DE69810274T2

DE69810274T2 - Wasserdispergierbare faservlies-coformcomposite

Info

Publication number: DE69810274T2
Application number: DE69810274T
Authority: DE
Inventors: Martin Jackson; Singh Mumick; Seal Pomplun
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: BR9807176A; US5948710A; KR20000071009A; AU6048898A; EP0961847A1; CN1247583A; WO1998036117A1; ZA98904B; CA2278233A1; AU719186B2; DE69810274D1; EP0961847B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstrukturen, die wenigstens zwei verschiedene Bestandteile umfassen, wobei der Verbundstoff wasserdispergierbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung faserige Vliesverbundstrukturen, die als "zusammengesetzte" Materialien bezeichnet werden, die wasserdispergierbar sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Faserige Vliesmaterialien und faserige Vliesverbundmaterialien werden weithin als Produkte oder als Produktbestandteile verwendet, weil sie billig hergestellt werden können und so hergestellt werden können, dass sie spezielle Eigenschaften aufweisen. Ein Ansatz ist, thermoplastische Polymerfasern mit einer oder mehreren Arten von faserigem Material und/oder partikulären Materialien zu mischen. Die Mischungen werden in Form von faserigen Vliesverbundbahnen gesammelt, die gebunden oder behandelt werden können, um zusammenhängende Vliesverbundmaterialien bereitzustellen, die wenigstens von einigen der Eigenschaften jedes Bestandteiles profitieren. Zum Beispiel offenbart US-Patentschrift Nr. 4,100,324, erteilt am 11. Juli 1978 an Anderson et al., einen Vliesstoff, der im Allgemeinen eine gleichmäßige Beimischung aus Zellstoffflaum und schmelzgeblasenen thermoplastischen Polymerfasern ist. US-Patentschrift Nr. 3,971,373, erteilt am 7. Juli 1976 an Braun, offenbart ein Vliesmaterial, das schmelzgeblasene thermoplastische Polymerfasern und einzelne feste Partikel enthält. Gemäß diesem Patent sind die Partikel gleichmäßig verteilt und mit den schmelzgeblasenen Fasern im Vliesmaterial vermischt. US- Patentschrift Nr. 4,429,001, erteilt am 31. Januar 1984 an Kolpin et al. offenbart ein absorbierendes Blattmaterial, das eine Kombination aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Polymerfasern und festen superabsorbierenden Partikeln ist. Es ist offenbart, dass die superabsorbierenden Partikel gleichmäßig verteilt und physisch innerhalb einer Bahn aus den schmelzgeblasenen thermoplastischen Polymerfasern gehalten werden. Europäische Patentschrift Nr. 0080382 an Minto et al., veröffentlicht am 1. Juni 1983, und Europäische Patentschrift Nr. 0156160 an Minto et al., veröffentlicht am 25. Oktober 1985, offenbaren ebenfalls Kombinationen von Partikeln, wie z. B. Superabsorbenzien, und schmelzgeblasenen thermoplastischen Polymerfasern. US- Patentschrift Nr. 5,350,624 an Georger et al., erteilt am 27. September 1994, offenbart eine abriebfeste faserige Vliesstruktur, die aus einer Matrix aus schmelzgeblasenen Fasern mit einer ersten äußeren Oberfläche, einer zweiten äußeren Oberfläche und einem inneren Abschnitt besteht, wobei wenigstens ein anderes faseriges Material in die schmelzgeblasene Fasermatrix integriert ist. Die Konzentration von schmelzgeblasenen Fasern angrenzend an jede äußere Oberfläche der Vliesstruktur beträgt wenigstens etwa 60 Gewichtsprozent, und die Konzentration von schmelzgeblasenen Fasern im inneren Abschnitt ist kleiner als etwa 40 Gewichtsprozent. Viele der zuvor erwähnten Mischungen werden als "zusammengesetzte" Materialien bezeichnet, weil sie gebildet werden, indem zwei oder mehrere Materialien im Bildungsschritt zu einer einzigen Struktur kombiniert werden.
Zusammengesetzt hergestellte Verbundstoffe können in einer großen Zahl verschiedener Anwendungen verwendet werden, einschließlich als absorbierende Medien für wässrige und organische Fluida, Filtrationsmedien für nasse und trockene Anwendungen, Isolationsmaterialien, Schutzpolstermaterialien, Aufnahme- und Abgabesysteme und Wischmedien für nasse und trockene Anwendungen. Viele der vorangegangenen Anwendungen können zu verschiedenen Graden durch die Verwendung von vereinfachteren Strukturen erfüllt werden, wie z. B. absorbierenden Strukturen, in denen nur Holzzellstofffasern verwendet werden. Das ist im Allgemeinen zum Beispiel bei absorbierenden Kernen von absorbierenden Hygieneprodukten, wie z. B. Windeln, der Fall. Holzzellstofffasern neigen, wenn sie alleine gebildet werden, dazu, Vliesbahnstrukturen zu ergeben, die sehr wenig mechanische Integrität und einen hohen Kollabierungsgrad, wenn sie benetzt werden, aufweisen. Das Auftreten von zusammengesetzten Strukturen, die thermoplastische schmelzgeblasene Fasern, wenn auch nur in kleinen Mengen, enthielten, verbesserte die Eigenschaften solcher Strukturen, einschließlich Nass- und Trockenzugfestigkeit, stark. Dieselben Verbesserungen wurden auch beim Auftreten von zusammengesetzten Wischtüchern beobachtet.
Viele der Gegenstände oder Produkte, in die zusammengesetzte Materialien eingebaut werden, gelten im Allgemeinen als Wegwerfprodukte mit beschränkter Verwendung. Damit ist gemeint, dass das Produkt oder die Produkte nur für eine begrenzte Anzahl von Malen verwendet werden und in manchen Fällen nur einmal, bevor sie weggeworfen werden. Mit wachsenden Bedenken über die Abfallentsorgung gibt es nun einen wachsenden Schub für Materialien, die zum Beispiel entweder wieder verwertbar sind oder durch andere Mechanismen als eine Einbringung auf Deponien entsorgt werden können. Eine mögliche alternative Möglichkeit für die Entsorgung vieler Produkte, insbesondere im Bereich von absorbierenden Hygieneprodukten und Wischtüchern, ist, sie in Abwasserentsorgungssysteme zu spülen.
Der wahre Grund, warum viele zusammengesetzte Materialien größere Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien, d. h. der schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasermatrix, bereitstellen ist derselbe Grund, warum solche Materialien schwerer wiederzuverwerten oder wegzuspülen sind. Viele Produkte auf Holzzellstofffaserbasis können wiederverwertet werden, indem die wiederaufbereiteten Holzzellstofffasern hydratisiert und wieder in Brei verwandelt werden. Allerdings lösen sich in zusammengesetzten Strukturen die thermoplastischen schmelzgeblasenen Fasern nicht leicht auf. Die schmelzgeblasenen Fasern sind schwer von den Holzzellstofffasern zu trennen und sie bleiben im Wesentlichen fortlaufend, wodurch die Möglichkeit von Verstopfung oder anderer Beschädigung von Wiederverwertungsanlagen, wie z. B. Aufschließungsvorrichtungen, entsteht. Vom Standpunkt der Wegspülbarkeit gesehen ist die derzeitige Annahme, dass ein Produkt, um wegspülbar zu sein, aus sehr kleinen und/oder sehr schwachen Fasern hergestellt sein muss, so dass sich das Material leicht in kleinere Stücke auflöst, wenn es in Wassermengen gelangt, wie sie in Toiletten zu finden sind, und die wiederum auf Grund der Natur der Fasern nicht in den Rohren von herkömmlichen privaten und öffentlichen Abwasserentsorgungssystemen mitgerissen oder eingeschlossen werden. Viele dieser Systeme, insbesondere Abwasserseitenkanäle, können viele hervorstehende Stellen, wie z. B. Baumwurzeln, innerhalb der Rohre aufweisen, die jede Art von Material auffangen, das noch verhältnismäßig intakt ist. Das wäre bei herkömmlichen, nicht wasserdegradierbaren schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasern in zusammengesetzten Materialien der Fall. In der Folge besteht zumindest aus den zuvor genannten Gründen ein Bedarf an einem zusammengesetzten Material, das das Potential aufweist, in Bezug auf Wiederverwertungsverfahren und Entsorgung durch alternative Mittel zu Deponien, wie zum Beispiel Wegspülen, benutzerfreundlicher zu sein. Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Material bereitzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine auslösbare, wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur, bei der wenigstens zwei verschiedene Bestandteile verwendet werden und wobei der Verbundstoff wasserdispergierbar ist. Solche Strukturen werden allgemeiner als "zusammengesetzte" Materialien bezeichnet. Die wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur umfasst eine Matrix aus schmelzgesponnenen, auslösbaren, wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und eine Vielzahl an einzelnen absorbierenden Fasern, die innerhalb der Matrix aus schmelzgesponnenen, wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern angeordnet sind. Die absorbierenden Fasern können zum Beispiel Stapelfasern mit durchschnittlichen Faserlängen von ungefähr 18 Millimetern oder weniger oder insbesondere etwa 15 mm oder weniger sowie Holzzellstofffasern umfassen. Zusätzlich kann die wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur des Weiteren ein partikuläres Material innerhalb der Matrix umfassen, wie z. B. ein Superabsorbens und/oder ein geruchsverringerndes Mittel, wie zum Beispiel Aktivkohle. Die schmelzgesponnenen, wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern sind ionenauslösbare wasserdegradierbare Polymere, wie zum Beispiel bestimmte Polyamide und Copolyester. An Stelle von oder zusätzlich zu der Vielzahl von einzelnen absorbierenden Fasern kann die wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur eine Mehrzahl von Partikeln umfassen, die innerhalb der Matrix von schmelzgesponnenen wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern angeordnet sind und von dieser gehalten werden. Die Materialien der vorliegenden Erfindung können für viele verschiedene trockene und im Wesentlichen trockene Anwendungen verwendet werden, umfassend zum Beispiel absorbierende Hygieneartikel, wie z. B. Wischtücher, Windeln, Trainingshöschen zur Sauberkeitserziehung, Kinderhöscheneinlagen, Hygienebinden, Inkontinenzvorrichtungen, Wundverbände, Verbände und ähnliches.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt gezeigt, eines möglichen Verfahrens und einer möglichen Vorrichtung zur Herstellung wasserdispergierbarer faseriger Vliesverbundstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Fragmentes einer faserigen Vliesverbundstruktur, die durch das Verfahren und die Vorrichtung von Fig. 1 hergestellt wurde.
Fig. 3 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines anderen möglichen Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung wasserdispergierbarer faseriger Vliesverbundstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die obere Platte eines Filmpresszubehörteils, das bei der Bildung von Polymerfilmproben verwendet wird.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der oberen Platte von Fig. 4.
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die untere Platte des Filmpresszubehörteils, das bei der Bildung von Polymerfilmproben verwendet wird.
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht der unteren Platte von Fig. 6.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine faserige Vliesverbundstruktur, die wenigstens zwei verschiedene Bestandteile aufweist, die wasserdispergierbar sind. Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck "faserige Vliesverbundstruktur" auf eine Struktur aus einzelnen Fasern oder Filamenten mit oder ohne partikuläre Materialien, die ineinander gelegt sind, aber nicht auf eine sich erkennbar wiederholende Weise. Vliesstrukturen, wie zum Beispiel faserige Vliesbahnen, sind bereits in der Vergangenheit durch viele verschiedene Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, gebildet worden, umfassend zum Beispiel Schmelzblas- und Schmelzspinnverfahren, Spinnbindeverfahren und gebundene kardierte Bahnverfahren.
Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck "wasserdispergierbar" auf eine faserige Vliesverbundstruktur, die, wenn sie in einer wässrigen Umgebung angeordnet wird und ausreichend Zeit bleibt, in kleinere Teile auseinander fällt. In der Folge kann die Struktur, wenn sie dispergiert ist, vorteilhafter in Wiederverwertungsverfahren verarbeitbar oder zum Beispiel in fauligen und kommunalen Abwasserbehandlungssystemen wegspülbar sein. Wenn gewünscht können solche faserigen Vliesstrukturen mehr wasserdispergierbar gemacht werden, oder die Dispersion kann durch die Anwendung von Bewegung und/oder bestimmten Auslösemitteln beschleunigt werden, wie nachfolgend weiter beschrieben. Die tatsächliche Menge an Zeit hängt zumindest teilweise von den bestimmten Endanwendungskriterien ab. Zum Beispiel zerfallen die Fasern in den Ausführungsformen für Hygienebinden unterhalb in weniger als einer Minute. In anderen Anwendungen können längere Zeiten erstrebenswert sein.
Die faserige Vliesstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine schmelzgesponnene Verstärkungsfaser, die aus einem wasserdegradierbaren Polymer und einem oder mehreren anderen Bestandteilen hergestellt wird, die mit der Verstärkungsfaser vermischt werden, um eine faserige Vliesverbundstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden. Mit "schmelzgesponnen" ist eine Faser gemeint, die durch ein Faserbildungsverfahren gebildet wird, das längere, fortlaufendere Fasern (im Allgemeinen über 7,5 Zentimeter) ergibt, wie sie durch die Schmelzblas- und Spinnbindeverfahren hergestellt werden. Mit "wasserdegradierbar" ist ein Polymer gemeint, das, wenn es zu einer Faser geformt und in ausreichenden Mengen von Wasser für einen ausreichenden Zeitraum angeordnet wird, in kleinere Teile zerfällt. In manchen Fällen kann Bewegung notwendig sein, um die Fasern auseinander zu brechen. Hier kann wiederum die tatsächliche Zeit variieren oder variiert werden, um einem bestimmten Endanwendungserfordernis zu entsprechen. Viele der Polymere können heute so entworfen oder ausgewählt werden, dass sie im Bereich von Minuten oder weniger zerfallen. Die allgemeinste Form der faserigen Vliesverbundstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung wird allgemein als "zusammengesetztes" Material bezeichnet, das längere, fortlaufendere, schmelzgesponnene Verstärkungsfasern vermischt mit kürzeren absorbierenden Fasern, wie z. B. Stapellängefasern und Holzzellstofffasern oder partikulären Materialien, wie z. B. Superabsorbenzien umfasst. Stapellängefasern weisen im Allgemeinen Längen auf, die sich bis zu ungefähr 7,5 Zentimetern erstrecken. Es sind viele thermoplastische, kurz geschnittene Stapelfasern derzeit erhältlich, die im Allgemeinen Längen von weniger als etwa 18 Millimetern aufweisen, und die aus einer Vielzahl verschiedener thermoplastischer extrudierbarer Polymere hergestellt werden können, umfassend, aber nicht beschränkt auf, Polyolefine und Polyester, sowie Homopolymere, Copolymere und Mischungen von solchen Polymeren. Zusätzlich können mehrere verschiedene Arten und/oder Größen solcher Fasern in der zusammengesetzten Struktur verwendet werden. Ein anderes Beispiel für absorbierende Fasern sind Zellstofffasern. Zellstofffasern sind im Allgemeinen aus natürlichen Quellen erhältlich, wie z. B. holzigen und nicht holzigen Pflanzen. Holzige Pflanzen umfassen zum Beispiel Laub- und Nadelbäume. Nicht holzige Pflanzen umfassen zum Beispiel Baumwolle, Flachs, Espartogras, Schwalbenwurzgewächs, Stroh, Jute und Bagasse. Zusätzlich sind auch synthetische Holzzellstofffasern erhältlich und können bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Holzzellstofffasern weisen typischerweise Längen von etwa 0,5 bis 10 Millimetern und ein Verhältnis von Länge zu maximaler Breite von etwa 10/1 bis 400/1 auf. Ein typischer Querschnitt weist eine unregelmäßige Breite von etwa 30 Mikrometern und eine Dicke von etwa 5 Mikrometern auf. Ein Holzzellstoff, der für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist Kimberly-Clark CR-54 Holzzellstoff von Kimberly-Clark Corporation, Neenah, Wisconsin. Ein anderer ist NF405 von Weyerhauser Corporation, Federal Way, Washington.
Die wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern weisen typischerweise größere Längen auf als die absorbierenden Fasern, einschließlich Stapel- und Holzzellstofffasern. Beispiele für zwei solcher wasserdegradierbarer Verstärkungsfasern sind schmelzgeblasene Fasern und spinngebundene Fasern. Schmelzgeblasene Fasern werden hergestellt durch Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem Material durch eine Vielzahl von feinen, üblicherweise runden Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen erhitzten Hochgeschwindigkeits-Gasstrom, wie z. B. Luft, der die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material dämpft, um ihre Durchmesser zu verringern. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen und auf eine Sammeloberfläche abgelegt, um eine Bahn aus unregelmäßig verteilten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Das Schmelzblasverfahren ist gut bekannt und ist in verschiedenen Patentschriften und Publikationen beschrieben, umfassend NRL Report 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers" von B. A. Wendt, E. L. Boone und C. D. Fluharty; NRL Report 5265, "An Improved Device For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers" von K. D. Lawrence, R. T. Lukas, J. A. Young; US-Patentschrift Nr. 3,676, 242, erteilt am 11. Juli 1972 an Prentice; und US-Patentschrift Nr. 3,849,241, erteilt am 19. November 1974 an Buntin et al. Der Inhalt der vorangegangenen Bezugswerke wird hier zur Gänze zum Zwecke der Bezugnahme zitiert. Solche schmelzgeblasenen Fasern können mit vielen verschiedenen Durchmessern hergestellt werden. Typischerweise weisen solche Fasern einen durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als etwa 100 Mikrometern und üblicherweise nicht mehr als 15 Mikrometern auf.
Spinngebundene Fasern werden gebildet durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, üblicherweise runden Kapillaren in einer Spinndüse, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch verringert wird, zum Beispiel durch nicht eduktives oder eduktives Fluidziehen oder andere gut bekannte Spinnbindemechanismen. Die Herstellung von spinngebundenen Vliesbahnen ist in Patentschriften dargestellt, wie z. B. Appel et al., US-Patentschrift Nr. 4,340,563; Matsuki et al., US-Patentschrift Nr. 3,802,817; Dorschner et al., US-Patentschrift Nr. 3,692,618; Kinney, US-Patentschrift Nr. 3,338,992 und 3,341,394; Levy, US-Patentschrift Nr. 3,276,944; Peterson, US-Patentschrift Nr. 3,502,538; Hartman, US- Patentschrift Nr. 3,502,763; Dobo et al., US- Patentschrift Nr. 3,542,615; und Harmon, Kanadische Patentschrift Nr. 803,714. Die Inhalte aller vorhergehenden Bezugswerke werden hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert.
Zusätzlich zu den wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und absorbierenden Fasern, wie z. B. Stapelfasern und Holzzellstofffasern, können in der faserigen Vliesstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auch superabsorbierende Materialien verwendet werden. Superabsorbierende Materialien sind absorbierende Materialien, die in der Lage sind, wenigstens 10 Gramm wässriger Flüssigkeit (z. B. destilliertes Wasser) pro Gramm absorbierenden Materials zu absorbieren, während sie für vier Stunden in einer Flüssigkeit eingetaucht sind, und die im Wesentlichen die gesamte absorbierte Flüssigkeit halten, während sie unter einer Kompressionskraft von bis zu etwa 10 Kilopascal (kPa) stehen. Superabsorbierende Materialien werden in vielen verschiedenen Formen hergestellt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Partikel, Fasern und Flocken. Solche superabsorbierende Materialien können bei der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und kürzeren absorbierenden Fasern oder an Stelle der Stapelfasern verwendet werden.
Auf Grund der längeren, fortlaufenderen Natur der Fasern, die durch die vorhergehenden Schmelzblas- und Spinnbindeverfahren gebildet werden, zerfallen solche Fasern und die entstehenden Vliesbahnen einschließlich zusammengesetzte Bahnen nicht leicht auf Grund der inhärenten Zähigkeit der schmelzgeblasenen und/oder spinngebundenen Fasern. In der Folge sind zusammengesetzte Materialien, die vorwiegend Holzzellstofffasern sind, aber noch längere Fasern, wie z. B. schmelzgeblasene Polyolefinfasern, enthalten, schwer in solchen Vorrichtungen wie Aufschließungsvorrichtungen wieder aufzubereiten. Zusätzlich neigen diese längeren, fortlaufenderen Fasern auch dazu, sich in oder auf Rauhigkeitsspitzen in Abwasserrohren zu verfangen, wodurch solche Verbundmaterialien schwer durch das Abwasserbehandlungssystem übertragen werden können. Die faserigen Vliesverbundstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden eine wasserdegradierbare Verstärkungsfaser, die zum Beispiel durch die zuvor erwähnten und beschriebenen Schmelzblas- und Spinnbindeverfahren hergestellt werden kann.
Selbstverständlich können nicht alle Polymere durch Schmelzspinnverfahren, wie z. B. Schmelzblasen und Spinnbinden, verarbeitet werden, und die Polymere, die in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden, müssen schmelzspinnbar und wasserdegradierbar sein. Wasserdegradierbare Polymere, die für besonders geeignet zum Schmelzspinnen befunden werden, umfassen jene mit Viskositäten zwischen 20 und 35000 Zentipoise bei einer Schergeschwindigkeit von 1000 s&supmin;¹ bei normalen Verarbeitungstemperaturen von etwa 75 bis etwa 250ºC in Abhängigkeit vom Polymertyp. Diese wasserdegradierbaren Polymere können, wenn sie zu Fasern gebildet und mit absorbierenden Materialien, wie z. B. Stapellänge- und/oder Holzzellstofffasern und/oder partikulären Materialien, wie z. B. Superabsorbenzien, gemischt werden, faserige Vliesstrukturen bilden, die als zusammengesetzte Materialien bezeichnet werden. Diese zusammengesetzten Materialien können nachfolgende Endanwendungen aufweisen, die mit sich bringen, dass die Strukturen wässrigen Flüssigkeiten ausgesetzt werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf normales Leitungswasser, Abwasser und Körperfluida, wie z. B. Blut und Urin. Herkömmliche zusammengesetzte faserige Vliesstrukturen werden als absorbierende Produkte entweder alleine, wie in Form von Wischtüchern, oder als Bestandteile von anderen absorbierenden Vorrichtungen verwendet werden, wie z. B. absorbierenden Hygieneartikeln, einschließlich aber nicht beschränkt auf Windeln, Trainingshöschen zur Sauberkeitserziehung, Inkontinenzbekleidungsstücke, Hygienebinden, Tampons, Wundverbände, Verbände und ähnliches. Es ist daher erwünscht, dass die faserigen Vliesverbundstrukturen der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, die Belastungen ihrer beabsichtigten Anwendungen auszuhalten, und dann nach Beendigung der bestimmten Anwendungen müssen die faserigen Vliesbahnverbundstrukturen wasserdispergierbar werden.
Bestimmte Polymere sind nur wasserdegradierbar, wenn sie ausreichenden Mengen einer wässrigen Flüssigkeit innerhalb eines bestimmten pH-Bereiches ausgesetzt werden. Außerhalb dieses Bereiches degradieren sie nicht. Es ist daher möglich, ein pH-empfindliches wasserdegradierbares Polymer zu wählen, das in einer wässrigen Flüssigkeit oder Flüssigkeiten in einem pH- Bereich, zum Beispiel einem pH von 3 bis 5, nicht degradiert, sondern das in überschüssigem Leitungswasser degradierbar wird. Siehe zum Beispiel US-Patentschrift Nr. 5,102,668 an Eichel et al., deren Inhalt hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert wird. Daher werden, wenn faserige Vliesverbundstoffe Körperflüssigkeiten wie z. B. Urin ausgesetzt werden, die wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern nicht degradieren. Nach ihrer Verwendung kann eine solche faserige Vliesverbundstruktur in überschüssigen Mengen von Flüssigkeiten mit höheren pH-Werten, wie z. B. Leitungswasser, angeordnet werden, welche die Degradierung des wasserdegradierbaren Polymers, aus dem die Verstärkungsfasern bestehen, hervorrufen. In der Folge beginnen die längeren, fortlaufenderen Verstärkungsfasern zu zerfallen entweder von selbst oder mit ausreichender Bewegung, so dass die einzelnen faserigen Bestandteile, wie z. B. Holzzellstofffasern, wiederaufbereitet, wiederverwertet oder durch Wegspülen entsorgt werden können. Beispiele für Polymere, die verwendet werden könnten, um diese Art von Faser zu bilden, könnten Akrylatester/Akryl- oder Methylakrylsäure-Copolymere und Mischungen umfassen, wie z. B. jene, die als Findley Blends N-10, H-10, X-20, V-11 und U-15 bezeichnet werden, wie sie von ATO-Findley Adhesives Inc., Milwaukee, Wisconsin, einer Abteilung von Atochem Inc., zu beziehen sind. Diese Materialien sind bei Körper-pH-Bedingungen (oder wenn sie gegen Körperfluida gepuffert sind) stabil, zerfallen aber in Toilettenwasser während des Wegspülvorganges (überschüssiges Wasser).
Ein anderer Mechanismus, der angewendet werden kann, um Wasserdegradierbarkeit auszulösen, ist Ionensensitivität. Bestimmte Polymere enthalten Bestandteile auf Säurebasis (R-COO&supmin; oder R-SO&sub3;&supmin;), die dadurch zusammengehalten werden, dass sie bei höheren Ionenkonzentrationen mehr hydrophob sind. In einem trockenen Zustand bleiben diese Polymere fest. In einer wässrigen Lösung, die eine verhältnismäßig hohe Ionenkonzentration aufweist, wie z. B. Urin, bleiben die Polymere verhältnismäßig intakt. Wenn die selben Polymere allerdings später größeren Mengen an Wasser mit verdünntem Ionengehalt, wie sie in einer Toilettenmuschel zu finden sind, ausgesetzt werden, wird die Ionenkonzentration verdünnt und die Polymere werden mehr hydrophil, da sie Polyelektrolyte werden, und beginnen im Wasser zu zerfallen. Siehe zum Beispiel US-Patentschrift Nr. 4,419,403 an Varona, deren Inhalt hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert wird. Polymere, die in Lösungen mit hoch ionischen Konzentrationen (zum Beispiel Urin von Babies oder Erwachsenen und Menstruationsflüssigkeit) stabil sind, könnten sulfonierte Polyester sein, wie sie z. B. von Eastman Chemical Company, Kingsport, Tennessee unter den Codes AQ29, AQ38 oder AQ55 zu beziehen sind. Das Eastman AQ38 Polymer besteht aus 89 Molprozent Isophthalsäure, 11 Molprozent Natriumsulfoisophthalsäure, 78 Molprozent Diethylenglykol und 22 Molprozent 1,4- Zyklohexandimethanol. Es weist ein nominales Molekulargewicht von 14.000 Dalton, eine Säurezahl von weniger als 2, eine Hydroxylzahl von weniger als 10 und eine Glasübergangstemperatur von 38ºC auf. Andere Beispiele könnten Mischungen von Copolymeren von Poly(vinylalkohol) gemischt mit Polyakryl- oder Methylakrylsäure oder Polyvinylmethylether gemischt mit Polyakryl- oder Methylakrylsäure sein. Die Eastman- Polymere sind in Lösungen mit hohen Ionenkonzentrationen stabil, zerfallen aber rasch, wenn sie in ausreichend überschüssigem Wasser, wie z. B. Leitungswasser, angeordnet werden, um die Ionenkonzentration zu verdünnen.
Andere Polymere, die in hohen Ionenkonzentrationen stabil sind, umfassen "ausgelöste wasserdispergierbare Polymere". Damit ist gemeint, dass, wenn das Polymer einem Auslöserbestandteil, wie zum Beispiel dem Natriumsulfation oder dem Natriumchloridion, bei einem ersten Konzentrationsniveau, das in normalem Leitungswasser zu finden ist, ausgesetzt wird, das Polymer in nicht mehr als 30 Minuten dispergiert oder sich auflöst. Wenn das Polymer allerdings dem selben Auslöserbestandteil bei einem zweiten, höheren Konzentrationsniveau, das typischerweise in Körperfluida, wie z. B. Urin von Kleinkindern oder Erwachsenen, zu finden ist, ausgesetzt wird, bleibt das Polymer, das den ersten Bestandteil bildet, stabil und dispergiert nicht. Zum Beispiel umfassen geeignete Beispiele für einen solchen ersten Bestandteil wasserdispergierbare Polyester- oder Polyamidpolymere oder Copolymere, wie z. B. Copolyesterpolymere, die erhältlich sind von National Starch and Chemical Company unter den Produktbezeichnungen 70-4395 und 70-4442. Die Erfinder der gegenständlichen Erfindung haben herausgefunden, dass wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstoffe, die einen Bestandteil aufweisen, der ein ausgelöstes, wasserdispergierbares Polymer umfasst, unempfindlich gegenüber der Gegenwart eines bestimmten Auslöserbestandteiles bei einem Konzentrationsniveau ist, das typischerweise in überschüssigem Leitungswasser zu finden ist, wie es in Toilettenmuscheln zu finden ist. Daher sind wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstoffe, die aus den Polymerfasern der vorliegenden Erfindung gebildet sind oder diese umfassen, hinsichtlich der Dispergierbarkeit beständig, wenn sie mit Körperfluida, wie z. B. Urin, versehen werden, neigen aber, wenn sie in normalen Leitungswasser entsorgt werden, dazu zu zerfallen, wenn das auslösbare wasserdispergierbare Polymer dispergiert.
Ein noch anderes Mittel, um ein Polymer in Wasser degradierbar zu machen, ist die Anwendung von Temperaturveränderung. Bestimmte Polymere weisen eine Trübungspunkttemperatur auf. In der Folge fallen diese Polymere bei einer bestimmten Temperatur, die der Trübungspunkt ist, aus einer Lösung aus. Diese Polymere können verwendet werden, um Fasern zu bilden, die oberhalb einer bestimmten Temperatur in Wasser unlöslich sind, die aber bei einer niedrigeren Temperatur löslich und damit in Wasser degradierbar werden. In der Folge ist es möglich, ein Polymer auszuwählen oder zu mischen, das nicht bei oder nahezu bei Körpertemperatur (37ºC) in Körperfluida, wie z. B. Urin, degradiert, sondern das degradiert, wenn es in Wasser bei Temperaturen unterhalb der Körpertemperatur, zum Beispiel bei Raumtemperatur (23ºC) angeordnet wird. Ein Beispiel für ein solches Polymer ist Polyvinylmethylether, das einen Trübungspunkt von 34ºC aufweist. Wenn dieses Polymer Körperfluida, wie z. B. Urin, bei 37ºC ausgesetzt wird, degradiert es nicht, da diese Temperatur über seinem Trübungspunkt (34ºC) liegt. Wenn das Polymer allerdings in Wasser bei Raumtemperatur (23ºC) angeordnet wird, geht das Polymer mit der Zeit in Lösung, da es nun Wasser bei einer Temperatur unterhalb seines Trübungspunktes ausgesetzt ist. In der Folge beginnt das Polymer zu degradieren.
Mischungen aus Polyvinylmethylether und Copolymeren können auch in Betracht gezogen werden. Andere, in kaltem Wasser lösliche Polymere umfassen Poly(vinylalkohol)- Pfropfcopolymere, die von Nippon Synthetic Chemical Company, Ltd., Osaka, Japan, mit den Codes Ecomaty AX2000, AX10000 und AX300G geliefert werden.
Andere Polymere sind nur wasserdegradierbar, wenn sie ausreichenden Mengen an Wasser ausgesetzt werden. Daher können diese Arten von Polymeren für eine Verwendung in Umgebungen von Lösungen mit geringem Wasservolumen geeignet sein, wie zum Beispiel in Kinderhöscheneinlagen, leichten Inkontinenzprodukten und Wischtüchern für Babies und Erwachsene. Beispiele für solche Materialien könnten die aliphatischen Polyamide NP2068, NP2074 oder NP2120 umfassen, wie sie von H. B. Fuller Company, Vadnais Heights, Minnesota, geliefert werden.
Daten bezüglich Schmelzfluss und DSK-Thermoanalyse für diese Polymere sind in Tabelle 1 angeführt. TABELLE 1
*ASTMD Test Method D-1238-906 (2,16 kg Belastung bei 190ºC für Polyethylen)
Nachdem die verschiedenen Bestandteile beschrieben worden sind, die verwendet werden können, um eine wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, werden Beispiele für mehrere Verfahren beschrieben, die verwendet werden könnten, um solche Materialien zu bilden. Ein Verfahren zur Bildung von wasserdispergierbaren faserigen Vliesbahnstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 von den Zeichnungen gezeigt. In dieser Zeichnung wird ein wasserdegradierbares Polymer durch einen Düsenkopf 10 in einen primären Gasstrom 11 von hoher Geschwindigkeit extrudiert, erhitztes Gas (üblicherweise Luft) wird aus den Stutzen 12 und 13 zugeführt, um das geschmolzene Polymer zu langen, irgendwie fortlaufenden Fasern zu dämpfen. Wenn diese wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern geformt werden, wird der primäre Gasstrom 11 mit einem sekundären Gasstrom 14 vereinigt, der individualisierte Holzzellstofffasern oder andere Materialien einschließlich partikuläre Materialien enthält, um die zwei verschiedenen faserigen Materialien zu einer einzigen faserigen Vliesverbundstruktur zu vereinigen. Die Vorrichtung zum Bilden und Zuführen des sekundären Gasstroms 14, der die Holzzellstofffasern umfasst, kann eine Vorrichtung von der Art sein, wie sie in US- Patentschrift Nr. 3,793,678 an Appel beschrieben und beansprucht ist. Diese Vorrichtung umfasst eine herkömmliche Schlagwalze 20, die Schlagzähne aufweist, um Zellstoffblätter 21 in einzelne Fasern zu zerkleinern. Die Zellstoffblätter 21 werden radial, d. h. entlang eines Schlagwalzenradius mittels Rollen 22 zur Schlagwalze 20 zugeführt. Während die Zähne auf der Schlagwalze 20 die Zellstoffblätter 21 in einzelne Fasern zerkleinern, werden die entstehenden einzelnen Fasern nach unten in Richtung des primären Luftstroms durch einen Formstutzen oder einen Formkanal 23 geführt. Ein Gehäuse 24 umschließt die Schlagwalze 20 und stellt einen Durchgang 25 zwischen dem Gehäuse 24 und der Oberfläche der Schlagwalze bereit. Prozessluft wird in dem Durchgang über den Kanal 26 in ausreichender Menge zugeführt, um als Medium zum Weitergeben der Fasern durch den Formkanal 23 bei einer Geschwindigkeit zu dienen, die jener der Schlagzähne nahe kommt. Die Luft kann durch ein herkömmliches Mittel zugeführt werden, wie zum Beispiel ein Gebläse.
Wie in Fig. 1 dargestellt bewegen sich der primäre und der sekundäre Gasstrom 11 und 14 vorzugsweise senkrecht aufeinander am Vereinigungspunkt, obwohl andere Vereinigungswinkel angewendet werden können, wenn gewünscht ist, den Grad der Mischung zu variieren und/oder Konzentrationsgradienten durch die Struktur zu bilden. Die Geschwindigkeit des sekundären Stroms 14 ist im Wesentlichen geringer als jene des primären Stroms 11, so dass der integrierte Strom 15, der aus der Vereinigung entsteht, in die selbe Richtung weiterströmt wie der primäre Strom 11. Die Vereinigung der zwei Ströme ist so etwas wie ein Saugeffekt, wodurch die Fasern im sekundären Strom 14 in den primären Strom 11 gezogen werden, wenn er am Auslass des Kanals 23 vorbeiströmt. Wenn eine einheitliche Struktur erwünscht ist, ist es wichtig, dass der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den zwei Gasströmen so ist, dass der sekundäre Strom mit dem primären Strom auf turbulente Weise integriert wird, so dass die Fasern im sekundären Strom gut mit den schmelzgeblasenen Fasern im primären Strom durchgemischt werden. Im Allgemeinen verursachen steigende Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem primären und dem sekundären Strom eine homogenere Integration der zwei Materialien, während niedrigere Geschwindigkeiten und kleinere Geschwindigkeitsunterschiede Konzentrationsgradienten von Bestandteilen in der faserigen Vliesverbundstruktur schaffen. Für maximale Produktionsgeschwindigkeiten ist es allgemein erwünscht, dass der primäre Luftstrom eine anfängliche Schallgeschwindigkeit innerhalb der Stutzen 12 und 13 aufweist, und dass der sekundäre Luftstrom eine Unterschallgeschwindigkeit aufweist. Wenn der primäre Luftstrom die Stutzen 12 und 13 verlässt, dehnt er sich sofort mit einer entstehenden Abnahme der Geschwindigkeit aus.
Die Verlangsamung des Hochgeschwindigkeitsgasstromes, der die schmelzgeblasenen wasserdegradierbaren Fasern trägt, befreit die Fasern von den Zugkräften, die sie anfangs aus der wasserdegradierbaren Polymermasse formen. Wenn sich die wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern entspannen, sind sie besser in der Lage, den winzigen Wirbeln zu folgen und die verhältnismäßig kurzen Holzzellstoff- und anderen absorbierenden Fasern zu umschlingen und zu erfassen, während beide Fasern in dem gasförmigen Medium dispergiert und suspendiert werden. Die entstehende Kombination ist eine enge Mischung aus Holzzellstofffasern und wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern, die durch physische Verfangung und mechanische Verschlingung integriert werden.
Die Dämpfung der wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern findet sowohl vor als auch nach der Verschlingung dieser Fasern mit den Zellstofffasern statt. Um die Fasermischung im integrierten Strom 15 zu einer faserigen Vliesstruktur umzuwandeln, wird der Strom 15 in den Spalt eines Paares von Vakuumwalzen 30 und 31 geführt, die mit Löchern versehene Oberflächen aufweisen, die fortlaufend über ein Paar fixer Vakuumstutzen 32 und 33 rotieren. Wenn der integrierte Strom 15 in den Spalt der Walzen 31 und 33 tritt, wird das tragende Gas in die zwei Vakuumstutzen 32 und 33 gesaugt, während die Fasermischung von den gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Walzen 30 und 31 getragen und leicht komprimiert wird. Das bildet eine integrierte, selbsttragende, faserige Vliesverbundstruktur 34, die ausreichende Einheit aufweist, um zu erlauben, dass sie vom Vakuumwalzenspalt entzogen und zu einer Aufwickelwalze 35 weitergeleitet wird.
Die Aufnahme der Holzzellstofffasern in der integrierten Verstärkungsfasermatrix wird ohne jede weitere Bearbeitung oder Behandlung der luftabgelegten Verbundstruktur erreicht. Wenn es allerdings erwünscht ist, die Festigkeit der faserigen Vliesverbundstruktur 34 zu verbessern, zum Beispiel für eine Verwendung als Wischtuch, kann die Verbundbahn oder -struktur 34 geprägt oder gebunden werden unter Verwendung von Wärme und/oder Druck. Das Prägen kann zum Beispiel unter Verwendung von Ultraschallbindung und/oder mechanischer Bindung durchgeführt werden, wie z. B. durch die Verwendung von glatten und/oder gemusterten Bindungswalzen, die erhitzt sein können oder nicht. Solche Bindetechniken sind Fachleuten gut bekannt. In Fig. 1 wird die Verbundstruktur 34 durch eine Ultraschallbindungsstation geführt, die einen Ultraschallkalandrierkopf 40 umfasst, der gegen eine gemusterte Ambosswalze 41 vibriert. Die Bindungsbedingungen (z. B. Druck, Geschwindigkeit, Krafteinsatz) sowie das Bindungsmuster können auf geeignete Weise ausgewählt werden, um die gewünschten Eigenschaften im Endprodukt bereitzustellen. Siehe Fig. 2.
Die relativen Gewichtsprozentanteile der wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und der absorbierenden Fasern können entsprechend der bestimmten Endanwendung variiert werden. Allgemein gesprochen erhöht eine Steigerung des Gewichtsprozentanteiles der wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern die gesamte Zugfestigkeit und Einheit der entstehenden faserigen Verbundvliesstruktur.
Ein anderes Bildungsverfahren, das für die Bildung von wasserdispergierbaren faserigen Vliesverbundstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden könnte, ist in Fig. 3 der Zeichnungen gezeigt. In Fig. 3 ist ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Bildung einer abriebfesten faserigen Vliesverbundstruktur gezeigt, die allgemein durch die Bezugsziffer 110 bezeichnet wird. Bei der Bildung der abriebfesten faserigen Vliesverbundstruktur der vorliegenden Erfindung werden ein Granulat oder Splitter usw. (nicht gezeigt) eines thermoplastischen Polymers in einen Granulattrichter 112 von einem oder mehreren Extrudern 114 eingeführt.
Die Extruder 114 weisen Extrusionsschrauben (nicht gezeigt) auf, die durch einen herkömmlichen Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben werden. Wenn das Polymer durch die Extruder 114 auf Grund der Rotation der Extrusionsschraube durch den Antriebsmotor voranwandert, wird das Polymer zunehmend zu einem geschmolzenen Zustand erhitzt. Das Erhitzen des thermoplastischen Polymers zu dem geschmolzenen Zustand kann in einer Mehrzahl von einzelnen Schritten erfolgen, wobei seine Temperatur allmählich erhöht wird, wenn es durch die einzelnen Erhitzungszonen des Extruders 114 zu zwei Schmelzblasdüsen 116 und 118 voranwandert. Die Schmelzblasdüsen 116 und 118 können eine noch andere Erhitzungszone sein, in der die Temperatur des thermoplastischen Harzes auf einem erhöhten Niveau für das Extrudieren gehalten wird.
Jede Schmelzblasdüse ist so geformt, dass zwei Ströme von üblicherweise erhitztem Dämpfgas pro Düse zusammenlaufen, um einen einzelnen Gasstrom zu bilden, der die geschmolzenen Fäden aus wasserdegradierbarem Polymer mitreißt und dämpft, wenn die Fäden aus kleinen Löchern oder Öffnungen 124 in der Schmelzblasdüse austreten. Die geschmolzenen Fäden werden zu Fasern 120 oder in Abhängigkeit vom Dämpfungsgrad zu Mikrofasern mit einem kleinen Durchmesser gedämpft, der üblicherweise kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen 124. Daher weist jede Schmelzblasdüse 116 und 118 einen entsprechenden einzelnen Gasstrom 126 und 128 auf, der mitgerissene und gedämpfte Polymerfasern enthält. Die Gasströme 126 und 128, die Polymerfasern enthalten, sind so ausgerichtet, dass sie in einer Aufprallzone 130 zusammenlaufen.
Eine oder mehrere Arten von sekundären Fasern 132 und/oder partikulären Materialien werden zu den zwei Strömen 126 und 128 aus wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern oder -mikrofasern 120 in der Aufprallzone 130 hinzugefügt. Die Einführung von sekundären Fasern 132 in die zwei Ströme 126 und 128 aus den wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern 120 ist so gedacht, dass eine graduierte Verteilung von sekundären Fasern 132 innerhalb der kombinierten Ströme 126 und 128 aus thermoplastischen Polymerfasern hergestellt wird. Das kann durchgeführt werden, indem ein sekundärer Gasstrom 134, der die sekundären Fasern 132 enthält, zwischen die zwei Ströme 126 und 128 aus wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern 120 eingeleitet wird, so dass alle drei Gasströme auf eine kontrollierte Weise zusammenlaufen.
Eine Vorrichtung für die Durchführung dieser Vereinigung kann eine herkömmliche Schlagwalzenanordnung 136 umfassen, die eine Mehrzahl von Zähnen 138 aufweist, die so angepasst sind, dass sie eine Matte oder Einlage 140 von sekundären Fasern in die einzelnen sekundären Fasern 132 auftrennt. Die Matte oder Einlage von sekundären Fasern 140, die zur Schlagwalze 136 zugeführt wird, kann ein Blatt aus Zellstofffasern (wenn eine Zweikomponentenmischung aus wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern und sekundären Zellstofffasern erwünscht ist), eine Matte aus Stapelfasern (wenn eine Zweikomponentenmischung aus wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern und sekundären Stapelfasern erwünscht ist) oder sowohl ein Blatt aus Zellstofffasern als auch eine Matte aus Stapelfasern sein (wenn eine Dreikomponentenmischung aus wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern, sekundären Stapelfasern und sekundären Zellstofffasern erwünscht ist). In Ausführungsformen, wo zum Beispiel ein absorbierendes Material gewünscht ist, sind die sekundären Fasern 132 absorbierende Fasern. Die sekundären Fasern 132 können im Allgemeinen aus der Gruppe ausgewählt werden, die eine oder mehrere Polyesterfasern, Polyamidfasern, Zellulosederivatfasern, wie zum Beispiel Reyonfasern, Holzzellstofffasern und superabsorbierende Fasern, Multikomponentenfasern, wie zum Beispiel Hülle-Kern-Multikomponentenfasern, natürliche Fasern, wie z. B. Seidenfasern, Wollfasern oder Baumwollfasern oder elektrisch leitende Fasern oder Mischungen aus zwei oder mehreren von solchen sekundären Fasern umfasst. Andere Arten von sekundären Fasern 132, wie zum Beispiel Polyethylenfasern und Polypropylenfasern, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren anderen Arten von sekundären Fasern 132 können verwendet werden. Die sekundären Fasern 132 können Mikrofasern sein oder die sekundären Fasern 132 können Makrofasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 300 Mikrometern bis etwa 1.000 Mikrometer sein.
Die Blätter oder Matten 140 aus sekundären Fasern 132 werden zu der Schlagwalze 136 durch eine Rollenanordnung 142 zugeführt. Nachdem die Zähne 136 der Schlagwalze 136 die Matte aus sekundären Fasern 140 in einzelne sekundäre Fasern 132 aufgetrennt hat, werden die einzelnen sekundären Fasern 132 zum Strom aus thermoplastischen Polymerfasern oder -mikrofasern 120 durch einen Stutzen 144 befördert. Ein Gehäuse 146 umschließt die Schlagwalze 136 und stellt einen Durchgang oder Spalt 148 zwischen dem Gehäuse 146 und der Oberfläche der Zähne 138 der Schlagwalze 136 bereit. Ein Gas wie z. B. Luft wird mittels eines Gaskanals 150 zwischen der Oberfläche der Schlagwalze 136 und dem Gehäuse 146 zum Durchgang oder Spalt 148 zugeführt. Der Gaskanal 150 kann im Allgemeinen am Verbindungspunkt 152 des Stutzens 144 und des Spaltes 148 in den Durchgang oder Spalt 148 eintreten. Das Gas wird in ausreichender Menge zugeführt, um als Medium zum Weiterleiten der sekundären Fasern 132 durch den Stutzen 144 zu dienen. Das Gas, das vom Kanal 150 zugeführt wird, dient auch als Hilfe beim Entfernen der sekundären Fasern 132 aus den Zähnen 138 der Schlagwalze 136. Das Gas kann durch jede herkömmliche Anordnung zugeführt werden, wie zum Beispiel durch ein Luftgebläse (nicht gezeigt). Es wird davon ausgegangen, dass Zusatzstoffe und/oder andere Materialien zum Gasstrom hinzugefügt oder im Gasstrom mitgerissen werden können, um die sekundären Fasern 132 zu behandeln oder gewünschte Eigenschaften in der entstehenden Bahn bereitzustellen.
Allgemein gesprochen werden die einzelnen sekundären Fasern 132 durch den Stutzen 144 etwa mit der Geschwindigkeit weitergeleitet, mit der die sekundären Fasern 132 die Zähne 138 der Schlagwalze 136 verlassen. Mit anderen Worten behalten die sekundären Fasern 132 beim Verlassen der Zähne 138 der Schlagwalze 136 und beim Eintreten in den Stutzen 144 im Allgemeinen ihre Geschwindigkeit in Größe und Richtung von dem Punkt weg bei, wo sie die Zähne 138 der Schlagwalze 136 verlassen haben. Eine solche Anordnung, die genauer in US- Patentschrift Nr. 4,100,324 an Anderson et al. besprochen wird, trägt dazu bei, eine Faserflockung wesentlich zu verringern.
Die Breite des Stutzens 144 sollte in einer Richtung ausgerichtet sein, die im Allgemeinen parallel zur Breite der Schmelzblasdüsen 116 und 118 ist. Erwünschterweise sollte die Breite des Stutzens 144 ungefähr die selbe sein wie die Breite der Schmelzblasdüsen 116 und 118. Üblicherweise sollte die Breite des Stutzens 144 nicht größer als die Breite der Schichten oder Matten 140 sein, die zur Schlagwalze 136 zugeführt werden. Allgemein gesprochen ist es erwünscht, dass die Länge des Stutzens 144, die die Schlagwalze von der Aufprallzone 130 trennt, so kurz sein soll, wie die Ausführung der Ausrüstung es erlaubt.
Die Schlagwalze 136 kann durch ein herkömmliches Injektionssystem für partikuläre Materialien ersetzt werden, um eine faserige Vliesverbundstruktur 154 zu bilden, die verschiedene sekundäre partikuläre Materialien enthält. Eine Kombination aus sowohl sekundären partikulären Materialien als auch sekundären Fasern könnte vor der Bildung der faserigen Vliesverbundstruktur 154 zu den wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern 120 hinzugefügt werden, wenn ein herkömmliches Injektionssystem für partikuläre Materialien zu dem in Fig. 3 dargestellten System hinzugefügt würde. Die partikulären Materialien können zum Beispiel Holzkohle, Ton, Stärken und/oder Hydrokolloid-(Hydrogel-)partikel sein, die allgemein als Superabsorbenzien bezeichnet werden.
Auf Grund der Tatsache, dass die wasserdegradierbaren thermoplastischen Polymerfasern in den Faserströmen 126 und 128 zum Zeitpunkt der Einbringung der sekundären Fasern 132 in die Faserströme 126 und 128 üblicherweise halb geschmolzen und klebrig sind, werden die sekundären Fasern 132 üblicherweise nicht mechanisch innerhalb der Matrix, die durch die wasserdegradierbaren Fasern 120 gebildet wird, verwirbelt, sondern werden ebenfalls thermisch an die wasserdegradierbaren Fasern gebunden oder mit ihnen verbunden.
Um den Verbundstrom 156 aus wasserdegradierbaren Fasern 120 und sekundären Fasern 132 in eine faserige Vliesverbundstruktur 154 umzuwandeln, die aus einer zusammenhängenden Matrix aus den wasserdegradierbaren Fasern 120, in der die sekundären Fasern 132 verteilt sind, besteht, ist eine Sammelvorrichtung im Weg des Verbundstromes 156 angeordnet. Die Sammelvorrichtung kann ein endloses Band 158 sein, das herkömmlicherweise durch Rollen 160 angetrieben wird und das rotiert, wie durch den Pfeil 162 in Fig. 3 angedeutet. Andere Sammelvorrichtungen sind Fachleuten gut bekannt und können an Stelle des endlosen Bandes 158 verwendet werden. Zum Beispiel könnte eine poröse Rotationstrommelanordnung verwendet werden. Die vereinigten Ströme aus wasserdegradierbaren Fasern und sekundären Fasern werden als zusammenhängende Matrix von Fasern auf der Oberfläche des endlosen Bandes 158 gesammelt, um die faserige Vliesverbundstruktur oder - bahn 154 zu bilden. Vakuumkästen 164 unterstützen die Rückhaltung der Matrix auf der Oberfläche des Bandes 158. Das Vakuum kann bei etwa 2,5 bis etwa 10 Zentimetern Wassersäule angesetzt werden.
Die faserige Vliesverbundstruktur 154 ist zusammenhängend und kann als selbsttragendes Vliesmaterial von dem Band 158 entfernt werden. Allgemein gesprochen weist die faserige Vliesverbundstruktur 154 ausreichende Festigkeit und Einheit auf, um ohne jegliche nachträgliche Behandlungen, wie z. B. Musterbindung und ähnliches, verwendet zu werden. Falls gewünscht kann ein Paar Noppenwalzen oder Musterbindungswalzen (nicht gezeigt) verwendet werden, um Abschnitte des Materials zu binden. Obwohl eine solche Behandlung die Einheit der faserigen Vliesverbundstruktur 154 verbessern kann, neigt sie auch dazu, die Struktur zu komprimieren und zu verdichten.
Neben den vorhergehenden Verfahren gibt es eine große Anzahl anderer Verfahren, die geeignet sind, verschiedene Arten von zusammengesetzten Materialien herzustellen. Zum Beispiel betrifft Mc Farland et al., US-Patentschrift Nr. 4,604,313, erteilt am 5. August 1986, ein Verfahren zur Bildung eines mehrlagigen zusammengesetzten Materials, umfassend schmelzgeblasene Fasern und Holzzellstofffasern in einer Schicht und eine zweite Schicht, die schmelzgeblasene Fasern, Holzzellstofffasern und superabsorbierende Partikel enthält. Ein anderes Verfahren ist in Eschwey et al., US-Patentschrift 4,902,559, erteilt am 20. Februar 1990, offenbart. Diese Patentschrift offenbart ein Verfahren, bei dem endlose Filamente durch eine lange Spinndüse in einen Durchgang gesponnen werden, um zu bilden, was allgemeiner als spinngebundene Fasern bezeichnet wird. Zugleich werden kleinere hydrophile oder oleophile Fasern in den Strom aus spinngebundenen Fasern zugeführt. Wahlweise können auch superabsorbierende Partikel in die vorhergehende Fasermischung eingeführt werden. Die Inhalte beider Patentschriften von McFarland et al. und Eschwey et al. werden hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert.
Nachdem verschiedene Bestandteile und Verfahren beschrieben worden sind, die verwendet werden können, um die wasserdispergierbaren faserigen Vliesverbundstrukturen zu bilden, wurde eine Serie von Beispielen hergestellt, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen. Es ist zu beachten, dass Beispiel 1-3 keine Beispiele der Erfindung sind, Beispiel 4 und 5 Filmbeispiele eines auslösbaren wasserdispergierbaren Polymers sind, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und Beispiel 6 und 7 Beispiele für faserige Vliesverbundstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung sind.

BEISPIELE

Beispiel I

In Beispiel I wurden wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstrukturen hergestellt unter Verwendung eines schmelzgeblasenen wasserlöslichen Poly(vinylalkohol)- Copolymers und eines Holzzellstoffflaums in Gewichtsverhältnissen (schmelzgeblasen/Zellstoff) von 20/80, 30/70 und 40/60, basierend auf dem Gesamtgewicht der faserigen Vliesverbundstruktur. Das Polyvinylalkohol- Copolymer hatte den Codenamen Ecomaty AX10000 und wurde von Nippon-Gohsei, Osaka, Japan hergestellt. Die Schmelzfließgeschwindigkeit dieses AX10000-Copolymers betrug 100 Gramm pro 10 Minuten bei einer Temperatur von 190ºC unter einer Last von 2,16 Kilogramm unter Verwendung von ASTM Test Method D-1238. Die Erweichungstemperatur des AX10000-Copolymers betrug 180ºC, aber es ließ sich bei 210ºC besser bearbeiten, um schmelzgeblasene Mikrofasern herzustellen. Der Zellstoffflaum wies die Codenummer NF405 auf, wie er Von Weyerhauser Corporation, Federal Way, Washington, erhältlich ist. Die absorbierende Struktur wurde hergestellt unter Verwendung eines Doppelextruders und eines Zellstoffverfaserungssystems, wie in Fig. 3 gezeigt. Die zusammengesetzten Verbundstoffe wurden entweder auf einem porösen Tissueträgerblatt oder einem spinngebundenen Polypropylen-Vliesbahnträgerblatt gebildet. Wahlweise können die zusammengesetzten Verbundstoffe direkt auf einem Formsieb gebildet werden. Die Flächengewichte der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen betrugen 190 Gramm pro Quadratmeter (g/m²). Die absorbierenden Strukturen wurden dann in einem separaten Verfahren mustergebunden unter Verwendung eines erhitzten Kalanderspaltes mit einer gesamten Bindungsfläche von ungefähr 20 Prozent. Wenn die zusammengesetzte absorbierende Struktur in Wasser mit Raumtemperatur gelegt und bewegt wurde, lösten sich die schmelzgeblasenen Fasern auf und die Bahn fiel in weniger als einer Minute und typischerweise in weniger als 30 Sekunden auseinander. Die 20/80-Bahn wurde in eine Konsumentenstudie mit erwachsenen Frauen in einem Slipeinlagen-Zwischenmenstrualtest aufgenommen, und die zusammengesetzte absorbierende Struktur wurde für in der Lage befunden, kleine Fluidbelastungen durch Urin und Menstruationsflüssigkeit für Zeiträume bis zu sechs Stunden zu halten.

Beispiel II

In Beispiel II wurde eine wasserdispergierbare faserige Vliesstruktur hergestellt unter Verwendung eines wasserlöslichen schmelzgeblasenen Polyamidpolymers und eines Holzzellstoffflaums in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 schmelzgeblasenes Polymer/Zellstoffflaum. Das Polyamidpolymer wies die Codenummer NP 2068 auf, wie es von H. B. Fuller Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich war. Die Viskosität des NP 2068 Polymers betrug 95 Pascal-Sekunden bei einer Temperatur von 204ºC. Der Erweichungstemperaturbereich des NP 2068 Polymers betrug 128º-145ºC, aber es ließ sich am besten bei 210ºC bearbeiten, um schmelzgeblasene Mikrofasern herzustellen. Der Zellstoffflaum wies die Codenummer NF405 auf, wie er von Weyerhauser Corporation, Federal Way, Washington, erhältlich war. Die absorbierende Struktur wurde auf dieselbe Weise hergestellt wie in Beispiel I. Der zusammengesetzte Verbundstoff wurde auf einem porösen Tissueträgerblatt gebildet. Das Flächengewicht der zusammengesetzten absorbierenden Struktur betrug 190 Gramm pro Quadratmeter. Wenn die zusammengesetzte absorbierende Struktur in Wasser mit Raumtemperatur gelegt und bewegt wurde, lösten sich die schmelzgeblasenen Fasern auf, und die Bahn fiel in weniger als einer Minute und typischerweise weniger als 30 Sekunden auseinander.

Beispiel III

In Beispiel III wurde eine wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur hergestellt unter Verwendung eines wasserlöslichen, schmelzgeblasenen Polyamidpolymers und eines Zellstoffflaums in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 schmelzgeblasenes Polymer/Zellstoffflaum. Das Polyamidpolymer wies die Codenummer NP 2074 auf, wie es von H. B. Fuller Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich war. Die Viskosität des NP 2074 Polymers betrug 290 Pascal-Sekunden bei einer Temperatur von 204ºC. Der Erweichungstemperaturbereich des NP 2074 Polymers betrug 133ºC-145ºC, aber es ließ sich am besten bei 210ºC bearbeiten, um schmelzgeblasene Mikrofasern herzustellen.
Der Zellstoffflaum wies die Codenummer NF405 auf, wie er von Weyerhauser Corporation, Federal Way, Washington, erhältlich war. Die absorbierende Struktur wurde auf dieselbe Weise hergestellt wie in Beispiel I. Der zusammengesetzte Verbundstoff wurde auf einem porösen Tissueträgerblatt gebildet, und das Flächengewicht der zusammengesetzten absorbierenden Struktur betrug 190 Gramm pro Quadratmeter. Wenn die zusammengesetzte absorbierende Struktur in Wasser mit Raumtemperatur gelegt und bewegt wurde, lösten sich die schmelzgeblasenen Fasern auf und zerfielen in weniger als einer Minute und typischerweise weniger als 30 Sekunden.
Um die vorliegende Erfindung weiter zu veranschaulichen, wurden Versuchs-Slipeinlagen hergestellt unter Verwendung der wasserdegradierbaren zusammengesetzten Materialien, die oben in Beispiel I bis III beschrieben wurden, und wurden mit einer herkömmlichen Slipeinlage, die zusammengesetztes Material enthielt, verglichen. Die herkömmliche Slipeinlagenkonstruktion umfasste einen Polyethylen-Leitfilm, eine wärmegeprägte spinngebundene Polypropyleneinlage mit 13 Gramm pro Quadratmeter und ein zusammengesetztes Material mit 190 Gramm pro Quadratmeter als absorbierenden Kern. Das zusammengesetzte Material umfasste 30 Gewichtsprozent schmelzgeblasene Polypropylenfasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von ungefähr 5 Mikrometern und 70 Gewichtsprozent Holzzellstofffasern, basierend auf dem Gewicht des absorbierenden Kerns. Das schmelzgeblasene Polypropylen und die Holzzellstofffasern wurden gut miteinander vermischt, um den absorbierenden Kern zu bilden. Um die Slipeinlagenstruktur zusammenzusetzen, wurde ein Haftmittel auf Wasserbasis verwendet, um den Polyethylenfilm auf eine Seite des zusammengesetzten Materials zu laminieren, und die spinngebundene Polypropyleneinlage wurde auf die andere Seite des zusammengesetzten Materials wärmegeprägt. Auf die äußere Oberfläche der Polyethylenfilmleitschicht wurde ein Kleidungsklebestreifen angebracht, um das Produkt an der Unterwäsche der Trägerin zu befestigen. Dieses Laminat bildete das Kontrollstück, da es keine wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern enthielt, sondern stattdessen die schmelzgeblasenen Polypropylenfasern als Verstärkungsmittel verwendete. Eine weitere Beschreibung solcher Produkte ist in US-Patentschrift Nr. 3,881,490 an Whitehead et al. und US-Patentschrift Nr. Des. 247,368 an Whitehead zu finden, deren beider Inhalt hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert wird.
Die Materialien von Beispiel I bis III wurden ebenfalls zu Slipeinlagen mit derselben allgemeinen Beschreibung gebildet, wie sie oben angegeben ist. An Stelle des 190 g/m² zusammengesetzten Polypropylenmaterials im Kontrollstück wurden zusammengesetzte Verbundstoffe mit 190 g/m² aus 30% wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern/70 Gewichtsprozent Holzzellstofffasern gemäß Beispiel I, II und III verwendet. Zusätzlich wurde die Polyethylen-Leitschicht durch einen wasserdegradierbaren Film ersetzt, und der Leitfilm wurde mittels eines Heißschmelzklebers an Stelle eines Haftmittels auf Wasserbasis am zusammengesetzten absorbierenden Kern befestigt.
Zwanzig Proben von allen vier Slipeinlagen, einschließlich des Kontrollstückes, wurden einem Toilettenspültest unterworfen. In dem Test wurden einzelne Proben zufallsmäßig in eine 3,5 Gallonen Toilette gegeben und konnten vor dem Wegspülen 30 Sekunden in der Toilette bleiben. Das Kontrollstück, das standardmäßiges zusammengesetztes Material enthielt, ließ sich in nur sechs von 20 Proben wegspülen, wodurch angedeutet wird, dass nur 30% dieser Slipeinlagen in einer 3,5 Gallonen Toilette weggespült werden können. Im Gegensatz dazu ließen sich bei den drei Arten von Slipeinlagen, bei denen die wasserdispergierbaren Materialien von Beispiel I bis III verwendet wurden, alle zwanzig Proben für jedes Material wegspülen. Folglich waren diese Materialen zu 100% wegspülbar. Eine visuelle Beobachtung, die während der Durchführung dieses Tests vorgenommen wurde, ergab, dass die Slipeinlagen gemäß Beispiel I bis III fast sofort Wasser absorbierten und daher direkt zum Boden der Toilettenmuschel sanken. Im Gegensatz dazu trieben die Kontrollslipeinlagen, die Polypropylenfasern enthielten (die eine Dichte von weniger als 1 Gramm pro Kubikzentimeter und einen Polyethylen-Leitfilm mit einer Dichte von weniger als 1 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen) an der Oberfläche des Wassers in der Toilettenmuschel. Folglich war die hydraulische Antriebskraft, die auf das Kontrollprodukt ausgeübt wurde, viel geringer als jene, die auf die Versuchsprodukte ausgeübt wurde. Das zeigte das Fehlen von Wegspülbarkeit des Kontrollproduktes, da es die Antriebskraft des ersten Strahls in der Toilette nicht wahrnahm.
Zusätzlich wurden jeweils fünf Proben des Kontrollproduktes und der Slipeinlagen, die die Materialien von Beispiel I bis III enthielten, separat in ein sich bewegendes Wassersystem eingeführt, das eine Geschwindigkeit von ungefähr 0,6 Metern pro Sekunde aufwies. In weniger als einer Minute zerfiel das Material des absorbierenden Kerns von Beispiel I bis III bis zu einem Punkt, an dem es nicht mehr erkennbar war. Im Gegensatz dazu blieb der absorbierende Kern des Kontrollproduktes sogar nach 30 Minuten Aussetzungszeit im Wesentlichen intakt.

Beispiel IV

In Beispiel IV wurden Filmproben, die aus National Starch 70-4442 Polymer gebildet wurden, hergestellt unter Verwendung eines Polymerfilmpress-Zubehörteils und einer Carver Press (siehe Fig. 4 bis 7), und dann wurden Zugfestigkeitstests durchgeführt. Das Filmpresszubehörteil umfasste eine fixe innere untere Platte und eine äußere obere Platte, von denen beide elektrisch erhitzt und wassergekühlt waren. Die Tiefe der unteren Platte wurde durch das Anordnen Von Distanzscheiben mit 0,03302 Zentimetern (cm) Dicke auf beiden Trägerarmen des Filmpress-Zubehörteils gesteuert.
Die Temperatur der unteren und der oberen Platte wurde mit 127ºC eingestellt. Ein Silikon-Trennüberzug wurde unterhalb der Polymerprobe auf der unteren Platte angeordnet. Ein Silikon-Trennüberzug wurde auch über der Polymerprobe angeordnet. Die Platten wurden so eingestellt, dass sie einen Druck von 7,030 Kilogramm pro Quadratmeter (kg/m²) ausübten. Beim Erreichen von 7,030 kg/m² wurde der Druck nachgelassen, erhöhte sich dann wieder auf 7,030 kg/m² und blieb, bis die Plattentemperatur auf etwa 35ºC abfiel. Die gepressten Filme mit den Trennüberzügen wurden dann vom Zubehörteil entfernt. Die entstehenden Filmproben wiesen eine Dicke von etwa 0,0127 cm und eine Länge von 25 cm und eine Breite von 20 cm auf.
Rechteckige Filmproben wurden so geschnitten, dass sie eine Messlänge von 63,5 Millimetern (mm) und eine Messbreite von 19,05 mm aufwiesen. Die Messdicke, wie in Tabelle II hiervon gezeigt, wurde mit einem Starret #216 Mikrometer gemessen. Ein Liveco Vitrodyn 1000 Zugfestigkeitstester mit eintauchbaren Klammern und Verkleidungen (erhältlich von John Chatillon & Sons, 7609 Business Park Drive, Greensboro, NC) wurde verwendet, um die Spitzenzugspannung zu messen. Die Klammertrennungsgeschwindigkeit wurde bei 3.000 Mikrometern pro Sekunde eingestellt. Die Klammertrennung wurde bei 32.000 Mikrometern eingestellt. Die Testoptionen wurden auf Auto Return gesetzt. Die Kraftbegrenzung wurde auf 100% eingestellt. Die Grenzfrequenz wurde bei 200 Hertz eingestellt. Alle Dicke- und Spitzenzugspannungswerte, die in Tabelle II gezeigt sind, sind Durchschnittswerte, basierend auf wenigstens n = 4 Messungen.
Die erste Serie von Proben (Probe 1) wurde auf Spitzenzugspannung in einem trockenen Zustand getestet. Das heißt, die Filme der Probe 1 wurden vor dem Testen nicht in eine wässrige Lösung oder ein wässriges Medium gelegt oder diesem ausgesetzt.
Die zweite Serie von Proben (Probe 2) wurde auf Spitzenzugspannung getestet, nachdem sie für eine Minute in 2.000 Milliliter (ml) Blood Bank Saline, 0,85% NaCl, Catalog Nr. B3158-1 (erhältlich von Baxter Healthcare Corp.) eingetaucht waren.
Die dritte Serie von Proben (Probe 3) wurde auf Spitzenzugspannung getestet, nachdem sie für eine Minute in 2.000 ml Blood Bank Saline, 0,85% NaCl, Catalog Nr. B3158-1, eingetaucht waren, zu dem 1,0% Sulfatanion hinzugefügt worden war.
Die vierte Serie von Proben (Probe 4) wurde auf Spitzenzugspannung getestet, nachdem sie für eine Minute in 2.000 ml deionisierten Wassers mit einem Widerstand von größer oder gleich 18 Megaohm eingetaucht waren.
Die fünfte Serie von Proben (Probe 5) wurde auf Spitzenzuspannung getestet, nachdem sie für dreißig Minuten in 2.000 ml deionisierten Wassers mit einem Widerstand von größer oder gleich 18 Megaohm eingetaucht waren.
Die Dicken- und Spitzenzugspannungsdaten für Probe 1-7 waren wie folgt: TABELLE II
Die hier gezeigten Spitzenzugspannungsdaten stellen dar, dass Filmproben, die aus dem National Starch 70-4442 Copolyesterpolymer gebildet wurden, deutlich durch die Gegenwart des Sulfatanions in Lösung betroffen wurden, was dazu neigt, Zugfestigkeit bei hohen Konzentrationsniveaus, wie sie in Urin von Erwachsenen und Kleinkindern zu finden sind, aufzubauen oder zu steigern. In Gegenwart von überschüssigem Wasser allerdings, in dem die Konzentration des Sulfatanions unterhalb der kritischen Fällungskonzentration liegt (d. h. ungefähr 100 Teile pro Million), fällt das Copolyesterpolymer (oder Copolymer) aus der Lösung aus, wodurch die Filmfestigkeit herabgesetzt wird, weshalb der Film dazu neigt, zu dispergieren.

Beispiel V

In diesem Beispiel wurde Filmproben, die aus dem National Starch 70-4442 Polymer gebildet wurden, auf Dispersion in deionisiertem Wasser im Vergleich zu im Handel erhältlichem Toilettenpapier getestet, im Wesentlichen entsprechend "A Simple Test for Dispersion of Wet Chop Fiberglass in Water", veröffentlicht in der 1996 TAPPI Proceedings Nonwovens Conference, dessen Inhalt hier zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Fünf 1,5 Inch (38,1 mm) lange und 1,5 Inch (38,1 mm) breite Filmproben (Probe 1) mit einem durchschnittlichen Gewicht von 0,2525 Gramm wurden in 1.500 ml deionisierten Wassers mit einem Widerstand von größer oder gleich 18 Megaohm angeordnet, das in einem 2.000 ml Kimax Becherglas Nr. 14005 enthalten war. Ein Fisher Scientific Stirrer (Magnetic), Catalog Nr. 11-498-78H wurde bei einer Geschwindigkeitseinstellung von 7 eingestellt, um den Inhalt des Becherglases zu bewegen. Unter Verwendung einer Standardzeitschaltuhr wurde der Zeitraum vom Punkt, an dem der Rührer aktiviert wurde, bis das Einsetzen der Dispersion stattfand, was als der Punkt definiert wurde, an dem das erste Stück des Probenfilmmaterials vom übrigen Abschnitt der Filmprobe wegbrach, und bis die vollständige Dispersion stattfand, was als der Punkt definiert wurde, an dem das Probenfilmmaterial in Stücke mit einem Durchmesser von nicht mehr als etwa 0,25 Inch (6,35 mm) dispergierte.
Fünf einzelne Blätter Kleenex® Premium Bath Tissue (Probe 2), erhältlich von Kimberly-Clark Corp., Dallas, Texas, von denen jedes 4,0 Inch (10,2 cm) mal 4,5 Inch (11,4 cm) groß war und ein durchschnittliches Gewicht von 0,3274 Gramm aufwies, wurden dem selben Testverfahren unterzogen, und die Zeiträume für das Einsetzen von Dispersion und vollständiger Dispersion wurden gemessen.
Schließlich wurde dieses Testverfahren wiederholt, indem eine einzelne 1,5 Inch (38,1 mm) mal 1,5 Inch (38,1 mm) Filmprobe (Probe 3), die aus National Starch 70-4442 Polymer hergestellt worden war und ein Gewicht von 0,2029 Gramm aufwies, in 1.500 ml Blood Bank Saline, 0,85% NaCl, Catalog Nr. B3158-1, zu dem 0,1% Sulfatanion hinzugefügt worden war, gelegt wurde. Die Zeiträume für das Einsetzen von Dispersion und vollständige Dispersion wurden gemessen. Wie aus Tabelle III unterhalb zu sehen ist, trat für einen Zeitraum von 15 Minuten keine Dispersion ein, und zu diesem Zeitpunkt wurde der Test beendet. TABELLE III
Die Ergebnisse der Testverfahren, die in diesem Beispiel durchgeführt wurden, stellen weiter dar, dass Fasern, die das ausgelöste wasserdispergierbare 70-4442 Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, in Gegenwart eines bestimmten Auslöserbestandteiles, wie z. B. des Sulfatanions, bei einem Konzentrationsniveau, das in überschüssigem Wasser zu finden ist, dispergieren, aber im Wesentlichen unbetroffen bleiben, wenn sie dem selben Auslöserbestandteil bei einem Konzentrationsniveau ausgesetzt werden, das typischerweise in Körperfluida, wie z. B. Urin von Kleinkindern oder Erwachsenen, anzutreffen ist. Darüber hinaus ist die Dispersionsgeschwindigkeit besser im Vergleich zu jener von handelsüblichen Toilettenpapierprodukten, die allgemein in normalem Leitungswasser entsorgt werden, wie es in Toilettenmuscheln zu finden ist.

Beispiel VI

In Beispiel VI wurden vier wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstrukturen hergestellt unter Verwendung eines ionisch auslösbaren, schmelzgeblasenen wasserdegradierbaren Copolyesters und Holzzellstoffflaum im Verhältnis von 35/65, 30/70, 30/70 und 25/75 Gewichtsprozent (schmelzgeblasen/Zellstoff), basierend auf dem Gesamtgewicht der faserigen Vliesverbundstruktur. Das Copolyester wies den Codenamen 70-4395 auf und wurde von National Starch hergestellt. Der Holzzellstoffflaum wies die Codenummer NF405 auf und war erhältlich von Weyerhauser Corporation, Federal Way, Washington. Die absorbierende Struktur wurde hergestellt unter Verwendung eines Doppelextruders und eines Zellstoffverfaserungssystems, wie in Fig. 3 gezeigt. Die zusammengesetzten Verbundstoffe wurden direkt auf einem Formsieb gebildet unter Verwendung einer Schmelztemperatur von etwa 170ºC. Das Flächengewicht der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen betrug jeweils 75, 190, 150 und 75 Gramm pro Quadratmeter (g/m²). Die absorbierenden Strukturen wurden dann in einem getrennten Verfahren unter Verwendung eines erhitzten Kalanderspaltes bei etwa 40-50ºC mit einer gesamten Bindungsfläche von ungefähr 20 Prozent mustergebunden. Wenn die zusammengesetzte absorbierende Struktur in Wasser mit Raumtemperatur gelegt und bewegt wurde, lösten sich die schmelzgeblasenen Fasern auf, und die Bahnen zerfielen in weniger als 15 Minuten.
Es ist daher zu sehen, dass die wasserdispergierbaren faserigen Vliesverbundstrukturen der vorliegenden Erfindung in der Lage sein können, eine große Zahl an verschiedenen Anwendungen bereitzustellen, wo Produkte erforderlich sind, die nach ihrem beabsichtigten Verwendungszyklus leicht in Wasser dispergieren. Es sollte weiter angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung trockene und im Wesentlichen trockene Anwendungen betrifft, zum Beispiel in Slipeinlagen, wo nur eine kleine Menge, im Allgemeinen 0,25 bis 0,5 Gramm, an Fluid absorbiert wird. Diese Erfindung wäre ungeeignet für nasse Anwendungen, wie z. B. bei nassen Wischtüchern, wo zum Beispiel Lösungen, wie z. B. jene, die Phospholipide und Benzoesäure enthalten, auf ein Wischtuch gesättigt werden, da jede geringe Tonenlösung verursachen würde, dass der Verbundstoff zerfällt. Bei dieser Erfindung werden des Weiteren keine nicht auslösbaren wasserdispergierbaren Verstärkungsfasern verwendet (d. h. sie ist im Wesentlichen frei von diesen). Für nasse Anwendungen ist die Erfindung besser geeignet, die in US-Patentanmeldung 08/774,417, eingereicht am 31. Dezember 1996, mit dem Titel COFORMED DISPERSIBLE NONWOVEN FABRIC BONDED WITH A HYBRID SYSTEM AND METHOD OF MAKING SAME, gemeinsam übertragen an Jackson, Mumick, Ono, Pomplun und Wang mit der Anwaltsregisternummer 12883, beschrieben ist, bei der nicht auslösbare Verstärkungsfasern erforderlich sind, und deren Inhalt hier zum Zwecke der Bezugnahme zur Gänze zitiert wird.

Claims

1. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur umfassend eine Matrix aus schmelzgesponnenen, wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und einer Vielzahl an einzelnen absorbierenden Fasern, welche innerhalb der Matrix aus schmelzgesponnenen, wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgesponnenen Fasern ferner ein anionisch auslösbares, wasserdispergierbares Polymer umfassen, welches in der Anwesenheit von Körperfluida stabil bleibt und während eines Zeitraums, welcher 30 Minuten nicht überschreitet, in deionisiertem Wasser dispergiert.

2. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die absorbierenden Fasern Stapelfasern mit durchschnittlichen Faserlängen von etwa 18 Millimetern oder weniger sind.

3. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die absorbierenden Fasern Holzzellstofffasern sind.

4. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 2, ferner umfassend ein partikuläres Material innerhalb der Matrix.

5. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 4, wobei das partikuläre Material ein Superabsorbens ist.

6. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das partikuläre Material ein geruchsverringerndes Mittel ist.

7. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die schmelzgesponnenen wasserdispergierbaren Verstärkungsfasern wasserdegradierbare Polyamide umfassen.

8. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die schmelzgesponnenen wasserdispergierbaren Verstärkungsfasern Polyester umfassen.

9. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 8, wobei die schmelzgesponnenen wasserdispergierbaren Verstärkungsfasern einen wasserdispergierbaren Copolyester umfassen.

10. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die schmelzgesponnene wasserdispergierbare Verstärkungsfaser während eines Zeitraums von nicht mehr als 15 Minuten in deionisiertem Wasser dispergieren.

11. Absorbierender Hygieneartikel, welcher eine wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß einem der vorliegenden Ansprüche umfasst.

12. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel ein Wischtuch ist.

13. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel eine Windel ist.

14. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel ein Trainingshöschen zur Sauberkeitserziehung ist.

15. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel eine Kinderhöscheneinlage ist.

16. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel eine Hygienebinde ist.

17. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel eine Inkontinenzvorrichtung ist.

18. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel ein Wundverband ist.

19. Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 11, wobei der Artikel ein Verband ist.

20. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur umfassend eine Matrix aus schmelzgesponnenen wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern und einer Mehrzahl von Partikeln, welche innerhalb der Matrix angeordnet und gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgesponnenen wasserdegradierbaren Verstärkungsfasern ferner ein anionisch auslösbares wasserdispergierbares Polymer mit einer ersten Spitzenzugspannung in der Anwesenheit von Körperfluida, und einer zweiten Spitzenzugspannung in der Anwesenheit von deionisiertem Wasser aufweist, wobei die zweite Spitzenzugspannung wenigstens etwa 90% geringer ist als die erste Spitzenzugspannung.

21. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 20, wobei die Partikel ein Superabsorbens umfassen.

22. Wasserdispergierbare faserige Vliesverbundstruktur gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Partikel ein geruchsverringerndes Material umfassen.