DE60211902T2

DE60211902T2 - Hydrophile Vliese enthaltende absorbierende Artikel

Info

Publication number: DE60211902T2
Application number: DE2002611902
Authority: DE
Inventors: Ludwig Busam; Andreas Flohr; Chritofer Fuchs; Ekaterina Anatolyevna Ponomarenko
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: US7858157B2; CN1685105A; WO2004031471A1; ATE328150T1; MXPA05002776A; AU2003277110A1; JP2006519316A; DE60211902D1; EP1403419B1; CN100354469C; US20040097895A1; US20090176908A1; EP1403419A1; US7521587B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Absorptionsartikel, umfassend Vliesstoffe, die durch chemisch an die Oberfläche der Vliesstoffe gebundene Polymere hydrophil gemacht werden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von hydrophilen Fasern, die zu einem Vliesstoff geformt werden können.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Einwegabsorptionsartikel, wie Windeln und Inkontinenzprodukte für Erwachsene, sind im Stand der Technik wohl bekannt. Solche Einwegartikel nehmen Urin und Fäkalmaterial, welches durch den Träger darauf abgeschieden wird, auf und halten es zurück.
Vliesstoffe, die aus synthetischen Fasern hergestellt sind, werden üblicherweise in Absorptionsartikeln angewendet, beispielsweise als Material für die obere Lage oder als Kernhülle zum Einschließen der Speicherschicht des Absorptionskerns. Solche Vliesstoffe sind in der Regel hydrophob. Für viele Anwendungen in Hygieneprodukten ist es jedoch erforderlich, über hydrophilen Vlies zu verfügen. Daher muss der Vliesstoff entsprechend behandelt werden.
Ein übliches Verfahren, um Vliesstoffe hydrophil zu machen, ist die Beschichtung der Oberfläche des Vlieses mit hydrophilen Tensiden. Da diese Beschichtung nicht zu einer festen chemischen Bindung zwischen dem Vlies und dem Tensid führt, kann das Tensid während des Gebrauchs ausgewaschen werden, wenn der Absorptionsartikel benetzt wird. Die Abnahme der Flüssigkeitsdurchgangszeit ist eine wünschenswerte Wirkung, wenn das Vlies mit Tensid beschichtet ist. Flüssigkeitsdurchgang bezieht sich auf eine Flüssigkeit, die durch den Vliesstoff dringt, wobei sich die Flüssigkeitsdurchgangszeit auf die Zeit be zieht, die eine bestimmte Menge an Flüssigkeit benötigt, um durch das Vlies zu dringen. Da das Tensid jedoch ausgewaschen wird, wenn beschichtete Vliesstoffe der Flüssigkeit ausgesetzt werden, steigt die Durchgangszeit in den nächsten Schwällen wieder an. Dies führt bei Windeln, die diese Vliesstoffe umfassen, zu einer Leistungsverringerung während des Gebrauchs. Außerdem wird gleichzeitig mit der Abnahme der Flüssigkeitsdurchgangszeit aufgrund der Verwendung von Tensiden die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die mit dem Vliesstoff in Kontakt war, verringert. Diese Verringerung ist nicht wünschenswert, da sie in einer Windel zu erhöhtem Urinaustritt führen kann. Auf der anderen Seite verringern jegliche Tenside, die zu einer verringerten Durchgangszeit führen, auch die Oberflächenspannung der Auswaschung.
Beispiele für typische Tenside sind in WO 93/04113 mit dem Titel „Method for hydrophilizing absorbent foam materials" und in WO 95/25495 mit dem Titel „Fluid acquisition and distribution member for absorbent core" beschrieben.
Eine andere Möglichkeit, einen Vliesstoff hydrophil zu machen, ist das Anwenden einer Korona- und Plasmabehandlung.
Plasma ist eine ionisierte Form von Gas, die durch Ionisierung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums erhalten werden kann. Plasmas werden häufig zur Behandlung von organischen und anorganischen Materialien verwendet, um die Adhäsion zwischen verschiedenen Materialien zu fördern. Polymere, die chemisch inerte Oberflächen mit geringen Oberflächenenergien aufweisen, erlauben keine guten Beschichtungen mit Bindemitteln und Haftmitteln. Daher werden diese Oberflächen behandelt, um sie für die Verbindung mit anderen Substraten, Beschichtungen, Haftmitteln und Druckfarben bereit zu machen. Ein Verfahren zum Herstellen von Plasma ist in US-Patent 6,118,218 mit dem Titel „Steady-state glow-discharge plasma at atmospheric pressure" beschrieben.
Koronaentladung ist ein elektrisches Phänomen, das auftritt, wenn Luft einem Spannungspotenzial ausgesetzt wird, das hoch genug ist, um Ionisierung hervor zurufen, wodurch die Luft von einem elektrischen Isolator in einen Leiter von Elektrizität umgewandelt wird.
Eine Korona- und Plasmabehandlung führt jedoch zu einer geringen Beschichtungsbeständigkeit bei Lagerung von Material, d. h., die Hydrophilie nimmt mit der Zeit ab.
WO 00/16913 mit dem Titel „Durably wettable, liquid pervious webs" und WO 00/16914 mit dem Titel „Durably wettable, liquid pervious webs prepared using a remote plasma polymerization process" offenbaren Bahnen mit einer hydrophilen, durch ein Plasmapolymerisationsverfahren aufgetragenen Beschichtung. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, dass die kommerzielle Anwendung beschränkt ist, da es sehr langsam ist und nicht kontinuierlich durchgeführt werden kann, sondern ein diskontinuierliches Verfahren erfordert.
Daher besteht eine Notwendigkeit für eine hydrophile Beschichtung eines Vlieses, die bei Lagerung beständig ist, bei Benetzung nicht leicht ausgewaschen wird und es ermöglicht, einen schnellen Flüssigkeitsdurchgang bei mehrfachem Aussetzen an Flüssigkeit ohne Verringerung der Oberflächenspannung der Auswaschung zu erhalten.
Verfahren zum chemischen Aufpfropfen von hydrophilen Monomeren entsprechen dem Stand der Technik. Beispielsweise beziehen sich US 5,830,604 mit dem Titel „Polymeric sheet and electrochemical device using the same", erteilt an Raymond et al., US 5,922,417 mit dem Titel „Polymeric sheet", erteilt an Raymond et al., und WO 98/58108 mit dem Titel „Non-woven fabric treatment" alle auf ein Verfahren zum Herstellen von Vliesen zur Verwendung als Abscheider in elektrochemischen Vorrichtungen wie Batterien.
EP 1 164 157 A1 mit dem Titel „Method of modifying polymeric material and use thereof" offenbart ein Verfahren zum Modifizieren von Polymermaterial, welches die Schritte einer Aktivierungsbehandlung und einer Behandlung mit hydrophilem Polymer in dieser Reihenfolge umfasst. Das Verfahren umfasst ferner wahlweise eine Lösemittelbehandlung, die vor der Aktivierungsbehandlung durchgeführt wird, und/oder umfasst ferner ein Aufpfropfen von Monomer, das nach der Behandlung mit hydrophilem Polymer durchgeführt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es sehr komplex ist und zahlreiche Schritte umfasst. Darüber hinaus führt die Behandlung eines Vlieses mit wasserlöslichen Polymeren zu einer Verringerung der Oberflächenspannung von Wasser, wenn ein solches Vlies Wasser ausgesetzt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Absorptionsartikel bereitzustellen, die Vliesstoffe mit einer beständigen hydrophilen Beschichtung umfassen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Absorptionsartikel bereitzustellen, die Vliesstoffe mit hydrophilen Beschichtungen umfassen, die nicht ausgewaschen werden.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Absorptionsartikel bereitzustellen, die Vliesstoffe mit geringen Durchgangszeiten selbst nach mehreren Schwällen umfassen und die gleichzeitig keine verringerte Oberflächenspannung aufweisen, wenn sie mit wässrigen Flüssigkeiten in Kontakt kommen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes bereitzustellen, der für Absorptionsartikel mit den gewünschten Eigenschaften geeignet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Absorptionsartikel bereit, die Vliesstoffe mit einer hydrophilen Beschichtung umfassen, die bei Lagerung beständig ist, bei Benetzung des Vliesstoffes nicht ausgewaschen wird und die gleichzeitig für eine erhöhte Oberflächenspannung und erhöhte Durchgangseigenschaften sorgt.
Der Absorptionsartikel umfasst eine im Wesentlichen flüssigkeitsdurchlässige obere Lage, eine im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige untere Lage und einen Absorptionskern zwischen der oberen Lage und der unteren Lage, wobei der Absorp tionsartikel einen Vliesstoffumfasst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er a) eine Vielzahl an Fasern umfasst, b) eine Oberflächenspannung von mindestens 65 mN/m aufweist, wenn er gemäß dem hier beschriebenen Prüfverfahren mit einer Salzlösung benetzt ist, c) gemäß dem hier beschriebenen Prüfverfahren eine Flüssigkeitsdurchgangszeit von weniger als 5 Sekunden für einen fünften Flüssigkeitsschwall aufweist und d) Polymere umfasst, die hydrophile Monomermoleküle umfassen, und mindestens Teile der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation chemisch auf die Oberfläche mindestens eines Teils der Vielzahl an Fasern gepfropft sind, welche der Vliesstoff umfasst, wobei die Menge an Initiatormolekülen der radikalischen Polymerisation bis zu 2 Gew.-% der Monomermoleküle beträgt, mehr bevorzugt bis zu 1 Gew.-%.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln einer Vielzahl an Fasern, die zum Herstellen eines Absorptionsartikels geeignet ist.
Dieses Verfahren umfasst die Schritte des a) Bereitstellens einer Vielzahl an Fasern, b) Bereitstellens einer wässrigen Lösung, die hydrophile Monomere und einen Initiator der radikalischen Polymerisation enthält, c) Inkontaktbringens der Vielzahl an Fasern mit der wässrigen Lösung und d) Aussetzens der Vielzahl an Fasern an UV-Strahlung für bis zu 2 Sekunden, wobei die Vielzahl an Fasern einzelne Fäden sind und wobei das Verfahren einen weiteren Schritt zum Bilden der Vielzahl an Fasern zu einem Vliesstoff umfasst.
Das Verfahren führt zu einer Vielzahl an Fasern, bei der die hydrophilen Monomere und mindestens Fragmente der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation der wässrigen Lösung an der Oberfläche der Fasern copolymerisiert sind.
Die Vielzahl an Fasern, die ein Absorptionsartikel umfasst, bleibt selbst für eine lange Lagerungszeit vor Gebrauch des Absorptionsartikels hydrophil. Darüber hinaus wird die hydrophile Beschichtung während des Gebrauchs des Absorptionsartikels nicht in beträchtlichem Maße ausgewaschen, was bei vielen Beschichtungen des Stands der Technik der Fall ist. Dies liegt an der Tatsache, dass die hydrophilen Polymere chemisch auf die Fasern gepfropft und nicht nur lose an die Oberfläche gebunden sind. Daher ist die Hydrophilie der Vielzahl an Fasern, die ein Absorptionsartikel umfasst, äußerst beständig.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, in denen die vorliegende Erfindung aufgezeigt und speziell beansprucht wird, wird angenommen, dass selbige aus den folgenden, in Verbindung mit der beiliegenden Beschreibung vorgenommenen Zeichnungen besser verständlich wird, wobei gleiche Bestandteile dieselbe Bezugsnummer erhalten.
1 ist eine Draufsicht einer Einwegwindel, bei der die oberen Schichten teilweise weggeschnitten sind.
2 ist eine Querschnittansicht der in 1 gezeigten Einwegwindel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Definitionen
Wie hier verwendet, haben die folgenden Ausdrücke die folgenden Bedeutungen:
„Absorptionsartikel" bezieht sich auf Vorrichtungen, die Flüssigkeit absorbieren und zurückhalten, und bezieht sich genauer auf Vorrichtungen, die gegenüber dem Körper oder in der Nähe des Körpers des Trägers platziert werden, um die verschiedenen vom Körper abgegebenen Ausscheidungen zu absorbieren und zurückzuhalten. Absorptionsartikel schließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Windeln, Inkontinenzslips für Erwachsene, Übungshosen, Windelhalter und -einlagen, Damenbinden und dergleichen ein.
„Einweg-" wird hier verwendet, um Artikel zu beschreiben, die im Allgemeinen nicht dazu bestimmt sind, gewaschen oder anderweitig wiederhergestellt oder wieder verwendet zu werden, d. h., sie sind dazu bestimmt, nach einmaligem Ge brauch weggeworfen und vorzugsweise wieder aufbereitet, kompostiert oder anderweitig in einer umweltverträglichen Weise entsorgt zu werden.
„Angeordnet" wird in der Bedeutung verwendet, dass ein oder mehrere Elemente an einer bestimmten Stelle oder Position als einheitliche Struktur mit anderen Elementen oder als separates Element, das mit einem anderen Element verbunden wird, gebildet (verbunden und positioniert) werden.
„Windel" bezieht sich auf einen Absorptionsartikel, der im Allgemeinen von Kleinkindern und inkontinenten Personen um den unteren Rumpf herum getragen wird.
„Befestigt" oder „verbunden" umfasst Konfigurationen, bei denen ein Element direkt an einem anderen Element befestigt wird, indem das Element direkt an dem anderen Element angebracht wird, und Konfigurationen, bei denen ein Element indirekt an einem anderen Element befestigt wird, indem das Element an einem Zwischenelement bzw. Zwischenelementen angebracht wird, das bzw. die wiederum an dem anderen Element angebracht wird bzw. werden.
„Umfassen", „umfassend" und „umfasst" ist ein offener Ausdruck, der das Vorhandensein dessen, was folgt, z. B. eines Bestandteils, spezifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein von anderen Merkmalen, Elementen, Schritten oder Bestandteilen ausschließt, die dem Stand der Technik entsprechen oder hierin offenbart sind.
Der Ausdruck „hydrophil" beschreibt Fasern oder Oberflächen von Fasern, die durch wässrige Flüssigkeiten (z. B. wässrige Körperflüssigkeiten), die auf diesen Fasern angelagert werden, benetzbar sind. Hydrophilie und Benetzbarkeit sind in der Regel in Form des Kontaktwinkels und der Durchgangszeit der Flüssigkeiten, zum Beispiel durch einen Vliesstoff hindurch, definiert. Dies wird ausführlich in der Veröffentlichung der American Chemical Society mit dem Titel „Contact angle, wettability and adhesion", herausgegeben von Robert F. Gould (Copyright 1964), erörtert. Eine Faser oder eine Oberfläche einer Faser gilt als von einer Flüssigkeit benetzt (d. h. hydrophil), wenn entweder der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und der Faser oder deren Oberfläche kleiner ist als 90° oder wenn die Flüssigkeit dazu neigt, sich spontan über die Oberfläche der Faser auszubreiten, wobei beide Bedingungen normalerweise gleichzeitig bestehen. Dagegen wird eine Faser oder eine Oberfläche der Faser als „hydrophob" betrachtet, wenn der Kontaktwinkel größer ist als 90° und sich die Flüssigkeit nicht spontan über die Oberfläche der Faser ausbreitet.
Die Ausdrücke „Faser" und „Faden" werden austauschbar verwendet.
Die Ausdrücke „Vliesstoff" und „Vliesbahn" werden austauschbar verwendet.
Der Ausdruck „Vielzahl an Fasern" bezieht sich auf Fasern oder Fäden sowie auf Vliesstoffe.
Absorptionsartikel
1 ist eine Draufsicht einer Windel 20 als eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Absorptionsartikels. Die Windel ist in ihrem flach ausgestreckten, unkontrahierten Zustand (d. h. ohne elastisch induzierte Kontraktion) gezeigt. Teile der Struktur sind weggeschnitten, um die darunter liegende Struktur der Windel 20 deutlicher zu zeigen. Der Teil der Windel 20, der einen Träger berührt, ist dem Betrachter zugewandt. Die Grundeinheit 22 der Windel 20 in 1 umfasst den Hauptkörper der Windel 20. Die Grundeinheit 22 umfasst eine äußere Deckschicht, einschließlich einer flüssigkeitsdurchlässigen oberen Lage 24 und/oder einer flüssigkeitsundurchlässigen unteren Lage 26. Die Grundeinheit kann auch überwiegend oder vollständig den zwischen der oberen Lage 24 und der unteren Lage 26 eingeschlossenen Absorptionskern 28 einschließen. Die Grundeinheit schließt ferner vorzugsweise Seitenfelder 30, Beinbündchen 32 und ein Taillenmerkmal 34 ein. Die Beinbündchen und das Taillenmerkmalumfassen typischerweise elastische Elemente 33. Ein Endabschnitt der Windel 20 ist als vorderer Taillenbereich 36 der Windel 20 konfiguriert. Der gegenüberliegende Endabschnitt ist als hinterer Taillenbereich 38 der Windel 20 konfiguriert. Ein Zwischenabschnitt der Windel 20 ist als Schrittbereich 37 konfiguriert, der sich längs zwischen dem vorderen und dem hinteren Taillenbereich 36 und 38 erstreckt. Der Schrittbereich 37 ist der Abschnitt der Windel 20, der, wenn die Windel 20 getragen wird, im Allgemeinen zwischen den Beinen des Trägers positioniert ist. Die Taillenbereiche 36 und 38 können ein Befestigungssystem, umfassend Befestigungselemente 40, die vorzugsweise am hinteren Taillenbereich 38 befestigt sind, und eine Auftreffzone 42, die am vorderen Taillenbereich 36 befestigt ist, einschließen. Die Windel 20 besitzt eine Längsachse 100 und eine Querachse 110. Der Umfang der Windel 20 wird durch die Außenränder der Windel 20 bestimmt, wobei die Längsränder 44 im Allgemeinen parallel zur Längsachse 100 der Windel 20 und die Endränder 46 im Allgemeinen parallel zur Querachse 110 der Windel 20 verlaufen.
Bei einheitlichen Absorptionsartikeln umfasst die Grundeinheit 22 die Hauptstruktur der Windel, der andere Merkmale hinzugefügt werden, um die Verbund-Windelstruktur zu bilden. Obwohl die obere Lage 24, die untere Lage 26 und der Absorptionskern 28 in einer Vielfalt an wohl bekannten Konfigurationen zusammengefügt werden können, sind bevorzugte Windelkonfigurationen allgemein in US-Patent Nr. 5,569,234 mit dem Titel „Disposable Pull-On Pant", erteilt an Buell et al. am 29. Oktober 1996, und US-Patent Nr. 6,004,306 mit dem Titel „Absorbent Article With Multi-Directional Extensible Side Panels", erteilt an Robles et al. am 21. Dezember 1999, beschrieben.
Die obere Lage 24 in 1 kann vollständig oder teilweise elastifiziert sein oder kann verkürzt sein, um einen Hohlraum zwischen der oberen Lage 24 und dem Absorptionskern 28 zu schaffen. Beispielhafte Strukturen, die elastifizierte oder verkürzte obere Lagen einschließen, sind in US-Patent Nr. 5,037,416 mit dem Titel „Disposable Absorbent Article Having Elastically Extensible Topsheet", erteilt an Allen et al. am 6. August 1991, und US-Patent Nr. 5,269,775 mit dem Titel „Trisection Topsheets for Disposable Absorbent Articles and Disposable Absorbent Articles Having Such Trisection Topsheets", erteilt an Freeland et al. am 14. Dezember 1993, ausführlicher beschrieben.
Die untere Lage 26 in 1 ist im Allgemeinen der Teil der Windel 20, der so positioniert ist, dass sich der Absorptionskern 28 zwischen der unteren Lage 26 und der oberen Lage 24 befindet. Die untere Lage 26 kann mit der oberen Lage 24 verbunden sein. Die untere Lage 26 verhindert, dass die vom Absorptionskern 28 absorbierten und innerhalb des Artikels 20 zurückgehaltenen Ausscheidungen andere äußere Artikel verschmutzen, die möglicherweise mit der Windel 20 in Kontakt kommen, wie Bettlaken und Unterwäsche. In bevorzugten Ausführungsformen ist die untere Lage 26 im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten (z. B. Urin) und umfasst ein Laminat eines Vlieses und eine dünne Kunststofffolie, wie eine Thermoplastfolie, mit einer Dicke von etwa 0,012 mm (0,5 Milli-Inch) bis etwa 0,051 mm (2,0 Milli-Inch). Geeignete Folien für die untere Lage umfassen diejenigen, die von Tredegar Industries Inc. aus Terre Haute, IN, hergestellt und unter den Handelsbezeichnungen X15306, X10962 und X10964 verkauft werden. Weitere geeignete Materialien für die untere Lage können atmungsaktive Materialien einschließen, die Dämpfe aus der Windel 20 entweichen lassen und trotzdem verhindern, dass Ausscheidungen durch die untere Lage 26 dringen. Beispielhafte atmungsaktive Materialien können Materialien wie gewebte Bahnen, Vliesbahnen, Verbundstoffe, wie mit einer Schicht überzogene Vliesbahnen, und mikroporige Folien, wie von Mitsui Toatsu Co. aus Japan unter der Bezeichnung ESPOIR NO und von EXXON Chemical Co. aus Bay City, TX, unter der Bezeichnung EXXAIRE hergestellt, einschließen. Geeignete atmungsaktive Verbundstoffe, die Polymerblends umfassen, sind von Clopay Corporation, Cincinnati, OH, unter der Bezeichnung HYTREL Blend P18-3097 erhältlich.
Der Absorptionskern 28 in 1 ist im Allgemeinen zwischen der oberen Lage 24 und der unteren Lage 26 angeordnet. Der Absorptionskern 28 kann ein beliebiges Absorptionsmaterial umfassen, das im Allgemeinen komprimierbar, an passbar, nicht reizend für die Haut des Trägers und in der Lage ist, Flüssigkeiten wie Urin und andere bestimmte Körperausscheidungen zu absorbieren und zurückzuhalten. Der Absorptionskern 28 kann eine große Vielfalt an flüssigkeitsaabsorbierenden Materialien umfassen, die üblicherweise in Einwegwindeln und anderen Absorptionsartikeln verwendet werden, wie zerriebenen Holzzellstoff, der im Allgemeinen als Luftfilz bezeichnet wird. Beispiele für weitere geeignete Absorptionsmaterialien umfassen Kreppcellulosewattierung, schmelzgeblasene Polymere, einschließlich Coform, chemisch versteifte, modifizierte oder vernetzte Cellulosefasern, Gewebe, einschließlich Gewebehüllen und Gewebelaminaten, absorbierende Schaumstoffe, absorbierende Schwämme, superabsorbierende Polymere, absorbierende Geliermaterialien oder beliebige andere bekannte Absorptionsmaterialien oder Kombinationen von Materialien. Der Absorptionskern kann ferner geringfügige Mengen (typischerweise weniger als 10 %) an nichtflüssigen Absorptionsmaterialien, wie Haftmitteln, Wachsen, Ölen und dergleichen, umfassen.
Beispielhafte Absorptionsstrukturen zur Verwendung als die Absorptionsvorrichtungen sind in US-Patent 4,834,735 mit dem Titel „High Density Absorbent Members Having Lower Density and Lower Basis Weight Acquisition Zones", erteilt an Alemany et al. am 30. Mai 1989, und US-Patent Nr. 5,625,222 mit dem Titel „Absorbent Foam Materials For Aqueous Fluids Made From high Internal Phase Emulsions Having Very High Water-To-Oil Ratios", erteilt an DesMarais et al. am 22. Juli 1997, beschrieben.
Die Windel 20 kann auch solche anderen Merkmale einschließen, wie sie dem Stand der Technik entsprechen, einschließlich vorderer und hinterer Lappenbahnen, Taillenverschlussmerkmalen, Gummibändern und dergleichen, um für bessere Sitz-, Zurückhaltungs- und Ästhetikeigenschaften zu sorgen. Solche zusätzlichen Merkmale sind im Stand der Technik wohl bekannt und sind in US-Patent Nr. 3,860,003 mit dem Titel „Contractable side portions for disposable diaper", erteilt an Buell et al. am 14. Januar 1975, und US-Patent Nr. 5,151,092 mit dem Titel „Absorbent article with dynamic elastic waist feature having a predisposed resilient flexural hinge", erteilt an Buell et al. am 29. September 1992, beschrieben.
Um die Windel 20 am Träger in Position zu halten, können die Taillenbereiche 36 und 38 ein Befestigungssystem einschließen, umfassend Befestigungselemente 40, die vorzugsweise am hinteren Taillenbereich 38 befestigt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Befestigungssystem ferner eine Auftreffzone 42, die am vorderen Taillenbereich 36 befestigt ist. Das Befestigungselement ist am vorderen Taillenbereich 36 befestigt, vorzugsweise an der Auftreffzone 42, um Beinöffnungen und eine Artikeltaille zu bilden.
Erfindungsgemäße Windeln 20 können mit einem wieder verschließbaren Befestigungssystem bereitgestellt werden oder können als Alternative in Form von hosenartigen Windeln bereitgestellt werden.
Das Befestigungssystem und jeglicher Bestandteil davon können ein beliebiges Material einschließen, das für eine solche Verwendung geeignet ist, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Kunststoffe, Folien, Schäume, Vliesbahnen, gewebte Bahnen, Papier, Laminate, faserverstärkte Kunststoffe und dergleichen oder Kombinationen davon. Es kann wünschenswert sein, dass die Materialien, welche die Befestigungsvorrichtung bilden, flexibel sind. Die Flexibilität soll ermöglichen, dass das Befestigungssystem mit der Form des Körpers übereinstimmt und somit die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Befestigungssystem die Haut des Trägers reizt oder verletzt.
2 zeigt eine in der Querachse 110 vorgenommene Querschnittansicht von 1. Ausgehend von der dem Träger zugewandten Seite umfasst die Windel die obere Lage 24, die Bestandteile des Absorptionskerns 28 und die untere Lage 26. Der Absorptionskern umfasst vorzugsweise ein Aufnahmesystem 50, welches eine dem Träger zugewandte obere Aufnahmeschicht 52 und eine untere Aufnahmeschicht 54 umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die obere Aufnahmeschicht einen Vliesstoff, während die untere Aufnahmeschicht vorzugsweise eine Mischung aus chemisch versteiften, verdrehten und gekräuselten Fasern, Fasern mit großer Oberfläche und thermoplastischen Bindungsfasern umfasst. In einer anderen bevorzugten Ausführuugsform werden beide Aufnahmeschichten aus einem Vliesmaterial bereitgestellt, das vorzugsweise hydrophil ist. Die Aufnahmeschicht hat vorzugsweise direkten Kontakt mit der Speicherschicht 60.
Die Speicherschicht 60 ist vorzugsweise von einem Kernhüllenmaterial eingehüllt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kernhüllenmaterial eine Oberschicht 56 und eine Unterschicht 58. Die Oberschicht 56 und die Unterschicht 58 können aus einem Vliesmaterial bereitgestellt werden. Ein bevorzugtes Material ist ein so genanntes SMS-Material, umfassend eine Spinnvliesschicht, eine schmelzgeblasene Schicht und eine weitere Spinnvliesschicht. Die Oberschicht 56 und die Unterschicht 58 können aus zwei oder mehr separaten Materialbögen bereitgestellt werden, oder sie können als Alternative aus einem einheitlichen Materialbogen bereitgestellt werden. Ein solcher einheitlicher Materialbogen kann um die Speicherschicht 60 gewickelt sein, z. B. in einer C-Faltung.
Die Speicherschicht 60 umfasst typischerweise Fasermaterialien, die mit superabsorbierenden Absorptionsgeliermaterialien gemischt sind. Andere Materialien, die oben als für den Absorptionskern 28 geeignet beschrieben sind, können ebenfalls eingeschlossen werden.
Erfindungsgemäß sind die obere Lage 24 und/oder die obere Kernhüllenschicht 56 und/oder die untere Kernhüllenschicht 58 des Absorptionsartikels vorzugsweise aus dem hydrophilen Vliesstoff hergestellt, der nachfolgend ausführlicher beschrieben ist. Darüber hinaus wird der erfindungsgemäße hydrophile Vliesstoff vorzugsweise als Aufnahmematerial 52 und/oder 54 im Absorptionskern 28 verwendet.
Vliesstoffe
Ein Vliesstoff ist ein gefertigter Bogen, eine gefertigte Bahn oder eine gefertigte Matte aus richtungsmäßig oder zufällig ausgerichteten Fasern, die durch Reibung und/oder Kohäsion und/oder Adhäsion aneinander gebunden sind, ausschließlich Papier und Produkten, die gewebt, gestrickt, getuftet, unter Einschluss von Bindegarnen oder -fäden nähgewirkt oder durch Nassmahlen gefilzt wurden, gleich, ob sie zusätzlich genäht sind oder nicht.
Die Fasern können natürlicher oder künstlicher Herkunft sein. Sie können Stapel- oder Endlosfäden sein oder in situ geformt sein.
Vliesstoffe können durch zahlreiche Verfahren, wie Schmelzblasen, Spinnvlies, kardiert, geformt werden. Das Basisgewicht der Vliesstoffe wird üblicherweise in Gramm pro Quadratmeter ausgedrückt.
Im Handel erhältliche Fasern besitzen Durchmesser im Bereich von weniger als etwa 0,001 mm bis mehr als etwa 0,2 mm und liegen in mehreren verschiedenen Formen vor: kurze Fasern (bekannt als Stapel- oder Schnittfaser), Endloseinzelfasern (Fäden oder Monofilamente), unverdrehte Bündel von Endlosfäden (Werg) und verdrehte Bündel von Endlosfäden (Garn). Fasern werden nach ihrer Herkunft, chemischen Struktur oder beidem klassifiziert. Sie können zu Seilen und Tauwerk geflochten werden, zu Filzen (auch als Vliese oder Vliesstoffe bezeichnet) verarbeitet werden, zu Textilstoffen gewebt oder gestrickt werden oder, im Falle von hochfesten Fasern, als Verstärkungen in Verbundstoffen – d. h. aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien bestehenden Produkten – verwendet werden.
Die Vliesstoffe können Fasern umfassen, die natürlich hergestellt sind (Naturfasern), vom Menschen hergestellt sind (synthetische oder künstliche) oder Kombinationen davon. Beispielhafte Naturfasern umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Tierfasern wie Wolle, Seide, Pelz und Haar, Pflanzenfasern wie Cellulose, Baumwolle, Flachs, Leinen und Hanf, und bestimmte natürlich vor kommende Mineralfasern. Synthetische Fasern können von Naturfasern abgeleitet sein oder nicht. Beispielhafte synthetische Fasern, die von Naturfasern abgeleitet sind, umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Rayon und Lyocell, die beide von Cellulose, einer natürlichen Polysaccharidfaser, abgeleitet sind. Synthetische Fasern, die nicht von Naturfasern abgeleitet sind, können von anderen natürlichen Quellen oder von mineralischen Quellen abgeleitet sein. Beispielhafte synthetische Fasern, die nicht von natürlichen Quellen abgeleitet sind, umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Polysaccharide wie Stärke. Beispielhafte Fasern von mineralischen Quellen umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Polyolefinfasern, wie Polypropylen-, Polyethylenfasern und Polyester, die von Petroleum abgeleitet sind, und Silicatfasern, wie Glas und Asbest.
Vliesbahnen können durch direkte Extrudierverfahren geformt werden, während derer die Fasern und Bahnen zu etwa demselben Zeitpunkt geformt werden, oder durch vorgeformte Fasern, die zu einem deutlich späteren Zeitpunkt zu Bahnen gelegt werden können. Beispielhafte direkte Extrudierverfahren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Spinnvlies, Schmelzblasen, Lösungsmittelspinnen, Elektrospinnen und Kombinationen davon, wodurch in der Regel Schichten geformt werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Spinnvliesfasern" auf Fasern mit kleinem Durchmesser, die geformt werden, indem geschmolzenes thermoplastisches Material als Fäden aus einer Vielzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse extrudiert werden. Spinnvliesfasern werden abgekühlt und sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche angelagert werden. Spinnvliesfasern sind im Allgemeinen endlos.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „schmelzgeblasene Fasern" Fasern, die geformt werden, indem ein geschmolzenes thermoplastisches Material durch eine Vielzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen Formkapillaren als geschmolzene Fäden in konvergierende Gasströme (z. B. Luftströme) hoher Ge schwindigkeit extrudiert werden, welche die Fäden des geschmolzenen thermoplastischen Materials verfeinern, um ihren Durchmesser zu verringern. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Gasstrom hoher Geschwindigkeit befördert und auf einer Sammeloberfläche unter Formung einer Bahn von zufällig ausgelegten schmelzgeblasenen Fasern angelagert.
Beispielhafte „Lege"-Verfahren umfassen Nasslegen und Trockenlegen. Beispielhafte Trockenlegeverfahren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Luftlegen, Kardieren und Kombinationen davon, wodurch in der Regel Schichten geformt werden. Kombinationen der obigen Verfahren ergeben Vliese, die üblicherweise als Hybride oder Verbundstoffe bezeichnet werden. Beispielhafte Kombinationen umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Spinnvlies-Schmelzblas-Spinnvlies (SMS), Spinnvlies-kardiert (SC), Spinnvlies-luftgelegt (SA), schmelzgeblasen-luftgelegt (MA) und Kombinationen davon, in der Regel in Schichten. Kombinationen, die direktes Extrudieren einschließen, können zu etwa demselben Zeitpunkt wie das direkte Extrudierverfahren (z. B. Spinform und Coform für SA und MA) oder zu einem späteren Zeitpunkt kombiniert werden. In den obigen Beispielen können durch jedes Verfahren eine oder mehrere einzelne Schichten erzeugt werden. Zum Beispiel kann SMS eine dreischichtige 'sms'-Bahn, eine fünfschichtige 'ssmms'-Bahn oder eine beliebige angemessene Variation davon bedeuten, wobei die klein geschriebenen Buchstaben einzelne Schichten bezeichnen und die groß geschriebenen Buchstaben die Kompilation von ähnlichen, aneinander angrenzenden Schichten bezeichnen.
Die Fasern in einer Vliesbahn sind in der Regel mit einer oder mehreren angrenzenden Fasern an einigen der überlappenden Berührungsflächen verbunden. Dies schließt das Verbinden von Fasern innerhalb jeder Schicht und das Verbinden von Fasern zwischen Schichten ein, wenn mehrere Schichten vorhanden sind. Fasern können durch mechanische Verfestigung, durch chemische Bindung oder durch Kombinationen davon verbunden werden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Vliesstoff aus Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PET) hergestellt. In einer anderen Ausführungsform ist der Vliesstoff aus Bikomponentenfasern hergestellt, die aus PP und PET bestehen.
Zur Verwendung als Kernhüllenmaterial wird der Vliesstoff vorzugsweise durch eine Kombination von Spinnvlies- und Schmelzblasverfahren (SMMS) hergestellt, und die Basisgewichte betragen vorzugsweise von 7 Gramm pro Quadratmeter bis 30 Gramm pro Quadratmeter, mehr bevorzugt von 8 Gramm pro Quadratmeter bis 20 Gramm pro Quadratmeter und noch mehr bevorzugt von 8 Gramm pro Quadratmeter bis 15 Gramm pro Quadratmeter.
Zur Verwendung als Material für die obere Lage in der Speicherschicht umfasst der Vliesstoff vorzugsweise Spinnvliesfasern. Das Basisgewicht der oberen Lage beträgt vorzugsweise von 10 bis 30 Gramm pro Quadratmeter, mehr bevorzugt von 15 Gramm pro Quadratmeter bis 20 Gramm pro Quadratmeter. In einer anderen Ausführungsform umfasst die obere Lage einen kardierten Vliesstoff mit bevorzugten Basisgewichten von 10 Gramm pro Quadratmeter bis 25 Gramm pro Quadratmeter, mehr bevorzugt von 15 Gramm pro Quadratmeter bis 20 Gramm pro Quadratmeter.
Zur Anwendung als Aufnahmematerial im Absorptionskern wird der Vlies vorzugsweise durch ein Kardierverfahren hergestellt, und die Basisgewichte betragen vorzugsweise von 20 bis 200 Gramm pro Quadratmeter, mehr bevorzugt von 40 bis 100 Gramm pro Quadratmeter und noch mehr bevorzugt etwa 60 Gramm pro Quadratmeter. Ferner wird das Material geklebt, z. B. durch Harz oder thermische Klebeverfahren mit Durchbelüftung.
Verfahren zum Herstellen von dauerhaft hydrophilen Vliesstoffen
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Behandlung einer Vielzahl an Fasern. Wenn sie zu Vliesstoffen geformt wird, ist die Vielzahl an Fasern besonders für Absorptionsartikel geeignet. Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich, da es relativ kostengünstige Chemikalien umfasst. Darüber hinaus ist das Verfahren sehr schnell. Es kann mit Leitungsgeschwindigkeiten von mindestens 200 m/min, mehr bevorzugt mindestens 300 m/min und noch mehr bevorzugt mindestens 400 m/min durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung einer Vielzahl an Fasern umfasst die folgenden Schritte:
Schritt a)
Bereitstellen einer Vielzahl an Fasern. Die Fasern können Naturfasern (z. B. Wolle, Seide, Cellulose, Baumwolle), künstliche Fasern oder synthetische Fasern, die aus Harzen hergestellt sind, wie Polyamid, Polypropylen, Polyethylene, Polyester oder Polyamide, sein. Die Fasern besitzen typischerweise Durchmesser im Bereich von weniger als etwa 0,001 mm bis mehr als etwa 0,2 mm.
Schritt b)
Bereitstellen einer wässrigen Lösung, umfassend hydrophile Monomere und Initiatoren der radikalischen Polymerisation.
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von Monomermolekülen zu Initiatormolekülen in der wässrigen Lösung mindestens 50 zu 1. Mehr bevorzugt beträgt das Verhältnis mindestens 100 zu 1, noch mehr bevorzugt beträgt das Verhältnis mindestens 500 zu 1 und am meisten bevorzugt beträgt das Verhältnis mindestens 1000 zu 1.
Die wässrige Lösung umfasst ein hydrophiles Monomer, das zur radikalischen Polymerisation fähig ist. Vorzugsweise enthält das Monomer mindestens eine ungesättigte Doppelbindung gemäß der allgemeinen Formel R₁R₂C=CR₃R₄, worin R₁ und R₂ vorzugsweise Wasserstoffatome sind. Mehr bevorzugt umfasst das hydrophile Monomer eine Gruppe, die mit einer Säure oder Base unter Bildung eines Salzes reagieren kann. Beispiele für geeignete Monomere sind Acrylsäure und deren Derivate (z. B. Methacrylsäure, Ethylacrylsäure), Styrolsulfonsäure und deren Derivate, Vinylacetat, Maleinsäureanhydrid und Vinylpyridin. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Acrylsäure oder deren Salz als Monomer verwendet.
Die wässrige Lösung umfasst ferner einen Initiator der radikalischen Polymerisation. Vorzugsweise ist der Initiator in der Lage, bei Aktivierung mit Licht reaktive Radikale zu bilden. Beispiele für geeignete Initiatoren der radikalischen Polymerisation sind Benzophenon und dessen Derivate, Benzoylperoxid oder Azobisisobutyronitril (AIBN).
Vorzugsweise umfasst die wässrige Lösung ferner ein Mittel, das die Homopolymerisation der hydrophilen Monomere in dem Lösemittel verringert. Beispiele für solche Mittel sind Eisen-II-Salze, Kupfer-II-Salze (z. B. Eisen-II-Sulfat) oder Mischungen davon. In der wässrigen Lösung sollten mindestens 3-mal mehr Initiatormoleküle als Mittelmoleküle vorhanden sein, mehr bevorzugt mindestens 5-mal mehr.
Die wässrige Lösung umfasst wahlweise ferner ein Tensid und/oder ein organisches Lösemittel, um die Benetzung der Vielzahl an Fasern durch die wässrige Lösung zu verbessern. Es sollten jedoch nur diejenigen Tenside angewendet werden, welche die Polymerisation nicht beeinträchtigen. Beispiele für geeignete organische Lösemittel sind verschiedene Alkohole mit Alkylketten unterschiedlicher Längen und unterschiedlicher Verzweigungsgrade.
Schritt c)
Inkontaktbringen der Vielzahl an Fasern mit einer wässrigen Lösung, die hydrophile Monomere und einen Initiator der radikalischen Polymerisation umfasst. Die hydrophilen Monomere können einem radikalischen Polymerisationsverfahren unterzogen werden. Die wässrige Lösung kann ferner ein Mittel umfassen, das die Homopolymerisation der hydrophilen Monomere verringert. Darüber hinaus kann die wässrige Lösung ferner Tenside und/oder organische Lösemittel umfassen.
Um ein homogenes Auftragen der wässrigen Lösung auf die Vielzahl an Fasern zu erreichen, sind Kiss-Roll-Beschichtung oder Sprühen besonders geeignet. Beide Verfahren sind im Stand der Technik wohl bekannt.
Bei der Kiss-Roll-Beschichtung wird die wässrige Lösung in einem geeigneten Bad gehalten. Ein rotierender Zylinder oder eine beliebige andere für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung kontaktiert die Lösung mit mindestens einem Teil seiner bzw. ihrer Oberfläche. Dadurch wird die wässrige Lösung auf der Oberfläche des Zylinders verteilt. Die Vielzahl an Fasern wird mit dem Zylinder in Kontakt gebracht, während die wässrige Lösung bereits auf der Oberfläche des Zylinders verteilt ist. Bei diesem Verfahren kann die Menge an wässriger Lösung, die auf die Vielzahl an Fasern aufgetragen wird, leicht kontrolliert werden, und es ist möglich, ein Tränken der Vielzahl an Fasern mit wässriger Lösung zu vermeiden.
Folglich kann die Zugabemenge von auf die Faseroberfläche gepfropftem Polymer kontrolliert werden, was bei einem Verfahren, bei dem die Vielzahl an Fasern direkt mit einem Bad von wässriger Lösung in Kontakt gebracht wird, schwierig ist. Darüber hinaus kann die für das Verfahren erforderliche Menge an wässriger Lösung auf ein Minimum reduziert werden.
Als Alternative zur Kiss-Roll-Beschichtung kann die wässrige Lösung auch auf die Oberfläche der Vielzahl an Fasern gesprüht werden. Wie bei der Kiss-Roll-Beschichtung ermöglicht das Sprühen eine geringe und leicht kontrollierbare Zugabemenge von wässriger Lösung, was in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Lösemittel ist transparent für UV-Strahlung, besitzt keine Atome, die beim Aussetzen an Strahlung abspaltbar sind, und wirkt sich nicht nachteilig auf die Eigenschaften der Fasern aus. Ein Beispiel für ein geeignetes Lösemittel ist Wasser.
Schritt d)
Aussetzen der Vielzahl an Fasern an UV-Strahlung für bis zu 2 Sekunden nach dem Inkontaktbringen der Vielzahl an Fasern mit der wässrigen Lösung.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Standardmedium-Quecksilberlampe verwendet, die UV-A-Strahlung (315–400 nm) und/oder UV-C-Strahlung (200–280 nm) emittiert. Geeignete Lampen sind zum Beispiel von IST Metz GmbH, Neurtingen, Deutschland, erhältlich. Bevorzugte Lampen sind durch eine Energiezufuhr von 160 W/cm bis 200 W/cm Länge der Lampe gekennzeichnet.
Die zur Durchführung der Reaktion benötigte Energiemenge hängt von der jeweiligen Monomerchemie, der benötigten Zugabemenge, der Dicke der Faser, der Leitungsgeschwindigkeit und dem Abstand zwischen Vliesfaser und Energiequelle ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vielzahl an Fasern in dem kleinsten möglichen Abstand zu der UV-Strahlungsquelle positioniert, ohne dass die Fasern schmelzen, verbrennen oder anderweitig beschädigt werden.
Aufgrund der hohen Dosierung der UV-Strahlung und der relativ geringen Menge an wässriger Lösung, die auf die Oberfläche der Vielzahl an Fasern aufgetragen wird, ist es ausreichend, die Vielzahl an Fasern für bis zu 2 Sekunden UV-Strahlung auszusetzen, mehr bevorzugt für bis zu 1 Sekunde und noch mehr bevorzugt bis zu 0,5 Sekunden.
Der Schritt des Aussetzens der Vielzahl an Fasern an UV-Strahlung wird vorzugsweise unter Inertgas-Atmosphäre, z. B. Stickstoff, durchgeführt, um den Zugang von Sauerstoff zum Reaktionsmedium zu verringern.
Der Initiator der radikalischen Polymerisation ist vorzugsweise in der Lage, bei Aktivierung mit Licht reaktive Radikale zu bilden. Die gebildeten Radikale reagieren dann mit Monomeren und/oder der Vielzahl an Fasern unter Bildung von Polymeren, die chemisch an die Oberfläche der Vielzahl an Fasern gebunden sind. In der wässrigen Lösung sind auch einige Polymere ohne Bindung an die Vielzahl an Fasern vorhanden. Die an die Vielzahl an Fasern gebundenen Polymerketten können linear oder verzweigt sein, sind jedoch vorzugsweise nicht miteinander vernetzt.
Da das Verfahren die Verwendung eines Initiators der radikalischen Polymerisation in der wässrigen Lösung einschließt, ist mindestens ein Fragment dieser Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation in mindestens einem Teil der Polymerketten, die im Laufe des Polymerisationsverfahrens chemisch auf die Faseroberfläche gepfropft werden, vorhanden. Die Initiatormoleküle werden durch homolytische Spaltung einer kovalenten Bindung innerhalb der Moleküle unter Bildung von Radikalen fragmentiert, die in der Lage sind, die Polymerisation zu starten. Die Fragmentierung der Initiatormoleküle wird durch UV-Strahlung ausgelöst. Die Polymerisation führt zu einer Vielzahl an Fasern, bei denen die hydrophilen Monomere und mindestens Fragmente der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation der wässrigen Lösung an der Oberfläche der Fasern copolymerisiert sind. Da jedoch in der wässrigen Lösung die Menge an hydrophilen Monomeren viel höher ist als die Menge an Initiatormolekülen der radikalischen Polymerisation, ist nur eine kleine Menge der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation Teil der chemisch auf die Faseroberfläche gepfropften Polymerkette.
Es versteht sich von selbst, dass das hydrophile Polymer nicht die gesamte Oberfläche der Fasern bedecken muss.
Einige Polymere, die nicht chemisch auf die Faseroberfläche gepfropft werden, und/oder nicht umgesetzte hydrophile Monomere und/oder Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation können weiterhin an der Oberfläche der Vielzahl an Fasern vorhanden sein, ohne jedoch chemisch gebunden zu sein. Daher wird wahlweise nach der UV-Bestrahlung eine Waschung der Vielzahl an Fasern durchgeführt, um diese nicht chemisch auf die Faseroberfläche gepfropften Mo leküle zu entfernen. Die für das Verfahren bereitgestellte Vielzahl an Fasern besteht nicht aus einem Vliesstoff, sondern aus Einzelfasern oder -fäden; diese Einzelfasern oder -fäden werden anschließend zu einem Vliesstoff geformt. Der Waschschritt kann durchgeführt werden, bevor oder nachdem die Vielzahl an Fasern zu einem Vliesstoff geformt wurde.
Um hydrophile Fasern zu erhalten, die in einem Absorptionsartikel besonders geeignet sind, ist eine Zugabemenge von 0,3 Gew.-% bis 10 Gew.-% zu der Vielzahl an Fasern bevorzugt. Mehr bevorzugt sind Zugabemengen von 0,3 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, und noch mehr bevorzugt betragen die Zugabemengen 0,3 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Zugabemenge" auf das Gewicht des chemisch auf die Oberfläche der Faser gepfropften Polymers mit Bezug auf das Gewicht der Fasern.
Die für das Verfahren bereitgestellte Vielzahl an Fasern besteht nicht aus einem Vliesstoff, sondern aus Einzelfasern oder -fäden. Die Einzelfasern oder -fäden werden in einem weiteren Verfahrensschritt nach dem Aussetzen der Vielzahl an Fasern an UV-Strahlung zu einem Vliesstoff geformt. Falls der nachfolgend erwähnte optionale Waschschritt ebenfalls durchgeführt wird, kann die Herstellung eines Vliesstoffes aus der Faser vor oder nach diesem Waschschritt erfolgen. Der zusätzliche Verfahrensschritt der Formung der Einzelfasern oder -fäden zu einem Vliesstoff kann mindestens eine erste Vielzahl an Fasern und eine zweite Vielzahl an Fasern umfassen, wobei sich die erste Vielzahl an Fasern von der zweiten Vielzahl an Fasern unterscheidet. Dieser Unterschied kann zum Beispiel auf unterschiedliche hydrophile Monomere oder unterschiedliche Initiatoren der radikalischen Polymerisation in der wässrigen Lösung zurückzuführen sein. Ferner kann der Unterschied auf ein unterschiedliches Aussetzen der Vielzahl an Fasern an UV-Strahlung (z. B. unterschiedliche Einwirkungszeit) zurückzuführen sein. In einer Ausführungsform der Erfindung wird nur die erste Vielzahl an Fasern so behandelt, dass sie Polymere aufweist, die hydrophile Monomermoleküle umfassen, und mindestens Teile der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation chemisch auf die Oberfläche der Fasern gepfropft sind. In dieser Ausführungsform umfasst der aus den verschiedenen Vielzahlen an Fasern geformte Vliesstoff behandelte und unbehandelte Fasern.
Erfindungsgemäße Absorptionsartikel umfassen Vliesstoffe, bei denen hydrophile Monomere und mindestens Fragmente von Initiatormolekülen der radikalischen Polymerisation an der Oberfläche der Fasern der Vliesstoffe copolymerisiert sind. In dem Polymer beträgt die Menge an Initiatormolekülen der radikalischen Polymerisation bis zu 2 Gew.-% der Monomermoleküle, mehr bevorzugt bis zu 1 Gew.-%.
Die hydrophilen Monomermoleküle, die chemisch auf die Oberfläche mindestens eines Teils der Vielzahl an Fasern gepfropft sind, die der Absorptionsartikel nach Anspruch 1 umfasst, enthalten vorzugsweise mindestens eine ungesättigte Doppelbindung gemäß der allgemeinen Formel R₁R₂C=CR₃R₄, worin R₁ und R₂ vorzugsweise Wasserstoffatome sind. Mehr bevorzugt umfassen die Monomere eine Gruppe, die mit einer Säure oder Base unter Bildung eines Salzes reagieren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hydrophile Monomer Acrylsäure oder deren Salz. Beispiele für geeignete Polymere sind Acrylsäure und deren Derivate (z. B. Methacrylsäure, Ethylacrylsäure), Styrolsulfonsäure und deren Derivate, Vinylacetat, Maleinsäureanhydrid und Vinylpyridin. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Acrylsäure oder eines ihrer Salze als Monomer verwendet.
Der Vliesstoff kann erfindungsgemäß nur Fasern umfassen, bei denen hydrophile Monomere und Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation an der Oberfläche der Fasern copolymerisiert sind (behandelte Fasern).
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Vliesstoff mindestens eine erste Vielzahl an Fasern und eine zweite Vielzahl an Fasern, die beide gemäß dem oben beschriebenen Verfahren behandelt wurden. Die erste Vielzahl an Fasern unterscheidet sich von der zweiten Vielzahl an Fasern. Dieser Unterschied kann zum Beispiel auf unterschiedliche Zugabemengen, unterschiedliche hydrophile Monomere oder einen unterschiedlichen Initiator der radikalischen Polymerisation zurückzuführen sein.
In wiederum einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Vliesstoff eine Mischung aus behandelten Fasern und unbehandelten Fasern ohne chemisch an deren Oberfläche gebundene Polymere umfassen. Vorzugsweise beträgt die Menge an behandelten Fasern mindestens 10 % der Gesamtmenge an Fasern in dem Vliesstoff. Mehr bevorzugt beträgt die Menge an behandelten Fasern mindestens 25 %, noch mehr bevorzugt beträgt die Menge an behandelten Fasern mindestens 50 % und am meisten bevorzugt beträgt die Menge an behandelten Fasern mindestens 70 % der Gesamtmenge an Fasern.
Aufgrund dieser hydrophilen Beschichtung weist der Vliesstoff einen schnellen Flüssigkeitsdurchgang bei mehreren Schwällen auf. Da die Beschichtung chemisch an die Fasern gebunden ist, wird kein bedeutender Teil davon ausgewaschen, wenn der Vliesstoff wässrigen Lösemitteln ausgesetzt wird. Daher tritt keine bedeutende Verringerung der Oberflächenspannung auf, wenn der Vliesstoff wässrigen Lösungen ausgesetzt wird. Durchgang und Oberflächenspannung werden mit den Prüfungen bestimmt, die nachfolgend ausführlich beschrieben sind. Die Oberflächenspannung von wässrigen Auswaschungen aus dem behandelten Vliesstoff beträgt mindestens 65 mN/m, mehr bevorzugt mindestens 68 mN/m und noch mehr bevorzugt mindestens 71 mN/m. Die Flüssigkeitsdurchgangszeit des behandelten Vliesstoffs beträgt weniger als 5 Sekunden für einen fünften Flüssigkeitsschwall, wobei jeder Schwall 5 ml Salzlösung umfasst. Mehr bevorzugt beträgt die Flüssigkeitsdurchgangszeit weniger als 4,5 Sekunden für einen fünften Schwall, noch mehr bevorzugt weniger als 4,0 Sekunden für einen fünften Schwall und am meisten bevorzugt weniger als 3,5 Sekunden für einen fünften Flüssigkeitsschwall. Folglich wird der Flüssigkeitsdurchgang selbst nach mehreren Schwällen aufrechterhalten, da die hydrophile Beschichtung während des Gebrauchs nicht in beträchtlichem Maße ausgewaschen wird.
Die Absorptionsartikel, die erfindungsgemäße Vliesstoffe umfassen, weisen eine hohe Beständigkeit bei Lagerung auf. Nach einer Lagerung für mindestens 10 Wochen, mehr bevorzugt nach einer Lagerung für mindestens 20 Wochen, nehmen die Durchgangszeiten nach einem oder mehreren Schwällen nicht um mehr als 10 % und mehr bevorzugt um mehr als 5 % ab.
Prüfverfahren
Bestimmung der Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung (Einheit: mN/m) wird gemäß der folgenden Prüfung bestimmt.
Apparat:
Vorrichtung: Tensiometer K10, bereitgestellt von Krüss GmbH, Deutschland, oder Äquivalent. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Gefäßes sollte 4 mm/min betragen. Die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche sollte bei Verwendung einer Platte oder eines Rings automatisch gemessen werden. Die Vorrichtung muss in der Lage sein, die Probenposition automatisch auf die korrekte Höhe einzustellen. Die Prüfgenauigkeit sollte +/– 0,1 mN/m betragen.
Verfahren:

1. Gießen von 40 ml Salzlösung (0,9 Gew.-% NaCl in entionisiertem Wasser) in ein sauberes Becherglas.
2. Prüfen der Oberflächenspannung mit einem Platinring oder einer Platinplatte. Die Oberflächenspannung sollte 71–72 mN/m bei 20°C betragen.
3. Reinigen des Becherglases mit entionisiertem Wasser und Isopropanol und Ausbrennen mit einem Gasbrenner für einige Sekunden. Warten, bis eine Äquilibrierung auf Raumtemperatur erreicht wird.
4. Legen von 10 60 × 60-mm-Stücken Prüfvlies in ein sauberes Becherglas. Das Vlies sollte ein Basisgewicht von mindestens 10 Gramm pro Quadratmeter aufweisen.
5. Hinzufügen von 40 ml Salzlösung (0,9 Gew.-% NaCl in entionisiertem Wasser).
6. Rühren mit einem sauberen, tensidfreien Kunststoffstab für 10 Sekunden.
7. Stehenlassen der Lösung mit dem Vlies für 5 Minuten.
8. Erneutes Rühren für 10 Sekunden.
9. Herausnehmen des Vlieses aus dem Lösemittel mit einem sauberen, tensidfreien Kunststoffstab.
10. Stehenlassen der Lösung für 10 Minuten.
11. Prüfen der Oberflächenspannung mit einer Platinplatte oder einem Platinring.

Bestimmung des Durchgangs
Die Prüfung wird auf der Grundlage des Edana-Verfahrens 150.3-96 (Februar 1996), Flüssigkeitsdurchgangszeit, durchgeführt. Als eine wesentliche Modifizierung gegenüber dem Edana-Verfahren werden bei der nachfolgend beschriebenen Prüfung nicht nur der erste Schwall, sondern mehrere aufeinander folgende Schwälle gemessen.
Apparat

– Lister-Durchgangsvorrichtung: – Trichter, ausgestattet mit Magnetventil: Ausströmrate 25 ml in 3,5 (± 0,25) Sekunden – Durchgangsplatte: Konstruiert aus 25 mm dickem Acrylglas. Das Gesamtgewicht der Platte muss 500 g betragen. Die Elektroden soll ten aus nicht korrodierendem Material bestehen. Die Elektroden werden in Nuten mit einem (4,0 mm × 7,0 mm) Querschnitt gelegt, die in der Basis der Platte ausgeschnitten sind, und mit schnellhärtendem Epoxyharz fixiert. – Basisplatte: Ein Quadrat aus Acrylglas von ungefähr 125 mm × 125 mm.
– Stativ zum Stützen des Trichters
– Elektronischer Zeitmesser mit Messung auf 0,01 Sekunden
– Bürette mit 50 ml Fassungsvermögen
– Kernfilterpapier Ahlström-Klasse 989 oder Äquivalent (durchschnittliche Durchgangszeit 1,7 s + – 0,3 s, Abmessungen: 10 × 10 cm)

Verfahren

1. Sorgfältiges Schneiden der erforderlichen Anzahl von Proben, 12,5 cm × 12,5 cm, wobei die Probe nur am Rand der Probe berührt wird.
2. Nehmen von 10 Lagen Kernfilterpapier.
3. Legen einer Probe auf den Satz von 10 Lagen Filterpapier auf der Basisplatte. Die Probe sollte so auf dem Filterpapier positioniert sein, dass sich die Seite des Vlieses, die der Haut des Benutzers zugewandt sein soll (bei Anwendung in einem Absorptionsartikel), ganz oben befindet.
4. Auflegen der Durchgangsplatte, wobei sich die Mitte der Platte über der Mitte des Prüfstücks befindet.
5. Zentrieren der Bürette und des Trichters über der Platte.
6. Sicherstellen, dass die Elektroden an den Zeitmesser angeschlossen sind. Einschalten des Zeitmessers und Stellen der Uhr auf null.
7. Füllen der Bürette mit Salzlösung (0,9 Gew.-% NaCl in entionisiertem Wasser).
8. Geschlossenhalten des Ablassventils des Trichters und Abgeben von 5,0 ml Flüssigkeit (= ein Schwall) aus der Bürette in den Trichter.
8. Öffnen des Magnetventils des Trichters, um 5,0 ml Flüssigkeit abzugeben. Durch den anfänglichen Flüssigkeitsstrom wird der elektrische Schaltkreis geschlossen und der Zeitmesser gestartet. Er wird angehalten, wenn die Flüssigkeit in die Unterlage eingedrungen ist und unter die Höhe der Elektroden in der Durchgangsplatte gefallen ist.
9. Aufzeichnen der auf dem elektronischen Zeitmesser angezeigten Zeit.
10. Warten für 60 Sekunden und Zurückkehren zu Punkt 6 für den zweiten und dritten Schwall und jeden nachfolgenden Schwall, wobei jeder Schwall 5 ml Flüssigkeit umfasst.
11. Protokollieren: Zeit für den 1., 2. und jeden darauf folgenden Schwall in Sekunden.

Claims

Absorptionsartikel, umfassend eine im Wesentlichen flüssigkeitsdurchlässige obere Lage, eine im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige untere Lage und einen Absorptionskern zwischen der oberen Lage und der unteren Lage, wobei der Absorptionsartikel einen Vliesstoff umfasst, wobei der Absorptionsartikel dadurch gekennzeichnet ist, dass der Vliesstoff a) eine Vielzahl an Fasern umfasst und b) eine Oberflächenspannung von mindestens 65 mN/m aufweist, wenn er mit einer Salzlösung benetzt ist und c) eine Flüssigkeitsdurchgangszeit von weniger als 5 s für einen fünften Flüssigkeitsschwall aufweist und d) Polymere umfasst, die hydrophile Monomermoleküle und mindestens Teile der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation aufweisen, die chemisch auf die Oberfläche von mindestens einem Teil der Vielzahl an Fasern, die in dem Vliesstoff enthalten sind, gepfropft sind, wobei die Menge der Initiatormoleküle der radikalischen Polymerisation bis zu 2 Gew.-% der Monomermoleküle, mehr bevorzugt bis zu 1 Gew.-% beträgt.
Absorptionsartikel nach Anspruch 1, wobei der Vliesstoff mindestens eine erste Vielzahl an Fasern und eine zweite Vielzahl an Fasern umfasst, wobei sich die erste Vielzahl an Fasern von der zweiten Vielzahl an Fasern unterscheidet.
Absorptionsartikel nach Anspruch 2, wobei nur die erste Vielzahl an Fasern hydrophile Polymere aufweist, die auf deren Oberfläche gepfropft sind.
Absorptionsartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Durchgangszeit des Vliesstoffs nach dem ersten und dem fünften Schwall nach Lagerung des Absorptionsartikels für mindestens 10 Wochen um nicht mehr als 5 sinkt.
Absorptionsartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das polymerisierte hydrophile Monomer ein Molekül umfasst, das mindestens eine ungesättigte Doppelbindung aufweist.
Absorptionsartikel nach Anspruch 5, wobei das polymerisierte hydrophile Monomer ein Molekül umfasst, das eine Gruppe umfasst, die in der Lage ist, mit einer Säure oder Base zu reagieren, um ein Salz zu bilden.
Absorptionsartikel nach Anspruch 6, wobei das polymerisierte hydrophile Monomer Acrylsäure oder ihr Salz umfasst.
Absorptionsartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die Polymere mindestens auf der ersten Vielzahl an Fasern von 0,3 Gew.-% bis 10 Gew.-% anlagern.
Absorptionsartikel nach Anspruch 8, wobei die Polymere an der ersten und der zweiten Vielzahl an Fasern in einem Gewichtsprozentbereich von 0,3 Gew.-% bis 10 Gew.-% angelagert sind.
Absorptionsartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die obere Lage den Vliesstoff umfasst.
Absorptionsartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Absorptionskern mit einem Kernhüllenmaterial versehen ist, das den Vliesstoff umfasst.
Verfahren zur Behandlung einer Vielzahl an Fasern, die zum Herstellen eines Absorptionsartikels geeignet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst a) Bereitstellen einer Vielzahl an Fasern b) Bereitstellen einer wässrigen Lösung, die hydrophile Monomere und Initiatoren für eine radikalische Polymerisation umfasst c) Inkontaktbringen der Vielzahl an Fasern mit der wässrigen Lösung d) Aussetzen der Vielzahl an Fasern einer UV-Strahlung für bis zu 2 Sekunden, wobei die Vielzahl an Fasern einzelne Fäden sind und wobei das Verfahren einen weiteren Schritt zum Bilden der Vielzahl an Fasern zu einem Vliesstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren mindestens eine erste Vielzahl an Fasern und eine zweite Vielzahl an Fasern verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Vielzahl chemisch von der zweiten Vielzahl an Fasern unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Vielzahl an Fasern nicht gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 behandelt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Verfahren ferner ein Mittel zum Reduzieren der Homopolymerisation der Monomere umfasst, wobei das Mittel zu der wässrigen Lösung zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Verfahren ferner einen Waschschritt umfasst, nachdem die Vielzahl an Fasern UV-Strahlung ausgesetzt wurde.
Verfahren zum Herstellen eines Absorptionsartikels, wobei das Verfahren das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16 umfasst.
Absorptionsartikel, der gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16 hergestellt ist.