DE60017449T2

DE60017449T2 - Dünn-bis-nass strukturen zur aufnahme von körperflüssigkeiten

Info

Publication number: DE60017449T2
Application number: DE2000617449
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward URANKAR; Alfred Gerald YOUNG; Mattias Schmidt; Albert James CLEARY; Konrad Matthias HIPPE; Giovanni Carlucci
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2020-09-23
Also published as: JP2003509161A; WO2001021121A1; PE20010567A1; TW476641B; DE60017449D1; AU7602900A; EP1229879B1; US6746976B1; EP1229879A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung bezieht sich auf Materialien, die für die Verwendung in Artikeln geeignet sind, die für das Absorbieren von Körperfluiden bestimmt sind. Die Anmeldung bezieht sich insbesondere auf Materialien, die in der Lage sind, wässrige Fluide (z.B. Urin, Menstruationsfluide, etc.) schnell anzunehmen und vorzugsweise solcher Fluide an Fluidverteilungs- und Speichermaterialien abzugeben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Entwicklung von hoch absorbierenden Artikeln für die Verwendung als Einwegwindeln, Erwachsenen-Inkontinenzpads und -Einlagen und Katamneseprodukte, wie Damenbinden, ist der Gegenstand wesentlichen wirtschaftlichen Interesses. Die Fähigkeit, absorbierende Artikel mit hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen, wie Windeln, ging einher mit der Fähigkeit, relativ absorbierende Kerne oder Strukturen zu entwickeln, die große Mengen ausgeschiedene Körperfluide, insbesondere Urin, annehmen, verteilen und speichern können, wenn ein Träger eine große Menge eines Fluids sehr schnell (typischerweise als ein "Schwall" bezeichnet) ausdrückt, und gleichzeitig wünschenswerte Fluid-Handhabungseigenschaften bereit stellen, um so die Haut des Trägers trocken und angenehm zu halten. Diese drei Funktionen können durch für jede derselben optimierte Bereiche der absorbierenden Artikel erfüllt werden. Ein Annahmematerial (oder eine Lage) ist so ausgebildet, dass sie ein Fluid während eines Schwalles schnell aufnimmt. Das Annahmematerial hat auch einen ausreichenden Kapillardruck, um ein restliches Fluid weg von angrenzenden Schichten (z.B. einer Decklage) zu ziehen. Das Schwallfluid wird stabilisiert, bevor es an das Verteilungsmaterial abgegeben wird. Ein optionales Verteilungsmaterial (oder -Lage) hat einen ausreichenden Kapillardruck (beschrieben in größerem Detail unten), um ein Fluid von dem Annahmeelement weg zu ziehen und dieses in Richtung der Vorder- und Rückseite des absorbierenden Artikels häufig gegen die Schwerkraft in einer Höhe von 10–20 cm entsprechend der Größe des Kernes zu verteilen. Das Speicherelement (oder -Schicht) hat den höchsten Kapillardruck und kann Hydrogel bildende absorbierende Polymere oder aus einer HIPE hergeleitete hydrophile absorbierende Schäume umfassen, um das Fluid von einer Verteilungslage weg zu ziehen, die vorhanden sein kann, und das Fluid "dauerhaft" von der Haut des Trägers entfernt zu speichern.
Eine beachtliche Anstrengung wurde der Entwicklung besserer Fluidannahme- und -Speicherkomponenten gewidmet. Zum Beispiel beschrieben US Patent 4,898,642 (Moore et al.), veröffentlich am 06. Februar 1990, US Patent 4,888,093 (Dean et al.), veröffentlicht am 19. Dezember 1989, US Patent 5,137,537 (Herron et al.), US Patent 5,217,445 (Young et al.), veröffentlicht am 08. Juni 1993 und US Patent 4,822,453 (Dean et al.) gekräuselte, versteifte Fasern, die, wenn sie in gering dichten Bahnen geformt sind, nicht kollabieren, wenn sie nass sind und ihre Fähigkeit, Fluide in hohen Raten anzunehmen, wie dies in einer "Schwall"-Situation während einer Urinabgabe der Fall ist, zurück erlangen. Diese Typen von polymeren Schäumen wurden in absorbierenden Artikeln für den Zweck des tatsächlichen Ensaugens, Ansaugens und/oder Zurückhaltens wässriger Körperfluide verwendet. Siehe zum Beispiel US Patent 3,563,243 (Lindquist), veröffentlicht am 06. Februar 1971 (Absorbierendes Pad für Windel und dergleichen, in welchem das primäre Absorptionsmittel eine hydrophile Polyurethan-Schaumlage ist); US Patent 4,554,297 (Dabi), veröffentlicht am 19. November 1985 (ein Körperfluid absorbierende zellulare Polymere, die in Windeln oder Katamneseprodukten verwendet werden können); US Patent 4,740,520 (Garvey et al.), veröffentlicht am 26. April 1988 (Absorbierende Verbundstruktur, wie Windeln, Frauen-Hygieneprodukte und dergleichen, die Schwamm-Absorptionsmittel aus bestimmten Typen von supersaugenden, vernetzten Polyurethanschäumen enthalten). US Patent 5,563,179 (Stone et al.), veröffentlicht am 08. Oktober 1996, beschreibt hydrophile absorbierende Schäume, die zum Annehmen und Verteilen von wässrigen Fluiden in zum Beispiel absorbierenden Kernen nützlich sind. Ebenso wurden verschiedene Vliesstoffmaterialien für die Fluidannahme vorgeschlagen. Von besonderer Wichtigkeit ist die Fähigkeit dieser Materialien, Fluide bei Benutzung wiederholt anzunehmen, eine Lagerung in einem komprimierten Zustand zu überleben und das angenommene Fluid an ein nachfolgendes Fluidverteilungs- oder Speichermaterial abzugeben.
Der Wunsch, das Volumen eines absorbierenden Artikels im Schrittbereich desselben zu verringern ist auch allgemein bekannt. Zum Beispiel sind das US Patent 5,549,589, veröffentlicht für Horney et al. am 27. August 1996, das allgemein übertragene US Patent 5,800,416, veröffentlicht für Seger et al. am 01. September 1998, und die parallel anhängige, allgemein übertragene US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/825,072, eingereicht am 27. März 1997 durch G. Young et al., 08/825,071, eingereicht am 27. März durch G. LaVon et al. und 08/826,298, eingereicht am 27. März 1997 durch G. Young et al., alle auf Materialien gerichtet, die angenommene Körperfluide vom Schrittbereich eines absorbierenden Artikels an andere Teile des absorbierenden Artikels verteilen, welche eine Reduktion in der Schrittgröße erlauben.
Der Stand Technik hat auch den Wunsch erkannt, den Schrittbereich eines absorbierenden Artikels so dünn wie möglich zu halten.
Das US Patent 5,779,860, veröffentlicht für Hollenberg et al. am 14. Juli 1998, beschreibt mit Durchluft getrocknete Tissuestrukturen, die sich bei Benässung wesentlich expandieren sollen. Die Tissuestrukturen umfassen chemothermomechanischen Zellstoff und ein nassfestes Harz und sind kalandriert, um die Dichte wesentlich zu erhöhen und die Dicke zu verringern. Obwohl das '860 Patent ausführt, dass die kalandrierte Bahn in ihrer Dicke um 200 bis 600% zunehmen kann, wenn sie vollständig benässt oder gesättigt ist, wird eine erhöhte Dicke bestimmt durch ein Sättigen der Bahn ohne Grenzdruck, durch Trocknen der Bahn durch Messen der Dicke der getrockneten Bahn. Obwohl solche Zunahme erheblich sein können, sind sie nicht voraussagend für die Leistungsfähigkeit eines Materials, das als eine Komponente eines Kerns in einem absorbierenden Artikel nützlich ist, wenn ein Fluideintrag typischerweise erfolgen wird, wenn sich der Kern unter einem Druck befindet (z.B. aufgrund dessen, dass der Träger sitzt oder sich niederlegt). Ein solcher vom Träger verursachter Druck führt zu einem Erfordernis, sich gegen einen Grenzdruck zu expandieren.
Ein Material, das dünn bis zur Benetzung ist, welches sich in einem komprimierten Zustand befindet, wenn es trocken ist, und welches in der Lage, sich bei einer Flüssigkeitsabsorption zu expandieren, ist offenbart im Patent US 5,147,345 .
Das US Patent 5,877,097, veröffentlicht für West et al. am 02. März 1999, beschreibt verdichtete Bahnen mit Zellulosefasern und einem Bindungsmittel, die bei geringer Dichte gebildet werden und auf eine höhere Dichte komprimiert werden. Die Bahnen sollen eine Absorptionskapazität haben, die besser ist als frühere verdichtete und gebundene Bahnen. Obwohl solche Bahnen eine bessere Absorptionskapazität haben können (auf der Basis von Gramm Fluid/Gramm Absorptionsmittel), gibt es kein Anzeichen dafür, dass die Bahnen solche Fluide schnell genug annehmen können für die Verwendung als Annahmeelement oder dass solche Bahnen in der Lage sein würden, angenommene Fluide an andere Komponenten zur ultimativen Speicherung abzugeben.
Der Stand der Technik hat auch Schwämme als ein expansives Absorptionsmedium in Betracht gezogen. Zum Beispiel wird eine Damenbinde beschrieben in US Patent 3,512,530, veröffentlich für Jones am 19. März 1970, in welcher eine komprimierte regenerierte Zellulose-Schwammschicht mit einer größeren faserigen Zelluloseschicht verbunden ist, um einen mehrlagigen absorbierenden Kern zu bilden. Die komprimierte regenerierte Zellulose-Schwammschicht wird über der faserigen Schicht positioniert und ist typischerweise um diese herum zentriert; es ist vorgesehen als primäres Absorptionselement der Damenbinde, während die faserige Schicht ein sekundärer oder Hilfsabsorber wirkt. Die hier beschriebene Damenbinde soll vor der Benutzung dünn sein im Vergleich zu anderen Hygieneprodukten mit der gleichen Absorptionskapazität. Weil jedoch die Schwammschicht dazu gedacht ist, die primäre Absorptionskapazität bereit zu stellen, würde sich ein Fluid nur in die faserige Hilfsschicht einsaugen, nachdem der Schwamm vollständig gesättigt ist, was zu der Gefahr einer Rücknässung führt, weil die unterlagernde Schicht von den Schwämmen kein Fluid absorbiert.
Bei einer weiteren Verwendung von Schwämmen beschreibt das EP Patent 293 208 B1, erteilt für die Lion Corporation am 24. Juli 1991, die Verwendung von mehreren Schichten komprimierter regenerierter Zellulose-Schwammlagen in einer Damenbinde als einziges Absorptionsmaterial. Weil der Schwamm als das einzige Absorptionsmaterial in der Damenbinde dient, wird der Blick gerichtet auf ein Bereitstellen mehrerer Schichten von Schwammmaterial zum Zwecke der Weichheit und es gibt darin keine Erkenntnis hinsichtlich der Bedeutung der Fluidhandhabungseigenschaften, die für ein Material notwendig sind, um für die Verwendung als Annahmematerial in einem absorbierenden Artikel geeignet zu sein.
Es gab auch mehrere Versuche, eine fluidaktivierte Annahmezone in absorbierenden Artikeln zu erzeugen, indem der Vorteil des Quellens eines Hydrogel bildenden absorbierenden Polymers in einer inhomogenen Struktur genutzt wurde, um ein Lückenvolumen zu erzeugen. Siehe zum Beispiel PCT-Anmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. WO 97/34559, veröffentlicht im Namen von Lash et al. am 19. November 1997, und US Patent 5,855,572, veröffentlicht für Schmidt am 05. Januar 1999. Solche Strukturen sind jedoch nicht effektiv während der ersten Beladung des Artikels, weil das Quellend er Hydrogel bildenden Polymere zu langsam ist, um die abgeschiedenen Körperfluide, wie Urin, schnell anzunehmen, und sie liefern deshalb nur einen Lückenraum für nachfolgende Schwalle. Ferner enthält das Lückenvolumen, das für solche Strukturen bereit gestellt wird, keine Fasern, um das abgeschiedene Fluid für die nachfolgende Absorption durch andere Kernkomponenten temporär zu immobilisieren.
Weitere Beispiele absorbierender Strukturen, einschließlich expansiver Komponenten, enthält das US Patent 3,736,931, veröffentlicht für Glassman am 05. Juni 1973, welches eine Damenbinde mit einer äußeren Schicht eines weichen, vliesstoffartigen, feuchtigkeitsabsorbierenden Material und eine innere Schicht aus einem hoch komprimierten, fluidabsorbierenden Material (das komprimierte Material ist nicht in größerem Detail beschrieben) umfasst, wobei eine Schicht eines undurchlässigen Materials dazwischen liegt. Die Binde ist vorzugsweise V-förmig im Querschnitt. Wenn die Binde getragen, werden Menstruationsfluide zuerst durch die komprimierte Schicht absorbiert. Das Quellen der komprimierten Schicht, das durch eine solche Absorption verursacht wird, soll die äußere nicht komprimierte Schicht expandieren, wodurch die Damenbinde an jedem Träger eingestellt wird. In dieser Struktur wird die komprimierte Schicht im Wesentlichen vor der Absorption von Fluiden durch andere Schichten gesättigt, und zwar wegen des undurchlässigen Materials, das zwischen den zwei absorbierenden Schichten angeordnet ist. Das heißt, ein Fluid wird nicht vollständig von der komprimierten Schicht in eine andere weg gezogen zum Zwecke einer weiteren Verteilung, und es gibt eine erhebliche Gefahr einer Rücknässung, wenn die komprimierte Schicht gesättigt wird.
Ein weiteres Beispiel eines komprimierten absorbierenden Materials, das sich schnell bei einem Eintrag expandieren soll, ist zu finden in der PCT-Anmeldung WO 99/32060, veröffentlicht im Namen von Kimberly-Clark Worldwide, Inc., am 01. Juli 1999. Darin beschrieben sind faserige, kardierte oder luftgelegte Bahnen, welche einen Binder enthalten. Die Fasern umfassen ein Gemisch aus Zellulosefasern (Rayon oder Baumwolle) und nicht zellulose Fasern (Polyolefin, Polyester und Polyamid) und der Binder soll feuchtigkeitsempfindlich sein und kann eine Wasserstoffbindung, eine nicht wässerige Lösung, ein Pulver oder ein Material in einer faserigen Form umfassen. Die '060 Anmeldung gibt an, dass die Bahn auf eine Dichte von bis zu etwa 0,3 g/cm³ komprimiert wird, und gibt ferner an, dass die Bahn, wenn sie benässt ist, sich schnell auf mehr als 80% seiner unkomprimierten Dicke expandieren sollte. Obwohl erwünschte Eigenschaften und Aufgaben in der '060 Anmeldung beschrieben werden, gibt die Anmeldung keine Angabe dazu, dass solche Eigenschaften erreicht werden können. Zum Beispiel ist bekannt, dass eine Verdichtung Fasern dauerhaft in einer Konfiguration mit höherer Dichte neu anordnen kann, unter anderem mangelt es daran, anzugeben, dass die darin beschriebenen verdichteten Bahnen sich tatsächlich schnell auf eine geringere Dichte expandieren. Stattdessen wird angegeben, dass die Bahnen bei einer geringeren Dichte gebildet werden, verdichtet werden, und dass die verdichteten Bahnen sich schnell expandieren sollten.
So gibt es ein Bedürfnis nach Materialien, die dünn sind und ein geringes Volumen haben und als Kernkomponenten in absorbierenden Artikeln verwendet werden können. Es gibt ferner ein Bedürfnis nach solchen Materialien, die nützlich Fluidhandhabungseigenschaften haben, die für eine spezielle Verwendung geeignet sind. Materialien, die für eine Verwendung als eine Annahmekomponente im Kern eines absorbierenden Artikels gedacht sind, gibt es ein Bedürfnis nach Materialien, die wässrige Fluide schnell annehmen können und solche Fluide ohne Weiteres an andere Kernkomponenten "abgeben" können, während sich das Material unter einem Grenzdruck befindet. Es gibt ferner ein Bedürfnis nach solchen Materialien, dass sie weich und körperanschmiegsam sind, um eine Sitz und Komfort bereit zu stellen. Es gibt auch ein fortdauerndes Bedürfnis nach verbesserten absorbierenden Artikeln, die solche Materialien verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Material, das bis zur Benetzung dünn ist, das insbesondere für die Verwendung als ein Annahmeelement eines absorbierenden Artikels (z.B. Windeln, Katamneseprodukten und Erwachsenen-Inkontinenzeinrichtungen) geeignet ist. Geeignete Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen faserige Anordnungen, die nassfeste Mittel verwenden, um die Anordnung zu stabilisieren, und komprimierte Schwämme. Das Material ist ferner mit einem temporären Bindemittel versehen, um dieses in einem dünnen Zustand zu halten, bis es einem wässrigen Fluid ausgesetzt wird. Wenn das Material einem wässrigen Fluid ausgesetzt wird, setzt sich das temporäre Bindemittel frei und kann das bis zur Benetzung dünne Material in die expandierte Nassdichte expandieren. Wenn das Material mit einem wässrigen Fluid gesättigt ist, hat dieses eine expandierte Nassdichte von zwischen etwa 0,04 Gramm/cm³ und etwa 0,4 Gramm/cm³ und eine expandierte Kapillar-Desorptionshöhe von weniger als etwa 25 cm, und wird ein temporäres Bindemittel, das dabei hilft, die Bahn bei einer komprimierten Trockendichte zwischen etwa 0,06 Gramm/cm³ und etwa 1,2 Gramm/cm³ zu halten, bis das Material einem wässrigen Fluid ausgesetzt wird. Das Verhältnis der komprimierten Trockendichte zu der expandierten Nassdichte ist auch größer als etwa 1,5:1. Vernetzte Zellulosefasern sind besonders bevorzugte Fasern für die Verwendung in der faserigen Anordnung. Die faserige Anordnung könnte ferner Zellulosefasern mit großem Oberflächenbereich umfassen und/oder elastische synthetische Fasern. Besonders bevorzugte nassfeste Mittel umfassen Papier machende nassfeste Harze. Besonders bevorzugte temporäre Bindemittel für die faserige Anordnung umfassen ein wasserlösliches/wasserdispersibles Polymer. Bevorzugte Schwämme umfassen komprimierte, regenerierte zellulosehaltige Schwämme.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der faserigen Bahnen umfasst das Nasslegen der faserigen Anordnung bei Vorhandensein eines nassfesten Mittels; das Trocknen der nassgelegten, werdenden bis zur Benetzung dünnen Bahnen; das Versehen des werdenden, bis zur Benetzung dünnen Materials mit einem temporären Bindemittel; das Verdichten des werdenden bis zur Benetzung dünnen Materials auf eine komprimierte Trockendichte; und das Aktivieren des temporären Bindemittels, um dabei zu helfen, die verdichtete Struktur beizubehalten. Vorzugsweise wird die verdichtete Struktur weiter verarbeitet, um eine Weichheit derselben zu steigern.
Der Verfahren zum Bereitstellen von auf einem Schwamm basierenden bis zur Benetzung dünnen Materialien umfasst das Herstellen eines regenerierten zellulosehaltigen Schwammes unter Verwendung vom Mitteln, die im Stand der Technik bekannt sind. Sobald der Schwamm gebildet worden ist, wird er getrocknet und auf eine vorbestimmt Dichte unter Verwendung von Wärme-Kompressionsmitteln komprimiert.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner absorbierende Strukturen, die für die Verwendung in absorbierenden Artikeln geeignet sind, wie Windeln, Inkontinenzeinlagen, Übungshöschen, Windelhalter- und einlagen, Frauen-Hygienewäsche und dergleichen, die so ausgebildet sind, dass sie einen verbesserten Sitz und Komfort für den Träger bereit stellen, während Körperausscheidungen adäquat enthalten sind. Ein solcher absorbierender Artikel umfasst typischerweise eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage, eine im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige Außenlage und einen absorbierenden Kern, der zwischen der Decklage und der Außenlage angeordnet ist. Der absorbierende Kern ist so ausgebildet, dass dieser relativ schmal und dünn im Schrittbereich ist, selbst dann, wenn der Kern signifikante Mengen eines Fluids während der Benutzung absorbiert. Um dies zu erreichen, ist der absorbierende Kern derart ausgebildet, dass das absorbierte Fluid im Wesentlichen aus der Schrittregion zu der vorderen und/oder hinteren Taillenregion des Artikels bewegt wird, und umfasst ferner ein bis zur Benetzung dünnes Annahmematerial der vorliegenden Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 der Zeichnungen ist eine Explosionsansicht einer Windel mit einem absorbierenden Kern, welcher eine Speicherkomponente der vorliegenden Erfindung mit hoch kapillarer Saugkapazität umfasst.
2a der Zeichnungen eine Explosionsansicht eines repräsentativen mehrschichtigen Kerns zur Aufnahme in einer Windel ähnlich derjenigen, die in 1 gezeigt ist, ist.
2b der Zeichnungen eine Explosionsansicht eines weiteren repräsentativen mehrschichtigen Kerns zur Aufnahme in einer Windel ist, die ähnlich derjenigen ist, die in 1 gezeigt ist.
3a eine perspektivische Ansicht des Klammerpaares ist, das in dem Volumenweichheits-Testverfahren verwendet wird.
3b eine Seitenansicht des Klammerpaares ist, das im Volumenweichheits-Testverfahren verwendet wird.
4 zeigt, wie der Schrittpunkt eines Trägers, eines absorbierenden Artikels und des korrespondieren absorbierenden Kerns bestimmt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
I. Wichtige Eigenschaften für bis zur Benetzung dünne Annahmestrukturen
A. Dichte
Die Dichte eines Annahmematerial (das heißt, in Gramm Material pro Kubikzentimeter Materialvolumen) ist wichtig, weil dieser ein Maß der Materialdicke ist, die die Flächenmasse des Materials normiert.
Ein geeignetes gravimetrisches Verfahren, das eine Bestimmung der Masse des Feststoffmaterials pro Einheitsvolumen (entweder im nassen oder trocknen Zustand) einer Struktur liefern wird, kann dazu verwendet werden, die Dichte zu messen. Das im Abschnitt Testverfahren unten beschriebene Verfahren basiert auf einem ASTM-Gravimetrieverfahren. In seinem kollabierten trockenen Zustand haben die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung komprimierte Trockendichtewerte im Bereich von etwa 0,06 bis etwa 1,2 g/cm³, vorzugsweise von etwa 0,06 bis etwa 0,8 g/cm³, ganz bevorzugt von 0,06 bis etwa 0,4 g/cm³. In seinem expandierten nassen Zustand haben die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung expandierte Nassdichtewerte im Bereich von etwa 0,04 bis etwa 0,4 g/cm³, vorzugsweise von etwa 0,04 bis etwa 0,3 g/cm³, ganz bevorzugt von 0,04 bis etwa 0,1 g/cm³.
Es ist auch wichtig, das das Verfahren, das verwendet wird, um die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung zu bilden (siehe unten die Beschreibung eines bevorzugten Verfahrens), keinen Schritt umfassen, der die Expansionsfähigkeit der Struktur beschränken kann. Zum Beispiel sollte in einem Verfahren, in welchem ein Material zuerst in einem gering dichten Zustand erzeugt wird und dann auf eine höhere Dichte komprimiert wird, der Kompressionsschritt nur minimal eine dauerhafte Verformung der anfänglich unkomprimierten Struktur veranlassen. Eine solcher dauerhafte Verformung kann durch das Verhältnis der komprimierten Trockendichte zur expandierten Nassdichte überwacht werden. Geeigneterweise haben die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von komprimierter Trockendichte zu expandierter Nassdichte von mehr als etwa 1,5:1, vorzugsweise ist das Verhältnis größer als etwa 2:1, ganz bevorzugt ist das Verhältnis größer als etwa 3:1.
B: Kapillardruck
Wir hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Kapillardruck" auf den hydrostatischen Druck (auch hydrostatische Druckhöhe bezeichnet oder Wassersäulenhöhe), bei welchem die Fluidladung gemessen wird. Ganz allgemein kann die Fähigkeit eines Materials, ein Fluid zu absorbieren, und seine Fähigkeit, ein Fluid bei Desorption zurückzuhalten, gemessen werden. Der Ausdruck mittlerer Kapillardruck bezieht sich auf den Druck, bei welchem das Material 50% Sättigung in Bezug auf seine Kapazität bei 0 cm hat. Da der Druck als die Höhe einer Wassersäule ausgedrückt werden kann, verwendet die vorliegende Erfindung die Höhe als ein bevorzugtes Maß des Druckes im Falle der vorliegenden Erfindung ist erwünscht, die mittlere Höhe so zu definieren, dass damit die Höhe angegeben ist, bei welcher 50% der Absorptionskapazität bei 0 cm Absorption eine absorbierende Struktur unter Gleichgewichtsbedingungen bei 22°C erhalten wird. Mittlere Kapillardrucke können entweder als mittlere kapillare Absorptionshöhe (CAH) oder als mittlere kapillare Desorptionshöhe (CDH) Ausgedrückt werden, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Absorptionskapazität unter absorbierenden (CAH) oder desorbierenden (CDH) Bedingungen bestimmt wird. Die dem zugrunde liegende Theorie wird beschrieben von P. K. Chatterjee und H. V. Nguyen in "Absorbency", Textile Science and Technology, Band 7; P. K. Chatterjee, Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1985. Beide CAH und CDH werden entsprechend dem unten im Abschnitt Testverfahren beschriebenen Kapillar-Sorptionsverfahren bestimmt.
Die CAH ist wichtig, weil die Materialien, wenn bis zur Benetzung dünne Materialien der vorliegenden Erfindung als eine Annahmekomponente verwendet werden, in der Lage sein müssen, Fluide von angrenzenden Komponenten des absorbierenden Artikels anzunehmen (z.B. von der Decklage oder einer sekundären Decklage). Um für eine Annahme in der Lage zu sein, ist die CAH vorzugsweise größer als wenigstens ein Bereich der Desorptionsdrucke einer angrenzenden Struktur. Es hat sich heraus gestellt, dass für die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung die CAH in geeigneter Weise größer ist als etwa 3 Zentimeter, vorzugsweise größer als etwa 5 Zentimeter. Ein Verfahren zum Bestimmen der CAH ist unten im Abschnitt Testverfahren gegeben.
Die CDH ist wichtig in Bezug auf das Kontrollieren eines angenommenen Fluids und auf den Absorptionsdruck weiterer absorbierende Komponenten, insbesondere solcher, die für eine Fluidverteilung oder -speicherung gedacht sind. Falls die Fluidannahmekomponente eines absorbierenden Artikels das angenommene Fluid zu hartnäckig hält, wird dies Fähigkeit dieser anderen Komponenten behindern, ein Fluid abzutrennen. Zudem könnte eine zu große CDH zu einer Fluidrücknässung führen, da zu viel Fluid in der Annahmekomponente gehalten wird. Dies kann die Annahmekomponente dazu veranlassen, so schwer mit einem Fluid beladen zu bleiben, dass sie nicht in der Lage sein kann, das Fluid von nachfolgenden Schallen schnell anzunehmen, was den absorbierenden Artikel anfälliger für eine Leckage macht. Falls umgekehrt die Annahmekomponente nicht das angenommene Fluid gegen die Schwerkraft regulieren kann, könnte eine Trägerbewegung einen Fluidfluss innerhalb der Annahmekomponente veranlassen, der zu einer Leckage nahe den Rändern derselben führt. In geeigneter Weise haben die bis zur Vernetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung eine Kapillar-Desorptionshöhe (CDH-Wert) von nicht mehr als etwa 25 cm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 20 cm, ganz bevorzugt nicht mehr als etwa 15 cm und ganz bevorzugt nicht mehr als etwa 15 cm und noch bevorzugter nicht mehr als etwa 12 cm. Die CDH-Werte sollten auch größer als etwa 5 cm, um angenommene Fluide gegen den Einfluss der Schwerkraft zu regulieren. Typischerweise wird das bis zur Benetzung dünne Material einen CDH-Wert von etwa 5 cm bis etwa 25 cm haben, typischer von etwa 5 bis etwa 20 cm, noch typischer von etwa 10 bis etwa 15 cm. Ein Verfahren zum Bestimmen der CDH ist unten im Abschnitt Testverfahren gegeben.
C. Komprimierte Anfangs-Expansionsrate in Z-Richtung
Obwohl ein Material, das als ein Annahmeelement verwendet werden kann, in wünschenswerter Weise dünn im trockenen Zustand sein kann und eine wünschenswerte wenig expandierte Nassdichte hat, ist auch der Weg aus der komprimierten Trockendichte zur expandierten Nassdichte wichtig. Ganz speziell muss ein Material, das als eine Annahmekomponente in einem absorbierenden Artikel nützlich ist, in der Lage sein, Körperfluide anzunehmen, die auf dem absorbierenden Artikel abgeschieden werden, und zwar schnell genug, sodass die Fluide nicht über die körperseitige Oberfläche des absorbierenden Artikels zu einem Rand desselben laufen, wo solche Fluide austreten können und Bettzeug, die Bekleidung des Trägers und dergleichen, beschmutzen können.
Typischerweise hat der Stand der Technik eine solche Eigenschaft durch einen Annahmetest gemessen, bei welchem die Rate, mit welcher eine absorbierende Struktur in der Lage ist, ein darauf abgeschiedenes Fluid zu absorbieren, gemessen wird. Das Fluid wird gewöhnlich an die absorbierende Struktur mit einer ziemlich hohen Rate geliefert, um den "Schwall" eines Fluids aus zum Beispiel einer Urinierung, zu simulieren. Häufig wird die absorbierende Struktur einer Reihe von "Schwallen" ausgesetzt, um mehrere Urinierungsepisoden zwischen Wechseln zu simulieren und um die Leistungsfähigkeit einer teilweise beladenen absorbierenden Struktur zu messen. Der Fachmann des Standes der Technik wird erkennen, dass solche Annahmeraten nicht nur von der Struktur eines Annahmeelements einer absorbierenden Struktur abhängen, die bewertet werden soll, sondern auch von der Fähigkeit einer unterlagernden Struktur, um eine Fluid schnell von dem Annahmeelement abzusondern.
Eine bis zur Benetzung dünne Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung muss bei Aussetzung gegenüber einem wässrigen Fluid schnell aus einer komprimierten Trockendichte zu einer expandierten Nassdichte expandieren, wobei die expandierte Nassdichte klein genug ist, um für eine Fluidannahme zu sorgen, bevor die Gefahr einer Leckage auftritt, wenn das Ablaufen von der Oberfläche unakzeptabel hoch wird. Mit anderen Worten sollten die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung eine komprimierte Anfangs-Expansionsrate in Z-Richtung von wenigstens etwa 0,5 Millimeter/Sekunde haben, vorzugsweise beträgt die komprimierte Anfangs-Expansionsrate in Z-Richtung wenigstens etwa 0,75 Millimeter/Sekunde, ganz bevorzugt wenigstens etwa 1 Millimeter/Sekunde, noch bevorzugter wenigstens etwa 2 Millimeter/Sekunde. Ein Verfahren für eine komprimierte Anfangs-Expansionsrate in Z-Richtung wird unten im Abschnitt Testverfahren gegeben.
D. Kapazität
Es ist ferner wünschenswert für ein Material, das als ein Annahmeelement verwendet wird, eine ausreichende Absorptionskapazität bereit zu stellen, um in der Lage zu sein, einen "Schwall" eines Körperfluids anzunehmen. Die mittlere Schwallgröße für Kleinkinder in dem Gewichtbereich zwischen 20 und 40 Pfund (9 und 18 Kilogramm) beträgt etwa 75 Milliliter, wobei der 95 Prozentwert der Schwallgröße für diese Benutzergruppe etwa 110 Milliliter beträgt. Im Gegensatz dazu beträgt die mittlere Schwallgröße eines inkontinenten Erwachsenen etwa 180 Milliliter. Für die Zwecke dieser Erfindung wird die Absorptionskapazität der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung durch eine Menge synthetischen Urins quantifiziert, das bei einer hydrostatischen Druckhöhe von Null in dem Kapillar-Sorptionstest absorbiert wird, der unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wird. Vorzugsweise hat das bis zur Benetzung dünne Material eine Absorptionskapazität von wenigstens 80 Prozent des mittleren Schwallvolumens einer vorgesehenen Benutzergruppe, ganz bevorzugt beträgt die Absorptionskapazität wenigstens 100 Prozent des mittleren Schwallvolumens der vorgesehenen Benutzergruppe, äußerst bevorzugt ist die Absorptionskapazität äquivalent zu wenigstens dem 95 Prozentwert der Flüssigkeitsschwalle der vorgesehenen Benutzergruppe.
Wie zu erkennen ist, hängt die absolute Kapazität einer absorbierenden Struktur sowohl von dem Abmessungen der Struktur als auch von den Eigenschaften des Materials selbst ab. Der Wunsch nach dünnen, schmalen Kernstrukturen führt zu speziellen Anforderungen an eine absorbierende Struktur, die als ein Annahmeelement vorgesehen sein soll, wegen dem Erfordernis, die Abmessungen zu minimieren. Es hat sich heraus gestellt, dass ein geeignetes bis zur Benetzung dünnes Material gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapazität von wenigstens 9 Gramm synthetisches Urin pro Gramm bis zur Benetzung dünnes Material haben sollte, wenn das Material vollständig an einer hydrostatischen Null-Druckhöhe im unten beschriebenen Kapillar-Sorptionstest gesättigt ist. Vorzugsweise sollte das Material eine Kapazität von wenigstens etwa 12 Gramm/Gramm, ganz bevorzugt wenigstens etwa 14 Gramm/Gramm haben.
E. Kapazität pro Trocken-Einheitsvolumen
Wie aus dem Vorstehenden zu erkennen ist, würde ein Material mit einer hohen Kapazität für Körperfluid pro Trocken-Einheitsvolumen besonders wünschenswert sein, weil es dünn sein würde, bis es mit solchen Fluiden benetzt wird. Wie ferner zu erkennen ist, wird ein bis zur Benetzung dünnes Material, wie es hier beschrieben wird, eine solche Kapazität haben, weil es in einem komprimierten (das hießt, dünnen) Zustand bleibt, bis es durch ein Körperfluid benetzt wird, wobei es sich zu diesem Zeitpunkt expandiert, um solche Fluide zu absorbieren, so wie sie darauf abgeschieden werden. Ein geeignetes bis zur Benetzung dünnes Material hat eine Kapazität pro Trocken-Einheitsvolumen von wenigstens etwa 1,0 Gramm pro trockene Kubikzentimeter Material. Vorzugsweise hat ein Material gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapazität pro Trocken-Einheitsvolumen von wenigstens etwa 1,5 Gramm pro trockene Kubikzentimeter Material, ganz bevorzugt wenigstens etwa 2,0 Gramm pro trockene Kubikzentimeter Material. Die Kapazität pro Trocken-Einheitsvolumen eines Materials wird bestimmt gemäß dem Verfahren, das unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wird.
F. Weichheit
Zusätzlich dazu, dünn zu sein, wenn es trocken ist, und die erwünschten Fluid-Handhabungseigenschaften zu haben, die oben beschrieben werden, sind bevorzugte Materialien für Verbraucher von absorbierenden Produkten auch weich. Eine solche Weichheit liefert einen erhöhten Komfort während des Tragens. Wie allgemein bekannt ist, ist die Weichheit eine subjektive Eigenschaft mit vielen Facetten, einschließlich Komponenten, wie Biegebeständigkeit, Knickbeständigkeit und Reibungskoeffizient. Wie auch bekannt ist, sind die Zugeigenschaften eines Materials auch wichtig als Prediktor für Weichheit. Insbesondere sind Materialien mit geringem Dehnungsmodul und hoher Längung wünschenswert.
Die Biege- und Knickbeständigkeit sind besonders wichtige Eigenschaften für eine Kernkomponente eines absorbierenden Artikels, wobei solche Komponenten typischerweise die Haut eines Trägers nicht direkt berühren (kein Hautkontakt bedeutet, dass direkte kontaktbezogene Weichheitskomponenten, wie der Reibungskoeffizient, von geringerer Bedeutung sind) und weil Kernkomponenten häufig dicker sind als andere Komponenten eines absorbierenden Artikels (Es ist bekannt, dass die Biegebeständigkeit eine dritte Ableitung der Dicke ist.) Obwohl jedoch eine geringere Biegebeständigkeit wünschenswert ist, ist dies nicht ausreichend. Zum Beispiel nimmt die Beständigkeit gegenüber einem Brechen oder Knicken wesentlich zu, wenn ein Material mit geringer Biegebeständigkeit in einer gekrümmten Konfiguration vorliegt.
Ein besonders erwünschtes Maß der Biegekomponente für die Weichheit im Falle von Kernkomponenten absorbierender Artikel hat sich in der Knickbeständigkeit ergeben. Wie vom Fachmann des Standes der Technik zu erkennen ist, nimmt der Kern eines absorbierenden Artikels eine gebogene Konfiguration an, wenn dieser getragen wird, weil sich dieser an die Anatomie eines Trägers anpassen muss. Der Volumenweichheits-Test, der im Abschnitt Testverfahren unten beschrieben wird, nutzt die Beständigkeit gegenüber einer Kompressionsverformung einer Probe mit einer regulierten bogenförmigen Konfiguration als ein Maß der Weichheit der Probe. In geeigneter Weise hat eine bis zu Benetzung dünne Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine Knickkraft von weniger als etwa 3 Newton. Vorzugsweise ist die Knickkraft geringer als etwa 2 Newton, ganz bevorzugt geringer als etwa 1 Newton.
G. Weitere Leistungsparameter von Interesse
Wie zu erkennen ist, ist die Hauttrockenheit eine wichtige Eigenschaft für jeden absorbierenden Artikel. Ein besonders nützliches Maß für die Hauttrockenheit wird beschrieben in US Patent 6,085,579, veröffentlicht für Herrlein am 11. Juli 2000. In geeigneter Weise haben absorbierende Artikel, die unter Verwendung dieses Verfahrens bewertet werden, einen Wert von weniger als 150 mg. Es ist besonders wünschenswert für absorbierende Artikel, die unter Verwendung dieses Verfahrens bewertet werden, einen Wert von weniger als 100 mg zu haben, noch bevorzugter weniger als etwa 50 mg.
Es ist wünschenswert, dass eine Annahmestruktur in der Lage sein wird, Körperfluide, die darauf abgeschieden werden, zu Regionen der Struktur zu verteilen, die von dem unmittelbaren Punkt des Eintrages entfernt liegen. Eine solche Fähigkeit bringt eine effizientere Nutzung der Annahmestruktur und verhindert, dass die Region der Struktur frühzeitig gesättigt ist. In einem Aspekt wird eine solche Verteilungsfähigkeit in Bezug gesetzt zu einem geringen Fließwiderstand, sodass die minimale hydrostatische Druckhöhe, die während des "Schwalles" auftritt, eine ausreichende Antriebskraft für die Verteilung liefert. Der Fließwiderstand kann gemessen werden gemäß dem Verfahren, das beschrieben wird in PCT-Anmeldung WO 00/00118, veröffentlicht im Namen von Procter & Gamble am 06. Januar 2000. In geeigneter Weise wird ein Annahmematerial eine Durchlässigkeit haben, wie sie gemäß dem hier beschriebenen Verfahren gemessen wird, von wenigstens etwa 10 Darcy. Vorzugsweise beträgt die Permeabilität wenigstens etwa 50 Darcy, ganz bevorzugt wenigstens etwa 100 Darcy.
II. Bevorzugte bis zur Benetzung dünne Strukturen
A. Überblick
Wie oben angemerkt wurde, müssen die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung mehrere Eigenschaften haben, sodass sie eine erwünschtes geringes Volumen haben, wenn sie trocken sind oder erwünschte Fluid-Handhabungseigenschaften haben, wenn sie mit einem wässrigen Fluid benetzt werden. Solche Anforderungen helfen, die Struktur der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung zu definieren. Wie oben angemerkt, umfassen geeignete Materialien, sie sind aber nicht beschränkt darauf, faserige Einheiten mit sowohl nassfesten Mitteln als auch temporären Bindemitteln und komprimierten, regenerierten zellulosehaltigen Schwämmen.
B. Faserige Einheit
1. Allgemeines
Im Allgemeinen umfassen die Strukturen der vorliegenden Erfindung eine faserige Einheit, die unter Verwendung sowohl nassfester Mittel als auch temporärer Bindemittel zusammengehalten wird. Die faserige Einheit liefert die Hautstruktur für die Fluid-Handhabungseigenschaften (z.B. expandierte Nassdichte, expandierter Desorptionsdruck) der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung. Das nassfeste Mittel verbindet die Fasern mit der Fasereinheit, um diese in einer Anordnung zu halten, die die erwünschten Fluid-Handhabungseigenschaften hat, nachdem die Struktur einem wässrigen Fluid angesetzt wurde. Die temporären Bindemittel helfen, das bis zur Benetzung nasse Material in einer komprimierten Dichte zu halten, die größer ist, als die expandierte Nassdichte, und gibt, weil solche Mittel auf wässrige Fluide empfindlich reagieren, die Struktur bei Aussetzung diesen gegenüber für eine Expansion frei.
Die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung umfassen in geeigneter Weise von etwa 75% bis etwa 99% Fasern in einer faserigen Einheit, von etwa 0% bis etwa 10% eines Materials, das für eine Benutzung als nassfestes Mittel geeignet ist, und 0% bis etwa 20% eines Materials, das für eine Verwendung als temporärer Binder geeignet ist. Alle hier getroffenen Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente, basierend auf dem gesamten Trockenmaterial-Gewicht. Vorzugsweise die bis zur Benetzung dünnen Materialien zwischen 85% bis etwa 99% Fasern in einer faserigen Einheit umfassen, von etwa 0,1% bis etwa 5% ein Material, das für die Verwendung als nassfeste Mittel geeignet ist, und von 0% bis etwa 10% eines Materials, das für die Benutzung als temporärer Binder geeignet ist. Ganz bevorzugt werden die bis zur Benetzung dünnen Materialien 90% bis etwa 99% Fasern in einer faserigen Einheit umfassen, von etwa 0,1% bis etwa 2% ein Material, das für die Verwendung als nassfeste Mittel geeignet, und von 0% bis etwa 5% ein Material, das für die Verwendung als temporärer Binder geeignet ist. Die drei grundlegenden Komponenten dieser bis zur Benetzung dünnen Materialien sind unten in größerem Detail beschrieben.
2. Fasern
Wie oben angemerkt, umfassen die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung eine faserige Einheit, um so grundlegende Fluid-Handhabungseigenschaften dem Material zu verleihen. Wie zu erkennen ist, sollten die Fasern mit der faserigen Einheit im Wesentlichen hydrophil sein, sodass sie durch wässrige Fluide ohne Weiteres benetzt werden können. Geeignete Fasern umfassen mehrere unterschiedliche Materialien, einschließlich synthetische Fasern, wie Polyester, Polypropylen oder Polyethylen (Der Fachmann des Standes der Technik wird erkennen, dass es notwendig sein könnte, solcher synthetischen Fasern zu behandeln, um die Hydrophilizität derselben zu erhöhen – zum Beispiel mit einem grenzflächenaktiven Stoff; halb synthetische Fasern, wie Rayon; natürliche Fasern, einschließlich Holzfasern, Baumwolle oder Zellulose; Mischungen solcher Fasern; oder irgendwelche äquivalenten Materialien oder Kombinationen von Materialien.
Besonders bevorzugt sind gekräuselte, versteifte Fasern, die aus vernetzter Zellulose gebildet werden, die, wenn sie in gering dichte Strukturen konvertiert sind, nicht zusammenfallen, wenn sie benässt sind, und ihre Fähigkeit beibehalten, Fluide in hohen Raten anzunehmen, wie dies in einer "Schwall"-Situation während einer Urin-Lückenfüllung der Fall ist. Solche Fasern sind beschrieben zum Beispiel in US Patent 4,898,642 (Moore et al.), veröffentlicht am 06. Februar 1990, US Patent 4,888,093 (Dean et al.), veröffentlicht am 19. Dezember 1989, US Patent 5,137,537 (Herron et al.), US Patent 5,217,445 (Young et al.), veröffentlicht am 08. Juni 1993 und US Patent 4,822,453 (Dean et al.). Besonders bevorzugt sind vereinzelte, vernetzte Zellulosefasern mit einer effektiven Menge eines Polyacrylsäure-Vernetzungsmittels, wie dies beschrieben ist in der allgemein übertragenen, parallel anhängigen US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/692,352, eingereicht im Namen von Herron et al. am 05. August 1996.
Da die faserige Einheit die grundlegenden Fluid-Handhabungseigenschaften der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung bereits stellt, sollte das Material die maximale Menge an Fasern umfassen, die mit den oben beschriebenen weiteren Leistungskriterien verträglich ist. In geeigneter Weise werden die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung zwischen etwa 75% und etwa 99% Fasern, vorzugsweise zwischen etwa 85% und etwa 99% Fasern, ganz bevorzugt zwischen etwa 90% und etwa 99% Fasern umfassen.
In einigen Fällen kann es für die faserige Einheit auch wünschenswert sein, einen Anteil von Fasern mit großem Oberflächenbereich aufzuweisen. Solche Fasern sind besonders wünschenswert, wenn die Fasereinheit überwiegend gekräuselte, versteifte Fasern umfasst, um so Bindungsstellen für die nassfesten Mittel und die temporären Bindungsmittel zu liefern. Geeignete Fasern mit großem Oberflächenbereich umfassen Mikrofaser-Zellulose, nicht versteifte Zellulosefasern (das heißt, herkömmliche Zellulose-Zellstofffasern, insbesondere Eukalyptusfasern), hoch aufbereitete, versteifte und nicht versteifte Zellulosefasern (vorzugsweise mit Canadian Standard Freeness (CSF) von weniger als etwa 200 CSF, ganz bevorzugt von etwa 40 CSF bis etwa 100 CSF), die hier als "Crill" bezeichnet wird. Zusätzlich sind Fasern mit großem Oberflächenbereich in dem vorerwähnten US Patent 5,217,445 beschrieben. Solche Fasern mit großem Oberflächenbereich sollten in einer minimalen Menge verwendet werden, so wie es für die zufriedenstellende mechanische Eigenschaftsentwicklung notwendig ist, weil sie eine unerwünschte Zunahme der CDH verursachen. In geeigneter Weise umfassen etwa 0% bis etwa 15% der Fasern der faserigen Einheit Fasern mit großem Oberflächenbereich, vorzugsweise zwischen etwa 0% und etwa 10%.
Es kann auch wünschenswert sein für einen Bereich der Fasern in der faserigen Einheit, nicht zellulose Fasern zu umfassen. Zum Beispiel können synthetische Fasern mit polymeren Materialien, wie Polyamid, Polyester, Polypropylen, Polyethylen oder Polyurethan, in relativ kleinen Mengen verwendet werden, um eine zusätzliche Elastizität der Struktur zu verleihen. Besonders bevorzugt für diese Verwendung sind Polyester-Stapelfasern. Nur so viele synthetische Fasern wie notwendig, um die gewünschte Elastizität zu verleihen, sollten verwendet werden, um die Fluid-Handhabungseigenschaften der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung zu maximieren. In geeigneter Weise können solche Materialien von etwa 0% bis etwa 30% einer geeigneten synthetischen Fasern umfassen. Vorzugsweise umfassen die Materialien der vorliegenden Erfindung von etwa 0% bis etwa 20% einer geeigneten synthetischen Fasern. Ein bevorzugtes synthetisches Fasermaterial ist eine Polyesterfaser, wie DACRON^® oder KODEL^®. Eine besonders bevorzugte synthetische Faser ist die Polyester-Stapelfaser, die erhältlich ist von KoSa Nonwovens, Inc. aus Salisbury, NC als T-224.
3. Nassfeste Mittel
Wie oben angemerkt, verbinden die nassfesten Mittel wenigstens einen Bereich der die faserige Einheit bildenden Fasern der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung, um die faserige Einheit dabei zu unterstützen, eine vorteilhafte Fluid-Handhabungsstruktur beizubehalten, nachdem sie einem wässrigen Fluid ausgesetzt wurde. Insbesondere helfen die nassfesten Mittel, die Fasern in einer relativ konstanten Beziehung zueinander zu halten, sodass die Kapillarstruktur, die durch Interaktionen zwischen den Fasern gebildet wird, nach einer Komprimierung und Reexpansion beibehalten wird.
Ohne durch Theorie gebunden zu sein, soll das Folgende die Betriebsweise der nassfesten Mittel erläutern, wie sie dabei helfen, eine vorteilhafte Fluid-Handhabungsstruktur beizubehalten. Wie bekannt ist (z.B. P. K. Chatterjee and H. V. Nguyen in "Absorbency", Textile Science and Technology, Band 7; P. K. Chatterjee, Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1985; Kapitel 2), wird die Bewegungsrate eines Fluidwassers durch ein faseriges Material hindurch durch die Faseranordnung bestimmt, welche die Kapillargröße und die Kontinuität reguliert. Es wird angenommen, dass die nassfesten Mittel um wenigstens einen Bereich der Faserschnittstellen herum konzentriert sind, wenn die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung in einem gering dichten Zustand sind und einzelne Fasern an solchen Schnittstellen verbinden. Die nassfesten Mittel dienen an solchen Verbindungspunkten zwei Funktionen, wenn ein gehendes bis zur Benetzung dünnes Material (Wie hier verwendet, ist ein "gehendes", bis zur Benetzung dünnes Material ein solches, das in eine faserige Einheit geformt wurde, aber noch nicht verdichtet wurde auf seine endgültige trocken komprimierte Dichte.) Aus einem gering dichten Zustand zu einem hoch komprimierten Trockenzustand als Teil eines Herstellungsprozesses komprimiert wird: 1) Konservierung der Kapillarstruktur durch Verhinderung, dass Fasern relativ zueinander verrutschen, um dadurch Kompressionsspannung, die durch die Verdichtung verursacht wird, zu bauen und 2) Speicherung eines Teils der Verdichtungsenergie durch Selbstverformung an den Verbinderstellen (Wie zu erkennen ist, wird zusätzliche Kompressionsenergie gespeichert, und zwar aufgrund einer Biegung der einzelnen Fasern.) Wenn die komprimierte, bis zur Vernetzung dünnen Struktur einem wässrigen Fluid ausgesetzt wird (Wie dies unten mit Bezug auf die temporären Bindemittel diskutiert werden wird, werden die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung in einem komprimierten Zustand gehalten, bis sie einem wässrigen Fluid ausgesetzt werden.), wird die gespeicherte Kompressionsenergie frei gesetzt und kehrt das bis zur Benetzung dünne Material zu einer expandierten Nassdichte zurück, die wesentlich geringer ist als die komprimierte Trockendichte.
Nur so viel eines für die Verwendung als nassfestes Mittel geeigneten Materials ist notwendig, dass die oben angegebenen Leistungsanforderungen erfüllt werden, sollte verwendet werden, um die Fluid-Handhabungseigenschaften der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung zu maximieren. In geeigneter Weise können solche Strukturen von etwa 0% bis etwa 10% eines Materials umfassen, das für die Verwendung als nassfestes Mittel geeignet ist. Vorzugsweise umfassen Materialien der vorliegenden Erfindung von etwa 0,1% bis etwa 5% eines Materials, das für die Verwendung als nassfestes Mittel geeignet ist. Ganz bevorzugt umfassen die Materialien der vorliegenden Erfindung von etwa 0,1% bis etwa 2% nassfeste Mittel.
Wenn diese Leistungsanforderungen gegeben sind, gilt für geeignete Materialien für die nassfesten Mittel vorzugsweise, dass: 1) dieses wasserresistent ist (das heißt, ein geeignetes Material erleidet keine wesentliche Verschlechterung in seinen Eigenschaften bei Aussetzung einem wässrigen Fluid über Zeitspanne eines normalen Tragezyklusses eines absorbierenden Artikels gemäß der vorliegenden Erfindung); 2) es eine ausreichende mechanische Festigkeit hat, sodass Interfaserbindungen einem Brechen widerstehen, wenn ein entstehendes bis zur Benetzung dünnes Material erstmals komprimiert wird; und 3) es in der Lage ist, wenigstens einen Teil der Kompressionsenergie durch Selbstverformung zu speichern. Vorzugsweise ist ein geeignetes nassfestes Mittel kriechfest, so dass gespeicherte Kompressionsenergie nicht durch eine molekulare Neuanordnung umgesetzt wird, während das bis zur Benetzung dünne Material der vorliegenden Erfindung bei einer komprimierten Trockendichte gelagert wird.
Eine Klasse von Materialien, die für die Verwendung als nassfeste Mittel geeignet ist, umfasst Materialien, die als nassfeste Harze in der Papiermacherindustrie verwendet werden. Solche Harze bilden typischerweise unpolare Bindungen mit Zellulose, die daran befindlichen Hydroxylgruppen. Beispielhafte Materialien umfassen: kationisch modifizierte Stärken mit Stickstoff enthaltenden Gruppen (z.B. Aminogruppen), wie solche, die erhältlich sind von National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ; Latexe, thermofixierende Polymere; nassfeste Harze, wie Polyamid-Epichlorhydrinharz (z.B. Kymene^® 557H, Hercules, Inc. Wilmington, DE), Polyamid-Epichlorhydrinharz (z.B. Amres^® 8855, Georgia-Pacific aus Atlanta, GA), auf Polyallylamin basierende Epoxide (Kymene^® 450, Hercules, Inc. Wilmington, DE), auf Polyisocyanat basierende Harze (Isovin. Bayer Corp. Pittsburgh, PA), Polyacrylamidharze, die zum Beispiel beschrieben sind in US Patent 3,556,932 (Coscia et al.), veröffentlich am 19. Januar 1971; im Handel erhältlich Polyacrylamide, die vermarktet werden durch Cytec Industries, West Patterson, NJ, unter dem Markennamen Parez^® 631 NC; Ureaformaldehyd- und Melaminformaldehydharze und Polyethyleniminharze. Eine allgemeine Veröffentlichung von nassfesten Harzen, die in der Papiertechnik verwendet werden und hier im Allgemeinen anwendbar sind, kann gefunden werden in TAPPI Monographreihen Nr. 29. "Wet Strength in Paper and Paperboard", Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965).
Alternativ können die nassfesten Mittel ein Verbinden der die Fasereinheit umfassenden Fasern unter Verwendung thermischer Mittel umfassen. Zum Beispiel kann der Teil der Fasereinheit Bikomponentfasern aufweisen, wobei die einzelnen Fasern zwei oder mehr thermoplastische Polymere enthalten, wobei eines der Polymere einen geringeren Schmelzpunkt hat als das andere Polymer. Nach der Formung kann das Material erhitzt werden (vor einem Kompressions-Verfahrensschritt – siehe unten stehende Diskussion), und zwar auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des niedrig schmelzenden thermoplastischen Polymers, unter Verwendung eines Verfahrens, das im Stand der Technik bekannt ist, wie beispielsweise durch Durchluft-Bindung oder durch erhitzten Spalt und dann abgekühlt.
Alternativ kann ein pulverisiertes Haftmaterial in der Struktur dispergiert werden und dann wie oben beschrieben, geschmolzen und gekühlt werden. Es ist wichtig, dass das thermoplastische Polymer nur auf eine Temperatur erhitzt wird, welche das thermoplastische Polymer mit anderen faserigen Materialien verschmilzt, nicht aber so hoch ist, dass das thermoplastische Polymer in das Lückenvolumen des Netzwerkes fließen kann. Eine geeignete Bikomponentfaser ist eine gecrimpte Faser von KoSa Nonwovens, Inc. aus Salisbury, NC, im Handel erhältlich unter dem Markennamen CELBOND^®. Ein geeignetes pulverisiertes Haftmittel umfasst Teilchen mit hoch dichtem Polyethylen mit maximalen Abmessungen von etwa 400 Micron, gekennzeichnet durch einen Schmelzflussindex von etwa 50 g/10 min., wie dieser gemessen wird gemäß dem ASTM-Verfahren D 1238-85 unter Bedingungen 190/2.16. Solche pulverisierten Haftmittel sind beschrieben in größerem Detail im allgemein übertragenen US Patent 5,428,761, veröffentlicht für Palumbo et al. am 09. Januar 1996.
4. Temporäre Bindemittel
Das temporäre Bindemittel hilft dabei, die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung auf einer erwünschten komprimierten Trockendichte zu halten, bis solche Materialien einem wässrigen Fluid ausgesetzt werden. Da solche werdenden bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung eine Dichte haben, die im Wesentlichen geringer ist als die komprimierte Trockendichte werden die temporären Bindemittel solchen werdenden Strukturen während oder nach einem Verdichtungsschritt zugegeben oder aktiviert, welcher die Strukturen aus einem werdenden bis zur Benetzung dünnen Material mit relativ geringer zu einer komprimierten Struktur mit einer komprimierten Trockendichte transformiert. Der Aktivierungsschritt veranlasst die temporären Bindemittel, dahin gehend effektiv zu werden, die Dichte auf der gewünschten komprimierten Trockendichte zu halten.
Die bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung sollten nur so viel eines für die Verwendung als temporäres Bindemittel geeigneten Materials aufweisen, wie dies notwendig ist, um solche Strukturen auf der gewünschten komprimierten Trockendichte zu halten. In geeigneter Weise können solche Strukturen von etwa 0% bis etwa 20% eines Material aufweisen, das für die Verwendung als temporäre Bindemittel geeignet ist. Vorzugsweise umfassen die Materialien der vorliegenden Erfindung von etwa 0% bis etwa 10% eines Materials, das für die Verwendung als temporäre Bindemittel geeignet ist. Es ist zu erkennen, dass, wenn die temporären Bindemittel einen erhöhten Anteil einer Wasserstoffbindung aufweisen (unten diskutiert) es kein hinzu gefügtes Restmaterial gibt und das bis zur Benetzung dünne Material der vorliegenden Erfindung 0% hinzu gefügtes Material umfassen würde, um temporäre Bindemittel bereit zu stellen.
Im Allgemeinen gilt für ein Material, das für die Verwendung als temporäres Bindemittel geeignet ist, dass dieses: 1) ausreichende Festigkeit hat, um eine wesentliche Beständigkeit gegenüber der gespeicherten Kompressionsenergie bereit zu stellen, die durch das Komprimieren des werdenden, bis zur Benetzung dünnen Materials bereit gestellt wird; 2) durch Wasser oder Körperfluide, wie Blut, Urin und dergleichen, reversibel ist; und 3) aktivierbar ist, sodass dieses auf das werdende bis zur Benetzung dünne Material vor dem Verdichtungsschritt aufgebracht werden kann und in gewisser Weise behandelt werden kann, sodass solche Mittel dabei helfen, die dichte Zunahme, die durch den Verdichtungsschritt geliefert wird, zu konservieren.
Im einfachsten Sinne können die temporären Bindemittel Wasserstoffbindungen umfassen, die zwischen Fasern gebildet werden, wenn die Fasern getrocknet werden, während sie sich unter Kompression befinden (Es ist zu erkennen, dass eine solche Wasserstoffbindung dazu beitragen kann, der gespeicherten Kompressionsenergie zu widerstehen, dass aber solche Wasserstoffbindungen nicht genügen können und dass zusätzliche temporäre Bindemittel notwendig sein können, um das bis zur Benetzung dünne Material der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen vollständig auf einer geeigneten komprimierten Trockendichte zu halten.) Ein solches temporäres Bindemittel, welches eine Wasserstoffbindung verwendet, besteht darin, eine polare Flüssigkeit, wie Wasser, auf die werdende bis zur Benetzung dünne Bahn aufzutragen, bevor diese komprimiert wird. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass solche Flüssigkeiten zu Faserschnittstellen fließen und, falls das Produktionsverfahren einen Schritt enthält, in welchem die Flüssigkeit vor oder während der Verdichtung verdunstet, dass Kapillarkräfte, die durch die verdunstende Flüssigkeit verursacht werden, die Fasern an der Schnittstelle zueinander hinziehen, was die Dichte der potentiellen Wasserstoffbindungsstellen auf eine Zahl erhöht, die größer ist als wenn die werdende Bahn nur unter Erhitzung oder unter anderen Mitteln komprimiert würde, die Wasserstoffbindungen veranlassen würden, Bindungen zwischen nebeneinander liegenden Fasern zu bilden. Es hat sich heraus gestellt, dass die Hinzufügung von Wasser in einem Anteil von zwischen etwa 2% und etwa 100% des trockenen Fasergewichts eine günstige Zunahme der Wasserstoffbindung liefert. Es ist auch zu erkennen, dass, falls die polare Flüssigkeit ein Lösungsmittel oder eine Trägerflüssigkeit für weitere temporäre Bindemittel ist, ähnliche Vorteile erreicht werden können.
Chemisch geeignete Materialien für die Verwendung als temporäre Bindemittel umfassen verschiedene wasserlösliche oder dispersible Polymere, wie Polyacrylsäure und Salze und Copolymere davon; Polymethacrylsäure und Salze und Copolymere davon; Polyvinylalkohol; Polyethylenimin; Stärke; modifizierte Stärke; modifizierte Zellulose; Gummi Acacia/Gummi Arabicum; lösliche Gelatine; etc. Besonders bevorzugt sind Natriumsalz der Polyacrylsäure (ein geeignetes Material ist erhältlich von Polysciences, Inc. aus Warrington, PA, als Katalog Nr. 6568 (nominal M_W = 2,100)); Polyvinylalkohol (ein geeignetes Material ist erhältlich von Aldrich Chemical, Co. aus Milwaukee, WI als Katalog Nr. 36,062-7); Methylzellulose (METHOCEL A15-LV, wie es erhältlich ist von Dow Chemical aus Midland, MI) und Hydroxypropylzellulose (METHOCEL 5E).
5. Formationsverfahren
Der Bestandteilskomponenten der bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung können durch eine Vielfalt von Verfahren miteinander vermengt und in geeignete Strukturen geformt werden, einschließlich Nasslegeverfahren, Luftlegeverfahren, Kardieren und anderen Verfahren, von welchen die Nasslegeverfahren gegenwärtig bevorzugt werden.
Im Allgemeinen können nassgelegte Strukturen hergestellt werden, indem ein wässriger Brei aus Fasern auf einen foraminösen Formungsdraht abgelegt wird, der nassgelegte Breit entwässert wird, um eine nasse faserige Anordnung zu bilden, und die nasse faserige Anordnung getrocknet wird. Vorzugsweise werden die wässrigen Breie aus Fasern für die Nasslegung eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 0,02% und etwa 2,0%, vorzugsweise zwischen etwa 0,02% und etwa 0,2% auf der gesamten Breigewichtsbasis haben. Die Ablagerung des Breies wird typischerweise unter Verwendung einer Vorrichtung herbei geführt, die im Stand der Technik als Stoffauflaufkasten bekannt ist. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung, die als ein Schlitz bekannt ist, um dadurch den wässrigen Brei der Fasern auf den foraminösen Formungsdraht abzugeben. Der Formungsdraht kann von solcher Konstruktion und Maschengröße sein, wie diese für Trockenvlies- oder andere Papier machende Verfahren verwendet wird. Herkömmliche Ausbildungen von Stoffauflaufkästen des Standes der Technik zur Trockenvlies- und Tissuelagenformation können verwendet werden. Geeignete im Handel erhältliche Stoffauflaufkästen umfassen zum Beispiel Stoffauflaufkästen, die offen sind, eine fixierte Haube, Doppelsieb, ein schräg verlaufendes Sieb haben und trommelförmig sind. Aufgrund des Verhaltens chemisch versteifter, verdrehter und gekräuselter Fasern, insbesondere ihre Neigung in wässrigen Breien auszuflocken, können bestimmte Verfahrensmodifikationen erforderlich sein. Solche Modifikationen sind beschrieben im vorerwähnten US Patent 5,549,589 und im vorerwähnten US Patent 5,800,416.
Nach der Formung wird die nasse Struktur entwässert und getrocknet. Das Entwässern kann durchgeführt werden mit Folien, Saugkästen oder anderen Vakuum-Einrichtungen oder einen schwerkraftbedingten Abfluss. Typischerweise erhöht das Entwässern die Fasernkonsistenz von zwischen etwa 8% und etwa 30% auf der Basis des gesamten nassen Materialgewichts, vorzugsweise zwischen etwa 8% und etwa 23%. Das Entwässern auf Konsistenzen über etwa 23% kann ein Nasspressen erfordern und wird weniger bevorzugt. Nach dem Entwässern kann die faserige Anordnung, muss aber nicht notwendigerweise, von dem Formungsdraht zu einem Trocknungsstoff übertragen werden, welcher die Struktur zu Trocknungsvorrichtungen transportiert. Das Trocknen der nassen Faseranordnung kann unter Nutzung vieler Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, herbei geführt werden. Wenn thermoplastische Bindematerialien in der faserigen Anordnung enthalten sind, ist es besonders wichtig, dass die faserige Anordnung durchgehend und gleichförmig auf eine Temperatur getrocknet wird, welche das thermoplastische Bindematerial mit anderen Fasermaterialien verschmilzt, die aber nicht so hoch ist, dass das thermoplastische Bindematerial veranlasst wird, in das Lückenvolumen des Netzwerkes zu fließen. Das Trocknen kann zum Beispiel auf dem Wege eines thermischen Durchblastrockners, eines Luftaufpralltrockners und erhitzter Trommeltrockner, einschließlich Yankee-Trockner, herbei geführt werden. Die nass gelegten Strukturen werden vorzugsweise bis zur Vollendung getrocknet (im Allgemeinen auf Faserkonsistenzen zwischen etwa 95% bis etwa 99%).
Die temporären Bindemittel können auf das werdende bis zur Benetzung dünne Material entweder während der Formation der gering dichten Struktur aufgebracht werden oder direkt auf die dauerhaft gebundene Struktur mit Hilfe einer Sprühapplikation aufgebracht werden. Mit beiden Verfahren wird das temporäre Bindemittel, das in der Struktur enthalten ist, während des Kompressionsschrittes aktiviert, um dabei zu helfen, die Struktur auf der durch eine solche Kompression bereit gestellten komprimierten Trockendichte zu halten.
Die Verdichtung der Verbundstruktur kann mit Hilfe einer getrimmten Labor-Plattenpresse, einer Spaltwalzeneinheit, einem Kalanderstapel oder einem anderen Verdichtungsmittel, wie dies im Stand der Technik bekannt sein kann, herbei geführt werden. Es ist wichtig, das werdende, bis zur Benetzung dünne Material nicht zu überkomprimieren, weil eine solche Überkomprimierung die gering dichte Struktur dauerhaft verformen kann, was das Potential verringert, sich auf die volle geringe Dichte des werdenden bis zur Benetzung dünnen Materials zu erholen. In geeigneter Weise wird das werdende bis zur Benetzung dünne Material auf eine Dichte von nicht mehr als das Doppelte der komprimierten Trockendichte komprimiert (100% Überkomprimierung). Vorzugsweise liefert der Kompressionsschritt weniger als etwa 50% Überkomprimierung, ganz bevorzugt ist die Überkomprimierung geringer als etwa 25%. Idealerweise wird das werdende, bis zur Benetzung dünne Material nicht überkomprimiert. Es ist zu erkennen, dass die Überkomprimierung notwendig sein kann, weil das Material "zurück prallt", nachdem der Verdichtungsdruck weg genommen wird.
Die Kompression der Struktur kann bei Temperaturen im Bereich von Umgebungstemperatur bis 170°C ausgeführt werden, um die Verdichtung der gering dichten Strukturen und die Aktivierung der temporären Bindemittel zu erleichtern.
Die Flexibilität des vollständig getrockneten, verdichteten Materials ist vorzugsweise erhöht. Geeignete Verfahren zum Erhöhen der Flexibilität würden eines von mehreren mechanischen Techniken umfassen, wie Ringrollen, Kreppen oder Mikrokreppen, unter Verwendung von Abstreichklingen (z.B. Micrexing^®) oder gegenüber liegende Walzen, S-Wickeln, Rollen mit korrugierten Rollen oder andere Techniken, die allgemein bekannt sind. Das Verfahren zum Erhöhen der Flexibilität oder der Weichheit der Struktur kann als Teil des Material-Formationsprozesses oder als ein separater Post-Formationsvorgang herbei geführt werden. Alternativ kann eine Flexibilität und/oder Weichheit erreicht werden, indem Formationsverfahren verwendet werden, die die Struktur mit Regionen unterschiedlicher Dichte oder Flächengewicht verleihen, wie dies beschrieben ist in US Patenten 5,245,025 und 5,527,428, veröffentlicht für Trokhan et al. am 14. September 1993 bzw. 18. Juni 1996, und in US Patent 5,277,761, veröffentlicht für Phan et a. am 11. Januar 1994. Noch weitere Mittel, die Weichheit bereit stellen sollen, bestehen darin, ein Material bereit zu stellen, das dafür bekannt ist, einzelne Fasern weich zu machen (zu plastifizieren). Ein solches Mittel (z.B. Glycerin, um Zellulosefasern weich zu machen) ist beschrieben im US Patent 5,641,561, veröffentlicht für Hansen et al. am 24. Juni 1997.
Zusätzlich zu bevorzugten Nasslegeverfahren, wie sie oben beschrieben wurden, kann es unter einigen Umständen wünschenswert sein, die werdenden, bis zur Benetzung dünnen Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung durch Luftlegen, Kardieren oder andere geeignete Verfahren zum Bilden faseriger Anordnungen zu bilden, wie dies bekannt sein kann.
B. Schwämme
1. Überblick
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das bis zu Benetzung dünne Material einen komprimierten, regenerierten zellulosehaltigen Schwamm. Beispiele zellulosehaltiger Schwämme sind beschrieben in dem vorerwähnten europäischen Patent EP-B-0 293 208. Der regenierte Zelluloseschwamm ist ein poröses Material, das ein Zelluloseskelett enthält. Beispiele solcher Schwämme umfassen zusätzlich zu Schwämmen, die aus Zellulose selbst bestehen, Schwämme, die aus einem Zellulosederivat bestehen, wie Viskose, ein Zelluloseether und ein Zelluloseester, und Schwämme, die aus Mischungen solcher Materialien bestehen. Obwohl komprimierte, regenerierte Zelluloseschwämme im Stand der Technik dafür allgemein bekannt sind, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein, muss ein komprimierter, regenerierter Zelluloseschwamm physikalische und fluidhandhabende Eigenschaften haben, wie sie hier beschrieben werden, damit der Schwamm: dünn bis zur Benetzung ist, in der Lage ist, Körperfluide von überlagernden Strukturen anzunehmen, wie einer Decklage, und in der Lage ist, solcher Fluide an Strukturen mit einem höheren Kapillardruck abzugeben, um dadurch in die Lage versetzt zu werden, den nächsten Fluideintrag annehmen zu können. Solche Schwämme können auch mit einem wasserlöslichen Material behandelt werden, wie dies beschrieben ist in US Patent Nr. 3,954,493, veröffentlicht für Battista et al. am 04. Mai 1976.
2. Schwammmaterial
Geeignete Schwämme sind erhältlich von Spontex, Inc. aus Columbia, TN. Besonders bevorzugt sind die Material Nummern 12330 und 12334, weil es ihnen an sehr großen Poren mangelt, die in anderen im Handel erhältlichen Schwämmen zu finden sind (beide Materialnummern haben die gleiche Porengrößenverteilung und unterscheiden sich nur in der expandierten Dicke). Wie im Stand der Technik bekannt ist, leisten solche großen Poren nur einen sehr kleinen Beitrag zur Annahmefähigkeit, und zwar wegen ihres geringen Kapillardruckes. So haben die bevorzugten Schwammmaterialien verbesserte Annahmeeigenschaften (CAH), ohne eine signifikante Verschlechterung der Desorptionseigenschaft (CDH).
Wie oben angemerkt, wird vorgezogen, dass Schwammmaterialien, die als bis zur Benetzung dünne Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einen maximalen Porendurchmesser haben. Eine solche Porengrößenverteilung kann reguliert werden durch Kontrolle der Teilchengrößenverteilung der Salzkristalle, die als porogenes Material bei der Formation des Schwammes verwendet werden.
Das Basisgewicht des Schwammmaterials kann bedarfsweise variiert werden, um die Anforderungen an die Gestaltung eines speziellen absorbierenden Artikels zu erfüllen. In geeigneter Weise beträgt die Flächenmasse eines Schwammmaterials für die vorliegende Erfindung zwischen etwa 300 und 1000 Gramm pro Quadratmeter. Vorzugsweise beträgt die Flächenmasse zwischen etwa 300 und etwa 800 Gramm pro Quadratmeter; ganz bevorzugt zwischen etwa 300 und etwa 600 Gramm pro Quadratmeter. Es ist zu erkennen, dass das bis zur Benetzung dünne Material an einem absorbierenden Artikel in mehr als einer Lage angebracht werden kann, wobei jede Lage eine Flächenmasse hat, die geringer ist als die oben angegebene, um eine erhöhte Flexibilität zu schaffen. Solche mehrlagigen, bis zur Benetzung dünnen Materialien liegen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, solange die summierte Flächenmasse innerhalb der definierten Bereiche liegt.
3. Schwammmaterial-Verfahren
Das Verfahren zum Bereitstellen von auf Schwämmen basierenden, bis zur Benetzung dünnen Materialien umfasst das Herstellen eines regenerierten zellulosehaltigen Schwammes unter Verwendung von Mitteln, die im Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann nur ein regenerierter zellulosehaltiger Schwamm aus einem Gemisch einer Viskoselösung mit verstärkenden Fasern und einer porogenen Verbindung, zum Beispiel Kristallen von Natriumsulfatdecahydrat oder einem anderen Alkalimetallsalz mit einem hohen Gehalt an kristallisiertem Wasser, präpariert werden, wobei die endgültige Porenabmessung in einer Beziehung zu der Teilchengrößenverteilung der Salzkristalle steht. Die viskose Lösung kann durch eine Extrusionsdüse mit dem gewünschten Querschnitt extrudiert werden und kann dann koagulieren. Es ist besonders bevorzugt, porogene Verbindung mit einer engen Teilchengrößenverteilung zu verwenden. Das Material wird nach der Regeneration mit Wasser gewaschen, um das Salz und andere mögliche lösliche Verbindung zu beseitigen. Sobald der Schwamm gewaschen worden ist, wird er getrocknet und unter Verwendung von Wärme-Kompressionsmitteln auf eine vorbestimmte Dichte komprimiert. Der komprimierte regenerierte Zelluloseschwamm hat eine Netzwerkstruktur, die Poren enthält, welche durch die Auflösung der porogenen Verbindung während des Waschschrittes erzeugt werden.
Das Schwammmaterial wird verdichtet, um die erwünschte komprimierte Trockendichte zu schaffen, wie oben diskutiert wurde. Eine solche Verdichtung kann herbei geführt werden, indem die Bahn unter Verwendung eines geeigneten Komprimierungsmittels behandelt wird. Ein solches geeignetes Mittel ist eine Kompression des trockenen Schwammes auf eine gewünschte Dichte unter Verwendung einer getrimmtem Plattenpresse, wie sie erhältlich von Fred S. Carver, Inc. aus Menomonee Falls, WI, die auf eine Temperatur von 120°C erhitzt wird. Alternativ sind auch erhitzte Walzen mit einer ausreichenden Aufenthaltszeit im Spalt zwischen den Walzen geeignet. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Kombination von Erhitzen und Druck mit dem Restwasser der Hydrierung in dem Schwammmaterial die Formation von Wasserstoffbindungen innerhalb des Schwammes erleichtert, welche das Schwammmaterial in einem komprimierten Zustand halten, bis das Benässen durch eine wässrige Flüssigkeit die Wasserstoffbindungen aufbricht, sodass der Schwamm expandieren kann.
Alternativ kann der Schwamm mit einem der wasserlöslichen oder dispersiblen Polymere behandelt werden, die in Bezug auf die faserige Anordnung oben beschrieben wurden, und zwar unter Verwendung von Verfahren, die im vorgenannten US Patent 3,954,493 beschrieben wurden, um ein temporäres Bindemittel zu schaffen.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Eigenschaften (insbesondere die Trockendichte) der im Handel erhältlichen Schwammmaterialien zu modifizieren, um ein besseres Gleichgewicht zwischen Kapazität, Annahme und Desorption zu schaffen. Ein geeignetes Verfahren zum Modifizieren der Trockendichte umfasst die folgenden Schritte: 1) vollständiges Expandieren des im Handel erhältlichen Schwammes durch Sättigen desselben im deionisiertem Wasser; 2) Waschen des expandiertem Schwammes mit deionisiertem Wasser, um restliche lösliche Materialien zu entfernen; 3) Trocknen des gewaschenen Schwammes; gefolgt durch 4) Kompression des getrockneten Schwammmaterials, wie oben beschrieben.
Die Flexibilität des vollständig getrockneten, verdichteten Materials wird vorzugsweise gesteigert unter Verwendung von Verfahren, ähnlich denjenigen, die in Bezug zu den oben beschriebenen faserigen Anordnung beschrieben wurden. Geeignete Verfahren umfassen ein Ringrollen, Kreppen oder Mikrokreppen unter Verwendung von Abstreichklingen (z.B. Micrexing^®) oder gegenüber liegende Walzen, S-Wickeln, Rollen mit korrugierten Walzen oder anderen Techniken, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind.
III. Verwendung von bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung
A. Allgemeines
Bis zur Benetzung dünne Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung sind in absorbierenden Kernen von Einwegwindeln in weitem Umfange nützlich. Diese Materialien können auch in anderen absorbierenden Artikeln verwendet werden (Katamneseprodukten, Erwachsenen-Inkontinenzprodukten und dergleichen), insbesondere dann, wenn es ein Bedürfnis nach einem dünnen diskreten absorbierenden Artikel zusammen mit einem Bedürfnis nach einer schnellen Annahme von Fluiden, die auf dem absorbierenden Artikel abgeschieden werden, gibt.
B. Absorbierende Artikel
1. Überblick
Die bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung sind besonders nützlich in absorbierenden Strukturen (z.B. absorbierenden Kernen oder Kernkomponenten) für verschiedene absorbierende Artikel. Mit "absorbierende Artikel 2 ist hier ein Verbraucherprodukt gemeint, das in der Lage ist, signifikante Mengen von Urin, Menstruationsfluiden oder anderen Fluiden, wie wässrigem Stuhlmaterial (Durchfall), zu absorbieren, die von einem inkontinenten Träger oder Benutzer des Artikels ausgeschieden werden. Beispiele solcher absorbierende Artikel umfassen Einwegwindeln, Inkontinenzwäsche, Katamneseeinrichtungen, wie Tampons und Damenbinden, wegwerfbare Übungshöschen, Betteinlagen und dergleichen. Die zur Benetzung dünnen Strukturen, die hier beschrieben werden, sind besonders geeignet für die Verwendung in Artikeln, wie Windeln, Inkontinenzpads oder -wäsche, Bekleidungsschutzeinrichtungen und dergleichen.
In seiner einfachsten Form, in welcher die bis zur Benetzung dünne Struktur eine ausreichende Fluid-Handhabungskapazität zeigt, muss ein absorbierender Artikel der vorliegenden Erfindung nur eine Unterlage enthalten, typischerweise relativ flüssigkeitsundurchlässig, und die bis zur Benetzung dünne Struktur. Die Komponenten werden derart miteinander verbunden, dass das bis zur Benetzung dünne Material der Fluidausscheidungsregion oder der Eintragszone des Trägers des absorbierenden Artikels am nächsten liegt. In anderen Ausführungsformen kann der absorbierende Artikel auch ein Fluidverteilungs/Speicherungs-Element oder einzelne Elemente, die auf jede Funktion gerichtet sind, umfassen, die von der Unterlage abgestützt werden. Flüssigkeitsundurchlässige Unterlagen können irgendein Material umfassen, zum Beispiel Polyethylen oder Polypropylen, mit einer Dicke von etwa 1,5 mil (0,038 mm), was dabei hilft, ein Fluid in dem absorbierenden Artikel zurück zu halten.
Häufiger werden diese absorbierenden Artikel auch eine flüssigkeitsdurchlässige Decklagenkomponente umfassen, welche die Seite des absorbierenden Artikels überdeckt, welche die Haut des Trägers berührt. In dieser Konfiguration enthält der Artikel einen absorbierenden Kern, der aus einem Annahmeelement mit der bis zur Benetzung dünnen Struktur der vorliegenden Erfindung und ein oder mehreren Fluidverteilungs/Speicherungs-Materialien der vorliegenden Erfindung umfasst, das zwischen der Außenlage und der Decklage positioniert ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der absorbierende Kern des Artikels eine separate Fluidspeicherungsschicht aufweisen. Jede der Decklage und der verschiedenen Kernkomponenten stehen in einer Flüssigkeitskommunikation miteinander. (Wie hier verwendet, ist eine Komponente in einer Flüssigkeitskommunikation, falls ein Körperfluid, das auf einer der Komponenten eines absorbierenden Artikels abgeschieden wird, von dieser Komponente zu einer anderen Komponente des Artikels übertragen werden kann – entweder direkt oder indirekt durch eine dazwischen liegende Komponente. Eine solche Übertragung kann durch einen Kapillarstrom, durch einen Schwerkraftstrom, durch einen osmotischen Druck oder durch andere Mittel erfolgen, wie sie bekannt sein können.) Flüssigkeitsdurchlässige Decklagen können irgendein Material umfassen, wie Polyester, Polyolefin, Rayon und dergleichen, das im Wesentlichen porös ist und einem Körperfluid erlaubt, ohne Weiteres durch sie hindurch und in den unterlagernden absorbierenden Kern zu gelangen. Das Decklagenmaterial wird vorzugsweise keine natürliche Neigung dazu haben, wässrige Fluide im Kontaktbereich zwischen der Decklage und der Haut des Trägers zu halten.
Wie angegeben, kann zusätzlich zu den bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung der absorbierende Kern der hier vorliegenden absorbierenden Artikel auch weitere, zum Beispiel herkömmliche Komponenten oder Materialien umfassen. In einer Ausführungsform, welche eine Kombination der hier beschriebenen, bis zur Benetzung dünnen Strukturen und andere absorbierende Materialien umschließt, können die absorbierenden Artikel eine mehrlagige absorbierende Kernkonfiguration verwenden, bei welcher eine Kernlage mit einem Annahmeelement, welches die bis zur Benetzung dünne Struktur der vorliegenden Erfindung aufweist, in Kombination mit ein oder mehreren zusätzlichen separaten Kernlagen, die weitere absorbierende Strukturen oder Materialien aufweisen, verwendet werden. Diese weiteren absorbierenden Strukturen oder Materialien können zum Beispiel luftgelegte oder nass gelegte Einheiten von Holzzellstoff oder anderen Zellulosefasern enthalten. Diese weiteren absorbierenden Strukturen können auch Schäume umfassen, zum Beispiel absorbierende Schäume oder sogar Schwämme, die als Flüssigkeitsannahme/Verteilungs-Komponenten nützlich sind, wie beispielsweise solche, die offenbart sind im oben erwähnten US Patent 5,563,179.
Eine bevorzugte Ausführungsform bringt eine weitere Trennung der verschiedenen absorbierenden Kernkomponenten mit sich. Dieser bevorzugte absorbierende Kern umfasst eine Annahmeschicht mit dem bis zur Benetzung dünnen Strukturen der vorliegenden Erfindung nur um die Schrittregion des Trägers herum, um den anfänglichen schnellen Fluidschwall zu handhaben. Eine Verteilungsschicht ist vorne und hinten vertikal zu der Annahmeschicht positioniert, um so das Fluid aus der Schrittregion weg zu saugen, und zwar nicht nur von vorne nach hinten. Eine getrennte Speicherschicht ist in einer Position oberhalb der Annahmeschicht positioniert (unter Annahme einer stehenden Position des Trägers, in welcher der absorbierende Artikel eine bogenförmige Konfiguration hat) und steht nur mit dem Verteilungsmaterial in Kontakt. Die ein oder mehreren absorbierenden Speicherelemente müssen dann in der Lage sein, Fluid von der Verteilungsschicht zu absorbieren und sowohl die Kraft der Schwerkraft als auch diejenige der Desorptionsdrucke des Verteilungsmaterials zu überwinden. Das so gezeigte Produkt führt ein Fluid aus der Schrittregion innerhalb der Zeit ab, die zwischen Ereignisses zur Verfügung steht, wodurch die Annahmeregion relativ trocken bleibt und bereit bleibt für eine weitere Aufnahme von Fluid. Dies hält weiterhin die Form der Wäsche aufrecht und hält den Schrittbereich relativ trocken, was für die Hautgesundheit gut ist.
Alternative Ausführungsformen von absorbierenden Kernen gemäß der vorliegenden Erfindung können geschichtete Strukturen umfassen, in welchen im Querschnitt einer Annahmeschnitt mit einer bis zur Benetzung dünnen Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine Speicherschicht mit oder ohne einer Verteilungsschicht dazwischen überlagert. Solche Strukturen haben viele der in Bezug zur der oben diskutierten bevorzugten Struktur beschriebenen Vorteile und kommen als Teil der vorliegenden Erfindung in Betracht.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Windel 20 mit einer längs verlaufenden Mittellinie L und einer quer verlaufenden Mittellinie T, in welcher die Decklage 22 und die Außenlage 24 gleich erstreckend sind und eine Längen- und Breitenabmessung haben, die im Allgemeinen größer sind als diejenigen des absorbierenden Kerns 28. Die Decklage 22 ist mit der Außenlage 24 verbunden und über dieser angeordnet, wodurch der Umfang 38 der Windel 20 gebildet wird. Der Umfang 38 ist die äußere Kontur oder Rand der Windel 20 und wird gebildet durch die Taillenränder 63 und Seitenränder 64.
Die Windel 20 hat ferner einen Schrittbereich 66, der definiert wird, indem der Schrittpunkt des Kerns 28 in Übereinstimmung mit der hier vorliegenden Beschreibung definiert wird. Diese Regionen werden definiert durch ein Bestimmen des Schrittpunktes des Kerns 28 in Übereinstimmung mit der Beschreibung im unten stehenden Abschnitt Testverfahren. Wegen der Anatomie eines menschlichen Trägers begrenzt der Raum zwischen den Beinen des Trägers im Allgemeinen den Raum, der für den Artikel in dieser Region verfügbar ist. Für einen guten Sitz sollte ein absorbierender Artikel so ausgebildet sein, dass dieser im Schrittbereich 66 gut sitzt. Falls die Breite des Artikels im Bezug zur Schrittbreite des Trägers zu groß ist, kann der Artikel verformt werden, was zu einer schlechteren Leistung und zu einem verringerten Trägerkomfort führen kann. Wie unten diskutiert wird, wird der Schrittpunkt durch Bezugnahme auf die Anatomie des Trägers bestimmt. Nur zu Zwecken der Darstellung ist der Schrittpunkts des Kerns 28 in 1 als Punkt 27 gezeigt. Der Schrittpunkt 27 ist so gezeigt, dass dieser auf der längs verlaufenden Mittellinie L der Windel 20 und des absorbierenden Kerns 28 liegt. Dies wird im Allgemeinen der Fall sein, ungeachtet der Konfiguration der Windel und des absorbierenden Kerns. Der Schrittpunkt 27 liegt jedoch in dieser speziellen Ausführungsform nicht, wie gezeigt, auf der quer verlaufenden Mitellinie T, wie dies in anderen Windel/Kern-Gestaltungen sein kann. Wie oben diskutiert, wird der Schrittbereich 66, sobald der Schrittpunkt 27 des absorbierenden Kerns 28 bestimmt ist, durch ein Abmessen einer Strecke von 25% der Gesamtlänge des Kerns (gezeigt als Querlinie 72) vom Schrittpunkt 27 nach vorne und um eine Strecke von 25% der Gesamtlänge des Kernes (gezeigt als Querlinie 74) vom Schrittpunkt 27 nach hinten. In dieser Darstellung ist der Schrittbereich 66 die Region des Kerns, die zwischen den Querlinien 72 und 74 liegt. Wie in 1 dargestellt ist, der absorbierende Kern 28 so gezeigt, dass dieser eine Vorderregion 33, eine Hinterregion 31 und einen Schrittbereich 66 hat. Wiederum wird der Schrittbereich 66 des Kerns 28 diktiert durch die Lage des Schrittpunktes 27 im Kern. Der Kern 28 umfasst ferner eine vordere Taillenregion 73, welche in Längsrichtung außerhalb der Querlinie 72 liegt, und eine hintere Taillenregion 75, welche in Längsrichtung außerhalb der Querlinie 74 liegt.
2. Decklage
Die Decklage 22 ist vorzugsweise angrenzend an die körperseitige Oberfläche des absorbierenden Kerns 28 positioniert und kann mit dieser und/oder mit der Außenlage 24 durch irgendein Anbringungsmittel des Standes der Technik verbunden sein. Geeignete Anbringungsmittel sind unten mit Bezug auf Mittel zum Verbinden der Außenlage 24 mit anderen Elementen der Windel 20 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Decklage 22 und die Außenlage 24 direkt miteinander an einigen Stellen verbunden und sind an anderen Stellen indirekt miteinander verbunden, indem sie direkt mit anderen Elementen der Windel 20 verbunden sind.
Die Decklage 22 ist vorzugsweise nachgiebig, weichfühlig und nicht störend für die Haut des Trägers. Ferner ist wenigstens ein Teil der Decklage 22 flüssigkeitsdurchlässig und erlaubt Flüssigkeiten, ohne Weiteres durch ihre Dicke hindurch zu dringen. Eine geeignete Decklage 22 kann aus einem breiten Bereich von Materialien hergestellt werden, wie aus porösen Schäumen; retikulierten Schäumen; mit Öffnungen versehenen Kunststofffilmen; oder aus Gewebe- oder Vliesstoffbahnen aus natürlichen Fasern (z.B. Holz- oder Baumwollfasern), synthetischen Fasern (z.B. Polyester- oder Polypropylenfasern) oder aus einer Kombination von natürlichen und synthetischen Fasern. Wenn die Decklage Fasern umfasst, können die Fasern spunbonded, kardiert, nassgelegt, schmelzgeblasen, hydroverheddert oder in anderer Weise verarbeitet sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Eine geeignete Decklage 22 mit einer Bahn aus stapellangen Polypropylenfasern wird hergestellt durch Veratec, Inc., einer Division der International Paper Company aus Walpole, MA, unter der Bezeichnung P-8.
Geeignete geformte Film-Decklagen sind beschrieben in US Patent 3,929,135, veröffentlicht für Thompson am 30. Dezember 1975; US Patent 4,324,246, veröffentlicht für Mullane et al. am 13. April 1982; US Patent 4,342,314, veröffentlicht für Radel et al. am 03. August 1982; US Patent 4,463,045, veröffentlicht für Ahr et al. am 31. Juli 1984 und US Patent 5,006,394, veröffentlicht für Baird am 09. April 1991. Weitere geeignete Decklagen 22 werden hergestellt in Übereinstimmung mit US Patent Nrn. 4,609,518 und 4,629,643, veröffentlicht für Curro et al. am 02. September 1986 bzw. am 16. Dezember 1986. Solche geformten Filme sind erhältlich von The Procter & Gamble Company aus Cincinnati, Ohio als "DRI-WEAVE" und von der Tredegar Corporation aus Terre Haute, IN, als "CLIFF".
Vorzugsweise wird die Decklage 22 aus einem hydrophoben Material hergestellt oder wird so behandelt, dass sie hydrophob wird, um die Haut des Trägers vor Flüssigkeiten, die in dem absorbierenden Kern 28 enthalten sind, zu isolieren. Falls die Decklagen 22 aus einem hydrophoben Material hergestellt ist, wird vorzugsweise wenigstens die obere Oberfläche der Decklage 22 behandelt, dass sie hydrophil wird, sodass die Flüssigkeiten durch die Decklage schneller hindurch übertragen werden. Dies vermindert die Wahrscheinlichkeit, dass Körperausscheidungen aus der Decklage 22 auslaufen, statt durch die Decklage 22 hindurch gezogen und vom absorbierenden Kern 28 absorbiert zu werden. Die Decklage 22 kann hydrophil gemacht werden, indem sie mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelt wird oder indem ein grenzflächenaktiver Stoff in die Decklage eingebaut wird. Geeignete Verfahren zum Behandeln der Decklage 22 mit einem grenzflächenaktiven Stoff umfassen ein Besprühen des Decklagenmaterials 22 mit dem grenzflächenaktiven Stoff und ein Eintauchen des Materials in den grenzflächenaktiven Stoff. Eine detailliertere Diskussion einer solchen Behandlung und Hydrophilizität ist enthalten in US Patent 4,988,344, veröffentlicht für Reising et al. am 29. Januar 1991 und US Patent 4,988,345, veröffentlicht für Reising am 29. Januar 1991. Eine detailliertere Diskussion einiger geeigneter Verfahren zum Einbauen eines grenzflächenaktiven Stoffes in die Decklage sind zu finden in US Statutory Invention Registrierung Nr. H 1670, veröffentlicht am 01. Juli 1997 in den Namen von Aziz et al. Jede dieser Bezugnahmen ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Alternativ kann die Decklage 22 eine mit Öffnungen versehene Bahn oder einen solchen Film umfassen, welcher/welche hydrophob ist. Zum Beispiel kann die Decklage 22 mit Öffnungen versehen werden, wie dies beschrieben ist in US Patent 5,628,097, veröffentlicht für Benson et al. am 13. Mai 1997. Das Schaffen einer Hydrophobizität kann herbei geführt werden, indem der hydrophilisierende Behandelungsschritt aus dem Produktionsprozess eliminiert wird und/oder indem eine hydrophobe Behandlung an der Decklage 22 erfolgt, wie beispielsweise mit einer Polytetrafluorethylenverbindung, wie SCOTCHGUARD, oder eine hydrophobe Lotionszusammensetzung, wie sie unten beschrieben wird. In solchen Ausführungsformen wird vorgezogen, dass die Öffnungen groß genug sind, um die Durchdringung wässriger Fluide, wie Urin, ohne signifikanten Widerstand zu erlauben. Die Verwendung eines mit Öffnungen versehenen Materials für die Decklage 22 hat auch besondere Vorteile für absorbierende Artikel, die zum Handhaben wässrigen Stuhlmaterials bestimmt sind.
Ein Teil der Decklage 22 kann mit einem Lotion beschichtet sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Beispiele geeigneter Lotionen umfassen solche, die beschrieben sind in US Patent Nrn. 5,607,760, veröffentlicht für Roe am 04. März 1997; US Patent 5,609,587, veröffentlicht für Roe am 11. März 1997; US Patent 5,635,191, veröffentlicht für Roe et al. am 03. Juni 1997 und US Patent 5,643,588, veröffentlicht für Roe et al. am 01. Juli 1997. Die Lotion kann alleine oder in Kombination mit einem anderen Mittel als die oben beschriebene hydrophobisierende Behandlung funktionieren. Die Decklage kann auch antibakterielle Mittel enthalten oder mit diesen behandelt werden, von denen einige Beispiele offenbart sind in der PCT-Veröffentlichung Nr. WO 95/24173, welche veröffentlicht wurde am 14. September 1995 im Namen von Theresa Johnson. Ferner kann die Decklage 22, die Außenlage 24 oder ein Bereich der Decklage oder Außenlage geprägt und/oder mattiert sein, um mehr kleidungsähnliches Erscheinungsbild zu schaffen.
Obwohl es vorgezogen wird, eine Decklage als das Material zu haben, welches der Haut des Trägers am nächsten liegt, ist dies nicht notwendig. Es kommt in Betracht, das eine geeignete absorbierende Kernkonfiguration verwendet werden könnte, ohne eine Decklage, und dennoch die gewünschten Ergebnisse, wie Komfort und Absorptionsfähigkeit sowie Vereinfachung in der Herstellung und Einsparung von Materialkosten, erzeugen würde. Zum Beispiel könnte die körperseitige Oberfläche des absorbierenden Kerns selbst aus flüssigkeitsdurchlässigen, weichen, nachgiebigen, nicht störenden Materialien hergestellt sein, welche eine separate Decklage ersetzen. Ein solcher absorbierender Kern würde nur in Kombination mit einer Außenlage verwendet werden müssen, um den Komfort und die Absorptionsfähigkeit in einem absorbierenden Artikel bereit zu stellen.
In einigen Fällen kann eine sekundäre Decklage (nicht gezeigt) zwischen der Decklage 22 und einer unterlagernden Struktur, wie dem Kern 28, angeordnet sein. Zum Beispiel kann eine sekundäre Decklage eine Rücknässungsbarriere schaffen, falls sie zwischen dem Annahmeelement 52 und der Decklage 22 angeordnet ist. Solche sekundären Decklagen liefern auch eine günstige horizontale Verteilung ausgeschiedener Fluide, um so die Kapazität des Annahmeelements 22 in größerem Maße zu nutzen. Wenn eine sekundäre Decklage in einem absorbierenden Artikel in Verbindung mit einem Annahmeelement 52 verwendet wird, ist diese vorzugsweise so bemessen, dass sie wenigstens so groß wie das unterlagernde Annahmeelement 52. In anderen Ausführungsformen kann eine sekundäre Decklage besonders nützlich sein in Kombination mit einer mit Öffnungen versehenen Decklage 22 für absorbierende Artikel, die so ausgebildet sind, dass sie besonders effektiv sind bei der Regulierung von gering viskosem Stuhlmaterial. Eine solche sekundäre Decklage kann ein Lückenvolumen zur Speicherung und zum Entwässern des Stuhlmaterials bereit stellen, welches durch die Öffnungen der mit Öffnungen versehenen Decklage 22 hindurch gelangt. Materialien, die für die Verwendung in solchen sekundären Decklagen geeignet sind, werden beschrieben in größerem Detail in der US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/308,430, eingereicht am 19. Mai 1999 in den Namen von Flohr et al., wobei eine darin beschriebene besonders bevorzugte Ausführungsform ein kardiertes, harzgebundenes, hydrophiles Vliesstoffmaterial ist, das eine Dichte von weniger als etwa 0,055 g/cm³ aufweist.
3. Außenlage
Die Außenlage 24 ist im Allgemeinen der Teil der Windel 20, welcher verhindert, dass Ausscheidungen, die im Kern absorbiert und enthalten sind, Artikel beschmutzen, welche die Windel 20 berühren, wie beispielsweise Bettlaken und Unterwäsche. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Außenlage 24 undurchlässig für Flüssigkeiten (z.B. Urin) und umfasst einen dünnen Kunststofffilm, wie einem thermoplastischen Film mit einer Dicke von etwa 0,012 mm (0,5 mil) bis etwa 0,051 mm (2,0 mil). Geeignete Außenlagenfilme umfassen solche, die hergestellt werden durch Tredegar Industries Inc. aus Terre Haute, IN, und verkauft werden unter den Markennamen X15306, X10962 und X10964. Weitere geeignete Außenlagenmaterialien können atmungsfähige Materialien enthalten, welche Dämpfen erlauben, aus der Windel 20 zu entweichen, und noch verhindern, dass Ausscheidungen durch die Außenlage 24 hindurch gelangen. Beispielhafte atmungsfähige Materialien können Materialien umfassen, wie Gewebebahnen, Vliesstoffbahnen, Verbundmaterialien, wie filmbeschichtete Vliesstoffbahnen und mikroporöse Filme, wie sie hergestellt werden durch Mitsui Toatsu Co., Japan, unter der Bezeichnung ESPOIR NO und durch EXXON Chemical Co., aus Bay City, TX, unter der Bezeichnung EXXAIRE. Geeignete atmungsfähige Verbundmaterialien mit Polymergemischen sind erhältlich von Clopay Corporation, Cincinnati, OH, unter dem Namen HYTREL Gemisch P 18-3097. Solche atmungsfähigen Verbundmaterialien sind in größerem Detail beschrieben in der PCT-Anmeldung Nr. WO 95/16746, veröffentlicht am 22. Juni 1995 im Namen von E. I. DuPont und US Patent 5,938,648, veröffentlicht am 17. August 1999 für LaVon et al., US Patent 5,865,823, veröffentlicht am 02. Februar 1999 im Namen von Curro, und US Patent 5,571,096, veröffentlicht für Dobrin et al. am 05. November 1996.
Die Außenlage 24 oder ein Teil derselben, kann in ein oder mehreren Richtungen elastisch dehnbar sein. In einer Ausführungsform kann die Außenlage 24 eine strukturell elastikartige Filmbahn ("SELF") umfassen. Ein strukturell elastikartige Filmbahn ist ein dehnbares Material, welches ein elastikartiges Verhalten in der Richtung der Längung zeigt, ohne dass zusätzliche elastische Materialien verwendet werden müssen, und ist in größerem Detail beschrieben in US Patent 5,518,801, veröffentlicht für Chappell et al. am 21. Mai 1996, welche hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. In anderen Ausführungsformen kann die Außenlage 24 elastomere Filme, Schäume, Stränge oder Kombinationen dieser oder anderer geeigneter Materialien mit Vliesstoffen oder synthetischen Filmen umfassen.
Die Decklage 22 und die Außenlage 24 werden um den Umfang 38 in einer geeigneten Weise miteinander verbunden. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck "verbunden" Konfigurationen, durch welche die Decklage 22 direkt mit der Außenlage 24 verbunden ist, indem die Decklage 22 direkt an der Außenlage 24 befestigt wird, und Konfigurationen, durch welche die Decklage 22 indirekt mit der Außenlage 24 verbunden ist, indem die Decklage 22 an Zwischenelemente befestigt wird, welche wiederum an der Außenlage 24 befestigt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Decklage 22 und die Außenlage 24 direkt im Windelumfang durch Anbringungsmittel (nicht gezeigt) wie ein Haftmittel oder ein anderes Anbringungsmittel des Standes der Technik befestigt. Die Außenlage 24 kann mit der Decklage 22, dem absorbierenden Kern 28 oder einem anderen Element der Windel 20 durch ein Anbringungsmittel des Standes der Technik verbunden sein. Zum Beispiel kann das Anbringungsmittel eine gleichförmige kontinuierliche Schicht eines Haftmittels eine gemusterte Schicht eines Haftmittels oder eine Anordnung von separaten Linien, Spiralen oder Punkten eines Haftmittels umfassen. Ein bevorzugtes Anbringungsmittelumfasst ein offenes Musternetzwerk aus Filamenten eines Haftmittels, wie dies offenbart ist in US Patent 4,573,986, veröffentlicht für Minetola et al. am 04. März 1986. Weitere geeignete Anbringungsmittel umfassen mehrere Linien von Haftmittelfilamenten, welche in ein Spiralmuster verwirbelt sind, wie dies dargestellt ist durch die Vorrichtungen und Verfahren, die gezeigt in US Patent 3,911,173, veröffentlicht für Sprague, Jr. am 07. Oktober 1975; US Patent 4,785,996, veröffentlicht für Ziecker et al. am 22. November 1978 und US Patent 4,842,666, veröffentlicht für Werenicz am 27. Juni 1989. Haftmittel, welche als zufriedenstellend heraus gefunden wurden, werden hergestellt durch H. B. Fuller Company aus St. Paul, Minnesota und vermarktet als HL-1620 und HL-1358-X2P. Alternativ können die Anbringungsmittel Wärmebindungen, Druckbindungen, Ultraschallbindungen, dynamisch mechanische Bindungen oder irgendwelche anderen geeigneten Anbringungsmittel oder Kombinationen dieser Anbringungsmittel umfassen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
4. Kern
In der Einwegwindel 20 umfasst ein bevorzugte Ausführungsform des Kerns 28 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Annahmeelement 52, ein Verteilungselement 51 und eine Speicherkomponente 10. Jede dieser Komponenten dient einer speziellen Funktion und wird deshalb unten separat diskutiert.
Um in der Lage zu sein, absorbierende Artikel für variierende Endnutzungsbedingungen oder für unterschiedlich bemessene Artikel zu vergleichen, haben sich insbesondere die absorbierenden Kerne derselben, die "Designkapazitäten", als ein geeignetes Mittel heraus gestellt.
Zum Beispiel stellen Kinder eine typische Benutzergruppe dar, aber selbst innerhalb dieser Gruppe variiert die Menge der Urinlast, die Häufigkeit der Beladung, die Zusammensetzung des Urins weit. Zum Beispiel gibt es nicht nur eine Variation zwischen kleineren Kindern (das heißt, Neugeborenen) und Kleinkindern, sondern auch unter verschiedenen einzelnen Kindern mit dem gleichen generellen Alter und Gewicht.
Weitere Benutzergruppen umfassen größere (ältere) Kinder, die noch an Inkontinenz leiden, und Inkontinente Erwachsene. Beide Gruppen können absorbierende Artikel verwenden, wieder mit einem breiten Bereich von Beladungsbedingungen, die im Allgemeinen als leichte Inkontinenz bis zu starker Inkontinenz bezeichnet werden.
Das ohne Weiteres zu erkennen ist, dass der Fachmann des Standes der Technik ohne Weiteres in der Lage sein wird, die hier gemachten Lehren auf andere Größen zu übertragen, wird sich die folgende Diskussion auf Kleinkinder beziehen. Für solche Benutzer hat sich eine Urinbeladung bis zu 75 ml pro Entleerung und Entleerungsraten von 15 ml/sec als ausreichend repräsentativ heraus gestellt. Ein Mittel der für solche Entleerungen pro Tagedauer führt zu einer Gesamtbeladung von 300 ml. Um mit solchen Anforderungen fertig zu werden, sollte ein absorbierender Artikel für Kleinkinderanwendung eine "Designkapazität" mit der Fähigkeit zum Annehmen und Speichern solcher Mengen von Urin haben.
Solche Mengen von Fluiden müssen durch Materialien absorbiert werden, welche diese ultimativ speichern können, oder wenigstens die wässrigen Teile derselben, derart, dass wenig, wenn überhaupt, Fluid auf der Oberfläche des Artikels angrenzend an die Haut des Trägers zurück bleibt. Jedes solche absorbierende Material hat eine "ultimative Kapazität", welcher erreicht wird, wenn sie mit ihrer Umgebung im Ausgleich steht. Diese Ausgleichung kann in einem absorbierenden Artikel unter realen Benutzungsbedingungen nach langen Tragezeiten eintreten oder in ein Testverfahren für reine Materialien oder Material-Verbundstoffe. Da viele der betreffenden Verfahren ein asymptotisches kinetisches Verhalten haben, wird der Fachmann des Standes der Technik ohne Weiteres feststellen, dass "ultimative Kapazitäten" erreicht sind, wenn die tatsächliche Kapazität einen Wert ausreichend nahe am asymptotischen Endpunkt erreicht hat, zum Beispiel relativ zur Geräte-Messgenauigkeit.
Wie oben diskutiert, umfasst der Kern 28 der vorliegenden Erfindung Materialien, welche primär so ausgebildet sind, dass sie Fluide ultimativ speichern (z.B. eine Speicherkomponente 10) und andere Materialien, welche primär ausgebildet sind, um andere Funktionen zu erfüllen, wie die Annahme (z.B. das Annahmeelement 52) und/oder die Verteilung (z.B. das Verteilungselement 51) des Fluids. Es sollte jedoch auch erkannt werden, dass jede solche Kernkomponente auch eine spezielle ultimative Speicherfähigkeit hat und das geeignete Kernmaterial demgemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, ohne damit zu versuchen, solche Funktionen künstlich zu trennen. Dennoch kann eine ultimative Speicherkapazität für den gesamten absorbierenden Kern 28, für Regionen desselben, für absorbierende Strukturen oder selbst für Sub-Strukturen bestimmt werden, aber auch für Materialien, die in einer solcher Strukturen oder Komponenten verwendet werden.
Wie mit Bezug auf verschiedene Benutzergruppen angemerkt wurde, wird der Fachmann des Standes der Technik in der Lage sein, die geeigneten Designkapazitäten für andere vorgesehene Benutzergruppen ohne Weiteres anzupassen, zum Beispiel durch Variieren der Abmessungen der einzelnen Komponenten des absorbierenden Artikels.
a. Annahmeelement
Eine Schlüsselkomponente der Windel 20 der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidannahmeelement 52, welches eine bis zur Benetzung dünne Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Dieses Fluid-Annahmeelement 52 dient dazu, ein ausgeschiedenes Körperfluid schnell zu sammeln und temporär zu halten. Ein Teil des ausgeschiedenen Fluids kann, in Abhängigkeit von der Position des Trägers, das Annahmeelement 52 durchdringen und von dem Fluid-Absorptionselement im Bereich nahe der Ausscheidung absorbiert werden. Das jedoch das Fluid häufig in Schwällen ausgeschieden wird, kann das Fluid-Absorptionselement in einem solchen Gebiet nicht das Fluid so schnell absorbieren, wie es ausgeschieden wird. Deshalb erleichtert auch das obere Annahmeelement 52 den Transport des Fluids vom Punkt des anfänglichen Fluidkontakts zu anderen Teilen des Annahmeelements 52. Im Kontext der vorliegenden Erfindung sollte angemerkt werden, dass der Ausdruck "Fluid" Flüssigkeiten, Urin, Menstruationsfluide, Schweiß und auf Wasser basierende Körperfluide umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
Die Fluidhandhabungsfunktion des Annahmeelements 52 ist besonders wichtig. Das Annahmeelement 52 muss eine ausreichende temporäre Kapazität haben, um einen "Schwall" eines Körperfluides zu absorbieren, und eine CAH haben, die hoch genug ist, um Körperfluide von der angrenzen Struktur anzunehmen (z.B., um ein Fluid von der Decklage 22 abzutrennen), und eine ausreichende Fluidretention haben, um das angenommene Fluid zu steuern und unter dem Einfluss der Schwerkraft (das heißt, die CDH hat einen minimalen Gütewer), aber noch keine übermäßige Fluidretention zu zeigen (das heißt, die CDH sollte nicht zu groß sein), um es so für das Verteilungselement 51 schwer zu machen, das Annahmeelement 52 zu desorbieren.
Das Annahmeelement 52 kann aus mehreren unterschiedlichen Materialien zusammen gesetzt sein, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf: a) Vliesstoff- oder Gewebeeinheiten aus dem typischen Fasern, einschließlich Polyester, Polypropylen oder Polyethylen, natürlichen Fasern, einschließlich Baumwolle oder Zellulose, Gemischen solcher Fasern oder irgendwelche äquivalente Materialien oder Kombinationen von Materialien, und b) komprimierte regenerierte zellulosehaltige Schwämme. Ein besonders bevorzugtes Material für das Fluidannahmeelement 52 ist das oben beschriebene bis zur Benetzung dünne Material. Wie in der Beschreibung dieses Materials angemerkt, bleibt es wünschenswert dünn, bis es einer wässrigen Flüssigkeit ausgesetzt wird, wobei es zu diesem Zeitpunkt schnell expandiert, um so die Flüssigkeit zu absorbieren.
Das Fluidannahmeelement 52 ist derart positioniert, dass es in einer Fluidkommunikation mit der Decklage 22 steht, und dient dazu, Körperausscheidungen vom Körper des Trägers schnell anzunehmen und an ein absorptives Verteilungselement 51 abzutrennen. Eine Haftbindung des Annahmeelements 52 an der Decklage 22 kann die Fluidkommunikation verbessern, indem eine Grenzflächenbindung bereit gestellt wird und eine Decklagenabtrennung vom auftreffenden Fluidfluss verhindert wird.
Wie in den 1, 2a und 2b gezeigt ist, haben die im Allgemeinen recht geradlinigen Komponenten eine Schrittbreite 53 entsprechend einer geeigneten Breite für den Schrittbereich 66 einer Einwegwindel. Wie oben angemerkt, sind absorbierende Artikel mit einer schmalen Schrittbreite 53 besonders erwünscht. Wie hier verwendet, ist die "Schrittbreite" eines absorbierenden Artikels die Querbreite am Schrittpunkt 27 des trockenen absorbierenden Artikels. In geeigneter Weise ist die Schrittbreite geringer als oder gleich etwa 9 cm. Vorzugsweise ist die Schrittbreite kleiner als oder gleich etwa 7 cm, ganz bevorzugt kleiner als oder gleich etwa 5 cm. Ebenso kann die Länge der jeweiligen Kernkomponenten variiert werden, um einen geeigneten Sitz für verschiedene Trägergrößen bereit zu stellen. In geeigneter Weise beträgt die Länge zwischen etwa 10 cm und etwa 60 cm. Obwohl das Annahmeelement 52 sich über die gesamte längs verlaufende Länge einer Windel 20 erstrecken kann, findet sie ihre größte Nützlichkeit im Schrittbereich 66. Eine beispielhafte Länge für ein solches im Schrittbereich positioniertes Annahmeelement 52 für Kleinkinder beträgt etwa 25 cm.
Obwohl gering dichte Fluidannahmeelemente schnell ausgeschiedene Körperfluide sammeln und temporär halten können, tragen sie zu einer unerwünschten Fülligkeit in einem absorbierenden Artikel bei. Eine solche Fülligkeit ist besonders unerwünscht im Bereich zwischen den Beinen eines Trägers. Deshalb sind die oben beschriebenen, bis zur Benetzung dünnen Strukturen besonders erwünscht für eine Verwendung als absorbierender Streifen 52 in der Windel 20 der vorliegenden Erfindung.
b. Verteilungselement (optional)
Das Verteilungselement 51 bewegt ein Fluid in der X- und Y-Abmessung des Kerns 28 und wird im Wesentlichen durch die Fluidspeicherkomponente desorbiert, die allgemein als 10 gezeigt ist. Als solches wird das Verteilungselement 51 ein oder mehrere Materialien umfassen, die dahin gehend funktionieren, Fluide vom Schrittbereich 66 weg zu verteilen. (Obwohl die Fluidverteilung eine wichtige Funktion des Materials im Schrittbereich ist, liegt es im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, Materialien im Schrittbereich 66 enthalten zu haben, deren primäre Funktion die Speicherung von Fluiden ist, solange die geforderten Eigenschaften der vorliegenden Erfindung erreicht werden.) Insbesondere wird ein bevorzugtes Verteilungselement 51 der vorliegenden Artikel ein Material umfassen, welches eine hohe vertikale Saugkapazität zeigt. Die Fähigkeit ein Fluid vertikal anzusaugen, das heißt, eine Fluidansaugung in einer Richtung entgegen gesetzt zu den Schwerkräften, ist ein wichtiges Leistungsmerkmal, das absorbierenden Kerne in absorbierenden Artikeln in einer solchen Weise verwendet werden, dass ein zu absorbierendes Fluid innerhalb des Artikels von einer relativ tiefer liegenden Position zu einer relativ höher liegenden Position innerhalb des absorbierenden Kerns des Artikels bewegt werden muss. Diese Fähigkeit, ein Fluid gegen die Schwerkraft zu bewegen, ist von besonderer Wichtigkeit für die vorliegende Erfindung, wenn relativ kleine Mengen eines Fluids in dem Schrittbereich 66 des Kerns 28 gespeichert werden sollen. Die Verteilungselemente und geeignete Materialien dafür sind in größerem Detail beschrieben in den parallel anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldungen, amtliche Aktenzeichen Nrn. 08/825,072, eingereicht am 27. März 1997 durch G. Young et al., 08/825,071, eingereicht am 27. März 1997 durch G. LaVon et al., und 08/826,208, eingereicht am 27. März 1997 durch G. Young et al., deren Offenbarung jeweils hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Obwohl das Annahmeelement 52 und das Verteilungselement 51 den 1, 2a und 2b grundsätzlich als geradlinig und von gleicher Größe dargestellt sind, können andere Formen- und Größenbeziehungen verwendet werden. In einer geradlinigen Konfiguration kann das Verteilungselement in geeigneter Weise zwischen etwa 50 und etwa 70 mm breit sein (das heißt, die Schrittbreite 53 beträgt zwischen etwa 50 und etwa 70 mm) und sich über die volle längs verlaufende Länge der Windel 20 erstrecken (typischerweise etwa 40 cm für eine Windel 20, die für ein Kleinkind ausgebildet ist).
Mit Bezug auf Fluidhandhabung wird das Verteilungselement 51 ein Material mit einer vertikalen Saugkapazität von wenigstens etwa 15 g/g, vorzugsweise wenigstens etwa 25 g/g, noch bevorzugter wenigstens etwa 40 g/g bei einer Höhe von 2 cm haben. Alternativ wird das Verteilungselement 51 ein Material umfassen, das eine vertikal saugende Absorptionskapazität bei einer Höhe von 20 cm von wenigstens etwa 10 g/g, vorzugsweise wenigstens etwa 20 g/g, ganz bevorzugt wenigstens etwa 30 g/g, noch bevorzugter wenigstens etwa 40 g/g haben wird.
Alternativ wird das Material eine vertikal saugende absorbierende Kapazität bei einer Höhe von 25 cm von wenigstens etwa 5 g/g, vorzugsweise wenigstens etwa 15 g/g, ganz bevorzugt wenigstens etwa 20 g/g, noch bevorzugter wenigstens etwa 30 g/g haben. Alternativ wird das Material eine vertikal saugende Absorptionskapazität bei einer Höhe von 30 cm von wenigstens etwa 0,5 g/g, vorzugsweise wenigstens etwa 10 g/g, noch bevorzugter wenigstens etwa 20 g/g, noch bevorzugter wenigstens etwa 30 g/g haben. Es sollte so verstanden sein, dass, obwohl die obigen Definitionen alternativ gegeben werden, ein einzelnes Material mehr als eines dieser Attribute besitzen kann.
Bevorzugte Materialien für das Verteilungselement 51 können ohne Weiteres durch andere Komponenten des absorbierenden Kerns desorbiert werden, die solche Fluide speichern, einschließlich solcher mit herkömmlichen absorbierenden Geliermaterialien, wie sie offenbart sind zum Beispiel in US Patent 5,061,259 (Goldman et al.), veröffentlicht am 29. Oktober 1991, US Patent 4,654,039 (Brandt et al.), veröffentlicht am 31. März 1987 (wieder veröffentlicht am 19. April 1988 als Re.32,649), US Patent 4,666,983 (Tsubakimoto et al.), veröffentlicht am 19. Mai 1987 und US Patent 4,625,001 (Tsubakimoto et al.), veröffentlicht am 25. November 1986; sowie absorbierende Makrostrukturen, die aus diesen absorbierenden Geliermaterialien hergestellt sind, wie solche, die zum Beispiel offenbart sind in US Patent 5,102,597 (Roe et al.), veröffentlicht am 07. April 1992 und US Patent 5,324,561 (Rezai et al.), veröffentlicht am 23. Juni 1994. Tatsächlich können diese Verteilungsmaterialien meistens ohne Weiteres durch absorbierende polymere Schäume desorbiert werden, welche das angenommene Fluid speichern, wie solche, die offenbart sind in zum Beispiel US Patent 5,268,224 (DesMarais et al.), veröffentlich am 07. Dezember 1993; US Patent 5,387,207 supra, US Patent 5,563,179 supra; US Patent 5,560,222 (DesMarais et al.), veröffentlicht am 22. Juli 1997 und das parallel anhängige US Patent 6,083,211, eingereicht am 13. März 1998 durch T. A. DesMarais; und Mischungen von absorbierenden Geliermaterialien mit den vorerwähnten polymeren Schäumen oder anderen Absorptionsmitteln mit sehr großem Oberflächenbereich, wie solche, die beschrieben sind in den parallel anhängigen US-Patentanmeldungen, amtliche Aktenzeichen Nrn. 09/041,930 und 09/042,435, beide eingereicht am 13 März 1998 durch G. A. Young et al.
Ein geeignetes Material zum Bereitstellen der erforderlichen Ansaugeigenschaften für das Verteilungselement 51 ist ein offenzelliges absorbierendes Polymerschaummaterial, das hergeleitet wird durch Polymerisieren einer Wasser-In-Öl-Emulsion mit hoher innerer Phase (hier nachfolgend als HIPE bezeichnet). Solche polymeren Schäume können gebildet werden, um die geforderten Speichereigenschaften sowie die erforderlichen Verteilungseigenschaften zu liefern. Wenn getrennte Speichermaterialien im vorderen und hinteren Abschnitt des Kerns 28 enthalten sind, werden die polymeren Verteilungsschäume vorzugsweise Desorptionseigenschaften zeigen, welche diesen weiteren Kernelementen erlauben (mit höherem Absorptionsdruck als dem Desorptionsdruck des Verteilungsschaums), ein Fluid abzutrennen. Es ist wünschenswert, dass diese Komponente die Haut des Trägers trocken hält, selbst in "Schwall"-Situationen, und selbst dann, wenn es einer Kompressionslast ausgesetzt wird; dass es weich, flexibel und komfortabel für den Träger des absorbierenden Artikels ist und eine relativ hohe Kapazität für ein Fluid aufweist, um so Windeln und andere absorbierende Artikel zu schaffen, die Kernkomponenten wirksam nutzen.
Die aus einer HIPE abgeleiteten Schäume, welche die geforderten Verteilungseigenschaften für die hier vorliegende Verwendung bereit stellen, sind beschrieben im parallel anhängigen US Patent 5,650,222 (DesMarais et al.), eingereicht am 25. November 1995 (hier nachfolgend als "'866-Anmeldung") bezeichnet; US Patent 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995; und US Patent 5,260,345 (DesMarais et al.), veröffentlicht am 09. November 1993.
Polymere Schäume, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind solche, welche relativ offenzellig sind. Dies bedeutet, dass die einzelnen Zellen des Schaumes in Kommunikation mit benachbarten Zellen stehen. Die Zellen in solchen im Wesentlichen offenzelligen Schaumstrukturen haben interzellulare Öffnungen oder "Fenster", die groß genug sind, um einen leichten Fluidtransfer von einer Zelle zu der anderen innerhalb der Schaumstruktur zu erlauben.
Diese im wesentlichen offenzelligen Schaumstrukturen werden im Allgemeinen einen retikulierten Charakter haben, wobei die einzelnen Zellen durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, dreidimensional verzweigten Stegen definiert sind. Die Stränge aus Polymermaterial, welche diese verzweigten Stege bilden, können als "Streben" bezeichnet werden. Offenzellige Schäume mit typischer Strebstruktur sind beispielhaft gezeigt in den Mikrophotographien der 1 und 2 in der '866-Anmeldung. Wie hier verwendet, ist ein Schaummaterial "offenzellig", falls wenigstens 80% der Zellen in der Schaumstruktur, die wenigstens 1 μm groß sind, in Fluidkommunikation mit wenigstens einer benachbarten Zelle stehen.
Zudem, dass sie offenzellig sind, sind diese polymeren Schäume ausreichend hydrophil, um dem Schaum zu erlauben, wässrige Fluide in nachfolgend spezifizierten Mengen zu absorbieren. Die inneren Oberflächen der Schaumstrukturen werden durch restliche hydrophilisierende grenzflächenaktive Stoffe hydrophil gemacht, die in der Schaumstruktur nach der Polymerisation zurückbleiben, oder durch ausgewählte Post-Polymerisations-Schaumbehandlungsverfahren.
Die polymeren Schäume können in Form von kollabierten (das heißt, unexpandierten), polymeren Schäumen präpariert werden, die bei Kontakt mit wässrigen Fluiden expandieren und solche Fluide absorbieren. Siehe zum Beispiel das parallel anhängige US Patent Nr. 5,650,222 und US Patent 5,387,207. Diese kollabierten polymeren Schäume werden gewöhnlich erhalten, indem die Wasserphase aus dem polymerisierten HIPE-Schaum durch Kompressionskräfte ausgedrückt wird, und/oder durch thermisches Trocknen und/oder Vakuumentwässerung. Nach der Kompression und/oder der thermischen Trocknung/Vakuumentwässerung befindet sich der polymere Schaum in einem kollabierten oder unexpandierten Zustand. Nicht kollabierfähige Schäume, wie solche beschrieben sind im parallel anhängigen US Patent Nr. 5,849,805 und US Patent 5,260,345 sind auch nützlich als Verteilungsmaterial.
Es hat sich heraus gestellt, dass der spezifische Oberflächenbereich pro Schaumvolumen des polymeren Schaumes besonders nützlich ist für das empirische Definieren von Schaumstrukturen, die in einem kollabierten Zustand verbleiben werden. Ferner ist diese Eigenschaft wichtig für die Fähigkeit des Materials, die hier diskutierten vertikal saugenden Absorptionskapazitäten bereit zu stellen. Siehe US Patent 5,387,207, in welcher der spezifische Bereich pro Schaumvolumen im Detail diskutiert wird. "Spezifischer Oberflächenbereich pro Schaumvolumen" bezieht sich auf den spezifischen Oberflächenbereich für die kapillare Saugung der Schaumstruktur mal ihrer Schaumdichte im expandierten Zustand. Polymere Schäume, die für die Verwendung als ein Verteilungselement 51 in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, werden vorzugsweise einen spezifischen Oberflächenbereich für die kapillare Saugung von wenigstens etwa 0,01 m²/cm³, ganz bevorzugt wenigstens etwa 0,03 m²/cm³ haben. Typischerweise liegt der spezifische Oberflächenbereich für die kapillare Saugung im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,20 m²/cm³, vorzugsweise von etwa 0,03 bis etwa 0,10 m²/cm³, äußerst bevorzugt von etwa 0,04 bis etwa 0,8 m²/cm³. Beispiel 5 zeigt die Verwendung solcher auf HIPE basierender Verteilungselemente.
Ein weiteres geeignetes Material für die Verwendung speziell als das Verteilungsmaterial 51 im Schrittbereich 66 des vorliegenden Artikels ist beschrieben im vorerwähnten US Patent 5,800,416. Diese auf Faser basierenden Verteilungsmaterialien, die hier als "Fluid-Absorptionselemente" bezeichnet werden, umfassen vorzugsweise drei Grundkomponenten: chemisch versteifte, verdrehte und gekräuselte Füllfasern, Fasern mit großem Oberflächenbereich und chemische Binderadditive, von denen jede im Detail beschrieben wird. Die beschriebenen faserigen Elemente nutzen eine Faser mit großem Oberflächenbereich, um einen Kapillardruck (oder -Saugvorgang) dem fluidabsorbierenden Element bereit zu stellen. Diese Fasern mit großem Oberflächenbereich haben im Allgemeinen einen kleinen Durchmesser und höchst formbar sein. Sie versehen das Faserelement mit einem Kapillardruck, der gut über dem Kapillardruck hinaus geht, der in den eine Fülle verleihenden chemisch versteiften, verdrehten und gekräuselten Fasern (unverfeinert) alleine gefunden wird. Bevorzugte Fasern für diese Anwendung mit großem Oberflächenbereich kommen aus der Eukalyptus-Familie der Holzzellstofffasern. Besonders geeignete Eukalyptusfasern umfassen solche der Spezies Eukalyptus Grandis.
Die faserigen Element umfassen vorzugsweise von etwa 80% bis etwa 95% der chemisch versteiften, verdrehten und gekräuselten Fasern, von etwa 3% bis etwa 20% einer Faser mit großem Oberflächenbereich und 0% bis etwa 5% eines chemischen Additiv-Bindemittels zum Erhöhen der physikalischen Integrität der Struktur. (Alle Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente basierend auf dem gesamten Trockengewicht.) Vorzugsweise werden die fluidabsorbierenden Elemente zwischen etwa 80% und etwa 90% der chemisch versteiften, verdrehten und gekräuselten Fasern, zwischen etwa 8% und etwa 18% einer Faser mit großem Oberflächenbereich (nachfolgend beschrieben) und zwischen etwa 0,25% und etwa 2% eines chemischen Additiv-Bindemittels umfassen. Ganz bevorzugt umfassen die fluidabsorbierenden Elemente etwa 88% chemisch versteifter und gekräuselter Fasern, etwa 10% Fasern mit großem Oberflächenbereich und etwa 2% chemische Bindemittel. Ein besonders bevorzugtes Verteilungselement 51 dieses Typs ist eine nassgelegte chemisch gebundene Bahn, die oben erläutert wurde, mit einer Flächenmasse von 150 g/m² und einer Dichte von 0,094 g/cm³, bestehend aus einem Fasergemisch von: 90 Gew.% chemisch versteifter, verdrehter Zellulose, im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "CMC" von Weyerhaeuser Co. aus Federal Way, WA, und 10 Gew.% Eukalyptusfasern, die mit 2 Gew.% des Fasergemisches unter Verwendung von Polyacrylamid-Glyoxalharz gebunden sind, vermarktet durch Cytec Industries, West Patterson, NJ, unter dem Markennamen Parez^TM 631 NC.
Die Eigenschaften einer absorbierenden Kernstruktur mit einem solchen Verteilungselement sind im Beispiel 3 beschrieben.
Zusätzlich zu der Verwendung eines chemischen Bindemittels können die fluidabsorbierenden Elemente auch von der Integration eines thermisch gebundenen Polymers in dem Material profitieren. Diese Struktur wird gebildet durch Polymer-Bindefasern (wie Hoechst-Celanese Copolyolefin-Bikomponentfaser und dergleichen), die an Faserschnittstellen stark binden. In diesen Ausführungsformen liefert das thermoplastische Bindematerial Bindungsstellen an Schnittstellen der bindenden Fasern mit entweder anderen Bindefasern, chemisch versteiften, gedrehten und gekräuselten Zellulosefasern oder Fasern mit großem Oberflächenbereich. Solche thermisch gebundenen Strukturen können im Allgemeinen hergestellt werden, indem eine faserige Einheit mit den versteiften Zellulosefasern und thermoplastischen Fasern gebildet wird, welche vorzugsweise durchgehend gleichmäßig verteilt sind. Diese thermoplastische Fasermaterial kann mit den versteiften Zellulosefasern und feinen Fasern in dem wässrigen Brei vor der Bahnformation vermischt werden. Einmal gebildet, wird die Bahn durch Erhitzen der Einheit thermisch gebunden, bis der thermoplastische Bereich der Fasern schmilzt. Spezifische, nicht beschränkende Beispiele geeigneter Fasermaterialien umfassen Polyester-Heißschmelzfasern (KODEL 410), Bikomponentfasern (CELBOND^®), Trikomponentfasern, Gemische davon und dergleichen. Eine beispielhafte Struktur dieses Typs ist eine nassgelegte, heiß gebundene Struktur mit einer Flächenmasse von 150 g und einer Dichte von 0,105 g/cm³, bestehend aus 45 Gew.% chemisch versteifter, verdrehter Zellulose (CS), im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "CMC" von Weyerhaeuser Co.; 45 Gew.% Eukalyptusfasern; und 10 Gew.% von CELBOND^® von Hoechst Celanese Corporation, US, Typ 255, mit einem dTex von etwa 3,3, einem Denier von etwa 3,0 und einer Faserlänge von etwa 6,4 mm. Die Eigenschaften einer absorbierenden Kernstruktur mit einem solchen Verteilungselement sind im Beispiel 4 beschrieben.
c. Speicherkomponente
Irgendein Material, das in der Lage ist, das Verteilungselement 51 zu desorbieren, kann als Speicherkomponente 10 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Speicherkomponente 10 Hydrogel bildende Polymere umfassen, die wasserunlöslich sind, aber wasserquellfähig sind und in der Lage sind, große Mengen von Fluiden zu absorbieren. Solche Polymere werden im Allgemeinen als "Hydrokolloide" oder "superabsorbierende" Materialien bezeichnet und können Polysaccharide enthalten, wie Carboxymethylstärke, Carboxymethylzellulose und Hydroxypropylzellulose; nicht ionische Typen, wie Polyvinylalkohol und Polyvinylether; kationische Typen, wie Polyvinylpyridin, Polyvinylmorpholinion und N,N-Dimethylaminoethyl oder N,N-Diethylaminopropyl-Acrylate und -Methacrylate und die jeweiligen quartärnären Salze davon. Typischerweise haben Hydrogel bildenden absorbierenden Polymere, die hier nützlich sind, eine Vielzahl von anionischen funktionalen Gruppen, wie Sulfonsäure, und noch typischer, Carboxygruppen. Beispiele von Polymeren, die hier zur Verwendung geeignet sind, umfassen solche, welche präpariert werden aus polymerisierbaren, ungesättigten, Säure enthaltenden Monomeren. So enthalten solche Monomere die olefinisch ungesättigten Säuren und Anhydride, die wenigstens einen Kohlenstoff oder eine Kohlenstoff-Olefindoppelbindung enthalten. Insbesondere können diese Monomere ausgewählt werden aus olefinisch ungesättigten Carboxysäuren und -Säureanhydriden, olefinisch ungesättigten Sulfonsäuren und Mischungen davon.
Olefinisch ungesättigte Carboxylsäure- und Carboxysäure-Anhydridmonomere enthalten die Acrylsäuren, die durch Acrylsäure selbst, durch Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α-Chloracrylsäure, α-Cyanoacrylsäure, β-Methylacrylsäure (Krotonsäure), α-Phenylacrylsäure, β-Acryloxypropionsäure, Sorbinsäure, α-Chlorsorbinsäure, Angelicasäure, Zimtsäure, p-Chlorzimtsäure, β-Sterylacrylsäure, Itaconsäure, Citroconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Fumarinsäure, Tricarboxyethylen- und Maleinsäureanhydrid typifiziert sind.
Olefinisch ungesättigte Sulfonsäuremonomere enthalten aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren, wie Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Vinyltoluolsulfonsäure und Styrolsulfonsäure; Acryl- und Methacrylsulfonsäuren, wie Sulfoethylacrylat, Sulfoethylmethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure und 2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure.
Bevorzugte Hydrogel bildende absorbierende Polymere für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung enthalten Carboxygruppen. Diese Polymere enthalten mit hydrolysiertem Stärkeacrylnitril gepfropfte Copolymere, mit teilweise neutralisiertem hydrolysiertem Stärkeacrylnitril gepfropfte Copolymere, mit Stärkeacrylsäure gepfropfte Copolymere, teilweise neutralisierte, mit Stärkeacrylsäure gepfropfte Copolymere, verseifte Vinylacetat-Acrylester-Copolymere, hydrolysierte Acrylnitril- oder Acrylamid-Copolymere, leicht vernetzte Polymere eines der vorstehenden Copolymere, teilweise neutralisierte Polyacrylsäure und leicht vernetzte Polymere einer teilweise neutralisierten Polyacrylsäure. Diese Polymere können entweder alleine oder in Form eines Gemisches von zwei oder mehreren unterschiedlichen Polymeren verwendet werden. Beispiele dieser Polymermaterialien sind offenbart in US Patent 3,661,875, US Patent 4,076,663, US Patent 4,093,776, US Patent 4,666,983 und US Patent 4,734,478.
Speichermaterialien mit Hydrogel bildenden Polymeren können auch faserige Materialien umfassen, um eine faserige Bahn oder faserige Matrizes zu bilden. Fasern, die hier nützlich sind, umfassen solche, die natürlich auftretende Fasern (modifiziert oder nicht modifiziert) sind, sowie synthetisch hergestellte Fasern. Beispiele geeigneter nicht modifizierter/modifizierter natürlich auftretender Fasern umfassen Baumwolle, Espartogras, Bagasse, Kampfer, Flachs, Seide, Wolle, Holzzellstoff, chemisch versteifter Holzzellstoff, Jute, Rayon, Ethylzellulose und Zelluloseacetat. Geeignete synthetische Fasern können hergestellt werden aus Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenchlorid, Polyacryle, wie beispielsweise ORLON^®, Polyvinylacetat, Polyethylvinylacetat, nichtlöslicher oder löslicher Polyvinylalkohol, Polyolefine, wie Polyethylen (z.B. PULPEX^®) und Polypropylen, Polyamide, wie Nylon, Polyester, wie DACRON^® oder KODEL^®, Polyurethane, Polystyrole und dergleichen. Die verwendeten Fasern können nur natürlich auftretendes Fasern, nur synthetische Fasern oder eine kompatible Kombination aus natürlich auftretenden und synthetischen Fasern umfassen.
Die verwendeten Fasern können hydrophil, hydrophob sein oder können eine Kombination aus hydrophilen und hydrophoben Fasern sein. Wie hier verwendet, beschreibt der Ausdruck "hydrophil" Fasern oder Oberflächen von Fasern, die durch wässerige Fluide benetzbar sind (z.B. wässerige Körperfluide), die auf diesen Fasern abgeschieden werden. Eine Hydrophilizität und Benetzbarkeit werden typischerweise definiert durch den Kontaktwinkel und die Oberflächenspannung der Fluide und betreffenden Feststoffe. Dies wird diskutiert im Detail in der Veröffentlichung der American Chemical Society unter der Bezeichnung Contact Angle, Wettablility and Adhesion, herausgegeben durch Robert F. Could (Copyright 1964). Eine Faser oder die Oberfläche einer Faser soll durch ein Fluid benäßt werden (das heißt, hydrophil sein), wenn entweder der Kontaktwinkel zwischen dem Fluid und der Faser oder seiner Oberfläche weniger als 90° beträgt oder wenn das Fluid dazu neigt, sich spontan über der Oberfläche der Faser auszubreiten, wobei beide Bedingungen normalerweise nebeneinander existieren. Umgekehrt wird eine Faser oder Oberfläche als hydrophob angesehen, wenn der Kontaktwinkel größer als 90° ist und das Fluid sich nicht spontan über die Oberfläche der Faser ausbreitet.
Für hier nützliche Speichermaterialien wird die Verwendung von hydrophilen Fasern bevorzugt. Geeignete hydrophile Fasern für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen Zellulosefasern, modifizierte Zellulosefasern, Rayon, Polyesterfasern, wie Polyethylenterephthalat (z.B. DACRON^®), hydrophiles Nylon, (HYDROFIL^®) und dergleichen. Geeignete hydrophile Fasern können auch erhalten werden, indem hydrophobe Fasern hydrophilisiert werden, wie mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte oder mit Silica behandelte thermoplastische Fasern, die z.B. von Polyolefinen abgeleitet werden, wie von Polyethylen oder Polypropylen, von Polyacrylen, Polyamiden, Polystyrolen, Polyurethanen und dergleichen. Aus Gründen der Verfügbarkeit und der Kosten werden Zellulosefasern, insbesondere Holzzellstofffasern für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Geeignete Holzzellstofffasern können aus allgemein bekannten chemischen Verfahren, wie den Kraft- und Sulfit-Verfahren, erhalten werden. Es wird besonders bevorzugt, diese Holzzellstofffasern von südlichen Weichhölzern abzuleiten, und zwar aufgrund ihrer sehr guten Absorptionseigenschaften. Diese Holzzellstofffasern können auch aus mechanischen Prozessen erhalten werden, wie einem Holzmehl, aus mechanischen, thermomechanischen, chemomechanischen und chemothermomechanischen Zellstoff-Verfeinerungsverfahren. Wieder aufbereitete oder sekundäre Holzzellstofffasern sowie gebleichte und ungebleichte Holzzellstofffasern können verwendet werden.
Ein alternatives Material, das für die Verwendung als Speicherkomponente 10 für die vorliegende Erfindung geeignet ist, umfasst ein polymeres Schaummaterial, das aus HIPEs abgeleitet wird. Diese Materialien werden vorzugsweise ausreichende Absorptionsdrucke haben, um das für das Verteilungselement 51 verwendete Material zu desorbieren, wodurch eine reduzierte Fluidspeicherung in der Schrittregion des Artikels bereit gestellt wird. Ein einzelnes Material kann jedoch, wie angegeben, sowohl als das Verteilungs- als auch das Speichermaterial in den vorliegenden Artikeln funktionieren.
Die oben mit Bezug auf das Verteilungselement 51 der vorliegenden Erfindung beschriebenen Schäume sind auch nützlich als Material für die Speicherkomponente 10. Besonders bevorzugt sind kollabierbare polymere Schaummaterialien, die bei Kontakt mit wässrigen Fluiden (insbesondere wässrigen Körperfluiden, wie Urin) expandieren können und diese Fluide absorbieren. Diese absorbierenden polymeren Speicherschaummaterialien umfassen eine hydrophile, flexible, nicht ionische polymere Schaumstruktur von miteinander verbundenen offenen Zellen, wie dies offenbart ist zum Beispiel in US Patent 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995 und in der parallel anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/563,866 (DesMarais et al.), eingereicht am 25. November 1995, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
Das Speicher-Schaummaterial, das in der vorliegenden Erfindung nützlich ist, liefert sehr gering dichte absorbierende Schäume. Für eine gegebene expandierte Dicke nutzen diese weniger dichten Schäume effizienter das verfügbare Polymermaterial. Als Ergebnis liefern die gering dichten absorbierenden Schäume ein ökonomisch attraktives Mittel zum Erreichen dünnerer absorbierender Kerne für absorbierende Artikel, wie Windeln, Erwachsenen-Inkontinenzpads oder -einlagen, Damenbinden und dergleichen. Dies wird erreicht, während gleichzeitig die gewünschte Absorptionsfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften bereit gestellt werden.
Wie zu erkennen ist, kann die Speicherkomponente 10 Gemische oder Kombinationen aus einem der oben als für die hier vorliegende Verwendung geeignet angegebenen Materialien umfassen. Bevorzugte Gemische aus einem von HIPE hergeleiteten Formmaterial und einem Hydrogelpolymer sind beschrieben in der parallel anhängigen, allgemein übertragenen US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/258,889, eingereicht in den Namen von Young et al. am 01. März 1999, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Darin beschrieben sind Speicherkomponenten 10 mit zwischen 15 und 98% aus HIPE abgeleitetem Schaum und 25 und 99% Hydrogelpolymer, wie es erhältlich ist als ASAP 2300 (erhältlich von Chemdal LTD, Arlington Heights, IL). Eine bevorzugte Speicherkomponente umfasst zwischen 20% und 50% eines von HIPE abgeleiteten Schaumes und 50% bis 80% Hydrogelpolymer. Eine besonders bevorzugte Kombinationsstruktur für die Speicherkomponente 10 umfasst eine Kombination von einem von HIPE abgeleiteten Schaummaterial, wie dies oben beschrieben wird, und einem absorbierenden Hydrogelpolymer, wie das vorerwähnte ASAP 2300. In dieser speziell bevorzugten Struktur umfassen Speicherelement 30, 32 eine Struktur, in welcher das aus HIPE abgeleitete Schaummaterial das Verteilungselement 51 unterlagert und das absorbierende Hydrogelpolymer das Verteilungselement 51 überlagert. Vorzugsweise ist das absorbierende Hydrogelpolymer mit dem Verteilungselement 51 verbunden, und zwar unter Verwendung einer effektiven Menge eines schmelzgeblasenen Haftmaterials. Optional kann eine Schicht eines Tissues mit geringer Flächenmasse (nicht gezeigt) zwischen dem Annahmeelement 52 und dem Verteilungselement angeordnet sein und den Hydrogelbereich der Speicherkomponente 10 überlagern, um das Hydrogel auf dem Verteilungselement 51 besser zurück zu halten.
Wie in den 1 und 2a gezeigt ist, kann die Speicherkomponente 10 zwei separate Speicherkomponenten 30 und 32 umfassen, die derart angeordnet sind, dass es keine absorbierende Speicherelementkomponente gibt, die im Schrittbereich 66 der Windel 20 liegt. Weil ein solcher absorbierender Kern 28 wenig oder gar kein Fluidspeichermaterial hat (es sollte klar werden, dass das Verteilungselement 51 eine signifikante Speicherkapazität haben kann und Fluid enthalten wird, wenigstens bis es von einem stärker saugenden Speichermaterial desorbiert wird) im Zentrum des Kerns (entsprechend dem Schritt- oder Fluidausscheidungsbereich des Kerns), können Artikel mit solchen Kernen einen verbesserten Sitz und Tragekomfort liefern, sowohl dann, wenn der Artikel trocken ist, als auch nachdem mehrere Ladungen eines Körperfluids erhalten wurden. Siehe zum Beispiel die parallel anhängige US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/825,072, eingereicht am 27. März 1997 durch G. Young et al., die parallel anhängige US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/825,071, eingereicht am 27. März 1997 durch G. LaVon et al. und das parallel anhängige US Patent Nr. 5,827,253, eingereicht am 27. März 1997 durch Young et al.
2a zeigt eine Explosionsansicht des absorbierenden Kerns 28 mit zwei separaten Elementen 30 und 32, die jeweils aus einem absorbierenden Speicherelement bestehen, welches das Verteilungsmaterial 51 desorbieren wird. Ein Vorderfeld 32 entspricht im Allgemeinen den Bereich der Einwegwindel, der an der Vorderseite des Trägers getragen wird. Ebenso entspricht das hintere Feld 30 den Bereich der Einwegwindel, der auf der Rückseite des Trägers getragen wird. In einer alternativen Ausbildung, in welcher der absorbierende Kern separate Fluidspeicherelemente umfasst (ähnlich den Elementen 30 und 32 in 1 und 2a), kann die Verteilungsschicht unterhalb sowohl der ein oder mehreren Annahmeschichten als auch der Speicherkomponente positioniert sein. Das heißt, mit Bezug auf 1, das Verteilungsmaterial 51 würde unterhalb des Annahmematerials 52 und der Speicherelemente 30 und 32 liegen.
Alternativ kann die Speicherkomponente 10 ein oder mehrere einheitliche Schichten eines Speichermaterials haben (das heißt, dort, wo die gestrichelten Linien 70 in 1 angeben, dass eine Speicherkomponente 10 in der Fluidausscheidungsregion des Artikels enthalten ist). Eine solcher Ausführungsform eines absorbierenden Kerns 28 ist in 2b gezeigt.
d. Kombinieren von Kernelementen mit Formkernstrukturen
Kernstrukturen, die für die Verwendung als Kern 28 unter Verwendung der oben beschriebenen Elemente geeignet sind, können Anordnungen von ein oder mehreren dieser ein oder mehreren jeder dieser Komponenttypen sein. Solche Strukturen können in flacher Form vorliegen oder können die einzelnen Komponenten in anderen dreidimensionalen Formen aufweisen. Die einzelnen Komponenten können in direktem Kontakt stehen oder können in Abstand zueinander liegen – voraus gesetzt, dass sie in einer Flüssigkeitskommunikation bleiben (Wie hier verwendet, befindet sich eine Komponente in einer Flüssigkeitskommunikation, wenn ein Körperfluid, das auf einer der Komponenten eines absorbierenden Artikels abgeschieden wird, von der Komponente zu einer anderen Komponente des absorbierenden Artikels übertragen werden kann – entweder direkt oder indirekt durch eine dazwischen liegende Komponente. Eine solche Übertragung kann durch eine Kapillarfluss, durch einen Schwerkraftfluss, durch osmotischen Druck oder durch andere Mittel erfolgen, die bekannt sein können.)
Wie zu erkennen ist, besteht der einfachste Kern 28 gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen nur aus einem bis zur Benetzung dünnen Material gemäß der vorliegenden Erfindung, voraus gesetzt, dieses hat eine adäquate ultimative Kapazität- und Fluidverteilungseigenschaft für die vorgesehene Verwendung. Alternativ kann der Kern 28 ein Annahmeelement 51 umfassen, welches ein bis zur Benetzung dünnes Material gemäß der vorliegenden Erfindung und wenigstens eine weitere Kernkomponente umfasst, welche die oben beschriebenen Verteilungs- und Speichereigenschaften liefert. Insbesondere ist es wünschenswert, dass der absorbierende Kern 28 Verteilungs- und Speichereigenschaften hat, derart, dass der Schrittbereich 66 eine Schrittkapazität hat, die geringer ist als etwa 40% der Gesamtkapazität des absorbierenden Kerns 28, wenn dies gemessen wird unter Verwendung des unten im Abschnitt Testverfahren beschriebenen Verfahrens zur Gesamtabsorptionskapazität und prozentualen Schrittkapazität. Vorzugsweise ist die Schrittkapazität geringer als etwa 30% der gesamten Kapazität, ganz bevorzugt geringer als etwa 25%. Anders ausgedrückt, hat der Schritt 28 der vorliegenden Erfindung Speicher- und Verteilungseigenschaften, derart, dass der Schrittbereich 66 eine geringere Fluidspeicherkapazität hat, als der Rest des absorbierenden Kerns (das heißt, die Differenz zwischen der Gesamtkapazität und der Schrittkapazität ist größer als die Schrittkapazität).
Wie in der obigen Diskussion angemerkt und in den 1 und 2a und 2b gezeigt, umfasst eine besonders bevorzugte Struktur für den Kern 28 ein Annahmeelement 52a, ein Verteilungselement 51 und eine Speicherkomponente 10 (1). Eine solche bevorzugte Designoption liefert die oben beschriebene Grundstruktur mit sowohl einer Verteilungsfunktionalität (Verteilungselement 51) als auch einer Speicherstruktur (das heißt, Speicherkomponente 10). Vorzugsweise ist, wie in den 1, 2a und 2b gezeigt, das Verteilungselement 51 zwischen den zwei Schichten positioniert. Die Decklage und die verschiedenen Kernkomponenten stehen auch in einer Flüssigkeitskommunikation untereinander.
Eine bevorzugte Ausführungsform bringt eine weitere Separierung der verschiedenen absorbierenden Kernkomponenten mit sich. Dieser bevorzugte absorbierende Kern umfasst eine Annahmeschicht mit den bis zur Benetzung dünnen Materialien der vorliegenden Erfindung nur um den Schrittbereich 66 herum, um den anfänglichen schnellen Fluidschwall zu handhaben. Das Verteilungselement 51 ist vertikal zur Vorderseite und zur Rückseite des Annahmeelements 52 positioniert, um so das Fluid aus dem Schrittbereich 66 abzuziehen, und nicht nur von der Vorderseite zur Hinterseite. Eine getrennte Speicherkomponente 10 ist in einer Position oberhalb der Annahmeschicht positioniert (bei einer angenommenen stehenden Position des Trägers) und steht in Kontakt nur mit dem Verteilungselement 51 (2a). Die absorbierende Speicherkomponente 10 muss dann in der Lage sein, das Fluid von dem Verteilungselement 51 zu absorbieren und dabei sowohl die Kraft aufgrund der Schwerkraft als auch diejenige aufgrund der Desorptionsdrucke des Verteilungsmaterials zu überwinden. Das so gezeigte Produkt (1 und 2a) entfernt das Fluid aus dem Schrittbereich 66 innerhalb der Zeit, die zwischen Einträgen zur Verfügung steht und lässt das Annahmeelement 52 relativ trocken und bereit für eine weitere Fluidaufnahme. Dadurch wird die Form der Wäsche weiter beibehalten und der Schrittbereich zur besseren Hautgesundheit relativ trocken gehalten.
Alternative Ausführungsformen der absorbierenden Kerne gemäß der vorliegenden Erfindung können geschichtete Strukturen umfassen, in welchen im Querschnitt eine Annahmeschicht mit einer bis zur Benetzung dünnen Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine Speicherschicht überlagert, mit oder ohne einer dazwischen liegenden Verteilungsschicht. Solche Strukturen haben viele Vorteile, die in Bezug auf die oben diskutierte bevorzugte Struktur beschrieben wurden und als Teil der vorliegenden Erfindung in Betracht kommen.
5. Weitere Komponenten
Bandstreifenbefestiger 65 werden typischerweise am Rand 63 an der Rückseite der Windel 20 angebracht, um ein Befestigungsmittel zum Halten der Windel am Träger bereit zu stellen. Die gezeigten Bandstreifenbefestiger 65 sind nur repräsentativer Art. Die Bandstreifenbefestiger können irgendwelche sein, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind, wie ein Befestigungsband, das offenbart ist in US Patent 3,848,594 (Buell), veröffentlicht am 19. November 1974. Diese Bandstreifenbefestiger und andere Windel-Befestigungsmittel werden typischerweise nahe den Ecken der Windel 20 angebracht.
Elastische Elemente 69 werden angrenzend an den Umfang der Windel 20 angeordnet, vorzugsweise entlang jedes längs verlaufenden Randes 64, sodass die elastischen Elemente dazu neigen, die Windel 20 an die Beinen des Trägers zu ziehen und daran zu halten. Zudem können elastische Elemente 67 angrenzend an eine oder an beide der Taillenbandregionen (das heißt, an der Region angrenzend an die Ränder 63) der Windel 20 angeordnet sein, um ein Taillenband sowie oder anstelle von Beinaufschlägen zu schaffen. Zum Beispiel ist ein geeignetes Taillenband offenbart in US Patent 4,515,595 (Kievit et al.), veröffentlicht am 07. Mai 1985, welches durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Zudem ist eine Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Herstellen einer Einwegwindel mit elastisch kontrahierbaren elastischen Elementen geeignet sind, beschrieben in US Patent 4,081,301 (Buell), veröffentlicht am 28. März 1978.
Die elastischen Elemente werden an der Windel 20 in einem elastisch zusammenziehbaren Zustand befestigt, sodass sich die elastischen Element in einer normal ungezwungenen Konfiguration wirksam zusammenziehen und die Windel 20 raffen. Die elastischen Elemente können in einem elastischen zusammenziehbaren Zustand auf wenigstens zwei Wegen festgelegt werden. Zum Beispiel können die elastischen Elemente gestreckt werden und befestigt werden, während die Windel 20 sich in einem nicht zusammengezogenen Zustand befindet. Alternativ kann die Windel 20 zusammengezogen werden, zum Beispiel durch ein Plissieren, und können die elastischen Elemente an der Windel 20 befestigt oder mit dieser verbunden werden, während sich die elastischen Elemente in ihrem ungespannten oder ungestreckten Zustand befinden. Die elastischen Elementen können sich entlang eines Teils der Länge der Windel 20 erstrecken. Alternativ können die elastischen Elemente sich über die gesamte Länge der Windel 20 erstrecken, oder nur über irgendeine Länge, die geeignet ist, eine elastisch zusammenziehbare Linie zu schaffen. Die Länge der elastischen Elemente wird diktiert durch die Windelausbildung.
Weitere Komponenten (nicht gezeigt), wie sie im Stand der Technik allgemein bekannt sind, wie Barrierenaufschläge, elastisch gemachte Seitenfelder und dergleichen, sind auch kompatibel mit der Windel 20 der vorliegenden Erfindung 20 und können bedarfsweise verwendet werden.
Bei der Benutzung wird die Windel 20 am Träger angelegt, indem der rückseitige Teil der Windel 20 unter dem Rücken des Trägers positioniert wird und der Rest der Windel 20 zwischen den Beinen des Trägers hindurch gezogen wird, sodass der vordere Bereich über der Vorderseite des Trägers positioniert ist. Der Bandstreifen 65 oder andere Befestiger werden dann vorzugsweise an den außenseitigen Flächen der Windel 20 festgelegt. Bei der Benutzung neigen Einwegwindeln oder andere absorbierende Artikel, welche die fluidabsorbierenden Elemente der vorliegenden Erfindung enthalten, dazu, Fluide schneller und effizienter zu verteilen und zu speichern und bleiben aufgrund der hohen Absorptionskapazität der fluidabsorbierenden Elemente trocken. Einwegwindeln, die fluidabsorbierende Elemente der vorliegenden Erfindung enthalten, können auch dünner und flexibler sein.
Wie hier bezeichnet, sind "wegwerfbare" absorbierende Artikel solche, welche dazu gedacht sind, nach einer einmaligen Benutzung weg geworfen zu werden (das heißt, der ursprüngliche absorbierende Artikel in seinem Ganzen ist nicht dazu gedacht, gewaschen oder in anderer Weise wieder hergestellt oder als absorbierender Artikel wieder verwendet zu werden, obwohl bestimmte Materialien oder die Gesamtheit des absorbierenden Artikels wieder aufbereitet, wieder verwendet oder kompostiert werden kann). Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Windel" auf eine im Allgemeinen von Kindern und inkontinenten Personen getragene Wäsche, die um den unteren Rumpf des Trägers herum getragen wird. Es sei jedoch so verstanden, dass die vorliegende Erfindung auch anwendbar ist auf andere absorbierende Artikel, wie Inkontinenzeinlagen, Inkontinenzpads, Übungshöschen, Windeleinlagen, Katamnesepads, Damenbinden, Tampons, Verbände, Gesichtstissues, Papiertücher und dergleichen.
IV. Testverfahren.
Das Folgende ist eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Verfahren, die verwendet werden, um die vorliegende Erfindung zu charakterisieren. Es ist zu erkennen, dass im Hinblick auf die Testverfahren B, C und D, in welchen es dem Testmaterial an einer ausreichenden Integrität mangelt, um das Testprotokoll zu überstehen, ein hydrophobes Sieb, dass die Saugleistung nicht beeinflusst, zur Abstützung des Materials verwendet werden kann.
A. Synthetisches Urin
Das für diesen Test verwendete Testfluid ist synthetisches Urin (Syn-Urin). Diese wässerige Zusammensetzung umfasst die folgenden Komponenten, die in destilliertem Wasser gelöst sind:
B. Dichte
1. Komprimierte Trockendichte (CDD)
Ein Verfahren, welches verwendet werden kann, um eine Schaumdichte zu bestimmen, ist dasjenige, das beschrieben ist, in ASTM Verfahren Nr. D3574-86, Test A, welches primär zum Testen von Urethanschäumen bestimmt ist, welches aber auch zum Messen der Dichte der Strukturen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Insbesondere werden Dichtemessungen, die gemäß dieses ASTM-Verfahrens durchgeführt werden, an Proben ausgeführt, welche vorkonditioniert wurden, wie dies im ASTM-Test spezifiziert ist. Die Dichte wird bestimmt durch Messen sowohl der Trockenmasse einer gegebenen Probe (DSM) und ihres Volumens bei 22° ± 2°C. Abmessungen der Faserproben können unter Verwendung eines analogen oder digitalen Messgerätes gemessen werden, wie dies im Handel erhältlich ist (z.B. ein Ames Modell 482 analoges Dicken-Messgerät, wie es erhältlich ist von Ames Co.; Waltham, MA oder ein Ono-Sokki Modell EG- 225 digitales Messgerät, wie es erhältlich ist von Ono-Sokki Co., Ltd.; Japan), unter Verwendung eines Druckes auf den Zeigerfuß von 1,4 kPa (0,2 psi). Die Dichte wird berechnet als Masse pro Einheitsvolumen. Für die Zwecke dieser Erfindung wird die Dichte allgemein ausgedrückt in g/cm³.
2. Expandierte Nassdichte (EWD)
In dieser Messung wird die Probe mit synthetischem Urin bei hydrostatischer Null-Druckhöhe gesättigt (Eine gesättigte Probe vom unten beschriebenen Kapillar-Sorptionstest kann verwendet werden, falls dies erwünscht ist.) Das Volumen wird in diesem voll expandierten Zustand gemessen, und die Trockenmasse der Probe (DSM) wird gemessen. Die Dichte bei Sättigung mit synthetischem Urin wird somit als Trockenmasse pro Nassvolumen berechnet, ausgedrückt in g/cm³.
C. Kapillarsorption
1. Zweck und Überblick
Der Zweck dieses Tests ist, die Kapillarsorption-Absorptionskapazität als Funktion der Höhe von absorbierenden Elementen der vorliegenden Erfindung zu messen. Die Kapillarsorption ist eine fundamentale Eigenschaft eines Absorptionsmittels, die bestimmt, wie eine Flüssigkeit durch die absorbierende Struktur absorbiert und desorbiert wird.
In dem Kapillarsorption-Experiment wird die Kapillarsorption-Abstoptionskapazität gemessen als Funktion eines Fluiddruckes aufgrund der Höhe der Probe relativ zum Testfluidreservoir (hydrostatische Druckhöhe). Eine poröse Glasfritte wird über eine nicht unterbrochene Fluidsäule mit einem Fluidreservoir auf einer Waage verbunden. Die Probe wird während des Experiments unter einem konstanten Grenzdruck gehalten. Wenn die poröse Struktur auf Anforderung ein Fluid absorbiert, wird der Gewichtsverlust in dem Waage-Fluidreservoir als Fluidaufnahme aufgezeichnet, eingestellt zur Aufnahme der Glasfritte als Funktion der Höhe und Verdunstung. Die Aufnahme oder die Kapazität bei verschiedenen Kapillar-Saugvorgängen (hydrostatischen Druckhöhen) wird gemessen. Ein inkrementale Absorption tritt auf, aufgrund des inkrementalen Absenkens der Fritte (das heißt, Steigern der Kapillarsaugung). Ebenso tritt eine inkrementale Desorption auf, wenn die Fritte angehoben wird. Dieser Test ist dazu gedacht, die Höhe zu bestimmen, an welcher eine absorbierende Struktur 50% ihrer Absorptionskapazität (CAH) ausgehend von einer unbelasteten Ausgangshöhe von 100 cm erreicht, und die Höhe, bei welcher die Struktur 50% der Absorptionskapazität (CDH) derselben zurück erhält, nachdem die Struktur bei Null-Druckhöhe (Wt_ZH) gesättigt wurde. Wie zu erkennen ist, kann die gleiche Test-Methodik verwendet werden, um die durch ein absorbierendes Material absorbierte oder desorbierte Fluidmenge auf der Basis von Gramm Fluid/Gramm Material an einer gewählten Höhe innerhalb der unten beschriebenen Höhen zu bestimmen. Solche Daten werden als Kapillarsorption-Absorptionskapazität an der ausgewählten Höhe festgehalten (z.B. als Kapillarsorption-Absorptionskapazität von 15 g/g bei 35 cm würde festgehalten werden als CSAC 35 = 15 g/g). Die Annahme beginnt mit einer unbelasteten Probe an einer Ausgangs-Druckhöhe von 100 cm. Die Druckhöhe wird inkremental vermindert, um die Probe bei Null-Druckhöhe (Wt_ZH) voll zu sättigen, und nachdem die Struktur bei Null-Druckhöhe gesättigt worden ist, wird die Druckhöhe inkremental erhöht, um die gesättigte Struktur zu desorbieren. Die Absorptionskapazität an jedem Inkrement wird gemessen und ein Plot von Kapazität gegen Desorptionshöhe wird dazu verwendet, die CAH und CDH zu bestimmen.
2. Verfahren
Das Verfahren, das beschrieben wird in US Patent Nr. 6,372,953, eingereicht im Namen von Young et al. am 01. März 1999 wird mit den folgenden Ausnahmen verwendet:

a. Die Absorption beginnt bei 100 cm Druckhöhe und wird dann schrittweise vermindert, um die Probe bei Null-Druckhöhe zu sättigen, gefolgt durch eine Desorption zurück auf 100 cm, anstatt die schrittweise Absorption beginnend bei 200 cm Druckhöhe zu messen. Die Probenhöhe wird dann für eine zweite Absorptionskurve wieder schrittweise auf Null-Druckhöhe gesenkt.
b. Ein Glasfritte mit Mediumporosität mit 10–15 Micron Poren wird verwendet statt einer Fritte mit 4–5,5 Micron Poren.
c. Die Mediumporosität-Glasfritten sind nicht ummantelt, und die Temperatur des synthetischen Urins wird nicht auf 31°C ins Gleichgewicht gebracht, sondern statt dessen durch Verwendung eines Konstanttemperatur-Raumes auf 22,2°C (72°F) gehalten.
d. Aufbau-Höhenwert: 100 cm
e. End-Höhenwert: 0 cm
f. hydrostatische Druckhöhenparameter: 100, 80, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 2, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80, 100, 80, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 20, 0.
g. Gleichgewichtsproben = 10,0
h. Gleichgewichtskonstante = 0,001

D. Komprimierte anfängliche Expansionsrate in Z-Richtung
Überblick

Die Expansionsrate und der Expansionsfaktor in Z-Richtung kann quantifiziert werden zu Zwecken dieser Erfindung durch Überwachen der Veränderung in der Dicke einer Probe, wenn sie mit synthetischem Urin gesättigt ist und zu einer resultierenden Nassdicke expandiert ist. Die Probe wird unter einem Grenzdruck von 0,2 psi (1,4 kPa) gehalten. Testverfahren und -Fluide

Elektrisches Dicken-Messgerät	Ono-Sokki Modell EG-225, erhältlich von Ono-Sokki Co., Ltd.; Japan mit einem Fuß von 1 Quadratinch (6,45 cm²).
Schnittstelle	Computer-Schnittstelle für Datensammlung. Die Schnittstelle muss in der Lage sein, Daten in einer Rate von wenigstens einem Datenpunkt alle 0,4 Sekunden zu sammeln.
Gewichte	Ausreichendes Gewicht von einer Größe, um auf den Fuß zu passen, um einen Grenzdruck von 0,2 psi (1,4 kPa) zu liefern.
Synthetisches Urin	Präpariert gemäß Testverfahren A oben. Das synthetische Urin, das zum Sättigen der Probe verwendet wurde, wird erhitzt auf 92°F (33,3°C).

Probenabstützung

Eine Abstützung (geeignete Konstruktionsmaterialien umfassen Edelstahl und Aluminium) von 2 Inch (5,1 cm) Durchmesser × 0,25 Inch (0,064 cm) Dicke, gerillt (0,06 Inch (0,16 cm) breit × 0,06 (0,16 cm) Inch tief mit 0,125 Inch (0,32 cm) wiederholt) porösen (0,04 Inch (0,10 cm) Löchern mit 0,188 Inch (0,48 cm) Wiederholung in einer Richtung parallel zu den Rillen und einer 0,125 Inch (0,32 cm) Wiederholung in Richtung senkrecht zu den Rillen), ein Testständer, welcher die Abstützung derart hält, dass das synthetische Urin frei durch die Löcher in der Abstützung hindurch fließen kann, und ein Reservoir, um das synthetische Urin zu halten, wenn es der Probe wie in dem unten beschriebenen Verfahren zugeführt wird.

Probenpräparierung

Probenabmessungen	Proben werden ausgestanzt und geformt, sodass sie einen 3,55 in² (22,9 cm²) kreisförmigen Oberflächenbereich haben.
Konditionierung	Proben werden für wenigstens zwei Stunden bei 22 ± 2°C, 50% relativer Feuchtigkeit vor dem Testen konditioniert.

Verfahren

1. Zentriere die Probe auf der porösen Abstützung und zentriere den Fuß des Dicken-Messgerätes auf der Probe.
2. Messe die anfängliche Trockendicke (Clp_initial) unter dem 0,2 psi Grenzdruck.
3. Beginne synthetisches Urin in das Reservoir mit einer schnellen aber kontrollierten Rate zu gießen, gebe darauf Acht, keine Flüssigkeit auf die Probe zu spritzen. Die Hinzugabe des synthetischen Urins wird fortgesetzt, bis die Testprobe vollständig im Testfluid eingetaucht ist.
4. Beginne Datenaufnahme vom Dicken-Messgerät, wenn der Fluidpegel im Reservoir den halben Weg von der Edelstahl-Probenabstützung nach oben gestiegen ist aber noch nicht die komprimierte Probe berührt. Dickenablesungen während der ersten zwei Minuten des Tests werden bei einer Frequenz von 1 Datenpunkt alle 0,4 Sekunden während einer Zeit = 0–20 Sekunden erfasst, 1 Datenpunkt alle 5 Sekunden während einer Zeit = 20–30 Sekunden, und 1 Datenpunkt alle 10 Sekunden während einer Zeit = 30–120 Sekunden.
5. Nach den anfänglichen 2 Minuten wird der Dicken-Fuß von der Probe entfernt, und diese kann ohne Grenzdruck für 1 Minute Fluid annehmen.
6. Der Messfuß wird zurück auf die Probe gesetzt, mit einem Grenzdruck von 0,09 psi, und die Dicke wird gemessen, nachdem die Probe sich für 30 Sekunden konditionieren durfte.
7. Der 0,2 psi Grenzdruck wird wieder hergestellt, und die Dicke wird wieder gemessen, nachdem die Probe für weitere 30 Sekunden konditioniert wurde.

Berechnungen und Datenreport
Der Expansionsfaktor in Z-Richtung kann bestimmt werden durch die anfängliche Trockendicke (Clp_initial) und die expandierte Nassdicke nach 120 Sekunden (Clp_final) gemäß der folgenden Berechnungen: Z-Richtung-Expansionsfaktor = Clpfinal/Clpinitial
Die Expansionsrate in Z-Richtung kann bestimmt werden aus der Zeit (T_90%), die benötigt wird, um sich auf 90% der expandierten Nassdicke nach 120 Sekunden (Clp_final), auf die expandierte Nassdicke bei 90% (Clp_90%) der expandierten Nassdicke nach 120 Sekunden (Clp_final), der expandierten Nassdicke bei 90% (Clp_90%) der expandierten Nassdicke nach 120 Sekunden (Clp_final) zu expandieren, gemäß der folgenden Berechnung: Komprimierte anfängliche Z-Richtung-Expansionsrate = (Clp90% – Clpinitial)/(T90%)
Halte die Zeit bis zur 90% Expansion (T_90%) und die komprimierte anfängliche Z-Richtung-Expansionsrate fest.
E. Kapazität
Die Kapazität kann bestimmt werden, indem die Gleichgewichtsmasse des bei einer hydrostatischen Null-Druckhöhe (Wt_ZH) absorbierten synthetischen Urins durch die Trockenmasse der Probe (DSM), ausgedrückt als Gramm Fluid pro Gramm Trockenprobe.
F. Kapazität pro Trockeneinheitsvolumen
Die Kapazität pro Trockeneinheitsvolumen (CPDUV) kann aus der Gleichgewichtsmasse des bei einer Null-Druckhöhe (WtZH) absorbierten synthetischen Urins, der komprimierten Trockendichte (CDD) und der trockenen Probenmasse (DSM) gemäß der folgenden Berechnung bestimmt werden:
G. Schrittpunkt
3 stellt das Mittel zum Bestimmen des Schrittpunktes eines Artikels und seines absorbierendes Kerns dar. Mit Bezug auf 3 werden die Beine eines stehenden Trägers im Querschnitt als 301 und 302 gezeigt. Ein kontinuierliches Material 303 (z.B. einen Feger oder ein Gummiband) wird einmal gedreht und um die Beine des Trägers herum an der Stelle gelegt, die ausreichend nahe dem Rumpf des Trägers ist, derart, dass der Schnittpunkt 304 des Materials 303 auf den getragenen Artikel extrapoliert werden kann. Der Schrittpunkt des Kerns des Artikels wird dadurch bestimmt, und der Schrittpunkt des Kerns wird bestimmt durch die obige Beschreibung.
H. Fülle-Weichheit
Überblick

Dieses Verfahren ist dazu gedacht, einzelne Materialien sowie Strukturen mit diesen Materialien zu messen. Das Verfahren nutzt einen Zugtester im Kompressionsmodus und einen Probenhalter (4a und 4b), um die Knickkraft einer Probe zu messen. Vorrichtung

Zugtester:

Ein geeigneter Zugtester ist erhältlich von Zwick Company aus Ulm, Deutschland, als Zwick Material-Testertyp 144560.

Probenhalter:

der Probenhalter für diesen Test ist in den Figuren 3a und 3b gezeigt. Wie darin zu sehen ist, wird die Probe zwischen zwei kurvenlinearen Platten gehalten (die Krümmung des äußeren Elements des Halters hat einen Radius von 599 mm ± 1 mm mit einer Bogenlänge von 150 mm, und das innere Element hat einen Radius von 54 mm ± 1 mm mit einer Bogenlänge von 140 mm), die 30 mm breite Ansätze haben, welche sich 20 mm nach oben (vorderes Element) und 55 mm (hinteres Element) erstrecken, um so die Einführung des Probenhalters in die Klauen des Zugtesters zu ermöglichen. Die Anlage ist so ausgebildet, dass verschiedene Materialdicken getestet werden können, von 1 mm bis zu 10 mm. Wie zu erkennen ist, sind Probenhalter dieses Typs sowohl für die obere als auch für die untere Klaue des Zugtesters notwendig. Es ist für die Fachleute des Standes der Technik klar, dass Modifikationen zu der oben beschriebenen Klammerausbildung notwendig sein können für Proben mit einer Dicke, die größer als 10 mm ist. Wenn solche Modifikationen durchgeführt werden, ist es wichtig, dass die Probe zwischen den Elementen begrenzt ist, welche den gleichen Proben-Krümmungsradius haben, um keine Kniffe in der Probe zu erzeugen.

Probenpräparierung
Vor dem Testen wird eine Probe unter kontrollierten Bedingungen (50% relative Feuchtigkeit, 25°C) für wenigstens zwei Stunden konditioniert.
Die Probe wird auf 60 mm × 150 mm zugeschnitten (± 2 mm pro Abmessung). Die Probenabmessungen, kurze Seite zur langen Seite, sollten mit der Materialorientierung zusammenpassen, wenn sie in einem fertigen Produkt verwendet wird (das heißt, wenn das Material in Benutzung eine kurze Abmessung und eine lange Abmessung hat, sollte die Probe derart geschnitten werden, dass die kurze Seite der Probe die gleiche relative Seite ist, wie im Gesamtmaterial).
Vorrichtungsaufbau

1. Kalibriere den Zugtester (Kompressionsmodus) gemäß den Anweisungen des Herstellers.
2. Stelle die Kompressionsrate auf 200 mm/Minute ein. Stelle den Querkopf-Stopppunkt auf 30 mm.
3. Führe eine Probe in den Probenhalter bis auf eine Tiefe von 7 mm ± 1 mm für jeden Klammerset ein.
4. Stelle die Zugtester-Klauentrennung so ein, dass der uneingezwängte Bereich der Probe glatt und ungeknickt ist. Dies entspricht einem Abstand zwischen dem oberen und unteren Bereich des Probenhalters von 46 mm.

Betrieb und Datensammlung

1. Führe die Einheit aus Probe/Probenhalter in die Klauen des Zugtesters ein.
2. Betätige den Zugtester im Kompressionsmodus, um eine Kraft/Kompressions-Kurve für jede Probe aufzuzeichnen.
3. Zeichne die Knickkraft für jede Probe auf. Die Knickkraft wird definiert wird folgt:
a) Falls die Kraft einer Funktion oder Kompression ein anfängliches Maximum oder einen Spitzenwert erreicht, und dann bei höheren Kompressionen konstant bleibt oder sogar abnimmt, wird die Spitzenkraft definiert als die Knickkraft. Diese Kurvenform kann typischerweise an gebundenen Materialien gesehen werden und markiert den Punkt, an welchem die Struktur kollabiert. Eine weitere Kompression wird später wieder die Kraft typischerweise steigern, wenn das Material in seiner gesamten Struktur komprimiert wird.
b) Falls die Kraft als Funktion einer Kompression stark monoton ist (das heißt, kein lokales Maximum im mathematischen Sinne zeigt), dann wird die Knickkraft des Materials definiert als die Kraft, bei welcher die Kurve von Kraft gegen Kompression ihre Krümmung ändert. Diese Kurvenform kann typischerweise bei ungebundenen Materialien oder Strukturen gesehen werden. Die Definitionen für a) und b) können auch ausgedrückt werden im mathematischen Sinne, wie folgt: angenommen, dass f(x) die mathematische Funktion ist, welche die Kraft (f) gemessen als Funktion der Kompression (x) ist, dann wird der Kompressionswert x_b (das heißt, die Kompression, an welcher die Knickung auftritt) und an welcher die Knickkraft definiert wird, wie folgt bestimmt werden: für den Fall a) ist x_b die Kompression, bei welcher die erste Ableitung der Funktion f Null ist, das heißt, df/dx (x – x_b) = 0; für den b) df/dx erreicht nicht Null, zeigt aber ein lokales Maximum; dies bedeutet, dass x_b die Kompression ist, bei welcher die zweite Ableitung Null wird, das heißt, d²f/dx² (x – x_b) = 0
4. Wiederhole die Schritte 1–3 für wenigstens 5 Proben für jede getestete Struktur und halte den Mittelwert und die Standardabweichung der Knickkraft fest.

I. Gesamtkapazität und prozentuale Schrittkapazität
Das folgende Protokoll ist dazu gedacht, die totale Absorptionskapazität ("TAC") sowie die Schrittregionskapazität ("CRC") des Artikels zu bestimmen. Das Protokoll nutzt die aus einem In-Benutzungs-Test von Artikeln durch Teilnehmer erhaltenden Daten.
Teilnehmerauswahl

• Teilnehmer sollten nach Gewicht rekrutiert werden, innerhalb des vorgesehenen Größenbereichs der zu testenden Artikel. Gegenwärtig sind die Artikelgrößen und Babygewichte für vermarktete Pampers, Luvs und Huggies wie folgt (Stand 25. März 1997):
• Eine Gruppe von 100 Teilnehmern sollte gleichmäßig über den geeigneten Gewichtsbereich in Bezug zu der Größe der zu testenden Artikel und der vorgesehenen Benutzergruppe rekrutiert werden. Merke: Die obigen Größen stehen für gegenwärtig vermarktete Artikel und können sich ändern, wenn Artikelausbildungen und/oder -größen modifiziert werden.
• Nach dem Rekrutierungsschritt müssen 30 Teilnehmer aus der Gruppen zufällig ausgewählt werden.

Artikeleinstellung

• Die Testartikel werden gewogen, um ein Artikel-Trockengewicht zu liefern.
• Die Teilnehmer entnehmen den Artikel, den das Kind trägt, wenn der Test beginnt, das heißt, den eigenen Artikel des Teilnehmers, und der Teilnehmer legt den Testartikel in der Weise an, wie das für den Teilnehmer normal ist.
• Wenn der Testartikel angelegt ist, stellt der Teilnehmer den Träger in die stehende Position und wird der Schrittpunkt bestimmt, wie dies vorher in dieser Anmeldung beschrieben wurde.
• Der Schrittpunkt wird dann auf der Außenseite des Testartikels in haltbarer Weise markiert.
• Die Ladezone wird dann bestimmt, indem vom Schrittpunkt nach vorne zum entsprechenden Genitalpunkt in Bezug auf das Geschlecht und die Größe des Trägers gemessen. Die Strecke vom Schrittpunkt nach vorne für Mädchen in der mittleren Größe beträgt (1,25 Inch) 3,2 cm. Die Strecke nach vorne vom Schrittpunkt für Jungen im mittleren Größenbereich beträgt (2,5 Inch) 6,3 cm.
• Es ist offensichtlich für den Fachmann des Standes der Technik, dass diese Strecken mit der Größe des Trägers zu- oder abnehmen können. Deshalb kann die Strecke für andere Größen bestimmt werden, indem der Träger in eine stehende Position gebracht wird und der Schrittpunkt wie vorher angegeben festgelegt wird, und dann von dem Schrittpunkt zur Urethra oder zur Basis des Penis gemessen wird.
• Wenn die Ladezone bestimmt ist, wird der Abstand von der vorderen Taille zu der Ladezone gemessen; dieser Abstand wird verwendet, um die Länge des in dem Artikel während der Beladung mit synthetischem Urin einzuführenden Laderohres festzustellen.

Synthetisches Urin

• Das für diesen Test verwendete Testfluid ist synthetisches Urin (Syn-Urin), wie dies oben im Abschnitt Testverfahren beschrieben ist.
• Die Temperatur in dem Syn-Urin-Bad wird auf 37°C gehalten. Ein geeignetes erhitztes Bad ist ein Lauda M20-B, erhältlich von VWR Scientific Products.
• Ausgabepumpen müssen verwendet werden, um das Syn-Urin aus dem erhitzten Bad zu dem Artikel zu pumpen. Das Volumen und die Ausgaberate soll 75 ml bei 15 ml/sec betragen. Geeignete Pumpen umfassen Masterflex Models 7550-60 oder 7524-00, erhältlich von Cole Parmer Instrument Company. Der Innendurchmesser des Laderohres soll (0,125 Inch) 0,32 cm betragen.

Protokoll

• Nachdem die Artikel angelegt und wie oben markiert wurden, werden lose sitzende blaue Baumwollhöschen ausgewogen, um ein Trockengewicht der Höschen zu erhalten, und dann werden die Höschen über dem Testartikel angebracht, so dass eine Leckage leicht identifiziert und gemessen werden kann.
• Die Testartikel werden dann beladen, indem das Laderohr über die vorbestimmte Strecke, wie sie von der Taille aus gemessen wurde, eingeführt wird und die spezifizierte Ladung mit der spezifizierten Rate eingebracht wird.
• Zwischen den Beladungen kehren die Träger zur normalen Aktivität zurück.
• Die Artikel werden mit der spezifizierten Ladung und Rate mit einer Frequenz zwischen Beladungen, die Kinder-Urinierungshäufigkeiten entspricht.
• Diese Beladungen werden fortgesetzt, bis etwa 1 Gramm Flüssigkeit aus dem Artikel auf die Baumwollhöschen austritt. Dies kann bestimmt werden, indem die Höschen entfernt werden und dieses ausgewogen werden.
• Nachdem 1 Gramm Fluid auf das Höschen ausgetreten ist, wird der Testartikel entfernt und sofort ausgewogen.

Gesamtkapazität und Schrittregion-Kapazität

• Die Gesamtkapazität für einen gegebenen Testartikel wird bestimmt, indem das Trockengewichts des gegebenen Artikels von der Nassgewicht desselben Artikels abgezogen wird.
• Die Gesamtkapazität für die Gruppe ist der Mittelwert der Gesamtkapazitäten der einzelnen Artikel.
• Die Schrittregion-Kapazität wird bestimmt, indem der beladene Artikel flach ausgelegt wird und die Schrittregion aus dem Artikel ausgeschnitten wird. (Die Schrittregion wird in Bezug zum Schrittpunkt bestimmt, welcher vorher für die Artikel identifiziert wurde.) Diese Region wird dann ausgewogen. Dieser Vorgang sollte innerhalb von 15 Minuten nach der Entfernung des Artikels vom Träger durchgeführt werden.
• Eine entsprechende Schrittregion wird aus einem trockenen Artikel ausgeschnitten, um ein Trockengewicht der Schrittregion zu erhalten.
• Die Schrittkapazität wird bestimmt, indem das Trockengewicht der Schrittregion von dem Nassgewicht der Schrittregion abgezogen wird. Dies liefert die Schrittkapazität für einen gegebenen Artikel.
• Die Schrittkapazität für die Gruppe von Artikeln wird als der Mittelwert der einzelnen Schrittregion-Kapazitäten angesehen.
• Die Schrittregion-Kapazität als Prozentanteil des Gesamten wird bestimmt durch Teilen der mittleren Schrittregion-Kapazität durch die mittlere Gesamtkapazität für einen gegebenen Satz von Artikeln.
• Eine ähnliche Vorgehensweise wird verwendet, um die prozentuale Absorptionskapazität des absorbierenden Kerns hinter dem Schrittpunkt zu bestimmen.

VI. Repräsentative Beispiele
Diese Beispiele zeigen die spezifischen Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung faseriger bis zur Benetzung dünner Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung.
Einzelne, vernetzte Zellulosefasern, wie sie beschrieben sind in der US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/692,352, eingereicht im Namen von Herron et al. am 05. August 1996, werden in eine nassgelegte Handlage geformt, indem ein Gemisch der vernetzten Fasern, Crill und Parez^® 631NC nassfestes Harz in einem Stoffauflaufkasten breiförmig bereit gestellt werden, das Gemisch auf einem Formungssieb abgeschieden wird und die Struktur entwässert wird, indem sie über einen Vakuumschlitz läuft. Die faserige Bahn wird dann in einem Ofen platziert und bei 120°C für 60 Minuten erhitzt, damit die Struktur vollständig trocknen und das nassfeste Harz aushärten kann. Die trockene faserige Einheit umfasst 90% vernetzte Fasern, 8% Crill und 2% Parez^® (Null Wasserbasis). Die nassgelegten Strukturen, die in der oben genannten Weise gebildet wurden, haben Flächenmassen von 500 bis 600 Gramm/m². Proben der nassgelegten Materialien mit einem kreisförmigen Oberflächenbereich von 3,55 in² (22,9 cm²) werden für die weitere Behandlung ausgestanzt.
Ein temporärer Binder (ein Polyacrylsäure-Natriumsalz (PAA-Na) oder Polyvinylalkohol (PVA)) wird auf bestimmte nassgelegte Proben aufgebracht, indem eine 10 Gew.% wässrige Lösung des Harzes auf die Probe gesprüht wird (eine handbetätigte Aerosol-Sprüheinheit, wie sie erhältlich ist von Precision Valve-Corp. aus Yonkers, NY ist angenehm). Es ist zu erkennen, dass ein Lösungsauftrag gleich der Fasermasse etwa 10% trockene Feststoffe liefern wird. In einigen Fällen wird ein Vakuum an die Probe währen des Aufbringens des Binders angelegt, um die Binderdurchdringung in der nassgelegten Bahn zu verbessern und das Wasser des Aufbringens teilweise zu verdunsten (Bedingungen g bis n).
Nach dem Aufbringen des Binders werden die nassgelegten Proben in einer getrimmten Plattenpresse angeordnet, wie sie erhältlich ist von Fred S. Carver, Inc. aus Menomonee Falls, WI als ein Modell C-Presse, die mit Heizplatten ausgestattet ist, wie die verfügbar sind von VWR Scientific aus Chicago, IL, unter Katalog Nr. 53881-007. Die behandelten und unbehandelten Kontrollproben werden durch eine Kompression an einer fixierten Trennung zwischen den Platten (definiert durch die Abstandsstücke) auf eine vorbestimmte Dichte im Verfahren verdichtet. Die Proben bleiben unter Kompression, bis kein Gewichtsverlust mehr bei einem weiteren Erhitzen der Probe beobachtet wird (typischerweise bleiben die Proben unter Kompression bei 120°C für 3–7 Minuten). Die komprimierten Proben werden aus der erhitzten Presse entfernt und dürfen auf Raumtemperatur abkühlen.
Tabelle 1 vergleicht verschiedene nassgelegte Strukturen, die wie oben beschrieben präpariert wurden.
TABELLE 1
Beispiel 2
Das Beispiel zeigt die Expansion und die Fluidhandhabungseigenschaften faseriger, bis zur Benetzung dünner Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zusätzliche Strukturen werden hergestellt gemäß dem Verfahren aus Beispiel 1 und bewertet gemäß den verschiedenen Verfahren, die im Abschnitt Testverfahren beschrieben werden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des Bewertens und des Grades der Expansion aus dem verdichteten Zustand der bis zur Benetzung dünnen Materialien, die entweder mit 5% PAA-Na oder PVA temporären Binder behandelt wurden. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse des Bewertens ähnlich behandelter Materialien gemäß dem vorher im Abschnitt Testverfahren beschriebenen Kapillarsorptionstest.
TABELLE 2
TABELLE 3
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines faserigen, bis zur Benetzung dünnen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten absorbierenden Struktur. Die folgende absorbierende Kernstruktur wird präpariert:

• Annahmeelement aus einem Material gemäß der Bedingung m aus Beispiel 2. Das Annahmeelement hat 5 cm × 25 cm.
• Ein Verteilungselement, welches das Annahmeelement unterlagen und eine nassgelegte chemisch gebundene Bahn umfasst, wie dies oben erläutert wurde, mit einer Flächenmasse von 150 g/m² und einer Dichte von 0,094 g/cm³, bestehend aus einem Fasergemisch aus: 90 Gew.% chemisch versteifter, verdrehter Zellulose, im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "CMC" von Weyerhaeuser Co. aus Federal Way, WA und 10 Gew.% Eukalyptusfasern, die durch 2 Gew.% eines Fasergemisches unter Verwendung eines Polyacrylamid-Glyoxalharzes gebunden sind, vermarktet durch Cytec Industries, West Patterson, NJ, unter dem Markennamen Parez^TM 631 NC. Das Verteilungselement hat eine Dicke von etwa 1,2 mm und hat 5 cm × 40 cm.
• Eine Zwei-Element-Speicherkomponente, welche neben dem Verteilungselement liegt und ein Gemisch aus einem aus HIPE abgeleiteten Schaum und einem absorbierenden Hydrogelpolymer (ASAP 2300, erhältlich von Chemdal LTD, Arlington Heights, IL) umfasst. Die Speicherkomponente hat etwa 50 Gew.% eines von HIPE abgeleiteten Schaumes und etwa 50 Gew.% des Hydrogelpolymers. Eine solche Struktur wird in größerem Detail als Beispiel 5 in der vorerwähnten US-Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/258,889, beschrieben. Jedes der Elemente der Speicherkomponente hat etwa 75 mm × 130 mm und unterlagert das Verteilungselement in einer Konfiguration ähnlich demjenigen, das in 1 gezeigt ist, wobei die Speicherelemente an der Vorderseite und der Rückseite der Windel positioniert sind und den Schrittbereich im Wesentlichen frei von Speichermaterial belassen.

Bei Aussetzung gegenüber einem wässrigen Fluid absorbiert das Annahmeelement schnell den Eintrag ohne wesentliches Auslaufen, transportiert das Verteilungselement das Fluid von dem Schrittbereich des Kerns in Richtung der Enden, wo dieses in der Speicherkomponente gespeichert wird.
Beispiel 4
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines faserigen, bis zur Benetzung dünnen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten absorbierenden Struktur. Die folgende absorbierende Kernstruktur wird präpariert:

• Annahmeelement aus Material gemäß Bedingung n aus Beispiel 2. Das Annahmeelement hat 5 cm × 25 cm.
• Ein Verteilungselement, welches das Annahmeelement unterlagert und eine nassgelegte, heiß gebundene Struktur mit einer Flächenmasse von 150 g und einer Dichte von 0,105 g/cm³ aufweist, bestehend aus 45 Gew.% chemisch versteifter, verdrehter Zellulose (CS), im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "CMC" von Weyerhaeuser Co.; 45 Gew.% Eukalyptusfasern; und 10 Gew.% CELBOND^® von Hoechst Celanese Corporation, US Typ 255, mit einem dTex von etwa 3,3, einem Denier von etwa 3,0 und einer Faserlänge von etwa 6,4 mm. Das Verteilungselement hat eine Dicke von etwa 1,2 mm und hat 5 cm × 40 cm.
• Eine Multielement-Speicherkomponente, welche das Verteilungselement sowohl unterlagert als auch überlagert. Der unterlagernde Teil der Speicherkomponente umfasst ein aus HIPE abgeleitetes Schaummaterial und liegt in einer Konfiguration ähnlich der Konfiguration der Speicherkomponente aus Beispiel 3. Der überlagernde Bereich der Speicherkomponente umfasst ein absorbierendes Hydrogelpolymer (ASAP 2300, erhältlich von Chemdal LTD, Arlington Heights, IL), das mit der oberen (körperseitigen) Oberfläche des Verteilungselements verbunden ist, und zwar unter Verwendung eines schmelzgeblasenen Haftmaterials. Eine Tissuelage mit geringer Flächenmasse ist auch zwischen dem Annahmeelement und dem Verteilungselement derart angeordnet, dass diese das absorbierende Hydrogelpolymer überlagert.

Bei Aussetzen gegenüber einem wässrigen Fluid absorbiert das Annahmeelement schnell den Eintrag mit im Wesentlichen keinem Auslaufen, transportiert das Verteilungselement das Fluid von dem Schrittbereich des Kerns in Richtung der Enden, wo dieses in der Speicherkomponente gespeichert wird.
Beispiel 5
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines faserigen, bis zur Benetzung dünnen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung in einer dritten absorbierenden Struktur. Die folgende absorbierende Kernstruktur wird präpariert:

• Annahmeelement aus Material gemäß Bedingung n aus Beispiel 2. Das Annahmeelement hat 5 cm × 25 cm.
• Ein aus einem HIPE abgeleitetes offenzelliges Schaum-Verteilungselement, welches das Annahmeelement unterlagert, hergestellt gemäß US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/042,418, eingereicht im Namen von DesMarais et al. am 13. März 1998. Der Schaum hat einen spezifischen Oberflächenbereich pro Schaumvolumen von größer als 0,1 m²/cm³. Das Verteilungselement hat eine Dicke von etwa 1,2 mm und hat 7 cm × 40 cm.
• Eine Multielement-Speicherkomponente, welche das Verteilungselement sowohl unterlagert als auch überlagert. Der unterlagernde Teil der Speicherkomponente umfasst ein aus HIPE abgeleitetes Schaummaterial und liegt in einer Konfiguration ähnlich der Konfiguration der Speicherkomponente aus Beispiel 3. Der überlagernde Bereich der Speicherkomponente umfasst ein absorbierendes Hydrogelpolymer (ASAP 2300, erhältlich von Chemdal LTD, Arlington Heights, IL), das mit der oberen (körperseitigen) Oberfläche des Verteilungselements verbunden ist, und zwar unter Verwendung eines schmelzgeblasenen Haftmaterials. Eine Tissuelage mit geringer Flächenmasse ist auch zwischen dem Annahmeelement und dem Verteilungselement derart angeordnet, dass diese das absorbierende Hydrogelpolymer überlagert.

Bei Aussetzen gegenüber einem wässrigen Fluid absorbiert das Annahmeelement schnell den Eintrag mit im Wesentlichen keinem Auslaufen, transportiert das Verteilungselement das Fluid von dem Schrittbereich des Kerns in Richtung der Enden, wo dieses in der Speicherkomponente gespeichert wird.
Beispiel 6
Dieses Beispiel zeigt die Präparierung und die Eigenschaften von komprimierten, regenerierten, auf zellulosehaltigen Schwämmen basierenden, bis zur Benetzung dünnen Annahmematerialien gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wurden im Handel erhältliche Schwammmaterialien von Spontex (Material Nr. 12330 (1,6 cm expandierte Dicke) und Material Nr. 12334 (2,5 cm expandierte Dicke)) und ein experimentaler Schwamm (keine Materialnummer verfügbar) unter Verwendung der hier aufgelisteten verschiedenen Testverfahren bewertet. Die Bedingungen a–c wurden für Material Nr. 12330 verwendet. Material Nr. 12334 wurde vollständig expandiert, gewaschen, wie unten beschrieben und auf einer Dicke von etwa 1 cm zugeschnitten, und zwar unter Verwendung einer Bandsäge, bei noch vorhandener Feuchte, um die Bedingung d und e zu präparieren, welche eine geringere Flächemasse haben (siehe Probenpräparierung-Verfahren unten). Wie angemerkt, umfassen beide Materialien die gleiche Materialzusammensetzung (Porengrößenverteilung, etc.), die einzigen Unterschiede sind die Materialdicke und die Variation von Charge zu Charge, die typisch für ein Handelsmaterial ist. Die verringerten Flächenmassenbedingungen j und k wurden auch bereit gestellt, indem die Experimentierprobe im feuchten Zustand geschnitten wurde.
Probenpräparierung
Die folgenden Probenpräparierungsschritte wurden für alle Probe vor der Bewertung durchgeführt:

1) Expandiere vollständig den im Handel erhältlichen Schwamm durch Sättigen desselben mit deionisiertem Wasser.
2) Wasche den expandierten Schwamm mit deionisiertem Wasser, um restliche lösliche Materialien zu entfernen
3) Bedarfsweise schneide den feuchten Schwamm auf eine Dicke, die die vorerwähnte Flächenmasse ergibt, und zwar unter Verwendung einer Bandsäge.
4) Trockne den gewaschenen Schwamm.
5) Bedarfsweise komprimiere den trockenen Schwamm auf eine vordefinierte Dichte, und zwar unter Verwendung von einer getrimmten Plattenpresse, wie beispielsweise erhältlich von Fred S. Carver, Inc. aus Menomonee Falls, WI, die auf einer Temperatur von 120°C erhitzt ist.

Die präparierten Proben wurden dann für verschiedene physikalische und fluidhandhabende Eigenschaften unter Verwendung der hier aufgelisteten Verfahren bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertung sind in den Tabellen 4, 5 und 6 aufgelistet.
Tabelle 4 Physikalische Eigenschaften eines komprimierten, regenerierten Zelluloseschwammes
Tabelle 5 Fluidhandhabungseigenschaften eines komprimierten, regenerierten Zelluloseschwammes
Tabelle 6 Expansionseigenschaften eines komprimierten, regenerierten Zelluloseschwammes
Beispiel 7
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines auf einen Schwamm basierenden, bis zur Benetzung dünnen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten absorbierenden Struktur. Die folgende absorbierende Kernstruktur wird präpariert:

• Annahmeelement aus einem Material gemäß der Bedingung m aus Beispiel 2. Das Annahmeelement hat 5 cm × 25 cm.
• Ein Verteilungselement, welches das Annahmeelement unterlagert und eine nassgelegte chemisch gebundene Bahn umfasst, wie dies oben erläutert wurde, mit einer Flächenmasse von 150 g/m² und einer Dichte von 0,094 g/cm³, bestehend aus einem Fasergemisch aus: 90 Gew.% chemisch versteifter, verdrehter Zellulose, im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "CMC" von Weyerhaeuser Co. aus Federal Way, WA und 10 Gew.% Eukalyptusfasern, die durch 2 Gew.% eines Fasergemisches unter Verwendung eines Polyacrylamid-Glyoxalharzes gebunden sind, vermarktet durch Cytec Industries, West Patterson, NJ, unter dem Markennamen Parez^TM 631 NC. Das Verteilungselement hat eine Dicke von etwa 1,2 mm und hat 5 cm × 40 cm.
• Ein Zweielement-Speicherkomponente mit durch das Verteilungselement separierten Elementen. Das erste Element umfasst einen aus HIPE abgeleiteten Schaum). Der aus HIPE abgeleitete Schaum unterlagert das Verteilungselement und hat eine Flächenmasse von etwa 160 Gramm/cm². Das zweite Element umfasst ein absorbierendes Hydrogelpolymer (ASAP 2300, erhältlich von Chemdal LTD, Arlington Heights, IL, überlagert das Verteilungselement und hat eine Flächenmasse von etwa 300 Gramm/cm². Jedes der Elemente der Speicherkomponente wird sowohl an der Vorderseite als auch an der Hinterseite der Windel positioniert und belässt den Schrittbereich im Wesentlichen frei von Speichermaterial. Eine solche Struktur ist beschrieben in größerem Detail als Beispiel 1 der PCT-Anmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. WO 99/55264, veröffentlicht im Namen von Procter & Gamble am 04. November 1999.

Bei Aussetzung gegenüber einem wässrigen Fluid absorbiert das Annahmeelement schnell den Eintrag mit im Wesentlichen keinem Auslaufen, trägt das Verteilungselement das Fluid vom Schrittbereich des Kerns in Richtung der Enden, wo es in der Speicherkomponente gespeichert wird.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen und/oder einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für die Fachleute des Standes der Technik offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es wird auch für den Fachmann offensichtlich, dass alle Kombinationen der Ausführungsformen und Merkmale, die in der vorstehenden Offenbarung gelehrt werden, möglich sind und zu bevorzugten Ausführungen der Erfindung (ihren können. Es ist deshalb beabsichtigt, in den angehängten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen, abzudecken.

Claims

Material, das dünn bis zur Benetzung ist, das zumindest teilweise zellulosehaltig ist, wobei das Material in einem komprimierten trockenen Zustand durch ein temporäres Bindemittel gehalten ist, wobei der komprimierte trockene Zustand eine komprimierte Trocken-Dichte aufweist, wobei sich das temporäre Bindemittel freisetzen kann, wenn das Material einer wässerigen Flüssigkeit ausgesetzt ist, so dass das Material von dem komprimierten trockenen Zustand zu einem expandierten nassen Zustand expandieren kann, wobei der expandierte nasse Zustand eine expandierte Nass-Dichte aufweist, wobei: a) die komprimierte Trocken-Dichte zwischen 0,06 g/cm³ und 1,2 g/cm³ liegt, b) das Material im Stande ist von dem komprimierten trockenen Zustand zu dem expandierten nassen Zustand mit einer komprimierten anfänglichen z-Richtungs-Expansions-Geschwindigkeit von mindestens 0,5 mm/Sekunde zu expandieren, wenn das Material einer wasserhaltigen Flüssigkeit ausgesetzt ist; c) die expandierte Nass-Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und 0,4 g/cm³ liegt und das Material in dem expandierten Zustand eine mittlere Kapillar-Desorptions-Höhe (CDH) von weniger als 25 cm aufweist; und d) das Verhältnis der komprimierten Trocken-Dichte zu der expandierten Nass-Dichte größer als 1,5:1 ist.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 1, wobei das Material gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus faserigen Anordnungen und regenerierten Zellulose-Schaumstoffen.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 2, wobei das Material, welches dünn bis zur Benetzung ist, eine mindestens teilweise zellulosehaltige, faserige Anordnung aufweist und die faserige Anordnung ferner ein Nassfestigkeits-Mittel umfasst.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 3, wobei das Nassfestigkeits-Mittel gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nassfestigkeits-Harzen, vorzugsweise einem Polyamid-Epichlorhydrin-Harz; Zweikomponentenfasern; pulverigen Klebstoffen und Kombinationen davon.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das temporäre Bindemittel gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffbindung, wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren und Gemischen davon.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 5, wobei das wasserlösliche oder wasserdispergierbare Polymer gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäure und Copolymeren und Salzen davon; Polymethacrylsäure und Copolymeren und Salzen davon; Polyvinylalkohol, Stärke, modifizierter Zellulose; modifizierter Stärke; modifizierter Zellulose; Gummiarabikum; löslicher Gelatine und Gemischen davon.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 3, wobei die faserige Anordnung ferner Fasern umfasst, die gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Fasern mit großer Oberfläche, vorzugsweise Faserabrieb; Nicht-Zellulose-Fasern, vorzugsweise Polyester und Gemischen davon.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 2, wobei das Material, das dünn bis zur Benetzung ist, einen regenerierten Zellulose-Schaumstoff umfasst.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach Anspruch 8, wobei das flüchtige Bindemittel eine Wasserstoffbindung aufweist.
Material, das dünn bis zur Benetzung ist, nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Material eine Knickkraft von weniger als 3 Newton aufweist.