DE69932848T2 - Absorbierender artikel mit einer dochtverzögerungsschicht mit verbesserter flüssigkeitshandhabung - Google Patents

Absorbierender artikel mit einer dochtverzögerungsschicht mit verbesserter flüssigkeitshandhabung Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf absorptionsfähige Artikel bzw. Gegenstände, insbesondere auf absorptionsfähige Strukturen, die verwendbar sind in Körperpflegeprodukten, wie z.B. wegwerfbaren Damenbinden, Windeln, Inkontinenz-Kleidungsstücken und dgl. Die Erfindung betrifft insbesondere absorptionsfähige Systeme, in denen komplexe viskose Körperflüssigkeiten bzw. -fluids, z.B. Monatsblutungen, gehandhabt (behandelt) werden müssen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Absorptionsfähige Artikel bzw. Gegenstände, wie z.B. Frauen-Pads oder Damenbinden, Windeln und Inkontinenz-Kleidungsstücke, sind dazu bestimmt, Körperflüssigkeiten aufzunehmen und zurückzuhalten. Die wünschenswerten Eigenschaften für solche Artikel bzw. Gegenstände sind z.B. eine geringe Leckage aus dem Produkt und ein trockenes Gefühl für den Träger. Die derzeit verfügbaren Produkte haben den Nachteil, dass stärkere Leckagen als erwünscht auftreten, die zur Bildung von Flecken auf der Kleidung führen, und dass sie von den Trägern wahrgenommen werden als solche, die keine zufrieden stellenden Eigenschaften, wie z.B. Trockenheit, Passform, Komfort und Kontinenz, aufweisen. Eine Leckage kann auftreten als Folge verschiedener Mängel des Produkts, von denen nicht der geringste der einer unzureichenden Aufnahmegeschwindigkeit der Flüssigkeit durch das absorptionsfä hige System ist, besonders bei zweiten und dritten Flüssigkeits-Insults. Dies ist insbesondere problematisch bei Frauenpflegeprodukten, die für das Tragen über Nacht bestimmt sind, bei denen hohe Belastungen auftreten, die häufig ein signifikantes Flüssigkeitsretentionsvermögen erfordern, um die Hauptmenge der Flüssigkeit zurückzuhalten.
  • Die meisten der derzeit im Handel erhältlichen Hygiene-Pads weisen verhältnismäßig hohe Leckage-Raten auf, sodass sie bei bis zu 30 % der Tragezeit versagen. Dieses Versagen ist, wie angenommen wird, zurückzuführen auf die hochviskose Natur von Monatsblutungen und die große Variabilität des abgegebenen Volumens, die resultiert in einer Überlastung des Pads im Target-Bereich und ein sich daraus ergebendes Austreten (Leckage). Es wird angenommen, dass eine ungenügende Verteilung der Monatsblutung eine der Hauptursachen für die Überlastung des Target-Bereiches ist.
  • Auf dem Gebiet der Urin-Behandlung bzw. -Handhabung bei Körperpflegeprodukten wie Windeln, erfolgt die Verteilung häufig mittels Materialien, die kleine Poren haben mit einer engen Porengrößenverteilung. Diese Materialien müssen die in einem hohen Volumen anfallenden Urin-Insults mit einer niedrigen Viskosität aus dem Targetbereich innerhalb einer ausreichenden Zeit abtransportieren, sodass der Targetbereich in der Lage ist, den nächsten Insult aufzunehmen. Der Urin kann zu verhältnismäßig entfernten Teilen der Windel abtransportiert werden, wodurch das Entstehen eines beträchtlichen hydrostatischen Drucks vermieden wird. Im Gegensatz dazu treten bei Frauen-Hygieneprodukten niedrigere Gesamtvolumina der Insults auf, die Flüssigkeit hat jedoch eine höhere Viskosität, wodurch es schwieriger wird, die Flüssigkeit abzutransportieren. Die Verteilungsmaterialien müssen daher bei Frauen-Hygieneprodukten völlig verschieden sein von denjenigen in Produkten, die hauptsächlich mit der Handhabung bzw. Behandlung von Urin befasst sind.
  • In absorptionsfähigen Artikeln bzw. Gegenständen werden bisher verschiedene Typen von absorptionsfähigen Pads verwendet, die aus Cellulosefasern bestehen. Insbesondere absorptionsfähige Kleidungsstücke können so konfiguriert sein, dass sie die Verteilung von absorbierten Flüssigkeiten steuern. Beispielsweise kann ein absorptionsfähiger Artikel bzw. Gegenstand eine für Flüssigkeit durchlässige Transportschicht aufweisen, die zwischen einer Oberseiten- bzw. Decklagenschicht und einem absorptionsfähigen Körper angeordnet ist. Bei anderen Konfigurationen kann ein konventionelles absorptionsfähiges Element Flüssigkeits-Speicherzonen und Flüssigkeits-Aufnahmezonen aufweisen, die bestehen aus Celluloseflusen, die gemischt sind mit absorptionsfähigen Gelteilchen und die eine absorptionsfähige Doppelschicht-Kernanordnung aufweisen können, die ein unteres Flusen-Pad, das Hydrogel-Teilchen enthält, und ein oberes Flusen-Pad, das keine oder nur wenige Hydrogel-Teilchen enthält, umfasst.
  • Nicht-gewebte Materialien, wie z.B. Carded-Bahnen und Spunbond-Bahnen werden bisher als körperseitige Einlagen (Überzüge) in absorptionsfähigen Produkten verwendet. Insbesondere werden sehr offene poröse Überzugs-Strukturen verwendet, welche die Flüssigkeit schnell durchlassen und dazu beitragen, dass die Haut des Trägers getrennt ist von dem feuchten absorptionsfähigen Pad, das unterhalb des Überzugs liegt. Einige Strukturen weisen Oberflächenbehandlungszonen in ausgewählten Bereichen der Überzüge (Liner) auf, um die Benetzbarkeit der ausgewählten Regionen und dadurch die Kontrolle der Flüssigkeitsmenge, die auf die Haut des Trägers zurückfließt, zu steuern. Außerdem sind andere Materialschichten, z.B. solche, die dicke, lockere (voluminöse) Gewebestrukturen aufweisen, zwischen dem Überzug (Liner) und dem absorptionsfähigen Pad angeordnet, um das Zurückfließen der Flüssigkeit zu vermindern.
  • Bei den konventionellen absorptionsfähigen Strukturen auf Basis von Flusen, z.B. solchen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, können die Cellulosefasern, wenn sie benetzt werden, ihre Elastizität verlieren und zusammenfallen (verkleben). Als Folge davon kann die Flüssigkeitsaufnahmerate der benetzten Strukturen zu niedrig werden, um aufeinander folgende nachfolgende Flüssigkeits-Insults in geeigneter Weise aufzunehmen. Wenn absorptionsfähige Gelteilchen zwischen den Fasern angeordnet sind, um sie getrennt voneinander zu halten, quellen die Gelteilchen auf und geben die absorbierte Flüssigkeit nicht frei. Durch das Aufquellen der Teil chen kann dann das Hohlraumvolumen der absorptionsfähigen Struktur verkleinert und die Fähigkeit der Struktur, Flüssigkeiten schnell aufzunehmen, verringert werden.
  • Die Zugabe eines absorptionsfähigeren Materials, wie z.B. von sekundären Flusen-Tampons oder absorptionsfähigen gelierenden Teilchen wurde bereits angewendet, um das Rückhaltevermögen zu vergrößern. Die gewünschte Flüssigkeitsaufnahmerate innerhalb solcher Anordnungen kann jedoch während der aufeinander folgenden Flüssigkeits-Insults nicht in ausreichendem Maße aufrechterhalten werden.
  • Trotz der Entwicklung von absorptionsfähigen Strukturen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, besteht weiterhin ein Bedarf für verbesserte absorptionsfähige Strukturen, die das Auftreten einer Leckage aus absorptionsfähigen Produkten, wie z.B. Frauenhygieneprodukten in ausreichendem Maße verringern können. Es besteht ein Bedarf für eine absorptionsfähige Struktur, die eine verbesserte Handhabung von Flüssigkeits-Insults und eine wirksamere Aufnahme und Rückhaltung von wiederholt auftretenden Flüssigkeitsbelastungen während des Tragens zurückzuhalten.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Frauenhygieneprodukt mit verbesserten Verteilungs- und Transport-Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, das den Abtransport von Monatsblutungen aus einem Target-Bereich ermöglicht und einen besseren Tragekomfort, ein trockenes Anfühlen und eine geringere Leckage als die traditionellen derartigen Produkte aufweist.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Frauenhygieneprodukt für das Tragen während der Nacht zur Verfügung zu stellen, das die Fähigkeit hat, die Hauptmenge der Flüssigkeiten zurückzuhalten, die resultieren aus den hohen Flüssigkeitsbeladungen, die bei solchen Produkten während des Tragens über Nacht festgestellt wurden.
  • Bei den Frauenhygieneprodukten für das Tragen während der Nacht handelt es sich im Wesentlichen um dicke Maxipads aus einem Flusenpad mit einem Flächengewicht von 600 g/m2 und einem Flusen-Einsatz, wobei das Flusen-Material in dem Produkt aus ästhetischen und Pad-Formgebungsgründen vorhanden ist. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein absorptionsfähiges System zur Verfügung zu stellen, welches das potentielle Flüssigkeitsspeichervermögen in den Flusen ausnutzt.
  • Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Frauenhygieneprodukt, wie z.B. ein ultradünnes, Maxi-, Übernacht-, anliegendes und nicht-verrutschbares Produkt und dgl., zur Verfügung zu stellen, das eine gute Verteilung und einen guten Abtransport der aufgenommenen Flüssigkeit gewährleistet und somit die Absorptionsfähigkeit und das trockene Anfühlen verbessert.
  • Diese und weitere Ziele werden erfindungsgemäß erreicht durch einen absorptionsfähigen Körperpflege-Artikel bzw. -Gegenstand, der umfasst eine Flüssigkeits-Aufnahme/Verteilungs-Schicht, eine Flüssigkeits-Transport-Verzögerungs-Schicht, die unterhalb der Flüssigkeits-Aufnahme/Verteilungs-Schicht angeordnet ist, wobei die Flüssigkeits-Transport-Verzögerungs-Schicht den Abtransport aus der Flüssigkeits-Aufnahme/Verteilungs-Schicht ermöglicht, der zu einer Flüssigkeitssättigung von weniger als etwa 0,34 g/g/cm (0,886 g/g/inch) in der Flüssigkeits-Aufnahme/Verteilungs-Schicht führt, und eine unterhalb der Flüssigkeits-Transport-Verzögerungs-Schicht angeordnete Pad-Schicht aufweist, die einen Flüssigkeitssättigungsgrad ermöglicht, der im Wesentlichen einen Wert von ≥ 0,024 g/g/cm (0,06 g/g/inch) hat, wobei die Durchlässigkeit (Permeabilität) der Flüssigkeit-Transport-Verzögerungsschicht mehr als 493 × 10–8 cm2 (500 Darcies) beträgt und die Kapillarität ΔP/γ der Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht ≥ 0,0010 μm–1 ist. Die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht besteht aus stabilisierten, hoch benetzbaren Fasern, die so angeordnet sind, dass sie kapillare Porengrößen und einen Grad der Benetzbarkeit ergeben, der in idealer Weise geeignet ist für die Aufnahme (das Aufsaugen, Wicking) von viskoelastischen Flüssigkeiten, wobei diese Schicht, wenn sie viskoelastischen Flüssigkeiten und entsprechenden Simulationen ausgesetzt wird, verbes serte Flüssigkeitsverteilungs-Eigenschaften in Bezug auf die Absaugstrecke, die Aufsaugrate sowie in Bezug auf die Menge der abtransportierten Flüssigkeit verleiht. Die Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht umfasst eine Klasse von Verteilungsmaterialien, die bestehen aus stabilisierten hochbenetzbaren Fasern, die so angeordnet sind, dass sie kapillare Porengrößen ergeben und eine Benetzbarkeit verleihen, die in idealer Weise geeignet ist für die Aufnahme (das Aufsaugen) von viskoelastischen Flüssigkeiten. Eine Stabilisierung kann erzielt werden durch Verwendung von flüssigen Bindemitteln, Bindemittelfasern, auf thermische Weise oder auf irgendeine andere Weise, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt ist. Wenn diese Materialien einer viskoelastischen Flüssigkeit oder einer ähnlichen Flüssigkeit ausgesetzt werden, führen sie zu verbesserten Eigenschaften in Bezug auf die Flüssigkeitsverteilung für die Distanz-Aufnahme, die Aufnahmerate und die transportierte Flüssigkeitsmenge. Die Poren-Eigenschaften sind stabil, unabhängig davon, ob sie trocken oder nass sind, wobei sie minimal, vorzugsweise zu weniger als etwa 25 %, besonders bevorzugt zu weniger als 20 % und ganz besonders bevorzugt zu weniger als 15 % aufquellen oder zusammenfallen (kollabieren), wenn sie mit der viskoelastischen Flüssigkeit benetzt werden. Alle diese Eigenschaften sind kritisch für das Gesamtleistungsvermögen der Verteilungsmaterialien, die in dem Target-Bereich der Körperpflegeprodukte, z.B. Frauenhygieneprodukte, angeordnet sind.
  • Die derzeitigen Flüssigkeits-Transport-Verzögerungsschichten, die in absorptionsfähigen Körperpflege-Artikeln bzw. -Gegenständen verwendet werden, erlauben den Abtransport einer Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht zu der Pad-Schicht, der zu Flüssigkeitssättigungswerten von im Wesentlichen 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/inch) in der Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht und/oder zu Flüssigkeitssättigungswerten von 0,026 g/g/cm (0,067 g/g/inch) in der Pad-Schicht führt. Körperpflege-Artikel bzw. -Gegenstände, die verhältnismäßig hohe Sättigungswerte in der Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht und verhältnismäßig niedrige Sättigungswerte in der Pad-Schicht aufweisen, bestimmt unter Anwendung des ebenen (flachen) System-Testverfahrens, weisen häufig verhältnismäßig hohe Aufnahmezeiten und verhältnismäßig hohe Wiederanfeuchtungswerte auf, z.B. solche, wie sie mit dem Aufnahme/Wiederanfeuchtungs-Test gemessen werden. Die in dem erfindungsgemäßen absorptionsfähigen Körperpflege-Artikel bzw. -Gegenstand verwendete Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht ermöglicht den Flüssigkeitsabtransport aus der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht zu der Pad-Schicht, wobei sie gleichzeitig auch die Verteilung der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht entlang der Maschinenlaufrichtung des Artikels bzw. Gegenstandes erlaubt. Dies führt zu einem Flüssigkeitssättigungswert von ≤ etwa 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/inch) in dem Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Material und/oder zu einem Flüssigkeitssättigungswert, der im Wesentlichen beträgt ≥ 0,024 g/g/cm (0,06 g/g/inch), in der Pad-Schicht. Eine Flüssigkeitstransport-Verzögerung wird im Allgemeinen erzielt durch die Flüssigkeittransport-Verzögerungsschicht, die eine niedrigere Dichte als die Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines absorptionsfähigen Mehrschichten-Körperpflegeartikels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Perforieren eines Filmmaterials, das in einem eine Flüssigkeit absorbierenden Material gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Definitionen
  • Die hier verwendeten Ausdrücke haben die ihnen nachstehend zugeschriebenen Bedeutungen.
  • Der Ausdruck "wegwerfbar" bzw. "Einweg-" steht für Artikel bzw. Gegenstände, die nach der Verwendung bzw. dem Gebrauch weggeworfen werden und nicht dazu bestimmt sind, gewaschen und wieder verwendet zu werden.
  • Der Ausdruck "hydrophil" beschreibt Fasern oder die Oberfläche von Fasern, die durch wässrige Flüssigkeiten benetzt werden, die mit den Fasern in Kontakt kommen. Der Grad der Benetzung der Materialien kann seinerseits beschrieben werden durch die Ausdrücke "Kontaktwinkel" und "Oberflächenspannungen der Flüssigkeiten" und die Materialien, die daran beteiligt sind. Apparaturen und Methoden, die geeignet sind zur Messung der Benetzbarkeit von speziellen Fasermaterialien können bereitgestellt werden von einem CAHN SFA-222 Surface Force Analyzer System oder einem im Wesentlichen äquivalenten System. Bei der Bestimmung mit diesem System werden die Fasern, die Kontaktwinkel von weniger als 90 ° aufweisen, als "benetzbar" oder "hydrophil" bezeichnet, während Fasern, die Kontaktwinkel von ≥ 90 ° aufweisen, als "nicht-benetzbar" oder "hydrophob" bezeichnet werden.
  • Der hier verwendete Ausdruck "nicht-gewebtes Gewebe oder Bahn" steht für ein Gewebe oder eine Bahn, das (die) eine Struktur von einzelnen Fasern oder Fäden aufweist, die übereinander liegend angeordnet sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise, wie bei einem gewirkten bzw. gestrickten Gewebe. "Nonwoven-Gewebe oder -Bahnen" können nach vielen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Anwendung von Meltblowing-Verfahren, Spunbonding-Verfahren und Bondedcarded-Bahnverfahren. Das Flächengewicht der nicht-gewebten (Nonwoven-)Gewebe wird in der Regel in g/m2 (ounces/sy2 (osy)) ausgedrückt und die geeigneten Faserdurchmesser werden in der Regel in Mikron (μm) ausgedrückt (es sei darauf hingewiesen, dass zur Umwandlung von osy in g/m2 der zuerst genannte Wert mit 33,91 multipliziert werden muss).
  • Der hier verwendete Ausdruck "Spunbonded-Fasern" bezieht sich auf Fasern mit einem kleinen Durchmesser, die hergestellt werden durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Filamenten aus einer Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell vermindert wird, wie beispielsweise in den US-Patenten 4 340 563 (Appel et al.), 3 692 618 (Dorschner et al.), 3 802 817 (Matsuki et al.), 3 338 992 und 3 341 394 (beide Kinney), 3 502 763 (Hartmann) und 3 542 615 (Dobo et al.) beschrieben. Spunbond-Fasern sind im Allgemeinen nicht-klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelagert werden. Spunbond-Fasern sind im Allgemeinen endlos und weisen durchschnittliche Durchmesser (bei einer von mindestens 10 Proben) von größer als 7 μm, insbesondere zwischen etwa 10 und 20 μm, auf. Die Fasern können auch solche Formen (Gestalten) haben, wie in den US-Patenten 5 277 976 (Hogle et al.), 5 466 410 (Hills) und 5 069 970 und 5 057 368 (beide Largman et al.) angegeben, in denen Hybride mit unkonventionellen Formen (Gestalten) beschrieben sind.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Meltblown-Fasern" steht für Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Düsenkapillaren in Form von geschmolzenen Fäden oder Filamenten in konvergierende, in der Regel heiße Gasströme (beispielsweise Luftströme) mit einer hohen Geschwindigkeit extrudiert werden, welche die Fäden aus dem geschmolzenen thermoplastischen Material schwächen zur Herabsetzung ihrer Durchmesser, sodass es sich schließlich um einen Mikrofaser-Durchmesser handeln kann. Danach werden die Meltblown-Fasern von den Hochgeschwindigkeits-Gasströmen abtransportiert (mitgenommen) und auf einer Sammeloberfläche abgelagert zur Bildung einer Bahn aus statistisch verteilten Meltblown-Fasern. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent 3 849 241 (Butin et al.) beschrieben. Meltblown-Fasern sind Mikrofasern, die endlos (kontinuierlich) oder endlich (diskontinuierlich) sein können, im Allgemeinen haben sie einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 μm und sie sind im Allgemeinen klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelagert werden.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Polymer" umfasst im Allgemeinen, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, Homopolymere, Copolymere, z.B. Block-, Pfropf-, Random- und alternierende Copolymere, Terpolymere und dgl. und Mischungen und Modifikationen davon. Außerdem umfasst der Ausdruck "Polymer", wenn hier nichts anderes spezifisch angegeben ist, alle möglichen geometrischen Formen des Moleküls. Diese Formen (Konfigurationen) umfassen, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, isotaktische, syndiotaktische und Random-Symmetrien.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Maschinenlaufrichtung" oder "MD-Richtung" steht für die Länge eines Gewebes in der Richtung, in der es hergestellt wird. Der Ausdruck "quer zur Maschinenlaufrichtung" oder "CD-Richtung" steht für die Breite eines Gewebes, d.h. für eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung (MD) verläuft.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Monokomponenten-Faser" bezieht sich auf eine Faser, die unter Verwendung nur eines Polymers aus einem oder mehreren Extrudern hergestellt wird. Das heißt nicht, dass Fasern, die aus einem Polymer hergestellt worden sind, dem geringe Mengen an Additiven zugegeben worden sind, um ihre Färbung, ihre antistatischen Eigenschaften, ihr Gleitfähigkeit, ihre hydrophilen Eigenschaften und dgl. zu modifizieren, ausgeschlossen sind. Diese Additive, wie z.B. Titandioxid zum Färben, liegen im Allgemeinen in einer Menge von weniger als etwa 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von weniger als etwa 2 Gew.-%, vor.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Konjugat-Fasern" bezieht sich auf Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren hergestellt worden sind, die aus getrennten Extrudern extrudiert werden, jedoch gemeinsam versponnen werden zur Bildung einer Faser. Konjugat-Fasern werden gelegentlich auch als "Multikomponenten- oder Bikomponenten-Fasern" bezeichnet. Die Polymeren unterscheiden sich in der Regel voneinander obgleich Konjugat-Fasern auch Monokomponenten-Fasern sein können. Die Polymeren sind im Wesentlichen in getrennten Zonen konstant über den Querschnitt der Konjugatfasern angeordnet und sie erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Konjugatfasern. Die Konfiguration einer solchen Konjugatfaser kann beispielsweise sein eine Hüllen/Kern-Anordnung, bei der ein Polymer von einem anderen Polymer umgeben ist, oder eine Seite-an-Seite-Anordnung, eine Kuchen-Anordnung oder eine "Inseln-im-Meer"-Anordnung. Konjugatfasern sind beschrieben in den US-Patenten 5108 820 (Kaneko et al.), 4 795 668 (Krueger et al.), 5 540 992 (Marcher et al.) und 5 336 552 (Strack et al.). Konjugatfasern sind auch beschrieben in dem US-Patent 5 382 400 (Pike et al.) und können verwendet werden zum Erzeugen von Kräuseln in den Fasern durch Anwendung unterschiedlicher Expansions- und Kontraktionsraten der beiden (oder mehr) Polymeren. Gekräuselte Fasern können auch auf mechanischem Wege und nach dem deutschen Patent DE 2 513 251 A1 hergestellt werden. Bei Zwei-Komponenten-Fasern können die Polymeren in den Verhältnissen 75/25, 50/50, 25/75 oder in jedem anderen gewünschten Verhältnis vorliegen. Die Fasern können auch solche Formen (Gestalten) haben, wie sie in den US-Patenten 5 277 976 (Hogle et al.), 5 466 410 (Hills) und 5 069 970 und 5 057 368 (beide Largman et al.) beschrieben sind, in denen Fasern mit unkonventionellen Formen bzw. Gestalten angegeben sind.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Bikonstituenten-Fasern" bezieht sich auf Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren hergestellt sind, die in Form einer Mischung aus dem gleichen Extruder extrudiert wurden. Bei Bikonstituenten-Fasern sind die verschiedenen Polymer-Komponenten nicht in relativ konstant angeordneten getrennten Zonen über die Querschnittsfläche der Faser angeordnet, sondern die verschiedenen Polymeren sind in der Regel nicht-kontinuierlich entlang der gesamten Länge der Faser angeordnet und bilden in der Regel Fibrillen oder Protofibrillen, die an willkürlichen Stellen beginnen und enden. Bikonstituenten-Fasern werden gelegentlich auch als "Multikonstituenten-Fasern" bezeichnet. Fasern dieses generellen Typs sind beispielsweise in den US-Patenten 5 108 827 und 5 294 482 (Gessner) beschrieben.
  • Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Bonded-Carded-Bahnen" sind Bahnen zu verstehen, die aus Stapelfasern hergestellt sind, die durch eine Vereinigungs- oder Cardier-Einheit hindurchgeführt werden, welche die Stapelfasern schneidet und anordnet in der Maschinenlaufrichtung unter Bildung einer Nonwoven-Faserbahn, die allgemein in der Maschinenlaufrichtung ausgerichtet ist. Diese Fasern werden in der Regel in Form von Ballen gekauft, die in einen Picker eingeführt werden, der die Fasern vor der Cardier-Einheit voneinander trennt. Wenn einmal die Bahn hergestellt ist, wird sie dann unter Anwendung eines oder mehrerer der verschiedenen bekannten Binde-Verfahren gebunden. Ein solches Bindeverfahren ist das Power-Bonding, bei dem ein pulverförmiger Klebstoff über die Bahn verteilt und dann aktiviert wird, in der Regel durch Erhitzen der Bahn und des Klebstoffes mit Heißluft. Ein anderes geeignetes Bindeverfahren ist das Muster-Bindeverfahren, bei dem beheizte Kalanderwalzen oder eine Ultraschall-Bindevorrichtung dazu verwendet werden (wird), die Fasern miteinander zu verbinden, in der Regel in Form eines lokal gebundenen Musters, obgleich die Bahn auch über ihre gesamte Oberfläche gebunden sein kann, falls gewünscht. Ein anderes geeignetes und allgemein bekannte Bindeverfahren, insbesondere wenn Bikomponenten-Stapelfasern verwendet werden, ist das Binden durch durchziehende Luft (through-air-Bindeverfahren).
  • Der hier verwendete Ausdruck "Airlaying" bezieht sich auf ein Verfahren, nach dem eine Nonwoven-Faserschicht hergestellt werden kann. Bei dem Airlaying-Verfahren werden Bündel von kleinen Fasern mit typischen Längen in dem Bereich von etwa 6 bis etwa 19 mm voneinander getrennt und in einem Luftstrom mitgenommen und dann auf einem formgebenden Sieb abgelagert, in der Regel unter Unterstützung mit einer Vakuum-Vorrichtung. Die willkürlich abgelagerten Fasern werden dann miteinander verbunden, wobei man beispielsweise einem Heißluft- oder Aufsprüh-Klebstoff verwendet.
  • Der hier verwendete Ausdruck "Körperpflegeprodukt" oder "absorptionsfähiges Körperpflegeprodukt" bezieht sich auf Windeln, Trainingshosen, absorptionsfähige Unterhosen, Erwachsenen-Inkontinenzprodukte, Bandagen und Frauen-Hygieneprodukte.
  • Testverfahren
  • Aufsaug-Zeit (wicking time) und horizontale Flüssigkeits-Strom in einer absorptionsfähigen Struktur
  • Ein Material-Probestreifen einer Größe von etwa 2,54 cm × 20 cm (1 × 8 inches) wird horizontal so angeordnet, dass dann, wenn der Probestreifen zu Beginn des Tests in einem Flüssigkeits-Reservoir angeordnet ist, der Probestreifen die Oberfläche der Flüssigkeit gerade berührt. Die relative Feuchtigkeit wird während der Bewertung bei etwa 90 bis etwa 98 % gehalten. Der Probestreifen wird in der Nähe einer großen (tatsächlich unbegrenzten) Flüssigkeitsmenge angeordnet und eine Stoppuhr wird gestartet, sobald der Rand des Probestreifens eine Oberfläche der Lösung berührt. Die horizontale Strecke, entlang der die Flüssigkeitsfront des Probestreifens wandert, und das Gewicht der durch den Probestreifen zu verschiedenen Zeitpunkten absorbierten Flüssigkeit werden aufgezeichnet. Das Gewicht der durch den Probestreifen absorbierten Flüssigkeit ab Beginn der Bewertung bis zu etwa 1,3 cm (1/2 inch), 2,54 cm (1 inch), 5 cm (2 inches) 7,6 cm (3 inches) wird ebenfalls aus den Daten bestimmt. Die bei diesem Test verwendete Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die dazu bestimmt ist, die viskoelastischen und sonstigen Eigenschaften von Monatsblutungen zu simulieren und die nach einem Verfahren hergestellt worden ist, wie es weiter unten beschrieben wird.
  • Aufnahme/Wiederbenetzungs-Test
  • Dieser Test wird dazu verwendet, die Aufnahmezeit einer bekannten Menge einer Flüssigkeit in ein Material und/oder ein Materialsystem zu bestimmen. Die Testapparatur besteht aus einem Rate-Block, einem Trichter und einem Zeitgeber oder einer Stoppuhr.
  • Zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahmezeit wird ein Materialsystem so zusammengefügt, als wäre es ein Fertigprodukt mit den folgenden Fertigprodukt-Dimensionen:
    Abdeckung – (QUEST) 7,5 cm × 15 cm (3 inches × 6 inches)
    Aufnahme/Verteilungs-Schicht (200 g/m2, 0,12 g/cm3, Airlaid) 3,75 cm × 15 cm (1 ,5 inches × 6 inches)
    Transportverzögerungsschicht 7,5 cm × 15 cm (3 inches × 6 inches)
    Pad-Schicht (Flusen oder Airlaid) 7,5 cm × 15 cm (3 inches × 6 inches)
  • Das System wird zusammengebaut, die Abdeckung (der Deckel) wird auf das Absorbens gelegt und der Rate-Block wird auf die Oberseite der beiden Materialien aufgebracht. Im vorliegenden Fall wurden 4 ml einer künstlichen Monatsblutungs- Flüssigkeit, die wie nachstehend beschrieben hergestellt wurde, oder 6 ml einer Z-Date künstlichen Menstruations-Flüssigkeit in den Trichter der Testvorrichtung gegeben und ein Zeitgeber wurde gestartet. Die Flüssigkeit bewegt sich aus dem Trichter in eine Kapillare, durch die sie dem Material oder dem Material-System zugeführt wird. Der Zeitgeber wird gestoppt, wenn die gesamte Flüssigkeit von dem Material oder dem Materialsystem absorbiert worden ist, was an der Kammer in der Testvorrichtung zu erkennen ist. Die Aufnahmezeit für eine bekannte Menge der Testflüssigkeit wird für ein gegebenes Material oder Materialsystem aufgezeichnet. Dieser Wert ist ein Maß für das Absorptionsvermögen eines Materials oder eines Materialsystems, wobei eine kürzere Aufnahmezeit absorptionsfähigere Systeme darstellt. Zur Bestimmung der durchschnittlichen Aufnahmezeit wurden fünf Wiederholungen durchgeführt.
  • Der Wiederanfeuchtungsteil dieses Tests wird dazu verwendet, die Flüssigkeitsmenge zu bestimmen, die an die Oberfläche einer Abdeckung (Deckels) zurückkehrt, wenn eine Belastung darauf einwirkt. Die Flüssigkeitsmenge, die durch die Oberfläche hindurch zurückkommt, wird als Wiederanfeuchtungswert bezeichnet. Je mehr Flüssigkeit an die Oberfläche wieder zurückkommt, umso höher ist der Wiederanwährend er umso niedriger ist, je kleiner die Flüssigkeitsmenge ist, die an die Oberfläche zurückkehrt. Niedrigere Wiederanfeuchtungswerte stehen im Zusammenhang mit einem trockeneren Material und damit einem trockeneren Produkt. Bei der Berücksichtigung der Wiederanfeuchtung sind drei Eigenschaften wichtig:
    • die Aufnahme – wenn das Material/System keine gute Aufnahme aufweist, dann kann keine Wiederanfeuchtung durch die Flüssigkeit auftreten;
    • die Fähigkeit eines Absorbens, Flüssigkeit zurückzuhalten – je stärker das Absorbens die Flüssigkeit zurückhält, um so weniger Flüssigkeit steht zur Verfügung für die Wiederanfeuchtung; und
    • der Rückstrom – die Wiederanfeuchtung ist umso niedriger, je stärker die Abdeckung (der Deckel) verhindert, dass Flüssigkeit durch die Abdeckung (den Deckel) zurückkommt.
  • Nachdem man während des Aufnahme-Teils das System mit einem Flüssigkeits-Insult beliefert, lässt man diesen eine Minute lang mit dem System in Wechselwirkung treten, während der Rate-Block auf der Oberseite des Materials ruht. Das Materialsystem wird auf einen geschlossenen Beutel aufgebracht, der teilweise mit einer Kochsalzlösung gefüllt ist. Die Rückseite der Flüssigkeit wird auf der Oberseite eines Labor-Mantels angeordnet. Stücke aus Löschpapier werden gewogen und auf die Oberseite des Materialsystems aufgelegt. Der Beutel mit dem Materialsystem wird gegenüber einer fixierten Acrylplatte unter Verwendung des Labor-Mantels angehoben, bis eine Gesamtbelastung von 6,9 kPa (1 psi) darauf einwirkt. Der Druck wird 3 min lang aufrechterhalten, danach wird der Druck entfernt und das Löschpapier wird gewogen. Das Löschpapier sollte jede Flüssigkeit zurückhalten, die aus dem Abdeckungs/Absorbens-System zu diesem transportiert worden ist. Die Differenz in Bezug auf das Gewicht zwischen dem Original-Löschblatt und dem Löschblatt nach Durchführung des Absorptionsexperiments ist der Wiederanfeuchtungswert. Die einzelnen Material-Komponenten werden dann gewogen, um die Flüssigkeitsverteilung nach dem Wegnehmen des Druckes zu bestimmen.
  • Ebenes (flaches) System-Testverfahren
  • Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, die Flüssigkeitshandhabungs-Eigenschaften verschiedener absorptionsfähiger Systeme zu bestimmen durch Analyse der Länge der Verfärbung (Fleckenbildung), des Sättigungsvermögens und der Flüssigkeitsbelastung der System-Komponenten. Die erforderliche Apparatur umfasst Stundenglas-förmige Acrylplatten (mit einem 0,625 cm (0,25 inch) großen Loch in ihrem Zentrum), die etwa 330 g wiegen, Spritzen, eine Tygon-Rohrleitung mit einem Innendurchmesser von 0,3 cm (1/8 inch), eine Pipettenpumpe, eine Monatsblutung simulierende Flüssigkeit und eine Laborwaage (Genauigkeit 0,00 g).
  • Die zu testenden Proben werden auf die gewünschte Gestalt zugeschnitten (derzeit auf eine Größe von 3,8 cm × 14 cm (1,5 inches × 5,5 inches) für Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schichten, auf eine Größe von 4,4 cm × 14 cm (1,75 inches × 5,5 inches) für Transportverzögerungs-Schichten und eine 200 mm lange Stundenglas- förmige Form für die Pad-Schichten). Die 14 cm (5,5 inches) langen Schichten werden mit Markierungen auf den 14 cm (5,5 inches) langen Schichten in Abschnitten von 2,8 cm (1,1 inches) versehen und die Pad-Schicht wird entsprechend den Markierungen auf den 14 cm (5,5 inches) langen Schichten in Abschnitte unterteilt, wenn sie auf der Pad-Schicht zentriert sind. Jede Komponente wird gewogen und das Gewicht wird aufgezeichnet. Die einzelnen Komponenten werden zu dem gewünschten Komponensystem zusammengefügt, wobei die markierten Abschnitte aufeinander ausgerichtet werden und ein Ende als Oberseite markiert wird. Es werden Spritzen mit der Monatsblutung-Simulationsflüssigkeit gefüllt und ein Tygon-Rohr wird an den Spritzen befestigt. Die Spritzen werden in eine Pipettenpumpe eingesetzt, die so programmiert ist, dass sie eine festgelegte Menge Simulationsflüssigkeit abgibt, derzeit handelt es sich dabei um 30 cm3-Spritzen, die 10 ml Simulationsflüssigkeit innerhalb einer Stunde abgeben.
  • Wenn die offenen Enden der Rohrleitung in einen Becher münden, wird die Rohrleitung durch Laufenlassen der Pumpe, bis die gesamte Luft aus der Rohrleitung entfernt worden ist, vorbehandelt und die Simulationsflüssigkeit tritt an dem Insult-Ende aus der Rohrleitung aus. Die zu testenden Komponentensysteme werden in der Nähe der Pipettenpumpe angeordnet und ein 5 cm × 15 cm (2 inches c 6 inches) großes Stück von 10d BCW mit einem Flächengewicht von 25 g/m2 wird auf die Oberseite des Zentrums des Systems gelegt, auf die eine Acrylplatte aufgelegt wird, ebenfalls auf der Oberseite des Systems zentriert. Das freie Ende einer Rohrleitung wird in das Loch in der Acrylplatte eingesetzt und die Pipettenpumpe wird gestartet, um mit dem Flüssigkeits-Insulten zu beginnen. Am Ende der Insult-Periode werden die Rohrleitung und die Acrylplatten wieder entfernt. Das BCW wird dann vorsichtig entfernt, ohne die darunter liegenden Schichten zu bewegen, und es wird verworfen. Jede Schicht wird dann einzeln gewogen und das Gewicht wird aufgezeichnet. Danach wird, beginnend mit dem Ende, das als Oberseite bezeichnet ist, jeder markierte Abschnitt (Teil) abgeschnitten und gewogen. Die Verfärbungs- bzw. Fleckenbildungslänge für jede Schicht wird gemessen und aufgezeichnet und die Daten werden in einen Spread-Sheet eingegeben zur Anfertigung einer Graphik und zur Analyse. Die Flüssigkeitsbeladung (g/g) wird errechnet durch Dividieren der von einem Material absorbierten Flüssigkeitsmenge durch das Trockengewicht des Materials. Die Flüssigkeitssättigung wird errechnet durch Dividieren der Flüssigkeitsbeladung durch die Fleckenlänge.
  • Monatsblutungs-Simulationspräparat
  • Die künstliche Monatsflüssigkeit, die in diesem Test verwendet wurde, wurde hergestellt aus Blut und Eiweiß durch Auftrennen des Bluts in Plasma und rote Blutkörperchen und Auftrennen der weißen Blutkörperchen in dicke und dünne Portionen, wobei unter "dick" zu verstehen ist, dass sie eine Viskosität nach der Homogenisierung von mehr als etwa 0,02 Pa·s (20 cP) bei 150 s–1 aufwiesen, durch Kombinieren des dicken Eiweißes mit dem Plasma und durch gründliches Durchmischen und schließende Zugabe der roten Blutkörperchen und erneutes gründliches Durchmischen.
  • Bei dem Blut handelte es sich in diesem Fall um defibriniertes Schweineblut, das durch 30-minütiges Zentrifugieren mit 3000 UpM abgetrennt wurde, obgleich auch andere Verfahren oder Geschwindigkeiten und Zeiten angewendet werden können, wenn sie wirksam sind. Das Plasma wurde abgetrennt und getrennt gelagert, der ledergelbe Überzug wurde entfernt und verworfen und die abgepackten roten Blutkörperchen wurden ebenfalls getrennt gelagert.
  • Die Eier, in diesem Fall Jumbo-Hühner-Eier, wurden aufgeschlagen, die Molke und die Chalazae wurden verworfen und das Eiweiß wurde zurückgehalten. Das Eiweiß wurde in dicke und dünne Portionen unterteilt durch Passieren des Eiweiß für etwa 3 min durch ein Nylon-Sieb mit einer Sieböffnung von 1000 μm und der dünnere Teil wurde verworfen. Es sei darauf hingewiesen, dass andere Siebgrößen ebenfalls verwendet werden können und dass die Zeitgeber-Methode variiert werden kann, vorausgesetzt, dass die Viskosität mindestens den erforderlichen Wert hat. Der dicke Teil des Eiweiß, der auf dem Maschensieb zurückgehalten wurde, wurden gesammelt und auf eine 60 cm3-Spritze aufgezogen, die dann auf eine programmierbare Spritzenpumpe aufgesetzt und durch 5-maliges Ausstoßen und Wiedereinfüllen des Inhalts homogenisiert wurde. In diesem Fall wurde der Grad der Homogenisierung gesteuert durch die Spritzenpumpenrate von etwa 100 ml/min und durch den Innendurchmesser der Rohrleitung von etwa 0,3 cm (0,12 inches). Nach dem Homogenisieren wiesen die dicken Eiweißteile eine Viskosität von mindestens 0,02 Pa·s (20 cP) bei 150 s–1 auf und sie wurden in eine Zentrifuge gegeben und zentrifugiert, um Bruchstücke und Luftblasen zu entfernen, bei einer Geschwindigkeit von etwa 3000 UpM für etwa 10 min, obgleich auch jedes andere wirksame Verfahren zur Entfernung von Bruchstücken und Luftblasen angewendet werden kann.
  • Nach dem Zentrifugieren wurde das dicke homogenisierte Eiweiß, das Ovamucin enthält, unter Verwendung einer Spritze einem 300 cm3 FENWAL® Transfer Pack zugegeben. 60 cm3 des Schweineplasmas wurden dann zu dem Transfer-Pack zugegeben, der nach dem Entfernen aller Luftblasen in einem Stomacher-Labor-Mischer angeordnet und befestigt wurde, in dem er etwa 2 min lang mit normaler Geschwindigkeit (oder mittlerer Geschwindigkeit) durchmischt wurde. Der Transfer-Pack wurde dann aus dem Mischer entnommen, es wurden 60 cm3 rote Schweineblutkörperchen zugegeben und der Inhalt wurden etwa 2 min lang durch Kneten von Hand durchmischt oder so lange, bis der Inhalt homogen aussah. Der Hämatokrit-Wert der Endmischung zeigte einen Gehalt an roten Blutkörperchen von etwa 30 Gew.-% an und er sollte im Allgemeinen innerhalb eines Bereiches von 28 bis 32 Gew.-% für eine künstliche Monatsblutung liegen, die nach diesem Beispiel hergestellt wurde. Die Eiweiß-Menge betrug etwa 40 Gew.-%.
  • Die für die Herstellung einer künstlichen Monatsblutung verwendeten Bestandteile und die verwendete Apparatur sind leicht zugänglich. Nachstehend sind die Quellen für die Bestandteile und die Apparatur, die in diesem Beispiel verwendet wurden, aufgezählt, obgleich natürlich auch andere Quellen verwendet werden können, vorausgesetzt, dass sie etwa äquivalent sind.
    • Blut (Schweineblut): Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., Reamstown, Pennsylvania 17567, (717) 336–1990;
    • Fenwal® Transfer-Pack-Behälter, 300 ml, mit einem Kuppler, Code 4R2014 der Firma Baxter Healthcare Corporation, Fenwal Division, Deerfield, Illinois 60015; programmierbare Harvard-Apparatur, Spritze-Pumpen Model Nr. 55-4143 der Firma Harvard Apparatus, South Natick, Massachusetts 01760;
    • Stomacher 400 Labor-Mischer, Modell Nr. BA 7021, Serien-Nummer 31968 der Firma Seward Medical, London, England, United Kingdom;
    • 1000 μm Maschensieb, Item Nr. CMN-1000-B der Firma Small Parts, Inc., PO Box 4650, Miami Lakes, Florida 33014-0650, 1-800-220-4242;
    • Hemata Stat-II-Vorrichtung zur Messung von Hämatokrit-Werten, Serien-Nummer 1194Z03127, der Firma Separation Technology, Inc., 1096 Rainer Drive, Altamont Springs, Florida 32714.
  • Kontaktwinkel-Messungen
  • Es wurden statische Kontaktwinkel-Messungen durchgeführt unter Verwendung einer künstlichen Monatsblutung auf Filmoberflächen. Diese Oberflächen waren entweder behandelt oder nicht modifiziert, wie in diesem Test angegeben. Tropfen mit einer Höhe von 0,5 bis 2 mm wurden auf die Oberfläche des Films mit einer konischen Spitze unter Verwendung einer Spritze und einer programmierbaren Pumpe (Harvard Apparatus PHD 2000) aufgebracht. Ein Stereoskop-Mikroskop der Firma Leica Wild M3Z wurde auf jedem Rand schräg angeordnet, um den Flüssigkeitstropfen beim Aufbringen auf die Filmoberfläche zu betrachten. Mittels einer digitalen Fotokamera 3CCD der Firma Sony DKC-5000 wurde das Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgezeichnet. Später wurden Kontaktwinkel (θ)-Messungen an den einzelnen Tropfen der Flüssigkeit vorgenommen, wenn diese mit der Oberfläche in Kontakt standen, unter Verwendung eines Bildanalysenprogamms. Es wurden fünf Messungen des Kontaktwinkels auf jeder Seite des Tropfens vorgenommen und ein Durchschnittswert gebildet. Es wurden insgesamt 5 bis 10 Tropfen für jeden Film gemessen und daraus ein Durchschnittswert gebildet.
  • Porengrößenmessungen
  • Ein Porenradiusverteilungs-Diagramm zeigt den Porenradius in μm auf der x-Achse und das Porenvolumen (das absorbierte Volumen an Flüssigkeit in cm3/g trockener Probe bei dem Porenintervall) auf der y-Achse. Der Spitzen-Porengröße (rPeak) wurde aus diesem Diagramm durch Messung des Wertes für den Porenradius bei dem größten absorbierten Flüssigkeitsvolumen aus der Kurve der Verteilung des Porenvolumens (cm3/g) vs. Porenradius entnommen. Diese Verteilung wird bestimmt durch Verwendung einer Vorrichtung auf der Basis des porösen Platten-Verfahrens, über das zuerst von Burgeni und Kapur im "Textile Research Journal" Band 37, 356–366 (1967), berichtet wurde. Das System ist eine modifizierte Version des porösen Platten-Verfahrens und besteht aus einer beweglichen Velmex-Stufe, die zwischen einem programmierbaren Stepper-Motor und einer elektronischen Waage angeordnet ist, die durch einen Computer gesteuert wird. Ein automatisches Steuerungsprogramm bringt die Stufe auf die gewünschte Höhe, sammelt die Daten bei einer angegebenen Probenentnahme und Rate, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, und bewegt sich dann zu der nächsten errechneten Höhe. Zu kontrollierbaren Parametern dieses Verfahrens gehören die Probenentnahmeraten, die Kriterien für das Gleichgewicht und die Anzahl der Absorption/Desorptions-Zyklen.
  • Die Daten für diese Analyse wurden gesammelt unter Verwendung von Mineralöl (Peneteck Technical Mineral Oil) mit einer Viskosität von 0,006 Pa·s (6 cP), hergestellt von der Firma Penreco, Los Angeles, Californien, im Desorptions-Modus. Das heißt, das Material wurde bis auf die Null-Höhe gesättigt und die poröse Platte (und die effektive Kapillarspannung auf der Probe) wurde allmählich in diskreten Stufen entsprechend dem gewünschten Kapillarradius erhöht. Die aus der Probe abgezogene Flüssigkeitsmenge wurde überwacht. Alle 15 s wurden Ablesungen in jeder Höhe durchgeführt und es wurde angenommen, dass das Gleichgewicht erreicht war, wenn die durchschnittliche Änderung von vier aufeinander folgenden Ablesungen weniger als 0,005 g betrug. Dieses Verfahren ist in dem US-Patent 5 679 042 (Varona) näher beschrieben.
  • Materialdicke
  • Die Dicke eines Materials ist ein Maß, das bestimmt wurde bei 345 Pa (0,05 psi) mit einer Starret-type Bulk-Testvorrichtung in den Einheiten Millimeter oder inches. Der bei diesen Versuchen verwendete Fuß der Bulk-Testvorrichtung war ein kleiner Acrylzylinder von 7,5 cm (3 inches) Breite und 1,25 cm (0,5 inches) Dicke.
  • Permeabilität
  • Die Permeabilität (Durchlässigkeit) wird erhalten aus einer Messung des Widerstandes des Materials gegenüber dem Flüssigkeitsstrom. Eine Flüssigkeit mit einer bekannten Viskosität wird durch das Material mit gegebener Dicke mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit hindurch gepresst und der Widerstand gegen das Strömen, gemessen als Druckabfall, wird überwacht. Zur Bestimmung der Permeabilität (Durchlässigkeit) wird das Darcy-Gesetz wie folgt angewendet: Permeabilität = [Strömungsrate × Dicke × Viskosität/Druckabfall] Gleichung (1) mit den folgenden Einheiten:
  • Figure 00210001
  • Die Apparatur besteht aus einer Anordnung, bei der ein Kolben innerhalb eines Zylinders Flüssigkeit durch die zu messende Probe drückt. Die Probe ist zwischen zwei Aluminiumzylindern, die vertikal ausgerichtet sind, festgeklemmt. Beide Zylinder weisen einen Außendurchmesser von 8,9 cm (3,5 inches), einen Innendurchmesser von 6,3 cm (2,5 inches) und eine Länge von etwa 15 cm (6 inches) auf. Die Bahnprobe mit einem Durchmesser von 7,5 cm (3 inches) wird an ihren äußeren Rändern an Ort und Stelle festgehalten und ist daher vollständig innerhalb der Apparatur enthalten. Der untere Zylinder weist einen Kolben auf, der sich innerhalb des Zylinders mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen kann und mit einem Druckwandler in Verbindung steht, der den Druck überwachen kann, der von einer Flüssigkeitssäule ausgeübt wird, die von dem Kolben getragen wird. Der Wandler ist so angeordnet, dass er zusammen mit dem Kolben sich bewegt, sodass kein zusätzlicher Druck gemessen wird, bis die Flüssigkeitssäule mit der Probe in Kontakt kommt und durch dieselbe gepresst wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der zusätzliche Druck gemessen als Folge des Widerstandes des Materials gegen den es passierenden Flüssigkeitsstrom.
  • Der Kolben wird durch eine Gleitanordnung bewegt, die von einem Schritt-Motor (Stepper) angetrieben wird. Der Test beginnt damit, dass sich der Kolben mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, bis die Flüssigkeit durch die Probe gepresst worden ist. Dann wird der Kolben angehalten und es wird der Grundlinien-Druck aufgezeichnet. Dadurch werden die Proben-Auftriebseffekte korrigiert. Dann wird die Bewegung für eine ausreichende Zeitspanne wieder aufgenommen, um den neuen Druck zu messen. Die Differenz zwischen den beiden Drucken ist der Druck, der auf dden Widerstand des Materials gegenüber dem Flüssigkeitsstrom zurückzuführen ist und bei ihr handelt es sich um den Druckabfall, der in die Gleichung (1) eingesetzt wird. Die Geschwindigkeit des Kolbens ist die Fließgeschwindigkeit. Es kann jede beliebige Flüssigkeit, deren Viskosität bekannt ist, verwendet werden, obgleich eine Flüssigkeit, die das Material benetzt, bevorzugt ist, da dadurch die Erzielung eines gesättigten Flüssigkeitsstromes sichergestellt wird. Die hier beschriebenen Messungen wurden durchgeführt unter Anwendung einer Kolbengeschwindigkeit von 20 cm/min und unter Verwendung eines Mineralöls (Peneteck Technical Mineral Oil, hergestellt von der Firma Penreco, Los Angeles, Kalifornien) mit einer Viskosität von 6 cP.
  • Alternativ kann die Permeabilität (Durchlässigkeit) aus der folgenden Gleichung errechnet werden: Permeabilität = 0,051·R·(1 – Porosität)·(Porosität/(1 – Porosität))2,75 Gleichung (2)worin R für den Faser-Radius steht, und Porosität = 1 – (Dichte der Bahn/Faserdichte) Gleichung (3)
  • Ein Hinweis auf die Gleichung (2) ist zu finden in dem Artikel "Quantification of Unidirectional Fiber Bed Permeability" von J. Westhuizen und J. P. Du Plessis im "Journal of Composite Materials", 28 (7), 1994. Es sei darauf hingewiesen, dass die Gleichungen zeigen, dass die Permeabilität bestimmt werden kann, wenn der Radius der Faser, die Dichte der Bahn und die Faserdichte bekannt sind.
  • Die Leitfähigkeit wird errechnet als Permeabilität pro Einheitsdichte und sie stellt ein Maß für die Offenheit einer speziellen Struktur dar und zeigt somit die relative Leichtigkeit an, mit der ein Material eine Flüssigkeit durchlässt. Die Einheiten sind Darcies/mil (0,025 mm).
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf absorptionsfähige Körperpflege-Artikel bzw. -Gegenstände, z.B. wegwerfbare (Einweg-)Damenbinden, Windeln, Inkontinenz-Kleidungsstücke und dgl., in denen eine Klasse von Verteilungs-Materialien verwendet wird, die bestehen aus stabilisierten, hoch benetzbaren Fasern, die so angeordnet sind, dass sie eine Kapillar-Porengröße ergeben und einen Grad der Benetzbarkeit aufweisen, der in idealer Weise geeignet ist für das Ansaugen (wicking) von viskoelastischen Flüssigkeiten in Kombination mit einem Transportverzögerungs-Material, das Eigenschaften aufweist, welche die Leistungsfähigkeit der Verteilungsmaterialien verbessern. Eine Stabilisierung der Verteilungsmaterialien kann durch Verwendung von flüssigen Bindemitteln, Bindemittelfasern, durch Anwendung eines thermischen Verfahrens oder irgendeines anderen Verfahrens, wie es dem Fachmann allgemein bekannt ist, erzielt werden. Wenn die Verteilungsmaterialien einer viscoelastischen Flüssigkeit oder einer Simulationsflüssigkeit ausgesetzt werden, weisen sie verbesserte Flüssigkeits-Verteilungseigenschaften auf in Bezug auf den Ansaugabstand (Ansaug-Strecke), die Ansaugrate und die Menge der bewegten Flüssigkeit. Außerdem ermöglichen die Flüssigkeitstransport-Verzögerungsmaterialien die Verwendung der dicken Pad-Schichten, die in bestimmten absorptionsfähigen Artikeln bzw. Gegenständen vorhanden sind, zur Flüssigkeitsspeicherung durch Herabsetzung des Sättigungsgrades der Verteilungsmaterialien, bei dem eine Flüssigkeit in den Verteilungsmaterialien abtransportiert wird aus den Verteilungsmaterialien in die dicken Pad-Schichten. Die Poren-Eigenschaften der Verteilungsmaterialien sind stabil, seien sie nun trocken oder feucht, mit einer minimalen Aufquellung oder einem minimalen Zusammenfall (Kollaps) von vorzugsweise weniger als etwa 25 %, besonders bevorzugt von weniger als 20 % und ganz besonders bevorzugt von weniger als 15 %, wenn sie mit der viscoelastischen Simulationsflüssigkeit benetzt werden. Alle diese Eigenschaften sind kritisch für das Gesamt-Leistungsvermögen der Verteilungsmaterialien, die in dem Target-Bereich von absorptionsfähigen Körperpflegeartikel, wie z.B. Frauen-Pads, angeordnet sind.
  • Das Flüssigkeitsverteilungsvermögen erfordert das Vorliegen einer geeigneten Kapillar-Porenstruktur innerhalb eines spezifischen Benetzbarkeitsbereiches für die interessierende Flüssigkeit. Es wurden bereits Verteilungsmaterialien entwickelt, in denen mehrere technologische Versuche gemacht wurden, welche die für die vorteilhaften Eigenschaften benötigten Charakteristika des zugrunde liegenden Materials aufweisen. Beispiele für solche Materialien sind nachstehend angegeben.
  • Beispiel 1
  • In diesem Beispiel besteht das Verteilungsmaterial aus etwa 80 Gew.-% Flusen-Pulpe (Rayonier R-9401, eine merzerisierte Southern-Weichholz-Walzenpulpe) und etwa 20 Gew.-% Danaklon-Fasern, kurz geschnittenen (5 mm) Polyethylen/Polypropylen (Hüllen/Kern)-Konjugatbindemittel-Fasern von 2,2 Denier mit einem S2/B2/39-Finish. Dieses Finish wird angepriesen als ein solches, das nach wiederholten Insults hydrophil bleibt. Das Material wird in drei unterschiedlichen Dichten hergestellt: 0,05 g/cm3; 0,1 g/cm3 und 0,2 g/cm3 bei einem Flächengewicht von 100 bis 250 gm2.
  • Die Materialien wurden unter Anwendung des horizontalen Ansaug-Tests (Docht-Tests) getestet, der insgesamt dreimal wiederholt wurde unter Verwendung von Proben mit einer Größe von 2,5 cm (1 inch) × 20 cm (8 inches). In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse dargestellt, in denen das Gewicht in g der zurückgehaltenen Flüssigkeit, die Zeit in Sekunden (s) angegeben sind und "DNR" steht für "nicht in Reichweite".
  • Tabelle 1
    Figure 00250001
  • Das Verteilungsmaterial wird hergestellt nach dem Dan-Web Airlaying-Verfahren. Zur Herstellung des Materials kann aber auch jedes andere zufrieden stellende Verfahren, das dem Fachmann bekannt ist, angewendet werden. Proben, die in Bezug auf die Porenvolumenverteilung getestet wurden, zeigten, dass bei Herabsetzung der Dichte die Porengröße zunahm, wobei die Absaug-Eigenschaften stark verbessern waren.
  • Beispiel 2
  • In diesem Beispiel handelt es sich bei den Verteilungsmaterialien um Bonded-Carded-Bahnen, bestehend zu 100 Gew.-% aus exzentrischen Hüllen/Kern-Konjugatfasern aus Polyethylen und Polypropylen, erhältlich von der Firma Chisso Chemical Company, Japan. Die Fasern weisen ein darauf aufgebrachtes Finish, bekannt unter der Bezeichnung HR6 auf. In der nachstehenden Tabelle 2 sind die Ansaug-Ergebnisse (Docht-Ergebnisse) für eine 0,028 g/cm3-Probe, eine 0,068 g/cm3-Probe und für eine 0,028 g/cm3-Probe angegeben, in der die Fasern in dem Cardier-Verfahren ausgerichtet wurden. Der Abstand ist in cm (inches) angegeben, das Gewicht ist in Gramm angegeben und die Zeit ist in Minuten und Sekunden, wie angezeigt, an gegeben. Die Ergebnisse der Porenvolumen-Verteilungstests mit diesem Material zeigen, dass dann, wenn ein hoher Prozentsatz des Porenvolumens Poren in dem Bereich von etwa 200 bis etwa 400 μm aufweist, bessere Ansaug (Docht)-Ergebnisse erzielt werden.
  • Tabelle 2
    Figure 00260001
  • Das erfindungsgemäße Verteilungsmaterial sollte die künstliche Monatsblutung bzw. Menstruationsflüssigkeit entsprechend dem horizontalen Wicking-Test über eine Strecke von 2,5 cm (1 inch) innerhalb von weniger als etwa 1,5 min ansaugen. Materialien, die diesen Leistungskriterien genügen, haben im Allgemeinen eine Porengrößenverteilung mit einem hohen Prozentsatz (in der Regel mehr als 50 %, besonders bevorzugt mehr als 60 % und ganz besonders bevorzugt mehr als 70 %) von Porendurchmessern zwischen etwa 80 und 400 μm und eine Dichte unterhalb etwa 0,15 g/cm3. Es wird angenommen, dass die Erhöhung der Benetzbarkeit der Porenoberfläche zu höheren Ansaug-Antriebskräften führt, welche die Bewegung der Flüssigkeit in kleineren Poren mit höheren Widerstandskräften aufrechterhalten kann.
  • Absorptionsfähige Körperpflege-Artikel wurden so gestaltet, dass sie eine gesteuerte (kontrollierte) Flüssigkeitsendlagerung in einem zentralen Bereich entlang der Länge des Pads aufweisen. Dieses funktionelle Verhalten ist sehr wünschenswert für die Verhinderung von Seiten-Leckagen, die eine überwiegende Form der Leckage bei Frauen-Pads ist. Dieses Speicherungsverhalten wird erzielt durch einen schichtenförmigen Absorbens-Aufbau, der drei oder mehr Schichten umfassen kann. Die unterste Schicht, d.h. die von einem Träger am weitesten entfernte Schicht, weist größere x-y-Dimensionen auf als die darüber liegenden anderen Schichten. Dadurch entsteht ein Aufbau mit einer ansteigenden Topographie, der die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Menstruationsflüssigkeit von dem Träger auf dem engen Streifen landet, wie in 1 dargestellt. Die 1 zeigt einen Mehrschichten-Aufbau mit einer untersten Schicht 1, einer darüber liegenden Flüssigkeitsaufnahmeschicht 2, einer Flüssigkeitsverteilungsschicht 3, die unterhalb der Flüssigkeitsaufnahmeschicht 2 angeordnet ist, und einer Zwischenschicht 4, die zwischen der Flüssigkeitsverteilungsschicht 3 und der untersten Schicht 1 angeordnet ist.
  • Die Flüssigkeitsaufnahmeschicht ist die am nächsten beim Träger angeordnete Schicht und weist eine niedrige Dichte in dem Bereich von etwa 0,02 bis 0,06 g/cm3 und ein Flächengewicht von etwa 25 g/m2 bis etwa 125 g/m2 auf. Dies führt zu Porengrößen in dem Bereich von 80 bis 1000 μm im Durchmesser, die alle gut geeignet sind für die Aufnahme von viskoser Menstruationsflüssigkeit. Die Deckschicht oder Aufnahmeschicht kann durch Anwendung eine Reihe von Technologien hergestellt werden. Zu nicht-exklusiven Beispielen gehören 100 Gew.-% synthetische Fasern in einer Bonded-Carded-Bahn oder eine Airlaid-Mischung aus Cellulosefasern und synthetischen Bindemittelfasern.
  • Die Flüssigkeitsaufnahmeschicht unterhalb der Deckschicht ist so aufgebaut, dass sie die Flüssigkeit vereilt und zurückhält und als solche wird sie als Verteilungsschicht oder Verteilungsstreifen bezeichnet. Sie weist eine Dichte in dem Bereich von etwa 0,1 g/cm2 bis etwa 0,2 g/cm3 auf, sie muss jedoch eine höhere Dichte aufweisen als die Aufnahmeschicht. Diese erhöhte Dichte unterstützt, wie angenommen wird, die Desorption der Aufnahmeschicht in die Verteilungsschicht. Die Verteilungsschicht sollte ein Flächengewicht von etwa 175 bis etwa 300 g/cm2 und eine durchschnittliche Porengröße von etwa 40 bis 500 μm im Durchmesser haben. Zu Materialien, die für diese Schicht geeignet sind, gehören Airlaid-Materialien, in denen hohe Gehalte an Cellulosefasern (80 bis 95 Gew.-%) im Gemische mit synthetischen Bin demittelfasern (5 bis 20 Gew.-%) vorliegen, welche die Bahn-Eigenschaften dieser Verteilungsfunktion stabilisieren, vorausgesetzt jedoch, dass die Fasern, welche diese Schicht aufbauen, hoch benetzbar sind. Die untere Schicht oder Pad-Formgebungsschicht weist eine niedrigere Dichte als die Verteilungsschicht auf. Ihre Hauptfunktion besteht darin, das Anpassungsvermögen an den Körper zu erleichtern, dem Träger Komfort zu vermitteln und eine zusätzliche Abdeckungsfläche zu ergeben. Ihre Dichte liegt in dem Bereich von etwa 0,03 bis etwa 0,10 g/cm3, sodass sie die Verteilungsschicht nicht leicht desorbiert, was dazu führt, dass der größte Teil der Flüssigkeit in der Verteilungsschicht zurück bleibt. Bei einigen Strukturen kann die Pad-Formgebungsschicht eine Airlaid-Bahn aus 80 bis 90 Gew.-% Cellulosepulpenflusen, im Gemisch mit 10 bis 20 Gew.-% synthetischen Bindemittelfasern sein. Obgleich ihr Hauptzweck darin besteht, dem Pad eine Form zu geben, kann diese Schicht auch Flüssigkeit aus den Verteilungsstreifen aufnehmen, insbesondere dann, wenn der Verteilungsstreifen mit Flüssigkeit stark beladen ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung zwar als eine solche angegeben ist, die "Schichten" aufweist, dieses bedeutet jedoch nicht, dass getrennte Materialien hergestellt und aufeinander laminiert werden müssen. Der hier verwendete Ausdruck "Schichten" ist so zu verstehen, dass er auch ein einzelnes monolithisches Material umfasst, in dem die Eigenschaften variieren innerhalb der Schicht in der Weise, dass die funktionellen und physikalischen Eigenschaften der Erfindung erfüllt sind. Ein Material, das in einem einstufigen Verfahren hergestellt worden ist und beispielsweise Eigenschaften aufweist, die von einer Oberseitenregion bis zu der unteren Region in der Weise variieren, dass sie den Anforderungen der Erfindung genügen, wird als innerhalb der Patentansprüche liegend angesehen.
  • Zwischen den Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schichten 2, 3 und der Pad-Schicht 1 ist eine Zwischenschicht Schicht 4 angeordnet, welche die Funktion hat, den Flüssigkeitsabtransport aus der Flüssigkeitsaufnahme/verteilungsschicht 2, 3 zu verzögern und sie wird hier als Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht bezeichnet. In diesem Fall erfüllt die Flüssigkeitsaufnahmeschicht 2 die Flüssigkeitsaufnahmefunktion während die Flüssigkeitsverteilungsschicht 3 einen Verteilungsstreifen mit einer höheren Dichte ist. Die Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht 4 weist eine niedrigere Dichte auf als die Flüssigkeitsverteilungsschicht 3, wodurch eine Verzögerung in Bezug auf den Flüssigkeitstransport zu der breiteren und dickeren Pad-Formgebungsschicht 1 erzielt wird, der auch den Komfort- und Dicke-Anforderungen genügt.
  • In der zentralen Füllungsplattform für absorptionsfähige Körperpflegeprodukte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Airlaid-Komponente verwendet, um das Abdeckungsmaterial zu desorbieren und den Großteil der Flüssigkeit darin zurückzuhalten. Bei den hohen Beladungen, die während des Gebrauchs über Nacht auftreten, wäre das Flächengewicht der Airlaid-Bahn erforderlichenfalls sehr hoch und teuer, um die zum Zurückhalten des Großteils der Flüssigkeit erforderliche Kapazität zu erzielen. Die Pad-Schicht dieses Produkt-Typs ist ein dickes Maxipad aus einem Flusen-Pad mit einem Flächengewicht von 600 g/m2 und einem Flusen-Einsatz (bzw. Insert) mit einem Flächengewicht von 600 g/m2. Da dieses Flusenmaterial in dem Produkt aus ästhetischen und Pad-Formgebungsgründen vorhanden sein muss, ist es ideal, das Flüssigkeits-Rückhaltevermögen in diesem Flusenmaterial auszunutzen. Die derzeit in solchen Produkten vorhandene Transportverzögerungs-Materialschicht erlaubt den Transport der Flüssigkeit von der Flüssigkeitsaufnahme/verteilungs-Schicht bei einem Sättigungsgrad der Verteilungsschicht von etwa 80 %. Dadurch, dass ein Flüssigkeitsabtransport aus der Verteilungsschicht bei einem niedrigeren prozentualen Sättigungsgrad und die Ausnutzung der Kapazität des Flusenmaterials in einer Pad-Schicht möglich ist, ist es möglich, ein Produkt zu erhalten, das die Handhabung von hohen Beladungen, wie sie während des Gebrauchs der Produkte während der Nacht auftreten, ermöglicht.
  • Die Flüssigkeitstransport-Verzögerungs-Schicht für absorptionsfähige Körperpflegeprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass sie den Transport der Flüssigkeit von der (den) Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schichten) zu der Pad-Schicht fördert, jedoch gleichzeitig noch die Flüssigkeitsverteilung durch die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht entlang der Maschinenlaufrichtung des Artikels ermöglicht. Dies führt zu Sättigungsgraden von weniger als etwa 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/inch) an Flüssigkeit in der (den) Aufnahme/Verteilungs-Schichten) und/oder von mehr als 0,024 g/g/cm (0,06 g/g/inch) an Flüssigkeit in der Pad-Schicht.
  • Die Hinauszögerung des Flüssigkeitstransports in erfindungsgemäßen absorptionsfähigen Körperpflegeprodukten ist erzielbar durch Steuerung (Kontrolle) der Dichte des Transport-Verzögerungsmaterials in der Weise, dass es eine niedrigere Dichte aufweist als die darunter liegende Schicht. Obgleich die Materialdichte ein Weg ist, um zu bewirken, dass der Transport der Flüssigkeit in die darunter liegende Schicht hinausgezögert wird, können auch andere Material-Eigenschaften eine Verzögerung des Flüssigkeitstransports verursachen. Zu anderen Material-Kandidaten, die wirksam sind in Bezug auf die Hervorrufung einer Verzögerung, gehören Nonwovens (nicht-gewebte Materialien), z.B. Spunbond-, Konjugat-Spunbond- oder Bondedcarded-Bahnen. Es können auch perforierte Filme verwendet werden, um diese Funktion in einem absorptionsfähigen System zu erfüllen.
  • Um den Transport von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht in die Pad-Schicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu ermöglichen, bildet die Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht einen offenen Bereich. Dieser offene Bereich kann erzielt werden durch eine Reihe von Methoden, wie sie dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt sind, z.B. durch eine Perforierung der Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht, das Schlitzen der Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht und/oder das Einschneiden der Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht. Diese offenen Bereiche können einzelne Fenster sein, die in die Enden der Transport-Verzögerungsschicht eingeschnitten sind, oder sie können gleichförmige Öffnungen oder riemenförmige Schlitze in dem Material sein. Außerdem können die offenen Bereiche in Zonen eingeteilt sein, beispielsweise durch zonenförmige Perforierungen an den Enden der Transport-Verzögerungsschicht.
  • Alternativ kann die Transport-Verzögerungsschicht auf eine Gestalt zugeschnitten sein, sodass sie in Regionen unterteilt ist, beispielsweise diamantförmig, sodass die Transport-Verzögerungsschicht in der zentralen Insuit-Zone ebenso breit ist wie die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht, jedoch dann ihre Breite bis zu einem Punkt unterhalb der Enden der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht allmählich abnimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Transport-Verzögerungsschicht einen Benetzbarkeits-Gradienten, bei dem das Zentrum der Transport-Verzögerungsschicht unterhalb der zentralen Flüssigkeitsaufnahmezone nicht benetzbar ist oder weniger benetzbar ist als die Enden der Transport-Verzögerungsschicht.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Flüssigkeitstransport-Verzögerungsschicht eine Nonwoven-Bahn mit einem Flächengewicht in dem Bereich von etwa 17 gm2 bis etwa 34 g/m2 (0,5–1,0 osy) und sie umfasst Polyolefin-Fasern mit einem Denier-Wert in dem Bereich von etwa 2,0 bis etwa 3,0. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Nonwoven-Bahn eine Spunbond-Bahn. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Material können beliebige benetzbare Agentien, wie sie dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt sind, verwendet werden.
  • Beispiel 3
  • Es wurden Systeme von Materialien hergestellt, um die Effekte der Transportverzögerungs-Eigenschaften auf die Flüssigkeitsverteilung und auf den Flüssigkeitstransport und insbesondere ihren Einfluss auf das Absorptionsvermögen und die Trocknungseigenschaften zu zeigen. Es wurden die folgenden Flüssigkeitstransport-Verzögerungsmaterialien hergestellt und bewertet:
    Kontrolle unbehandeltes Spunbond-Gewebe mit einem Flächengewicht von 27,1 g/m2 (0,8 osy), 2,7 dpf
    Probe A Spunbond-Gewebe mit 0,4 % Ahcovel, Flächengewicht 27,1 g/m2 (0,8 osy) 2,7 dpf
    Probe B unbehandeltes Spunbond-Gewebe, Flächengewicht 13,6 g/m2 (0,4 osy), 2,7 dpf
    Probe C keine Transportverzögerung
    Probe D unbehandeltes Spunbond-Gewebe, Flächengewicht 20,3 g/m2 (0,6 osy), 2,7 dpf
    Probe E Pin-perforiertes 1 mil Polyethylen Edison LDPE XP-746A
    Probe F Spunbond-Gewebe mit 0,1 % Ahcovel, Flächengewicht 27,1 g/m2 (0,8 osy), 2,7 dpf
    Probe G Spunbond-Gewebe mit 0,2% Ahcovel, Flächengewicht 27,1 g/m2 (0,8 osy), 2,7 dpf
    Probe H Spunbond-Gewebe mit 0,36 % Ahcovel, Flächengewicht 27,1 g/m2 (0,8 osy), 2,7 dpf
    Probe I Spunbond-Gewebe mit 0,67% Ahcovel, Flächengewicht 27,1 g/m2 (0,8 osy), 2,7 dpf
  • Die in Beispiel 3 beschriebenen Spunbond-Gewebe wurden hergestellt unter Verwendung von 96 Gew.-% E5D47-Polypropylen-Fasern (der Firma Union Carbide) und etwa 4 % Additiv SCC (25950#7 Rose). Die Faserdichte aller Bahnen in den Beispielen betrug etwa 0,91 g/cm3. Die Dicke der Spunbond-Gewebe für die oben genannten Proben betrug etwa 0,15 mm (0,006 inches) für die Proben mit einem Flächengewicht von 13,6 g/m2 (0,4 osy) und etwa 0,25 mm (0,010 inches) für die Proben mit einem Flächengewicht von 20,3 g/m2 (0,6 osy) und 27,1 g/m2 (0,8 osy).
  • Die Perforierung der Probe E wurde durchgeführt nach dem in 2 dargestellten Verfahren. Insbesondere wurden die Filme mechanisch perforiert in dem Spalt 30. Das Perforierungsverfahren umfasst die Steuerung (Kontrolle) der Zuführungsrate für den Film 100 getrennt von der Perforierungsrate. Die Zuführungs- und die Perforierungsrate werden gesteuert durch das Antriebssystem 20. Die Perforierungsrate wird gesteuert durch die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen in dem Perforierungsspalt 30, der Musterwalze 30a und der Andrückwalze 30b. Die Geschwindigkeit des Films 100 ist niedriger als die Umfangsgeschwindigkeit der Musterwalze 30a und höher als die Umfangsgeschwindigkeit der Andrückwalze 30b.
  • Der Film 100 wird unter Spannung perforiert, um eine Faltenbildung des Films von einer angetriebenen Abwickel-Einrichtung 10 zu minimieren, die langsamer läuft als die Geschwindigkeit des Antriebssystems 20 und der freien Walzen zum Ziehen des Films (nicht dargestellt). Die Antriebseinheit umfasst "S" zur Umhüllung des Films 100 zwischen einer angetriebenen Gummiwalze 20a und einer Stahlwalze 20b, um die Eintrittsgeschwindigkeit des Films in den Perforierungsspalt 30 zu steuern (kontrollieren). Die Musterwalze 30a und die Andrückwalze 30b stehen im Kontakt miteinander und dazwischen wird der Spalt 30 gebildet. Die Musterwalze 30a und die Andrückwalze 30b drehen sich in zueinander entgegen gesetzten Richtungen. Sowohl die Musterwalze 30a als die Andrückwalze 30b werden getrennt angetrieben. Die Umfangsgeschwindigkeit der Musterwalze 30a wird auf etwa das 1,3- bis 1,4-fache der Umfangsgeschwindigkeit der Andrückwalze 30b eingestellt.
  • Zur Durchführung des Versuchs wurde der Film 100 mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m (100 ft) pro min perforiert. Die Musterwalze 30a und die Andrückwalze 30b waren jeweils aus rostfreiem Stahl und wiesen einen Außendurchmesser von etwa 61 cm (24 inches) auf. Die Walzen wurden bei unterschiedlichen Temperaturen gehalten unter Verwendung eines inneren heißen Ölsystems, die Musterwalze 30a wurde bei einer Temperatur von etwa 124 °C (255 °F) gehalten und die Andrückwalze 30b wurde bei einer Temperatur von etwa 109 °C (228 °F) gehalten. Die Andrückwalze 30b wies eine glatte Oberfläche auf, während die Musterwalze 30a eine Vielzahl von Stiften aufwies, die so angeordnet waren, dass sie ein bestimmtes Muster ergaben. Das gewünschte Muster wies eine Dichte von etwa 93,5 Stiften pro cm2 (580–603 pins/inch2) und eine Gesamtkontaktfläche von etwa 37 bis 46 % auf. Jeder Stift hatte eine Höhe von etwa 0,48 mm (0,01–0,022 inches), war unter einem Winkel von etwa 10 ° konisch verjüngt und hatte einen kreisförmigen Querschnitt. Weil die Stifte einen Apex-Durchmesser von etwa 0,73 mm (0,0286 inches) aufwiesen, betrug die Oberflächengöße des Apex etwa 0,40 mm2 (0,00066 inches2).
  • Wenn der Film 100 in den Spalt 30 eintritt, wird er durch Anwendung von Wärme, Scherkraft und Druck perforiert durch die eindringenden Stifte, die sich vollständig durch die Dicke des Films 100 hindurch erstrecken. Eine Scherkraft wird erzeugt dadurch, dass die Musterwalze 30a schneller läuft als die Andrückwalze 30b. Der perforierte Film 200 steht in dem Spalt 30 unter Spannung und kann um eine freie Walze (nicht dargestellt) herum geführt werden, um eine Faltenbildung in dem perforierten Film 200 zu verhindern, wenn er von der Musterwalze 30a getrennt wird. Diese Verfahrensbedingungen liefern einen perforierten Film mit einer offenen Fläche von etwa 28 % bei einem äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) von etwa 600 μm.
  • Die folgenden Materialien wurden als Systeme von Materialien getestet unter Anwendung des Aufnahme/Wiederbefeuchtungs-Tests und des ebenen (flachen) System-Tests. Für die erste Gruppe von Versuchen hatte die Aufnahme/Verteilungs-Schicht ein Flächengewicht von 200 g/m2, eine Dichte von 0,12 g/cm3 hergestellt durch ein Airlaid-Verfahren mit 90 % Coosa 0054-Pulpen und 10 % Hoechst-Celanese T-255-Konjugat-Bindemittelfasern, während die Pad-Schicht bestand aus einer Coosa 0056-Pulpe mit einem Flächengewicht von 600 g/m2 und einer Dichte von 0,09 g/cm3 unter Anwendung eines Sine Wave Embossed Pattern#C200-M-3558C. Die Abdeckung war ein Polyethylenfilm (XP3134A-Edison Plastics, Newport News, Virginia) mit niedriger Dichte und einer Dicke von 0,028 mm, der perforiert worden war unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Dieser perforierte Film wurde punktförmig an eine 6 dpf, 23,7 g/m2 (0,7 osy) Chisso-Strömungsluft-Bondedcarded-Bahn, die eine Dichte von etwa 0,018 g/cm3 aufwies, gebunden. Die Chisso-Fasern, erhältlich von der Firma Chisso Corporation, wurden behandelt mit einem Tensid, bestehend aus einem benetzbaren Finish HR6. Dieser perforierte Film und die Bondedcarded-Bahn-Verbundmaterial-Abdeckung sind auch bekannt unter der Bezeichnung QUEST.
  • In der nachstehenden Tabelle 3 ist die Aufnahmezeit im Vergleich zu unterschiedlichen Transportverzögerungsschichten bei Verwendung einer simulierten Menstruationsflüssigkeit als Testflüssigkeit angegeben. Die behandelte 27,1 g/m2 (0,8 osy)-Probe und die 13,6 g/m2 (0,4 osy) Spunbond-Proben verkürzten auf wirksame Weise die Aufnahmezeiten bis zu einem Wert des Codes ohne eine Transportverzögerungsschicht (TDL). Die in der Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse wurden erhalten bei Anwendung des Aufnahme/Wiederanfeuchtungs-Tests (STP 682-W) mit 4 ml einer simulierten Menstruationsflüssigkeit.
  • Tabelle 3
    Figure 00350001
  • Die folgende Tabelle 4 zeigt die Effekte von unterschiedlichen Transportverzögerungsschichten auf die Wiederanfeuchtungswerte bei Verwendung einer simulierten Menstruationsflüssigkeit als Testflüssigkeit.
  • Tabelle 4
    Figure 00350002
  • Die Ergebnisse zeigen, dass das behandelte 27,1 g/m2 (0,8 osy) Spunbond-Gewebe oder ein 13,6 g/m2 (0,4 osy) Spunbond-Gewebe zu Wiederanfeuchtungs-Werten führte, die vergleichbar waren mit einem Code (Kennzahl) ohne eine TDL. Außerdem vermindern der perforierte Film-Code und die 20,3 g/m2 (0,6 osy) TDL die Wiederanfeuchtung über den 27,1 g/m2 (0,8 osy)-Kontrollcode hinaus. Die Ergebnisse wurden erhalten unter Verwendung des Aufnahme/Wiederanfeuchtungs-Tests (STP 682-W) mit 4 ml einer simulierten Menstruationsflüssigkeit.
  • In der nachfolgenden Tabelle 5 ist angegeben, wie die Verfärbungslänge (Fleckenlänge) (und damit die Verteilung) und die Flüssigkeitszuordnung in der Aufnahme/Verteilungs-Schicht und in der Pad-Schicht modifiziert werden können, indem man der Transportverzögerungsschicht Benetzbarkeit verleiht oder ihr Flächengewicht herabsetzt. Die nachstehenden Daten wurden erhalten bei dem Flachsystem-Flüssigkeitsverteilungs-Test unter Verwendung von 6 ml einer simulierten Menstruationsflüssigkeit bei 1725 Pa (0,25 psi). Wie aus der Beladung der Aufnahme/Verteilungs-Schicht und der Pad-Schicht mit Flüssigkeit ersichtlich, stellt man fest, dass durch Erhöhung der Benetzbarkeit oder durch Verminderung des Flächengewichtes der Transportverzögerungsschicht die Flüssigkeitsmenge in der Aufnahme/Verteilungs-Schicht abnimmt und die Flüssigkeitsmenge in der Pad-Schicht zunimmt. Die Verfärbungs- bzw. Fleckenlänge in der Aufnahme/Verteilungs-Schicht nimmt mit steigender Benetzbarkeit oder sinkendem Flächengewicht des Transportverzögerungs-Materials ab. Wenn man diese Bedingungen kombiniert, nimmt die Flüssigkeitssättigung in der Aufnahme/Verteilungs-Schicht ab und sie steigt in der Retentionsschicht bei Erhöhung der Benetzbarkeit oder Verminderung des Flächengewichtes der Transportverzögerungsschicht.
  • Tabelle 5
    Figure 00360001
  • Figure 00370001
  • Zusammenfassend weisen die derzeit verfügbaren Materialien eine Aufnahme/Verteilungs-Schicht-Sättigung von mehr als etwa 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/inch) und eine Pad-Schicht-Sättigung von 0,026 g/g/cm (0,067 g/g/inch) auf. Durch Erhöhung der Benetzbarkeit oder durch Verminderung des Flächengewichtes der Transport-Verzögerungsschicht in den erfindungsgemäßen absorptionsfähigen Artikeln wird die Sättigung der Aufnahme/Verteilungs-Schicht auf einen Wert unter 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/inch) vermindert und der Wert für die Sättigung des Retentionsmaterials steigt an auf einen Wert von über 0,026 g/g/cm (0,067 g/g/inch). Die derzeitigen Systeme, die bestehen aus einer 2,7 dpf, 27,1 g/m2 (0,8 osy) nicht benetzbaren Transportverzögerungsschicht weisen hohe Aufnahmezeiten und hohe Wiederanfeuchtungswerte auf aufgrund einer höheren Sättigung des Aufnahme/Verteilungs-Materials. Die Aufnahmezeit- und Wiederanfeuchtungswerte können herabgesetzt werden durch Zugabe einer benetzbaren oder ein niedrigeres Flächengewicht aufweisenden Transportverzögerungsschicht. Die Aufnahmezeiten bei Verwendung der erfindungsgemäßen Transportverzögerungsschichten werden verkürzt, weil sie den Flüssigkeitstransport zu dem Retentionsmaterial fördern, wodurch vermutlich ein Hohlraumvolumen entsteht, welches den anfänglichen Flüssigkeits-Insult aufnehmen kann. Der Wiederanfeuchtungswert ist niedriger als Folge der geringeren Sättigung des Aufnahme/Verteilungs-Materials, das der Abdeckung am nächsten liegt.
  • In diesen Beispielen wurde gezeigt, dass bei Erhöhung der Benetzbarkeit und Verminderung des Flächengewichtes der Transportverzögerungsschicht der Flüssigkeitstransport ansteigt und somit der Sättigungswert in dem Aufnahme/Verteilungs-Material sinkt und die Sättigung in dem Retentionsmaterial steigt.
  • Mechanisch gesehen sind es nicht spezifisch das Flächengewicht und die Benetzbarkeit, die den Flüssigkeitstransport steuern, sondern eher die Durchlässigkeit (Permeabilität) und Kapillarität.
  • Die Kapillarität wird wie folgt ausgedrückt: ΔP = 2·γ·cos (θ)/rworin γ steht für die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, θ steht für den Kontaktwinkel, den die Flüssigkeit mit einer festen Oberfläche bildet, und r steht für den Porenradius. Wenn nun die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ansteigt, nimmt die Benetzbarkeit zu oder wenn die Porengröße abnimmt, nimmt die Kapillarität zu.
  • Die andere wichtige Eigenschaft des Materials ist die Permeabilität (Durchlässigkeit). Für die als Proben A und B verwendeten beispielhaften Transportverzögerungsmaterialien wurden die Permeabilitäten gemessen und ΔP/γ wurde errechnet aus den experimentellen Messungen, um die wichtigen Eigenschaften der Erfindung zu definieren. Aus der folgenden Tabelle ist somit ersichtlich, dass Transportverzögerungsmaterialien mit einer Permeabilität, die im wesentlichen gleich oder größer ist als etwa 500 Darcies oder ein Wert ΔP/γ, der im wesentlichen gleich oder größer ist als 0,0010 aufweisen, die gewünschten Ergebnisse liefern.
  • Tabelle 6
    Figure 00380001
  • * Die Kontaktwinkel wurden gemessen mit einer simulierten Menstruationsflüssigkeit (Monatsblutung) für eine Modell-Polyethylen-Oberfläche, die mit 0,5 % AHCOVEL® behandelt worden war (XP3134a, Edison Plastics, Newport News, Virginia), und sie wurden verglichen mit einer unbehandelten Polyethylen-Oberfläche. Der Kontaktwin kel der unbehandelten Oberfläche betrug etwa 87 °, während derjenige der behandelten Oberfläche etwa 75 ° betrug.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung zwar unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben und viele Details sind zu Erläuterungszwecken angegeben, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die Erfindung auch weitere Ausführungsformen umfasst und dass bestimmte der hier beschriebenen Details beträchtlich variiert werden können, ohne dass dadurch die Grundprinzipien der Erfindung verlassen werden.

Claims (12)

  1. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel, umfassend: eine Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht; und eine Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht, welche unter der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht vorgesehen ist, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzägerungs-Schicht einen Flüssigkeitstransfer von der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht zu einer Unterlagen-Schicht, welche unter der Flüssigkeitstransfer-Verzägerungs-Schicht vorgesehen ist, ermöglicht, während nach wie vor eine Flüssigkeitsverteilung durch die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht entlang einer Maschinenlaufrichtung des Artikels ermöglicht wird, so dass ein Flüssigkeitssättigungsgrad von weniger als 0,34 g/g/cm (0,86 g/g/in) von Flüssigkeit in der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht und ein Flüssigkeitssättigungsgrad von über 0,024 g/g/cm (0,06 g/g/in) in der Unterlagen-Schicht resultiert, wobei die Permeabilität der Flüssigkeitstransfer-Verzägerungs-Schicht größer als 493 × 10–8 cm2 (500 darcies) ist und die Kapillarität (θP/γ) der Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht größer als oder gleich 0,0010 μm–1 (microns–1) ist.
  2. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht eine Vliesstoff-Bahn mit einem Basisgewicht in einem Bereich von 3 g/m2 (0,1 osy) bis zu 34 g/m2 (1,0 osy) umfasst und Polyolefin-Fasern von 2,22 × 10–1 kg/m bis 3,33 × 10–1 kg/m (einer Fadenstärke in einem Bereich von 2,0 bis 3,0 denier) umfasst.
  3. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 2, wobei die Vliesstoff-Bahn ein Spunbond ist.
  4. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht einen Benetzungsgradienten umfasst, wobei der mittlere Bereich der Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht weniger benetzbar ist als der Rand der Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht.
  5. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht wenigstens einen offenen Bereich bildet.
  6. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 5, wobei der wenigstens eine offene Bereich entweder durch Öffnen oder Schlitzen oder Schneiden der Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht gebildet ist.
  7. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 1, wobei die Unterlagen-Schicht Zellstoff umfasst und ein Basisgewicht von 600 g/m2 aufweist.
  8. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht eine Airlaid-Bahn ist, in welcher Flüssigkeit von einem zentral vorgesehenen Zielbereich in Maschinenlaufrichtung verteilt wird.
  9. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht eine Folie (ein Film) ist.
  10. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht für die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht eine Flüssigkeitsaufnahme-Zeit von weniger als 40 Sekunden ermöglicht.
  11. Ein absorbierender Körperpflege-Artikel nah einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht für die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht einen Rücknässungswert (rewet value) von weniger als 0,88 g ermöglicht.
  12. Ein Hygiene-Produkt für Frauen, umfassend den absorbierenden Körperpflege-Artikel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Artikel weiterhin umfasst: eine Rückseiten-Schicht; eine körperseitige Lage, die an der körperzugewandten Seite der Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungsschicht vorgesehen ist; wobei die Unterlagen-Schicht an der körperzugewandten Seite der Rückseiten-Schicht vorgesehen ist und Zellstoff umfasst; und wobei die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht an der körperzugewandten Seite der Unterlagen-Schicht vorgesehen ist und die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht in einer x-y-Ebene kleiner ist als die Unterlagen-Schicht; und wobei die Flüssigkeitsaufnahme/Verteilungs-Schicht an einer körperzugewandten Seite der Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht vorgesehen ist und in einer x-y-Ebene kleiner ist als die Flüssigkeitstransfer-Verzögerungs-Schicht.
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