DE69530930T2

DE69530930T2 - Thermoverformbares sperrendes vliesstofflaminat

Info

Publication number: DE69530930T2
Application number: DE69530930T
Authority: DE
Inventors: Joseph Paul DATTA; Michael Stanley GRYSKIEWICZ; Daniel Richard PIKE
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2004-02-26
Also published as: DE69530930T8; CN1162913A; BR9508999A; US6159881A; DE69530930D1; AU3151195A; AU685987B2; PL179776B1; KR100384667B1; EP0782419B1; MX9701772A; KR970705367A; WO1996007376A1; US5695376A; TW341505B; CA2199539A1; CO4410311A1; ZA957027B; EP0782419A1; PL319253A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermobildbares Vlieslaminat aus einer Vliesbahnlage und einer Sperrenlage, das eine tuchähnliche Erscheinung und Beschaffenheit sowie eine hohe Elastizität aufweist.
Absorbierende Hygieneartikel, wie z. B. Damenbinden, Wegwerfwindeln, Inkontinenzeinlagen und ähnliches werden weithin verwendet, und es werden viele Versuche unternommen, die Effizienz und Funktionalität dieser Artikel zu verbessern. Dicke, flache Hygieneartikel von, früherem Design, die nicht zur Form des menschlichen Körpers passen und sich nicht an die Bewegungen des Verwenders anpassen, werden größtenteils durch elastisch anpassungsfähige, dreidimensionale, körpergeformte Artikel ersetzt.
Die äußere Abdeckung dieser geformten Hygieneartikel muss verhindern, dass angesammelte Flüssigkeit im Artikel nach außen durchtritt, und zusätzlich muss sie flexibel anpassungsfähig an die Bewegungen des Verwenders sein. Daher werden die Abdeckungen typischerweise aus einem flexiblen und flüssigkeitsundurchlässigen. Material, z. B. einem flexiblen thermoplastischen Film, hergestellt. Im Allgemeinen werden diese flexiblen Abdeckmaterialien zu dreidimensionalen Artikeln geformt durch Raffen von Abschnitten des flexiblen Materials, um eine beckenähnliche oder eine sanduhrähnliche Form zu bilden, die sich an die Körperkontur des Verwenders anpasst. Auf dem Fachgebiet sind Vermutungen angestellt worden, dass verbesserte Varianten der äußeren Abdeckung aus einem Laminat aus einem dünnen Film und einer dünnen Vliesbahn hergestellt werden können, um der äußeren Abdeckung zusätzliche erwünschte Beschaffenheitseigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel offenbart US-Patentschrift Nr. 4,701,177 eine Damenbinde mit einer äußeren Abdeckung aus einem Laminat aus einem Film und einer Vliesbahn. Die Form des gerafften Beckens wird typischerweise gehalten, indem elastische Streifen angebracht werden, um die gerafften Abschnitte in einer Position zu halten und dem geformten Artikel eine beschränkte Elastizität zu verleihen.
WO 93/16666 offenbart einen Inkontinenzartikel, umfassend eine Umhüllung aus einer äußeren Lage aus weich-starrem flüssigkeitsundurchlässigem Material, vorzugsweise aufgeschäumtem Polyethylen, und einer inneren Lage aus Vliesmaterial und wahlweise eine flüssigkeitsabsorbierende Einlage.
Allerdings ist es möglich, dass die Artikel, die aus dem Film und Filmlaminat hergestellt werden, nicht sehr geeignet für bestimmte Anwendungen sind, wo die Artikel einen hohen Grad an Elastizität bereitstellen müssen, weil der Film oder das Filmlaminat keine hohe physikalische Festigkeit aufweist, und die elastischen Streifen nur eine beschränkte Elastizität und Anpassungsfähigkeit an die Bewegungen des Verwenders bereitstellen.
Als Alternätive wird die äußere Abdeckung von geformten Hygieneartikeln aus einem flexiblen Polyurethan- oder Polyethylenschaumblätt hergestellt, das gewünschte Elastizitäts- und Flüssigkeitssperreneigenschaften bereitstellt. Ein Schaumblatt wird zu einem selbsttragenden Becken geformt oder thermogebildet, wodurch die Verwendung, der elastischen Streifen ausgeschaltet wird und verbesserte Elastizität und Anpassungsfähigkeit bereitgestellt werden. Diese thermogebildeten elastischen Artikel neigen dazu, sich an die Bewegungen des Verwenders anzupassen und ihre ursprüngliche Form zu behalten, nachdem die Artikel einem Verformungsdruck unterworfen werden, wodurch die Leistungsfähigkeit und Funktionalität der Artikel verbessert werden. Allerdings werden die Artikel, die aus diesen Schaumblättern thermogebildet werden, oft so charakterisiert, dass sie eine gummiartige oder plastikartige Beschaffenheit aufweisen.
Es besteht noch immer ein Bedarf an thermobildbaren Strukturen und thermogebildeten Artikeln daraus, die eine schaumähnliche Elastizität und eine tuchähnliche Beschaffenheit aufweisen. Zusätzlich besteht ein Bedarf an einem Thermobildungsverfahren, das die thermobildbaren Strukturen thermobildet, ohne die gewünschte Elastizität und die Oberflächeneigenschaften der Strukturen wesentlich zu verringern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Hygieneartikel umfassend ein thermogebildetes Laminat bereit, das eine Sperrenlage und eine voluminöse Vliesbahnlage aus gekräuselten Fasern aufweist, wobei das Laminat eine schaumähnliche Elastizität, tuchähnliche Beschaffenheit und Flüssigkeitssperreneigenschaften bereitstellt. Die Sperrenlage des Laminates ist vorzugsweise ausgewählt aus Filmen, Mikrofaser-Vliesbahnen und Laminaten daraus, und die Bahnlage aus gekräuselten Fasern, die eine strukturelle Faserkomponente und eine wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente enthält, weist im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen auf. Das Laminat weist eine Gurley-Biegesteifheit zwischen etwa 15 und etwa 20000 auf.
Der dreidimensionale, thermogebildete Artikel weist eine schaumähnliche Elastizität, eine tuchähnliche Beschaffenheit und eine Flüssigkeitssperreneigenschaft auf und wird aus dem Sperrenlaminat thermogebildet. Der Artikel wird durch ein Verfahren zum Thermobilden des Laminates gebildet, welches die Schritte des Erwärmens des Laminates, um die Haftmittelkomponente der Vliesfaserbahn zu schmelzen und die Vliesfaserbahn biegsam zu machen, ohne die Strukturfaserkomponente zu schmelzen, des Formens der biegsamen Bahn auf einer Form durch leichtes Anwenden eines Führungsdruckes und des Abkühlens des geformten Laminates, um die geschmolzene Haftmittelkomponente zu verfestigen und Zwischenfaserbindungen zu bilden, enthält, wobei der thermogebildete Artikel ein Dichte-über-Fläche-Verhältnis zwischen etwa 1 und etwa 2,5 aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Hygieneartikel bereit, der eine thermogebildete Flüssigkeitssperrenhülle, einen flüssigkeitsabsorbierenden Kern und eine flüssigkeitsdurchlässige Einlage enthält, wobei die Hülle aus dem Sperrenlaminat thermogebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein Beispiel für ein Sperrenlaminat der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt eine Damenbinde dar, die einen thermogebildeten Artikel der vorliegenden Erfindung enthält.
3 stellt eine Formeinheit dar, die geeignet ist zum Thermobilden des Sperrenlaminates.
GENAUE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein thermobildbares Fiüssigkeitssperreniaminat eines Hygieneartikels bereitgestellt, das eine tuchähnliche Beschaffenheit und eine schaumähnliche Elastizität aufweist. Wie in 1 dargestellt weist das Flüssigkeitssperrenlaminat 10 eine Flüssigkeitssperrenlage 12 und eine voluminöse Vliesfaserbahnlage 14 auf, die überall im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen aufweist. Das voluminöse Vlieslaminat ist äußerst gut geeignet für die Herstellung von thermogebildeten Artikeln mit einer tuchähnlichen Beschaffenheit und einer schaumähnlichen Kompressionselastizität. Der Ausdruck "schaumähnlich" bedeutet wie hier verwendet flexible schaumähnliche, wie z. B. flexible schaumähnliche Eigenschaften von Polyurethan, die als elastisch reversible Verformung und beschränkter Widerstand gegenüber einer angelegten Last charakterisiert werden können. Beispielhafte thermogebildete Artikel, die aus dem Laminat hergestellt werden können, umfassen thermogebildete Hygieneartikel und Komponenten davon, wie z. B. Damenbindenhüllen, die sich an den Körper anpassen, formerhaltende Windelkomponenten, Inkontinenzproduktkomponenten und ähnliches.
Zum Zwecke der Veranschaulichung ist die vorliegende Erfindung nachfolgend in Bezug auf eine geformte Damenbinde beschrieben. Der Ausdruck "Damenbinde" bedeutet wie hier verwendet eine Menstruations- oder Inkontinenzeinlage. Wie in 2 dargestellt, weist eine thermogebildete, sanduhrförmige Damenbinde 20 eine Flüssigkeitssperren-Außenhülle 22, einen absorbierenden Kern 24 und eine flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26 auf. Die Binde ist auch mit einem Streifen eines Kontakthaftmittels 27 und einem entfernbaren Ablösestreifen 28 versehen, der den Haftmittelstreifen bedeckt. Der Ablösestreifen 28 kann entfernt werden, um das Haftmittel freizulegen, um es an einer Unterwäsche zu befestigen.
Die äußere Hülle 22 wird aus einem Flüssigkeitssperrenlaminat der vorliegenden Erfindung zu einem sich an den Körper anpassenden Becken thermogebildet, wobei die Vlieslage nach außen gerichtet ist, so dass die Haut der Verwenderin die Vliesoberfläche berührt. Die Vlieslage der äußeren Hülle 22 stellt eine weiche, tuchähnliche Beschaffenheit bereit, um die Bequemlichkeit für die Verwenderin zu steigern, während die Flüssigkeitssperrenlage verhindert, dass absorbierte Flüssigkeiten auf die Vliesseite der Hülle 22 durchtreten. Die flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26, die die Öffnung der Hülle 22 bedeckt und den absorbierenden Kern 24 in der Hülle 22 hält, wird mit der Hülle 22 zum Beispiel durch Haftmittel, Wärme oder Ultraschall abgedichtet. Der absorbierende Kern 24 kann jedes absorbierende Material sein, das Körperausscheidungen, wie z. B. Menstruationsfluids und Urin absorbiert. Geeignete absorbierende Materialien umfassen Holzzellstoffflaum, Reyonfaserflaum, Baumwolle, mehrlagige Zellulosewatte und Kombinationen daraus. Der absorbierende Kern kann auch ein natürliches oder synthetisches superabsorbierendes Material enthalten, z. B. Polyakrylamide, Polyarylsäuren, Metallsalze von Polyakrylsäure, Polyakrylate, Polymere und Copolymere von Vinylsulfonsäure, Polyakrylat-gepfropfte Stärken, Polyvinylether, Polyvinylpyrrolidon, sulfoniertes, Polystyren-Polysulfoethylakrylat und ähnliches. Besonders geeignete absorbierende Kerne und ihre Strukturen sind in US-Patentschrift Nr. 5,147,343 an Kellenberger offenbart. Zusätzlich kann der absorbierende Kern ein zusammengesetztes absorbierendes Material sein. Ein zusammengesetztes Material ist in US-Patentschrift Nr. 4,100,324 beschrieben. Dieses absorbierende Material weist eine stoffartige Appretur auf und besteht aus einer luftgebildeten Matrix aus thermoplastischen Fasern, insbesondere schmelzgeblasenen Fasern, mit absorbierenden Zellstofffasern in der Matrix verteilt.
Die flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26 kann jedes geeignete flüssigkeitsdurchlässige Material sein, das die rasche Bewegung von Flüssigkeit weg von ihrer Quelle zum absorbierenden Kern 24 erlaubt. Typisch für solche Materialien sind Vliesbahnen, perforierte Filme und Verbundstoffe aus diesen Materialien. Besonders geeignete flüssigkeitsdurchlässige Einlagen sind in US-Patentschrift Nr. 4,397,644 an Matthews et al. offenbart.
Wie oberhalb erwähnt wird die äußere Hülle 22 aus einem Laminat aus einer voluminösen Vliesbahnlage und einer Flüssigkeitssperrenlage thermogebildet. Die Vliesbahnlage der thermogebildeten Artikel der vorliegenden Erfindung wird auf eine solche Weise thermogebildet, wie nachfolgend weiter besprochen, um eine wesentliche Verdichtung der voluminösen Struktur der Vlieslage zu vermeiden und um eine Beschädigung der Flüssigkeitssperrenlage zu vermeiden. Die Kombination aus der voluminösen Struktur und den gleichmäßig verteilten Zwischenfaserbindungen der Vlieslage verleiht dem thermogebildeten Artikel physikalische Festigkeit und Elastizität sowie tuchähnliche, weiche Beschaffenheitseigenschaften.
Die tuchähnlichen, weichen Beschaffenheitseigenschaften der thermogebildeten Hülle 22 sind äußerst wesentlich für die Bequemlichkeit der Verwenderin. Die Wand der Hülle erstreckt sich im Allgemeinen hinauf in die Falte zwischen den Beinen und dem Schambereich der Verwenderin, und daher können die äußeren Wandabschnitte in Kontakt mit den Beinen der Verwenderin kommen. Daher sollte der äußere Wandabschnitt bequeme, nicht reizende Beschaffenheitseigenschaften bereitstellen.
Die Flüssigkeitssperrenlage der vorliegenden Erfindung wird aus einem Flüssigkeitssperrenmaterial, wie z. B. einem Film oder einer Mikrofaser-Vliesbahn, hergestellt, das eine hohe Flüssigkeitssperreneigenschaft bereitstellt. Der Ausdruck "Flüssigkeitssperrenlage" bezeichnet wie hier verwendet eine Lage eines Materials, das entweder undurchlässig sowohl für Flüssigkeit als auch für Gas oder verhältnismäßig undurchlässig für Flüssigkeiten ist, und doch durchlässig für Luft und/oder Flüssigkeitsdämpfe, insbesondere für Wasserdampf sein kann. Die Flüssigkeitssperrenlage kann so charakterisiert werden, dass sie eine Wassersäule von wenigstens etwa 50 cm, vorzugsweise wenigstens etwa 70 cm aufweist, wie gemäß dem Standardtest für hydrostatischen Druck AATCCTM Nr. 127–1977 gemessen.
Geeignete Materialien für die Flüssigkeitssperrenlage umfassen thermoplastische Filme mit einer Dicke zwischen etwa 0,00245 mm (0,1 mil) und etwa 2,45 mm (100 mil), erwünschterweise zwischen etwa 0,0127 mm (0,5 mil) und etwa 0,245 mm (10 mil). Geeignete Filme sind erwünschterweise nicht sehr stark orientiert oder enthalten keine hohe molekulare Spannung, um hohe Schrumpfungen der Sperrenlage während des Thermobildungsverfahrens zu verhindern. Geeignete Filme können durch jedes beliebige bekannte Filmbildungsverfahren hergestellt werden, z. B. ein Extrusions-Gieß-, ein Schmelzblas- oder Kalandrierverfahren, und aus jedem beliebigen wasserunlöslichen thermoplastischen Polymer gebildet werden, das bekanntlich Filme bildet, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Polyolefine, z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und ähnliches; Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Ny1on 12 und ähnliches; Polyester, z. B. Polyethylen-Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat und ähnliches; Polykarbonate; Polystyrene, thermoplastische Elastomere, z. B. Ethylen-Propylen-Gummi, Styren-Blockcopolymere und ähnliches; Vinylpolymere; Polyurethan; Akrylnitril-Copolymere und Mischungen und Copolymere daraus. Besonders geeignete Polymere für die vorliegende, Erfindung sind Polyolefine, einschließlich Polyethylen, z. B. lineares niedrigdichtes Polyethylen, niedrigdichtes Polyethylen, mitteldichtes Polyethylen, hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus; Polypropylen, z. B. isotaktisches Polypropylen, syndiotaktisches Polypropylen, Mischungen daraus und Mischungen aus einem oder, mehreren von diesen Polypropylenen und ataktischem Polypropylen; Polybutylen; und Copolymere sowie Mischungen daraus. Die Polymerzusammensetzungen, die die Filme bilden, können auch Zusatzstoffe zum Herabsetzen der Bindungstemperatur und zur Verbesserung der Abriebfestigkeit, Festigkeit, Haftfähigkeit und Weichheit der Filme enthalten.
Geeignete Flüssigkeitssperrenfilme können Mikroperforationen oder Poren enthalten, die den Filmen ermöglichen, zu atmen, d. h. die Filme sind durchlässig für Luft und Dämpfe, sind aber äußerst widerstandsfähig gegenüber dem Durchtreten, von Flüssigkeiten und Partikeln. Eine derartige Atmungsfähigkeit der Fluidsperreniage verbessert die Bequemlichkeit für die Verwenderin, insbesondere wenn die thermogebildeten Artikel in Anwendungen mit Hautkontakt verwendet werden. Geeignete mikroporöse Filme sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und zum Beispiel in US-Patentschrift Nr. 4,347,844 an Ohki et al. offenbart.
Zusätzlich geeignete Materialien für die Flüssigkeitssperrenlage sind Mikrofaser-Vliesbahnen mit einem hohen Wassersäulenwert. Verwendbare Mikrofaser-Vliesbahnen umfassen schmelzgeblasene Faserbahnen mit einem hohen Wassersäulenwert, wie oben angeführt. Der Ausdruck "schmelzgeblasene Fasern" bezeichnet wie hier verwendet Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Polymers durch eine Mehrzahl an feinen, üblicherweise runden Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in zusammenlaufende Hochgeschwindigkeitsgasströme gebildet werden, die die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Polymer dämpfen, um ihren Durchmesser zu verringern. Im Allgemeinen weisen schmelzgeblasene Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von bis zu etwa 10 μm auf. Nachdem die Fasern gebildet worden sind und bevor die Fasern vollständig verfestigt sind, werden sie durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom getragen und auf eine Sammeloberfläche abgelegt, um eine. verhältnismäßig verfestigte, autogen gebundene Bahn aus unregelmäßig verteilten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden.
Die voluminöse Vliesbahnlage der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen aufweist, enthält eine Strukturfaserkomponente und eine wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente. Die Haftmittelkomponente kann als externes Haftmittel hinzugefügt werden oder kann einen Abschnitt der Fasern der Vliesbahn bilden, wie nachfolgend weiter besprochen. Geeignete Fasern für die vorliegende Erfindung sind gekräuselte Fasern, umfassend gekräuselte Einkomponentenfasern (d. h. die Fasern sind aus einer homogenen Polymerzusammensetzung hergestellt) und gekräuselte konjugierte Mehrkomponentenfasern (d. h. die Fasern enthalten wenigstens zwei Polymerzusammensetzungskomponenten, die deutliche Querschnitte im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Fasern einnehmen). Besonders geeignet sind gekräuselte konjugierte spinngebundene oder Stapelfasern, und die am besten geeigneten konjugierten Fasern für die vorliegende Vliesbahn sind konjugierte Zweikomponentenfasern. Von den geeigneten Fasern sind konjugierte Mehrkomponentenfasern, die Polymerkomponenten mit verschiedenen Schmelzpunkten aufweisen, besonders erwünscht für die vorliegende Erfindung, da keine zusätzliche und fremde Haftmittelkomponente eingeführt werden muss, um die Vliesbahn zu binden, was das Herstellungsverfahren für die Vliesbahn vereinfacht.
Der Kräuselungsgrad der Fasern kann verändert werden, um der Bahn unterschiedliche Eigenschaften zu verleihen, umfassend unterschiedliche Dichte, Festigkeit, Weichheit und Beschaffenheit. Im Allgemeinen stellen stark gekräuselte Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebunden werden, eine voluminöse, weiche Bahn bereit. Geeignete Fasern für die vorliegende Vliesbahn weisen wenigstens etwa 5,08 Kräusel pro ausgedehnten Zentimeter (2 Kräusel pro ausgedehntes Inch), erwünschterweise zwischen etwa 5,08 und etwa 127 Kräusel pro ausgedehnten Zentimeter (2 und etwa Kräusel pro ausgedehntes Inch), insbesondere zwischen etwa 7,62 und etwa 76,2 Kräusel pro ausgedehnten Zentimeter (3 und etwa Kräusel pro ausgedehntes Inch), wie entsprechend ASTM D-3937-82 gemessen. Geeignete spinngebundene Fasern und Stapelfasern für die vorliegende Erfindung weisen einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 μm bis etwa 100 μm, vorzugsweise von etwa 10 μm bis etwa 50 μm auf.
Der Ausdruck "Fasern" bezieht sich wie hier verwendet auf Stapelfasern und Filamente, die Endlosfasern sind. Der Ausdruck "spinngebundene Fasern" bezieht sich auf Fasern, die durch Extrudieren von geschmolzenen thermoplastischen Polymeren als Filamente aus einer Mehrzahl von verhältnismäßig feinen, üblicherweise runden Kapillaren einer Spinndüse und dann durch rasches Ziehen der extrudierten Filamente durch einen Saugmechanismus oder eirten anderen gut bekannten Ziehmechanismus gebildet werden, um den Filamenten eine molekulare Ausrichtung und physikalische Festigkeit zu verleihen. Die gezogenen Fasern werden auf eine Sammeloberfläche auf höchst zufallsmäßige Weise abgelegt, um eine Vliesbahn mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dichte zu bilden, und dann wird die Vliesbahn gebunden, um ihr physikalische Einheit und Festigkeit zu verleihen. Die Verfahren zur Herstellung von spinngebundenen Fasern und den Bahnen daraus sind zum Beispiel in US-Patentschrift 4,340,563 an Appel et al. und 3692,618 an Dorschner et al. offenbart. Ein besonders geeignetes Herstellungsverfahren für konjugierte spinngebundene Faserbahnen ist in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 08/933,444, eingereicht am 21. August 1993, offenbart, die als Europäische Patentanmeldung 0 586 925 veröffentlicht ist. Der Ausdruck "Stapelfasern" bezieht sich auf nicht fortlaufende Fasern. Stapelfasern werden mit einem herkömmlichen Faserspinnverfahren hergestellt und dann auf eine Stapellänge von etwa 2,54 cm (1 Inch) bis etwa 20,32 cm (8 Inch) geschnitten. Solche Stapelfasern werden nachfolgend kardiert, nassabgelegt oder luftabgelegt und dann wärmegebunden, um eine Vliesbahn zu bilden.
Geeignete gekräuselte spinngebundene Einkomponentenfasern können gemäß jedem beliebigen herkömmlichen Spinnbinde-Faserbildungsverfahren hergestellt werden, vorausgesetzt dass das Verfahren so modifiziert ist, dass es einen Kräuselungsschritt an Ort und Stelle im Faserspinnverfahren aufweist. Zum Beispiel , werden während des Faserspinnverfahrens die gesponnenen Fasern, die die Spinndüse verlassen, asymmetrisch über den Querschnitt gekühlt, um einen Verfestigungsgradienten innerhalb des Querschnittes der Fasern zu erzeugen und daher zu verursachen, dass sich die Fasern kräuseln, insbesondere in Form von schraubenförmigen Kräuseln. Analog dazu können auch konjugierte spinngebundene Mehrkomponentenfasern mit dem oben beschriebenen asymmetrischen Kühlverfahren hergestellt werden.
Geeignete gekräuselte Einkomponenten-Stapelfasern für die vorliegende Erfindung können aus Strängen von Endlosfilamenten hergestellt werden, die mit jedem beliebigen, gut bekannten Stapelfaser-Spinnverfahren gesponnen und dann entweder mit dem oben beschriebenen asymmetrischen Kühlverfahren während des Zieh- und Verfestigungsschrittes des Filamentspinnverfahrens oder mit einem bekannten mechanischen Kräuselungsverfahren gekräuselt werden, z. B. einem Stauchkammer- oder Zahnradkräuselungsverfahren, nachdem die Stränge oder Filamente vollständig gebildet worden sind, aber bevor die Stränge auf Stapellängen geschnitten werden. Geeignete gekräuselte konjugierte Mehrkomponenten-Stapelfasern können mit den Verfahren gebildet werden, die oben, für Einkomponentenfasern beschrieben sind, indem ihre Spinndüsenanordnung durch eine Spinndüsenanordnung für konjugierte Fasern ersetzt wird, was auf dem Fachgebiet gut bekannt ist und zum Beispiel in US-Patentschrift Nr. 3,730,662 an Nunning beschrieben ist. Gesponnene konjugierte Mehrkomponentenfilamente können auch gekräuselt werden, indem die Filamente mechanisch gezogen werden, bevor sie auf eine Stapellänge geschnittenwerden. Geeignete gekräuselte konjugierte Mehrkomponentenfasern sind im Handel erhältlich zum Beispiel von Chisso, Hoechst Celanese, Hercules und BASF.
Als Alternative können gekräuselte konjugierte Fasern, umfassend spinngebundene Fasern und Stapelfasern, aus zwei oder mehreren Polymerkomponenten hergestellt werden, die verschiedene Kristallisations- und/oder Verfestigungseigenschaften aufweisen. Solche konjugierten Fasern können während des Verfestigungsstadiums des Faserspinnverfahrens gekräuselt werden, da diese Unterschiede in den Polymerkomponenten Kristallisationsund/oder Verfestigungsgradienten und daher Verdichtungsgradienten in den Fasern schaffen, was spontan Kräusel verursacht. Des Weiteren weisen konjugierte Fasern, die Polymerkomponenten mit verschiedenen Kristallisationseigenschaften enthalten, "latente Kräuselungsfähigkeit" auf, die wärmeaktiviert werden kann, um Kräusel zu verleihen. Die latente Kräuselungsfähigkeit wird in den konjugierten Fasern, auf Grund von unvollständiger Kristallisation von einer oder mehreren der langsam kristallisierenden Polymerkomponenten verliehen. Wenn solche konjugierten Fasern wärmebehandelt werden, um eine weitere Kristallisation der langsam kristallisierenden Polymerkomponenten zu ermöglichen, verdichten sich die Polymere weiter und schrumpfen. Die Schrumpfungsdisparität unter den Polymerkomponenten der konjugierten Fasern während der Wärmebehandlung verursacht, dass sich die Fasern kräuseln. Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von äußerst geeigneten konjugierten Fasern, die eine solche latente Kräuselungsfähigkeit aufweisen, und Vliesbahnen, die daraus hergestellt werden, ist in der zuvor erwähnten US-Patentanmeldung 08/933,444, eingereicht am 21. August 1993 offenbart.
Kräusel in konjugierten Fasern, die die latente Kräuselungsfähigkeit aufweisen, können während oder nach dem Faserspinnschritt verliehen werden oder nachdem die Fasern gelegt worden sind, um eine Vliesbahn zu bilden, wenn Fasern mit der latenten Kräuselungsfähigkeit verwendet werden. Allerdings ist es höchst erstrebenswert, Kräusel in den Fasern vollständig zu verleihen, bevor sie gelegt oder abgelegt werden, um eine Vliesbahn zu bilden, damit Dimensionsstabilität und Gleichmäßigkeit der Bahn sicherzustellen, da es höchst unpraktisch ist, die Bewegung der sich kräuselnden Fasern zu steuern, um sie gegen Größenänderungen zu schützen und die Gleichmäßigkeit der Bahn sicherzustellen.
Geeignete Fasern der vorliegenden Erfindung werden gleichmäßig auf eine Formoberfläche abgelegt, um eine lose verschlungene Vliesfaserbahn zu bilden, und dann gebunden, um der Bahn physikalische Einheit und Festigkeit zu verleihen. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, werden Stapelfasern auf eine Formoberfläche mit einem herkömmlichen Kardierverfahren, z. B. einem Woll- oder Baumwoll-Kardierverfahren, Nassablegen oder Luftablegen, abgelegt und gesponnene, gezogene spinngebundene Fasern werden direkt auf eine Formoberfläche abgelegt. Die abgelegte Faserbahn entsprechend der vorliegenden Erfindung wird mit einem Bindungsverfahren gebunden, das die Bahn nicht erwähnenswert oder deutlich komprimiert und im Wesentlichen gleichmäßige Zwischenfaserbindungen auf der gesamten Bahn bereitstellt. Wie oben besprochen können die geeigneten Vliesfaserbahnen eine externe, wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente enthalten, die in Form eines Pulvers oder einer Flüssigkeit vorliegen kann, das/die gleichmäßig aufgetragen oder aufgesprüht wird, oder aus Fasern, die mit, den Bahnfasern vermischt werden. Haftmittel, die besonders geeignet sind für die vorliegende Erfindung sind herkömmliche Heiflschmelzkleber, wie z. B. Heiflschmelzkleber auf Polyethylen-, Polyamid-, Polyester- und Ethylenvinylazetatbasis, und die Haftmittel werden so ausgewählt, dass sie einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der Strukturkomponente der Vlieslage aufweisen.
Als erwünschtere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden geeignete Vliesbahnen aus konjugierten Fasern hergestellt, die Polymerkomponenten enthalten, die verschiedene Schmelzpunkte aufweisen, so dass die Polymerkomponente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt, die Haftmittelkomponente, geschmolzen und dadurch haftend gemacht werden kann, während ermöglicht wird, dass die Polymerkomponente mit dem höheren Schmelzpunkt, die Strukturkomponente, die physikalische Einheit und Struktur der Vliesbahn aufrecht erhält. Die geschmolzene Haftmittel-Polymerkomponente haftet autogen an den angrenzenden Fasern, insbesondere an den Kreuzungs-Berührungspunkten. Daher ist der Schmelzpunktunterschied zwischen der Haftmittelkomponente und der Strukturkomponente wenigstens etwa 5°C, erwünschterweise etwa 10°C, insbesondere wenigstens etwa 25°C. Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten geeignete konjugierte Fasern die Haftmittel-Polymerkomponente wenigstens teilweise an der Oberfläche entlang im Wesentlichen der gesamten Länge der Fasern exponiert aufweisen. Besonders geeignete konjugierte Fasern sollten etwa 20 Gew.% bis etwa 80 Gew.%, vorzugsweise etwa 40 Gew.% bis etwa 60 Gew.% des Haftmittelpolymers aufweisen. Für die vorliegende Erfindung umfassen erwünschte Formen für die konjugierten Fasern Seite-an-Seite-Formen und Hülle-Kern-Formen, und geeignete Hülle-Kern-Formen umfassen exzentrische Hülle-Kern- und konzentrische Hülle-Kern-Formen. Wenn eine Hülle-Kern-Form verwendet wird, sollte das Haftmittelpolymer die Hülle bilden.
Wie oben angeführt wird die Vliesbahn aus gekräuselten Fasern der vorliegenden Erfindung gebunden, um eine voluminöse Struktur aufzuweisen, die über die gesamte Bahn verteilt Zwischenfaserbindungen enthält. Bindungsverfahren, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, sollten die Temperatur der abgelegten Vliesbahn erhöhen, um ihre Haftmittelkomponente zu aktivieren, ohne wesentliche Verdichtungsdruckeinwirkungen auf die Bahn auszuüben. Die geschmolzene oder aktivierte Haftmittel-Polymerkomponente bildet im Wesentlichen gleichmäßige Zwischenfaserbindungen über die gesamte Bahn verteilt insbesondere an den Kreuzungsberührungspunkten der Fasern, wodurch eine voluminöse Vliesbahn bereitgestellt wird, die weich und doch fest ist und ein hohes Maß an Elastizität aufweist. Andere herkömmliche gebundene Vliesbahnen, zum Beispiel punktgebundene Vliesbahnen, stellen nicht wie geeignet gebundene Bahnen der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen aufweisen, die nötige Elastizität auf. Bindungsverfahren, die besonders nützlich für die vorliegende Erfindung sind, umfassen Durchluftbindungs-, Heißofenbindungs- und Infrarotheizungs-Bindungsverfahren; und insbesondere nützliche Bindungsverfahren sind Durchluftbindungsverfahren. Die Dauer und Temperatur des Bindungsverfahrens kann variiert werden, um zur Temperatur und den Geschwindigkeitsbeschränkungen der ausgewählten Bindungsausrüstung zu passen. Allerdings ist es wichtig, dass die Kombination aus Dauer und Temperatur des Bindungsverfahrens ausreichend lange und hoch ist, um die Haftmittelkomponente der Bahn zu schmelzen, aber nicht übermäßig lange und hoch, um die Strukturkomponente zu schmelzen, die die physikalische und größenmäßige Einheit erhält und das Schrumpfen der Faserbahnen verhindert. Zum Beispiel wenn Polypropylen und Polyethylen als Polymerkomponenten für eine Vliesbahn aus konjugierten Fasern verwendet werden und ein Durchluftbindungsverfahren verwendet wird, kann die Luft, die durch die Durchluftbindungsvorrichtung strömt, eine Temperatur zwischen etwa 110°C (230°F) und etwa 138°C (280°F) bei einer Geschwindigkeit von etwa 30,48 m/min (100) bis etwa 152,4 m/min (500 Fuß pro Minute) aufweisen, und die Verweilzeit der Bahn in der Bindungsvorrichtung beträgt erwünschterweise weniger als etwa 6 Sekunden.
Einkomponentenfasern und konjugierte Fasern, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, können aus einer großen Zahl von verschiedenen thermoplastischen Polymeren hergestellt werden, die für das Bilden von Fasern bekannt sind. Erwünschterweise werden, wenn konjugierte Fasern verwendet werden, die Polymerkomponenten entsprechend den oben beschriebenen Auswahlkriterien, umfassend Schmelzpunkte und Kristallisationseigenschaften, ausgewählt. Geeignete Polymere für die vorliegende Erfindung umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Polyolefine, z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und ähnliches; Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Nylon 12 und ähnliches; Polyester, z. B. Polyethylen-Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat und ähnliches; Polykarbonate; Polystyrene; thermoplastische Elastomere, z. B. Ethylen-Propylen-Gummi, Polyurethan, Styren-Blockcopolymere, Copolyesterelastomere und Polyamidelastomere und ähnliches; Fluorpolymere, z. B. Polytetrafluorethylen. und Polytrifluorchlorethylen; Vinylpolymere, z. B. Polyvinylchlorid; und Mischungen und Copolymere daraus. Besonders geeignete Polymere für die vorliegende Erfindung sind Polyolefine, umfassend Polyethylen, z. B. lineares niedrigdichtes Polyethylen, niedrigdichtes Polyethylen, mitteldichtes Polyethylen, hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus; Polypropylen; Polybutylen; und Copolymere sowie Mischungen daraus. Von den geeigneten Polymeren umfassen besonders geeignete Polymere für die Komponente mit dem hohen Schmelzpunkt der konjugierten Fasern Polypropylen, Copolymere von Polypropylen und Ethylen und Mischungen daraus, insbesondere Polypropylen, und besonders geeignete Polymere für die Komponente mit dem niedrigen Schmelzpunkt umfassen Polyethylene, insbesondere lineares niedrigdichtes Polyethylen, hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus. Zusätzlich können die Polymerkomponenten Zusatzstoffe öder thermoplastische Elastomere zur Verbesserung der Kräuselungsfähigkeit und/oder zum Verringern der Bindungstemperatur der Fasern und zur Verbesserung der Abriebfestigkeit, Festigkeit und Weichheit der entstehenden Bahnen enthalten. Zum Beispiel kann die Polymerkomponente mit dem niedrigen Schmelzpunkt etwa 5 bis etwa 20 Gew.% eines thermoplastischen Elastomers, wie z. B. eines ABA' Blockcopolymers aus Styren, Ethylen-Butylen und Styren enthalten. Solche Copolymere sind im Handel erhältlich, und manche von ihnen sind in US-Patentschrift Nr. 4,663,220 an Wisneski et al. angeführt. Ein Beispiel für sehr geeignete elastomere Blockcopolymere ist KRATON G-2740. Eine andere Gruppe von geeigneten Zusatzpolymeren sind Ethylenalkylakrylat,-Copolymere, wie z. B. Ethylenbutylakrylat, Ethylenmethylakrylat und Ethylenethylakrylat, und die geeignete Menge, um die gewünschten Eigenschaften herzustellen, ist etwa 2 Gew.% bis etwa 50 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Polymerkomponente mit dem niedrigen Schmelzpunkt. Noch andere geeignete Zusatzpolymere umfassen Polybutylen-Copolymere und Ethylen-Propylen-Copolymere.
Vliesbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, weisen typischerweise eine Dichte von etwa 0,01 bis etwa 0,15 g/cm³, vorzugsweise etwa 0,02 bis etwa 0,1 g/cm³, insbesondere etwa 0,03 bis etwa 0,07 g/cm³, und ein Flachengewicht von etwa 10,17 g/m² (0,3) bis etwa 678,2 g/m2 (20 Unzen pro Quadratyard (osy)), vorzugsweise etwa 16,95 g/m2 (0,5) bis etwa 508,6 g/m² (15 osy), insbesondere etwa 25,43 g/m² (0,75) bis etwa 33,9 g/m² (10 osy) auf., Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Flüssigkeitssperrenlage und die Vliesfaserbahnlage mit einem Haftmittel laminiert werden. Eine Vielzahl an verschiedenen Haftmitteln, die mit den Polymerkomponenten der zwei Lagen kompatibel sind, kann verwendet werden, umfassend herkömmliche Heißschmelzkleber, z. B. Heiflschmelzkleber auf Polyethylen-, Polyamid-, Polyesterund Ethylen-Vinylazetat-Copolymerbasis; Latexkleber; Akrylatkleber; Silikonkleber und ähnliches. Die geeigneten Haftmittel können in Form einer Flüssigkeit, eines Pulvers oder eines Filmes vorliegen. Von diesen geeigneten Haftmitteln sind besonders geeignete Haftmittel Heiflschmelzkleber, da Heißschmelzkleber geschmolzen werden können, um sich besser an die Verformungsbewegungen der Flüssigkeitssperrenlage und der Vliesbahnlage während des Thermobildungsverfahrens anzupassen. Die zwei Lagen können mit jedem beliebigen Film- oder Vliesbahnlaminierungsverfahren laminiert werden, das auf. dem Fachgebiet bekannt ist. Zum Beispiel kann ein geschmolzener Heißschmelzkleber auf einen Film aufgesprüht werden, und der Film wird dann unter Verwendung einer Feuchtpresse mit geringem Druck mit einer Vliesfaserbahn verbunden, bevor sich der Heißschmelzkleber verfestigt.
Als Alternative können, wenn wenigstens eine der Polymerkomponenten der Flüssigkeitssperrenlage oder der Vliesfaserbahnlage ausgewählt ist aus Polymeren, die haftend gemacht werden können, wenn sie erhitzt werden, und sich dann leicht an die andere Lage binden, die zwei Lagen während des Thermobildungsvorganges laminiert werden, ohne dass ein externes Haftmittel verwendet wird. Die zwei Lagen werden erhitzt, um die Haftmittel-Polymerkomponente zu aktivieren und die zwei Lagen biegsam zu machen, und dann werden die erhitzten Lagen angeordnet und in einer Form thermogebildet, um die zwei Lagen gleichzeitig zu formen und zu laminieren. Es muss erwähnt werden, dass während des Laminierungsverfahrens die zwei Lagen nicht unter einem wesentlichen Verdichtungsdruck stehen sollten, um eine nennenswerte Verdichtung der Vliesfaserbahn zu verhindern.
Als noch andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Laminat der vorliegenden Erfindung gebildet werden, indem direkt eine Lage eines thermoplastischen Polymers auf die voluminöse Vlieslage extrudiert wird, wodurch der getrennte Sperrenlage-Bildungsschritt und der Laminierungsschritt ausgeschaltet werden. Thermoplastische Polymere, die für dieses Verfahren geeignet sind, sind ausgewahlt aus den oben für die Flüssigkeitssperrenlage beschriebenen thermoplastischen Polymeren.
Das thermogebildete Flüssigkeitssperrenlaminat des vorliegenden Hygieneartikels weist eine hohe Elastizität und Flexibilität auf, wodurch ermöglicht wird, dass sich die thermogebildeten Artikel, die daraus gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, an Verzerrungsbewegungen und Druckeinwirkungen, die auf die, Artikel angewendet werden, anpassen und erlauben, dass die Artikel elastisch in ihre thermogebildete Form zurückkehren, wenn die Bewegungen und Druckeinwirkungen entfernt werden.
Die thermogebildeten Flüssigkeitssperrenlaminate der vorliegenden Erfindung weisen eine Gurley-Biegesteifheit zwischen etwa 15 mg und etwa 20000 mg, insbesondere zwischen etwa 50 mg und 10000 mg, am besten zwischen etwa 150 mg und 5000 mg auf, wie gemäß dem TAPPI T543PM-84 Testverfahren gemessen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das vorliegende Laminat in einem Thermobildungsverfahren thermogebildet, das keinen wesentlichen Verdichtungsdruck während des Thermobildungsverfahren anwendet und nicht erlaubt, dass große Bereiche der Lagenkomponenten des Laminates eine erhitzte Oberfläche oder eine Oberfläche mit hoher Temperatur berühren, so dass eine wesentliche Verdichtung und Wärmeverschmelzung und Verzerrung der Laminatlagen vermieden werden. Alternativ ausgedrückt verändert das Thermobildungsverfahren nicht wesentlich die voluminösen, weichen und tuchähnlichen Eigenschaften der Vliesbahnlage und die Sperreneigenschaften und die Dimensionsstabilität der Flüssigkeitssperrenlage. Die Thermobildungsverfahren für die vorliegende Erfindung stellen thermogebildete Artikel mit einem Dichte-über-Fläche-Verhältnis zwischen etwa 1 und etwa 2,5 her. Der Ausdruck "Dichte-über-Fläche-Verhältnis" ist wie hier verwendet definiert als (D_i/D_o) / (A_i/P_o) , wobei D_i die durchschnittliche Dichte des thermogebildeten Artikels ist, D_o die durchschnittliche Dichte der Substratbahn ist, A_i die gesamte Oberfläche des thermogebildeten Artikels ist und A_o die gesamte Oberflache der Substratbahn ist, die über die Öffnung der Form gelegt wird, d. h. die Oberfläche, die durch das Thermobildungsverfahren betroffen ist. Geeignete Thermobildungsverfahren für die vorliegende Erfindung, die die voluminöse, tuchähnliche Beschaffenheit und die Sperreneigenschaften des Sperrenlaminates nicht negativ beeinflussen, weisen die Schritte des Erhitzens des Laminates auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um wenigstens die Haftmittelkomponente des Laminates zu erweichen, aber unter der Schmelztemperatur der Strukturkomponente, des Formens des erhitzten Laminates gegen eine nicht erhitzte Form, und des Abkühlens des geformten Laminates auf.
Erhitzungsverfahren, die für das vorliegende Laminat geeignet sind, müssen das Laminat, ohne einen Verdichtungsdruck anzuwenden, auf eine Temperatur erhitzen, die hoch genug ist, um wenigstens die Haftmittelkomponente der Vlieslage zu erweichen, aber unter dem Schmelzpunkt der Strukturkomponente. Diese Verfahren können ein Erhitzungsmedium verwenden, wie z. B. Dampf, erhitzte Luft oder erhitztes Gas, Bestrahlung, z. B. Infrarotlicht, und ähnliches. Ein besonders erstrebenswertes Verfahren, das als Heißluft-Erhitzungsverfahren bekannt ist, richtet einen Strom von unter Druck gesetztem erhitztem Gas oder unter Druck gesetzter erhitzter Luft gegen die Vliesseite des Laminates, um gleichmäßig und rasch die Wärme über die Vlieslage zu verteilen.
Obwohl, wie oben angeführt, durch Haftmittel gebundene Einkomponentenbahnen und Bahnen aus konjugierten Fasern und Bahnen aus autogen gebundenen konjugierten Fasern verwendet werden können, um die thermogebildeten Artikel der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist die Erfindung zu Veranschaulichungszwecken nachfolgend mit einem Lam nat beschrieben, das eine Vlieslage aus konjugierten Fasern und eine dünne Polymerfilmlage enthält. Es muss festgehalten werden, dass die Verfahren und die Beschreibung zum Schmelzen und Binden der Haftmittel-Polymerkomponente von konjugierten Fasern analog anwendbar für die Verfahren und die Beschreibung für den externen Heißschmelzkleber sind, der verwendet werden kann, um die Strukturfaserkomponente der Vliesbahn zu binden.
Ein geeignetes Thermobildungsverfahren für die vorliegende Erfindung ist das Form-unterstützte Form-Thermobildungsverfahren. Ein thermoformbares Laminat wird erhitzt, um das Laminat, insbesondere die Vlieslage biegsam zu machen unter Verwendung jedes beliebigen bekannten Erhitzungsverfahrens, das das Laminat gleichmäßig erhitzt. Das erhitzte, biegsame Laminat wird über eine positive oder negative Form gelegt und durch eine reziproke Unterstützungsform unterstützt, die das Formen des biegsamen Laminates unterstützt. Dann wird das geformte Laminat gekühlt, damit die Haftmittelkomponente des Laminates binden kann, wodurch die geformte Gestalt auf Dauer fixiert ist. Die Unterstützungsform ist ausgeführt, um einen minimalen Oberflächenkontakt mit dem Laminat aufzuweisen und wird auf der gegenüberliegenden Seite des Laminates weg von der Form angeordnet. Die Unterstutzungsform führt das biegsame Laminat dazu, sich an die Randkontur der Form anzupassen. Die Formen der vorliegenden Erfindung werden nicht erhitzt und sind erwünschterweise kühler als die Temperatur des erhitzten Laminates, um als Wärmesenke zu dienen, was die Dauer des Abkühlzyklus des thermogebildeten Artikels verkürzt. Zusätzlich erlauben besonders erwünschte Thermobildungsverfahren für die vorliegende Erfindung, dass im Wesentlichen nur die Flussigkeitssperrenlage die Oberfläche der Form berührt, wodurch eine Verdichtung der Vliesfaserbahnlage vermieden wird.
Das Formverfahren kann weiter unterstützt werden durch Druckluftkräfte, wie z. B. Vakuum oder Umluft, die auf das biegsame Laminat angewendet werden, um das Formgebungsverfahren zu unterstützen. Es muss angemerkt werden, dass der Druck der Druckluftunterstützung nicht zu hoch sein sollte, um die Faserkomponenten des Laminates nicht nennenswert zu komprimieren. Zusätzlich sollten die Form und die Unterstützungsform keinen dichten Sitz bilden, wenn. die Formen zusammengebracht werden, um eine Verdichtung des Laminates während des Thermobildungsverfahrens zu vermeiden. Es ist höchst erwünscht, dass wenn die Form und die Unterstützungsform zusammengebracht oder geschlossen werden, die Formen einen Zwischenraum in etwa von der Dicke des Laminates bilden.
3 stellt eine geeignete positive Form 30 und eine Unterstützungsform 32 dar. Die Unterstützungsform 32 ist eine hohle Struktur, die eine Öffnung 34 aufweist, die der Form des Grundabschnittes der positiven Form 30 entspricht. Die Öffnung 34 ist etwas größer als der Grundabschnitt der Form 30, so dass die thermogebildete Bahn nicht nennenswert, oder wesentlich verdichtet wird, wenn die Formen zusammengebracht werden. Es muss angemerkt werden, dass die Unterstützungsform ausgeführt ist, die biegsame Bahn nur an einer beschränkten Fläche zu berühren, z. B. an der Kante 36 der Unterstützungsform. Wahlweise kann, wenn die Gestalt der Form komplizierte oder nach innen gestaltete Konturen enthält, die Öffnung der Unterstützungsform mit einer Einfassung einer Erweiterung eines flexiblen Materials, wie z. B. eines Hochtemperaturgummis oder thermoplastischen Elastomers, ausgestattet sein, um zu ermoglichen, dass die Unterstützungsform flexibel verhältnismäßig gleichmäßige Druckeinwirkungen auf die biegsame Bahn auf der gesamten Berührungsfläche ausübt. Wahlweise können die positive Form 30 und die Unterstützungsform 32 durch Stabilisierungs-Führungsstangen 38 geführt werden, die den richtigen Eingriff der zwei Formen sicherstellen, und die Form 30 kann des Weiteren Schlitze oder eine Perforation auf ihrer Oberfläche enthalten, um einen Strom von Luft oder Vakuum zuzuführen, um das Thermobildungsverfahren zu unterstützen.
Die nicht erhitzte Form neigt dazu, als Wärmesenke zu dienen, wodurch die vorerhitzte Bahn abgekühlt wird, wenn die Bahn in Kontakt mit der Form kommt und sich biegsam an die äußere Kontur der Form anpasst. Das vorliegende Thermobildungsverfahren schmelzverbindet die Fasern der Bahn, die die Formoberfläche berühren nicht wie bei Thermobildungsverfahren, die eine erhitzte Form verwenden, wodurch eine Schmelzverbindung der Fasern der Bahn an der Oberfläche vermieden wird und die weiche, tuchähnliche Beschaffenheit erhalten bleibt. Zusätzlich erleichtert die nicht erhitzte Form das unkontrollierbare Schrumpfproblem, das im Allgemeinen bei Versuchen zum Thermobilden dünner Filme auf einer erhitzten Form auftritt. Darüberhinaus müssen Artikel, die mit dem vorliegenden Thermobildungsverfahren mit nicht erhitzter Form geformt werden, nicht für einen ausgedehnten Zeitraum in der Form gehalten werden, da die Form, die als Wärmesenke dient, die vorerhitzte thermogebildete Bahn rasch kühlt, um ihre geformte Gestalt zu erhalten. Das geformte Laminat kann zusatzlich mit einem Strom von Luft gekühlt werden, während das Laminat in oder auf der Form ist, um den Abkühlungsvorgang zu beschleunigen. Der geformte Artikel kann in der Form vollständig gekühlt werden oder aus der Form entfernt werden, nachdem der Artikel halb starr und in der Lage ist, seine Gestalt zu halten.
Formen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, können aus Metallen, Holz, Gips, Plastik und ähnlichem hergestellt werden entsprechend Formbildungsverfahren, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Erwünschterweise werden die Formen aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Des Weiteren können geeignete Formen, da das vorliegende Formungsverfahren keinen hohen Form- und Verdichtungsdruck ausübt, aus starren Metall- oder Plastikdrahtgitterstrukturen hergestellt werden. Wahlweise können die Formen mit einem Mittel zur Anwendung von Druckluft und/oder Vakuum zur Kühlung ausgestattet sein, um das Formverfahren zu unterstützen. Zusätzlich kann die Oberfläche der Form ein Muster aus erhabenen Bereichen enthalten, so dass die thermogebüdeten Artikel, die aus der Form hergestellt werden, ein Muster enthalten, das dem Muster der Oberfläche der Form entspricht.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit einer Damenbindenhülle dargestellt ist, die aus einem zweilagigen Laminae thermogebildet wird, und deren Vlieslage nach außen gerichtet ist, können das Laminat und daher die thermogebildeten Artikel der vorliegenden Erfindung mehr als zwei Lagen aufweisen und/oder können ihre Vlieslage innerhalb des thermogebildeten Artikels angeordnetaufweisen. Zum Beispiel kann ein dreilagiges Laminat mit einer Vlieslage, einer Flüssigkeitssperrenlage und einer Vlieslage hergestellt und gemäß der Offenbarung der vorliegenden Erfindung. thermogebildet werden. Eine Vlieslage innerhalb des thermogebildeten Artikels zu haben ist äußerst nützlich, z. B. in Hygieneartikeln. Zum Beispiel ist die voluminöse und daher poröse Struktur der Vlieslage sehr nützlich für den Umgang mit Flüssigkeiten, die darauf abgegeben werden. Die voluminöse, poröse Struktur stellt Zwischenräume bereit, die äußerst geeignet sind zum Halten, Aufnehmen und/oder Verteilen von Flüssigkeit. Zusätzlich kann die Vlieslage behandelt werden, um Funktions- oder Füllmaterialien zu enthalten. Die voluminöse Vlieslage der vorliegenden Erfindung, die gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen enthält, weist eine Zwischenfaserstruktur auf, die äußerst gut geeignet ist zum Einschließen von Teilchen von Funktions- oder Füllmaterialien, wie z. B. Zellstoff, superabsorbierenden Partikeln, geruchsabsorbierenden Partikeln, Kohlepartikeln, antimikrobiellen Partikeln und ähnlichem.
Das Sperrenvlieslaminat der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich für das Thermobilden der mit der Haut in Berührung stehenden Außenlage von Hygieneartikeln, wie z. B. Windelteilen, Damenbindenhüllen, Teilen von Inkontinenzhygieneprodukten für Erwachsene und ähnlichem. Solche thermogebildeten Artikel stellen nicht nur ausgezeichnete elastische Komprimierbarkeits- und Sperreneigenschaften bereit, sondern weisen auch eine tuchähnliche Beschaffenheit auf, wodurch die Artikel höchst funktionell sowie höchst bequem für die Verwender sind. Insbesondere bei Hygieneartikeln ermöglichen die Elastizität und Beschaffenheit der thermogebildeten Artikel, dass sich die Artikel an Körperbewegungen der Verwender anpassen und dabei eine bequeme, tuchähnliche Beschaffenheit und Elastizität bereitstellen, um die thermogeformte Gestalt zu halten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die thermogebildeten Artikel für Hygieneprodukte beschränkt, obwohl die Erfindung oben mit Bezugnahme auf Hygieneprodukte dargestellt worden ist. Das thermogebildete Laminat des Hygieneartikels kann in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, die von der tuchähnlichen Erscheinung und der leichten Thermobildbarkeit sowie von den Flüssigkeitssperreneigenschaften profitieren.
Die folgenden Beispiele werden zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Beispiele:
Beispiel 1
Eine dreidimensionale Hülle einer sanduhrförmigen Damenbinde wurde aus einem Laminat aus einer spinngebundenen Vliesbahn und einem Film hergestellt. Eine 3 osy spinngebundene Zweikomponentenfaserbahn wurde gemäß der zuvor erwähnten US-Patentanmeldung 08/933,444 hergestellt. Ein lineares niedrigdichtes Polyethylen (LLDPE), Aspun 6811A, das erhältlich ist von Dow Chemical, wurde mit 2 Gew.% eines TiO₂-Konzentrates gemischt, das 50 Gew.% TiO₂ und 50 Gew.% eines Polypropylens enthielt, und die Mischung wurde in einen ersten Einzelschneckenextruder zugeführt. Ein Polypropylen, PD3445, das von Exxon erhältlich ist, wurde mit 2 Gew.% des oben beschriebenen TiO₂-Konzentrates gemischt, und die Mischung wurde in einen zweiten Einzelschneckenextruder zugeführt. Die extrud erten Polymere wurden zu runden Zweikomponentenfasern, die eine Seite-an-Seite-Form und ein Gewichtsverhältnis der zwei Polymerkomponenten von 1 : 1 aufwiesen, gesponnen unter Verwendung einer Zweikomponentenspinndüse, die einen Spinnlochdurchmesser von 0,6 mm und ein L/D-Verhältnis von 6 : 1 aufwies. Die Schmelztemperaturen der Polymere, die in die Spinndüse zugeführt wurden, wurden bei 212,7°C (415 °F) gehalten, und die Durchsatzrate des Spinnloches betrug 0,75 Gramm/Loch/Minute. Die Zweikomponentenfasern, die die Spinndüse verließen, wurden durch einen Luftstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 45 SCFM/Inch Spinndüsenbreite und einer Temperatur von 18,3°C (65°F) gequencht. Die Quenchluft wurde etwa 5 Inch unterhalb der Spinndüse angelegt, und die gequenchten Fasern wurden in einer Saugeinheit von dem Typ gezogen, der in US-Patentschrift Nr. 3,802,817 an Matsuki et al. beschrieben ist. Der Saugapparat war mit einer temperaturgesteuerten Saugluftquelle ausgestattet, und die Zufuhrlufttemperaturwurde bei etwa 176,6°C (350°F) gehalten. Die gequenchten Fasern wurden mit der erhitzten Zufuhrluft gezogen, um eine Dicke von 4 Denier zu erreichen. Dann wurden die gezogenen Fasern auf eine mit Öffnungen versehene Formoberfläche mit Unterstützung eines Vakuumstromes abgelegt, um eine ungebundene Faserbahn zu bilden. Die ungebundenen Faserbahnen wurden gebunden, indem die Bahn durch eine Durchluftbindungsvorrichtung geführt wurde, die mit einer erhitzten Luftquelle ausgestattet ist. Die Geschwindigkeit und die Temperatur der erhitzten Luft betrugen jeweils 60,9 m/min (200 Fuß pro Minute) und 127,7 °C (262 °F). Die Verweilzeit der Bahn in der Haube betrug etwa 1 Sekunde. Die entstandene gebundene Bahn wies eine Dicke von 0,32 cm (0,13 Inch) und eine Dichte von 0,0309 g/cm³ auf.
Ein 0,0508 mm (2 mil) Polypropylenfilm, XBPP-15.2, wurde von CT Industries bezogen. Der Film wurde mit einem Heißschmeizkleber, National Starch 34–5541, besprüht und ohne Anwendung von wesentlichem Verdichtungsdruck auf die Vliesbahn laminiert. Die Dicke des Laminates betrug etwa 0,381 cm (0,15 Inch). Das Laminat wurde gemäß TAPPI T543PM-84 auf Gurley-Biegesteifheit getestet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Das Laminat wurde. zu einer Hulle thermogebildet, indem es in einen Ofen gegeben wurde, der für 6,5 Sekunden Ströme von erhitzter Luft bei 162,7°C anwendete, und indem dann das erhitzte Laminat in eine sanduhrförmige Form zugeführt wurde, die in 3 dargestellt ist und eine Länge von etwa 23,5 cm (9,25 Inch) und eine durchschnittliche Tiefe von etwa 2,24 cm (0,88 Inch) aufwies: Die Filmseite des Laminates wurde neben der positiven Form angeordnet, und die Vliesfaserbahnseite wurde so angeordnet, dass sie in Berührung mit der negativen Unterstützungsform kam. Die Unterstützungsform war an den zwei Kanten des engen mittleren Abschnittes mit einer flexiblen Polyurethanerweiterung von etwa 1,9 cm (¾ Inch) eingefasst, um sich an die enger werdende Kontur der positiven Form in diesem Abschnitt anzupassen. Die positive Form und die Unterstützungsform wurden geschlossen und blieben für 10 Sekunden in dieser Position, während die Formen mit einem Gebläse gekühlt wurden, bevor der thermogebildete Artikel aus der Form entfernt wurde. Die geschlossenen Formen bildeten einen Spalt, der ungefähr gleich war wie die Dicke des Laminates mit Ausnahme des mittleren Abschnittes, wo die flexiblen Erweiterungen das Laminat eng an die positive Form drückten.
Die entstandene thermogebildete Hülle wies eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,203 cm (0,08, Inch) auf und behielt größtenteils die weiche, tuchähnliche Beschaffenheit des Substratlaminates. Sogar die Wand des mittleren Abschnittes der Hülle, von der angenommen wurde, dass die während des Thermobildungsverfahrens stark gedehnt worden war, behielt im Wesentlichen die weiche, tuchähnliche Beschaffenheit. Der thermogebildete Artikel wies eine hohe Elastizität auf, die dem Artikel erlaubte, zu seiner thermogebildeten Gestalt zurückzukehren, wenn er verschiedenen richtungsmäßigen Verformungsdruckeinwirkungen ausgesetzt wurde, und das Dichte-über-Fläche-Verhältnis des thermogebildeten Artikels betrug etwa 1,12.
Vergleichsbeispiel 1
Das Sperrenlaminat von Beispiel 1 wurde hergestellt und entsprechend dem Verfahren erhitzt, das in Beispiel 1 angeführt ist, und wurde dann in einer negativen Form thermogebildet, die die umgekehrte Form der positiven Form von Beispiel 1 aufwies. Die negative Form, die aus Aluminium, hergestellt war, enthielt eine Vielzahl an gebohrten Vakuumlöchern, und die Vakuumlöcher waren mit einer Vakuumvorrichtung verbunden, so dass die Vorrichtung einen ziehenden Luftstrom gegen die negative Form, richten konnte. Das erhitzte Laminat wurde auf die Form gelegt, wobei seine Vlieslage die Oberfläche der Form berührte. Dann wurde sofort die Vakuumvorrichtung eingeschaltet, um zwangsmäßig das Laminat zur Oberfläche der Form zu ziehen, wodurch das Laminat geformt und verdichtet wurde. Die entstandene thermogebildete Hülle war stark verdichtet und wies eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,038 cm (0,015 Inch) auf, und die Vlieslage wies eine filmartige Beschaffenheit auf. Die thermogebildete Hülle wies ein Dichte-über-Fläche-Verhältnis von etwa 3 auf. Die Hülle war steif, und die Kanten der Hülle waren unbequem scharf, wodurch diese komprimierte Hülle ungeeignet für Anwendungen mit Hautkontakt war.
Der thermogebildete Artikel, der gemäß der vorliegenden, Erfindung hergestellt wurde, d. h. die Hülle von Beispiel 1, ist, nicht wie die Hülle von Vergleichsbeispiel 1, ein elastisch komprimierbarer Artikel, der ansprechende und bequeme Beschaffenheitseigenschaften aufweist.
Kontrollbeispiel 1
Ein 0,1 mm (4 mil) Polypropylenfilm, der erhältlich ist von CT Industries, wurde auf Gurley-Biegesteifheit getestet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Kontrollbeispiel 2–3
0,16 und 0,08 cm (1/16 und 1/32 Inch) dicke flexible Polyethylenschaumblätter, Volara^TM E–O, die erhältlich sind von Voltek, Corp., Massachusetts. Diese Schaumblätter sind von der Art von Polyethylenblättern, die kommerziell verwendet werden, um die Hülle von Inkontinenzeinlagen herzustellen. Die Schaumblätter wurden auf Gurley-Biegesteifheit getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen, dass das tuchähnliche Laminat der vorliegenden Erfindung eine erstrebenswerte Biegeeigenschaft aufweist, die ähnlich wie bei flexiblen Polyethylenschaumblättern ist, während es eine bequeme tuchähnliche Beschaffenheit bereitstellt.

Claims

Hygieneartikel (20) umfassend eine thermogebildete Flüssigkeitssperrenhülle (22), einen flüssigkeitsabsorbierenden Kern (24) und eine flüssigkeitsdurchlässige Einlage (26), wobei die Hülle (22) ein thermogebildeter Artikel ist, der aus einem Laminat (10) umfassend eine Vliesbahnlage (14) und eine Flüssigkeitssperrenlage (12) thermogebildet ist; wobei die Vliesbahnlage (14) eine Strukturkomponente umfasst, welche gekräuselte Fasern und eine wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente bildet, und wobei die Vliesbahn (14) im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen aufweist, wobei das Laminat (10) eine Gurley-Biegesteifheit zwischen etwa 15 mg und etwa 20000 mg aufweist und eine schaumähnliche Elastizität und tuchähnliche Beschaffenheit bereitstellt, wobei der dreidimensionale, thermogebildete Artikel eine schaumähnliche Elastizität, tuchähnliche Beschaffenheit und Flüssigkeitssperreneigenschaft aufweist, wobei: Der thermogebildete Artikel ein Dichte-über-Fläche-Verhältnis zwischen etwa 1 und etwa 2,5 aufweist.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 1, wobei die Vliesbahn (14) Zwischenfaserbindungen an den Kreuzungsberührungspunkten der Fasern enthält.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 1. oder 2, wobei die Strukturkomponente ein faserbildendes thermoplastisches Polymer umfasst.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei die Haftmittelkomponente ein thermoplastisches Polymer mit einem Schmelzpunkt umfasst, der niedriger ist als der Schmelzpunkt der Strukturkomponente.
Hygieneartike (20) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Strukturkomponente ein faserbildendes thermoplastisches Polymer umfasst, ausgewählt aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonaten, Polystyrenen, thermoplastischen Elastomeren, Fluorpolymeren, Vinylpolymeren und Mischungen und Copolymeren daraus.
Hygieneartikel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Strukturkomponente Polypropylen umfasst und die Haftmittelkomponente Polyethylen umfasst.
Hygieneartikel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Haftmittel- und Strukturkomponenten der Vliesbahnlage (14) in der Form einer konjugierten Faser vorhanden sind.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 7, wobei die konjugierte Faser eine Zweikomponentenfaser umfasst, umfassend Polypropylen und hochdichtes Polyethylen.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 7, wobei die konjugierte Faser eine Zweikomponentenfaser umfasst, umfassend Polypropylen und lineares niedrigdichtes Polyethylen.
Hygieneartikel (20) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die konjugierte Faser eine Seite-an-Seite Zweikomponentenfaser umfasst.
Hygieneartikel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Sperrenlage (12) ausgewählt ist aus Filmen, Mikrofaservliesbahnen und Laminaten daraus.
Hygieneartikel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Sperrenlage (12) ein thermoplastisches Polymer umfasst, ausgewählt aus Polyethylen, Polypropylen und Mischungen daraus.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Artikel eine Innenoberfläche und eine Aussenoberfläche aufweist, und wobei die Vliesbahnlage (14) die Aussenoberfläche bildet.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Artikel eine Innenoberfläche und eine Aussenoberfläche aufweist, und wobei die Vliesbahnlage (14) die Innenoberfläche bildet.
Hygieneartikel (20) gemäß Anspruch 14, wobei die Vliesbahnlage (14) funktionelle Teilchen enthält.