DE69528484T2

DE69528484T2 - Schicht zur Verteilung von Flüssigkeit in absorbierenden Artikeln

Info

Publication number: DE69528484T2
Application number: DE69528484T
Authority: DE
Inventors: Ruth Lisa Levy; Debra Jean Mcdowall; Susan Carol Paul; Lawrence Howell Sawyer; Jay Sheldon Shultz; Eugenio Go Varona; Robert David Wright
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: US5876388A; US5700254A; KR950031119A; AU1619295A; ZA951878B; TW305892B; KR100361784B1; EP0674891A3; EP0674891B1; JPH07275293A; CA2129210A1; AU695130B2; DE69528484D1; BR9501235A; EP0674891A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsverteilungsschicht für absorbierende Artikel, insbesondere für Windeln, Sanitärtücher, Trainingshosen und Inkontinenz-Sicherheitseinlagen, Wundauflagen und dergleichen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Flüssigkeitsverteilungsschicht, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkeitsverteilungsschicht, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 10 besitzt. Eine solche Schicht und ein solches Verfahren sind aus der EP 0 564 784 A1 bekannt.
Herkömmliche, absorbierende Artikel bzw. Gegenstände besitzen typischerweise einen absorbierenden Kern, der Zellulosefasern enthält, z. B. Holzpulpeflocken; Partikel mit hoch absorbierenden Materialien, z. B. Super-Absorptionsmittel; und eine Mischung aus Zellulosefasern und Super-Absorptionsmitteln. In neuerer Zeit hat die Verwendung von absorbierenden Kernen aus Mischungen von Zellulosefasern und super-absorbierenden Partikeln, die einen hohen Gehalt an super-absorbierenden Materialien haben, eine weit verbreitete Popularität aus der Tatsache heraus erfahren, dass absorbierende Kerne verbesserte, absorbierende Fähigkeiten erzielen, ohne die Masse der Kerne zu erhöhen, oder während sie diese sogar verringern. Obwohl absorbierende Kerne mit einem hohen superabsorbierenden Gehalt hohe Fähigkeiten hinsichtlich einer Flüssigkeitsabsorption haben, zeigen sie allerdings nicht ausreichende Flüssigkeits-Saug- bzw. Dochtwirkungs- und Verteilungseigenschaften. Demzufolge ist die Verwendung von absorbierendem Material in einem kompakten, absorbierenden Artikel auf den Bereich beschränkt, wo das Material in Kontakt mit hereinkommender Flüssigkeit gelangt, z. B. Schweiß oder Urin, und auf den untersten Bereich des absorbierenden Artikels, wo sich die Flüssigkeit aufgrund eines schwerkraftmäßigen Flusses sammelt, was zu einer zu geringen Nutzung des absorbierenden Materials, angeordnet an entfernten und/oder hohen Bereichen des absorbierenden Artikels, führt. Deshalb würde eine bessere Verteilung von ankommenden Flüssigkeiten eine effiziente Verwendung des absorbierenden Materials unterstützen und frühzeitige Ausfälle des absorbierenden Artikels verhindern.
Es sind viele Versuche vorhanden gewesen, um die Flüssigkeitsverteilungsfunktion von absorbierenden Artikeln zu verbessern. Ein solcher Versuch ist das Platzieren einer Flüssigkeitsverteilungsschicht angrenzend an das absorbierende Material eines absorbierenden Artikels. Zum Beispiel offenbart das US-Patent 4,360,022 Usami et. al. ein Sanitärtuch, das ein nicht-gebundenes Band (tow) aus hydrophoben Filamenten über dem absorbierendem Kern besitzt. Allerdings ist eine solche Verwendung von hydrophoben Filament-Band-Schichten nicht vollständig zufriedenstellend gewesen. Obwohl die hydrophobe Schicht Flüssigkeit in der Richtung der Länge des Bands bzw. des Seils in relativ horizontalen Positionen verteilen kann, tendiert die hydrophobe Art der Band-Schicht dazu, eine schnelle Aufnahme der ankommenden Flüssigkeiten zu behindern, und erleichtert nicht die Bewegung der Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft in einer vertikalen Richtung. Eine alternative Maßnahme ist ein Platzieren eines nicht gebundenen Bands oder einer Bahn aus hydrophilen Filamenten, insbesondere feinen Filamenten, um eine Weichheit und Flexibilität über den absorbierenden Kern zu erzielen. Die Verwendung eines hydrophilen, feinen Filament-Bands ist ebenfalls nicht vollständig zufriedenstellend gewesen. Nicht gebundene, hydrophile Filamente eines Bands tendieren, obwohl sie zuerst schnell ankommende Flüssigkeiten absorbieren, dazu, zu kollabieren, wenn die Filamente nass werden, wobei die Kapillarwände zwischen den Filamenten kollabieren und verhindern, dass sich die Flüssigkeiten nach unten durch die Filamente zu dem absorbierenden Material hin bewegen. Weiterhin tendieren die nicht gebunden Bänder aus hydrophilen oder hydrophoben Filamenten dazu, sich während des Versands und der Verwendung zu verschieben oder zu bündeln, und dazu, lose oder Streufilamente zu haben, was Schwierigkeiten in dem Herstellvorgang des absorbierenden Artikels hervorruft und ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilungsmuster in den fertiggestellten, absorbierenden Artikeln verursacht. Zusätzlich sind Filamentbänder, die über ein mehrstufiges Herstellverfahren hergestellt werden, relativ teuer.
In dem relevanten Stand der Technik ist es bekannt, dass feine Fasern Kapillarbewegungen von Flüssigkeit erleichtern und dass bestimmte schmelz-verarbeitete Faserbahnen hergestellt werden können, um feine Fasern zu haben. Allerdings besitzen schmelzhergestellte, nicht gewebte Faserbahnen aus feinen Fasern deren Grenzen. Dies kommt daher, dass herkömmliche, schmelz-verarbeitete, nicht gewebte Faserbahnen, die so ausgelegt und hergestellt sind, um eine isotrope Faseranordnung zu haben, d. h. Fasern, die zufällig dispergiert sind, um nicht gewebte Bahnen aus einer mutidirektionalen, physikalischen Integrität herzustellen, nicht stark in Bezug auf eine sich bewegende Flüssigkeit in einer erwünschten Richtung leiten, und unterstützen nicht effektiv hohe Niveaus von Flüssigkeitskapillarbewegungen. Zusätzlich sind die meisten schmelz-verarbeitbaren, thermoplastischen Polymere selbst hydrophob, und demzufolge liefern Faserbahnen, die daraus hergestellt sind, nicht irgendwelche wesentlichen Kapillarbewegungen und Dochtwirkungen, insbesondere gegen die Schwerkraft.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkeitsverteilungsschicht zu schaffen, die dimensionsmäßig stabil ist und die schnell ankommende Flüssigkeiten gerade zu entfernten Bereichen des absorbierenden Materials eines absorbierenden Artikels und weg von der Quelle der ankommenden Flüssigkeiten durch Vorsehen eines hohen Grads einer richtungsmäßigen Kapillarbewegung und von Dochtwirkungen sogar gegen die Schwerkraft überführt. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen. Diese Aufgaben werden, gemäß der Erfindung, durch die Gegenstände des Anspruchs 1 und der unabhängigen Ansprüche 9 und 10 gelöst. Ausführungsformen davon sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Flüssigkeitsverteilungsschicht der vorliegenden Erfindung unterstützt ein schnelles Entfernen von ankommender Flüssigkeit und verteilt richtungsmäßig die Flüssigkeit über einen weiten Bereich von der Quelle weg.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 stellt eine Verwendung der Flüssigkeitsverteilungsschicht auf einem absorbierendem Artikel dar.
Fig. 2 stellt ein beispielhaftes Luftmesser-Verfahren zum Herstellen der Flüssigkeitsverteilungsschicht dar.
Fig. 3 und 4 stellen Beispiele des Niederschlagverfahrens unter einem spitzen Winkel zum Herstellen der Flüssigkeitsverteilungsschicht dar.
Fig. 5 stellt ein beispielhaftes Einzieh-Dehnverfahren dar.
Fig. 6 stellt ein Verfahren zum Herstellen der Flüssigkeitsverteilungsschicht dar, die einen Faserdickengradienten und einen Faserorientierungsgradienten besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkeitsverteilungsschicht für absorbierende Artikel geschaffen. Die Verteilungsschicht ist eine anisotrope, nicht gewebte Faserbahn aus im Wesentlichen kontinuierlichen Mikrofasern, hergestellt aus einem Fasern bildendem Polymer, in dem die Fasern der nicht gewebten Bahn hydrophil modifiziert sind und im Wesentlichen entlang einer erwünschten Richtung der Bahn ausgerichtet sind, z. B. in der Maschinenrichtung (MD) oder in der Quermaschinenrichtung (CD) der Bahn: Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Niveau einer Faserausrichtung einer nicht gewebten Bahn durch das Faserausrichtungsverhältnis gemessen, das als die relative Faserausrichtung in der MD oder CD gegenüber der relativen Faserausrichtung in der anderen Richtung definiert ist. In unerwünschter Weise besitzt eine geeignete Mikrofaserbahn der vorliegenden Flüssigkeitsverteilungsschichten ein Faserausrichtungsverhältnis von mindestens ungefähr 4 : 1, bevorzugter von mindestens 10 : 1 und am bevorzugtesten von mindestens 30 : 1, wobei die Fasern vorherrschend in entweder der MD oder CD orientiert sind. Das Faserausrichtungsverhältnis wird durch Messung des Schallmoduls (Sonic Modulus) einer nicht gewebten Bahn in der MD und CD entsprechend zu ASTM F89-68, mit dem Titel "Standard Method of Test for Modulus of a Flexible Barrier Materials by Sonic Method" und durch Berechnung des Verhältnisses dazwischen bestimmt. Kurz beschrieben basiert die Bestimmung des Faserausrichtungsverhältnisses auf der Tatsache, dass ein Schallmodul proportional zu einer Faserausrichtung in planaren Richtungen in Bezug gesetzt ist, und der Testvorgang nach ASTM F89-68 liefert ein Mittel zum Evaluieren des Schallmoduls eines flexiblen Materials in planaren Richtungen durch Messen der Geschwindigkeit von longitudinalen Schallwellen durch das Material.
Die vorliegende, anisotrope Mikrofaserbahn liefert eine hohe, dimensionsmäßige Stabilität und physikalische Integrität und verbessert stark Flüssigkeitsverteilungseigenschaften dahingehend, dass die hydrophil modifizierten, ausgerichteten Fasern der vorliegenden Faserbahn, die stark verschlungen sind, und/oder starke Zwischenfaserbindungen bilden; Kapillar- und Dochtwirkungsbewegungen der Flüssigkeit im Wesentlichen entlang der Richtung der Faserausrichtung ohne die Probleme der Flüssigkeitsverteilungsschichten nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise lose und sich verschiebende Filamente, erleichtern. Nutzbare Flüssigkeitsverteilungsschichten der vorliegenden Erfindung besitzen vorzugsweise ein Gewicht von ungefähr 3,43 g/m² (0,1 ounce per square yard (osy)) bis ungefähr 508,79 g/m² (15 osy), noch bevorzugter von ungefähr 33,91 g/m² (1 osy) bis ungefähr 170 g/m² (5 osy), und eine Dicke von ungefähr 0,025 mm (0,001 Inch) bis ungefähr 12,7 mm (0,5 Inch), noch bevorzugter von ungefähr 0,2 mm (0,008 Inch) bis ungefähr 3,8 mm (0,15 Inch).
Fig. 1; die eine Querschnittsansicht eines absorbierenden Artikels 10 ist, zeigt eine beispielhafte Verwendung der vorliegenden Flüssigkeitsverteilungsschicht. Der absorbierende Artikel 10 enthält eine flüssigkeitspermeable Deckschicht 12, eine Flüssigkeitsverteilungsschicht 14, einen absorbierenden Kern oder Körper 16, und eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht 18. Die Flüssigkeitsverteilungsschicht 14 steht in innigem Kontakt mit sowohl dem absorbierendem Kern 16 als auch der Deckschicht 12. Die Flüssigkeitsverteilungsschicht 14 verteilt ankommende Körperflüssigkeiten in den x- und y-Ebenen- Richtungen, hauptsächlich entlang der Richtung der Faserorientierung, ebenso wie die in der z-Richtung, d. h. in die Tiefe der Schicht, um dadurch besser und effektiver die absorbierende Fähigkeit des absorbierenden Kerns 16 zu nutzen. Obwohl Fig. 1 die Platzierung der Flüssigkeitsverteilungsschicht so darstellt, dass sie auf dem absorbierenden Kern 12 platziert wird, kann die Flüssigkeitsverteilungsschicht alternativ unterhalb des absorbierenden Kerns platziert werden, oder kann auf sowohl der Oberseite als auch der Unterseite des absorbierenden Kerns platziert werden, oder kann zwischen zwei Schichten eines absorbierenden Materials platziert werden, um unterschiedliche Design- und funktionale Kriterien absorbierender Artikel anzupassen. Die Deckschicht 12 ist so ausgelegt, um schnell Flüssigkeiten, die darauf aufgebracht werden, aufzunehmen und die Flüssigkeiten auf die Flüssigkeitsverteilungsschicht 14 zu führen. Die Deckschicht 12 kann aus einer nicht gewebten oder gewebten Bahn, einem perforiertem Film, oder nicht gewebt, oder irgendeinem anderen, relativ porösem Material, das dahingehend bekannt ist, schnell Flüssigkeiten hindurchzuführen, sein. Die Unterlageschicht 18 kann von irgendeinem erwünschten, flüssigkeits-undurchlässigen Material sein, das verhindern kann, dass Flüssigkeit, absorbiert durch den absorbierenden Kern 18, zu der Außenseite des absorbierenden Artikels hindurchdringt. Die Unterlageschicht kann dampfdurchlässig sein. Erläuternd für geeignete Materialen sind thermoplastische Filme, wie beispielsweise Polyethylenfilme. Der absorbierende Kern 16 kann aus irgendeinem stark Flüssigkeit absorbierenden Material, bekannt im Stand der Technik, hergestellt werden, umfassend natürliche, organische Materialen, z. B. Zelluloseflocken, Agar, Pektin und Guar-Gummi; synthetische Hydrogel- Polymere, z. B. Carboxylmethylzellulose, Metallsalz aus Polyacrylsäuren, Polyacrylamiden, Polyvenylsulfonsäuren, Polyacrylaten, Polyacrylamid, und dergleichen; ebenso wie Mischungen davon.
Die vorliegende, anisotrope Flüssigkeitsverteilungsbahn besitzt einen Faserausrichtungsgradienten und kann zusätzlich so aufgebaut werden, um einen Faserdickengradienten zu haben, oder eine Kombination der zwei Gradienten. Es ist herausgefunden worden, dass das Niveau einer Faserausrichtung die richtungsgemäßige Flüssigkeitsverteilungseigenschaften kontrolliert. Eine anisotrope Bahn, die ein höheres Faserausrichtungsniveau besitzt, zeigt eine höhere Flüssigkeitsverteilungseigenschaft in der Richtung einer Faserausrichtung. Es ist auch herausgefunden worden, dass das Vorsehen eines Faserdickengradienten Flüssigkeitsaufnahme- und Verteilungseigenschaften einer anisotropen Bahn verbessert. Allgemein tendieren Fasern, die eine größere Faserdicke haben, dazu, einen Bereich niedrigerer Dichte zu erzeugen, der große Zwischenöffnungen besitzt, die eine schnelle Aufnahme von ankommenden Flüssigkeiten unterstützen, während Fasern, die eine kleinere Faserdicke haben, dazu tendieren, dichtere, kleinere Porenbereiche zu erzeugen, die Kapillarbewegungen, Dochtwirkungsvorgänge und Verteilungsfunktionalitäten erleichtern. Demzufolge können, durch Auswählen geeigneter Kombinationen des Faserorientierungsgradienten und des Faserdickengradienten, unterschiedliche Erfordernisse von unterschiedlichen Anwendungen für einen absorbierenden Artikel mit verbesserten und besonders zugeschnittenen Funktionalitäten angepasst werden. Zum Beispiel kann eine hochnützliche Flüssigkeitsverteilungsschicht erzeugt werden, um einen verringerten Faserdickengradienten und eine Erhöhung in dem Faserorientierungsgradienten in der z- Richtung zu dem absorbierenden Körper hin zu haben, d. h. in der Richtung der Dicke der Flüssigkeitsverteilungsschicht, so dass die ankommenden Flüssigkeiten schnell durch den oberen Bereich der Schicht aufgenommen werden und weit durch den unteren Bereich der Schicht verteilt werden, um dadurch schnell und effizient ankommende Flüssigkeit über einen weiten Bereich des absorbierenden Kerns zu verteilen.
Wie vorstehend angegeben ist, ist die Flüssigkeitsverteilungsschicht von einer nicht gewebten Faserbahn, hergestellt aus im Wesentlichen kontinuierlichen Mikrofasern eines eine Faser bildenden Polymers. Nicht gewebte Faserbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Mikrofaserbahnen, die relativ starke Zwischenfaserbindungen oder Verschlingungen haben, wie beispielsweise schmelzgeblasene Faserbahnen, schmelzgesprühte Faserbahnen, lösungs-gesprühte Faserbahnen, und dergleichen. Die Fasern für geeignete Faserbahnen können Homokomponenten-Fasern oder Mulitkomponenten-Konjugat-Fasern sein. So, wie er hier verwendet wird, gibt der Ausdruck "Mikrofasern" Fasern mit kleinem Durchmesser an, die einen durchschnittlichen Durchmesser nicht größer als ungefähr 25 um haben, die zum Beispiel einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 0,5 um bis ungefähr 25 um haben, und insbesondere einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 1 um bis ungefähr 15 um haben. Der Ausdruck "im Wesentlichen kontinuierliche Fasern" umfasst kontinuierliche Fasern und relativ lange Fasern, die eine durchschnittliche Länge als die durchschnittliche Länge von typischen, natürlichen und synthetischen Stapelfasern haben. Der Ausdruck "schmelz-geblasene Faserbahnen " oder "schmelzgesprühte Faserbahnen" zeigt eine Faserbahn an, gebildet durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Polymers, durch eine Spinndüse, die eine Mehrzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen, Düsenkapillaren enthält, als geschmolzene Filamente oder Fasern in einen Hochgeschwindigkeitsgasstrom hinein, der die Filamente aus geschmolzenem, thermoplastischem Polymer verfeinert oder die Filamente aus geschmolzenem, thermoplastischem Polymer zieht, um deren Durchmesser zu reduzieren. Allgemein besitzen schmelz-geblasene Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von bis zu ungefähr 10 um, obwohl dickere, schmelz-geblasene Fasern hergestellt werden können. Nachdem die Fasern gebildet sind, werden sie durch den Hochgeschwindigkeitsgasstcom getragen und auf einer formenden Oberfläche niedergeschlagen, um eine autogen gebundene Bahn aus zufällig verteilten, hochverschlungenen, schmelzgeblasenen Mikrofasern zu bilden. Ein solcher Vorgang ist, zum Beispiel, in dem US- Patent 3,849,241 für Butin offenbart. Der Ausdruck "lösungs-gesprühte Faserbahn" bezieht sich auf eine Faserbahn, gebildet durch Pumpen einer organsichen oder wässrigen Lösung eines eine Faser bildenden Polymers in einen Hochgeschwindigkeitsgasstrom, um aus dem Gas heraus erzeugte Fasern zu bilden, und Richten der Fasern in einem kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Strom auf eine formende Oberfläche, während Hauptanteile des Lösungsmittels entfernt werden, um im Wesentlichen feste Fasern zu bilden und um eine hoch verschlungene, autogen gebundene Faserbahn zu bilden. Diese Mikrofaserbahnen, die autogen gebundene oder verschlungene, feine Fasern haben, liefern eine Bahnstruktur, die hoch leitend für gerichtete Flüssigkeitsdochtwirkungen und Kapillarbewegungen ist, wenn die Fasern im Wesentlichen zu einer erwünschten Richtung ausgerichtet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Ausrichtung der Fasern einer nicht gewebten Mikrofaserbahn durch eine Anzahl unterschiedlicher Prozesse bewirkt werden, die eine Faserausrichtung während oder nach der Bildung der Faserbahn hervorrufen. Eine Gruppe geeigneter Prozesse bewirkt die Faserausrichtung während der Bildung der Bahn durch Richten der gezogenen Fasern so, dass sie auf einer formenden Oberfläche unter einem spitzen Niederschlagswinkel niedergeschlagen werden, in erwünschter Weise unter einem Winkel von ungefähr 10º bis ungefähr 80º, noch bevorzugter von ungefähr 15º bis ungefähr 60º. Allgemein erzeugt ein kleinerer Niederschlagswinkel eine stärker orientierte Bahn. Allerdings wird, wenn der Niederschlagswinkel zu klein wird, ein Niederschlagen von aus einem Gas erzeugten Fasern auf der bildenden Oberfläche schwierig aufgrund einer hohen Streuung der Fasern. Gemäß der vorliegenden Erfindung sollte ein geeigneter Faserausrichtungs- oder Niederschlagsprozess den Strom aus von Gas erzeugten Fasern mit einer minimalen Dispersion richten, bevor die Fasern die formende Oberfläche erreichen, und solche geeigneten Prozesse umfassen Luftmesser-Orientierungsprozesse und Niederschlagsprozesse unter spitzem Winkel.
Ein Luftmesser-Orientierungsprozess, geeignet für die vorliegende Erfindung, ist in dem US-Patent 5,366,793, angemeldet am 07. April 1992, offenbart. Ein Luftmesser- Orientierungsprozess setzt einen sekundären Gasstrom zwischen der Spinndüse und der die Bahn bildenden Oberfläche ein, um, mit einer minimalen Dispersion, den Strom von aus Gas erzeugten Fasern, die sich der bildenden Oberfläche annähern, zu richten oder abzulenken, und zwar in einer solchen Art und Weise, dass die Mitte des Faserstroms und der sich bildenden Oberfläche einen spitzen Winkel bilden. Fig. 2 stellt einen beispielhaften Luftmesser-Prozess 20 dar, der dazu verwendet werden kann, die anisotropen Bahnen der vorliegenden Erfindung herzustellen. Zu Zwecken der Darstellung ist der Prozess mit einem Formungsprozess einer schmelzgeblasenen Faserbahn dargestellt. Pellets oder Chips aus einem geeignten Polymer werden in einen Trichter 22 eingefüllt und durch einen Extruder 24 schmelz-extrudiert. Das geschmolzene Polymer wird durch eine erwärmte Schmelzblaspinndüse oder eine Kapillardüsenplatte 26 gepumpt, die mit einem dämpfenden Gasstrom ausgestattet ist, um Filamente oder Fasern zu bilden. Der dämpfende Gasstrom, der über einen Einlass 40 oder Einlässe 40-41 zugeführt wird und typischerweise ein erwärmtes Gas ist, führt die gesponnenen Fasern 28 mit sich und verfeinert sie. Der Druck des Gases kann so eingestellt werden, dass er stark genug ist, um das extrudierte Filament in feine Fasern zu verfeinern und dennoch eine nicht erwünschte Dispersion und Streuung der Fasern zu vermeiden, wenn die Fasern auf einer bildenden Oberfläche 30 gesammelt werden, um eine kohärente, nicht gewebte Bahn zu bilden. Die Dispersion und Streuung der Fasern kann weiterhin durch Platzieren einer Vakuumquelle 36 unterhalb der formenden Oberfläche 30 verringert werden, wo der Strom von aus Gas erzeugten Fasern in Kontakt mit der formenden Oberfläche gelangt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Strom aus Fasern durch einen ablenkenden Gasstrom 32 aufgebracht, der durch eine Gaszuführvorrichtung 34 zugeführt wird. Der ablenkende Gasstrom 32 lenkt den Weg des Faserstroms 28 ab, was bewirkt, dass die Fasern unter einem spitzen Winkel auf die sich formende Oberfläche 30 niedergeschlagen werden. Der Druck und die Strömungsrate des ablenkenden Gasstroms wird unter einem Niveau beibehalten, das ausreichend ist, um zu bewirken, dass der Strom von aus Gas erzeugten Fasern abgelenkt wird, allerdings nicht so stark, dass eine hohe Turbulenz und Streuung der Fasern hervorgerufen wird. Zum Beispiel kann der Druck des verfeinernden Gases von ungefähr 0,018 bar (0,25 psi) bis ungefähr 1 bar (15 Pounds per Square Inch (psi)) eine Messung, insbesondere von 0,035 bar (0,5 psi) bis ungefähr 0,35 bar (5 psi), an dem Punkt reichen, wo der ablenkende Gasstrom aufgebracht wird, und der Druck des ablenkenden Gases kann von ungefähr 50,8 mm (2 Inch) bis ungefähr 254 mm (10 Inch) Wassersäule reichen, und die Geschwindigkeit kann von ungefähr 600 m/min (2.000 Feet per Minute) bis ungefähr 480 m/min (16.000 Feet per Minute) reichen. Alternativ kann das ablenkende Gas als ein Strom mit hohem Druck, niedrigem Volumen, ähnlich zu dem verfeinernden Gasstrom aufgebracht werden. Das ablenkende Gas kann irgendein Gas sein, das nicht nachteilig die Eigenschaften der Fasern beeinflusst, und der Gasstrom kann Additive enthalten, die lokal die gesponnenen Fasern behandeln, oder andere Materialien, wie beispielsweise andere Fasern und Füller, die hinzugefügt werden können, um modifizierte Eigenschaften in die sich ergebende Faserbahn einzubringen.
Der ablenkende Gasstrom wird in derselben Richtung wie die Laufrichtung der sich formenden Oberfläche aufgebracht und der Auslasspunkt des ablenkenden Gasstroms ist nahe zu einer Seite des Stroms der aus Gas erzeugten Fasern 28 zwischen der sich bildenden Oberfläche 30 und der Spinndüse 26 platziert. Es ist erwünscht, dass der Gasauslasspunkt, wo das ablenkene Gas auf den Strom aus Gas erzeugten Fasern auftrifft, so angeordnet ist, dass der abgelenkte Strom nur einen minimalen Laufweg besitzt, um die sich formende Oberfläche zu erreichen, um eine Dispersion von mitgeführten, gesponnenen Fasern zu minimieren. Zum Beispiel kann der Auslasspunkt des ablenkenden Gases von ungefähr 38,1 (1,5) bis ungefähr 127 mm (5 Inch) von einer Seite des aus Gas erzeugten Faserstroms und von ungefähr 50,8 (2) bis ungefähr 305 mm (12 Inch) von der sich bildenden Oberfläche weg angeordnet sein. Allgemein wird die Disperison der gesponnenen Faser minimiert und entsprechend wird die Ausrichtung der Fasern verbessert; wenn der Faserbildungsabstand, d. h. der Abstand zwischen der Spinndüse und der sich bildenden Oberfläche, minimiert wird. Um einen kürzeren Faserbildungsabstand zu erleichtern, kann es erwünscht sein, ein gekühltes, ablenkendes Gas zu verwenden, um das Abkühlen der gesponnenen Fasern zu beschleunigen. Zusätzlich kann eine Vakuumvorrichtung unterhalb des Faserniederschlagbereichs der sich bildenden Oberfläche platziert werden, um die Dispersion der aus Gas erzeugten Fasern zu minimieren. In noch stärker erwünschter Weise kann der Faserausrichtungsvorgang besser durch Profilieren einer Reihe von sich variierenden Vakuumdrücken von niedrig zu hoch in der Richtung des Fortschreitens der sich bildenden Oberfläche erleichtert werden.
Die anisotropen Bahnen der vorliegenden Erfindung können alternativ durch einen Niederschlagsvorgang unter spitzem Winkel erzeugt werden. Ein eine herkömmliche Faserbahn bildender Prozess wird durch Ändern der Position der sich formenden Oberfläche und/oder des Auslasswinkels der Spinndüse modifiziert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die sich bildende Oberfläche so platziert, um einen spitzen Winkel mit dem Faserstrom, der die Spinndüse verläßt, zu bilden, anstelle der herkömmlichen, horizontalen Platzierung der sich bildenden Oberfläche, die einen Faserniederschlagswinkel von ungefähr 90º bildet. Alternativ kann dasselbe Ergebnis durch Drehen der Spinndüse in der Richtung eines Fortschreitens der sich bildenden Oberfläche so erreicht werden, dass der Faserstrom und die sich bildende Oberfläche wiederum einen spitzen Winkel bilden. Erläuternde Beispiele der Niederschlagsvorgänge unter spitzem Winkel sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. In Fig. 3 ist eine eine Faserbahn bildende Vorrichtung 40, die eine formende Oberfläche 42 und eine Faserspinndüse 44 besitzt, durch Wiederausrichten der formenden Oberfläche 42 und/oder der Spinndüse 44 in einer solchen Art und Weise modifiziert, dass die formende Oberfläche 42 und der Faserstrom 46, der die Spinndüse 44 verlässt, einen spitzen Winkel α bilden. In Fig. 4 wird eine kreisförmige, formende Oberfläche 42 verwendet und die Spinndüsenanordnung 54 ist außerhalb der Mitte der kreisförmigen, formenden Oberfläche 42 derart platziert, dass der Strom aus Fasern 56 und die tangentiale Linie der formenden Oberfläche an dem Punkt eines Faserkontakts einen spitzen Winkel β bilden. Die Auftreifwinkel α und β können so eingestellt werden, um unterschiedliche Niveaus einer Faserorientierung in die sich ergebenden, nicht gewebten Bahnen einzubringen. In erwünschter Weise liegen die Auftreifwinkel α und β in dem Bereich zwischen ungefähr 10º und ungefähr 80º, bevorzugter ungefähr zwischen 15º und ungefähr 60º. Wie in dem herkömmlichen Faserbahnbildungsprozess kann eine Vakuumvorrichtung 36 unterhalb des Faserniederschlagsbereichs der formenden Oberfläche platziert werden, um eine geeignete Platzierung der gesponnenen Fasern zu erleichtern. Bevorzugter kann wiederum der Faserausrichtungsvorgang besser durch Profilieren einer Reihe von sich variierenden Vakuumdrücken von niedrig zu hoch in der Richtung eines Fortschreitens der formenden Oberfläche erleichtert werden.
Als eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ausrichtung oder Orientierung der Fasern von nicht gewebten Bahnen bewirkt werden, nachdem die Bahnen vollständig geformt sind. Eine isotrope, nicht gewebte Faserbahn, d. h. eine Faserbahn, die keine wesentliche Orientierung in deren FaserPlatzierung besitzt, kann mechanisch bearbeitet werden, oder durch ein Neck-Stretch-Verfahren behandelt werden, um es anisotrop zu gestalten. Ein Einzieh-Dehnverfahren, geeignet für die vorliegende Erfindung, ist in dem US-Patent 5,492,753, angemeldet am 14. Dezember 1992, offenbart. Allgemein umfasst, wenn eine schmelz-verarbeitete, nicht gewebte Faserbahn im Einzieh- Dehnverfahren bearbeitet wird, dieses Verfahren die Schritte eines (1) Plastifizierens einer nicht gewebten Faserbahn durch Erwärmen der Bahn auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts, allerdings unterhalb des Schmelzpunkts, des Komponenten-Polymers der Bahn; eines (2) Aufbringens einer Zugkraft, um die erwärmte, nicht gewebte Bahn einzuziehen oder zu dehnen, so dass die Fasern in der Bahn im Wesentlichen in der gezogenen Richtung ausgerichtet werden; und eines (3) Deplastifizierens der eingezogenen, nicht gewebten Bahn durch Kühlen der Bahn, während die Zugkraft beibehalten wird, so dass die ausgerichteten Fasern der Bahn deren anisotrope Orientierung beibehalten. Alternativ umfasst, wenn die Bahn aus einer Lösung aus aufgesprühten Fasern eingezogen-gedehnt wird, dieses Verfahren die Schritte eines (1) Plastifizierens einer Bahn aus aus einer Lösung aufgesprühten Fasern durch Aufbringen eines geeigneten Lösungsmittels, z. B. des Lösungsmittels, das dazu verwendet wurde, die Faserbahn zu spinnen; eines (2) Aufbringens einer Zugkraft, um die plastifizierte, nicht gewebte Bahn einzuziehen oder zu dehnen, so dass die Fasern in der Bahn im Wesentlichen in der gezogenen Richtung ausgerichtet werden; und eines (3) Deplastifizierens der Bahn durch Entfernen des aufgebrachten Lösungsmittels, während die Zugkraft beibehalten wird. Der Ausdruck "plastifizieren", wie er hier verwendet wird, gibt an, die Fasern weich und dehnbar zu machen, so dass die Fasern bearbeitet oder gedehnt werden können.
Obwohl der Umfang einer Einschnürung oder Dehnung variiert werden kann, um ein erwünschtes Niveau einer Faserorientierung zu erzielen, und nur durch die Bahnfraktur begrenzt ist, ist es erwünscht, die nicht gewebte Bahn eingeschnürt gedehnt in dem Bereich von ungefähr 15% bis zu ungefähr 75% zu haben. Der Umfang einer Dehnung, wie er hier verwendet wird, wird durch Teilen der Differenz in der Breite zwischen der anfänglichen Probe und der eingeschnürten Probe durch die anfängliche Proben-Breite berechnet. Zusätzlich zu dem Vorsehen der erwünschten Faserausrichtung einer nicht gewebten Bahn kann der Einschnür-Dehnungsvorgang, in Abhängigkeit von dem Umfang einer Dehnung, auch dazu verwendet werden, selektiv die Fasern zu ziehen, um dadurch den gesamten Oberflächenbereich zu erhöhen und demzufolge weiterhin die richtungsmäßigen Flüssigkeitsverteilungs- und die Dochtwirkungseigenschaften der Bahn zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein beispielhafter Vorgang 60 zum Herstellen einer eingeschnürt gedehnten Faserbahn dargestellt. Eine nicht gewebte Bahn 62 wird von einer Vorratsrolle zu dem Spalt 64 einer ersten Walzenanordnung 66, gebildet durch die Stapelwalzen 67 und 68, zugeführt. Von der Rollenanordnung 66 führt die Bahn 62 über eine Reihe von erwärmten Walzen 70-75 in einer Reihe von umgekehrten S-Schleifen hindurch, um die Bahn 62 auf eine geeignete Temperatur zu erwärmen, d. h. auf die Erweichungstemperatur der Bahn. Die Temperatur der erwärmten Walzen und die Verweilzeit der Bahn wird sich in Abhängigkeit von dem Typ und dem Basisgewicht der Bahn variieren. Zum Beispiel kann eine schmelz-geblasene Polypropylen-Faserbahn über eine Reihe von Dampfbechern, erwärmt auf eine Oberflächentemperatur von ungefähr 90ºC bis ungefähr 150ºC für eine Kontaktzeit von ungefähr 1 bis ungefähr 300 Sekunden, geführt werden, um die Bahn auf eine Temperatur oberhalb deren Erweichungspunkt zu erwärmen. Andere geeignete Erwärmungsprozesse für eine nicht gewebte Bahn, die hier verwendet werden können, umfassen Infrarotbestrahlung, erwärmtes Fluid, erwärmte Luft, Mikrowellen, Ultraschallenergie, Konvektionsofen und dergleichen. Die erwärmte Bahn 62 wird dann durch den Spalt 76 einer zweiten Walzenanordnung 78, gebildet durch zwei Stapelwalzen 80 und 82, hindurchgeführt. Die lineare Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walzenanordnung 66 wird so kontrolliert, dass sie geringer als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walzenanordnung 78 ist, um so eine Einschnür-Dehnspannung aufzubringen. Durch Kontrollieren des linearen Geschwindigkeitsdifferenzials zwischen den zwei Walzenanordnungen 66 und 78 kann die erwärmte Bahn 62 in einem erwünschten Umfang eingeschnürt werden. Optional können die erwärmten Walzen 70-75 so kontrolliert werden, dass sie eine lineare Geschwindigkeit oder eine Reihe von linearen Geschwindigkeiten haben, die zwischen den Geschwindigkeiten der zwei Walzenanordnungen liegen, um den Einschnür-Dehnungsprozess zu erleichtern. Zusätzlich zu den Walzenanordnungen können andere eine Spannung aufbringende Verfahren und Vorrichtungen, bekannt im Stand der Technik, verwendet werden, zum Beispiel Rahmen und Teil- Walzen. Die eingeschnürt gedehnte Bahn wird unter Spannung gehalten, bis sie gekühlt ist, um die ausgerichtete Konfiguration beizubehalten. Der Kühlvorgang kann unter Verwendung von gekühlter Luft oder Kühlwalzen erhöht werden.
Als eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen Faserausrichtungsprozesse in Kombination angewandt werden, um weiterhin die Faserausrichtung einer Flüssigkeitsverteilungsschicht zu erhöhen oder eine Flüssigkeitsverteilungsschicht zu erzeugen, die verschiedene Zonen unterschiedlicher Niveaus einer Faserausrichtung enthalten. Zum Beispiel können die Fasern einer nichfgewebten Bahn, hergestellt durch einen Niederschlagsprozess unter spitzem Winkel, durch einen Einzieh-Dehnprozess ausgerichtet werden, um eine hoch ausgerichtete Flüssigkeitsverteilungsschicht herzustellen.
Wie vorstehend angegeben ist, besitzt die Flüssigkeitsverteilungsschichtbahn einen Faserorientierungsgradienten und kann weiterhin einen Faserdickengradienten enthalten. Eine Flüssigkeitsverteilungsschicht, die einen Faserdickengradienten besitzt, kann durch sequenzielles Niederschlagen von zwei oder mehr Schichten aus Fasern unterschiedlicher Größen auf eine formende Oberfläche gebildet werden. Gleichzeitig oder unabhängig, können unterschiedliche Niveaus einer Faserorientierung auf jede Schicht durch einfaches Einsetzen von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Faserorientierungsprozesse aufgebracht werden, um unterschiedliche Faserorientierungsniveaus aufzubringen. Alternativ können Flüssigkeitsverteilungsbahnen, die unterschiedliche Fasergrößen- und Orientierungsgradienten haben, durch Laminieren von Flüssigkeitsverteilungsschichten hergestellt werden, die variierte Faserorientierungsniveaus haben. Fig. 6 stellt einen beispielhaften Prozessor dar, der sowohl Fasergrößen- als auch Orientierungsgradienten liefert. Spinndüsenanordnungen 90, 92a, 92b und 92c schlagen sequenziell gesponnene Fasern mit sich erhöhenden Faserdicken, 94, 94a, 94b und 94c, nieder, um einen sich erhöhenden Faserdickengradienten aufzubringen, und die Zuführungen für das ablenkende Gas, 96, 96a, 96b und 96c, sind so angeordnet, um abnehmende Niveaus eines Drucks und einer Geschwindigkeit zu erzielen, um einen abnehmenden Orientierungsgradienten in die sich ergebende, nicht gewebte Bahn einzubringen. Eine Flüssigkeitsverteilungsschicht, hergestellt durch einen solchen Prozess, zeigt eine Eigenschaft einer schnellen Flüssigkeitsaufnahme, die durch den oberen Bereich der Verteilungsschicht erleichtert wird, und eine schnelle Verteilungseigenschaft, die durch den unteren Bereich der Flüssigkeitsverteilungsschicht erleichtert wird.
Zusätzlich können unterschiedliche Abschnitte einer Flüssigkeitsverteilungsschicht so ausgelegt werden, dass sie variierende Flüssigkeitsübertragungsraten in der z-Richtung haben, d. h. in der Dickenrichtung eines absorbierenden Artikels, um die Rate einer Flüssigkeitsüberführung und einer Sättigung zu unterschiedlichen Abschnitten und eines absorbierenden Artikels zu kontrollieren oder zu begrenzen. Es ist herausgefunden worden, dass die Rate einer Flüssigkeitsüberführung oder einer Strömung von einer Faserbahn in der z-Richtung zu der Permeabilität und der Porenstruktur der Bahn korreliert ist, d. h. je größer die Porengröße ist, desto schneller ist die Flüssigkeitsüberführungsrate in der z- Richtung. Demzufolge kann ein Aufbringen geeigneter Kombinationen von geeigneten Faserausrichtungsniveaus und Porengrößen zu unterschiedlichen Abschnitten einer Flüssigkeitsverteilungsschicht effiziente, richtungsmäßige Bewegungen einer Flüssigkeit in sowohl den planaren Richtungen, den x- und y-Richtungen, als auch der Dickenrichtung, der z-Richtung, unterstützen. Zum Beispiel enthält eine hoch effiziente Flüssigkeitsverteilungsschicht eine Kombination aus einem abnehmenden Faserdickengradienten ebenso wie aus einem zunehmenden Faserausrichtungsgradienten über seine Dicke, und kann dahingehend charakterisiert werden, dass sie drei funktional kategorisierbare Unterschichten besitzt. Es sollte angemerkt werden, das jede funktionale Unterschicht aus mehrfachen Faserbahnschichten aufgebaut sein kann. Die erste Unterschicht, die eine schnelle Aufnahme von ankommender Flüssigkeit erleichtert, enthält relativ dicke Fasern, große Zwischenfaserporen und ein niedriges Niveau einer Faserausrichtung; die zweite Unterschicht, die eine direktionale Flüssigkeitsverteilung und eine Dochtwirkung der absorbierten Flüssigkeit in der ersten Unterschicht zu einem weiten Bereich unterstützt, gerade gegen eine Schwerkraft, enthält dünnere Fasern, kleinere Zwischenfaserporen und ein im Wesentlichen höheres Niveau einer Faserausrichtung als die erste Unterschicht; und die dritte Unterschicht, die in Kontakt mit einer absorbierenden Schicht steht und die Rate einer Flüssigkeitsüberführung zu der absorbierenden Schicht reguliert, enthält dennoch dünnere Fasern, kleinere Zwischenfaserporen und ein höheres Niveau einer Faserausrichtung als die zweite Unterschicht. Die dritte Unterschicht kann zusätzlich einen sich erhöhenden Zwischenfaserporengrößengradienten und einen abnehmenden Faserausrichtungsgradienten zu entfernten Abschnitten der Unterschicht hin haben, so dass die entfernten Abschnitte eine schnellere Fähigkeit für eine Flüssigkeitsübertragung in der z- Richtung als der Abschnitt haben, wo die Flüssigkeitsverteilungsschicht direkte Aufnahmen von ankommenden Flüssigkeiten vornimmt, um dadurch die Geschwindigkeit einer direktionalen Flüssigkeitsbewegung zu verbessern und eine vorzeitige Sättigung des absorbierenden Materials, angeordnet direkt unterhalb des Abschnitts einer direkten Flüssigkeitsaufnahme, zu vermeiden. Die Flüssigkeitsübertragungsrate an den entfernten Abschnitten kann auch durch mechanisches Ändern der Zwischenfaserstruktur verbessert werden, z. B. durch Punktuieren und/oder Schlitzen. Zusätzlich können die erste und die zweite Unterschicht einen abnehmenden Faserdickengradienten und einen zunehmenden Faserausrichtungsgradienten zu entfernten Abschnitten der Unterschichten hin haben, so dass die entfernten Abschnitte eine höhere Kapazität für eine richtungsmäßige Flüssigkeitsbewegung haben. Es sollte angemerkt werden, dass gerade dann, wenn die drei Unterschichten sektionale Fasergrößen- und Ausrichtungsgradienten haben, die durchschnittliche Dicke der dünnsten Fasern in einer oberen Unterschicht größer sein sollte als die durchschnittliche Dicke der dicksten Fasern in der darunter angrenzenden Unterschicht, und das höchste Niveau einer Faserausrichtung in der oberen Unterschicht sollte niedriger als das unterste Niveau einer Faserausrichtung in der darunter angrezenden Unterschicht sein.
Die Flüssigkeitsverteilungsschicht der vorliegenden Erfindung ist aus einem synthetischen Polymer, einem natürlichen Polymer, oder einer Mischung davon, hergestellt, die dahingehend bekannt ist, dass sie zum Bilden von Fasern geeignet ist. Geeignete, synthetische Polymere umfassen Polyolefine, Polyamide, Polyester, Polycarbonat, acrylische Polymere, auf Vinylacetat basierende Polymere, Polyvinylchlorid, Polystyren, und dergleichen, ebenso wie Mischungen und Copolymere davon. Polyolefine, geeignet für die vorliegende Erfindung, umfassen Polyethylene, z. B. hochdichtes Polyethylen, mittel-dichtes Polyethylen, niedrigdichtes Polyethylen und linear niedrigdichtes Polyethylen; Polypropylene, z. B. isotaktische Polypropylen und syndiotaktisches Polypropylen; Polybutylen, z. B. Poly(1-Buten) und Poly(2-Buten); Polypenten, z. B. Poly(2-Penten) und Poly(4-Methyl-1-Penten) und Copolymere davon, z. B. Ethylen-Propylen-Copolymer; ebenso wie Mischungen davon. Von diesen sind bevorzugter Polyolefine, Polypropylene und Polyethylene, genauer gesagt isotaktisches Polypropylen, hochdichtes Polyethylen, und linear niedrigdichtes Polyethylen. Geeignete, auf Vinylacetat basierende Polymere, umfassen Polyvinylacetat; Ethylenvenilacetat, saponisiertes Polyvinylacetat, d. h. Polyvinylalkohol; Ethylen- Vinylalkohol, und Mischungen davon. Geegnete Polyamide umfassen Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Nylon 4/6, Nylon 10/10, Nylon 12, hydrophile Polyamidcopolymere, wie beispielsweiseCaprolactam und Alkylenoxid, z. B. Ethylenoxid, Copolymere und Hexamethylen-Adipamid und Alkylenoxid, Copolymere und Hexamethylen-Adipamid und Alkylenoxidcopolymere, und Mischungen und Copolymer davon. Geeignete Polyester umfassen Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephtalat, Polycyclohexylendimethylen- Terephthalat, und Mischungen und Copolymere davon. Acrylische Polymere, geeignet für die vorliegende Erfindung umfassen Polymethylmethacrylat, Ethylenacrylsäure, Ethylenmethacrylsäure, und dergleichen; ebenso wie Mischungen und Copolymere davon. Geeignete, natürliche Polymere umfassen modifizierte Zellulose, beispielsweise Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyrat, regenerierte Zellulose und quervernetzte Polysaccharide. Zusätzlich kann die Faserzusammensetzung weiterhin geringere Mengen an kompaktierenden Mitteln, Färbestoffen, Pigmenten, eine Abrasionsbeständigkeit erhöhenden Mitteln, eine Kräuselung bewirkenden Mitteln, Füllern, und dergleichen, enthalten.
Die Fasern der Flüssigkeitsverteilungsschicht werden modifiziert, insbesondere dann, wenn hydrophobe Polymere eingesetzt werden, mit einem oder mehreren befeuchtenden Mitteln oder oberflächen-aktiven Mitteln, bekannt im Stand der Technik dahingehend, um geeignet eine Hydrophilizität und/oder eine flüssigkeitsbenetzende Eigenschaften auf die vorstehend erläuternden, Fasern bildenden Polymere aufzubringen. Alternativ kann die Flüssigkeitsverteüungsschicht hydrophil modifiziert werden, nachdem die Schicht vollständig gebildet ist, zum Beispiel durch örtliches Aufbringen eines geeigneten Befeuchtungsmittels. Gemäß der vorliegenden Erfindung können gerade hydrophile Polymere mit einem oder mit mehreren befeuchtenden Mittel(n) oder oberflächen-aktiven Mitteln modifiziert werden, um weiterhin die Hydrophilizität der Fasern und der Faserbahnen, hergestellt aus den Polymeren, zu verbessern. Geeignete, befeuchtende Mittel können intern befeuchtende Mittel sein, d. h. befeuchtende Mittel, die zu der Polymerzusammensetzung vor einem Verdüsen oder einem Formen von Fasern davon zugefügt werden, und örtlich befeuchtende Mittel, d. h. Mittel, die örtlich während der Bildung der Fasern oder von nicht gewebten Bahnen oder darauffolgend aufgebracht werden. In Abhängigkeit von den Verwendungen der absorbierenden Artikel kann das befeuchtende Mittel flüchtig sein, d. h. das Mittel wird aus den Fasern herausgewaschen, wenn sie einer minimalen Anzahl von flüssigen Wunden ausgesetzt werden, oder nicht flüchtig, dass heißt das Mittel wird dauerhaft an der Oberfläche der Fasern anhaften, um zwei oder mehr der flüssigen Wunden zu widerstehen. Erläuternde Beispiele von geeigneten, befeuchtenden Mittel umfassen auf Silizium basierende oberflächen-aktive Mittel, z. B. Polyalcylenoxid modifiziertes Polydimethylsiloxan; Fluoroaliphatische oberflächen-aktive Mittel, z. B. Perfluoroalkylpolyalkylenoxide; und andere oberflächen-aktive Mittel, z. B. Actyl- Phenoxypolyethyoxyethanol, nicht ionische, oberflächen-aktive Mittel, Alkylarylpolyetheralkohole oder Polyethylenoxide. Kommerziell erhältliche, befeuchtende Mittel, geeignet für die vorliegende Erfindung, umfassen verschiedene auf Poly(ehtylenoxid) basierende oberflächenaktive Mittel, erhältlich unter dem Handelsnamen Triton, z. B. Güte X-102, von Roehm und Haas Corp, verschiedene auf Polyethylenglycol basierende oberflächen-aktive Mittel, erhältlich unter dem Handelsnamen Emerest, z. B. Güten 2620 und 2650, von Emery Industries, verschiedene mit Polyalkylenoxid modifizierte auf Polydimethylsiloxan basierende oberflächen-aktive Mittel, erhältlich unter der Handelsmarke Silwet, z. B., Güte Y12488, von Union Carbide, fluoroaliphatische, oberflächen-aktive Mittel, erhältlich von 3M, z. B. FC1802, und Alkenylsuccinamid-Oberflächenaktive Mittel, erhältlich unter dem Handelsnamen Lubrizol, z. B. Güte OS85870, von Lubrizol Corp. Die Menge der befeuchtenden Mittel, die erforderlich ist, und die Hydrophilizität der modifizierten Phase für jede Anwendung werden von dem Typ des befeuchtenden Mittels und dem Design der absorbierenden Artikel variieren.
Die Flüssigkeitsverteilungsschicht der vorliegenden Erfindung ist hoch nützlich für absorbierende Artikel, z. B. Windeln, Sanitärtücher, Trainingshosen, Inkontinenz- Vorsorgeprodukte, Wundabdeckungen, und dergleichen. Die Flüssigkeitsverteilungsschicht erleichtert eine bessere Verwendung der absorbierenden Materialien und verhindert einen frühzeitigen Ausfall der absorbierenden Artikel, während sie eine physikalische Integrität und dimensionsmäßige anhand der folgenden Beispiele liefert. Die vorliegende Erfindung wird weiterhin anhand der folgenden Beispiele beschrieben.
Die Beispiele sind in keinster Weise dazu vorgesehen, den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüchen definiert ist, einzuschränken.

Beispiele

Die richtungsmäßige Flüssigkeitsübertragungseffektivität jeder Testprobe wurde durch einen Flüssigkeitsübertragungstest (Liquid Transfer Test - LTT) bestimmt. Jede Testprobe wurde in Streifen mit einer Breite von 50,8 mm (2 Inch) und einer Länge von 177,8 mm (7 Inch) geschnitten und gewogen. 50,8 mm (2 Inch) von einem Ende des Streifens wurden auf eine flache Plattform gelegt und 32,8 cm³ (2 Kubikinch) eines Absorptionsmittels, das eine Mischung von 50150 enthielt, bezogen auf das Gewicht von Holzpulpe und eines Hydrocolloids, Superabsorptionsmittel, wurden über das Band auf der Plattform platziert und eine Kompressionskraft von 0,25 psi wurde auf das Absorptionsmittel aufgebracht. Die Höhe des Reservoirs wurde so eingestellt, um den Abstand zwischen der oberen Kante der Plattform und der oberen Oberfläche eines Reservoirs einer künstlichen Blutbanksalzlösung aus 0,9% Natriumchlorid so zu machen, dass er 101,6 mm (4 Inch) betrug, und der Rest des Bands wurde vertikal in das Reservoir fallengelassen, so dass ein Inch des Bands in die Salzlösung eintauchte. Dem Band wurde ermöglicht, vertikal die Salzlösung zu dem Absorptionsmittel für 60 Minuten zu überführen. Die Eigenschaft jeder Probe wurde durch das Verhältnis des Gewichts der Salzlösung, überführt von dem Reservoir, gegenüber dem Anfangsgewicht des Bands, ausgedrückt.

Beispiel 1 (Ex1)

Eine aus Polypropylen schmelz-geblasene Faserbahn, die ein Basisgewicht von 50 Gramm pro Quadratmeter (GSM) und eine durchschnittliche Fasergröße von ungefähr 3,2 um besaß, wurde aus Polypropylen hergestellt, das eine Schmelzfließrate von 400 besaß, die aus Himont, Güte PF015, erhalten wurde. Die Bahn wurde hydrophil durch einen Sprayauftrag einer 4% wässrigen Lösung eines Alkenylsuccinamidsalzes, Lubrizol OS85870, modifiziert, das von Lubrizol Corp., Ohio, erhältlich ist, während des Faserverdüsungsvorgangs. Die Bahn wurde dann unter Verwendung des Dehnprozesses, der in Fig. 5 dargestellt ist, eingeschnürt. Die Dampfbecher waren ungefähr 24 Inch im Durchmesser und wurden auf ungefähr 113ºC (235ºF) erwärmt. Die Lineargeschwindigkeit der Bahn an dem ersten Spalt betrug ungefähr 11,1 m/min (37 Fuß pro Minute (FPM)), betrug an den erwärmten Walzen ungefähr 13,5 mlmin (45 FPM) und betrug an dem zweiten Spalt ungefähr 22,5 m/min (75 FPM), was eine 50% eingeschnürt gedehnte Bahn ergab. Die eingeschnürt gedehnte Bahn besaß ein 40,4 : 1 MD : CD Faserausrichtungsverhältnis. Die eingeschnürt gedehnte Bahn wurde hinsichtlich deren richtungsmäßiger Flüssigkeitsüberführungseffektivität mit dem vorstehend beschriebenen Test getestet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.

Beipiel 1 (Ex2)

Eine hydrophil-modifizierte, schmelz-geblasene Polypropylen-Faserbahn, die ein Basisgewicht von 50 Gramm pro Quadratmeter (GSM) und eine durchschnittliche Fasergröße von ungefähr 4,8 um besaß, wurde hergestellt und entsprechend den Vorgängen, die in Beispiel 1 angegeben sind, eingeschnürt gedehnt, mit Ausnahme, dass die Lineargeschwindigkeit der Bahn an dem ersten Spalt ungefähr 44 FPM betrug, an den erwärmten Walzen ungefähr 50 FPM betrug und an dem zweiten Spalt ungefähr 63 FPM betrug, was eine 30% eingeschnürt gedehnte Bahn ergab. Die eingeschnürt gedehnte Bahn hatte ein 13,5 : 1 MD : CD Faserausrichtungsverhältnis. Die eingeschnürt gedehnte Bahn wurde hinsichtlich deren richtungsmäßiger Flüssigkeitsübertragungseffektivität getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Kontrollen 1-2 (C&sub1;-C2)

Kontrollen 1 und 2 sind die hydrophil-modifizierten, schmelz-geblasenen Bahnen von Beispiel 1 und Beispiel 2 jeweils, bevor die Bahnen dem Einschnür-Dehnprozess unterworfen wurden. Die MD : CD Ausrichtungsverhältnisse für die Kontrollen 1 und 2 waren 2,1 : 1 und 1,3 : 1 jeweils. Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen, das die hydrophil behandelten, ausgerichteten Mikrofaserbahnen der vorliegenden Erfindung effektiv eine Flüssigkeit verteilen, gerade gegen die Schwerkraft. Die Ergebnisse zeigen auch, dass ein hohes Niveau einer Faserorientierung und eine kleine Fasergröße in Kombination eine hoch-verbesserte Flüssigkeitsverteilungseigenschaft zeigen. Zusätzlich kann anhand von Beispiel 2 und Kontrolle 1, die ähnliche Flüssigkeitsübertragungswerte ungeachtet der Differenz in der Faserdicke zeigten, gesehen werden, dass eine Ausrichtung der Fasern einer nicht gewebten Bahn eine verbesserte Flüssigkeitsverteilungseigenschaft vergleichbar mit derjenigen einer nicht gewebten Bahn aus feineren Fasern ergeben kann.

Beispiel 3

Eine hydrophil-modifizierte Polypropylen-Flüssigkeitsverteilungsschicht, enthaltend einen Faserdickengradienten und einen Faserausrichtungsgradienten, wurde unter Verwendung einer Vorrichtung zum Bilden einer schmelz-geblasenen Bahn hergestellt, die vier Schmelzblasfaserspinndüsen in Reihe besaß, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Die Polymerdurchsatzwerte für die erste bis vierte Spinndüse waren 36, 45, 54 und 63 g/mmh (2; 2,5; 3 und 3,5 Pounds per Inch-Hour (PIH)) und die verfeinernden Luftströme für die vier Spinndüsen besaßen 0,13; 0,13; 0,13 und 0,09 bar (1,8; 1,8; 1,8; und 1,3 psi) jeweils. Die ablenkenden Luftströme für die vier Faserströme wurden unter einem Druck von ungefähr 114 mm (4, 5 Inch) Wassersäule zugeführt. Die Spinndüsen wurden bei ungefähr 22,8 mm (9 Inch) von der formenden Oberfläche entfernt gehalten und die ablenkenden Luftströme wurden bei ungefähr 140 mm (5, 5 Inch) oberhalb der formenden Oberfläche und ungefähr 76 mm (3 Inch) von der Mitte weg aus Gas erzeugten Faserströme aufgebracht. Die sich ergebende, schmelz-geblasene Faserbahn hatte ein Basisgewicht von 150 GSM und die durchschnittlichen Durchmesser der Fasern der vier Unterschichten waren 3,8 um, 5,4 um, 5,7 um und 9,5 um jeweils.
Die vier Unterschichten der schmelz-geblasenen Faserbahn enthielten einen abnehmenden Faserdickengradienten ebenso wie einen zunehmenden Faserausrichtungsgradienten in der Richtung deren Dicke. Obwohl die vier ablenkenden Luftströmungen bei demselben Druck gehalten wurden, führten die Unterschiede in dem Faserdurchmesser zu unterschiedlichen Niveaus einer Faserausrichtung. Die obere Oberfläche der sich ergebenden, schmelz-geblasenen Faserbahn, die die dicksten Fasern besaß, hatte ein 3,2; 1 MD : CD Faserausrichtungsverhältnis und die Bodenoberfläche, die die dünnsten Fasern besaß, hatte ein 5,6 : 1 MD : CD Faserausrichtungsverhältnis.
Die einen Gradienten enthaltende, schmelz-geblasene Faserbahn wurde über ein Löschpapier auf einer flachen, horizontalen Oberfläche mit der Seite der großen Faser nach oben weisend platziert. Das Löschpapier wurde unter der Bahn so platziert, um als ein Absorptionsmittel zu wirken und um ein Ansammeln der Salzlösung an dem Boden der Bahn zu vermeiden. 10 ml der vorstehend beschriebenen Salzlösung wurden auf die Mitte der Bahn aufgebracht und das Fließmuster der Salzlösung wurde beobachtet. Die Salzlösung wurde in einem elliptischen Muster, im Gegensatz zu einem radialen, kreisförmigen Flüssigkeitsverteilungsmuster einer typischen, isotropen, nicht gewebten Bahn, verteilt. Die Salzlösung wurde zu einer Ellipse von 11,5 cm · 7,5 cm in 1 Minute verteilt. Die elliptische Verteilung der Salzlösung zeigt deutlich, dass die nicht gewebte Bahn vorzugsweise die aufgebrachte Flüssigkeit in die Richtung der Faserausrichtung richtet.
Die anisotrope Mikrofaserbahn der vorliegenden Erfindung liefert stark verbesserte Flüssigkeitsverteilungseigenschaften in der Richtung einer Faserausrichtung, ohne die Probleme der Flüssigkeitsverteilungsschicht nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise lose und sich verschiebende Filamente und eine schwache, dimensionsmäßige Stabilität.

Claims

1. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) für absorbierende Artikel, aufweisend eine nicht gewebte Bahn aus kontinuierlichen Mikrofasern, wobei

die Mikrofasern verschlungen sind oder starke Faserbindungen bilden,

die Mikrofasern entlang einer ebenen Dimension der Bahn ausgerichtet sind und

die Mikrofasern ein faserbildendes Polymer aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus hydrophil-modifizierten Polymeren und hydrophilen Polymeren,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bahn einen sich erhöhenden Faserausrichtungsgradienten in der Richtung der Bahndicke aufweist.

2. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 1, wobei dis Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) ein Faserausrichtungsverhältnis von mindestens ungefähr 4 : 1 besitzt.

3. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bahn weiterhin einen abnehmenden Faserdickengradienten in der Richtung der Bahndicke aufweist.

4. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 3, wobei die Bahn zwei oder mehr Schichten aus Fasern unterschiedlicher Größen und unterschiedlicher Niveaus einer Faserorientierung besitzt.

5. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 4, wobei die Bahn eine erste, eine zweite und eine dritte Unterschicht aus kontinuierlichen Mikrofasern aufweist, wobei die Mikrofasern entlang einer planaren Dimension der Unterschichten ausgerichtet sind, wobei die erste Unterschicht Mikrofasern aufweist, die einen dickeren, durchschnittlichen Faserdurchmesser und ein niedrigeres Niveau einer Faserausrichtung als die Mikrofasern der zweiten Unterschicht haben, und wobei die zweite Unterschicht Mikrofasern aufweist, die einen dickeren, durchschnittlichen Faserdurchmesser und ein niedrigeres Niveau einer Faserausrichtung als die Mikrofasern der dritten Unterschicht haben.

6. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Unterschicht einen abnehmenden Faserdickengradienten und einen zunehmenden Faserausrichtungsgradienten zu entfernten Abschnitten der Unterschichten hin haben.

7. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die dritte Unterschicht einen zunehmenden Faserdickengradienten und einen abnehmenden Faserausrichtungsgradienten zu entfernten Abschnitten der Unterschicht hin hat.

8. Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonate, acrylischen Polymeren, Zellulosepolymeren, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, und Mischungen und Copolymeren davon, besteht.

9. Absorbierender Artikel (10), der eine flüssigkeitspermeable Deckschicht, einen absorbierenden Kern (16), eine flüssigkeitsimpermeable Unterlageschicht (18) und eine Flüssigkeitsverteilungsschicht (14) besitzt, nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsschicht (14), aufweisend eine nicht gewebte Bahn aus kontinuierlichen Mikrofasern, wobei die Mikrofasern verschlungen sind oder starke Faserbindungen bilden, entlang einer planaren Dimension der Bahn ausgerichtet sind und ein faserbildendes Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus hydrophil-modifizierten Polymeren und hydrophilen Polymeren für absorbierende Artikel in einer eine Mikrofaserbahn bildenden Vorrichtung, aufweisen, wobei die formende Vorrichtung eine erste und eine zweite Faserspinnvorrichtung in Reihe und eine formende Oberfläche aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Bilden eines ersten Stroms von aus Gas erzeugten Mikrofasern von der ersten Spinnvorrichtung,

- Niederschlagen des ersten Stroms von aus Gas erzeugten Mikrofasern unter einem spitzen Winkel auf die formende Oberfläche, um eine erste, nicht gewebte Faserbahn zu bilden,

- Bilden eines zweiten Stroms von aus Gas erzeugten Mikrofasern von der zweiten Spinnvorrichtung,

- Niederschlagen des zweiten Stroms von aus Gas erzeugten Mikrofasern auf der erste Faserbahn,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bahn einen zunehmenden Faserausrichtungsgradienten in der Richtung der Bahndicke besitzt und dass der erste Strom von aus Gas erzeugten Mikrofasern unter einem ersten spitzen Winkel niedergeschlagen wird und der zweite Strom von aus Gas erzeugten Mikrofasern unter einem zweiten spitzen Winkel niedergeschlagen wird, wobei der erste spitze Winkel kleiner als der zweite spitze Winkel ist und die ersten, aus Gas erzeugten Mikrofasern eine kleinere, durchschnittliche Fasergröße als die zweiten, aus Gas erzeugten Mikrofasern haben.

11. Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsschicht (14) nach Anspruch 10, wobei die aus Gas erzeugten Mikrofasern durch zwei sekundär auftreffende Gasströme erzeugt werden, die zwei unterschiedliche Geschwindigkeiten haben.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die nicht gewebte Bahn hydrophil mit einem befeuchtenden Mittel modifiziert ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das befeuchtende Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus auf Silizium basierenden, oberflächen-aktiven Mitteln, fluoroaliphatischen, oberflächen-aktiven Mitteln, Actylphenoxypolyethyoxyethanol aus nicht ionischen, oberflächen-aktiven Mitteln, Alkylarylpolyetheralkoholen, Polyethylenoxiden und Alkenylsuccinamidsalzen.