DE69624703T2

DE69624703T2 - Wasserstrahl verfestigte vliesstoffverbundkörper

Info

Publication number: DE69624703T2
Application number: DE69624703T
Authority: DE
Inventors: Scott Kepner; Sutphin Leach; Nell Welchel
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: KR19990022489A; CN1192250A; AU703499B2; CA2220725A1; WO1996041045A2; US6022818A; MX9709766A; DE69624703D1; CN1080339C; EP0830470B1; WO1996041045A3; AU6761296A; MX206776B; EP0830470A2; BR9608569A; KR100361781B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verschlungene, fasrige, nicht gewebte Bahnen.
Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung auf hydro-verschlungene Strukturen gerichtet, die absorbierende Fasern aufweisen, wie beispielsweise Pulpe-Fasern, auf einer Oberfläche der Strukturen, und Matrix-Fasern, wie beispielsweise Polyolefin-Stapelfasern, auf der anderen Oberfläche der Strukturen. Die sich ergebenden Komposits besitzen eine breite Vielfalt von Verwendungen, wobei nicht wenige davon eine Flüssigkeits- Management-Komponente in absorbierenden Gegenständen für die persönliche Vorsorge, wie beispielsweise Windeln, Trainingshosen, Inkontinenz-Kleidungsstücke, Hygieneprodukte für Frauen, Bandagen, Wisch- bzw. Taschentücher, und dergleichen, sind.
Fasrige, nicht verwebte Strukturen werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet, umfassend, allerdings nicht darauf beschränkt, absorbierende Strukturen. Beispiele von solchen absorbierenden Strukturen umfassen absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge, die gewöhnlich Körperflüssigkeit, wie beispielsweise Urin und Menses, absorbieren. Absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge sind im Design fortschrittlicher geworden, sie sind zunehmend komplexer geworden sowohl in der Anzahl von Komponenten, die sie enthalten, als auch der sehr spezifischen Funktionen, die sie einnehmen. Ursprünglich waren die meisten, wenn nicht alle, dieser Produkte sehr einfach im Design. Typischerweise umfassten sie einen bestimmten Typ einer körperseitigen Auskleidung, einen einfachen, absorbierenden Kern, zusammengesetzt aus Holz- Pulpe-Flocken, und eine kleidungsseitige Unterlage oder Barriere, wie beispielsweise eine Schicht aus Kunststofffilm. Viele dieser Produkte waren sehr massig aufgrund von dem, was nun als deren ineffektives, strukturelles Design bekannt ist. Eine schlechte, funktionale Eigenschaft wurde oftmals einfach durch Vergrößern der Produkte, wie beispielsweise durch Hinzufügen von mehr absorbierendem Material, kompensiert. Sehr wenig war über jede der Komponenten, deren Vorteile, deren Grenzen, und wie sie miteinander zusammenwirken, bekannt.
Heutzutage ist die größte Bemühung auf die Verringerung der Größe dieser Produkte gerichtet worden. Windeln und Hygieneprodukte für Frauen, wie beispielsweise Sanitärtü eher, sind nur zwei Beispiele davon, wo eine Verringerung in der Dicke eine antreibende Kraft in den Design-Kriterien gewesen ist. Hygieneprodukte für Frauen, wie beispielsweise Einlagen, sind, in einem relativen Sinne, neue Produkte, die es möglich gemacht haben, die Größe des gesamten Produkts zu verringern. Indem dies so vorgenommen wird, ist die maximale Nutzung jeder und aller Komponenten wesentlich in dem Design dieser Produkte geworden. Die vorliegende Erfindung ist auf solche Bemühungen gerichtet.
Im Hinblick auf die Fähigkeit von absorbierenden Gegenständen für die persönliche Vorsorge eine Flüssigkeitaufnahme und Aufbewahrung zu handhaben, haben Materialien mit niedriger Dichte, wie über durch Luft verbundene, kardierte Bahnen, die ausgezeichnete Aufnahme und temporäre Reservoir-Funktionen gezeigt. Sie zeigen allerdings einen Mangel hinsichtlich eines effektiven Zurückhaltungs- und Speichermechanismus, wie er bei Zellulose oder zelluloseartigen Komponenten, wie beispielsweise Holz-Pulpe-Fasern, auch bezeichnet als Flocken, erzielt werden kann. Es sind hierbei Alternativen vorhanden, um sich diesem Nachteil zuzuwenden, wie beispielsweise Hinzufügen von Rückhaltekomponenten zu dem Aufnahmematerial oder Schichten eines Aufnahmematerials mit einem Rückhaltematerial innerhalb einer Produktstruktur.
Die Hinzufügung einer Rückhaltekomponenten zu der Struktur erzeugt eine Mischung von Aufnahme- und Rückhaltefunktionen und -eigenschaften. Während dies eine effektive Struktur sein kann, ist es in einigen Fällen erwünscht, Funktionen zu separieren, um die Funktionsweise in einem Produkt für die persönliche Vorsorge zu maximieren. Zum Beispiel kann, falls eine lose bzw. lockere Struktur als eine körperseitige Auskleidung vorgesehen ist, dann die Hinzufügung von Zellulose den Umfang eines Rückflusses von der Auskleidung auf die Haut des Benutzers erhöhen. Dies ist klar keine erwünschte Funktion und sollte deshalb vermieden werden.
Eine andere Alternative ist diejenige, das Rückhaltematerial mit der Flüssigkeitaufnahme- Schicht zu schichten oder zu falten. Dies eliminiert Zellulose in dem körperseitigen Bereich des Komposits, ruft allerdings Schwierigkeiten in Bezug auf die Zwischenfläche zwischen dem Aufnahme- und Rückhaltebereich des Komposits hervor. Ein Ausfall an dieser Zwischenfläche kann verschiedene Probleme in dem System hervorrufen, umfassend einen Mangel an Haltbarkeit in der physikalischen Struktur und einen Ausfall von Flüssigkeitsdurchgangswegen aufgrund einer unzureichenden Kommunikation zwischen den zwei Schichten. Die Schichten können über irgendeine Anzahl von Befestigungsmittel zusam mengehalten werden, umfassend Klebebindungen und thermische Bindungen. Eine thermische Bindung erfordert eine thermoplastische Komponente in jeder Schicht. Demzufolge wird ein Substrat, das vollständig aus Zellulose hergestellt ist, nicht thermisch bindbar sein. Eine adhäsive Bindung kann dazu verwendet werden, die Schichten zu befestigen, allerdings können die Adhäsive die Erzeugung von Fluiddurchgangswegen zwischen der Aufnahme- und Rückhalteoberfläche beeinträchtigen. Eine mechanische Bindung, wie beispielsweise eine Hydroverschlingung oder eine Vernadelung, kann verwendet werden, um Strukturen mit dem erwünschten Grad einer Befestigung zwischen den Faltungen und mit Flüssigkeitsdurchgangswegen zu erzeugen. Jedes Verfahren einer Befestigung ist dahingehend befunden worden, dass es der sich ergebenden Struktur unterschiedliche Eigenschaften verleiht.
Die US-A-5284703 offenbart ein hydraulisch verschlungenes, nicht gewebtes Komposit- Gewebe mit einem hohen Pulpe-Gehalt, aufweisend von 10 bis 25 Gew.-% einer nicht gewebten, kontinuierlichen Filament-Substrat-Komponenten und mehr als 70 Gew.-% an Pulpe-Fasern.
Die EP-A-235309 offenbart eine Außenbeschichtung für absorptive Gegenstände, aufweisend ein kombiniertes, nicht gewebtes Gewebe, das zwei Schichten unterschiedlicher Faserzusammensetzungen besitzt, nämlich eine erste Schicht, die 70 bis 100 Gew-% an hydrophoben Fasern besitzt, und eine zweite Schicht, die 50 bis 100 Gew.-% an hydrophilen Fasern besitzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verschlungenes, nicht gewebtes Komposit zu schaffen, das effektive Rückhalte- und Speichercharakteristika ebenso wie eine ausgezeichnete Flüssigkeitaufnahme besitzt. Diese Aufgabe wird durch ein verschlungenes, nicht gewebtes Komposit (100) gelöst, das Flüssigkeitaufnahme-Außenbereiche (106) und einen Flüssigkeitrückhalte-Außenbereich (110), separiert durch einen inneren Bereich (108), aufweist, wobei der Flüssigkeitaufnahme-Außenbereich (106) und der innere Bereich eine obere Bahn (102) bilden, wobei das Komposit (100) von 20 bis 60 Gew.-% an absorbierenden Fasern, ausgewählt aus natürlichen und synthetischen zelluloseartigen und Zellulose-Derivat-Fasern, und von 40 bis 80 Gew.-% Matrix-Fasern basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits (100) umfasst, wobei der Fluidaufnahme- Außenbereich (106) im Wesentlichen Matrix-Fasern aufweist und der Rückhalte- Außenbereich (110) im Wesentlichen absorbierende Fasern aufweist, wobei der innere Bereich eine Mischung der absorbierenden Fasern und der Matrix-Fasern, verschlungenen miteinander, enthält, wobei das Komposit eine Flüssigkeitaufnahme-Rate von 2 cm³ pro Minute oder größer, einen Kohäsionswert von 1,5 kg pro 6,45 cm² (1 in2) oder größer, einen Kappen-Berst-Belastungswert von 1000 g oder geringer und eine geforderte Absorptionsrate von 1 g pro Minute oder größer besitzt.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein fasriges, nicht verwebtes Komposit gerichtet, das aus mindestens zwei Faserquellen gebildet ist, die darauffolgend im Wesentlichen miteinander so verschlungen werden, wie, zum Beispiel, durch Hydroverschlingung. Eine Quelle der Fasern, verwendet in den Komposits der vorliegenden Erfindung, sind absorbierende Fasern, wie beispielsweise Holz-Pulpe-Fasern, die dazu geeignet sind, Flüssigkeiten, wie beispielsweise Urin und Menses, zu absorbieren. Andere absorbierende Fasern sind auch dahingehend vorgesehen, dass sie innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung fallen. Die andere Quelle von Fasern sind solche Fasern, die kollektiv als Matrix- Fasern bezeichnet werden. Sie sind oftmals weniger absorbierend als die Pulpe-Fasern, da deren Funktion diejenige ist, Flüssigkeiten aufzunehmen, sie temporär zu halten und sie dann zu den absorbierenden Fasern zu überführen. Beispiele von Matrix-Fasern umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, hydrophile Fasern und hydrophobe Fasern, in Bezug auf die es erwünscht ist, hydrophil behandelt zu werden. Die Matrix-Fasern sind typischerweise Stapelfasern oder kontinuierliche Fasern, hergestellt aus extrudierbaren und spinnbaren Polymeren, wie zum Beispiel aus Rayon, Polyolefinen und Polyestern. Zusätzlich können die Matrix-Fasern verschiedene Typen von Fasern umfassen, wie beispielsweise Mischungen aus Polyolefinfasern und Polyesterfasern.
Um das verschlungene Komposit zu bilden, werden separate Bahnen aus absorbierenden und Matrix-Fasern gebildet, zusammengebracht, und dann miteinander verschlungen. Der Grad einer Verschlingung wird so kontrolliert, um eine vollständige Integration der Fasern von den zwei Bahnen zu verhindern. Als Folge sind eine Seite des Komposits im Wesentlichen absorbierende Fasern, während die andere Seite des Komposits im Wesentlichen Matrix-Fasern sind. Die Matrix-Fasern werden so ausgewählt, um eine schnelle Aufnahme von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Urin und Menses, zu ermöglichen, während die absorbierenden Fasern dazu dienen, die Flüssigkeiten, die in die Matrix-Fasern aufgenommen sind, zu absorbieren und zurückzuhalten. Durch Vermeiden einer vollständigen Integration der zwei Faserquellen erzeugen die Matrix-Fasern eine zu dem Körper hinweisen de Flüssigkeitaufnahme-Außenfläche in Bezug auf das Komposit, das zum Positionieren zu oder in Kontakt mit dem Körperträger geeignet ist. Da dort im Wesentlichen keine absorbierenden Fasern an dieser Oberfläche vorhanden sind, wird eine sich viel trockener anfühlende Oberfläche erzeugt.
Umgekehrt wird, da die gegenüberliegende Oberfläche, die Fluidrückhalte- Außenoberfläche des Komposits, im Wesentlichen absorbierende Fasern sind, eine maximale Absorption und Zurückhaltung durch diese Seite des Produkts erzielt. Zwischen den zwei Außenoberflächen wird eine Zwischenfläche erzeugt, wo sich die absorbierenden Fasern mit den Matrix-Fasern mischen, um dadurch eine Fluidübertragungszone zu erzeugen, die, aufgrund der Verschlingung, die Übertragung von Flüssigkeit von den Matrix-Fasern in die absorbierenden Fasern hinein maximiert. Zusatzlich wird, da dabei kein Klebemittel verwendet wird, angenommen, dass dort eine geringere Wechselwirkung an der Zwischenfläche vorhanden ist.
Das Komposit, das so gebildet ist, besitzt einen besonderen Nutzen als ein absorbierender Mechanismus für absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge, wie beispielsweise Windeln, Trainingshosen, Inkontinenz-Einrichtungen, Hygieneprodukte für Frauen, Wischtücher, Bandagen und dergleichen. Auf dem Gebiet der Hygieneprodukte für Frauen ist das Material der vorliegenden Erfindung besonders gut als Einlagematerial geeignet. In Abhängigkeit von den Fasern und Schichten, die als der Matrix-Bereich des Komposits verwendet werden, kann ein Material entwickelt werden, das eine weiche Außenseite, geeignet zur Verwendung gegen die Haut, und eine gegenüberliegende Oberfläche, die leicht Flüssigkeit zurückhält, besitzt. Alternativ kann das Komposit unterhalb eines herkömmlichen körperseitigen Auskleidungsmaterials verwendet werden, um eine noch andere Art eines fertiggestellten Produkts zu bilden.
Die verschlungenen, nicht-gewebten Komposits gemäß der vorliegenden Erfindung sollten von 20 bis 60 Prozent bezogen auf das Gewicht an absorbierenden Fasern und von 40 bis 80 Prozent bezogen auf das Gewicht an Matrix-Fasern, basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits, haben und können, in weiter ausgestalteten Ausführungsformen, von 50 bis 60 Prozent absorbierende Fasern und von 40 bis 50 Prozent Matrix-Fasern umfassen. Die Flüssigkeitaufnahme-Außenoberfläche sollte im Wesentlichen Matrix- Fasern aufweisen, der Innenbereich sollte eine Mischung aus absorbierenden Fasern und Matrix-Fasern, verschlungen miteinander, enthalten, und die Flüssigkeitrückhalte- Außenoberfläche sollte im Wesentlichen absorbierende Fasern enthalten. Falls es erwünscht ist, können die absorbierenden Fasern eine Nassfestigkeit und/oder ein Superabsorptionsmittel, dazwischen eingemischt, enthalten. Das sich ergebende Komposit sollte eine Flüssigkeit-Aufnahmerate von ungefähr 2 Kubikzentimeter pro Minute oder größer, einen Kohäsionswert von ungefähr 1 Kilogramm pro 6,45 cm² (1 in²) oder größer, einen Kappenberstwert von ungefähr 1000 Gramm oder weniger und eine geforderte Absorptionsrate von einem Gramm pro Minute oder größer haben.
Variationen des Komposits können auch eingesetzt werden, wie, zum Beispiel, durch Hinzufügen einer zusätzlichen Schicht zu dem Komposit, wie beispielsweise eine zweite, obere Schicht, positioniert angrenzend an die Flüssigkeitaufnahme-Außenoberfläche der oberen Bahn und in Kontakt damit stehen. Diese zweite, obere Bahn bzw. Schicht kann eine fasrige, nicht gewebte Bahn aufweisen, die selbst eine Vielzahl von Matrix-Fasern umfassen kann.
Die Komposits der vorliegenden Erfindung können in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, umfassend, allerdings nicht darauf eingeschränkt, absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge, wie zum Beispiel Einlagen. Das Design solcher Gegenstände wird, minimal, eine Unterlagebahn und einen absorbierenden Kern umfassen. Die Komposits der vorliegenden Erfindung können als der absorbierende Kern verwendet werden, wobei in einem solchen Fall die Flüssigkeitrückhalte-Außenoberfläche des Komposits zu der Unterlageschicht hin positioniert werden wird. Als Folge kann die Flüssigkeitaufnahme-Außenoberfläche an der Haut des Trägers anliegend positioniert werden. Alternativ wird dort, wo das Komposit eine zweite, obere Bahn bzw. Schicht umfasst, die zweite, obere Bahn angrenzend an die Haut des Trägers positioniert werden.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht eines Komposits mit verschlungenen, absorbierenden und Matrix-Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsseitenansicht eines anderen Komposits mit verschlungenen, absorbierenden und Matrix-Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist der obere Bereich des Komposits ein zweischichtiges Material, das eine doppelte Funktionalität erzielt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Verfahrens zum Bilden eines Komposits mit verschlungenen, absorbierenden und Matrix-Fasern gemäß der vorliegenden Er findung. Die Ausrüstung in dieser Figur umfasst eine Vorrichtung zum Durchführen einer Hydroverschlingung.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer Testvorrichtung zum Messen der Rate, unter der eine absorbierende Struktur Flüssigkeit absorbiert.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Messen der Rate, unter der eine absorbierende Struktur Flüssigkeit absorbiert.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Testvorrichtung zum Messen eines geforderten Absorptionsvermögens an Flüssigkeiten durch eine absorbierende Struktur.
Fig. 7 zeigt eine fotomikrografische Aufnahme des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Beispiel 2a beschrieben ist.
Fig. 8 zeigt eine fotomikrografische Aufnahme des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Beispiel 3a beschrieben ist.
Fig. 9 zeigt eine fotomikrografische Aufnahme eines Materials gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht eines absorbierenden Gegenstands für die persönliche Vorsorge, in diesem Fall eine Einlage, die ein Komposit gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
In Fig. 1 nun ist ein Querschnitt eines Komposits aus verschlungenen, absorbierenden Fasern und Matrix-Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Komposit 100 ist aus zwei Schichten eines Materials, umfassend eine obere Schicht 102 und eine untere Schicht 104, gebildet. Die Oberschicht 102 ist aus einer fasrigen, nicht-verwebten Bahn, hergestellt aus oder umfassend Matrix-Fasern, gebildet, und die untere Schicht 102 ist aus einer Schicht aus absorbierenden Fasern gebildet. So, wie es hier verwendet ist, bedeutet "absorbierende Fasern" sowohl natürliche als auch synthetische, zelluloseartige und Zellulose-, derivative Fasern. Beispiele solcher Fasern umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, Holzpulpe-Fasern, Rayon-Fasern, Flachs-Fasern, Eukalyptus-Fasern, Baumwoll-Fasern, und dergleichen. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung sollen "absorbierende Fasern" und "Pulpe-Fasern" gegeneinander austauschbar verwendet werden und sollen dieselbe Beudeutung und denselben Umfang haben. Die zwei Schichten werden eine auf der anderen positioniert und dann miteinander über einen Prozess, wie ein solcher, der in Fig. 3 dargestellt und nachfolgend beschrieben ist, verschlungen bzw. verhakt. In diesem Prozess sind die absorbierenden Fasern in die Matrix-Fasern über die Verwendung von Wasserstrahlen integriert. Aufgrund der Verschlingung der absorbierenden Fasern mit den Matrix-Fasern an der Zwischenfläche zwischen den zwei Bahnen besitzt das Komposit drei variable Bereiche 106, 108 und 110, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der erste/äußere Bereich 106 umfasst eine Flüssigkeitaufnahme-Außenfläche 107 und ist, zusammen mit dem ersten Außenbereich insgesamt, aus im Wesentlichen den Fasern von der Matrix-Schicht oder der oberen, bzw. Oberseitenbahn 102 zusammengesetzt. Mit "im Wesentlichen" ist gemeint, dass der Gewichts-prozentsatz der Matrix- Fasern, basierend auf dem gesamten Gewicht der Fasern in dem Bereich 106, größer als oder gleich zu ungefähr 90 Prozent sein wird. In dem inneren Bereich 108, der durch die Zwischenfläche zwischen den Bahnen 102/104 und einer imaginären Linie 112, selektiv durch die obere Bahn 102 gezogen, gebildet ist, wird eine Mischung aus Fasern von sowohl der oberen Bahn 102 als auch der unteren Bahn 104 sein. Der zweite, äußere Bereich 110 umfasst eine Fluid-Zurückhalte-Außenoberfläche 111 und ist, zusammen mit dem zweiten Außenbereich 110 als ganzes, aus im Wesentlichen den absorbierenden Fasern von der absorbierenden Bahn 104 zusammengesetzt. Mit "im Wesentlichen" ist gemeint, dass der Gewichts-prozentsatz der absorbierenden Fasern, basierend auf dem Gesamtgewicht der Fasern in dem Bereich 110, größer als oder gleich zu ungefähr 90 Prozentsein wird. Die Größe der Bereiche 106,108 und 110 hängt von dem Grad einer Hydroverschlingung ab. Wenn sich eine Hydroverschlingung erhöht, wird sich der Bereich 108 vergrößern und die Bereiche 106 und 110 werden abnehmen. Als Folge der Verschlingung wird das Komposit von 20 bis 60 Prozent bezogen auf das Gewicht an absorbierenden Fasern und von 40 bis 80 Prozent bezogen auf das Gewicht an Matrix-Fasern basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits 100 umfassen. In bestimmten, noch spezielleren Ausführungsformen, wird das Komposit 100 von 50 bis 60 Prozent an absorbierenden Fasern und 40 bis 50 Prozent Matrix-Fasern basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits umfassen.
Der erste Außenbereich 106 dient als Flussigkeitsaufnahmebereich, während der innere Bereich 108 als ein Flüssigkeitsübertragungsbereich dient, und der zweite Außenbereich 110 dient als ein Flüssigkeitzurückhaltebereich. Wenn das Material der vorliegenden Erfindung als, zum Beispiel, absorbierender Gegenstand für eine persönliche Vorsorge verwendet wird, wie beispielsweise eine Einlage, werden Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise Flüssigkeit und Menses, in den Flüssigkeitaufnahme-Bereich 106 über die Flüssig keitaufnahme-Außenfläche 107 eintreten. Diese Oberfläche und dieser Bereich sind aus Matrix-Fasern zusammengesetzt, die weniger hydrophil als die absorbierenden Fasern sind. Als Folge wird die Flüssigkeit versuchen, schnell hindurch zu einem anderen Bereich in dem Material zu treten, der, in diesem Fall, der Flüssigkeitsüberführungsbereich 108 ist. In diesem Bereich ist eine Mischung aus Matrix-Fasern und absorbierenden Fasern vorhanden. Als Folge wird dieser Bereich eine höhere Affinität für absorbierte Flüssigkeiten haben, allerdings nicht für die Affinität des an Anabsorptionsmittel reichen Flüssigkeitrückhaltebereich 110. Dies wiederum erzeugt eine treibende Kraft für die Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird in diesem Bereich durch die absorbierenden Fasern hineingezogen werden, allerdings halten die Matrix-Fasern die absorbierenden Fasern etwas entfernt, was der Struktur in diesem Bereich einer mehr offene Struktur verleiht. Wenn einmal die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsüberführungsbereich hineingezogen worden ist, dürfte die hohe Konzentration an absorbierenden Fasern in dem Flüssigkeitrückhaltebereich 110 dahingehend wirksman sein, die Flüssigkeit hineinzuziehen, so dass die Flüssigkeit von dem Benutzer weg aufbewahrt werden kann.
Eine andere Ausführungsform des Komposits ist in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt. In dieser Konfiguration ist das Komposit 100 aus drei Schichten eines Materials, umfassend dieselbe Oberseitenbahn 102 und bodenseitige Bahn 104 wie in Fig. 1, und eine zweite, obere Bahn 105, angeordnet an einer Seite 107 der Oberseitenbahn 102, die zu der bodenseiitgen Bahn 104 gegenüberliegt, gebildet. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist die obere Bahn 102 aus einer Schicht aus Matrix-Fasern gebildet, die bodenseitige Bahn 104 ist aus einer Schicht aus absorbierenden Fasern gebildet und die zweite, obere Bahn 105 ist aus einer fasrigen, nicht-gewebten Bahn gebildet, die Matrix-Fasern umfassen kann. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist diejenige, bei der die obere Bahn 102 und die zweite, obere Bahn 105 Bikomponenten-Matrix-Fasern enthalten, so dass sie einem Erwärmungsvorgang unterworfen werden können, um die zwei Bahnen aneinander anzubonden. Die Fasern der oberen Bahn 102 und der bodenseitigen Bahn 104 sind miteinander in derselben Art und Weise, wie dies vorstehend beschrieben ist, verschlungen. Wie bei der Ausführungsform, dargestellt in Fig. 1, und die vorstehend beschrieben ist, wird, aufgrund der Verschlingung der Fasern von der bodenseitigen Bahn 104 in die obere Bahn 102 hinein, der Bereich 106 im Wesentlichen Matrix-Fasern enthalten. Der Bereich 108 wird einer Mischung aus absorbierenden Fasern und nicht-gewebten Matrix-Fasern sein und der Bereich 110 wird im Wesentlichen absorbierende Fasern enthalten. Zusätzlich wird dort noch ein dritter Bereich 114 vorhanden sein, gebildet aus der zweiten, oberen Bahn 105, die auch im Wesentlichen Matrix-Fasern enthalten wird. Diese Matrix- Fasern können dieselben sein wie oder unterschiedlich sein zu den Matrix-Fasern in dem Bereich 106 oder sie können eine Mischung aus Matrix-Fasern sein. Die zweite, obere Bahn 105 ist so ausgelegt, dass sie ästhetisch ansehnlicher für eine Berührung und deshalb komfortabler für den Benutzersein wird. Dies kann durch Bilden der zweiten, oberen Bahn 105 aus Fasern vorgenommen werden, die einen kleineren Durchmesser und/oder Denier als die Fasern der oberen Bahn 102 haben.
In Fig. 3 der Zeichung wiederum ist eine schematische Form eines Verfahrens und einer Vorrichtung 10 zum Bilden von verschlungenen, nicht-gewebten Komposits gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verdünnte Suspension aus absorbierenden Fasern, in diesem Fall Holzpulpe-Fasern, durch einen Kopfkasten 12 zugeführt und über eine Schleuse 14 in einer gleichförmigen Disperison auf eine formende Oberfläche 16 einer herkömmlichen Papierherstellmaschine niedergeschlagen, Die Suspension aus Pulpe-Fasern kann zu irgendeiner Konsitenz verdünnt werden, die typischerweise in herkömmlichen Papierherstellprozessen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Suspension von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,5 Prozent bezogen auf das Gewicht an Pulpe-Fasern, suspendiert in Wasser, um eine Schlämme zu bilden, enthalten. Zusätzlich kann ein chemischer Entbinder zu der Schlämme hinzugefügt werden, um weiterhin den Prozess zu erleichtern. Die Schlämme wird auf die bildende Oberfläche 16 niedergelegt und eine Vakuumunterstützung 17 wird verwendet, um das Wasser aus den niedergeschlagenen Fasern herauszuziehen, um dadurch eine Pulpe- Bahn 18 zu erzeugen.
Die Pulpe-Fasern können von irgendeiner Pulpe mit irgendeiner hoch-durchschnittlichen Faserlänge, eine Pulpe von einer niedrig-durchschnittlichen Faserlänge, oder Mischungen der zwei Typen von Fasern, sein. Die Pulpe-Fasern mit hoch-durchschnittlicher Faserlänge werden typischerweise durchschnittliche Faserlängen von ungefähr 1,5 Millimeter (mm) bis ungefähr 6 Millimeter haben. Beispielhafte Holz-Pulpe-Fasern mit hochdurchschnittlicher Faserlänge umfassen solche, die von der Kimberly-Clark Corporation unter den Handelsnamen Longlac 19, Coosa River 54 und Coosa River 56 erhältlich sind.
Pulpe-Fasern mit niedrig-durchschnittlicher Faserlänge können, zum Beispiel, bestimmte Virgin-Hardholz-Pulpen und sekundäre Pulpen (recycelt) von Quellen, wie, zum Beispiel, Zeitungspapier, aufbereitete Pappe und Büroabfall, sein. Pulpe-Fasern mit niedrig- durchschnittlicher Faserlänge besitzen typischerweise eine durchschnittliche Faserlänge von weniger als ungefähr 1,2 mm und noch typischer in dem Bereich von ungefähr 0,7 bis 1,2 mm. Eine beispielhafte Faser mit niedrig-durchschnittlicher Faserlänge ist von Kimberly-Clark Corporation unter der Handelsbezeichnung Coosa River 57 erhältlich. Mischungen aus Pulpe-Fasern mit hoch-durchschnittlicher und niedrig-durchschnittlicher Faserlänge können variierende Verhältnisse der zwei Typen von Fasern enthalten. Allgemein können sie von ungefähr 20 bis ungefähr 100 Prozent an hoch-durchschnittlich langen Fasern und von ungefähr 0 bis 80 Prozent an niedrig-durchschnittlich langen Fasern auf einer Gewichts-Prozent-Basis basierend auf dem gesamten Gewicht aller Fasern enthalten. Es ist auch möglich, alle von nur einem Typ einer Faser zu verwenden, obwohl dies die Verarbeitung schwieriger gestalten wird, wie, zum Beispiel, 100 Prozent Fasern mit niedrig-durchschnittlicher Länge.
Die Pulpe-Fasern, verwendet in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, können unveredelt sein oder können zu variierenden Graden einer Veredelung geschlagen sein. Kleine Mengen an nass-festen Harzen und/oder an Harzbindemitteln können hinzugefügt werden, um Festigkeit und Abrasionsbeständigkeit zu verbessern. Nützliche Bindemittel und nass-feste Harze umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, Kymene 557 H Harz, erhältlich von der Hercules Chemical Company, und Parez 631 Harz, das von American Cyanamid, Inc., erhältlich ist. Quervernetzende Mittel und/oder hydrierende Mittel können auch zu der Pulpe-Mischung hinzugegeben werden, um den Grad einer Wasserstoffbindung zu verringern, falls eine sehr offene oder lose, nicht gewebte Pulpe-Faser- Bahn erwünscht ist. Ein Beispiel eines Entbindemittels ist von der Quaker Chemical Company, Conshohocken, Pennsylvania, unter der Handelsbezeichnung Quaker 2008 erhältlich. Ein anderes Entbindemittel ist von Witco/Sherex Chemical Company, Inc., Dublin, Ohio, unter der Handelsbezeichnung Arosurf PA 727 erhältlich. Das Hinzufügen von bestimmten Entbindemitteln in einer Menge von, zum Beispiel, 1 bis ungefähr 4 Prozent bezogen auf das Gewicht der Pulpe-Bahn erscheint den gemessenen, statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten zu verringern, und verbessert die Abrasionsbeständigkeit der Nicht-Pulpe-Seite des Komposit-Gewebes. Es wird angenommen, dass das Entbindemittel als ein Schmiermittel oder ein Reibungsreduzierer wirkt.
Um nun zu dem Verfahren, dargestellt in Fig. 3 der Zeichnungen, zurückzukommen, wird ein fasriges, nicht gewebtes Bahnsubstrat 20 von einer Vorratsrolle 22 abgewickelt und läuft in der Richtung, die durch den Pfeil angezeigt ist, der dazu zugeordnet ist. Das nicht- gewebte Substrat 20 kann optional durch einen Spalt 24 einer S-Rollen-Anordnung 26, gebildet durch die Stapelwalzen 28 und 30, hindurchgeführt werden.
Das nicht gewebte Substrat 20 kann aus bekannten, kontinuierlichen und nicht- kontinuierlichen Filament- oder Faser- oder nicht-webenden Extrusions-Prozessen gebildet werden. Beispiele von kontinierlichen, nicht-gewebten Faser-Extrusions-Prozessen umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, bekannte Lösungsmittel-Spinn- oder Schmelz-Spinn-Prozesse, wie, zum Beispiel, einen Spinnbindungsprozess. Siehe zum Beispiel US-Patent-Nummer 3,692,618 für Dorschner et al., US-Patent-Nummer 4,340,563 für Appel et al. und US-Patent-Nummer 5,382,400 für Strack et al. Beispiele von bekannten, nicht kontinuierlichen, nicht-webenden Faser-Extrusions-Prozessen umfassen solche, die vorgeformte Stapellängenfasern verwenden, wie beispielsweise einen gebundene, kardierte Bahnen bilden Prozess. Diese Prozesse können In-Line verwendet werden oder das Substrat 20 kann auch Off-Line gebildet werden und dann in den vorliegenden Prozess hineingebracht werden, wie beispielsweise in der Form einer Vorratsrolle 20, die in Fig. 3 dargestellt ist.
Gebundene, kardierte Bahnen sind aus Stapelfasern hergestellt, die gewöhnlich in Ballen geliefert werden. Die Ballen werden in eine Aufnahmeeinrichtung platziert, die die Fasern separiert. Als nächstes werden die Fasern über eine kombinierende oder kardierende Einheit geschickt, die weiterhin die Stapelfasern in der Maschinenrichtung voneinander trennt und ausrichtet, um so eine in Maschinenrichtung orientierte, fasrige, nicht-gewebte Bahn zu bilden. Wenn einmal die Bahn gebildet worden ist, wird sie dann durch eines oder mehrere, verschiedene Bindeverfahren gebunden. Ein Bindeverfahren ist ein Pulverbinden, wobei ein pulvriges Adhäsiv durch die Bahn hinweg verteilt und dann aktiviert wird, gewöhnlich durch Erwärmen der Bahn und Verkleben mit heißer Luft. Ein anderes Bindeverfahren ist ein Muster-Binden, wobei erwärmte Kalandrierwalzen oder eine Ultraschall- Bindeausrüstung verwendet werden, um die Fasern miteinander zu verbinden, gewöhnlich in einem lokalisierten Bindemuster, obwohl die Bahn über deren gesamte Oberfläche hin weg gebunden werden kann, falls dies so erwünscht ist. Das beste Verfahren ist deshalb, wenn Bikomoponenten-Stapelfasern verwendet werden sollen, die Verwendung eines über die Luft arbeitenden Bindemittels, wie beispielsweise ein solches, das vorstehend unter Bezugnahme auf den Bikomponenten-, spinn-gebundenen Bahnbildungsprozess beschrieben ist. Um die luftige bzw. lockere offene Art der sich ergebenen, fasrigen, nicht- gewebten Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung beizuhalten, sollte der Bindeprozess, verwendet dazu, um die Fasern der fasrigen, nicht-gewebten Bahn miteinander zu verbinden, ein Prozess sein, wie beispielsweise ein Luft-Binden, das nicht übermäßig die Struktur während des Bildungsvorgang komprimiert oder kollabiert. In einem Binden durch Luft wird erwärmte Luft durch die Bahn zwangsgeführt, um die Fasern an deren Kreuzungspunkten zu schmelzen und zu verbinden. Typischerweise wird die nicht-gebundene Bahn auf einem Formungsdraht oder einer Formungstrommel getragen. Zusätzlich kann ein Vakuum durch die Bahn gezogen werden, falls dies erwünscht ist, um weiterhin die fasrige Bahn während des Bindevorgangs zu enthalten. Solche Bindeprozesse mittels Luft sind bekannt und müssen deshalb hier nicht im Detail beschrieben werden.
Ein Luft-Schichten ist ein anderer, ausreichend bekannter Prozess, mit dem fasrige, nicht- gewebte Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können. Bei dem Luft-Schichtungs-Prozess werden Bündel von kleinen Fasern, die gewöhnlich Längen haben, die zwischen ungefähr 6 und ungefähr 19 Millimeter reichen, separiert und in einen Luftstrom eingeführt und dann auf einem formenden Schirm niedergeschlagen, oftmals mit der Unterstützung einer Vakuumversorgung. Die unter Zufall niedergeschlagenen Fasern werden dann aneinandergebondet unter Verwendung, zum Beispiel, von heißer Luft oder einem Sprühadhäsiv.
Bindeprozesse, wie beispielsweise Punkt-Binden und Muster-Binden, die glatte und/oder gemusterte Bindewalzen verwenden, können eine sich ergebende, fasrige, nicht gewebte Bahn erzeugen, die zu dicht ist und die nicht den Grad von Leerstellen besitzt, die für die vorliegende Erfindung notwendig sind. Welcher Prozess auch immer ausgewählt wird, so wird der Grad einer Bindung von den Fasern/Polymeren, die ausgewählt sind, abhängen, allerdings ist es in jedem Fall erwünscht, dass dort so wenig Kompression wie möglich während der Erwärmungsstufe vorhanden ist.
Die Pulpe-Faser-Schicht 18 und das nicht gewebte Substrat 20 werden auf einer löcherigen, verschlingenden Oberfläche 32 zusammengebracht, die durch eine herkömmliche, hydraulische Verschlingungsmaschine 34 hindurchführt, die hydraulische Verschlingungsverteiler 35 umfasst. Es ist erwünscht, dass die Pulpeschicht 18 zwischen dem nicht- gewebten Substrat 20 und den hydraulisch verschlingenden Verteilern 35 positioniert wird. Wenn die Pulpe-Schicht 18 und das nicht gewebte Substrat 20 durch die Maschine 34 hindurchführen, werden sie mit Strahlen aus Fluid behandelt, die die Pulpe-Fasern in die Matrix-Fasern des nicht-gewebten Substrats 20 hineindrücken, um dadurch die Pulpe- Fasern mit den nicht-gewebten Matrix-Fasern zu verschlingen, um die verschlungene Pulpe und das nicht gewebte Komposit 36 der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Die hydraulische Verschlingung kann unter Verwendung einer herkömmlichen, hydraulischen Verschlingungsausrüstung ausgeführt werden, wie diese in, zum Beispiel, dem US- Patent Nr. 3,485,706 für Evans und dem US-Patent Nr. 5,284,703 für Everhart et al. vorgefunden werden kann. Die hydraulische Verschlingung kann mit irgendeinem geeigneten Arbeitsfluid ausgeführt werden, wie, zum Beispiel, mit Wasser. Das Arbeitsfluid fließt durch einen oder mehrere Verteiler 35, die gleichmäßig das Fluid zu einer Reihe von individuellen Löchern oder Öffnungen verteilen. Die Löcher oder Öffnungen können von ungefähr 0,003 bis ungefähr 0,015 Inch (0,076 bis 0,38 Millimeter) im Durchmesser reichen. Zum Beispiel kann die Erfindung unter Verwendung eines Verteilers ausgeführt werden, hergestellt von Honeycomb Systems, Inc., Biddeford, Maine, enthaltend eine einzelne Reihe von ausgerichteten Löchern (30 Löcher pro Inch/12 Löcher pro Zentimeter), wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,007 Inch (0,18 Millimerter) besitzt. In dem Prozess, der verwendet wird, um die Beispiele der vorliegenden Erfindung zu bilden, wurden drei bis vier Verteiler des Typs, der gerade beschrieben ist, in Folge über die laufenden Schichten 18 und 20 ausgerichtet.
In dem hydraulischen Verschlingungsprozess führt das Arbeitsfluid durch die Öffnungen unter einem Druck hindurch, der von ungefähr 200 bis ungefähr 2000 Pounds per Square Inch Gage (psig) (ungefähr 1379 Kilopascal bis ungefähr 13.790 Kilopascal) reicht. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, dass dort keine vollständige Integration der Pulpe-Fasern in die Matrix-Fasern der nicht-gewebten Schicht oder des Substrats 20 hinein vorhanden ist. Als Folge wird es notwendig sein, sowohl den Druck als auch die Ablaufgeschwindigkeit des Prozesses einzustellen, um den erwünschten, begrenzten Grad einer Integration zu erreichen. Auch werden die Anzahl von Verteilern 35 und der Druck innerhalb des Verteilers den Grad einer Integration beeinflussen, bei dem Basisgewicht des nicht-gewebten Substrats, in das hinein die Pulpe-Fasern integriert werden.
Das Fluid trifft auf die Pulpe-Faserschicht 18 und das nicht gewebte Substrat 20 auf, wobei beide davon durch eine löcherige Oberfläche 32 gestützt werden, die, zum Beispiel, ein einzelner, ebener Maschendraht sein kann, der eine Maschengröße von ungefähr 40 · 40 Litzen pro Inch (15,7 · 15,7 Litzen pro Zentimeter) bis ungefähr 100 · 100 Litzen pro Inch (39,4 · 39,4 Litzen pro Zentimeter) besitzt. Die löcherige Oberfläche 32 kann ein Mehrfach-Lagen-Netz sein, das eine Maschengröße von ungefähr 50 · 50 bis ungefähr 200 · 200 Litzen pro Inch (19,7 · 19,7 bis ungefähr 78,7 · 78,7 Litzen pro Zentimeter) besitzt. So, wie es in vielen Wasserstrahlbehandlungsprozessen typisch ist, können Vakuumschlitze 38 direkt unterhalb dem Hydro-Nadel-Bildungs-Verteiler 35 oder unterhalb der gelochten Verschlingungsoberfläche 32 auslaufseitig der Verteiler 35 angeordnet sein, so dass überschüssiges Wasser von dem verschlungenen Komposit-Material 36 abgezogen werden kann.
Nach der Fluidstrahl-Behandlung kann das Komposit-Material oder das Gewebe 36 zu einem nicht-kompressiven Trocknungsvorgang oder einem kompressiven Trocknungsvorgang, wie beispielsweise mit Dampfbechern (nicht dargestellt), überführt werden. Eine Aufnahmewalze 40 mit differenzieller Geschwindigkeit kann verwendet werden, um das Material von dem hydraulischen Nadel-Bildungsband zu einem nicht-kompressiven Trocknungsvorgang zu überführen. Alternativ können herkömmliche Aufnehmer vom Vakuum-Typ und Überführungsgewebe verwendet werden. Falls es erwünscht ist, kann das Komposit-Gewebe nass gekräuselt werden, bevor es zu dem Trocknungsvorgang überführt wird. Ein nicht-kompressives Trocknen der Bahn kann unter Verwendung einer herkömmlichen Drehtrommel-Trocknungseinrichtung 42 mit Durchgangsluft vorgenommen werden. Die Durchgangsluft-Trocknungseinrichtung 42 kann ein äußerer, drehbarer Zylinder 44 mit Perforationen 46 in Verbindung mit einer äußeren Haube 48, um heiße Luft, die durch die Perforation 46 geblasen ist, aufzunehmen, sein. Ein Durchgangs- Trocknungseinrichtungsband 50 trägt das Komposit-Gewebe 36 über den oberen Bereich des äußeren Zylinders 44 der Durchgangs-Trocknungseinrichtung. Die erwärmte Luft, die durch die Perforationen 46 in dem äußeren Zylinder 44 der Durchgangs- Trocknungseinrichtung 42 gedrückt ist, entfernt Wasser von dem Komposit-Gewebe 36. Die Temperatur der Luft, die durch das Komposit-Gewebe 36 durch die Durchgangs- Trocknungseinrichtung 42 gedrückt ist, kann von ungefähr 93ºCelsius (C) bis ungefähr 260ºC (200º F bis ungefähr 500º F) reichen. Andere nützliche Durchgangs- Trocknungsverfahren und -vorrichtungen können in, zum Beispiel, den US-Patent Nr. n 2,666,369 und 3,821,068 vorgefunden werden.
Es kann erwünscht sein, Endverarbeitungsschritte und/oder Nachbehandlungsprozesse zu verwenden, um ausgewählte Eigenschaften bei dem Komposit-Gewebe 36 zu erzielen. Zum Beispiel kann das Gewebe leicht durch Kalandrier-Walzen gepresst werden, kann gekräuselt oder gebürstet werden, um ein gleichförmiges, äußeres Erscheinungsbild und/oder bestimmte taktile Eigenschaft zu erzielen. Alternativ, und/oder zusätzlich, können chemische Nachbehandlungen, wie beispielsweise durch oberflächen-aktive Mittel, Adhäsive oder Farbstoffe, bei dem Gewebe angewandt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Gewebe verschiedene Materialien enthalten, wie, zum Beispiel, aktivierte Kohle-, Lehm-, Stärke und superabsorbierende Materialien. Zum Beispiel können diese Materialien zu der Suspension aus Pulpe-Fasern, verwendet dazu, die Pulpe-Faserschicht zu bilden, verwendet werden. Diese Materialien können auch auf der Pulpe-Faserschicht vor den Fluid-Strahlbehandlungen niedergeschlagen werden, so dass sie in das Komposit-Gewebe 36 durch die Wirkung der Fluid-Strahlen eingefügt werden. Alternativ und/oder zusätzlich können diese Materialien zu dem Komposit-Gewebe nach den Fluid-Strahl-Behandlungen hinzugefügt werden. Falls superabsorbierende Materialien zu der Suspension aus Pulpe-Fasern in der Pulpe-Faserschicht vor einer Wasserstrahlbehandlung hinzugefügt werden, ist es bevorzugt, dass die superabsorbierenden Mitteln solche sind, die inaktiv während den Nassformungs- und/oder den Wasserstrahlbehandlungsschritten verbleiben und die später aktiviert werden können. Herkömmliche superabsorbierende Mittel können zu dem Komposit-Gewebe nach der Wasserstrahlbehandlung hinzugefügt werden. Siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 5,328,759 für McCormack et al. Nützliche, superabsorbierende Mittel umfassen, zum Beispiel, ein superabsorbierendes Natriumpolyacrylat-Material, erhältlich von der Hoechst Celanese Corporation unter der Markenbezeichnung Sanwet IM-5000 P. Superabsorbierende Mittel können in einem Verhältnis von bis zu 50 Gramm des superabsorbierenden Mittels pro 100 Gramm der Pulpe-Faser vorhanden sein. Sie können in verschiedenen Formen verwendet werden, einschließlich, zum Beispiel, Partikeln, Flocken und Fasern.
Nachdem die Materialien und das Verfahren der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden nun verschiedene Beispiele, die präpariert wurden, angegeben, um die vorliegende Erfindung zu demonstrieren. Diese Beispiele, ebenso wie die Testabläufe, um sie zu messen, sind nachfolgend angegeben.

TESTABLÄUFE

Flüssigkeitaufnahmezeit

Die Komposit-Strukturen der vorliegenden Erfindung wurden getestet, um zu bestimmen, wie schnell jede 2 Kubikzentimeter einer künstlichen, menstrualen Flüssigkeit absorbieren würden. Die Zusammensetzung des synthetischen, menstrulaen Fluids ist, bezogen auf einer Gewichts-Prozent-Basis, ungefähr 82,5% Wasser, 15,8% Polyvinylpyrrolidon und 1,7% Salze, Farbstoffe und oberflächen-aktive Mittel. Es besaß eine Viskosität von 17 Centipoise und eine Oberflächenspannung von 53,5 Dynes pro Zentimeter. Der Test verwendete eine Testvorrichtung, die bestand aus 1) einem Lucite® Block und 2) einer flachen, horizontalen Testoberfläche.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Lucite® Block. Fig. 5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Lucite® Blocks. Der Block 200 besitzt eine Basis 202, die von dem Boden des Blocks vorsteht. Die Basis 202 besitzt eine flache Oberfläche 204, die ungefähr 2,875 Inch (7,3 Zentimeter) lang und 1,5 Inch (3,8 Zentimter) breit ist und die den Boden des Blocks 200 bildet. Eine längliche Öffnung 206 (ungefähr 1,5 Inch (3,8 cm lang) mal ungefähr 0,25 Inch (0,64 cm breit), ist in der Mittel des Blocks angeordnet und erstreckt sich von der Oberseite des Blocks zu der Oberfläche 204 der Basis 202 des Blocks. Wenn der Boden der Öffnung 206 verdeckt ist, kann die Öffnung 206 ungefähr 10 Kubikzentimeter an Flüssigkeit aufnehmen. Eine Markierung 207 auf dem Block 200 zeigt ein Flüssigkeitsniveau von ungefähr 2 Kubikzentimetern an. Ein Trichter 208 an der Oberseite des Blocks führt in einen Durchgangsweg 210, der mit der länglichen Öffnung 206 verbunden ist. Flüssigkeit wird nach unten in den Trichter 208 hineingegossen und führt durch den Kanal 210 in die längliche Öffnung 206 hindurch und aus einer Testprobe unterhalb des Blocks heraus.
Jede Probe (7,6 cm · 17,8 cm) wurde getestet, indem sie auf eine flache, akrylische, horizontale Testoberfläche platziert wurde und indem dann die flache, vorstehende Basis des Blocks auf die Oberseite der Probe (nicht gewebte Seite nach oben, Pulpe-Seite nach unten) gelegt wurde, so dass die lange Dimension der länglichen Öffnung 206 parallel zu der langen Dimension der Probe lag und zwischen den Enden und Seiten der Probe zentriert war. Das Gewicht des Blocks betrug ungefähr 163 Gramm, so dass der Block auf der Probe mit einem Druck von ungefähr 7 Gramm pro Quadratzentimeter ruhte. Ungefähr 4 Kubikzentimeter des künstlichen, menstrualen Fluids wurden in den Trichter von einem Repipet (Katalog-Nr. 13-687-20; Fischer Scientific Company) eingegeben. Eine Stoppuhr wurde gestartet, als die vordere Front der Flüssigkeit die Markierung 208 passierte. Das Fluid bzw. die Flüssigkeit füllte die längliche Öffnung des Blocks und die Uhr wurde gestoppt, als der nachlaufende Meniskus des Fluids die Markierung 207 passierte, was dadurch anzeigte, dass 2 Kubikzentimeter des Fluids absorbiert worden sind. Die Zeitdauer, um die 2 Kubikzentimeter des künstlichen, menstrualen Fluids zu absorbieren, wurde dann aufgezeichnet. Dieser Wert wurde dann in Kubikzentimeter pro Minute umgewandelt. Zehn Wiederholungen wurden für jede Probe durchgeführt und ein Durchschnitt wurde dann berechnet.

Kappen-Berst-Test

Der Kappen-Berst-Test (Cup Crush Test) wurde verwendet, um eine Gewebesteifigkeit durch Messen der Spitzenbelastung zu evaluieren, die erforderlich ist, dass ein hemispherisch-geformter Fuß, mit 4, 5 Zentimeter Durchmesser, ein Teil von 9,0 Inch mal 9,0 Inch (22,9 Zentimeter mal 22,9 Zentimeter) aus Gewebe, geformt zu einer umgebenden Kappe mit einem ungefähren Durchmesser von 6,5 Zentimeter mal 6,5 Zentimeter, zum Bersten bringt, wobei das kappenförimge Gewebe durch einen Zylinder mit einem ungefähren Durchmesser von 6,5 Zentimeter umgeben war, um eine gleichförmige Deformation des zu der Kappe geformten Gewebes beizubehalten. Der Fuß und die Kappe wurden so ausgerichtet, um einen Kontakt zwischen den Kappenwänden und dem Fuß zu vermeiden, was die Peakbelastung beeinflussen könnte. Die Peakbelastung wurde gemessen, während sich der Fuß unter einer Rate von ungefähr 0,25 Inch pro Sekunde (0,64 Zentimeter pro Sekunde) absenkte, was äquivalent zu 15 Inch pro Minute (38,1 Zentimeter pro Minute) ist, unter Verwendung einer Modell 3108-128 10 Pound Lastzelle (4,54 kg Lastzelle), erhältlich von der MTS Systems Corporation of Cary, North Carolina. Insgesamt sieben bis zehn Wiederholungen wurden für jedes Material durchgeführt und dann gemittelt, um die angegebenen Werte zu erhalten.

Basisgewicht

Die Basisgewichte für die Proben wurden entsprechend dem Federal Test Method 191A/5041 bestimmt. Probengrößen waren 9 Inch mal 9 Inch (22,9 Zentimeter mal 22,9 Zentimeter). Insgesamt sieben bis zehn Proben wurden gewogen und gemittelt.

Kohäsionstest

Die Kohäsionsfestigkeit des Komposits wurde durch Messen der Kohäsionskraft zwischen den zwei Schichten des Komposit-Materials gemessen. Die minimale Kraft, erforderlich dazu, um die zwei Schichten zu separieren, wurde in Kilogramm der Kraft pro Quadrat- Inch angegeben. Zum Beispiel wurde die Kohäsionskraft-Probe mit einem Quadrat-Inch (6,45 Quadratzentimeter) unter Verwendung einer Chatillon Digital Force Gauge Model DFI 50 von John Chatillon and Sons, Inc., Greensboro, North Carolina, gemessen. Die Vorrichtung besaß eine pneumatisch betriebene Basisplatte mit den Abmessungen von 2 Inch (5,1 cm mal 4 Inch (10,2 cm) und eine Oberseitenplatte von 1 Inch (2,54 cm) im Quadrat, die mit einer digitalen Kraftmesseinrichtung verbunden war. Ein doppelseitiges Klebeband wurde auf sowohl die Basisplatte als auch die Oberseitenplatten aufgebracht und ein Probenmaterial mit 2 Inch (5,1 cm mal 4 Inch (10,2 cm) wurde auf der Oberseite der Basisplatte von 2 Inch mal 4 Inch platziert. Das Band, das verwendet war, um die Oberflächen sowohl der Basisplatten als auch der Oberseitenplatte abzudecken, war Scotch® Brand doppelbeschichtetes, druckempfindliches Band Nummer 406, das in Breiten von 1 Inch (2,54 cm) und 2 Inch (5,1 cm) erhältlich ist. Das zwei Inch breite Band wurde für die Basisplatte verwendet und das ein Inch breite Band wurde für die Oberseitenplatte verwendet. Nachdem die Probe auf die Oberseite der Basisplatte (Pulpe-Seite angrenzend an die Basisplatte) platziert war, wurden die Basisplatte und die Probe für eine Dauer von 3 Sekunden unter einem Druck von 60 Pound per Square Inch Gauge (414 Kilopascal) komprimiert. Nach 3 Sekunden wurde der Druck weggenommen. Die digitale Kraftmesseinrichtung wurde dann aktiviert und die Probe wurde zwischen der Basisplatte und der Oberseite bei 60 Pounds per Square Inch Gauge für eine Periode von 10 Sekunden komprimiert. Als nächstes wurde die Basisplatte von der Oberseitenplatte weggezogen und die Separationskraft wurde in Kilogramm pro 6,54 cm² (pro Quadrat Inch) gemessen. Der Umfang an Kraft, erforderlich dazu, das Komposit zu separieren, wurde dann aufgezeichnet. Zehn Wiederholungen wurden für jede Probe durchgeführt und dann gemittelt.

Bedarfs-Absorptionsvermögen-Test

Der Bedarfs-Absorptionsvermögen-Test misst die Aufnahmerate in Gramm pro Minute eines absorbierenden Materials bei 0-Hydrostatik-Kopf (Druck). Er wurde entsprechend dem Test, bezeichnet mit "DEMAND WETTABILITY, A NEW METHOD FOR MEASURING ABSORBENCY CHARACTERISTICS OF FABRICS", geschrieben von Bernhard M. Lichstein der Johnson and Johnson Company New Brunswick, New Jersey 08903, durchgeführt, der bei dem 1974 INDA Technical Symposium (Seiten 129 bis 142), vorgetragen und veröffentlicht wurde. INDA (the Association ofthe Nonwoven Fabrics Industry) besitzt Büros in 1001 Winstead Drive, Suite 460, Cary, North Carolina. Die Testvorrichtung, die in dem vorliegenden Fall verwendet wurde, war gegenüber derjenigen, die in dem vorstehenden Test beschrieben ist, unterschiedlich. Die tatsächliche Testvorrichtung ist in Fig. 6 der Zeichnungen dargestellt.
Dabei waren verschiedene Änderungen in der Vorrichtung, die in dem Testablauf beschrieben sind, vorhanden. Wie Fig. 6 zeigt, umfasste die Testvorrichtung 300 eine Flasche 310 mit 400 Milliliter mit einer Seitenauslassöffnung 312. Die Flasche 310 wurde mit demselben, synthetischen, menstrualen Fluid 314 gefüllt, wie dies früher beschrieben wurde, und wurde auf die Oberseite einer Sartorius-Waage 316, Modell-Nummer 1413 mp8-1, gestellt, um zu ermöglichen, dass Daten über Gramm pro Zeiteinheit aufgezeichnet wurden, wenn die Testproben Fluid von der Flasche zogen und deshalb deren Gewicht verringerten. Die Oberseite der Flasche 310 wurde mit einem Einloch-Gummistopfen 318 verschlossen. Durch das Loch in dem Stopfen wurde ein 0,6 cm (OD) Glasrohr 320 platziert. Das Glasrohr 320 wurde ausreichend tief innerhalb der Flasche so platziert, um sicherzustellen, dass das offene Bodenende in das synthetische, menstruale Fluid 314 während des Tests hinweg eingetaucht verblieb. Die Gummistopfen/Glasrohrkombination ersetzte das Luft-Entnahme-System, das in dem Testablauf beschrieben ist.
Die Probenmaterialien 322 wurden mit der dicht gewebten Seite nach unten, auf der Oberseite einer Acrylplatte 324 mit einer Abmessung von 12,7 Zentimeter mal 22,9 Zentimeter positioniert, die ein Loch 326 mit einem Durchmesser von 1,59 Zentimeter besaß, positioniert in der Mitte der Oberseite der Platte. Das Loch senkt sich 0,5 cm ab, bevor es seinen Durchmesser auf 1,0 cm verringert, und senkt sich dann zusätzlich 0,8 cm ab. Es verläuft dann in einer Rechtsbiegung, wobei es dann die Seite der Platte an einem Loch 330 verlässt. Die Flasche 310 wurde mit der Platte 324 unter Verwendung eines Tygon® Kunststoffrohrs 328 verbunden, das einen Innendurchmesser von 0,635 Zentimeter und eine Wanddicke von 0,159 Zentimeter besaß. Das Rohr 328 wurde in ein Loch 330 mit einem Durchmesser von 0,95 Zentimeter in der Seite der Platte 324 befestigt, das in einer Fluidkommunikation mit dem Plattenloch 326 stand. Die Proben, die Dimensionen von 17,6 Zentimeter mal 7,6 Zentimeter besaßen, wurden auf der Oberseite der Platte 324 so positioniert, dass jede Probe über der Oberseite des Plattenlochs 326 zentriert war und die lange Dimension der Probe der langen Dimension der Platte entsprach. Es wurde keine Oberseitenplatte über die Probe platziert, wie dies in dem Testablauf beschrieben ist. Als Folge befanden sich die Testproben nicht unter einer kompressiven Kraft während der Absorption des Fluids.
Um den Test durchzuführen, sollte die den Test durchführende Person sicherstellen, dass sich die untergetauchte Spitze des Glasrohres 320 und die obere Oberfläche der Platte 324 auf derselben Höhe befinden. Wenn die Probe 322 über dem Loch 326 in der Platte 324 platziert wird und einen Kontakt mit dem synthetischen, menstrualen Fluid vornimmt, wird eine Stoppuhr oder eine andere geeignete Zeitmesseinrichtung gestartet. Wenn das Fluid in die Testprobe absorbiert wird, wird das Fluid von der Flasche herausgezogen und wird durch Luft über das Glasrohr ersetzt, was bewirkt, dass Luftblasen durch das verbleibende Fluid 314 in der Flasche 310 aufsteigen. Der Verlust an Fluid von der Flasche 310 ist auf der Skala 316 als Verlust an Masse dargestellt. Die Zeit in Sekunden, um das Gewicht auf der Skala um ein Gramm zu verringern, wird als Gramm pro Anzahl von Sekunden aufgezeichnet. Dieser Wert wird dann mit dem Umwandlungsfaktor 60 Sekunden/eine Minute multipliziert, um die Absorptionsrate in der Anzahl von Gramm pro Minute zu erhalten. Insgesamt wurden 5 bis 7 Tests vorgenommen und gemittelt, um die Ergebnisse, die nachfolgend angegeben sind, zu erhalten.

BEISPIELE

Eine Reihe von fünf Beispielmaterialien wurden so präpariert, wie dies nachfolgend beschrieben ist. In Bezug auf die Beispiele 1 bis 4 wurden drei unterschiedliche Ausführungsformen getestet. Die "a" Probe war eine hydro-verschlungene Probe gemäß der vorliegenden Erfindung. Die "b" Probe war das Komponenten-Material, gelegt auf die Oberseite des anderen, allerdings mit keiner Befestigung der Materialien aneinander. Die "c" Probe war aus denselben zwei Materialien, adhäsiv aneinander befestigt. Das Adhäsiv, das verwendet war, war 3M Super 77-N Spray Adhäsiv, hergestellt von der 3M Corporation, St. Paul, Minnesota. Die Zugabe des Adhäsivs lag zwischen ungefähr 10 und unge fähr 25 Gramm pro Quadratmeter. Die Proben in den Beispielen 1, 2 und 4 verwendeten eine einzelne, nicht gewebte Schicht mit einer Pulpe-Bahn, um das Komposit zu bilden, während Beispiel 3 ein Zwei-Schicht-Nichtgewebe und eine Pulpe-Bahn verwendete, um das Komposit zu bilden. Beispiel 5 war nur eine Pulpe-Bahn. Als Ergebnis lagen keine Proben a, b und c in Beispiel 5 vor. Aufnahmeraten wurden nur für die Proben 1a, 2a, 3a, 4a und 5 berechnet.

BEISPIEL 1

In Beispiel 1a wurde ein Zwei-Schicht-Komposit gebildet unter Einsatz einer gebundenen, kardierten Bahn und einer Pulpe-Bahn. Die gebundene, kardierte Bahn war eine durch Luft gebundene, kardierte Bahn oder TABCW. Die Bahn umfasste auf einer Gewichts- Prozent-Basis, basierend auf dem gesamten Gewicht der Bahn: 40 Prozent 6,0 Denier Polyesterstapelfasern mit einer Länge von 38 Millimetern und 60 Prozen 3,0 Denier Polyethylen-Deck/Polyester-Kern-Bikomponenten-Fasern mit einer Länge von 38 Millimetern. Die Polyester-Fasern wurden von der Hoechst Celanese Corporation, Spartanburg, South Carolina, erhalten. Die Bikomponenten-Fasern wurden von der BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, New Jersey, erhalten, und wurden als Güte 1-1039 bezeichnet.
Die Fasern wurden alle über einen Reißwolf (Opener) geschickt und wurden gleichförmig miteinander vermischt, bevor sie in eine Bahn hinein kardiert wurden. Nachdem die Bahn einmal gebildet war, wurde sie dann durch eine Bindeeinrichtung, mit Luft arbeitend, mit einer Lufttemperatur von 135ºC, geschickt. Die Verweilzeit innerhalb der Bindeeinrichtung betrug ungefähr 4 Sekunden. Die erhaltene Bahn besaß ein Basisgewicht, berechnet so, wie dies vorstehend angegeben ist, von 48,8 Gramm pro Quadratmeter (gsm). Wahrend des Bindeprozesses wurden die Proben von einer Anfangsdicke von ungefähr 200 Mils (0,518 cm) zu einer Enddicke von ungefähr 100 Mils (0,259 cm) bei einem Druck von 689 Dyn/Quadratzentimeter komprimiert. Die Bahn wurde auf eine Rolle aufgewickelt und dann zu einer Vorrichtung ähnlich zu derjenigen, die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist, überführt. Die Pulpe-Bahn wurde unter Verwendung einer herkömmlichen, eine Pulpe- Bahn bildenden Ausrüstung geformt. In die Aufschlußeinrichtung (Repulper) wurde, basierend auf einer Gewichts-Prozent-Basis, das Wasser in der Aufschlußeinrichtung nicht berücksichtigend, platziert: 49,5 Prozent Longlac Northern Softwood Fasern, erhältlich von Kimberly-Clark Corporation, 49,5 Prozent Coosa River 54 Southern Softwood Fasern, auch erhältlich von Kimberly-Clark Corporation, und 1,0 Prozent PA727 Arosurf Chemical Debonder von der Witco/Sherex Chemical Company, Inc., Dublin, Ohio. Die Pulpe-Fasern und das Entbindemittel (Debonder) wurden als eine Schlämme für ungefähr 15 Minuten gemischt. Eine nass niedergelegte Pulpe-Bahn wurde aus der Schlämme gebildet, mit einem Basisgewicht von ungefähr 75 Gramm pro Quadratmeter. Die nicht gewebte Bahn wurde in den Formungsprozess hinein unter der nass niedergelegten Pulpe-Bahn gebracht und die Kombination wurde durch eine Hydroverschlingungsvorrichtung hindurchgeführt, die vier Verteiler umfasste. Die Pulpe-Bahn und das Nicht-Gewebe wurden auf einem formenden Draht aus rostfreiem Stahl mit 100 Mesh getragen, wobei das Nicht- Gewebe angrenzend an den Draht positioniert wurde. Die Laufgeschwindigkeit durch die Hydroverschlingungsvorrichtung betrug 6,1 Meter pro Minute (20 Feet pro Minute). Jeder Verteiler war mit einer einzelnen Reihe aus Wasserstrahlen mit einer Lochdichte von 11,8 Löchern pro Zentimetern (30 Löcher pro Inch) und einer Gesamtbreite in der Quermaschinenrichtung von ungefähr 46 Zentimetern ausgestattet. Der Lochdurchmesser jeder der Löcher in dem Wasserstrahl war 0,1778 Zentimeter (cm) (0,007 Inch). Jeder der Verteiler wurde in Bezug auf seinen individuellen Druck eingestellt. Der einlaufseitige Verteiler wurde so eingestellt, dass er einen Druck von 250 Pound per Square Inch Gauge (1724 Kilopascal) besaß, und die anderen drei Verteiler wurden alle auf einen Druck von 400 Pound pro Quadrat-Inch-Gauge (2758 Kilopascal) eingestellt. Als das verschlungene Komposit die Hydroverschlingungsvorrichtung verließ, wurde die nicht gewebte Seite des Komposits mit einer Oberflächen-aktiven Lösung besprüht, die 80 Liter an deionisiertem Wasser, 240 Gramm von n-Hexanol und 600 Gramm an Y-12488 oberflächen-aktives Organosiloxan- Mittel von der Union Carbide Chemical und Plastics Company, Danbury, Connecticut, enthielt. Die Mischung wurde in einem Trog bei Zimmertemperatur für 10 Minuten gerührt und dann auf die nicht gewebte Seite des Komposits aufgesprüht, um so die gesamte Bahn eine Konzentration von 1,0 Prozent bezogen auf das Gewicht basierend auf dem Gesamtgewicht der Komposit-Bahn aufzubringen. Als nächstes wurde die Komposit-Bahn durch eine Durchluft-Trocknungseinrichtung geschickt, die auf eine Trocknungstemperatur von 149ºC (300ºF) eingestellt war. Die Verweilzeit innerhalb der Trocknungseinrichtung betrug ungefähr 23 Sekunden. Das erhaltene Material besaß ein Basisgewicht von ungefähr 125 Gramm pro Quadratmeter.
Die Probe 1b war von derselben, nicht-gewebten Schicht und derselben Pulpe-Bahn. Der einzige Unterschied lag in der Hydroverschlingung der Pulpe-Bahn. Mit Probe 1a wurde die Pulpe-Bahn in die nicht gewebte Schicht hinein hydro-verschlungen. Dies bewirkte eine Wiederausrichtung der Fasern in der Pulpe-Bahn. Um diesen Effekt in den Proben 1b, 2b, 3b und 4b zu simulieren, wurden dieselben Pulpe-Bahnen, wie sie in den jeweiligen Proben 1a, 2a, 3a und 4a verwendet wurden, durch den Hydroverschlingungsprozess unter Verwendung nur drei der Verteiler, jeden eingestellt auf einen Druck von 250 psig (1724 Kilopascal), geschickt. Der Druck wurde reduziert, da festgestellt wurde, dass bei demselben Druck wie derjenige, der in Bezug auf die "a" Proben verwendet wurde, die Pulpe-Fasern der Pulpe-Bahn in dem formenden Draht sich selbst einbetten würden.
Nachdem einmal die Pulpe-Bahnen hydro-verschlungen und getrocknet waren, wurden sie auf die Oberseite der Nicht-Gewebe der jeweiligen Proben platziert und das Testen wurde vorgenommen. Die Probe 1c verwendete dieselben Materialen wie Probe 1b, wobei der einzige Unterschied darin lag, dass die zwei Schichten aus Material adhäsiv miteinander verbunden waren. Die Adhäsiv-Zugabe betrug ungefähr 25 gsm.
Basisgewicht, Fluidaufnahmeraten, Kappenberstbelastungen, Kohäsionskraft und Anforderungs-Absorptionsvermögen-Raten für die Komposits wurden gemessen und sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.
Das Komposit-Material, das auf diese Art und Weise hergestellt wurde (Probe 1a), besaß eine Kombination von guten Fluid-Eigenschaften. Die lockere Nicht-Gewebeseite des Komposits zeigte eine Aufnahme/Speicher-Funktionalität, die wichtig dann ist, wenn das Material als der Aufnahmebereich eines absorbierenden Artikels für die persönliche Vorsorge, wie beispielsweise ein Sanitärtuch, verwendet wird. In diesem Zusammenhang wirkt das Nicht-Gewebe dahingehend, schnell Flüssigkeiten, abgegeben von dem Körper, aufzunehmen, sie zu halten und sie dann zu dem Pulpe-Bereich des Komposits zu überführen. Der Pulpe-Bereich des Komposits liefert sowohl eine Rückhaltefähigkeit als auch die Fähigkeit einer richtungsmäßigen Verteilung von Fluiden entlang der Maschinenrichtung des Materials aufgrund der Faserausrichtung der Pulpe-Fasern während des Hydroverschlingungsprozesses. Ein anderer, wichtiger Faktor, der zu der Fluidverteilung beiträgt, ist die Zone, in der die Pulpe-Fasern mit den nicht-gewebten Fasern verschlungen sind. Dieser Bereich eines innigen Kontakts/einer Zwischenfläche verbessert einen Flüssigkeitstransport von der nicht-gewebten Speicher/Verteilungsschicht in die Pulpe- Verteilungs/Absorptionsschicht hinein. Tabelle 1 Aufnahmeraten für Beispiele 1-5 Tabelle 2 Daten für Beispiele 1a, 1b, und 1c
Beispiele mit einem "b" waren Lagen aus Material, nicht verschlungen Beispiele mit einem "c" waren adhäsiv gebunden

BEISPIEL 2

In Beispiel 2a wurde ein Zwei-Schicht-Komposit unter Verwendung einer gebundenen, kardierten Bahn und einer Pulpe-Bahn gebildet. Die gebundene, kardierte Bahn war eine durch Luft gebundene, kardierte Bahn, die auf einer Gewichts-Prozent-Basis, basierend auf dem gesamten Gewicht der Bahn, umfasste: 25 Prozent 1,5 Denier Rayon Stapelfasern mit einer einer Länge von 39,7 Millimetern, 35 Prozent 3,0 Denier Polyethylen- Hüll/Polyester-Kern-Bikomponenten-Fasern mit einer Länge von 38 Millimetern und 40 Prozent 6,0 Denier Polyester-Stapelfasern mit einer Länge von 38 Millimetern. Die Rayon- Stapelfasern wurden von Courtaulds, North America, Inc., New York, New York, erhalten und waren dahingehend bezeichnet, dass sie von Los-Nummer 18543 stammten. Die Bikomponenten-Fasern wurden von der BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, New Jersey, erhalten, und waren dahingehend bezeichnet, dass sie von Güte 1-1039 waren. Die Poleyester-Stapelfasern wurden von der Hoechst Celanese Corporation, Spartanburg, South Carolina, erhalten, und waren bezeichnet mit T-295.
Die Stapelfasern wurden alle zweimal durch einen Reißwolf geschickt und wurden gleichförmig miteinander gemischt, bevor sie zu einer Bahn unter einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 15,24 Metern pro Minute (50 Feet per Minute) kardiert wurden. Nachdem die Bahn einmal gebildet worden war, wurde sie dann durch eine mit Luft arbeitende Bindeeinrichtung (Trommel-Typ) mit einer Lufttemperatur von 163ºC (325ºF) geschickt. Die Verweilzeit innerhalb der Bindeeinrichtung betrug zwischen ungefähr 3 und ungefähr 4,5 Sekunden. Die erhaltene Bahn hatte ein Basisgewicht, wie es vorstehend berechnet ist, von 50 Gramm pro Quadratmeter (gsm). Die Bahn wurde auf eine Walze aufgewickelt und dann zu einer Vorrichtung, ähnlich zu derjenigen, die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist, überführt.
Die 75 gsm Pulpe-Bahn war dieselbe wie diejenige, die in Beipiel 1 verwendet war. Die Pulpe-Bahn und die gebundene, kardierte Bahn wurden zusammengebracht und unter denselben Bedingungen wie diejenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurden, verschlungen. Das 1,25 gsm Komposit-Material hatte dieselben, guten Eigenschaften wie das Komposit in Beispiel 1. Die Probe 2b verwendete dieselben Materialien wie Probe 2a mit denselben Modifikationen, wie sie in Bezug auf Probe 1b angegeben sind. Probe 2c wurde aus denselben Materialien wie Probe 2b hergestellt. Das hinzugefügte Adhäsiv für Probe 2c war ungefähr 20 gsm.
Basisgewicht, Flüssigkeit-Aufnahmeraten, Kappenberstbelastungen, Kohäsionskraft und Anforderungs-Absorptions-Raten für die Komposits wurden gemessen und sind in den Tabellen 1 und 3 angegeben. Tabelle 3 Daten für Beispiele 2a, 2b, und 2c
Beispiele mit einem "b" waren Lagen aus Material, nicht verschlungen Beispiele mit einem "c" waren adhäsiv gebunden

BEISPIELS

In dem Beispiel 3a wurde eine Pulpe-Bahn mit 75 Gramm pro Quadratmeter verwendet, die dieselbe Faser- und Entbinder-Zusammensetzung wie in Beispiele besaß. Die nicht- gewebte Bahn, in die sie integriert wurde, war in diesem Fall eine zweischichtige, gebundene, kardierte Bahn, die ein gesamtes Basisgewicht von 50 Gramm pro Quadratmeter besaß. Die obere Schicht der nicht-gewebten Bahn war eine 17 Gramm pro Quadratmeter über Luft gebundene, kardierte Bahn, hergestellt vollständig aus 1,8 Denier Polyethylen Abdeck/Polyester-Kern-Bikomponenten-Fasern mit einer Länge von 38 Millimetern. Diese Fasern wurden von der BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, New Jersey, erhalten. Die untere bzw. bodenseitige Schicht der zweischichtigen, gebundenen, kardierten Bahn war eine solche mit 33 Gramm pro Quadratmeter einer homogenen Mischung aus 30 Gewichts-Prozent 1,5 Denier-Rayon-Fasern (dieselben wurden in Beispiel 2 verwendet) und 70 Prozent 3,0 Denier Polyethylen-Abdeck/Polyester-Kern-Bikomponenten-Fasern (wiederum dieselben wie diejenigen, die in Beispiel 2 verwendet wurden). Die Gewicht- Prozente basierten auf dem Gesamtgewicht der bodenseitigen Schicht.
Die zwei Schichten wurden über Luft zusammen verbunden unter Verwendung derselben Ausrüstung wie in Beispiel 2. Die Bindetemperatur betrug 163ºC und die Verweilzeit innerhalb der über Luft arbeitenden Bindeeinrichtung war ungefähr 3 bis 4, 5 Sekunden.
Die nasse Pulpe-Bahn wurde in die Hydroverschlingungsvorrichtung auf der Oberseite der zweischichtigen, gebundenen, kardierten Bahn gebracht. Die gebundene, kardierte Bahn wurde so positioniert, dass die Pulpe-Bahn die bodenseitige Schicht berührte. Entgegen der vorherigen Beispiele wurden nur drei von vier Verteilern in diesem Beispiel verwendet. Alle drei Verteiler wurden auf einen Messdruck von 400 psig (2758 Kilopascal) eingestellt. Die Arbeitsgeschwindigkeit verblieb dieselbe bei 6,1 Meter pro Minute.
Nach der Hydroverschlingung wurde die nicht gewebte Seite des Komposits mit der selben Oberflächen-aktiven Lösung besprüht, wie sie in den Beispielen 1 und 2 verwendet wurde, und die Aufbringungsrate war auch dieselbe. Die Komposit-Bahn wurde dann in derselben Weise wie die vorherigen Beispiele bei einer Temperatur von 138ºC getrocknet. Die Proben 3b und 3c wurden in derselben Art und Weise wie deren Gegenproben in den vorherigen Beispielen unter Verwendung derselben Materialien wie in Probe 3a hergestellt. Die Pulpe-Bahn war in derselben Art und Weise wie die Proben 1b und 2b hydroverschlungen. Ein Adhäsiv, zugegeben zu Probe 3c, betrug ungefähr 18 gsm.
Basisgewicht, Flüssigkeit-Aufnahmeraten, Kappenberstlasten, Kohäsionskraft und Anforderungs-Absorptionvermögen-Raten für die Komposits wurden gemessen und sind in den Tabellen 1 und 4 angegeben.
Das resultierende Komposit-Material gemäß der vorliegenden Erfindung (Probe 3a) besaß eine Oberfläche, die sehr weich in Bezug auf die Berührung war, aufgrund der Verwendung der 1,8 Denier Bikomponenten-Fasern. Diese Seite des Materials war ideal zur Verwendung als die den Körper berührende Oberfläche eines absorbierenden Artikels für eine persönliche Vorsorge geeignet. Die andere Oberfläche des Laminats war reich an Pulpe- Fasern und könnte deshalb als ein gutes Absorptionsmittel wirken. Zwischen den zwei Oberflächen könnte die "bodenseitige Schicht" der zweischichtigen, gebundenen, kardierten Bahn eine zusätzliche Funktionalität zu dem gesamten Komposit dadurch liefern, dass sie als eine Speicherschicht (Surge) wirkt, um schnell den Körper, der den Bereich des Laminats berührt, zu desorbieren und dann die Flüssigkeit zu halten, bis die Pulpe-Fasern vollständig die aufgenommene Flüssigkeit absorbieren. Unter Verwendung des Hydroverschlingungsvorgangs war eine ausreichende Vermischung von Pulpe- und nicht-gewebten Matrix-Fasern an der Grenzfläche der zwei Materialien vorhanden, um diesen Flüssigkeitstransportvorgang zu unterstützen. Demzufolge könnte dieses Laminat, wenn es mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Material angrenzend an die Pulpe-Seite verbunden wird, als, zum Beispiel, eine dünne Einlage (Pantiliner) verwendet werden. Weiterhin besaß, im Gegensatz zu geschichteten Produkten oder Produkten, die die Schichten adhäsiv aneinander befestigt haben, diese verschlungene Struktur ein erhöhtes Fluid-Handling und eine verringerte Lagenseparation, wie dies durch die Daten in den Tabellen 1 und 4 dargestellt ist. Tabelle 4 Daten für Beispiele 3a, 3b, und 3c
Beispiele mit einem "b" waren Lagen aus Material, nicht verschlungen Beispiele mit einem "c" waren adhäsiv gebunden

BEISPIEL 4

In Beispiel 4a wurde ein zweischichtiges Komposit unter Verwendung einer spinngebundenen Bahn und einer Pulpe-Bahn hergestellt. Die spinngebundene Bahn war ein über Luft gebundenes Bikomponenten-Gewebe, das so hergestellt war, wie es in dem US- Patent Nummer 5,382,400 beschrieben ist. Die ungefähr 2 bis 3 Denier Bikomponenten-, spinngebundenen Fasern waren 50% Polypropylen und 50% Polyethylen (auf einer Gewichts-Prozent-Basis), angeordnet in einer Konfiguration Seite an Seite. Ein Gewebe mit 34 Gramm pro Quadratmeter aus gepressten Bikomponenten-Fasern wurde, über Luft- Bindung, hergestellt und zu dem Verschlingungsprozess zugeführt.
Der Pulpe-Anteil des Komposits wurde im Wesentlichen so wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme des Basisgewichts, das auf 70 Gramm pro Quadratmeter reduziert war, hergestellt. Zu dieser Pulpe-Bahn wurde die Bikomponenten-, spinngebundene Bahn hinzugefügt. Der Verschlingungsprozess war so, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, allerdings wurde dieses Komposit mit drei Verteilern mit Wasserdüsen eingestellt auf 2758 Kilopascal (kPa), hergestellt.
Unter Verwendung derselben Materialien wie in Beispiel 4a, wurden Proben 4b und 4c auch präpariert. Die Zugabe des Adhäsivs in der Probe 4c betrug ungefähr 11 gsm. Basisgewicht, Flüssigkeit-Aufnahmeraten, Kappenberstlasten, Kohäsionskraft und Anforderungs-Absorptionvermögen-Raten für die Komposits wurden gemessen und sind in den Tabellen 1 und 5 angegeben. Tabelle 5 Daten für Beispiele 4a, 4b, und 4c
Beispiele mit einem "b" waren Lagen aus Material, nicht verschlungen Beispiele mit einem "c" waren adhäsiv gebunden

BEISPIELS

Beispiel 5 war eine Pulpe-Bahn-Kontrolle, hergestellt, um die Flüssigkeit-Aufnahmerate von reiner hydro-verschlungener Pulpe zu messen und zu vergleichen (siehe Tabelle 1). Die Pulpe-Bahn hatte 75 gsm und wurde in derselben Weise wie die anderen Pulpe- Bahnen hergestellt. Ein Hydroverschlingen wurde unter Verwendung von drei Verteilern, eingestellt auf einen Druck von 250 psig (1724 kPa), vorgenommen. Ein Vergleich der Aufnahmeraten-Daten in Tabelle 1 zeigt die Vorteile der Hinzufügung einer Matrix-Faser (nicht gewebte Bahn) zu einer Pulpe-Bahn. Die Matrix-Fasern führen zu einer an Nicht- Gewebe reichen Seite bei dem Komposit, was schneller verfügbares Fluid verglichen mit der langsameren Pulpe-Bahn in Beispiel 5 absorbieren kann. Diese schnelle Aufnahme eliminiert freie Flüssigkeit, die durch das Absorptionsmittel hindurchführen könnte und einen frühzeitigen Produktausfall verursachen könnte.
Die Tabellen 2 bis 5 stellen drei Verfahren zum Zusammenfügen von Matrix- und Pulpe- Bahn-Fasern dar. In jedem Beispiel stellte die "a" Probe die verschlungene Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung dar, während die "b" Probe keine Bindung oder Verschlingung zwischen den Schichten des Materials enthielt. Die "c" Probe ersetzt die Verschlingung der zwei Schichten durch eine Adhäsiv-Befestigung. Eine Kohäsion misst die Befestigung der Komponenten und war die höchste in den verschlungenen Materialien, Proben "a". Ein Erhöhen des adhäsiven Niveaus von Proben "c" würde die Kohäsion erhöhen, wie allerdings aus den Kappenberst-Daten gesehen werden kann, waren die adhäsiv gebundenen Proben viel steifer als die verschlungenen Proben.
Den bei weitem am signifikantesten Einfluß einer Verschlingung kann in den Anforderungs-Absorptionsvermögen-Daten gesehen werden. Wie diese Ergebnisse deutlich angeben, können die verschlungenen Strukturen Flüssigkeit unter einer viel schnelleren Rate als alternative Strukturen absorbieren. Es wird angenommen, dass dies aufgrund der erhöhten Flüssigkeitsdurchgangswege erfolgt, die durch die Pulpe-Fasern geschaffen werden, die sich in die Matrix-Fasern des Komposits hinein erstrecken. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 8 und 9 zeigen die fotomikrografischen Aufnahmen, wie sich die bandähnlichen Pulpe-Fasern in die Matrix-Fasern mit niedriger Dichte hinein erstrecken. Wenn Proben geschichtet werden oder adhäsiv aneinander befestigt werden, erstrecken sich die Pulpe-Fasern nicht in die Matrix-Fasern hinein. In den "b" Proben war eine Schicht aus Luft zwischen der Pulpe-Faserschicht und der Matrix-Faserschicht vorhanden. In den "c" Proben war eine adhäsive Schicht zwischen den Pulpe-Fasern und den Matrix-Fasern vorhanden. In beiden Fällen war der Nettoeffekt ein begrenzter Durchgangsweg für einen Flüssigkeitsfluss von einem Bereich der Struktur zu dem anderen. Dies wurde durch die niedrigen Anforderungs-Absorptionsvermögen-Daten bestätigt, die für die nicht hydroverschlungenen Proben resultieren.
Die ausgezeichneten Anforderungs-Absorptionsvermögen-Daten scheinen anzuzeigen, dass eine vollständige Integration der Pulpe-Fasern und der Matrix-Fasern Ergebnisse maximieren würden. Dies ist allerdings nicht der Fall, da dort eine Balance aller Eigenschaften vorhanden sein muss. Durch Vorsehen einer an Pulpe reichen Seite bei dem Komposit wird angenommen, dass diese eine Flüssigkeitsspeicherfähigkeit liefert, die von dem Träger wegbewegt werden kann. Im Gegensatz dazu kann, durch Vorsehen einer an Matrix-Fasern reichen Seite zu dem Komposit, eine Oberfläche geschaffen werden, die ästhetisch aussieht und die auch eine Flüssigkeitaufnahme maximiert. Diese Seite kann als die zum Körper hin weisende Oberfläche des Produkts entweder alleine oder so, wie dies in Beispiel 3 dargestellt ist, mit einer zusätzlichen Schicht aus Matrix-Fasern, die im Durchmesser kleiner sind und deshalb angenehmer hinsichtlich einer Berührung sind, verwendet werden.
Die Materialien der vorliegenden Erfindung können in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, wobei nicht die einzigste davon absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge ist. Absorbierende Gegenstände für die persönliche Vorsorge umfassen, zum Beispiel, Windeln, Trainingshosen, Inkontinenz-Einrichtungen, Bandagen und Hygieneprodukte für Frauen, wie beispielsweise Sanitärtücher und Einlagen. In Fig. 10 der Zeichnungen ist eine Einlage 400 dargestellt. Einlagen sind eine viel dünnere Version von Sanitärtüchern, die an Light-Flow-Days und/oder zusätzlich zu Tampons von vielen Frauen getragen werden. Die meisten absorbierenden Gegenstände für die persönliche Vorsorge, wie beispielsweise die Einlage 400, umfassen eine Unterlagebahn 402, die gewöhnlich flüssigkeitsundurchlässig ist, und einen absorbierenden Kern 404, wie beispielsweise Holzpulpe-Fasern, mit oder ohne ein Superabsorptionsmittel, das dazwischen gemischt ist. Zusätzlich können solche Gegenstände optional eine körperseitige Auskleidung oder eine Oberseitenschicht 406 haben, um sie angrenzend an die Haut des Trägers zu platzieren. Die zweischichtigen, hydro-verschlungenen Materialien, wie beispielsweise solche, die in den Beispielen 1, 2 und 4 beschrieben sind, können als der absorbierende Kern 404 in Verbindung mit der Unterlage-Bahn 402 verwendet werden, um, zum Beispiel, eine Einlage 400 zu bilden. Die an Pulpe reiche Seite des Komposits ist angrenzend an die Unterlage-Bahn 402 positioniert und die an Matrix reiche Seite des Komposits ist zu dem Träger hin positioniert. Als Folge wird die an Matrix reiche Seite dahingehend funktionieren, leicht Flüssigkeiten aufzunehmen, die dann zu der an Pulpe reichen Seite des absorbierenden Komposits über den hydro-verschlungenen, inneren Bereich überführt werden. Indem dies so vorgenommen wird, wird die Flüssigkeit von der Nähe der Haut des Trägers entfernt und wird in den Pulpe-Fasern angrenzend an die Unterlage-Bahn gespeichert.
Es ist auch möglich, ein Mehrschichtmaterial zu verwenden, wie beispielsweise das Komposit gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Beispiel 3 beschrieben ist, als den absorbierenden Kern 404. Dieselbe Funktionsweise tritt mit dem zusätzlichen Vorteil auf, dass die Fasern mit kleinerem Denier in der Schicht gegenüberliegend derjenigen der an Pulpe reichen Seite viel weicher sind und komfortabler hinsichtlich einer Berührung sind, was dadurch ein ästhetisch angenehmeres Produkt ergibt. Als Folge ist es allgemein nicht notwendig, eine zusätzliche Schicht als eine körperseitige Auskleidung oder eine Oberseitenbahn 406 bei dem Aufbau der Einlage 400 zu verwenden, obwohl man dies verwenden kann, falls es erwünscht ist.

Claims

1. Ein verschlungenes, nicht gewebtes Komposit (100), das einen Flüssigkeitaufnahme-Außenbereich (106) und einen Flüssigkeitrückhalte-Außenbereich (110), separiert durch einen inneren Bereich (108), besitzt, wobei der Flüssigkeitaufnahme- Außenbereich (106) und der innere Bereich eine Oberseitenbahn (102) bilden, wobei das Komposit (100) von 20 bis 60 Gewichts-Prozent an absorbierenden Fasern, ausgewählt aus natürlichen und synthetischen, zelluloseartigen und Zellulose- Derivat-Fasern, und von 40 bis 80 Gewichts-Prozent Matrix-Fasern basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits (100) umfasst, wobei der Flüssigkeitaufnahme- Außenbereich (106) im Wesentlichen Matrix-Fasern aufweist und der Rückhalte- Außenbereich (110) im Wesentlichen absorbierende Fasern aufweist, wobei der innere Bereich eine Mischung aus den absorbierenden Fasern und den Matrix- Fasern, verschlungenen miteinander, enthält, und wobei das Komposit eine Flüssigkeitaufnahme-Rate von 2 cm³ pro Minute oder größer, einen Kohäsionswert von 1,5 kg pro 6,45 cm² (1 in²) oder großer, einen Kappen-Berst-Belastungswert von 1000 g oder geringer und eine geforderte Absorptionsvermögen-Rate von 1 g pro Minute oder größer besitzt.

2. Komposit (100) nach Anspruch 1, wobei das Komposit (100) 50 bis 60 Prozent absorbierende Fasern und 40 bis 50 Prozent Matrix-Fasern basierend auf dem Gesamtgewicht des Komposits (100) umfasst.

3. Komposit (100) nach Anspruch 1, wobei das Komposit (100) weiterhin eine zweite Oberseitenbahn (105), gebildet aus einer fasrigen, nicht-gewebten Bahn, umfassend eine Vielzahl von Matrix-Fasern, positioniert angrenzend zu und in Kontakt mit einer Flüssigkeitaufnahme-Außenfläche (107), positioniert auf der Oberseite des Flüssigkeitaufnahme-Außenbereichs (106), umfasst.

4. Komposit (100) nach Anspruch 3, wobei die fasrige, nicht-gewebte Bahn in Kontakt mit der Flüssigkeitaufnahmefläche (107) Matrix-Fasern mit Durchmessern umfasst, die kleiner als die Matrix-Fasern in der Oberseitenbahn (102) sind.

5. Komposit (100) nach Anspruch 1 oder 3, wobei die absorbierenden Fasern ein feuchtigkeitsbeständiges Harz enthalten.

6. Komposit (100) nach Anspruch 1 oder 3, wobei die absorbierenden Fasern ein Superabsorptionsmittel enthalten, das dazwischen gemischt ist.

7. Absorbierender Gegenstand für die persönliche Vorsorge, aufweisend eine Unterlage-Bahn und einen absorbierenden Kern, wobei der absorbierende Kern das Komposit (100) nach Anspruch 1 oder 3 aufweist.

8. Absorbierender Gegenstand für die persönliche Vorsorge nach Anspruch 7, wobei der Gegenstand eine Einlage ist.