DE69833222T2

DE69833222T2 - Mehrlagiges abdecksystem und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69833222T2
Application number: DE69833222T
Authority: DE
Inventors: Jaime Atlanta BRAVERMAN; Allen Michael Alpharetta DALEY; E. Arthur Alpharetta GARAVAGLIA; Rebecca Woodstock GRIFFIN; Lee Tamara Doraville MACE; Wayne David Cumming PRIMM; Go Eugenio Marietta VARONA; Ali Roswell YAHIAOUI
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2018-11-07
Also published as: ZA989992B; AU1311099A; CO5070692A1; CN1121314C; PL340499A1; AU748532C; RU2217115C2; ES2251787T3; ID29769A; EP1028849A2; DE69833222D1; TW443965B; CN1285782A; KR20010024609A; AU748532B2; AR017622A1; BR9814123A; US6168849B1; JP2001523597A; TR200001367T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Abdeckmaterial oder eine Deckschicht für absorbierende Hygieneartikel, wie z.B. Windeln, Höschen zur Sauberkeitserziehung, Inkontinenzbekleidung für Erwachsene, Damenhygieneprodukte wie z.B. Damenbinden, und ähnliches. Das Abdeckmaterial der Erfindung sorgt für raschere Fluidaufnahmeraten, eine geringere Rücknässung, geringere Fluidrückhaltung und kleinere Beschmutzungsgrößen im Vergleich zu herkömmlichen Abdeckmaterialien.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Beinahe alle absorbierenden Hygieneartikel umfassen ein Abdeckmaterial, das manchmal nachfolgend als Einlage, Deckschichtlage, körperseitige Lage oder Abdeckschicht bezeichnet wird, einen absorbierenden Kern und irgendeine Art von Unterlagematerial, das im Allgemeinen flüssigkeitsundurchlässig ist, um ein Auslaufen verhindern zu helfen. Die Arten von Abdeckmaterialien teilen sich im Allgemeinen in zwei Hauptgruppen, zumindest teilweise basierend auf Leistung und ästhetischen Vorzügen. Im Bereich von Frauenhygiene und Damenbinden teilt sich der Markt in zwei Teile, nämlich Frauen, die saubere und trockene Filmabdeckungen bevorzugen, und Frauen, die weiche, stoffartige Vliesabdeckungen bevorzugen. Der Vorteil von Filmabdeckungen für Damenbinden ist, dass sie eine verhältnismäßig saubere und trockene Oberfläche bereitstellen, da die Menstruationsflüssigkeit dazu neigt, durch die Filmlage und in das Innere des absorbierenden Produktes zu treten. Ein Nachteil ist allerdings, dass solche Filmlagen nicht den Grad an Weichheit und Bequemlichkeit bereitstellen, den ein Vliesabdeckmaterial bereitstellen kann. Ein zusätzlicher Nachteil ist das glatte, schlüpfrige, nicht-stoffartige Gefühl, das für viele Filme charakteristisch ist. Abdeckmaterialien auf Vliesbasis andererseits sind vom Gefühl her sehr weich und stoffartig, neigen aber dazu, mehr von der Menstruationsflüssigkeit an oder direkt unterhalb der Oberfläche des Abdeckmaterials zu halten, was wiederum hervorruft, dass das Produkt Einbußen in Bezug auf Eigenschaften wie Sauberkeit und Trockenheit aufweist. Der Unterschied in der Funktionalität ist ein direktes Ergebnis der Struktur von Vliesen, die eine geringe durchschnittliche Porengröße und eine uneinheitliche Porengrößenverteilung umfassen.
Bei absorbierenden Artikeln werden typischerweise verschiedene Arten von absorbierenden Kissen eingesetzt, die aus Zellulosefasern zusammengesetzt sind. Besondere absorbierende Bekleidungsstücke sind ausgestaltet worden, um die Verteilung der absorbierten Flüssigkeit zu steuern. Zum Beispiel kann ein absorbierender Artikel eine flüssigkeitsdurchlässige Transportlage aufweisen, die zwischen einer Deckschichtlage und einem absorbierenden Körper angeordnet ist. In anderen Formen kann ein herkömmliches absorbierendes Element Fluidlagerungs- und -erfassungszonen aufweisen, die aus Zelluloseflaum gemischt mit absorbierenden, Gel bildenden Partikeln zusammengesetzt sind, und kann eine doppellagige Anordnung eines absorbierenden Kerns umfassen, die ein unteres Flaumkissen, das Hydrogelpartikel enthält, und ein oberes Flaumkissen mit wenigen oder keinen Hydrogelpartikeln umfasst.
Außerdem kann der absorbierende Kern aus synthetischen Fasern in Kombination mit natürlichen Fasern bestehen. Diese Arten von Strukturen neigen dazu, elastischer zu sein, und weisen unter Belastung oder wenn sie in Berührung mit Fluid kommen eine einheitlichere Porenstruktur als herkömmliche Absorbenzien auf.
Herkömmliche hydrophile Abdeckmaterialien oder Deckschichten in Kontakt mit der Haut transportieren Körperfluida wirksam in den absorbierenden Kern, aber sie verursachen ein nasses Gefühl an der Haut der Anwenderin und können sich negativ auf die Gesundheit der Haut auswirken. Außerdem können sie Flüssigkeit in die Ebene der Lage saugen, wodurch der Flüssigkeit erlaubt wird, die Ränder des absorbierenden Artikels zu erreichen und möglicherweise auszulaufen oder hinauszusickern.
Um das Ziel von Weichheit und trockenem Gefühl bei Deckschichten von absorbierenden Artikeln zu erreichen, sind viele Hersteller zu Vliesstoffen, die aus hydrophoben Fasern hergestellt sind, als Körper berührende Deckschicht übergegangen. Während die Verwendung von hydrophoben Vliesstoffen zu einem verbesserten trockenen Gefühl führt, behindert das hydrophobe Material das Aufsaugen in den absorbierenden Kern, was dazu führt, dass Fluid sich an der Oberfläche sammelt, bis genug Druck ausgeübt wird, um die Struktur unter Bedingungen von geringem Druck und Fluss zu durchdringen. In der Folge kann das Fluid vom Kissen ablaufen und auslaufen.
Um die schlechten Saugeigenschaften und absorbierenden Eigenschaften von hydrophoben Materialien zu verbessern, ist bekannt, eine Appretur, die oberflächenaktive Stoffe umfasst, auf die Oberfläche der hydrophoben Fasern aufzutragen, was diese benetzbar macht, oder Fasern einzubringen, die an sich benetzbar sind. An sich benetzbare Fasern können natürlich sein, wie z.B. Zellulose, oder synthetisch, wie z.B. Reyon, Polyester oder Polyamide. Obwohl sie gute Aufnahmeeigenschaften bereitstellen, bringen benetzbare Fasern eine höhere Fluidrückhaltung und mehr Fluidbeschmutzung.
Im Falle von absorbierenden Kissen für die Frauenhygiene werden allgemein zwei unterschiedliche Ansätze in Bezug auf Deckschichten oder Abdeckungen verfolgt. Ein Ansatz ist, ein weiches, stoffartiges, hydrophiles Vliesmaterial zu verwenden, das die Bequemlichkeit erhöht, aber den Nachteil der Fluidrückhaltung und Beschmutzung hat. Ein zweiter Ansatz ist, einen mit Öffnungen versehenen Plastikfilm aus hydrophobem Polymer oder anderen Materialien zu verwenden. Das hydrophobe Abdeckmaterial weist viele Körperfluida ab, während die Öffnungen das Wegsaugen von der Abdeckung in das absorbierende Material darunter erlauben.
Theoretisch sollte das hydrophobe, mit Öffnungen versehene Material ermöglichen, dass die Haut der Anwenderin verhältnismäßig trocken bleibt, während das Saugen in z-Richtung (senkrecht zu der Ebene der Abdeckung) in den darunter liegenden absorbierenden Kern ermöglicht wird. In der Praxis allerdings bringen hydrophobe, mit Öffnungen versehene Filme viele Probleme mit sich. Mit Öffnungen versehene Filme haben den Nachteil, dass sie von manchen Anwenderinnen auf Grund ihres plastikartigen und heißen Gefühls nicht gemocht werden. Außerdem können sich zwischen dem Film und der Haut der Anwenderin Taschen oder Ansammlungen von Flüssigkeit bilden. Bei fehlendem hydraulischem Druck oder physischem Zusammendrücken kann sich besonders Menstruationsflüssigkeit an der hydrophoben Oberfläche sammeln anstatt in die Öffnungen durchzutreten, insbesondere wenn es einen deutlichen Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem darunter liegenden absorbierenden Material gibt.
Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Abdeckmaterial, das die saubere und trockene Fühleigenschaft von hydrophoben Filmabdeckmaterialien bereitstellen kann, während auch die Weichheit von Vliesabdeckmaterialien verliehen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist ein Ziel der Erfindung, eine Materialstruktur zur Verwendung als Deckschicht oder Abdeckung in einem absorbierenden Hygieneartikel bereitzustellen, wie z.B. in einer Damenbinde, einer Menstruationsbinde, einer Slipeinlage, einem Inkontinenzartikel, bei Windeln oder Höschen zur Sauberkeitserziehung bei Kleinkindern, in der Erwachsenenhygiene oder Kinderhygiene, bei Binden oder Wundauflagen, die in der Lage sind, mit viskosen oder viskoelastischen Fluida sowie elastischen Fluida umzugehen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine Deckschicht oder Abdecklage für absorbierende Hygieneartikel bereitzustellen, die weich und bequem, absorbierend, sauber und trocken ist.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden durch ein mehrlagiges Abdecksystem für absorbierende Hygieneartikel gemäß der Erfindung erreicht, das eine Decklage und eine Unterlage umfasst, wobei die Decklage mehrere Decklageöffnungen bildet, die sich hinunter in und/oder durch die Unterlage hindurch erstrecken, und Stegbereiche zwischen den Öffnungen aufweist, wobei die Decklage die Unterlage in den Stegbereichen berührt und die Unterlage eine höhere Durchlässigkeit als die Decklage und ein größeres Hohlraumvolumen als die Decklage aufweist. Die Decklage und die Unterlage sind jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vliesen, Geweben, Schäumen, Faserstrukturen und Gemischen und Kombinationen daraus. Daher ist der Ansatz der Erfindung, die Attribute von Weichheit und Bequemlichkeit anzunehmen, die Vliesabdeckungen typischerweise bieten, und das Thema der schlechten Fluidfunktionalität anzugehen, das typisch für herkömmliche Vliesabdeckungen ist. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist es wichtig zu verstehen, warum diese Systeme eine schlechte Fluidfunktionalität aufweisen, und die Möglichkeiten zu erkennen, um diese Themen anzugehen. Dokument WO 96/39109 offenbart ein SMS (spinngebunden-schmelzgeblasen-spinngebunden), bei dem die spinngebundene Lage ein geringeres Flächengewicht aufweist als die schmelzgeblasene Lage.
Es ist auf dem Fachgebiet gut bekannt, dass Vliesbahnen eine unregelmäßige Anordnung von Fasern umfassen, die durch Bindungspunkte verbunden sind, welche die mechanische Einheit für diese Materialien bereitstellen. Diese Eigenschaften haben einen wichtigen Einfluss auf die Fluidbewältigung. Auf Grund der unregelmäßigen Anordnung der Fasern liegt eine uneinheitliche Porengröße über die Breite und Länge einer bestimmten Bahn vor. Als Folge dieser Uneinheitlichkeit wird Fluid in den kleinen Poren gehalten, wodurch ein Material geschaffen wird, dem eine saubere und trockene Erscheinung fehlt. Außerdem stellen die Bindungspunkte eine Barriere für das Fluid beim Durchdringen der Netzstruktur der Bahn dar und halten das Fluid, bis eine Kraft angewendet wird, die verursacht, dass das Fluid rücknässt. Ein Teil der Neuartigkeit der Erfindung ist, einen engeren Kontakt der mit Öffnungen versehenen Decklage mit einer zweiten Lage bereitzustellen, um die notwendigen Desorptionsmittel bereitzustellen, die eine Fluidbewegung zum absorbierenden Kern ermöglichen. Die Erfindung betrifft, ist aber nicht beschränkt auf die Verwendung eines Zweilagenlaminates, das mit Öffnungen versehen ist, um die Durchlässigkeit zu erhöhen. Außerdem stellen Unterschiede in Oberflächenenergie, Benetzbarkeit oder Oberflächenbehandlung bessere Desorption von viskoelastischen Fluida von der Decklage bereit. Die zweite Materiallage weist ein größeres Hohlraumvolumen auf als die erste Lage, um eine rasche Aufnahme bereitzustellen und eine Rücknässung zu verringern, während eine Trennung des Fluids bereitgestellt wird, wodurch den Konsumenten ermöglicht wird, einen bestimmten Abstand des Fluids zu der oberen Abdeckung wahrzunehmen, was zu einer sauberen und trockenen Wahrnehmung führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser zu verstehen sein, die in Verbindung mit den Zeichnungen vorgenommen wird:
1 ist ein schematisches Diagramm einer Geschwindigkeits-Blockvorrichtung, die geeignet ist zur Verwendung bei der Bestimmung der Fluidaufnahmezeit eines Materials oder von Materialsystemen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung betrifft ein Abdeck- oder Deckschichtmaterial zur Verwendung in absorbierenden Hygieneartikeln, das, wenn es in Verbindung mit einem absorbierenden Kern verwendet wird, eine bessere Bewältigung von viskosen Fluida ermöglicht. Die richtige Bewältigung dieser Fluida erfordert insbesondere für Damenhygieneanwendungen eine gute Aufnahme (Absorptionsfähigkeit), geringe Beschmutzung (Sauberkeit), geringe Rücknässung (Trockenheit) und geringe Fluidrückhaltung (Trockenheit). Das Material der Erfindung stellt diese Attribute unter einem großen Bereich von Druck- und Fließbedingungen bereit.
Somit umfasst die hier offenbarte Erfindung ein mehrlagiges Verbundabdecksystem für absorbierende Hygieneartikel, umfassend eine Decklage und eine Unterlage, wobei die Durchlässigkeit der Decklage geringer ist als die Durchlässigkeit der Unterlage. Die Durchlässigkeit der Decklage liegt vorzugsweise im Bereich von 80 bis 3000 Darcy und die Durchlässigkeit der Unterlage liegt vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 28.000 Darcy. Die Decklage bildet mehrere Öffnungen und umfasst Stegbereiche zwischen den Öffnungen. Die Decklage berührt in den Stegbereichen die Unterlage. Das ist wichtig, um einen engen Kontakt zwischen der Decklage und der Unterlage zu halten, um die nötigen Wege zum Fluidtransport zur Unterlage bereitzustellen. Außerdem ermöglicht die höhere Durchlässigkeit der Unterlage eine leichte Desorption durch einen absorbierenden Kern, der unterhalb der Abdeckung/Deckschicht der absorbierenden Hygieneartikel angeordnet ist. Die Decklage und die Unterlage sind jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vliesen, Geweben, Schäumen, Faserstrukturen und Gemischen und Kombinationen daraus.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich Öffnungen durch die Decklage und die Unterlage, wodurch die Durchlässigkeit beider Materiallagen erhöht wird. Die Öffnungen erfüllen mehrere Funktionen. Sie schaffen ein visuell auffälliges Material, das Offenheit, Atmungsaktivität und Nützlichkeit der Funktion vermittelt. Wichtiger allerdings ist, dass sie Wege für die Fluidbewegung durch die Struktur bereitstellen. Öffnungen stellen auch Hohlraumvolumen bereit, um für verschiedene Volumina von Fluideinwirkungen zu passen, und sie eliminieren Fasern, wodurch kleine Poren verringert werden, die das Fluid einschließen. Die Größe, Gestalt und Tiefe der Poren sind entscheidend bei der Festlegung der Fluidbewältigungseigenschaften.
Zum Beispiel verringert das Erhöhen der gesamten offenen Fläche des Abdecksystems durch Hinzufügen von mehr Öffnungen die Zahl von Faserbereichen, wodurch die Aufnahme verbessert wird, Beschmutzung verringert wird und Fluidrückhaltung verringert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die gesamte offene Fläche der Decklage des Abdecksystems, die durch diese Öffnungen gebildet wird, im Bereich von 5 % bis 50 %. Ein Anstieg der Öffnungsgröße bei gleich bleibenden offenen Flächen verbessert zwar die Aufnahme, erhöht aber auch die Rücknässung.
Wir glauben auch, dass die Form der Öffnungen die Fluidbewältigungseigenschaften beeinflusst. Für Formen, die verengt sind, wie z.B. dünne Rechtecke (wobei der begrenzende Faktor Linien sind), ist die Fluidaufnahme schwieriger als bei offeneren Strukturen, wie z.B. Kreisen oder Quadraten. Die Öffnungen des Abdecksystems der Erfindung sind vorzugsweise von offener Strukturart und weisen eine Größe im Bereich von 100 Mikron bis 3.000 Mikron im Durchmesser auf. Man muss auch die Porengröße und die offene Fläche so ausbalancieren, dass für den Konsumenten ein ansprechender visueller Eindruck entsteht und dennoch die Fluidfunktionalität ausgeglichen wird.
Das Material der Erfindung umfasst viele andere Variationen, welche die Leistung verbessern. Diese Variationen umfassen das Maßschneidern der Eigenschaften von Struktur und Oberflächenchemie der Decklage und der Unterlage auf synergistische Weise, damit Interaktionen zwischen diesen verbessert werden, um bessere Fluidbewältigung zu erreichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material der Erfindung ein Zweilagen-Verbundstoff, der eine Decklage und eine Unterlage umfasst und Öffnungen aufweist, die sich durch beide Lagen erstrecken. Einige grundlegende Parameter sind für die Struktur der Decklage wichtig, einschließlich Hohlraumvolumen, Porengröße und Oberflächenchemie. Typischerweise sollte die Decklage große Poren aufweisen, um den Fluidtransport zu den darunter liegenden Lagen zu ermöglichen. Das Erhöhen der Durchlässigkeit der Decklage verbessert die Fluidaufnahme und ermöglicht den Fluidtransport zu den darunter liegenden Lagen. Die Decklage sollte auch ein geringes Hohlraumvolumen aufweisen. Da typische Vliese eine uneinheitliche Porengrößenverteilung und kleine Poren aufweisen, ist eine Behandlung der Decklage erforderlich, um eine Aufnahme zu ermöglichen. Die Art und das Maß der Behandlung müssen optimiert werden, um eine geeignete Benetzbarkeit für die Aufnahme bei allen Druck- und Fließbedingungen sicherzustellen, während das Maß der Fluidrückhaltung, Rücknässung und Beschmutzung ausbalanciert wird. Als Alternative gibt es spezielle Gruppen von Behandlungschemikalien, welche die Beschmutzung verringern. Manche dieser Chemikalien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Polysiloxanpolyether, wie in US-Patentschrift 5,525,415 besprochen.
Wie zuvor erwähnt, sollte die Decklage ein verhältnismäßig geringes Hohlraumvolumen aufweisen. Ein geringeres Hohlraumvolumen stellt einen raschen Fluidtransport zu der unteren Lage bereit, während ein Hängenbleiben von Fluid in kleinen Poren in diesen Lagen minimiert wird. Allerdings sollten das geringe Hohlraumvolumen und die großen Poren der Decklage bei einem Material verwendet werden, das eine passende Fluidmaskierung aufweist, um eine saubere und trockene Erscheinung zu erreichen, während eine geeignete mechanische Einheit und Bildung erhalten bleiben, um ihre Struktur beim Gebrauch zu erhalten.
Die Unterlage des mehrlagigen Abdecksystems der Erfindung weist, wie zuvor erwähnt, eine Durchlässigkeit auf, die größer ist als die Durchlässigkeit der Decklage. Die hohe Durchlässigkeit und die größeren Porengrößen der Unterlage im Vergleich zu der Durchlässigkeit des absorbierenden Kerns des absorbierenden Hygieneartikels ermöglichen Desorption. Wie zuvor erwähnt, ist das Hohlraumvolumen der Unterlage größer als das Hohlraumvolumen der Decklage, um ausreichende Kapazität für die Fluidlagerung bereitzustellen, um mit großen und kleinen Fluideinwirkungen umgehen zu können. Wenn das Hohlraumvolumen der Unterlage zu gering ist, kann sich Fluid an der oberen Oberfläche der Abdeckung sammeln, wodurch die Möglichkeit für ein Ablaufen oder ein Verschmieren auf der oberen Oberfläche der Abdeckung geschaffen wird. Wenn allerdings das Hohlraumvolumen zu groß ist, dann steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Fluid in der Struktur hängt und nicht angemessen von der absorbierenden Lage desorbiert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Decklage ein durchschnittliches Hohlraumvolumen im Bereich von 97 ml/m² bis 1550 ml/m² (0, 0625 ml/in² bis 1, 0 ml/in²) auf und die Unterlage weist ein durchschnittliches Hohlraumvolumen im Bereich von 484 ml/m² bis 6394 ml/m² (0, 3125 ml/in² bis 4, 125 ml/in²) auf.
Eine noch andere Anforderung an die Unterlage ist, dass sie eine ausreichende Benetzbarkeit für die Fluidbewegung aufweist. Gemäß einer Ausführungsform sind die Poren der Unterlage viel großer als die Poren der Decklage. In der Folge leitet das Material Fluid in die z-Richtung (in die Tiefe der Materiallagen), anstatt das Fluid in die x-y-Richtung (lateral innerhalb der Materiallagen) zu verteilen. Obwohl die Poren groß sind, ist eine Behandlung erforderlich, um Fluid durch die Bahn und in das Absorbens zu transportieren. Indem die Unterlage benetzbarer als die Decklage gemacht wird, wird ein Oberflächenchemie- oder Oberflächenenergiegradient geschaffen, der ermöglicht, dass das Fluid wirksamer von der Decklage des Verbundstoffes desorbiert wird.
Wie zuvor erwähnt bildet die Decklage des mehrlagigen Abdecksystems der Erfindung mehrere Decklageöffnungen und weist Stegbereiche zwischen den Öffnungen angeordnet auf. Die Decklage berührt in den Stegbereichen die Unterlage. Die Qualität dieser Schnittfläche ist sehr wichtig. Wenn zum Beispiel die Schnittfläche nur schwach zwischen den Materialien befestigt ist, dann können sich beim tatsächlichen Gebrauch die Lagen trennen, wodurch ein Fluidtransport über die Lagen unmöglich wird. Das kann zu einer nassen oberen Abdeckung führen und kann zu einem Auslaufen führen, sobald das Fassungsvermögen der Decklage überschritten worden ist. Die Schnittfläche zwischen den Materiallagen kann durch sekundäre Bindung von physikalischer Verschlingung oder durch eine stärkere primäre Bindung verbessert werden, die durch Vermischen der Phasen jeder Lage erreicht wird. Als Alternative kann ein guter Kontakt zwischen der Decklage und der Unterlage auch durch chemische und/oder physikalische Bindung erreicht werden. Andere Mittel zur Bindung umfassen Klebebindung, Wärmebindung, Ultraschallbindung oder eine Kombination daraus. Bindung kann auch direkt an der Öffnungsschnittstelle zwischen den zwei Lagen oder auch an der Faserschnittstelle stattfinden. Kontakt zwischen diesen zwei Lagen ist in beiden Fällen extrem wichtig. Je mehr Kontakt zwischen den Lagen in den Öffnungen, desto leichter kann Fluid zum Absorbens transportiert werden. Ähnlich, je besser die Schnittstelle zwischen der Decklage und der Unterlage in den Faserbereichen, desto leichter kann Fluid von der Decklage zur Unterlage transportiert werden.
Faserelemente oder faserartige Elemente in der Öffnung können ebenfalls das Hängenbleiben von Fluid und eine Rückhaltung in Abhängigkeit von ihrer Größe, Oberflächenchemie und Position verursachen. Wenn das Innere der Öffnung von eher filmartiger Natur ist, dann wird Fluid leichter durch die Struktur transportiert. Es ist allerdings wichtig zu verstehen, dass das Erreichen einer filmartigen Struktur in der Öffnung auch die Steifheit des Materials erhöht, wodurch es sich weniger weich anfühlt. Außerdem kann das filmartig Machen der Öffnungen verursachen, dass sie am Öffnungseingang rau sind oder rauer, wenn sie von der Oberseite der Öffnung gefühlt werden. Wenn sie allerdings eine mehr faserige Struktur aufweisen, werden auch mehr Wege ermöglicht, damit Fluid durch den absorbierenden Kern treten kann, wenn Fluid in den Faserbereichen gehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Decklage eine Zweilagenstruktur mit einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt. Der obere Abschnitt weist eine definierte Porengröße, Durchlässigkeit und ein definiertes Hohlraumvolumen auf und der untere Abschnitt ist vorzugsweise benetzbarer als der obere Abschnitt. Die Porengröße und Durchlässigkeit des unteren Abschnittes sind ungefähr gleich wie oder kleiner als die Porengröße des oberen Abschnittes. Das Hohlraumvolumen des unteren Abschnittes kann gleich, kleiner oder größer als das Hohlraumvolumen des oberen Abschnittes sein. Der Vorteil dieser Art von Struktur ist, dass sie einen Benetzbarkeitsgradienten schafft, der Fluid von der oberen Oberfläche in die Materialien in den absorbierenden Kern zieht. Diese Materialstruktur kann unabhängig oder in Kombination mit der Unterlage und einem absorbierenden Kern verwendet werden. Mehr als ein erster und zweiter Abschnitt kann auch verwendet werden, wenn die Struktur und der Oberflächenchemiegradient in jeden Abschnitt eingebaut werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Unterlage des mehrlagigen Abdecksystems eine Zweilagenstruktur mit einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt. Eine Unterlage mit einer solchen mehrlagigen Struktur transportiert das Fluid nicht nur, stellt nicht nur Trennung und Hohlraumvolumen für das Fluid bereit, sondern verteilt das Fluid auch. Zum Beispiel kann der obere Abschnitt der Unterlage eine höhere Durchlässigkeit aufweisen als die Decklage, wie zuvor, aber die Struktur darunter kann aus einem zweiten Abschnitt bestehen, der eine geringere Durchlässigkeit für die Verteilung des Fluids aufweist, basierend auf der Ausrichtung der Fasern. Diese Struktur würde Fluidaufnahme und -verteilung ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Decklage ein Vliesbahnmaterial und die Unterlage ist ein durchluftgebundenes kardiertes Bahnmaterial, wobei das Vliesbahnmaterial und das durchluftgebundene kardierte Bahnmaterial durch ein Heißnadelöffnungsverfahren miteinander verbunden werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Vliesbahnmaterial ein spinngebundenes Material und die durchluftgebundene Bahnlage ist ein Schwallmaterial. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Vliesbahnmaterial ein gebundenes kardiertes Bahnmaterial und die durchluftgebundene kardierte Bahnlage ist ein Schwallmaterial.
Das mehrlagige Abdecksystem der Erfindung wird vorzugsweise durch gemeinsames mit Öffnungen Versehen der Decklage und der Unterlage hergestellt. Ein solches gemeinsames mit Öffnungen Versehen kann durch viele Verfahren durchgeführt werden, umfassend ein Nadelöffnungsverfahren mit gepaarten Walzen oder ein Nadelöffnungsverfahren mit Muster-/Ambosswalzen.
Das Nadelöffnungsverfahren mit gepaarten Walzen wird weithin verwendet, um einlagige Materialien mit Öffnungen zu versehen. Wir haben dieses Verfahren verwendet, um eine mehrlagige Struktur mit Öffnungen zu versehen, wobei sich die Öffnungen durch alle Lagen des mehrlagigen Abdecksystems erstrecken. Bei diesem Verfahren wird ein Material mit geringer Durchlässigkeit auf ein Material mit hoher Durchlässigkeit gewickelt und die zwei Materialien werden dann über eine gebogene Stange zu einer Öffnungseinheit und durch einen Spalt geführt. Der Spalt besteht aus einem Paar von zwei gepaarten Walzen, einer männlichen und einer weiblichen. Die männliche Walze ist durch eine Serie von Nadeln gekennzeichnet, die in einem spezifischen Muster angeordnet sind und sich von einer Rolle weg erstrecken. Die weibliche Walze ist durch eine Serie von Löchern gekennzeichnet, in welche die Nadeln der männlichen so passen sollten, dass die zwei Walzen zusammenpassen. Die zwei Walzen werden mit einem angepassten Getriebe angetrieben, um Übereinstimmung sicherzustellen. Die zwei Walzen werden mit elektrischen Heizvorrichtungen erhitzt. Wenn die Materialien durch den Spalt treten, werden sie durch einen grundlegenden Präge- oder Stanzmechanismus mit Öffnungen versehen, durch welchen Öffnungen durch Temperatur und Druck geschaffen werden. Nach dem Versehen mit Öffnungen werden die Materialien auf eine Rolle gewickelt.
Die Ausstattung, die zur Nadelöffnung des mehrlagigen Abdecksystems der Erfindung verwendet wird, weist zwei Walzen auf, die übereinander angeordnet sind. In einem Fall umfasst die obere Walze (männliche Walze) Platten, in denen Nadeln mit einem Durchmesser von 2 mm (0,081 Inch), die ein definiertes Muster bereitstellen, befestigt werden können. Andere Muster können verwendet werden, die aus Nadeln von anderer Größe und Gestalt bestehen. Die weibliche Walze weist Löcher in ihrer Struktur auf, in welche die Nadeln passen können. Die Trennung auf den zwei Walzen kann variiert werden in Abhängigkeit vom Material, das bearbeitet wird. Wärme wird auf beide Walzen angewendet, um das Verfahren zu unterstützen. Die Temperatur der oberen Walze liegt im Bereich von 100 °F (37,8 °C) bis 500 °F (260 °C). Die Temperatur der unteren Walze liegt ebenfalls im Bereich von 37,8 °C bis 260 °C (100 °F bis 500 °F). Das Material wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,28 bis etwa 98,4 m (etwa 10 bis etwa 300 Fuß) pro Minute bearbeitet. Spannung wird entweder auf die Lage mit der geringen Durchlässigkeit oder auf die Lage mit der hohen Durchlässigkeit ausgeübt unter Verwendung einer angetriebenen Abwicklungsvorrichtung. Wenn Spannung auf das Material mit der höheren Durchlässigkeit ausgeübt wird, entspannt sich das Material nach dem mit Öffnungen Versehen, und die Lage mit der hohen Durchlässigkeit kräuselt sich, was mehr Zwischenfaserkontakt zwischen den Lagen hervorruft und der Deckschicht ein weiches, polsterartiges Gefühl verleiht. Wenn Spannung auf die Lage mit der geringen Durchlässigkeit ausgeübt wird, entspannt sich das Material nach dem mit Öffnungen Versehen, wodurch ein weiches, polsterartiges Material geschaffen wird.
Ein anderes Verfahren, das geeignet ist zur Herstellung des mehrlagigen Abdeckmaterials der Erfindung, ist das Öffnungsverfahren mit Muster-/Ambosswalze, das aus vier grundlegenden Schritten besteht: (1) Abwickeln, (2) mit Öffnungen Versehen, (3) Schlitzen und (4) Aufwickeln. Für unser Pilotverfahren werden zwei Materialien auf angetriebene Abwickelvorrichtungen gegeben. Das Material mit der geringen Durchlässigkeit wird auf der ersten angetriebenen Abwickelvorrichtung angeordnet, während das Material mit der hohen Durchlässigkeit auf der zweiten angetriebenen Abwickelvorrichtung angeordnet wird. Diese zwei Materialien werden dann zur Bearbeitung der Bahn über/durch mehrere Walzen geführt, wobei das Material mit der geringen Durchlässigkeit auf dem Material mit der hohen Durchlässigkeit angeordnet wird. Die Materialien werden dann über eine Ziehwalze geführt, welche die Geschwindigkeit des Eintretens in den Spalt steuert. Beide Materialien laufen dann zu einer Öffnungseinheit, wo sie durch einen Spalt geführt werden, der aus einer erhitzten Musterwalze und einer erhitzten Ambosswalze besteht, wobei Öffnungen basierend auf unterschiedlichen Geschwindigkeiten geschaffen werden. Sowohl die Musterwalze als auch die Ambosswalze sind aus Stahl hergestellt, obwohl andere Materialzusammensetzungen verwendet werden können. Diese Walzen werden unter Verwendung eines internen Ölsystems erhitzt, obwohl andere Mittel zum Erhitzen verwendet werden könnten, wie z.B. elektrische Heizvorrichtungen oder Infrarotlampen. Öffnungen werden im Verbundstoff geschaffen, wenn die Geschwindigkeit der Ambosswalze rascher geführt wird als die Geschwindigkeit der Musterwalze. Vermutlich werden Öffnungen geschaffen, weil ein Volumen in den Spalt kommt, wodurch die Verweilzeit erhöht wird, und durch die Wirkung von Reibung und Wärme werden die Nadeln in oder durch eine oder mehrere Lagen des mehrlagigen Abdecksystems geschmolzen. Die geschaffenen Öffnungen basieren auf einer Musterwalze. Jede Anzahl von Musterwalzen kann verwendet werden und ihr Muster würde dem Öffnungsmuster im Material entsprechen. Dieses Muster hat erhebliche Auswirkungen auf die Fluidhandhabung und ästhetisch auf die Wahrnehmung des Konsumenten. Der mit Öffnungen versehene Verbundstoff wird dann durch eine Schlitzstation geführt, wo das Material auf eine gewünschte Breite geschnitten wird und schließlich auf eine Basisrolle aufgewickelt wird. Spannung kann entweder auf die Lage mit der geringen Durchlässigkeit oder auf die Lage mit der hohen Durchlässigkeit ausgeübt werden unter Verwendung der angetriebenen Abwickelvorrichtung. Wenn Spannung auf das Material mit der höheren Durchlässigkeit ausgeübt wird, entspannt sich das Material nach dem mit Öffnungen Versehen und das Material mit der hohen Durchlässigkeit kräuselt sich, wodurch mehr Zwischenfaserkontakt zwischen den Lagen verursacht wird und der Deckschicht ein weiches, polsterartiges Gefühl verliehen wird. Wenn Spannung auf die Lage mit der geringen Durchlässigkeit ausgeübt wird, entspannt sich das Material nach dem mit Öffnungen Versehen, wodurch ein weiches, polsterartiges Material geschaffen wird.
DEFINITIONEN
Für die folgenden Beispiele gibt es für einige Schlüsselwörter und Begriffe, die hier verwendet werden, die folgenden Definitionen:
"Spinngebunden" bezieht sich auf eine Vliesbahn, die durch Schmelzspinnen von Fasern hergestellt wird. Für die nachfolgenden Beispiele bestanden die Fasern aus Polypropylen E5D47 mit der Zugabe von 8 % TiO₂-Konzentrat mit der Bezeichnung AMPACET 41438. Zusätzlich könnte die Bahn aus festen, geformten, hohlen oder Bikomponentenfasern oder einer Kombination daraus bestehen.
"BCW-Chisso" bezieht sich auf eine voluminöse Vliesbahn, die durch Kardieren von Fasern und Ausrichtung derselben zu einer Bahn geschaffen wird. Diese Bahn wird dann durch einen Durchlufttrockner geführt, wo sie gebunden wird. Die Fasern, die in dieser Bahn verwendet werden, bestehen aus einer Bikomponentenfaser von Chisso, die aus 50/50 Gewichtsprozent Hülle-Kern besteht, wobei die Hülle aus LLDPE hergestellt ist und der Kern Polypropylen umfasst. Um sie benetzbar zu machen, wurde ein oberflächenaktives Mittel, HR6, auf die Faser aufgetragen.
"Spinngebunden+" bezieht sich auf eine Vliesbahn, die durch Schmelzspinnen hergestellt wird. Für dieses Material wurde eine 50/50 Seite-an-Seite-Bikomponentenfaser verwendet, umfassend LLDPE Dow XUS61800.41 und PP Exxon 3445 mit der Zugabe eines 8 % TiO₂-Konzentrates mit der Bezeichnung AMPACET 41438.
"Gemeinsam mit Öffnungen versehener Verbundstoff" bezieht sich auf einen Verbundstoff, der aus einem spinngebundenen Material oben und einem BCW-Chisso-Material darunter besteht. Diese zwei Materialien werden dann mit Öffnungen versehen, um Löcher zu schaffen, die sich durch beide Lagen erstrecken. Eine Schnittstelle wird zwischen diesen zwei Materialien geschaffen, die durch leichten Kontakt und/oder Verschlingung und/oder Durchdringung und/oder Bindung dargestellt wird. Der Grad oder das Ausmaß davon hängt von der speziellen Materialzusammensetzung und den Verfahrensbedingungen ab. Die Öffnungen, die sich durch beide Lagen erstrecken, werden durch eine Faser-/filmartige Struktur repräsentiert, die durch Schmelzen und etwas Fluss der Faser geschaffen wird.
"Lage" ist definiert als Material mit einer einmaligen gegebenen Zusammensetzung, Struktur und Oberflächenchemie.
"Mehrlagige Struktur" ist definiert als Material oder Materialien aus mehr als einer Lage, wobei Gradienten von Struktur, Benetzbarkeit, Zusammensetzung, Faserdenier, Porengröße, Porenvolumen und/oder Oberflächenchemie zwischen den Lagen vorkommen, und es kann in einem oder mehreren Schritten hergestellt werden.
"Menstruationssimulans" ist ein Material, das die viskoelastischen und anderen Eigenschaften von Menstruationsflüssigkeit simuliert. Um das Fluid herzustellen, wird Blut, wie z.B. defibriniertes Schweineblut, durch Zentrifugieren bei 3000 U/min für 30 Minuten separiert, obwohl andere Verfahren oder Geschwindigkeiten und Zeiten verwendet werden können, falls sie wirksam sind. Das Plasma wird getrennt und getrennt gelagert, der schwabbelige Überzug wird entfernt und weggeworfen und die gepackten roten Blutzellen ebenfalls getrennt gelagert. Eier, wie z.B. große Hühnereier, werden getrennt, der Dotter und die Hagelschnüre weggeworfen, und das Eiweiß aufbewahrt. Das Eiweiß wird in dicke und dünne Anteile getrennt durch Sieben des Eiweiß durch ein 1000 Mikron Nylongitter für etwa drei Minuten, und der dünnere Anteil wird weggeworfen. Alternative Siebmaschengrößen können verwendet werden und die Zeit oder das Verfahren können variiert werden, vorausgesetzt dass die Viskosität zumindest wie erforderlich ist. Der dicke Anteil von Eiweiß, der auf dem Sieb geblieben ist, wird genommen und in eine 60 cm³ Spritze gezogen, die dann auf eine programmierbare Spritzenpumpe gegeben wird, und wird dann homogenisiert durch fünfmaliges Ausstoßen und Wiedereinfüllen des Inhalts. In unserem Fall wurde die Homogenisierung durch die Spritzenpumpengeschwindigkeit von etwa 100 ml/min und den Innendurchmesser der Röhre von etwa 3 mm (0,12 Inch) gesteuert. Nach dem Homogenisieren weist das dicke Eiweiß eine Viskosität von etwa 20 Centipoise bei 150 s^–1 auf und wird dann zentrifugiert, um Partikel und Luftblasen zu entfernen. Nach dem Zentrifugieren wird das dicke homogenisierte Eiweiß, das Ovomucin enthält, unter Verwendung einer Spritze zu einer 300 cm³ FENWAL Transfer-Packung hinzugefügt. Dann werden 60 cm³ des Schweineplasmas zu der Transferpackung hinzugefügt. Die Transferpackung wird verklammert, alle Luftblasen werden entfernt, dann wird sie in einen Stomacher Labormischer gegeben, wo sie bei normaler (oder mittlerer) Geschwindigkeit für etwa 2 Minuten gemixt wird. Dann wird die Transferpackung aus dem Mischer genommen, 60 cm³ roter Schweineblutzellen werden hinzugefügt, und der Inhalt wird händisch gemischt durch Kneten für etwa 2 Minuten oder bis der Inhalt homogen erscheint. Die endgültige Mischung weist einen Gehalt an roten Blutzellen von etwa 30 Gewichtsprozent auf und liegt im Allgemeinen zumindest im Bereich von 28-32 Gewichtsprozent für künstliche Menstruationsflüssigkeit. Die Menge an Eiweiß beträgt etwa 40 Gewichtsprozent.
TESTVERFAHREN
A. Geschwindigkeitsblock-Aufnahmetest
Dieser Test wird verwendet, um die Aufnahmezeit einer bekannten Menge an Fluid in ein Material und/oder Materialsystem zu bestimmen. Die Testvorrichtung besteht aus einem Geschwindigkeitsblock 10. Ein 4'' × 4'' Stück Absorbens 14 und Abdeckung 13 werden ausgestanzt. Die jeweiligen Abdeckungen werden in den jeweiligen Beispielen beschrieben. Das Absorbens, das für diese Studien verwendet wurde, war ein Standardabsorbens und bestand aus einem 250 g/m² luftabgelegten Material aus 90 % Coosa 0054 und 10 % HC T-255 Bindemittel. Die Gesamtdichte für dieses System betrug 0,10 g/cm³. Die Abdeckung 13 wurde über dem Absorbens 14 angeordnet und der Geschwindigkeitsblock 10 wurde auf den zwei Materialien angeordnet. 2 ml eines Menstruationssimulans wurden in den Fülltrichter 11 der Testvorrichtung geleert und eine Zeitschaltuhr wurde eingeschaltet. Das Fluid bewegte sich vom Fülltrichter 11 in eine Kapillare 12, wo es auf das Material oder Materialsystem geleert wurde. Die Zeitschaltuhr wurde angehalten, wenn das ganze Fluid in das Material oder Materialsystem absorbiert war, wie von der Kammer in der Testvorrichtung beobachtet wurde. Die Aufnahmezeit für eine bekannte Menge an Testfluid wurde für ein gegebenes Material oder Materialsystem aufgezeichnet. Dieser Wert ist ein Maß für die Absorptionsfähigkeit eines Materials oder Materialsystems. Typischerweise wurden 5 bis 10 Wiederholungen dieses Tests durchgeführt und die durchschnittliche Aufnahmezeit wurde bestimmt.
B. Rücknässungstest
Dieser Test wird verwendet, um die Menge an Fluid zu bestimmen, die zur Oberfläche zurückkommt, wenn eine Last angelegt wird. Die Menge an Fluid, die durch die Oberfläche zurückkommt, wird "Rücknässungswert" genannt. Je mehr Fluid durch die Oberfläche kommt, desto größer ist der "Rücknässungswert". Niedrigere Rücknässungswerte hängen mit einem trockeneren Material und damit einem trockeneren Produkt zusammen. Bei Betrachtung der Rücknässung sind drei Eigenschaften wichtig: (1) Aufnahme, wenn das Material/System keine gute Aufnahmeeigenschaften aufweist, dann kann Fluid rücknässen, (2) Fähigkeit des Absorbens, Fluid zu halten (je mehr das Absorbens das Fluid hält, desto weniger steht für ein Rücknässen zur Verfügung) und (3) Rückfluss, je mehr die Abdeckung das Fluid am Zurückkommen durch die Abdeckung hindert, desto geringer die Rücknässung. In unserem Fall werten wir ein Abdecksystem aus, bei dem das Absorbens konstant gehalten wird, und daher beschäftigen wir uns nur mit den Eigenschaften (1) und (3), Aufnahme und Rückfluss.
Ein 10,16 cm × 10,16 cm (4'' × 4'') großes Stück Absorbens und Abdeckung wurden ausgestanzt. Die jeweiligen Abdeckungen sind in den jeweiligen Beispielen beschrieben. Das Absorbens, das für diese Studien verwendet wurde, war ein Standardabsorbens und bestand aus einem 250 g/m² luftabgelegten Material aus 90 % Coosa 0054 und 10 % HC T-255 Bindemittel. Die Gesamtdichte für dieses System betrug 0,10 g/cm³. Die Abdeckung wurde über dem Absorbens angeordnet und der Geschwindigkeitsblock wurde auf den zwei Materialien angeordnet. In diesem Test werden 2 ml Menstruationssimulans in die Geschwindigkeitsblockvorrichtung gegeben und in eine 10,16 cm × 10,16 cm (4'' × 4'') große Probe von Abdeckmaterial absorbieren gelassen, das auf ein 10,16 cm × 10,16 cm (4'' × 4'') großes Stück Absorbens gelegt wurde. Das Fluid darf 1 Minute lang mit dem System zusammenwirken und der Geschwindigkeitsblock befindet sich auf den Materialien. Das Materialsystem, Abdeckung und Absorbens, werden auf einen Beutel gelegt, der mit Fluid gefüllt ist. Ein Stück Löschpapier wird gewogen und auf das Materialsystem gelegt. Der Beutel wird vertikal bewegt, bis er in Kontakt mit einer Akrylplatte darüber kommt, wodurch das gesamte Materialsystem zuerst gegen die Löschpapierseite der Platte gedrückt wird. Das System wird gegen die Akrylplatte gedrückt, bis insgesamt 7 kPa (1 psi) angewendet wird. Der Druck wird fix für 3 Minuten gehalten, und danach wird der Druck entfernt und das Löschpapier wird gewogen. Das Löschpapier hält jegliches Fluid, das vom Abdeck-/Absorbenssystem darauf übertragen wurde. Der Gewichtsunterschied zwischen dem ursprünglichen Löschpapier und dem Löschpapier nach dem Versuch ist als "Rücknässungswert" bekannt. Typischerweise wurden 5 bis 10 Wiederholungen dieses Test durchgeführt und die durchschnittliche Rücknässung wurde bestimmt.
C. Aufnahme-/Beschmutzungstest
Ein Aufnahme-/Beschmutzungstest wurde entwickelt, der ermöglicht, dass die Beschmutzungsgröße, Intensität und die Fluidrückhaltung in den Komponenten mit Fluidfließgeschwindigkeit und Druck beobachtet werden können. Menstruationssimulans wurde als Testfluid verwendet. Ein 10,16 cm × 10,16 cm (4'' × 4'') großes Stück Absorbens und Abdeckung wurde ausgestanzt. Die jeweiligen Abdeckungen sind in den jeweiligen Beispielen beschrieben. Das Absorbens, das für diese Studien verwendet wurde, war ein Standardabsorbens und bestand aus einem 250 g/m² luftabgelegten Material aus 90 % Coosa 0054 und 10 % HC T-255 Bindemittel. Die Gesamtdichte für dieses System betrug 0,10 g/cm³. Ein Materialsystem, Abdeckung und Kern, mit einer Größe von 10,16 cm × 10,16 cm (4'' × 4'') wurde unter eine Akrylplatte mit einem Loch mit 3,175 mm (1/8'') Durchmesser in der Mitte gelegt. Ein Stück Rohr mit 3,175 mm (1/8'') Durchmesser wurde mit einem Verbindungsstück mit dem Loch verbunden. Menstruationssimulans wurde unter Verwendung einer Spritzenpumpe mit einer bestimmten Geschwindigkeit und für ein bestimmtes Volumen auf die Probe geleert. In diesen Versuchen war die Pumpe so programmiert, dass sie ein Gesamtvolumen von 1 ml auf die Proben abgab, wobei die Proben unter einem Druck von 0 kPa (0 psi) (kein Kontakt mit der Platte), 56 Pa (0,008 psi) und 5,6 kPa (0,8 psi) standen. Dieser Druck wurde ausgeübt unter Verwendung eines Gewichts, das auf den Akrylplatten angeordnet war und gleichmäßig verteilt wurde. Die Fließgeschwindigkeit der Pumpe wurde so programmiert, dass sie mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/s abgab. Die Beschmutzungsgröße für die Abdeckmaterialien wurde manuell gemessen und die Menge an Fluid in jeder Komponente des Systems wurde nach Gewicht vor und nach der Absorption des Fluids gemessen. Die Beschmutzungsstärke wurde qualitativ durch Vergleich der Proben ausgewertet. Die Beschmutzungsinformationen wurden unter Verwendung einer Digitalkamera aufgezeichnet und konnten mit Bildanalyse weiter analysiert werden.
Typischerweise wurden 6 Wiederholungen mit jedem Druck und jeder Fließgeschwindigkeit durchgeführt, von denen ein Durchschnitt ermittelt wurde. Diese Durchschnittswerte wurden dann verwendet, um einen Durchschnitt für Beschmutzungsgröße und Fluidrückhaltung zu bestimmen.
D. Durchlässigkeitstest
Die Durchlässigkeit (Darcy) wird aus einer Messung des Fließwiderstandes von Flüssigkeit durch das Material errechnet. Eine Flüssigkeit mit bekannter Viskosität wird durch das Material einer gegebenen Dicke mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit gedrückt und der Fließwiderstand, gemessen als Druckabfall, wird beobachtet. Das Darcysche Fließgesetz wird verwendet, um die Durchlässigkeit zu bestimmen. Durchlässigkeit = Fließgeschwindigkeit × Dicke × Viskosität/Druckabfall
Einheiten:

Durchlässigkeit: cm² oder Darcy; 1 Darcy = 9,87 × 10^–9cm²
Fließgeschwindigkeit: cm/s
Viskosität: Pascal-s
Druckabfall: Pascal

E. Porengrößenmessungen
Das Porenradius-Verteilungsdiagramm zeigt den Porenradius in Mikron auf der x-Achse und das Porenvolumen (Volumen absorbiert in cm³ Flüssigkeit/Gramm trockener Probe bei jenem Porenintervall) auf der y-Achse. Das wird bestimmt durch Verwendung einer Vorrichtung basierend auf dem porösen Plattenverfahren, das erstmals von Burgeni und Kapur im Textile Research Journal, Volume 37, S. 356-366 (1967) beschrieben wurde. Das System ist eine modifizierte Version des porösen Plattenverfahrens und besteht aus einer beweglichen Velmex-Bühne verbunden mit einem programmierbaren Schrittmotor und einer elektronischen Waage, gesteuert durch einen Computer. Ein Steuerungsprogramm bewegt automatisch die Bühne auf die gewünschte Höhe, erfasst Daten mit einer bestimmten Probengeschwindigkeit, bis ein Ausgleich erreicht ist, und bewegt sich dann auf die nächste berechnete Höhe. Steuerbare Parameter des Verfahrens umfassen die Probengeschwindigkeiten, Kriterien für Ausgleich und die Anzahl von Absorptions-/Desorptionszyklen.
Daten für diese Analyse wurden unter Verwendung von Mineralöl im Desorptionsmodus erfasst. Das heißt das Material wurde bei Höhe Null gesättigt und die poröse Platte (und die effektive Kapillarspannung auf der Probe) wurden fortschreitend in einzelnen Schritten erhöht, entsprechend dem gewünschten Kapillarradius. Die Menge an Flüssigkeit, die aus der Probe gezogen wurde, wurde beobachtet. Ablesungen wurden bei jeder Höhe alle fünfzehn Sekunden vorgenommen, und Ausgleich wurde als erreicht angenommen, wenn die durchschnittliche Änderung von vier aufeinanderfolgenden Ablesungen kleiner als 0,005 g war. Dieses Verfahren ist genauer in US-Patentschrift 5,679,042 von Eugenio Go Varona beschrieben.
F. Abziehung
Dieses Verfahren beschreibt ein Protokoll zum Messen der Kraft, die nötig ist, um zwei Lagen eines Verbundstoffes auseinander zu ziehen.
Eine Probe mit einer Größe von 15,24 cm (6 Inch) (Maschinenrichtung) × 5,08 cm (2 Inch) wird auf einem Präzisionspapierschneider ausgeschnitten. Eine Zugfestigkeitsausrüstung, wie z.B. ein Instron Model 1000, 1122 oder 113 oder ein Twin Albert Model Intelect II wird verwendet, um Kraft zu messen. Die Ausrüstung muss Klammern haben, die 2,54 cm (1 Inch) parallel zur Richtung der Belastung und 7,62 cm (3 Inch) senkrecht auf die Richtung messen. Die Messlänge muss auf 2,54 cm (1 Inch) eingestellt werden und die Laufholmgeschwindigkeit auf 5,08 cm (2 Inch) pro Minute. Proben werden in Maschinenrichtung (MD) und in Maschinenquerrichtung (CD) gemessen. Die Probe wird vorbereitet, indem die zweite Lage (etwa 5,08 cm (2 Inch)) vom Verbundstoff abgetrennt wird, und beide Materialien werden an jede Backe der Ausrüstung geklammert. Nach Inbetriebnahme der Ausrüstung trennen sich die Backen und die Last gegenüber Trennabstand wird aufgezeichnet. Die Spitzenabziehlast (kg(Pfund)) ist die größte Last über einen Trennabstand von 2,54 bis 17,78 cm (1 bis 7 Inch). Die durchschnittliche Abziehlast ist die durchschnittliche Last über einen Trennabstand von 2,54 bis 17,78 cm (1 bis 7 Inch). Das Testen wird bei einer konstanten Temperatur von 22,8 +/– 1,1 °C (73 +/– 2°F) und einer relativen Feuchtigkeit von 50 +/– 2 % durchgeführt.
G. Zugfestigkeitseigenschaften
Dieses Verfahren misst die Streifenzugfestigkeit/Energie und Verlängerung eines Probestücks. Proben werden in Maschinenrichtung (MD) und Maschinenquerrichtung (CD) gemessen. Eine Probe mit einer Größe von 7,62 cm × 15,24 cm (3 Inch × 6 Inch) wird auf den pneumatischen Backen eines Instron Zugfestigkeitstesters mit einem Kraftmesser von 4,54 kg (10 Pfund) angeordnet, wobei die Messlänge auf 7,62 cm (3 Inch) und eine Laufholmgeschwindigkeit von 30,48 cm/min (12 Inch/Minute) eingestellt wird. Die Probe wird auf den Klammern angeordnet und die Ausrüstung wird in Betrieb genommen. Die obere Klammer wird von der Ausrüstung angehoben mit der Laufholmgeschwindigkeit, bis die Probe reißt. Die Streifenzugfestigkeits-Spitzenlast (kg (Pfund)), die Maximallast bevor die Probe reibt und die Reißdehnung (%) (Spitzendehnung) werden von dem Instrument abgelesen. Der Modul wird auf die typische Weise als die Steigung der am besten passenden Linie auf einer Spannung-Dehnung-Kurve berechnet, von Null zur Proportionalitätsgrenze gerechnet. Die Energie wird mit der folgenden Formel berechnet: E = R/500 × LXS
wobei

E: = Energie in cm pro kg (Inch pro Pfund)
R: = Integratorablesung
L: = Gesamtlast in kg (Pfund)
S: = Laufholmgeschwindigkeit in cm/min (Inch/Minute)

Dies wird bei einer konstanten Temperatur von 22,8 +/– 1,1°C (73 +/– 2°F) und einer relativen Feuchtigkeit von 50 +/– 2 % durchgeführt.
BEISPIEL 1
Drei Abdeckmaterialien wurden erzeugt und bewertet, um den Unterschied zwischen einlagigen und mehrlagigen Abdeckungen zu verstehen. Abdeckung 1 bestand aus einem spinngebundenen Material mit 3,2 Denier pro Faser (dpf) und 20,34 g/m² (0,6 Unzen pro Quadratyard (osy)) mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 511 Darcy. Dieses Material ist typisch für die weichen Vliesabdeckungen, die kommerziell verwendet werden. Abdeckung 2 bestand aus einem Verbundstoff aus einem spinngebundenen Material mit 20,34 g/m² (0,6 osy) mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 511 Darcy, das an ein 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 15.000 Darcy Wärme gebunden wurde. Abdeckung 3 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 511 Darcy und aus einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 15.000 Darcy hergestellt wurde. Dieser Verbundstoff wurde mit Öffnungen versehen, um ein Material mit einer offenen Fläche von 17 % und einer Öffnungsgröße von 1650 Mikron zu erzeugen. Die spinngebundenen Komponenten in Abdeckung 1-3 wurden örtlich mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 (ICI Surfactants, Wilmington, Delaware) behandelt. Die drei Abdeckungen wurden mit Testverfahren A, B und C bewertet, die nachfolgend beschrieben sind. Die Aufnahmezeit wurde unter Verwendung von Testverfahren A für jede der Abdeckungen gemessen und ist in Tabelle 1 beschrieben.
TABELLE 1
Wie sich zeigt, nahm die Aufnahmezeit ab, wenn ein mehrlagiges Abdecksystem im Vergleich zu einem einlagigen Abdecksystem verwendet wurde. Öffnungen durch beide Lagen im Abdecksystem verringerten die Aufnahmezeit weiter im Vergleich zum Zusammenbinden der zwei Lagen. Die verringerte Aufnahmezeit für Zweilagenverbundsysteme ist auf das zusätzliche Hohlraumvolumen zurückzuführen, das sie bereitstellen, sowie auf die Schnittstelle zwischen jenen Systemen, die einen raschen Transport verursacht. Das gemeinsam mit Öffnungen versehene Verbundsystem stellt kürzere Aufnahmezeiten bereit als das gebundene System, weil die Öffnungen Hohlraumvolumen und ein direktes Transportmittel bereitstellen. Zusätzlich stellt ein guter Faserkontakt an der Schnittstelle einen raschen Transport von Fluid in nicht mit Öffnungen versehenen Bereichen im Vergleich zum gebundenen Material sicher. Der Rücknässungswert wurde für Abdeckung 1-3 unter Verwendung von Testverfahren B bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
TABELLE 2
Es ist zu sehen, dass der Rücknässungswert für die mehrlagigen Abdeckungen, Abdeckung 2 und Abdeckung 3, viel niedriger sind als jene des einlagigen Abdecksystems. Abdeckung 3 weist auch einen wesentlich niedrigeren Rücknässungswert auf als Abdeckung 2.
Die Beschmutzungsgröße wurde für Abdeckung 1-3 unter Verwendung von Testverfahren C gemessen. Die durchschnittliche Beschmutzungsgröße für Abdeckung 1-3 wurde basierend auf jeder der Beschmutzungsgrößen bei jedem Druck berechnet. (Siehe Tabelle 3).
TABELLE 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt, war die durchschnittliche Beschmutzungsgröße für Abdeckung 2 etwas größer als bei Abdeckung 1, vermutlich auf Grund der Bindungspunkte, die Fluid zurückhielten. Die durchschnittliche Beschmutzungsgröße für Abdeckung 3 war viel kleiner als für eine der beiden anderen Abdeckungen. Die Fluidrückhaltung für diese Abdeckungen unter den selben Bedingungen ist in Tabelle 4 gezeigt.
TABELLE 4
Die Fluidrückhaltung ist für das gesamte Abdeckmaterial gemessen worden. Die durchschnittliche Menge an zurückgehaltenem Fluid war für Abdeckung 1 und 2 ähnlich. Abdeckung 3 wies eine viel geringere Fluidrückhaltung auf als eine der beiden anderen Abdeckungen.
BEISPIEL 2
Zwei Abdeckmaterialien wurden hergestellt, die zwei verschiedene Öffnungsgrößen mit ungefähr gleichen offenen Flächen enthielten, unter Verwendung von Testverfahren A, B und C, um die Rolle der Öffnungsgröße bei der Fluidhandhabung für diese Verbundstoffe zu verstehen. Abdeckung 3 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ hergestellt wurde. Dieses Material wurde dann mit Öffnungen versehen, um ein Material mit einer offenen Fläche von 17 % und einer Öffnungsgröße von 1650 Mikron zu erzeugen. Abdeckung 4 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ hergestellt wurde. Dieses Material wurde dann mit Öffnungen versehen, um ein Material mit einer offenen Fläche von 20 % und einer Porengröße von 2900 Mikron herzustellen. Die spinngebundenen Lagenkomponenten in Abdeckung 3 und 4 wurden örtlich mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 behandelt. Wie in Tabelle 5 gezeigt, war die Aufnahmezeit für Abdeckung 4 etwas höher als für Abdeckung 3, aber die beiden waren beinahe gleich.
TABELLE 5
TABELLE 6
TABELLE 7
TABELLE 8
Die durchschnittliche Rücknässung, wie in Tabelle 6 gezeigt, war bei Abdeckung 4 höher als bei Abdeckung 3. In Tabelle 7 ist die Beschmutzungsgröße für Abdeckung 3 und 4 gezeigt. Wie zu sehen ist, ist die Beschmutzungsgröße bei Abdeckung 3 größer als bei Abdeckung 4. Außerdem ist, wie in Tabelle 8 gezeigt, die Fluidrückhaltung bei Abdeckung 4 etwas höher als bei Abdeckung 3. Über den beobachteten Bereich hatte die größere Öffnungsgröße in Abdeckung 4 im Vergleich zu Abdeckung 3 wenig Auswirkung auf die Aufnahmezeit, zeigte einen deutlichen Anstieg der Rücknässung, eine Abnahme der Beschmutzung und einen Anstieg der Fluidrückhaltung.
BEISPIEL 3
Zwei spinngebundene Materialien für die erste Lage wurden bewertet mit unterschiedlichen Porenstrukturen und der selben Behandlung, um die Wichtigkeit der Struktur der Decklage bei Absorptionsfähigkeit (Test A), Trockenheit (Test B) und Beschmutzung und Trockenheit (Test C) zu verstehen. Diese Materialien unterschieden sich in ihrer Struktur, wurden aber beide örtlich mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 behandelt. Abdeckung 3 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 511 Darcy (Verfahren D) und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 15.000 Darcy (Verfahren D) hergestellt wurde. Abdeckung 6 bestand aus einer Decklage, die aus 5 dpf spinngebundenen Fasern mit einem Flächengewicht von 13,56 g/m² (0,4 osy) mit einer Dichte von 0,042 g/cm³ bei einer Durchlässigkeit von 1658 Darcy bestand. Beide Abdeckungen 3 und 6 wurden mit Öffnungen versehen bis zu einer offenen Fläche von 17 mit einem Öffnungsdurchmesser von 1650 Mikron. Das Verringern des Flächengewichtes und das Erhöhen des Faserdeniers des spinngebundenen Materials (d.h. Abdeckung 6 verglichen mit Abdeckung 3) erhöht die durchschnittliche Porengröße. Die Aufnahmezeit wurde unter Anwendung von Verfahren A gemessen. Abdeckung 6 wies eine kürzere Aufnahmezeit auf als Abdeckung 3. Die verringerte Aufnahmezeit bei Abdeckung 6 war auf die erhöhte durchschnittliche Porengröße sowie auf die Verringerung von kleinen Poren zurückzuführen. Phänomenologisch wird dieses Ergebnis auch durch die erhöhte Durchlässigkeit von Abdeckung 6 verglichen mit Abdeckung 3 erklärt. Die durchschnittliche Rücknässung wurde für Abdeckung 3 und 6 unter Anwendung von Verfahren B gemessen.
TABELLE 9
TABELLE 10
In Tabelle 10 ist zu bemerken, dass der Rücknässungswert für beide Abdeckungen niedrig ist. Der Rücknässungswert ist für Abdeckung 3 im Vergleich zu Abdeckung 6 niedriger, da die größere Porengröße und die höhere Durchlässigkeit der 4,5 dpf, 13,56 g/m² (0,4 osy) spinngebundenen Abdeckung mehr Fluidrückfluss durch die Abdeckung zulässt. Verfahren C wurde angewendet, um die Fluidrückhaltung und die Beschmutzung bei drei verschiedenen Druckbedingungen 0, 56 und 609 Pa (0, 0,008 und 0,087 psi) bei einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml/s zu verstehen. In Tabelle 12 ist zu beobachten, dass Abdeckung 6 bei kleinerem Druck verglichen mit höherem Druck weniger Fluidrückhaltung aufweist als Abdeckung 3. Die durchschnittliche Fluidrückhaltung war bei Abdeckung 6 höher als bei Abdeckung 3. Tabelle 11 zeigt, dass die durchschnittliche Beschmutzungsgröße unter Druck für beide Abdeckungen 3 und 6 ähnlich war.
TABELLE 11
TABELLE 12
BEISPIEL 4
Zwei Abdeckmaterialien wurden erzeugt und bewertet, um den Unterschied in der Benetzbarkeit für die spinngebundene Lage in einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff zu verstehen. Abdeckung 6 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 4,5 dpf, 13,56 g/m² spinngebundenen Material, das örtlich mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 behandelt wurde, mit einer Dichte von 0,042 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 1658 Darcy und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 15.000 Darcy hergestellt wurde. Abdeckung 7 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 4,5 dpf, 13,56 g/m² (0,4 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,042 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 1658 Darcy, örtlich behandelt mit 1,0 % Masil SF-19 (PPG Industries, Inc., Gurnee, Ill.), und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,0182 g/cm³ und einer Durchlässigkeit von 15.000 Darcy hergestellt wurde. Sowohl Abdeckung 6 als auch Abdeckung 7 wurden bis zu einer offenen Fläche von 17 % mit Öffnungen versehen mit einem Öffnungsdurchmesser von 1650 Mikron. Ein Test wurde durchgeführt, um die Benetzbarkeit von spinngebundenen Modellbahnen (3,2 dpf, 0,6 osy), behandelt mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 und 1 % Masil SF-19, unter Verwendung von ASTM D117-80 auszuwerten. Wie in Tabelle 13 gezeigt, wurde die Einsinkzeit für die Behandlung des spinngebundenen Materials mit 1,0 % Masil SF-19 im Vergleich zur Behandlung mit 0,3 % Ahcovel verringert, was zeigt, dass die Behandlung mit Masil SF-19 eine Bahn erzeugt, die benetzbarer ist als bei Behandlung mit 0,3 % Ahcovel Base N-62.
TABELLE 13
Abdeckung 6 und 7 wurden mit Testverfahren A, Bund C bewertet, um den Einfluss der Benetzbarkeit der spinngebundenen Lage auf die Fluidbewältigung in einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff zu verstehen. Die Aufnahmezeit für Abdeckung 6 und 7 wurde unter Verwendung von Testverfahren A bewertet. Die Aufnahmezeit, wie in Tabelle 14 gezeigt, war für Abdeckung 6 und 7 ähnlich auf Grund der verhältnismäßig hohen Durchlässigkeit der Decklage. Da die Durchlässigkeit der oberen Abdeckung von 1650 auf 511 Darcy abnimmt, sollte die Abdeckung mit der höheren Benetzbarkeit deutlich kürzere Aufnahmezeiten aufweisen als die Abdeckung mit der niedrigeren Benetzbarkeit.
TABELLE 14
Der Rücknässungswert wurde für Abdeckung 6 und 7 unter Anwendung von Testverfahren B gemessen. Der Rücknässungswert war, wie in Tabelle 15 gezeigt, für Abdeckung 7 im Vergleich zu Abdeckung 6 höher, da der Anstieg der Benetzbarkeit einen höheren Fluidrückfluss erlaubt
TABELLE 15
Beschmutzung und Fluidrückhaltung wurden bei Abdeckung 6 und 7 mit Testverfahren C gemessen. Die durchschnittliche Beschmutzungsgröße, wie in Tabelle 16 gezeigt, war bei Abdeckung 7 im Vergleich zu Abdeckung 6 größer.
TABELLE 16
Die höhere Benetzbarkeit der spinngebundenen Lage in Abdeckung 7 führte zu einer größeren Beschmutzungsgröße. Die Fluidrückhaltung für Abdeckung 6 und 7 ist in Tabelle 17 gezeigt.
TABELLE 17
Die durchschnittliche Menge an Fluid, die in der Abdeckung zurückgehalten wurde, war für Abdeckung 6 und 7 ähnlich auf Grund der hohen Durchlässigkeit der Decklage. Bei geringerer Durchlässigkeit der Decklage sollte ein benetzbareres Material eine höhere Fluidrückhaltung aufweisen als eines, das weniger benetzbar ist.
BEISPIEL 5
Zwei verschiedene Abdeckmaterialien wurden erzeugt, um die Auswirkung der Verwendung eines Benetzbarkeitsgradienten im oberen spinngebundenen Material und ihre Wirkung auf die Fluidhandhabung zu verstehen. Abdeckung 3 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³, behandelt mit 0,3 % Ahcovel Base N-62, und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,018 g/cm³ hergestellt wurde. Abdeckung 8 bestand aus einem zweilagigen spinngebundenen Material, wobei die Decklage aus einem 10,17 g/m² (0,3 osy), 5 dpf spinngebundenen Material bestand, das auf einer Unterlage gebildet wurde, die aus einem 10,17 g/m² (0,3 osy), 5 dpf spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³ zusammengesetzt war, wobei die Unterlage einen Zusatz von 1 % SF-19 und 1 % Ahcovel Base N-62 als innerlichen Zusatzstoff enthielt. Dieses Zweilagenmaterial wurde mit 0,3 % Ahcovel Base N-62 für die gesamte Bahn behandelt und auf 115,6 °C (240 °F) erhitzt, um die innerliche Behandlung auszublühen. Sowohl Abdeckung 3 als auch Abdeckung 8 wurden mit Öffnungen versehen bis zu einer offenen Fläche von 17 % mit einem Öffnungsdurchmesser von 1650 Mikron. Abdeckung 8 wies eine verringerte Aufnahmezeit im Vergleich zu Abdeckung 3 auf, wie in Tabelle 18 gezeigt. Die durchschnittliche Rücknässung, Tabelle 19, war bei Abdeckung 8 höher als bei Abdeckung 3. Wie in Tabelle 20 gezeigt, war die durchschnittliche Beschmutzungsgröße für Abdeckung 3 und 8 ähnlich. Die Fluidrückhaltung, Tabelle 21, war bei Abdeckung 8 höher als bei Abdeckung 3.
TABELLE 18
TABELLE 19
TABELLE 20
TABELLE 21
BEISPIEL 6
Zwei verschiedene, gemeinsam mit Öffnungen versehene Materialien wurden mit verschiedenen spinngebundenen Decklagen untersucht, um die Wichtigkeit der Schnittflächenfestigkeit mit unterschiedlichen Polymerzusammensetzungen und die Auswirkung von Schnittflächeneigenschaften auf die Fluidbewältigung zu verstehen. Abdeckung 3 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³, behandelt mit 0,3 % Ahcovel Base N-62, und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,018 g/cm³ hergestellt wurde. Abdeckung 9 bestand aus einem gemeinsam mit Öffnungen versehenen Verbundstoff, der aus einem 3,2 dpf, 20,34 g/m² (0,6 osy) spinngebundenen Material mit einer Dichte von 0,08 g/cm³, behandelt mit 0,3 % Ahcovel Base N-62, und einem 10 dpf, 23,73 g/m² (0,7 osy) BCW-Chisso mit einer Dichte von 0,018 g/cm³ hergestellt wurde. Beide Abdeckungen 3 und 9 wurden mit Öffnungen versehen bis zu einer offenen Fläche von 17 % mit einem Öffnungsdurchmesser von 1650 Mikron. Wie in Tabelle 22 gezeigt, stieg die Adhäsion zwischen den Lagen des Verbundstoffes bei Abdeckung 9 im Vergleich zu Abdeckung 3 deutlich an, wie aus den Abziehfestigkeiten bestimmt wurde.
TABELLE 22
TABELLE 23
Wie in Tabelle 23 zu sehen, stiegen auch die mechanischen Eigenschaften für den Verbundstoff bei Abdeckung 9 im Vergleich zu Abdeckung 3 deutlich an. Insgesamt ist eine stärkere Schnittstelle zwischen den Lagen bei Abdeckung 9 im Vergleich zu Abdeckung 3 zu sehen, vermutlich auf Grund stärkerer Bindung zwischen den Lagen in den Öffnungen und in Faserbereichen an der Schnittstelle. Dieser verbesserte Kontakt an der Schnittstelle bei Abdeckung 9 hat wichtige Auswirkungen auf die Fluidhandhabungseigenschaften. Zum Beispiel ist in Tabelle 24 die Aufnahmezeit bei Abdeckung 9 kürzer als bei Abdeckung 3. Die Beschmutzungsgröße und die Fluidrückhaltung sind allerdings bei Abdeckung 9 höher als bei Abdeckung 3, wie in Tabelle 25 und 26 gezeigt. Allerdings sind das nur geringfügige Unterschiede verglichen mit dem Unterschied bei der Aufnahme, der zwischen Abdeckung 9 und Abdeckung 3 zu beobachten ist.
TABELLE 24
TABELLE 25
TABELLE 26

Claims

Mehrlagiges Material zur Verwendung als Abdeckung für einen absorbierenden Artikel, umfassend: eine Decklage und eine Unterlage, wobei die Decklage mehrere Decklageöffnungen bildet und Stegbereiche zwischen den Öffnungen aufweist, wobei die Decklage in den Stegbereichen die Unterlage berührt und die Unterlage eine Durchlässigkeit aufweist, die höher ist als die der Decklage, und ein Hohlraumvolumen, das größer ist als das der Decklage, wobei die Öffnungen sich in und/oder durch die Unterlage hindurch erstrecken und die Decklage und die Unterlage jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vliesen, Geweben, Schäumen, Faserstrukturen und Gemischen und Kombinationen daraus.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die Unterlage eine Benetzbarkeit aufweist, die gleich oder größer als die der Decklage ist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die Unterlage mehrere Unterlageöffnungen bildet.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei eine Gesamtfläche, die durch die Öffnungen gebildet wird, in einem Bereich von 5 % bis 50 % der Decklage liegt.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei der Durchmesser der Öffnungen eine Größe im Bereich von 100 Mikron bis 3000 Mikron aufweist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die Decklage einen durchschnittlichen Decklageporenradius in einem Decklagebereich von 50 Mikron bis 500 Mikron aufweist und die Unterlage einen durchschnittlichen Unterlageporenradius in einem Bereich von 300 Mikron bis 5000 Mikron aufweist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei eine Decklagedurchlässigkeit der Decklage in einem Bereich von 80 bis 3000 Darcy liegt und eine Unterlagedurchlässigkeit der Unterlage in einem Bereich von 1000 bis 28.000 Darcy liegt.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die ecklage und die Unterlage benetzbar sind.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die Decklage ein durchschnittliches DecklageHohlraumvolumen von 97 ml/m² (0,0625 ml/in²) bis 1550 ml/m² (1,0 ml/in²) aufweist und die Unterlage in durchschnittliches Unterlage-Hohlraumvolumen von 484 ml/m² (0,3125 ml/in²) bis 6394 ml/m² (4,125 l/in²) aufweist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die ecklage eine Beschmutzungsverringerungsbehandlung umfasst.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die ecklage eine Zweilagenstruktur mit einem oberen schnitt und einem unteren Abschnitt umfasst.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 11, wobei der untere Abschnitt eine höhere Benetzbarkeit als der obere Abschnitt aufweist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 11, wobei der obere Abschnitt eine Beschmutzungsverringerungsbehandlung umfasst und der untere Abschnitt eine Behandlung für hohe Benetzbarkeit umfasst.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 3, wobei die Decklage ein Vliesbahnmaterial ist und die Unterlage ein durchluftgebundenes kardiertes Bahnmaterial ist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 14, wobei das Vliesbahnmaterial ein spinngebundenes Material ist und die durchluftgebundene kardierte Bahnlage ein Schwallmaterial ist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 14, wobei eine offene Fläche, die durch die Öffnungen gebildet wird, in einem Bereich von 5 % bis 50 % liegt.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 14, wobei das Vliesbahnmaterial ein gebundenes kardiertes Bahnmaterial ist und die durchluftgebundene kardierte Bahnlage ein Schwallmaterial ist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei die Decklage und die Unterlage wenigstens eine Behandlung umfassen, welche sie benetzbar macht.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei eine durchschnittliche Fluidaufnahmezeit weniger als 45 Sekunden beträgt.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei eine durchschnittliche Rücknässung weniger als 0,15 Gramm beträgt.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei eine durchschnittliche Beschmutzungsgröße kleiner als 800 mm² ist.
Mehrlagiges Material gemäß Anspruch 1, wobei ein Abziehwert in Maschinenrichtung in einem Maschinenrichtungsbereich von 95 bis 277 Gramm (0,21 bis 0,61 Pfund) liegt und ein Abziehwert in Maschinenquerrichtung in einem Maschinenquerrichtungsbereich von 9,5 bis 277 Gramm (0,021 bis 0,61 Pfund) liegt.
Absorbierender Hygieneartikel, welcher das mehrlagige Material von einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst.
Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 23, wobei der Artikel eine Damenbinde ist.
Absorbierender Hygieneartikel gemäß Anspruch 23, wobei der Artikel eine Windel ist.
Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Abdeckung für einen absorbierenden Hygieneartikel, umfassend folgende Schritte: Bilden einer ersten Lage aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vliesen, Geweben, Schäumen, Faserstrukturen und Gemischen und Kombinationen daraus, wobei die erste Lage eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweist; Bilden einer zweiten Lage aus dem Material, wobei die zweite Lage eine geringere Durchlässigkeit und ein geringeres Hohlraumvolumen aufweist als die erste Lage; Anordnen der zweiten Lage auf der oberen Oberfläche der ersten Lage; und Bilden von mehreren Öffnungen der zweiten Lage zumindest in der zweiten Lage, wobei die Öffnungen sich in und/oder durch die erste Lage hindurch erstrecken und die zweite Lage Stegbereiche aufweist, welche die erste Lage berühren.
Verfahren gemäß Anspruch 26, des Weiteren umfassend das Bilden von mehreren Öffnungen der ersten Lage in der ersten Lage.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Öffnungen der ersten Lage und die Öffnungen der zweiten Lage gleichzeitig gebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei die Öffnungen der ersten Lage und die Öffnungen der zweiten Lage gebildet werden, indem die erste Lage und die zweite Lage gleichzeitig durch eine Nadelöffnungseinheit geführt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die Nadeln der Nadelöffnungseinheit auf eine Temperatur von 149 °C (300 °F) erhitzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die erste Lage eine durchluftgebundene Bahn ist und die zweite Lage entweder ein spinngebundenes Bahnmaterial oder ein gebundenes kardiertes Bahnmaterial ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die erste Lage vor dem Bilden der mehreren Öffnungen der ersten Lage einer Spannung ausgesetzt wird und nach dem Bilden der mehreren Öffnungen der ersten Lage entspannt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die zweite Lage vor dem Bilden der mehreren Öffnungen der zweiten Lage einer Spannung ausgesetzt wird und nach dem Bilden der mehreren Öffnungen der zweiten Lage entspannt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei eine Benetzbarkeitsbehandlung auf die erste Lage angewendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die erste Lage und die zweite Lage entweder durch Bindung oder durch Durchdringung der Fasern zusammengehalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Öffnungen durch Verwendung von Muster-/Amboss-Walzenöffnung gebildet werden, wobei die Geschwindigkeit der Ambosswalze höher ist als die Geschwindigkeit der Musterwalze.
Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei die erste Lage vor dem Bilden der mehreren Öffnungen der ersten Lage gespannt wird und nach dem Bilden der mehreren Öffnungen der ersten Lage entspannt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei die zweite Lage vor dem Bilden der mehreren Öffnungen der zweiten Lage gespannt wird und nach dem Bilden der mehreren Öffnungen der zweiten Lage entspannt wird.