DE69128027T2

DE69128027T2 - Absorbierende struktur mit einer thermisch gebundenen versteiften faserlage und einer lage aus superabsorbierendem material

Info

Publication number: DE69128027T2
Application number: DE69128027T
Authority: DE
Inventors: Glen Lash
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2011-01-15
Also published as: KR920702985A; JP3696881B2; EP0513148B1; IE910226A1; AU7223491A; ATE159417T1; BR9105958A; AU659407B2; JPH05503449A; EP0513148A1; CA2068519C; KR100193696B1; DE69128027D1; SA91110335B1; GR3025249T3; EP0513148A4; CA2068519A1; ES2108043T3; WO1991011162A1; DK0513148T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft absorbierende Strukturen, die sowohl versteiftes Fasermaterial auf Zellulosebasis als auch superabsorbierendes Material verwenden. Die absorbierenden Strukturen können in einer Vielzahl von absorbierenden Artikeln verwendet werden, wie etwa in Wegwerfwindeln, Inkontinenzkissen und -hosen für Erwachsene und dergleichen, die zur Versorgung relativ großer Mengen ausgeschiedener Körperfluide, insbesondere wiederholter Ausscheidungen von relativ großen Mengen von Fluid in relativ kurzen Zeiträumen, erforderlich sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Absorbierende Bahnen, die verfilzte Fasermassen umfassen, d.h. faserige Bahnen, sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Solche Bahnen können Flüssigkeiten, wie etwa ausgeschiedene Körperfluide, sowohl durch einen Absorptionsmechanismus, bei welchem Fluid durch das Fasermaterial selbst aufgenommen wird, als auch durch einen Saugmechanismus, bei welchem Fluid in den Kapillarzwischenräumen zwischen Fasern erfaßt, durch sie hindurch verteilt und in ihnen gespeichert wird, in sich aufnehmen. Ein Mittel zur Verbesserung der Absorptionseigenschaften solcher faseriger Bahnstrukturen besteht darin, ein superabsorbierendes Material, wie etwa ein polymeres gelbildendes Material (das auch als Hydrogel-bildendes Material, superabsorbierende Polymere etc. bezeichnet wird), welches Fluid in sich aufnimmt, darin einzubauen. Das superabsorbierende Material dient zur Zurückhaltung von Fluid, wie etwa von ausgeschiedenen Körperflüssigkeiten. Eine absorbierende Struktur dieser Art, in welcher Hydrogel-bildende Materialien in partikulärer Form in faserige Bahnen eingebaut sind, ist in Weisman und Goldman; US-Patent 4,610.678; ausgegeben am 9. September 1986, geoffenbart.
Die Verbesserung der Absorptionsfähigkeit, die durch Einbau von absorbierenden gelbildenden Materialien erreicht wurde, gestattete die Herstellung von absorbierenden Artikeln, wie etwa Windeln, die relativ dünne absorbierende Kerne verwenden und daher relativ dünne Produkte darstellen. Dünnere Windeln sind weniger sperrig zu tragen und passen besser unter der Kleidung. Sie sind auch in der Verpackung kompakter und machen es für den Konsumenten leichter, die Windeln zu transportieren und aufzubewahren. Kompaktheit in der Verpackung führt auch zu verringerten Vertriebskosten für den Hersteller und den Händler.
Eine solche Konfiguration eines absorbierenden Kerns, der zur Verwendung als die absorbierende Struktur in relativ dünnen absorbierenden Artikeln geeignet ist, ist im US-Patent 4,765.780, ausgegeben am 23. August 1988 (Angstadt), geoffenbart Dieses Patent offenbart absorbierende Artikel, wie etwa Windeln, die eine zweischichtige Konfiguration des absorbierenden Kerns aufweisen, wobei der Kern eine obere primäre Schichte und eine untere staubdichte Schichte umfaßt. Die primäre Schichte ist eine im Luftstrom gelegte Bahn von hydrophilem Fasermaterial mit einer wesentlichen Menge von hiezu zugemischtem absorbierenden gelbildenden Material. Die staubdichte Schichte umfaßt hydrophiles Fasermaterial und enthält vorzugsweise kein absorbierendes gelbildendes Material.
Eine Weitere Konfiguration für einen absorbierenden Kern ist in Weisman/Houghton/Gellert, US-Patent 4,673.402, ausgegeben am 16. Juni 1987, geoffenbart Dieses Patent offenbart absorbierende Artikel mit einem zweischichtigen absorbierenden Kern. In der zweischichtigen Konfiguration weist der Kern eine obere primäre Schichte auf, die eine im Luftstrom gelegte Bahn aus hydrophilem Fasermaterial, gegebenenfalls in Mischung mit einer geringen Menge von Partikeln aus polymerem gelbildenden Mittel, ist. Der Kern umfaßt auch eine darunterliegende Einlageschichte, die eine im Luftstrom gelegte Mischung von hydrophilem Fasermaterial und einer deutlichen Menge von Partikeln aus polymerem gelbildenden Mittel ist. Diese Einlageschichte ist im allgemeinen in Richtung zum Vorderteil des absorbierenden Artikels positioniert, sodaß mehr als die Hälfte des Materials des polymeren gelbildenden Mittels in dem Artikel in der vorderen Hälfte desselben angetroffen wird. Absorbierende Artikel mit der speziellen zweischichtigen Konfiguration des '402-Patentes können in der Form von besonders dünnen, hochwirksamen Windelprodukten mit geringer Auslaufneigung hergestellt werden.
Unabhängig von der Existenz absorbierender Kerne gemäß der vorhergehenden Beschreibung besteht ein Bedarf an der Schaffung absorbierender Kerne mit verbesserter effektiver Absorptionskapazität. Ein Weg, um dies theoretisch zu erreichen, wäre die Steigerung des Gehalts an polymerem gelbildenden Material in dem absorbierenden Kern. Leider tendieren hohe Gehalte von polymerem gelbildenden Material (insbesondere Mengen von mehr als etwa 15 %) in faserigen Bahnen, die in der Regel in absorbierenden Kernen verwendet werden, ein Phänomen hervorzurufen, das als Gelblockierung bezeichnet wird. Gelblockierung tritt auf, wenn das polymere gelbildende Material, das in Bereichen vorliegt, die zuerst mit Fluid in Kontakt kommen, eine Steigerung des Volumens als Konsequenz der Aufnahme von Fluid und der Bildung des Hydrogels erfährt. Wenn die Konzentration von polymerem gelbildenden Material zu hoch ist, kann das Hydrogel weiteres Fluid daran hindern, in andere Regionen des Kerns, die eine ungenützte Absorptionskapazität aufweisen, vorzudringen. Das Auftreten von Gelblockierung kann während des Gebrauchs des absorbierenden Artikels zum Auslaufen führen.
Es wurden polymere gelbildende Materialien entwickelt, die eine herabgesetzte Tendenz zur Hervorrufung von Gelblockierung aufweisen. Solche Materialien sind in dem US-Patent RE 32.649, 19. April 1988, Brandt/Goldan/Inglin, beschrieben. Jedoch bestehen für diese verbesserten polymeren gelbildenden Materiallen sowie für andere superabsorbierende Materialien Grenzen der Leistungsfähigkeit bei einer Bahn aus auf Zellulosebasis beruhenden Fasern, in welcher Partikel von gelbildendem Material verteilt sind. Insbesondere werden bei der anfänglichen Benetzung die Fasern auf Zellulosebasis stark flexibel und die Bahn neigt dazu, zu einer höheren Dichte zusammenzufallen, und weist in der Folge eine geringere Porengröße auf. Wenn nun die Porengröße kleiner wird als die Porengröße in jenen Bereichen der Bahn, die bisher nicht benetzt wurden, wird ein Kapillargradient geschaffen, der sich einem wirksamen Transport von Fluiden zu den trockenen Bereichen des absorbierenden Artikels widersetzt.
Ein anderer Grund, weswegen absorbierende Artikel, wie etwa Windeln, zum Auslaufen neigen, ist die Unfähigkeit, zweite und darauffolgende Ausscheidungen von Fluid zu absorbieren, selbst wenn die erste Fluidausscheidung wirksam absorbiert wurde. Ein Auslaufen aufgrund zweiter und anschließender Ausscheidungen herrscht besonders während der Nacht vor, wenn Träger im allgemeinen mehrfache Ausscheidungen verursachen, bevor sie eine Pflege erfahren. Ein Grund für die Unfähigkeit vieler absorbierender Artikel, mehrfache Fluidausscheidungen in entsprechender Weise zu bewältigen, ist, zusätzlich zu den zuvor genannten Gründen, die Unfähigkeit des absorbierenden Kerns, ausgeschiedenes Fluid von dem Bereich der Ausscheidung wegzutransportieren, sobald die Absorptionskapazität dieser Region erreicht ist. Nachdem eine Fluidausscheidung stattgefunden hat, neigt das Fluid dazu, in dem Bereich nahe der Ausscheidung zu verbleiben. Das Auftreten von aufeinanderfolgender Fluidabgabe schafft eine treibende Kraft, die das vorhergehende Fluid und neuerlich ausgeschiedenes Fluid nach den Seiten transportiert. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit des absorbierenden Artikels ist jedoch durch die Fähigkeit begrenzt, das Fluid zu den entfernteren Bereichen des Kerns zu transportieren. In dieser Hinsicht ist sogar bei Fehlen von polymerem gelbildenden Material die Gesamtabsorptionskapazität von üblichen absorbierenden Windelkernen im allgemeinen unvollständig genützt, bevor der absorbierende Artikel versagt, d.h. ausläuft.
Noch ein anderer Grund für das Auslaufen bei üblichen absorbierenden Artikeln ist die Neigung der auf Zellulosebasis beruhenden Fasern, die üblicherweise für die Fluiderfassung und -verteilung verwendet werden, beim Naßwerden zusammenzufallen und auf diese Weise die Permeabilität der Struktur zu beeinträchtigen.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, absorbierende Strukturen, die superabsorbierendes Material enthalten, zur Verfügung zu stellen, welche Strukturen die Probleme von Gelblockierung vermeiden und in der Folge einen größeren Anteil ihrer Absorptionskapazität ausnützen können.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, absorbierende Strukturen, die superabsorbierendes Material enthalten, zur Verfügung zu stellen, die ein Fluid im Bereich der Ausscheidung rasch erfassen und das Fluid über relativ große Anteile des Speicherbereichs der absorbierenden Struktur transportieren sowie zusätzlich imstande sind, ausgeschiedenes Körperfluid aus zweiten oder anderen nachfolgenden Abgaben wirksam zu erfassen und zu verteilen.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, absorbierende Strukturen zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Ziele zu erreichen imstande sind und die ein relativ dünnes Design aufweisen.
Eine absorbierende Struktur, die vorgeschlagen wurde, ist in dem US- Patent 4,935.022, ausgegeben am 19. Juni 1990 an Glen R. Lash und L. R. Thompson, beschrieben. Dieses Patent offenbart wegwerfbare absorbierende Artikel, die einen geschichteten absorbierenden Kern umfassen, der zwischen einem Rückenblatt und einem Deckblatt angeordnet ist, wobei der absorbierende Kern eine obere Schichte aus versteiften, verdrehten, gekräuselten Zellulosefasern und etwa 3 Gew.-% bis 15 Gew.-% große Partikel von absorbierendem gelbildenden Material erfordert, sowie eine darunterliegende Schichte von versteiften, verdrehten, gekräuselten Zellulosefasern mit etwa 15 Gew.-% bis 60 Gew.-% absorbierendem gelbildenden Material aufweist. Die obere Schichte dient dem hauptsächlichen Zweck der Erfassung und Verteilung von Ausscheidungen von Körperfluid. Die versteiften, verdrehten, gekräuselten Fasern sind in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft. Die untere Schichte, die notwendigerweise kleiner ist als die obere Schichte, dient in erster Linie der Fluidspeicherung.
Eine andere absorbierende Struktur, die vorgeschlagen wurde, ist in dem US-Patent 4,798.603, S. C. Meyer et al., ausgegeben am 17. Jänner 1989, mit dem Titel "Absorbent Artide Having a Hydrophobic Transport Layer" (Absorbierender Artikel mit einer hydrophoben Transportschichte) beschrieben. Wie in dem Titel angedeutet, beschreibt dieses Patent einen absorbierenden Artikel mit einer hydrophoben Transportschichte, die aus bekannten hydrophoben synthetischen Fasern hergestellt ist. Die Transportschichte ist zwischen einem Deckblatt und einem absorbierenden Körper angeordnet. Der absorbierende Körper ist notwendigerweise hydrophiler als die Transportschichte. Der Zweck der Transportschichte ist es, als eine Isolierschichte zwischen dem Deckblatt und dem absorbierenden Körper zu wirken, um die Nässe auf der Haut zu vermindern. Unabhängig davon, ob die darin beschriebenen Strukturen diesem Ziel entsprechen, kann man annehmen, daß die hydrophobe Natur der Transportschichte gemäß der US-PS 4,798.603 begrenzte Fluiderfassungs- und Fluidtransporteigenschaften aufweist, die zumindest teilweise auf die Hydrophobie der Schichte zurückzuführen sind. Dies würde insbesondere für zweite und darauffolgende Fluidausscheidungen gelten, nach welchen alle gegebenenfalls anwesenden Tenside weggewaschen sein würden.
Absorbierende Strukturen mit thermisch gebundenen Bahnen auf Zellulosebasis wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart. Vgl. zum Beispiel das US-Patent 4,590.114, D. C. Holtman, ausgegeben am 20. Mai 1986, und "Thermally Bonded Absorbent Pads - The Next Generation?" (Thermisch gebundene absorbierende Kissen - die nächste Generation?) von P. G. Bither, Nonwoven World, November 1986, S. 49-55, wo Faserbahnen geoffenbart sind, die durch thermisches Schmelzen von Fasern auf Zellulosebasis und thermoplastischen Fasern stabilisiert sind. Diese beiden Literaturstellen begrenzen ihre Diskussionen auf thermisch gebundene übliche Fasern auf Zellulosebasis und ziehen relativ geringe Mengen an Binder in Betracht (d.h. 15 % in Bither und nicht mehr als 25 % in Holtman).
Die US-A-4,988.345 (Reising) offenbart eine Speicherschichte, die oben auf einer Erfassungs-/Verteilungsschichte angeordnet ist und mindestens eine Öffnung in der Speicherschichte aufweist, um den Durchgang von Fluid zu der Erfassungs-/Verteilungsschichte zu gestatten.
Die GB-A-2,2 15.609 offenbart eine nicht-thermisch gebundene im Luftstrom gelegte Struktur von chemisch versteiften Fasern auf Zellulosebasis.
Die EP-A-0,317.058 (Bither) offenbart eine hydrophobe Transferschichte und die thermische Konsolidierung von Mischungen aus schmelzbaren Polymeren und üblichem Fluff auf Zellulosebasis.
Unabhängig von dem Vorliegen absorbierender Artikel der oben beschriebenen Art besteht ein Bedarf daran, weiter verbesserte Konfigurationen für absorbierende Artikel zu erstellen, die eine verbesserte Leistung von Fluidverteilung und Fluiderfassung, insbesondere im Hinblick auf aufeinanderfolgende Fluidausscheidungen, liefern.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung verbesserte absorbierende Strukturen und Elemente zur Verwendung darin sowie absorbierende Artikel, die solche Strukturen verwenden, zur Verfügung, wobei ein absorbierender Kern mit mehrfachen Schichten verwendet wird, der vom Träger ausgeschiedene Körperfluide bei anfänglichen und darauffolgenden Ausscheidungen wirksam und wirkungsvoll erfaßt, erfaßtes Fluid sowohl von der anfänglichen Ausscheidung als auch von darauffolgenden Ausscheidungen über einen relativ großen Anteil der Oberfläche der absorbierenden Struktur transportiert und solche ausgeschiedenen Fluide speichert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine absorbierende Struktur zur Verfügung, die besonders gut verwendbar ist als der absorbierende Kern in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln, wie etwa Windeln und Inkontinenzhosen, und die umfaßt: a) eine thermisch gebundene Fluiderfassungs- /-verteilungsschichte mit einer mittleren Trockendichte von weniger als etwa 0,30 g/cm³, Sättigung mit wässeriger 1 % NaCl-Lösung, bezogen auf Fasertrockengewicht, von weniger als etwa 0,20 g/cm³ und einem mittleren Trockenflächengewicht von etwa 0,001 bis etwa 0,10 g/cm²; sowie eine Fluidspeicherschichte, die unterhalb der Erfassungs-/Verteilungsschichte angeordnet ist. Die Erfassungs-/Verteilungsschichte umfaßt eine Bahn mit zu etwa 50 Gew.-% bis 90 Gew.-% chemisch versteiften Fasern auf Zellulosebasis und 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 30 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-%, thermoplastischem Bindematerial, wobei die Erfassungs-/Verteilungsschichte durch Bereiten einer Bahn aus einer Mischung der versteiften Fasern mit etwa 10 % bis etwa 50 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, thermoplastischem Fasermaterial, Erhitzen der Bahn, um die thermoplastischen Fasern zu schmelzen, Beistellen des genannten geschmolzenen thermoplastischen Bindematerials und Abkühlen der Bahn, wobei thermoplastisches Bindematerial beim Schmelzen und anschließenden Abkühlen wandert, um Bindungsstellen an Kreuzungspunkten der genannten versteiften Fasern zu bilden, hergestellt ist. Die thermoplastischen Fasern erleichtern beim Schmelzen, Wandern und thermischen Binden die Bildung einer Bahn mit erhöhter effektiver mittlerer Interfaserporengröße der Bahn.
Die Speicherschichte umfaßt zu mindestens etwa 15 Gew.-% superabsorbierendes Material und zu 0 % bis etwa 85 % ein Trägermittel für das superabsorbierende Material. Die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte enthält vorzugsweise nicht mehr als etwa 6,0 % superabsorbierendes Material und ist bevorzugter im wesentlichen frei von superabsorbierendem Material. Für Zwecke hierin bedeutet "im wesentlichen frei" weniger als etwa 2,0 %, vorzugsweise weniger als etwa 1,0 %, bevorzugter null oder im wesentlichen null Prozent superabsorbierendes Material. Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "im wesentlichen null" Prozent superabsorbierendes Material geringe Mengen (weniger als etwa 0,5 %) superabsorbierendes Material, das in der Erfassungs-/-Verteilungsschichte am Punkt des Kontaktes der das Superabsorbens enthaltenden Speicherschichte mit der Erfassungs-/Verteilungsschichte oder in nächster Nähe hiezu vorliegt.
Die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte weist eine obere Oberfiäche auf, die mindestens 15 % der oberen Oberfläche der Speicherschichte in entfalteter ebener Konfiguration beträgt. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hat die Fluiderfassungs-/-verteilungs-schichte eine obere Oberfläche, die etwa 25 % bis etwa 100 %, vorzugsweise weniger als etwa 90 %, der oberen Oberfläche der Fluidspeicherschichte beträgt. Es ist jedoch für die Erfindung nicht gedacht, Ausführungsformen auszuschließen, in welchen die obere Oberfläche der Erfassungs-/Verteilungsschichte eine gleiche oder größere Oberfläche als die Speicherschichte hat.
Die absorbierende Struktur kann mit Vorteil als der absorbierende Kern in absorbierenden Artikeln, z.B. Wegwerfwindeln und Inkontinenzhosen, verwendet werden, die auch ein fluiddurchlässiges Deckblatt und ein fluidundurchlässiges Rückenblatt, das an dem Deckblatt befestigt ist, umfassen, wobei der absorbierende Kern zwischen diesen vorgesehen ist. Der absorbierende Kern ist so angeordnet, daß die Erfassungs/Verteilungsschichte zwischen dem Deckblatt und der Speicherschichte lokalisiert ist, und die Speicherschichte ist zwischen der Erfassungs/Verteilungsschichte und dem Rückenblatt angeordnet.
Das in der Speicherschichte verwendete superabsorbierende Material hat eine Absorptionskapazität von mindestens etwa 10 g Synthetischer Urin (1,0 % wässerige (destilliertes Wasser) NaCl-Lösung) pro Gramm superabsorbierendes Material, gemessen nach dem hierin nachstehend beschriebenen Testverfahren. Kategorien von geeignetem superabsorbierenden Material inkludieren polymere absorbierende gelbildende Materialien, die in der Regel in der Form von diskreten Partikeln eingesetzt werden, sowie superabsorbierende Fasern, wie etwa Acrylat-gepfropfte Fasern und superabsorbierende modifizierte Fasern auf Zellulosebasis.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Windel mit einem absorbierenden Kern dar, welcher die mehrschichtige Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Der gezeigte absorbierende Kern hat eine rechteckig geformte Erfassungs-/Verteilungsschichte und eine Speicherschichte mit der Form eines Stundenglases.
Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht einer Windelstruktur ähnlich der von Fig. 1 dar, in welcher jedoch die Speicherschichte eine modifizierte Stundenglas-Form aufweist.
Fig. 3 stellt eine Direktansicht eines absorbierenden Kerns dar, der für Anwendungszwecke in Windeln, wie etwa in Fig. 1 und 2, geeignet ist, wobei der Kern einen Speicherkern mit modifizierter Stundenglas-Form und eine Erfassungs-/Verteilungsschichte mit ähnlicher Stundenglas-Form aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die absorbierenden Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung können in Wegwerfprodukten verwendet werden, die imstande sind, signifikante Mengen von Körperfluiden, wie etwa Urin und Wasser in Körperausscheidungen, zu absorbieren. Solche Artikel konnen in der Form von Wegwerfwindeln, Inkontinenzhosen für Erwachsene, Inkontinenzkissen für Erwachsene und dergleichen hergestellt werden.
Die absorbierenden Artikel hierin umfassen im allgemeinen drei grundlegende Strukturkomponenten. Eine solche Komponente ist ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt. Obenauf auf dieses Rückenblatt ist ein absorbierender Kern aufgelegt, der selbst zwei getrennte Schichten umfaßt und der ein superabsorbierendes Material in einer der Schichten enthält. Obenauf auf diesem absorbierenden Kern und mit dem Rückenblatt verbunden ist ein wasserdurchlässiges Deckblatt. Das Deckblatt ist jenes Element des Artikels, welches der Haut des Trägers am nächsten liegt. Wie er hierin verwendet wird, umfaßt der Ausdruck "verbunden" solche Konfigurationen, bei welchen das Deckblatt direkt mit dem Rückenblatt durch Fixierung des Deckblatts direkt an dem Rückenblatt verbunden ist, sowie Konfigurationen, bei welchen das Deckblatt indirekt mit dem Rückenblatt verbunden ist, indem das Deckblatt an dazwischenliegenden Bauteilen fixiert ist, welche ihrerseits an dem Rückenblatt befestigt sind. Vorzugsweise sind Deckblatt und Rückenblatt direkt entlang dem Umfang der Windel durch Klebemittel oder andere Befestigungsmittel, die in der Fachwelt bekannt sind, verbunden.
Besonders bevorzugte absorbierende Artikel gemäß dieser Erfindung sind Wegwerfwindeln. Artikel in der Form von Wegwerfwindeln sind ausführlich beschrieben in Duncan und Baker, US-Patent Re 26.151, ausgegeben am 31. Jänner 1967; Duncan, US-Patent 3,592.194, ausgegeben am 13. Juli 1971; Duncan und Gellert, US-Patent 3,489.148, ausgegeben am 13. Jänner 1970; und Buell, US-Patent 3,860.003, ausgegeben am 14. Jänner 1975, welche Patente hierin als Referenz aufgenommen sind. Eine bevorzugte Wegwerfwindel für den Zweck dieser Erfindung umfaßt einen absorbierenden Kern; ein Deckblatt, welches oberhalb einer Seite des Kerns angeordnet oder mit ihr co-extensiv ist, sowie ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt, welches oberhalb jener Seite des Kerns liegt oder mit ihr co-extensiv ist, welche der von dem Deckblatt bedeckten Seite gegenüberliegt Sowohl das Rückenblatt als auch das Deckblatt haben besonders bevorzugt eine größere Breite als der Kern, wodurch sich seitliche Randabschnitte des Rückenblatts und des Deckblatts ergeben, die sich über den Kern hinaus erstrecken. Häufig werden das Rückenblatt und das Deckblatt in diesen seitlichen Randstreifenabschnitten miteinander verschmolzen. Die Windel ist vorzugsweise in einer geformten Konfiguration aufgebaut, wie etwa, ohne Beschränkung auf dieselbe, in der Form eines Stundenglases.
Das Rückenblatt der Artikel hierin kann zum Beispiel aus einer dünnen Kunststoff-Folie aus Polyethylen, Polypropylen oder einem anderen flexiblen feuchtigkeitsabschirmenden Material aufgebaut sein, welches im wesentlichen wasserundurchlässig ist. Polyethylen mit einer erhabenen Abgreifhöhe von etwa 1,5 mil ist besonders bevorzugt.
Das Deckblatt des Artikels hierin kann teilweise oder vollständig aus synthetischen Fasern oder Folien, die solche Materialien umfassen, wie Polyester, Polyolefin, Rayon oder dergleichen, oder aus natürlichen Fasern, wie etwa Baumwolle, hergestellt sein. In Faservlies-Deckblättern werden die Fasern in der Regel durch ein thermisches Bindeverfahren oder durch einen polymeren Binder, wie etwa Polyacrylat, aneinandergebunden. Dieses Blatt ist im wesentlichen porös und gestattet, daß ein Fluid leicht durch es hindurch in den darunterliegenden absorbierenden Kern hindurchgelangt.
Eine andere geeignete Art von Deckblatt umfaßt die Deckblätter, die aus flüssigkeitsundurchlässigem polymeren Material, wie etwa Polyolefinen, hergestellt sind. Solche Deckblätter können konisch zulaufende Kapillaren von bestimmtem Durchmesser und bestimmter Konizität in dem Deckblatt aufweisen, um einen Strom von ausgeschiedenem Fluid durch das Deckblatt hindurch in den darunterliegenden absorbierenden Kern des Artikels zu gestatten.
Die in den erfindungsgemäßen Artikeln verwendeten Deckblätter sollten relativ hydrophob im Vergleich zu dem absorbierenden Kern der genannten Artikel sein. Der Aufbau von Deckblättern ist allgemein geoffenbart in Davidson, US-Patent 2,905.176, ausgegeben am 22. September 1959; Del Guercio, US-Patent 3,063.452, ausgegeben am 13. November 1962; Holliday, US-Patent 3,113.570, ausgegeben am 10. Dezember 1963, und Thompson, US-Patent 3,929.135; ausgegeben am 30. Dezember 1975; welche Patente hierin als Referenz aufgenommen sind. Bevorzugte Deckblätter sind aus Polyester, Rayon, Rayon/Polyester-Mischungen, Polyethylen oder Polypropylen aufgebaut. Das Deckblatt kann mit einem Tensid behandelt sein, um es besser benetzbar und daher weniger hydrophob zu machen, damit der Fluidstrom durch es hindurch mindestens bei anfänglicher Benetzung gesteigert wird. Jedoch sollte das Deckblatt immer noch hydrophober als das Element des absorbierenden Artikels sein, welches Fluide nach dem Durchgang durch das Deckblatt aufnimmt.
Ein absorbierender Kern, der vorzugsweise flexibel ist, ist zwischen dem länglichen Rückenblatt und dem Deckblatt angeordnet, um die absorbierenden Artikel hierin zu bilden. Dieser Kern umfaßt im wesentlichen sowohl eine obere Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte als auch eine darunterliegende Fluidspeicherschichte. Es soll verstanden werden, daß für Zwecke dieser Erfindung diese beiden Arten von Schichten sich nur auf die obere und untere Zone des absorbierenden Kerns beziehen und nicht notwendigerweise auf einzelne Materialschichten oder Materialblätter beschränkt sind. Somit können sowohl die Fluiderfassungs-/- verteilungsschichte als auch die Fluidspeicherschichte tatsächlich Laminate oder Kombinationen von mehreren Blättern oder Bahnen der erforderlichen Materialart, wie sie nachstehend beschrieben wird, umfassen. Die Speicherschichte kann ein einzelnes Blatt von im wesentlichen 100 % superabsorbierendem Material, wie es nachstehend beschrieben wird, umfassen oder kann einen Träger enthalten. Wie er hierin verwendet wird, schließt der Ausdruck "Schichte" die Ausdrücke "Schichten" und "geschichtet" ein. Für Zwecke dieser Erfindung sollte auch verstanden werden, daß sich der Ausdruck "obere" auf jene Schichte des absorbierenden Kerns bezieht, die dem Deckblatt des Artikels am nächsten und zu ihm gerichtet ist; im Gegensatz dazu bezieht sich der Ausdruck "untere" auf die Schichte des absorbierenden Kerns, die dem Rückenblatt des Artikels am nächsten und diesem zugewandt ist.
Gegebenenfalls kann die das superabsorbierende Material enthaltende Speicherschichte mit einem Tissue-Blatt oder einem anderen fluiddurchlässigen Blatt umhüllt sein, um Beeinträchtigungen des Trägers durch loses superabsorbierendes Material zu vermeiden.

Erfassungs-/Verteilungsschichte

Ein wesentliches Element der absorbierenden Strukturen hierin ist eine obere Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte, die eine Kombination von hydrophilem faserigen Material, das detaillierter weiter unten beschrieben wird, umfaßt. Diese Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte dient zur raschen Sammlung und dem temporären Halten von ausgeschiedenem Körperfluid. Ein Teil des ausgeschiedenen Fluids kann, je nach der Position des Trägers, die Erfassungs-/Verteilungsschichte durchdringen und von der Speicherschichte in jenem Bereich aufgenommen werden, der der Abgabe am nächsten liegt. Da jedoch Fluid in der Regel gußweise ausgeschieden wird, ist es möglich, daß die Speicherschichte in einem solchen Bereich das Fluid nicht so schnell absorbiert, wie es ausgeschieden wird. Daher erleichtert die obere Erfassungs-/Verteilungsschichte hierin auch den Transport des Fluids von dem Punkt des anfänglichen Fluidkontakts zu anderen Teilen der Erfassungs-/Verteilungsschichte. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sei festgehalten, daß der Ausdruck "Fluid" für "Flüssigkeit" steht.
Wie zuvor angegeben, ist die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte eine Bahn, die versteifte Fasern auf Zellulosebasis umfaßt. Die Erfassungsschichte umfaßt zu etwa 50 % bis 90 % diese Fasern und zu etwa 10 % bis etwa 50 % ein thermoplastisches Bindematerial. Die Erfassungsverteilungsschichte wird hergestellt, indem eine Bahn aus einer Mischung der versteiften Fasern mit etwa 10 % bis etwa 50 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, an thermoplastischen Fasern bereitet wird, die Bahn bis zum Schmelzen der thermoplastischen Fasern erhitzt wird und dabei das genannte thermoplastische Bindematerial (anders gesagt, das genannte "thermoplastische Material") zur Verfügung gestellt und die Bahn abgekühlt wird, wodurch die genannten thermoplastischen Fasern beim Schmelzen und anschließenden Abkühlen Bindungsstellen an den Kreuzungspunkten der genannten versteiften Fasern bilden. Die thermoplastischen Fasern erleichtern beim thermischen Binden die Bildung einer Bahn mit erhöhter effektiver mittlerer Interfaserporengröße der Bahn.
Die Funktion der Fluidverteilung der Erfassungs-/Verteilungs-schichte ist von besonderer Bedeutung, um die Kapazität des Speicherabschnitts besser zu nützen. Die Anwesenheit deutlicher Mengen von superabsorbierenden Materialien in der Erfassungs-/Verteilungs-schichte, die beim Kontakt mit den Fluiden aufquellen, wird als nachteilige Wirkung auf diese Funktion der Erfassungs-/Verteilungsschichte angesehen.
Eine Vielzahl anderer Faktoren im Zusammenhang mit der Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte der absorbierenden Strukturen hierin kann bei der Bestimmung der Wirksamkeit der entstehenden absorbierenden Artikel von Bedeutung sein. Diese inkludieren Gestalt, Flächengewicht, Dichte, Permeabilität, Kapillarität und Saugfähigkeit sowie die Art und den strukturellen Zusammenhalt sowie den Charakter des verwendeten faserigen Materials. Wie angegeben, ist die Erfassungs-/Verteilungsschichte des Kerns vorzugsweise länglich Für Zwecke dieser Erfindung bedeutet das, daß die Erfassungs-/Verteilungsschichte ähnlich wie die Speicherschichte länglich ist, wenn sie in der entfalteten, flachen Konfiguration eine ungleiche Länge und Breite aufweist. Die Erfassungs-/Verteilungsschichte in der entfalteten Konfiguration kann von beliebiger gewünschter Form sein, zum Beispiel rechteckig, trapezoid, oval, länglich oder in der Form eines Stundenglases. Die Form der oberen Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte des Kerns kann, muß jedoch nicht unbedingt, mit der allgemeinen Form der Speicherschichte übereinstimmen. Die obere Oberfläche der Erfassungs- /Verteilungsschichte beträgt vorzugsweise etwa 25 % bis etwa 95 %, vorzugsweise weniger als etwa 90 %, der oberen Oberfiäche der Speicherschichte und wird sich vorzugsweise auch an keiner äußeren Grenzlinie über den Rand der Speicherschichte hinaus erstrecken. Die Erfassungs- /Verteilungs-schichte wird in der Regel eine obere Oberfläche von weniger als etwa 80 % der Oberfläche der Speicherschichte haben. Jedoch ist es nicht gedacht, Ausführungsformen notwendigerweise aus der Erfindung auszuschließen, bei welchen die obere Oberfläche der Erfassungs/Verteilungsschichte deutlich größer als die obere Oberfläche der Speicherschichte ist.
Vorzugsweise besteht ein Randstreifen zwischen dem Rand der Erfassungs-/Verteilungsschichte und dem Rand der Speicherschichte von mindestens etwa 0,5 cm, vorzugsweise mindestens etwa 1,25 cm, in jenen Regionen, die nahe dem Bereich der Ausscheidung des Fluids während der Verwendung liegen. In Windeln würde dies zum Beispiel dem Schrittbereich 115 von Fig. 2 entsprechen, insbesondere an der engsten Stelle des Speicherkerns 106 im Zentralbereich 115. Zusätzlich dazu wird besonders für absorbierende Artikel, die von männlichen Trägern benützt werden, ein solcher Randbereich im vorderen Taillenbereich beibehalten, wie er beispielhaft als 112 in Fig. 2 dargestellt ist, welcher Bereich an der Vorderseite des Trägers zu tragen ist.
Die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte wird im allgemeinen, gemessen vor der Verwendung, eine mittlere Trockendichte von weniger als etwa 0,30 g/cm³, vorzugsweise von weniger als etwa 0,20 g/cm³, bevorzugter von weniger als 0,15 g/cm³, aufweisen. Die mittlere Trockendichte wird in der Regel mehr als etwa 0,02 g/cm³, noch typischer mehr als etwa 0,05 glcm³, betragen. Das mittlere Trockenflächengewicht der Erfassungs/Verteilungsschichte des absorbierenden Kerns wird in der Regel etwa 0,001 bis etwa 0,10 g/cm², vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 0,08 g/cm², bevorzugter von etwa 0,015 bis etwa 0,04 g/cm², betragen. Wenn nicht speziell anders angegeben, sind alle Dichtewerte auf Trockenbasis berechnet (bei einem Feuchtigkeitsgleichgewichtsgehalt von nicht mehr als etwa 6 %). Dichte und Flächengewicht können im wesentlichen gleichmäßig sein, obwohl ungleichmäßige Dichte und/oder ungleichmäßiges Flächengewicht und Dichte- und/oder Flächengewichtsgradienten hierin auch umfaßt sein sollen. Somit kann die Erfassungs-/Verteilungsschichte Regionen mit relativ höherer oder relativ niedrigerer Dichte und relativ höherem oder relativ niedrigerem Flächengewicht aufweisen, wobei diese vorzugsweise die zuvor genannten Bereiche nicht überschreiten. Die Werte für die mittlere Trockendichte werden aus dem Flächengewicht der trockenen Schichte und der trockenen Abgreifhöhe der Schichte berechnet. Die trockene Abgreiffiöhe wird unter einem Sperrdruck von 0,2 psi (1,43 KPa) gemessen.
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte der absorbierenden Strukturen hierin umfaßt im wesentlichen eine Bahn von hydrophilen chemisch versteiften Fasern auf Zellulosebasis. Diese Fasern auf Zellulosebasis sind in der Regel Holzzellstoff-Fasern, die mit Hilfe eines chemischen Intrafaser- Versteifungsmittels versteift wurden.
Die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte enthält vorzugsweise nicht mehr als etwa 6,0 % superabsorbierendes Material und ist bevorzugter im wesentlichen frei von superabsorbierendern Material. Für die Zwecke hierin bedeutet der Ausdruck "im wesentlichen frei" weniger als etwa 2,0 %, vorzugsweise weniger als etwa 1,0 %, bevorzugter null oder im wesentlichen null Prozent superabsorbierendes Material. Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "im wesentlichen null" Prozent superabsorbierendes Material niedrige Mengen (weniger als etwa 0,5 %) superabsorbierendes Material, das in der Erfassungs-/Verteilungsschichte im Bereich des Kontakts oder in nächster Nähe der das Superabsorbens enthaltenden Speicherschichte mit der Erfassungs-/Verteilungsschichte vorliegt.
Die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte wird eine obere Oberfläche aufweisen, die mindestens 15 % der oberen Oberfläche der Fluidspeicherschichte in ungefalteter ebener Konfiguration ausmacht. Vorzugsweise hat die Erfassungs-/Verteilungsschichte eine obere Oberfläche, die etwa 25 % bis etwa 100 %, bevorzugter weniger als etwa 90 %, der oberen Oberfläche der Fluidspeicherschichte ausmacht. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, von der Erfindung Ausführungsformen auszuschließen, bei welchen die obere Oberfläche der Erfassungs-/Verteilungsschichte gleich oder größer ist als die der Speicherschichte.
Wenn superabsorbierendes Material in der Erfassungs- /Verteilungsschichte vorliegt, insbesondere wenn es in Mengen von mehr als etwa 2,0 % vorliegt, kann es in der Form von Partikeln aus absorbierendem gelbildenden Material mit relativ großem Durchmesser (z.B. von etwa 400 bis etwa 700 Mikron, d.h. massegemittelter Partikelgröße) vorliegen. Superabsorbierende Partikel mit einer massegemittelten Partikelgröße von weniger als 400 Mikron können ebenfalls verwendet werden.
Wie angegeben, verwenden die Artikel gemäß der vorliegenden Erfindung chemisch versteifte Fasern in der Erfassungs-/Verteilungsschichte. Wie der Ausdruck hierin verwendet wird, bedeutet "chemisch versteifte Fasern" alle Fasern, die durch chemische Mittel zur Steigerung der Steifheit solcher Fasern sowohl unter trockenen als auch unter wässerigen Bedingungen behandelt wurden. Solche Mittel inkludieren den Zusatz von chemischen Versteifungsmitteln, die zum Beispiel die Fasern beschichten und/oder imprägnieren. Solche Mittel inkludieren auch die Versteifung der Fasern durch Veränderung der chemischen Struktur der Fasern selbst, z.B. durch vernetzende Polymerketten.
Für beispielhafte Zwecke umfassen polymere Versteifungsmittel, welche Fasern auf Zellulosebasis beschichten oder imprägnieren können: kationische modifizierte Stärke, die stickstoffhaltige Gruppen (z.B. Aminogruppen) enthält, wie jene Stärken, die von der National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ, USA, erhältlich sind; Latex; Naßfestigkeitsharze, wie etwa Polyamid-Epichlorhydrin-Harz (z.B. Kymene 557H, Hercules Inc., Wilmington, Delaware, USA), Polyacrylamid-Harz (z.B. im US- Patent 3,556.932, ausgegeben am 19. Jänner 1971 an Coscia et al., beschrieben; sowie auch zum Beispiel das im Handel erhältliche Polyacrylamid, das von der American Cyanamid Co., Stanford, CT, USA, unter dem Handelsnamen Parez 631 NC auf den Markt gebracht wird); Harnstoff- Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze sowie Polyethylenimin- Harze. Eine allgemeine Abhandlung über Naßfestigkeitsharze, die auf dem Gebiet des Papiers verwendet werden und allgemein hierin verwendbar sind, kann in der TAPPI-Monographienreihe Nr. 29 "Wet Strength in Paper and Paperboard" (Naßfestigkeit in Papier und Pappe), Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965) gefunden werden.
Die in den Strukturen hierin verwendeten Fasern können auch mit Hilfe chemischer Reaktionen versteift werden. Zum Beispiel können Vernetzungsmittel auf die Fasern aufgebracht werden, die anschließend an die Aufbringung dazu veranlaßt werden, auf chemische Weise Intrafaser-Vernetzungsbindungen zu bilden. Diese Vernetzungsbindungen können die Steifheit der Fasern erhöhen. Obwohl die Verwendung von Intrafaser-Vernetzungsbindungen zur chemischen Versteifung der Fasern bevorzugt ist, ist nicht beabsichtigt, andere Arten von Reaktionen für die chemische Versteifung der Fasern auszuschließen.
Fasern, die durch Vernetzungsbindungen in individualisierter (d.h. versteifte Fasern sowie Verfahren zu deren Herstellung, geflufft) Form versteift sind, sind zum Beispiel in Bernardin, US-Patent 3,224.926, ausgegeben am 21. Dezember 1965; Chung, US-Patent 3,440.135, ausgegeben am 22. April 1969; Chatterjee, US-Patent 3,932.209, ausgegeben am 13. Jänner 1976, und Sangenis et al., US-Patent 4,035.147, ausgegeben am 12. Juli 1977, geoffenbart Bevorzugtere Fasern sind in Dean et al., US- Patent 4,822.453, ausgegeben am 18. April 1989, Dean et al., US-Patent 4,888.093, ausgegeben am 19. Dezember 1989, und Moore et al., US-Patent 4,898.642, ausgegeben am 6. Februar 1990, geoffenbart. Alle diese Patente sind hierin als Referenz aufgenommen. Zusätzlich zu der Tatsache, daß sie hydrophil sind, bleiben diese versteiften Fasern sogar beim Durchnässen steif; daher kollabieren Bahnen, die aus ihnen hergestellt sind, nicht in der gleichen Weise wie aus üblichen unversteiften Fasern hergestellte Bahnen, wenn diese naß werden. Dadurch wird eine verbesserte Fähigkeit zur Erfassung und Verteilung von Fluiden bei zweiten und anschließenden Ausscheidungen erreicht.
In den bevorzugteren versteiften Fasern inkludiert die chemische Behandlung eine Intrafaser-Vernetzung mit Vernetzungsmitteln, während solche Fasern in einem relativ dehydratisierten, defibrierten (d.h. individualisierten), verdrehten, gekräuselten Zustand vorliegen. Geeignete chemische Versteifungsmittel sind u.a. monomere Vernetzungsmittel, die, ohne Beschränkung auf dieselben, C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyde und C&sub2;-C&sub8;-Monoaldehyde umfassen, die eine Säurefunktion aufweisen und zur Bildung der Vernetzungslösung verwendet werden können. Diese Verbindungen sind imstande, mit mindestens zwei Hydroxylgruppen in einer einzigen Zellulosekette oder an nahe beisammenliegenden Zelluloseketten in einer einzelnen Faser zu reagieren. Solche zur Verwendung bei der Herstellung von versteiften Zellulosefasern in Betracht gezogene Vernetzungsmittel sind u.a., ohne Beschränkung darauf, Glutaraldehyd, Glyoxal, Formaldehyd und Glyoxylsäure. Andere geeignete Versteifungsmittel sind Polycarboxylate, wie etwa Zitronensäure. Die Polycarboxylat-Versteifungsmittel und ein Verfahren zur Herstellung versteifter Fasern aus denselben sind in der US- Ser.Nr. 596.606, angemeldet am 17. Oktober 1990, die hierin als Referenz aufgenommen ist, beschrieben. Die Wirkung der Vernetzung unter diesen Bedingungen ist die Bildung von Fasern, die versteift sind und die dazu neigen, ihre verdrehte, gekräuselte Konfiguration während der Verwendung in den absorbierenden Artikeln hierin beizubehalten. Solche Fasern und Verfahren zur Herstellung derselben sind in den oben aufgenommenen Patenten beschrieben.
Die bevorzugten versteiften Fasern sind verdreht und gekräuselt und können durch Bezugnahme sowohl auf eine Faser-"Verdrehungs-zahl" als auch einen Faser-"Kräuselfaktor" quantitativ bestimmt werden. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Verdrehungszahl" auf die Anzahl der Verdrehungsknoten, die in einer bestimmten Faserlänge vorliegen. Die Verdrehungszahl wird als ein Mittel zur Messung des Ausmaßes verwendet, bis zu welchem eine Faser um ihre Längsachse verdreht ist. Der Ausdruck "Verdrehungsknoten" bezieht sich auf eine im wesentlichen achsiale Rotation von 180º um die Längsachse der Faser, wobei ein Abschnitt der Faser (d.h. der "Knoten") im Verhältnis zum Rest der Faser bei Betrachtung unter einem Mikroskop mit durchgehendern Licht dunkel erscheint. Der Verdrehungsknoten erscheint dunkel an jenen Stellen, wo das durchgehende Licht aufgrund der zuvor erwähnten Rotation durch eine zusätzliche Faserwand hindurchgeht. Der Abstand zwischen den Knoten entspricht einer achsialen Rotation von 180º. Die Anzahl der Verdrehungsknoten in einer bestimmten Faserlänge (d.h. die Verdrehungszahl) ist ein direktes Maß für den Grad der Faserverdrehung, die ihrerseits einen physikalischen Parameter der Faser darstellt. Die Verfahrensmaßnahmen zur Bestimmung der Verdrehungsknoten und der Gesamtverdrehungszahl sind in dem zuvor erwähnten US-Patent 4,898.642 beschrieben.
Die bevorzugteren versteiften Zellulosefasern werden eine durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Faser von mindestens etwa 2,7, vorzugsweise mindestens etwa 4,5, Verdrehungsknoten pro Millimeter aufweisen. Weiters sollte die durchschnittliche Naßfaser-Verdrehungszahl dieser Fasern vorzugsweise bei mindestens etwa 1,8, vorzugsweise mindestens etwa 3,0, liegen und sollte auch vorzugsweise mindestens etwa 0,5 Verdrehungsknoten pro Millimeter weniger betragen als die durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Faser. Sogar noch bevorzugter sollte die durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Faser mindestens etwa 5,5 Verdrehungsknoten pro Millimeter betragen und die durchschnittliche Verdrehungszahl der nassen Faser sollte mindestens etwa 4,0 Verdrehungsknoten pro Millimeter betragen und sollte auch mindestens 1,0 Verdrehungsknoten pro Millimeter weniger betragen als die durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Faser. Am bevorzugtesten sollte die durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Fasern bei mindestens etwa 6,5 Verdrehungsknoten pro Millimeter liegen und die durchschnittliche Verdrehungszahl der nassen Faser sollte mindestens etwa 5,0 Verdrehungsknoten pro Millimeter betragen und sollte auch mindestens 1,0 Verdrehungsknoten pro Millimeter weniger betragen als die durchschnittliche Verdrehungszahl der trockenen Faser.
Zusätzlich zu der Tatsache der Verdrehung sind die bevorzugt in der Erfassungs-/Verteilungsschichte der absorbierenden Struktur verwendeten Fasern auch gekräuselt. Faserkräuselung kann als die anteilsmäßige Verkürzung der Faser durch Knicke, Verdrehungen und/oder Biegungen in der Faser beschrieben werden. Für die Zwecke dieser Erfindung wird die Faserkräuselung unter Bezugnahme auf eine zweidimensionale Ebene gemessen. Das Ausmaß der Faserkräuselung kann quantitativ durch Bezugnahme auf einen Faser-Kräuselfaktor bestimmt werden. Der Faser-Kräuselfaktor, eine zweidimensionale Messung der Kräuselung, wird dadurch bestimmt, daß die Faser in einer zweidimensionalen Ebene betrachtet wird. Zur Bestimmung des Kräuselfaktors werden sowohl die projizierte Länge der Faser als die längste Dimension eines zweidimensionalen, die Faser umschreibenden Rechtecks, LR, als auch die tatsächliche Länge der Faser, LA, gemessen. Der Kräuselfaktor der Faser kann dann aus der folgenden Gleichung errechnet werden:
Kräuselfaktor = (LAILR) - 1
Ein Verfahren der Bildanalyse, das zur Messung von LR und LA verwendet werden kann, ist in dem US-Patent 4,898.642 beschrieben. Vorzugsweise werden die in den Schichten des absorbierenden Kerns hierin verwendeten Fasern einen Kräuselfaktor von mindestens etwa 0,30 und bevorzugter einen Kräuselfaktor von mindestens etwa 0,50 aufweisen.
Das Ausmaß der Versteifung in Abhängigkeit von der Art und Menge des verwendeten Versteifungsmittels (d.h. Vernetzungsmittels), das Ausmaß der Dehydratisierung der Fasern während der Härtung des Vernetzungsmittels und die Härtungszeit sowie die Härtungsbedingungen beeinflussen die Fähigkeit der Faser, Fluid aufzunehmen, sowie die Tendenz der Faser zur Quellung.
Die Fasersteifheit, wie sie sich auf den Widerstand gegen die Quellung der Faserwand bezieht, kann quantitativ durch Bezugnahme auf den Wasserretentionswert (WRV) der versteiften Fasern auf Zellulosebasis, die in den absorbierenden Artikeln hierin verwendet werden, bestimmt werden. Der WRV ist ein Maß für die Wassermenge, die von einer Fasermasse zurückgehalten wird, nachdem praktisch das gesamte Interfaser-Wasser entfernt worden ist. Ein anderer Parameter, der zur Kennzeichnung der Natur der durch Vernetzung der Fasern in relativ dehydratisierter Form gebildeten versteiften Fasern verwendet werden kann, ist der Alkoholretentionswert (ARV). Der ARV ist ein Maß für den Grad, bis zu welchem ein Fluid, z.B. Isopropylalkohol, das im wesentlichen keine Faserquellung hervorruft, von den versteiften Fasern aufgenommen wird. Der ARV der versteiften Fasern steht in direktem Zusammenhang mit dem Ausmaß, in welchem die Fasern mit der Lösung des Vernetzungsmittels während des Versteifungsverfahrens gequollen werden. Relativ höhere ARVs bedeuten, daß die Fasern im allgemeinen auf ein relativ größeres Ausmaß während der Vernetzung gequollen werden. Verfahren zur Bestimmung von WRV und ARV sind in dem US-Patent 4,898.642 beschrieben.
Der WRV für die versteiften, verdrehten, gekräuselten Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 28 % und etwa 50 % liegen. Bei bevorzugteren Ausführungsformen kann der WRV der Fasern im Bereich von etwa 30 % bis 45 % liegen. Fasern mit einem WRV innerhalb dieser Bereiche scheinen ein optimales Gleichgewicht von durch Quellung induzierter Entdrehung und Fasersteifheit zu liefern.
Die zur Verwendung hierin bevorzugten versteiften Zellulosefasern sind solche, die einen ARV (Isopropylalkohol) von weniger als etwa 30 % aufweisen. Die Beschränkung, daß solche Fasern einen ARV (Isopropylalkohol) von weniger als etwa 30 % aufweisen sollen, ist ein Hinweis auf den relativ dehydratisierten ungequollenen Zustand dieser Fasern während des Versteifungsverfahrens. Bevorzugter wird der ARV (Isopropylalkohol) der hierin verwendbaren Fasern bei weniger als etwa 27 % liegen.
Die versteiften Zellulosefasern hierin, die die zuvor angegebenen bevorzugten Eigenschaften hinsichtlich Verdrehungszahl, Kräuselfaktor, WRV und ARV aufweisen, können durch interne Vernetzung solcher Fasern in relativ dehydratisierter Form hergestellt werden, während oder nachdem solche Fasern getrocknet und defibriert (d.h. "geflufft") werden oder wurden, wie in dem US-Patent Nr. 4 898 642 beschrieben ist. Es ist jedoch nicht gedacht, notwendigerweise andere hydrophile, chemisch versteifte Fasern von dieser Erfindung auszuschließen, wie etwa andere Fasern, die (ohne Beschränkung auf dieselben) in den zuvor angegebenen US- Patenten 3,224.926, 3,440.135, 4,035.147 und 3.932.209 beschrieben sind.
Die versteiften Fasern auf Zellulosebasis können in Form einer Bahn durch verschiedene Verfahren, inklusive Legen im Luftstrom und Naßlegen, bereitgestellt werden.

Im Luftstrom gelegte Bahnen

Die versteiften Fasern auf Zellulosebasis können im Luftstrom gelegt werden, um die Bahn mit einer gewünschten Dichte und mit einem gewünschten Flächengewicht zu bilden. Die versteiften Fasern zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können nach Verfahren, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Luftlegeverfahren für Fasern auf Zellulosebasis allgemein bekannt sind, im Luftstrom gelegt werden. Im allgemeinen kann Luftlegen vorgenommen werden, indem ein die Fasern in im wesentlichen trockenem Zustand enthaltender Luftstrom auf ein Drahtgitter dosiert wird und gegebenenfalls die entstehende Bahn auf die gewünschte Dichte komprimiert wird. Andererseits können die Fasern auf die gewünschte Dichte auch ohne Kompression im Luftstrom gelegt werden. Die luftgelegte Bahn wird mindestens etwa 50 % bis fast 90 % versteifte Fasern auf Zellulosebasis gemäß obiger Beschreibung sowie etwa 10 % bis etwa 50 % thermoplastische Fasern enthalten. Die thermoplastischen Fasern werden anschließend geschmolzen, um eine thermisch gebundene Bahn von versteiften Fasern und thermoplastischem Material zu bilden, wie nachstehend beschrieben wird. Die Bahn kann gegebenenfalls andere Bindemittel oder andere wahlweise Komponenten, wie etwa Bestandteile zur Veränderung der Fluidleiteigenschaften (z.B. hydrophile oberflächenaktive Mittel) und dgl. enthalten.

Naßgelegte Bahnen

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die versteiften Fasern auf Zellulosebasis naßgelegt, statt zur Bildung der Bahn im Luftstrom gelegt zu werden.
Die naßgelegten Bahnen umfassen zu etwa 50 % bis etwa 90 % die versteiften Fasern und zu etwa 10 % bis etwa 50 % ein thermoplastisches faseriges Material. Die naßgelegten Bahnen können auch ein zusätzliches Bindemittel, wie etwa ein chemisches Additiv-Bindemittel, übliche, nichtversteifte Fasern auf Zellulosebasis, stark gemahlene versteifte Fasern ("Crill") oder Zellulose mit großer Oberfläche (nachstehend beschrieben) enthalten. Zusätzliche Bindemittel auf Zellulosebasis werden in der Regel mindestens etwa 2 % der Bahn (bezogen auf Trockengewicht) ausmachen. Chemische Additive können ebenso als Bindemittel verwendet werden und werden in die Erfassungs-/Verteilungs-schichte in Mengen eingearbeitet, die in der Regel etwa 0,2 % bis etwa 2,0 %, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn, betragen.
Verfahren zum Naßlegen von faserigem Material auf Zellulosebasis zur Bildung von Blättern, wie trockene Wickelwatte und Papier, sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Diese Verfahren sind im allgemeinen auf das Naßlegen von versteiften Fasern anwendbar, um naßgelegte Blätter zu bilden, die in den absorbierenden Strukturen gemäß dieser Erfindung verwendbar sind. Geeignete Naßlegeverfahren sind u.a. Handblattbildung und Naßlegen unter Verwendung von Papiermaschinen, wie zum Beispiel von L. H. Sanford et al. in dem US-Patent 3,301.746 geoffenbart ist. Durch das Verhalten von versteiften Fasern, insbesondere deren Tendenz, in wässerigen Aufschlämmungen auszuflocken, sind bestimmte Verfahrensänderungen, die im folgenden beschrieben werden, vorzugsweise anzuwenden, wenn mit Papiermaschinen naßgelegt werden soll. Im allgemeinen können naßgelegte Bahnen dadurch hergestellt werden, daß eine wässerige Aufschlämmung von Fasern auf ein durchlässiges Formungssieb abgelegt, die naßgelegte Aufschlämmung zur Bildung einer nassen Bahn entwässert und die nasse Bahn getrocknet wird. Vorzugsweise werden die wassengen Aufschlämmungen der Fasern für das Naßlegen eine Faserkonsistenz zwischen etwa 0,05 % und etwa 2,0 %, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 % und etwa 0,2 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufschlämmung, aufweisen.
Das Ablegen der Aufschlämmung wird in der Regel unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt, die in der Fachwelt als Stoffauflaufkasten bekannt ist. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung, die als ein Schlitz bekannt ist, um die wässerige Aufschlämmung der Fasern auf das durchlässige Formungssieb zu liefern. Das durchlässige Formungssieb wird in der Fachwelt oft als ein Fourdrinier-Sieb bezeichnet. Das Fourdrinier-Sieb kann eine solche Konstruktion und Maschengröße aufweisen, wie sie für trockenes Vlies oder andere Papierherstellungsverfahren verwendet werden. Vorzugsweise werden Maschengrößen von etwa 70 bis etwa 100 verwendet. (Alle Maschengrößen, auf die hierin Bezug genommen wird, basieren auf der Tyler Standard-Siebskala, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben ist.) Es können übliche Ausführungsformen von Stoffauflaufkästen, die in der Fachwelt zur Bildung von trockenem Vlies und von Tissue-Blatt be- kannt sind, verwendet werden. Geeignete im Handel erhältliche Stoffauflaufkästen inkludieren zum Beispiel Stoffauflaufkästen mit fixem Dach, doppeltem Sieb und Trommelformer. Sobald die nasse Bahn gebildet ist, wird sie entwässert und getrocknet. Die Entwässerung kann mit Saugkästen oder anderen Vakuumvorrichtungen vorgenommen werden. In der Regel steigert die Entwässerung die Faserkonsistenz auf Werte zwischen etwa 8 % und etwa 45 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der nassen Bahn, vorzugsweise auf Werte zwischen etwa 8 % und etwa 22 %. Eine Entwässerung auf Konsistenzen von über etwa 22 % kann ein Naßpressen erfordern und ist weniger bevorzugt. Nach der Entwässerung kann die Bahn, muß jedoch nicht, yon dem Formungssieb auf ein Trocknungsgewebe übertragen werden, das die Bahn zu Trockenvorrichtungen transportiert. Das Trocknungsgewebe ist vorzugsweise gröber als das Formungssieb, um die Trocknungswirkung zu steigern. Das Trocknungsgewebe hat vorzugsweise etwa 30 % bis etwa 50 % offene Fläche und etwa 15 % bis etwa 25 % Buckelfläche, wie etwa ein 31 X 25 35 Gewebe (Satinwebe), das zur Steigerung der Buckelfläche auf einen Wert innerhalb des bevorzugten Bereichs gesandet wurde. Mikrokontraktion im nassen Zustand wird vorzugsweise während der Übertragung von dem Formungssieb auf das Gewebe vorgenommen. Mikrokontraktion im nassen Zustand kann dadurch erreicht werden, daß das Formungssieb mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die etwa 5 % bis etwa 20 % schneller ist als die Geschwindigkeit, mit der das Gewebe laufen gelassen wird. Die Trocknung kann mit einem thermischen Durchblasetrockner oder einer Vakuumeinrichtung, wie etwa einer Saugbox, erfolgen, wobei thermische Durchblasetrocknung bevorzugt wird. Die naßgelegten Bahnen werden vorzugsweise bis zur Vollständigkeit (im allgemeinen auf eine Faserkonsistenz zwischen etwa 90 % und etwa 95 %) mit den thermischen Durchblasetrocknern getrocknet. Es wird angenommen, daß die Durchblasetrocknung die Bahnen der versteiften Fasern wegen des hohen Leervolumens der Bahnen wirksam trocknet. Dampftrommel-Trockenvorrichtungen, die in der Fachwelt bekannt sind, wie etwa Yankee-Trommeltrockner, können ebenfalls verwendet werden, sind jedoch weniger bevorzugt. Von Trommeltrocknern nimmt man an, daß sie zur Trocknung der Bahnen der versteiften Fasern weniger wirksam sind und auch die Bahnen kompaktieren können. Die getrockneten Bahnen werden vorzugsweise nicht gekreppt.
Als eine Alternative zur zuvor beschriebenen Trocknung kann die entwässerte Bahn von dem Formungssieb abgenommen und auf ein Trocknungssieb aufgebracht und (unbelastet) getrocknet werden in einem Ansatztrockenverfahren, das zum Beispiel mit einem thermischen Durchblasetrockner oder einem dampfgeheizten Ofen mit Zwangsumluft erfolgt.
Die versteiften Fasern haben die Tendenz, in wässeriger Lösung auszuflocken oder Klumpen zu bilden. Um die Ausflockung zu verhindern, sollte die wässerigen Aufschlämmung mit einer linearen Geschwindigkeit von mindestens etwa 0,25 m/sec zu dem Stoffauflaufkasten gepumpt werden. Ebenso ist es bevorzugt, daß die lineare Geschwindigkeit der Aufschlämmung beim Austritt aus dem Stoffauflaufkastenschlitz bei etwa dem 2,0- bis etwa dem 4,0-fachen der Geschwindigkeit des Formungssiebs liegt. Ein anderes Verfahren zur Herabsetzung der Flockenbildung der Fasern in einem Naßlegeprozeß ist in dem US-Patent 4,889.597, ausgegeben am 26. Dezember 1989, das hierin als Referenz angegeberi ist, beschrieben, worin gleich nach dem Ablegen auf das Formungssieb Wasserstrahlen auf die naßgelegten Fasern gerichtet werden.
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte umfaßt eine Bahn aus versteiften Fasern auf Zellulosebasis, wobei die Bahn zu etwa 10 % bis etwa 50 %, vorzugsweise zu etwa 25 % bis etwa 45 %, bevorzugter zu etwa 30 % bis etwa 45 %, mit einem thermoplastischen Bindematerial verstärkt ist und das thermoplastische Bindematerial Bindungsstellen an den Kreuzungspunkten der versteiften Fasern auf Zellulosebasis verursacht. Thermisch gebundene, thermoplastisch verstärkte Bahnen können allgemein durch Bilden einer Bahn hergestellt werden, die versteifte Fasern auf Zellulosebasis und thermoplastische Fasern umfaßt, die vorzugsweise darin gleichmäßig verteilt sind. Wie zuvor besprochen, kann die Bahn entweder durch Luftlege- oder durch Naßlegeverfahren hergestellt werden. Sobald sie einmal gebildet ist, wird die Bahn thermisch gebunden, indem die Bahn erhitzt wird, bis die thermoplastischen Fasern schmelzen. Beim Schmelzen wird mindestens ein Teil des thermoplastischen Materials auf Grund der Interfaser-Kapillargradienten zu Kreuzungspunkten der versteiften Fasern auf Zellulosebasis wandern. Diese Kreuzungspunkte werden Bindungsstellen für das thermoplastische Material. Die Bahn wird dann abgekühlt, wodurch gewandertes thermoplastisches Material die versteiften Fasern auf Zellulosebasis an den Bindungsstellen aneinander bindet.
Das Schmelzen und die Wanderung des thermoplastischen Materials zu den Kreuzungspunkten der versteiften Fasern auf Zellulosebasis haben die Wirkung, die mittlere Porengröße der Bahn zu erhöhen, während die Dichte und das Flächengewicht der Bahn, wie ursprünglich gebildet, beibehalten werden. Dadurch können Verteilungseigenschaften der Erfassungs-/Verteilungsschichte bei anfänglichen Ausscheidungen durch verbesserte Fluidpermeabilität und bei anschließenden Ausscheidungen durch die gemeinsame Fähigkeit der versteiften Fasern, ihre Steifheit beim Naßwerden beizubehalten, und die Fähigkeit des thermoplastischen Materials, an den Faserkreuzungspunkten beim Naßwerden und unter Naßkompression gebunden zu bleiben, verbessert werden. Insgesamt kann gesagt werden, daß die thermisch gebundene Bahn ihr ursprüngliches Originalvolumen beibehält, jedoch die volumetrischen Bereiche, die früher durch thermoplastisches faseriges Material besetzt waren, offen werden, wodurch die mittlere Porengröße der Interfaserkapillaren gesteigert wird.
Thermisch gebundene, thermoplastisch verstärkte absorbierende Bahnen, die übliche nicht-versteifte Fasern auf Zellulosebasis verwenden, sind im US-Patent 4,590.114, D. C. Holtman, ausgegeben am 20. Mai 1986, das hierin als Referenz angegeben ist, und in Peter G. Bither "Thermally Bonded Cores Add Value to Absorbent Products" (Thermisch gebundene Kerne erhöhen den Wert von absorbierenden Produkten), Nonwovens World, November 1988, S. 49-55, die beide hierin als Referenz aufgenommen sind, beschrieben. Die zur Herstellung solcher Bahnen angewandten Verfahrenstechniken sind auch hierin anwendbar.
Das thermoplastische faserige Material sollte über die Bahn hinweg gleichmäßig verteilt sein. Anschließend an die Bildung einer trockenen Bahn kann die Bahn auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der die thermoplastischen Fasern schmelzen, jedoch sollen Bedingungen eingehalten werden, bei denen die versteiften Fasern auf Zellulosebasis weder verkohlen noch auf andere Weise Schaden erleiden. Beim Abkühlen wird mindestens ein Teil des wiederverfestigten thermoplastischen Materials Bindungsstellen schaffen, die die versteiften Fasern auf Zellulosebasis aneinander an den Punkten der einzelnen Faserkreuzungen sichern, um ein stabilisierendes Netzwerk von Interfaser-Bindungsstellen an den Kreuzungspunkten der versteiften Fasern auf Zellulosebasis zu bilden.
Die für die Erfassungs-/Verteilungsschichten hierin verwendbaren thermoplastischen faserigen Materialien inkludieren jedes beliebige thermoplastische Polymer, das bei Temperaturen geschmolzen werden kann, bei denen die Fasern auf Zellulosebasis keinen übermäßigen Schaden erleiden. Vorzugsweise wird der Schmelzpunkt des thermoplastischen faserigen Materials unter etwa (135 ºC), vorzugsweise zwischen etwa 75º C und etwa 175º C liegen. Auf jeden Fall sollte der Schmelzpunkt nicht tiefer als die Temperaturen liegen, bei welchen die erfindungsgemäßen Artikel voraussichtlich gelagert werden, weshalb der Schmelzpunkt in der Regel nicht unter etwa 50º C liegen wird.
Das thermoplastische faserige Material kann zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid sein. Die Fasern können hydrophil oder hydrophob sein. Beispiele von geeigneten hydrophilen faserigen Materialien sind u.a. hydrophilisierte hydrophobe Fasern, wie etwa mit Tensid oder Silika behandelte thermoplastische Fasern, die zum Beispiel von Polyolefinen, wie etwa Polyethylen oder Polypropylen, stammen, Polyacrylics, Polyamide, Polystyrole, Polyurethane und dergleichen. (Wie die Ausdrücke hierin verwendet werden, bedeutet "hydrophil" und "hydrophob" das Ausmaß, bis zu welchem die Oberflächen durch Wasser benetzt werden.) Die Oberfläche des hydrophoben Thermoplasten kann durch Behandlung des thermoplastischen Bindematerials mit einem Tensid, wie einem nichtionischen oder anionischen Tensid, etwa durch Besprühen des Materials mit einem Tensid oder durch Eintauchen des Materials in das Tensid, hydrophil gemacht werden. Beim Schmelzen und Wiederfestwerden wird das Tensid trachten, an den Oberflächen des Thermoplasten zu bleiben. Geeignete Tenside inkludieren nichtionische Tenside, wie etwa Brij 76, das von ICI Americas, Inc., in Wilmington, Delaware, hergestellt wird, sowie die verschiedenen Materialien, die unter der Handelsmarke Pegosperse von Glyco Chemical Inc. in Greenwich, Connecticut, verkauft werden. Anionische Tenside können ebenfalls verwendet werden. Tenside werden in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 1 Gramm pro Quadratmeter thermoplastisches Bindematerial auf die Fasern aufgebracht. Hydrophiles Material wird bei höheren Gehalten an thermoplastischem Material wünschenswerter, insbesondere bei Gehalten über etwa 40 %. Vorzugsweise wird der Thermoplast wässeriges Fluid nicht in deutlicher Weise in sich aufnehmen oder absorbieren.
Thermoplastische Fasern zur Verwendung hierin können eine Länge in der Größenordnung von etwa 0,1 cm bis etwa 6 cm, vorzugsweise von etwa 0,3 cm bis etwa 3,0 cm, aufweisen.
Eine bevorzugte Art von thermoplastischem faserigen Material ist im Handel bekannt und erhältlich als PULPEX (Hercules Inc., Wilmington, Delaware, USA). PULPEX ist ein Polyolefin-Material mit einem sehr hohen Verhältnis von Oberfläche zu Masse, welches im allgemeinen durch Versprühen von geschmolzenem Polymer und Gas durch eine Düse in ein Vakuum hergestellt wird. PULPEX ist sowohl in Polyethylen- als auch in Polypropylen-Formen erhältlich.
Wie zuvor beschrieben, können Bahnen aus versteiften Fasern auf Zellulosebasis, die mit thermoplastischem Binder verstärkt sind, durch Naßlege- oder durch Luftlegeverfahren hergestellt werden. Luftgelegte Bahnen können durch Vermischen der Fasern auf Zellulosebasis mit thermoplastischen Fasern und anschließendes Luftlegen gemäß den zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die versteiften Fasern auf Zellulosebasis und die thermoplastischen Fasern können miteinander in einem luftgelegten Zusammenhang, durch Krempeln oder gemeinsames dosierendes Zuführen von Luftströmen der versteiften Fasern und des thermoplastischen faserigen Materials vermischt werden und das kombinierte System kann durch eine Bürsten-Sieb-Ablegevorrichtung oder eine andere bahnbildende Anlage geschickt werden. Solche Verfahren sind in der Fachwelt bekannt. Eine geeignete Einrichtung umfaßt mit Luft formende Systeme, die von Dan Webforming International Ltd. (Risskov, Dänemark) erhältlich sind. Ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zum Mischen von Fasern auf Zellulosebasis und thermoplastischen Fasern für ein anschließendes Luftlegeverfahren sind auch im US-Patent 4,590.114, Holtman, D.C., ausgegeben am 20. Mai 1986, das hierin als Referenz aufgenommen ist, beschrieben. Im Zusammenhang mit dem Naßlegen kann das thermoplastische faserige Material mit den versteiften Fasern auf Zellulosebasis in der wässerigen Aufschlämmung vor der Bahnbildung zusammengemischt werden.
Das thermoplastische Material wird vorzugsweise mit durchströmender Luft aufgeschmolzen und gebunden, wobei jedoch andere Methoden, wie Infrarotlicht, etc., nicht ausgeschlossen sein sollen. Bei einer anderen Variante wird die Bahn einer Hitzeprägung an einer oder beiden Seiten der Bahn unterworfen. Diese Technik ist detaillierter in dem US-Patent 4,590.114 beschrieben, das zuvor in diese Beschreibung aufgenommen worden war.

Speicherschichte

Ein zweites essentielles Element des absorbierenden Kerns ist eine untere Fluidspeicherschichte, die zu mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 25 %, superabsorbierendes Material (nachstehend ausführlicher beschrieben) und zu 0 % bis etwa 85 %, bevorzugt weniger als etwa 75 %, Trägermittel für superabsorbierendes Material umfaßt. Die prinzipielle Funktion der Fluidspeicherschichte ist es, ausgeschiedenes Körperfluid aus der oberen Erfassungs-/Verteilungsschichte zu absorbieren und solches Fluid unter den Drücken, die als eine Folge der Bewegungen des Trägers auftreten, festzuhalten. Somit ist die Speicherschichte unterhalb anliegend an und in Fluidverbindung mit der Erfassungs-/Verteilungsschichte. In idealer Weise wird die Fluidspeicherschichte aus der darüberliegenden Schichte viel von deren erfaßter Fluidbeladung abziehen.
Wie zuvor angegeben, umfaßt die Speicherschichte superabsorbierendes Material, wie etwa, ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, diskrete Partikel von absorbierendem gelbildenden Material und superabsorbierendes faseriges Material, wie etwa Acrylat-gepfropfte Fasern und superabsorbierende modifizierte Fasern auf Zellulosebasis. Das superabsorbierende Material kann in jeder beliebigen Form vorliegen, die in eine flexible Bahn oder Blatt zur Bildung der Speicherschichte eingebaut werden kann. Superabsorbierende Materialien werden nachstehend detaillierter beschrieben. Das superabsorbierende Material absorbiert beim Kontakt mit Fluiden, wie etwa Wasser oder Körperfluiden, derartige Fluide. (Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Fluide" auf Flüssigkeiten im Gegensatz zu Gasen.) Auf diese Weise kann ein Fluid, das in die Erfassungs-/Verteilungsschichte ausgeschieden und zu der Speicherschichte transportiert wurde, von dem superabsorbierenden Material erfaßt und gehalten werden, wodurch die Artikel hierin mit verstärkter Absorptionskapazität und/oder verbesserter Fluidretentionsleistung ausgestattet werden.
Die superabsorbierenden Materialien, die in dieser Erfindung umfaßt werden sollen, sind jene, die imstande sind, mindestens etwa 10 g, vorzugsweise mindestens etwa 15 g, bevorzugter mindestens etwa 20 g Synthetischen Urin (SU - 1,0 % NaCl wässerige Lösung) pro Gramm superabsorbierendes Material zu absorbieren, wie gemäß den nachstehend beschriebenen Vorschriften für Absorptionskapazität bestimmt wird.
Das superabsorbierende Material, das hierin verwendet wird, liegt in der Regel in der Form von diskreten Partikeln von absorbierendem gelbildenden Material vor. Diese Partikel werden in der Regel innerhalb einer Bahn aus faserigern Material als Trägermittel verteilt sein. Das superabsorbierende faserige Material kann synthetische oder natürliche Fasern umfassen. Geeignete faserige Trägermittel sind Zellulosefasern in der Form von Fluff, wie sie üblicherweise in absorbierenden Kernen verwendet werden. Modifizierte Zellulosefasern, wie etwa die zuvor beschriebenen versteiften Zellulosefasern, können ebenso verwendet werden, werden jedoch bevorzugt in der Speicherschichte nicht eingesetzt. Synthetische Fasern können auch verwendet werden und umfassen solche, die aus Zelluloseacetat, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenchlorid, Acrylics (wie etwa Orlon), Polyvinylacetat, nicht-löslichem Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polypropylen, Polyamiden (wie etwa Nylon), Polyestern, zweikomponentigen Fasern, dreikomponentigen Fasern, Mischungen hievon und dergleichen hergestellt werden. Bevorzugte synthetische Fasern weisen einen Denier-Wert von etwa 3 Denier pro Filament bis etwa 25 Denier pro Filament, bevorzugter von etwa 5 Denier pro Filament bis etwa 16 Denier pro Filament, auf. Ebenso bevorzugt ist es, wenn die Faseroberflächen hydrophil sind oder so behandelt wurden, daß sie hydrophil sind.
Die mittlere Trockendichte der Fluidspeicherschichte, die nicht-superabsorbierende Fasern als Trägermittel für superabsorbierendes Material umfaßt, wird im allgemeinen im Bereich von etwa 0,06 bis etwa 0,5 g/cm³ und bevorzugter innerhalb des Bereichs von etwa 0,10 bis etwa 0,4 g/cm³, sogar noch bevorzugter von etwa 0,15 bis etwa 0,3 g/cm³, am bevorzugtesten von etwa 0,15 bis etwa 0,25 g/cm³ liegen. In der Regel kann das Flächengewicht der unteren Fluidspeicherschichte im Bereich von etwa 0,02 bis 0,12 g/cm², bevorzugter von etwa 0,04 bis 0,08 g/cm², am bevorzugtesten von etwa 0,05 bis 0,07 g/cm² betragen.
Wie bei der Erfassungs-/Verteilungsschichte müssen Dichte und Flächengewicht nicht über die Speicherschichte hinweg einheitlich sein. Die Speicherschichte kann Bereiche von relativ höherer und relativ niedrigerer Dichte bzw. relativ höherem und niedrigerem Flächengewicht aufweisen. Ebenso wie bei der Erfassungs-/Verteilungsschichte werden die Dichtewerte für die Speicherschichte aus dem Flächengewicht und der Abgreifhöhe der Schichte, die unter einem Sperrdruck von 0,2 psi (1,43 kPa) gemessen wird, berechnet. Die Werte für Dichte und Flächengewicht inkludieren das Gewicht des superabsorbierenden Materials. Zusätzlich dazu kann die Speicherschichte einen Gradienten des superabsorbierenden Materials aufweisen, wie etwa mehr superabsorbierendes Material in Bereichen von relativ hohen Fluid-Leitanforderungen (d.h. nahe dem Bereich der Fluidausscheidung) und weniger superabsorbierendes Material in Bereichen mit geringeren Anforderungen.
Das superabsorbierende Material, das in der Speicherschichte des absorbierenden Kerns eingesetzt wird, wird sehr häufig ein im wesentlichen wasserunlösliches, schwach vernetztes, teilweise neutralisiertes polymeres gelbildendes Material enthalten. Dieses Material bildet beim Kontakt mit Wasser ein Hydrogel. Solche polymere Materialien können aus polymerisierbaren, ungesättigten, säurehaltigen Monomeren hergestellt werden. Geeignete ungesättigte saure Monomere zur Verwendung bei der Herstellung des polymeren absorbierenden gelbildenden Materials, das in dieser Erfindung verwendet wird, inkludieren jene, die aufgelistet sind in Brandt/Goldman/Inglin; US-Patent 4,654.039, ausgegeben am 31. März 1987, und wieder ausgegeben als RE 32.649 am 19. April 1988, die beide. hierin als Referenz aufgenommen sind. Bevorzugte Monomere inkludieren Acrylsäure, Methacrylsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropan-sulfonsäure. Acrylsäure selbst ist zur Herstellung des polymeren gelbildenden Materials besonders bevorzugt.
Die polymere Komponente, die aus ungesättigten, säurehaltigen Monomeren gebildet wird, kann auf andere Arten von Polymergruppierungen, wie etwa Stärke oder Zellulose, aufgepfropft werden. Polyacrylat-gepfropfte Stärkematerialien dieser Art sind auch besonders bevorzugt.
Bevorzugte polymere absorbierende gelbildende Materialien, die aus üblichen Arten von Monomeren hergestellt werden können, inkludieren hydrolysierte Acrylnitril-gepfropfte Stärke, Polyacrylat-gepfropfte Stärke, Polyacrylate, auf Maleinsäureanhydrid basierende Copolymere und Kombinationen hievon. Besonders bevorzugt sind die Polyacrylate und Polyacrylat-gepfropfte Stärke.
Wie immer die Natur der grundlegenden Polymerkomponenten der Partikel des Hydrogel-bildenden polymeren absorbierenden gelbildenden Materials ist, das in beiden Schichten der absorbierenden Kerne hierin verwendet wird, werden solche Materialien im allgemeinen schwach vernetzt sein. Vernetzung dient dazu, die Hydrogel-bildenden polymeren gelbildenden Mittel, die in dieser Erfindung verwendet werden, im wesentlichen wasserunlöslich zu machen, und somit bestimmt die Vernetzung teilweise das Gelvolumen und die Eigenschaften hinsichtlich des extrahierbaren Polymers der aus den verwendeten polymeren gelbildenden Mitteln gebildeten Hydrogele. Geeignete Vernetzungsmittel sind in der Fachwelt allgemein bekannt und inkludieren zum Beispiel jene, die detaillierter in Masuda et al., US-Patent 4,076.663, ausgegeben am 28. Februar 1978, beschrieben sind, welches Patent hierin als Referenz aufgenommen ist. Bevorzugte Vernetzungsmittel sind die Di- oder Polyester von ungesättigten Mono- oder Polycarbonsäuren mit Polyolen, die Bisacrylamide und die Di- oder Triallylamine. Andere bevorzugte Vernetzungsmittel sind N,N'- Methylenbisacrylamid, Trimethylolpropan-triacrylat und Triallylamin. Das Vernetzungsmittel kann im allgemeinen etwa 0,001 Molprozent bis 5 Molprozent des entstehenden Hydrogel-bildenden polymeren Materials darstellen. Bevorzugter wird das Vernetzungsmittel etwa 0,01 Molprozent bis 3 Molprozent der hierin verwendeten Partikel des Hydrogel-bildenden polymeren gelbildenden Materials ausmachen.
Die Partikel aus schwach vernetztem, Hydrogel-bildendem polymeren Gelmaterial, die in den Artikeln gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden im allgemeinen in ihrer teilweise neutralisierten Form eingesetzt. Für Zwecke dieser Erfindung werden solche Materialien als teilweise neutralisiert erachtet, wenn mindestens 25 Molprozent und bevorzugt mindestens 50 Molprozent der Monomeren, die zur Bildung des Polymers verwendet werden, Säuregruppen-haltige Monomere sind, die mit einem salzbildenden Kation neutralisiert worden sind. Geeignete salzbildende Kationen sind u.a. Alkalimetall, Ammonium, substituiertes Ammonium und Amine. Dieser Prozentsatz der verwendeten Gesamtmonomeren, die neutralisierte Säuregruppen-haltige Monomere sind, wird hierin als der "Neutralisations-grad" bezeichnet.
Bahnen, die Partikel aus absorbierendem gelbildenden Material und nicht-superabsorbierende faserige Trägermittel enthalten, werden in der Regel zu etwa 10 % bis etwa 80 %, typischer zu etwa 20 % bis etwa 75 %, polymeres gelbildendes Material und zu etwa 20 % bis etwa 90 %, typischer zu etwa 25 % bis etwa 80 %, Trägermittel enthalten. Solche Bahnen werden in der Regel durch Legen im Luftstrom hergestellt, wobei ein Luftstrom der Partikel aus absorbierendem gelbildenden Material in einen Luftstrom des faserigen Trägermittels dosiert zugeführt wird.
Es wird auch in Betracht gezogen, eine Speicherschichte zur Verfügung zu stellen, in welcher Partikel aus absorbierendem gelbildenden Material zwischen zwei oder mehr Bahnen von faserigern Material laminiert werden, wie beispielhaft in dem US-Patent 4,578.068, Kramer et al., ausgegeben am 25. März 1986, das hierin als Referenz aufgenommen ist, angegeben ist.
Wie zuvor besprochen, können superabsorbierende Fasern anstelle von Partikeln absorbierenden gelbildenden Materials verwendet werden. Superabsorbierende Fasern wurden im Stand der Technik bereits geoffen bart. Superabsorbierende Fasern sind in Textile Science and Technology, Band 7, Herausg. Pronoy K. Chatterjee, Elsevier Science Publishers B.V. (Niederlande), 1985, in Kapitel VII und VIII (insgesamt Seiten 217-280), was hierin als Referenz aufgenommen ist, beschrieben. Synthetische und modifizierte natürliche Fasern, wie Fasern auf Zellulosebasis, können verwendet werden. Die superabsorbierenden Fasern zur Verwendung hierin sollten eine Absorptionskapazität von mindestens etwa 10 g Synthetischer Urin pro Gramm superabsorbierendes Material (Basis Trockengewicht), vorzugsweise von mindestens etwa 15 g/g, aufweisen.
Eine Art von superabsorbierender Faser umfaßt die Polycarboxylatpolymer-modifizierten faserigen Zellulosezellstoffe, wie schwach hydrolysierte Methylacrylat-gepfropfte Weichholz-Kraft-Zellstoffe. Diese superabsorbierenden Fasern sind in der US-Ser.Nr. 07/378.154, angemeldet am 11. Juli 1989, unter dem Titel "Absorbent Paper Comprising Polymer-Modified Fibrous Pulps and Wet-Laying Process for the Production Thereof" (Absorbierendes Papier, das Polymer-modifizierte faserige Zellstoffe enthält, sowie Naßlegeverfahren für die Herstellung hievon) von Larry N. Mackey und S. Ebrahim Seyed-Rezai, was hierin als Referenz aufgenommen ist, beschrieben.
Andere Arten von superabsorbierenden Fasern können vernetzte Carboxymethylzellulose und Polymer-gepfropfte Zellulosefasern umfassen. Polymer-gepfropfte Zellulosefasern inkludieren hydrolysiertes Polyacrylnitril, Polyacrylester und Polyacryl- und Polymethacrylsäuren. Diese superabsorbierenden Fasern sowie die Diskussion derselben und die Literaturstellen für Verfahren zur Herstellung derselben können ersehen werden in Chatterjee's Bd. 7 von Textile Science and Technology, wobei dies zuvor als Referenz hierin aufgenommen ist und inkludiert: A. H. Zahran et al., "Radiation Grafting of Acrylic and Methacrylic Acid to Cellulose Fibers to Impart High Water Sorbency" (Bestrahlungs-pfropfung von Acryl- und Methacrylsäure auf Zellulosefasern zur Verleihung von hoher Wassersorptionsfähigkeit), J. of App. Polymer Science, Bd. 25, 535-542 (1980), wo Bestrahlungspfropfung von Methacrylsäure und Acrylsäure auf Zellulosefasern besprochen wird, wie der Titel andeutet; sowie US-Patent 4,036.588, J. L. Williams et al., ausgegeben am 19. Juli 1977, wo die Pfropf-Copolymerisation eines Vinylmonomers, das eine hydrophile Gruppe enthält, auf zellulosehaltiges Material, z.B. Rayon-Garn, beschrieben ist; und US-Patent 3,838.077, H. W. Hoftiezer et al., ausgegeben am 24. September 1974, wo Polyacrylnitril-gepfropfte Zellulosefasern geoffenbart sind.
Die superabsorbierenden Fasern können in Bahnen aus üblichen oder anderen nicht-superabsorbierenden Fasern, wie etwa in naßgelegte Bahnen gemäß obiger Beschreibung oder in luftgelegte Bahnen eingebaut werden und können auch zu Faservlies-Blättern geformt werden.
In einer anderen Ausführungsform davon umfaßt die Speicherschichte superabsorbierende Fasern, die zu Faservlies-Blättern geformt sind. Solche Blätter können im wesentlichen aus superabsorbierenden Fasern mit im wesentlichen 0 % Trägermittel bestehen, obwohl solche Blätter auch Trägermittel enthalten können und solche Ausführungsformen nicht ausgeschlossen sein sollen. Faservlies-Blätter, die aus superabsorbierenden Fasern gebildet sind, wie etwa aus Nicht-Acrylat-superabsorbierenden Mikrofasern, und superabsorbierende Fasern, die zur Herstellung solcher Blätter verwendbar sind, sind von Arco Chemical Co. (Newtown Square, PA, USA) unter dem Handelsnamen FIBERSORB und von der Japan Exlan Co., Ltd. (Osaka, Japan], wobei letztere superabsorbierende Fasern mit einem Polyacrylnitril-Kern und einer Haut aus Polyacrylsäure/Polyammoniumacrylat unter dem Handelsnamen LANSEAL auf den Markt bringt, erhältlich.
Die Ausführungsformen der Speicherschichte des absorbierenden Kerns, in welchem eine im Luftstrom gelegte Bahn das Trägermittel umfaßt, kann durch Legen im Luftstrom einer im wesentlichen trockenen Mischung von Fasern und Partikeln aus absorbierendem gelbildenden Material und gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls Verdichten der resultierenden Bahn gebildet werden. Ein solches Verfahren wird im allgemeinen ausführlicher in dem zuvor erwähnten US-Patent 4,610.678 von Weisman und Goldman, ausgegeben am 9. September 1986, beschrieben. Superabsorbierende Fasern können mit faserigen Trägermitteln im Luftstrom gemäß üblichen Luftstrom-Bahnlegeverfahren hergestellt werden. Die superabsorbierenden Fasern und das faserige Trägermittel können zum Beispiel durch Krempeln oder Rando-Bahnbildung gemischt werden.
Innerhalb der Speicherschichte des absorbierenden Kerns kann das superabsorbierende Material gleichmäßig verteilt sein. Andererseits können Regionen oder Bereiche der Speicherschichte bestehen, die höhere Konzentrationen von superabsorbierendem Material als andere Regionen oder Bereiche der Schichten aufweisen.
Wie zuvor besprochen, weist die Erfassungs-/Verteilungsschichte des absorbierenden Kerns vorzugsweise eine kleinere Oberfläche auf (in einer entfalteten Konfiguration) als die Speicherschichte und kann in der Tat eine Oberfläche aufweisen, die deutlich kleiner als, größer als oder gleich wie die Fluidspeicherschichte ist. Im allgemeinen wird die Oberfläche der Erfassungs-/Verteilungsschichte im Bereich von etwa 25 % bis etwa 100 %, vorzugsweise von etwa 30 % bis etwa 95 % liegen und wird bevorzugter weniger als etwa 90 %, am bevorzugtesten weniger als etwa 85 % der Oberfläche der Speicherschichte betragen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sollte die Erfassungs-/Verteilungsschichte des absorbierenden Kerns in einer speziellen positionsmäßigen Beziehung im Hinblick auf das Deckblatt und die Speicherschichte des absorbierenden Artikels vorliegen. Insbesondere muß die Erfassungs-/Verteilungsschichte des Kerns so positioniert sein, daß sie wirksam angeordnet ist, um ausgeschiedenes Körperfluid zu erfassen und dieses Fluid zu anderen Bereichen des Kerns zu transportieren. Somit sollte die Erfassungs-/Verteilungsschichte die Nachbarschaft des Punkts der Ausscheidung der Körperfluide umschließen. Diese Zonen würden den Schrittbereich und, vorzugsweise für männliche Träger, auch jenen Bereich umfassen, wo Urinausscheidungen im Vorderteil der Windel stattfinden. Bei einer Windel bedeutet der Vorderteil des absorbierenden Artikels hierin jenen Abschnitt des absorbierenden Artikels, der an der Vorderseite des Trägers angeordnet werden soll. Die entsprechenden Bereiche des absorbierenden Artikels werden in Abhängigkeit vom Design und der Paßform des absorbierenden Artikels variieren. Die Erfassungs-/Verteilungsschichten 110 der Windel 100, wie in Fig. 2 gezeigt wird, stellen ein Beispiel für eine Ausführungsform dar, in welcher die Erfassungs-/Verteilungsschichte 110 geeignet positioniert ist, um sowohl Darm- als auch Urinausscheidungen sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Trägers aufzunehmen.
Für Ausführungsformen wegwerfbarer Babywindeln ist die Erfassungs- /Verteilungsschichte des Kerns vorzugsweise im Verhältnis zu dem länglichen Deckblatt und/oder der Speicherschichte so angeordnet, daß die Erfassungs-/Verteilungsschichte ausreichend länglich ist, um sich bis zu Bereichen zu erstrecken, die mindestens etwa 50 %, vorzugsweise 75 %, der Länge der Speicherschichte entsprechen. Die Erfassungs- /Verteilungsschichte sollte eine ausreichende Breite haben, um Güsse von Körperfluiden zu erfassen, ohne daß direkte Ausscheidung von Fluid auf die Speicherschichte erfolgt. Im allgemeinen wird die Breite für Windeln, wie sie etwa in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, mindestens etwa 5 cm, vorzugsweise mindestens etwa 6 cm, betragen. Wie angegeben, können für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Abschnitte des absorbierenden Artikels durch Bezugnahme auf die oberen Oberflächen des ungefalteten absorbierenden Artikels definiert werden, die räumlich vor einem gegebenen Punkt auf jener Linie angetroffen werden, die die Länge des absorbierenden Artikels definiert.
Für die Zwecke der Bestimmung einer solchen Positionierung der Erfassungs-/Verteilungsschichte wird die Länge des absorbierenden Artikels als die normalerweise längste Längserstreckung des Rückenblatts des länglichen Artikels genommen. Diese normalerweise längste Dimension des länglichen Rückenblatts kann unter Bezugnahme auf den Artikel, wie er an den Träger angelegt ist, definiert werden. Beim Tragen sind die einander gegenüberliegenden Enden des Rückenblatts miteinander so verbunden, daß diese vereinigten Enden einen Kreis rund um die Taille des Trägers bilden. Die normale Länge des Rückenblatts wird somit die Länge jener Linie sein, die durch das Rückenblatt hindurch von a) dem Punkt am Rand des Rückenblatts an der Mitte der hinteren Taille des Trägers, über den Schritt zu b] dem Punkt an dem gegenüberliegenden Rand des Rückenblatts an der Mitte der vorderen Taille des Trägers verläuft. Die Größe und Gestalt des Deckblatts werden im allgemeinen im wesentlichen der des Rückenblatts entsprechen.
Bei dem üblichen Fall, wo die Speicherschichte des absorbierenden Kerns im allgemeinen die Form des absorbierenden Artikels definiert, wird die normale Länge des länglichen Deckblatts des Artikels durch die längste Längsdimension der Speicherschichte des Kerns angenähert. Bei manchen Anwendungen jedoch (z.B. Inkontinenzartikel für Erwachsene), bei welchen Volumsreduktion oder minimale Kosten wesentlich sind, würde die Speicherschichte nicht mit der allgemeinen Form der Windel oder der Inkontinenzstruktur übereinstimmen. Die Speicherschichte würde eher allgemein lokalisiert sein, um nur den Genitalbereich des Trägers und eine angemessene Fläche in der Nähe des Genitalbereichs abzudecken. In diesem Fall würden sowohl die Fluiderfassungs-/-verteilungsschichte als auch die Speicherschichte in Richtung zum Vorderteil des Artikels lokalisiert sein, wie er durch das Deckblatt definiert ist, sodaß die Erfassungs- /Verteilungs- und Speicherschichten in der Regel in den vorderen zwei Dritteln des Artikels angetroffen werden.
Die Speicherschichte des absorbierenden Kerns kann von beliebiger gewünschter Gestalt sein, die bequemer Paßform entspricht, inklusive zum Beispiel von kreisförmiger, rechteckiger, trapezoidaler oder länglicher Form, z.B. von der Form eines Stundenglases, eines Hundeknochens, eines halben Hundeknochens, oval oder unregelmäßig geformt. Diese Speicherschichte muß nicht physikalisch getrennt von der Erfassungs- /Verteilungsschichte sein und kann einfach einen Bereich einer Konzentration an superabsorbierendem Material in einer kontinuierlichen Bahn von versteiftem Zellulosefaser-Material darstellen. Bevorzugter wird die Speicherschichte des absorbierenden Kerns jedoch eine getrennte Bahn umfassen, die als eine Einlage verwendet werden kann, die unterhalb der Erfassungs-/Verteilungsschichte angeordnet wird.
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte kann auch von jeder beliebigen Gestalt sein, die bequemer Paßform und den zuvor besprochenen Größenbegrenzungen entspricht. Diese Formen inkludieren zum Beispiel kreisförmig, rechteckig, trapezoidal oder länglich, z.B. die Form eines Stundenglases, Hundeknochens, halben Hundeknochens, oval oder unregelmäßig geformt. Die Erfassungs-/Verteilungsschichte kann eine ähnliche Form wie die Speicherschichte aufweisen oder sie kann sich in der Form von ihr unterscheiden.
Fig. 1 und 2 zeigen jeweils Ausführungsformen einer Windel, die die vorliegende Erfindung verkörpern. In jeder Figur ist eine Windel 100 mit Deckblatt 104 und Rückenblatt 102 gezeigt. Angeordnet zwischen Deckblatt 104 und Rückenblatt 102 ist der absorbierende Kern 106 mit der Speicherschichte 108 und einer rechteckigen Erfassungs-/Verteilungsschichte 110. Obwohl dies nicht gezeigt ist, weist die Speicherschichte 108 diskrete Partikel von absorbierendem gelbildenden Material in sich verteilt auf.
Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 2 ist der absorbierende Kern 106 mit einem vorderen Bereich 112, einem hinteren Bereich 114 und einem Mittelbereich 115 dargestellt. Wie zuvor beschrieben, entspricht der vordere Bereich 112 dem Ende der Windel 100, das den Vorderteil des Trägers abdeckt, wenn die Windel in Verwendung ist, und der hintere Bereich 114 wird den Rücken des Trägers abdecken. Der absorbierende Kern 106 von Fig. 2, insbesondere die Speicherschichte 108, hat die Form eines modifizierten Stundenglases, um verbesserte Paßform zu ergeben und ein Auslaufen bei der Verwendung zu vermindern.
Fig. 3 zeigt einen absorbierenden Kern 106, der in Verbindung mit einer Wegwerfwindel verwendet werden kann, wobei er eine Speicherschichte 108 von ähnlicher Form wie diejenige von Fig. 1 und 2 aufweist. Die Erfassungs-/Verteilungsschichte 111 hat jedoch die Form eines modifizierten Stundenglases mit im wesentlichen ähnlicher Gestalt wie die Speicherschichte 108, jedoch mit kleinerer Oberfläche.
Weiters hat unter Bezugnahme auf Fig. 3 der absorbierende Kern 106 einen vorderen Bereich 112, einen hinteren Bereich 114 und einen Mittelbereich 115. Der vordere Bereich 112 hat einen vorderen Rand 117 und der hintere Bereich 114 hat einen hinteren Rand 119. Der vordere Rand 117 und der hintere Rand 119 sind durch die Speicherschichtenseitenränder 122 und 123, die dem mittleren Bereich 115 entsprechen, miteinander verbunden. Die Erfassungs-/Verteilungsschichte 111 hat einen vorderen Rand 116 im vorderen Bereich 112 und einen hinteren Rand 118 im hinteren Bereich 114. Die Erfassungs-/Verteilungsschichtenseitenränder 120 und 121 verbinden den vorderen Rand 116 und den hinteren Rand 118.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des absorbierenden Artikels, z.B. bei wegwerfbaren absorbierenden Windeln, werden die Ränder 116, 118, 120, 121 der Erfassungs-/Verteilungsschichte 111 jeweils mindestens 0,5 cm, vorzugsweise 1,25cm, innerhalb der Ränder 117, 119, 122, 123 der Speicherschichte 108, insbesondere im Mittelbereich 115, liegen.

Methode zur Durchführung des Absorptionskapazitätstests für superabsorbierendes Material

Wie zuvor besprochen, werden die superabsorbierenden Materialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Absorptionskapazität von mindestens etwa 10 g, vorzugsweise mindestens etwa 15 g, bevorzugter mindestens etwa 20 g, Synthetischer Urin (1,0 % wässerige NaCl-Lösung, hergestellt unter Verwendung von destilliertem Wasser) pro Gramm trockenes superabsorbierendes Material aufweisen. Im allgemeinen wird das superabsorbierende Material in einen Teebeutel eingebracht, in einen Überschuß von Synthetischem Urin für eine vorgegebene Zeit eingetaucht und dann während eines vorgegebenen Zeitraums zentrifugiert. Das Verhältnis des endgültigen Gewichts des superabsorbierenden Materials nach dem Zentrifugieren minus dem Anfangsgewicht zu anfänglichem Gewicht stellt die Absorptionskapazität dar. Die Vorgangsweise erfolgt unter Standard-Laboratoriumsbedingungen. Das folgende Verfahren kann zur Bestimmung der Absorptionskapazität verwendet werden.
Unter Verwendung eines 6 cm X 12 cm Schneideisens wird Teebeutelmaterial geschnitten, der Länge nach in die Hälfte gefaltet und an zwei Seiten mit einem T-Stangen-Hitzesiegler gesiegelt, um einen quadratischen Teebeutel mit 6 cm X 6 cm herzustellen. Das verwendete Teebeutelmaterial hat die Qualität 1234, ist hitzesiegelfähig, erhältlich von C. H. Dexter, Abteilung der Dexter Corp., Windsor Locks, Connecticut, USA, oder ist ein Äquivalent dazu. Es sollte ein Teebeutelmaterial mit niedrigerer Porosität verwendet werden, wenn es erforderlich ist, feinteilige superabsorbierende Materialien zurückzuhalten. 0,200 Gramm plus oder minus 0,005 Gramm superabsorbierendes Material wird auf ein Wägepapier gewogen und in den Teebeutel übertragen, worauf der obere Teil (offenes Ende) des Teebeutels zugesiegelt wird. Ein leerer Teebeutel wird oben zugesiegelt und als Vergleich verwendet. Etwa 400 ml Synthetischer Urin werden in ein Becherglas von 1000 ml Inhalt gegossen. Der Vergleichsteebeutel wird in den Synthetischen Urin eingetaucht. Der Teebeutel, der das superabsorbierende Material enthält (der Proben-Teebeutel), wird horizontal gehalten, um das Material gleichmäßig innerhalb des Teebeutels zu verteilen. Der Teebeutel wird auf die Oberfläche des Synthetischen Urins aufgelegt. Der Teebeutel wird während eines Zeitraums von nicht mehr als 1 Minute benetzen gelassen und dann untergetaucht und 60 Minuten lang ansaugen gelassen. Etwa 2 Minuten, nachdem die erste Probe eingetaucht wurde, wird ein zweiter Satz von Teebeuteln, der in identischer Weise wie der erste Satz des Vergleichs und des das superabsorbierende Material enthaltenden Teebeutels hergestellt wurde, untergetaucht und 60 Minuten lang in der gleichen Weise wie der erste Satz ansaugen gelassen. Nach Ablauf der vorgeschriebenen Saugzeit für jeden Satz von Teebeutelproben werden die Teebeutel rasch (mit Zangen) aus dem Synthetischen Urin entnommen. Die Proben werden dann gemäß der folgenden Beschreibung zentrifugiert. Die verwendete Zentrifuge ist eine Delux Dynac II Zentrifuge, Fisher Modell Nr. 05-100-26, erhältlich von Fisher Scientific (Pittsburgh, PA, USA) oder ein Äquivalent. Die Zentrifuge sollte mit einem direkt abzulesenden Tachometer und einer elektrischen Bremse ausgestattet sein. Weiters ist die Zentrifuge mit einem zylindrischen Einsatzkorb, der eine etwa 2,5 Inch (6,35 cm) hohe äußere Wand mit einem äußeren Durchmesser von 8,435 Inch (21,425 cm], einem inneren Durchmesser von 7,935 Inch (20,155 cm] und 9 Reihen von jeweils etwa 106 kreisförmigen Öffnungen mit 3/32 Inch (0,238 cm) Durchmesser, die in gleichen Abständen rund um den Umfang der äußeren Wand angeordnet sind, sowie einen Korbboden mit 6 kreisförmigen Ablauflöchern mit 1/4 Inch (0,635 cm) Durchmesser, die in gleichen Abständen um den Umfang des Korbbodens in einer Distanz von 1/2 Inch (1,27 cm) von der inneren Oberfläche der äußeren Wand bis zum Mittelpunkt der Abzugslöcher angeordnet sind, aufweist, oder mit einem Äquivalent ausgerüstet. Der Korb ist in der Zentrifuge so montiert, daß er im Gleichklang mit der Zentrifuge rotiert und ebenso mit ihr bremst. Die das superabsorbierende Material enthaltenden Teebeutel sind in dem Zentrifugenkorb mit einem gefalteten Ende des Teebeutels in Richtung des Zentrifugenspins angeordnet. Die Vergleichsteebeutel sind an jeder Seite der entsprechenden Probenteebeutel angeordnet. Der das superabsorbierende Material enthaltende Teebeutel des zweiten Satzes der Teebeutel muß gegenüber dem das superabsorbierende Material enthaltenden Teebeutel des ersten Satzes der Teebeutel angeordnet sein; und der zweite Vergleichsteebeutel muß gegenüber dem ersten Vergleichsteebeutel angeordnet sein, um das Zentrifugenglelchgewicht zu wahren. Die Zentrifuge wird eingeschaltet und steigert sich rasch auf stabile 1500 Upm. Sobald sich die Zentrifuge bei 1500 Upm stabilisiert hat, wird ein Zeitmesser auf 3 Minuten eingestellt. Nach 3 Minuten wird die Zentrifuge abgeschaltet und die Bremsen werden eingesetzt. Der erste das superabsorbierende Material enthaltende Teebeutel und der erste Vergleichsteebeutel werden entnommen und getrennt gewogen. Die Vorgangsweise wird für den zweiten Satz der Teebeutel wiederholt. Die Absorptionskapazität (ac) für jede der Proben wird wie folgt berechnet: ac = (Gewicht des das superabsorbierende Material enthaltenden Teebeutels nach der Zentrifuge minus Gewicht des leeren Vergleichsteebeutels nach der Zentrifuge minus Trockengewicht des superabsorbierenden Materials] dividiert durch (Trockengewicht des superabsorbierenden Materials]. Der Wert der Absorptionskapazität zur Verwendung hierin ist die mittlere Absorptionskapazität (ac] der beiden Proben.

BEISPIEL 1

Es wird eine Wegwerfwindel hergestellt, die ein thermisch gebundenes Polypropylen-Deckblatt, ein fluidundurchlässiges Polyethylen-Rückenblatt und einen doppelschichtigen absorbierenden Kern zwischen dem Deckblatt und dem Rückenblatt angeordnet aufweist. Der doppelschichtige absorbierende Kern umfaßt eine Speicherschichte in der Form eines Stundenglases, die unterhalb einer rechteckig geformten Erfassungs-/Verteilungsschichte angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte ist aus einer luftgelegten Bahn hergestellt, die 55 % versteifte, verdrehte, gekräuselte Zellulosefasern und 45 % PULPEXTM (Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, USA) Polyethylen- Mikrofasern mit einer durchschnittlichen Länge von etwa 0,3 cm gegebenenfalls ein Bindemittel umfaßt. Die Speicherschichte umfaßt eine luftgelegte Mischung von üblichem Fluff auf Zellulosebasis (Foley Fluff, Südlicher Weichholz Kraft Zellstoff, The Procter & Gamble Cellulose Co., Memphis, TN, USA] und polymeres absorbierendes gelbildendes Material auf Basis Natriumpolyacrylat der Art, wie sie in US-RE 32.649, wieder ausgegeben am 19. April 1988, beschrieben ist, und eine Absorptionskapazität von etwa 30 g/g hat. Die versteiften, verdrehten, gekräuselten Fasern auf Zellubsebasis sind aus südlichem Weichholz- Kraft-Zellstoff (Foley-Fluff) hergestellt und mit Glutaraldehyd bis zu einem Ausmaß von etwa 2,5 Molprozent, bezogen auf die Basis von Trockenfaser-Zellulose-Anhydroglucose, vernetzt. Die Fasern werden nach dem "Trockenvernetzungsverfahren" vernetzt, wie es zuvor in dem US-Patent 4,822.453 beschrieben ist.
Die versteiften Fasern sind ähnlich jenen Fasern, die die in Tabelle 1 beschriebenen Eigenschaften aufweisen.

Tabelle 1

Versteifte, verdrehte, gekräuselte Zellulose-(STCC)-Fasern

Type = Südlicher Weichholz-Kraft-Zellstoff, vernetzt mit Glutaraldehyd bis zu einem Ausmaß von Molprozent bezogen auf Trockenfaser-Zellulose-Anhydroglucose.
Verdrehungszahl Trocken = 6,8 Knoten/mm
Verdrehungszahl Naß = 5,1 Knoten/mm
Isopropylalkoholretentionswert = 24 %
Wasserretentionswert = 37 %
Kräuselfaktor = 0,63
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte wird durch dosiertes Zuführen von Luftströmen der versteiften Fasern und von PULPEX und anschließende Bildung der Bahn unter Verwendung einer üblichen Luftlegeeinrichtung hergestellt. Die Bahn wird durch Erhitzen derselben mittels Luftdurchströmungsbindung unter unbelasteten (d.h. unkomprimierten] Bedingungen gebunden und anschließend abkühlen gelassen. Die Erfassungs- /Verteilungsschichte hat eine mittlere Trockendichte von etwa 0,06 g/cm³ und ein mittleres Flächengewicht von etwa 0,03 g/cm². Die Speicherschichte umfaßt 50 Gew.-% Foley-Fluff und 50 % Partikel von absorbierendem gelbildenden Material und hat eine mittlere Trockendichte von etwa 0,24 g/cm³ und ein mittleres Trockenflächengewicht von etwa 0,5 g/cm².
Die Erfassungs-/Verteilungsschichte hat Dimensionen von etwa 7,6 cm X 22,9 cm und ist im Verhältnis zu der Speicherschichte so angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Speicherschichte hat eine Schrittbreite (am engsten Teil des Schrittes] von etwa 8,9 cm, eine Breite im Bereich der vorderen Taille von etwa 21,6 cm und eine Breite am hinteren Teil (Rücken) der Taille von etwa 16,5 cm.
In einer anderen Ausführungsforrn umfaßt die Speicherschichte etwa 15 % Partikel aus absorbierendem gelbildenden Material und etwa 85 % Foley-Fluff und hat einen Flächengewichtsgradienten, sodaß die vorderen 60 % des Speicherkerns ein Flächengewicht von etwa 0,11 g/cm² und eine Dichte von etwa 0,15 g/cm³ aufweisen und die hinteren 40 % des Speicherkerns ein Flächengewicht von etwa 0,04 g/cm² und eine Dichte von etwa 0,06 g/cm³ aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform umfaßt der Speicherkern zu etwa 28 % Partikel des absorbierenden gelbildenden Materials und zu etwa 72 % Foley-Fluff und hat Flächengewichts- und Dichtegradienten, wie sie unmittelbar zuvor beschrieben wurden.

Claims

1. Eine absorbierende Struktur (106) zur Erfassung, Verteilung und Speicherung von Körperfluiden, welche umfaßt:

- eine Fluid-Erfassungs-/-Verteilungsschichte (110, 111) mit einer mittleren Trockendichte von weniger als 0,30 g/cm³, vorzugsweise von 0,02 g/cm³ bis 0,20 g/cm³, und einem mittleren Trockenflächengewicht von 0,001 g/cm² bis 0,10 g/cm², vorzugsweise von 0,01 g/cm² bis 0,08 g/cm²;

- eine Fluid-Speicherschichte (108), die in bezug auf das genannte Deckblatt unterhalb der genannten Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) liegt und mindestens zu 15 %, vorzugsweise 25 %, bezogen auf das Gewicht der genannten Speicherschichte, superabsorbierendes Material und zu 0 % bis 85 % ein Trägermittel für das genannte superabsorbierende Material umfaßt;

dadurch gekennzeichnet, daß

die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) thermisch gebunden ist, wobei sie zu 50 % bis 90 %, bezogen auf Trockengewicht, chemisch versteifte Fasern auf Zellulosebasis und zu 10 % bis 50 %, vorzugsweise 25 % bis 50 %, bezogen auf Trockengewicht, ein thermoplastisches Bindematerial umfaßt; daß die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) dadurch hergestellt worden ist, daß eine Bahn aus einer Mischung der versteiften Fasern mit 10 % bis 50 %, vorzugsweise 25 % bis 50 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, thermoplastischern faserigen Material hergestellt, die Bahn erhitzt wird, um das thermoplastische faserige Material zu schmelzen, und hiebei das genannte thermoplastische Bindematerial bereitgestellt wird und die Bahn abgekühlt wird, wobei das thermoplastische Bindematerial beim Schmelzen und anschließenden Abkühlen zu Bindungsstellen wandert und diese an Kreuzungspunkten der genannten versteiften auf Zellulosebasis beruhenden Fasern bildet.

2. Eine absorbierende Struktur (106) nach Anspruch 1, die weiters dadurch gekennzeichnet ist, daß

die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111] eine obere Oberfläche aufweist, die mindestens 15 %, vorzugsweise 25 % bis 100 %, der oberen Oberfläche der genannten Fluid-Speicherschichte (108) ausmacht.

3. Ein absorbierender Artikel (100) zur Erfassung, Verteilung und Speicherung von Körperfluiden, der gekennzeichnet ist durch:

(a) ein fluiddurchlässiges Deckblatt (104);

(b) ein fluidundurchlässiges Rückenblatt (102), das an dem genannten Deckblatt (104) befestigt ist; und

(c) eine absorbierende Struktur (106), die umfaßt:

- eine Fluid-Speicherschichte (108), die in bezug auf das genannte Deckblatt (104] unterhalb der genannten Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) liegt und mindestens zu 15 %, vorzugsweise 25 %, bezogen auf das Gewicht der genannten Speicherschichte, superabsorbierendes Material und zu 0 % bis 85 % ein Trägermittel für das genannte superabsorbierende Material umfaßt;

wobei die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) thermisch gebunden ist und zu 50 % bis 90 %, bezogen auf Trockengewicht, chemisch versteifte Fasern auf Zellulosebasis und zu 10 % bis 50 %, vorzugsweise 25 % bis 50 %, bezogen auf Trockengewicht, ein thermoplastisches Bindematerial umfaßt; wobei die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) dadurch hergestellt worden ist, daß eine Bahn aus einer Mischung der versteiften Fasern mit 10 % bis 50 %, vorzugsweise 25 % bis 50 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, thermoplastischem faserigen Material hergestellt, die Bahn erhitzt wird, um das thermoplastische faserige Material zu schmelzen, und hiebei das genannte thermoplastische Bindematerial bereitgestellt wird und die Bahn abgekühlt wird, wobei das thermoplastische Bindematerial beim Schmelzen und anschließenden Abkühlen zu Bindungsstellen wandert und diese an Kreuzungspunkten der genannten versteiften auf Zellulosebasis beruhenden Fasern bildet;

wobei die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte zwischen dem genannten Deckblatt (104) und dem genannten Rückenblatt (102) angeordnet ist.

4. Ein absorbierender Artikel nach Anspruch 3, der weiters dadurch gekennzeichnet ist, daß die Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) nicht mehr als 6,0 Gew.-% superabsorbierendes Material enthält.

5. Ein absorbierender Artikel (100) nach Anspruch 3 bis 4, der weiters dadurch gekennzeichnet ist, daß die Erfassungs-/Verteilungsschichte eine obere Oberfläche hat, die kleiner als 90 % der Oberfläche der genannten Speicherschichte (108) ist und daß die genannte Erfassungs-/Verteilungsschichte (110, 111) im wesentlichen frei von superabsorbierendem Material ist.

6. Ein absorbierender Artikel nach Anspruch 3 bis 5, der weiters dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Speicherschichte (108) eine Bahn mit 25 % bis 75 % nicht-chemisch versteiften Fasern auf Zellulosebasis umfaßt und daß das superabsorbierende Material der genannten Speicherschichte (108) diskrete Partikel von superabsorbierendem Material umfaßt.