DE69525073T3

DE69525073T3 - Nichtgewebte thermoplastische kernhülle aus faservliesmaterial für saugfähige artikel

Info

Publication number: DE69525073T3
Application number: DE69525073T
Authority: DE
Inventors: Frank Abuto; Richard Schmidt; Patrick O'BRIEN; Michael Veith; Anthony Wisneski
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: MX9801146A; KR19990044272A; DE69525073T2; KR100379068B1; DE69525073D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen, von einem fasrigen Tissue umhüllten saugfähigen Kern. Die Tissuehülle ist aus thermoplastischen Fasern hergestellt.
Hintergrund der Erfindung
Die Gestaltung saugfähiger Hygieneprodukte hat sich in den letzten Jahren drastisch verändert. Saugfähige Hygieneprodukte umfassen Gegenstände wie Windeln, Windelhöschen, Inkontinenzkleidungsstücke, Damenbinden, Bandagen und Ähnliches. Ein großer Entwicklungsschub dieser Produkte, besonders bei Windeln, Windelhöschen, Inkontinenzkleidungsstücken und Damenbinden, war die Verringerung der Produktdimensionen bei gleichzeitiger Erhöhung ihrer Saugfähigkeit. Dies wurde durch die immer weitgreifendere Verwendung von hochsaugfähigen Materialien ermöglicht.
Nimmt man zum Beispiel Windeln, so waren Windeln ursprünglich sehr dick ausgebildet durch das große Volumen an Flocken oder Zellstoff, die zur Bildung des saugfähigen Kerns der Windel verwendet wurden. Dadurch waren die Windeln sehr massig und neigten dazu auszulaufen, da der Flaum häufig zusammenfiel, wenn der saugfähige Flaum mit Urin benässt wurde. Der Flaum, der normalerweise in derartigen saugfähigen Hygieneprodukten verwendet wurde, besaß jeweils pro Gramm eine Aufnahmekapazität von 4 bis 20 Gramm wässriger Flüssigkeit, die pro Gramm an Flaum aufgesaugt werden konnte. Außerdem hing die Aufnahmefähigkeit von der Menge an Druck ab, der auf den nassen Flaum ausgeübt wurde. Zum Beispiel würde ein Gramm Flaum bei einem Druck von 3,45 kPa (0,5 Pfund pro Quadratzoll (psi)) nur etwa 7 Gramm/Gramm aufnehmen. Bei 0,6895 kPa (0,1 psi)) würde sich die Kapazität auf etwa 12 Gramm/Gramm erhöhen und bei null kPa (psi) würde sich die Kapazität auf 20 Gramm Flüssigkeit pro Gramm Flaum erhöhen.
Mit der Verfügbarkeit von hochsaugfähigen Materialien und deren Einbindung in saugfähigen Kernen wurde die Größe der saugfähigen Kerne reduziert. Die ersten hochsaugfähigen Materialien hatten eine Gramm pro Gramm Kapazität in der Größenordnung von 50 Gramm pro Gramm, die Partikel wurden jedoch sehr matschig, wenn sie nass waren, und verursachten häufig Gelierung (gel blocking). Derzeitige hochsaugfähige Materialien haben höhere Aufnahmefähigkeiten, wenn sie belastet werden, viele der hochsaugfähigen Materialien mussten dazu aber ihre Kapazität auf etwa 35 Gramm pro Gramm reduzieren. Die ersten handelsüblichen Windeln enthielten hochsaugfähige Materialien mit einer Saugfähigkeit von 10 bis 20 Gewichtsprozent hochsaugfähigen Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des saugfähigen Kerns. Die hochsaugfähigen Partikel, die üblicherweise einen Durchmesser von 20 bis 1.000 Mikrometer aufwiesen, waren durch mechanische Verschlingung in den Zellstofffasern im saugfähigen Kern enthalten. Außerdem war manchmal ein Papiertissue um das das hochsaugfähige Material enthaltende Gebilde geschlungen, und manchmal war das Tissue an sich bzw. mit dem Flaum zusammengeklebt, um den Flaum und das hochsaugfähige Material noch weiter einzuschließen und zu halten.
EP-0,627,210 A2 offenbart eine saugfähige Struktur, die eine umhüllende Lage umfasst, die ein schmelzgeblasenes Vlies aus schmelzgeblasenen Propylenfasern umfasst, wobei diese umhüllende Lage eine Porengrößenverteilung aufweist, in der nicht mehr als 5 Prozent der Poren im Durchmesser größer als etwa 50 mm sind, gemessen mittels Coulter Porometrie.
US-4,724,114 offenbart ein Verfahren zum Bilden eines schmelzgeblasenen Materials, wobei eine erste Schmelzblasvorrichtung eine Lage schmelzgeblasener Polymerfasern ablagert, in denen Holz oder andere Stapelfasern verschlungen sind. Diese Lage durchläuft eine zweite Schmelzblasvorrichtung, in der eine zweite Lage, die ein hochsaugfähiges Material umfasst, auf diese erste Lage aufgebracht wird.
Heutige saugfähige Produkte zur Körperhygiene, wie zum Beispiel Windeln, haben eine weitgehend reduzierte Dicke, indem eine große Menge des Flaums entfernt wurde und mit immer größer werdendem Prozentsatz an hochsaugfähigen Partikeln ersetzt wurde. Einige der heutigen Windeln besitzen saugfähige Kerne mit mehr als 40 Prozent hochsaugfähiger Materialien. Häufig sind die saugfähigen Kerne zusammengepresst, um ihre Dicke weiter zu verringern, nachdem die Tissueumhüllung hinzugefügt wurde. Dadurch neigen neue saugfähige Kerne mit hochsaugfähigen Materialien dazu, anzuschwellen, wenn sie angefeuchtet sind, wohingegen die alten Flaumkerne dazu neigten, bei Benetzung zusammenzufallen. Dieses Anschwellen kann, zusammen mit dem Drehen und Biegen des saugfähigen Kerns, das bei dessen Verwendung vorkommt, die Papiertissueumhüllung zum Einreißen oder Reißen bringen, besonders wenn sie nass ist. Dabei erhöht sich die Gefahr, dass das hochsaugfähige Material aus der Windel entweicht. Obwohl dies nicht gefährlich ist, ist es aus der Sicht allgemeiner Produktleistung nicht erwünscht.
Mit dem erhöhten Prozentsatz an hochsaugfähigen Materialen besteht in trockenem Zustand ebenso ein größer werdendes Risiko, dass hochsaugfähiges Material aus dem saugfähigen Kern entweicht. Durch die Verringerung des Flaums im Kern sind für die Fasern weniger mechanische Einschlüsse vorhanden. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass einige der hochsaugfähigen Partikel entweichen, wenn ein Riss in der Papiertissueumhüllung auftritt oder ein Bereich der Klebenaht aufgegangen ist. Die Tatsache, dass in vielen Papiertissueumhüllungen die Poren zu groß sind und deshalb den hochsaugfähigen Materialien ein Entweichen erlauben, stellt ein noch größeres Problem dar. Folglich besteht der Bedarf nach einer effektiveren Weise, den saugfähigen Kern einzuschließen.
Auch vom Standpunkt der Verarbeitung aus gibt es Probleme. Das Kleben von Papiertissueumhüllungen ist unsauber und führt zu weiteren Kosten. Das Ausschlagen der hochsaugfähigen Partikel kann ebenso zu Geräte- und Reinigungsproblemen und zu höheren Produktionskosten durch Materialverschwendung führen. Deshalb besteht ein Bedarf an einem/einer verbesserten saugfähigen Kern/Umhüllung für Verwendungen in saugfähigen Körperhygieneprodukten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren nach Anspruch 1 bereit. Ein saugfähiger Artikel, hergestellt durch das erfinderische Verfahren, weist einen Tissue umhüllten saugfähigen Kern aus thermoplastischen Fasern auf zur Verwendung in saugfähigen Produkten zur Körperhygiene, wie Windeln, Windelhöschen, Inkontinenzkleidungsstücke, Damenbinden, Bandagen und Ähnlichem. Die Kernumhüllung besteht aus einem Faservliesstoff, der eine Mehrzahl thermoplastischer Fasern umfasst. Die Kernumhüllung weist eine Mehrzahl an Poren auf, deren mittlere Hauptporengröße weniger als etwa 30 Mikrometer beträgt und in der nicht mehr als 5 Prozent der großen Anzahl Poren eine Porengröße von mehr als 50 Mikrometer aufweisen. Die Kernumhüllung besitzt bei Maximalbelastung in Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung ein Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit von 0,5 oder mehr. Außerdem weist die Kernumhüllung eine Frazier-Luftdurchlässigkeit von wenigstens 6.100 cm³·cm^–2·min^–1 (200 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) auf, eine Dehnung in Maschinenrichtung bei Maximalbelastung von 30 Prozent oder weniger und eine Dehnung quer zur Maschinenrichtung bei Maximalbelastung von 40 Prozent oder weniger. Die Kernumhüllung aus Faservlies wird verwendet, einen saugfähigen Kern umfassend hochsaugfähige Partikel zu umhüllen. Aufgrund der Konstruktionseigenschaften der Kernumhüllung entstehen weniger als 60 Milligramm Ausschlag an hochsaugfähigen Partikeln.
Außerdem kann bei Bedarf der saugfähige Kern eine Mehrzahl von Fasern enthalten, die thermisch an der Kernumhüllung aus Faservlies befestigt werden können. Um das angemessene Zurückhalten der hochsaugfähigen Partikel sicherzustellen, ist es angestrebt, dass mindestens 85 Prozent der großen Anzahl an Fasern, die die Kernumhüllung bilden, einen Faserdurchmesser von 8 Mikrometern oder weniger aufweisen, und noch mehr angestrebt, dass mindestens 95 Prozent dieser Fasern einen Faserdurchmesser von 7 Mikrometern oder weniger aufweisen. Dort, wo besonders feine hochsaugfähige Partikel verwendet werden, wird angestrebt, dass die Anzahl der Poren in der Kernumhüllung aus Faservlies mit Porengrößen von mehr als 50 Mikrometer auf ein Prozent oder weniger beschränkt werden.
Der saugfähige Artikel, der durch das Verfahren hergestellt wird und eine Kernumhüllung aus Faservlies und einen saugfähigen Kern umfasst, der wiederum hochsaugfähige Partikel einschließt, kann allein als Endprodukt verwendet werden oder kann in einem Produkt zur Körperhygiene integriert sein. Solche Produkte zur Körperhygiene bestehen normalerweise aus einer Decklage und einer Bodenlage mit irgendeiner Art von saugfähigem Material, das zwischen der Deck- und der Bodenlage angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das saugfähige Material aus dem bereits beschriebenen saugfähigen Artikel.
Das Verfahren zur Bildung eines saugfähigen Artikels gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Bildung einer Kernumhüllung aus Faservlies durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Polymers in eine Mehrzahl von Schmelzströmen. Diese Schmelzströme werden dann zu einer Mehrzahl von Fasern verdünnt, die auf eine Formfläche aufgetragen werden, um eine Kernumhüllung aus Faservlies zu bilden, die eine Mehrzahl von Poren aufweist, die eine mittlere Porengröße von weniger als etwa 30 Mikrometer aufweisen, wobei nicht mehr als 5 Prozent der großen Anzahl an Poren eine Porengröße von mehr als 50 Mikrometer aufweisen, und die Kernumhüllung aus Faservlies ein Verhältnis von Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung 0,5 oder mehr beträgt und eine Frazier-Luftdurchlässigkeit von mindestens 6.100 cm³·cm^–2·min^–1 (200 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) aufweist. Sobald die fasrige gewirkte Kernumhüllung gebildet ist, wird eine Anzahl hochsaugfähiger Materialien darauf angeordnet, wonach die Kernumhüllung verschlossen wird, um die hochsaugfähigen Partikel einzuschließen. Zusätzlich kann gegebenenfalls eine Mehrzahl an saugfähigen Fasern vor dem Verschließen auf die Kernumhüllung aufgetragen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine Raumsicht eines saugfähigen Artikels dar, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
2 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung eines saugfähigen Artikels, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
3 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung eines anderen saugfähigen Artikels, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
4 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung noch eines weiteren saugfähigen Artikels, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
5 ist eine schematische Seitendarstellung eines Verfahrens zur Bildung eines saugfähigen Artikels gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht eines saugfähigen Produkts zur Körperhygiene einschließlich eines saugfähigen Artikels, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
7 ist eine räumliche Darstellung eines Ausschlag-Testgeräts.
8 ist eine teilweise ausgeschnittene Draufsicht auf eine repräsentative Musteransammlung und ein Muster, das zum Ausschlagtesten verwendet wird.
9 ist eine Seitendarstellung einer Musteransammlung und des in 8 gezeigten Musters.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den 1 bis 4 richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Artikels 10 umfassend einen saugfähigen Kern 12 und eine Kernumhüllung 14. Die Kernumhüllung 14 ist zur Aufnahme saugfähiger Kerne, die teilweise oder völlig aus Teilchen hergestellt sind, wie hochsaugfähigen Partikeln, besonders gut geeignet. Es sollte jedoch klargestellt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung hochsäugfähiger Partikel beschränkt ist, sondern jegliche Teilchen verwendet werden können, wie geruchsbindende und ionenaustauschende Kunstharzpartikel und kontrolliert abgebende Mittel, wie Befeuchter, Weichmacher und Duftstoffe, die ein Rückhalten erfordern.
Unter einem „superabsorbierenden oder hochsaugfähigen Material” versteht man ein wasserquellbares, wasserlösliches organisches oder anorganisches Material, welches unter optimalen Bedingungen zum Absorbieren von mindestens etwa dem 20-fachen seines Gewichtes geeignet ist, und vorzugsweise von wenigstens etwa dem 30-fachen seines Gewichts einer wässrigen Lösung, die 0,9 Gewichtsprozent Kochsalz enthält. Organische Materialien, die für die Verwendung als hochsaugfähiges Material in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können natürliche Materialien umfassen, wie Agar, Pektin, Guar Gum oder Ähnliches, ebenso wie synthetische Materialien wie synthetische Hydrogelpolymere. Derartige Hydrogelpolymere umfassen, zum Beispiel, Alkalimetallsalze von Polyacrylsäuren, Polyacrylamide, Polyvinylalkohol, Ethylenmaleinsäureanhydrid-Copolymere, Polyvinylether, Methylcellulose, Carboximethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyvinylmorpholin, und Polymere und Copolymere der Vinylsulfosäure, Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrridine und Ähnliches. Andere geeignete Polymere umfassen hydrolisierte acrylnitritgepfropfte Stärke, acrylsäuregepfropfte Stärke und isobutylenmaleinsäure-anhydrierte Polymere und deren Mischungen. Die Hydrogel-Polymere sind vorzugsweise etwas vernetzt, um die Materialien im Wesentlichen wasserunlöslich zu machen. Die Vernetzung kann zum Beispiel durch Bestrahlung oder durch kovalente, ionische, von der Waals, oder Wasserstoffbindungen erreicht werden. Die hochsaugfähigen Materialien können in beliebiger Form für die Verwendung in saugfähigen Verbindungen vorliegen, einschließlich als Partikel, Fasern, Flocken, Kugeln und Ähnlichem. Derartige hochsaugfähige Materialien liegen gewöhnlich in Partikelgrößen zwischen etwa 20 und etwa 1.000 Mikrometer vor. Der saugfähige Kern 12 kann zwischen mehr als 0 bis 100 Gewichtsprozent hochsaugfähiger Materialien enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht des saugfähigen Kerns.
Ein saugfähiger Kern 12 für ein saugfähiges Produkt zur Körperhygiene enthält hochsaugfähige Partikel und gegebenenfalls zusätzliche saugfähige Materialien wie saugfähige Fasern, einschließlich, aber nicht auf diese beschränkt, Holzzellstoffflaumfasern, synthetische Zellstofffasern, synthetische Fasern und Kombinationen der vorgenannten. Holzzellstoffflaum wie CR-54 der Firma Kimberly-Clark Corporation aus Neenah, Wisconsin, ist ein wirkungsvoller saugfähiger Hilfsstoff. Ein allgemeines Problem von Holzzellstoffflaum ist allerdings seine fehlende Formstabilität und seine Neigung, bei Nässe zusammenzufallen. Daraus folgt, dass es oftmals vorteilhaft ist, dem saugfähigen Kern 12 eine steifere Verstärkungsfaser zuzugeben, wie schmelzgeblasene Polyolefinfasern oder kürzere Stapelfasern. Derartige Faserkombinationen werden manchmal als „coform” bezeichnet. Die Herstellung von schmelzgeblasenen Fasern und die Kombinationen aus schmelzgeblasenen Fasern mit hochsaugfähigen Material und/oder Holzzellstofffasern ist wohlbekannt. Schmelzgeblasene Stoffe werden aus Fasern hergestellt, indem geschmolzenes thermoplastisches Material als geschmolzene Fäden oder Filamente durch eine Mehrzahl feiner, normalerweise runder Farbkapillare in einen Heißluftstrom hoher Geschwindigkeit extrudiert werden, der die Filamente des geschmolzenen thermoplastischen Materials schwächt, um deren Durchmesser zu verkleinern.
Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen und werden auf der Sammelfläche angeordnet, um einen Stoff aus zufällig ausgelegten, schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Das Schmelzblasverfahren ist gut bekannt und ist in verschiedenen Patenten und Veröffentlichungen beschrieben, einschließlich des NRL Report 4364, „Manufacture of Super-Fine Organic Fibers” von V. A. Wendt, E. L. Boone und C. D. Fluharty; NRL Report 5265, „An Improved Device for the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers” von K. D. Lawrence, R. T. Lukas und J. A. Young; und US Patent Nummer 3,849,241 , am 19. November 1974 an Buntin et al. erteilt. Um „Coform”-Materialien zu bilden, werden zusätzliche Komponenten mit den schmelzgeblasenen Fasern vermischt, wenn die Fasern auf einer Formfläche abgelagert werden. Zum Beispiel werden hochsaugfähige Partikel bzw. Stapelfasern, wie Holzzellstofffasern, so in einen schmelzgeblasenen Faserstrom eingegeben, dass sie von den schmelzgeblasenen Fasern eingeschlossen bzw. an diese gebunden werden. Siehe zum Beispiel US Patent Nummer 4,100,324 an Anderson et al.; US Patent Nummer 4,587,154 an Hotchkiss et al., US Patent Nummern 4,604,313 ; 4,655,757 und 4,724,114 an McFarland et al. und das britische Patent GB 2,151,272 an Minto et al.
Die Kernumhüllung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein besonders gestalteter und entworfener Faservliesstoff aus thermoplastischen Fasern feinen Durchmessers mit besonderer Porengröße und Luftdurchlässigkeit. Unter thermoplastischen Fasern versteht, man Fasern, die so aus Polymeren gebildet wurden, dass die Fasern durch Verwendung von Wärme oder Wärme und Druck aneinander gebunden werden können. Schmelzgeblasene Faservliesstoffe haben sich besonders gut bewährt, obwohl es hier nicht auf dieses besondere Herstellungsverfahren beschränkt ist. Bezüglich der Auswahl an Polymeren haben sich Polyolefinfasern und insbesondere Polymere auf Polypropylenbasis besonders gut bewährt. Die allgemeine Herstellung derartiger schmelzgeblasener Faservliesstoffe ist gut bekannt. Siehe zum Beispiel die oben genannten Patente zum Schmelzblasen, auf die oben Bezug genommen wurde. Die Fasern können hydrophil oder hydrophob sein, obwohl es angestrebt ist, dass die entstehenden Stoffe/Kernumhüllungen hydrophil sind. Deshalb können Fasern so behandelt sein, dass sie durch die Verwendung von Oberflächenbehandlung hydrophil sind.
Um gut als Kernumhüllung zu wirken, sollte der schmelzgeblasene Stoff bestimmte spezifische Eigenschaften aufweisen. Ein allgemeines Problem von Papiervliesumhüllungen ist, dass es bei Nasse eine ungenügende Festigkeit aufweist. Typische Papiervliesumhüllungen weisen ein Verhältnis von Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit entweder in die Maschinenrichtung (MD) oder auch quer zu der Maschinenrichtung (CD) von weniger als 0,5 auf, mit dem unten aufgeführten Testverfahren gemessen. Im Gegensatz dazu weist die saugfähige Kernumhüllung 14 der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast von mehr als 0,5 auf und manchmal 1,0 oder mehr. Außerdem liegt die mittlere Porendurchflußgröße, durch unten beschriebenen Test gemessen, bei etwa 30 Mikrometer oder weniger, und weniger als 5 Prozent der Gesamtporen einer jeden Fläche liegt bei weniger als 50 Mikrometer oder mehr. Bevorzugt weisen weniger als ein Prozent der Gesamtporen einer jeden Fläche 50 Mikrometer oder mehr auf. Um dies zu erreichen, ist es angestrebt, dass mindestens 85 Prozent der Fasern der Kernumhüllung 14 Faserdurchmesser von 8 Mikrometer oder weniger aufweisen, und vorzugsweise sollten mindestens 95 Prozent der Fasern Faserdurchmesser von 7 Mikrometer oder weniger aufweisen. Deshalb besitzt die saugfähige Kernumhüllung 14 eine Frazier-Luftdurchlässigkeit von 6.100 cm³·cm^–2·min^–1 (200 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute oder mehr). Sobald der saugfähige Kern 12 mit der Kernumhüllung 14 umhüllt ist, sollte sich die Umhüllung 14 nicht übermäßig ausdehnen oder strecken, da dies die Poren vergrößern und eine übermäßige Menge an Teilchen entweichen lassen könnte. Folglich sollte die Kernumhüllung im trockenen Zustand entsprechende Längsausdehnungswerte bei Spitzenlast in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 30 Prozent oder weniger und 40 Prozent oder weniger aufweisen.
Zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung wird auf das Verfahren verwiesen, das schematisch in 5 dargestellt ist. Zuerst muss eine saugfähige Kernumhüllung 14 mittels einer faserbildenden Vorrichtung 50 gebildet werden, die in diesem Fall eine Schmelzblasvorrichtung ist. Wie in 5 gezeigt, wird die schmelzgeblasene Vliesumhüllung mitlaufend gebildet, sie kann allerdings auch separat als schmelzgeblasene Vliesumhüllung gebildet werden und dann in Rollenform in das Verfahren von 5 eingegeben werden. Zurück zu 5, ein geschmolzenes thermoplastisches Polymer, wie ein Polyolefin, wird erwärmt und dann durch eine Düsenspitze extrudiert, um eine Mehrzahl von schmelzgeblasenen Polymerströmen zu bilden. Wenn die Polymerströme die Spitze der Schmelzblasvorrichtung 50 verlassen, werden sie mit Luft hoher Geschwindigkeit geschwächt, was die geschmolzenen Ströme in eine Mehrzahl von Fasern 52 zieht, die zufällig auf eine Formfläche 54 zu einem verschlungenen Stoff abgelagert werden, um die Kernumhüllung 14 zu bilden. Um die Bildung des Stoffes weiter zu unterstützen und ein besseren Niederhalten des Gewebes auf der Formfläche 54 zu gewährleisten, kann unter der mit Löchern versehenen Formfläche 54 ein Vakuum 56 verwendet werden.
Sobald sich die saugfähige Kernumhüllung 14 auf der Formfläche 54 gebildet hat, oder von einer vorgeformten Rolle, nicht dargestellt, abgerollt wurde, muss der saugfähige Kern 12 gebildet oder auf der Oberfläche der saugfähigen Kernumhüllung 14 abgelagert werden. Wie in 5 gezeigt, gibt es eine Quelle 58 hochsaugfähiger Materialien oder anderen Arten an Partikeln 60 und eine mögliche Quelle 62 saugfähiger Fasern 64, wie zum Beispiel Holzzellstofffasern oder schmelzgeblasene Fasern. Wenn sowohl die saugfähigen Fasern 64 als auch die hochsaugfähigen Partikel 60 verwendet werden sollen, um den saugfähigen Kern 12 zu bilden, können sie miteinander vermischt werden, bevor sie auf die saugfähige Kernumhüllung 14 abgelagert werden, wie in 5 gezeigt, oder sie können so abgelagert werden, dass sie die Partikel im Inneren des saugfähigen Kerns 12 isolieren. Um die Ablagerung und das Zurückhalten des saugfähigen Kernmaterials auf der Oberfläche der saugfähigen Kernumhüllung 14 weiter zu unterstützen, wird die gleiche Vakuumquelle 56 oder, wahlweise auch eine gesonderte Quelle, verwendet.
Nachdem der saugfähige Kern 12 auf der saugfähigen Kernumhüllung 14 abgelagert wurde, wird die Kernumhüllung 14 um den saugfähigen Kern 12 herum so verschlossen, dass sie den saugfähigen Kern 12 umschließt und einen saugfähigen Artikel 10 bildet. Wie in den 1 bis 4 gezeigt, sollte die Kernumhüllung 14 gänzlich um den Kern 12 herumgewickelt und verschlossen werden, bevorzugt auf sich selbst, um den saugfähigen Kern zu umschließen. Es ist außerdem angestrebt, dass die Enden des saugfähigen Artikels ebenfalls verschlossen sind. Aufgrund der thermoplastischen Eigenschaft der Fasern der Kernumhüllung 14 kann die Kernumhüllung 14 mit sich selbst heißgesiegelt werden, und somit kann der Bedarf an Klebstoff vermieden werden, obwohl gegebenenfalls hierfür ebenso Klebstoff verwendet werden kann. Außerdem können gegebenenfalls die saugfähigen Kernmaterialien 60 und 64 so getaktet sein, dass verschlossene Enden zwischen den Ablagerungen des Kernmaterials gebildet werden können. Wenn des Weiteren die saugfähigen Fasern 64 ebenso thermoplastischer Natur sind, können End- und Seitenverschlüsse in der Kernumhüllung 14 ausgebildet werden, die sich ganz durch den saugfähigen Kern 12 hindurch verbinden.
Wenn die Kernumhüllung 14 breit genug ist, wie in den 2 und 3 der Zeichnungen dargestellt, kann sie auf sich selbst gefaltet und dann verschlossen werden, zum Beispiel durch Klebstoffe, Wärme und/oder Druck, entweder oben oder unten (2) oder an der Seite (3) des saugfähigen Artikels 10. Das Falten der Kernumhüllung 14 über sich selbst kann durch die Verwendung herkömmlicher Blattfaltmittel 66 ausgeführt werden, wie beispielsweise durch gebogene Platten, die die Kernumhüllung 14 auf sich selbst faltet. Alternativ kann eine gesonderte Lage Kernumhüllung 14' abgerollt werden oder aus einer zweiten Quelle 68 so gebildet werden, dass sie den saugfähigen Kern 12 zwischen einer ersten Lage saugfähiger Kernumhüllung 14 und einer zweiten Lage saugfähiger Kernumhüllung 14' einschließt. Siehe 4. Wie in den in 2 und 3 gezeigten Ausführungen ersichtlich, können die losen Enden der Kernumhüllung durch ein Verschlussmittel 70, wie beispielweise einen Ultraschallbinder oder andere thermomechanische Bindemittel oder durch Verwendung von anderen Klebemitteln, miteinander verschlossen werden.
Der saugfähige Artikel 10 kann, wenn er gebildet ist, alleine verwendet werden, oder er kann in einem saugfähigen Artikel 18 zur Körperpflege verwendet werden, wie in 6 gezeigt. Nur zu Darstellungszwecken hat das in 6 dargestellte saugfähige Hygieneprodukt 18 die Form einer Windel. Dies dient nur zu Darstellungszwecken, da der saugfähige Artikel 10 der vorliegenden Erfindung in allen Arten saugfähiger Hygieneprodukte verwendet werden kann, einschließlich aber nicht begrenzt auf Windeln, Höschenwindeln, Inkontinenzkleidungsstücke, Damenbinden, Bandagen und Ähnliches.
Alle derartigen saugfähigen Hygieneprodukte umfassen im Allgemeinen eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage 20 und eine im Allgemeinen flüssigkeitsundurchlässige Bodenlage 22. Zwischen der Decklage 20 und der Bodenlage 22 ist ein saugfähiges Material angeordnet, und in der vorliegenden Anwendung ist dies der saugfähige Artikel 10. Wahlweise können die Decklage 20 und die Bodenlage 22 an den jeweiligen Rändern 24 so miteinander verschlossen werden, dass sie den saugfähigen Artikel 10 einschließen.
Nachdem somit die vorliegende Erfindung und das Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben worden ist, wurde eine Reihe von Beispielen aufgeführt, um die vorliegende Erfindung näher zu beschreiben. Diese Beispiele und die Testverfahren zum Messen derselben sind nachfolgend aufgeführt.
Testverfahren
Test zur Ermittlung der mittleren Porendurchflussgröße und der Verteilung der Porengröße mittels Coulter Porometer
Ein Coulter 115/60 Porometer von Coulter Electronics, Ltd, in Luton, England, wurde verwendet, die mittlere Porendurchflussgröße, die maximale Porendurchflussgröße und die Verteilung der Porengröße zu ermitteln. Das Gerät konnte die Porengröße bis zu 300 Mikrometer messen. Die Ermittlung der mittleren Porengröße, der maximalen Porendurchflussgröße und der Porengrößenverteilung erfolgten gemäß der ASTM Standard Test Methods Designation F316-86 for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test. (Standard Testverfahrenkennung F316-86 zur Porengrößeneigenschaft von Membranfiltern durch Blasenpunkt- und mittleren Porendurchflusstest).
Frazier-Luftdurchlässigkeit
Das Verfahren zur Feststellung der Frazier-Luftdurchlässigkeit wurde nach den Bestimmungen des Verfahrens 5450, Federal Test Methods Standard No. 191 A durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Größen der Proben 20,32 cm × 20,32 cm (8 Zoll × 8 Zoll) aufwiesen statt 17,78 cm × 17,78 cm (7 Zoll × 7 Zoll). Das größere Format ermöglichte es sicherzustellen, dass alle Seiten der Probe über den Rückhaltering hinausragten und vereinfachten das sichere und gleichmäßige Festklemmen der Probe über der Öffnung. Die Werte sind in Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute (ft³/ft²/min) angegeben. Um in Kubikzentimeter pro Quadratzentimeter pro Minute umzurechnen, multipliziert man mit 30,5.
Zugfestigkeit (nass und trocken) und Dehnung
Das Verfahren ASTM D 5035-90 – „Standard Test Method for Breaking Force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Force)” wurde verwendet, um die Nasszugfestigkeit und Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast zu messen. Ein SinTech Modell S2, ein Testgerät von der SinTech Corporation in Carey, North Carolina, zum Messen gleichmäßiger Ausdehnung, wurde für dieses Verfahren verwendet. Statt der im Verfahren D 5035-90 angegebenen 25 mm (ein Zoll)² oder 50 mm (2 Zoll)³ wurden 75 mm (3 Zoll)¹ verwendet.
Faserdurchmesser
Die Fasern des Musters des Vliesstoffes werden zur Vorbereitung der Untersuchung mit einem Scanning Electron Microscope (scannenden Elektronenmikroskop) (SEM), wie einem Cambridge Stereoscan 200 Mikroskop von Leica, Inc in Deerfield, Illinois, sputternd mit Gold belegt.
Einhundert Fasern wurden zufällig ausgewählt, und einzelne Faserdurchmesser wurden durch Verwendung des elektronischen Läufers des SEM gemessen. Es sollte besonders darauf geachtet werden, dass keine Fasern ausgewählt werden, die miteinander verschmolzen sind.
Testverfahren zu Ausschlagen in einer Ausschlagvorrichtung
Vorbereitung des Musters
Bezugnehmend auf 8 und 9, wurde ein 10,16 cm (4 Zoll) mal 27,94 cm (11 Zoll) großer Musterträger 80 aus einem Zellulosepapier mit 350 g/m² geschnitten (oder einem gleichwertigen Material, das geeignete Festigkeitswerte mit ausreichender Biegeelastizität bereitstellt, um eine Einführung des Musterträgers 80 in die Testeinheit zu ermöglichen).
Ein 0,635 cm (0,25 Zoll) breiter, beidseitig drucksensibler Klebestreifen 82, wie jener der Marke 3M Scotch 2 mil, klebstarkes Klebeübertragungsband (#465) oder Gleichwertiges, wurde auf der Mitte des Musterträgers aufgetragen, um einen quadratischen „Fensterrahmen” mit Außenmaßen von 10,16 cm (4 Zoll) mal 10,16 cm (4 Zoll) zu bilden.
500 mg (±5 mg) des hochsaugfähigen Materials 84 wurde auf die Mitte des „Fensterrahmens” aufgebracht. Die Partikelgrößenverteilung des hochsaugfähigen Materials wurde durch herkömmliche Siebanalysen ermittelt und ergab folgendes:

212–300 Mikrometer: 40% (pro Gewicht) 149–212 Mikrometer: 35% 90–149 Mikrometer: 25%
Der Test wurde auf einer einzelnen Lage der Musterkernumhüllung 14 durchgeführt, und ein Stück 86 des getesteten Musters mit den maßen 11,43 cm (4,5 Zoll) mal 11,43 cm (4,5 Zoll) wurde über die eingerahmte Fläche gelegt und durch Anpressen des Musters an das Klebeband befestigt, um einen dichten Verschluss bereitzustellen.
Ausschlag-Testvorrichtung
Bezugnehmend auf 7, wurde eine Ausschlagvorrichtung 90, wie ein Variable Junior Orbit Shaker (Modell 3520), erhältlich von Lab-Line, verwendet, um die Fähigkeit der Kernumhüllung zu bestimmen, das hochsaugfähige Material zu halten. Alternativ kann auch eine gleichwertige Ausschlagvorrichtung verwendet werden.
Ein Testkasten 92 wurde bedienbar an der Ausschlagvorrichtung gesichert. Der Kasten 92 besaß vier Seitenwände und eine gemeinsame Bodenplatte, die aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen können, wie aus einer klaren Platte aus Polycarbonat mit einer Dicke von etwa 0,0635 cm (0,025 Zoll). Der Kasten maß etwa 29,21 cm (11,5 Zoll) in der Länge 94, etwa 33,02 cm (13 Zoll) in der Breite 96 und 12,7 cm (5 Zoll) in der Tiefe 98, und wurde in drei Zellen 100 unterteilt, von denen jede groß genug war, einen darin eingebrachten Musterträger aufzunehmen. Jede der dargestellten Zellen war entsprechend mit Innenmaßen von etwa 10,16 cm (4 Zoll) mal 29,21 cm (11,5 Zoll) ausgestattet. Jede Zelle wies außerdem zwei herkömmliche Federklemmen 104 auf, die an gegenüberliegenden Endwänden der Zellen angebracht und so ausgebildet waren, dass sie die Musterträger sicher an ihrem Platz hielten. Eine Klemmbacke jeder Federklemme wurde sicher an seiner entsprechenden Zellenendwand befestigt, und die andere Klemmbacke wurde so angeordnet, dass sie durch ausgeübten Druck auf den zugehörigen Betätigungshebel 106 geöffnet und geschlossen werden konnte. Für den Test wurden die gegenüberliegenden Enden eines Musterträgers sicher von einem Klemmenpaar in der für den Test bestimmten Zelle gehalten. Der Musterträger wurde mit der Musterkernumhüllung dem Boden am nächsten auf den Boden des Kastens gelegt. Das Ausschlagsgerät wurde eingeschaltet und bei einer angezeigten Geschwindigkeit von 350 Umdrehungen pro Minute für eine Dauer von 5 Minuten betrieben.
Sammeln hochsaugfähigen Materials
Die Menge hochsaugfähigen Materials, das aus der Musterkernumhüllung ausgeschlagen wurde, wurde durch das Absaugen der Abfälle bestimmt. Für die Beispiele 5 bis 8 wurde eine Luftüberwachungskassette (Gelman Science Product No. 4338) mit einem Durchmesser von 37 mm vorbereitet, indem ein 37 mm große Zellulosestützmatte (Produktnummer 64747) in den Boden der Kassette gelegt wurde. Oben auf die Stützmatte wurde eine 0,08 Mikrometer große Metricel^® Membrane (Produktnummer 64678) gelegt, und der Deckel der Kassette wurde in den passenden Boden gedrückt. Die vorbereitete Kassette wurde gewogen und das Gewicht aufgezeichnet oder tariert. Die Kassette wurde mit Schläuchen an eine geeignete Vakuumquelle angeschlossen. Ein Plastiktrichter wurde an die Schläuche angeschlossen und das hochsaugfähige Material wurde in die Überwachungskassette eingesaugt. Die Kassette wurde erneut gewogen und aus der Gewichtsdifferenz wurde die Menge hochsaugfähigen Materials ermittelt. Dieser Test wurde in den Beispielen 5 bis 8 angewendet, und die in den Ansprüchen angegebenen Werte sollten mit dieser Methode errechnet werden.
Paket-Ausschlagtest
Auch ein zweites Testverfahren wurde verwendet, um den Teilchenausschlag aus den Umhüllungen des saugfähigen Kerns zu bestimmen. Dieser Test wurde bei den Beispielen 1 bis 4 und 9 angewendet. Um den Test durchzuführen, wurde ein 20,32 cm (8 Zoll) mal 10,16 cm (4 Zoll) großes Muster aus der Kernumhüllung geschnitten. Danach wurden 0,5 Gramm Dow 534 hochsaugfähige Teilchen der Dow Chemical Company auf das Muster aufgetragen und das Muster wurde über sich selbst gefaltet, um das hochsaugfähige Material zu bedecken und ein 10,16 cm (4 Zoll) mal 10,16 cm (4 Zoll) großes Paket zu bilden. Die hochsaugfähigen Teilchen wiesen eine Größe von 88 bis 149 Mikrometer auf. Alle vier Paketseiten wurden dann mittels Klebestreifen an ein Stück Plastikfilm geklebt. Der Klebestreifen überlappte den Rand des Pakets um etwa 0,635 cm (0,25 Zoll). Das Muster und der Film wurden dann umgedreht (mit der Paketseite nach unten) und die Kombination wurde an einem Modell RX-24 Shaker der Tyler Company befestigt. Unter dem Muster befand sich ein tarierter Teller ausreichender Größe zum Sammeln ausgeschlagenen hochsaugfähigen Materials. Das Ausschlaggerät wurde eingeschaltet und fünf Minuten lang betrieben. Das Ausschlaggerät lief mit etwa 520 Umdrehungen pro Minute mit einem Hub von 1,27 cm (0,5 Zoll). Nach fünf Minuten wurde das Ausschlaggerät ausgeschaltet und der Teller wurde erneut gewogen. Die Differenz zwischen dem Sammelgewicht und dem tarierten Gewicht entsprach der Ausschlagsmenge.
Beispiele
Beispiel 1
Eine schmelzgeblasene Kernumhüllung aus Polypropylenfaservlies wurde hergestellt unter Verwendung von Himont 2F-015 Polypropylenpolymer der Firma Himont, USA, in Wilmington, Delaware. Die schmelzgeblasene Kernumhüllung wurde gemäß der oben angegebenen Schmelzblaslehre hergestellt, wobei eine zweireihige Schmelzblasvorrichtung verwendet wurde. Das Polypropylen wurde durch die zweireihige Schmelzblasdüsenanordnung mit einem Durchfluss von 0,447 kg·cm^–1·h^–1 (2,5 Pfund pro Zoll pro Stunde (PIH)) extrudiert. Die extrudierten Ströme geschmolzenen Polymers wurden mittels eines hauptsächlich dampfenden Luftstroms geschwächt, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 27.863 und 32.780 cm³/min (1.700 und 2.000 Kubikfuß pro Minute) und einer Temperatur von 276,7°C (530°F) zugeführt wurde. Die so entstandene schmelzgeblasene Kernumhüllung besaß ein Flächengewicht von 8,0 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) und wurde mit Triton X102 oberflächenaktives Mittel behandelt, einem nichtionischen Octylphenoxypolyethoxyethanol oberflächenaktiven Mittel von Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., Industrial Chemicals Division in Danbury, Connecticut.
Die Kernumhüllung besaß in Maschinenrichtung (MD) und quer zur Maschinenrichtung (CD) eine bei Spitzenlast gemessene Trockenzugfestigkeit von 1.010 Gramm bzw. 514 Gramm und eine Dehnung bei Spitzenlast in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 16 bzw. 33%. Die Nasszugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung betrug bei Spitzenlast 998 Gramm bzw. 554 Gramm. Das Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit betrug bei Spitzenlast in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung 0,99 bzw. 1,08. Die Verhältnisse wurden ermittelt durch Dividieren der Nass- und Trockenwerte für die jeweilige Maschinenrichtung bzw. quer zur Maschinenrichtung. Die mittlere Porendurchflussgröße lag in diesem Beispiel bei 25 Mikrometer, und die maximale Porendurchflussgröße lag bei 47 Mikrometer, wobei 0,5% aller Poren eine Porengröße von mehr als 50 Mikrometer aufwiesen. Die Kernumhüllung wies eine Frazier-Luftdurchlässigkeit von 11.010,5 cm³·cm^–2·min^–1 (361 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) auf. Ein Muster der schmelzgeblasenen Kernumhüllung wurde danach zu einem Paket geformt und mit 0,5 Gramm des hochsaugfähigen Materials vom Typ Dow 534 der Dow Chemical Company in Midland, Michigan, gefüllt, das Partikelgrößen zwischen 88 und 150 Mikrometer Durchmesser aufwies. Das Paket wurde einem Paketausschlagsverfahren unterzogen, wie oben aufgeführt, und die Ausschlagsmenge von 2,7 Milligramm wurde gemessen, verglichen mit 395 Milligramm Ausschlagsmenge des gleichen hochsaugfähigen Materials, wenn dieses in einem Paket aus einem Kernumhüllungsmaterial herkömmlichen Papiertissue bestand.
Beispiel 2
In Beispiel 2 wurde unter Verwendung des gleichen Polymers und der gleichen Oberflächenbehandlungen, wie in Beispiel 1 oben beschrieben, eine schmelzgeblasene Kernumhüllung aus Polypropylenfaservlies hergestellt. Der schmelzgeblasene Stoff wurde unter Verwendung dreireihiger Schmelzblasdüsen hergestellt, die die Polymere mit einer Geschwindigkeit von 0,626 kg·cm^–1·h^–1 (3,5 Pfund pro Zoll pro Stunde (PIH)) ausgaben, wobei der primär dämpfende Luftstrom der gleiche war wie in Beispiel 1. Der sich ergebende Stoff besaß ein Flächengewicht von 11,0 Gramm pro Quadratmeter. Die Kernumhüllung wies eine Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung von 1.391 Gramm auf. Die mittlere Porendurchflussgröße betrug 23 Mikrometer und die maximale Porendurchflussgröße betrug 40 Mikrometer, wobei null Prozent der Poren größer als 50 Mikrometer waren. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit wurde mit mehr als 7.625 cm³·cm^–2·min^–1 (250 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) gemessen. Die schmelzgeblasene Kernumhüllung wurde anschließend zu einem Paket geformt und mit 0,5 Gramm des gleichen Typs hochsaugfähigen Materials Dow 534, das in Beispiel 1 erwähnt wurde, gefüllt. Das Paket wurde dann einem Ausschlagtest unterzogen und der Ausfall wurde mit 5,0 Milligramm gemessen.
Beispiel 3
In Beispiel 3 wurden 8,0 Gramm pro Quadratmeter Flächengewicht der schmelzgeblasenen, saugfähigen Polypropylen-Kernumhüllung unter Verwendung des gleichen Polymers wie in den vorgehenden Beispielen hergestellt. Die Kernumhüllung wies eine Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung von 914 Gramm, eine mittlere Durchflussporengröße von 24 Mikrometer auf, und die maximale Porendurchflussgröße betrug 40 Mikrometer, wobei null Prozent der Poren größer als 50 Mikrometer waren. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit betrug 9.973,5 cm³·cm^–2·min^–1 (327 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) und die Kernumhüllung erzielte mittels Verwendung des Paketausschlagtests einen Ausschlag von 1,1 Milligramm.
Beispiel 4
In Beispiel 4 wurde das gleiche Himont Polypropylenpolymer verwendet, um eine schmelzgeblasene saugfähige Kernumhüllung mit einem Flächengewicht von 8,8 Gramm pro Quadratmeter herzustellen. Die Kernumhüllung wies einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 2,4 Mikrometer auf, eine Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 844 bzw. 382 Gramm und eine Dehnung in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 15 Prozent bzw. 11 Prozent. Die durchschnittliche Porendurchflussgröße betrug 22 Mikrometer, und die maximale Porendurchflussgröße betrug 34 Mikrometer. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit betrug 14.762 cm³·cm^–2·min^–1 (484 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) und der Ausschlagstest des Pakets erzielte 0,4 Milligramm hochsaugfähigen Materials.
Beispiel 5
In Beispiel 5 wurde eine schmelzgeblasene saugfähige Kernumhüllung aus dem gleichen Himont Polypropylenpolymer hergestellt. Die Verarbeitungsbedingungen enthielten einen Durchfluss von 0,261 kg·cm^–1·h^–1 (1,5 Pfund pro Zoll pro Stunde) bei der Verwendung von schwächender Luftströmung einer Geschwindigkeit von 16,44 cm³·min^–1 (580 Kubikfuß pro Minute) bei einer Temperatur von 254,4°C (490°F). Der Formabstand zwischen der Schmelzblas-Düsenspitze und der Formfläche betrug 24,13 cm (9,5 Zoll), und das Formsieb, auf das der Stoff aufgetragen wurde, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 62,22 m·min^–1 (204 Fuß pro Minute). Das Muster besaß ein Flächengewicht von 7,2 Gramm pro Quadratmeter mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 2,6 Mikrometer, wobei 97 Prozent der Fasern einen Faserdurchmesser von weniger als 7 Mikrometer aufwiesen. Die Trockenzugfestigkeit und Nasszugfestigkeit in Maschinenrichtung betrug bei Spitzenlast 556 Gramm bzw. 584 Gramm, und die Nasszugfestigkeit und Trockenzugfestigkeit quer zur Maschinenrichtung betrug bei Spitzenlast 251 Gramm bzw. 231 Gramm. Daraus ergibt sich, dass das Verhältnis von Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung bzw. quer zur Maschinenrichtung 0,95 bzw. 1,09 betrug. Die saugfähige Kernumhüllung wies bei Spitzenlast eine prozentuale Dehnung in trockenem Zustand in Maschinenrichtung bzw. quer zur Maschinenrichtung von 6 bzw. 10 Prozent auf. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit wurde mit 15.606 cm³·cm^–2·min^–1 (492 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) gemessen. Unter Verwendung des bereits beschriebenen Coulter Porometrie-Porengrößenmesstests wurde die mittlere Porendurchflussgröße der schmelzgeblasenen Kernumhüllung mit 26 Mikrometern gemessen. Weniger als 5 Prozent dieser Poren waren größer als 50 Mikrometer. Unter Verwendung des bereits beschriebenen Schüttelkasten-Ausschlagstests wurde bei dem Muster eine Ausschlagsmenge von 2,0 Milligramm des hochsaugfähigen Materials festgestellt. Ein zum Vergleich herangezogenes Windeltissuemuster, das von der Kimberly-Clark Corporation verwendet wird, besitzt im Allgemeinen in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung bei Spitzenlast ein Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit von viel weniger als 0,5 in jeder Richtung. Die Luftdurchlässigkeit nach Frazier solcher Papiervliesumhüllungen wurde mit 14.426,5 cm³·cm^–2·min^–1 (473 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) gemessen und wies einen durchschnittlichen Ausschlag hochsaugfähigen Materials von 264 Milligramm auf.
Beispiel 6
In Beispiel 6 wurde eine schmelzgeblasene hochsaugfähige Kernumhüllung auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Flächengewicht auf 9,8 Gramm pro Quadratmeter erhöht wurde. Das Muster wies einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 3,7 Mikrometer auf, wobei 95 Prozent der Fasern einen Faserdurchmesser von weniger als 7 Mikrometern aufwiesen. Das Muster wies eine Nasszugfestigkeit bei Spitzenlast in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 884 Gramm bzw. 407 Gramm auf Die Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast wies in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung 871 Gramm bzw. 407 Gramm auf, und das Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast wies in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung 1,01 bzw. 1,0 auf. Das Muster wies bei Spitzenlast eine Dehnung von 7 Prozent in Maschinenrichtung und 13 Prozent quer zur Maschinenrichtung auf. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit betrug 12.108,5 cm³·cm^–2·min^–1 (397 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute), und die mittlere Porendurchflussgröße betrug 27 Mikrometer gemäß dem Coulter Porometer. Weniger als 5 Prozent der Poren waren größer als 50 Mikrometer. Unter Verwendung des gleichen Ausschlagtests wie in Beispiel 5 ergab sich, dass das Material in Beispiel 6 keinen messbaren Ausschlag hochsaugfähigen Materials aufwies.
Beispiel 7
In Beispiel 7 wurde die schmelzgeblasene saugfähige Kernumhüllung aus dem gleichen Polymer und auf gleiche Weise wie in den vorangegangenen zwei Beispielen hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Flächengewicht noch weiter auf 12,2 Gramm pro Quadratmeter erhöht wurde. Der durchschnittliche Faserdurchmesser betrug 4,3 Mikrometer, wobei 89 Prozent der Fasern einen Faserdurchmesser von weniger als 7 Mikrometern aufwiesen. Das Mustermaterial wies bei Spitzenlast eine Nasszugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von 1.092 Gramm bzw. 542 Gramm auf. Die Trockenwerte betrugen 1.065 Gramm in Maschinenrichtung und 519 quer zur Maschinenrichtung. Das Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast betrug in Maschinenrichtung 1,03 und quer zur Maschinenrichtung 1,04. Die Dehnungswerte in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung bei Spitzenlast betrugen 5 Prozent bzw. 12 Prozent, und die Frazier-Luftdurchlässigkeit wurde mit 9.668,5 cm³·cm^–2·min^–1 (317 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) gemessen. Die mittlere Porendurchflussgröße betrug 28 Mikrometer gemäß dem Coulter Porometer, und weniger als 5 Prozent der Poren waren größer als 50 Mikrometer. Der Ausschlag wurde mit weniger als 0,1 Milligramm hochsaugfähigen Materials unter Verwendung des gleichen Tests wie der der Beispiele 5 und 6 ermittelt.
Beispiel 8
In Beispiel 8 wurde das Flächengewicht der saugfähigen Kernumhüllung aus schmelzgeblasenen Polypropylen auf 14,2 Gramm pro Quadratmeter mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 4,0 Mikrometer erhöht. Bei Spitzenlast lag die Trockenzugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung bei 1221 Gramm bzw. 517 Gramm, und die Nasszugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung lag bei 1.238 Gramm bzw. 530 Gramm. Das Verhältnis der Nasszugfestigkeit zu Trockenzugfestigkeit bei Spitzenlast betrug in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung 1,01 bzw. 1,03. Die Dehnung des Musters in Maschinenrichtung betrug bei Spitzenlast 4 Prozent und quer zur Maschinenrichtung 6 Prozent. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit des Muster betrug 8.082,5 cm³·cm^–2·min^–1 (265 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) und die mittlere Porendurchflussgröße wurde mit dem Coulter Porometer mit 29 Mikrometer ermittelt. Weniger als 5 Prozent der Poren waren größer als 50 Mikrometer. Das Muster wies einen Ausschlag von 1,8 Milligramm hochsaugfähigen Materials auf bei Verwendung des gleichen Testverfahrens, das in den Beispielen 5 bis 7 verwendet wurde.
Beispiel 9
In Beispiel 9 wurde unter Verwendung des gleichen Polymertyps der gleiche Typ schmelzgeblasenen Vliesstoffs hergestellt wie in den vorangegangenen Beispielen. Die sich ergebende Kernumhüllung wies ein Flächengewicht von 15,0 Gramm pro Quadratmeter auf und einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 2,8 Mikrometer. Bei Spitzenlast betrug die Trockenzugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung 1512 Gramm bzw. 701 Gramm, und die Dehnung in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung betrug 20 bzw. 35 Prozent. Die mittlere Porendurchflussgröße betrug 20 Mikrometer und die maximale Porendurchflussgröße lag bei 31 Mikrometer. Die Frazier-Luftdurchlässigkeit betrug 6.527 cm³·cm^–2·min^–1 (214 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute), und das Gewicht des Paketausschlags an hochsaugfähigen Materials betrug 6,8 Milligramm.
Das gleiche Material wurde ebenso verwendet, um einen hochsaugfähigen Kern aus 10 Gramm hochsaugfähigen Materials Dow 534 und 10 Gramm CR-54 Flaum der Kimberly-Clark Corporation zu umhüllen, um einen saugfähigen Artikel zu bilden. Dieser saugfähige Artikel wurde wiederum in eine Windelkonstruktion zwischen eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage/körperseitigen Einlage und eine Bodenlage oder äußere Abdeckung eingearbeitet.
Die Beispiele 1 bis 9 stellen mehrere wichtige Eigenschaften der vorliegenden Erfindung dar. Die Kernumhüllung muss eine angemessene Rückhaltung der hochsaugfähigen Partikel aufweisen, und gleichzeitig muss die gleiche Kernumhüllung ausreichende Luftdurchlässigkeit aufweisen, um die Bildung eines saugfähigen Kerns zu ermöglichen. Die Beispiele zeigen, dass ausgezeichnetes Rückhaltevermögen des hochsaugfähigen Materials mit einem Kernumhüllungsmaterial erreicht werden kann, das ein Flächengewicht von 15 Gramm pro Quadratmeter oder weniger aufweist. Im Allgemeinen wurde festgestellt, dass dies eher erreicht werden kann, wenn der Faserdurchmesser der Fasern unterhalb von 8 Mikrometern und die mittlere Porendurchflussgröße unter 30 Mikrometer gehalten werden. Materialien mit höherem Flächengewicht können ebenso verwendet werden, dies erhöht jedoch die Kosten der Gesamtkonstruktion. Außerdem neigt ein höheres Flächengewicht dazu, die Frazier-Luftdurchlässigkeit des Materials zu reduzieren. Frazier-Luftdurchlässigkeitswerte von weniger als 6.100 cm³·cm^–2·min^–1 (200 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) erschweren es, einen saugfähigen Kern auf dem Kernumhüllungsmaterial zu bilden.

Claims

Verfahren zur Bildung eines saugfähigen Artikels umfassend: Bildung einer Kernhülle (14) aus Faservlies durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Polymers zu einer Vielzahl an geschmolzenen Strömen, Vermindern der Vielzahl an geschmolzenen Strömen zu einer Vielzahl an Fasern (52) und Ablagern der Vielzahl an Fasern (52) auf einer Form-Oberfläche (54), um eine Kernhülle (14) aus Faservlies zu bilden, die eine Vielzahl an Poren mit einer mittleren Durchfluss-Porengröße von weniger als 30 Micrometer besitzt, wobei nicht mehr als 5 Prozent der Vielzahl an Poren eine Porengröße von mehr als 50 Micrometer aufweisen, wobei die mittlere Durchfluss-Porengröße und die Verteilung der Porengröße entsprechend der ASTM Test-Methoden-Bezeichnung F316-86 bestimmt wird, und wobei die Kernhülle (14) aus Faservlies ein Nass-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis bei Spitzenlast in Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung von 0,5 oder mehr und eine Frazier-Luftdurchlässigkeit von mindestens 6.100 cm³·cm^–2·min^–1 (200 Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute) aufweist, wobei die Frazier-Luftdurchlässigkeit und Zugfestigkeit entsprechend der hierin beschriebenen Testsverfahren bestimmt werden, Ablagern einer Vielzahl an hochsaugfähigen Partikeln (60) auf der Kernhülle (14) unter Verwendung einer Vakuumquelle, und Abdichten der Kernhülle (14), um die hochsaugfähigen Partikel (60) zu umhüllen.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Ablagerns einer Vielzahl an absorbierenden Fasern (64) auf der Kernhülle (14) vor dem Abdichtungsschritt einschließt.