DE69915673T2

DE69915673T2 - Materialstruktur zur verwendung in absorbierenden artikeln, und absorbierender artikel, der eine solche materialstruktur enthält

Info

Publication number: DE69915673T2
Application number: DE69915673T
Authority: DE
Inventors: Hannele Nurmi; Anders Silfverstrand; Anna-Karin JÖRNBRINK; Eva Simmons; Elisabeth Lakso; Gunilla Himmelman
Original assignee: SCA Hygiene Products AB
Current assignee: Essity Hygiene and Health AB
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE69915673D1; AU767863B2; ES2217867T3; TW529936B; DK1135174T3; SE9804201D0; CA2349378A1; PL348022A1; ATE261740T1; PE20001043A1; JP2002531179A; US20020032424A1; KR20010080638A; BR9915857A; MY119602A; BR9915857B1; SK5622001A3; WO2000032245A1; US6881876B2; EP1135174B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Materialstruktur zur Verwendung in Absorptionsartikeln und einen Absorptionsartikel mit einer derartigen Materialstruktur. Die Erfindung kann vorteilhafter Weise auf dem Gebiet der absorbierenden Hygieneartikel eingesetzt werden, wie beispielsweise in unterschiedlichen Typen von Windeln und Produkten zum Inkontinenzschutz, Damenbinden, Slipeinlagen und ähnlichem.
Hintergrund
Was absorbierende Einwegartikel betrifft, wurden bisher große Anstrengungen unternommen, um gute Eigenschaften hinsichtlich der Absorption exudierter Körperflüssigkeiten zu erzielen. Aus diesem Grund sind Absorptionsartikel des fraglichen Typs auf ihren Vorderseiten mit speziellen flüssigkeitsdurchlässigen Vorderseitenschichten ausgestattet, die für eine schnelle Flüssigkeitsaufnahme ausgestaltet sind und um auf der Seite des Artikels, der in Richtung eines Verwenders/einer Verwenderin weist, auch nach der wiederholten Absorption von Körperflüssigkeiten eine trockene Fläche bereitzustellen. Normalerweise wird dieser Effekt durch Bereitstellen geeignet ausgestatteter Öffnungen für die Flüssigkeitsaufnahme durch das Vorderseitenmaterial erzielt und durch Auswahl von Polymerwerkstoffen in dem Vorderseitenmaterial, die exudierte Körperflüssigkeiten nicht leicht absorbieren, sondern stattdessen die Körperflüssigkeiten durch die darunter liegenden Schichten in die Absorptionsstruktur durchtreten lassen.
Auf ihrer Rückseite sind die Absorptionsartikel des fraglichen Typs mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Rückseitenmaterial ausgestattet, das verhindert, dass exudierte Körperflüssigkeiten durchschlagen und die Kleidung des Verwenders/der Verwenderin verschmutzen.
Herkömmliche Vorderseiten- und Rückseitenmaterialien von Absorptionsartikeln umfassen gewöhnlicher Weise Vliesstoffe oder Folienmaterialien aus synthetischen Polymeren, die normalerweise auf Rohöl basieren und langsam biologisch abbaubar sind.
Da Müllhalden und manchmal Kompostieren verwendet wird, um absorbierende Einwegartikel nach der Verwendung zu entsorgen, wurden bereits Versuche unternommen, um Ersatzstoffe für die synthetischen Polymere, die herkömmlicher Weise in den Vorderseiten- und Rückseitenmaterialien der absorbierenden Strukturen und Artikel enthalten sind, zu finden, welche in einer kurzen Zeitdauer biologisch abbaubar sind.
Demzufolge offenbart die internationale Patentanmeldung Nr. PCT/US90/07169 Einweg-Absorptionsstrukturen und -Absorptionsartikel, bei denen das Vorderseiten- und/oder Rückseitenmaterial ein Polyester umfasst/umfassen, das auf einer Milchsäure oder Glykolsäure basiert. Den verwendeten Polyestern wird nachgesagt, dass sie ausgestaltet sind, um mittels einer einfachen Hydrolyse, z. B. in einer Mülldeponie, abbaubar sind.
Darüber hinaus offenbart die japanische Patentanmeldung JP 93-022109 einen biologisch abbaubaren thermoplastischen Polymer mit einem höheren Schmelzpunkt als 100°C. Es wird angeführt, dass der Polymer vorzugsweise umfasst poly-3-hydroxy-propionat (oder -butylat, -capreolat, -heptanoat oder -octanoat) und Copolymere davon, poly-gamma-butyrolacton, Polyethylensuccinat, Polyneopentylsuccintat (oder -oxalat), Polyglycolid, Polylactid und Copolymere oder Mischungen davon. Stabile Fasern des biologisch abbaubaren Polymers sollen bei Oberflächenmaterialien für Einwegwindeln oder Damenbinden oder in anderen Materialien für die Hygieneverwendung brauchbar sein. Die biologisch abbaubare stabile Faser, die in der JP 93-022109 offenbart ist, soll gegenüber höheren Temperaturen als 80°C beständig, hydrophob, heißschmelzbar und durch Umwelteinflüsse nach der Verwendung vollständig biologisch abbaubar sein.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich wird, umfasst ein Absorptionsartikel z. B. eine Windel oder ein Trainingshöschen für Kinder oder inkontinente Erwachsene, einen Inkontinenzschutz, eine Damenbinde, eine Slipeinlage oder ähnliches, eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht auf der Seite des Artikels, die dazu gedacht ist, in Richtung eines Verwenders/einer Verwenderin zu weisen, wenn der Artikel verwendet wird. Auf der Seite des Artikels, der dazu gedacht ist, von dem Verwender/der Verwenderin wegzuweisen, wenn der Artikel verwendet wird, ist der Absorptionsartikel mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Deckschicht ausgestattet, wobei die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht und die flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht zusammen eine Absorptionsstruktur einschließen. Die Absorptionsstruktur umfasst einen Absorptionskern, der herkömmlicher Weise aus Zellulose-Fluffpulpe mit einem Zusatz aus einem hoch absorbierenden Polymer, einem sogenannten Superabsorbens, besteht.
Zwischen dem Absorptionskern und der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht ist üblicher Weise ein Flüssigkeitsaufnahmeschicht vorgesehen, die aus einer porösen, offenen Wattierungs-(Engl.: wadding)-Struktur mit hoher Benetzbarkeit bestehen kann. Um eine schnelle Flüssigkeitsaufnahme und eine hohe Oberflächentrockenheit der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht auf der Außenseite zu erzielen, ist es wichtig, dass die Flüssigkeitsaufnahmeschicht eine hohe Hydrophilie und folglich einen geringen Kontaktwinkel zu der Flüssigkeit, die zu absorbieren ist, aufweist. Eine hohe Hydrophilie kann mittels der Herstellung der Flüssigkeitsaufnahmeschicht aus hydrophilen Fasern, z. B. Viskosefasern oder Lyocell-Fasern erzielt werden. Da Strukturen mit solchen Zellulose-Regeneratfasern dazu neigen, zu kollabieren, wenn sie benetzt werden, werden oft synthetische Polymere verwendet oder in die Flüssigkeitsaufnahmeschicht gemischt, trotz der Tatsache, dass derartige synthetische Fasern eine hohe spezifische hydrophobe Eigenschaft aufweisen, die für eine Flüssigkeitsaufnahmeschicht tatsächlich ungewünscht ist.
Um die Benetzbarkeit zu verbessern, d. h. die Hydrophilie bzw. die hydrophoben Eigenschaften der Flüssigkeitsaufnahmeschichten zu verbessern, die herkömmliche synthetische Fasern umfassen, werden die synthetischen Fasern oder die gesamte Flüssigkeitsaufnahmeschicht gewöhnlicher Weise mit einem geeigneten Tensid behandelt. Ein Nachteil, der als eine Folge einer derartigen Tensid-Behandlung auftreten kann ist der, dass gewisse Tenside insbesondere bei einem hohen Zusatzniveau bei sensiblen Verwendern/Verwenderinnen Hautirritationen hervorrufen können. Ein anderes bereits bekanntes Problem bei einer derartigen Tensid-Behandlung besteht darin, dass die Benetzbarkeit nach einer wiederholten Benetzung mit Körperflüssigkeit beeinträchtigt wird, d. h. dass die hydrophile Eigenschaft, die mittels der Tensid-Behandlung erzielt wird, ist nicht permanent.
Um den maximalen Flüssigkeitstransport zwischen den unterschiedlichen Materialschichten in der Materialstruktur eines Absorptionsartikels zu erreichen, sollten die Materialschichten in engstmöglichem Kontakt miteinander gebracht werden. Dadurch kann die Verwendung eines Klebemittels zum Verbinden der Materialschichten zu einer beeinträchtigten Benetzbarkeit führen, da die Art der fraglichen Klebemittel herkömmlich hydrophober Natur ist. Aus diesem Grund wird eine thermische Verbindung von thermoplastischen Fasern, die in den Materialschichten beinhaltet sind, anstelle der Klebemittelverbindung bevorzugt. Etwas, was als ein Nachteil beim thermischen Verbinden herkömmlicher synthetischer Fasern wahrgenommen wird, ist, dass die enthaltenen Polymere eine relativ hohe Temperatur, gewöhnlicher Weise merklich höher als 100°C, erfordern, um die Möglichkeit einer thermischen Bindung zu schaffen. Wenn Materialstrukturen für Absorptionsartikel hergestellt werden, können solche hohe Temperaturen schwierig zu erreichen sein, ohne z. B. die Benetzbarkeit der Zellulosefasern, die in einem Absorptionskern enthalten sind, zu beeinträchtigten.
Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, besteht ein anderer Nachteil bei herkömmlichen synthetischen Fasern darin, dass sie langsam biologisch abbaubar sind und darüber hinaus auf Rohstoffen basieren, die in kurzer Zeit nicht erneuerbar sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich besteht die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Materialstruktur für die Verwendung in Absorptionsartikeln bereitzustellen, die eine Absorptionsstruktur umfasst, die bei keinem oder lediglich einem geringen Tensid-Zusatz eine hohe, permanente Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit aufweist.
Gemäß Patentanspruch 1 wird diese erste Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Materialstruktur, umfassend eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht, eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht und eine Absorptionsstruktur, wobei die Absorptionsstruktur Polylactidfasern oder -filamente aufweist, deren Eigenschaften zu einer schnellen Aufnahme von Flüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht für die Absorption in die Absorptionsstruktur beitragen, auch wenn die Materialstruktur einer wiederholten Benetzung ausgesetzt ist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Materialstruktur zur Verwendung in Absorptionsartikeln mit einer Flüssigkeitsaufnahmeschicht bereitzustellen, die es ermöglicht, eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht über die Flüssigkeitsaufnahmeschicht an einer darunter liegenden Flüssigkeitsverteilungs- und/oder Flüssigkeitsspeicherschicht mittels thermischen Verbindens bei einer relativ niedrigen Temperatur und ohne jegliches separates Klebemittel zu verbinden, um einen verbesserten Kontakt und einen verbesserten Flüssigkeitstransport zwischen den Schichten, die in der Materialstruktur enthalten sind, bereitzustellen und bei welcher Materialstruktur die Flüssigkeitsaufnahmeschicht ferner einen hohen Grad an biologischer Abbaubarkeit in kurzer Zeit bietet.
Gemäß Patentanspruch 2 wird diese zweite Aufgabe der Erfindung mittels einer Absorptionsstruktur gelöst, die eine Flüssigkeitsaufnahmeschicht, die am nächsten zu der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht angeordnet ist und wenigstens eine Flüssigkeitsverteilungs und/oder Flüssigkeitsspeicherschicht, die am nächsten zu der flüssigkeitsundurchlässigen Deckschicht angeordnet ist, umfasst, wobei die Flüssigkeitsaufnahmeschicht hauptsächlich aus Polylactidfasern oder -filamenten besteht.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Absorptionsartikel bereitzustellen, der bei Verwendung eine hohe Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit bereitstellt und der ferner einen hohen Grad an Verbraucherkomfort bereitstellt, ohne das Risiko, dass der Verbraucher Hautirritationen erleidet, weil die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht auch nach wiederholten Benetzen trocken bleibt.
Gemäß Patentanspruch 9 wird diese dritte Aufgabe der Erfindung mittels eines Absorptionsartikels gelöst, der eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht, eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht und eine Absorptionsstruktur, die zwischen den zwei Deckschichten eingeschlossen ist, umfasst, wobei die Absorptionsstruktur Polylactidfasern oder -filamente umfasst, deren Eigenschaften zu einer schnellen Aufnahme der Flüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht zur Absorption in der Absorptionsstruktur beitragen, auch wenn der Artikel einer wiederholten Benetzung ausgesetzt ist.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar, wobei die beigefügten abhängigen Patentansprüche definieren, wie diese weitere Aufgaben erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 einen schematischen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Materialstruktur gemäß der Erfindung zeigt, und
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Absorptionsartikels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in dem die in 1 dargestellte Materialstruktur enthalten ist, zeigt und in der der in 1 dargestellte Querschnitt durch die gepunkteten Linien angedeutet ist.
Beispiel 1 – Kontaktwinkelmessung an Einzelfasern
Um die Erfindung darzustellen und unter Verwendung einer Vorrichtung, die dem Fachmann gut bekannt ist, wurde eine Serie von Messungen von Kontaktwinkeln an Einzelfasern aus zwei unterschiedlichen Vliesstoffen durchgeführt, die als Flüssigkeitsaufnahmeschichten in einer Materialstruktur zur Verwendung in einem Absorptionsartikel gedacht sind.
Die Messungen wurden unter Verwendung des Wilhelmy-Verfahrens durchgeführt, wobei die Kontaktwinkel mittels einer Balkenwaage (Engl.: balance scale) bestimmt wurden, die durch Cahn Instruments in Kalifornien, USA, hergestellt wurde. Das Modell der Balkenwaage, die verwendet wurde, ist mit DCA-322 bezeichnet, wobei unter DCA "Dynamic Contact Angle" zu verstehen ist. Ein PC, Compac 386/20, wurde zum Steuern der Gerätschaft verwendet. Der PC wurde auch zum Aufnehmen der Messdaten und zum Durchführen der nachfolgenden Berechnungen verwendet.
Die Messungen mit der oben erwähnten Vorrichtung wurden durch vertikales Aufhängen einer Faser in der extrem empfindlichen Balkenwaage durchgeführt, wobei eine Flüssigkeitsbehälter auf einem beweglichen Tisch direkt unter der Faser platziert ist. Durch Anheben des Tisches wird die Flüssigkeitsoberfläche näher herangeführt, um letztendlich mit der Faser in Kontakt zu kommen. Ein Flüssigkeitswulstrand, der auf die teilweise eingetauchte Fahrer mit einer Vertikalkraft wirkt, wird um die Faser gebildet, wenn die Faser in die Flüssigkeit eintaucht.
Die Vertikalkraft, die auf die Faser wirkt, kann entweder positiv oder negativ sein, was von den Oberflächeneigenschaften der Faser und der Flüssigkeit abhängt. Eine Anziehungskraft, d. h. eine positive Kraft wird erzeugt, wenn der Kontaktwinkel zwischen der Faser und der Flüssigkeit geringer als 90° ist. In dem Fall, in dem das Faserflüssigkeitssystem einen Kontaktwinkel aufweist, der größer als 90° ist, was z. B. der Fall ist, wenn eine Polypropylenfaser in Wasser eingetaucht wird, werden die Flüssigkeit und die Faser einander stattdessen abstoßen, wobei die Kraft negativ wird. Durch Aufnehmen der Messwerte auf der Balkenwaage kann die Anziehungs- oder Abstoßungskraft bestimmt werden.
Die Anziehungs- oder Abstoßungskraft, die mittels der Balkenwaage bestimmt wird, steht folgendermaßen mit dem Kontaktwinkel in Beziehung: F = γLpcosθ + mg – ρLlgA;wobei
F = gemessene Kraft [N],
γ_L = Oberflächenenergie der Flüssigkeit [J/m2]
p = Faserumfang [m]
θ = Kontaktwinkel an der Grenzfläche Faser-Flüssigkeit-Luft [°]
m = Gewicht der angebrachten Faser [kg]
g = Gravitationskonstante [m/s²]
ρ_L = Flüssigkeitsdichte [kg/m³]
l = Länge der benetzten Faser [m]
A = Querschnittsbereich der Faser [m²]
Der Kontaktwinkel in der Gleichung steht mit einem Durchschnitt in Beziehung, der aus dem gesamten Umfang der Faser errechnet wird. Der zweite Ausdruck in der Gleichung stellt das Gewicht der angebrachten Faser dar, wobei der dritte Ausdruck in der Gleichung die Reduzierung des Fasergewichtes aufgrund des verschobenen Flüssigkeitsvolumens ist. Normalerweise werden beide dieser Ausdrücke in einem Computer-Rechenprogramm für die Bestimmung des Kontaktwinkels berücksichtigt, was dazu führt, dass sich die Gleichung zu folgendem vereinfacht: F = γLpcosθ
sDer Wert des Vorschubkontaktwinkels θ_a wird bestimmt, wenn die Faser in die Flüssigkeit getaucht wird, wohingegen der zurücktretenden Kontaktwinkel θ_r bestimmt wird, wenn die Faser aus der Flüssigkeit gezogen wird. Da die Kontaktwinkel θ_a, θ_r von der Viskosität der Flüssigkeitsfront abhängen, ist es wichtig, dass der oben erwähnte bewegliche Tisch mit einer konstanten Geschwindigkeit angehoben und abgesenkt wird und dass die Geschwindigkeit ausreichend gering ist, um zu ermöglichen, dass das System während der Messung an jedem Punkt das Gleichgewicht erreicht. Ferner wird die Messung bei einer bestimmten Temperatur und Feuchtigkeit in der Testkammer und mit Schutzschirmen um den beweglichen Tisch, die verhindern, dass Luftzüge, Staub oder ähnliches die Messungen stören, durchgeführt. Ferner ist der bewegliche Tisch auf einer Halterung platziert, die gegenüber Vibrationen geschützt ist.
Die Balkenwaage, die für die Messungen verwendet wird, weist drei Skalen auf, von denen zwei unterschiedliche Messgenauigkeiten bereitstellen und die dritte zum Tarieren mit Gegengewichten verwendet wird.
Bei den fraglichen Messungen wurde die Skala mit der höchsten Messgenauigkeit, nämlich 10^–6 g, verwendet.
Der Tisch, auf dem der Flüssigkeitsbehälter platziert ist, wird mittels eines Elektromotors angehoben und abgesenkt, wobei die Geschwindigkeit des Tisches über den verbundenen Computer gesteuert und auf dem Computerdisplay angezeigt wird, bevor eine Messung beginnt. Bevor die Messung fortschreitet, müssen die Oberflächenenergie der verwendeten Flüssigkeit und der Faserumfang in das Rechenprogramm des Computers eingespeist werden.
Wird eine Messung durchgeführt, wird eine Faser, für die Kontaktwinkel zu bestimmen sind, an einem Stück eines Klebebandes angebracht, wobei ein Abschnitt der Faser frei bleibt und im Anschluss daran wird das Klebeband mit der daran angebrachten Faser in einer Metallklemme eingeklemmt, die an der Skala mit der höchsten Messgenauigkeit aufgehängt ist. Davor wurde die Balkenwaage mit nur der Metallklemme, die an der Skala mit der höchsten Messgenauigkeit aufgehängt ist, tariert. Im Anschluss wird der Flüssigkeitsbehälter, der auf dem beweglichen Tisch unter der Faser platziert ist, mit einer Testflüssigkeit, die eine bekannte Oberflächenenergie aufweist, befüllt. Bevor die Messung fortschreitet, muss die Faser senkrecht zu der Flüssigkeitsoberfläche darunter aufgehängt werden und absolut still verbleiben, so dass die Balkenwaage einen stabilen Wert anzeigt. Wird dieser Zustand erreicht, wird der Tisch mit dem Flüssigkeitsbehälter angehoben, bis die Flüssigkeitsoberfläche ungefähr 1 mm über dem Ende der Faser, die an der Waage aufgehängt ist, liegt.
Während der Messung erfasst der Computer zunächst eine Grundlinie, wonach der Tisch mit einer konstanten vorbestimmten Geschwindigkeit angehoben wird. Dazu muss die Faser ausreichend steif sein, um auch nachdem sie die Flüssigkeitsoberfläche durchdrungen hat, vertikal zu verbleiben. Wenn ein oder wenige Millimeter der Faser in die Flüssigkeit eingetaucht ist/sind, wird dem Computer befohlen, den Tisch anzuhalten, wonach das Absenken des Tisches beginnt. Während der Messung können über die Balkenwaage gemessene und durch den Computer errechnete Änderungen der Kraft auf dem Computerdisplay erfasst werden. Ist die Messung beendet, werden repräsentative Abschnitte der Vorschub- und zurücktretenden Kraftkurve ausgewählt, wonach das Rechenprogramm des Computers die gewünschten Kontaktwinkel mittels der oben besprochenen Wilhelmy-Gleichung errechnet.
Durch das oben beschriebene Verfahren wurden Kontaktwinkel von Polyesterfasern, die normalerweise in Flüssigkeitsaufnahmeschichten verwendet werden, mit Kontaktwinkeln von Polyesterfasern, die auf Polylactid basieren, verglichen.
Zwei der beurteilten Fasern (A, B) waren Polyesterfasern aus einer herkömmlichen, kommerziell erhältlichen, Durchluftverbundenen Aufnahmeschicht. Eine derartige Flüssigkeitsaufnahmeschicht besteht aus 35% Massenanteil Polyesterfasern mit der Bezeichnung UNITIKA 4080 (A) und 65% Massenanteil Polyesterfasern mit der Bezeichnung Trevira T200 (B).
Die dritte beurteilte Faser (C) war eine Polylactidfaser (PLA) mit 99% Massenanteil L-Polylactid und 1% Massenanteil D-Polylactid. Normalerweise wird ein derartig hoher Anteil der L-Form beim Herstellen von Fasern verwendet.
Fünf Messungen wurden für jeden Fasertyp (A–C) durchgeführt, wobei die Fasern zuerst zur Bestimmung der Kontaktwinkel θ_a0 und θ_r0 in Wasser eingetaucht wurden. Nach der letzten Messung verblieben die Fasern in der Messgerätschaft für 5 Minuten in benetztem Zustand in Kontakt mit der Umgebungsluft aufgehängt, wonach die Fasern nochmals in Wasser eingetaucht wurden, um die Kontaktwinkel θ_a5 und θ_r5 zu bestimmen. Die erzielten Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich:
Alle drei Fasern wurden mit einem hydrophilen Tensid behandelt, bevor die Kontaktwinkelmessungen durchgeführt wurden. Der Grund, warum für alle drei Phasen der Wert θ_a5 höher ist als der Wert θ_a0, besteht darin, dass das Tensid während dem Benetzen wenigstens teilweise von der Faseroberfläche gewaschen wurde, so dass θ_a5 hauptsächlich für die Polymeroberfläche selbst repräsentativ ist. Die Tatsache, dass die zurücktretenden Kontaktwinkel θ_r0 und θ_r5 für eine bestimmte Faser ungefähr gleich sind, zeigt, dass die Messungen bei sowohl 0 Minuten, als auch 5 Minuten, im wesentlichen an identischen Faseroberflächen stattfanden.
Wie es aus den oben berichteten Ergebnisse ersichtlich ist, sind die zurücktretenden Kontaktwinkel θ_r0 und θ_r5 bei der Polylactidfaser (C) merklich geringer als bei den zwei herkömmlichen Polyesterfasern (A und B). Folglich weist die Polylactidfaser eine hydrophilere Natur auf als die herkömmliche Polyesterfaser und zwar sowohl nach einigen wenigen und nach wiederholten Benetzungen. Dies stellt Materialstrukturen gemäß der Erfindung mit Polylactidfasern oder -filamenten mit einer hohen, permanenten Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit bereit, auch wenn kein oder nur ein geringer Zusatz an Tensid verwendet wird.
Zusätzlich zu den oben berichteten Vorteilen der Polylactidfasern im Vergleich zu herkömmlichen synthetischen Fasern bildet der in Beispiel 1 oben offenbarte überraschende Effekt die Grundlage der vorliegenden Erfindung.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der beigefügten 1 ist ein schematischer Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Materialstruktur gemäß der Erfindung gezeigt. Die Struktur ist zur Verwendung in Absorptionsartikeln, wie beispielsweise Windeln oder Trainingshöschen für Kinder oder inkontinente Erwachsene, Produkten zum Inkontinenzschutz, Damenbinden, Slipeinlagen oder ähnlichem gedacht. Es ist anzumerken, dass die in 1 dargestellten Schichtdicken vollständig schematisch sind.
Die Materialstruktur 1 umfasst eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2, eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht 3 und eine Absorptionsstruktur 4, 4', die zwischen den Deckschichten 2, 3 eingeschlossen ist.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 ein Spunbond-Material, sie kann jedoch auch von einem Typ sein, der für dieses Einsatzgebiet geeignet ist, z. B. einem Vliesstoff, einem Textil, einem Baumwollstoff, einer perforierten Kunststofffolie, einem mit Öffnungen versehenen Vliesstoff oder anderen geeigneten durchlässigen Materialien. Die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 basiert vorteilhafter Weise auf Polymeren, die eine geringe spezifische Absorptionsleistung gegenüber Körperflüsssigkeiten aufweisen, da es gewünscht wird, dass die Deckschicht 2 so trocken wie möglich bleibt und das auch nach wiederholten Benetzungen der Materialstruktur.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht 3 eine Polyethylenfolie, aber sie kann aus jeder beliebigen Materialart sein, die zu diesem Zweck geeignet ist, z. B. einer Kunststofffolie oder einer anderen flüssigkeitsundurchlässigen Folie.
Gemäß der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Absorptionsstruktur 4, 4', die in der Materialstruktur gemäß der Erfindung enthalten ist, Polylactidfasern oder -filamente. Wird die Materialstruktur 1 benetzt, tragen die Eigenschaften der Polylactidfasern (PLA) oder -filamente zu einer schnellen Aufnahme von Flüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 zur Absorption in die Absorptionsstruktur 4, 4' bei, auch wenn die Materialstruktur wiederholten Benetzungen ausgesetzt ist.
Der Grund dafür besteht darin, dass die PLA-Fasern oder -filamente im Gegensatz zu beispielsweise Zellulosefasern oder -filamenten und in einer ähnlichen Art und Weise wie herkömmliche synthetische Fasern, ihre Steifigkeit beibehalten und dadurch auch die gewünschte Struktur, die beim Herstellen der Absorptionsstruktur 4, 4' ausgestaltet wurde, und darin, dass die PLA-Fasern Benetzungseigenschaften aufweisen, die überraschend genug merklich besser als bei den herkömmlichen synthetischen Fasern, die auf Rohöl basieren, sind. Daher erteilen die ausgezeichneten Benetzungseigenschaften der PLA-Fasern der Absorptionsstruktur 4, 4' schon bei keinem oder einem geringen Tensidzusatz eine hohe, permanente Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Materialstruktur gemäß der Erfindung umfasst die Absorptionsstruktur eine Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' und eine oder mehrere Flüssigkeitsverteilungs- und/oder Flüssigkeitsspeicherschichten 4. Die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' ist am nächsten zu der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht 2 angeordnet, wohingegen die Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 am nächsten zu der flüssigkeitsundurchlässigeen Schicht 3 angeordnet ist/sind.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' hauptsächlich aus Polylactidfasern oder -filamenten gebildet, wobei die Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 hauptsächlich Zellulose-Fluffpulpe mit einem Zusatz aus hoch absorbierenden synthetischen Polymeren, sogenannten Superabsorbens, enthält. Die Aufgabe der Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' besteht darin in der Lage zu sein, relativ große Flüssigkeitsmengen effektiv aufzunehmen, die durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 transportiert werden und die Flüssigkeit schnell zu der darunter liegenden Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 weiterzuleiten. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' ein flaumiger Vliesstoff mit einer offenporigen Struktur und sie ist hauptsächlich aus Polylactidfasern oder -filamtenten gebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' mittels mechanischen Nadelns verbunden, aber auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise Durchluftverbinden oder Verbinden mittels Wasserstrahlen können vorteilhafter Weise eingesetzt werden.
Die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' kann vorteilhafter Weise mittels thermischen Verbindens verbunden werden, um die Schicht so wenig wie möglich zu verfestigen und insbesondere vorteilhafter Weise durch Durchblasen heißer Luft in einem Durchluft-Verbindungsvorgang. Aus dem Vorstehenden wurde jedoch ersichtlich, dass auch Ausführungsformen der Materialstruktur gemäß der Erfindung denkbar sind, die eine Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' verwenden, die in einem anderen geeigneten Prozess verbunden wurde.
Es sind selbstverständlich auch Ausführungsformen der Materialstruktur gemäß der Erfindung denkbar, in denen auch Fasern oder Filamente anderer Polymere als Polylactiden in der Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' enthalten sind.
Die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' kann entweder eine verbundene Vliesstoffschicht oder eine nicht verbundenen poröse Faserwattierung (Engl.: porous fibre wadding) sein. Auch sind Ausführungsformen der Erfindung denkbar mit sowohl beschnittenen PLA-Stapelfasern und/oder kontinuierlichen PLA-Filaments (sogenannten Towen; Engl.: tow).
Bei einer alternativen Ausführungsform der Materialstruktur gemäß der Erfindung umfassen auch die Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 Polylactidfasern oder -filamente. Bei dieser Ausführungsform können die Polylactidfasern als Verstärkungsfasern dienen und dadurch das Risiko eines Nasskollapses der Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 vermindern.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dienen die Polylactidfasern oder -filamente als Bindefasern in der Absorptionsstruktur 4, 4'. Bei dieser Ausführungsform stellen die Polylactidfasern thermische Verbindungen zwischen den Fasern innerhalb der Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' und/oder innerhalb der Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 bereit. Darüber hinaus dienen die Polylactidfasern als Bindefasern, wenn zwei unterschiedliche Schichten mittels Thermoverbinden miteinander verbunden werden.
Dies ermöglicht z. B., die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' mit der Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 zu verbinden und/oder dass die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 4' oder die Flüssigkeitsverteilungs-/Flüssigkeitsspeicherschicht 4 mit den äußeren Deckschichten 2, 3 verbunden werden können. Beim Verbinden der Absorptionsstruktur 4, 4' mit den äußeren Deckschichten ist es vorteilhaft, wenn auch die Deckschichten 2, 3 einen gewissen Anteil an Polylactidfasern umfassen.
Bei Ausführungsformen, bei denen Polylactidfasern als Bindefasern zum Verbinden einer Schicht oder zum Verbinden mehrerer Schichten miteinander verwendet werden, können die unterschiedlichen Schichten z. B. Bikomponentenfasern enthalten, die aus zwei unterschiedlichen Lactiden mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen, Faser, die Copolymere von Polylactiden enthalten oder Mischungen zweier unterschiedlicher Arten von Lactidfasern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet sein.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Absorptionsartikels gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende 2 beschrieben und wenn es passt auf die 1. Dabei ist anzumerken, dass der in 2 dargestellte Artikel lediglich eine schematische Darstellung ist und dass Ausführungsformen der Erfindung, in denen der Artikel eine andere Form oder ein anderes Erscheinungsbild als das aufweist, das in der Figur dargestellt ist, selbstverständlich denkbar sind.
Bei dem Absorptionsartikel 5 sind eine Materialstruktur 1, umfassend eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2, eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht 3 und eine Absorptionsstruktur 4, 4', die zwischen den Deckschichten eingeschlossen ist, umfasst.
Gemäß der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Absorptionsstruktur 4, 4' Polylactidfasern oder -filamente, deren Eigenschaften zu einer schnellen Flüssigkeitsaufnahme durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 zur Absorption in der Absorptionsstruktur 4, 4' beitragen, auch wenn der Artikel einer wiederholten Benetzung ausgesetzt wird.
Dank der oben erwähnten Merkmale stellt der Absorptionsartikel 5 eine hohe Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit bereit, wenn er verwendet wird, ohne jegliches Risiko, dass der Verbraucher Hautirritationen erfährt und darüber hinaus einen hohen Grad eines Verbraucherkomforts, da die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 2 auch nach wiederholtem Benetzen trocken bleibt. Ferner erteilt die Verwendung von Polylactidfasern dem Absorptionsartikel 5 einen höheren Materialanteil, der in kurzer Zeitdauer biologisch abbaubar ist und es ist vorteilhaft, weil Polylactidfasern oder -filamente auf erneuerbaren Rohstoffen basieren.
Folglich umfasst der Absorptionsartikel 5 gemäß der Erfindung eine Materialstruktur 1 gemäß der Erfindung und in Einklang mit dem, was vorstehend beschrieben wurde und er ist insbesondere vorteilhafter Weise als eine Einweg-Babywindel, Trainingshöschen, eine Inkontinenzwindel, eine Hosenwindel für inkontinente Erwachsene, ein Inkontinenzschutz, eine Damenbinde oder eine Slipeinlage ausgestaltet.
Die vorliegende Erfindung sollte keinesfalls auf das was oben in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurde, oder was in den begleitenden Zeichnungen dargestellt wurde, begrenzt angesehen werden, sondern der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert.
Darüber hinaus sind Polylactidfasern oder -filamente, die gemäß der Erfindung verwendet werden, in kurzer Zeit abbaubar und basieren auf einem Rohstoff, der in kurzer Zeit erneuerbar und leicht erhältlich ist, d. h. Milchsäure. Um das thermische Verbinden zu erleichtern, ist der verwendete Polylactidpolymer vorteilhafter Weise ein Typ mit relativ niedriger Schmelztemperatur. Die Faserstärke, Faserlänge und der Faserquerschnitt der PLA-Fasern oder -filamente muss dem fraglichen Einsatzgebiet angepasst werden.

Claims

Materialstruktur zur Verwendung in Absorptionsartikeln, wie z. B. Windeln, Trainingshöschen, Inkontinenzschutzeinrichtungen, Hygienebinden, Slipeinlagen oder ähnlichem, wobei die Materialstruktur (1) eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht (2), eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht (3) und eine Absorptionsstruktur (4, 4') aufweist, die zwischen den Deckschichten (2, 3) eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsstruktur (4, 4') Polylactid-Fasern oder -Filamente aufweist, deren Eigenschaften zu einer schnellen Aufnahme von Flüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht (2) für die Absorption in die Absorptionsstruktur (4, 4') beitragen, auch wenn die Materialstruktur (1) einer wiederholten Benetzungen ausgesetzt ist.
Materialstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsstruktur (4, 4') eine Flüssigkeits-Aufnahmeschicht (4'), die am nächsten zu der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht (2) angeordnet ist, und wenigstens eine Flüssigkeitsverteilungs- und/oder Flüssigkeitsspeicherschicht (4) aufweist, die am nächsten zu der flüssigkeitsundurchlässigen Deckschicht (3) angeordnet ist, wobei die Flüssigkeits-Aufnahmeschicht (4') hauptsächlich aus Polylactid-Fasern oder -Filamenten besteht.
Materialstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitserfassungsschicht (4') eine Vliesschicht oder eine poröse Faserwattierung aufweist.
Materialstruktur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits-Aufnahmeschicht (4') mittels Thermoverbindung verbunden wurde.
Materialstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits-Aufnahmeschicht (4') mittels hindurchblasender Heißluft in einem Durchluft-Verbindungsverfahren thermoverbunden wurde.
Materialstruktur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits-Aufnahmeschicht (4') mittels mechanischem Nadeln oder mittels Nadeln mit Wasserstrahlen in einem Hydroverwicklungsverfahren verbunden wurde.
Materialstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Flüssigkeitsverteilungs- und/oder Flüssigkeitsspeicherschicht (4) Polylactid-Fasern oder -Filamente aufweist.
Materialstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil der Polylactid-Fasern oder -Filamente als Verbindungsfasern in der Absorptionsstruktur (4, 4') wirkt.
Absorptionsartikel, in welchem Absorptionsartikel (5) eine Materialstruktur (1) enthalten ist, die eine flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht (2), eine flüssigkeitsundurchlässige Deckschicht (3) und eine Absorptionsstruktur (4, 4') aufweist, die zwischen den Deckschichten eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsstruktur (4, 4') Polylactid-Fasern oder -Filamente aufweist, deren Eigenschaften zu einer schnellen Aufnahme von Flüssigkeit durch die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht (2) zur Absorption in die Absorptionsstruktur (4, 4') auch dann, wenn der Artikel (5) einer wiederholten Benetzungen ausgesetzt wird, beitragen.
Absorptionsartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsartikel (5) eine Materialstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 aufweist, und als eine Wegwerf-Babywindel, ein Trainingshöschen, eine Inkontinenzwindel, ein Windelhöschen für inkontinente Erwachsene, ein Inkontinenzschutz, eine Hygienebinde oder eine Slipeinlage gestaltet ist.