DE60107215T2

DE60107215T2 - Absorbierender artikel mit verbesserten vertikalen docht- und rückfeuchteeigenschaften

Info

Publication number: DE60107215T2
Application number: DE60107215T
Authority: DE
Inventors: R. James GROSS; E. Brian BOEHMER; P. John ERSPAMER; Perry John BAKER
Original assignee: BKI Holding Corp
Current assignee: Georgia Pacific Nonwovens LLC
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: EP1263374A1; CO5200787A1; TW584554B; CA2397938C; WO2001054641A1; ATE282388T1; JP2013046817A; PE20011036A1; AU2001231233A1; KR20020080386A; DE60107215D1; JP5230048B2; JP2003521318A; CA2397938A1; AR032143A1; JP2012040403A; EP1263374B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft absorbierende Hygienewegwerfprodukte wie Windeln, sanitäre Tücher, chirurgische Tücher, Wundabdeckungen und absorbierende Kerne zur Verwendung in diesen, und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Produkte mit erhöhter Weichheit und Flüssigkeits-Transportfähigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine mehrschichtige absorbierende Airlaid-Struktur, die eine getrennte Schicht zusammenpressbares faserartiges kapillares Material hat, das zwischen einem feuchtigkeitsundurchlässigen rückseitigen Blatt und einer Flüssigkeits-Lagerungsschicht angeordnet ist, und auf ein kontinuierliches Airlaid-Verfahren zu dessen Herstellung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Absorbierende Hygienewegwerfprodukte wie Premium-Babywindeln, Trainings-Windelhöschen, Erwachsenen-Inkontinenz-Vorrichtungen und Damenbinden werden gewöhnlich mit einem auf Zellulosefaserflaum basierenden absorbierender Kern gebildet, der zwischen einem flüssigkeitsdurchlässigen oberen Blatt und einer Aufnahme- oder Saug-Schicht mit niedriger Dichte eingelegt ist, deren Funktion es ist, die zeitweilige Speicherung und den reibungslosen Durchgang der Flüssigkeit zum absorbierender Kern zu ermöglichen, wobei sie als eine Sperre gegenüber der Rückübertragung der Flüssigkeit zurück zu der Haut des Benutzers wirkt, und ein flüssigkeitsundurchlässiges rückseitiges Blatt, üblicherweise aus Kunststoffmaterial, dessen Funktion es ist, die aufgesogene Flüssigkeit aufzunehmen und zu verhindern, dass sie durch den absorbierenden Kern hindurchtritt und die Unterwäsche des Trägers des absorbierenden Artikels beschmutzt. Die Aufnahmeschicht enthält gewöhnlich chemisch versteiften Zelluloseflaum oder gebondete synthetische Fasern, worin die Bindung (das Bonding) mit Hilfe von thermoplastischen Bindungsfasern oder Puder oder über die Anwendung eines Latexbinders ausgeführt ist.
Der absorbierende Kern dieser absorbierenden Artikel wird normalerweise aus entfaserter Holzpülpe mit oder ohne hochabsorbierendes Polymer-Kunststoffgranulat aufgebaut. Der absorbierende Kern wird gewöhnlich auf einer Pad-bildenden Einheit einer Umformer-Maschine auf einem Trägergewebe gebildet, um die Verarbeitung zu erleichtern.
Einige die absorbierenden Kerne formenden Einheiten werden mit einer Schichtungs-Fähigkeit ausgestattet, in der eine zweite getrennte Flaumschicht über eine flaumbasierende absorbierende Primärschicht gelegt werden kann, um einen mehrschichtigen absorbierenden Kern zu bilden. Das US Patent Nr. 3,838,694 beschreibt ein mehrschichtiges absorbierendes Pad, wobei eine Primärschicht auf ein Faserflor gelegt ist, das leicht verdichteten Flaum umfasst, der mit einer verdichteten faserartigen Schicht vereint wird. In diesen absorbierenden Kernen kann die Primärschicht hochabsorbierendes Polymer-Kunststoffgranulat mit einschließen. Hinsichtlich der herkömmlich hergestellten absorbierenden Kerne wird Bezug auf die US-Patente Nr. 5,378,528, 5,128,082, 5,607,414, 5,147,343, 5,149,335, 5,522,810, 5,041,104, 5,176,668, 5,389,181 und 4,596,567 genommen. Hinsichtlich der hochabsorbierenden Polymer-Kunststoffbestandteile von absorbierenden Kernen, ist es aus den US Patenten Nr. 3,669,103 und 3,670,731 bekannt, karboxylhaltige Polyelektrolyte querzuverbinden, um Hydrogel formende Materialien zu erzeugen, die jetzt allgemein als hochabsorbierende Materialien bezeichnet werden, und solche Materialien zu benutzen, welche die Absorbierfähigkeit der absorbierenden Wegwerfartikel zu erhöhen.
Die Flüssigkeitsverteilung, die als kapillar in den horizontalen und den vertikalen Flächen definiert wird, ist unter anderen Faktoren vom effektiven Kapillar-Durchmesser abhängig. Es ist weithin bekannt, dass die effektive Größe der Kapillaren, die zwischen angrenzenden Fasern in einer faserartigen Struktur gebildet werden, durch die Fasergröße und die Dichte oder das Ausmaß der Verdichtung der faserartigen Struktur bestimmt wird. In den US Patenten Nr. 5,647,863 und 4,259,958 wird ein kombiniertes Speicher- und Verteilungselement eines absorbierender Kern offenbart, das eine höhere Kapillar-Saugfähigkeit hat als ein Flüssigkeit aufnehmendes Element und ein Flecken anzeigendes Element hat. Die Lagerungs-/Verteilungs-Schicht zieht nicht nur die Flüssigkeits-Eingabe aus der Aufnahmeschicht heraus, sondern verteilt vorzugsweise auch diese Eingabe mehr in der Längsrichtung des Kerns als zu den Seiten hin. Diese bevorzugte Bewegung der Flüssigkeit ist ein Resultat der Ausrichtung der Faserstoffe in der Fertigungsrichtung während der Nassverarbeitung. Nassverarbeitete drei-komponentige Anordnungen aus chemisch versteiften, gekräuselten, quellenden Fasern mit Fasern, die eine große Oberfläche aufweisen, wie Eukalyptus und chemische Binder oder thermisch gebondete Fasern, wie in den US Patenten Nr. 5,549,589, 5,800,416 und 5,843,055 offenbart, werden besonders für die Verteilungs-/Lagerungsschicht des US Patents Nr. 5,647,863 bevorzugt. Im US Patent Nr. 5,009,650 wird eine vielschichtige absorbierende Zelluloseflaumstruktur offenbart, in der die Schichten der zellulosehaltigen Faser sich in der Dichte oder der mittleren Porengröße unterscheiden. In einem Aspekt der Offenba rung des '650, liegt eine separat gebildete Schicht mit höherer Dichte oder eine Schicht mit kleinerer Porengröße zumindest einem Teil einer Schicht mit niedriger Dichte zugrunde, um Flüssigkeit aus dem Zielbereich der Flüssigkeitseingabe zu saugen und etwas von der Flüssigkeit zurück zu der Schicht niedrigerer Dichte zu transportieren. Natürlich werden nur jene Poren in der Schicht niedrigerer Dichte, die sich unmittelbar neben der Schicht höherer Dichte befinden und eine kleinere Porengröße als die größten Poren in der Schicht höherer Dichte haben, Flüssigkeit von der Schicht höherer Dichte aufnehmen. Da hauptsächlich die Schicht niedrigerer Dichte von Flüssigkeit befreit wird, sind die Rückfeucht-Probleme vermindert. Rückfeuchtung tritt auf, wenn Flüssigkeit unter Druck zurück durch das obere Blatt der Windel gedrückt wird und mit der Haut des Trägers in Kontakt kommt. Während diese Kapillar-/Lagerungsschicht mit den gleichen Fasern wie in der Schicht niedrigerer Dichte erzielt werden kann, indem einfach die Dichte der Kapillarschicht erhöht wird, kann sie auch erhalten werden, indem Fasern mit kleinerem Durchmesser verwendet werden, so dass die Porengröße zwischen den Fasern kleiner ist, sogar ohne die Dichte zu erhöhen. Verschiedene Hartholzflaumfasern, einschließlich Eukalyptus, werden für die untere (Kapillar- / Lagerungs-) Schicht vorgeschlagen. In einem anderen Aspekt des US Patents Nr. 5,009,650 wird eine Schicht höherer Dichte, die hochabsorbierendes Granulat enthält, unter die Flaumschicht mit geringer Dichte angeordnet.
Die Kapillar- / Lagerungsschicht umfasst hochabsorbierendes Polymer-Kunststoffgranulat, die mit Faser vermischt sind und zwischen Flaumschichten mit hoher Dichte angeordnet sind. US Patent Nr. 5,009,650 veranschaulicht einige Produktgestaltungen, die beabsichtigen, eine Flüssigkeitsverteilung in den absorbierenden Produkten zu erzielen. Jedoch treten in jedem dieser Fälle die Flüssigkeitsverteilung und die letztliche Flüssigkeitslagerung in der Schicht höherer Dichte auf, die hochabsorbierenden Polymer-Kunststoff enthalten kann.
Als eine andere Weise des Steuerns der Kapillargröße, wird ein Gradient der Fasergröße von groß an der Oberseite bis zu klein an der Unterseite im US Patent Nr. 4,223,677 für Flüssigkeitsübertragung in eine Wegwerfwindel offenbart. In einem völlig anderen Ansatz lehrt das US Patent Nr. 5,188,624 eine Flüssigkeits-Verteilungsschicht zwischen einem absorbierender Kern und einem rückseitigen Blatt, in dem die Flüssigkeits-Verteilungsschicht eine niedrigere Dichte als der Einsatz hat. Eine erhöhte vertikale Kapillarrate wird für solch einen Aufbau behauptet. Auf ähnliche Art und Weise vermittelt US Patent Nr. 5,401,267 eine Nicht-Kapillarschicht niedriger Dichte zwischen zwei hochkapillaren Schichten und schlägt vor, dass die innere Schicht Flüssigkeit von der ersten Schicht zu der dritten Schicht bringt. Die zweite Schicht behält jedoch nur dann Flüssig keit, wenn die dritte Schicht gesättigt ist. US Patent Nr. 4,573,988 lehrt einen ultradünnen und kompakten (weniger als 136 gsm oder 4 oz/yd²) absorbierenden Kern, in dem eine erste absorbierende Schicht, die aus synthetischen Stapelfasern gebildet wird, in einem stabilisierten komprimierten Zustand gehalten wird, bis sie durch das Befeuchten des Produktes entspannt wird. Die Flüssigkeitsverteilung in der x, y Ebene tritt hauptsächlich in einer kapillaren Schicht höherer Dichte auf, die Zellulosefasern umfassen kann. Die erste, absorbierende Schicht enthält hochabsorbierenden Polymer-Kunststoff, der während des Verfahrens klebrig gemacht wird, um als ein temporärer Binder für die komprimierten synthetischen Fasern zu dienen. Wenn das hochabsorbierende Material nach einer Flüssigkeits-Eingabe anfängt zu schwellen, geht die erste Schicht auf, so dass das Schwellen des hochabsorbierenden Materials nicht behindert ist, und das kapillare Saugen der ersten Schicht wird erheblich niedriger als das der zweiten Schicht.
Die effektiven Kapillarschichten in den absorbierenden Produkten können gemustert oder geprägt sein, um getrennte Regionen höherer Dichte innerhalb eines gesamten unteren sichtbaren Dichtematerials zu bilden. Im US Patent Nr. 3,938,522, wird ein verdichtete papierartige Schicht auf einem zellulosehaltigen Faserflor aus Holzpülpe-Fasern gebildet, indem der Faserflor befeuchtet wird, gefolgt von einer starken Verdichtung. Eine verdichtete Schicht, die mittels Feuchtigkeit und Druck erzeugt wurde, wird allgemeinen als eine "Burgeni"-Schicht bezeichnet, nach dem genannten Erfinder des US Patents Nr. 3,017,304. Die "Burgeni"-Schicht, die im US Patent Nr. 3,938,522 offenbart ist, wird optional mit gerillten Verdichtungsrollen geformt, um die verfügbare Oberfläche der papierartigen Schicht zu vergrößern und stellt verdickte Rippen von verdichtetem Material zum Transportieren eines größeren Volumens von Flüssigkeit zur Verfügung, als es mit einer flachen Schicht möglich wäre. Der gesamte absorbierende Artikel wird im US Patent Nr. 4,443,512 auf einer oder auf beiden Seiten geprägt, um raumverdichtete Bereiche zu bilden, damit die Flüssigkeitsausbreitung sich erhöht. Trocken-gelegte oder nass-gelegte faserartige Gewebe aus Holzpülpe-Fasern im US Patent Nr. 4,612,231 werden mit Wasser genässt und zwischen zwei geheizten Zylindern gepresst, von denen einer so angefertigt ist, dass ein Gittermuster in das faserartige Gewebe geprägt wird. Eine weiches, umfangreiches und absorbierendes Papierblatt niedriger Dichte mit einem Diamantmuster, selbst nach dem Kreppen, wird im US Patent Nr. 3,905,863 beschrieben, in dem das nass-gelegte Blatt gegen ein polymeres Gewebe der gewünschten Beschaffenheit gepresst wird. Die verdichteten Bereiche im Muster helfen beim Zurückhalten der Flüssigkeit. Die vertikale Kapillarwirkung wird im US Patent Nr. 3,905,863 nicht erwähnt. Ähnlich wird im US Patent Nr. 3,994,771, eine nass-gelegte absorbierende Papierstruktur, die unterschiedliche Schichten aus langen Weichholzfasern und kurzen Hartholzfasern ent hält, gegen ein offenmaschiges Trocknungs-/Präge-Gewebe gepresst, um dadurch Weichheit und Fülle zu erzielen. Wenn sich mit diesen Prozessen die Dichte oder der Grad der Verdichtung eines Materials erhöhen, so gilt dies auch für das Biegemodul oder die Steifheit des Materials.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der Industrie besteht eine Notwendigkeit, vertikale Kapillarität ohne den Verlust von Weichheit aufgrund der Verdichtung des Materials zur Verfügung zu stellen. Wenn sich die Dichte oder der Grad der Verdichtung eines Materials erhöhen, gilt dies auch für das Biegemodul oder die Steifheit des Materials. Eine Konsequenz der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Gesamt-Produktdichte und -Produktsteifheit von der Fähigkeit des Produktes zu trennen, Flüssigkeit vertikal zu hohen Schichten zu führen, indem in einem Produkt mit verhältnismäßig geringer Dichte eine faserartige Schicht mit einer Dichte eingefügt wird, die für eine wirkungsvolle Kapillarität förderlich ist und vorzugsweise nahe der feuchtigkeitsundurchlässigen äußeren Abdeckung angeordnet ist. Eine wesentliche Eigenschaft der Kapillarschichten dieser Erfindung ist die Fähigkeit, die vertikal geleitete Flüssigkeit effektiv zu der angrenzenden Flüssigkeits-Lagerungsschicht zu übertragen.
Diese Erfindung ist auf einen absorbierenden Artikel gerichtet, gebildet aus einem flüssigkeitsdurchlässigen oberen Blatt; ein flüssigkeitsundurchlässiges rückseitiges Blatt; und einem absorbierenden Kern, der zwischen dem obere Blatt und dem rückseitigen Blatt angeordnet ist. Der absorbierende Kern wird auf einer kontinuierlichen Airlaid-Maschine hergestellt und enthält eine Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit dem oberen Blatt und ist unter dem oberen Blatt angeordnet; eine Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität, wobei die Lagerungsschicht mit der Aufnahmeschicht in Kontakt ist und unter der Aufnahmeschicht angeordnet wird; und eine Kapillarschicht mit einer Dichte zwischen 0,1 g/cc und 0,3 g/cc (g/cc = g/cm³), wobei die Kapillarschicht in Kontakt mit der Lagerungsschicht ist und unter der Lagerungsschicht angeordnet ist; die Kapillarschicht aus zusammenpressbaren Holzfasern gebildet wird, worin das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der Kapillarschicht zur vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht größer als 1,25 ist, aber vorzugsweise ungefähr 3,0 ist. Zusätzlich stellt diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Artikels zur Verfügung, der ein Kapillarschicht mit der Fähigkeit hat, die vertikal geleitete Flüssigkeit effektiv zu der angrenzenden Flüssigkeits-Lagerungsschicht zu übertragen.
Diese Erfindung liefert einen absorbierenden Kern, umfassend:

(1) eine Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit
(2) eine Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität, angeordnet unter und in Kontakt mit der Aufnahmeschicht und
(3) eine Kapillarschicht, angeordnet unter und in Kontakt mit der Lagerungsschicht, umfassend zusammenpressbare Hartholzpülpe und mit einer Dichte von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,4 g/cc, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der Kapillarschicht zur vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.

Innerhalb des Bereichs des zuvor erwähnten Aspekts dieser Erfindung wird ein absorbierender Artikel zur Verfügung gestellt, umfassend: (A) ein flüssigkeitsdurchlässiges oberes Blatt, (B) ein flüssigkeitsundurchlässiges rückseitiges Blatt und (C) ein zwischen dem oberen Blatt und dem rückseitigen Blatt angeordneter absorbierender Kern, umfassend:

(1) eine Aufnahmeschicht unter dem obere Blatt und in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit dem oberen Blatt und in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit
(2) eine Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität, angeordnet unter und in Kontakt mit der Aufnahmeschicht, und
(3) eine Kapillarschicht, angeordnet unter und in Kontakt mit der Lagerungsschicht, umfassend zusammenpressbare Hartholzpülpe und mit einer Dichte von 0,05 bis 0,4 g/cc, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der Kapillarschicht zur vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.

Diese Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Kerns zur Verfügung, umfassend:

(A) Bildung einer Kapillarschicht, die zusammenpressbare Hartholzfasern umfasst,
(B) Kompression der Kapillarschicht auf eine Dichte von zwischen 0,05 bis 0,4 g/cc, und ein Aufprägen eines Kompressionsmusters auf die Kapillarschicht,
(C) Bildung einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Kapillarschicht, und
(D) Bildung einer Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der Kapillarschicht zur vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Herstellungsverfahren für einen absorbierenden Artikel zur Verfügung, umfassend:

(A) Bereitstellen eines flüssigkeitsundurchlässigen rückseitigen Blatts,
(B) Bilden einer Kapillarschicht, die zusammenpressbare Hartholzfasern umfasst,
(C) Komprimieren der Kapillarschicht auf eine Dichte von zwischen 0,05 bis 0,4 g/cc, und optional Prägen eines Kompressionsmuster auf die Kapillarschicht,
(D) Bilden einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Kapillarschicht,
(E) Bilden einer Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht, und
(F) Bereitstellen eines flüssigkeitsdurchlässigen oberen Blatts in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Aufnahmeschicht,

Dieser Aspekt der Erfindung umfasst auch den Kern, der durch das zuvor genannte Verfahren gebildet wird.
Diese Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Artikels zu Verfügung, umfassend:

(A) Bereitstellen eines flüssigkeitsundurchlässigen rückseitigen Blatts,
(B) Bildung einer Kapillarschicht, die zusammenpressbare Hartholzfasern umfasst,
(C) Komprimieren der Kapillarschicht auf eine Dichte von zwischen 0,05 bis 0,4 g/cc, und optional Prägen eines Kompressionsmuster auf die Kapillarschicht,
(D) Bilden einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität in effektivem Flüssig keitsaustausch mit der Kapillarschicht,
(E) Bilden einer Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Lage rungsschicht, und
(F) Bereitstellen eines flüssigkeitsdurchlässigen oberen Blatts in effektivem Flüssig keitsaustausch mit der Aufnahmeschicht,

In einer anderen Ausführungsform stellt diese Erfindung ein absorbierender Kern zur Verfügung, umfassend:

(1) eine Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit
(2) einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität, angeordnet unter und in Kontakt mit der Aufnahmeschicht, und
(3) eine Kapillarschicht, angeordnet unter und in Kontakt mit der Lagerungsschicht, zusammenpressbare Hartholzpülpe umfassend. Der Kern wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Kerns gebildet, umfassend: (A) Bilden einer Kapillarschicht, die zusammenpressbare Hartholzfasern umfasst, (B) Zusammenpressen der Kapillarschicht auf eine Dichte von zwischen 0,05 bis 0,4 g/cc, und optionales Prägen eines Kompressionsmuster auf die Kapillarschicht. (C) Bilden einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Kapillarschicht, (D) Bilden einer Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht.

In noch einer anderen Ausführungsform stellt diese Erfindung einen absorbierenden Kern zur Verfügung, umfassend:

(1) ein Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit
(2) einer Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität, angeordnet unter und in Kontakt mit der Aufnahmeschicht, und
(3) eine gewebegeprägte Kapillarschicht, angeordnet unter und in Kontakt mit der Lagerungsschicht, umfassend zusammenpressbare Holzpülpe, in der es ein Muster aus verdichteten Bereichen und weniger verdichteten Bereichen im faserartigen Gewebe gibt. Der Kern wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Kerns gebildet, umfassend: (A) Bilden einer Kapillarschicht, die zusammenpressbare hölzerne Fasern umfasst, (B) Zusammenpressen der Kapillarschicht zu einer Dichte von zwischen 0,05 bis 0,4 g/cc, wobei eine Verdichtung der Kapillarschicht zwischen einem Bildungs- oder Übertragungsgewebe und einer Verdichtungsrolle oder zwischen einer gemusterten Verdichtungsrolle und einer glatten Rolle oder zwischen zwei gemusterten Verdichtungsrollen durchgeführt wird, um eine gewebegeprägte Kapillarschicht mit einem Muster mit verdichteten Bereichen und weniger verdichteten Bereichen im faserartigen Gewebe zu bilden, (C) Bilden ein Lagerungsschicht mit Absorptions-Kapazität in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Kapillarschicht, und (D) Bilden einer Aufnahmeschicht in effektivem Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht der absorbierenden Struktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht eines gewebegeprägten Kapillar-Elements einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht eines gewebegeprägten seitlichen Elements einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm der Kapillarhöhe gegen die Dichte.
5 ist ein Diagramm der Rückfeucht-Resultate.
6 ist ein Diagramm der Rückfeucht-Resultate.
7 ist ein Diagramm der Rückfeucht-Resultate.
8 ist ein Diagramm der Fleckgröße-Resultate.
9(a) und (b) stellen Perspektivansichten von teilweise verdichteten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bildlich dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es ist jetzt entdeckt worden, dass durch das Einbringen einer unabhängigen Kapillarschicht in einen absorbierenden Wegwerfartikel die Kapillarhöhe, das Zurückhalten der Flüssigkeit und die Rückfeuchtung verbessert werden können, ohne Abstriche bei der Produktweichheit zu machen. Diese Kapillarschicht transportiert effektiv Flüssigkeit vertikal über einen größeren Abstand als in einer einheitlichen oder homogenen Struktur mit vergleichbarer Gesamtdichte möglich ist und verteilt auch die Flüssigkeit seitlich in eine angrenzende Flüssigkeits-Lagerungsschicht, und dies mit einer Gesamtdichte und Produktsteiheit, so dass das Produkt weich, flexibel und bequem zu tragen bleibt. Die Kapillarschicht ist von den anderen Schichten des absorbierenden Kerns physikalisch unabhängig, ist aber noch in Flüssigkeitsaustausch mit der angrenzenden Lagerungsschicht. Es wird theoretisiert, dass der osmotische Druck (Flüssigkeitssaugfähigkeit) des hochabsorbierenden Materials in der Lagerungsschicht die Antriebskraft hinter der effektiven Übertragung der vertikal-kapillar geleiteten Flüssigkeit von der Kapillarschicht mit höherer Dichte oder kleinerer Porengröße zurück in die Lagenrugsschicht niedrigerer Dichte ist. Hochabsorbierende Polymere, die gewöhnlich Natriumsalze von Poly(-Acrylsäure) sind, sind hoch-ionisch und üben infolgedessen hohen osmotischen Druck aus. Diese große osmotische Antriebskraft überwindet die natürliche Tendenz der Flüssigkeit, in den Bereichen von Kapillaren mit kleinerer Poregröße zu bleiben.
In einer Ausführungsform dieser Erfindung kann diese Verbesserung erzielt werden, indem die Kapillarschicht aus zusammenpressbaren Holzpülpefasern aufgebaut ist, wie etwa Hartholzpülpe, wovon Eukalyptus ein Beispiel ist, oder aus Weichholzpülpe, die so behandelt ist, dass sie leicht zusammenpressbar ist. Es sollte bemerkt werden, dass Mischungen der Fasern, einschließlich Hartholz und chemisch behandelte Weichholzfasern, sowie kleine Mengen von synthetischen Fasern verwendet werden können. Die Kapillarschicht enthält im Allgemeinen von ungefähr 50 Gewichtsprozent bis ungefähr 99,9 Gewichtsprozent oder 100 Gewichtsprozent zusammenpressbare Holzpülpefasern, noch wünschenswerter von ungefähr 80 Gewichtsprozent bis ungefähr 100 Gewichtsprozent und vorzugsweise von ungefähr 90 Gewichtsprozent bis ungefähr 100 Gewichtsprozent zusammenpressbare Holzpülpefasern und optional von ungefähr 0,1 Gewichtsprozent bis ungefähr 50 Gewichtsprozent synthetische Fasern, noch wünschenswerter von ungefähr 0,1 Prozent bis ungefähr 20 Gewichtsprozent und vorzugsweise von ungefähr 0,1 Prozent bis ungefähr 10 Gewichtsprozent synthetische Fasern. Die Kapillarschicht kann auch Binder enthalten, wie z.B. Latexbinder, oder das Binden kann thermisch mit kleinen Mengen von einer oder mehrerer synthetischer Fasern, wie z.B. eine Zweikomponentenfaser, oder mit einem Puder, wie z.B. Polyäthylenpuder durchgeführt werden.
In einer altemativen Ausführungsform können verschiedene synthetische Fasern für die hölzernen Fasern der Kapillarschicht ersetzt werden. Wünschenswert sind diese benetzbare Fasern, die einen Durchmesser von ungefähr 5 Mikron bis ungefähr 15 Mikron und eine Länge von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 2,5 mm haben. Fasern aus Rayon, Acryl, Polyester, Polyamid und Polyolefin, einschließlich Polyäthylen und Polypropylen, können geeignet sein. Eine Tensidbehandlung kann die Benetzbarkeit der Fasern verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung, wird die Kapillarschicht bis zum gewünschten Grad für eine bessere vertikale Kapillarwirkung verdichtet, bevor die restlichen Produktschichten gebildet werden, wodurch die Kapillarhöhen, die durch das gesamte Produkt erreichbar sind, gesteigert werden. Die gemessene Dichte der Kapillarschicht wird von dem Druck abhängen, der während der Messung aufgewendet wird. Nach der Verdichtung ist die Dichte der Kapillarschicht unter einem aufgewandten Druck von 4 g/cm² wünschenswert im Bereich von ungefähr 0,05 g/cc bis ungefähr 0,4 g/cc, noch wünschenswerter von 0,06 bis 0,3 g/cc; höchst wünschenswert von 0,1 bis 0,3 g/cc oder zwischen 0,1 bis 0,3 g/cc. Besonders mit einer Hartholzpülpefaser wie Eukalyptus, ist die Dichte der Kapillarschicht vorzugsweise von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,2 g/cc und höchst vorzugsweise ungefähr 0,15. Mit zusammenpressbaren Weichholzfasern ist die Dichte wünschenswert von ungefähr 0,20 bis ungefähr 0,40 und ist vorzugsweise ungefähr 0,25. In diesen Dichtebereichen hat die Kapillarschicht begrenzte Absorptions-Kapazität. Weiterhin ist in einer altemativen Ausführungsform die Dichte der Kapillarschicht unter einem angewandten Druck von 11 g/cm² wünschenswert im Bereich von ungefähr 0,08 g/cc bis ungefähr 0,4 g/cc, noch wünschenswerter von 0,08 bis 0,2 g/cc.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verdichtung der Kapillarschicht zwischen dem Formungs- oder dem Übergangsgewebe und einer Verdich tungsrolle oder zwischen einer gemusterten Verdichtungsrolle und einer glatten Rolle oder zwischen zwei gemusterten Verdichtungsrollen, um dem faserartigen Gewebe ein Musters aus verdichteten Bereichen und weniger verdichteten Bereichen aufzuerlegen. Die verschiedenen Verdichtungsrollen können geheizt werden. In dieser Ausführungsform ist überraschenderweise herausgefunden worden, dass unbehandelte Weichholzfasern verwendet werden können. 2 und 3 zeigen Ansichten einer Gewebegeprägten Kapillarschicht. Der Teil der Kapillarschicht, der verdichtet worden ist, ist als eine Mehrzahl von Streifen 22 gezeigt, und der nicht-verdichtete Teil der Kapillarschicht ist als 24 gezeigt. Die Dichte der gewebeverdichteten Streifen reicht von ungefähr 0,1 g/cc bis 0,5g/cc.
Obwohl die meisten dieser Verfahren bei nass-gelegten Zellulosepülpeblättern wirksam sein würden, wird ein kontinuierliches Gewebe bildendes Airlaid-Verfahren ideal zur Durchführung aller Ausführungsformen dieser Erfindung geeignet sein. Beim nassgelegten Bilden eines Blatts wird eine in hohem Maße verdünnter Faserbrei im Wasser auf einen sich schnell bewegenden Schirm aufgebracht. Beim Airlaid-Bilden eines Blatts, werden die individualisierten Fasern in einem Luftstrom verteilt und trocken auf einem bewegten Schirm aufgebracht. Verschiedene Aspekte des Airlaid-Verfahrens werden in den US Patenten Nr. 5,068,079; 5,269,049; 5,693,162; 5,922,163; 6,007,653; 5,927,051; 5,956,926; 5,966,905; 5,921,064; 5,987,851; 6,009,689; 6,067,775; 5,885,516; 5,028,224; 5,227,107; 5,316,601; 4,908,175; 4,927,582; 5,429,788; 5,445,777; 5,558,832 offenbart.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, ist der absorbierender Kern ein einheitlicher absorbierender Kern, der in einer Reihe von Einzeloperationen in einem kontinuierlichen Verfahren, vorzugsweise einem Airlaid-Verfahren produziert wird.
Die Kapillarität kann entlang der Bearbeitungsrichtung des faserartigen Gewebes durch die Prägung von Spuren mit hoher Dichte in das Gewebe verbessert werden. Dieses Verfahren verleiht dem Gewebe einen Dichtegradienten quer zur Bearbeitungsrichtung. Dieses Verfahren beeinflusst die Gewebesteifheit nicht so negativ wie das Verfahren der Verdichtung des gesamten Gewebes. Jedoch verringert dieses Verfahren auch erheblich das Volumen der Leerräume des Gewebe, indem dieses Verfahren die Prägung durch das gesamte Gewebe verlangt.
Die vorliegende Erfindung verlangt die Verwendung eines Airlaid-Verfahrens mit mehrfachen Köpfen und Zwischenkopf-Prägung, um ein faserartiges Gewebe mit verbesserter Kapillarität herzustellen. Die Kapillarität kann mit der vorliegenden Erfindung verbessert werden, ohne große Mengen von Gewebeleerraum-Volumen zu opfern. Deshalb können mit der vorliegenden Erfindung die Kapillarität und die Flüssigkeitsverteilung ohne großen negativen Effekt auf die Flüssigkeitsaufnahmerate verbessert werden.
Das Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung kann z.B. in einer Airlaid-Linie mit zwei Formköpfen hergestellt werden. Der erste Formkopf kann verwendet werden, um eine untere Schicht eines zweischichtigen einheitlichen absorbierenden Kerns gleichmäßig zu bilden. Danach kann eine Prägerolle verwendet werden, um die untere Schicht gegen den Formdraht der Airlaid-Linie zu prägen, wodurch Kapillarspuren mit hoher Dichte in die untere Schicht gebracht werden. Dann kann der zweite Formkopf verwendet werden, um die obere Schicht eines zweischichtigen einheitlichen absorbierenden Kerns gleichmäßig zu bilden. Schließlich kann das gesamte Gewebe in einem Kalanderstapel zu einer konstanten Dicke verdichtet werden. Das Verdichten des zweischichtigen einheitlich absorbierenden Kerns zu einer konstanten Enddicke stellt sicher, dass Kanäle mit verhältnismäßig niedriger Dichte in der oberen Schicht des Kernes vorhanden sind, direkt über den Kapillarspuren mit hoher Dichte der unteren Schicht. So können Kapillarspuren mit hoher Dichte in einheitlich absorbierende Kerne eingebracht werden, während gleichzeitig Kanäle mit verhältnismäßig geringer Dichte zur Verfügung gestellt werden, um Leerraum-Volumen zu erhalten. Siehe 9(a) und (b).
Zusätzlich können die Holzpülpefasern behandelt werden, indem die Kapillarschicht mit der mit dem Muster des Formungs- oder Übergangsgewebes mit einer Verdichtungsrolle geprägt wird, die geheizt werden kann, oder indem die Kapillarschicht mit einer gemusterten und optional geheizten Verdichtungsrolle geprägt wird. Diese Behandlung wird als Gewebebehandlung bezeichnet. Geheizte Verdichtungsrollen sind gewöhnlich glattflächige Stahltrommeln, die mit einer internen Wärmequelle und einem hydraulischen Mittel zur Ausübung von Druck auf die Verdichtungsrolle gegen eine andere Stahl- oder Hartgummirolle ausgerüstet sind. Wenn die Verdichtungsrolle ein eingraviertes Muster hat, welches unter Druck auf das zu verdichtende Gewebe übertragen wird, ist die gravierte Rolle gewöhnlich als eine Prägerolle bekannt und kann geheizt werden. Deshalb ermöglicht die Auswahl der Pülpe-Art und/oder der Gewebebehandlung es dem Material dieser Erfindung Flüssigkeit in einem Umfang physikalisch vertikal zu transportieren, der in den homogenen (nicht-geschichteten) Strukturen wegen Steifheitsbeschränkungen durch den Produktkomfort nicht durchführbar ist. Eine zusätzliche Eigenschaft dieser Erfindung ist, dass die Weichheit und folglich der Komfort der absorbierenden Endprodukte nicht durch die Dichten beeinträchtigt wird, die für die überragende vertikale Kapillarität benötigt werden.
Mit Bezug auf 1 wird jetzt eine Querschnittsansicht eines absorbierenden Airlaid-Artikels mit Feuchtigkeit durchlässigem oberen Blatt 10, Aufnahmeschicht 11, Lage rungsschicht 12, Kapillarschicht 13 und Feuchtigkeit undurchlässiges rückseitiges Blatt 14 gezeigt. Das obere Blatt 10 ist flüssigkeitsdurchlässig und sollte flexibel und nicht irritierend für die Haut sein. Die Aufnahmeschicht 11, die Lagerungsschicht 12 und die Kapillarschicht 13 bilden den absorbierender Kern 15. Der absorbierender Kern 15 wird dazu verwendet, körperliche Flüssigkeiten wie Menstruationsflüssigkeit oder Urin zu sammeln.
Wenn das obere Blatt 10 eingesetzt wird, stellt es eine körperzugewandte Oberfläche dar, die verträglich, sich weich anfühlend und nicht-irritierend zur Haut des Trägers ist. Weiterhin ist das obere Blatt 10 porös genug, um flüssigkeitsdurchlässig zu sein, was es der Flüssigkeit ermöglicht, leicht dessen Dicke zu durchdringen. Ein geeignetes oberes Blatt 10 kann aus einer breiten Auswahl von Materialien, hergestellt sein, wie etwa poröse Schäume, netzartige Schäume, gelochte Kunststofffilme, natürliche Fasern, wie z.B. Holz- oder Baumwollfasern, synthetische Fasern, wie z.B. Polyester- oder Polypropylenfasern oder eine Kombination aus natürlichen und synthetischen Fasern. Das obere Blatt 10 wird gewöhnlich dazu eingesetzt, dabei zu helfen, die Haut des Trägers von den Flüssigkeiten abzugrenzen, die in der absorbierenden Struktur gehalten werden.
Das obere Blatt 10 kann ein Basisgewicht im Bereich von ungefähr 10,0 gsm bis zu ungefähr 100 gsm und eine Dichte von zwischen ungefähr 0,05 g/cc und ungefähr 0,5 g/cc haben. Das obere Blatt 10 kann mit einer vorgewählten Menge eines Tensids behandelt werden, oder anderweitig bearbeitet werden, um das gewünschte Maß von Benetzbarkeit und Hydrophilizität zu erlangen. Wenn ein Tensid verwendet wird, kann es ein interner Zusatz sein oder auf die Schicht mit irgendeinem herkömmlichen Mitteln, wie Sprühen, Bürst-Beschichten und dergleichen, aufgebracht werden.
Verschiedene gewebte und nichtgewebte Stoffe können für das obere Blatt 10 verwendet werden. Z.B. kann das obere Blatt aus einem Meltblown- oder Spinnvlies-Stoff aus Polyolefinfasern bestehen. Das obere Blatt kann auch ein gebundener kardierter Stoff sein, der aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern besteht.
Der absorbierende Kern kann in einer Vielzahl von Formen hergestellt werden. Der Kern 15 ist vorzugsweise fügsam und nicht irritierend zur Haut. Die Aufnahmeschicht 11 wird zwischen das obere Blatt 10 und die Lagerungsschicht 12 angeordnet. Die Funktionen der Aufnahmeschicht 11 ist, die Körperflüssigkeiten schnell zu sammeln und vorübergehend zu halten, die darauf abgelagert worden sind, oder die durch das obere Blatt 10 hindurch gegangen sind. Zusätzlich bewirkt die Aufnahmeschicht 11, jene Körperflüssigkeiten zur darunter liegenden Lagerungsschicht 12 zu transportieren. Die Aufnahme- und Lagerungs-Schichten 11 bzw. 12 sind folglich in effektivem Flüssigkeitsaustausch miteinander. Die Aufnahmeschicht 11 muss eine ausreichende kapillare Saugfähigkeit ha ben, um die Körperflüssigkeiten durch das obere Blatt 10 zu ziehen aber kein übermäßiges Zurückhalten der Flüssigkeit bewirken, um es für die Lagerungsschicht 12, welche unter der Aufnahmeschicht 11 angeordnet ist, schwierig zu machen, die Aufnahmeschicht 11 zu deabsorbieren. Ein geeignetes Material für die Aufnahmeschicht kann Gewebefasern aus Zellulose, synthetische Fasern oder Kombinationen davon enthalten. Die Dichte der Aufnahmeschicht ist zwischen 0,04 bis 0,1 g/cc.
Die Lagerungsschicht 12 wirkt so, dass sie die Körperflüssigkeiten, die durch die Aufnahmeschicht 11 hindurch treten, empfängt und schließlich einbindet. Die Aufnahme- 11 und die Lagerungs- 12 Schichten sind folglich in effektivem Flüssigkeitsaustausch miteinander. Die Dichte der Lagerungsschicht ist zwischen 0,05 und 0,25 g/cc. Beispiele der verwendbaren Materialien für die Lagerungsschicht 12 schließen Chemiefasergewebe oder chemisch behandelte zellulosehaltige Fasern und Holzpülpe und hochabsorbierende Materialien ein. Die Kapillarschicht 13 wird unter der Lagerungsschicht 12 und über dem Feuchtigkeit undurchlässigen rückseitigen Blatt 14 angeordnet. Die Kapillarschicht 13 wirkt so, dass sie Flüssigkeit aus der Lagerungsschicht heraus zieht, sie zu einem anderen weniger gesättigten Bereich leitet und dann einen erheblichen Teil der Flüssigkeit zurück zu der Lagerungsschicht 12 bringt. Die Lagerungsschicht 12 und die Kapillarschicht 13 sind folglich in effektivem Flüssigkeitsaustausch miteinander.
Verschiedene Aufnahmeschichten und Lagerungsschichten sind offenbart worden, die für die Verwendung in dieser Erfindung verwendbar sind, wie z.B. die Aufnahmeschicht und die Lagerungsschicht von U.S. Ser. Nr. 09/325,764, und die entsprechende PCT/US00/16001. Verschiedene Materialien die beim Aufbau der Aufnahmeschicht und der Lagerungsschicht verwendet werden und die resultierenden Eigenschaften und die Charakteristika der Schichten werden in den US Patenten Nr. 5,147,343; 5,378,528; 5,795,439; 5,807,916; 5,849,211; 2,929,154; 3,224,986; 3,332,909; und 4,076,673 offenbart.
Das rückseitige Blatt 14 ist für die Flüssigkeiten im wesentlichen undurchlässig und ist gewöhnlich aus einem dünnen Kunststofffilm oder aus einem anderen flexiblen für Flüssigkeit undurchlässigen Material hergestellt. Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bezieht sich die Bezeichnung flexibel" auf Materialien, die nachgiebig sind und die sich bereitwillig an die allgemeine Form und die Konturen des Körpers des Trägers anpassen. Das rückseitige Blatt 14 verhindert, dass das Exsudat, welches in der absorbierenden Struktur enthalten ist, Artikel wie Bettlaken und Oberbekleidung, die mit dem fertigen Produkt in Kontakt treten, benässt. Das rückseitige Blatt 14 kann z.B. ein Polyäthylenfilm sein, der eine Dicke von ungefähr 0,012 mm (0,5 mil) bis 0,051 mm (2,0 mil) hat. Alternativ dazu kann das rückseitige Blatt eine gewebte oder nicht-gewebte Schicht aus faserartigem Gewebe (Stoff) sein, die so aufgebaut worden sind oder behandelt worden sind, um das gewünschte Maß von Flüssigkeits-Undurchlässigkeit zu verleihen. Andere alternative Aufbauten für das rückseitige Blatt 14 schließen Laminate ein, die aus einem gewebten oder nichtgewebten Stoff und einem thermoplastischen Film gebildet ist.
Das rückseitige Blatt 14 kann optional aus einem "atmungsaktiven" Material bestehen, welches es ermöglicht, dass Dämpfe aus der absorbierenden Struktur austreten, während es verhindert, dass flüssige Exsudate durch das rückseitige Blatt hindurch treten. Das rückseitige Blatt kann geprägt werden und/oder auch mattiert werden, um ein ästhetischeres gefälliges Aussehen zur Verfügung zu stellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, enthält die Kapillarschicht Hartholzfaser, wie z.B. Eukalyptus, Birke, Espe, Ahornholz, Baumwollholz, Weide, Eiche, Buche, Pappel und Bassholz (Linde), vorzugsweise eine oder mehrere der Eukalyptussorten. In einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung, enthält die Kapillarschicht eine Flaummasse, entweder eine Hartholzpülpe oder eine chemisch behandelte Weichholzpülpe, die als Weichholzpülpe definiert wird, die aufgeweicht oder vorgeweicht worden ist, um inhärent zusammenpressbarer zu sein als unveränderte Flaummasse-Fasern. Wenn der gleiche Druck auf ein aufgeweichtes Flaummasse-Gewebe angewendet wird, ergibt sich eine höhere Dichte als wenn er auf ein unverändertes Flaummasse-Gewebe angewendet wird. Zusätzlich ist das verdichtete Gewebe der aufgeweichten Zellulosefasern in sich selbst weicher als ein ähnlich dichtes Gewebe aus unveränderter Faser der gleichen Holzsorte. Weichholzpülpen können zusammenpressbarer hergestellt werden, indem kationische Tenside als Bindungslöser (debonder) verwendet werden, um Interfaser-Verbindungen aufzubrechen. Beispiele von Bindungslösern werden in den US Patenten Nr. 4,432,833, 4,425,186 und 5,776,308 offenbart.
Weichmacher für Zellulose, die zu einem Pülpe-Brei vor der Formung von nassgelegten Blätter hinzugefügt werden können, können auch dazu verwendet werden, um die Pülpe zu erweichen, obwohl sie nach einem anderen Mechanismus als Bindungslösemittel wirken. Mittel zur Weichmachung wirken innerhalb der Faser am Zellulosemolekül, um flexible oder weiche amorphe Regionen zu erweichen. Die resultierenden Fasern werden als schlaff bezeichnet. Da es der erweichten Faser an Steifheit mangelt, ist die zerkleinerte Pülpe einfacher zu verdichten, verglichen mit den Fasern, die nicht mit Weichmachern behandelt werden.
Weichmacher schließen Polyalkohole wie Glycerin mit ein; Polyglykol mit niedrigem Molekulargewicht wie Polyäthylenglykole und mehrwertige Verbindungen. Diese und andere Weichmacher werden in den US Patenten Nr. 4,098,996, 5547,541 und 4731,269 be schrieben und erläutert. Ammoniak, Harnstoff und Alkylamine sind auch dafür bekannt, Holzprodukte weich zu machen, welche hauptsächlich Zellulose enthalten (A. J. Stamm, Forest Products Journal 5(6): 413, 1955).
Erwünscht ist, dass das Verhältnis der Kapillarhöhe der Kapillarschicht zur Kapillarhöhe der Lagerungsschicht (homogener Aufbau) gleich oder größer 1,25 ist, noch erwünschter gleich oder größer 1,50 ist, vorzugsweise gleich oder größer 1,75 ist und noch bevorzugter gleich oder größer 2,0 und höchst vorzugsweise gleich oder größer als 3,0 ist.
Ein unvorhergesehener Vorteil der Verwendung einer Kapillarschicht aus Hartholzpülpe unter einer absorbierenden Struktur liegt in der Verbesserung der Rückfeuchte-Leistung. Rückfeuchtung oder Rückfluss ist die zwischenräumliche Flüssigkeit, die in einer absorbierenden Struktur gehalten wird, die unter Druck durch das obere Blatt zurück gelassen werden kann. Niedrigere Rückfeuchte bezieht sich auf bessere Trockenheit für den Benutzer des Produkts. Dass eine dünne Schicht aus Fasern unter einer viel schwereren Flüssigkeits-Lagerungsschicht die Menge der Flüssigkeit beeinflussen könnte, die zurück durch die Aufnahmeschicht und das obere Blatt gedrückt wird, überraschte. Es wird theoretisiert, dass, da der Rückfeuchtetest unter weniger als gesättigten Bedingungen durchgeführt wird, die stärkere kapillare Saugfähigkeit der Kapillarschicht mit niedrigem Basisgewicht die größeren Kapillaren in der teilweise gesättigten angrenzenden Flüssigkeits-Lagenungsschicht teilweise entleert, wodurch sich das Volumen der Flüssigkeit verringert, das für das Herausdrücken aus der Struktur unter dem geringem Druck des Rückfeuchtetests verfügbar ist.
Die absorbierenden Kerne dieser Erfindung haben wünschenswert eine Rückfeuchte von ungefähr 2,5 g oder weniger, noch wünschenswerter von ungefähr 2,0 g oder weniger, vorzugsweise von ungefähr 1,5 g oder weniger, noch bevorzugter von ungefähr 1,0 g oder weniger und höchst vorzugsweise hat der absorbierende Kern eine Rückfeuchte von ungefähr 0,5 g oder weniger.
Beispiele Test-Verfahren für Kapillar-Beispiele
Ausgenommen es wird in einem bestimmten Test-Verfahren angemerkt, sollten alle Tests bei 23 °C (73 °F) und 50% relativer Feuchtigkeit durchgeführt werden und alle Proben sollten bei dieser Temperatur und bei dieser Feuchtigkeit für mindestens zwei Stunden vor dem Testen konditioniert werden.
A. Dichte
Dichte (Gramm pro Kubikzentimeter – g/cc oder g/cm³) kann aus dem Basisgewicht (Gramm pro Quadratmeter – gsm) und aus der Stärke (Zentimeter – cm) wie unter einem gegebenen begrenzenden Druck gemessen worden, mit der Formel errechnet werden: Dichte (g/cc) = Basisgewicht (g/m2) / [10.000 cm2/m2 × Stärke (cm)]
Basisgewicht (BW) wird in Gramm pro Quadratmeter, Dichte in Gramm pro Kubikzentimeter ausgedrückt.
B. Stärke
Stärke oder Dicke wird wie folgt gemessen: Mindestens drei Messungen werden an unterschiedlichen Teilen einer Probe mit einem digitalen oder analogen Dickenmesser vorgenommen, der von AMES aus Waltham, Mass. hergestellt wird. Die Messungen werden gemittelt. Der Dickenmesser hat einen Fuß mit 4 cm Durchmesser und ist mit einem 50-Gramm Gewicht ausgerüstet, so dass der Druck, der auf der Probe angewendet wird 4 Gramm/cm² ist. Die Dicke wird in Zoll gemessen und in Zentimeter umgewandelt, wie sie für Berechnungen benötigt wird.
C. Vertikale Kapillarität
Die vertikale Kapillarität wird gemessen, indem der absorbierende Artikel oder der Kern vertikal aufgehängt wird und in eine flache Wanne mit 0,9%-iger Salzlösung eintaucht. Die Wanne ist mit einer Vorrichtung zur Höhenkonstanthaltung ausgerüstet, um das Niveau der Salzlösung aufrecht zu halten. Der vertikale Anstieg der Salzlösung über das Flüssigkeitsniveau in der Wanne wird nach 30 Minuten gemessen. Die Proben werden doppelt gemessen und die Ergebnisse werden gemittelt. Die Maßeinheit der vertikalen Kapillarität ist Millimeter.
Die Erfindung wird durch eine Reihe von Experimenten veranschaulicht, in denen Windeln und andere ähnliche Artikel hergestellt und geprüft wurden. Die experimentellen Variablen waren die Dichte des gesamten Produktes, die Dichte der Kapillarschicht, die Art der Zellulosefaser, die in der Kapillarschicht verwendet wird und die Erzeugung eines Verdichtungsmusters in der Kapillarschicht. Andere Elemente in der gesamten absorbierenden Struktur, wie etwa die Aufnahmeschicht und die Lagerungsschicht, wurden konstant gehalten, mit dem Ziel, die Vorteile der bestimmten Kapillarschichten dieser Erfindung zu veranschaulichen.
Die Kapillarschicht, die absorbierenden Kerne und die Aufnahmeschichten wurden der Reihe nach auf einer herkömmlichen, Laborluft-Handschichtvorrichtung vorbereitet, wobei ein Pad von 35,6 cm (14 Zoll) im Quadrat hergestellt wurde, was ausreichend ist, um nach einer Trimmung vier Testproben mit 7,6 cm mal 22,9 cm (3 mal 9 Zoll) oder drei Proben mit 7,6 cm mal 25,4 cm (3 mal 10 Zoll) zu ergeben. Diese Laborvorbereitung simulierte die Art des Produkts, das kontinuierlich in einem einzelnen Durchgang auf einer herkömmlichen Airlaid-Maschine mit mindestens drei Formköpfen hergestellt werden kann. Es ist zu verstehen, dass die mehreren Schichten, die ein gesamtes absorbierendes Produkt bilden, durch ein Laminierungs-Verfahren separat geformt und zusammengesetzt werden können, um ein vergleichbares Produkt zu erzielen. Jedoch mangelt es einem solchen Produkt an bestimmten Vorteilen, die erhalten werden, wenn ein mehrschichtiges Produkt in einem kontinuierlichen Airlaid-Verfahren vorbereitet werden. Im ersten Schritt, den ersten Formkopf einer Airlaid-Linie simulierend, wird die Kapillarschicht auf einem Trägergewebe oder direkt auf den Formdraht abgelagert. Wenn die Kapillarschicht zu diesem Zeitpunkt verdichtet wird, wird die Verwendung einer Zwischenkopf-Verdichtungsrolle simuliert. Andernfalls wird die Flüssigkeits-Lagerungsschicht durch den zweiten Formkopf niedergelegt, gefolgt von der Aufnahmeschicht durch den dritten Formkopf. Der gesamte Verbund wird mit einem Latexbindemittel gespritzt, getrocknet und zur Enddichte für die Kapillarmessung gepresst. Die Enddichte ist zwischen 0,1 bis 0,3 g/cc.
In den folgenden Experimenten umfasst eine Aufnahmeschicht aus 84 gsm gequetschter Polyester-Stapelfaser (Typ T-224 von Hoechst-Trevira aus Salisbury, NC) auf die ein Latexbinder (Airflex AF-181 von Air Products and Chemicals aus Allentown, PA) angewendet wird. Die absorbierenden Kerne, über denen die Aufnahmeschichten gebildet werden, enthielten alle 161 gsm des Southern Weichholz-Kraftzelluloseflaum (Foley Flaum von Buckeye Technologies Inc. aus Memphis, TN) und 375 gsm kommerzielles auf Acrylsäure basierendes hochabsorbierendes Material (FAVOR SXM70), erhältlich von Stockhausen Inc. aus Greensboro, NC. Die Kapillarschichten, die in den folgenden Arbeitsbeispielen verwendet wurden, wurden mit einem Zielbasisgewicht von mindestens 150 gsm vorbereitet. Die zusammenpressbare Pülpe ND416 ist von Weyefiaeuser Corporation aus Tacoma, WA erhältlich. Geschichtete gebleichte Eukalyptusfaser ist von Sappi Saiccor aus Johannesburg, Südafrika und von Aracruz Celulose (USA) Inc. aus Raleigh, NC erhältlich.
Im homogenen Aufbau war die Lagerungsschicht die selbe, wie in den anderen Produkten und es gibt eine Aufnahmeschicht aber keine separate Kapillarschicht. Wenn die Vorverdichtung der Kapillarschicht zwischen den Formköpfen eins und zwei im Labor simuliert wurde (Beispiele 1-3), wurde die Kapillarschicht gebildet und auf 0,30 g/cc vorverdichtet und dann wurde der Rest der Struktur darauf aufgebaut und zur Gesamt-Enddichte gepresst. Die folgenden Proben wurden vorbereitet und die vertikalen Kapillaritäts-Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Beispiele 1-3 in Tabelle 1 zeigen die vertikale Kapillaritäts-Leistung der Kapillarschicht dieser Erfindung und dieselbe kombiniert mit einer Flüssigkeitslagerungs- und einer Flüssigkeitsaufnahmeschicht, um ein absorbierendes Produkt darzustellen. Die Leistung eines Produktes ohne die Kapillarschicht dieser Erfindung wird durch den homogenen Aufbau gegeben, der nur die Aufnahmeschicht und die Flüssigkeits-Lagerungsschicht enthält. Der aufeinanderfolgende Aufbau ist eine Simulation der Art des Produkts, das in einer Airlaid-Linie mit drei Formköpfen und durch eine Gewebeverdichtung nach den Köpfen hergestellt wird. Der vorverdichtete Kapillarschicht-Aufbau simuliert eine Airlaid-Linie mit drei Formköpfen und einer Verdichtungsrolle zwischen Köpfen eins und zwei, um die Kapillarschicht auf eine Dichte von 0,3 g/cc zu bringen, bevor die Formung der anderen Schichten auf ihr erfolgt. Die Dichtewerte sind in Tabelle 1 für die gesamten Aufbauten, ob einzelne Schicht, bi-geschichtet oder tri-geschichtet.
Tabelle 1 – Beispiele 1-3 Vertikale Kapillarität
Die Beispiele in der Tabelle 1 zeigen, dass im Wesentlichen bei den gleichen Dichten für eine gegebene Schicht oder einen gegebenen Aufbau die vertikale Kapillarhöhe auf Grund der Faserart zunimmt, in der Reihenfolge: Foley Flaum < ND416 < Eukalyptus. In den Beispielen 1-3 sind die Verhältnisse der Kapillarhöhe der Kapillarschicht zu der der Lagerungsschicht (homogener Aufbau) 1,27; 1,49 bzw. 1,64.
Das simulierte Vorverdichtungsverfahren zur Herstellung des Artikels erzeugt höhere vertikale Kapillarhöhen als der einfache Ansatz einer aufeinanderfolgenden Anordnung, in der die Dichte der Kapillarschicht nicht gesteuert ist, sondern durch die Kompression festgestellt wird, die angewendet wird, um die Gesamtdichte der Strukturen zu erzeugen. Die niedrigste Kapillar-Leistung wurde durch den homogenen Aufbau gezeigt, der eine getrennte Kapillarschicht fehlte.
Tabelle 2 (Beispiele 415) veranschaulicht weiter den Effekt der Dichte einer Kapillarschicht auf die vertikalen Kapillaritätsmessungen. Ein zusammenpressbarer Flaum wurde in den Beispielen 13-15 in-situ gebildet, indem Foley Pülpe-Blatt mit 4 Gewichtsprozent Glycerin kurz vor der Faserung besprüht wurde. Die Airlaid-Handblattvorrichtung im Labor wurde wieder für die Probenvorbereitung verwendet, die von der Verdichtung in einer Laborpresse gefolgt wurde.
Tabelle 2 – Kapillarschichten und Dichte
Tabelle 2 zeigt, dass sogar der unveränderte Foley Flaum hohe vertikale Kapillarwerte bei hohen Dichten erzielen kann. Leider ist die Steifheit der Kapillarschicht bei größerer Dichte als 0,3 g/cc so, dass sie nicht in einem Wegwerfprodukt akzeptabel ist, das sich an den menschlichen Körper anpassen soll. Die Steifheits-Klassifizierung dieser Materialien ist Foley Flaum > ND416 ≈ Pülpe / Glyzerin > Eukalyptus.
Die Auswirkung einer Musterung der verdichteten Kapillarschicht wird in Tabelle 3 unter Verwendung der zusammenpressbaren Pülpe ND416, die von Weyerhaeuser erhältlich ist, demonstriert. Auf einer Airiaid-Steuerleitung wurde ein 150-gsm Gewebe auf einem 18-gsm-Trägergewebe gebildet und einer Verdichtung auf eine Ausgangsdichte von 0,3 g/cc durch die Verwendung einer glatten Verdichtungsrolle unterworfen, die auf 90 °C geheizt war. Die Webart des Übergangsgewebes wurde in das Zellulose-Gewebe eingedrückt. Dieses Gewebe wurde als die Kapillarschicht in einem laborgebildeten 800-gsm-Windelprodukt verwendet, das 375 gsm hochabsorbierendes Material enthält (Beispiel 16). In Beispiel 17 wurde die gleiche geprägte Kapillarschicht in Streifen von 0,25-Zoll geschnitten und 0,25 Zoll voneinander getrennt unter die Lagerungsschicht in einem windelähnlichen Aufbau angeordnet. In Beispiel 18 wurde die gleiche geprägte Kapillarschicht in 0,5-Zoll-Streifen geschnitten und 0,5 Zoll voneinander getrennt unter die Lagerungsschicht angeordnet. In Beispiel 19 wurde die 150 gsm Kapillarschicht im Labor gebildet und gegen ein Stück des Übergangsgewebes von der Versuchsanlage zu einer scheinbaren Dichte von 0,3 in einer Laborpresse gepresst, die mit einer gerillten Platte ausgerüstet war, welche 0,375 Zoll breite, 0,25 Zoll tiefe und 0,25 Zoll voneinander getrennte Rillen hat (siehe 2 und 3). Die Probe und die Platte wurden in einem Ofen auf 150 °C vorgeheizt. Diese Kapillarschicht war wie vorher in einem 800-gsm-Windelprodukt enthalten.
Tabelle 3 – Gemusterte Kapillarschichten
Die Beispiele 16-19 zeigen, dass der Anschlussbereich zwischen den Schichten für die Netto-Flüssigkeitsaufnahme wichtig ist. Die ebene Kapillarschicht im Beispiel 16 saugte die gesamte Länge der 10-Zoll Probe. Beispiele 17 und 18 mit den 6,4 mm (0,25 Zoll) und 13 mm (0,5 Zoll) Kapillarstreifen haben die halbe Berührungsfläche zwischen der Kapillarschicht und der Lagerungsschicht wie in Beispiel 16. Die Streifen alleine hoben das Salzniveau über 200 mm an, konnten jedoch diese Flüssigkeit nicht angemessen zur Lagerungsschicht bringen, wie durch die niedrige vertikale Höhe in der Lagerungsschicht und die niedrige enthaltene Grammzahl des Salzes nachgewiesen wurde. Beispiel 19 mit Bereichen der Zwischendichte zwischen den verdichteten Spuren transportierte die Flüssigkeit effektiv in die Lagerungsschicht auf eine beachtliche Höhe von 148 mm. In den Beispielen 17-19 sind die Verhältnisse der Kapillarhöhe der Kapillarschicht zu der der Lagerungsschicht 1,58; 2,19 bzw. 1,51.
In Beispiel 20 ist der Effekt der Prägung eines Musters in die Kapillarschicht recht offensichtlich, wenn eine glatte Kapillarschicht, die in dem Labor vorbereitet wurde, zu den unterschiedlichen Dichten zur Messung der vertikalen Kapillarität gepresst wird. Das Extrapolieren der geraden Linie, welche die drei Punkte in 4 verbindet, zeigt, dass eine Dichte von ungefähr 0,5 g/cc erforderlich ist, um 300 Millimeter Kapillarhöhe in 30 Minuten zu erreichen. Die mit der Steuerleitung hergestellte Kapillarschicht, die in dem Windelaufbau des Beispiels 16 verwendet wurde, saugte zu 300 mm, wenn sie alleine bei einer Dichte von 0,25 g/cc geprüft wurde. Diese vertikale Kapillarhöhe legt nahe, dass in den verdichteten Bereichen des Gewebemusters, die Dichte anscheinend gleich 0,5 g/cc ist oder diesen Wert übersteigt. Das geprägte Gewebe war überraschend weich und fügsam.
Während es für Produktentwicklung wichtig ist, dass die Proben, die mit einer bestimmten Dichte gebildet werden, im praktischen Sinne sofort geprüft werden, müssen die Materialien die gewünschten Eigenschaften nach einer verlängerten Lagerung liefern, und insbesondere nachdem ein absorbierender Artikel über einige Zeit am Körper getragen wurde. Während des Gebrauchs von absorbierenden Produkten kann die Bewegung des Trägers dazu führen, dass die sorgfältig ausgeführte Struktur zerstört wird, so dass die erforderlichen Dichten nicht mehr vorhanden sind. In Beispiel 21 wird ein 5,1 cm mal 46 cm (2 Zoll mal 18 Zoll) großer Streifen der gewebegeprägten 150 gsm Kapillarschicht nach Beispiel 16 einem wiederholten manuellen Stauchen unterworfen und dann auf scheinbare Dichte und Kapillaritäts-Leistung überprüft, zusammen mit einem Streifen des gleichen Gewebes, das nicht so behandelt wurde. Die Ergebnisse der Kapillarhöhe gegen die Zeit werden in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4 – Vertikale Kapillar-Rate
Tabelle 4 zeigt deutlich, dass sogar die „geweichte" geprägte Kapillarschicht aus zusammenpressbarer Pülpe erreichte, dass 0,9 %-iges NaCl in 30 Minuten auf eine Höhe von 210 mm gehoben wurden. Sie war in der Lage, dies trotz einer scheinbaren Dichte von nur 0,12 g/cc und extremer Weichheit auf Grund der mechanischen Bearbeitung zu tun.
Dieses sind Repräsentanten der Artikel, die erfindungsgemäß gebildet werden; jedoch wird es dem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Einrichtungen zur Absorption von wässrigen Materialien einbezogen werden kann.
Prüfverfahren für die Rückfeucht-Beispiele
Außer wenn es in einem bestimmten Prüfverfahren angemerkt ist, sollten alle Tests bei 23 °C (73 °F) und 50% relativer Feuchtigkeit durchgeführt werden. Vor der Prüfung sollten alle Proben bei dieser Temperatur und Feuchtigkeit mindestens zwei Stunden lang klimatisiert werden.
A. Basisgewicht
Das Basisgewicht ist das Gewicht der Probe pro Einheitsfläche und wird in den Gramm pro Quadratmeter ausgedrückt (g/m² oder gsm).
B. Dicke
Die Dicke wird mit einer analogen Dickenlehre gemessen (B. C. Ames Co., Waltham, MA). Die Lehre hat einen Fuß mit 4,1 cm Durchmesser und ist mit einem 150 Gramm Gewicht ausgerüstet, damit der Druck, der auf die Probe angewendet wird, 11,4 g/cm² ist. Die Dicke wird in Zoll gemessen und in Zentimeter umgewandelt, wie es für die Berechnungen benötigt wird.
C. Dichte
Die Dichte kann aus dem Basisgewicht und aus der Dicke unter einem gegebenen begrenzenden Druck mit der Formel berechnet werden: Dichte (g/cc) = Basisgewicht (gsm) / [ 10.000 cm2 / m2 × Dicke (cm)
Die Dichte wird in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cc) ausgedrückt.
D. Synthetische Menstruationsflüssigkeit
Die synthetische Menstruationsflüssigkeit, die in dieser Arbeit verwendet wird, enthält die folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen:

– Entionisiertes Wasser 903,3 g

– Natriumchlorid 9,0 g

– Polyvinylpyrrolidin 122,0 g

– Biebricher Scharlach 4,0 g
Gesamtes Lösungsvolumen 1 Liter
Der Biebricher Scharlach (roter Farbstoff) kann von der Sigma Chemical Co., St. Louis, MO bezogen werden. Polyvinylpyrrolidin (PVP, gewichtgemitteltes Molekulargewicht ungefähr 55.000) kann von Aldrich, Milwaukee, WI bezogen werden. Natriumchlorid (ACS Qualität) kann von J. T. Baker, Phillipsburg, NJ bezogen werden. Die trockenen Bestandteile werden im Wasser mindestens zwei Stunden lang gemischt, um eine vollständige Auflösung sicherzustellen. Die Lösungstemperatur ist auf genau 22 °C eingestellt. Sechzehn Milliliter der Lösung wird in die UL Adapterkammer eines Brookfield DV-II+ Viskosimeter (Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, MA) pipettiert. Die UL Spindel wird in die Kammer eingesetzt und die Viskosimetergeschwindigkeit wird auf 30 U/min eingestellt. Die Zielviskosität ist zwischen 9 und 10 Zentipoise. Die Viskosität kann mit zusätzlichem Wasser oder PVP eingestellt werden.
E. Kombination Aufnahme-. Rückfeuchte-. Fleckgröße-Test
Ausrüstung:
Elektronische Waage (± 0,01 g Genauigkeit)
Flüssigkeits-Einlassprüfvornchtung (FIT, Buckeye "BU144-97" Gestaltung)
Löschpapier der S22 Qualität, 10,16 cm × 24,13 cm (4 Zoll × 9 Zoll)
Gewicht, 8408,5 g, 10,16 cm × 24,13 cm (4 Zoll × 9,5 Zoll)
Latexschaum, 10,16 cm × 24,13 cm × 3,81 cm (4 Zoll × 9,5 Zoll × 1 Zoll)
Lineal, eingeteilt in Millimeter
Synthetische Menstruationsflüssigkeit
Oberes Blatt, spunbonded Polypropylen, 22 gsm, 25,4 cm × 10,16 cm (10 Zoll × 4 Zoll)
Der Latexschaum kann von Scott Fabrics, Memphis, TN bezogen werden. Das Löschpapier kann von Buckeye Technologies, Memphis, TN bezogen werden. Das Material des oberen Blatts kann von Avgol Nonwoven Industries, Holon, Israel bezogen werden. Die Flüssigkeits-Einlassprüfvorrichtung (FIT) der Buckeye-Gestaltung besteht aus einer oberen Platte und einer unteren Platte. Die obere Platte ist eine 29,7 cm × 19,0 cm × 1,3 cm Platte aus Polycarbonat-Kunststoff. Die Platte hat ein Loch, das aus ihrer Mitte herausgeschnitten wurde, und ein hohler Einlasszylinder wird in der Bohrung angebracht. Der innere Durchmesser des Einlasszylinders ist 2,5 cm und die gesamte obere Platte wiegt 872 Gramm. Die untere Platte der FIT ist im Wesentlichen eine 29,7 cm × 19,0 cm × 1,3 cm große monolithische Platte aus Polycarbonat-Kunststoff.
Die Probe wird auf 7 cm × 20 cm mit der längeren Seite in der Fertigungsrichtung geschnitten. Das Probengewicht und die Probendicke werden gemessen und aufgezeichnet. Ein „X" wird in der Mitte der Oberseite der Probe mit einem Markierungsstift aufgebracht. Die Probe wird auf der unteren Platte der FIT zentriert. Das obere Blatt wird auf der Probe zentriert und die obere Platte der FIT wird auf das obere Blatt abgesenkt. Die obere Platte wird auf der Probe zentriert, so dass der Einlasszylinder auf dem „X" zentriert ist, das auf der Probe gekennzeichnet ist. Eine 10 ml Eingabe von Flüssigkeit wird in den Einlasszylinder gegossen und die Zeitdauer, welche die Probe benötigt, um die Flüssigkeit aufzunehmen, wird gemessen und notiert. Diese Zeit, in Sekunden (s) angegeben, ist die Aufnehmzeit für die Probe. Gleichzeitig mit dem Ende der Aufnehmzeit, fängt eine Warteperiode von 20 Minuten an. Am Ende der Warteperiode, wird die Fleckgröße der Länge nach (Fertigungsrichtung) sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Probe gemessen und notiert. Die Fleckgröße wird in mm (Millimeter) angegeben. Der Polycarbonat-Kunststoff ist klar, so dass die Fleckgröße durch den Kunststoff gesehen werden kann. Der untere Fleck kann gemessen werden, indem vorübergehend die FIT herum gedreht wird, so dass die untere Platte nach oben zeigt. Die Rückfeuchte wird gemessen, indem die obere FIT Platte entfernt wird und dann ein vorgewogener Stapel von acht S22 Löschpapieren auf das obere Blatt der Probe gesetzt wird. Der Schaumgummi wird auf das Papier gesetzt und das Gewicht wird für zwei Minuten oben auf den Schaumgummi gesetzt (das Gewicht, der Schaumgummi und das Papier bewirken einen 3,4 kPa (0,5 psi) Druck auf die Probe). Die Rückfeuchte, angegeben in Gramm (g), wird errechnet, indem das Ausgangsgewicht des Stapels der Papiere vom Endgewicht des Papierstapels subtrahiert wird. Dieser Kombinations-Test wird normalerweise in dreifacher Ausführung durchgeführt und die Resultate werden gemittelt.
Beispiele A bis H: Laborproben für Rückfeucht-Messungen
Die Erfindung wird hier veranschaulicht, indem eine Reihe von Experimenten durchführt wird, in denen absorbierende Strukturen konstruiert und geprüft werden. Die experimentellen Variablen sind die Art der zellulosehaltigen Faser, die in der Kapillarschicht der Struktur verwendet wird, das Basisgewicht der Kapillarschicht und die Anwendung einer Gewebebehandlung auf der Kapillarschicht. Andere Elemente in der gesamten absorbierenden Struktur, wie etwa die Gesamtdichte, das Gesamtbasisgewicht, die Zusammensetzung der Aufnahmeschicht und die Zusammensetzung der Lagerungsschicht, werden konstant gehalten, mit dem Ziel, die Vorteile der bestimmten Kapillarschichten dieser Erfindung darzustellen. Die Bezeichnung "Unicore", wie sie hier verwendet wird, bedeutet eine vielschichtige absorbierende Struktur, die auf einer kontinuierlichen Formmaschine hergestellt werden könnte. Speziell haben die Unicore-Strukturen dieser Erfindung getrennte Schichten für die Flüssigkeits-Aufnahme, Lagerung und Verteilung (Kapillarität), wobei diese Schichten in Kontakt sind, was dadurch die Flüssigkeits-Übertragung zwischen den Schichten erlaubt. Es versteht sich, dass solche Unicore-Strukturen auch aus einzeln vorbereiteten Schichten des Materials hergestellt werden könnten.
In den Beispielen A bis H, umfasst die obere Aufnahmeschicht 35 gsm der Polyester-Stapelfaser (15 dpf × 6 mm, Qualität 376X2, Wellman, Inc., Johnsonville, SC) auf die ein Latexbinder angewendet wird (Airflex 192, Air Products and Chemicals, Allentown, PA). Die mittlere Schicht umfasst 90 gsm der HPF-Faser (eine merzerisierte Southern Weichholzfaser, die von Buckeye Technologies, Memphis, TN erhältlich ist) und ungefähr 9 gsm der Bikomponenten-Bindfaser (Qualität AL-Adhesion-C, 1,7 dtex × 6 mm, FiberVisions, Covington, GA). Diese zwei Schichten wurden separat auf einer Airlaid-Pilotmaschine ausgebildet. Beim Aufbau dieser zwei Schichten wurde eine minimale Verdichtung verwendet. In diesen Beispielen enthielten die Strukturen genau die gleichen oberen und mittleren Schichten.
Die unteren Kapillarschichten der Beispiele A bis H wurden mit einer Labor-Airlaid-Handschichtvorrichtung ausgebildet. Für die Kapillarschichten überprüften wir drei Effekte. Der erste Effekt war die Art der zellulosehaltigen Faser, die in der Kapillarschicht verwendet wurde. Die Hälfte der Kapillarschichten wurden mit Faser der Qualität ND-416 von Weyerhaeuser Co., Tacoma, WA gebildet. Die andere Hälfte der Kapillarschichten wurden mit gebleichter Kraft-Eukalyptusfaser von Aracruz Celulose (USA), Raleigh, NC ausgebildet. Die Kapillarschichten enthielten nach Gewicht ungefähr 10% Bikomponenten-Bindfaser. Der zweite Effekt war das Basisgewicht der Kapillarschicht, das entweder auf 50 oder auf 70 gsm des zellulosehaltigen Materials festgelegt war. Der dritte Effekt war die Verwendung einer Gewebebehandlung; die Hälfte der Proben erhielten die Gewebebehandlung. Die Gewebebehandlung beinhaltete eine Vorverdichtung der Kapillarschicht, in der die Kapillarschicht in der Handschichtvorrichtung gebildet wurde und dann in eine Laborpresse verdichtet wurde. Ein Stück des Formdrahtgewebes wurde auf die untere Platte der Presse gesetzt, um ein Muster aus verdichteten Bereichen und weniger verdichteten Bereichen auf die Kapillarschicht zu bringen. Für die Kapillarschichten, die der Gewebebehandlung unterworfen wurden (Beispiele E bis H), waren sie vorverdichtet, im Durchschnitt zu einer gesamten scheinbaren Dichte von ungefähr 0,06 bis 0,07 g/cc, wobei die Dichte im Muster, das durch das Formdrahtgewebe auferlegt wurde, wahrscheinlich viel größer als 0,10 g/cc war.
Die Unicore-Strukturen wurden per Hand im Labor zusammengesetzt. Die Strukturen in diesen Beispielen waren alle zu einer gesamten scheinbaren Dichte von 0,09 g/cc verdichtet. Diese Strukturen enthielten identische obere und mittlere Schichten. Auf die Kapillarschicht konzentrierend, bildeten wir acht Strukturen mit allen möglichen Kombinationen der drei Effekte. Tabelle 5 zeigt Testdaten für die acht Strukturen, Beispiele A bis H. 5 ist ein Diagramm von Rückfeucht-Daten für diese Beispiele. Beispiele A bis H können in vier Kopf an Kopf Vergleiche des Eukalyptus und des ND-416 aufgeteilt werden. Diese Vergleiche werden durch die unterschiedlichen Beschaffenheiten angegeben, die für die Balken in 5 verwendet werden. In jedem Vergleich stellt die Eukalyptusfaser weniger Rückfeuchte zur Verfügung, wenn sie mit ND-416 verglichen wird. Eine statistische Analyse der Daten, die in Tabelle 5 umrissen sind, zeigt, dass alle Effekte dieser Laborstudie die Rückfeuchte erheblich beeinflussten. Die Klassifizierung der relativen Stärke der Effekte ist Gewebebehandlung (mit ist besser als ohne) < Wahl des Basisgewichts (höher ist besser als niedriger) « Wahl der Faser (Eukalyptus ist viel besser als ND-416).
Tabelle 5. Resultate der Laborauswertung der Eukalyptusfaser in Unicore.
Beispiele I bis K: Airlaid Versuchsproben für Rückfeucht-Messungen
Die Beispiele I bis K haben die gleichen oberen und mittleren Schichten. Die obere Schicht enthält 35 gsm von Wellman PET mit ungefähr 6 gsm Airflex 192 Latex zum Abbinden. Die mittlere Schicht enthält 70 gsm HPF Faser, 56 gsm Favor 1180 hochabsorbierendes Puder (Stockhausen, Inc., Greensboro, NC) und ungefähr 9,5 gsm FiberVisions Bikomponenten-Faser, AL-Adhesion-C, 1,7 dtex × 4 mm. Die untere Schicht enthält 70 gsm von zellulosehaltiger Faser und ungefähr 5,3 gsm der gleichen FiberVisions Bikomponenten-Faser. Die Beispiele I bis K wurden als einheitliche Strukturen mit einer 0,6 Meter breiten, Dreikopf-Versuchslinie gebildet. Das Beispiel I wurde mit der Faser ND-416 gebildet, und ungefähr 2,5 gsm von Airflex 192 Latex wurde auf der Drahtseite des Gewebes angewendet, um das Bestäuben zu steuern. Beispiel J wurde identisch zu Beispiel I ausgebildet, außer dass Eukalyptusfaser anstatt der Faser ND-416 eingesetzt wurde und ein Gewebeträger (18 gsm, Cellu Tissue Co., East Hartford, CT) wurde anstelle der Latex-Drahtseite eingesetzt. Das Beispiel K wurde identisch zu J ausgebildet, außer dass die Gewebebehandlung für die (untere) Schicht aus Eukalyptus verwendet wurde.
Tabelle 6 zeigt Testdaten für drei Proben, Beispiele I bis K. Zu beachten ist der Basisgewichtsunterschied zwischen Beispiel I und den Beispielen J und K. Dieser kann dem Trägergewebe zugeschrieben werden, welches den Proben im Wesentlichen keine Leistungsvorteile beimisst. 6 zeigt Rückfeucht-Ergebnisse für die Beispiele I bis K. Die Laborarbeit bestätigend, zeigen die Versuchsbeispiele, dass beide, Eukalyptus und die Gewebebehandlung, helfen, die Rückfeuchte zu verbessern.
Tabelle 6. Rückfeucht-Ergebnisse für die Versuchsanlage-Proben
Beispiele L bis W: Untersuchung der Hartholzpülpen
In diesen Beispielen sind die experimentellen Variablen die Art der Hartholzfaser, die in der Kapillarschicht der Struktur verwendet werden und das Basisgewicht der Kapillarschicht. Ein Beispiel, welches die Weichholzfaser ND-416 in der Kapillarschicht verwendet, ist zu Vergleichszwecken enthalten. Andere Elemente der gesamten absorbierenden Struktur, wie die Gesamtdichte, das Gesamtbasisgewicht, die Zusammensetzung der Aufnahmeschicht und die Zusammensetzung der Lagerungsschicht, werden konstant gehalten, mit dem Ziel, die Vorteile der bestimmten Kapillarschichten der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
In den Beispielen L bis W enthält die obere Aufnahmeschicht 35 gsm der Polyester-Stapelfaser (15 dpf × 6 mm, Qualität 376X2, Wellman, Inc., Johnsonville, SC) und ungefähr 6 gsm des Latexbinders (Airflex 192, Air Products and Chemicals, Allentown, PA). Die mittlere Schicht umfasst 60 gsm der HPF-Faser (eine merzerisierte Southern Weichholzfaser, von Buckeye Technologies, Memphis, TN erhältlich) und ungefähr 7 gsm der Bikomponenten-Bindefaser (Qualität AL-Adhesion-C, 1,7 dtex × 4 mm, FiberVisions, Covington, GA). Diese zwei Schichten wurden separat auf einer Airlaid-Pilotmaschine gebildet. Eine minimale Verdichtung wurde beim Aufbau dieser zwei Schichten angewendet. In diesen Beispielen enthielten die Strukturen alle die gleichen oberen und mittleren Schichten.
Die unteren Kapillarschichten für die Beispiele L bis W wurden mit einer Labor-Airlaid-Handschichtvorrichtung gebildet. Für diese Beispiele überprüften wir zwei Effekte. Der erste Effekt war die Art der in der Kapillarschicht verwendeten zellulosehaltigen Faser. Sechs zellulosehaltige Fasern wurden verwendet, fünf Harthölzer und ein Weichholz: Harthölz

– Gebleichte Kraft-Eukalyptuspülpe von AracruzCelulose (USA), Raleigh, NC (Aracruz)
– Auflösende Eukalyptuspülpe, Solucell-400, von Klabin Bacell, Camacari, Brasilien (Solucell)
– Gebleichte Kraft-Eukalyptuspülpe, Primacell, von Riocell, Guaiba, Brasilien (Primacell)
– Gebleichte Kraft-Birkenpülpe von Kaukas Mill, UPM-Kymmene, Finnland (Birke)
– Auflösende Eukalyptuspülpe von Sappi Saiccor, Johannesburg, Südafrika (Saiccor)

Weichholz
– Gebleichte südliche Weichholz-Kraftpülpe, Qualität ND-416, von Weyerhaeuser Co., Tacoma, WA (Nd-416)
Die Kapillarschichten enthielten nach Gewicht über 10% Bikomponenten-Bindfaser (Qualität AL-Adhesion-C, 1,7 dtex × 4 mm, FiberVisions, Covington, GA). Der zweite überprüfte Effekt war das Basisgewicht der Kapillarschicht, das entweder auf 50 oder 80 gsm des zellulosehaltigen Materials festgelegt war. Unicore-Strukturen wurden im Labor zusammengesetzt. Die Strukturen in den Beispielen L bis W waren zu einer gesamten scheinbaren Zieldichte von 0,085 g/cc verdichtet. Zwölf Strukturen wurden gebildet (sechs Pülpen bei zwei Basisgewichten). Die Prüfung wurde in dreifacher Ausführung mit den Verfahren durchgeführt, die im Detail in der 4/4/00 Offenbarung beschrieben wurden.
Die Tabelle 1 zeigt Testdaten für die Beispiele L bis W. 1 sind ein Diagramm der Rückfeucht-Daten dieser Beispiele. Rückfeucht-Ergebnisse für beide Basisgewichte, 50 gsm und 80 gsm sind in 1 aufgetragen. Bei jedem Basisgewicht stellen die Hartholzpülpen im Allgemeinen verglichen mit der Weichholzpülpe die niedrigere Rückfeuchte zur Verfügung.
Tabelle 8 ist eine Darstellung der unteren Fleckgröße-Daten für diese Beispiele. Obgleich es eine Streuung in den Daten bei jedem Basisgewicht gibt, ist die untere Fleckgröße für das Weichholzpülpe im Allgemeinen kleiner als die untere Fleckgröße für die Hartholzpülpen. Die Hartholzpülpen sind bei der Kapillarwirkung, die Flüssigkeit weg von der Eingabe-Seite zu bringen, erfolgreicher.
Hinsichtlich der Relation zwischen Rückfeuchte und untere Fleckgröße, vermuten wir, dass die verbesserte Kapillarität (eine größere untere Fleckgröße) in einem erhöhten Zurückhalten der Flüssigkeits (wie durch die Rückfeuchte gemessen) resultiert, indem sie Flüssigkeit weg von verhältnismäßig gesättigten Teilen der Struktur (der Eingabe-Stelle) hin zu weniger gesättigten Teilen der Struktur bewegt (weg von der Eingabe-Stelle). Daher würde eine Struktur mit außergewöhnlicher Kapillarität dazu in der Lage sein, Flüssigkeit von der Eingabe-Stelle buchstäblich weg zu saugen. Solch eine Struktur könnte als ein „Hoch-Saug-Kern" beschrieben werden.
Tabelle 7. Resultate der Laborauswertung der verschiedenen Pülpen als Kapillarschichten in Unicore

Claims

Ein absorbierender Kern (15), der aufweist: (1) eine Aufnahmeschicht (11), die Netzfasern aus Zellulose, synthetische Fasern oder Kombinationen derselben aufweist; (2) eine darunterliegend angeordnete und im Flüssigkeitsaustausch mit der Aufnahmeschicht (11) stehende Lagerungsschicht (12) mit einer Saugkapazität, wobei die Lagerungsschicht (12) hochabsorbierende Materialien und Fasern aufweist; und (3) eine darunterliegend angeordnete und im Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht (12) stehende kapillare Schicht (13), die zusammenpressbare Harthoizpülpe mit einer Dichte zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 0,4 g/cm3 aufweist, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der kapillaren Schicht zu der vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.
Der absorbierende Kern (15) nach Anspruch 1, wobei die kapillare Schicht (13) ungefähr 50% an Gewicht bis ungefähr 99,9% an Gewicht Hartholzfasern und ungefähr 0,1 % an Gewicht bis ungefähr 50% an Gewicht synthetische Fasern aufweist, die Lagerungsschicht (12) synthetische Fasern, chemisch behandelte Zellulosefasern, Holzpülpe, hochabsorbierendes Material und Kombinationen davon aufweist und eine Dichte zwischen 0,05 und 0,25 g/cm3 besitzt, und die Aufnahmeschicht eine Dichte zwischen 0,04 bis 0,1 g/cm3 besitzt.
Der absorbierende Kern (15) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der kapillaren Schicht (13) zu der vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht (12) gleich oder größer als 3,0 ist.
Der absorbierende Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zusammenpressbare Hartholzpülpe aus der auf Eukalyptus, Birke, Espe, Ahorn, Baumwollholz, Weide, Eiche, Buche, Pappel, Baßholz und aus den Kombinationen derselben gebildeten Gruppe gewählt wird.
Der absorbierende Kern (15) nach Anspruch 4, wobei die zusammenpressbare Hartholzpülpe Eukalyptus ist.
Der absoribienande Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die kapillare Schicht (13) außerdem chemisch behandelte Weichholzpülpefasern aufweist.
Der absorbierende Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die kapillare Schicht (13) mit einem Druckmuster bedruckt ist.
Der absorbierende Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die kapillare Schicht (13) eine Dichte zwischen 0,1 und 0,3 g/cm3 besitzt.
Der absorbierende Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kern einen Rückfeuchtewert von ungefähr 3,0 g oder weniger besitzt, vorteilhafterweise ungefähr 2,0 g oder weniger, und vorzugsweise ungefähr 1,0 g oder weniger.
Der absorbierende Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der absorbierende Kern ein einheitlicher absorbierender Kern ist, der in einer Reihe von einheitlichen Vorgängen in einem kontinuierlichen Verfahren produziert wurde.
Ein absorbierender Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die kapillare Schicht (13) bedrukt ist, um ein Muster aus verdichteten Regionen und weniger verdichteten Regionen aufzuprägen.
Ein absorbierender Artikel, der aufweist: (A) ein flüssigkeitsdurchlässiges oberes Blatt (10), (B) ein flüssigkeitsundurchlässiges rückseitiges Blatt (14), und (C) einen absorbierenden Kern (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der zwischen dem oberen Blatt (10) und dem rückseitigen Blatt (14) angeordnet ist, wobei eine Aufnahmeschicht (11) des besagten absorbierenden Kerns (15) unterhalb und im Flüssigkeitsaustausch mit dem oberen Blatt (10) angeordnet ist.
Der absorbierende Artikel nach Anspruch 12 , wobei der Artikel aus der aus Säuglingswindeln, Trainingshosen, Hosen für Erwachseneninkontinenz, Binden für weibliche Hygiene, chirurgischen Garnituren und Verbänden für Verletzungen gebildeten Gruppe gewählt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Kerns (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend: (A) eine kapillare Schicht (13) zu bilden, die zusammenpressbare Harthoizpülpefasern aufweist; (B) die kapillare Schicht bis zu einer Dichte zwischen 0,05 und 0,4 g/cm3 zu verdichten; (C) eine eine Saugkapazität besitzende und im Flüssigkeitsaustausch mit der kapillaren Schicht stehende Lagerungsschicht (12) zu bilden, wobei die Lagerungsschicht hochabsorbierende Materialien und Fasern aufweist; und (D) eine im Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht (12) stehende Aufnahmeschicht (11) zu bilden, wobei die Aufnahmeschicht Netzfasern aus Zellulose, synthetische Fasern oder Kombinationen derselben aufweist, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der kapillaren Schicht zu der vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der kapillaren Schicht (13) zu der vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht (12) gleich oder großer als 3,0 ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die zusammenpressbare Hartholzpülpe aus der aus Eukalyptus, Birke, Espe, Ahorn, Baumwollholz, Weide, Eiche, Buche, Pappel, Baßholz und aus den Kombinationen derselben gebildeten Gruppe gewählt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei die zusammenpressbare Hartholzpülpe Eukalyptus ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die kapillare Schicht (13) außeniem chemisch behandelte Weichholzpülpefasern aufweist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die kapillare Schicht (13) mit einem Druckmuster bedruckt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei besagtes Druckmuster ein Muster aus verdichteten und weniger verdichteten Regionen aufweist, das während dem Zusammenpressen zwischen einem Formungs- oder Übertragungsstoff und einer Verdichtungsrolle auf besagter kapillarer Schicht (13) gedrückt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Druckmuster auf besagter kapillarer Schicht (13) während des Zusammenpressens zwischen einer gemusterten Verdichtungsrolle und einer glatten Rolle oder zwischen zwei gemusterten Verdichtungsrollen gedruckt wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei der Kern einen Rückfeuchtewert von ungefähr 3,0 g oder weniger besitzt, vorteilhafterweise ungefähr 2,0 g oder weniger, und vorzugsweise ungefähr 1,0 g oder weniger.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei der absorbierende Kern (15) ein einheitlicher absorbierender Kern ist, der in einer Reihe von einheitlichen Vorgängen in einem kontinuierlichen Verfahren produziert wurde.
Das Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Verfahren ein Luftträgerverfahren ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des absorbierenden Artikels des Anspruchs 12, aufweisend: (A) ein flüssigkeitsundurchlässiges rückseitiges Blatt (14) zur Verfügung zu stellen; (B) eine kapillare Schicht (13) zu bilden, die zusammenpressbare Hartholzpülpefasern aufweist; (C) die kapillare Schicht bis zu einer Dichte zwischen 0,05 und 0,4 g/cm³ zu verdichten; (D) eine eine Saugkapazität besitzende und im Flüssigkeitsaustausch mit der kapillaren Schicht stehende Lagerungsschicht (12) zu bilden, wobei die Lagerungsschicht hochabsorbierende Materialien und Fasern aufweist; (E) eine im Flüssigkeitsaustausch mit der Lagerungsschicht stehende Aufnahmeschicht (11) zu bilden, wobei die Aufnahmeschicht Netzfasern aus Zellulose, synthetische Fasern oder Kombinationen derselben aufweist; und (F) ein flüssigkeitsdurchlässiges oberes Blatt (10) zur Verfügung zu stellen, das im Flüssigkeitsaustausch mit der Aufnahmeschicht steht; wobei das Verhältnis der vertikalen Kapillarhöhe der kapillaren Schicht zu der vertikalen Kapillarhöhe der Lagerungsschicht gleich oder größer als 1,25 ist.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei die kapillare Schicht (13) außerdem chemisch behandelte Weichhoizpülpefasern aufweist.