DE69734975T2

DE69734975T2 - Absorbierender Wegwerfartikel mit verminderter Verstopfungstendenz

Info

Publication number: DE69734975T2
Application number: DE69734975T
Authority: DE
Inventors: Mathias K. Herrlein; Muir Charles Robertson; Dr. Manfred Plischke (NMN)
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: CA2294894A1; US6709423B1; KR20010014228A; ZA985510B; AU7670398A; CA2294894C; CN1267205A; BR9810274A; DE69734975D1; ATE314035T1; JP2002511003A; EP0887057A1; TW366280B; EP0887057B1; WO1998058610A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Einwegabsorptionsartikel, wie Windeln, Inkontinenzartikel, Damenbinden, Übungshöschen und dergleichen, und insbesondere Artikel mit überlegener Leistung im Umgang mit Flüssigkeiten in Kombination mit verbesserter Hautbelüftung, wie verbesserter Leistung der Atmungsaktivität.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Einwegabsorptionsartikel, wie Windeln, Inkontinenzartikel, Damenbinden, Übungshöschen und dergleichen sind in der Technik gut bekannt. In der Regel umfassen Einwegabsorptionsartikel eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht, die zum Körper des Trägers zeigt, eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht, die zur Kleidung des Trägers zeigt, einen Absorptionskern, der zwischen der flüssigkeitsdurchlässigen Oberschicht und der Unterschicht angeordnet ist, und Mittel, die den Kern in fester Beziehung zum Körper des Trägers halten.
Um die Körperausscheidungen, wie Urin, Fäkalien oder Menstruationsflüssigkeiten aufzunehmen, muss der Artikel bestimmte Körperbereiche des Trägers bedecken. Generell bedecken derzeitige Artikel noch größere Körperbereiche des Trägers, um angemessene Speicherung der Ausscheidungen zu ermöglichen. Obwohl die Abdeckung ein wesentliches Element der Funktionalität des Artikels ist, kann der Artikel auch – zusätzlich zur Beeinträchtigung der Bequemlichkeit für den Träger – eine negative Auswirkung auf die Haut haben, wie durch das Ausüben von Druck auf die Haut oder durch das Schaffen von Okklusion für bestimmte Teile der Haut, wodurch potenziell eine Überhydratation der Haut erzeugt wird, insbesondere unter Bedingungen, in denen der Träger zum Schwitzen neigt.
Es wurden zahlreiche Versuche offenbart, die darauf abzielten, die Hautbedingung des Trägers zu verbessern, indem die überhydratisierte Haut auf ein akzeptables Ausmaß dehydratisieren gelassen wird, indem entweder Luft an die Haut gelassen wird und somit potenzielle Okklusionswirkungen minimiert werden, und/oder indem Wasserdampf von der Oberfläche der Haut entfernt wird. Generell werden solche Mechanismen als „Atmungsaktivität" oder „Dampf- oder Feuchtigkeitsdurchlässigkeit" bezeichnet.
Einige solcher Anwendung zielen auf Damenhygieneprodukte ab, wie Katamneseprodukte oder so genannte „Slipeinlagen", wie in EP-A-0 104 906; EP-A-0 171 041; EP-A-0 710 471 beschrieben. Solche Produkte haben generell eine relativ geringe Flüssigkeitsspeicherkapazität im Vergleich zu beispielsweise Babywindeln oder Inkontinenzprodukten für Erwachsene, die oft für theoretische Kapazitäten ausgelegt sind, die die von Damenhygieneprodukten erheblich übersteigen.
Solche atmungsaktiven Materialien können verschiedene Arten von Bahnen sein, wie Folien, die durch Öffnung, wie in US-A-5 628 737 beschrieben, oder durch Ausnutzen der Eigenschaft der „Mikroporosität", wie in EP-A-0 238 200; EP-A-0 288 021; EP-A-0 352 802; EP-A-0 515 501; US-A-4 713 068 beschrieben, wobei kleine Hohlräume, ähnlich sehr kleinen Rissen, innerhalb der Folie erzeugt werden, luft-/dampfdurchlässig gemacht worden sind. WO 94/23107; WO 94/28224; US-A-4 758 239; EP-A-0 315 013 beschreiben jeweils alternative atmungsaktive Materialien, die faserige Textilbahnen oder nichtgewebte Bahnen sein können, wobei Luft/Dampf leicht durch die relativ großen Poren der Struktur dringen. Solche Bahnen sind im Hinblick auf ihre Eigenschaften der Flüssigkeitsundurchlässigkeit entweder behandelt oder unbehandelt, wie in EP-A-0 196 654, beschrieben. In WO 95/16562 ist ein Schichtstoff aus einem Vliesstoff mit einer atmungsaktiven Folie offenbart. Weitere Offenbarungen, wie in WO 95/16746, beziehen sich auf andere Materialien, die das Hindurchdringen von Wassermolekülen ermöglichen. Außerdem sind Kom binationen verschiedener Materialien, die verschiedene Schichten beliebiger der obigen Elemente umfassen, gut bekannt.
Generell weisen alle Materialien ein gewisses Auftreten von Gasdurchlässigkeit und Flüssigkeitsundurchlässigkeit auf. Dies wird im Hinblick auf die Porengröße eines bestimmten Materials besonders deutlich, wobei ein Anstieg leichteres Durchdringen von Gas, aber auch leichteres Durchdringen von Flüssigkeit ermöglicht. Letzteres kann unerwünscht sein, insbesondere wenn solche Materialien zum Abdecken von Flüssigkeit einbehaltenden Bereichen des Artikels, wie im Bereich des Kerns, verwendet werden.
Insbesondere für Artikel, die zum Aufnehmen größerer Flüssigkeitsmengen ausgelegt sind, wie Inkontinenzwindeln für Babys oder Erwachsene, zielten andere Ansätze darauf ab, nur einen Teil des Artikels atmungsaktiv zu lassen, wie durch das Bedecken der flüssigkeitsabsorbierenden Teile (oft als Absorptionskern bezeichnet) durch ein nicht atmungsaktives Material, wobei jedoch andere Teile des Artikels aus atmungsaktiven Materialien hergestellt werden.
Insgesamt wurde im Stand der Technik darauf abgezielt, die Atmungsaktivität der Abdeckungsmaterialien zu verbessern, oder darauf abgezielt, nur Teile des Artikels atmungsaktiv zu lassen.
Im Stand der Technik wurde jedoch nicht erkannt, dass durch Minimieren des Auftreffbereichs bestimmte Vorteile erzielt werden können, indem Materialien in bestimmten Bereichen des Artikels selektiv kombiniert werden und insbesondere indem Vorteile der Absorptionsvermögenseigenschaften des Absorptionskerns des Artikels genutzt werden.
Der Absorptionskern eines Absorptionsartikels muss zur Aufnahme, Verteilung und Speicherung von Ausscheidungen, die anfangs auf der Oberschicht des Absorptionsartikels abgelagert werden, fähig sein. Vorzugsweise ist der Absorptionskern so gestaltet, dass der Kern die Ausscheidungen im Wesentlichen unmittelbar nach deren Ablagerung auf der Oberschicht des Absorptionsartikels aufnimmt, mit der Absicht, dass sich die Ausscheidungen nicht auf der Oberfläche der Oberschicht ansammeln oder davon ablaufen, da dies zu ineffizienter Flüssigkeitseinschließung durch den Absorptionsartikel führen kann, was zum Benetzen äußerer Kleidungsstücke und zu Unbehagen für den Träger führen kann. Nach der Beladung ist es eine wesentliche Funktionalität des Absorptionsartikels, die ausgeschiedenen Flüssigkeiten strikt einzubehalten, um Überhydratation der Haut des Trägers zu vermeiden. Wenn der Absorptionsartikel in dieser Hinsicht nicht richtig funktioniert, kann Flüssigkeit, die von dem Absorptionskern zurück zur Haut gelangt – oft auch als „Rücknässung" bezeichnet – schädigende Auswirkungen auf den Hautzustand haben, was zu Überhydratation und anschließend einer höheren Neigung zu Hautreizungen führt.
Es wurden viele Versuche unternommen, die Flüssigkeitshandhabungseigenschaften von Absorptionsartikeln oder -kernen zu verbessern, insbesondere wenn weitere Anforderungen gestellt wurden, wie eine gewünschte Verringerung der Sperrigkeit oder Dicke des Produkts. Solche Wirkungen sind in EP 797968-A (europäische Patentanmeldung 96105023.4, eingereicht am 29. März 1996), aber auch in US-A-4 898 642; EP-A-0 640 330; EP-A-0 397 110; EP-A-0.312.118 erörtert.
Die Herangehensweise war bisher jedoch, einen guten Hautzustand beizubehalten, indem entweder auf die Maximierung der Durchlässigkeit der Materialien abgezielt wurde, ohne die Flüssigkeitspermeation schädigend zu beeinflussen. Es war bisher jedoch nicht ausreichend anerkannt, dass eine Wechselwirkung zwischen dieser Eigenschaft des Materials und ihrer Anordnung besteht. Es war bisher nicht ausreichend bekannt, dass – innerhalb bestimmter Bereiche – Materialien mit höherer Durchlässigkeit eine Abdeckung größerer Bereiche erlauben als Materialien mit niedrigerer Durchlässigkeit.
Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Einwegabsorptionsartikel bereitzustellen, die gute Hautbelüftung bieten, indem sie die Atmungsaktivität von Abdeckmaterialien, wie Unterschichten, verbessern und gleichzeitig die mit Materialien, die im Gebrauch den Feuchtigkeitstransport weg von der Haut des Trägers behindern, bedeckte Fläche minimieren und somit die Okklusion der Haut des Trägers minimieren, wie es durch den Atmungsaktivitätswert des Artikels ausgedrückt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Einwegabsorptionsartikel, wie eine Damenhygienebinde, ein Inkontinenzartikel für Erwachsene oder eine Babywindel weisen eine minimierte Tendenz zum Erzeugen negativer Hautokklusion auf, die zu Überhydratation der Haut führen könnte, indem diese einen geringen Atmungsaktivitätswert, wie er durch die Dampfdurchlässigkeit von Unterschichtmaterialien und der entsprechenden Bereiche, die mit solchen Materialien bedeckt sind, beeinflusst wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine Babywindel mit Klebstreifen als Beispiel für einen Absorptionsartikel.
2 zeigt schematisch eine Babywindelhose als Beispiel für einen Absorptionsartikel.
3 zeigt den Testaufbau für den Aufnahmetest.
4 zeigt den Testaufbau für die Methode der Collagenrücknässung nach der Aufnahme.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Absorptionsartikel – allgemein
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Absorptionsartikel" auf Vorrichtungen, welche Körperausscheidungen unter Verwendung eines absorbierenden Kerns absorbieren und zurückhalten, und bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen, welche am oder in der Nähe des Körpers des Trägers angeordnet sind, um die verschiedenen vom Körper abgegebenen Ausscheidungen zu absorbieren und zurückzuhalten.
Der Ausdruck „Einweg", wie hier verwendet, beschreibt absorbierende Artikel, welche nicht dazu gedacht sind, gewaschen oder in anderer Weise wieder hergestellt oder als absorbierende Artikel wieder verwendet zu werden (das heißt, sie sind dazu gedacht, nach Benutzung weggeworfen zu werden und vorzugsweise verwertet, kompostiert oder in anderer Weise in einer umweltverträglichen Art deponiert zu werden).
Im Kontext der vorliegenden Erfindung umfasst ein Absorptionsartikel:

a) – einen Absorptionskern (der aus Unterstrukturen und/oder Hüllenmaterialien bestehen kann), der auf der Seite, die zum Träger gerichtet ist, eine Oberschicht einschließt, die die Innenoberfläche bildet und die – zumindest in bestimmten Bereichen davon – Ausscheidungen hindurchdringen lässt, und der auf der gegenüber liegenden Seite eine Unterschicht einschließt, die die Außenoberfläche des Artikels bildet und die den Absorptionskern von dem Äußeren, wie der Kleidung des Trägers, abschirmt.
b) – Grundeinheitselemente, die Merkmale wie Verschlusselemente oder Elastifizierung umfassen, um den Artikel am Träger zu halten. Sie umfassen auch eine Oberschicht, die die Innenoberfläche bildet, und eine Unterschicht. Die Unterschicht- und die Oberschichtmaterialien des Absorptionskerns können mit den jeweiligen Materialien in den Grundeinheitsbereichen eine Einheit bilden (einheitlich sein), d, h. die Unterschicht kann den Absorptionskern bedecken, und das gleiche Material oder dieselbe Lage können sich in den Grundeinheitsbereich erstrecken und dabei zum Beispiel Merkmale wie die Beinelastikteile oder Ähnliches bedecken.

1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Absorptionsartikels der Erfindung, der eine Windel ist.
Die Windel 20 wird in 1 in ihrem flach ausgelegten, nicht zusammengezogenen Zustand dargestellt (d. h. wobei die elastisch induzierte Kontraktion auseinander gezogen ist, außer in den Seitenfeldern, in denen die Elastik in ihrem entspannten Zustand belassen ist), wobei Teile der Struktur herausgeschnitten sind, um den Aufbau der Windel 20 deutlicher zu zeigen, und wobei der Teil der Windel 20, der vom Träger abgewandt ist, die Außenoberfläche 52, zum Betrachter zeigt. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Windel 20 eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht 24, eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht 26, die mit der Oberschicht 24 verbunden ist, und einen Absorptionskern 28, der zwischen der Oberschicht 24 und der Unterschicht 26 angeordnet ist; elastisch gemachte Seitenfelder 30; elastisch gemachte Beinbündchen 32; eine elastische Taillenfunktion 34; und ein Verschlusssystem, das ein generell mehrlagiges Zweizug-Befestigungssystem, als 36 bezeichnet, umfasst. Das Zweizug-Befestigungssystem 36 umfasst vorzugsweise ein primäres Befestigungssystem 38 und ein Taillenverschlusssystem 40. Das primäre Befestigungssystem 38 umfasst vorzugsweise ein Paar Befestigungselemente 42 und ein Anlegeelement 44. Das Taillenverschlusssystem 40 wird in 1 vorzugsweise so dargestellt, dass es ein Paar erste Befestigungskomponenten 46 und eine zweite Befestigungskomponente 48 umfasst. Die Windel 20 umfasst vorzugsweise auch einen Positionierungsflicken 50, der sich unter jeder Befestigungskomponente 46 befindet.
Die Windel 20 ist in 1 so dargestellt, dass sie eine Außenoberfläche 52 (die in 1 zu dem Betrachter gerichtet ist), eine Innenoberfläche 54 gegenüber der Außenoberfläche 52, einen ersten Taillenbereich 56, einen zweiten Taillenbereich 58 gegenüber dem ersten Taillenbereich 56 und einen Umfang 60, der durch die Außenränder der Windel 20 definiert wird, wobei die Längsränder als 62 und die Endränder als 64 bezeichnet werden, aufweist. Die Innenoberfläche 54 der Windel 20 umfasst den Teil der Windel 20, der bei Verwendung an den Körper des Trägers angrenzt (d. h. die Innenoberfläche 54 wird generell durch mindestens einen Teil der Oberschicht 24 und andere Bestandteile, die mit der Oberschicht 24 ver bunden sind, gebildet). Die Außenoberfläche 52 umfasst den Teil der Windel 20, der vom Körper des Trägers abgewandt ist (d. h. die Außenoberfläche 52 wird generell durch mindestens einen Teil der Unterschicht 26 und andere Bestandteile, die mit der Unterschicht 26 verbunden sind, gebildet). Der erste Taillenbereich 56 und der zweite Taillenbereich 58 erstrecken sich jeweils von den Endrändern 64 des Umfangs 60 zur Querachse 66 der Windel 20. Die Taillenbereiche umfassen jeweils einen Mittelbereich 68 und ein Paar Seitenfelder, die in der Regel die äußeren seitlichen Teile der Taillenbereiche umfassen. Die Seitenfelder, die sich im ersten Taillenbereich 56, werden als 70 bezeichnet, während die Seitenfelder im zweiten Taillenbereich 58 als 72 bezeichnet werden. Obwohl es nicht notwendig ist, dass die Paare von Seitenfeldern oder alle Seitenfelder identisch sind, sind sie vorzugsweise Spiegelbilder voneinander. Die Seitenfelder 72, die im zweiten Taillenbereich 58 angeordnet sind, können in der Seitenrichtung elastisch dehnbar sein (d. h. elastisch gemachte Seitenfelder 30). (Die Seitenrichtung (x-Richtung oder Breite) ist als die Richtung parallel zur Querachse 66 der Windel 20 definiert; die Längsrichtung (y-Richtung oder Länge) ist als die Richtung parallel zur Längsachse 67 definiert; und die Axialrichtung (Z-Richtung oder Dicke) ist als die Richtung, die sich durch die Dicke der Windel 20 erstreckt, definiert).
1 zeigt eine spezielle Ausführung der Windel 20, bei der die Oberschicht 24 und die Unterschicht 26 über dem Kern und dem Grundeinheitsbereich einheitlich sind und Längen- und Breitenabmessungen aufweisen, die generell größer sind als die des Absorptionskerns 28. Die Oberschicht 24 und die Unterschicht 26 erstrecken sich über die Ränder des Absorptionskerns 28 hinaus und bilden so den Umfang 60 der Windel 20. Der Umfang 60 definiert die äußere Begrenzung oder, mit anderen Worten, die Ränder der Windel 20. Der Umfang 60 umfasst die Längsränder 62 und die Endränder 64.
Obwohl jedes elastisch gemachte Beinbündchen 32 so konfiguriert werden kann, dass es jedem der vorstehend beschriebenen Beinbänder, Seitenklappen, Sperrbündchen oder elastischen Bündchen ähnlich ist, ist es bevorzugt, dass jedes elas tisch gemachte Beinbündchen 32 mindestens ein inneres Sperrbündchen 84, umfassend eine Sperrklappe 85 und elastisches Abstandselement 86 umfasst, wie im vorstehend genannten US-Patent Nr. 4 909 803 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das elastisch gemachte Beinbündchen 32 außerdem ein elastisches Dichtungsbündchen 104 mit einem oder mehreren elastischen Strängen 105, die außerhalb des Sperrbündchens 84 angeordnet sind, wie im vorstehend genannten US-Patent Nr. 4 695 278 beschrieben.
Die Windel 20 kann ferner auch eine elastische Taillenfunktion 34 umfassen, die verbesserte Passform und Einbehaltung bietet. Die elastische Taillenfunktion 34 erstreckt sich mindestens in Längsrichtung nach außen von mindestens einem der Taillenränder 83 des Absorptionskerns 28 in mindestens dem Mittelbereich 68 und bildet generell mindestens einen Teil des Endrands 64 der Windel 20. Somit umfasst die elastische Taillenfunktion 34 den Teil der Windel, der sich mindestens vom Taillenrand 83 des Absorptionskerns 28 zum Endrand 64 der Windel 20 erstreckt und ist dafür vorgesehen, an die Taille des Trägers angelegt zu werden. Einwegwindeln sind generell so gestaltet, dass sie zwei elastische Taillenfunktionen aufweisen, eine im ersten Taillenbereich und eine im zweiten Taillenbereich.
Das elastisch gemachte Taillenband 35 der elastischen Taillenfunktion 34 kann einen Teil der Oberschicht 24, einen Teil der Unterschicht 26, vorzugsweise mechanisch gedehnt, und ein Bilaminatmaterial, das ein elastomeres Element 76 zwischen der Oberschicht 24 und der Unterschicht 26 und ein elastisches Element 77 zwischen der Unterschicht 26 und dem elastomeren Element 76 umfasst, umfassen.
Dies sowie andere Bestandteile der Windel sind ausführlicher in WO 93/16669 angegeben.
2 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Absorptionsartikel, für den die vorliegende Erfindung abgewendet werden kann, nämlich eine Windelhose. Die Ein wegwindelhose 20 umfasst einen Absorptionskern 22, eine Grundeinheit 21, die den Kernbereich umgibt, und Seitennähte 10.
Die Außenschichten oder die Schichten der Unterschicht 26 sind die Teile der Grundeinheit 21 oder des Absorptionskerns 22, die das Äußere der Einwegwindelhosen 20 bilden, d. h. vom Träger abgewandt sind. Die Außenschichten 26 sind nachgiebig, fühlen sich weich an und wirken auf die Haut des Trägers nicht reizend. Diese Außenschicht kann eine einheitliche Materialschicht sein, die sowohl den Kern als auch Grundeinheitsbereiche oder Teile davon bedeckt, oder kann verschiedene Materialien in diesen Bereichen umfassen.
Die innere Oberschicht oder die Schichten 24 sind die Teile der Grundeinheit 21 oder des Kerns 22, die das Innere des Artikels bilden und den Träger berühren. Die Innenschicht ist ebenfalls nachgiebig, fühlt sich weich an und wirkt auf die Haut des Trägers nicht reizend.
Im Grundeinheitsbereich können die Innenschicht 24 und die Außenschicht 26 indirekt miteinander verbunden werden, indem sie an die elastischen Flügelklappenelemente 90, die elastischen Taillenbandelemente 76 und die elastischen Stränge 105 angefügt werden und können in den Bereichen, die sich über das elastische Flügelklappenelement 90, die elastischen Taillenbandelemente 76 und die elastischen Stränge hinaus erstrecken, direkt miteinander verbunden werden.
Die Grundeinheit 21 der Einwegwindelhosen 20 umfasst vorzugsweise ferner elastisch gemachte Beinbündchen 32 zum Bereitstellen verbesserter Einbehaltung von Flüssigkeiten und anderen Körperausscheidungen. Jedes elastisch gemachte Beinbündchen 32 kann mehrere unterschiedliche Ausführungsformen zum Verringern des Austretens von Körperausscheidungen in den Beinbereichen umfassen. Obwohl jedes elastisch gemachte Beinbündchen 32 so konfiguriert sein kann, dass es jeglichen vorstehend beschriebenen Bändern, Seitenklappen, Sperrbündchen oder elastischen Bündchen ähnlich ist, ist es bevorzugt, dass je des elastisch gemachte Beinbündchen 32 mindestens eine Seitenklappe 104 und einen oder mehrere elastische Stränge 105 umfasst.
Die Grundeinheit 21 der Einwegwindelhosen 20 umfasst vorzugsweise ferner ein elastisch gemachtes Taillenband 34 das zumindest im Rückenteil 58 angrenzend an den Endrand der Einwegwindelhosen 20 angeordnet ist, und besitzt mehr bevorzugt ein elastisch gemachtes Taillenband 34, das sowohl im Vorderteil 56 als auch im Rückenteil 58 angeordnet ist.
Absorptionskern\Kernstruktur
Der Absorptionskern sollte allgemein komprimierbar und anpassbar sein, auf die Haut des Trägers nicht reizend wirken und Flüssigkeiten wie Urin und andere bestimmte Körperausscheidungen absorbieren und einbehalten können. Der Absorptionskern könnte eine große Vielfalt an flüssigkeitsabsorbierenden oder flüssigkeitsbehandelnden Materialien umfassen, die üblicherweise in Einwegwindeln und anderen Absorptionsartikeln verwendet werden, wie – jedoch nicht beschränkt auf – zerriebener Holzzellstoff, der generell als Luftfilz oder Airfelt bezeichnet wird; schmelzgeblasene Polymere, einschließlich Coform; chemisch versteifte, modifizierte oder vernetzte Cellulosefasern; Zellstoff, einschließlich Zellstoffwicklungen und Zellstofflaminaten.
Beispiele für Absorptionsstrukturen sind in US-Patent Nr. 4 610 678 mit dem Titel „High-Density Absorbent Structures", erteilt an Weisman et al. am 9. September 1986, US-Patent 4 673 402 mit dem Titel „Absorbent Articles With Dual-Layered Cores", erteilt an Weisman et al. am 16. Juni 1987; US-Patent Nr. 4 888 231 mit dem Titel „Absorbent Core Having A Dusting Layer", erteilt an Angstadt am 19. Dezember 1989; EP-A-0 640 330 von Bewick-Sonntag et al.; US 5 180 622 (Berg et al.); US 5 102 597 (Roe et al.); US 5 387 207 (LaVon) beschrieben. Solche Strukturen könnten so angepasst werden, dass sie die Anforderungen, die nachstehend für die Verwendung als Absorptionskern 28 umrissen sind, erfüllen.
Der Absorptionskern kann eine einheitliche Kernstruktur aufweisen, oder er kann eine Kombination verschiedener Absorptionsstrukturen sein, die wiederum aus einer oder mehreren Unterstrukturen bestehen. Jede der Strukturen oder Unterstrukturen kann eine im Wesentlichen zweidimensionale Ausdehnung (d. h. eine Schicht sein) oder eine drei dimensionale Form aufweisen.
Materialien zum Gebrauch in den Absorptionskernen der Erfindung
Der Absorptionskern für die vorliegende Erfindung kann Fasermaterialien zur Bildung von einer Faserbahn oder von Fasermatrizen umfassen.
In der vorliegenden Erfindung geeignete Fasern schließen die ein, die natürlich vorkommende Fasern (modifiziert oder unmodifiziert) sowie synthetisch hergestellt Fasern, wie Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, sind.
Für viele erfindungsgemäße Absorptionskerne oder Kernstrukturen wird die Verwendung hydrophiler Fasern bevorzugt, die mithilfe von hydrophilen Ausgangsmaterialien oder durch Hydrophilierung hydrophober Fasern, wie tensidbehandelten oder silicabehandelten thermoplastischen Fasern, die zum Beispiel von Polyolefinen abgeleitet sind, erhalten werden können.
Geeignete natürlich vorkommende Fasern sind Holzfaserstofffasern, die aus bekannten chemischen Verfahren, wie dem Kraft- und dem Sulfitverfahren, gewonnen werden können. Ebenso sind chemisch versteifte Cellulosefasern geeignet, worin zum Beispiel Vernetzungsmittel auf die Fasern aufgetragen werden können, die somit nach dem Auftragen die chemische Bildung von Intrafaser-Vernetzungsbindungen, die die Steifheit der Fasern erhöhen können, hervorrufen. Während der Einsatz von Intrafaser-Vernetzungsbindungen zur chemischen Versteifung der Faser bevorzugt wird, sollen dadurch jedoch andere Arten von Reaktionen zur chemischen Versteifung der Fasern nicht ausgeschlossen werden.
Fasern, die durch Vernetzungsbindungen in individualisierter Form versteift werden (d. h. die individualisierten versteiften Fasern sowie Verfahren zu ihrer Her stellung) sind zum Beispiel in US-A-3 224 926; US-A-3 440 135; US-A-3 932 209; and US-A-4 035 147; US-A-4 898 642; und US-A-5 137 537 offenbart.
Zusätzlich oder alternativ können in den Absorptionsstrukturen synthetische oder thermoplastische Fasern enthalten sein, wie sie aus einem beliebigen thermoplastischen Polymer hergestellt werden können, das bei Temperaturen, die die Fasern nicht übermäßig schädigen, geschmolzen werden kann. Die thermoplastischen Materialien können aus einer Reihe von thermoplastischen Polymeren hergestellt werden, wie aus Polyolefinen wie Polyethylen. Die Oberfläche der hydrophoben thermoplastischen Faser kann durch Behandlung mit einem Tensid, wie einem nichtionischen oder anionischen Tensid, hydrophil gemacht werden, z. B. durch Besprühen der Faser mit einem Tensid, durch Eintauchen der Faser in ein Tensid oder durch Einbeziehen des Tensids als Teil der Polymerschmelze bei der Herstellung der thermoplastischen Faser. Nach Schmelzen und Wiederverfestigen neigt das Tensid dazu, auf den Oberflächen der thermoplastischen Faser zu bleiben. Geeignete Tenside umfassen nichtionische Tenside, wie Brij^® 76, hergestellt von ICI Americas, Inc. aus Wilmington, Delaware, und verschiedene Tenside, die unter der Marke Pegosperse^® von Glyco Chemical, Inc. aus Greenwich, Connecticut, USA vertrieben werden. Außerdem können auch nichtionische Tenside und anionische Tenside verwendet werden. Diese Tenside können in Konzentrationen von beispielsweise ungefähr 0,2 bis ungefähr 1 Gramm pro Quadratzentimeter thermoplastischer Faser auf die thermoplastischen Fasern aufgetragen werden.
Geeignete thermoplastische Fasern können aus einem einzigen Polymer hergestellt sein (Monokomponentenfasern) oder können aus mehr als einem Polymer hergestellt sein (z. B. Bikomponentenfasern). Zum Beispiel kann sich „Bikomponentenfasern" auf thermoplastische Fasern beziehen, die eine Kernfaser aus einem Polymer umfassen, welche in einem thermoplastischen Mantel aus einem anderen Polymer eingeschlossen ist. Das Polymer der Hülle schmilzt häufig bei einer anderen, typischerweise geringeren Temperatur als das Polymer des Kerns.
Als Ergebnis stellen diese Bikomponentenfasern durch Schmelzen des Mantelpolymers eine thermische Bindung bereit und bewahren gleichzeitig die erwünschten Festigkeitseigenschaften des Kernpolymers.
Im Falle von thermoplastischen Fasern kann ihre Länge abhängig vom jeweiligen Schmelzpunkt und anderen Eigenschaften, die für diese Fasern erwünscht sind, variieren. In der Regel haben diese thermoplastischen Fasern eine Länge von ungefähr 0,3 bis ungefähr 7,5 cm, vorzugsweise von ungefähr 0,4 bis ungefähr 3,0 cm. Die Eigenschaften, einschließlich Schmelzpunkt, dieser thermoplastischen Fasern können auch durch Variieren des Durchmessers (der Dicke) der Fasern angepasst werden. Der Durchmesser dieser thermoplastischen Fasern wird in der Regel entweder in Denier (Gramm pro 9 000 Meter) oder Dezitex (Gramm pro 10 000 Meter, dtex) definiert. Abhängig von der jeweiligen Anordnung innerhalb der Struktur können geeignete thermoplastische Fasern einen Dezitex im Bereich von gut unter 1 Dezitex, wie 0,4 Dezitex, bis ungefähr 20 Dezitex aufweisen.
Die Fasermaterialien können in individualisierter Form verwendet werden, wenn der Absorptionsartikel produziert wird, und auf der Fertigungslinie wird eine luftgelegte Faserstruktur gebildet. Die Fasern können ebenfalls als vorgeformte Faserbahn oder Zellstoffgewebe verwendet werden. Diese Strukturen werden dann im Wesentlichen in endloser oder sehr langer Form (z. B. auf einer Rolle, Spule) zur Produktion des Artikels geliefert und werden dann auf die entsprechende Größe zugeschnitten. Dies kann für alle derartigen Materialien einzeln erfolgen, bevor sie mit anderen Materialien kombiniert werden, um den Absorptionskern zu bilden, oder wenn der Kern selbst geschnitten wird und die Materialien mit dem Kern koextensiv sind. Solche Bahnen oder Zellstoffgewebe können auf viele verschiedene Arten hergestellt werden, und solche Verfahren sind in der Technik sehr gut bekannt.
Zusätzlich oder alternativ zu Faserbahnen können die Absorptionskerne andere poröse Materialien, wie Schaumstoffe, umfassen. Bevorzugte Schaumstoffe sind offenzellige absorbierende Polymerschaummaterialien, wie sie durch Polymerisation einer HIPE-(High-Internal-Phase-)Wasser-in-Öl-Emulsion abgeleitet werden. Solche Polymerschäume können so gebildet werden, dass sie die erforderlichen Speichereigenschaften sowie die erforderlichen Verteilungseigenschaften bereitstellen, wie in US-Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), erteilt am 7. Februar 1995; und US-Patent Nr. 5 260 345 (DesMarais et al.), erteilt am 9. November 1993, beschrieben.
Superabsorber-Polymere oder Hydrogele
Wahlweise, und oft vorzugsweise, können die erfindungsgemäßen Absorptionsstrukturen Superabsorber-Polymere oder Hydrogele umfassen. Die hydrogelbildenden Absorptionspolymere, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen eine Vielzahl im Wesentlichen wasserunlöslicher, aber wasserquellfähiger Polymere, die große Flüssigkeitsmengen aufnehmen können, ein. Solche Polymermaterialien werden oft auch als „Hydrokolloide" oder „superabsorbierende" Materialien bezeichnet. Die hydrogelbildenden Absorptionspolymere weisen vorzugsweise eine Vielzahl von anionischen funktionellen Gruppen auf, wie Sulfonsäure- und, typischer, Carboxygruppen. Beispiele für Polymere, die zur Verwendung hierin geeignet sind, schließen diejenigen ein, die aus polymerisierbaren, ungesättigten, säurehaltigen Monomeren erzeugt werden.
Hydrogelbildende Absorptionspolymere, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, enthalten Carboxygruppen. Diese Polymere umfassen hydrolysierte Stärke/Acrylnitril-Pfropfcopolymere, partiell neutralisierte hydrolysierte Stärke/Acrylnitril-Pfropfcopolymere, Stärke/Acrylsäure-Pfropfcopolymere, partiell neutralisierte Stärke/Acrylsäure-Pfropfcopolymere, verseifte Vinylacetat/Acrylester-Copolymere, hydrolysierte Acrylnitril- oder Acrylamid-Copolymere, leicht vernetzte Polymere von einem der vorstehenden Copolymere, partiell neutralisierte Polyacrylsäure und leicht vernetzte Polymere von partiell neutralisierter Polyacrylsäure. Diese Polymere können entweder allein oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehr verschiedenen Polymeren verwendet werden. Beispiele für diese Polymermaterialien sind im US-Patent 3 661 875, im US-Patent 4 076 663, im US-Patent 4 093 776, im US-Patent 4 666 983 und im US-Patent 4 734 478 offenbart.
Die am meisten bevorzugten Polymermaterialien zur Verwendung bei der Herstellung der hydrogelbildenden Teilchen sind leicht vernetzte Polymere von partiell neutralisierten Polyacrylsäuren und Stärkederivaten davon. Am meisten bevorzugt umfassen die hydrogelbildenden Teilchen von ungefähr 50% bis ungefähr 95%, vorzugsweise ungefähr 75%, neutralisierte, leicht vernetzte Polyacrylsäure (d. h. Poly(natriumacrylat/acrylsäure)).
Wie vorstehend beschrieben sind die hydrogelbildenden Absorptionspolymere vorzugsweise leicht vernetzt. Vernetzung dient dazu, das Polymer im Wesentlichen wasserunlöslich zu machen, und bestimmt zum Teil die Eigenschaften des Absorptionsvermögens und des Gehalts an extrahierbarem Polymer der Vorläuferteilchen und der entstehenden Makrostrukturen. Verfahren für die Vernetzung dieser Polymere und typische Vernetzungsmittel sind ausführlicher im vorstehend genannten US-Patent Nr. 4 076 663 und in DE-A-4020780 (Dahmen) beschrieben.
Die Superabsorber-Materialien können in Teilchenform oder in Faserform verwendet werden und können auch mit anderen Elementen kombiniert werden, um vorgeformte Strukturen zu bilden.
Zwar werden die einzelnen Elemente separat offenbart, aber eine Absorptionsstruktur oder -unterstruktur kann durch Kombinieren von einem oder mehreren dieser Elemente hergestellt werden.
Auslegungskapazität und endgültige Speicherkapazität
Um Absorptionsartikel bezüglich schwankender Endgebrauchsbedingungen oder unterschiedlich große Artikel vergleichen zu können, wurde die „Auslegungskapazität" als geeignetes Maß befunden.
Zum Beispiel stellen Babys eine typische Benutzergruppe dar, doch auch innerhalb dieser Gruppe variieren die Menge der Urinbelastung, die Häufigkeit der Belastung, die Zusammensetzung des Urins stark von kleineren Babys (Neugeborenen) zu Kleinkindern einerseits, jedoch zum Beispiel auch zwischen den verschiedenen einzelnen Kleinkindern.
Eine andere Benutzergruppe können größere Kinder sein, die noch unter einer gewissen Form der Inkontinenz leiden.
Außerdem können inkontinente Erwachsene solche Artikel benutzen, wiederum mit einer breiten Spanne an Belastungsbedingungen, die generell als leichte Inkontinenz bis hin zu schwerer Inkontinenz reicht.
Da der Fachmann ohne weiteres in der Lage ist, die Angaben auf andere Größen zu übertragen, wird zur weiteren Erörterung der Schwerpunkt auf Kleinkindern gelegt. Für solche Benutzer wurden Urinbelastungen von bis zu 75 ml pro Entleerung bei durchschnittlich vier Entleerungen pro Tragedauer, was zu einer Gesamtbelastung von 300 ml führt, und Entleerungsgeschwindigkeiten von 15 ml/s als ausreichend repräsentativ befunden.
Nun sollten solche Artikel, die solche Anforderungen erfüllen können, in der Lage sein, solche Urinmengen aufzunehmen, die in der weiteren Erörterung als „Auslegungskapazität" bezeichnet werden.
Diese Flüssigkeitsmengen müssen von Materialien aufgenommen werden, die die Körperflüssigkeiten, oder zumindest die wässrigen Teile davon, endgültig speichern können, so dass – wenn überhaupt – nur wenig Flüssigkeit auf der zur Haut des Trägers gewandten Oberfläche des Artikels verbleibt. Der Begriff „endgültig" bezieht sich einerseits auf die Situation wie im Absorptionsartikel bei langen Tragezeiten, andererseits auf Absorptionsmaterialien, die ihre „endgültige" Kapazität erreichen, wenn sie mit ihrer Umgebung ins Gleichgewicht kommen. Dies kann in einem solchen Absorptionsartikel unter tatsächlichen Gebrauchsbedingungen nach langen Tragezeiten sein, oder es kann in einem Testverfahren für reine Materialien oder Materialverbundstoffe sein. Da viele der betrachteten Verfahren asymptotisches kinetisches Verhalten aufweisen, betrachtet ein Fachmann „endgültige" Kapazitäten rasch als erreicht, wenn die tatsächliche Kapazität einen Wert erreicht hat, der dem asymptotischen Endpunkt nah genug ist, z. B. relativ zur Messgenauigkeit der Gerätschaft.
Da ein Absorptionsartikel Materialien umfassen kann, die hauptsächlich dafür ausgelegt sind, Flüssigkeiten endgültig zu speichern, und andere Materialien, die hauptsächlich dafür ausgelegt sind, andere Funktionen, wie Aufnahme und/oder Verteilung der Flüssigkeit, zu erfüllen, jedoch ein gewisses endgültiges Speichervermögen aufweisen können, werden geeignete erfindungsgemäße Kernmaterialien ohne die versuchte Trennung, solche Funktionen künstlich zu unterscheiden, beschrieben. Trotzdem kann die endgültige Speicherkapazität für den gesamten Absorptionskern, für Bereiche davon, für Absorptionsstrukturen oder sogar Unterstrukturen, aber auch für Materialien, wie sie in einem der Vorstehenden verwendet werden, bestimmt werden.
Für den Fall des Anwendens der vorliegenden Erfindung auf andere Artikel, die einen anderen Endgebrauch erfordern, ist ein Fachmann in der Lage, die entsprechenden Auslegungskapazitäten ohne weiteres an andere vorgesehene Benutzergruppen anzupassen.
Um die endgültige Auslegungsspeicherkapazität eines Absorptionsartikels zu bestimmen oder zu beurteilen, wurde eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die endgültige Speicherkapazität eines Artikels die Summe der endgültigen Absorptionskapazitäten der einzelnen Element oder Materialien ist. Für diese einzelnen Bestandteile können verschiedene etablierte Verfahren angewendet werden, solange diese während des gesamten Vergleichs konsistent angewendet werden. Zum Beispiel kann die Teebeutel-Zentrifugenkapazität, wie sie für Superabsorber-Polymere (SAP) entwickelt wurde und etabliert ist, für solche SAP-Materialien verwendet werden, jedoch auch für andere (siehe oben).
Sobald die Kapazitäten für die einzelnen Materialien bekannt sind, kann die Kapazität des gesamten Artikels berechnet werden, indem diese Werte (in ml/g) mit dem Gewicht des in dem Artikel verwendeten Materials multipliziert werden.
Für Materialien mit einer anderen zugeordneten Funktionalität als der endgültigen Speicherung von Flüssigkeiten – wie Aufnahmeschichten und dergleichen – kann die endgültige Speicherkapazität vernachlässigt werden, entweder da solche Materialien eigentlich nur sehr geringe Kapazitätswerte im Vergleich zu den zweckbestimmten Materialien zur endgültigen Flüssigkeitsspeicherung aufweisen oder da solche Materialien dafür vorgesehen sind, nicht mit Flüssigkeit beladen zu werden und deshalb ihre Flüssigkeit an die anderen Materialien zur endgültigen Speicherung abzugeben.
Mit solchen Definitionen zeigen so genannte „Slipeinlagen" sehr geringe endgültige Speicherkapazitäten von einigen ml oder weniger. Menstruationsbinden haben oft eine endgültige Speicherkapazität von bis zu ungefähr 20 ml, leichte Urininkontinenzartikel haben zum Beispiel 75 ml oder ungefähr 90 ml, mittlere Urininkontinenzartikel oder auch Windeln für kleinere Babys können ungefähr 165 ml haben, und Babywindeln für Kleinkinder erreichen 300 ml oder mehr, und Artikel für schwere Erwachseneninkontinenz haben 600 ml oder mehr endgültige Speicherkapazität.
Atmungsaktive Unterschichtmaterialien
Ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Materialien, die für Gase, wie Luft, oder für Dampf, wie Wasserdampf, durchlässig sind. Abgesehen von Diffusion können Gase oder Dampf durch Transport in kleinen Kapillaren (langsam) oder konvektiven Transport (schnell) durch ein festes Material dringen.
Die Durchlässigkeit kann mit der gut bekannten Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR), ausgedrückt in Einheiten von [g/24 h/m²], unter verschiedenen Transportkräften bestimmt werden. Für den Kontext der vorliegenden Erfindung betrifft das Verfahren, wie unten dargelegt, Calciumchlorid, das bei einer relativen Feuchte von 75% bei 40°C durch den Prüfkörper Feuchtigkeit adsorbiert.
Ein weiterer Weg zur Erfassung der Gasdurchlässigkeit ist das Anwenden eines Luftdurchlässigkeitstests, wobei unter bestimmten Bedingungen, wie Vakuumsaugen, Luft durch einen Prüfkörper gesogen wird. Da dieser Test hohe Penetrationsgeschwindigkeiten betrifft, ist er für Materialien, die den (schnellen) konvektiven Luftstrom erlauben, besser geeignet als für die (langsamen), die von langsamerem Diffusions- oder Kapillartransport geprägt sind.
Beispiele für solche Materialien sind die so genannten mikroporösen Folien, wie sie zum Beispiel von Mitsui Toatsu Co., Japan unter der Bezeichnung ESPOIRE NO bereitgestellt werden. Solche Folien können durch Produzieren einer Polymerfolie, wie aus Polyethylen, die ferner Füllerteilchen, wie Calciumcarbonat, umfasst, hergestellt werden. Nach dem Bereitstellen einer geformten Folie, worin diese Füllerteile in eine Matrix aus Polymermaterial eingebettet werden, kann die Folie mechanisch behandelt werden, um die Polymermaterialien dauerhaft zu dehnen und zu strecken, wobei kleine Risse um die sich nicht verformenden Füllerteilchen herum gebildet werden. Die Risse sind klein genug, dass Gasmoleküle der Gasphase hindurch gelangen können, verhindern jedoch, dass Flüssigkeiten durchdringen. So sind die Transportmechanismen langsamer Fluss in Kapillaren.
Diese Verformung kann mit einer Reihe verschiedener Wege erreicht werden, in Maschinenlaufrichtung des Materials, wie durch herkömmliches Dehnen zwischen zwei Quetschwalzenanordnungen, die mit einer differenziellen Geschwindigkeit laufen, oder in Querrichtungen, wie Spannen durch Fixieren der Ränder des Materials in divergierenden Rahmen, oder durch Durchleiten durch eng ineinander greifende Walzen oder durch irgendeine Kombination davon. Jeder dieser Schritte kann bei beheiztem Material (d. h. bei einer Temperatur über Umgebungstempera tur, d. h. meist bei einer Temperatur von mehr als ungefähr 40°C) oder bei „kaltem" Material, d. h. unter dieser Temperatur, erfolgen.
Die Mikroporosität dieser Materialien kann als integraler Verfahrensschritt im Folienherstellungsprozess verliehen werden, es kann ein separater Verfahrensschritt sein oder es kann ein Verfahrensschritt sein, der in die weitere Umwandlung solcher Materialien integriert ist, wie bei der Verwendung solcher Folien zur Herstellung von Absorptionsartikeln.
Bei der Verwendung von Kunststofffolienmaterialien wurde oft gefunden, dass das kunststoffartige Gefühl von den Verbrauchern nicht bevorzugt wird. Deshalb ist nun oft ein verbessertes Anfühlen solcher Materialien erwünscht, was – unter anderem – durch Kombinieren der Folie mit einer Schicht Fasermaterial, wie einem Vliesstoff mit geringer flächenbezogener Masse, erreicht werden kann. Solche Schichten können durch verschiedene Verfahren an der Folie angebracht werden, wie durch Verwendung von Klebstoffen oder durch thermische Befestigung aneinander.

Im Kontext der vorliegenden Beschreibung können Folien, die wie vorstehend beschrieben hergestellt oder behandelt sind, folgendermaßen klassifiziert werden: Tabelle 1

Durchlässigkeitsbereich	MVTR [g/m²/24 h]
undurchlässig	bis zu ungefähr 200
geringe Durchlässigkeit	bis zu ungefähr 2 000
mittlere Durchlässigkeit	bis zu ungefähr 4 000
hohe Durchlässigkeit	bis zu ungefähr 6 000
sehr hohe Durchlässigkeit	mehr als ungefähr 6 000.

Diese Werte sollten mit einem Wert von ungefähr 12 000 g/m²/24 h verglichen werden, der erforderlich wäre, um menschliche Haut abzudecken, ohne einen nennenswerten zusätzlichen Widerstand zum Feuchtigkeitstransfer weg von der Haut bereitzustellen, oder alternativ entsteht, wenn der MVTR-Test ohne Testmaterial durchgeführt wird.
Alternativ können solche Materialien aus nichtgewebten Materialien hergestellt werden, die zum Beispiel entweder durch Minimieren der Porengröße des nichtgewebten Materials (z. B. durch Kombinieren von Spinnvliesbahnen (S) mit schmelzgeblasenen Schichten (M) SMS) oder durch andere Behandlungen flüssigkeitsundurchlässig gemacht wurden. Weitere Materialien können Lochfolien sein, wobei diese Materialien ferner eine unidirektionale Flüssigkeitsundurchlässigkeit, wie in EP-A-0 710 471 beschrieben, aufweisen können.
Solche Materialien haben oft hohe oder sehr hohe Durchlässigkeitswerte, wie etwa 4 500 g/m²/24 h bis 6 000 g/m²/24 h für Vliesbahnen, so dass sie auch durch die Luftdurchlässigkeitswerte (siehe unten) kennzeichnend beschrieben werden können, was zu etwa 1 500 bis 2 500 l/cm²/s für herkömmliche SMS-Materialien, 2 000 bis 2 300 l/cm²/s für gängige gerippte Bahnen und mehr als 2 500 Ucm²/s für Spinnvliesbahnen mit niedriger flächenbezogener Masse führen kann.
Bereiche des Artikels
Abgesehen von der Auswahl der entsprechenden Materialien sind jedoch die Anordnungen der Materialien innerhalb des Artikels von großer Bedeutung. Für den Umfang der folgenden Beschreibung wird der Artikel so angesehen, dass er im Wesentlichen aus zwei Bereichen besteht, nämlich einem Teil des Artikels, der den Absorptionskern umfasst, und dem anderen Teil, der den Rest des Artikels ergänzt.
So deckt der „Kernbereich" die Bereiche ab, die bei der Verwendung die Körperöffnung bedecken, von der die Ausscheidungen abgegeben werden, und erstreckt sich ferner bis in den Taillenbereich oder die Taillenbereiche.
Außer Mitteln zum Umgang mit Flüssigkeiten und zusätzlichen Mitteln, wie Elementen, die die verschiedenen anderen Elemente zusammenhalten (z. B. Haftmitteln), umfasst dieser Kernbereich eines oder mehrere Materialien, die bei Verwen dung zur Haut des Trägers weisen sollen und die generell als Oberschichtmaterialien bezeichnet werden, und eines oder mehrere Materialien, die die gegenüber liegende Oberfläche des Artikels (d. h. die Außenseite) bedecken sollen, also zum Beispiel zur Kleidung des Trägers ausgerichtet sein sollen.
Der „Grundeinheitsbereich" umfasst die Elemente des Artikels, die dafür vorgesehen sind, den Artikel am Träger zu halten (d. h. Befestigungsmittel), die Elemente, die verhindern sollen, dass die Ausscheidungen aus dem Artikel austreten (z. B. die Beinverschluss-Elastifizierungsmittel oder die Taillenfunktionen), und Mittel zum Verbinden der verschiedenen Elemente.
Auch der Grundeinheitsbereich umfasst eines oder mehrere Materialien, die bei Verwendung zur Haut des Trägers weisen sollen und die generell als Oberschichtmaterialien bezeichnet werden, und eines oder mehrere Materialien, die die gegenüber liegende Oberfläche des Artikels (d. h. die Außenseite) bedecken sollen, also zum Beispiel zur Kleidung des Trägers ausgerichtet sein sollen, und die generell als Unterschichtmaterialien bezeichnet werden.
In herkömmlichen Gestaltungen, die herkömmliche Materialien verwenden, müssen diese hohen Anforderungen bezüglich der Flüssigkeitsundurchlässigkeit erfüllen, nämlich verhindern, dass Flüssigkeit durch diese Materialien dringt. Deshalb sind herkömmliche Unterschichtmaterialien im Kernbereich nun im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig, wie aus dem Wassersäulentest hervorgeht, in dem einer Wassersäule von mindestens 140 mm widerstanden wird.
Leistung und Atmungsaktivität des Kerns
Die neuere Entwicklung von Absorptionskernen mit hoher Flüssigkeitsretentionsfähigkeit ermöglicht eine andere Herangehensweise, durch Reduzieren der Anforderung an die Flüssigkeitsundurchlässigkeit für das Unterschichtmaterial des Kernbereichs.
Solche gut funktionierenden Artikel können durch das Aufweisen der Leistung geringer Rücknässung beschrieben werden. Es wurde gefunden, dass die Methode der Collagenrücknässung nach der Aufnahme (Post acquisition collagen rewet method, PACORM) diese Leistung gut beschreibt, wobei für Kerne mit geringer Leistung Werte von 150 mg und mehr herauskommen, für Kernte mit mittlerer Leistung Werte von zwischen ungefähr 110 mg und 140 mg, für Kerne mit guter Leistung von zwischen 110 mg und ungefähr 80 mg und für Kerne mit sehr guter Leistung Werte von weniger als 80 mg. Sogar niedrigere Werte, wie 72 mg oder weniger, sind noch mehr bevorzugt.
Solche Kerngestaltungen mit guter oder besserer Leistung – wie ausführlicher in EP 797 968-A (EP-Anmeldung 96 105 023.4) – erlauben eine verbesserte Auswahl der Materialien, nämlich indem sie höhere Atmungsaktivitätswerte des Unterschichtmaterials im Kernbereich ermöglichen.
Ein weiteres wichtiges Element der vorliegenden Erfindung ist die Fläche, die von dem Artikel bedeckt wird, und ihre Beziehung zur Atmungsaktivität der Abdeckmaterialien, besonders der Unterschichtmaterialien. Im Extremen wäre es wünschenswert, nur solche Materialien zu verwenden, die die Feuchtigkeit, die von der Haut verdampft, nicht behindern, was von Materialien mit MVTR-Ergebnissen von ungefähr 12 000 g/m²/24 h erfüllt werden würde, entsprechend den Testergebnissen, wie sie beim Durchführen des MVTR-Tests ohne Prüfkörper erreicht werden. Vergleicht man dies mit den vorstehend genannten Bereichen für tatsächliche Materialien, wird deutlich, dass selbst für solche Materialien zum Gebrauch als Unterschichtmaterial dieses Extrem noch nicht erreicht wird.
Nun sollten für gegebene Körperabmessungen einer gegebenen Zielgruppe sowohl der Grundeinheitsbereich als auch der Kernbereich – vom Standpunkt der Atmungsaktivität und Belüftung – minimal in der Größe sein. Mit minimaler Hautabdeckung des Kerns, wie sie zum Umgang mit den Ausscheidungen erforderlich ist, und mit bestimmten Anforderungen für die Platzierung der absorbierten Flüssigkeit kann diese minimale Größe kaum erreicht werden.
Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Beschreibung wird diese minimale Kernfläche als eine Fläche, die die Körperöffnungen bedeckt, entsprechend betrachtet, d. h. diese minimale Kernfläche wird nicht als von Erfordernissen im Umgang mit Flüssigkeiten oder Fäkalien betroffen betrachtet. Im Falle einer Binde, die zur Verwendung für Urininkontinenz bei Frauen oder während der Menstruation vorgesehen ist, wäre somit die Abdeckung des Vaginalbereichs erforderlich, was ungefähr 2,5 cm mal 4 cm, d. h. 10 cm² entspricht. Bei kleinen Babys muss auch die Analöffnung bedeckt sein, so erhöht sich diese Fläche auf ungefähr 50 cm². Für Kleinkinder erhöht sich diese Mindestfläche auf Abmessungen von ungefähr 5 cm mal 15 cm oder ungefähr 75 cm², und für Inkontinenzartikel für Erwachsene erhöht sich diese Mindestfläche auf ungefähr 100 cm².
So ist das erste Element der Belüftung eines Artikels das Verhältnis tatsächlicher Flächen zur Mindestfläche. Angenommen, der Artikel, der den Körper bedeckt, hat keine begrenzende Wirkung auf die Feuchtigkeitsverdampfung, so kann jedoch diese tatsächliche Fläche groß genug sein, dass die Haut sogar trotz der Abdeckung bei einem geringen Wassergehalt trocken gehalten werden kann. Je dampfundurchlässiger die Abdeckmaterialien werden, umso kleiner sollte jedoch die bedeckte Fläche sein.
Diese negative Korrelation ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, d. h. die Definition des Atmungsaktivitätswerts des Artikels (ABV)
ABV = (tatsächliche Fläche/Mindestfläche)*
*(1 – tatsächliche MVTR/maximale MVTR)
worin

– ABV ist der bestimmte Atmungsaktivitätswert des Artikels für das bzw. die Unterschichtmaterial(ien) des betreffenden Bereichs [dimensionslos];
– die tatsächliche Fläche ist der betreffende Bereich des Artikels [m² oder cm²];
– die Mindestfläche ist wie vorstehend definiert [dieselbe Einheit wie die tatsächliche Fläche];
– die tatsächliche MVTR ist der Wert der Wasserdampfdurchlässigkeit, wie im nachstehend beschriebenen Verfahren bestimmt [g/m²/24 h);
– die maximale MVTR entspricht dem kleinsten Wert, den ein Material aufweisen müsste, um keine Behinderung für die Verdampfung von Hautfeuchtigkeit darzustellen. Dies entspricht dem Ergebnis des MVTR-Tests, der ohne Testmaterial durchgeführt wird und zu einem Wert von 12 000 g/m²/h führt.

Solch ein Atmungsaktivitätswert des Artikels kann für verschiedene Bereiche des Artikels berechnet werden, d. h. separat für Kernbereiche und für Grundeinheitsbereiche oder für unterschiedliche Unterbereiche dieser Bereiche, in denen Materialien mit unterschiedlichen MVTR-Werten verwendet werden. Da jede inkrementelle Flächenabdeckung eine schädigende Wirkung gemäß der jeweiligen Atmungsaktivität des Unterschichtmaterials aufweist, kann der gesamte Atmungsaktivitätswert des Artikels rasch durch Addieren der Belüftungswerte der einzelnen Bereiche bestimmt werden.
Dies ermöglicht nun ein leicht anzuwendendes Gestaltungskriterium für Absorptionsartikel, besonders bei der Einführung neuer Materialien, die unterschiedliches Dampfdurchlässigkeitsverhalten aufweisen, während gleichzeitig die Abmessungen der Artikel variiert werden. Insbesondere wurde herausgefunden, dass Absorptionsartikel einen gesamten Atmungsaktivitätswert des Artikels von weniger als 15, vorzugsweise weniger als 13 oder sogar mehr bevorzugt weniger als 11 haben sollten. Wenn von einer bekannten Artikelgestaltung ausgegangen wird, die die Anforderung nicht erfüllt, kann der Hersteller nun entweder die Ab deckfläche oder die Atmungsaktivität oder beides reduzieren, um zu geeigneten Werten zu gelangen.
Da die Mindestfläche nicht von Anforderungen im Umgang mit Flüssigkeiten abhängt, ist es sicher wünschenswert, die tatsächliche Kerngröße zu reduzieren, um die Abdeckung kleinerer Flächen zu ermöglichen. Dies kann durch die Verwendung von Hochleistungsabsorptionskernen, wie vorstehend beschrieben, erreicht werden, die viel effizientere Kerngestaltungen zulassen, einschließlich der Fähigkeit, die relativ hohen Mengen von Absorptionsvermögen in relativ kleinen Flächen unterzubringen, ohne übermäßige Kompromisse bezüglich Leckage, Kerneffizienz oder Leistung bei der Rücknässung und der Hauttrockenheit einzugehen. Beim Anwenden solcher Gestaltung für Leichtinkontinenzartikel für Erwachsene können solche Gestaltungen 90 ml theoretische endgültige Speicherkapazität für eine Fläche von 100 cm² bieten, d. h. solche Artikel hätten eine „flächenbezogene Kapazität" von 0,9 ml/cm². Artikel für eine mäßig inkontinente Person können flächenbezogene Kapazitäten von 165 ml pro 100 cm² oder 1,65 ml/cm² aufweisen. Für stark inkontinente Personen sowie für Kleinkinder können Kapazitäten von 300 ml für eine Fläche von 100 cm², was 3 ml/cm² entspricht, sehr wünschenswert sein.
Dasselbe Prinzip gilt für den Grundeinheitsbereich, da die Notwendigkeit zum Befestigen des Artikels am Träger und zum weiteren Beibehalten seiner Position während der Verwendung eine gewisse Abdeckung der Haut des Trägers erfordert. Es besteht eine gut bekannte Abwägung zwischen Kräften, die auf die Oberfläche des Körpers des Trägers übertragen werden müssen, und die Fläche, an die diese Kräfte angelegt werden. Dies führt im Wesentlichen zu einem Druck, der auf die Haut ausgeübt wird. Vom Standpunkt der Kraft aus gesehen wäre es für größere Flächen wünschenswert, wenn jedoch die Materialien, die den Körper über diese größeren Flächen bedecken, nicht dampfdurchlässig genug sind, kann es zu Hautokklusion kommen, was zu schädigenden Auswirkungen auf die Haut, wie Überhydratation und daraus resultierende Hautreizung, führt.
Beispiele
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen, sind Proben unterschiedlicher Babywindeln verschiedenen Testprotokollen, wie hierin dargelegt, unterzogen worden. Zu Vergleichszwecken hatten alle eine vergleichbare Größe, nämlich für Babys von ungefähr 9 bis 18 kg, oft MAXI (oder MAXI PLUS) oder „Größe 4" genannt.
Die Grundlage für verschiedene Proben ist ein im Handel erhältliches Produkt, PAMPERS Baby Dry Plus Maxi/MAXI PLUS, wie von Procter & Gamble in Europa vertrieben. Solch ein Produkt hat einen Kernbereich, wie hierin definiert, von 577 cm² und eine Grundeinheitsfläche ausschließlich Überlappung von 561 cm².
Zum Testen wurde der Kern mit den folgenden Schritten modifiziert:
Erstens hat chemisch behandeltes versteiftes Cellulosematerial (CS), das von Weyerhaeuser Co., USA unter der Handelsbezeichnung „CMC" bereitgestellt wird und als Aufnahme-Nerteilungsschicht fungiert, eine flächenbezogene Masse von ungefähr 590 g/m².
Zweitens wird eine zusätzliche Aufnahmeschicht zwischen der Oberschicht und der chemisch behandelten versteiften Celluloseschicht eingeführt, nämlich ein chemisch gebundener Highloft-Vliesstoff, wie er von FIBERTECH, Nordamerika unter der Bezeichnung Typ 6852 bereitgestellt wird. Es ist eine chemisch gebundene PET-Faserbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 42 g/m² und einer Breite von 110 mm über die volle Länge des Absorptionskerns.
Drittens wird das Cellulosematerial, das im Speicherkern unter dem chemisch behandelten versteiften Cellulosematerial verwendet wird, auf ungefähr 11,5 g pro Pad reduziert.
Viertens wird die Menge an Superabsorber-Material in diesem Speicherkern auf ungefähr 16 g pro Pad erhöht. Das Superabsorber-Material wurde von Stockhau sen GmbH, Deutschland unter dem Handelsnamen FAVOR SXM, TypT5318, bereitgestellt.
Solche Produkte sind weiter modifiziert worden, um folgende Proben herzustellen:
Beispiele 1 bis 4 sowie Vergleichsbeispiele 1 bis 4 betreffen Babywindeln, die somit eine Mindestfläche von 50 cm² aufweisen.
Für das veranschaulichende Beispiel 1 wurde die herkömmliche PE-Unterschicht durch ein nichtgewebtes Material ersetzt, nämlich eine hydrophobe kardierte PP-Bahn mit einer flächenbezogenen Masse von 27 g/m², wie sie von SANDLER GmbH, Schwarzenbach, BRD, unter der Handelsbezeichnung VP 39522 bereitgestellt wird. In der Mitte des Artikels wurde ein Streifen mikroporöser Folie mit einem mittleren Grad an Dampfdurchlässigkeit, wie von MITSUI TOATSU, Japan, unter der Bezeichnung ESPOIRE NO bereitgestellt, mit Klebstoff auf die dem Kern zugewandte Seite des nichtgewebten Materials laminiert, um den Kernbereich zu bedecken.
Für Beispiel 2 wurde eine andere mikroporöse Folie verwendet, nämlich EXXAIRE, bereitgestellt von EXXON Chemical Co., Ill, USA.
In Beispiel 3 wurde das nichtgewebte Material durch eine stark durchlässige hydrophobe PP-Spinnvliesbahn mit einer flächenbezogenen Masse von ungefähr 18 g/m² ersetzt, wie sie von COROVIN GmbH, Peine, BRD, unter der Bezeichnung COROSOFT bereitgestellt wird.
Im Gegensatz zu den Beispielen 2 und 3 erfüllen die Vergleichsbeispiele die hierin dargelegten Kriterien nicht.
Vergleichsbeispiel 1 verwendet die herkömmliche PE-Folienunterschicht des auf dem Markt befindlichen Produkts PAMPERS BABYDRY.
Bei Vergleichsbeispiel 2 ist diese komplette Unterschicht durch eine Folie ersetzt, wie sie in Beispiel 1 für den Mittelstreifen verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 3 ist ein im Handel erhältliches Produkt, wie es von Kimberly-Clark unter dem Handelsnamen HUGGIES, Größe 4 in UK vertrieben wird. Bezüglich der Unterschichtmaterialien hat das Produkt einen Vliesstoff auf der Außenseite, und der Kernbereich ist mit einer mikroporösen Folie bedeckt. Da sich die mikroporöse Folie in den Grundeinheitsbereich erstreckt, muss der MVTR-Artikel in drei Bereiche unterteilt werden, den Kernbereich und zwei Grundeinheitsbereiche. Alternativ können die MVTR-Werte für den gesamten Grundeinheitsbereich mithilfe relativer Flächengewichtsfaktoren gemittelt werden. Vergleichsbeispiel 3 hat eine Kernbereichsfläche von ungefähr 696 cm², und von ungefähr 386 cm² für den gesamten Grundeinheitsbereich.
Tabelle 2
Während diese Beispiele den vorteilhaften Aspekt der Verwendung stark atmungsaktiver Materialien zeigten, wird nachfolgend die Wirkung der Fläche in Kombination mit der Atmungsaktivität erläutert.
Vergleichsbeispiel 4 ist ein im Handel erhältliches Produkt, wie es von Procter & Gamble unter dem Handelsnamen PAMPERS Comfort, Größe L, auf den Philippinen vertrieben wird. Es besteht im Wesentlichen aus einem rechteckigen Kern, der mit einer rechteckigen Unterschicht bedeckt ist, mit zwei mechanisch aktivierten Flügeln, die daran befestigte Bandbefestigungsmittel umfassen. Das Unterschichtmaterial ist herkömmliche PE-Folie, die eine Kernfläche von ungefähr 302 cm² und eine Grundeinheitsfläche von ungefähr 564 cm² bedeckt.
Beispiel 4 zeigt die Wirkung der Verwendung einer stark atmungsaktiven Folie, wie sie in Beispiel 2 als kompletter Ersatz des Unterschichtmaterials verwendet wird.
Tabelle 2
Um die Wirkung auf Artikel für unterschiedliche Benutzergruppen weiter beispielhaft zu belegen, wurden die folgenden Produkte untersucht:
Als anderes Extrem hat ein Damenhygieneprodukt, wie es unter dem Handelsnamen ALWAYS ULTRA PLUS von Procter & Gamble in verschiedenen Ländern Europas vertrieben wird, eine Kernbereichsfläche von ungefähr 141 cm² und eine umgebende Grundeinheitsbereichsfläche von ungefähr 55 cm², wobei die so genannten „Flügel", die um die Unterwäsche des Trägers herum gefaltet werden, genauso behandelt werden wie die „Überlappung" für die obigen Windeln (der „Grundeinheitsbereich" besteht also im Wesentlichen aus einem 1 cm breiten Rand, der den Kern umgibt)
Dieses Produkt, wie in Vergleichsbeispiel 6 dargestellt, erfüllt die vorliegenden Anforderungen auch nicht.
In Beispiel 7 jedoch, wobei es eine dampfdurchlässige Folie wie im Beispiel täte, zum Beispiel durch Verwendung einer atmungsaktiven Folie wie in Beispiel 2.
Tabelle 5
Testverfahren
Flächenbestimmung
Im Folgenden wird ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung von Flächen und/oder Unterflächen von Absorptionsartikeln beschrieben. Es können jedoch andere Verfahren, wie Messen der Abmessungen und anschließendes Berechnen der Flächen, benutzt werden, wenn sie in derselben Bedeutung verwendet werden.
Die zu beurteilenden Artikel werden unter leichter Zugspannung zum Geradeziehen der Elastikmerkmale auf einer flachen Oberfläche flach ausgelegt, vorzugsweise auf eine „Leuchttisch" mit Beleuchtung von unten durch den Artikel hindurch. Gegebenenfalls können die Ränder mit Klebestreifen festgeklebt werden, um ein akkurateres flaches Auslagen der elastischen Merkmale zu ermöglichen, vorausgesetzt, die Konturen unterhalb des Klebebands sind noch erkennbar.
Im Falle von Artikeln „zum Anziehen" oder der Art „Hose" werden die Seitennähte sorgsam aufgeschnitten.
Die Fläche jeweiliger Bereiche kann dann einfach gemessen werden, indem ein genügend großes Stück Papier bekannter und gleichmäßiger flächenbezogener Masse auf den Artikel gelegt wird und dann die Grenzen der Bereiche markiert werden. Nachfolgendes Ausschneiden und genaues Wiegen liefert das Gewicht des Papierbogens, das durch Teilen durch die flächenbezogene Masse die Fläche des Papiers und somit des jeweiligen Bereichs ergibt.
Abhängig von der Gestaltung des Artikels werden nur Kern- und Grundeinheitsflächen beurteilt, oder – wenn eine oder beide aus Unterbereichen bestehen, die Unterschichtmaterialien mit unterschiedlichen Dampfdurchlässigkeiten umfassen – können alle betreffenden Unterbereiche beurteilt werden.
Für Artikel mit einer erheblichen Überlappung der vorderen und hinteren Flügel während des Gebrauchs, d. h. in der „geschlossenen" Anordnung am Träger, werden zusätzliche Bereiche auf dem Artikel markiert, indem der Artikel symmetrisch geschlossen wird, um einen Umfang, der dem durchschnittlichen Umfang der vorgesehenen Benutzergruppe entspricht, zu bilden. Für Babywindeln wurden die folgenden Abmessungen des Taillenumfangs eines Stehenden Babys am Nabel als geeignet repräsentativ gefunden: Tabelle 6

MINI-Babys (4 bis 6 kg) 49,8 cm

MIDI-Babys (6 bis 9 kg) 42,7 cm

MAXI-Babys (9 bis 18 kg) 45,5 cm

Junior-Babys (18 bis 27 kg) 48,5 cm
Für andere Anwendungen, wie Inkontinenzartikel für Erwachsene oder andere Zwischengrößen, können die entsprechenden Daten ohne weiteres ermittelt werden.
Für Artikel, die Dehnungselemente umfassen, sollte der Umfang so angepasst werden, dass er typische Kräfte während der Verwendung darstellt.
Beim Verschließen des Artikels, um den jeweiligen Umfang zu bilden, werden die überlappenden Ränder mit einem geeigneten Markierungsstift markiert, und die überlappende wird als die mit dem niedrigsten MVTR-Wert der Bestandteile betrachtet.
Wasserdampfdurchlässigkeit
Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist ein Maß für die Menge an Feuchtigkeit, die von Calciumchlorid in einem „becherähnlichen" Behälter, der mit dem Prüfkörper bedeckt ist, bei gesteuerten Außenluftbedingungen (40 ± 3°C/75 ± 3% relative Luftfeuchtigkeit) adsorbiert wird.
Die Probe, die einen Becher hält, ist ein Zylinder mit einem Innendurchmesser von 30 mm und einer Innenhöhe von 49 mm vom Boden zur oberen Kante. Ein Ringflansch mit einer kreisförmigen Öffnung, der auf die Öffnung des Zylinders passt, kann mit Schrauben befestigt werden, und ein Dichtungsring aus Silikongummi, der zum Innendurchmesser passt, sitzt zwischen der oberen Kante und dem Zylinder. Der Prüfkörper wird so positioniert, dass er die Zylinderöffnung bedeckt, und kann zwischen der Silikongummidichtung und der oberen Kante des Zylinders straff befestigt werden.
Die Vorrichtung sowie der Prüfkörper sollten gut an die Temperaturen angepasst werden, und die Kammer mit konstanter Temperatur/Feuchte hat vorzugsweise eine solche Größe, dass sie bis zu 30 Proben aufnehmen kann.
Das absorbierende Trocknungsmittel ist CaCl₂, wie es von Wako Pure Chemical Industries Ltd., Richmond, VA, USA unter der Produktbezeichnung 030-00525 erworben werden kann. Wenn es in einer verschlossenen Flasche aufbewahrt wird, kann es direkt verwendet werden. Es kann auch gesiebt werden, um Klumpen oder übermäßige Mengen an Feinstoffen, falls vorhanden, zu entfernen. Es kann auch etwa 4 Stunden lang bei 200°C getrocknet werden.
15,0 + 0,02 g CaCl₂ werden gewogen und in einen Becher gegeben und zum Nivellieren leicht angetippt, so dass die Oberfläche etwa 1 cm von der Oberkante des Bechers entfernt ist.
Die Proben, die auf ungefähr 3,2 cm mal 6,25 cm zugeschnitten werden, werden flach und überlappend mit der Dichtung über die Öffnung gelegt, und die Dichtung und die obere Kante werden mit den Schrauben ohne zu starkes Anziehen befestigt. Das Gesamtgewicht der Becheranordnung wird auf einer Waage mit vier Dezimalstellen genau aufgezeichnet, und die Anordnung wird in eine Kammer mit konstanter Temperatur/Feuchte gegeben.
Nach 5 Stunden (ohne Öffnen der Kammer), wird die Probe entnommen und sofort mit einer dampfundurchlässigen Kunststofffolie, wie Saranfolie, wie sie in den USA häufig verwendet wird, straff abgedeckt. Nach etwa 30 min Temperaturanpassung wird die Kunststofffolie entfernt, und das genaue Gewicht der Baugruppe wird aufgezeichnet.
Der MVTR-Wert wird dann aus der Feuchtigkeitszunahme während dieser 5 Stunden durch die 3 cm große kreisförmige Öffnung berechnet und dann in Einheiten von „g/24 h/m²" umgerechnet.
Für jeden Test sollten drei Durchläufe ausgeführt, die resultierenden Werte gemittelt und das Ergebnis auf den nächsten 100-Wert gerundet werden.
Insgesamt ist dieses Verfahren für dünne Folien, mehrschichtige Laminate und dergleichen anwendbar. Die Erfahrung hat gezeigt, dass typische Standardabwei chungen für gemittelte Werte von bis zu ungefähr 5 000 g/24 hr/m² im Bereich zwischen 50 und 250 g/24 hr/m² liegen.
Aufgrund dieses Bereichs wird für Materialien, die als im Wesentlichen dampfundurchlässig gelten, wie herkömmliche PE-Folien, eine MVTR von ungefähr 200 g/24 hr/m² verzeichnet.
Wenn die Einheiten für einen MVTR-Wert der Einfachheit halber weggelassen werden, sollte ein Material „mit einem MVTR-Wert von 1 000" genau ein Material „mit einem MVTR-Wert von 1 000 g/24 h/m²" gemäß diesem Verfahren sein.
Luftdurchlässigkeit
Die Luftdurchlässigkeit wird durch Messen der Zeit, in der ein Standardvolumen an Luft bei konstantem Druck und konstanter Temperatur durch die Probe gezogen wird, bestimmt. Dieser Test eignet sich besonders für Materialien, die eine verhältnismäßig hohe Durchlässigkeit für Gase aufweisen, wie Vliesstoffe, Lochfolien und dergleichen.
Der Test wird in einer Umgebung mit gesteuerter Temperatur und Feuchte durchgeführt, bei 22 ± 2°C und 50 ± 2% relativer Luftfeuchtigkeit. Die Probe muss für mindestens 2 Std. konditioniert werden.
Die Testvorrichtung, wie sie von Hoppe & Schneider GmbH, Heidelberg, Deutschland, unter der Bezeichnung „Textiluhr nach Kretschmar" hergestellt wird, ist im Wesentlichen ein Federbalg in vertikaler Anordnung, wobei sein oberes Ende in einer festen Position angebracht ist und sein unteres Ende lösbar in der oberen Position gehalten wird, wobei es mithilfe eines Auslösegriffs, der unter gesteuerten Bedingungen in die untere Position gleitet, gelöst werden kann, wodurch das Volumen innerhalb des Federbalgs erhöht wird, indem Luft durch den Prüfkörper gezogen wird, der die Lufteinlassöffnung am oberen Ende des Federbalgs bedeckt. Um die Lufteinlassöffnung zu bedecken, wird der Prüfkörper mithilfe eines Befestigungsrings fest gehalten, der eine Größe von 5 cm² oder 10 cm² aufweist, um unterschiedliche Größen von Proben und/oder unterschiedliche Durchlässigkeitsbereiche zu ermöglichen. Wenn der Ring von 10 cm² verwendet wird, sollte die Probe mindestens 55 mm breit sein, für den Ring von 5 cm² mindestens 35 mm. Für beide sollten die Proben eine Länge von ungefähr 150 mm aufweisen.
Wahlweise kann das Probenhaltegerät ein Dehnungselement umfassen, zum Beispiel um die Messung elastischer Materialien in gedehntem Zustand zu ermöglichen.
Die Vorrichtung umfasst eine Stoppuhr (1/100 s), die automatisch die Zeit zwischen der Betätigung des Auslösegriffs und somit dem Beginn des Gleitens des Federbalgs und dem Ankommen des unteren Teils des Federbalgs in seiner unteren Endposition misst.
Die Luftdurchlässigkeit des Materials kann dann berechnet werden, indem eine Konstante, wie sie vom Hersteller jeder Vorrichtung bereitgestellt wird (für die vorliegende Vorrichtung K = 200 000 für eine Testfläche von 5 cm², and 400 000 für eine Fläche von 10 cm²), durch die Zeit, gemessen in Sekunden, geteilt wird, was Einheiten von (1/cm²/s) ergibt.
Der Test wird für jeden Prüfkörper ein Mal wiederholt und sollte mit 10 Prüfkörpern durchgeführt werden, um eine repräsentative Grundlage für ein Material bereitzustellen.
Flüssigkeitsundurchlässigkeit (Wassersäulentest)
Das Testprinzip besteht darin, eine einstellbare Wassersäule destillierte Wassers auf der Oberseite eines Prüfkörpers von ungefähr 64 cm², wie einer Folie oder einem anderen porösen Material, zu erhöhen.
Ein Prüfkörper wird auf ungefähr 10 cm mal 10 cm zugeschnitten und mit einer zentrierten O-Ringdichtung von ungefähr 8 cm Durchmesser über eine Probenplatte, ebenfalls mit einer Größe von 10 cm mal 10 cm, gegeben. Die Probenplatte weist eine zentrierte Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 7,6 cm auf, um die Beobachtung der Unterseite des Prüfkörpers während des Tests zu ermöglichen. Die Probenplatte wird mit einem Befestigungsflansch sorgfältig unter der Plexiglassäule mit einem Innendurchmesser von 7,6 cm, die etwa 1 m hoch ist, positioniert, um ein bequemes Anziehen der Probenplatte, welche unten die Probe trägt, mittels Schrauben zu ermöglichen. Optional wird ein Spiegel unter der Öffnung der Probenplatte positioniert, um die Beobachtung zu erleichtern.
Der Zylinder hat eine seitwärts ausgerichtete Öffnung von ungefähr 1 cm Durchmesser, um die Verbindung zu einer Pumpe zu ermöglichen, bei Montage etwa 1 cm über der Probe. Optional kann ein Dreiwegeventil in dieser Verbindung befestigt werden, um ein leichteres Leeren der Säule nach dem Test zu ermöglichen.
Die Pumpe wird so eingestellt, dass sie den Flüssigkeitsdruck im Zylinder innerhalb von 60 ± 2 Sekunden auf 25,4 cm anhebt.
Nach dem Starten der Pumpe wird die Bodenfläche des Prüfkörpers beobachtet. Wenn der erste Tropfen vom Prüfkörper fällt, wird die Pumpe sofort angehalten, und die Höhe der Säule wird in Einheiten von mm aufgezeichnet.
Für jedes Material sollten fünf Tests wiederholt werden, und aus den Ergebnissen sollte der Durchschnitt gebildet werden.
Aufnahmetest
Dieser Test sollte bei etwa 22 +/– 2°C und bei 35 +/– 15% relativer Feuchte durchgeführt werden. Der synthetische Urin, der in diesen Testverfahren verwendet wird, ist allgemein als Jayco SynUrine bekannt und ist von Jayco Pharmaceuticals Company of Camp Hill, Pennsylvania, USA erhältlich. Die Formel für den synthetischen Urin ist: 2,0 g/l KCl; 2,0 g/l Na₂SO₄; 0,85 g/l (NH₄)H₂PO₄; 0,15 g/l (NH₄)H₂PO₄; 0,19 g/l CaCl₂; und 0,23 g/l MgCl₂. Alle diese Chemikalien sind analysenrein. Der pH des synthetischen Urins ist im Bereich von 6,0 bis 6,4.
Bezüglich 3 wird eine Absorptionsstruktur (410) mit einer Geschwindigkeit von 15 ml/s mittels einer Pumpe (Modell 7520-00 von Cole Parmer Instruments., Chicago, USA) aus einer Höhe von 5 cm über der Probenoberfläche mit einem Schwall von 75 ml synthetischem Urin beladen. Die Zeit zum Absorbieren des Urins wird mit einem Zeitmesser gemessen. Der Schwall wird in genau 5-minütigen Schwallintervallen wiederholt, bis der Artikel ausreichend beladen ist. Die vorliegenden Testdaten werden durch viermaliges Beladen erzeugt.
Die Testprobe, die ein vollständiger Absorptionsartikel sein kann oder eine Absorptionsstruktur, die einen Absorptionskern, eine Oberschicht und eine Unterschicht umfasst, wird so angeordnet, dass sie flach auf einer Schaumplattform 411 innerhalb eines Plexiglaskastens (von dem nur die Basis 412 dargestellt ist) liegt. Eine Plexiglasplatte 413 mit einer Öffnung von 5 cm Durchmesser in der Mitte wird auf die Probe auf die Beladungszone der Struktur gelegt. Synthetischer Urin wird durch einen Zylinder 414 der in die Öffnung eingepasst und eingeklebt ist, zur Probe geführt. Die Elektroden 415 befinden sich an der niedrigsten Oberfläche der Platte, in Kontakt mit der Oberfläche der Absorptionsstruktur 410. Die Elektroden werden mit dem Zeitmesser verbunden. Die Lasten 416 werden auf die Platte gelegt, um zum Beispiel das Gewicht eines Babys zu simulieren. Ein Druck von ungefähr 4,8 kPa (50 g/cm² (0,7 psi)) wird durch Positionieren der Gewichte 416, z. B. für die gängige MAXI-Größe von 20 kg, erreicht.
Wenn Testflüssigkeit in den Zylinder eingeführt wird, baut sie sich in der Regel auf der Absorptionsstruktur auf, wodurch ein elektrischer Kreislauf zwischen den Elektroden geschlossen wird. Die Testflüssigkeit wird von der Pumpe mittels eines Schlauchs von ungefähr 8 mm Durchmesser, der mit Testflüssigkeit gefüllt gehalten wird, zur Testanordnung transportiert. Im Wesentlichen zur selben Zeit, zu der die Pumpe zu arbeiten beginnt, beginnt also die Testflüssigkeit, den Schlauch zu verlassen. Zu dieser Zeit wird auch der Zeitmesser eingeschaltet, und der Zeitmesser wird ausgeschaltet, wenn die Absorptionsstruktur den Urinschwall absorbiert hat und der elektrische Kontakt zwischen den Elektroden unterbrochen wird.
Die Aufnahmegeschwindigkeit ist als das absorbierte Schwallvolumen (ml) pro Zeiteinheiten) definiert. Die Aufnahmegeschwindigkeit wird für jeden in die Probe eingeführten Schwall berechnet. Angesichts der vorliegenden Erfindung sind der erste und der letzte der vier Schwalle von besonderem Interesse.
Der Test ist hauptsächlich dafür vorgesehen, Produkte zu bewerten, die generell als MAXI-Größe bezeichnet werden, für eine Auslegungskapazität von ungefähr 300 ml und mit einer jeweiligen endgültigen Speicherkapazität von ungefähr 300 ml bis 400 ml. Wenn Produkte mit erheblich unterschiedlichen Kapazitäten bewertet werden sollen (wie sie für Inkontinenzprodukte für Erwachsene oder für kleinere Babys vorgesehen sein können), sollten insbesondere die Einstellungen für das Flüssigkeitsvolumen pro Schwall angemessen an ungefähr 20% der gesamten Auslegungskapazität des Artikels angepasst werden, und die Abweichung vom Standardtestprotokoll sollte aufgezeichnet werden.
Methode der Collagenrücknässung nach der Aufnahme (siehe 4)
Vor Durchführung des Tests wird die Collagenfolie, wie von NATURIN GmbH, Weinheim, Deutschland, unter der Bezeichnung COFFI erworben und mit einer flächenbezogenen Masse von ungefähr 28 g/m², vorbereitet, indem sie, z. B. mit einem Probenschneider, in Bögen von 90 mm Durchmesser geschnitten wird und indem die Folie in der gesteuerten Umgebung des Testraums (siehe oben) für mindestens 12 Stunden äquilibriert wird (für jedes Anfassen der Collagenfolie sind Pinzetten zu verwenden).
Mindestens 5 Minuten, aber nicht mehr als 6 Minuten nachdem der letzte Schwall des obigen Aufnahmetests absorbiert wurde, werden die Abdeckplatte und die Gewichte entfernt, und die Testprobe (520) wird vorsichtig flach auf einen Labortisch gelegt.
4 Bögen des zugeschnittenen und äquilibrierten Collagenmaterials (510) werden mit mindestens einem Milligramm Genauigkeit gewogen und dann mittig auf den Belastungspunkt des Artikels gelegt und mit einer Plexiglasplatte (530) von 90 mm Durchmesser und einer Dicke von ungefähr 20 mm bedeckt. Ein Gewicht (540) von 15 kg wird vorsichtig hinzugegeben (ebenfalls mittig). Nach 30 +/– 2 Sekunden werden das Gewicht und die Plexiglasplatte vorsichtig wieder abgenommen, und die Collagenfolien werden erneut gewogen.
Die Methode der Collagenrücknässung nach der Aufnahme ergibt die Feuchtigkeitsaufnahme der Collagenfolie, ausgedrückt in mg.
Ferner sollte angemerkt werden, dass dieses Testprotokoll entsprechend speziellen Produkttypen, wie unterschiedlichen Babywindelgrößen oder Inkontinenzartikeln für Erwachsene oder Menstruationsartikeln, oder durch Veränderung von Art und Menge der Belastungsflüssigkeit, der Menge und der Größe des Absorptionsmaterials oder durch Veränderungen im auszuübenden Druck ohne weiteres abgewandelt werden kann. Wenn diese relevanten Parameter einmal festgelegt wurden, sind solche Abwandlungen für den Fachmann offensichtlich. Bei der Betrachtung der Ergebnisse aus dem angepassten Testprotokoll können die Produkte diese festgelegten relevanten Parameter leicht optimieren, zum Beispiel in einem vorgesehenen Experiment gemäß standardmäßiger statistischer Verfahren mit realistischen Gebrauchsbedingungen bezüglich der Grenzen.
Teebeutel-Zentrifugenkapazitätstest (TCC-Test)
Obwohl der TCC-Test speziell für Superabsorber-Materialien entwickelt wurde, kann er ohne weiteres für andere Absorptionsmaterialien verwendet werden.
Der Teebeutel-Zentrifugenkapazitätstest gibt die Teebeutel-Zentrifugenkapazitätswerte an, die ein Maß für die Retention von Flüssigkeiten in den Absorptionsmaterialien sind.
Das Absorptionsmaterial wird in einen „Teebeutel" gegeben, der für 20 Minuten in eine 0,9-gewichtsprozentige Natriumchloridlösung eingetaucht und dann für 30 Minuten zentrifugiert wird. Das Verhältnis des Gewichts einbehaltener Flüs sigkeit zum Anfangsgewicht des trockenen Materials ist das Absorptionsvermögen des Absorptionsmaterials.
Zwei Liter 0,9-gewichtsprozentiges Natriumchlorid in destilliertem Wasser wird in ein Fach mit den Abmessungen 24 cm × 30 cm × 5 cm gegossen. Die Flüssigkeitsfüllhöhe sollte etwa 3 cm betragen.
Der Teebeutel hat die Abmessungen 6,5 cm × 6,5 cm und ist von Teekanne in Düsseldorf, Deutschland erhältlich. Der Beutel ist mit einem standardmäßigen Küchen-Folienschweißgerät (z. B. VACUPACK2 PLUS von Krups, Deutschland) heißverschweißbar.
Der Teebeutel wird durch vorsichtiges teilweises Aufschneiden geöffnet und dann gewogen. Etwa 0,200 g der Probe des Absorptionsmaterials, auf +/–0,005 g Genauigkeit abgewogen, werden in den Teebeutel gegeben. Der Teebeutel wird dann mit einem Heißsiegelgerät verschlossen. Das wird als der Probenteebeutel bezeichnet. Ein leerer Teebeutel wird verschweißt und als Blindversuch verwendet.
Der Probenteebeutel und der Blindversuchsteebeutel werden dann auf die Oberfläche der Salzlösung gelegt und mit einem Spatel ungefähr 5 Sekunden untergetaucht, um vollständige Benetzung zu ermöglichen (die Teebeutel schwimmen auf der Oberfläche der Salzlösung, sind dann aber vollständig durchnässt). Der Zeitmesser wird sofort eingeschaltet.
Nach 20 Minuten Einweichzeit werden der Probenteebeutel und der Blindversuchsteebeutel aus der Salzlösung genommen und in eine Bauknecht WS130, Bosch 772 NZK096 oder eine gleichwertige Zentrifuge (230 mm Durchmesser) gegeben, so dass jeder Beutel an der Außenwand des Zentrifugenkorbs haftet. Der Zentrifugendeckel wird geschlossen, die Zentrifuge wird eingeschaltet und die Geschwindigkeit schnell auf 146,6 rad/s (1 400 U/min) erhöht. Sobald sich die Zentrifuge auf 146,6 rad/s (1 400 U/min) eingepegelt hat, wird der Zeitmesser eingeschaltet. Nach 3 Minuten wird die Zentrifuge angehalten.
Der Probenteebeutel und der Blindversuchsteebeutel werden entnommen und separat gewogen.
Die Teebeutel-Zentrifugenkapazität (TCC) für die Absorptionsmaterialprobe wird folgendermaßen berechnet: TCC = [(Gewicht des Probenteebeutels nach dem Zentrifugieren) – (Gewicht des Blindversuchsteebeutels nach dem Zentrifugieren) – (Gewicht des trockenen Absorptionsmaterials)] – (Gewicht des trockenen Absorptionsmaterials)].
Außerdem können bestimmte Teile der Strukturen oder die gesamten Absorptionsartikel gemessen werden, wie „sektionale" Ausschnitte, d. h. das Betrachten von Teilen der Struktur oder des gesamten Artikels, wobei der Schnitt an festgelegten Punkten der Langsachse des Artikels über die ganze Breite des Artikels erfolgt. Insbesondere die Definition des „Schrittbereichs", wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Bestimmung der „Schrittbereichskapazität". Es können andere Ausschnitte verwendet werden, um eine „flächenbezogene Kapazität" zu bestimmen (d. h. den Betrag der Kapazität, der in einer Flächeneinheit eines bestimmten Bereichs des Artikels enthalten ist). Abhängig von der Größe der Flächeneinheit (vorzugsweise 2 cm mal 2 cm) zeigen die Eingrenzungen, wie viel gemittelt wird – je kleiner die Größe, umso weniger wird natürlich gemittelt.

Claims

Absorbierender Wegwerf-Artikel mit einem absorbierenden Kern, der mindestens die Körperexsudat-Ausscheidungs-Körperöffnungen des Trägers während des Gebrauchs bedeckt, wobei der Artikel aus einem Kern-Bereich und einem den Kern-Bereich umgebenden Chassis-Bereich besteht, wobei der Kern-Bereich und der Chassis-Bereich Außenlagen-Materialien umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Artikel einen wie durch das hierin definierte Verfahren berechneten Artikel-Atmungsaktivitätswert von weniger als 15 aufweist, und dass die Außenlage Materialien mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit (Moisture Vapor Transition Rate = MVTR) von mindestens ungefähr 4000 g/m²/24 h aufweist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Atmungsaktivitätswert des Artikels kleiner als 13 ist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Atmungsaktivitätswert des Artikel kleiner als 11 ist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Wegwerf-Artikel ein durchschnittliches flächenbezogenes Speichervermögen des Kerns von mehr als 90 ml pro 100 cm² aufweist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Wegwerf-Artikel ein durchschnittliches flächenbezogenes Speichervermögen des Kerns von mehr als 165 ml pro 100 cm² aufweist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Wegwerf-Artikel ein durchschnittliches flächenbezogenes Speichervermögen des Kerns von mehr als 300 ml pro 100 cm² aufweist.
Absorbierender Wegwerf-Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenlage Materialien mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) von mehr als ungefähr 6000 g/m²/24 h aufweist.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenlagen-Materialien hinter dem Kern und dem Chassis mindestens eine einstückige Materiallage umfassen, die sowohl in den Kern als auch in den Chassis-Bereich verläuft.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Außenlagen-Material des Chassis-Bereichs einen Wasserdampfdurchlässigkeits(MVTR)-Wert aufweist, der größer als der MVTR-Wert des Außenlagen-Materials des Kern-Bereichs ist.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Artikel eine Rücknässungs-Leistung mit einem Nach-Aufnahme-Kollagen-Rücknässungs-Verfahren (Post Acquisition Collagen Rewet Method = PACORM)-Wert von weniger als ungefähr 80 mg aufweist, der wie durch das hierin definierte Verfahren berechnet ist.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Artikel ein Damen-Hygiene-Einlage ist.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, wobei der Artikel eine Baby-Windel ist.
Absorbierender Artikel nach Anspruch 15, wobei die Windel ferner Befestigungsmittel zum lösbaren Verschließen des vorderen und hinteren Taillen-Bereichs um den Taillen-Abschnitt des Trägers während des Gebrauchs umfasst.
Absorbierender Artikel nach Anspruch 15, wobei die Windel von dem „Anzieh"-Typ ist, der gesiegelte Seitennähte aufweist, die den vorderen und hinteren Taillen-Abschnitt wie beabsichtigt vereinen, um um die Taille des Trägers angeordnet zu werden.
Absorbierender Artikel nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, wobei der Artikel ein Inkontinenz-Produkt für Erwachsene ist.