WO2003043806A2

WO2003043806A2 - Geprägter vliesstoff mit dreidimensionaler struktur

Info

Publication number: WO2003043806A2
Application number: PCT/EP2002/012903
Authority: WO
Inventors: William A. Casey; Claudio Suarez
Original assignee: Carl Freudenberg Kg
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2003-05-30
Also published as: BR0106472A; AU2002366221A8; JP2005509758A; KR100592617B1; CN1310746C; AU2002366221A1; AR031489A1; RU2266823C2; CN1589199A; DE50207743D1; WO2003043806A3; US20050008825A1; EP1448361B1; JP4210598B2; CA2468027A1; ATE334813T1; RU2004119034A; EP1448361A2; KR20050044583A; MXPA04004846A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dreidimensional geprägten Vliesstoff, der aus hauptsächlich in Maschinenlaufrichtung (2) orientierten Fasern und/oder Filamenten (3) besteht und Zonen (5, 7) mit regelmässig sich abwechselnde Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) aufweist, die durch in Maschinenlaufrichtung (2), ungeprägte, durchgehende Bereiche (6) von einander getrennt sind, wobei diese einen Anteil von 5 % bis 50 % bezogen auf die Gesamtfläche des Vliesstoffes (1) ausmachen und dass die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) von der entgegengesetzten Seite aus betrachtet Vertiefungen respektive Erhebungen bilden, wobei die von den Erhebungen begrenzten Flächen (10a, 10b) dem Vliesstoff (1) eine scheinbare Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 5,5 mm verleihen.

Description

Geprägter Vliesstoff mit dreidimensionaler Struktur

Die Erfindung betrifft einen geprägten, offenporigen Vliesstoff mit dreidimensionaler Struktur, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine dabei eingesetzte Vorrichtung. Der Vliesstoff besteht aus regelmäßig sich abwechselnden Bereichen mit tiefgezogenen, gewichtsverdünnten 3D-Erhebungen und nicht tiefgezogenen, flachen und im Gewicht unveränderten Zonen.

Die Erfindung betrifft außerdem ein spezielles Prägeverfahren und die hierfür notwendige Walzengeometrie , um dem Vliesstoff nach Passieren des Preßspaltes zweier ineinandergreifender Positiv- und Negativwalzen die spezielle 3D-Prägestruktur zu verleihen.

Der absorbierende Kern von Kinder-Windeln, Inkontinenz- und Damenhygiene- Produkten ist heute auf der Trageseite , d.h. der Körper zugewandten Seite von mindestens zwei Schichten abgedeckt. Zwischen dem Abdeckvliesstoff bzw. der perforierten Folie und dem absorbierenden Kern ist eine Aufnahme- und Verteilerschicht (AVS) aus Vliesstoff oder reticuliertem Schaumstoff positioniert, die wie der Name schon ausdrückt die Körperflüssigkeit (Urin, dünnen Stuhlgang oder Menses) schnell aufnimmt und möglichst gleichmäßig an den darunter liegenden, gewöhnlich aus Zellstoff und Superabsorber-Pulver bestehenden absorbierenden Kern verteilt. Dadurch wird einerseits die menschliche Haut trockengehalten mit dem Ergebnis der Verhinderung von Hautreizungen und andererseits eine Leckage der Körperflüssigkeit durch seitlichen Austritt verhindert. Auf der Rückseite ist das absorbierende Hygiene-Produkt mit einer wasserdichten Folie oder einem Vliesstoff-Folienlaminat gegen

Körperflüssigkeitsdurchtritt abgedichtet.

Für AVS sind thermisch in heißluftdurchströmten Trockner gebundene Vliesstoffe oder mit Polymerdispersionen gebundene Vliesstoffe aus gekräuselten, relativ grobtitrigen Fasern bekannt. Die Fasern weisen Titer von mehr als 3,3 dtex und bestehen vorzugsweise auf Polyester (Polyethylenterephthalat) und/oder Polyolefinen, wobei zum Zwecke einer Faserbindung im Durchströmofen Bikomponenten-Fasern mit Side-by- Side- oder Kern/Mantelstruktur eingesetzt werden und eine der beiden Faserkomponenten deutlich tiefer schmilzt als die andere Komponente. Solche Vliesstoffe weisen in Beziehung zu ihrem niedrigen Gewicht unmittelbar nach deren Fertigung ein relativ hohes Volumen (Dicke) auf. Es ist jedoch bekannt, dass diese anfängliche Dicke bereits beim Aufrollen der Ware unter praxisüblichen Spannungen deutlich herabgesetzt wird und die Preßbedingungen in der Verpackung ein weiteren Beitrag zur Dickenverminderung leisten.

Es wurden deswegen Lösungen angestrebt, eine Dicke nicht nur allein durch mehr oder weniger statistisch verteilte gekräuselte Fasern und deren Bindung zu erreichen, sondern solche gekräuselten Faservliesstoffe durch Wellung oder andere geometrische Ausrichtungen in die dritte Dimension, die wir künftig immer mit Z-Richtung beschreiben, zu bringen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch höhere Kompressionswiderstände erreicht werden können als mit sog. High-Loft-Vliesstoffen mit der Folge eines deutlich geringeren Dickenverlustes beim Durchschreiten der Fertigungsstufen einer Windel, incl. Verpacken und Lagern.

In DE 197 25 749 A1 wird ein Prägeverfahren zur Herstellung eines strukturierten , voluminösen Vliesstoffes beschrieben. Hierbei wird ein vorverfestigter Spinnvliesstoff, dessen Endlosfilamente nur 50 bis 70% der maximal möglichen Streckung gereckt worden sind einer besonderen Nachbearbeitung unterzogen. Diese besteht aus einer Passage des Spinnvliesstoffes zwischen einer Positivwalze mit Noppenoberfläche und einer Negativwalze mit Lamellenstegen quer zur Maschinenlaufrichtung, wobei die Lamellen in die von den Noppen freigehaltenen Gassen eingreifen. Es entstehen dadurch 3D-Vliesstoffe mit Bereichen konusartig ausgebildeter, gewichtsverdünnter Erhebungen, die von linienförmigen, unverformten Bereichen umschlossen sind.

Der Nachteil des in DE 197 25 749 A1 beschriebenen Prägeverfahrens liegt darin , dass er auf unverstreckte bzw. teilverstreckte Endlosfilamentvliesstoffe (Spinnvliesstoffe) beschränkt ist. Solche Vliesstoffe bestehen aus grobtritrigen, ungekräuselten Endlosfasern, die bekanntermaßen zu harten, rauhen und nicht textilen Produkten führen und daher als AVS in Windeln keine Anwendung finden. Selbst Endlosfilamente mit Side-by-Side-Struktur oder asymmetrischer Kem-/Mantel-Struktur führen im teilverstreckten Zustand zu keiner Kräuselung. Diese wird gewöhnlich erst durch eine thermische Nachbehandlung ausgelöst, die wiederum- wie dem Fachmann bekannt - durch die eingetretene Kristallisation eine Verstreckbarkeit (bzw. Verformbarkeit) verhindert. Und damit fehlen die Voraussetzungen für die Anwendbarkeit des in DE 197 25749 A1 beschriebenen Prägeverfahrens.

In EP-B 0.809.991 und EP-A 0.810.078 wird ein Fluid-Verteilungsmaterial mit verbesserten Fluid-Eigenschaften beschrieben. Hier wird eine plastisch verformbare Bahn durch Passieren eines Negativ-/Positiv-Walzenpaares zu einem Vliesstoff mit SD- Struktur verformt. Eine Abart der beiden o.g. Anmeldungen stellt das geprägte Material und Verfahren hierzu dar, das in EP-B 0.499.942 beschrieben ist. Solche wellpappenähnliche Struktur haben aber den Nachteil, dass sie keinen Dauerdruck- Bean-spruchungen standhalten.

In den EP-Anmeldungen 1.047.824, 1.047.823, 1.047.822 und 1.047.821 werden Vliesstoffe in einer intermediären Stufe mit Erhebungen und Vertiefungen dadurch erzeugt, dass das Flächengebilde zwei beheizte Zahnradwalzen passiert. Die Rippungen sind wenig kompressionsstabil aufgrund der Tatsache, dass Ihnen ein nicht stabilisierendes flaches Flächenbilde, dass auf einer Seite der Erhebungen bzw. Versteifungen aufgeklebt ist, fehlt. In den genannten Patentanmeldungen geht es vielmehr darum ,die Wellungen weitestgehend bzw. teilweise wieder herauszuziehen, um dadurch weiche und leicht elastische Produkte quer zur Wellung zu erzeugen.

Aus EP-A 0.976.375, EP-A 0.976.374 und EP-A 0.976.373 sind absorbierende Wegwerfartikel mit Fäkalienmanagementschicht bekannt, wobei die letztere aus einem gewellten Vliesstoffe besteht, der auf einen flachen Vliesstoff-Träger (EP-A 0.976.375) aufgeklebt ist. Anstelle des Vliesstoffträgers können auch dicke Polymerfilamente (EP-A 0.976.374) oder Netze (EP-A 0.976.37) treten. Solche gewellten und durch einen Träger stabilisierten Vliesstoff-Laminate haben sich als geeignete AVS für Fäkalienmanagement und verbessertes Urin-Management erwiesen. Die Fertigung solcher SD-Laminatstrukturen ist jedoch sehr aufwendig und bedarf zweier Komponenten und in manchen Fällen eines zusätzlichen Klebers. Der Einsatz eines dicken Monofilaments (mit einem Titer im Bereich von einigen Tausend dtex ) erwies sich jedoch als ungeeignet, da solche Monofilamente unverstreckt sind (bzw. aus der Lochdüse kommen) und daher sich bei der starken mechanischen Beanspruchung in Maschinenlaufrichtung bei der Windelfertigung unter Verdünnung des Filamentes dehnen, also in dieser Hinsicht eine nicht akzeptable Eigenschaft aufweisen.

Es ist Anliegen der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben, und einen geprägten Vliesstoff zu zeigen, der ohne das Erfordernis einer zusätzlichen Stabilisierungsschicht nach einer vorausgegangenen Zusammenpressung besser in seine ursprüngliche Form zurückkehrt als die bisher bekannten Ausführungen und der sich dadurch besser für die Aufnahme von Flüssigkeiten unterschiedlicher Zusammensetzung oder den Transport der Flüssigkeiten in eine Saugschicht eignet. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes und eine zur Durchführung des Verfahren geeignete Vorrichtung anzugeben. Insbesondere dem Windelhersteller soll eine Prägevorrichtung als Zusatz für eine Windelfertigungslinie angeboten werden, die es ihm erlaubt einen ungeprägten, zweidimensionalen Vliesstoff in-line mit der Windelfertigung in die Gestalt eines geprägten, dreidimensionalen Vliesstoffes mit verbesserter Flüsigkeitsaufnahme- und -Verteilfunktion zu überführen und in einer Windel oder einer Wundauflage zu plazieren. Daneben soll der Vliesstoff auch unbhängig von der Windelherstellung erzeugbar sein und die vorgenannten Eigenschaften nach einer Zwischenlagerung im aufgerollten Zustand weitgehend unverändert aufweisen.

Erfindungsgemäß besteht der dreidimensional geprägte Vliesstoff aus hauptsächlich in Maschinenlaufrichtung 2 orientierten Fasern und/oder Filamenten 3 und Zonen 5,7 mit regelmäßig sich abwechselnden Erhebungen 4a, 8a und Vertiefungen 4b, 8b, die durch in Maschinenlaufrichtung 2, ungeprägte, durchgehende Bereiche 6 von einander getrennt sind, wobei diese einen Anteil von 5 % bis 50% bezogen auf die Gesamtfläche des Vliesstoffes 1 ausmachen und bei dem die Erhebungen 4a, 8a und Vertiefungen 4b, 8b von der entgegengesetzten Seite aus betrachtet Vertiefungen respektive Erhebungen bilden, wobei die von den Erhebungen begrenzten Flächen dem Vliesstoff 1 eine scheinbare Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 5,5 mm verleihen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung beschreibt einen Vliesstoff aus Stapelfasern, bei dem Teilflächenbereiche in Maschinenlaufrichtung regelmäßig abwechselnd Erhöhungen und Vertiefungen (Gipfel/Täler) aufweisen und jede Erhebungs-A ertiefungsreihe von einem nicht verformten linienförmigen Bereich unterbrochen ist. Die nicht verformten linienförmigen Bereich sind in dem 3-dimensional verformten Vliesstoff symmetrisch bis asymmetrisch zu den Erhöhungen und Täler der jeweils benachbarten Bereiche angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform erstrecken sich die zu Höhen und Täler verformten Bereiche symmetrisch entlang der nicht verformten linienförmigen Bereich.

Die Reihe der quer zur Maschinenlaufrichtung jeweils nächsten verformen Bereich sind in Maschinenlaufrichtung derart angeordnet, dass sie jeweils auf Lücke zu der benachbarten Wellenreihe stehen.

Die Wellungen erstrecken sich exakt in Maschinenlaufrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes erfolgt in der Weise, dass Fasern und / oder Filamente 3 hauptsächlich in Maschinenlaufrichtung 2 orientiert zu einem Flor abgelegt, verfestigt und durch Behandlung mit Prägewalzen bei Temperaturen von 65°C bis 160°C zu einem dreidimensional Vliesstoff geformt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Stapelfasern des 2-dimensionalen Vliesstoffes für die 3D-Prägung werden dazu in

Maschinenlaufrichtung abgelegt. Der Faserflor kann zusätzlich entlang dieser

Vorzugsrichtung durch eine Stauchvorrichtung umorientiert worden sein.

Die Stapelfasern des in Maschinenlaufrichtung abgelegten Stapelfaserflores sind zwei- und/oder dreidimensional gekräuselt. Die Fasern bestehen aus solchem Faserpolymeren, die eine hohe Rückstellkraft gegenüber mechanischen Kräften ergeben. Als besonders geeignet haben sich Polyethylenterephthalat-Fasem in einem Titer von 3,3 bis 30 dtex, vorzugsweise jedoch 6,7 bis 18 dtex erwiesen. Faser^' unterschiedlichen Titers können miteinander verschnitten sein.

Die Stapelfaserflore sind entweder adhäsiv durch Einsatz wäßriger Polymerdispersionen nach bekannten Verfahren gebunden, durch thermische Faser-/Faser-Bindung in einem Umluftofen oder durch Hitze- und Druckanwendung in einem Kalander- Walzenpaar. Im Falle einer Umluftofen-Passage werden Bikomponentenfasern als Bindefaser den homophilen Fasern zugesetzt.

Der zur Prägeverformung vorlegte Vliesstoff enthält ein hydrophiles, gut netzendes oberflächenaktive Mittel (Tensid), das entweder bereits beim Faserhersteller in oder auf der Faser appliziert worden sind und/oder nachträglich auf den Vliesstoff aufgetragen worden ist und/oder durch die eingesetzte Polymerdispersionszubereitung mit in den Vliesstoff eingetragen worden ist. Das Tensid kann eine unterschiedlich ausgeprägte Haftung auf den Fasern aufweisen und damit auswaschbar bzw. semipermanent bis zu voll permanent gegen Körperflüssigkeitskontakt sein.

Im Falle einer adhäsiven Bindung wird ein wäßrige Polymerdispersion auf Basis eines Butadien-Copolymers, wie z.B. Styrol-Butadien oder Acrylnitril-Butadien-Copolymer eingesetzt. Das Bindemittel ist vorzugsweise frei an vernetzenden Komponenten und verbleibt nach der Applikation in dem Vliesstoff in einem thermoplastisch verformbaren Zustand. Die Shorehärte-A des aus der Dispersion gegossenen Binderfilmes liegt im Bereich von ca. 70 - 100, vorzugsweise 75 - 95.

Der Querschnitt der Stapelfasern kann die unterschiedlichen Formen aufweisen, wie z.B. rund, oval, trilobal, viereckig, rechteckig . Das Faserpolymere kann über den gesamten Faserquerschnitt in gleicher Dichte verteilt sein. Die Faser kann aber auch innen hohl sein, wobei der Hohlraum 10-30 % des Gesamtvolumens der Faser ausmachen kann. Für das erfindungsgemäße Prägeverfahren eignen sich alle gekräuselten Einkomponenten-Synthesefasem, die unter den Prägebedingungen nicht schrumpfen oder gar schmelzen. Die gekräuselten Synthesefasern können auch mit unverstreckten ungekräuselten Fasern verschnitten sein, jedoch mit einem Anteil < 50%.

Das zu einer 3D-Struktur zu verformende Basismaterial enthält vorzugsweise Polyesterfasern, wenn die Vliesstoffbindung mit einer wäßrigen Dispersion erfolgt. Das Faser : Binder-Verhältnis beträgt ca. 20 : 80 bis 40 : 60. Das Bindemittel kann mit bekannten Applikationsmethoden, wie Schaumimprägnierung, einseitigem Pflatschen oder Naß-in-Naß-Bedruckung aufgetragen worden sein. Das Bindemittel kann gleichmäßig über den Querschnitt des Vliesstoffes verteilt sein oder einen Bindemittelauftragsmengen-Grandienten von einer Seite zur anderen Seite aufweisen. Die Trocknungstemperaturen und Verweilzeiten im Trockner müssen so gewählt werden, dass eine völlige Verfilmung des Polymeren stattfindet. Dies ist an der Transparenz (des nicht pigmentierten Bindemittels) der Binderpunkte feststellbar.

Der Stapelfaserflor des Precursors kann aus einer oder bis zu drei Lagen bestehen. Die drei Lagen weisen vorzugsweise einen steigenden Durchschnittstiter von einer Lage zur jeweils nächsten benachbarten Lage auf. Nach der 3D-Verformung wird der mehrlagige Vliesstoff mit der gröbsten (höhertitrigsten) Florseite zur Unterseite des Abdeckviiesstoff zugewandt in der Windel als AVS positioniert. Bei geprägtem Vliesstoff mit Bindemittel- verteilungsgrandienten hat die bindemittelreichere Seite Kontakt zum absorbierenden Kern bzw. das sie umhüllende hydrohile Meltblown-Vlies oder Tissue-Papier (engl. Gore Wrap).

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus mindestens zwei Prägewalzen 21 , 22, die so miteinander im Eingriff stehen, dass ein Vliesstoff 20 zwischen ihnen hindurchgeführt und geformt wird, wobei die Prägewalzen 21, 22 aus Zahnrädern 11 bestehen, die durch Abstandshalter 12 getrennt auf einem Schaft 13 angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Die Erfindung wird an Hand von 6 Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Abbildung 1 - die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen dreidimensional geformten Vliesstoff

Abbildung 2 - den Querschnitt eines erfindungsgemäßen dreidimensional geformten Vliesstoffes entlang der Schnittlinie 9 - 9

Abbildung 3 - den Querschnitt eines erfindungsgemäßen dreidimensional geformten Vliesstoffes entlang der Schnittlinie 27 - 27

Abbildung 4 - schematische Darstellung einer Prägewalze

Abbildung 5 - den Querschnitt durch eine Prägewalze

Abbildung 6 - schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

Abbildung 7 - Querschnitt einer Zahnradscheibe

Der 3D-geprägte Vliesstoff 1 ist in der Draufsicht in Abb. 1 wiedergegeben. 2 gibt die Maschinenlaufrichtung an. Der Vliesstoff besteht aus den in Maschinenlaufrichtung 2 ausgerichteten Fasern 3, welche durch bekannte Methoden aneinander gebunden sind. Der Vliesstoff 1 weist in Maschinenlaufrichtung 2 jeweils zwei sich immer wiederholende Zonen 5, 7 und den Bereich 6 auf, wobei die Zonen 5 und 7 eine 3D-Prägung aufweisen und der jeweils zwischen Zone 5 und 7 positionierte Bereich 6 im ungeprägten Zustand verbleibt. Die Erhöhungen 4a der Zonen 5 wechseln sich mit Vertiefungen (Talmulden) 4b ab. Innerhalb der Zonen 7 sind die Erhöhungen 8a und Vertiefungen 8b so angeordnet, dass sie beispielsweise auf Lücke stehen im Bezug auf die Erhöhungen 4a und Vertiefungen 4b der Zonen 5. Der Vliesstoff 1 besteht also aus zwei Oberflächen, wobei die Erhöhungen die eine und die Vertiefungen die andere Oberfläche bilden. In

Abb. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A A wiedergegeben und der Blick von diesem Schnitt in quer zur Maschinenlaufrichtung 2. Im Vordergrund ist die wellenförmige 3D-Struktur, welche durch Aneinanderreihen der bogenförmigen Erhöhungen 4a und Vertiefungen 4b wiedergegeben ist. Hinter diesen Wellungen im Vordergrund erstreckt sich in Maschinenlaufrichtung 2 die ungeprägte Bereiche 6. Hinter den Bereichen 6 erstreckt sich eine zweite Wellenlinie, welche durch die Erhebungen 8a und Täler 8b^' gekennzeichnet ist. 8a und 8b stehen jeweils auf Lücke zu 4a und 4b.

In Abb. 3 ist das Schnittbild entlang der Linie B — B (d.h. quer zur Maschinenlaufrichtung 2) als Vordergrund und der Blick in Maschinenlaufrichtung 2 als Hintergrund (gestrichelte Linien) dargestellt. Das Flächengewicht der nicht tiefgezogenen Bereiche 6 ist dabei signifikant höher als das Gewicht der angrenzenden Zonen 5 und 7. Das Flächengewicht der 3D-geprägten Zonen 5 und 7 verringert sich um den Faktor der sich aus der Division des Abstandes 28 zum Umfang von Stelle 29 nach Stelle 30 ergibt. Beträgt beispielsweise das Flächengewicht des ungeprägten Vliesstoffes 60 g/m², der Abstand 28 eine Länge von 6 mm und der Umfang von Position 29 zu 30 eine Länge von 15 mm so ergibt sich für die 3D-geprägten Zonen entlang seiner Oberflächen ein Gewicht von 24 g/m², was einer deutlichen Materialverdünnung innerhalb der geprägten Zonen um 60% Fasermasse entspricht. Das höhere Flächengewicht in den Zonen 6 in Verbindung mit den dort unbeschädigten Faserbindungen bedingt die vorteilhafte Eigenschaft des Vliesstoffs, dass dieser insgesamt ohne das Erfordernis einer zusätzlichen Stabilisierungsschicht nach einer vorausgegangenen Zusammenpressung besser in seine ursprüngliche Form zurückkehrt als alle bisher bekannten Ausführungen mit der Folge, dass sich der Vliesstoff besser für die Aufnahme von Flüssigkeiten unterschiedlicher Zusammensetzung oder den Transport der Flüssigkeiten in eine Saugschicht eignet.

In Abb. 4 ist eine Prägewalze 21 dargestellt. Auf eine Achse 13, die mit einem Klemmkeil 14 versehen ist, werden abwechslungsweise eine Zahnräderscheiben 11 , dann ein ungezackte Abstandshalter-Scheibe 12 mit einem kleineren Durchmesser aufgesteckt. Der Durchmesser der Scheibe 12 entspricht dem Durchmesser der Zahnradscheibe 11 an deren tiefsten Stellen 17 (den Tälern).

In Abb. 5 ist ein Querschnitt einer solchen Prägewalze 21 dargestellt. Die Zähne 15 der vorderen Zahnräderscheibe 11 weisen die Erhöhungen 16 und Vertiefungen 17 auf. Hinter der Zahnradscheibe 11 ist (nicht erkennbar) eine ungezahnte Scheibe 12 mit dem Durchmesser 19 auf die Achse 13 mit ihrer Nut 18 aufgesteckt.

Gemäß Abb. 6 besteht eine Prägewerk aus mindestens zwei ineinandergreifende Prägewalzen 21 und 22. Mindestens eine der beiden ist beheizbar. Zur Aufheizung der Walzenoberfläche kann zusätzlich ein Wärmequelle 26 angebracht werden. Die ungeprägte Vliesstoffbahn 20 passiert im Bereich 23 die ineinandergreifenden Zähne der beiden Prägewalzen 21 und 22 und wird verformt, begünstigt durch Hitze, zu einem 3D- geprägten Vliesstoff der neuen Oberflächenstruktur. Die Abzugswalze 24 weist eine rauhe Oberfläche 25 auf, die den Weitertransport der Flächenware begünstigt.

Die Prägevorrichtung kann in einer max. Breite bis zu ca. 220 cm betrieben werden. In einer schmaleren Ausführungsform in Walzenbreiten zwischen ca. 55 bis 125, vorzugsweise zwischen 65 und 90 cm kann sie in Windelmaschinen integriert werden. Dies ist eine besondere Ausführungsform des Verfahrens, das den Vorteil in sich birgt, flache Rollenware, geschnitten in Scheiben anzuliefern und dem logistischen Problem der Ablage der Bändchen in Kartons (Fastooning) bzw. kostenintensives, kreuzförmiges Aufwickeln (Spooling ) zu umgehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit der Spezialausführung einer Prägung in der Windelmaschine hat den weiteren Vorteil, dass der ungeprägte Vliesstoff mit Fluidaufnahme- und Verteilungsfunktion stärker verdichtet werden kann als einer, der keiner 3D-Prägung unterzogen wird. Eine ungeprägte Rollenware ist immer mit dem Problem behaftet, dass im Rollenkern in Hülsennähe eine stärkere Dickenkompression als im Außenbereich stattfindet, die auch nach der Plazierung in der Windel sich nicht vollkommen egalisiert. Eine Masterrolle mit einem 3 inch Kern als Innendurchmesser, mit bindergebundenem Aufnahme- und Verteilervliesstoff auf einem Außendurchmesser von 114 cm gewickelt ergibt ca. 2.500 bis 3.000 lfm pro Rolle. Durch eine geringere Wickelhärte könnte zwar das Kompressionsproblem im Wickelkern weitgehend gelöst werden, ist aber mit dem Kosten-Nachteil verbunden, weniger Laufmeter auf die Rolle zu bekommen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. das daraus resultierende geprägte, voluminöse Fertigmaterial läßt eine deutlich stärke Verdichtung des ungeprägten Halbmaterials zu mit dem Vorteil einer Behebung des erwähnten Kompressionsproblems am Wickelkern und dem logistischen Vorteil deutlich mehr Laufmeter(lfm)-Länge auf den Wickel zu bekommen.

Der ungeprägte Vliesstoff im Gewichtsbereich von 30 bis 100 g/m², vorzugsweise 40 bis 80 g/m² weist eine Dicke, gemessen bei 0,5 kPA Belastung von 0,20 bis 1 ,50 mm, vorzugsweise 0,35 bis 1 ,20 mm auf. Die Dicke nach der Prägung hängt in erster Linie von der Höhe der Zähne ab, dem Abstand zwischen den Zähnen (Grad des Engagements = Intensität des Ineinandergreifens ) und in zweiter Linie vom dem Flächengewicht des ungeprägten Vliesstoffes. Die Dicke des geprägten Vliesstoffes gemessen über die durch die Erhebungen gedachte Flächen liegt im Bereich von ca. 0,50 bis ca. 5,50 mm, vorzugsweise ca .0,900 bis ca. 4,50 mm.

Die Breite der Zonen 5 und 7 mit Zahnradprägung liegt im Bereich von ca. 3,0 bis ca. 20 mm, vorzugsweise 6 bis 12 mm . Die Zonen 5 und 7 können jeweils die gleiche Breite oder aber auch unterschiedliche Breiten aufweisen. Vorzugsweise haben sie die gleiche Breite. Der Bereich 6 sind generell < der Hälfte der Summe aus Breite der Zone 5 und Zone 7 und betragen vorzugsweise nur ca. 5 % bis ca. 25 % dieser Summe. Wird beispielsweise eine Breite von 7,0 mm für Zone 5 und 7 gewählt, so beträgt die Breite der Bereiche 6 nur 0,7 mm bis 3,5 mm. Die Bereiche 6 können zwar unterschiedliche Breiten aufweisen, dürfen aber eine Gesamt Flächenanteil von max. 50% nicht überschreiten und liegen vorzugsweise im Bereich von ca. 10 bis ca. 33 % bezogen auf Gesamtfläche des geprägten Vliesstoffes. Besonders bevorzugt ist jedoch eine 3D-Optik mit gleich breiten Bereichen 6.

An der Unterseite des 3D-geprägten, als AVS einsetzbaren Vliesstoffes kann nachträglich hydrophiles (oder durch Zusatz von Netzmitteln saugend gestaltetes ) Bindemittel appliziert worden sein. Als Unterseite wird diese Seite verstanden, deren Oberfläche durch die ungeprägten Bereiche 6 und die Vertiefungen 4b und 8b begrenzt wird. Eine solche einseitige Binderapplikation kann zum Zwecke der weiteren 3D- Struktur-stabilisierung vorteilhaft sein und durch verstärkte Hydrophilie einen Transport des Fluids in Richtung absorbierenden Kern fördern.

Beispiel 1

Es wird ein Flor aus gekräuselten Stapelfasern aus Polyester mit einem Titer von 6,7 dtex und ein Schnittlänge von 51 mm in Maschinenlaufrichtung abgelegt. Das Florgewicht beträgt 45 g/m². Der Flor wird mit Wasser benetzt, um die anschließenden einseitige Bedruckung mit Bindemittel zu erleichtern. Als Bindemittel wird eine wäßrige Polymerdispersion auf Basis carboxyliertem Copolymerisat Styrol-Butadien eingesetzt. Die Shorehärte-A des aus diesem Bindemittel hergestellten Filmes beträgt ca. 90 bis 95. Der 50 %igen Dispersion wird Netzmittel, etwas Pigmentfarbstoff und Verdünnungswasser zugesetzt , so dass eine "wasserdünne" 40%ige Mischung resultiert. Diese Mischung wird einseitig mit Hilfe einer Rasterwalze deren Vertiefungen mit dieser Mischung ausgefüllt sind auf den Faserflor aufgetragen. Während der Trocknung bei 180 °C auf Trockenzylindern migriert das Bindemittel teilweise in Richtung bindemittel-auftragsfreier Seite. Dadurch entsteht ein Konzentrationsgradient des Bindemittels von einer Vliesstoffseite zur anderen. Nach der Trocknung verbleibt die Ware noch solange auf dem Trockner, bis eine totale Verfilmung der Binderpunkte erfolgt ist. Die Auftragsmenge dieses relativ harten carboxylierten Styrol-Butadien-Latex beträgt 15 g/m². Daraus ergibt sich ein Faser : Binder - Verhältnis von 75 : 25.

Die Eigenschaften (Dicke; Wiedererholung und dergleichen) dieser ungeprägten Ware werden in Tab. 1 denjenigen einer geprägten Ware gegenübergestellt.

Dieses Halbmaterial wurde anschließend der erfindungsgemäßen Prägung unterzogen, wobei eine Prägevorrichtung entsprechend den Abb. 4 bis 6 eingesetzt wurde.

In Abb. 7 ist der Querschnitt einer Zahnradscheibe vergrößert dargestellt. Unter n verstehen wir den Innenradius des Zahnrades und unter r_a den Außenradius des Zahnrades. Die Höhe h der Zähne errechnet sich aus der Differenz von r_a und n . Der (gebogene) Abstand tj auf der Innenseite und t_a auf der Außenseite läßt sich aus der Formel für den Umfang u = 2 r π berechnen. Der Umfang u_a und uj läßt sich aus der Multiplikation der Anzahl der Zähne z auf dem Zahnrad mit der Teilung tj bzw. t_a berechnen:

In den Beispielen 1 , 2 wurden Prägewalzen mit Zahnrädern folgender Ausmaße und Form verwendet:

Z = 28 n = 35 mm r_a = 37,5 mm

Mit obigen mathematischen Beziehungen errechnen sich folgende Werte für tj und t_a: tj = 7,85 mm und t_a= 8,41 mm

Durch die Verjüngung der Zähne In Richtung Außenseite der Walze und des kreisförmigen Durchmessers der Walze gilt für die Abstände dj und d_a die Beziehung

In Beispiel 1 beträgt das Verhältnis von d_a : dj 2,88 : 1 ,0.

Die Breite des Abstandhalters 12 (siehe Abb.4) beträgt 0,20 mm und die Breite der Zahnräder 0,75 mm, wodurch sich ein Anteil des ungeprägten Bereichs 6 von etwa 20% der Gesamtfläche des Vliesstoffes ergibt.

Der 60 g/m² schwere Vliesstoff 20 wird durch den Spalt der beiden ineinander greifenden Prägewalzen 21 und 22 geführt mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min (600 m/h). Die Außentemperatur der Zahnradwalze 11 aus Stahl SAE 1045 beträgt 125°C. Die Zahnradwalze 22 aus Polyamid ist unbeheizt und erwärmt sich beim Lauf etwas. Ein Abfallen der Temperatur auf der Stahlwalze wird durch die zusätzliche Wärmequelle 26 sichergestellt. Die Abzugswalze 24 ist gekühlt. Anschließend wird die Ware mit möglichst niedriger Zugspannung aufgerollt.

Beispiel 2

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass das Florgewicht auf 31 g/m² herabgesetzt worden ist . Der Bindemittelanteil betrug 12 g/m², was einem Faser : Binder - Verhältnis von ca. 73 : 27 entspricht.

Die 3D-Prägung wurde entsprechend des Beispieles 1 vorgenommen.

Vergleichsbeispiel 1

Der in Beispiel 1 hergestellte 60 g/m² schwere bindergebundene Vliesstoff wird einer Prägung nach dem Stande der Technik unterzogen. Zu diesem Zwecke ist ein Walzenpaar hergestellt worden, bei denen keine Abstandhalterscheiben 12 zwischen die Zahnradscheiben auf den Konus aufgesteckt worden sind und bei denen die Zahnradscheiben alle die gleiche Stellung aufweisen, d.h. nicht auf Lücke gedreht worden sind. Die Zahntiefe ist gleich gewählt wie in Beispiel 1.

Das in Beispiel 1 hergestellte bindergebundene, 60 g/m² schwere Vliesstoffhalbmaterial wurde unter den Bedingungen des Beispieles 1 geprägt.

Dieses konventionell geprägte Referenzmuster mit einer Art Wellung, die in etwa einer Wellpappe entspricht wurden auf Dicke, Wiedererholvermögen und Kriechwiderstand geprüft. Die Ergebnisse des Referenzmusters, des ungeprägten Halbmaterials und des Musters auf Beispiel 1 wurden in Tab. 1 gegenübergestellt.

Angewandte Prüfmethoden

• Liquid Strike Through Time (Flüssigkeitsdurchschlagszeit) nach EβANA 150.3-96 (Lister-Tester) • Coverstock Rewet (auch Wet Back genannt) nach EDANA 151.1 -96

Strike Through Time wurden nach der 1., 2. und 3. Flüssigkeitsbeaufschlagung und der Rewet nach der 3. Flüssigkeitsbeaufschlagung gemessen.

In Tab. 1 sind die Ergebnisse der Beispiele 1 und 2 des ungeprägten und des geprägten bindergebundenen Vliesstoffes als arithmetische Mittelwerte aus jeweils 3 Einzelmessungen zusammengetragen.

Tab. 1: Liquid Strike Through und Rewet gemessen direkt am Prüfling (außerhalb der Windel) nach EDANA-Methode mit der Lister-Prüfanordnung

Durch die Ergebnisse in Tab. 1 wird deutlich, dass insbesondere die Liquid Strike Through Time signifikant des erfindungsgemäß geprägten Vliesstoff deutlich niedriger (besser) ist als im ungeprägten Zustand. Auch beim Rewet sind Verbeserungen zu erkennen, die jedoch weniger signifikant ausfallen als bei der Liquid Strike Through Time. Im Kanga-Test, ausgeführt an einer Windel (siehe Tab. 2) sind die Rewet-Ergebnisse dagegen noch signifikanter verbessert als bei dem EDANA-Lister-Test.

Liquid Strike Through Time (Einsickerzeit) mit dem sog. Kanga-Test von Stockhausen S.OSSE.204-3.0 gemessen an einer Windel : Es wurden eine handelsübliche Windel der Größe maxi plus ohne Aufnahme- und Verteilerschicht geöffnet und zwischen den absorbierenden Kern und der Deckschicht (Top sheet) der Prüfkörper als Aufnahme- und Verteilerschicht gelegt. Dann wurde die Windel wieder geschlossen und in dieser Weise dem Kanga-Test unterzogen. Als Testflüssigkeit wurden je Probe 120 ml einer 0,90%ige Kochsalzlösung (sog. Synthese-Urin) eingesetzt. Nach dem zentrierten Einlegen der Windel zwischen dem rund (der Körperform entsprechend) geformten Plastikkörper und dem sie umschlingendem Gewebeband wird der Plastikkörper mit einem Gewicht von 12,5 kg belastet. Anschließend werden 120 ml der Flüssigkeit in den senkrecht ausgerichteten (für girl, unisex) Zylinder der Testapparatur gegossen und die Zeit bis zum totalen Einsichern der Flüssigkeit in die Windel gestoppt Einsickerzeit 1).

Nach einer Wartezeit von jeweils 20 Minuten wird eine zweite (Einsickerzeit 2) und eine dritte Messung (Einsickerzeit 3) mit derselben Flüssigkeitsmenge (120 ml) durchgeführt.

Rewet (Rücknässung mit dem sog. Kanga-Test von Stockhausen S.OSSE.204-3.0 gemessen an einer Windel :

Zur Bestimmung des Rewet-Verhaltens wird nach totalem Einsickern der dritten Flüssigkeitsmenge weitere 20 Minuten gewartet, die Windel aus der Meßapparatur entfernt und auf einem Tisch ausgebreitet. Ein eingewogener Stapel aus 3 Filterpapieren von je ca. 40 g/m² wird auf die Flüssigkeitseintrittsstelle der Windel gelegt und mit 1270 g (was einer Druckbelastung von ca. 20 g/cm² entspricht) . Nach 20 Minuten werden die Filterpapierstapel zurückgewogen. Je niedriger der Wert ist, umso trockener bleibt die Babyhaut.

Tab. 2 : Ergebnisse der Sickerzeit (Strike Through Time) und des Rewet bestimmt nach der sog. Kanga Methode

Aus Tab. 2 geht hervor, dass der erfindungsgemäße Vliesstoff , eingebaut in eine Windel als AVS signifikant bessere Eigenschaften aufweist.

• Kriechbeständigkeit KB

Zur Bestimmung der Kriechbeständigkeit KB wurden Muster des Formates von ca. 7 x 7 cm ausgestanzt und im Labor 25 Stunden lang klimatisiert. Zur Ermittlung eines arithmetischen Mittelwertes wurden jeweils 3 Einzelmessungen durchgeführt.

Der Prüfling wurde 72 Stunden lang bei 45°C mit 7,2 kPa belastet. Die zu belastende Stelle wurde markiert. Danach wurde die Probe aus dem Ofen genommen und für 2 Minuten entlastet. Anschließend die Dicke gemessen mit einem Preßdruck von 0,5 kPa und einer Preßdruckfläche von 25 cm². Nach einer Entlastungszeit von 2 Stunden und 24 Stunden wurde die Dicke erneut gemessen.

Tabelle 3: Dickenmessung nach thermischer Lagerung (Kriechbeständigkeit KB) und nach unterschiedlichen belastungsfreien Erholungszeiten Die Ausgangsdicke des Referenzmusters mit konventioneller Prägung (Wellung) zeigt schon nach einer Belastung von 0,5 kPa eine signifikant niedrigere Dicke als Beispiel 1, 3D-geprägt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

• Spezifisches Volumen (SV)

Die Dicken d wurden bei Belastungen von 0,50 kPa und 6,2 kPa gemessen . Durch folgende Umrechnung erhält man den Wert für das spezifische Volumen in cm³/g (der reziproke Wert der spezifischen Raumdichte):

SV = (d / FG ) x 1000 in (cm³/g)

Wobei FG das Flächengewicht des Vliesstoffes in g/m² und d die Dicke in mm ist.

Tabelle 4: Spezifisches Volumen

Auch die in Tab. 4 aufgeführten Werte für das spezifische Volumen zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen 3D-Prägung ein besserer Vliesstoff mit signifikant Fluid-Aufnahme- Funktion geschaffen worden ist.

Claims

Patentansprüche

1. Dreidimensional geprägtes Flächengebilde aus Vliesstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff (1) aus Fasern und/oder Filamenten (3) besteht und beiderseits Zonen (5,7) mit sich regelmäßig oder unregelmäßig abwechselnden Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) versehen ist, die quer zur Maschinenlaufrichtung (2) durch ungeprägte, durchgehend ausgebildete Bereiche (6) voneinander getrennt sind, die sich in Maschinenlaufrichtung erstrecken und einen Anteil von 5 % bis 50%, bezogen auf die Oberfläche des ungeprägten Vliesstoffs s (1), ausmachen, wobei die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b), von der jeweils entgegengesetzten Seite aus betrachtet, Vertiefungen, respektive Erhebungen, bilden und dass die beiderseitigen Erhebungen erhaben vorstehend ausgebildet sind, bezogen auf Flächen 28, die durch jeweils eine gedachte Verlängerung der beidseitigen Oberflächen der ungeprägten, durchgehend ausgebildeten Bereiche (6) gebildet sind.

2. Flächengebilde nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitel der beiderseitigen Erhebungen (4a, 8a) zu einem überwiegenden Teil gedachte Ebenen 27 berühren, die einen Abstand H von 0,5 mm bis 5,5 mm voneinander haben.

3. Flächengebilde nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitel der beiderseitigen Erhebungen (4a, 8a) zu einem überwiegenden Teil gedachte Ebenen 27 berühren, die einen Abstand von 0,9 mm bis 4,5 mm voneinander haben .

4. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (6) einen Anteil von 10 % bis 33 % einnehmen, bezogen auf die Gesamtfläche des Vliesstoffes (1).

5. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern oder Filamente hauptsächlich in Laufrichtung (2) der bei seiner Herstellung verwendeten Anlage orientiert sind.

6. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) benachbarter Zonen (5, 7) in einem gitterartigem Muster angeordnet sind.

7. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) benachbarter Zonen (5, 7) so angeordnet sind, dass die Erhebungen (4a) und Vertiefungen (8b) ) beiderseits der durchgehend ausgebildeten Bereiche, in Laufrichtung (2) der bei seiner Herstellung verwendeten Anlage betrachtet, symmetrisch angeordnet sind.

8. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) benachbarter Zonen (5, 7) beiderseits der durchgehend ausgebildeten Bereiche (6), in Laufrichtung (2) der bei seiner Herstellung verwendeten Anlage betrachtet, einander auf Lücke zugeordnet sind.

9. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4a, 8a) und Vertiefungen (4b, 8b) benachbarter Zonen (5, 7) beiderseits der durchgehend ausgebildeten Bereiche (6), in Laufrichtung (2) der bei seiner Herstellung verwendeten Anlage betrachtet, unsymmetrisch gegeneinander verschoben angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein ebenes Vlies aus Fasern und/oder Filamenten (3) gebildet wird, die hauptsächlich in Laufrichtung (2) der bei seiner Herstellung verwendeten Anlage (2) orientiert sind, dass die Fasern und / oder Filamente (3) des Vlieses miteinander verbunden werden und dass der so erhaltene Vliesstoff nachfolgend bei einer Temperatur von 65°C bis 160°C der Einwirkung von zumindest einer Prägewalze ausgesetzt und hierdurch in die Gestalt eines dreidimensionalen Vliesstoffs überführt wird.

11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern oder Filamente durch ein Bindemittel verbunden werden .

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel einseitig auf das Vlies aufgetragen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel ein Netzmittel zugesetzt wird.

14. Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nur die durchgehend ausgebildeten Bereiche (6) vor, während oder nach der Verformung durch zumindest einen zweiten Bindemittelauftrag verstärkt werden.

15. Verfahren einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bindemittelauftrag durch Sprühen oder Drucken auf die durchgehend ausgebildeten Bereiche (6) erfolgt.

16. Verfahren einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf die durchgehend ausgebildeten Bereiche (6) von beiden Seiten ein zweiter Bindemittelauftrag aufgebracht wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Prägewalzen (21, 22) so miteinander im Eingriff stehend vorgesehen sind, dass ein Vliesstoff (20) zwischen ihnen hindurchführ- und verformbar ist, wobei die Prägewalzen (21 , 22) aus Zahnrädern (11) bestehen, die durch Abstandshalter (12) voneinander getrennt auf einem Schaft (13) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (11) gerade oder schräg gezahnt sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (11) der Prägewalzen (21, 22) aus den gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen ausgewählt sind und aus Eisen, Kupfer, Aluminium und deren Legierungen oder Polymeren bestehen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (11) der Prägewalzen (21) aus Aluminium und die der Prägewalzen (22) aus Polyamid bestehen.

2 I.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Prägewalze erwärmt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erwärmung ein Wärmestrahler (26) vorgesehen ist.