DE69832634T2 - Gebondete Flaum-Strukturen und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von gebondeten Flaum ("Fluff")-Strukturen, welche zur Verwendung als ein saugfähiges Material in absorbierenden Hygieneartikeln, wie etwa Windeln, Damenbinden, Inkontinenzkleidungsstücken und Trainingshöschen geeignet sind, und von welchen gefordert wird, dass sie relativ große Mengen an abgegebenen Körperflüssigkeiten bewältigen können, insbesondere wiederholten Abgaben relativ großer Mengen an Flüssigkeit in relativ kurzen Zeitspannen. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen Verfaserungsprozess zum Herstellen solcher gebondeter Flaum-Strukturen. Zusätzlich betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler und unter Herstellung eines Dichtegradienten gebondeten Flaum-Strukturen zur Verwendung in absorbierenden Hygieneartikeln.
• BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
• Absorbierende Hygieneprodukte, wie etwa Windeln, Damenbinden, Inkontinenzbekleidung für Erwachsene und Trainingshöschen umfassen oft eine Lage absorbierenden Materials und einer Unterlagsschicht oder Feuchtigkeitssperre, welche für Flüssigkeit undurchlässig ist. Das absorbierende Material umfasst eine Oberfläche, welche dazu vorgesehen ist, mit dem Körper des Benutzers in Kontakt zu kommen, so dass Körperflüssigkeiten in das Produkt absorbiert werden und durch eine Flüssigkeitssperre eingegrenzt werden.
• Solche absorbierenden Materialien werden häufig als Vliesfaserbahnen gebildet, beispielsweise Flaum-/Bindemittel-/Superabsorber-Verbund-Matrix-Strukturen. Um wirkliche Integrität bei Verbindung mit den Verteilungsmaterialien zum Ermöglichen ungestörter Kapillarität über die Grenze zwischen solchen absorbierenden Materialstrukturen und den Verteilungsmaterialien hinweg und durch die absorbierende Struktur hindurch aufrecht zu erhalten, ist es notwendig, die absorbierende Struktur zu bonden.
• Herkömmlich ist die für Körperkontakt vorgesehene Oberfläche der absorbierenden Materialien in absorbierenden Hygieneartikeln im Wesentlichen flach und gleichförmig. Es gibt jedoch mehrere Vorteile bei der Benutzung einer strukturierten, für den Körperkontakt vorgesehenen Oberfläche, wie etwa eine größere absorbierende Oberfläche und verbesserte anatomische Anpassung. Das Verfahren gemäß dieser Erfindung ist geeignet zum Ausbilden von mit Kontur versehenen Faserbahnen oder Kissen (Polster), welche in ausgewählten Bereichen ein erhöhtes Materialgewicht aufweisen. Beim Bilden von Kissen aus absorbierendem Material haben die Bereiche mit dem größeren Materialgewicht im Allgemeinen einen entsprechend höheren Grad an Absorptionsfähigkeit. Solche mit Konturen versehenen absorbierenden Kissen sind besonders nützlich in Artikeln, welche in bestimmten "Ziel"-Bereichen größerer Flüssigkeitsbeladung als in anderen Bereichen ausgesetzt sind. Beispielsweise wird in einer Babywindel, welche eine absorbierende Watte oder ein absorbierendes Kissen aufweist, welches zwischen einer flüssigkeitsdurchlässigen inneren Lage und einer flüssigkeitsundurchlässigen äußeren Lage angeordnet ist, der Schritt- und Vorderbereiche der Windel stärker von dem Kind nass gemacht als die Bereiche, welche der Taille oder dem Rücken des Kindes näher sind. Eine ähnliche Situation kann auch im Fall von Wunddressagen, Inkontinenzkleidungstücken und Damenbinden entstehen.
• In den letzten paar Jahren sind die Entwicklungen in der Vliestechnologie enorm vorangeschritten. Es gibt heute eine große Vielfalt an Technologien zum Bilden von Vliesmaterialien, umfassend Schmelzblasen, Spinnvliesherstellung, Schmelzspinnen, Lösungsspinnen, Kardieren, Schmelzsprayen und nasses/trockenes Air-Laying. Viele dieser Technologien werden individuell eingesetzt, um Einzelkomponentenmaterialien zu bilden. Als Beispiel werden Spinnvliesverfahren verwendet, um Vliesmaterialien zu bilden, welche in Artikeln wie Arbeitsbekleidung und Hygieneprodukten, einschließlich Windeln, verwendet werden können. Schmelzblasen kann verwendet werden, um feinporige Strukturen zu erzeugen, welche zur Verwendung als Filtermedien oder Absorptionsmaterialien für Öl und andere Flüssigkeiten anpassbar sind. Air-Laying kann verwendet werden, um Produkte wie Faser-Holzpulpe-Watte zur Verwendung als Absorptionsmittel in Windeln und Binden zu bilden. Im Gegensatz zu den Verfahren, welche Einzelkomponentenmaterialien erzeugen, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zum Herstellen von Materialien mit mehreren Komponenten.
• Windel-Dermatitis ist ein Hautzustand, welcher von längerem Kontakt der Haut des Trägers mit nassen, vollgesogenen Windeln resultiert. Dieser längere Kontakt kann zu übermäßiger Hydration der äußersten Hautschicht führen, wodurch die Fähigkeit der Haut, als eine Sperre zu fungieren, vermindert wird. Als Ergebnis davon kommt es zu einer Erhöhung der Eindringung von Reizstoffen, Empfindlichkeit der Haut gegenüber physikalischem Schaden und Eindringen von Mikroorganismen in die Haut. Aufrechterhaltung eines normalen Hauthydrations-Levels hilft dabei, dass die Haut ihre optimalen Sperreeigenschaften beibehalten kann. Daher ist es wichtig, dass absorbierende Hygieneartikel soweit wie möglich übermäßige Hauthydration vermeiden, während sie gleichzeitig Körperausscheidungen aufnehmen und für den Träger ein weiches, trockenes und komfortables Gefühl bereitstellen.
• Gegenwärtige vollgesogene absorbierende Kleidungsstücke mit klappenförmigen Umrandungen halten Körperausscheidungen gegen die Haut des Trägers. Wärme und Feuchtigkeit können aufgrund der sich dem Körper eng anpassenden Natur des Produkts nicht aus dem Produkt entweichen, welches dazu entworfen ist, Austritt von Flüssigkeit zu verhindern. Dieses Problem ist am Stärksten ausgeprägt im Aufnahmebereich der absorbierenden Hygieneprodukte. Die flache Einlage stellt eine große Kontaktfläche mit der Haut bereit, welche als ein Pfad zum Zurückführen von freier, nicht durch den absorbierenden Kern eingeschlossener Flüssigkeit zu der Haut dienen kann, insbesondere wenn das Produkt an dem Aufnahmepunkt unter Druck steht, da die flache Einlage nicht fähig ist, einen genügend hohen Grad an Trennung zwischen dem Träger und der freien Flüssigkeit bereitzustellen. Zusätzlich gestatten es flache Einlagen nicht, dass der Aufnahmebereich des absorbierenden Hygieneprodukts mit der Umgebungsluft kommuniziert, um zu ermöglichen, dass Feuchtigkeit in dem Aufnahmebereich sowie weg von dem Aufnahmebereich verringert wird.
• Es gibt eine Anzahl von Verfahren, welche Fachleuten in diesem Fachbereich bekannt sind, welche diesen Problemen begegnen, einschließlich der Verwendung von atmungsfähigen rückwärtigen Lagen, Belüftungen an Taille und Belüftungen an Beinen. Diese Verfahren haben jedoch eine Vielfalt von Nachteilen, welche sie weniger wirksam als erwünscht machen. Beispielsweise tendieren Belüftungen an Taille und Beinen durch die Rücklage dazu, entweder gegen die Haut vollgesogen zu sein oder Austrittspfade bereitzustellen. Andere bekannte Verfahren umfassen die Verwendung von gefalteten absorbierenden Kernen oder Lagen unter der Einlage, um die Einlage zu trocknen. Diese Verfahren erfordern jedoch unerwünschte Verfahrenssoptionen und Verfahrensökonomie. Dreidimensionale absorbierende Stoffe, wie etwa die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten, können verwendet werden, um diese Problematiken anzugehen.
• EP-A-O 533 982 offenbart ein Verfahren zum Bilden und Bonden von Flaumkissen, in welchen Holzpulpe oder andere Fasermaterialien und ein Polyolefin zum Bonden in Fasern umgewandelt werden und mittels einer Hammermühle oder einem anderen Zerfaserer in Luft suspendiert werden. Die suspendierten Fasern, welche als Flaum-Gemisch bezeichnet werden, werden dann auf einer Sieboberfläche gesammelt, welche es erlaubt, dass Luft durch sie hindurchtritt, während das Flaum-Gemisch zurückgehalten wird. Das resultierende Kissen wird dann auf eine Trommel in einen Bereich rotiert, in welchem heiße Luft durch die Kissen geleitet und aus dem Trommelinneren abgeführt wird. Wenigstens ein Abschnitt des Kissens umfasst synthetische Fasern, d.h. Polyolefinfasern mit einem Schmelzpunkt, welcher niedriger ist als der von natürlichen (Holz-)Fasern, welche den Großteil des Kissens darstellen. Durch Erhitzen des Kissens auf den Schmelzpunkt der synthetischen Fasern können die synthetischen Fasern zum Schmelzen gebracht werden und von den Holzfasern "aufgesogen" werden.
• JP-A-02-074254 offenbart ein absorbierendes Material, welches aus einem mattenähnlichen Körper besteht, welcher eine flaumartige Pulpe und eine wärmeschmelzbare, gekräuselte Faser umfasst (gzum Beispiel aus Polyethylen und Polypropylen), welche durch partielles Verschmelzen erhalten wird. Der mattenähnliche Körper besteht aus einem Gemisch aus 10–70 Gewichtsprozent einer wärmeschmelzbaren, gekräuselten Faser, 10–70 Gewichtsprozent einer flaumartigen Pulpe und 5–50 Gewichtsprozent waserabsorbierender Polymerpartikel. Die wärmeschmelzbaren Fasern umfassen wenigstens zwei Komponenten mit verschiedenen Schmelzpunkten, zum Beispiel übereinander gelegte Polyethylen- und Polypropylen-Folien, um eine dreidimensionale, netzartige Struktur zu bilden, welche erhalten wird durch partielles Schmelzen von Fasern, welche sich in einer dreidimensionalen Richtung erstrecken, um miteinander durch einen Komponente mit niedrigem Schmelzpunkt verschlungen zu werden. Der mattenartige Körper wird dann in der Richtung seiner Dicke komprimiert, um Wasserabsorptionswiedererlangung bereitzustellen.
• US-A-S 139 861 offenbart ein Verfahren zum Bonden von Gemischen aus zellulosischer Flaumpulpe und schmelzbarer synthetischer Pulpe oder Fasern mit einem Schmelzpunkt von weniger als 250°C durch dielektrisches Hochgeschwindigkeits-Erhitzen, das heißt Erhitzen durch ein nichtleitendes Material mittels eines hochwirksamen elektromagnetischen Felds, wie es etwa durch Radiofrequenz oder Mikrowellenenergie erzeugt wird. Die gemischte Pulpe wird hergestellt durch Einführen einer verfeinerten Polyethylenpulpe oder einer anderen schmelzbaren synthetischen Pulpe oder Faser in Form einer Bahn in eine Hammermühle, zusammen mit einem oder mehreren trockenen zellulosischen Pulpebögen. Das resultierende Pulpegemisch wird dann einem Vakuumformgerät zugeführt (vor einem jeglichen Erhitzen des Gemischs), in welchem auf einem sich kontinuierlich bewegenden Sieb eine Flaumpulpenbahn niedriger Dichte erzeugt wird. Die resultierende, kontinuierliche Bahn wird auf ein isoliertes Band überführt, welches gegenüber Radiofrequenz unempfindlich ist, und durch den Hohlraum eines Radiofrequenzerzeugers geführt, welcher so eingestellt ist, dass in dem Hohlraum in weniger als 15 Sekunden Bonden stattfindet.
• EP-A-0 317 058 offenbart in ihrem Beispiel 1 eine Bahn, welche hergestellt ist durch Einführen einer gebleichten Pulpe in eine Hammermühle, wo sie mit nasser, geflaumter Polyolefinpulpe zusammengebracht wird. Die Kombination wird dann über einen Formkopf auf ein Gewebe abgemessen. Die Dichte der Bahn wird dadruch gesteuert, dass man sie durch einen Kalander laufen lässt. Die Bahn wird dann durch einen Trockentunnel laufen gelassen. Die Bahn wird dann durch Durchleiten von Mühlenluft bei Umgebungstemperatur (23°C) durch die Bahn in einer Kühlvorrichtung stabilisiert.
• WO-A-94/04736 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Flaumpulpe, insbesondere zum Zugeben von faserförmigen Additiven als Verstärkungsfasern. Eine wärmeschrumpfbare Faser kann als Verstärkungsfaser verwendet werden.
• BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bonden von Faserstrukturen bereitzustellen, welche wirkliche Integrität beibehalten, wenn sie mit Verteilungsmaterialien verbunden werden, um die Kapillarwirkung über die Grenze zwischen der Verteilungs- und der Faserstruktur ungestört aufrecht erhalten zu können.
• Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum in-situ-Matrixbonden von Faserstrukturen unter Verwendung von herkömmlichen Produktumwandlungsmaschinen bereitzustellen, ohne die Hinzufügung von längeren Durchluft-Bonding-Öfen.
• Diese und andere Aufgaben dieser Erfindung werden erreicht durch ein Verfahren zum Herstellen von gebondeten Flaumstrukturen, bei welchem eine Pulpebahn, welche ein zur Herstellung von Flaum geeignetes Material umfasst, und wärmeaktivierbares Fasermaterial zerfasert wird, wodurch ein Gemisch aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern erzeugt wird. Das Gemisch aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern wird dann in Kontakt mit einem Strom heißer Luft bei einer Flussrate und Temperatur in Kontakt gebracht, welche genügen, um die wärmeaktivierbaren Fasern ohne Agglomeration des Gemischs zu aktivieren. Das erwärmte Gemisch wird dann auf eine Bildestruktur abgelegt, wie etwa einem Bildesieb, was zur Bildung einer gebondeten Flaum-/Verbund-Matrix-Struktur führt. Die Verbund-Matrix-Struktur wird dann mit einem heißen Luftmesser behandelt und anschließend in einem Walzenspalt verdichtet.
• Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur ferner auf eine Art und Weise verarbeitet, welche einen Dichtegradienten in der Struktur erzeugt, beispielsweise durch Durchlaufenlassen der gebondeten Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur durch eine Prägevorrichtung.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung wird die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur derart geformt, dass eine gebondete dreidimensionale Flaum-Struktur gebildet wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Diese und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verstanden, wobei:
• 1 ein schematisches Diagramm des Heißluftzerfaserungsverfahrens ist, welches verwendet wird, um die gebondeten Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Strukturen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu erzeugen; und
• 2 eine schematisches Diagramm ist, welches eine gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur zeigt, welche gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung einen Dichtegradienten aufweist.
• DEFINITIONEN
• Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff "Vliesbahn" ein Bahn, welche eine Struktur aus individuellen Fasern oder Fäden aufweist, welche übereinander gelegt sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren, sich wiederholenden Art und Weise. Vliesbahnen sind in der Vergangenheit durch eine Vielzahl von Verfahren gebildet worden, wie etwa beispielsweise Schmelzblaseverfahren, Spinnvliesverfahren, und Verfahren zur Erzeugung von gebondeten, kardierten Bahnen.
• Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Polymer" im Allgemeinen, ist jedoch nicht beschränkt auf Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-, Pfropf-, Random- und alternierende Copolymere, Terpolymere, etc. und Gemische und Modifikationen davon. Ferner umfasst der Begriff "Polymer", soweit er nicht anders spezifisch beschränkt ist, alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials. Diese Konfigurationen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, isotaktische, syndiotaktische und Random-Symmetrien.
• Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Bikomponentenfasern" auf Multikomponentenfasern verschiedener Konfigurationen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Seite-an-Seite-, Kern-und-Hülle-, Kuchensegmente- und Inseln-im-Meer-Konfigurationen.
• BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Das Verfahren zum Herstellen von gebondeten Flaumstrukturen gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung umfasst Zerfasern einer Pulpebahn, welche ein zum Herstellen von Flaum geeignetes Material und ein wärmeaktivierbares Fasermaterial umfasst, was zur Bildung eines Gemischs aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern führt. Mit dem Begriff "wärmeaktivierbar" meinen wir eine Faser, welche bei Erwärmung klebrig wird. Geeignete Materialien zum Herstellen von Flaum umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf zellulosische Materialien. Es kann eine jede beliebige wärmeaktivierbare Polymerfaser verwendet werden, um die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur gemäß dem Verfahren dieser Verbindung herzustellen. Eine besonders bevorzugte wärmeaktivierbare Faser ist eine Polypropylen-/Polyethylen-Polymer-Bikomponenten-Bindefaser. Solche Bikomponenten-Bindefasern werden bei Temperaturen von weniger als etwa 550°F (288°C), insbesondere weniger als etwa 350°F (177°C) klebrig.
• Nach Bildung des Gemischs aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern wird das Gemisch in Berührung mit einem heißen Luftstrom gebracht, welcher eine Flussrate und eine Temperatur aufweist, welche genügen, um die wärmeaktivierbaren Fasern zu aktivieren. Das erwärmte Gemisch wird dann auf eine Bildestruktur abgelegt, wie etwa einem Bildesieb, was zur Bildung der gebondeten Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur führt. Die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur wird dann in einem Walzenspalt verdichtet. Gemäß dem Verfahren dieser Erfindung wird die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur vor dem Verdichten ferner mit einem heißen Luftmesser behandelt, um die Temperatur der Struktur auf einer gewünschten Höhe zu halten, bis sie den Walzenspalt erreicht. Ein heißes Luftmesser, welches zum Vor- oder primären Bonden einer gerade hergestellten Mikrofaser verwendet wird, um ihr genügend Integrität zu verleihen, ist eine Vorrichtung, welche einen Strom erwärmter Luft bei einer sehr hohen Flussrate, im Allgemeinen von etwa 1000 bis etwa 10000 Fuß pro Minute (fpm) (305 bis 3050 Meter pro Minute) oder insbesondere von etwa 3000 bis 5000 Fuß pro Minute (915 bis 1525 m/min.) fokussiert, welcher auf die Vliesbahn unmittelbar nach ihrer Bildung gerichtet wird. Die Lufttemperatur liegt üblicherweise im Bereich des Schmelzpunkts von wenigstens einem der Polymer, welche in der Bahn verwendet werden, allgemein zwischen etwa 200 und 550°F (93 und 290°C) für die üblicherweise beim Spinnbonden verwendeten thermoplastischen Polymere. Die Steuerung von Lufttemperatur, Geschwindigkeit, Druck, Volumen und anderen Faktoren hilft dabei, einen Schaden an der Bahn zu vermeiden, während ihre Integrität erhöht wird. Der fokussierte Luftstrom des heißen Luftmessers wird durch wenigstens einen Schlitz von etwa 1/8 bis 1 Inch (3 bis 25 mm) Breite, insbesondere etwa 3/8 Inch (9,4 mm) angeordnet und gerichtet, wobei der Schlitz als der Ausgang für die erwärmte Luft hin zu der Bahn dient und sich in einer im Wesentlichen quer zur Maschinenrichtung angeordneten Richtung über im Wesentlichen die gesamte Breite der Bahn erstreckt. In anderen Ausführungsformen können mehrere Schlitze nebeneinander oder durch einen kleinen Spalt voneinander getrennt angeordnet werden. Der wenigstens eine Schlitz ist üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, kontinuierlich und kann beispielsweise aus nahe beieinander angeordneten Löchern bestehen. Das heiße Luftmesser hat ein Plenum, um die heiße Luft vor ihrem Austritt aus dem Schlitz zu verteilen und aufzunehmen. Der Druck im Plenum des heißen Luftmessers ist üblicherweise zwischen etwa 1,0 und 12,0 Inches Wasser (2 bis 22 mm Hg), und das heiße Luftmesser ist zwischen etwa 0,25 und 10 Inches und noch stärker bevorzugt 0,75 bis 3,0 Inches (19 bis 76 mm) über dem Bildesieb angeordnet.
• Die Verwendung von heißer Luft während des Zerfaserns von Flaum-/Bikomponenten-Bindefaser-Pulpe-Bahnen aktiviert die Bikomponenten-Fasern, wodurch die Stärke der resultierenden Verbund-Matrix-Struktur erhöht wird.
• BEISPIEL
• CR-54 Pulpe von U.S. Alliance Forest Products von Coosa Pines, Alabama und Danaklon ES-C Polypropylen/Polyethylen 2,0 dpf (Denier pro Faser), 6 mm Bikomponenten-Bindefasern von Danaklon a/s von Varde, Dänemark wurden zu Pulpebahnen nassgeformt. Einer der Bahnen aus dieser Matrix von Materialien, 90 Gewichtsprozent CR-54/10 Gewichtsprozent Danaklon-Bindefaser, wurden auf einem 15,3 cm (6 Inch) messenden, kontinuierlichen Energietransferzerfaserer (CET) zerfasert, um eine gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur zu erzeugen. Obgleich das Verfahren dieser Erfindung in Bezug auf einen CET-Zerfaserer beschrieben wird, ist es nicht beabsichtigt, den Typ von Zerfaserer einzuschränken, welcher zum Erzeugen des Flaum-/Fasergemischs verwendet wird. Damit kann beispielsweise ein Hammermühlen zerfaserer verwendet werden, im Gegensatz zu einem CET-Zerfaserer. 1 ist ein schematisches Diagramm des Heißluftzerfaserungsverfahrens dieser Erfindung, in welchem ein kontinuierlicher Energietransferzerfaserer verwendet wird. In diesem Verfahren wurden 27818,1 cm³/min. (500 Kubikfuß pro Minute) heiße Luft in einen Chromalox 125 kW Lufterwärmer eingeführt, welcher nachfolgend in zwei Luftquellen aufgeteilt wurde, welche dem Zerfaserer, dem Zulauf und dem Abscheider Luft zuführten. Die Temperaturen und Drücke, bei welchen dieses Verfahren ausgeführt wurde, sind in Tabelle 1 dargestellt.
• TABELLE 1 Während des Versuchs verwendete Temperaturbereiche

  
• 1 ist ein schematisches Diagramm des kontinuierlichen Energietransferzerfaserers, sehr allgemein dargestellt, welcher verwendet wird, um die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur dieser Erfindung zu bilden. Der CET-Zerfaserer 10 umfasst die Bildekammer 11, welche das Gemisch aus dem Flaum und den wärmeaktivierbaren Fasern enthält, welche bei der Bildung der Verbund-Matrix-Struktur verwendet werden. Komprimierte Luft aus einem Kompressor (nicht dargestellt) wird in einem Lufterwärmer 12 auf eine Temperatur im Bereich von etwa 350–00°F (177–371°C) erwärmt. Die erwärmte Luft wird durch den CET-Auslass 15 bei einer Temperatur von etwa 330–350°F (165–177°C) in die Bildekammer 11 eingeführt. Das erwärmte Gemisch aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern in Bildekammer 11 wird auf eine Sammel-/oder Bildefläche 14 abgelegt. Wie in 1 dargestellt, nimmt Bildefläche 14 die Form eines als Endlosband vorliegenden Bildesiebs ein, welches sich in die durch Pfeil 18 angezeigten Richtungen bewegt. Es wird Fachleuten auf diesem Gebiet jedoch offensichtlich sein, dass die Sanunel-/Bildefläche 14 andere Formen annehmen kann, wie beispielsweise die Form einer sich drehenden Trommel. Wie in 1 dargestellt ist, bewegt sich Bildefläche 14 in der Richtung von Pfeil 18 um ein Paar Rollen 16, 17 herum, von denen entweder eine oder beide angetrieben sein können. Wenn es gewünscht ist, kann die Geschwindigkeit der Bildefläche 14 variabel eingestellt werden, so dass die Geschwindigkeit des Bandes in Bezug auf die Ablegeraten des erwärmten Gemischs aus Flaum und wärmeaktivierbarer Faser gesteuert werden kann.
• Wie zuvor festgestellt wurde, zeigt Tabelle 1 die Temperaturen und Drücke, welche während der Probenahme verwendet wurden. Die Temperatur von Lufterwärmer 12 betrug etwa 320,56–333,89°C (etwa 609–633°F); die Temperatur am CET-Auslass 15 betrug etwa 165,56–176,67°C (etwa 330–350°F); die Temperatur in der Bildekammer 11 war im Bereich von etwa 388–393°F (198–201°C); und die Temperatur des heißen Luftmessers 13 war im Bereich von 310–355°F (154–179°C). Es wurden Proben von der Bildefläche entnommen und auf die Materialien wurde per Hand Druck mittels einer Rolle ausgeübt. Es wurden Zugfestigkeiten des resultierenden Materials gemessen, wobei die Testresultate in Tabelle 2 gezeigt sind.
• TABELLE 2

  
• Es ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeiten für die gemäß dem Verfahren dieser Erfindung erzeugten gebondeten Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur unter Verwendung von Heißluftzerfaserung beträchtlich höher waren als die des Vergleichsmaterials, wodurch klar belegt wird, dass die wärmeaktivierbaren Fasern während des Zerfaserns geschmolzen wurden. Tatsächlich waren die Zugfestigkeiten für die unter Verwendung von Heißluft gebildeten Proben mehr als zweimal höher als die Zugfestigkeiten der ohne erwärmte Luft gebildeten Proben. Es ist damit offenkundig, dass das Verfahren gemäß dieser Erfindung in-situ-Matrix-Bonden von Faserstrukturen auf herkömmlichen Produkt-Umwandlungs-Maschinen ohne die Hinzufügung von längeren Durchluft-Bonding-Öfen ermöglicht.
• Die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur dieser Erfindung umfasst durch die Struktur hindurch Bindungen zwischen den Fasern. Die Temperatur in der Bildekammer 11 sollte hoch genug sein, um die wärmeaktivierbaren Fasern zu aktivieren, d.h. klebrig zu machen. Die geschmolzenen oder wärmeaktivierten Fasern bilden im Wesentlichen gleichförmige Bindungen zwischen den Fasern durch die Matrix- Struktur hindurch aus, insbesondere an den Berührungspunkten, an welchen sich die Fasern überkreuzen, wodurch eine Vliesbahn bereitgestellt wird, welche weich und stark ist. Beispiele für Artikel, welche unter Verwendung der Verbund-Matrix-Struktur dieser Erfindung hergestellt werden können, umfassen absorbierende Hygieneprodukte und Komponenten davon, wie etwa sich an den Körper anpassende Bindenhüllen über einem absorbierenden Kern, die Form haltende Windelkomponenten, Inkontinenzanwendungsprodukte und dergleichen.
• Geeignete Polymere zur Verwendung in der Verbund-Matrix-Struktur gemäß dieser Erfindung sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonaten, Polystyrolen, thermoplastischen Elastomeren, Fluorpolymeren, Vinylpolymeren, und Gemischen und Copolymeren davon. Geeignete Polyolefine umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und dergleichen.
• Absorbierende Hygieneartikel, wie etwa Binden, Wegwerfwindeln, Inkontinenzeinlagen und dergleichen, werden weit verbreitet verwendet, und es ist viel Mühe darauf aufgewendet worden, die Wirksamkeit und Funktionalitäten dieser Artikel zu verbessern. Dicke, flache Hygieneartikel aus der Vergangenheit, welche sich nicht an die Form des menschlichen Körpers anpassen und sich auch nicht an die Bewegungen des Trägers anpassen, sind größtenteils durch elastisch anpassungsfähige, dreidimensionale, körpergemäß geformte Artikel ersetzt worden.
• Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung wird die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur derart geformt, dass eine gebondete dreidimensionale Flaum-Struktur gebildet wird. Insbesondere kann die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur nach Verlassen der Bildekammer 11 auf eine dreidimensionale Oberfläche abgelegt werden, wie es beispielsweise in US-Patent 4,761,258 gelehrt wird. Mittels Vakuumsteuerung und einer männlichen oder weiblichen Hilfsvorrichtung kann die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur mit Konturen versehen werden, um Ausscheidungen ohne Weiteres aufnehmen zu können. Die resultierende Struktur ist elastisch und hält ihre Form. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann während dieses Verfahrens eine Folienlage appliziert werden, um die Bildung eines Produkts mit einem Hohlraum zu ermöglichen. Die gemäß dieser Ausführungsform hergestellten Strukturen sind geeignet für Artikel für die weibliche Hygiene und BM-Einschübe.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung wird die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur ferner in einer Weise bearbeitet, welche einen Dichtegradienten in der gebondeten Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur erzeugt. Beispielsweise kann der Flaum, nachdem er auf Bildefläche oder Bildesieb 14 abgelegt wurde, durch eine Prägevorrichtung laufen gelassen werden, welche der Struktur einen Dichtegradienten verleiht. Insbesondere kann ein Einschub ein Verbund aus Flaum-/superabsorbierendem Material (SAM)-/Faser sein, und dazu eingerichtet sein, im Aufnahmebereich weniger dicht zu sein, und weg von dieser Zone dichter zu werden, wodurch Flüssigkeit ohne Weiteres aufgenommen und durch die zuneh mend dichten Bereiche verteilt werden. Da die Struktur elastisch ist, ist der Aufnahmebereich für einen nachfolgenden Schwall aufgrund des Flüssigkeitswegleiten von dieser Struktur bereit, durch Saugwirkung in der Ebene und Transfer und/oder Ablagerung in eine/r darunter liegenden Struktur. Ein solcher Dichtegradient ist in 2 gezeigt.
• Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung können zusätzliche Materialien in Bildekammer 11 eingeführt werden, um die resultierende Verbund-Matrix-Struktur mit zusätzlichen, erwünschten Merkmalen zu versehen. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform ein superabsorbierendes Material zu dem Flaum-/Fasergemisch in Bildekammer 11 zugegeben werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung kann ein Geruchsregulierungsmittel zu dem Flaum-/Fasergemisch zugegeben werden. Es wird Fachleuten auf diesem Bereich offensichtlich sein, dass andere Zugaben, welche dem Endprodukt eine Vielfalt von Eigenschaften verleihen, auch in das Flaum-/Fasergemisch eingearbeitet werden können.
• In der vorangehenden Beschreibung ist diese Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen von dieser beschrieben worden und zur Veranschaulichung sind viele Einzelheiten aufgeführt worden, es wird jedoch Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich sein, dass die Erfindung weitere Ausführungsformen aufweisen kann und dass bestimmte der hierin beschriebenen Details beträchtlich abgeändert werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen von gebondeten Flaum-Strukturen, umfassend die folgenden Schritte: Zerfasern einer Pulpe-Bahn, welche ein zum Herstellen von Flaum geeignetes Material oder ein Gemisch aus dem zum Herstellen von Flaum geeigneten Material und einem wärmeaktivierbaren Fasermaterial umfasst, und Bilden eines Gemischs aus Flaum und wärmeaktivierbaren Fasern; In-Berührung-Bringen des Gemischs mit einem Strom heißer Luft mit einer Flussrate und einer Temperatur, welche genügt, um die wärmeaktivierbaren Fasern zu aktivieren, wodurch ein erwärmtes Gemisch erzeugt wird; Ablegen des erwärmten Gemischs auf eine Bildestruktur (14), wobei eine gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur gebildet wird; Behandeln der Verbund-Matrix-Struktur mit einem heißen Luftmesser (13) und anschließend Verdichten derselben in einem Walzenspalt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wärmeaktivierbaren Fasern Polypropylen-/Polyethylen-Polymer-Bikomponenten-Bindefasern sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur derart geformt wird, dass eine gebondete drei-dimensionale Flaum-Struktur gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur in einer Weise weiter verarbeitet wird, welche einen Dichtegradienten in der Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur erzeugt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Dichtegradient dadurch hergestellt wird, dass die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur eine Prägevorrichtung durchläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strom heißer Luft eine Temperatur von weniger als etwa 287,8°C (etwa 550°F) hat.
7. Verfahren zum Herstellen von gebondeten Flaum-Strukturen, umfassend die folgenden Schritte: Einführen eines Flaum-Materials und wärmeaktivierbarer Fasern in eine Bildekammer (11), wobei ein Flaum-/Faser-Gemisch hergestellt wird; Einführen eines Stroms heißer Luft in die Bildekammer (11) über eine Zeitspanne und bei einer zum Aktivieren der wärmeaktivierbaren Fasern geeigneten Temperatur, was zu einem erwärmten Gemisch führt; Ablegen des erwärmten Gemischs auf eine Bildestruktur (14), wobei eine gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur gebildet wird; Behandeln der Verbund-Matrix-Struktur mit einem heißen Luftmesser (13) und anschließend Verdichten derselben in einem Walzenspalt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die wärmeaktivierbaren Fasern Polypropylen-/Polyethylen-Polymer-Bikomponenten-Bindefasern sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur derart geformt wird, dass eine gebondete drei-dimensionale Flaum-Struktur gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur in einer Weise weiter verarbeitet wird, welche einen Dichtegradienten in der Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur erzeugt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Dichtegradient dadurch hergestellt wird, dass die gebondete Flaum-/Faser-Verbund-Matrix-Struktur eine Prägevorrichtung durchläuft.
12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein superabsorbierendes Material zu dem Flaum-/Faser-Gemisch zugegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Geruchsregulierungsmittel zu dem Flaum-/Faser-Gemisch zugegeben wird.