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HINTERGRUND
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Es gibt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten
für Materialien,
die Fluida, wie beispielsweise Körperausscheidungen
und dergleichen, schnell absorbieren und/oder weiterleiten können. Beispiele
umfassen Wegwerf-Hygieneprodukte,
wie Wegwerfwindeln und Trainingshöschen zur Sauberkeitserziehung,
Hygieneprodukte für
Frauen, wie beispielsweise Hygienebinden und Tampons, und Inkontinenzprodukte,
wie Kissen und Unterwäsche.
Andere industrielle Produkte, wie beispielsweise Wischtücher, Produkte
zum Absorbieren von Öl
und Aufsaugmittel haben genauso wie Gegenstände zur Gesundheitsversorgung,
wie beispielsweise Bandagen, solche Bedürfnisse. Da diese Fluida verschiedene
Eigenschaften aufweisen, ist es schwierig, ein Material bereitzustellen,
das geeignet ist, diese Anforderungen bei einer Wirtschaftlichkeit
zu erfüllen,
die in Einklang steht mit der Wegwerfeigenschaft, die viele dieser
Anwendungen benötigen.
Besonders Fluida, wie beispielsweise Menses, haben viskoelastische
Eigenschaften, welche herkömmliche
Absorptions- und Verteilungskonzepte herausfordern. Die Viskositäts- und/oder
Elastik-Komponenten solcher Fluida neigen dazu, für die Absorption
und/oder Verteilung einzigartige Bedürfnisse zu benötigen. Diese
Bedürfnisse
sind oft nicht konsistent mit der besten Ausführung in Bezug auf andere Komponenten
des Fluids, die weniger viskos oder elastisch sind, was dazu führt, dass
in der gesamten Ausführung
normalerweise ein Kompromiß nötig ist.
Beispielsweise unterscheiden sich die Poren- und Kapillargrößen in einem
idealen Material zur Absorption und Verteilung weniger viskoelastischer
Komponenten von jenen, die sich für Komponenten mit höherer Viskoelastik
am Besten eignen. Es wurde viel Aufwand betrieben, um eine Materialstruktur
in Vliesstoffen, Schäumen,
Filmen und dergleichen zu entwickeln, die all diese Anforderungen
erfüllt,
jedoch waren diese kein voller Erfolg. Ein weiterer Versuch ist
es, die viskoelastischen Eigenschaften des Fluids selbst zu modifizieren.
Es wurden viele Versuche gemacht, um die Volumeneigenschaften von
viskoelastischen Fluida zu modifizieren, umfassend Mittel, welche
das intermolekulare Binden und die physikalischen Verschlingungen
von Makromolekülen
beeinflussen.
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Vliesstoffe und deren Herstellung
wurden einer ausgiebigen Entwicklung unterzogen, welche zu einer großen Vielfalt
an Materialien für
viele Anwendungen führten.
Beispielsweise werden Vliesstoffe mit geringem Flächegewicht
und einer offenen Struktur in Hygienegegenständen, wie beispielsweise Wegwerfwindeln,
als Einlagenstoffe verwendet, die einen trockenen Hautkontakt bereitstellen,
jedoch mühelos
Fluida auf absorbierendere Materialien weiterleiten, die ebenfalls
Vliesstoffe mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung und/oder
Struktur sein können.
Bei vielen Anwendungen ist die Fähigkeit
der Dochtwirkung oder der Weiterführung von viskosen Fluida wie
beispielsweise Menses wichtig, um eine effektive Ausführung dieser
Produkte durch Verteilung des Fluids zu gewährleisten, um eine maximale
Nutzung der absorbierenden Eigenschaften dieses oder darunterliegender
Materialien bereitzustellen. Für
andere Anwendung können
Vliesstoffe mit höheren
Gewichten mit Porenstrukturen konstruiert sein, die zur Filtrations-,
Absorptions- und Sperranwendungen, wie beispielsweise Umhüllungen
für Gegenstände, welche
sterilisiert werden sollen, Wischtücher oder Schutzkleidungen
für medizinische,
tierärztliche
oder industrielle Verwendungen, geeignet sind. Noch schwerere Vliesstoffe
wurden für
Freizeit-, Landwirtschafts- und Konstruktionsverwendungen entwickelt.
Dies sind nur ein paar wenige der praktisch grenzenlosen Beispiele
von Vliesstoffarten und deren Verwendung, welche dem Fachmann bekannt
sind, der ebenso bemerken wird, dass neue Vliesstoffe und deren
Verwendung konstant entwickelt werden. Es wurden ebenso verschiedene
Wege und Ausstattungen entwickelt, um Vliesstoffe mit erwünschten
Strukturen und Zusammensetzungen herzustellen, die für diese
Verwendungen geeignet sind. Beispiele für solche Verfahren umfassen
Spinnbinden, Schmelzblasen, Kardieren und andere, welche im folgenden
detaillierter beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist
im Allgemeinen bei Vliesstoffen anwendbar, wie für den Fachmann ersichtlich
wird, und ist nicht mit Bezug auf Beispiele begrenzt, die sich auf spezifische
Vliesstoffe beziehen, die nur illustrativ sind.
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Es ist nicht immer möglich, einen
Vliesstoff mit all den erwünschten
gebildeten Eigenschaften effektiv herzustellen, und es ist häufig notwendig,
den Vliesstoff zu behandeln, um die Eigenschaften, wie beispielsweise
die Benetzbarkeit durch ein oder mehrere Fluida, die Dochtwirkungs-
oder Verteilungseigenschaften, die Abstoßung eines oder mehrerer Fluida,
die elektrostatischen Eigenschaften, die Leitfähigkeit und Weichheit, um nur
einige Beispiele zu nennen, zu verbessern und zu verändern. Herkömmliche
Behandlungen umfassen Schritte, wie beispielsweise das Eintauchen
des Vliesstoffes in ein Behandlungsbad, die Beschichtung oder das
Sprühen
des Vliesstoffes mit der Behandlungszusammensetzung und das Bedrucken
des Vliesstoffes mit der Behandlungszusammensetzung. Aus Kostengründen und
anderen Gründen
ist es normalerweise wünschenswert,
die minimale Menge an Behandlungszusammensetzung zu verwenden, welche
den erwünschten Effekt
mit einem akzeptablen Grad an Gleichförmigkeit herstellt. Es ist
beispielsweise bekannt, dass die Wärme eines zusätzlichen
Trocknungsschrittes zur Entfernung von Wasser, welches mit der Behandlungszusammensetzung
aufgebracht wurde, die Festigkeitseigenschaften des Vliesstoffes
negativ beeinflussen kann und auch zu einer Zunahme der Kosten des
Verfahrens führt.
Es ist daher erwünscht,
ein verbessertes Behandlungsverfahren und/oder eine Zusammensetzung
für Vliesstoffe
bereitzustellen, welches/welche effizient und effektiv die gewünschte Behandlung
aufbringen kann, ohne dabei die erwünschten Vliesstoffbahneigenschaften
negativ zu beeinflussen, und trotzdem zur Erreichung der erwünschten
Ergebnisse führt.
Genauer gesagt, ist es erwünscht,
einen behandelten Vliesstoff bereitzustellen, der zur Verwendung
mit viskoelastischen Fluida geeignet ist und die Fähigkeit
hat, die Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität und/oder
Elastizität
eines viskoelastischen Ausstoßes
von Flüssigkeit
zur Steuerung der Fluidbewegung wie beispielsweise Aufnahme, Verteilung
und Absorption der Flüssigkeit
in Hygieneproduktanwendungen, wie beispielsweise Hygienebinden,
zu verändern.
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WO-A-87/03208 betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer absorbierenden Zusammensetzung umfassend das
Herstellen einer konzentrierten Lösung von wenigstens einem Mono-
oder Disaccharid, besonders Saccharose, in Wasser, das Mischen der
Lösung
einer vorbestimmten Menge an Superabsorbens bis zum Erhalten einer
homogenen Paste und Trocknen der Paste bis zu einem Wassergehalt
zwischen 2 und 15%.
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EP-A-0 009 977 betrifft wasserquellbare
partikuläre
Absorbenzien, welche mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff oder
einem im Wesentlichen nicht-ionischen
Derivat daraus oberflächenbehandelt
wurden, welches nicht-flüchtig
ist und einen Schmelzpunkt unter 35°C hat, oder ein C12-C18 Alkyl-Trimethylammoniumhalogenid
ist.
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EP-A-0 053 221 betrifft eine Vliesstoffabdeckung
für absorbierendes
Zellulosematerial, die mit einem kationischen oberflächenaktiven
Mittel zur schnellen Weiterleitung einer Flüssigkeit zu dem absorbierenden Zellulosematerial
oberflächenbehandelt
wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Strukturen, die besonders zur Aufnahme von Fluida mit viskoelastischen
Eigenschaften wie beispielsweise Menses, Schleim, Blutprodukten,
Fäkalien
und anderen geeignet sind, welche dem Fachmann bekannt sind. Die
Strukturen der Erfindung sind als Damenhygieneprodukte, wie beispielsweise
mensesabsorbierende Vorrichtungen wie Hygienebinden und Tampons,
Baby- und Kinder-Hygieneprodukte, wie beispielsweise Wegwerfwindeln
und Trainingshöschen
zur Sauberkeitserziehung, Bandagen, Inkontinenzprodukte und beispielsweise
Produkte zum Wischen und Absorbieren von Ölen nützlich. In Übereinstimmung mit der Erfindung
umfasst die Struktur ein synthetisches, oftmals normal hydrophobes
Substrat, welches auf der Oberfläche
davon ein viskoelastisches Mittel enthält, welches so angeordnet ist,
dass es das viskoelastische Fluid berührt. Das Substrat ist ein Vliesstoff
und kann beispielsweise eine spinngebundene, schmelzgeblasene, koforme
oder gebundene kardierte Bahn oder ein Schaum oder ein Film sein,
der fibrilliert, geöffnet
oder anderweitig behandelt ist, um faserähnliche Eigenschaften zu haben,
oder ein Laminat aus diesen und/oder Vliesstoffen sein. Abhängig von
der besonderen Anwendung kann die Struktur als eine körperseitige
Einlage, eine Verteilungslage zwischen einer Einlage und einer absorbierenden
Lage, eine absorbierende Lage oder in mehr als einer dieser Lagen
verwendet werden. Bei Berührung verändert die
Struktur der Erfindung die viskoelastischen Eigenschaften des Fluids,
um die Fluidaufnahme-, Verteilungs- und Absorptionseigenschaften
zu verändern.
Vorzugsweise ist das viskoelastische Mittel eines, das bei Verwendung harmlos
und nach Verwendung umweltfreundlich ist. Nützliche Beispiele umfassen
Alkylpolyglykoside mit 8–10 Kohlenstoffatomen
in der Alkylkette. Diese Alkylpolyglykoside verändern die viskoelastischen
Eigenschaften von viskoelastischen Fluida und erhöhen die
Benetzbarkeit von synthetischen Oberflächen. Andere Beispiele für Viskoelastiken
umfassen Bovinlipidextrakt-oberflächenaktive Mittel (Survanta,
Ross Laboratories), eine Arznei, um das akute Atemnotsyndrom (ARDS)
und zystische Fibrose (Acute Respiratory Distress Syndrome und Cystic
Fibrosis) zu behandeln, und Enzyme wie beispielsweise Papain oder
Pepsin, welche Proteinstrukturen spalten. Manche Dextrine und Dextrane
können
ebenso als Viskoelastansen verwendet werden. Dextrane (Makrose)
sind Polymere aus Glukose mit kettenähnlichen Strukturen und Molekülgewichten
von beispielsweise bis zu 200 000, hergestellt aus Sucrose, oftmals
durch bakterielle Behandlung. Wie bekannt sind Dextrine (Stärkegummi)
normalfeste Stärkederivate,
welche oft gebildet werden, wenn Stärke allein oder mit Salpetersäure erwärmt wird,
beispielsweise 4000 MW Dextran aus Polydex Pharmaceuticals, Ltd.
of Scarborough, Kanada. Das normalerweise hydrophobe Substrat kann,
falls erwünscht,
zusätzlich
oder gleichzeitig zur verbesserten Benetzbarkeit mit einem oberflächenaktiven
Mittel behandelt werden. Die Zugabe des viskoelastischen Mittels
zu dem Substrat kann durch herkömmliche
Mittel, wie beispielsweise Sprühen,
Beschichten, Eintauchen und dergleichen erreicht werden, obwohl
die Verwendung von Spray mit vielen Hoch-Feststoffen in Fällen von
Vorteil ist, wo das Trocken und/oder das Zusammenpressen verringert
werden soll. Als Alternative kann es in manchen Fällen von
Vorteil sein, das Viskoelastans als ein internes Additiv zu der
Polymerschmelze hinzuzugeben. Die Menge an dem verwendeten viskoelastischen
Mittel hängt
von der bestimmten Endverwendung als auch von Faktoren wie beispielsweise
dem Flächengewicht
und der Porösität des Substrats
ab.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Behandlungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung, welches zur Anwendung auf einer oder beiden Seiten einer
Vliesstoffbahn nützlich
ist.
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2 ist
ein repräsentatives
Hygieneprodukt in der Form einer Hygienebinde, welche eine Abdeckung eines
behandelten Stoffes in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt.
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3 ist
ein Diagramm von Elastik-Spannungs-Messungen einer viskoelastischen
Zusammensetzung als eine Funktion der Viskoelastans-Zugabe.
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4 ist
ein Diagramm von Viskositätsmessungen
einer viskoelastischen Zusammensetzung als eine Funktion der Viskoelastans-Zugabe.
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5 ist
ein Diagramm, welches Dochtwirkungs-Entfernungsstests auf Material in Übereinstimmung mit
der Erfindung mit anderen Behandlungen vergleicht.
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6 ist
ein Diagramm, welches zusätzliche
Dochtwirkungs-Entfernungs-Vergleiche zeigt.
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TESTVERFAHREN
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Die viskoelastischen Eigenschaften
wurden durch ein Verfahren ermittelt, welches in dem Handbuch für das VILASTIC
3 Viskoelastans-Analysegerät
(VILASTIC SCIENTIFIC, INC., Postfach 160261 in Austin, Texas 78716,
USA) spezifiziert ist. Das Instrument wurde von dem Hersteller kalibriert,
und die Kalibrierung wurde vor den Probemessungen getestet. Das
verwendete Verbindungsfluid war Immunosalin (VWR Scientific). Die
Messungen wurden in dem „Dehnungs-" Modus bei einer
Frequenz von 0,05 Hz mit einer Integrationszeit von 39 Sekunden
bei Umgebungszuständen
bei mittlerer Antriebseinstellung und mit einer Proberöhre mittlerer
Größe (rostfreier
Stahl mit einem Innenradius von 0,0916 cm und einer Länge von
6,561 cm) gemacht.
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Die Dochtwirkungsergebnisse wurden
durch ein Verfahren ermittelt, welches in US-Patent Nr. 5,314,582
an Nguyen und Vargas beschrieben ist. Die Dochtwirkung wurde in
einem horizontalen Modus bei Umgebungszuständen ausgeführt, wobei kein Gewicht, um
die Proben zusammenzupressen, verwendet wurde. Ein-mal-acht Inch
Proben (acht Inch in Maschinenrichtung) wurden bei einer Probengröße von fünf verwendet.
Die Ergebnisse zeigen die durch Dochtwirkung zurückgelegte Entfernung (Inch)
in zwanzig Minuten.
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Das folgende Testverfahren wurde
verwendet, um die Aufnahmekapazität von Damenhygienekissen zu
errechnen. Eine Harvard Apparatus Syringe Pump (Harvard-Vorrichtungs-Spritzenpumpe)
wurde verwendet, um 250 μ-Liter Tropfen an
Mensessimulanz aus einer 30 cm3 Spritze
bei einer Geschwindigkeit von 3 ml/min. zuzuführen. Das Fluid wurde durch
eine 1/16 Inch (I.D) Röhre
zugeführt,
welche an der Spritze befestigt ist. Eine Plexiglasplatte wurde
verwendet, um die Anordnung des Endes der Röhre etwas über der oberen Oberfläche des
Testmaterials zu steuern. Die Pumpe wurde eingestellt, um einen
Tropfen zuzuführen,
dann für
30 Sekunden zu warten, bevor der nächste Tropfen zugeführt wird.
Eine Stoppuhr wurde verwendet, um die Zeit aufzuzeichnen, bis der
Tropfen vollständig
durch die obere Lage in das Produkt eingedrungen ist. Insgesamt
wurden drei Tropfen (750 μ-Liter) einem einzelnen
Testpunkt auf einem Produkt zugeführt. Das Produkt wurde dann
erneut angeordnet und ein zweiter Testpunkt wurde auf dieselbe Art
und Weise behandelt. Fünf
Replikate jedes Testcodes wurden errechnet.
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Das in den rheologischen und Dochtwirkungsstudien
verwendete viskoelastische Fluid war entweder ein homogenisiertes
Hühnereiweiß, welches
durch Aufziehen und Ausstoßen
von 50 cm3 Eiweiß in und aus einer 60 cm3 Wegwerfspritze bei einer Flussgeschwindigkeit
von 100 cm3/min und durch Wiederholung des Verfahrens
mit insgesamt fünf
Zyklen (Fluid A) bereitet wurde, oder eine synthetische Mensessimulanz,
wie in dem mitübertragenen
Patent US-A-5,883,231 mit dem Titel „Artificial Bodily Fluid" (Fluid B) beschrieben.
Fluid B enthielt ein Fluid, welches entwickelt ist, um das Viskoelastans
und andere Eigenschaften von Menses zu simulieren. Um das Fluid
zu bereiten wurde Blut, in diesem Fall defibriniertes Schweineblut,
durch Zentrifugieren bei 3000 Umdrehungen pro Minute für 30 Sekunden
getrennt, obwohl andere Verfahren oder Geschwindigkeiten und Zeiten,
wenn effektiv, auch verwendet werden können. Das Plasma wurde getrennt
und separat gelagert, die buffy coat (Leukozytenschicht zwischen
Blutplasma und sedimentierten roten Blutkörperchen) entfernt und entsorgt
und die verdichteten roten Blutzellen wurden ebenfalls separat gelagert.
Eier, in diesem Fall Riesen-Hühnereier,
wurden getrennt, das Eigelb und Chalazae entsorgt und das Eiweiß zurückgehalten. Das
Eiweiß wurde
in dickflüssige
und dünnflüssige Portionen
durch Drücken
des Eiweißes
durch einen 1000 Mikron Nylonsieb für etwa 3 Minuten getrennt und
die dünnflüssigere
Portion entsorgt. Es ist anzumerken, dass alternative Siebgrößen verwendet
werden können
und die Zeit und das Verfahren variieren kann, vorausgesetzt, dass
die Viskosität
wenigstens die benötigte
ist. Die dickflüssige
Portion des Eiweißes,
welche in dem Sieb zurückgehalten
wurde, wurde gesammelt und in eine 60 cm3 Spritze
gezogen, welche dann auf einer programmierbaren Spritzenpumpe angeordnet
wurde und durch fünfmaliges
Ausstoßen
und erneutem Aufziehen der Inhalte homogenisiert wurde. In diesem
Beispiel wurde die Menge an Homogenisierung durch die Spitzenpumpengeschwindigkeit
von etwa 100 ml/min und den Innendurchmesser der Röhre von
etwa 0,31 cm (etwa 0,12 Inch) gesteuert. Nach der Homogenisierung
hatte das dickflüssige
Eiweiß eine
Viskosität
von etwa 0,02 Pa·s
(etwa 20 Centipoise) bei 150 sek–1 und
wurde dann in der Zentrifuge angeordnet und gedreht, um Debris und
Luftbläschen
bei etwa 3000 Umdrehungen pro Minute für etwa 10 Minuten zu entfernen, wobei
jedes effektive Verfahren zur Entfernung von Debris und Bläschen verwendet
werden kann.
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Nach dem Zentrifugieren wurde das
dickflüssige,
homogenisierte Eiweiß,
welches Ovomucin enthält, mittels
einer Spritze zu einem 300 cm3 Fenwal®-Übertragungspaket
zugegeben. Dann wurden 60 cm3 des Schweineblutes
zu dem Übertragungspaket
zugegeben. Das Übertragungspaket
wurde angeklemmt, alle Luftbläschen
entfernt und in einem Stomacher Labormixer angeordnet, in welchem
es bei normaler (oder mittlerer) Geschwindigkeit für etwa 2
Minuten gemixt wurde. Das Übertragungspaket
wurde dann aus dem Mixer entfernt, 60 cm3 rote
Schweineblutzellen wurden zugegeben und die Inhalte wurden durch
Handkneten für
etwa 2 Minuten oder bis die Inhalte homogen erschienen, gemixt.
Ein Hematocrit der endgültigen
Mischung zeigte einen roten Blutzellengehalt von etwa 30 Gewichtsprozent
und sollte im Allgemeinen wenigstens innerhalb eines Bereichs von
28–32
Gewichtsprozent für
künstliches
Menses sein, welches gemäß dieses
Beispiels hergestellt wurde. Die Menge an Eiweiß war etwa 40 Gewichtsprozent.
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Die in dieser Vorbereitung verwendeten
Bestandteile und die Ausstattung dieses künstlichen Menses sind leicht
erhältlich.
Unten ist eine Liste an Quellen für diese in dem Beispiel verwendeten
Gegenstände,
obwohl selbstverständlich
andere Quellen verwendet werden können, vorausgesetzt sie sind
etwa gleichwertig.
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Blut (Schwein): Cocalico Biologicals,
Inc., 449 Stevens Road, Reamstown, PA 17567, (717) 336-1990.
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Fenwal® Transfer pack Container (Übertragungspackbehälter), 300
ml, mit Verbinder, Code 4R2014: Baxter Healthcare Corporation, Fenwal
Division, Deerfield, IL 60015.
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Harvard Apparatus Programmable Syringe
Pump (Harvardvorrichtung programmierbare Spritzenpumpe), Modellnummer.
55-4143: Harvard Apparatus, South Natick, MA 01760.
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Stomacher 400 Labormixer, Modellnummer
BA 7021, Seriennummer 31968: Seward Medical, London, England, UK.
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1000 Mikron Sieb, Artikelnummer CMN-1000-B:
Small Parts, Inc., Postfach 4650, Miami Lakes, FL 33014-0650.
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Hemata Stat-II Vorrichtung zum Messen
von Hemokriten, Seriennummer 1194Z03127: Separation Technology,
Inc., 1096 Rainer Drive, Altamont Springs, FL 32714.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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DEFINITIONEN
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Der hierin verwendete Begriff „viskoelastisch" bezeichnet eine
Zusammensetzung mit wenigstens einer signifikanten Komponente, welche
mäßig zähflüssig ist
und/oder elastische Eigenschaften hat. Der Begriff „mäßig zähflüssig" bedeutet, dass die
Komponente eine Viskosität
hat, welche wenigstens der normalen menschlichen Blutplasmas entspricht.
Der Begriff „elastisch" bedeutet, dass die
Komponente eine gleiche oder höhere
Elastizität
hat als normales menschliches Blutplasma.
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Der hierin verwendete Begriff „Viskoelastans" bezeichnet ein organisches
Mittel, welches, wenn es mit einer effektiven Menge einer viskoelastischen
Zusammensetzung in Berührung
gebracht wird, die Eigenschaften dieser viskoelastischen Zusammensetzung
grundlegend verändert,
beispielsweise durch Verringerung seiner Viskosität und/oder
elastischen Zustands. „Grundlegend
verändern" bedeutet, dass die
beschriebene gemessene Eigenschaft durch wenigstens eine statistisch
signifikante Menge verändert
wird und vorzugsweise, dass diese Veränderung für viele Anwendungen wenigstens
etwa 30% beträgt.
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Der hierin verwendete Begriff „Vliesstoff
oder -bahn" bezeichnet
eine Bahn, welche eine Struktur aus individuellen Fasern oder Fäden hat,
die zwischengelegt sind, jedoch nicht auf eine reguläre oder
identifizierbare Art wie in einem gewirkten Stoff. Der Begriff beeinhaltet
ferner individuelle Filamente und Stränge, Garne oder Towgarne als
auch Schäume
und Filme, welche fibrilliert, geöffnet oder anderweitig behandelt
wurden, um ihnen stoffähnliche
Eigenschaften zu verleihen. Vliesstoffe oder -bahnen wurden durch
viele Verfahren gebildet, beispielsweise durch Schmelzblasverfahren,
Spinnbindeverfahren und Bondier-Kardier-Bahnverfahren. Das
Flächengewicht
der Vliesstoffe wird normalerweise in Unzen aus Material pro Quadratyard
(osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m2)
ausgedrückt
und die nützlichen
Faserdurchmesser werden normalerweise in Mikron ausgedrückt. (Es
ist anzumerken, dass zum Umwandeln von osy in g/m2 osy
mit 33,91 multipliziert wird).
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Der hierin verwendete Begriff „Mikrofasern" bezeichnet Fasern
mit geringem Durchmesser mit einem durchschnittlichen Durchmesser
von nicht mehr als etwa 75 Mikron, beispielsweise mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von etwa 0,5 Mikron bis etwa 50 Mikron, oder noch genauer,
können
die Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2
Mikron bis etwa 40 Mikron haben. Eine weitere oftmals für Faserdurchmesser
verwendete Bezeichnung ist Denier, welcher als Gramm pro 9000 Metern
einer Faser definiert ist und als Faserdurchmesser in Quadratmikron,
multipliziert mit der Dichte in Gramm/cm3,
multipliziert mit 0,00707 errechnet werden kann. Ein niedrigerer
Denier weist auf eine feinere Faser hin und ein höherer Denier weist
auf eine dickere oder schwerere Faser hin. Beispielsweise kann ein
Durchmesser einer Polypropylenfaser mit 15 Mikron zu Denier durch
Quadrieren, Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,89 g/cm3 und Multiplizieren mit 0,00707 konvertiert
werden. Dadurch hat eine Polypropylenfaser mit 15 Mikron einen Denier
von etwa 1,42 (152 × 0,89 × 0,00707 = 1,415). Außerhalb
der Vereinigten Staaten ist die Maßeinheit der „tex", der als Gramm pro
Kilometer Faser definiert ist. Tex kann mit Denier/9 errechnet werden.
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Der hierin verwendete Begriff „spinngebundene
Fasern" bezeichnet
Fasern mit geringem Durchmesser, die durch Extrudieren geschmolzenen
thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Mehrzahl an feinen,
normalerweise runden Kapillaren aus einer Spinndüse gebildet werden, wobei der
Durchmesser der extrudierten Filamente anschließend schnell verringert wird,
beispielsweise wie in US-Patent Nr. 4,340,563 an Appel et al., US-Patent
Nr. 3,692,618 an Dorschner et al. US-Patent Nr. 3,802,817 an Matsuki
et al., US-Patent-Nummern 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, US-Patent
Nr. 3,502,763 an Hartmann, US-Patent Nr. 3,502,538 an Levy und US-Patent
Nr. 3,542,615 an Dobo et al. beschrieben. Spinngebundene Fasern
werden abgeschreckt und sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn
sie auf einer Sammeloberfläche
angeordnet werden. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen fortlaufend
und haben durchschnittliche Durchmesser, welche häufig größer als
7 Mikron sind, genauer gesagt zwischen etwa 10 und 20 Mikron.
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Der hierin verwendete Begriff „schmelzgeblasene
Fasern" bezeichnet
Fasern, welche durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen
Materials durch eine Mehrzahl an feinen, normalerweise runden Düsenkapillaren
als geschmolzene Fäden
oder Filamente in zusammenlaufenden, hochschnellen, normalerweise
erwärmten
Gas- (beispielsweise Luft) Strömen
gebildet werden, welche die Filamente an geschmolzenem thermoplastischem
Material verdünnen,
um deren Durchmesser zu verringern, welcher ein Mikrofaserdurchmesser
sein kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den
hochschnellen Gasstrom getragen und auf einer Sammeloberfläche angeordnet,
oftmals während
diese noch klebrig sind, um eine Bahn aus wahllos dispergierten
schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Solch ein Verfahren ist beispielsweise
in US-Patent Nr. 3,849,241 an Butin offenbart. Schmelzgeblasene
Fasern sind Mikrofasern, welche fortlaufend oder nicht fortlaufend
sein können
und deren durchschnittlicher Durchmesser im Allgemeinen geringer
als 10 Mikron ist.
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Der hierin verwendete Begriff „gebundene
kardierte Bahnen" oder „BCW" bezeichnet Vliesstoffbahnen,
die durch dem Fachmann bekannte Kardierungsverfahren gebildet werden
und beispielsweise in dem mitübertragenen
US-Patent Nr. 4,488,928
an Alikhan und Schmidt weiter beschrieben werden. Kurz gesagt, gehen
Kardierungsverfahren anfangs von einer Mischung aus, beispielsweise
Stapelfasern mit Bindefasern oder andere Bindekomponenten in einer
voluminösen
Einlage, die gekämmt
oder anderweitig behandelt ist, um ein im Wesentlichen einheitliches
Flächengewicht
bereitzustellen. Diese Bahn wird erwärmt oder anderweitig behandelt,
um die Haftmittelkomponente zu aktivieren, was zu einem integrierten,
normalerweise hochragenden Vliesmaterial führt.
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Der hierin verwendete Begriff „Polymer" umfasst im Allgemeinen,
ist jedoch nicht darauf beschränkt, Homopolymere,
Copolymere wie beispielsweise Block-, Graft-, wahllose und alternierende
Copolymere, Terpolymere etc. und Mischungen und Modifikationen davon.
Ferner, wenn nicht anderweitig spezifisch beschränkt, umfasst der Begriff „Polymer" jede mögliche geometrische
Konfiguration des Materials. Diese Konfigurationen umfassen, sind
jedoch nicht darauf begrenzt, isotaktische, syndiotaktische und
wahllose Symmetrien.
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Der hierin verwendete Begriff „Monokomponenten-" Faser bezeichnet
eine Faser, die durch einen oder mehrere Extruder gebildet sind,
die nur ein Polymer verwenden. Dies schließt jedoch nicht Fasern aus,
die aus einem Polymer gebildet sind, zu welchem aus Gründen der
Farbe, Anti-Statik-Eigenschaften, Schmierung, Hydrophilität etc. geringe
Mengen an Additiven hinzugefügt
wurden. Diese Additive, beispielsweise Titandioxid für die Farbe,
sind im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent
und noch typischer von etwa 2 Gewichtsprozent vorhanden.
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Der hierin verwendete Begriff „konjugierte
Fasern" bezeichnet
Fasern, die aus wenigstens zwei Polymeren gebildet sind, die durch
separate Extruder extrudiert sind, jedoch zusammen gesponnen sind,
um eine Faser zu bilden. Konjugierte Fasern werden manchmal auch
als Mehrkomponenten- oder Zweikomponentenfasern bezeichnet. Die
Polymere unterscheiden sich normalerweise voneinander, obwohl konjugierte
Fasern Mehrkomponentenfasern sein können. Die Polymere sind im
Wesentlichen in gleichbleibend angeordneten einzelnen Zonen über dem
Querschnitt der konjugierten Fasern angeordnet und erstrecken sich
fortlaufend entlang der Länge
der konjugierten Fasern. Die Konfiguration solch einer konjugierten
Faser kann beispielsweise eine Hülle-/Kern-Anordnung,
wobei ein Polymer von einem anderen umgeben ist oder eine Seite-an-Seite-Anordnung
oder eine „Insel-im-Meer"-Anordnung sein.
Konjugierte Fasern werden in US-Patent Nr. 5,108,820 an Kaneko et
al., US-Patent Nr. 5,336,552 an Strack et al. und US-Patent Nr.
5,382,400 an Pike et al. gelehrt. In Zweikomponentenfasern können die
Polymere in Verhältnissen
von 75/25, 50/50, 25/75 oder jedem anderen Verhältnis vorhanden sein.
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Der hierin verwendete Begriff „Zwei-Teile-bildende-Fasern" bezeichnet Fasern,
die aus wenigstens zwei Polymeren gebildet sind, welche aus dem
gleichen Extruder wie die Mischung extrudiert werden. Der Begriff „Mischung" ist unten definiert.
Zwei-Teile-bildende-Fasern
haben nicht verschiedene Polymerkomponenten in relativ konstant
angeordneten einzelnen Zonen über
den Querschnitt der Faser angeordnet und die verschiedenen Polymere
sind normalerweise nicht fortlaufend entlang der gesamten Länge der
Faser, sondern bilden statt dessen Fäserchen oder Protofäserchen,
welche wahlweise anfangen und enden. Zwei-Teile-bildende-Fasern
werden auch als Multi-Teile-bildende-Fasern bezeichnet. Fasern dieses
allgemeinen Typs werden beispielsweise in US-Patent Nr. 5,108,827
an Gessner beschrieben. Zweikomponenten- und Zwei-Teile-bildende-Fasern
werden ebenfalls in dem Lehrbuch Polymer Blends and Composites von
John A. Manson und Leslie H. Sperling beschrieben, Copyright 1976
von Plenum Press, einer Abteilung der Plenum Publishing Corporation
of New York, ISBN-Nr. 0-306-30831-2, auf den Seiten 273 bis 277.
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Der hierin verwendete Begriff „Mischung" bezogen auf Polymere,
bezeichnet ein Gemisch aus zwei oder mehreren Polymeren, während der
Begriff „feste
Lösung" eine Unterkategorie
aus Mischungen bezeichnet, in welchen die Komponenten unmischbar
sind, jedoch kompatibilisiert wurden. „Mischbarkeit" und „Unmischbarkeit" werden als Mischungen
definiert, die für
die freie Energie des Mischens negative beziehungsweise positive
Werte haben. Ferner wird „Kompatibilisierung" als das Verfahren
des Modifizierens der Grenzflächeneigenschaften
einer unmischbaren Polymermischung bezeichnet, um eine feste Lösung herzustellen.
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Der hierin verwendete Begriff „Durchluftbinden" oder „TAB" bezeichnet ein Bondierverfahren
eines Vliesstoffes, beispielsweise einer Zweikomponentenfaserbahn,
in welcher Luft, die ausreichend heiß zum Schmelzen eines der Polymere
ist, aus denen die Fasern der Bahn hergestellt sind, durch die Bahn
gepresst wird. Die Luftgeschwindigkeit liegt oftmals zwischen 30,48
und 152,4 m (100 und 500 Fuß)
pro Minute und die Verweilzeit kann bis zu 6 Sekunden betragen.
Das Schmelzen und das Wiedererstarren des Polymers stellt das Binden
bereit. Durchluftbinden schränkt
die Variabilität
ein und wird oftmals als ein Zweischritt-Bindeverfahren angesehen.
Da das TAB das Schmelzen wenigstens einer Komponente zum Fertigstellen
des Bindens benötigt,
beschränkt
es sich auf Bahnen mit zwei Komponenten, wie beispielsweise Zweikomponentenfaserbahnen
oder Bahnen mit einer Haftmittelfaser, -pulver oder dergleichen.
TAB wird häufig
verwendet, um BCW-Materialien zu binden.
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Der hierin verwendete Begriff „Wärmepunktbinden" umfasst, dass ein
Stoff oder eine Bahn aus Fasern, der/die gebunden werden soll, zwischen
einer erwärmten
Kalanderrolle oder einer Ambossrolle durchgeführt wird. Die Kalanderrolle
ist normalerweise, allerdings nicht immer, auf eine Art gemustert,
so dass der gesamte Stoff nicht über
seine gesamte Oberfläche
gebunden wird. Dadurch wurden zum Zwecke der Funktionalität als auch
aus ästhetischen
Gründen
verschiedene Muster für
Kalanderrollen entwickelt. Ein Beispiel für ein Muster hat Punkte und
ist das Hansen Pennings oder „H&P"-Muster mit etwa
einer dreizigprozentigen Bindefläche
mit etwa 200 Bindungen/Quadratinch, wie in US-Patentanmeldung Nr.
3,855,046 an Hansen und Pennings beschrieben. Das H&P- Muster hat quadratische
Punkt- oder Stift-Bondierflächen,
in welchen jeder Stift eine Seitendimension von 0,038 Inch (0,965
mm), eine Beabstandung von 0, 070 Inch (1,778 mm) zwischen den Stiften
und eine Bindetiefe von 0,023 Inch (0,584 mm) hat. Das resultierende
Muster hat eine Bindefläche
von etwa 29,5%. Ein anderes typisches Punkt-Bindemuster ist das erweiterte Hansen
und Pennings oder „EHP"-Bindemuster, das
eine fünfzehnprozentige
Bindefläche
mit einem quadratischen Stift mit einer Seitendimension von 0,037
Inch (0,94 mm), einer Stiftbeabstandung von 0,097 Inch (2,464 mm)
und einer Tiefe von 0,039 Inch (0,991 mm) erzeugt. Ein weiteres
typisches Punkt-Bindemuster, welches als „714" bezeichnet wird, hat quadratische Stiftbindeflächen, in
welchen jeder Stift eine Seitendimension von 0,023 Inch, eine Beabstandung
von 0,062 Inch (1,575 mm) zwischen den Stiften und eine Bindetiefe
von 0,033 Inch (0,838 mm) hat. Das resultierende Muster hat eine
Bindefläche
von etwa 15%. Ein weiteres herkömmliches
Muster ist das C-Star-Muster,
welches eine Bindefläche
von etwa 16,9 hat. Das C-Star-Muster hat ein querlaufendes Balken- oder „Kordsamt"-Design, welches
durch Schusssterne unterbrochen ist. Andere herkömmliche Muster umfassen ein
Diamantmuster mit sich wiederholenden oder leicht versetzten Diamanten
und ein Drahtwebemuster, welches so aussieht, wie es der Name schon
sagt, beispielsweise wie ein Fenstergitter. Typischerweise variiert die
prozentuale Bindefläche
um etwa 10% bis etwa 30% von der Fläche der Stofflaminatbahn. Wie
in der Technik bekannt, hält
das Punktbinden sowohl die Laminatlagen zusammen und verleiht jeder
individuellen Lage Integrität
indem die Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Lage mit jeder
Lage verbunden werden.
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Der hierin verwendete Begriff „Hygieneprodukt" bezeichnet Windeln,
Trainingshöschen
zur Sauberkeitserziehung, absorbierende Unterhosen, Inkontinenzprodukte
für Erwachsene,
Hygienewischtücher
und Damenhygieneprodukte wie beispielsweise Hygienebinden und Tampons.
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Der hierin verwendete Begriff „hydrophil" bedeutet, dass das
Polymermaterial eine freie Oberflächenenergie hat, so dass das
Polymermaterial durch ein wässriges
Medium, beispielsweise ein flüssiges
Medium, in welchem Wasser eine Hauptkomponente ist, benetzbar ist.
Der Begriff „hydrophob" umfasst jene Materialien,
die nicht wie definiert hydrophil sind. Der Begriff „natürlich hydrophob" bezeichnet jene
Materialien, die in ihrem chemischen Zusammensetzungszustand ohne
Additive oder Behandlungen, welche die Hydrophobie beeinflussen,
hydrophob sind. Es sollte klargestellt werden, dass hydrophobe Materialien
innerlich oder äußerlich
mit oberflächenaktiven
Mitteln und dergleichen behandelt werden können, um sie hydrophil zu machen.
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Es ist ferner möglich, dass andere Materialien
mit dem verwendeten Polymer vermischt werden, um einen Vliesstoff
gemäß dieser
Erfindung herzustellen, wie beispielsweise Pigmente, um jeder Lage
dieselbe oder unterschiedliche Farben zu geben. Pigmente für spinngebundene
und schmelzgeblasene thermoplastische Polymere sind in der Technik
bekannt und sind interne Additive. Ein Pigment, wenn verwendet,
ist im Allgemeinen in einer Menge von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent
der Lage vorhanden, während
andere Additive in einer kumulativen Menge von weniger als etwa
25 Gewichtsprozent vorhanden sein können.
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Die Fasern, aus welchen der Stoff
dieser Erfindung hergestellt sein kann, kann beispielsweise durch Schmelzblas-
oder Spinnbindeverfahren hergestellt werden, umfassend jene, die
Zweikomponenten-, bikonstituente oder Polymermischfasern herstellen,
welche in der Technik bekannt sind. Diese Verfahren verwenden im
Allgemeinen einen Extruder zum Zuführen geschmolzenen thermoplastischen
Polymers zu einer Spinndüse,
in welcher das Polymer verfasert wird, um Fasern, die eine Stapellänge haben
oder länger
sind, herzustellen. Die Fasern werden dann, normalerweise pneumatisch,
gezogen, und auf einer sich bewegenden perforierten Matte oder einem
Band abgelegt, um den Vliesstoff zu bilden. Die in den Spinnbinde-
und Schmelzblasverfahren hergestellten Fasern sind Mikrofasern,
wie oben definiert.
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Die Herstellung von schmelzgeblasenen
Bahnen wird im Allgemeinen oben und in den Referenzen beschrieben.
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Wie erwähnt, können die Vliesstoffe auch eine
gebundene kardierte Bahn sein. Gebundene kardierte Bahnen sind aus
Stapelfasern hergestellt, die normalerweise in Ballen gekauft werden.
Die Ballen werden in einem Aufnehmer angeordnet, der die Fasern
trennt. Dann werden die Fasern durch eine Verbinde- oder Kardiereinheit
geschickt, welche die Stapelfasern weiter aufbricht und. in Maschinenrichtung
anordnet, um eine im Allgemeinen in Maschinenrichtung ausgerichtete
faserige Vliesstoffbahn zu bilden. Sobald die Bahn gebildet ist,
wird sie auf ein oder mehrere verschiedene bekannte Bindeverfahren gebunden.
Ein solches Bindeverfahren ist das Pulverbinden, in welchem ein
pulverisiertes Haftmittel in der Bahn verteilt wird und dann aktiviert wird,
normalerweise durch Erwärmen
der Bahn und des Haftmittels mit heißer Luft. Ein anderes geeignetes Bindeverfahren
ist das Probebinden, in welchem erwärmte Kalanderrollen oder eine
Ultraschallbindeausrüstung
verwendet wird, um die Fasern miteinander zu binden, normalerweise
in einem örtlich
festgelegten Bindeprobe, obwohl die Bahn auf Wunsch auch über die
gesamte Oberfläche
bindet werden kann. Ein weiteres geeignetes Bindeverfahren, besonders
bei Verwendung von Zweikomponenten-Stapelfasern, ist das Durchluftbinden.
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Der in dieser Erfindung verwendete
Stoff kann ein Mehrlagenlaminat sein. Ein Beispiel für ein Mehrlagenlaminat
ist eine Ausführungsform,
in welcher manche der Lagen spinngebunden sind und manche schmelzgeblasen,
wie beispielsweise ein spinngebundenes/schmelzgeblasenes/spinngebundenes
(SMS) Laminat, wie in US-Patent Nummer 4,041,203 an Brock et al.,
US-Patent Nummer 5,169,706 an Collier et al. und US-Patent Nummer 4,374,888
an Bornslaeger offenbart. Solch ein Laminat kann hergestellt werden,
indem zuerst eine spinngebundene Stofflage, dann eine schmelzgeblasene
Stofflage und zuletzt eine weitere spinngebundene Lage sequentiell
auf einem sich bewegenden Formband abgelegt wird und dann das Laminat
auf eine unten beschriebene Art und Weise gebunden wird. Als Alternative
können
die Stofflagen individuell, gesammelt in Rollen und in einem separaten
Bindeschritt kombiniert hergestellt werden. Solche Stoffe haben
normalerweise ein Flächengewicht
von etwa 0,1 bis 12 osy (6 bis 400 g/m2)
oder genauer gesagt von etwa 0,75 bis etwa 3 osy. Die Behandlung
in Übereinstimmung
mit der Erfindung kann In-Line mit dem Vliesstoff-Herstellungsverfahren
oder Off-Line auf vorher hergestellten Substraten oder Vliesstoffen
ausgeführt
werden.
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Spinngebundene Vliesstoffe werden
im Allgemeinen während
der Herstellung auf solch eine Art und Weise gebunden, um ihnen
ausreichend strukturelle Integrität zu geben, um der Härte der
weiteren Verarbeitung zu einem fertigen Produkt zu widerstehen.
Das Binden kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, beispielsweise
durch Hydroverschlingung, Nadeln, Ultraschallbinden, Haftmittelbinden,
Stichbinden, Durchluftbinden und Wärmebinden.
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Bei manchen Anwendungen kann es wünschenswert
sein für
die Bahn eine Koronabehandlung anzuwenden oder sie anderweitig vor
dem Aufbringen des Viskoelastans einer reaktiven Spezies auszusetzen.
Solche Behandlungen werden in dem mitübertragenen US-A-5,814,567
an Yahiaoui, Ning, Bolian, McDowall, Potts und Van Hout beschrieben,
welches am 14 Juni 1996 eingereicht wurde.
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Das Gebiet der reaktiven Spezies
dient zur Erhöhung
der Affinität
des hydrophilen Polymermaterials gegenüber dem porösen hydrophoben Polymersubstrat.
Das Gebiet der reaktiven Spezies kann beispielsweise ein Koronalfeld
sein. Als ein weiteres Beispiel kann die reaktive Spezies ein Plasmafeld
sein.
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Ohne theoretisch daran gebunden sein
zu wollen, wird angenommen, dass das Aussetzen des porösen hydrophoben Polymersubstrats
einem Feld einer reaktiven Spezies zu. Veränderungen der Oberflächen des
Substrats führt,
wodurch zeitweise die Oberflächenenergie
des Substrats erhöht
wird. Dies wiederum ermöglicht
das Eindringen der Behandlungslösung
in das poröse
Substrat, d. h., das poröse
Substrat kann mit der Behandlungslösung gesättigt werden.
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Obwohl das Aussetzen des porösen Substrats
einem Feld an reaktiver Spezies ein erwünschtes Verfahren zum zeitweisen
Erhöhen
der Oberflächenenergie
des Substrats ist, können
andere Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann das poröse Substrat
mit Ozon behandelt werden oder durch eine Oxidationslösung geleitet
werden, wie beispielsweise einem wässrigen Medium umfassend Chromtrioxid
und Schwefelsäure.
Bei solch anderen Verfahren sollte jedoch darauf geachtet werden,
dass die Degradation des porösen Substrats
entweder verhindert oder minimiert wird.
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Die Stärke des Felds der reaktiven
Spezies kann auf eine kontrollierte Art über wenigstens eine Dimension
der faserigen Bahn variieren. Nach dem Beschichten des porösen Substrats
mit dem hydrophilen Polymermaterial ist die Menge oder der Grad
an Hydrophobie der Beschichtung direkt proportional zu der Stärke des
Feldes. Dadurch variiert die Hydrophobie der Beschichtung des Polymermaterials
auf eine kontrollierte Art über
wenigstens eine Dimension der faserigen Bahn.
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Die Stärke des Felds der reaktiven
Spezies wird leicht auf eine kontrollierte Art durch bekannte Mittel variiert.
Beispielsweise kann ein Koronaapparat mit einer segmentierten Elektrode
eingesetzt werden, in welchem der Abstand jedes Segments von der
zu behandelnden Probe unabhängig
variiert werden kann. Als ein weiteres Beispiel kann ein Koronaapparat
mit einem Lücken-Gradienten-Elektrodensystem
verwendet werden; in diesem Fall kann eine Elektrode um eine Achse
rotieren, die normal zu der Länge
der Elektrode ist. Andere Verfahren können ebenfalls verwendet werden;
siehe beispielsweise „Fabrication
of a Continuous Wettability Gradient by Radio Frequency Plasma Discharge", W. G. Pitt, J.
Colloid Interface Sci., 133, Nr. 1,223 (1989); und „Wettability
Gradient Surfaces Prepared by Corona Discharge Treatment", J. H. Lee et al.,
Transactions of the 17th Annual Meeting of the Society for Biomaterials,
1–5 Mai,
1991, Seite 133, Scottsdale, Arizona.
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Mit Anspielung auf oben ist die Dochtwirkung
oder die Fähigkeit
zur schnellen Verteilung von Menses bei der Verwendung, ein wichtiger
Parameter für
behandelte Vliesstoffe für
viele Anwendungen, welche Fluida viskoelastisch involvieren, wie
beispielsweise Verteilungslagen für Hygienebinden, um einen maximalen
Vorteil für
die Absorption des Produkts zu haben.
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Vorherige Oberflächenbehandlungen wie beispielsweise
mit ethoxylierten Kohlenwasserstoffen, Siloxanen und ionischen oberflächenaktiven
Mitteln haben bei der Dochtwirkung geholfen, jedoch nicht über den Mechanismus
der vorliegenden Erfindung. Solche herkömmlichen oberflächenaktiven
Mittel erhöhen
die Benetzbarkeit, versagen jedoch bei der effektiven Verringerung
der Viskoelastizität
von Menses auf eine Art, welche die Dochtwirkung zu dem Grad der
vorliegenden Erfindung steigert. In Übereinstimmung mit der Erfindung hat
sich herausgestellt, dass die Verwendung der Viskoelastansen, wie
beispielsweise spezifischer Alkylpolyglykosiden, nicht nur die viskoelastischen
Eigenschaften des ausgestoßenen
Fluids verringern, sondern auch Eigenschaften der oberflächenaktiven
Mittel zur schnellen Verteilung des viskoelastischen Fluids bereitstellen. Das
Viskoelastans ist vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa
5,0% Feststoff-Zusatz vorhanden, basierend auf dem Trockengewicht
der Vliesstoffbahn. Für
beste Ergebnisse ist das Alkylpolyglykosid eines mit 8–10 Kohlenstoffen
in der Alkylgruppe und ist in einer Menge von 0,2% bis 5% vorhanden,
basierend auf dem gesamten Materialgewicht und dem Gewicht der Alkylpolyglykosidzusammensetzung,
welche wässrig sein
kann, enthaltend beispielsweise 40% Wasser. Andere Viskoelastansen
sind dem Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise oberflächenaktive
Mittel mit Bovinlipidextrakt (Survanta®, Ross Laboratories) und proteinabspaltende
Enzyme wie Papain und Pepsin als auch bestimmte Dextrine und Dextrane.
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Tabelle 1 unten zeigt die Auswirkungen
auf die rheologischen Eigenschaften eines viskoelastischen Fluids
auf Eiweißbasis
(oben unter TESTVERFAHREN als „Fluid
A" beschrieben)
bei der Zugabe eines Viskoelastans, Glucopon 220UP, erhalten
als eine 60 (Gewichts-)% Lösung
aus Alkylpolyglykosid in Wasser, erhältlich von der Henkel Corporation.
Es wurden mit dem viskoelastischen Fluid auf Eiweißbasis (Fluid
A) rheologische Messungen mit und ohne der Zugabe von Glucopon 220
gemacht. Das Glucopon wurde dem viskoelastischen Fluid durch direkte
Zugabe zugegeben und intermittierend für wenigstens 24 Stunden gemischt, um eine
vollständige
Mischung zu sichern. Die endgültige
Konzentration des Glucopon 220, welches in das viskoelastische Fluid
gemischt wurde, betrug 1,0%. Das viskoelastische Fluid ohne Glucopon
220 wurde ebenfalls intermittierend für wenigstens 24 Stunden gemischt,
um dieselbe Schervergangenheit zu duplizieren, wie bei dem Fluid,
welches Glucopon enthält.
Die Messungen wurden so gemacht, wie in dem Abschnitt Testverfahren beschrieben.
Die elastische Spannung bei einer Belastung von etwa 1 wurde um
36% verringert, während
die Viskosität
bei einem Schergrad von etwa 0,1 sek–1 um
30% verringert wurde. Prozentangaben wurden unter Verwendung des
Unterschiedes zwischen der Vergleichsprobe und dem Viskoelastans
geteilt durch die Vergleichsprobe und Multiplizieren des Ergebnisses
mal 100 erhalten.
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Tabelle 2 und die 3 und 4 zeigen
die Ergebnisse eines ähnlichen
Beispiels (Lauf 1 von 3 und 4) unter Verwendung eines
zweiten viskoelastischen Fluids (Fluid B). Bei diesem Beispiel wurden
das Viskoelastans und das viskoelastische Fluid entweder durch zehnmalige
Inversion und Ruhen für
1 Stunde oder unter Verwendung eines Mixstabs für 1 Minute und Ruhen für wenigstens
30 Minuten vermischt. Die Vorbereitungsunterschiede sollen nur einen
geringen Effekt auf die Testergebnisse haben, wenn überhaupt.
In diesem Fall betrug die Menge an Glucopon 220 Viskoelastans, welche
in das viskoelastische Fluid gemischt wurde, wenigstens etwa 1,0%.
Die elastische Spannung bei einer Belastung von etwa 1 wurde um
zwischen 60 und 100% verringert (wobei die Sensibilitätsgrenzen
der Ausstattung in Betracht gezogen wurden), während die Viskosität bei einem
Schergrad von etwa 0,1 sek–1 um etwa 77% verringert
wurde, was zeigt, dass die Erfindung mit verschiedenen viskoelastischen
Fluida anwendbar ist.
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Die 3 und 4 zeigen diese Ergebnisse
als eine Funktion der Menge an zugegebenem Viskoelastans. Wie deutlich
gezeigt, hat die Menge an Viskoelastans einen dramatischen Effekt
bei der Verringerung der elastischen Spannung und der Viskosität des viskoelastischen
Fluids (Fluid B).
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Die vorliegende Erfindung ist zur
verringerten Viskoelastizitätsbehandlung
und verbesserten Fluidhandhabung mit einer Vielzahl an viskoelastischen
Fluidzusammensetzungen anwendbar, wobei die Damenbindenanwendung
eine sehr wünschenswerte
Verwendung darstellt.
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Tabelle 3 unten zeigt die Dochtwirkungsergebnisse
in einer gebundenen kardierten Bahn jenen Typs, der als eine Verteilungslage
in einer Damenbindenkonstruktion verwendet werden könnte. Die
gebundene kardierte Bahn, welche zum Zwecke dieses Tests hergestellt
wurde, war eine durchluftgebundene kardierte Bahn, oder TABCW gennant,
welche wie unten beschrieben hergestellt wurde. Gewaschene Stoffe
oder identische Stoffe, welche mit vier unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen
hergestellt wurden, wurden getestet. Dochtwirkungsstudien wurden
mit einem viskoelastischen Fluid auf Eiweißbasis (oben in den Testverfahren Fluid
A beschrieben) durchgeführt;
eine horizontale Dochtwirkungsentfernung während einer 20 minütigen Aussetzung
des Stoffes eines Fluids wurde gemessen. Glucopon-behandelte TABCW-Stoffe
stellten die höchsten
Dochtwirkungsentfernungen dar.
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Die Bahn bestand aus 100 Gewichts-%
3,0 Denier Polyethylen-Hülle-/Polypropylen-Kern-Zweikomponenten-Stapelfasern mit
einer Länge
von 38 Millimetern. Die Zweikomponentenfasern waren von der Chisso Corporation
und wurden mit einem Verkäufer-Faser-Finish
geliefert. Die Stapelfasern wurden alle durch einen Öffner geschickt
und gleichmäßig miteinander
vermischt, bevor sie durch eine Bahn bei einer Liniengeschwindigkeit
von 15,24 Metern pro Minute (50 Fuß pro Minute) kardiert wurden.
Sobald die Bahn gebildet war, wurde sie durch einen Durchluft-Binder
(Trommeltyp) bei einer Lufttemperatur von 131°C geschickt. Die Verweilzeit in
dem Binder betrug zwischen 3 und 4,5 Sekunden. Die resultierende
Bahn hatte ein Flächengewicht
von 100 g/m2 und eine Dichte von 0,06 g/cm3. Die Bahn wurde dann auf eine Rolle aufgewickelt.
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Material A ist die oben beschriebene
Bahn, welche gewaschen wurde, um das Verkäufer-Faser-Finish zu entfernen,
und welches dann mit 2,0% Glucopon 220, wie unten beschrieben, behandelt
wurde. Material B ist die oben beschriebene Bahn, welche gewaschen
wurde, um das Verkäufer-Faser-Finish
zu entfernen, und welches dann mit 0,45% Kalziumalginat behandelt
wurde, wie unten beschrieben. Material C ist die oben beschriebene
Bahn mit dem Verkäufer-Faser-Finish.
Material D ist die oben beschriebene Bahn, mit welcher gewaschen
wurde, um das Verkäufer-Faser-Finish
zu entfernen.
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5 stellt
die Vergleiche der Dochtwirkungsentfernung mit mehreren anderweitig
bekannten Vliesstoffbahnbehandlungen dar. Die Basisbahn wurde oben als
Material A beschrieben und das viskoelastische Fluid war Mensessimulanz
(Fluid B). Triton X-102 ist ein Alkylphenol-Ethoxylat-oberflächenaktives
Mittel, welches von Union Carbide erhältlich ist. Y12488 ist ein
ethoxyliertes Polydimethylsiloxan, welches von Osi erhältlich ist.
Ahcovel N-62 ist eine Mischung aus ethoxyliertem hydriertem Castoröl und Sorbitanmonooleate,
welches von ICI erhältlich
ist. Die jeweilige Menge, welche auf die Bahn pro Gewicht aufgebracht
wurde, betrug 0,6% Viskoelastans (basierend auf den aktiven Zugaben),
0,5 Gewichtsprozent Triton 102, 1 Gewichtsprozent Y12488 und 1,5
Gewichtsprozent Ahcovel. Wie gezeigt, zeigten die Ergebnisse nach
15 Minuten, dass Viskoelastansen, welche in Übereinstimmung mit der Erfindung
verwendet wurden, die Dochtwirkungsentfernung drastisch erhöhen.
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Um die Effektivität von anderen Viskoelastansen,
wie beispielsweise Dextran (4000 MW Oligosaccharid, erhältlich von
Polydex Pharmaceuticals, Ltd. Of Scarborough, Toronto, Kanada),
zu demonstrieren, wurde eine BCW-Probe an Chisso-Zweikomponentenfasern,
wie oben beschrieben, in einem Branson/IPC Modell PM 119 Plasmabehandler
bei 100 Watt Leistung in einem Luftplasma bei 0,6 torr für 5 Minuten
oxidiert. Der Stoff, welcher durch das Plasma benetzbar wurde, wurden
dann unmittelbar in eine wässrige
Lösung
der Behandlungssubstanz getaucht. Tabelle
4
Getestete
Substanz | Konzentration
(Gew./Vol.) |
Dextran
(4000 MW) | 3% |
Dextran
(4000 MW) | 0,6% |
Natriumalginat | 1% |
Maltose | 3% |
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Überschüssige Lösung wurde
von dem gesättigten
Stoff durch Vakuumextraktion entfernt (Laufenlassen des gesättigten
Stoffes über
einen Schlitz, an welchem ein Vakuum erzeugt wurde). Nach der Vakuumextraktion
wurden in den Stoffen etwa 100 Gewichts-% Nassaufnahme der Behandlungslösung gemessen.
Die behandelten Stoffe wurden bei 80°C für 8 Stunden getrocknet oder
bis sie ein konstantes Gewicht hatten und dann auf ihre Dochtwirkung
getestet.
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Die zu testenden oberflächenaktiven
Mittel wurden so behandelt wie oben, mit der Ausnahme, dass der
Oxidationsschritt ausgelassen wurde. Die Lösungskonzentrationen waren
jene wie in Tabelle 5 beschrieben. Tabelle
5
Getestete
Substanz | Konzentration
(Gew./Vol.) |
Glucopon
600 (Alkyl-Polyglykosid
mit 12–18
Kohlenstoffen in der Alkylgruppe von Henkel) | 3% |
Triton
X-102 | 2% |
Glucopon
220 (ein Alkyl-Polyglykosid
mit 8 Kohlenstoffen in der Alkylgruppe, erhältlich von Henkel) | 2% |
-
6 zeigt
die Ergebnisse der Dochtwirkungstests unter Verwendung von Fluid
B mit Bezug auf diese Materialien, als auch von Material C („HR6"). Wie gezeigt, haben
alleine die oberflächenaktiven
Mittel wie beispielsweise Natriumalginat und Triton X-102, den Dochtwirkungsnutzen
verringert. Die Verwendung von Viskoelastansen in Übereinstimmung
mit der Erfindung stellt jedoch einen großen Bereich an Dochtwirkungsverbesserung
bereit, wobei diese Eigenschaft für eine besondere Nutzung zugeschnitten
werden kann.
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Tabelle 6 zeigt, dass eine Auswahl
eines besonderen Viskoelastans gemacht werden kann, um einen bedeutenden
Effekt auf die Viskosität
oder die Elastizität
des viskoelastischen Fluids zu haben. Tests wurden mit Fluid B Proben
durchgeführt,
nachdem 1 Gramm Testlösung
(0,9 Salinlösung
in dem Fall der Vergleichsprobe) mit 9 Gramm Simulanz durch langsame
Inversion für
15 Minuten vermischt wurde. Wie gezeigt, beeinflusst Glucopon 220
dramatisch sowohl die Viskosität
als auch Elastizität,
wohingegen Dextran die Elastizität mehr
beeinflusst als die Viskosität.
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Material A wurde vorbereitet, indem
die Bahn zu einer 10 Inch mal 12 Inch Probe (etwa 25 cm mal etwa 30
cm) geschnitten wurde. Die Probe wurde schonend in 37°C (100°F) Leitungswasser
für 5 Minuten
gespült, gefolgt
von deionisiertem Wasser für
eine Minute, um im Wesentlichen das gesamte Verkäufer-Faser-Finish zu entfernen
und über
Nacht in einem Luft-Zirkulations-Ofen bei 35°C getrocknet. Die Probe wurde
dann für etwa
5 Sekunden in eine Lösung,
bestehend aus 200 Gramm Glucopon 220UP (Henkel Corporation), wie
geliefert, welches zu 60 aktiv in Wasser ist, und 30 Gramm Hexanol
(Katalog Nr. H1,330-3, Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI),
in 6000 Gramm deinisiertem Wasser bei Umgebungstemperatur (20–25°C) getaucht.
Die Lösung
enthielt 2,0 Gewichtsprozent aktives Glucopon 220UP. Überschüssige Lösung wurde
von dem benetzten Stoff durch Vakuumextraktion (beispielsweise durch
Laufenlassen des benetzten Stoffes über einen Schlitz, auf welchem
ein Vakuum erzeugt wurde) entfernt. Die Probe enthielt etwa 100
Gewichtsprozent Nassaufnahmematerial, basierend auf dem Trockengewicht
des Probes der Lösung
nach der Vakuumextraktion. Die Probe wurde dann über Nacht in einem Ofen bei
35°C getrocknet.
Das Hexanol wurde während
des Trocknens komplett entfernt.
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Material B wurde durch ein Plasmaverfahren
vorbereitet, welches ähnlich
jenem ist, welches in der mitübertragenen
oben besprochenen US-Patentanmeldung A-5,814,567 offenbart ist.
Die Bahn wurde gewaschen und getrocknet, um das Verkäufer-Finish
wie für
Material A beschrieben zu entfernen. Die Probe wurde in einem Brandson/IPC
Modell PM119 Plasmabehandler bei 80 Watt Leistung in einem Luftplasma
bei 0,6 torr für
4 Minuten oxidiert. Die Probe wurde dann für etwa 30 Sekunden in eine
Lösung
bestehend aus 23,8 Gramm Kalziumchloriddihydrat (Katalog Nr. 22,350-6,
Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI) und 6000 Gramm deionisiertem
Wasser eingetaucht. Die Lösung
enthielt 0,3 Gewichtsprozent Kalziumchlorid. Überschüssige Lösung wurde von dem benetzten
Stoff durch Vakuumextraktion (beispielsweise durch Laufenlassen
des benetzten Stoffes über
einen Schlitz, auf welchem ein Vakuum erzeugt wurde) entfernt. Die
Probe enthielt etwa 150 Gewichtsprozent Nassaufnahme (basierend
auf dem Trockengewicht der Probe) der Kalziumchloridlösung nach
der Vakuumextraktion. Die noch immer nasse Probe wurde für etwa 30
Sekunden in eine Lösung getaucht,
bestehend aus 18,0 Gramm oder 0,3 Gewichtsprozent hochviskosem Natriumalginat
(Katalog Nr. A-7128, Sigma Chemical Company, St. Louis, Missouri)
in 6000 Gramm deionisiertem Wasser für etwa 30 Sekunden. Überschüssige Lösung wurde
von der nassen Probe durch Vakuumextraktion entfernt. Die Probe
enthielt insgesamt etwa 300 Prozent der Kalziumchlorid- und Natriumalginatlösungen,
was zur Bildung eines Kalziumalginatgels auf den Fasern der Probe führte. Die
Probe wurde dann über
Nacht in einem Ofen bei 35°C getrocknet.
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Material D wurde durch Waschen der
Bahn zum Entfernen im Wesentlichen des gesamten Verkäufer-Finishs
und Trocknen, wie für
die Materialien A und B beschrieben, vorbereitet.
-
Das Viskoelastans, wie beispielsweise
eine Alkylpolyglykosid-Behandlungs-Zusammensetzung, kann andere
Additive enthalten, welche für
das erwünschte
Ergebnis geeignet sind, solange diese nicht einen sehr nachteiligen
Effekt auf die Aktivität
des Modifizierers, wie beispielsweise das Alkylpolyglykosid, haben.
Beispiele für
solche Additive umfassen zusätzliche
herkömmliche
oberflächenaktive
Mittel, wie beispielsweise ethoxylierte Kohlenwasserstoffe oder
ionische oberflächenaktive
Mittel, oder mit-benetzende Hilfen, wie beispielsweise Alkohole
mit geringem molekularen Gewicht. Wie erwähnt, wird die Zusammensetzung
vorzugsweise aus Hoch-Feststoffen aufgebracht, vorteilhafterweise
80 oder weniger Lösung
oder Wasser, um das Trocknen und die damit verbundenen Kosten und
nachteiligen Effekte zu minimieren. Die Behandlungszusammensetzung
kann in variierenden Mengen aufgebracht werden, abhängig von
den erwünschten
Ergebnissen und der Anwendung. Bei Hygienebinden-Verteilungslagen-Anwendungen
können
beispielsweise die effektiven Ergebnisse innerhalb eines Bereichs
von 0,1% bis 5,0% Feststoff-Zusatz erhalten werden, basierend auf dem
Trockengewicht des Stoffes, wobei ein Bereich von 0,2% bis 3,0%
sowohl aus der Sicht der Kosten als auch der Ausführung vorteilhaft
ist. Ferner ist es für
den Fachmann festzustellen, dass viele Substratmaterialien in Übereinstimmung
mit der Erfindung behandelt werden können, umfassend Vliesstoffe,
wie beispielsweise spinngebundene, schmelzgeblasene, kardierte Bahnen
und andere, als auch gewebte Bahnen und glatte Filme und dergleichen,
in welchen eine verbesserte Fluidverteilung erwünscht ist. Dem Fachmann ist
es auch ersichtlich, dass einige Viskoelastansen als interne Additive
verwendet werden können,
d. h. zugegeben zu der Polymerschmelze auf direkte oder in einer
konzentrierten Form. Nach der Faserbildung, migrieren solche Additive
in die Faseroberfläche
und verleihen dieser den erwünschten
Effekt. Zur weiteren Diskussion von interner Zugabe von Additiven
wird auf das mitübertragene
US-Patent Nr. 5.540,979 an Yahiaoui, Potts, Perkins, Powers und
Jascomb, ausgegeben am 30. Juli 1996 verwiesen. Das Flächengewicht
des Substrats ist nicht bedenklich und ganz sehr variieren, abhängig von
der Anwendung. Für
Hygienebinden-Verteilungslagen-Anwendungen werden oftmals gebundene
kardierte Bahnen mit Flächengewichten
verwendet, die im Allgemeinen im Bereich von etwa 7 g/m2 bis
etwa 175 g/m2 liegen.
-
Beispiele des Alkylpolyglykosid-Viskoelastans
umfassen Glucopon 225 oder 220, die beide Alkylpolyglykoside mit
8–10 Kohlenstoffatomen
in der Alkylgruppe haben und von der Henkel Corporation erhältlich sind,
als auch Crodesta SL-40 (Sucrose Cocoate) von Creda, TL 2141 (Glucopon
220 Analog) von ICI.
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Mit Bezugnahme auf 1 wird ein Verfahren zur Anwendung auf
einer oder beiden Seiten einer sich bewegenden Bahn beschrieben.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung sowohl zur In-line-Behandlung
als auch in einem separaten Off-Line-Behandlungsschritt anwendbar ist.
Die Bahn 12, beispielsweise ein Spinnbinde- oder Schmelzblas-Vliesstoff
wird über
Trägerrollen 15, 16 zu
einer Behandlungsstation geleitet, umfassend rotierende Sprühköpfe 22 zum
Aufbringen auf eine Seite 14 der Bahn 12. Eine
optionale Behandlungsstation (Phantomabbildung), welche rotierende
Sprühköpfe 18 umfassen
kann, kann ebenso zum Aufbringen auf die gegenüberliegende Seite 22 der
Bahn 12 verwendet werden. Jede Behandlungsstation erhält eine
Zufuhr an Behandlungsflüssigkeit 30 von
einem Behälter
(nicht gezeigt). Die behandelte Bahn kann dann falls nötig durch
Laufenlassen über
Trocknertrommeln 25 oder andere Trocknungsmittel getrocknet
werden und dann als eine Rolle aufgewickelt werden oder zur Verwendung,
für welche
sie vorgesehen ist, konvertiert werden. Alternative Trocknungsmittel
umfassen Öfen,
Durchlufttrockner, Infrarottrockner, Luftgebläse und dergleichen.
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2 zeigt
ein repräsentatives
Hygieneprodukt in der Form einer Hygienebindenstruktur, welche eine Verteilungslage
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie gezeigt, umfasst die
Hygienebinde 30 eine undurchlässige Rückschicht, ein Absorbens 38,
eine Verteilungslage 36 und eine Abdeckung oder körperberührende Lage 34.
Falls erwünscht,
kann das Absorbens 38 auch an ihrer Unterseite und den
Seiten durch die Umwickelung 32 zum verbesserten Schutz
gegen seitliches Auslaufen umfasst sein. In Übereinstimmung mit der Erfindung
kann die Abdeckung, die Verteilungs- oder die absorbierende Lage
oder alle mit einem Viskoelastans behandelt werden.
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Dadurch wurde in Übereinstimmung mit der Erfindung
ein verbessertes Verfahren und daraus resultierende behandelte Vliesstoffe
und Produkte bereitgestellt, welche jene mit einschließen, welche
die oben beschriebenen Vorteile bereitstellen.