DE69214609T2 - Coated nonwoven substrates and method of applying a coating at high bath concentration and low moisture absorption - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten eines Materials, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 erläuterten Art, und auf ein beschichtetes Substrat der im Oberbegriff des Anspruchs 10 beschriebenen Art.The present invention relates to a method for coating a material of the type described in the preamble of claim 1 and to a coated substrate of the type described in the preamble of claim 10.

Ein Verfahren zum Beschichten eines Materials und ein beschichtetes Substrat dieser Art sind in der GB-A-941 073 offenbart. Diese Veröffentlichung beschreibt ein Verfahren und verschiedene Vorrichtungen zum Imprägnieren einer Faserbahn mit Lösungen oder dgl. Keine spezielle Lösung und keine spezielle Konzentration dafür sind beschrieben. Die Faserbahn wird mit der Lösung imprägniert, indem man die Lösung auf eine erste Walze aufbringt, und dann die auf einem kontinuierlichen Band aus einem Drahtsieb getragene Faserbahn durch einen Spalt hindurchschickt, der zwischen dieser ersten Walze und einer zweiten Walze ausgebildet ist, während das Drahtsieb mit der ersten Walze in Kontakt steht. Die Imprägnierungslösung wird gleichmäßig auf die Zwischenräume des Drahtsiebbandes aufgebracht und danach auf die Faserbahn übertragen.A method of coating a material and a coated substrate of this kind are disclosed in GB-A-941 073. This publication describes a method and various devices for impregnating a fibrous web with solutions or the like. No specific solution and no specific concentration therefor is described. The fibrous web is impregnated with the solution by applying the solution to a first roller and then passing the fibrous web supported on a continuous belt of a wire screen through a gap formed between this first roller and a second roller while the wire screen is in contact with the first roller. The impregnating solution is evenly applied to the interstices of the wire screen belt and then transferred to the fibrous web.

Nicht-gewebte, hydrophobe Substrate oder Materialien sind im Stand der Technik weit verbreitet. Viele Wegwerfprodukte, wie beispielsweise Windeln oder Hygienebinden sind mit Oberlagen versehen, die aus einem nichtgewebten, hydrophoben Material hergestellt sind. Die äußere Oberfläche dieser Oberlagen ist gewöhnlich mit einem Benetzungsmittel behandelt, so daß Flüssigkeiten schneller durch die äußere Oberfläche eindringen können, um durch eine darunterliegende, absorbierende Einlage aufgenommen zu werden. Oberlagen aus hydrophoben Material, deren äußere Obertläche mit einem Benetzungsmittel behandelt ist, sind für solche Anwendungszwecke bevorzugt gegenüber Oberlagen, die aus einem hydrophilen Material bestehen, da das Benetzungsmittel der äußeren Oberfläche hydrophile Eigenschaften verleiht, um das Eindringen der Flüssigkeit zu verbessern, ohne die gewünschten hydrophoben Eigenschaften der inneren Oberfläche der Oberlage zu gefährden. Die hydrophobe innere Oberfläche hält die eingedrungene Flüssigkeit zurück und verhindert den Rückfluß der eingedrungenen Flüssigkeit zur äußeren Oberfläche, sie wirkt demnach als "Einwegeventil".Non-woven, hydrophobic substrates or materials are widely used in the art. Many disposable products, such as diapers or sanitary napkins, are provided with topsheets made of a non-woven, hydrophobic material. The outer surface of these topsheets is usually treated with a wetting agent so that liquids can penetrate more quickly through the outer surface to be absorbed by an underlying absorbent pad. Topsheets made of hydrophobic material, the outer surface of which is treated with a wetting agent, are preferred for such applications over topsheets made of a hydrophilic material because the wetting agent imparts hydrophilic properties to the outer surface to enhance liquid penetration without compromising the desired hydrophobic properties of the inner surface of the topsheet. The hydrophobic inner surface retains the penetrated liquid and prevents the backflow of the penetrated liquid to the outer surface, thus acting as a "one-way valve".

Es ist wünschenwert, das Benetzungsmittel auf das nichtgewebte Material in einer gleichmäßigen Konzentration aufzubringen, aus ästhetischen Gründen und um eine gleichmäßige Benetzbarkeit des äußeren Materials zu bewirken. Nichtgewebte Materialien haben jedoch gewöhnlich ungleichmäßige Oberflächen, auf die das Benetzungsmittel nur schwer gleichmäßig aufbringbar ist. Dies ist insbesondere so, wenn eine Beschichtungslösung mit einer hohen Konzentration eines Benetzungsmittels verwendet wird. Zu diesem Zweck werden die Benetzungsmittel gewöhnlich durch Aufsprühen, direktes Drucken oder eine Rollbeschichtung einer niedrig konzentrierten Lösung des Benetzungsmittels auf die äußere Oberfläche des Materials aufgebracht. Ein Beispiel eines Materials, das mit herkömmlichen Techniken behandelt wurde, ist in der US- A-4 585 449, Karami, offenbart.It is desirable to apply the wetting agent to the nonwoven material in a uniform concentration for aesthetic reasons and to provide uniform wettability of the outer material. However, nonwoven materials usually have non-uniform surfaces to which the wetting agent is difficult to apply evenly. This is particularly so when a coating solution having a high concentration of a wetting agent is used. For this purpose, the wetting agents are usually applied by spraying, direct printing or roll coating a low concentration solution of the wetting agent onto the outer surface of the material. An example of a material treated using conventional techniques is disclosed in U.S. Patent No. 4,585,449 to Karami.

Ein Nachteil der Beschichtung nichtgewebter Materialien unter Verwendung niedrig konzentrierter Lösungen besteht darin, daß eine große Menge des Lösungsmittels (gewöhnlich Wasser) meist durch das Material aufgenommen wird. Die aufgenommene Flüssigkeit wird entfernt, indem man das beschichtete Material trocknet, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Dieser Trockungsschritt ist nachteilig im Hinblick auf die Festigkeit und Weichheit des Materials, da beobachtet wurde, daß der Schritt des Benetzens und Trocknens eines nichtgewebten Materials die Zugfestigkeit des Materials wesentlich verringert. Es besteht deshalb ein Bedürfnis in der Fachwelt an einem Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen eines Benetzungsmittels auf ein nichtgewebtes Material, das eine gleichmäßige Aufbringung des Benetzungsmittels auf das Material bewirkt, ohne daß ein wesentlicher Abfall der Zugfestigkeit des Materials auftritt.A disadvantage of coating nonwoven materials using low concentration solutions is that a large amount of the solvent (usually water) tends to be absorbed by the material. The absorbed liquid is removed by drying the coated material to evaporate the solvent. This drying step is detrimental to the strength and softness of the material since it has been observed that the step of wetting and drying a nonwoven material significantly reduces the tensile strength of the material. There is therefore a need in the art for a method of Uniform application of a wetting agent to a nonwoven material which results in uniform application of the wetting agent to the material without a significant decrease in the tensile strength of the material.

Die vorliegende Erfindung erfüllt das obengenannte Bedürfnis, indem ein Verfahren vorgeschlagen wird, um eine hochkonzentrierte Lösung aus einem Benetzungsmittel auf ein Fasersubstrat, wie beispielsweise ein nichtgewebtes Material, gleichmäßig aufzubringen, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Aufbringen einer hochkonzentrierten Lösung führt zu einer niedrigeren Feuchtigkeitsaufnahme durch das Material, die das nachfolgende Trocknen des Materials und den damit verbundenen Verlust an Zugfestigkeit reduziert. Dies schafft ein festes nichtgewebtes Material mit einer gleichmäßigen Beschichtung.The present invention meets the above need by providing a method for uniformly applying a highly concentrated solution of a wetting agent to a fibrous substrate such as a nonwoven material according to the features of claim 1. The application of a highly concentrated solution results in lower moisture uptake by the material which reduces subsequent drying of the material and associated loss of tensile strength. This creates a strong nonwoven material with a uniform coating.

Allgemein gesagt, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Materials, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte des Einbringens einer Beschichtungslösung auf eine erste rotierende Walze, wobei die Beschichtungslösung zwischen etwa 20 und 30 Gew.-% einer Benetzungsmittelzusammensetzung und zwischen etwa 70 und 80 Gew.-% eines Lösungsmittels enthält, und das Durchleiten des Materials durch einen Spalt umfaßt, der zwischen der ersten Walze und einer zweiten, benachbart zur ersten Walze angeordneten, sich drehenden Walze definiert ist, wobei ein Teil der Beschichtungslösung durch die erste Walze auf eine Oberfläche des Materials in einer Menge aufgebracht wird, daß das Benetzungsmittel auf das Material in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 0,5 Gew.-% des Materials aufgebracht wird und daß Lösungsmittel auf das Material in einer Menge aufgebracht wird, das etwa 1 % des Gewichtes des Materials nicht übersteigt.Generally speaking, the present invention provides a method of coating a material, the method comprising the steps of applying a coating solution to a first rotating roller, the coating solution containing between about 20 and 30% by weight of a wetting agent composition and between about 70 and 80% by weight of a solvent, and passing the material through a gap defined between the first roller and a second rotating roller disposed adjacent to the first roller, wherein a portion of the coating solution is applied by the first roller to a surface of the material in an amount such that the wetting agent is applied to the material in an amount between about 0.1 and 0.5% by weight of the material, and solvent is applied to the material in an amount not exceeding about 1% of the weight of the material.

Ein weitere Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein beschichtetes Substrat, das ein nichtgewebtes Material und eine im wesentlichen gleichmäßige Beschichtung an einer Oberfläche des nichtgewebten Materials umfaßt. Die Beschichtung umfaßt ein Benetzungsmittel, das auf das nichtgewebte Material in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 0,5 % des Gewichtes des nichtgewebten Materials aufgebracht wird, und ein Lösungsmittel, das auf das nichtgewebte Material in einer Menge, die etwa 1 % des Gewichtes dieses Materials nicht übersteigt, aufgebracht wird.Another aspect of the present invention provides a coated substrate comprising a nonwoven material and a substantially uniform coating on a surface of the nonwoven material. The coating comprises a wetting agent applied to the nonwoven material in an amount between about 0.1 and 0.5% of the weight of the nonwoven material and a solvent applied to the nonwoven material in an amount not exceeding about 1% of the weight of that material.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, beschichtetes Material und ein Verfahren zum Beschichten eines Materials zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved coated material and a method for coating a material.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beschichten eines Fasermaterials unter Verwendung einer hochkonzentrierten Beschichtungslösung zu schaffen, derart, daß die Flüssigkeitsaufnahme und der Verlust an Zugfestigkeit reduziert und das Erfordernis einer Trocknung reduziert und gegebenenfalls eliminiert werden kann.Another object of the present invention is to provide a process for coating a fibrous material using a highly concentrated coating solution such that liquid uptake and loss of tensile strength can be reduced and the need for drying can be reduced and possibly eliminated.

Noch eine weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beschichten eines Fasermaterials zu schaffen, das keine Trocknung des beschichteten Materials erfordert und bei dem trotzdem durch mikrobiologische Testverfahren bestätigt wird, daß keine unakzeptablen Mengen von Bakterien vorhanden sind.Yet another object of the present invention is to provide a process for coating a fibrous material which does not require drying of the coated material and which nevertheless confirms by microbiological testing methods that unacceptable levels of bacteria are not present.

Es ist ebenfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein beschichtetes Material zu schaffen, das eine verbesserte Zugfestigkeit aufweist, und das in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an einer Oberfläche hydrophob und an der anderen Oberflächen hydrophil ist, und dadurch die Eigenschaften eines Einwegeventils zeigt.It is also an object of the present invention to provide a coated material having improved tensile strength and which, in a preferred embodiment, is hydrophobic on one surface and hydrophilic on the other surface, thereby exhibiting the properties of a one-way valve.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des Differential- Offsetdruckers des "umgekehrten L-Typs", der verwendet wird, um erfindungsgemäß eine Beschichtung auf ein Material aufzubringen.Fig. 1 is a perspective view of the "inverted L-type" differential offset printer used to apply a coating to a material in accordance with the present invention.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die die prozentuale Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels auf dem beschichteten Material der vorliegenden Erfindung als Funktion der Position in Querrichtung zeigt.Figure 2 is a graph showing the percent surface concentration of wetting agent on the coated material of the present invention as a function of transverse position.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, die die prozentuale Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels auf dem beschichteten Material der vorliegenden Erfindung als Funktion der Position in Maschinenrichtung zeigt.Figure 3 is a graph showing the percent surface concentration of the wetting agent on the coated material of the present invention as a function of machine direction position.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die die prozentuale Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels auf dem beschichteten Material der vorliegenden Erfindung als Funktion der Geschwindigkeit der Tiefdruckwalze zeigt.Figure 4 is a graph showing the percent surface concentration of the wetting agent on the coated material of the present invention as a function of gravure roll speed.

Obwohl die Erfindung nachfolgend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und einem bevorzugten Verfahren beschrieben wird, ist es klar, daß wir nicht beabsichtigen, die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel oder diese Methode zu beschränken. Wir beabsichtigen, im Gegenteil, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, wie sie im durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung eingeschlossen sind.Although the invention is described below in connection with a preferred embodiment and method, it is to be understood that we do not intend to limit the invention to that embodiment or method. On the contrary, we intend to cover all alternatives, modifications and equivalents as are included within the scope of the invention as defined by the appended claims.

Das nichtgewebte Material 18 ist bevorzugt eine hydrophobe, nichtgewebte, spinngebundene Bahn mit einem Flächengewicht zwischen etwa 16,9 und 33,9 g/m² (0,5 und 1,0 Unzen pro Quadratyard-"osy"), obwohl nicht bekannt ist, daß das Flächengewicht kritisch sein könnte, und es höher sein kann, z.B. bis zu 84,8 g/m² (2,5 osy), abhängig vom gewünschten Anwendungszweck. Ein derartiges Material ist im Stand der Technik weit verbreitet, und kann in herkömmlicher Weise hergestellt werden, wie beispielsweise durch die folgenden Patente erläutert: Dorscher u.a. US-A-3 692 618; Kinney US-A-3 338 992 und US-A-3 341 394; Levy US-A-3 502 538; Hartmann US-A-3 502 763 und US-A-3 909 009; Dobo u.a. US-A-3 542 615; Harmon CA-A-803 714; und Appel u.a. US-A-4 340 563. Andere nichtgewebte Materialien und Verfahren zum Herstellen nichtgewebter Materialien sind zur Verwendung für die vorliegende Erfindung ins Auge gefaßt.The nonwoven material 18 is preferably a hydrophobic nonwoven spunbond web having a basis weight between about 16.9 and 33.9 g/m² (0.5 and 1.0 ounces per square yard-"osy"), although it is not known that the basis weight could be critical and it could be higher, e.g. up to 84.8 g/m² (2.5 osy), depending on the desired application. Such material is widely known in the art and can be made in a conventional manner, as illustrated, for example, by the following patents: Dorscher et al. US-A-3,692,618; Kinney US-A-3,338,992 and US-A-3,341,394; Levy US-A-3,502,538; Hartmann US-A-3,502,763 and US-A-3 909,009; Dobo et al. US-A-3,542,615; Harmon CA-A-803,714; and Appel et al. US-A-4,340,563. Other nonwoven materials and methods of making nonwoven materials are contemplated for use in the present invention.

Das Benetzungsmittel 14 wird auf eine Oberfläche 15 des nichtgewebten Materials 18 unter Verwendung des Druckers 10 aufgebracht, um der Oberfläche 50 hydrophile Eigenschaften zu verleihen. Der Drucker 10 ist bevorzugt ein Drucker vom "Differential D"-Typ, wobei der Begriff "Differential" sich auf Drucker bezieht, bei denen die Geschwindigkeit der Tiefdruckwalze in Bezug auf das Material oder die Bahngeschwindigkeit variiert werden kann, um eine Kompensation von Veränderungen des Flächengewichtes zu gestatten, ohne daß die Tiefdruckwalze ausgetauscht werden muß. Der geeignetste Drucker ist derjenige, der im Stand der Technik als Differential-Offsetdrucker vom "umgekehrt L"-Typ bekannt ist, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Das Benetzungsmittels 14 ist bevorzugt ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel. Ein bevorzugtes Benetzungsmittel zur Verwendung bei nichtgewebten Materialien mit einem Flächengewicht bis zu etwa 27,2 g/m² (0,8 osy) ist "Triton X-102", zu beziehen bei Union Carbide. "Gemtex SM-33", zu beziehen bei Finetex Inc. ist ein bevorzugtes Benetzungsmittel zur Verwendung bei nichtgewebten Materialien mit einem Flächengewicht über etwa 27,2 g/m² (0,8 osy), insbesondere dort, wo die Eigenschaften eines "Einwegeventils" nicht notwendig sind. Für bestimmte Anwendungszwecke der persönlichen Hygiene wurde festgestellt, daß eine Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels auf dem Material von im allgemeinen zwischen 0,1% bis 0,5% und bevorzugt zwischen 0,16% und 0,38% wünschenswert ist. Das Rakelsystem 44 mit wasserkastenfreier Pfanne liefert in herkömmlicher Art eine gleichmäßige Aufbringung einer das Benetzungsmittel 14 enthaltenden Lösung auf die Tiefdruckwalze 38. Die Lösung ist bevorzugt eine hochkonzentrierte, wässrige Lösung, in der das Benetzungsmittel 14 in einer Menge zwischen etwa 20 und 100%, und am besten etwa 25%, des Gewichtes der Lösung enthalten ist.The wetting agent 14 is applied to a surface 15 of the nonwoven material 18 using the printer 10 to impart hydrophilic properties to the surface 50. The printer 10 is preferably a "differential D" type printer, the term "differential" referring to printers in which the speed of the gravure roll can be varied with respect to the material or web speed to allow compensation for changes in basis weight without having to replace the gravure roll. The most suitable printer is what is known in the art as a "reverse L" type differential offset printer, as shown in Figure 1. The wetting agent 14 is preferably a non-ionic surfactant. A preferred wetting agent for use with nonwoven materials having a basis weight up to about 27.2 g/m² (0.8 osy) is "Triton X-102" available from Union Carbide. "Gemtex SM-33" available from Finetex Inc. is a preferred wetting agent for use with nonwoven materials having a basis weight above about 27.2 g/m² (0.8 osy), particularly where the properties of a "one-way valve" are not necessary. For certain personal care applications, it has been found that a surface concentration of the wetting agent on the material of generally between 0.1% to 0.5%, and preferably between 0.16% and 0.38%, is desirable. The panless doctor blade system 44 provides, in a conventional manner, a uniform application of a solution containing the wetting agent 14 to the gravure roller 38. The solution is preferably a highly concentrated aqueous solution containing the wetting agent 14 in an amount between about 20 and 100%, and most preferably about 25%, of the weight of the solution.

Die Tiefdruckwalze 38 ist bevorzugt eine Metallwalze derart, wie sie gewöhnlich zum Drucken verwendet wird, und hat ein Fellmuster, das in der Fachwelt als "Quadratmuster" bekannt ist, wobei zwischen etwa 300 bis 700 Zellen pro 25,4mm (1 Inch) und eine Zellgröße zwischen etwa 1,5 und 4,0 CBM (Kubikbillionen Mikrometer) Volumen pro 6,45 cm (1 Quadratzoll) vorhanden sind. Die geeignetste Tiefdruckwalze ist jene, die im Stand der Technik bekannt ist als 550 (Zellen pro 25,4 mm oder 1 Zoll) Quadrat, 1,7 CBM. Die Tiefdruckwalze dreht sich bevorzugt mit einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 120% der Bahngeschwindigkeit, und am besten mit etwa 60% der Bahngeschwindigkeit, wobei die Bahngeschwindigkeit als bevorzugt zwischen etwa 91,5 und 457,5 m/min (300 und 1500 Fuß pro Minute) weiter unten beschrieben wird. Eine grafische Darstellung, die die prozentuale Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels als Funktion der Geschwindigkeit der Tiefdruckwalze für ein repräsentatives Beispiel zeigt, ist in Fig. 4 dargestellt.The gravure roll 38 is preferably a metal roll of the type commonly used for printing and has a fur pattern known in the art as a "square pattern" having between about 300 to 700 cells per 25.4 mm (1 inch) and a cell size between about 1.5 and 4.0 CBM (cubic trillion micrometers) of volume per 6.45 cm (1 square inch). The most suitable gravure roll is that known in the art as 550 (cells per 25.4 mm or 1 inch) square, 1.7 CBM. The gravure roll preferably rotates at a speed between 20 and 120% of the web speed, and most preferably at about 60% of the web speed, with the web speed being described below as preferably between about 91.5 and 457.5 m/min (300 and 1500 feet per minute). A graph showing the percent surface concentration of the wetting agent as a function of gravure roll speed for a representative example is shown in Figure 4.

Die Übertragungswalze 24 ist bevorzugt eine Gummiwalze derjenigen Art, wie sie gewöhnlich beim Drucken eingesetzt wird, und hat eine Durometerhärte zwischen 60 und 85. Die Tiefdruckwalze 38 ist von der Übertragungswalze 24 beabstandet, so daß während des Betriebs eine gewünschte Menge der Beschichtungslösung auf die Übertragungswalze für ein nachfolgendes Aufbringen auf das nichtgewebte Material übertragen wird. Der Abstand zwischen der Übertragungswalze 24 und der Tiefdruckwalze 38, der den Spalt 39 definiert liegt bevorzugt zwischen etwa 1,5 und 12,Smm (1/16 und 1/2 Zoll), um die gewünschte Oberflächenkonzentration zu erreichen, und liegt optimal bei 4,77mm (3/16 Zoll), wenn die Beschichtungslösung auf nichtgewebte Materialien mit einem Flächengewicht von etwa 23,7 g/m² (0,7 osy) aufgetragen wird. Die Übertragungswalze 27 dreht sich bevorzugt mit einer Geschwindigkeit, die das Material mit einer Bahngeschwindigkeit zwischen etwa 91,5 und 457,5 m/min (300 und 1500 Fuß pro Minute), mit einer optimalen Bahngeschwindigkeit von etwa 152,5 m/min (500 Fuß pro Minute), vorwärtsbewegt. Die Stützwalze 20 ist bevorzugt entweder eine Metall- oder Gummiwalze derart, die beim Drucken üblich ist, und weist eine Durometerhärte von etwa 90 auf. Die Stützwalze 20 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die die gleiche Bahngeschwindigkeit wie die Übertragungswalze 24 bewirkt. Der Abstand zwischen der Stützwalze 20 und der Übertragungswalze 24, der den Spalt 30 definiert, liegt bevorzugt zwischen etwa 6,3 und 19,1mm (1/4 und 3/4 Zoll) und liegt am besten bei etwa 9,5mm (3/8 Zoll), wenn nichtgewebte Materialien mit einem Flächengewicht von etwa 23,7 g/m² (0,7 osy) beschichtet werden.The transfer roll 24 is preferably a rubber roll of the type commonly used in printing and has a durometer hardness between 60 and 85. The gravure roll 38 is spaced from the transfer roll 24 so that during operation a desired amount of the coating solution is transferred to the transfer roll for subsequent application to the nonwoven material. The distance between the transfer roll 24 and the gravure roll 38 defining the gap 39 is preferably between about 1.5 and 12.5 mm (1/16 and 1/2 inch) to achieve the desired surface concentration and is optimally 4.77 mm (3/16 inch) when the coating solution is applied to nonwoven materials having a basis weight of about 23.7 g/m² (0.7 osy). The transfer roller 27 preferably rotates at a speed that transfers the material at a web speed of between about 91.5 and 457.5 m/min (300 and 1500 feet per minute), with an optimal web speed of about 152.5 m/min (500 feet per minute). The backup roll 20 is preferably either a metal or rubber roll of the type commonly used in printing and has a durometer of about 90. The backup roll 20 rotates at a speed which effects the same web speed as the transfer roll 24. The distance between the backup roll 20 and the transfer roll 24 which defines the nip 30 is preferably between about 6.3 and 19.1 mm (1/4 and 3/4 inches), and is most preferably about 9.5 mm (3/8 inches) when coating nonwoven materials having a basis weight of about 23.7 g/m² (0.7 osy).

Wenn der Differentialdrucker 10 zum Beschichten des nicht gewebten Materials 18 verwendet wird, hat das fertige beschichtete Material 34 eine gleichmäßigere Beschichtung mit Beschichtungsmittel und eine verbesserte Zugfestigkeit verglichen mit konventionell hergestellten beschichteten Materialien. Um den Effekt der Beschichtung eines nichtgewebten Materials unter Verwendung eines hochkonzentrierten Bades oder einer Lösung abzuschätzen, wurde ein repräsentatives Muster hergestellt, indem eine wässrige Lösung mit 25 Gew.-% "Triton X-102" auf ein 23,7 g/m² (0,7 osy) nichtgewebtes, hydrophobes Material aufgebracht wurde. Die Lösung wurde aufgebracht unter Verwendung eines Differential-Offsetdruckers des "umgedrehten L-"Typs, der eine Bahngeschwindigkeit von 152,5 m/min (500 fpm) und eine Tiefdruckzylindergeschwindigkeit von 91,5 m/min (300 fpm) (60% Bahngeschwindigkeit) erzeugt. Die Feuchtigkeitsaufnahme für das repräsentative Muster wurde mit etwa 0,9% bestimmt und die durchschnittliche Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels lag bei etwa 0,3% Feststoffe (Beschichtungsgewicht). Es war kein Trocknen notwendig. Dies ergab eine gleichmäßige Verteilung von etwa 0,24 g der Beschichtungslösung pro 0,8 m (1 Quadratyard).When the differential printer 10 is used to coat the nonwoven material 18, the final coated material 34 has a more uniform coating of coating agent and improved tensile strength compared to conventionally prepared coated materials. To evaluate the effect of coating a nonwoven material using a highly concentrated bath or solution, a representative sample was prepared by applying an aqueous solution containing 25 wt% "Triton X-102" to a 23.7 g/m² (0.7 osy) nonwoven hydrophobic material. The solution was applied using an "inverted L" type differential offset printer producing a web speed of 152.5 m/min (500 fpm) and a gravure cylinder speed of 91.5 m/min (300 fpm) (60% web speed). The moisture pick-up for the representative sample was determined to be about 0.9% and the average surface concentration of the wetting agent was about 0.3% solids (coating weight). No drying was necessary. This resulted in a uniform distribution of about 0.24 g of the coating solution per 0.8 m (1 square yard).

In den Fig. 2 und 3 kann man in grafischer Darstellung die Gleichmäßigkeit der Oberflächenkonzentration des Benetzungsmittels am repräsentativen Muster in Querrichtung (Fig. 2) und in Maschinenrichtung (Fig. 3) sehen. Das repräsentative Muster zeigte insgesamt einen 5,0%igen Variationskoeffizienten der Oberflächenkonzentration über das Material, wobei Materialien gemäß der Erfindung im allgemeinen einen Variationskoeffizienten der Oberflächenkonzentration von 10% oder weniger zeigen. Der Verlust an Zugfestigkeit für das repräsentative Muster wurde bestimmte (gemäß RTM-6200), indem die Zugfestigkeit des behandelten Materials mit unbehandeltem Material für die gleiche Querrichtung oder Formatposition verglichen wurde. Das erfindungsgemäß behandelte Material zeigte einen 5%igen Verlust an Zugfestigkeit. Dies im Vergleich mit einem typischen Verlust an Zugfestigkeit von mindestens 21% für beschichtete Materialien, die hergestellt wurden unter Verwendung einer Sprühbehandlung und Behandlungen, die ein nachgeordnetes Trocknen über Dampfkannen erfordern.In Fig. 2 and 3 one can graphically show the uniformity of the surface concentration of the wetting agent on the representative sample in the cross direction (Fig. 2) and in the machine direction (Fig. 3). The representative sample exhibited an overall 5.0% coefficient of variation in surface concentration across the material, with materials according to the invention generally exhibiting a coefficient of variation in surface concentration of 10% or less. The loss in tensile strength for the representative sample was determined (according to RTM-6200) by comparing the tensile strength of the treated material to untreated material for the same cross direction or format position. The material treated according to the invention exhibited a 5% loss in tensile strength. This compares to a typical loss in tensile strength of at least 21% for coated materials prepared using a spray treatment and treatments requiring post-drying over steam cans.

Der Druckprozeß der vorliegenden Erfindung beschichtet das Material über die Übertragungswalze, dadurch ist nur eine Seite des beschichteten Materials hydrophil, während die andere Seite hydrophob ist. Ein hydrophiles Material ist ein benetzbares Material, das weniger als 20 Milliliter Ablauf erzeugt; ein hydrophobes Material erzeugt mehr als 20 Milliliter Ablauf. Ein Material, das eine hydrophile und eine hydrophobe Oberflächen hat, gestattet es, daß Flüssigkeit schnell hindurchtritt, erlaubt aber nicht, daß es zurückfließt. Dadurch wirkt ein derartiges Material als "Einwegeventil". Es wurde festgestellt, daß Materialien mit einem Flächengewicht zwischen 16,9 g/m² und 33,9 g/m² (0,5 und 1,0 osy), die erfindungsgemäß behandelt wurden, sich als Einwegeventil verhalten, wenn sie nach der Behandlung nicht in Rollenform in einer Art aufgewickelt werden, die den Kontakt zwischen gegenüberliegenden Seiten des Materials bewirkt. Es wurde weiterhin festgestellt, daß dann, wenn Materialien mit einem Flächengewicht von weniger als etwa 28,8 g/m² (0,85 osy) nach dem Aufbringen des Benetzungsmittels aufgerollt wurden, sich etwas vom Benetzungsmittel auf die unbehandelte Seite überträgt, wodurch ein zweiseitig hydrophiles Material erzeugt wird. Die für das Benetzungsmittel erforderliche Zeit, um auf die unbehandelte Seite überzutreten, ist abhängig vom Flächengewicht. Materialien mit einem Flächengewicht größer als etwa 28,8 g/m² (0,85 osy) verbleiben als Einwegventil in Flächen- oder Rollenform. Wenn ein zweiseitig hydrophiles Verhalten gewünscht ist bei Materialien mit einem Basisgewicht über 28,8 g/m² (0,85 osy), kann ein konventioneller Differentialdrucker mit vier Rollen (Dualdrucker) verwendet werden, um das Benetzungsmittel auf beiden Seiten aufzubringen.The printing process of the present invention coats the material over the transfer roll, whereby only one side of the coated material is hydrophilic while the other side is hydrophobic. A hydrophilic material is a wettable material that produces less than 20 milliliters of runoff; a hydrophobic material produces more than 20 milliliters of runoff. A material having both a hydrophilic and a hydrophobic surface allows liquid to pass through quickly but does not allow it to flow back. Thus, such a material acts as a "one-way valve." Materials having a basis weight between 16.9 g/m² and 33.9 g/m² (0.5 and 1.0 osy) treated in accordance with the present invention have been found to behave as a one-way valve unless wound up in roll form after treatment in a manner that causes contact between opposite sides of the material. It was further found that when materials having a basis weight of less than about 28.8 g/m² (0.85 osy) were rolled up after application of the wetting agent, some of the wetting agent was transferred to the untreated side, creating a two-sided hydrophilic material. The time required for the wetting agent to transfer to the untreated side depends on the basis weight. Materials with a basis weight greater than about 28.8 g/m² (0.85 osy) remain in sheet or roll form as a one-way valve. If two-sided hydrophilic behavior is desired for materials with a basis weight greater than 28.8 g/m² (0.85 osy), a conventional four-roll differential printer (dual printer) can be used to apply the wetting agent to both sides.

Mikroporen-Filterversuche der erfindungsgemäß behandelten Materialien zeigten verringerte Gehalte von Bakterien der Klasse 1, der Klasse II und der Klasse III, verglichen mit unbehandelten Materialien. Die Klasse I enthält Bacillus sp, Corynebakterien, andere Gram positive Stäbchen, Schimmel und Hefen (außer Candida albicans). Die Klasse II enthält Staphylococcus sp. (außer S. aureus), Pseudomonas sp. (außer P. aeruginosa), Enterobakterien (außer E.coli und Salmonella sp.), andere Gram positiven Kokken, Oxidativ-Fermative Bakterien und andere Gram netaive Stäbchen. Die Klasse III enthält Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella sp. und Candida albicans. Während die Kontrollprobe eine Gesamt CFU von 17 hatte, überstieg keine der behandelten Muster 10 CFU.Micropore filter tests of the materials treated according to the invention showed reduced levels of Class I, Class II and Class III bacteria compared to untreated materials. Class I includes Bacillus sp, Corynebacteria, other Gram positive rods, molds and yeasts (except Candida albicans). Class II includes Staphylococcus sp. (except S. aureus), Pseudomonas sp. (except P. aeruginosa), Enterobacteria (except E.coli and Salmonella sp.), other Gram positive cocci, oxidative-fermentative bacteria and other Gram negative rods. Class III includes Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella sp. and Candida albicans. While the control sample had a total CFU of 17, none of the treated samples exceeded 10 CFU.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei Modifikationen oder Abweichungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.The foregoing description refers to preferred embodiments of the present invention, and modifications or variations may be made without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.

Claims (15)

1. Verfahren zum Beschichten eines Materials (18) , wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte enthält:1. Method for coating a material (18), the method comprising the following method steps: Zufügen einer Beschichtungslösung zu einer ersten, sich drehenden Walze (24), undAdding a coating solution to a first rotating roller (24), and Hindurchleiten des Materials (18) durch einen Spalt (30), der zwischen der ersten Walze (24) und einer zweiten sich drehenden Walze (20) definiert ist, die benachbart der ersten Walze (24) angeordnet ist, wobei ein Bereich der Beschichtungslösung auf eine Oberfläche (50) des Materials (18) aufgebracht wird,Passing the material (18) through a gap (30) defined between the first roller (24) and a second rotating roller (20) disposed adjacent to the first roller (24), whereby a portion of the coating solution is applied to a surface (50) of the material (18), dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that die Beschichtung zwischen etwa 20 und 30 Gewichtsprozent eines Benetzungsmittels (14) und zwischen 70 und 80 Gewichtsprozent eines Lösungsmittels enthält, und durch die erste Walze (24) auf die Oberfläche (50) des Materials (18) in einer Menge aufgebracht wird, daßthe coating contains between about 20 and 30 percent by weight of a wetting agent (14) and between 70 and 80 percent by weight of a solvent, and is applied by the first roller (24) to the surface (50) of the material (18) in an amount that a) das Benetzungsmittel (14) auf das Material (18) in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 0,5 Gewichtsprozent des Material (18) aufgebracht wird unda) the wetting agent (14) is applied to the material (18) in an amount of between about 0.1 and 0.5 percent by weight of the material (18) and b) das Lösungsmittel auf das Material (18) in einer Menge aufgebracht wird, die 1 % des Gewichtes des Materials (18) nicht übersteigt.b) the solvent is applied to the material (18) in an amount not exceeding 1% of the weight of the material (18). 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Material (18), nachdem die Beschichtungslösung auf die Oberfläche (50) des Materials (18) übertragen wurde, eine Zugfestigkeit aufweist, die mindestens 90 % der Zugfestigkeit des Materials (18) beträgt, bevor dieses beschichtet ist.2. The method of claim 1, wherein the material (18), after the coating solution is applied to the surface (50) of the material (18) has a tensile strength that is at least 90% of the tensile strength of the material (18) before it is coated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material (18) ein nichtgewebtes Material ist.3. Method according to claim 1 or 2, wherein the material (18) is a non-woven material. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das nichtgewebte Material ein nichtgewebtes, hydrophobes Material mit einem Flächengewicht zwischen etwa 16,9 und 3319 g/m² (0,5 und 1,0 Unzen pro Quadratyard) aufweist.4. The method of claim 3, wherein the nonwoven material comprises a nonwoven hydrophobic material having a basis weight between about 16.9 and 3319 g/m² (0.5 and 1.0 ounces per square yard). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Spalt (30) dadurch gebildet wird, indem die erste Walze (24) und die zweite Walze (20) in einem Abstand zwischen etwa 6,3 und 19,1 mm (1/4 und 3/4 Zoll) zueinander angeordnet werden.5. The method of any one of claims 1 to 4, wherein the gap (30) is formed by arranging the first roller (24) and the second roller (20) at a distance of between about 6.3 and 19.1 mm (1/4 and 3/4 inch) from each other. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine dritte Walze (38) angeordnet wird, um die Beschichtungslösung auf die erste Walze (24) aufzubringen.6. The method of any one of claims 1 to 5, wherein a third roller (38) is arranged to apply the coating solution to the first roller (24). 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dritte Walze (38) zwischen etwa 1,5 und 12,7 mm (1/16 und 1/2 Zoll) von der ersten Walze (24) entfernt angeordnet wird.7. The method of claim 6, wherein the third roller (38) is positioned between about 1.5 and 12.7 mm (1/16 and 1/2 inch) from the first roller (24). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Benetzungsmittel (14) ein oberflächenaktives Mittel ist.8. Method according to one of claims 1 to 7, wherein the wetting agent (14) is a surfactant. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Beschichtung auf die Oberfläche (50) durch einen Differentialdrucker (10) aufgebracht wird.9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein the coating is applied to the surface (50) by a differential printer (10). 10. Beschichtetes Substrat (34) mit einem nichtgewebten Fasermaterial (18) und einer Beschichtung an einer Oberfläche (50) des nichtgewebten Materials (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung umfaßt10. Coated substrate (34) with a nonwoven fibrous material (18) and a coating on a surface (50) of the nonwoven material (18), characterized in that the coating comprises a) ein Benetzungsmittel (14) , das auf das nichtgewebte Material (18) in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 0,5 Prozent des Gewichtes des nichtgewebten Materials (18) aufgebracht ist, unda) a wetting agent (14) applied to the nonwoven material (18) in an amount between about 0.1 and 0.5 percent of the weight of the nonwoven material (18), and b) ein Lösungsmittel, das auf das nichtgewebte Material (18) in einer Menge aufgebracht ist, die 1 % des Gewichtes des Materials (18) nicht übersteigt, undb) a solvent applied to the nonwoven material (18) in an amount not exceeding 1% of the weight of the material (18), and wobei die Beschichtung einen Variationskoeffizienten der Oberflächenkonzentration von 10 % oder weniger aufweist.wherein the coating has a coefficient of variation of the surface concentration of 10% or less. 11. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 10, wobei das beschichtete Substrat (34) eine Zugfestigkeit hat, die mindestens 90 % der Zugfestigkeit des nichtgewebten Materials (18) ausmacht.11. The coated substrate of claim 10, wherein the coated substrate (34) has a tensile strength that is at least 90% of the tensile strength of the nonwoven material (18). 12. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Lösungsmittel Wasser ist.12. A coated substrate according to claim 10 or 11, wherein the solvent is water. 13. Beschichtetes Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Benetzungsmittel (14) ein oberflächenaktives Mittel enthält.13. Coated substrate according to one of claims 10 to 12, wherein the wetting agent (14) contains a surfactant. 14. Beschichtetes Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Beschichtung auf die Oberfläche (50) unter Verwendung eines Differentialdruckers (10) aufgebracht ist.14. A coated substrate according to any one of claims 10 to 13, wherein the coating is applied to the surface (50) using a differential printer (10). 15. Beschichtetes Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Benetzungsmittel (14) der beschichteten Oberfläche (50) des Substrats (34) hydrophile Eigenschaften verleiht und wobei die gegenüberliegende Seite des Substrats (34) hydrophob ist.15. Coated substrate according to one of claims 10 to 14, wherein the wetting agent (14) imparts hydrophilic properties to the coated surface (50) of the substrate (34) and wherein the opposite side of the substrate (34) is hydrophobic.