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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein thermobildbares Vlieslaminat aus einer Vliesbahnlage und einer Sperrenlage,
das eine tuchähnliche
Erscheinung und Beschaffenheit sowie eine hohe Elastizität aufweist.
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Absorbierende Hygieneartikel, wie
z. B. Damenbinden, Wegwerfwindeln, Inkontinenzeinlagen und ähnliches
werden weithin verwendet, und es werden viele Versuche unternommen,
die Effizienz und Funktionalität
dieser Artikel zu verbessern. Dicke, flache Hygieneartikel von,
früherem
Design, die nicht zur Form des menschlichen Körpers passen und sich nicht
an die Bewegungen des Verwenders anpassen, werden größtenteils
durch elastisch anpassungsfähige,
dreidimensionale, körpergeformte
Artikel ersetzt.
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Die äußere Abdeckung dieser geformten
Hygieneartikel muss verhindern, dass angesammelte Flüssigkeit
im Artikel nach außen
durchtritt, und zusätzlich
muss sie flexibel anpassungsfähig
an die Bewegungen des Verwenders sein. Daher werden die Abdeckungen
typischerweise aus einem flexiblen und flüssigkeitsundurchlässigen.
Material, z. B. einem flexiblen thermoplastischen Film, hergestellt.
Im Allgemeinen werden diese flexiblen Abdeckmaterialien zu dreidimensionalen
Artikeln geformt durch Raffen von Abschnitten des flexiblen Materials,
um eine beckenähnliche
oder eine sanduhrähnliche
Form zu bilden, die sich an die Körperkontur des Verwenders anpasst.
Auf dem Fachgebiet sind Vermutungen angestellt worden, dass verbesserte Varianten
der äußeren Abdeckung
aus einem Laminat aus einem dünnen
Film und einer dünnen
Vliesbahn hergestellt werden können,
um der äußeren Abdeckung
zusätzliche
erwünschte
Beschaffenheitseigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel offenbart
US-Patentschrift Nr. 4,701,177 eine Damenbinde mit einer äußeren Abdeckung
aus einem Laminat aus einem Film und einer Vliesbahn. Die Form des
gerafften Beckens wird typischerweise gehalten, indem elastische
Streifen angebracht werden, um die gerafften Abschnitte in einer
Position zu halten und dem geformten Artikel eine beschränkte Elastizität zu verleihen.
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WO 93/16666 offenbart einen Inkontinenzartikel,
umfassend eine Umhüllung
aus einer äußeren Lage aus
weich-starrem flüssigkeitsundurchlässigem Material,
vorzugsweise aufgeschäumtem
Polyethylen, und einer inneren Lage aus Vliesmaterial und wahlweise
eine flüssigkeitsabsorbierende
Einlage.
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Allerdings ist es möglich, dass
die Artikel, die aus dem Film und Filmlaminat hergestellt werden,
nicht sehr geeignet für
bestimmte Anwendungen sind, wo die Artikel einen hohen Grad an Elastizität bereitstellen müssen, weil
der Film oder das Filmlaminat keine hohe physikalische Festigkeit
aufweist, und die elastischen Streifen nur eine beschränkte Elastizität und Anpassungsfähigkeit
an die Bewegungen des Verwenders bereitstellen.
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Als Alternätive wird die äußere Abdeckung
von geformten Hygieneartikeln aus einem flexiblen Polyurethan- oder
Polyethylenschaumblätt
hergestellt, das gewünschte
Elastizitäts-
und Flüssigkeitssperreneigenschaften
bereitstellt. Ein Schaumblatt wird zu einem selbsttragenden Becken
geformt oder thermogebildet, wodurch die Verwendung, der elastischen
Streifen ausgeschaltet wird und verbesserte Elastizität und Anpassungsfähigkeit
bereitgestellt werden. Diese thermogebildeten elastischen Artikel
neigen dazu, sich an die Bewegungen des Verwenders anzupassen und
ihre ursprüngliche
Form zu behalten, nachdem die Artikel einem Verformungsdruck unterworfen
werden, wodurch die Leistungsfähigkeit
und Funktionalität
der Artikel verbessert werden. Allerdings werden die Artikel, die
aus diesen Schaumblättern
thermogebildet werden, oft so charakterisiert, dass sie eine gummiartige
oder plastikartige Beschaffenheit aufweisen.
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Es besteht noch immer ein Bedarf
an thermobildbaren Strukturen und thermogebildeten Artikeln daraus,
die eine schaumähnliche
Elastizität
und eine tuchähnliche
Beschaffenheit aufweisen. Zusätzlich
besteht ein Bedarf an einem Thermobildungsverfahren, das die thermobildbaren
Strukturen thermobildet, ohne die gewünschte Elastizität und die
Oberflächeneigenschaften
der Strukturen wesentlich zu verringern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen Hygieneartikel umfassend ein thermogebildetes Laminat bereit, das
eine Sperrenlage und eine voluminöse Vliesbahnlage aus gekräuselten
Fasern aufweist, wobei das Laminat eine schaumähnliche Elastizität, tuchähnliche
Beschaffenheit und Flüssigkeitssperreneigenschaften
bereitstellt. Die Sperrenlage des Laminates ist vorzugsweise ausgewählt aus
Filmen, Mikrofaser-Vliesbahnen und Laminaten daraus, und die Bahnlage
aus gekräuselten
Fasern, die eine strukturelle Faserkomponente und eine wärmeaktivierbare
Haftmittelkomponente enthält,
weist im Wesentlichen gleichmäßig verteilte
Zwischenfaserbindungen auf. Das Laminat weist eine Gurley-Biegesteifheit
zwischen etwa 15 und etwa 20000 auf.
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Der dreidimensionale, thermogebildete
Artikel weist eine schaumähnliche
Elastizität,
eine tuchähnliche Beschaffenheit
und eine Flüssigkeitssperreneigenschaft
auf und wird aus dem Sperrenlaminat thermogebildet. Der Artikel
wird durch ein Verfahren zum Thermobilden des Laminates gebildet,
welches die Schritte des Erwärmens
des Laminates, um die Haftmittelkomponente der Vliesfaserbahn zu
schmelzen und die Vliesfaserbahn biegsam zu machen, ohne die Strukturfaserkomponente
zu schmelzen, des Formens der biegsamen Bahn auf einer Form durch
leichtes Anwenden eines Führungsdruckes
und des Abkühlens
des geformten Laminates, um die geschmolzene Haftmittelkomponente
zu verfestigen und Zwischenfaserbindungen zu bilden, enthält, wobei
der thermogebildete Artikel ein Dichte-über-Fläche-Verhältnis zwischen etwa 1 und etwa 2,5
aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Hygieneartikel
bereit, der eine thermogebildete Flüssigkeitssperrenhülle, einen
flüssigkeitsabsorbierenden
Kern und eine flüssigkeitsdurchlässige Einlage
enthält, wobei
die Hülle
aus dem Sperrenlaminat thermogebildet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
ein Beispiel für
ein Sperrenlaminat der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt
eine Damenbinde dar, die einen thermogebildeten Artikel der vorliegenden
Erfindung enthält.
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3 stellt
eine Formeinheit dar, die geeignet ist zum Thermobilden des Sperrenlaminates.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein thermobildbares Fiüssigkeitssperreniaminat
eines Hygieneartikels bereitgestellt, das eine tuchähnliche
Beschaffenheit und eine schaumähnliche
Elastizität
aufweist. Wie in 1 dargestellt
weist das Flüssigkeitssperrenlaminat 10 eine
Flüssigkeitssperrenlage 12 und
eine voluminöse
Vliesfaserbahnlage 14 auf, die überall im Wesentlichen gleichmäßig verteilte
Zwischenfaserbindungen aufweist. Das voluminöse Vlieslaminat ist äußerst gut
geeignet für
die Herstellung von thermogebildeten Artikeln mit einer tuchähnlichen
Beschaffenheit und einer schaumähnlichen
Kompressionselastizität.
Der Ausdruck "schaumähnlich"
bedeutet wie hier verwendet flexible schaumähnliche, wie z. B. flexible
schaumähnliche Eigenschaften
von Polyurethan, die als elastisch reversible Verformung und beschränkter Widerstand
gegenüber
einer angelegten Last charakterisiert werden können. Beispielhafte thermogebildete
Artikel, die aus dem Laminat hergestellt werden können, umfassen
thermogebildete Hygieneartikel und Komponenten davon, wie z. B.
Damenbindenhüllen,
die sich an den Körper
anpassen, formerhaltende Windelkomponenten, Inkontinenzproduktkomponenten
und ähnliches.
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Zum Zwecke der Veranschaulichung
ist die vorliegende Erfindung nachfolgend in Bezug auf eine geformte
Damenbinde beschrieben. Der Ausdruck "Damenbinde" bedeutet wie hier
verwendet eine Menstruations- oder Inkontinenzeinlage. Wie in 2 dargestellt, weist eine
thermogebildete, sanduhrförmige
Damenbinde 20 eine Flüssigkeitssperren-Außenhülle 22,
einen absorbierenden Kern 24 und eine flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26 auf.
Die Binde ist auch mit einem Streifen eines Kontakthaftmittels 27 und
einem entfernbaren Ablösestreifen 28 versehen,
der den Haftmittelstreifen bedeckt. Der Ablösestreifen 28 kann
entfernt werden, um das Haftmittel freizulegen, um es an einer Unterwäsche zu
befestigen.
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Die äußere Hülle 22 wird aus einem
Flüssigkeitssperrenlaminat
der vorliegenden Erfindung zu einem sich an den Körper anpassenden
Becken thermogebildet, wobei die Vlieslage nach außen gerichtet
ist, so dass die Haut der Verwenderin die Vliesoberfläche berührt. Die
Vlieslage der äußeren Hülle 22 stellt
eine weiche, tuchähnliche
Beschaffenheit bereit, um die Bequemlichkeit für die Verwenderin zu steigern,
während
die Flüssigkeitssperrenlage
verhindert, dass absorbierte Flüssigkeiten
auf die Vliesseite der Hülle 22 durchtreten.
Die flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26,
die die Öffnung
der Hülle 22 bedeckt
und den absorbierenden Kern 24 in der Hülle 22 hält, wird
mit der Hülle 22 zum
Beispiel durch Haftmittel, Wärme
oder Ultraschall abgedichtet. Der absorbierende Kern 24 kann
jedes absorbierende Material sein, das Körperausscheidungen, wie z.
B. Menstruationsfluids und Urin absorbiert. Geeignete absorbierende
Materialien umfassen Holzzellstoffflaum, Reyonfaserflaum, Baumwolle,
mehrlagige Zellulosewatte und Kombinationen daraus. Der absorbierende
Kern kann auch ein natürliches
oder synthetisches superabsorbierendes Material enthalten, z. B.
Polyakrylamide, Polyarylsäuren,
Metallsalze von Polyakrylsäure,
Polyakrylate, Polymere und Copolymere von Vinylsulfonsäure, Polyakrylat-gepfropfte
Stärken,
Polyvinylether, Polyvinylpyrrolidon, sulfoniertes, Polystyren-Polysulfoethylakrylat und ähnliches.
Besonders geeignete absorbierende Kerne und ihre Strukturen sind
in US-Patentschrift Nr. 5,147,343 an Kellenberger offenbart. Zusätzlich kann
der absorbierende Kern ein zusammengesetztes absorbierendes Material
sein. Ein zusammengesetztes Material ist in US-Patentschrift Nr.
4,100,324 beschrieben. Dieses absorbierende Material weist eine
stoffartige Appretur auf und besteht aus einer luftgebildeten Matrix aus
thermoplastischen Fasern, insbesondere schmelzgeblasenen Fasern,
mit absorbierenden Zellstofffasern in der Matrix verteilt.
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Die flüssigkeitsdurchlässige Einlage 26 kann
jedes geeignete flüssigkeitsdurchlässige Material
sein, das die rasche Bewegung von Flüssigkeit weg von ihrer Quelle
zum absorbierenden Kern 24 erlaubt. Typisch für solche
Materialien sind Vliesbahnen, perforierte Filme und Verbundstoffe
aus diesen Materialien. Besonders geeignete flüssigkeitsdurchlässige Einlagen
sind in US-Patentschrift Nr. 4,397,644 an Matthews et al. offenbart.
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Wie oberhalb erwähnt wird die äußere Hülle 22 aus
einem Laminat aus einer voluminösen
Vliesbahnlage und einer Flüssigkeitssperrenlage
thermogebildet. Die Vliesbahnlage der thermogebildeten Artikel der vorliegenden
Erfindung wird auf eine solche Weise thermogebildet, wie nachfolgend
weiter besprochen, um eine wesentliche Verdichtung der voluminösen Struktur
der Vlieslage zu vermeiden und um eine Beschädigung der Flüssigkeitssperrenlage
zu vermeiden. Die Kombination aus der voluminösen Struktur und den gleichmäßig verteilten
Zwischenfaserbindungen der Vlieslage verleiht dem thermogebildeten
Artikel physikalische Festigkeit und Elastizität sowie tuchähnliche,
weiche Beschaffenheitseigenschaften.
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Die tuchähnlichen, weichen Beschaffenheitseigenschaften
der thermogebildeten Hülle 22 sind äußerst wesentlich
für die
Bequemlichkeit der Verwenderin. Die Wand der Hülle erstreckt sich im Allgemeinen
hinauf in die Falte zwischen den Beinen und dem Schambereich der
Verwenderin, und daher können
die äußeren Wandabschnitte
in Kontakt mit den Beinen der Verwenderin kommen. Daher sollte der äußere Wandabschnitt bequeme,
nicht reizende Beschaffenheitseigenschaften bereitstellen.
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Die Flüssigkeitssperrenlage der vorliegenden
Erfindung wird aus einem Flüssigkeitssperrenmaterial, wie
z. B. einem Film oder einer Mikrofaser-Vliesbahn, hergestellt, das
eine hohe Flüssigkeitssperreneigenschaft
bereitstellt. Der Ausdruck "Flüssigkeitssperrenlage"
bezeichnet wie hier verwendet eine Lage eines Materials, das entweder
undurchlässig
sowohl für
Flüssigkeit
als auch für
Gas oder verhältnismäßig undurchlässig für Flüssigkeiten
ist, und doch durchlässig
für Luft
und/oder Flüssigkeitsdämpfe, insbesondere
für Wasserdampf
sein kann. Die Flüssigkeitssperrenlage
kann so charakterisiert werden, dass sie eine Wassersäule von wenigstens
etwa 50 cm, vorzugsweise wenigstens etwa 70 cm aufweist, wie gemäß dem Standardtest
für hydrostatischen
Druck AATCCTM Nr. 127–1977
gemessen.
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Geeignete Materialien für die Flüssigkeitssperrenlage
umfassen thermoplastische Filme mit einer Dicke zwischen etwa 0,00245
mm (0,1 mil) und etwa 2,45 mm (100 mil), erwünschterweise zwischen etwa 0,0127
mm (0,5 mil) und etwa 0,245 mm (10 mil). Geeignete Filme sind erwünschterweise
nicht sehr stark orientiert oder enthalten keine hohe molekulare
Spannung, um hohe Schrumpfungen der Sperrenlage während des
Thermobildungsverfahrens zu verhindern. Geeignete Filme können durch
jedes beliebige bekannte Filmbildungsverfahren hergestellt werden,
z. B. ein Extrusions-Gieß-,
ein Schmelzblas- oder Kalandrierverfahren, und aus jedem beliebigen
wasserunlöslichen
thermoplastischen Polymer gebildet werden, das bekanntlich Filme
bildet, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf Polyolefine, z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und ähnliches;
Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Ny1on 12 und ähnliches;
Polyester, z. B. Polyethylen-Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat und ähnliches;
Polykarbonate; Polystyrene, thermoplastische Elastomere, z. B. Ethylen-Propylen-Gummi,
Styren-Blockcopolymere und ähnliches;
Vinylpolymere; Polyurethan; Akrylnitril-Copolymere und Mischungen
und Copolymere daraus. Besonders geeignete Polymere für die vorliegende,
Erfindung sind Polyolefine, einschließlich Polyethylen, z. B. lineares
niedrigdichtes Polyethylen, niedrigdichtes Polyethylen, mitteldichtes
Polyethylen, hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus; Polypropylen,
z. B. isotaktisches Polypropylen, syndiotaktisches Polypropylen,
Mischungen daraus und Mischungen aus einem oder, mehreren von diesen
Polypropylenen und ataktischem Polypropylen; Polybutylen; und Copolymere
sowie Mischungen daraus. Die Polymerzusammensetzungen, die die Filme
bilden, können
auch Zusatzstoffe zum Herabsetzen der Bindungstemperatur und zur
Verbesserung der Abriebfestigkeit, Festigkeit, Haftfähigkeit
und Weichheit der Filme enthalten.
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Geeignete Flüssigkeitssperrenfilme können Mikroperforationen
oder Poren enthalten, die den Filmen ermöglichen, zu atmen, d. h. die
Filme sind durchlässig
für Luft
und Dämpfe,
sind aber äußerst widerstandsfähig gegenüber dem
Durchtreten, von Flüssigkeiten
und Partikeln. Eine derartige Atmungsfähigkeit der Fluidsperreniage
verbessert die Bequemlichkeit für
die Verwenderin, insbesondere wenn die thermogebildeten Artikel
in Anwendungen mit Hautkontakt verwendet werden. Geeignete mikroporöse Filme
sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und zum Beispiel in US-Patentschrift
Nr. 4,347,844 an Ohki et al. offenbart.
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Zusätzlich geeignete Materialien
für die
Flüssigkeitssperrenlage
sind Mikrofaser-Vliesbahnen mit einem hohen Wassersäulenwert.
Verwendbare Mikrofaser-Vliesbahnen
umfassen schmelzgeblasene Faserbahnen mit einem hohen Wassersäulenwert,
wie oben angeführt.
Der Ausdruck "schmelzgeblasene Fasern" bezeichnet wie hier verwendet
Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen
Polymers durch eine Mehrzahl an feinen, üblicherweise runden Düsenkapillaren
als geschmolzene Fäden
oder Filamente in zusammenlaufende Hochgeschwindigkeitsgasströme gebildet
werden, die die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Polymer
dämpfen,
um ihren Durchmesser zu verringern. Im Allgemeinen weisen schmelzgeblasene
Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von bis zu etwa
10 μm auf. Nachdem
die Fasern gebildet worden sind und bevor die Fasern vollständig verfestigt
sind, werden sie durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom getragen
und auf eine Sammeloberfläche
abgelegt, um eine. verhältnismäßig verfestigte,
autogen gebundene Bahn aus unregelmäßig verteilten schmelzgeblasenen
Fasern zu bilden.
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Die voluminöse Vliesbahnlage der vorliegenden
Erfindung, die im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen
aufweist, enthält
eine Strukturfaserkomponente und eine wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente.
Die Haftmittelkomponente kann als externes Haftmittel hinzugefügt werden
oder kann einen Abschnitt der Fasern der Vliesbahn bilden, wie nachfolgend
weiter besprochen. Geeignete Fasern für die vorliegende Erfindung
sind gekräuselte
Fasern, umfassend gekräuselte
Einkomponentenfasern (d. h. die Fasern sind aus einer homogenen
Polymerzusammensetzung hergestellt) und gekräuselte konjugierte Mehrkomponentenfasern
(d. h. die Fasern enthalten wenigstens zwei Polymerzusammensetzungskomponenten,
die deutliche Querschnitte im Wesentlichen entlang der gesamten
Länge der
Fasern einnehmen). Besonders geeignet sind gekräuselte konjugierte spinngebundene
oder Stapelfasern, und die am besten geeigneten konjugierten Fasern
für die
vorliegende Vliesbahn sind konjugierte Zweikomponentenfasern. Von
den geeigneten Fasern sind konjugierte Mehrkomponentenfasern, die
Polymerkomponenten mit verschiedenen Schmelzpunkten aufweisen, besonders
erwünscht
für die
vorliegende Erfindung, da keine zusätzliche und fremde Haftmittelkomponente
eingeführt
werden muss, um die Vliesbahn zu binden, was das Herstellungsverfahren
für die
Vliesbahn vereinfacht.
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Der Kräuselungsgrad der Fasern kann
verändert
werden, um der Bahn unterschiedliche Eigenschaften zu verleihen,
umfassend unterschiedliche Dichte, Festigkeit, Weichheit und Beschaffenheit.
Im Allgemeinen stellen stark gekräuselte Fasern, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gebunden werden, eine voluminöse, weiche Bahn bereit. Geeignete
Fasern für
die vorliegende Vliesbahn weisen wenigstens etwa 5,08 Kräusel pro
ausgedehnten Zentimeter (2 Kräusel
pro ausgedehntes Inch), erwünschterweise
zwischen etwa 5,08 und etwa 127 Kräusel pro ausgedehnten Zentimeter
(2 und etwa Kräusel
pro ausgedehntes Inch), insbesondere zwischen etwa 7,62 und etwa
76,2 Kräusel
pro ausgedehnten Zentimeter (3 und etwa Kräusel pro ausgedehntes Inch),
wie entsprechend ASTM D-3937-82 gemessen. Geeignete spinngebundene
Fasern und Stapelfasern für
die vorliegende Erfindung weisen einen durchschnittlichen Durchmesser
von etwa 5 μm
bis etwa 100 μm,
vorzugsweise von etwa 10 μm
bis etwa 50 μm
auf.
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Der Ausdruck "Fasern" bezieht sich
wie hier verwendet auf Stapelfasern und Filamente, die Endlosfasern
sind. Der Ausdruck "spinngebundene Fasern" bezieht sich auf Fasern,
die durch Extrudieren von geschmolzenen thermoplastischen Polymeren
als Filamente aus einer Mehrzahl von verhältnismäßig feinen, üblicherweise
runden Kapillaren einer Spinndüse
und dann durch rasches Ziehen der extrudierten Filamente durch einen
Saugmechanismus oder eirten anderen gut bekannten Ziehmechanismus
gebildet werden, um den Filamenten eine molekulare Ausrichtung und
physikalische Festigkeit zu verleihen. Die gezogenen Fasern werden
auf eine Sammeloberfläche
auf höchst
zufallsmäßige Weise
abgelegt, um eine Vliesbahn mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dichte
zu bilden, und dann wird die Vliesbahn gebunden, um ihr physikalische Einheit
und Festigkeit zu verleihen. Die Verfahren zur Herstellung von spinngebundenen
Fasern und den Bahnen daraus sind zum Beispiel in US-Patentschrift
4,340,563 an Appel et al. und 3692,618 an Dorschner et al. offenbart.
Ein besonders geeignetes Herstellungsverfahren für konjugierte spinngebundene
Faserbahnen ist in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung
Nr. 08/933,444, eingereicht am 21. August 1993, offenbart, die als
Europäische
Patentanmeldung 0 586 925 veröffentlicht
ist. Der Ausdruck "Stapelfasern" bezieht sich auf nicht fortlaufende
Fasern. Stapelfasern werden mit einem herkömmlichen Faserspinnverfahren
hergestellt und dann auf eine Stapellänge von etwa 2,54 cm (1 Inch)
bis etwa 20,32 cm (8 Inch) geschnitten. Solche Stapelfasern werden
nachfolgend kardiert, nassabgelegt oder luftabgelegt und dann wärmegebunden,
um eine Vliesbahn zu bilden.
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Geeignete gekräuselte spinngebundene Einkomponentenfasern
können
gemäß jedem
beliebigen herkömmlichen
Spinnbinde-Faserbildungsverfahren
hergestellt werden, vorausgesetzt dass das Verfahren so modifiziert
ist, dass es einen Kräuselungsschritt
an Ort und Stelle im Faserspinnverfahren aufweist. Zum Beispiel
, werden während
des Faserspinnverfahrens die gesponnenen Fasern, die die Spinndüse verlassen, asymmetrisch über den
Querschnitt gekühlt,
um einen Verfestigungsgradienten innerhalb des Querschnittes der
Fasern zu erzeugen und daher zu verursachen, dass sich die Fasern
kräuseln,
insbesondere in Form von schraubenförmigen Kräuseln. Analog dazu können auch
konjugierte spinngebundene Mehrkomponentenfasern mit dem oben beschriebenen
asymmetrischen Kühlverfahren
hergestellt werden.
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Geeignete gekräuselte Einkomponenten-Stapelfasern
für die
vorliegende Erfindung können
aus Strängen
von Endlosfilamenten hergestellt werden, die mit jedem beliebigen,
gut bekannten Stapelfaser-Spinnverfahren gesponnen und dann entweder
mit dem oben beschriebenen asymmetrischen Kühlverfahren während des
Zieh- und Verfestigungsschrittes des Filamentspinnverfahrens oder
mit einem bekannten mechanischen Kräuselungsverfahren gekräuselt werden,
z. B. einem Stauchkammer- oder Zahnradkräuselungsverfahren, nachdem
die Stränge
oder Filamente vollständig
gebildet worden sind, aber bevor die Stränge auf Stapellängen geschnitten
werden. Geeignete gekräuselte
konjugierte Mehrkomponenten-Stapelfasern können mit den Verfahren gebildet
werden, die oben, für
Einkomponentenfasern beschrieben sind, indem ihre Spinndüsenanordnung
durch eine Spinndüsenanordnung
für konjugierte
Fasern ersetzt wird, was auf dem Fachgebiet gut bekannt ist und
zum Beispiel in US-Patentschrift Nr. 3,730,662 an Nunning beschrieben
ist. Gesponnene konjugierte Mehrkomponentenfilamente können auch
gekräuselt
werden, indem die Filamente mechanisch gezogen werden, bevor sie
auf eine Stapellänge
geschnittenwerden. Geeignete gekräuselte konjugierte Mehrkomponentenfasern
sind im Handel erhältlich
zum Beispiel von Chisso, Hoechst Celanese, Hercules und BASF.
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Als Alternative können gekräuselte konjugierte Fasern,
umfassend spinngebundene Fasern und Stapelfasern, aus zwei oder
mehreren Polymerkomponenten hergestellt werden, die verschiedene
Kristallisations- und/oder Verfestigungseigenschaften aufweisen.
Solche konjugierten Fasern können
während
des Verfestigungsstadiums des Faserspinnverfahrens gekräuselt werden,
da diese Unterschiede in den Polymerkomponenten Kristallisationsund/oder
Verfestigungsgradienten und daher Verdichtungsgradienten in den
Fasern schaffen, was spontan Kräusel
verursacht. Des Weiteren weisen konjugierte Fasern, die Polymerkomponenten
mit verschiedenen Kristallisationseigenschaften enthalten, "latente
Kräuselungsfähigkeit"
auf, die wärmeaktiviert
werden kann, um Kräusel
zu verleihen. Die latente Kräuselungsfähigkeit
wird in den konjugierten Fasern, auf Grund von unvollständiger Kristallisation
von einer oder mehreren der langsam kristallisierenden Polymerkomponenten
verliehen. Wenn solche konjugierten Fasern wärmebehandelt werden, um eine
weitere Kristallisation der langsam kristallisierenden Polymerkomponenten
zu ermöglichen,
verdichten sich die Polymere weiter und schrumpfen. Die Schrumpfungsdisparität unter
den Polymerkomponenten der konjugierten Fasern während der Wärmebehandlung verursacht, dass
sich die Fasern kräuseln.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von äußerst geeigneten
konjugierten Fasern, die eine solche latente Kräuselungsfähigkeit aufweisen, und Vliesbahnen,
die daraus hergestellt werden, ist in der zuvor erwähnten US-Patentanmeldung 08/933,444,
eingereicht am 21. August 1993 offenbart.
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Kräusel in konjugierten Fasern,
die die latente Kräuselungsfähigkeit
aufweisen, können
während
oder nach dem Faserspinnschritt verliehen werden oder nachdem die
Fasern gelegt worden sind, um eine Vliesbahn zu bilden, wenn Fasern
mit der latenten Kräuselungsfähigkeit
verwendet werden. Allerdings ist es höchst erstrebenswert, Kräusel in
den Fasern vollständig
zu verleihen, bevor sie gelegt oder abgelegt werden, um eine Vliesbahn
zu bilden, damit Dimensionsstabilität und Gleichmäßigkeit
der Bahn sicherzustellen, da es höchst unpraktisch ist, die Bewegung
der sich kräuselnden
Fasern zu steuern, um sie gegen Größenänderungen zu schützen und
die Gleichmäßigkeit
der Bahn sicherzustellen.
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Geeignete Fasern der vorliegenden
Erfindung werden gleichmäßig auf
eine Formoberfläche
abgelegt, um eine lose verschlungene Vliesfaserbahn zu bilden, und
dann gebunden, um der Bahn physikalische Einheit und Festigkeit
zu verleihen. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, werden Stapelfasern
auf eine Formoberfläche
mit einem herkömmlichen
Kardierverfahren, z. B. einem Woll- oder Baumwoll-Kardierverfahren,
Nassablegen oder Luftablegen, abgelegt und gesponnene, gezogene
spinngebundene Fasern werden direkt auf eine Formoberfläche abgelegt.
Die abgelegte Faserbahn entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird mit einem Bindungsverfahren gebunden, das die Bahn nicht erwähnenswert
oder deutlich komprimiert und im Wesentlichen gleichmäßige Zwischenfaserbindungen
auf der gesamten Bahn bereitstellt. Wie oben besprochen können die
geeigneten Vliesfaserbahnen eine externe, wärmeaktivierbare Haftmittelkomponente
enthalten, die in Form eines Pulvers oder einer Flüssigkeit
vorliegen kann, das/die gleichmäßig aufgetragen
oder aufgesprüht wird,
oder aus Fasern, die mit, den Bahnfasern vermischt werden. Haftmittel,
die besonders geeignet sind für die
vorliegende Erfindung sind herkömmliche
Heiflschmelzkleber, wie z. B. Heiflschmelzkleber auf Polyethylen-,
Polyamid-, Polyester- und Ethylenvinylazetatbasis, und die Haftmittel
werden so ausgewählt,
dass sie einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der Strukturkomponente
der Vlieslage aufweisen.
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Als erwünschtere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden geeignete Vliesbahnen aus konjugierten
Fasern hergestellt, die Polymerkomponenten enthalten, die verschiedene
Schmelzpunkte aufweisen, so dass die Polymerkomponente mit dem niedrigeren
Schmelzpunkt, die Haftmittelkomponente, geschmolzen und dadurch
haftend gemacht werden kann, während
ermöglicht
wird, dass die Polymerkomponente mit dem höheren Schmelzpunkt, die Strukturkomponente,
die physikalische Einheit und Struktur der Vliesbahn aufrecht erhält. Die
geschmolzene Haftmittel-Polymerkomponente
haftet autogen an den angrenzenden Fasern, insbesondere an den Kreuzungs-Berührungspunkten.
Daher ist der Schmelzpunktunterschied zwischen der Haftmittelkomponente
und der Strukturkomponente wenigstens etwa 5°C, erwünschterweise etwa 10°C, insbesondere
wenigstens etwa 25°C.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung sollten geeignete konjugierte Fasern die Haftmittel-Polymerkomponente
wenigstens teilweise an der Oberfläche entlang im Wesentlichen der
gesamten Länge
der Fasern exponiert aufweisen. Besonders geeignete konjugierte
Fasern sollten etwa 20 Gew.% bis etwa 80 Gew.%, vorzugsweise etwa
40 Gew.% bis etwa 60 Gew.% des Haftmittelpolymers aufweisen. Für die vorliegende
Erfindung umfassen erwünschte
Formen für
die konjugierten Fasern Seite-an-Seite-Formen
und Hülle-Kern-Formen,
und geeignete Hülle-Kern-Formen umfassen
exzentrische Hülle-Kern-
und konzentrische Hülle-Kern-Formen.
Wenn eine Hülle-Kern-Form
verwendet wird, sollte das Haftmittelpolymer die Hülle bilden.
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Wie oben angeführt wird die Vliesbahn aus
gekräuselten
Fasern der vorliegenden Erfindung gebunden, um eine voluminöse Struktur
aufzuweisen, die über
die gesamte Bahn verteilt Zwischenfaserbindungen enthält. Bindungsverfahren,
die für
die vorliegende Erfindung verwendbar sind, sollten die Temperatur
der abgelegten Vliesbahn erhöhen,
um ihre Haftmittelkomponente zu aktivieren, ohne wesentliche Verdichtungsdruckeinwirkungen
auf die Bahn auszuüben.
Die geschmolzene oder aktivierte Haftmittel-Polymerkomponente bildet
im Wesentlichen gleichmäßige Zwischenfaserbindungen über die
gesamte Bahn verteilt insbesondere an den Kreuzungsberührungspunkten
der Fasern, wodurch eine voluminöse
Vliesbahn bereitgestellt wird, die weich und doch fest ist und ein
hohes Maß an
Elastizität
aufweist. Andere herkömmliche
gebundene Vliesbahnen, zum Beispiel punktgebundene Vliesbahnen,
stellen nicht wie geeignet gebundene Bahnen der vorliegenden Erfindung,
die im Wesentlichen gleichmäßig verteilte
Zwischenfaserbindungen aufweisen, die nötige Elastizität auf. Bindungsverfahren,
die besonders nützlich
für die
vorliegende Erfindung sind, umfassen Durchluftbindungs-, Heißofenbindungs-
und Infrarotheizungs-Bindungsverfahren; und insbesondere nützliche
Bindungsverfahren sind Durchluftbindungsverfahren. Die Dauer und
Temperatur des Bindungsverfahrens kann variiert werden, um zur Temperatur
und den Geschwindigkeitsbeschränkungen
der ausgewählten
Bindungsausrüstung
zu passen. Allerdings ist es wichtig, dass die Kombination aus Dauer
und Temperatur des Bindungsverfahrens ausreichend lange und hoch
ist, um die Haftmittelkomponente der Bahn zu schmelzen, aber nicht übermäßig lange
und hoch, um die Strukturkomponente zu schmelzen, die die physikalische
und größenmäßige Einheit
erhält
und das Schrumpfen der Faserbahnen verhindert. Zum Beispiel wenn
Polypropylen und Polyethylen als Polymerkomponenten für eine Vliesbahn
aus konjugierten Fasern verwendet werden und ein Durchluftbindungsverfahren
verwendet wird, kann die Luft, die durch die Durchluftbindungsvorrichtung
strömt, eine
Temperatur zwischen etwa 110°C
(230°F)
und etwa 138°C
(280°F)
bei einer Geschwindigkeit von etwa 30,48 m/min (100) bis etwa 152,4
m/min (500 Fuß pro
Minute) aufweisen, und die Verweilzeit der Bahn in der Bindungsvorrichtung
beträgt
erwünschterweise
weniger als etwa 6 Sekunden.
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Einkomponentenfasern und konjugierte
Fasern, die für
die vorliegende Erfindung geeignet sind, können aus einer großen Zahl
von verschiedenen thermoplastischen Polymeren hergestellt werden,
die für
das Bilden von Fasern bekannt sind. Erwünschterweise werden, wenn konjugierte
Fasern verwendet werden, die Polymerkomponenten entsprechend den
oben beschriebenen Auswahlkriterien, umfassend Schmelzpunkte und
Kristallisationseigenschaften, ausgewählt. Geeignete Polymere für die vorliegende
Erfindung umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Polyolefine, z. B.
Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und ähnliches; Polyamide, z. B.
Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Nylon 12 und ähnliches;
Polyester, z. B. Polyethylen-Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat
und ähnliches;
Polykarbonate; Polystyrene; thermoplastische Elastomere, z. B. Ethylen-Propylen-Gummi,
Polyurethan, Styren-Blockcopolymere,
Copolyesterelastomere und Polyamidelastomere und ähnliches;
Fluorpolymere, z. B. Polytetrafluorethylen. und Polytrifluorchlorethylen;
Vinylpolymere, z. B. Polyvinylchlorid; und Mischungen und Copolymere
daraus. Besonders geeignete Polymere für die vorliegende Erfindung
sind Polyolefine, umfassend Polyethylen, z. B. lineares niedrigdichtes
Polyethylen, niedrigdichtes Polyethylen, mitteldichtes Polyethylen,
hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus; Polypropylen; Polybutylen;
und Copolymere sowie Mischungen daraus. Von den geeigneten Polymeren
umfassen besonders geeignete Polymere für die Komponente mit dem hohen
Schmelzpunkt der konjugierten Fasern Polypropylen, Copolymere von
Polypropylen und Ethylen und Mischungen daraus, insbesondere Polypropylen,
und besonders geeignete Polymere für die Komponente mit dem niedrigen
Schmelzpunkt umfassen Polyethylene, insbesondere lineares niedrigdichtes
Polyethylen, hochdichtes Polyethylen und Mischungen daraus. Zusätzlich können die
Polymerkomponenten Zusatzstoffe öder
thermoplastische Elastomere zur Verbesserung der Kräuselungsfähigkeit
und/oder zum Verringern der Bindungstemperatur der Fasern und zur
Verbesserung der Abriebfestigkeit, Festigkeit und Weichheit der
entstehenden Bahnen enthalten. Zum Beispiel kann die Polymerkomponente
mit dem niedrigen Schmelzpunkt etwa 5 bis etwa 20 Gew.% eines thermoplastischen
Elastomers, wie z. B. eines ABA' Blockcopolymers aus Styren, Ethylen-Butylen
und Styren enthalten. Solche Copolymere sind im Handel erhältlich,
und manche von ihnen sind in US-Patentschrift Nr. 4,663,220 an Wisneski
et al. angeführt.
Ein Beispiel für
sehr geeignete elastomere Blockcopolymere ist KRATON G-2740. Eine
andere Gruppe von geeigneten Zusatzpolymeren sind Ethylenalkylakrylat,-Copolymere,
wie z. B. Ethylenbutylakrylat, Ethylenmethylakrylat und Ethylenethylakrylat,
und die geeignete Menge, um die gewünschten Eigenschaften herzustellen,
ist etwa 2 Gew.% bis etwa 50 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht
der Polymerkomponente mit dem niedrigen Schmelzpunkt. Noch andere
geeignete Zusatzpolymere umfassen Polybutylen-Copolymere und Ethylen-Propylen-Copolymere.
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Vliesbahnen, die für die vorliegende
Erfindung geeignet sind, weisen typischerweise eine Dichte von etwa
0,01 bis etwa 0,15 g/cm3, vorzugsweise etwa
0,02 bis etwa 0,1 g/cm3, insbesondere etwa
0,03 bis etwa 0,07 g/cm3, und ein Flachengewicht
von etwa 10,17 g/m2 (0,3) bis etwa 678,2
g/m2 (20 Unzen pro Quadratyard (osy)), vorzugsweise etwa 16,95 g/m2
(0,5) bis etwa 508,6 g/m2 (15 osy), insbesondere
etwa 25,43 g/m2 (0,75) bis etwa 33,9 g/m2 (10 osy) auf., Gemäß der vorliegenden Erfindung
können
die Flüssigkeitssperrenlage
und die Vliesfaserbahnlage mit einem Haftmittel laminiert werden.
Eine Vielzahl an verschiedenen Haftmitteln, die mit den Polymerkomponenten
der zwei Lagen kompatibel sind, kann verwendet werden, umfassend
herkömmliche
Heißschmelzkleber,
z. B. Heiflschmelzkleber auf Polyethylen-, Polyamid-, Polyesterund
Ethylen-Vinylazetat-Copolymerbasis; Latexkleber; Akrylatkleber;
Silikonkleber und ähnliches.
Die geeigneten Haftmittel können
in Form einer Flüssigkeit,
eines Pulvers oder eines Filmes vorliegen. Von diesen geeigneten
Haftmitteln sind besonders geeignete Haftmittel Heiflschmelzkleber,
da Heißschmelzkleber
geschmolzen werden können, um
sich besser an die Verformungsbewegungen der Flüssigkeitssperrenlage und der
Vliesbahnlage während des
Thermobildungsverfahrens anzupassen. Die zwei Lagen können mit
jedem beliebigen Film- oder Vliesbahnlaminierungsverfahren laminiert
werden, das auf. dem Fachgebiet bekannt ist. Zum Beispiel kann ein
geschmolzener Heißschmelzkleber
auf einen Film aufgesprüht
werden, und der Film wird dann unter Verwendung einer Feuchtpresse
mit geringem Druck mit einer Vliesfaserbahn verbunden, bevor sich
der Heißschmelzkleber
verfestigt.
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Als Alternative können, wenn wenigstens eine
der Polymerkomponenten der Flüssigkeitssperrenlage oder
der Vliesfaserbahnlage ausgewählt
ist aus Polymeren, die haftend gemacht werden können, wenn sie erhitzt werden,
und sich dann leicht an die andere Lage binden, die zwei Lagen während des
Thermobildungsvorganges laminiert werden, ohne dass ein externes
Haftmittel verwendet wird. Die zwei Lagen werden erhitzt, um die
Haftmittel-Polymerkomponente zu aktivieren und die zwei Lagen biegsam
zu machen, und dann werden die erhitzten Lagen angeordnet und in
einer Form thermogebildet, um die zwei Lagen gleichzeitig zu formen
und zu laminieren. Es muss erwähnt
werden, dass während
des Laminierungsverfahrens die zwei Lagen nicht unter einem wesentlichen
Verdichtungsdruck stehen sollten, um eine nennenswerte Verdichtung
der Vliesfaserbahn zu verhindern.
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Als noch andere alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Laminat der vorliegenden Erfindung
gebildet werden, indem direkt eine Lage eines thermoplastischen
Polymers auf die voluminöse
Vlieslage extrudiert wird, wodurch der getrennte Sperrenlage-Bildungsschritt und
der Laminierungsschritt ausgeschaltet werden. Thermoplastische Polymere,
die für
dieses Verfahren geeignet sind, sind ausgewahlt aus den oben für die Flüssigkeitssperrenlage
beschriebenen thermoplastischen Polymeren.
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Das thermogebildete Flüssigkeitssperrenlaminat
des vorliegenden Hygieneartikels weist eine hohe Elastizität und Flexibilität auf, wodurch
ermöglicht
wird, dass sich die thermogebildeten Artikel, die daraus gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden, an Verzerrungsbewegungen und Druckeinwirkungen,
die auf die, Artikel angewendet werden, anpassen und erlauben, dass
die Artikel elastisch in ihre thermogebildete Form zurückkehren,
wenn die Bewegungen und Druckeinwirkungen entfernt werden.
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Die thermogebildeten Flüssigkeitssperrenlaminate
der vorliegenden Erfindung weisen eine Gurley-Biegesteifheit zwischen
etwa 15 mg und etwa 20000 mg, insbesondere zwischen etwa 50 mg und
10000 mg, am besten zwischen etwa 150 mg und 5000 mg auf, wie gemäß dem TAPPI
T543PM-84 Testverfahren gemessen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das vorliegende Laminat in einem Thermobildungsverfahren thermogebildet,
das keinen wesentlichen Verdichtungsdruck während des Thermobildungsverfahren
anwendet und nicht erlaubt, dass große Bereiche der Lagenkomponenten
des Laminates eine erhitzte Oberfläche oder eine Oberfläche mit
hoher Temperatur berühren,
so dass eine wesentliche Verdichtung und Wärmeverschmelzung und Verzerrung
der Laminatlagen vermieden werden. Alternativ ausgedrückt verändert das Thermobildungsverfahren
nicht wesentlich die voluminösen,
weichen und tuchähnlichen
Eigenschaften der Vliesbahnlage und die Sperreneigenschaften und
die Dimensionsstabilität
der Flüssigkeitssperrenlage.
Die Thermobildungsverfahren für
die vorliegende Erfindung stellen thermogebildete Artikel mit einem
Dichte-über-Fläche-Verhältnis zwischen
etwa 1 und etwa 2,5 her. Der Ausdruck "Dichte-über-Fläche-Verhältnis"
ist wie hier verwendet definiert als (Di/Do) / (Ai/Po) , wobei Di die
durchschnittliche Dichte des thermogebildeten Artikels ist, Do die durchschnittliche Dichte der Substratbahn
ist, Ai die gesamte Oberfläche des
thermogebildeten Artikels ist und Ao die
gesamte Oberflache der Substratbahn ist, die über die Öffnung der Form gelegt wird,
d. h. die Oberfläche,
die durch das Thermobildungsverfahren betroffen ist. Geeignete Thermobildungsverfahren
für die
vorliegende Erfindung, die die voluminöse, tuchähnliche Beschaffenheit und
die Sperreneigenschaften des Sperrenlaminates nicht negativ beeinflussen,
weisen die Schritte des Erhitzens des Laminates auf eine Temperatur,
die ausreichend hoch ist, um wenigstens die Haftmittelkomponente
des Laminates zu erweichen, aber unter der Schmelztemperatur der
Strukturkomponente, des Formens des erhitzten Laminates gegen eine
nicht erhitzte Form, und des Abkühlens
des geformten Laminates auf.
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Erhitzungsverfahren, die für das vorliegende
Laminat geeignet sind, müssen
das Laminat, ohne einen Verdichtungsdruck anzuwenden, auf eine Temperatur
erhitzen, die hoch genug ist, um wenigstens die Haftmittelkomponente
der Vlieslage zu erweichen, aber unter dem Schmelzpunkt der Strukturkomponente.
Diese Verfahren können
ein Erhitzungsmedium verwenden, wie z. B. Dampf, erhitzte Luft oder
erhitztes Gas, Bestrahlung, z. B. Infrarotlicht, und ähnliches.
Ein besonders erstrebenswertes Verfahren, das als Heißluft-Erhitzungsverfahren
bekannt ist, richtet einen Strom von unter Druck gesetztem erhitztem
Gas oder unter Druck gesetzter erhitzter Luft gegen die Vliesseite
des Laminates, um gleichmäßig und
rasch die Wärme über die
Vlieslage zu verteilen.
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Obwohl, wie oben angeführt, durch
Haftmittel gebundene Einkomponentenbahnen und Bahnen aus konjugierten
Fasern und Bahnen aus autogen gebundenen konjugierten Fasern verwendet
werden können, um
die thermogebildeten Artikel der vorliegenden Erfindung herzustellen,
ist die Erfindung zu Veranschaulichungszwecken nachfolgend mit einem
Lam nat beschrieben, das eine Vlieslage aus konjugierten Fasern
und eine dünne
Polymerfilmlage enthält.
Es muss festgehalten werden, dass die Verfahren und die Beschreibung zum
Schmelzen und Binden der Haftmittel-Polymerkomponente von konjugierten
Fasern analog anwendbar für
die Verfahren und die Beschreibung für den externen Heißschmelzkleber
sind, der verwendet werden kann, um die Strukturfaserkomponente
der Vliesbahn zu binden.
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Ein geeignetes Thermobildungsverfahren
für die
vorliegende Erfindung ist das Form-unterstützte Form-Thermobildungsverfahren. Ein thermoformbares
Laminat wird erhitzt, um das Laminat, insbesondere die Vlieslage
biegsam zu machen unter Verwendung jedes beliebigen bekannten Erhitzungsverfahrens,
das das Laminat gleichmäßig erhitzt.
Das erhitzte, biegsame Laminat wird über eine positive oder negative
Form gelegt und durch eine reziproke Unterstützungsform unterstützt, die
das Formen des biegsamen Laminates unterstützt. Dann wird das geformte
Laminat gekühlt,
damit die Haftmittelkomponente des Laminates binden kann, wodurch
die geformte Gestalt auf Dauer fixiert ist. Die Unterstützungsform
ist ausgeführt,
um einen minimalen Oberflächenkontakt
mit dem Laminat aufzuweisen und wird auf der gegenüberliegenden
Seite des Laminates weg von der Form angeordnet. Die Unterstutzungsform
führt das
biegsame Laminat dazu, sich an die Randkontur der Form anzupassen.
Die Formen der vorliegenden Erfindung werden nicht erhitzt und sind
erwünschterweise
kühler
als die Temperatur des erhitzten Laminates, um als Wärmesenke
zu dienen, was die Dauer des Abkühlzyklus
des thermogebildeten Artikels verkürzt. Zusätzlich erlauben besonders erwünschte Thermobildungsverfahren
für die
vorliegende Erfindung, dass im Wesentlichen nur die Flussigkeitssperrenlage
die Oberfläche
der Form berührt,
wodurch eine Verdichtung der Vliesfaserbahnlage vermieden wird.
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Das Formverfahren kann weiter unterstützt werden
durch Druckluftkräfte,
wie z. B. Vakuum oder Umluft, die auf das biegsame Laminat angewendet
werden, um das Formgebungsverfahren zu unterstützen. Es muss angemerkt werden,
dass der Druck der Druckluftunterstützung nicht zu hoch sein sollte,
um die Faserkomponenten des Laminates nicht nennenswert zu komprimieren.
Zusätzlich
sollten die Form und die Unterstützungsform
keinen dichten Sitz bilden, wenn. die Formen zusammengebracht werden,
um eine Verdichtung des Laminates während des Thermobildungsverfahrens
zu vermeiden. Es ist höchst
erwünscht,
dass wenn die Form und die Unterstützungsform zusammengebracht
oder geschlossen werden, die Formen einen Zwischenraum in etwa von
der Dicke des Laminates bilden.
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3 stellt
eine geeignete positive Form 30 und eine Unterstützungsform 32 dar.
Die Unterstützungsform 32 ist
eine hohle Struktur, die eine Öffnung 34 aufweist,
die der Form des Grundabschnittes der positiven Form 30 entspricht.
Die Öffnung 34 ist
etwas größer als
der Grundabschnitt der Form 30, so dass die thermogebildete
Bahn nicht nennenswert, oder wesentlich verdichtet wird, wenn die
Formen zusammengebracht werden. Es muss angemerkt werden, dass die
Unterstützungsform
ausgeführt
ist, die biegsame Bahn nur an einer beschränkten Fläche zu berühren, z. B. an der Kante 36 der
Unterstützungsform.
Wahlweise kann, wenn die Gestalt der Form komplizierte oder nach
innen gestaltete Konturen enthält,
die Öffnung
der Unterstützungsform
mit einer Einfassung einer Erweiterung eines flexiblen Materials,
wie z. B. eines Hochtemperaturgummis oder thermoplastischen Elastomers,
ausgestattet sein, um zu ermoglichen, dass die Unterstützungsform
flexibel verhältnismäßig gleichmäßige Druckeinwirkungen
auf die biegsame Bahn auf der gesamten Berührungsfläche ausübt. Wahlweise können die
positive Form 30 und die Unterstützungsform 32 durch
Stabilisierungs-Führungsstangen 38 geführt werden,
die den richtigen Eingriff der zwei Formen sicherstellen, und die Form 30 kann
des Weiteren Schlitze oder eine Perforation auf ihrer Oberfläche enthalten,
um einen Strom von Luft oder Vakuum zuzuführen, um das Thermobildungsverfahren
zu unterstützen.
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Die nicht erhitzte Form neigt dazu,
als Wärmesenke
zu dienen, wodurch die vorerhitzte Bahn abgekühlt wird, wenn die Bahn in
Kontakt mit der Form kommt und sich biegsam an die äußere Kontur
der Form anpasst. Das vorliegende Thermobildungsverfahren schmelzverbindet
die Fasern der Bahn, die die Formoberfläche berühren nicht wie bei Thermobildungsverfahren,
die eine erhitzte Form verwenden, wodurch eine Schmelzverbindung
der Fasern der Bahn an der Oberfläche vermieden wird und die
weiche, tuchähnliche
Beschaffenheit erhalten bleibt. Zusätzlich erleichtert die nicht
erhitzte Form das unkontrollierbare Schrumpfproblem, das im Allgemeinen
bei Versuchen zum Thermobilden dünner Filme
auf einer erhitzten Form auftritt. Darüberhinaus müssen Artikel, die mit dem vorliegenden
Thermobildungsverfahren mit nicht erhitzter Form geformt werden,
nicht für
einen ausgedehnten Zeitraum in der Form gehalten werden, da die
Form, die als Wärmesenke
dient, die vorerhitzte thermogebildete Bahn rasch kühlt, um
ihre geformte Gestalt zu erhalten. Das geformte Laminat kann zusatzlich
mit einem Strom von Luft gekühlt
werden, während
das Laminat in oder auf der Form ist, um den Abkühlungsvorgang zu beschleunigen.
Der geformte Artikel kann in der Form vollständig gekühlt werden oder aus der Form
entfernt werden, nachdem der Artikel halb starr und in der Lage
ist, seine Gestalt zu halten.
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Formen, die für die vorliegende Erfindung
geeignet sind, können
aus Metallen, Holz, Gips, Plastik und ähnlichem hergestellt werden
entsprechend Formbildungsverfahren, die auf dem Fachgebiet gut bekannt
sind. Erwünschterweise
werden die Formen aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit
hergestellt. Des Weiteren können
geeignete Formen, da das vorliegende Formungsverfahren keinen hohen
Form- und Verdichtungsdruck ausübt,
aus starren Metall- oder Plastikdrahtgitterstrukturen hergestellt
werden. Wahlweise können
die Formen mit einem Mittel zur Anwendung von Druckluft und/oder
Vakuum zur Kühlung
ausgestattet sein, um das Formverfahren zu unterstützen. Zusätzlich kann
die Oberfläche
der Form ein Muster aus erhabenen Bereichen enthalten, so dass die
thermogebüdeten
Artikel, die aus der Form hergestellt werden, ein Muster enthalten,
das dem Muster der Oberfläche
der Form entspricht.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
mit einer Damenbindenhülle
dargestellt ist, die aus einem zweilagigen Laminae thermogebildet
wird, und deren Vlieslage nach außen gerichtet ist, können das
Laminat und daher die thermogebildeten Artikel der vorliegenden
Erfindung mehr als zwei Lagen aufweisen und/oder können ihre
Vlieslage innerhalb des thermogebildeten Artikels angeordnetaufweisen.
Zum Beispiel kann ein dreilagiges Laminat mit einer Vlieslage, einer
Flüssigkeitssperrenlage
und einer Vlieslage hergestellt und gemäß der Offenbarung der vorliegenden
Erfindung. thermogebildet werden. Eine Vlieslage innerhalb des thermogebildeten
Artikels zu haben ist äußerst nützlich,
z. B. in Hygieneartikeln. Zum Beispiel ist die voluminöse und daher poröse Struktur
der Vlieslage sehr nützlich
für den
Umgang mit Flüssigkeiten,
die darauf abgegeben werden. Die voluminöse, poröse Struktur stellt Zwischenräume bereit,
die äußerst geeignet
sind zum Halten, Aufnehmen und/oder Verteilen von Flüssigkeit.
Zusätzlich
kann die Vlieslage behandelt werden, um Funktions- oder Füllmaterialien
zu enthalten. Die voluminöse
Vlieslage der vorliegenden Erfindung, die gleichmäßig verteilte Zwischenfaserbindungen
enthält,
weist eine Zwischenfaserstruktur auf, die äußerst gut geeignet ist zum
Einschließen
von Teilchen von Funktions- oder Füllmaterialien, wie z. B. Zellstoff,
superabsorbierenden Partikeln, geruchsabsorbierenden Partikeln,
Kohlepartikeln, antimikrobiellen Partikeln und ähnlichem.
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Das Sperrenvlieslaminat der vorliegenden
Erfindung ist besonders nützlich
für das
Thermobilden der mit der Haut in Berührung stehenden Außenlage
von Hygieneartikeln, wie z. B. Windelteilen, Damenbindenhüllen, Teilen
von Inkontinenzhygieneprodukten für Erwachsene und ähnlichem.
Solche thermogebildeten Artikel stellen nicht nur ausgezeichnete
elastische Komprimierbarkeits- und Sperreneigenschaften bereit,
sondern weisen auch eine tuchähnliche
Beschaffenheit auf, wodurch die Artikel höchst funktionell sowie höchst bequem
für die
Verwender sind. Insbesondere bei Hygieneartikeln ermöglichen
die Elastizität
und Beschaffenheit der thermogebildeten Artikel, dass sich die Artikel
an Körperbewegungen
der Verwender anpassen und dabei eine bequeme, tuchähnliche Beschaffenheit
und Elastizität
bereitstellen, um die thermogeformte Gestalt zu halten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die thermogebildeten Artikel für Hygieneprodukte beschränkt, obwohl
die Erfindung oben mit Bezugnahme auf Hygieneprodukte dargestellt
worden ist. Das thermogebildete Laminat des Hygieneartikels kann
in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, die von der tuchähnlichen
Erscheinung und der leichten Thermobildbarkeit sowie von den Flüssigkeitssperreneigenschaften
profitieren.
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Die folgenden Beispiele werden zu
Veranschaulichungszwecken bereitgestellt, und die Erfindung ist nicht
darauf beschränkt.
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Beispiele:
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Beispiel 1
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Eine dreidimensionale Hülle einer
sanduhrförmigen
Damenbinde wurde aus einem Laminat aus einer spinngebundenen Vliesbahn
und einem Film hergestellt. Eine 3 osy spinngebundene Zweikomponentenfaserbahn
wurde gemäß der zuvor
erwähnten
US-Patentanmeldung 08/933,444 hergestellt. Ein lineares niedrigdichtes
Polyethylen (LLDPE), Aspun 6811A, das erhältlich ist von Dow Chemical,
wurde mit 2 Gew.% eines TiO2-Konzentrates
gemischt, das 50 Gew.% TiO2 und 50 Gew.%
eines Polypropylens enthielt, und die Mischung wurde in einen ersten
Einzelschneckenextruder zugeführt.
Ein Polypropylen, PD3445, das von Exxon erhältlich ist, wurde mit 2 Gew.%
des oben beschriebenen TiO2-Konzentrates
gemischt, und die Mischung wurde in einen zweiten Einzelschneckenextruder
zugeführt.
Die extrud erten Polymere wurden zu runden Zweikomponentenfasern,
die eine Seite-an-Seite-Form und ein Gewichtsverhältnis der
zwei Polymerkomponenten von 1 : 1 aufwiesen, gesponnen unter Verwendung
einer Zweikomponentenspinndüse,
die einen Spinnlochdurchmesser von 0,6 mm und ein L/D-Verhältnis von
6 : 1 aufwies. Die Schmelztemperaturen der Polymere, die in die
Spinndüse
zugeführt
wurden, wurden bei 212,7°C
(415 °F)
gehalten, und die Durchsatzrate des Spinnloches betrug 0,75 Gramm/Loch/Minute.
Die Zweikomponentenfasern, die die Spinndüse verließen, wurden durch einen Luftstrom
mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von 45 SCFM/Inch Spinndüsenbreite
und einer Temperatur von 18,3°C
(65°F) gequencht.
Die Quenchluft wurde etwa 5 Inch unterhalb der Spinndüse angelegt,
und die gequenchten Fasern wurden in einer Saugeinheit von dem Typ
gezogen, der in US-Patentschrift Nr. 3,802,817 an Matsuki et al.
beschrieben ist. Der Saugapparat war mit einer temperaturgesteuerten
Saugluftquelle ausgestattet, und die Zufuhrlufttemperaturwurde bei
etwa 176,6°C
(350°F)
gehalten. Die gequenchten Fasern wurden mit der erhitzten Zufuhrluft
gezogen, um eine Dicke von 4 Denier zu erreichen. Dann
wurden die gezogenen Fasern auf eine mit Öffnungen versehene Formoberfläche mit
Unterstützung
eines Vakuumstromes abgelegt, um eine ungebundene Faserbahn zu bilden.
Die ungebundenen Faserbahnen wurden gebunden, indem die Bahn durch
eine Durchluftbindungsvorrichtung geführt wurde, die mit einer erhitzten
Luftquelle ausgestattet ist. Die Geschwindigkeit und die Temperatur
der erhitzten Luft betrugen jeweils 60,9 m/min (200 Fuß pro Minute)
und 127,7 °C
(262 °F).
Die Verweilzeit der Bahn in der Haube betrug etwa 1 Sekunde. Die
entstandene gebundene Bahn wies eine Dicke von 0,32 cm (0,13 Inch)
und eine Dichte von 0,0309 g/cm3 auf.
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Ein 0,0508 mm (2 mil) Polypropylenfilm,
XBPP-15.2, wurde von CT Industries bezogen. Der Film wurde mit einem
Heißschmeizkleber,
National Starch 34–5541,
besprüht
und ohne Anwendung von wesentlichem Verdichtungsdruck auf die Vliesbahn
laminiert. Die Dicke des Laminates betrug etwa 0,381 cm (0,15 Inch).
Das Laminat wurde gemäß TAPPI
T543PM-84 auf Gurley-Biegesteifheit
getestet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Das Laminat wurde. zu einer Hulle
thermogebildet, indem es in einen Ofen gegeben wurde, der für 6,5 Sekunden
Ströme
von erhitzter Luft bei 162,7°C
anwendete, und indem dann das erhitzte Laminat in eine sanduhrförmige Form
zugeführt
wurde, die in 3 dargestellt
ist und eine Länge
von etwa 23,5 cm (9,25 Inch) und eine durchschnittliche Tiefe von
etwa 2,24 cm (0,88 Inch) aufwies: Die Filmseite des Laminates wurde
neben der positiven Form angeordnet, und die Vliesfaserbahnseite
wurde so angeordnet, dass sie in Berührung mit der negativen Unterstützungsform
kam. Die Unterstützungsform
war an den zwei Kanten des engen mittleren Abschnittes mit einer
flexiblen Polyurethanerweiterung von etwa 1,9 cm (¾ Inch)
eingefasst, um sich an die enger werdende Kontur der positiven Form
in diesem Abschnitt anzupassen. Die positive Form und die Unterstützungsform
wurden geschlossen und blieben für
10 Sekunden in dieser Position, während die Formen mit einem
Gebläse
gekühlt
wurden, bevor der thermogebildete Artikel aus der Form entfernt
wurde. Die geschlossenen Formen bildeten einen Spalt, der ungefähr gleich
war wie die Dicke des Laminates mit Ausnahme des mittleren Abschnittes,
wo die flexiblen Erweiterungen das Laminat eng an die positive Form
drückten.
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Die entstandene thermogebildete Hülle wies
eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,203 cm (0,08, Inch) auf
und behielt größtenteils
die weiche, tuchähnliche
Beschaffenheit des Substratlaminates. Sogar die Wand des mittleren
Abschnittes der Hülle,
von der angenommen wurde, dass die während des Thermobildungsverfahrens
stark gedehnt worden war, behielt im Wesentlichen die weiche, tuchähnliche
Beschaffenheit. Der thermogebildete Artikel wies eine hohe Elastizität auf, die
dem Artikel erlaubte, zu seiner thermogebildeten Gestalt zurückzukehren,
wenn er verschiedenen richtungsmäßigen Verformungsdruckeinwirkungen ausgesetzt
wurde, und das Dichte-über-Fläche-Verhältnis des
thermogebildeten Artikels betrug etwa 1,12.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das Sperrenlaminat von Beispiel 1
wurde hergestellt und entsprechend dem Verfahren erhitzt, das in Beispiel
1 angeführt
ist, und wurde dann in einer negativen Form thermogebildet, die
die umgekehrte Form der positiven Form von Beispiel 1 aufwies. Die
negative Form, die aus Aluminium, hergestellt war, enthielt eine Vielzahl
an gebohrten Vakuumlöchern,
und die Vakuumlöcher
waren mit einer Vakuumvorrichtung verbunden, so dass die Vorrichtung
einen ziehenden Luftstrom gegen die negative Form, richten konnte.
Das erhitzte Laminat wurde auf die Form gelegt, wobei seine Vlieslage
die Oberfläche
der Form berührte.
Dann wurde sofort die Vakuumvorrichtung eingeschaltet, um zwangsmäßig das
Laminat zur Oberfläche
der Form zu ziehen, wodurch das Laminat geformt und verdichtet wurde.
Die entstandene thermogebildete Hülle war stark verdichtet und
wies eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,038 cm (0,015 Inch)
auf, und die Vlieslage wies eine filmartige Beschaffenheit auf.
Die thermogebildete Hülle
wies ein Dichte-über-Fläche-Verhältnis von
etwa 3 auf. Die Hülle
war steif, und die Kanten der Hülle
waren unbequem scharf, wodurch diese komprimierte Hülle ungeeignet
für Anwendungen
mit Hautkontakt war.
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Der thermogebildete Artikel, der
gemäß der vorliegenden,
Erfindung hergestellt wurde, d. h. die Hülle von Beispiel 1, ist, nicht
wie die Hülle
von Vergleichsbeispiel 1, ein elastisch komprimierbarer Artikel,
der ansprechende und bequeme Beschaffenheitseigenschaften aufweist.
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Kontrollbeispiel 1
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Ein 0,1 mm (4 mil) Polypropylenfilm,
der erhältlich
ist von CT Industries, wurde auf Gurley-Biegesteifheit getestet.
Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Kontrollbeispiel 2–3
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0,16 und 0,08 cm (1/16 und 1/32 Inch)
dicke flexible Polyethylenschaumblätter, VolaraTM E–O, die
erhältlich
sind von Voltek, Corp., Massachusetts. Diese Schaumblätter sind
von der Art von Polyethylenblättern, die
kommerziell verwendet werden, um die Hülle von Inkontinenzeinlagen
herzustellen. Die Schaumblätter wurden
auf Gurley-Biegesteifheit
getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Die Ergebnisse zeigen, dass das tuchähnliche
Laminat der vorliegenden Erfindung eine erstrebenswerte Biegeeigenschaft
aufweist, die ähnlich
wie bei flexiblen Polyethylenschaumblättern ist, während es
eine bequeme tuchähnliche
Beschaffenheit bereitstellt.