DE3883113T2

DE3883113T2 - Saugfähige Verbundmaterialien und diese enthaltende Artikel.

Info

Publication number: DE3883113T2
Application number: DE88308008T
Authority: DE
Inventors: Thomas Hugh Daugherty; Paul Thomas Weisman
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2008-08-31
Also published as: JP2716474B2; US4865596A; ATE92771T1; CA1303831C; EP0306262A1; ES2042757T3; EP0306262B1; GR3008729T3; JPH01153157A; DE3883113D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft zusammengesetzte Strukturen, welche zum Absorbieren abgegebener Körperfluide geeignet sind. Solche Strukturen können in wegwerfbare absorbierende Artikel, wie z.B. Binden, Säuglingswindeln, Erwachsenen-Inkontinenzkissen und dgl., eingebaut werden.
Absorbierende Strukturen, welche verwirrte Massen von Fasern, i.e. faserige Bahnen, enthalten, sind auf dem Gebiet gut bekannt. Solche Strukturen können Flüssigkeiten, wie z.B. abgegebene Körperfluide, sowohl durch einen Absorptionsmechanismus, bei welchem Fluid durch das Fasermaterial selbst aufgenommen wird, als auch durch einen Saugmechanismus, bei welchem Fluid durch die Kapillarzwischenräume erfaßt, verteilt und in den Kapillarzwischenräumen zwischen Fasern gelagert wird, einsaugen.
Während Absorptionskapazität ein signifikanter Faktor beim Bestimmen der Eignung von absorbierenden Strukturen zur Verwendung in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln ist, können auch andere Faktoren wesentlich sein. Für wegwerfbare absorbierende Artikel, welche in einer besonderen Beziehung zum Körper des Verwenders getragen oder positioniert sind, sind physikalische Eigenschaften der in solchen Artikeln verwendeten absorbierenden Strukturen ebenso relevante Betrachtungsstandpunkte. Demnach müssen im allgemeinen Merkmale wie z.B. Flexibilität; Elastizität, beispielsweise Widerstand gegenüber Zusammenballen; Weichheit; und Reißfestigkeit in Betracht gezogen werden, wenn geeignete Arten von absorbierenden Strukturen zur Verwendung in absorbierenden Artikeln ausgewählt werden. Absorbierende-Struktur-Eigenschaften, welche den Komfort der solche Strukturen aufnehmenden absorbierenden Artikel bestimmen, sind besonders wichtig in Produkten wie Binden, bei welchen enger Kontakt des Artikels mit dem Körper des Trägers die Komforteigenschaften solcher Strukturen besonders bemerkbar macht.
Ein Weg, um absorbierenden Strukturen mit faseriger Bahn Festigkeit und Flexibilität zu verleihen, hat die Verwendung geblasener Mikrofasern in Kombination mit absorbierenden Stapelfasern bedingt, um absorbierende Produkte zu bilden. Anderson et al. beispielsweise offenbaren im US-Patent Nr. 4,100,324; ausgegeben am 11.Juli 1978, die Herstellung von absorbierenden "Geweben", welche aus geblasenen Mikrofasern und Holzpulpefasern gebildet sind. Ebenso ist Technologie entwickelt worden, um die Absorptionskapazität von Mikrofaser/Stapelfaser-Bahnen zu erhöhen, indem darin Partikel von Fluid-absorbierendem polymerischen Material eingebaut werden. Beispielsweise offenbaren Kimberly-Clark Ltd., in der Britischen Patent-Spec. 2,113,731A, veröffentlicht am 10.August 1983; Kolpin/Brownlee im US-Patent Nr. 4,429,001, ausgegeben am 31.Jänner 1984, und Minnesota Mining & Manufacturing Company in der europäischen Patentanmeldung EP-A-156649, veröffentlicht am 2.Oktober 1985, alle absorbierende Blattmaterialien, welche Bahnen aus verwirrten geblasenen Mikrofasern, hauptsächlich absorbierenden Stapelfasern und Partikeln von festen, hoch-absorptionsfähigen, flüssigkeitsbindenden Polymermaterialien enthalten.
Während eine Anzahl von zusammengesetzten Bahnen des Standes der Technik, welche Mikrofasern, hauptsächlich absorbierende Stapelfasern und flüssigkeitsaufnehmende Partikel enthalten, ziemlich brauchbar als absorbierende Strukturen sind, tendieren gerade die darin zur Absorption vorgesehenen Materialien, solche Bahnen weniger elastisch zu machen. Jedoch ist eine Art von Mikrofaser-basierender zusammengesetzter Bahnstruktur, welche besonders wünschenswerte Elastizität sowie eine nützliche Absorptionskapazität ergibt, in der schwebenden europäischen Patentanmeldung Nr. 88 30 491.5 geoffenbart. Zusammengesetzte Bahnstrukturen dieser Art verwenden im wesentlichen nicht absorbierende, gekräuselte synthetische polymerische Stapelfasern, um Bahnflexibilität und -elastizität zu verleihen, und eine bestimmte Art polymerischen gelierenden Mittels, um Absorptionskapazität für wässerige Körperfluide zu verleihen. Ungeachtet der Existenz der früheren Arten Mikrofaser-basierender zusammengesetzter absorbierender Strukturen gibt es ein fortgesetztes Bedürfnis, zusätzliche Arten von absorbierenden Strukturen mit hoher Kapazität anzugeben, welche Mikrofaser und synthetische Stapelfasern enthalten, um Festigkeit, Integrität und Elastizität zu verleihen, und welche ebenso Fluid-Kontrollmaterialien enthalten, um die Erfassung, die Verteilung und das Halten von Fluiden durch solche absorbierenden Strukturen und innerhalb dereselben zu regulieren. Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte absorbierende Strukturen anzugeben, welche bestimmte Arten von geblasenen Mikrofasern, gekräuselten synthetischen Stapelfasern und ein Fluid-Kontrollsystem aufweisen, um die wässerigen Körperfluide, welche solche Strukturen einsaugen sollen, zu leiten.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, absorbierende Strukturen anzugeben, welche besonders wünschenswerte Fluiderfassungs-, -verteilungs- und -speichereigenschaften aufweisen, aber welche auch äußerst widerstandsfähig gegenüber Reißen und Bündeln sind, und welche besonders flexibel und elastisch sind.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, wegwerfbare absorbierende Artikel, wie z.B. Binden, Windeln, Übungshosen, Inkontinenzkissen und dgl., anzugeben, welche solche verbesserten absorbierenden Strukturen verwenden, um ihre absorbierenden Kerne zu bilden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf eine bestimmte Art absorbierender zusammengesetzter Struktur gerichtet, welche geeignet zur Verwendung in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Absorptionseigenschaften ist. Solche zusammengesetzte Strukturen umfassen (a) 10 Gew.-% bis 85 Gew.-% geblasene Mikrofasern, (b) 10 Gew.-% bis 85 Gew.- % im wesentlichen nichtabsorbierende synthetische Stapelfasern, (c) 1 Gew.-% bis 60 Gew.% ein Fluid-Kontrollsystem in Partikelform, und (d) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% einen hydrophilisierenden Wirkstoff.
Die in solchen Strukturen deutlich vorhandenen geblasenen Mikrofasern können im Durchmesserbereich von 1 bis 50 Mikrometer liegen. Die nicht-absorbierenden Stapelfasern können eine lineare Dichte variierend zwischen 0,55 und 7,77 Tex (5 - 70 Denier) und eine %-Kräuselung von mindestens 15% aufweisen. Sowohl Mikrofasern als auch Stapelfasern sind aus synthetischem polymerischen Material mit einem Moduluswert, wenn trocken, von mindestens 0,1 x 10&sup5; N/cm² (0,1 x 10¹&sup0; dynes/cm²) gebildet. Der Modulus-Wert von sowohl dem Mikrofaserpolymer als auch dem Stapelfaserpolymer sollte nicht signifikant abnehmen, wenn diese Fasern benetzt sind. Mikrofasern und Stapelfasern sind vorzugsweise in solchen Strukturen in Mengen vorhanden, daß das Gewichtsverhältnis der Mikrofaser-Komponente zur Stapelfaser- Komponente im Bereich von 1:3 bis 3:1 liegt.
Das Fluid-Kontrollsystem umfaßt im wesentlichen nichtgelierende, hydrophile partikelartige Teilchen, wobei im wesentlichen alle von ihnen eine größte Dimension im Bereich von 0,01 mm bis 10 mm aufweisen. Diese nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen müssen auch ein Verhältnis von größter Dimension zu kleinster Dimension von 10:1 oder weniger aufweisen. Gegebenenfalls, aber vorzugsweise, wird das Fluid- Kontrollsystem auch nichtfaserige Partikel Hydrogel bildenden polymerischen gelierenden Mittels enthalten. Falls vorhanden, sollten diese Partikel polymerischen gelierenden Mittels im Größenbereich zwischen 10 Mikrometer und 2 mm liegen. Das polymerische gelierende Mittel sollte ein Gleichgewichtsgelvolumen von mindestens 20 g künstlicher Menses pro Gramm gelierenden Mittels und einen extrahierbaren Polymergehalt von nicht mehr als 17 Gew.-% in synthetichem Urin aufweisen. Falls im Fluid-Kontrollsystem verwendet, sind Partikel polymerischen gelierenden Mittels so vorliegend, daß das Gewichtsverhältnis von nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen zu polymerischem gelierenden Mittel im Bereich von 5:1 bis 1:5 liegt.
In den zusammengesetzten Strukturen der vorliegenden Erfindung sind die Mikrofaser, Stapelfaser und Fluid-Kontrollsystem-Partikel kombiniert, im allgemeinen in einer im wesentlichen ungebundenen Art, sodaß die resultierende zusammengesetzte Bahn eine Trockendichte von 0,006 bis 0,10 g/cm³ aufweist. Vorzugsweise wird solch eine Bahn zu einer Struktur mit Längs-, Quer- und Dickedimensionen geformt werden. Solche Bahnen werden im allgemeinen sowohl Naß- als auch Trockenelastizitätseigenschaften aufweisen, welche solch eine zusammengesetzte Bahn befähigen, wieder eine Dimension anzunehmen, welche mindestens 50% ihrer Originalquerdimension ist, nachdem sie zu einer Querdimension, welche 40% ihrer Originalquerdimension ist, komprimiert worden ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung, welche zum Herstellen der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen dieser Erfindung verwendet wird.
Fig. 2 ist eine stark vergrößerte Schnittdarstellung eines Abschnitts einer bevorzugten zusammengesetzten absorbierenden Struktur dieser Erfindung.
Fig. 3 stellt eine weggeschnittene Ansicht einer Binde dar, welche eine zusammengesetzte absorbierende Struktur dieser Erfindung als einen absorbierenden Kern verwendet.
Fig. 4 stellt eine weggeschnittene Ansicht einer Wegwerfwindel dar, welche eine zusammengesetzte absorbierende Struktur dieser Erfindung als einen absorbierenden Kern verwendet.
Fig. 5 stellt eine weggeschnittene Ansicht eines wegwerfbaren Übungshosen-Produkts dar, welches eine zusammengesetzte absorbierende Struktur dieser Erfindung als einen absorbierenden Kern verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die absorbierenden Strukturen der vorliegenden Erfindung sind Zusammensetzungen, welche sowohl faserige als nichtfaserige Komponenten enthalten. Für Zwecke dieser Erfindung beziehen sich die Ausdrücke "Fasern" und "faserig" auf eine spezifische Art von "Partikel"-Material, bei welchem das Verhältnis von Länge zu Durchmesser solchen Partikelmaterials größer als ungefähr 10 ist. "Nichtfaserige" Partikel sind, umgekehrt, jene, bei welchen das Verhältnis von Länge zu Durchmesser weniger als ungefähr 10 ist.
Eine wesentliche faserige Komponente der zusammengesetzten absorbierenden Struktur hierin umfaßt geblasene Mikrofasern, welche aus synthetischem polymerischen Material gebildet sind, welches Fasern von besonderen Größen- und Steifigkeits-Merkmalen ergibt. Geblasene Mikrofasern sind sehr feine Fasern, welche durch Extrudieren von verflüssigtem, Faser-bildendem Polymer durch Öffnungen in einer Matrize in einen gashältigen Hochgeschwindigkeitsstrom hergestellt worden sind. Fasern werden durch den gashältigen Strom verfeinert und darauffolgend verfestigt. Der resultierende Strom von verfestigten Fasern kann z.B. auf einem Gitter, welches im gashältigen Strom angeordnet ist, als eine verwirrte kohärente faserige Masse gesammelt werden. Solch eine verwirrte faserige Masse ist charakterisiert durch extreme Verwirrung der Mikrofasern. Diese Verwirrung verleiht der resultierenden Bahnstruktur Kohärenz und Festigkeit und adaptiert ebenso die zusammengesetzte Bahnstruktur, um die Stapelfasern zu enthalten und innerhalb der Struktur das partikelartige Fluid-Kontrollsystem zurückzuhalten. Die Mikrofasern werden ausreichend verwirrt, sodaß es im allgemeinen unmöglich ist, eine komplette Mikrofaser aus der Masse aus Mikrofasern zu entfernen oder eine Mikrofaser vom Anfang bis zum Ende zu verfolgen. Das theoretische 'aspect ratio' (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) von geblasenen Mikrofasern in den Bahnstrukturen hierin nähert sich unendlich, obwohl während der Herstellung der Zusammensetzung signifikante Diskontinuität der Mikrofasern auftreten kann.
Hierin brauchbare geblasene Mikrofasern können entweder aus Schmelze geblasen oder aus Lösung geblasen sein. Aus Schmelze geblasene Fasern sind jene, welche durch Erhitzen des gewünschten faserbildenden polymerischen Materials verflüssigt werden, um die extrudierten Mikrofasern zu bilden. Aus Schmelze geblasene Fasern sind zur Verwendung beim Ausbilden der zusammengesetzten Strukturen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Jedoch können aus Lösung geblasene Fasern, bei welchen das faserformende Material durch Einschluß eines flüchtigen Lösungsmittels verflüssigt wird, ebenso verwendet werden. Carey, Jr., offenbart im US-Patent Nr. 4,011,067, ausgegeben am 8. März 1977, Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Bahnen aus geblasenen Mikrofasern. Mikrofasern werden häufig hauptsächlich zylindrisch in der Form sein, aber andere Fasergeometrien sind ebenso möglich, beispielsweise, bei welchen Querschnitte von Mikrofasern elliptisch, rechteckig, dreieckig, etc. sind.
Die geblasenen Mikrofasern, welche eine wesentliche Komponente der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin bilden, müssen bestimmte Größen- und Steifheitsmerkmale aufweisen, um solchen absorbierenden Strukturen die erforderlichen Flexibilitäts-, Integritäts- und Elastitzitätsmerkmale zu verleihen. Insbesondere sollen im wesentlichen alle in den Strukturen hierin inkludierten einzelnen geblasenen Mikrofasern einen Durchmesser von weniger als 50 Mikron aufweisen. Bevorzugter sollen die Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 Mikron haben. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung kann der Mikrofaserdurchmesser von der Mikrofaserquerschnittszone, berechnet durch Annahme, daß solche Querschnittszone kreisförmig ist, bestimmt werden.
Die verwendeten Mikrofasern sollten ebenso gewissen Steifigkeitserfordernissen entsprechen. Mikrofaser-Steifigkeit ist eine Funktion von sowohl Fasergeometrie als auch der Art polymerischen Materials, welches zum Bilden der Mikrofaser verwendet wurde. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung kann Mikrofasersteifigkeit durch Spezifizieren eines Modulus-Wertes für das Mikrofaser-Polymermaterial, zusammen mit Fasergeometrie und -größe, wie hierin zuvor beschrieben, quantifiziert werden. Der Modulus des Mikrofaser-Polymermaterials, beispielsweise der Elastizitätsmodul oder Zugmodul, ist allgemein definiert als das Verhältnis von Belastungsänderung zu Verformungsänderung, wenn eine gegebene Menge von Belastung auf eine Probe polymerischen Materials aufgebracht wird. Demnach ist dieser Modulus üblicherweise charakterisiert als ein Abfall des Initialabschnitts der Spannungs- versus Dehnungskurve, wenn Dehnung als eine Funktion von aufgebrachter Spannung für ein gegebenes Stück polymerischen Materials in Koordinaten festgelegt ist.
Bestimmung des Modulus des Mikrofaser-Polymermaterials kann auf mehrere Arten von Wegen für Materialien in Faserform ausgeführt werden, wie im Handbuch für physikalisches und mechanisches Testen von Papier und Karton, Vol. 1; Richard E. Mark, Herausgeber; Marcel Dekker, Inc.; 1983, Seite 447-456 und Seite 465 ausgeführt ist. Messungen von auferlegter Belastung und die resultierende Spannungsreaktion können unter Verwendung beispielsweise eines Instron- oder dynamisch-mechanischen Analysiergerätes durchgeführt werden. Modulbestimmungen brauchen nicht für Materialien durchgeführt werden, welche aktuellerweise in Faserform sind. In der Tat ist direkte Modulus-Messung durch Testen von einzelnen Mikrofasern nicht erforderlich. Stattdessen können Moduluswerte bestimmt werden und werden häufig bestimmt durch Testen polymerischer Materialien in jeder geeigneten Konfiguration, beispielsweise größerer Fasern, Streifen, Pellets, etc.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung werden Moduluswerte für das Mikrofaser-Material bei Raumtemperatur, i.e. bei 20ºC, bestimmt. Hierin brauchbare Mikrofasern sind jene, welche aus Polymeren hergestellt sind, welche Moduluswerte von mindestens 0,1 x 10&sup5;N/cm², bevorzugter von 0,5 x 10&sup5; bis 3,5 x 10&sup5;N/cm², aufweisen. Im allgemeinen ist das zur Bildung solcher Mikrofasern verwendete polymerische Material an und für sich relativ nicht-absorbierend. Demnach wird der Moduluswert für das MikrofaserMaterial im allgemeinen innerhalb der vorangegangenen Bereiche fallen, ob nun die Mikrofasern naß oder trocken sind. Es ist in der Tat wesentlich, daß der Modulus des Mikrofaser- Materials nicht signifikant kleiner wird, wenn die Mikrofasern benetzt sind. Für Zwecke dieser Erfindung bedeutet dies, daß der Modulus des Mikrofaser-Materials, wenn es naß ist, mindestens 70% des Modulus des Trockenmaterials sein soll, bevorzugter mindestens 80% des Trockenmoduluswerts. Solches Mikrofaser- Material wird als benetzt erachtet, nachdem es getränkt worden ist, i.e. gesättigt mit Menstruationsfluid oder synthetischem Urin.
Um Mikrofasern der erforderlichen Größe und Steifigkeit herzustellen, können die in den Strukturen hierin brauchbaren Mikrofasern aus einem synthetischen polymerischen Material hergestellt werden, welches einen Schmelzpunkt von 100ºC bis 265ºC hat und welches Mikrofasern des erforderlichen Durchmesssers ergeben wird. Synthetische polymerische Materialien mit solchen Merkmalen inkludieren beispielsweise Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyacryle und Polystyrole. Spezifische Beispiele von geeignetem polymerischen Material inkludieren Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenterephtalat (PET) und Nylon. Polypropylen ist besonders bevorzugt.
Die geblasene-Mikrofaser-Komponente der zusammengesetzten Strukturen hierin wird allgemein 10 Gew.-% bis 85 Gew.-% der trockenen zusammengesetzten Struktur umfassen. Bevorzugter sollte die Mikrofaser-Komponente 20 Gew.-% bis 65 Gew.-% des trockenen Verbundstoffs umfassen. Für zur Verwendung in Binden besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen umfaßt die Mikrofaser-Komponente vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-% der trockenen zusammengesetzten Struktur. Für zur Verwendung in Säuglingswindeln besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen umfaßt die Mikrofaser-Komponente vorzugsweise 25 bis 65 Gew.-% der trokkenen zusammengesetzten Struktur. Für zur Verwendung in wegwerfbaren Übungshosen besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen umfaßt die Mikrofaser-Komponente vorzugsweise 25 bis 65 Gew.-% der trockenen zusammengesetzten Struktur. Wie hiernach detaillierter diskutiert werden wird, kann die Menge von verwendeter Mikrofaser-Komponente im Verhältnis zur Menge von Stapelfaser auch wesentlich für die Ausführung der zusammengesetzten Strukturen von besonders wünschenswerten Komfort- und Fluid-leitenden Eigenschaften sein.
Eine zweite wesentliche faserige Komponente der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin umfaßt im wesentlichen nichtabsorbierende, gekräuselte, synthetische Stapelfasern. Die Stapelfasern, wenn sie mit den Mikrofasern, wie hiernach beschrieben, kombiniert sind, dienen dazu, um den zusammengesetzten absorbierenden Strukturen dieser Erfindung wünschenswerte Masse, Fluiderfassungseigenschaften und Elastizitätsvermögen zu verleihen. Im wesentlichen werden vörzugsweise alle Stapelfasern, welche in die absorbierenden Strukturen hierin eingebaut sind, vorzugsweise in der Länge im Bereich von 0,1 bis 15 cm, bevorzugter von 2 bis 7 cm, liegen.
Die einzelnen Stapelfasern, welche in den Zusammensetzungen hierin verwendet werden, sind an und für sich im wesentlichen nichtabsorbierend. Demnach müssen solche Fasern aus synthetischem Polymermaterial hergestellt sein, welches beim Vorhandensein von Fluiden (z.B. Urin, Menses), welche in wegwerfbaren absorbierenden Produkten angetroffen werden, im wesentlichen nicht quillt oder geliert. Dementsprechend müssen die synthetischen Stapelfasern der vorliegenden Erfindung, ungleich den in verschiedenen Arten von absorbierenden Bahnen des Standes der Technik verwendeten Stapelfasern, einen Wasserretentionswert (WRV) von weniger als 15%, bevorzugter von weniger als 10%, und noch bevorzugter von weniger als 5%, aufweisen. Der Wasserretentionswert ist ein Maß der Menge an Wasser, welches durch die Stapelfasern selbst absorbiert wird; die Bestimmung von WRVs für Zwecke dieser Erfindung wird hiernach detaillierter beschrieben werden. Die absorbierenden Strukturen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise im wesentlichen frei von absorbierenden Stapelfasern, beispielsweise Baumwolle, Rayon, Zellulose, etc., welche WRV-Werte von 15% oder mehr aufweisen. Geeignete polymerische Materialien, welche im wesentlichen nichtabsorbierende Fasern mit erforderlichem WRV ergeben, inkludieren Polyester, Polyolefine, Polyacryle, Polyamide, Polystyrole und dgl. Insbesondere sind aus Polyethylen, Polypropylen und Polyethylenterephtalat (PET, i.e. "Dacron") hergestellte Stapelfasern besonders bevorzugt.
Die in den absorbierenden Strukturen dieser Erfindung verwendeten Stapelfasern müssen gekräuselt sein, damit die resultierenden absorbierenden Strukturen während des Gebrauchs in absorbierenden Produkten die erforderliche Elastizität bzw. Widerstand gegenüber Bündeln aufweisen. Gekräuselte Fasern sind jene, welche entlang ihrer Länge einen kontinuierlich welligen, gekrümmten oder gezackten Charakter aufweisen. Faserkräuseln dieser Art ist detaillierter bei Hauser; im US-Patent Nr. 4,118,531 beschrieben. Wie in diesem '531 Patent festgestellt, sind gekräuselte Fasern dieser Art, welche zu den erwünschten Eigenschaften der sie enthaltenden absorbierenden Strukturen beitragen, jene, welche eine Kräuselungszahl von mindestens zwei Kräuselungen pro Zentimeter und eine Prozentkräuselung von mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 25%, aufweisen. Prozentkräuselung ist definiert als der Unterschied zwischen der ungekräuselten Länge der Faser (gemessen nach vollem Strecken einer Probefaser) und der gekräuselten Länge, (gemessen durch Aufhängen der Probefaser mit einem an einem Ende befestigten Gewicht gleich 2 mg pro Decitex der Faser, was die Großer-Radius-Krümmungen der Faser streckt), dividiert durch die gekräuselte Länge und multipliziert mit 100.
Die gekräuselten synthetischen Stapelfasern der absorbierenden Strukturen hierin werden allgemein eine lineare Dichte von 0,55 Tex bis 7,7 Tex (5-70 Dernier) aufweisen. Bevorzugter wird die lineare Dichte der Stapelfasern im Bereich von 1,1 bis 2,75 Tex (10-25 Dernier) liegen.
Zusätzlich zu besonderen Größen- und Kräuselungsmerkmalen müssen die Stapelfasern der Strukturen der vorliegenden Erfindung auch bestimmte Steifigkeitsmerkmale aufweisen. Wie bei den verwendeten Mikrofasern ist Stapelfasersteifigkeit eine Funktion von sowohl Fasergeometrie als auch der Art von Polymermaterial, welches zum Bilden der Faser verwendet wurde. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Steifigkeit der Stapelfaser, ähnlich wie die Steifigkeit der verwendeten Mikrofasern, quantifiziert werden durch Spezifizieren eines Fasermaterial-Modulus-Wertes zusammen mit Fasergeometrie und Fasergröße, wie hier zuvor beschrieben. Der Moduluswert für zum Bilden von Stapelfasern verwendetes Material wird auf dieselbe Art wie der Moduluswert für das Mikrofaser-Material, wie hier zuvor diskutiert, definiert. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Stapelfaser-Material wird allgemein einen Moduluswert von mindestens 0,1 x 10&sup5;N/cm², bevorzugter von 2,5 x 10&sup5; bis 3,5 x 10&sup5;N/cm², aufweisen. Wie bei den verwendeten Mikrofasern bedeutet die im wesentlichen nichtabsorbierende Natur der Stapelfasern, daß es geringe signifikante Differnz im Modulus des Stapelfaser-Materials geben sollte, ob nun das Stapelfaser-Material naß oder trocken ist, wenn der Modulus bestimmt wird. Dementsprechend muß der Moduluswert, sowohl naß als auch trocken, in die Bereiche, welche hierin zuvor für das Stapelfaser- Material festgestellt worden sind, fallen. Wie beim Mikrofaser- Material-Modulus darf weiters der Moduluswert des trockenen StapelfaserMaterials nicht signifikant heruntergehen, wenn das Stapelfaser-Material benetzt worden ist.
Sowohl die aktuelle Menge von Stapelfaser, welche in die absorbierenden Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist, als auch die Menge von Stapelfasern im Verhältnis zur Mikrofaser-Komponente in solchen Strukturen können die Fluid-leitenden, Integritäts-, Elastizitäts- und Komforteigenschaften der resultierenden zusammengesetzten absorbierenden Bahnen beeinträchtigen. Im allgemeinen kann die Stapelfaser-Komponente 10 bis 85 Gew.-% der trockenen absorbierenden zusammengesetzten Strukturen hierin, bevorzugter 20 bis 60 Gew.-% der trockenen zusammengesetzten Strukturen, umfassen. Für zusammengesetzte Strukturen, welche zur Verwendung in Binden besonders geeignet sind, sollte die Stapelfaser-Komponente 20 bis 50 Gew.-% der trockenen Verbundstoffe umfassen. Für zusammengesetzte Strukturen, welche zur Verwendung in Säuglingswindeln besonders geeignet sind, umfaßt die Stapelfaser-Komponente vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-% des trockenen Verbundstoffes.
Für zusammengesetzte Strukturen, welche zur Verwendung in wegwerfbaren Übungshosen besonders geeignet sind, wird die Stapelfaser-Komponente vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-% des trockenen Verbundstoffes umfassen. Das Gewichtsverhältnis von Mikrofaser zu Stapelfaser in solchen Strukturen wird vorzugsweise im Bereich von 1:3 bis 3:1, bevorzugter von 3:7 bis 7:3, liegen.
Ein drittes wesentliches Element der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin umfaßt eine bestimmte Art von Partikelform-, i.e. nichtfaserigem,Fluid-Kontrollsystem. Solch ein Fluid-Kontrollsystem umfaßt im wesentlichen nichtgelierende, hydrophile partikelartige Teilchen und umfaßt auch gegebenenfalls Partikel Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittels. Dieses Fluid-Kontrollsystem dient dazu, abgegebene Körperfluide, welche in Kontakt mit den zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin gebracht werden, in den Griff zu bekommen. Insbesondere erleichtert das Fluid-Kontrollsystem die Erfassung oder Aufnahme von Fluid, welches die Oberfläche der zusammengesetzten Struktur trifft, und dient dann zur raschen und effizienten Verteilung solchen Fluids zu entfernteren Zonen der zusammengesetzten Struktur. Schließlich dienen bevorzugte Zweikomponenten-Fluid-Kontrollsysteme auch dazu, erfaßtes Fluid in einem gelierten, unbeweglich gemachten Zustand innerhalb der Zwischenräume der zusammengesetzten Struktur zu halten. Es ist herausgefunden worden, daß die besondere Art von in dieser Erfindung verwendetem Fluid-Kontrollsystem besonders effektiv im Leiten von Fluid in diesen Wegen ist. Am wesentlichsten ist, daß diese Art von System so arbeitet, ohne die Flexibilitäts- und Elastizitätseigenschaften der besonderen zusammengesetzten Strukturen, in welchen es verwendet wird, nachteilig zu beeinflussen.
Die wesentliche Komponente des Fluid-Kontrollsystems der zusammengesetzten Strukturen hierin umfaßt hydrophile partikelartige Teilchen, welche den Transport von Körperfluid erleichtern und welche dabei quellen können, aber welche nicht nach Einsaugen solchen Fluids Gele bilden. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein Partikelteilchen hydrophil, wenn sich Wasser oder wässeriges Körperfluid leicht auf oder über die Oberfläche des Teilchens (ohne Rücksicht darauf, ob das Teilchen aktuellerweise Fluid einsaugt oder ein Gel formt oder nicht) verteilt. Weiters ist für Zwecke dieser Erfindung ein hydrophiles Teilchen nichtgelierend, wenn nach verlängertem Kontakt mit wässerigen Körperfluiden es nicht ein viskoses, Gel-artiges Material bildet. Nichtgelierende Absorptionsmittel dieser Art können weiters als jene gekennzeichnet sein, deren Fluid- Absorptionscharakteristika nicht abhängig sind vom elektrolytischen Gehalt des Fluids, welches absorbiert wird, und die auch weniger geeignet für den negativen Effekt von Körperfluid-Feststoffen auf Fluidtransport sind. Es wird angenommen, daß diese hydrophilen Teilchen dienen, durch Beistellen von vergrößerter Kapillarität innerhalb der Bahnstrukturen Fluidtransport durch die zusammengesetzten Strukturen hierin zu erhöhen. Die hydrophilen partikelartigen Teilchen sollten selbstverständlich in wässerigen Körperfluiden im wesentlichen unlöslich sein.
Das wesentlichste Merkmal der im Fluid-Kontrollsystem verwendeten nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen ist deren Größe und geometrische Konfiguration. Insbesondere sollten diese Teilchen eine größte Dimension im Bereich von 0,01 bis 10 mm, bevorzugter von 0,02 bis 0,5 mm aufweisen. Weiters dürfen solche Teilchen nicht ein größte-Dimension / kleinste- Dimension-Verhältnis (aspect ratio) aufweisen, welches ungefähr 10 übersteigt. Das 'aspect ratio' der hydrophilen Teilchen wird vorzugsweise fünf oder weniger sein. Partikelartige Teilchen innerhalb dieser Größen- und Form-Spezifikationen sind besonders brauchbar, da Teilchen dieser besonderen Konfiguration sich signifikant Fluidtransport innerhalb und über die zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin erhöhend zeigen.
Gleichzeitig stehen Teilchen dieser Größen- und Formspezifikationen nicht signifikant den wünschenswerten Elastizitäts- und Flexibilitätsmerkmalen der zusammengesetzten absorbierenden Strukturen entgegen.
Innerhalb der vorangehenden Beschränkungen betreffend Größe und geometrischen Form, können die im Fluid-Kontrollsystem verwendeten hydrophilen partikelartigen Teilchen aus jedem Material hergestellt sein, welches nichtgelierend und hydrophil ist. Für Zwecke dieser Erfindung ist an ein Teilchen gedacht, daß es hydrophil ist, sogar dann, wenn es aus hydrophobem Material hergestellt worden ist, aber im wesentlichen durch Behandlung mit einem hydrophilisierenden Wirkstoff, z.B. Oberflächenbehandlungsmittel, wie hiernach detaillierter beschrieben werden wird, darauffolgend hydrophil gemacht worden ist. Geeignete Arten von hydrophilem Teilchen-Material inkludieren demnach Zellulose, Zellulose-Derivate, Polyolefine wie z.B. Polyethylen und Polypropylen, Polyacryle, Polyester, Polyamide, Polystyrole, Polyurethane, Ton, Kaolin, Talkum, Calziumcarbonat, Sodiumsulfat, Sodiumcarbonat und Aluminiumoxid.
Materialien der vorgenannten Arten können durch mechanisches Bearbeiten zu nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen, welche in dieser Erfindung verwendet werden, gemacht werden um zu gewährleisten, daß den erforderlichen Größen- und Formparametern entsprochen wird. Oftmalig werden solche Materialien anfänglich zu Fasern, Flocken, Blättern, Folien, Schäumen, Bahnen, etc. geformt, welche zerstückelt, auseinandergerissen, gemahlen, pulverisiert, gedreht, geknotet oder anders abschließend zerteilt werden müssen, um partikelartige Teilchen der erforderlichen Größen- und geometrischen Formkonfiguration zu bilden.
Die im Fluid-Kontrollsystem verwendeten nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen können porös oder im wesentlichen nichtporös sein. Poröse, und demnach relativ absorptive, hydrophile Teilchen sind bevorzugt. Porosität des hydrophilen Teilchen-Materials kann sich ergeben zufolge der Natur des ausgewählten hydrophilen Teilchen-Materials oder zufolge der Art, auf welche die hydrophilen Teilchen hergestellt sind.
Eine Art zum Herstellen poröser hydrophiler Teilchen inkludiert die Schaffung von Porosität durch Formen von kleinen Bündeln von Mikrofasern zu getrennten Partikel-ähnlichen Teilchen, i.e. Mikrobahnen. Solche Mikrofaser-Mikrobahnen haben einen Dichte- Nukleus mit Einzelfasern und/oder Faserbündeln, welche davon abragen. Die Nuklei haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,05 bis 4 mm, bevorzugter von 0,2 bis 2 mm, und die Fasern und/oder Faserbündel erstrecken sich vorzugsweise von den Nuklei, um einen Gesamtdurchmesser von 0,07 bis 10 mm, bevorzugter von 0,1 bis 5 mm, zu ergeben.
Mikrofaser Mikrobahnen der vorgenannten Art können durch Bilden einer Mikrofaser-Ausgangsbahn und Aufspalten, oder Auseinanderreißen, der Mikrofaser-Ausgangsbahn erzeugt werden. Die Mikrofaser-Ausgangsbahn ist vorzugsweise aus Schmelze geblasen aus einem thermoplastischen Faser-bildenden Material, wie bei Wente, Van A. et al, "superfeine thermoplastische Fasern", Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, pp. 1342-1346, beschrieben mit den Fasern mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer. Das Aufspalten der Mikrofaser-Ausgangsbahn wird vorzugsweise durch Unterwerfen der Mikrofaser-Ausgangsbahn der Wirkung einer Kratzwalze, i.e. einer gezahnten Rolle, ausgeführt. Die Zähne der Kratzwalze ragen von deren Oberfläche in einem ausreichend geringen Winkel ab, vorzugsweise geringer als ungefähr 60º, bevorzugter geringer als ungefähr 40º, um die Mikrobahnen mit Dichte-Nuklei und Fasern und/oder Faserbündeln, welche von den Nuklei abragen, herzustellen.
Eine andere Art von porösem hydrophilen Teilchen, welches in den zusammengesetzten Bahnstrukturen nützlich sein kann, sind die "Fibriden", welche bei Parrish et al; im U.S.-Patent Nr. 2,988,782 beschrieben sind.
Jene Fibriden, welche die Größen- und Formcharakteristika, welche hierin zuvor erläutert worden sind, aufweisen und welche hydrophil sind oder gemacht worden sind, können als die nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen in den absorbierenden Strukturen hierin verwendet werden. Jedoch basierend auf ihrer Struktur sind solche Fibriden möglicherweise weniger absorbierend als die hierin zuvor beschriebenen Mikrofaser-Mikrobahnen.
Poröse hydrophile Teilchen können ebenso durch Herstellen der hydrophilen Teilchen aus einem natürlicherweise auftretenden oder synthetisch hergestellten porösen Material hergestellt werden. Demnach können Materialien wie z.B. Schäume oder Schwämme als hydrophile partikelartige Teilchen verwendet werden, soferne solche Schäume oder Schwämme zu Teilchen innerhalb der Größen- und Formkonfigurationen, welche hierin zuvor spezifiziert worden sind, fein aufgeteilt sind. Besonders bevorzugte Materialien dieser Art inkludieren die geshredderten Partikel hydrophilen Polyurethanschaums, welcher bei Isgur et al; im U.S.-Patent Nr. 4,110,508 beschrieben worden ist.
Andere bevorzugte poröse Materialien inkludieren fein zerteilte Partikel von Zelluloseschwamm, z.B. feine poröse Schwämme aus regenerierter Zellulose.
Von all den zuvorgenannten Arten von Materialien, welche zum Bilden der hydrophilen partikelartige-Teilchen-Komponente der Fluid-Kontrollsysteme hierin verwendet werden können, ist die bevorzugteste pulverisierte Zellulose mit einer durchschnittlichen größten Dimension im Bereich von 0,05 bis 0,3 mm und einem durchschnittlichen 'aspect ratio' von 5 oder weniger. Pulverisiertes Zellulosematerial dieser Art ist kommerziell erhältlich und wird beispielsweise unter dem Handelsnamen SOLKA-FLOC von James River Corporation auf den Markt gebracht.
Eine freigestellte, aber hoch bevorzugte, Komponente der Fluid- Kontrollsysteme, welche in den zusammengesetzten Strukturen hierin verwendet werden kann, umfaßt nichtfaserige Partikel einer spezifischen Art von Hydrogel-bildendem polymerischen gelierenden Mittel. Diese polymerischen gelierenden Mittel sind jene Materialien, welche nach Kontakt mit Fluiden (i.e. Flüssigkeiten), wie z.B. Wasser oder Körperfluiden, solche Fluide einsaugen und dadurch Hydrogele bilden. Auf diese Art kann in die absorbierenden Strukturen hierin abgegebenes Fluid erfaßt und durch die Partikel des polymerischen gelierenden Mittels gehalten werden, wobei dadurch die Strukturen hierin mit angehobener Absorptionskapazität versehen werden.
Die hierin verwendeten Partikel polymerischen gelierenden Mittels werden im allgemeinen ein im wesentlichen wasser-unlösliches, schwach vernetztes, teilweise neutralisiertes Hydrogelbildendes Polymermaterial enthalten. Solche Polymermaterialien können aus polymerisierbaren, ungesättigten, Säure-enthaltenden Monomeren hergestellt sein. Demnach inkludieren solche Monomere die olefinisch ungesättigten Säuren und Anhydride, welche mindestens eine olefinische Kohlenstoff- an Kohlenstoff-Doppelbindung enthalten. Spezifischer können diese Monomere aus olefinisch ungesättigten Carboxylsäuren und sauren Anhydriden, olefinisch ungesättigten Sulfonsäuren und Mischungen daraus ausgewählt sein.
Geeignete ungesättigte säurehältige Monomere zur Verwendung beim Herstellen der in diesem Fall verwendeten polymerischen gelierenden Mittel inkludieren jene, welche bei Brandt/Goldman/Inglin; im U.S.-Patent Nr. 4,654,039 aufgelistet sind. Bevorzugte Monomere inkludieren Acrylsäure, Methacrylsäure und 2-acrylamid-2-Methylpropan-Sulfonsäure. Acrylsäure selbst ist zur Herstellung des Materials polymerischen gelierenden Mittels besonders bevorzugt.
Bei den gegebenenfalls im Fluid-Kontrollsystem verwendeten Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mitteln kann die aus ungesättigten, säurehältigen Monomeren gebildete polymerische Komponente auf andere Typen von Polymeranteilen, wie z.B. Stärke oder Zellulose, gepfropft sein. Acrylsäure-gepfropfte Stärkematerialien dieser Art sind zur Verwendung hierin besonders bevorzugt.
Bevorzugte polymerische gelierende Mittel, welche aus konventionellen Monomertypen hergestellt werden können, inkludieren hydrolysierte Acrylnitril-gepfropfte Stärke, Acrylsäure- gepfropfte Stärke, Polyacrylate, Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Kombinationen daraus. Besonders bevorzugt sind die Polyacrylate und Acrylsäure-gepfropfte Stärke.
Was auch immer die Natur der hierin verwendeten grundlegenden Polymerkomponenten der im Fluid-Kontrollsystem gegebenenfalls verwendeten Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittel ist, solche Materialien werden im allgemeinen schwach vernetzt sein. Vernetzen dient dazu, um die in dieser Erfindung verwendeten Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittel im wesentlichen Wasser-unlöslich zu machen, und Vernetzen bestimmt demnach im Teil das Gelvolumen und Eigenschaften extrahierbaren Polymers der aus den verwendeten polymerischen gelierenden Mitteln gebildeten Hydrogele. Geeignete Vernetzungsmittel sind auf dem Gebiet gut bekannt und inkludieren, beispielsweise, jene detaillierter bei Masuda et al. im US-Patent Nr. 4,076,663; beschriebenen. Bevorzugte Vernetzungsmittel sind die Di- oder Polyester aus ungesättigten Mono- oder Polycarboxylsäuren mit Polyolen, die Bisacrylamide und die Di- oder Triallylamine. Besonders bevorzugte Vernetzungsmittel sind N, N'-methylenbisacrylamid, Trimethylolpropan-Triacrylat und Triallylamin. Das Vernetzungsmittel kann im allgemeinen 0,001 Mol.-% bis 5 Mol.-% des resultierenden Hydrogel-bildenden Polymermaterials umfassen. Bevorzugter wird das Vernetzungsmittel 0,01 Mol.-% bis 3 Mol.-% des hierin verwendeten Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittels umfassen.
Die schwach vernetzten, Hydrogel-bildenden, polymerischen gelierenden Mittel, welche im Fluid-Kontrollsystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden im allgemeinen in ihrer teilweise neutralisierten Form verwendet. Für Zwecke dieser Erfindung werden solche Materialien als teilweise neutralisiert erachtet, wenn mindestens 25 Mol.-%, und vorzugsweise mindestens 50 Mol.-%, der zum Bilden des Polymers verwendeten Monomere säuregruppenhaltige Monomere sind, welche mit einem salzbildenden Kation neutralisiert worden sind. Geeignete salzbildende Katione inkludieren Alkalimetall, Ammonium, substituiertes Ammonium und Amine. Dieser Prozentgehalt der verwendeten Gesamtmonomere, welche neutralisierte säuregruppenhaltige Monomere sind, wird hierin als der "Grad an Neutralisation" herangezogen.
Die gegebenenfalls im Fluid-Kontrollsystem hierin verwendeten Materialien polymerischen gelierenden Mittels werden auch eine relativ hohe Kapazität zum Einsaugen von Fluiden, welche in absorbierenden Strukturen vorkommen, haben und werden auch solches Fluid mit einer relativ schnellen Geschwindigkeit einsaugen. Beide diese Charakteristika, Kapazität und Aufnahmegeschwindigkeit, können durch Einbeziehung des "Gelvolumens" der polymerischen gelierenden Mittel quantifiziert werden, welche zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung auszuwählen sind.
Für Zwecke dieser Erfindung kann Gelvolumen definiert werden in Form der Menge an künstlicher Menses, welche durch irgendein gegebenes polymerisches gelierendes Mittel absorbiert wird, und ist spezifiziert als Gramm künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels in einem hiernach definiertem Verfahren. Die hierin zum Definieren von Gelvolumen verwendete künstliche Menses ist eine Mischung von Schafsblut und einer synthetischen schleimabsondernden Komponente. Die Herstellung von künstlicher Menses, welche beim Ausführen von Gelvolumensbestimmungen verwendet werden kann, ist hiernach im "Testverfahren"-Abschnitt beschrieben.
Das Gelvolumen kann durch Quellen von Proben von Partikeln von zu testendem polymerischen gelierenden Mittel mit künstlichem Mensesfluid bestimmt werden. Proben polymerischen gelierenden Mittels werden bei Umgebungstemperatur ungefähr eine Stunde lang in Kontakt mit dem Quellfluid gehalten, sodaß Quell- Gleichgewicht erzielt wird. Die gequollenen Gelproben werden dann zentrifugiert, um das Fluid, welches nicht aktuellerweise durch das polymerische gelierende Mittel eingesaugt worden ist, zu entfernen. Unter Verwendung eines hiernach im Testverfahren- Abschnitt detaillierter beschriebenen Verfahrens kann das Gelvolumen des polymerischen gelierenden Mittels in Gramm künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels dank aus experimentell bestimmten Messungen berechnet werden.
Die in den Fluid-Kontrollsystemen der vorliegenden Erfindung brauchbaren Materialien polymerischen gelierenden Mittels sind jene, welche ein Gleichgewichts-(eine Stunde)-Gelvolumen von mindestens 20 g künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels haben. Bevorzugter haben die Materialien polymerischen gelierenden Mittels, welche nützlich sind, ein Gleichgewichts-(eine Stunde)-Gelvolumen von 25 bis 50 g künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels. Material polymerischen gelierenden Mittels mit solch relativ hohen Gelvolumens-Charakteristika ist besonders brauchbar in absorbierenden Strukturen hierin, da die aus solchen Materialien gebildeten Hydrogele, durch Definition, wünschenswert große Mengen von abgegebenen Körperfluiden, wie z.B. Menses und Urin, halten können.
Wenn die absorbierenden zusammengesetzten Strukturen hierin in Säuglingswindeln, Erwachseneninkontinenzprodukten oder Übungshosen zu verwenden sind, kann das Gelvolumen der in solchen Strukturen verwendeten polymerischen gelierenden Mittel, und wird fortlaufend, mit Worten von Gramm synthetischen Urins pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels anstelle von Gramm künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels ausgedrückt werden. Gelvolumen in synthetischem Urin kann durch Bilden einer Suspension von 0,1 bis 0,2 Teilen von zu testendem getrockneten polymerischen gelierenden Mittel mit 20 Teilen dieses synthetischen Urins bestimmt werden. Diese Suspension wird eine Stunde lang unter leichtem Rühren bei Umgebungstemperatur aufrechterhalten, sodaß Quellgleichgewicht erzielt wird. Unter Verwendung eines im "Testverfahren"-Abschnitt hiernach detaillierter beschriebenen Verfahrens wird dann das Gelvolumen des polymerischen gelierenden Mittels in Gramm synthetischen Urins pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels aus dem Gewichtsanteil des polymerischen gelierenden Mittels in der Suspension und dem verhältnis des Flüssigkeitsvolumens, welches vom gebildeten Hydrogel ausgeschlossen ist, zum Gesamtvolumen der Suspension berechnet. Die Strukturen der vorliegenden Erfindung, welche in Windeln, Erwachseneninkontinenzprodukten oder Übungshosen verwendet werden sollen, werden hauptsächlich polymerische gelierende Mittel mit einem Gelvolumen von 20 bis 70 Gramm, bevorzugter von 30 bis 60 Gramm, synthetischen Urins pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels verwenden.
Zusätzlich zu ihrem relativ hohen Gleichgewichts-(eine Stunde)- Gelvolumen werden die aus den in der vorliegenden Erfindung verwendeten polymerischen gelierenden Mitteln gebildeten Hydrogele vorzugsweise auch fähig sein, schnell Fluid zu erfassen und zu binden. Aus diesem Grund müssen die hierin brauchbaren Materialien polymerischen gelierenden Mittels auch bestimmte Gelvolumen-Werte nach zwei Minuten Fiuidkontakt zusätzlich, daß sie die besonderen Gleichgewichts-, i.e. eine Stunde, -Gelvolumen-Werte, welche hierin zuvor spezifiziert worden sind, aufweisen, haben. Insbesondere werden die hierin brauchbaren polymerischen gelierenden Mittel im allgemeinen ein Zwei-Minuten- Gelvolumen, welches mindestens 40% des Gleichgewichts- (eine Stunde)-Gelvolumens ist, aufweisen. Bevorzugter wird das Zwei- Minuten-Gelvolumen für die polymerischen gelierenden Mittel hierin mindestens 50% des Gleichgewichts- (eine Stunde)-Gelvolumens sein.
Ein anderes Merkmal der polymerischen gelierenden Mittel, welche als eine beliebige Komponente im Fluid-Kontrollsystem der abosorbierenden Strukturen hierin brauchbar sind, betrifft den Pegel von in solchem Hydrogel-bildenden Material vorhandenem extrahierbaren Polymermaterial. Extrahierbare Polymerpegel können durch In-Berührung-Bringen einer Material-Probe Hydrogelbildenden polymerischen gelierenden Mittels mit einer Lösung von synthetischem Urin für die wesentliche Zeitperiode (beispielsweise mindestens 16 Stunden), welche erforderlich ist, um Extraktionsgleichgewicht zu erreichen, durch darauffolgendes Filtern des gebildeten Hydrogels aus der überstehenden Flüssigkeit und schließlich durch darauffolgendes Bestimmen des Polymergehalts des Filtrats bestimmt werden. Synthetischer Urin wird in solch einem Verfahren verwendet, da extrahierbarer Polymergehalt in synthetischem Urin leichter zu bestimmen ist als extrahierbarer Polymergehalt in künstlicher Menses. Das zur Bestimmung von extrahierbarem Polymergehalt der polymerischen gelierenden Mittel hierin verwendete besondere Verfahren ist bei Brandt, Goldman und Inglin im US-Patent Nr. 4,654,039 offengelegt.
In den absorbierenden Strukturen hierin besonders brauchbare Materialien polymerischen gelierenden Mittels sind jene, welche in synthetischem Urin einen extrahierbaren Gleichgewichtgehalt von nicht mehr als 17 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-%, des polymerischen gelierenden Mittels haben.
Die hier zuvor beschriebenen Materialien polymerischen gelierenden Mittels werden, wenn sie im Fluid-Kontrollsystem der absorbierenden Strukturen hierin verwendet werden, in der Form von getrennten Partikeln verwendet. Solche Partikel polymerischen gelierenden Mittels können von jeder gewünschten Form, beispielsweise sphärisch oder halbsphärisch, kubisch, stangenähnlich, polyedral, etc. sein. Formen mit einem großen Größte-Dimension/Kleinste-Dimension-Verhältnis, wie Flocken, sind ebenso zur Verwendung hierin gedacht, vorausgesetzt, das größte-Dimension / kleinste-Dimension-Verhältnis überschreitet nicht 10. Vorzugsweise überschreitet dieses Verhältnis nicht 6. Agglomerate von Partikeln polymerischen gelierenden Mittels können auch verwendet werden.
Obwohl von den absorbierenden Strukturen hierin erwartet wird, daß sie mit Partikeln polymerischen gelierenden Mittels mit einer über einen breiten Bereich variierenden Partikelgröße gut harmonieren, können andere Erwägungen die Verwendung von sehr kleinen oder sehr großen Partikeln ausschließen. Wegen der industriellen Hygiene sind durchschnittliche Partikelgrößen kleiner als 10 Mikrometer weniger wünschenswert. Ebenso können im absorbierenden Artikel Partikel mit einer kleinsten Dimension größer als 2 mm ein Gefühl von Sandigkeit verursachen, welches von einem ästhetischen Konsumentenstandpunkt unerwünscht ist.
Weiters kann durch Partikelgröße die Geschwindigkeit von Fluidabsorption beeinträchtigt werden. Größere Partikel haben sehr stark reduzierte Absorptionsgeschwindigkeiten. Zur Verwendung hierin bevorzugt sind Partikel polymerischen gelierenden Mittels, von welchen im wesentlichen alle eine Partikelgröße von 10 Micrometer bis 2 mm haben. "Partikelgröße", wie hierin verwendet, bedeutet die kleinste Dimension der einzelnen Partikel.
Wenn das Fluid-Kontrollsystem sowohl nichtgelierende hydrophile Teilchen als auch polymerisches gelierendes Mittel enthält, müssen diese zwei Arten von Partikeln nicht auf irgendeine spezifische Art, außer daß sie in dieselbe absorbierende zusammengesetzte Struktur eingebaut sind, miteinander verbunden sein. Andererseits kann es angebracht sein, das polymerische gelierende Mittel und die nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen vor dem Einbauen des resultierenden Fluid-Kontrollsystems in die zusammengesetzten Strukturen als eine Partikelmischung zu verbinden oder vorzumischen.
Partikel polymerischen gelierenden Mittels und die nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen können ebenso inniger verbunden sein als durch einfaches Miteinander-in-Mischungsein. Beispielsweise können die Partikel gelierenden Mittels und die nichtgelierenden hydrophilen Partikel-Teilchen aneinander agglomeriert sein, solange als jede Art von Partikel im Agglomerat ihre erforderliche Identität, Größen- und geometrische Konfiguration beibehält. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können polymerisches gelierendes Mittel und nichtgelierende hydrophile Teilchen miteinander in Einzelpartikeln in einem Kern-Schalen-Arrangement, mit dem gelierenden Mittel als dem Kern, umgeben von einer nichtgelierenden hydrophilen Schale, verbunden sein. Partikel dieser Art inkludieren Mikrofaser-Mikrobahnen, welche beispielsweise durch Zerteilen einer Mikrofaser-Ausgangsbahn hergestellt werden können, welche darin die Partikel polymerischen gelierenden Mittels verteilt hat. Ausgangsbahnen dieser Art inkludieren jene, welche beispielsweise bei Kolpin/Brownlee im U.S.-Patent Nr. 4,429,001 beschrieben sind.
Auf diese Art geformte Partikel haben einen dichten Nukleus aus den Partikeln polymerischen gelierenden Mittels und verwirrte Mikrofasern, mit dem Nukleus im wesentlichen von einer Masse oder einem Bündel von verwirrten Mikrofasern umgeben.
Innerhalb der zusammengesetzten Bahnstrukturen hierin können die Partikel des Fluid-Kontrollsystems einheitlich oder nichteinheitlich verteilt sein. Insbesondere können Regionen oder Zonen der zusammengesetzten Bahnstrukturen vorhanden sein, welche höhere Konzentrationen von Fluid-Kontrollsystem-Partikeln aufweisen als andere Regionen oder Zonen der Struktur dies tun. Weiters kann es Regionen oder Zonen der zusammengesetzten Strukturen hierin geben, bei welchen die Konzentration von nichtgelierenden hydrophilen Teilchen höher ist als jene von polymerischen gelierenden Teilchen oder vice versa. Bei einem Ausführungsbeispiel dieser Art kann es einen Konzentrationsgradienten von nichtgelierenden hydrophilen Teilchen entlang der Dickedimension der zusammengesetzten Struktur, geben mit der höchsten Konzentration von hydrophilen Teilchen an oder nahe der Oberfläche der Struktur, welche Fluid aufnimmt, und der niedrigsten Konzentration von hydrophilen Teilchen an oder nahe dem entgegengesetzten Ende der Dickedimension. In derselben Struktur kann der Dickedimension-Konzentrationsgradient des polymerischen gelierenden Mittels von der entgegengesetzten Art sein, wobei die Konzentration gelierenden Mittels an oder nahe der Oberfläche der Struktur, welche nicht den Anfangskontakt mit Fluid aufnimmt, am größten ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann es eine einheitliche Konzentration von hydrophilen Teilchen entlang der Dickedimension der Struktur mit einem Konzentrationsgradienten von polymerischem gelierenden Mittel entlang dieser Dimension geben.
Egal, wie die nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen und die Partikel polymerischen gelierenden Mittels miteinander verbunden sind oder innerhalb des Fluid-Kontrollsystems verteilt sind, wird, wenn beide Komponenten im Fluid- Kontrollsystem vorhanden sind, das Gesamtgewichtsverhältnis der nichtgelierenden hydrophilen Teilchen zum gelierenden Mittel im allgemeinen im Bereich von 5:1 bis 1:5 liegen. Bevorzugter wird das Gewichtsverhältnis der Komponente nichtgelierende hydrophile Teilchen zur Komponente gelierendes Mittel im Bereich von 4:1 bis 1:1 liegen.
Das wie hierin zuvor beschriebene Fluid-Kontrollsystem sollte in die zusammengesetzten absorbierenden Strukturen hierin in einer Konzentration, welche ausreichend ist, um den erwünschten Grad von Fluidleiten innerhalb der Struktur zu bewirken, eingebaut sein. Demnach wird das Fluid-Kontrollsystem im allgemeinen in den zusammengesetzten Strukturen hierin bis zu einem Ausmaß von 1 bis 60 Gew.-% der Struktur vorhanden sein. Bevorzugter wird das Fluid-Kontrollsystem von 15 bis 55 Gew.-% der Struktur umfassen. Für zur Verwendung in Binden besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen, sollte das Fluid-Kontrollsystem 20 bis 50 Gew.-% des trockenen Verbundstoffes umfassen. Zur Verwendung in Säuglingswindeln besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen sollte das Fluid-Kontrollsystem 20 bis 55 Gew.-% des trockenen Verbundstoffes umfassen. Für zur Verwendung in wegwerfbaren Übungshosen besonders geeignete zusammengesetzte Strukturen, umfaßt das Fluid-Kontrollsystem vorzugsweise 20 bis 55 Gew.-% des trockenen Verbundstoffes.
Ein viertes wesentliches Element der absorbierenden Strukturen hierin ist ein hydrophilisierender Wirkstoff, welcher auf die Synthetische-Mikrofaser-, Stapelfaser- und Fluid-Kontrollsystem-Komponenten aufgebracht werden kann, um die Benetzbarkeit dieser Fasern bzw. dieses Partikelmaterials zu erhöhen. Materialien dieser Art sind auf dem Gebiet gut bekannt und können, beispielsweise, Oberflächenveredelungsmaterialien oder Kolloidsilika enthalten. Wenn ein Oberflächenveredelungsmittel als der hydrophilisierende Wirkstoff verwendet wird, kann die Art von Oberflächenveredelungsmittel anionisch, kationisch oder nicht-ionisch sein, wobei nichtionische Materialien besonders bevorzugt sind. Geeignete nichtionische Oberflächenverederlungsmittel inkludieren die ethoxylierten Alkohole und ethoxylierten Alkylphenole.
Der hydrophilisierende Wirkstoff, entweder in fester oder in flüssiger Form, kann auf die synthetischen Mikrofasern, Stapelfasern und/oder Fluid-Kontrollsystem-Kopmonenten der absorbierenden Strukturen hierin in jedem geeigneten Stadium vor, während oder nach Herstellung solcher Strukturen aufgebracht werden. Demnach kann der hydrophilisierende Wirkstoff auf die Mikrofasern, Stapelfasern und/oder Fluid-Kontrollsysteme aufgebracht werden, bevor sie vermischt worden sind, um die absorbierenden Bahnstrukturen hierin zu bilden. Alternativ kann der hydrophilisierende Wirkstoff der vermischten Masse von Mikrofasern, Stapelfasern und/oder Fluid-Kontrollsystem-Komponenten, welche beim Bilden der absorbierenden Bahnstrukturen hierin verwendet werden, zugefügt werden. Hydrophilisierender Wirkstoff kann weiters mit dem Mikrofaser-bildenden Material verbunden werden, bevor die Mikrofasern gebildet werden. Hydrophilisierender Wirkstoff kann auch auf die Bahnstrukturen aufgebracht werden, nachdem solche Strukturen gebildet worden sind, beispielsweise durch Besprühen der gebildeten Bahnstrukturen mit flüssigem, nichtwässerigem, nichtionischem Oberflächenveredelungsmittel. Einerlei, wie oder wann hydrophilisierender Wirkstoff in die Strukturen hierin eingebaut wird, hydrophilisierender Wirkstoff wird im allgemeinen 0,01 bis 10 Gew.-% der gefinishten absorbierenden Bahnstrukturen, bevorzugter 0,01 bis 5 Gew.-% solcher Strukturen, umfassen.
Die absorbierenden Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung können durch Bilden eines gashältigen, beispielsweise Luft-, Stroms, welcher die geblasenen Mikrofasern, Stapelfasern, die partikelartigen Fluid-Kontrollsystem- und hydrophilisierenden Wirkstoff-Komponenten enthält, und durch Weiterbefördern dieses faser- und partikelhältigen Stromes zu einer Kollektorvorrichtung, bei welcher eine verwirrte Masse von Fasern und Partikeln als eine kontinuierliche faserige Bahn im Luftstrom aufgebracht wird, hergestellt werden. Vorrichtungen zum Ausführen solch eines Verfahrens können konventionelle faserblasende Strukturen nach der Lehre, beispielsweise von Wente, "Superfeine thermoplastische Fasern", Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, Seiten 1342 uf (1956), oder aus Report Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1954, betitelt "Herstellung von Superfeinen Organischen Fasern" von Wente et al., enthalten.
Eine typische Vorrichtung zum Herstellen von auf aus Schmelze geblasene Mikrofaser gestützten Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 1 der hiemit vorgelegten Zeichnungen illustriert. Die Vorrichtung von Fig. 1 inkludiert eine Matrize 10, welche eine Extrusionskammer 11, durch welche verflüssigtes Mikrofaser-bildendes Material vorwärts bewegt wird; Matrizenöffnungen 12, welche in Linie über dem vorderen Ende der Matrize angeordnet sind und durch welche das Mikrofaser-bildende Material extrudiert wird; und zusammenarbeitende Gasöffnungen 13, durch welche ein Gas, typischerweise erhitzte Luft, bei sehr hoher Geschwindigkeit durchgezwängt wird, aufweist. Der Hochgeschwindigkeits-Gasstrom zieht das extrudierte Mikrofaser-bildende Material heraus und verdünnt es, worauf sich das Mikrofaser-bildende Material während des Weges durch den Bereich 14 zu einem Kollektor 15 als Mikrofasern verfestigt. Der Kollektor 15 ist typischerweise ein fein perforiertes Gitter, welches in diesem Fall in der Form eines Gurtes mit geschlossener Schleife ist, aber welches andere Formen annehmen kann, z.B. ein flaches Gitter, eine Trommel oder einen Zylinder. Gaseinziehungsvorrichtungen können hinter dem Gitter positioniert sein, um beim Ablegen von Fasern und Entfernen von Gas zu unterstützen. Alternativ können zwei Matrizen verwendet und so angeordnet werden, daß die Ströme von aus Schmelze geblasenen Mikrofasern, welche von ihnen abgegeben werden, einander schneiden, um einen einzigen Strom zu bilden, welcher sich zu einem Kollektor 15 fortbewegt.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung inkludiert auch Einrichtungen zum Einführen von Fluid-Kontrollsystem-Partikeln und nichtabsorbierenden Stapelfasern in die absorbierenden zusammengesetzten Strukturen der vorliegenden Erfindung. Durch die Verwendung einer Kratzwalze 16 werden die Stapelfasern in den Strom von aus Schmelze geblasenen Mikrofasern eingeführt. Eine Bahn 17 aus gekräuselten Stapelfasern, typischerweise eine lose, nichtgewebte Bahn, wie sie z.B. auf einer Garnetmaschine oder einem "Rando-Webber" hergestellt wird, wird von einer Zuführrolle 18 unter einer Antriebsrolle 19 zugeführt, wo die Anlaufkante gegen die Kratzwalze 16 eingreift. Die Kratzwalze 16 dreht in der Richtung des Pfeils und nimmt die gekräuselten Stapelfasern von der Anlaufkante der Bahn 17 auf, wobei sie die gekräuselten Stapelfasern voneinander löst. Die Fluid-Kontrollsystem-Partikel werden von einem Partikelmaterial-Trichter 20 zugeführt, welcher beispielsweise eine Mischung aus hydrophilen partikelartigen Teilchen und Partikeln polymerischen gelierenden Mittels enthält. Alternativ können getrennte Partikel- Trichter verwendet werden, um hydrophile Teilchen und Partikel polymerischen gelierenden Mittels dem Verfahren mit verschiedenen Geschwindigkeiten oder in unterschiedlichen Mengen zuzuführen. Partikel vom Trichter 20 werden durch einen Induktor 21 zugeführt, welcher die Menge von Partikeln, die in ein Venturi- Rohr 22 fließen, welches in einer Leitung 23 ist, mißt. Zum Befördern der Fluid-Kontrollsystem-Partikel fließt ein Luftstrom durch die Leitung 23. Die Partikel polymerischen gelierenden Mittels werden zu einer geneigten Leitung 24 befördert, wo der fluidisierte Strom von Partikeln der Trägerstrom für die durch die Kratzwalze 16 abgegebenen gekräuselten Stapelfasern wird. Die Fluid-Kontrollsystem-Partikel und die gekräuselten Stapelfasern werden im Luftstrom durch die geneigte Leitung 24 und zum Strom von aus Schmelze geblasenen Mikrofasern geführt, wo die Partikel und die gekräuselten Stapelfasern mit den aus Schmelze geblasenen Mikrofasern vermischt werden. Der gemischte Strom von aus Schmelze geblasenen Mikrofasern, gekräuselten Stapelfasern und Fluid-Kontrollsytem-Partikeln setzt sich dann zum Kollektor 15 fort, wo eine Bahn von nach dem Zufallssystem vermischten und verwirrten Mikrofasern, gekräuselten Stapelfasern und Fluid-Kontrollsystem-Partikeln geformt wird. Ein Sprühstrahl 25 kann verwendet werden, um vor dem Sammeln am Kollektor 15 den erforderlichen hydrophilisierenden Wirkstoff, z.B. ein Oberflächenveredelungsmittel, auf den gemischten Strom aus geblasenen Mikrofasern, Fluid-Kontrollsystem-Partikeln und gekräuselten Stapelfasern aufzubringen.
Die unter Verwendung solcher Vorrichtungen hergestellten zusammengesetzten Strukturen absorbierender Bahnen weisen im allgemeinen vermischte oder verwirrte Massen von hydrophilisierten Mikrofasern, gekräuselten Stapelfasern und Fluid-Kontrollsystem-Partikeln auf. Solche vermischten oder verwirrten Massen sind im wesentlichen ungebunden in dem Sinn, daß sie im wesentlichen frei von signifikanten Mengen von Fasern und Partikeln sind, welche durch chemische oder Fusionsbindungen miteinander verbunden sind. Demnach sollten Stapelfasern und Fluid-Kontrollsystem-Partikel mit dem Mikrofaserstrom verbunden werden, nachdem die Mikrofasern sich zu dem Punkt verfestigt haben, daß im wesentlichen keine Interfaser- oder Partikel-Faser-Fusionsbindungen geformt werden. Vielmehr ist die strukturelle Integrität der zusammengesetzten Strukturen hierin im allgemeinen durch das Vorhandensein von mechanischen oder verwirrten Bindungen über die Struktur hin aufrechterhalten.
Fig. 2 der hiermit vorgelegten Zeichnung illustriert die allgemeine strukturelle Beziehung der Mikrofaser-, gekräuselten Stapelfaser- und Fluid-Kontrollsystem-Partikel-Komponenten in bevorzugten zusammengesetzten Bahnen dieser Erfindung. Fig. 2 zeigt verwirrte Mikrofasern 30 und gekräuselte Stapelfasern 31.
Die Mikrofasern insbesondere verwirren sich selbst miteinander, mit den Stapelfasern und mit einem Partikel 32 polymerischen gelierenden Mittels und einem hydrophilen partikelartigen Teilchen 33, welches beispielsweise als ein Partikel pulverisierter Cellulose gezeigt ist.
Die zusammengesetzten Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung können mit einer breiten Vielfalt von Eigenschaften in Abhängigkeit von der Natur und den Mengen der verwendeten Bahnkomponenten, von besonderen Faserausrichtungs-Anordnungen und von den verwendeten spezifischen Verfahrensbedingungen hergestellt werden. Beispielsweise können die absorbierenden Bahnstrukturen hierin mit jedem gewünschten Basisgewicht hergestellt werden. Zur Verwendung in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln wird das Trockenbasisgewicht der Bahnstrukturen hierin vorzugsweise im Bereich von 100 bis 800 g/m², bevorzugter von 100 bis 500 g/m², liegen. Wenn solche Strukturen als absorbierende Kerne für Binden verwendet werden sollen, wird das Trockenbasisgewicht im allgemeinen im Bereich von 200 bis 450 g/m² liegen. Wenn Strukturen in Säuglingswindeln verwendet werden sollen, wird das Trockenbasisgewicht im allgemeinen im Bereich von 100 bis 700 g/m² liegen. Für wegwerfbare Übungshosen wird das Trockenbasisgewicht im allgemeinen im Bereich von 100 bis 700 g/m² liegen.
Die Abgreifhöhe der absorbierenden Bahnstrukturen hierin kann auch in Abhängigkeit vom gewünschten Endverbrauch der Strukturen breit variiert werden. Oft wird die Abgreifhöhe der trokkenen Bahnstruktur im Bereich von 0,46 bis 3,1 cm, bevorzugter von 1,5 bis 2,1 cm, liegen. Dank sowohl ihrer Dichte als auch der Eigenschaften ihrer gewählten Komponentenarten expandieren die bevorzugten Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung nicht signifikant, i.e. nehmen nach Einsaugen von Körperfluiden und ähnlichen Elektrolyten (unter Bedingungen von minimalem zwängenden Druck, i.e. einem zwängenden Druck von 0,005 kPa) nicht an Abgreifhöhe zu. Die bevorzugten Bahnen hierin können tatsächlich aktuellerweise nach Fluiderfassung in Abgreifhöhe abnehmen. Diese einzigartigen Fluidabsorptionseigenschaften der Bahnstrukturen hierin können zum Teil verantwortlich sein für die besonders wünschenswerten Komforteigenschaften, über welche bevorzugte absorbierende Strukturen der vorliegenden Erfindung verfügen.
Bei einem konstanten Basisgewicht führen Variationen in Bahnstruktur-Abgreifhöhe zu Variationen in der Dichte der Strukturen hierin. Für diese absorbierenden Strukturen können solche Bahndichte- und Abgreifhöhevariationen Komfortreaktion, Reaktion auf Kompression (i.e. Biegefähigkeit und Elastizität), absorbierende Reaktion (i.e. Kapazität, Fluid-Aufnahmegeschwindigkeit und Fluidbindehältigkeit) und die Fähigkeit, Körperkontakt für Fluiderfassung aufrechtzuerhalten, beeinflussen. Bahndichte und -abgreifhöhe können beispielsweise durch Variieren der Distanz vom Mikrofaser-Extruderauslaß zum Kollektor, durch Ändern des Verhältnisses Mikrofaser/Stapelfaser, durch Andern der verwendeten Menge von Fluid-Kontrollsystem-Komponenten, durch Verändern des Zuges der Aufrollwalze während der Bahnstrukturherstellung oder durch Variieren der Stapelfaser- Denier-Zahl und/oder des Kräuselungspegels eingestellt werden. Die Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung sind jene, welche eine Trockendichte von 0,006 bis 0,10 g/cm³, bevorzugter von 0,006 bis 0,04 g/cm³, aufweisen. Zur Verwendung als der absorbierende Kern in Bindenprodukten sollten die Bahnstrukturen hierin im allgemeinen eine Dichte im Bereich von 0,006 bis 0,03 g/cm³ aufweisen. Zur Verwendung in Säuglingswindeln werden die Bahnstrukturen hierin im allgemeinen eine Dichte im Bereich von 0,01 bis 0,04 g/cm³ aufweisen. Zur Verwendung in wegwerfbaren Übungshosen wird die Dichte der Strukturen hierin im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 0,04 g/cm³ liegen.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die Trockendichte unter einem zwängenden Druck von 0,0007 psi (0,005 kPa) gemessen. Die Dichte solcher Strukturen braucht über die Struktur nicht einheitlich zu sein. Innerhalb der hierin zuvor geoffenbarten Dichtebereiche können Strukturen dieser Erfindung Bereiche von relativ höherer oder relativ geringerer Dichte enthalten.
Zusätzlich zu ihrem Verhalten beim Aufnehmen und Halten abgegebener Körperfluide betrifft ein anderes wesentliches Merkmal der zusammengesetzten Bahnstrukturen hierin deren Naß- und Trockenelastizitätseigenschaften. Elastizität bedingt den Hang der zusammengesetzen Bahnstrukturen hierin, ihre Originaldimensionen, nachdem sie komprimiert worden sind, wieder einzunehmen. Wie hier zuvor festgestellt, sind bevorzugte zusammengesetzte Bahnstrukturen dieser Erfindung jene, welche sowohl Naß- als auch Trockenelastizitätseigenschaften aufweisen, welche eine gegebene dreidimensionale zusammengesetzte Bahnstruktur befähigen, mindestens 50%, und bevorzugter mindestens 65%, ihrer originalen Querdimension wiederzugewinnen, nachdem sie zu einer Querdimension komprimiert worden ist, welche 40% ihrer originalen Querdimension ist. Für Zwecke dieser Erfindung kann solch eine Elastizitätsbestimmung unter Verwendung einer Bahnstruktur von Standard-Querdimension gemacht werden, während solch eine Struktur von einer Standardtype einer Bauweise eines absorbierenden Artikels verkörpert wird.
Diese Standardbauweise zum Bestimmen der Bahnstruktur-Elastizität wird für Zwecke dieser Erfindung als die Binde von Beispiel XIII, welche nachstehend geoffenbart ist, definiert. Die verwendete Standard-"Original"-Querdimension ist 6,35 cm (2,5 Zoll). Um Elastizität der bevorzugten zusammengesetzten Bahnstrukturen dieser Erfindung zu bestimmen, können Bahnstrukturenthaltende Bindenkissen einer gegebenen Standard-Anfangsbreite (2,5 Zoll) auf den 60%-Belastungspegel, i.e. auf 1,0 Zoll Breite (40% ihrer Originalbreite), gefolgt durch Entfernen der Kompressionskraft, um dem Bindenkissen das Entspannen zu erlauben, komprimiert werden. Kompressionskraft wird für eine Zeitdauer von 3 Stunden, gefolgt durch eine Entlastungsperiode von 5 Minuten, aufgebracht. Die Endbreite des Kissens wird hiernach bestimmt. Prozent-Elastizität kann daraufhin entsprechend der Gleichung berechnet werden:
% Elastizität = [1- (Anfangsbreite - Endbreite)/Belastungspegel] x 100
wobei der Belastungspegel die Anfängliche Kissenbreite minus der Komprimierten Kissenbreite ist. Die Prozent-Elastizität kann entsprechend dieser Gleichung bestimmt werden, mit den Kissen entweder in trockenem oder in nassem Zustand.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso wegwerfbare absorbierende Artikel, welche die absorbierenden zusammengesetzten Strukturen hierin als das Fluid-absorbierende "Kern"-Element verwenden. Mit "absorbierendem Artikel" hierin ist ein Konsumprodukt gemeint, welches fähig zum Absorbieren bedeutender Quantitäten von Wasser oder anderen Fluiden (i.e. Flüssigkeiten), wie Körperfluiden, ist. Beispiele absorbierender Artikel inkludieren Wegwerfwindeln, Binden, Inkontinenzkissen, wegwerfbare Übungshosen, Papierhandtücher, Gesichtstücher und dgl. Diese absorbierenden Strukturen sind besonders geeignet zur Verwendung in Artikeln wie Binden, Windeln und Inkontinenzkissen.
Absorbierende Artikel hierin werden oft ein im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässiges Stützblatt, ein flüssigkeitsdurchlässiges, relativ hydrophobes Deckblatt und einen absorbierenden Kern aufweisen, welcher eine absorbierende Struktur der vorliegenden Erfindung zwischen dem genannten Stützblatt und dem genannten Deckblatt positioniert enthält. Flüssigkeitsundurchlässige Stützblätter können jedes Material, z.B. Polyethylen oder Polypropylen, mit einer Abgreifhöhe von 0,037 mm aufweisen, welches beim Halten von Fluid innerhalb des absorbierenden Artikels unterstützen wird. Relativ hydrophobe, flüssigkeitsdurchlässige Deckblätter können jedes Material, wie z.B. Polyester, Polyolefin, Rayon u.dgl. umfassen, welches im wesentlichen porös ist und einem Fluid erlaubt, leicht durch es zum darunterliegenden absorbierenden Kern hindurchzugehen.
Der absorbierende Kern der Ausführungsbeispiele von wegwerfbaren absorbierenden Artikeln in dieser Erfindung kann lediglich aus einer oder mehreren der zusammengesetzten Bahnstrukturen hierin bestehen. Alternativ kann der absorbierende Kern solcher Artikel andere konventionelle Elemente zusätzlich zu den zusammengesetzten Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung enthalten. Beispielsweise können absorbierende Artikel hierin eine vielschichtige absorbierende Kernkonfiguration verwenden, bei welcher eine zusammengesetzte Bahnstruktur dieser Erfindung in Kombination mit einer oder mehreren getrennten Schichten, welche konventionelle absorbierende Strukturen enthalten, verwendet wird. Solche konventionelle absorbierende Strukturen beispielsweise inkludieren im Luftstrom aufgebrachte Bahnen von Holzpulpe oder anderen zellulosehältigen Fasern, welche Bahnen Partikel oder Fasern polymerischen gelierenden Mittels derselben Art, wie hiernach zur Verwendung in den Strukturen hierin beschrieben, enthalten können oder nicht enthalten können. Eine andere Art von konventioneller absorbierender Struktur umfaßt ein Laminat von mindestens einer Schichte dispergierter Partikel polymerischen gelierenden Mittels, umhüllt mit Blättern aus hydrophilem Fasermaterial, wie z.B. Seidenpapier. Laminatstrukturen dieser allgemeinen Art sind bei Kramer, Young und Kock im U.S.-Patent Nr. 4,578,068 beschrieben.
Eine bevorzugte Art von absorbierenden Artikeln hierin ist eine, welche einen vielschichtigen absorbierenden Kern mit einer ersten Schichte, vorzugsweise einer unteren Schichte, welche eine im Luftstrom aufgebrachte Bahn zellulosehältiger Fasern, welche 0 bis 10 Gew.-% dieser zellulosehältigen Schichte polymerisches gelierendes Mittel enthält, umfaßt, und mit einer zweiten Schichte, vorzugsweise einer oberen Schichte, welche eine zusammengesetzte Bahnstruktur der vorliegenden Erfindung umfaßt, verwendet. Eine andere bevorzugte Art von absorbierenden Artikeln hierin verwendet einen vielschichtigen absorbierenden Kern mit einer oberen Schichte, welche eine zusammengesetzte Bahnstruktur der vorliegenden Erfindung enthält, und einer unteren Schichte, welche ein Laminat von mindestens einer Schichte dispergierter Partikel polymerischen gelierenden Mittels, umhüllt mit Gewebeblättern, umfaßt. Für Zwecke dieser Erfindung ist die obere Schicht eines vielschichtigen absorbierenden Kerns die Schichte, welche am nächsten zum Körper des Trägers ist, beispielsweise die Schichte, die am nächsten zum Deckblatt des Artikels ist. Der Ausdruck untere Schichte meint umgekehrt die Schichte eines vielschichtigen absorbierenden Kerns, welche vom Körper des Trägers am weitesten weg ist, beispielsweise die Schichte, welche am nächsten zum Rückenblatt des Artikels ist.
Wie hierin zuvor angegeben machen die Fluid-leitenden und Komforteigenschaften der absorbierenden Bahnstrukturen hierin solche Strukturen besonders geeignet zur Verwendung in absorbierenden Artikeln in der Form von Binden. Binden (oder mit anderen Worten, Monatsregelkissen), welche die vorliegenden absorbierenden Strukturen verwenden, können aus konventionellen Binden durch einfaches Ersetzen oder Ergänzen deren absorbierenden Kerns (typischerweise eine Bahn von Holzpulpefasern) mit einer oder mehreren absorbierenden zusammengesetzten Strukturen der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Bei Binden können demnach die zusammengesetzten Strukturen hierin als ein einschichtiger absorbierender Kern dienen oder können als ein oder mehrere Elemente in einer Vielfalt von vielschichtigen absorbierenden Kern-Anordnungen, wie hierin zuvor beschrieben, verwendet werden.
Ein Beispiel einer typischen Binde ist in Fig. 3 der Zeichnungen gezeigt. Dieses besondere Monatsregelprodukt umfaßt ein Kissen 40 aus der absorbierenden zusammengesetzten Struktur der vorliegenden Erfindung als einen einschichtigen absorbierenden Kern; ein hydrophobes Deckblatt 41; und ein fluidundurchlässiges Rückenblatt 42. Das Deckblatt und das Rückenblatt sind an entgegengesetzten Seiten der absorbierenden Struktur angeordnet. Gegebenenfalls ist die absorbierende Struktur in ein Hüllgewebe 43 gehüllt. Geeignete Materialien für Deckblätter, Bodenblätter und Umhüllungsgewebe sind auf dem Gebiet gut bekannt. Eine detailliertere Beschreibung von Binden und geeigneten Materialien zur Verwendung darin ist bei Duncan und Smith im US-Patent Nr. 3,871,378, ausgegeben am 18. März 1975; bei Mullane und Smith im US-Patent Nr. 4,324,246, ausgegeben am 13. April 1982, und bei Van Tilburg im US-Patent Nr. 4,589,876, ausgeben am 20. Mai 1986, aufgefunden worden.
Andere wegwerfbare absorbierende Artikel, welche die absorbierenden Bahnstrukturen hierin verwenden können, sind Wegwerfwindeln. Wegwerfwindeln, welche die absorbierenden Strukturen der vorliegenden Erfindung enthalten, können unter Verwendung von konventionellen Windel-herstellenden Techniken hergestellt werden, aber indem der Holzpulpefaserbahn- ("Entwässerungsfilz")-Kern, welcher typischerweise in konventionellen Binden verwendet wird, durch eine oder mehrere zusammengesetzte Bahnstruktur der vorliegenden Erfindung ersetzt oder ausgestattet wird. Zusammengesetzte Bahnstrukturen dieser Erfindung können demnach in Windeln in einschichtigen oder verschiedenen mehrschichtigen Kernkonfigurationen verwendet werden. Artikel in der Form von Wegwerfwindeln sind bei Duncan und Baker im US-Patent Re 26,151, ausgegeben am 31. Jänner 1967; bei Duncan im US-Patent Nr. 3,592,194, ausgegeben am 13. Juli 1971; bei Duncan und Gellert im US-Patent Nr. 3,489,148; ausgegeben am 13. Jänner 1970; und bei Buell im US-Patent Nr. 3,860,003; ausgegeben am 14. Jänner 1975, ausführlich beschrieben.
Eine bevorzugte Wegwerfwindel für den Zweck dieser Erfindung ist durch Fig. 4 der Zeichnungen illustriert. Solch eine Windel inkludiert einen absorbierenden Kern 50, welcher eine absorbierende zusammengesetzte Struktur dieser Erfindung enthält; ein Deckblatt 51, welches auf eine Seite des Kerns aufgelegt oder damit koextensiv ist, und ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt 52, welches auf die Seite des Kerns, welche der vom Deckblatt bedeckten Seite gegenüberliegt, aufgelegt oder damit koextensiv ist. Das Rückenblatt hat am bevorzugtesten eine Breite größer als jene des Kerns, wobei dadurch Seitenrandabschnitte des Rükkenblattes erzielt werden, welche sich über den Kern hinaus erstrecken. Die Windel ist vorzugsweise in einer stundenglasförmigen Konfiguration konstruiert.
Eine andere bevorzugte Art absorbierenden Artikels, welche die absorbierenden Strukturen der vorliegenden Erfindung nutzen kann, umfaßt Übungshosen. Solche Übungshosen werden im allgemeinen ein nichtgewebtes, flexibles Substrat inkludieren, welches zu einer Halterung in der Form von Slips oder Shorts geformt worden ist. Eine absorbierende Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann dann im Schrittbereich solch einer Halterung befestigt werden, um als ein absorbierender "Kern" zu dienen. Dieser absorbierende Kern wird häufig durch ein Umhüllungsgewebe oder anderes flüssigkeitsdurchlässiges, nichtgewebtes Material umhüllt sein. Solche Kernumhüllung dient demnach für den Übungshosen-Artikel als das "Deckblatt".
Das flexible Substrat, welches die Übungshosenhalterung formt, kann Stoff oder Papier oder andere Arten nichtgewebten Substrats umfassen und kann elastifiziert oder anders dehnbar sein. Beinbänder oder Taillenbänder solcher Übungshosen-Artikel können auf eine konventionelle Art elastifiziert sein, um den Sitz des Artikels zu verbessern. Solch ein Substrat wird allgemein durch Behandeln oder Beschichten einer Oberfläche davon oder durch Laminieren des flexiblen Substrats mit einem anderen flüssigkeitsundurchlässigen Substrat, um die gesamte Halterung flüssigkeitsundurchlässig zu machen, flüssigkeitsundurchlässig gemacht. In diesem Fall dient die Halterung selbst als das "Rückenblatt" für den Übungshosen-Artikel.
Ein typisches wegwerfbares Übungshosenprodukt ist in Fig. 5 der Zeichnung gezeigt. Solch ein Produkt umfaßt eine äußere Schichte 60, welche an einer Futterschichte 61 durch Kleben entlang deren periphärer Zonen befestigt ist. Beispielsweise kann das Innenfutter 61 an der äußeren Schichte 60 entlang der Peripherie der Beinbandzone 62; entlang der Peripherie der Beinbandzone 63; und entlang der Peripherie der Taillenbandzone 64 befestigt sein. Am Schrittbereich des Artikels befestigt ist ein im wesentlichen rechteckiger absorbierender Kern 65, welcher eine absorbierende zusammengesetzte Struktur der vorliegenden Erfindung umfaßt. Typische Übungshosenprodukte dieser Art sind bei Roberts im US-Patent Nr. 4,619,649 beschrieben.

TESTVERFAHREN

Beim Beschreiben der vorliegenden Erfindung werden Merkmale der Stapelfaser-Komponente, wie z.B. Wasserretentionswert, und Merkmale des polymerischen gelierenden Mittels, wie z.B. Gelvolumen, geoffenbart. Wo erwähnt können diese Merkmale unter Verwendung der folgenden Testverfahren bestimmt werden:

WASSERRETENTIONSWERT (WRV)

Eine Probe von 0,3 g bis 0,4 g Fasern wird in einem bedeckten Behälter mit 100 ml destilliertem oder deionisiertem Wasser bei Raumtemperatur zwischen 15 und 20 Stunden getränkt. Die getränkten Fasern werden auf einem Filter gesammelt und zu einem 80-mesh-Drahtkorb transferiert, welcher 38 mm über einem 60- mesh-Gitterboden eines Zentrifugenrohres getragen wird. Das Rohr ist mit einem Kunststoffdeckel bedeckt und die Probe wird bei einer relativen Zentrifugenkraft von 1500 bis 1700 Schwerkrafteinheiten 19 bis 21 Minuten lang zentrifugiert. Die zentrifugierten Fasern werden daraufhin aus dem Korb entnommen und gewogen. Die gewogenen Fasern werden bei 105ºC auf ein konstantes Gewicht getrocknet und wieder gewogen. Der Wasserretentionswert wird folgendermaßen berechnet:
WRV = (W-D)/D x 100
wobei
W = Naßgewicht der zentrifugierten Fasern;
D = Trockengewicht der Fasern; und
W-D = Gewicht des absorbierten Wassers
sind.

GELVOLUMEN IN KÜNSTLICHER MENSES

Gelvolumen in künstlicher Menses wird als das Gewicht (Gramm) künstlicher Menses bestimmt, welches pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels absorbiert werden wird. Solch eine Bestimmung wird zuerst nach zwei-minütigem-Kontakt zwischen gelierendem Mittel und künstlicher Menses gemacht, um eine Indikation der Geschwindigkeit zu geben, mit welcher das gelierende Mittel Fluid aufnimmt. Eine Bestimmung wird daraufhin nach einer verlängerten Periode (60 Minuten) von Kontakt zwischen gelierendem Mittel und künstlicher Menses gemacht, um einen Gleichgewichts- Gelvolumenwert zu bestimmen.
Im Gelvolumen verwendete künstliche Menses umfaßt eine Mischung von Schafsblut und einer synthetischen Schleimkomponente. Jede dieser Komponenten und ihre Herstellung wird wie folgt beschrieben:

I. Künstliche Menseskomponenten

A. Schleim

31,0 g Magenschleim (ICN Biomedicals, Inc.)
2,0 ml zubereitete Milchsäurelösung
7,5 ml zubereitete Kaliumhydroxid-Lösung
450 ml zubereitete Phosphat-gepufferte Salzlösung

B. Blut

500 ml steriles defibriertes Schafsblut (Cleveland Scientific)

II. Herstellung

A. Milchsäurelösung

1:10 Verdünnung von 85-95%iger Milchsäure : destilliertes Wasser

B. Kaliumhydroxid-Lösung

10 Gew.-% Kaliumhydroxid in destilliertem Wasser

C. Phosphat-gepufferte Salzlösung

1. Lösung A: 1,42 g wasserfreies zweibasisches Natriumphosphat
8,50 g Natriumchlorid
Beigabe von destilliertem Wasser auf ein Endvolumen von 1 Liter
2. Lösung B: 1,38 g wasserhältiges monobasisches Natriumphosphat
8,50 g Natriumchlorid
Beigabe von destilliertem Wasser auf ein Endvolumen von 1 Liter
3. Beginn mit 450 ml der Lösung A und Beigabe von Lösung B, um den pH auf einen Endpunkt von 7,2 anzuheben.

D. Schleimkomponente:

1. Kombinieren der in I A angegebenen Ingredienzien
2. Rühren (und sanftes Erhitzen, falls erforderlich) zum Löslichmachen.
3. 15 Minuten lang Autoklave @ 121ºC
4. Lösung abkühlen lassen.

E. Künstliche-Menses-Fluid

1. Zusammenmischen der Schleim- und Blutkomponenten
2. Die Lösung muß tiefgekühlt und vor Verwendung auf Raumtemperatur gebracht werden.
3. Verwendung innerhalb von sieben Tagen wegen des Alterns des Blutes.
Unter Verwendung von wie angegeben zubereiteter künstlicher Menses werden Gelvolumenswerte durch ein Verfahren bestimmt, bei welchem Partikel polymerischen gelierenden Mittels (PGA), gehalten in einem Papier-"Teesäckchen" in Künstlicher-Menses- Fluid getränkt und daraufhin zentrifugiert werden, um das Fluid, welches nicht durch die PGA-Partikel eingesaugt worden ist, zu entfernen. Die Anlage, das Verfahren und die in solch einem Verfahren verwendeten Berechnungen werden wie folgt beschrieben:

A. Anlage

Probenhalter -- Glaszylinder (1,4 cm Innendurchmesser, 3,4 cm Höhe)
Zentrifugenrohre -- doppelkammerige Gefäße, bei welchen eine erste Kammer von der zweiten Kammer durch einen Stahlgitter-Sitz zum Halten der PGA- enthaltenden Teesäckchen getrennt ist
Teesäckchenmaterial -- geschnitten auf 5,0 cm x 8, 0 cm Rechtecke
Gleichgewicht -- 0,0001 g Empfindlichkeitsbereich
Fluidbad -- 200 ml von Quellfluid in einer 90 x 50 kristallisierenden Pyrex-Schüssel
Zentrifuge -- Klinikmodell, mit variabler Geschwindigkeit und einem horizontalen Rotor mit vier 29,4 mm x 95 mm (I.D. X Tiefe) Schutzschildern
Tachometer -- mit Adapter zum Messen der Zentrifugengeschwindigkeit
Trocknungsbecher -- 10 ml Volumen

B. Verfahren

1. Teesäckchen werden in die Probenhalter eingesetzt und "anfängliche-Teesäckchen"-Gewichte werden aufgezeichnet.
2. Proben von PGA werden auf 0,0255g ± 0,0005g ausgewogen, und "anfängliche-PGA"-Gewichte werden aufgezeichnet.
3. Proben werden in einem gerührten Fluidbad angeordnet. Flüssigkeit wird über der Oberfläche des PGA pipettiert, um Fluidkontakt sicherzustellen und um Gelblockierung zu verhindern (Teesäckchen wird auch komplett mit Fluid gesättigt).
4. Proben werden im Bad eine Stunde oder 2 Minuten lang, in Abhängigkeit davon, welche Art Gelvolumen-Messung gemacht werden soll, im Gleichgewicht gehalten.
5. Proben werden daraufhin aus dem Bad entnommen. PGA enthaltende Teesäckchen werden sorgfältig aus den Haltern entfernt und in den Zentrifugenrohren angeordnet.
6. Proben werden bei 125 Schwerkrafteinheiten (g's) Kraft 10 Minuten lang zentrifugiert. Die 10-minütige Zeit inkludiert nicht die Zeit, welche für die Zentrifuge erforderlich ist, um 125 g's (1 Minute, in Abhängigkeit von der verwendeten Zentrifuge) zu erreichen.
7. Proben werden aus den Zentrifugenrohren entfernt und gewogen. Die "(nasses-PGA + nasses-Teesäckchen)"-Gewichte werden aufgezeichnet.

C. Berechnungen

Gelvolumen kann ausgedrückt werden als der Gewichtsanteil der Menge von Quellfluid, welches zum Anfangsgewicht von PGA absorbiert worden ist. Gelvolumen wird, wie folgt, definiert im Bezug auf experimentell gemessene und kalkulierte Parameter.

Gelvolumen-Zentrifugierung:

Das Gelvolumen-Zentrifugieren (GVC) wird mit der folgenden Gleichung berechnet:
GVC = Nasses PGA - Anfangs-PGA/Anfangs-PGA
wobei das Anfangs-PGA die PGA-Probe ist, welche im Verfahrensschritt #2 gewogen worden ist, und das Nasse PGA die gequollene PGA-Probe nach Zentrifugieren ist. Das Nasse PGA (WPGA) wird berechnet unter Verwendung:
WPGA = [(WGPA + WTB) -WTB]
wobei (WPGA + WTB) die Menge ist, welche im Verfahrensschritt #7 gewogen worden ist, und WTB das Nasse Teesäckchen ist. Da das Nasse Teesäckchen auch einige feste Bestandteile vom Fluid beinhaltet, wird WTB mit der folgenden Gleichung berechnet:
WTB = (ITB) (WTB Faktor)
wobei ITB das Anfängliche-Teesäckchengewicht im Verfahrensschritt #1 ist, und der WTB-Faktor aus einer Kalibrierungskurve erhalten wird. Die WTB-Kurve für künstliche Menses wird durch die folgende Gleichung für Zentrifugalkraftwerte innerhalb der Bereiche von 120 bis 301 g erzeugt.
WTB-Faktor = [-0,00109 x Zentrifugalkraft (g)] + 1.85127

GELVOLUMEN IN SYNTHETISCHEM URIN

Gelvolumen mit Benennung in Gramm synthetischen Urins, welcher pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels absorbiert worden ist, wird bestimmt durch Quellen der Polymerproben in verschiedenen aliquoten Teilen synthetischen Urins. Die Menge solchen synthetischen Urins, welche aktuellerweise durch das polymerische gelierende Mittel absorbiert worden ist, wird durch ein Verfahren bestimmt, welches die Verwendung einer Blaues Dextrin enthaltenden synthetischen Urinlösung umfaßt, sodaß optische Absorptionsmessungen verwendet werden können, um die Menge von synthetischem Urin, welche nicht durch das Hydrogel aufgenommen ist, welche formt, zu berechnen.

a) Blaues Dextrin-enthaltende Lösung - Herstellung

Eine 0,03%ige Blaue-Dextrin (BD)-Lösung wird durch Auflösen von 0,3 Teilen Blauen Dextrins (Sigma D-5751) in 1000 Teilen synthetischer-Urin-(SU)-Lösung vorbereitet. Synthetischer Urin ist 15,0 Teile 1% Triton X-100, 60,0 Teile NaCl, 1,8 Teile CaCl&sub2; 2H&sub2;O, und 3,6 Teile MgCl&sub2; 6H&sub2;O, verdünnt auf 6000 Teile mit destilliertem H&sub2;O. Die resultierende Lösung hat eine Absorptionsfähigkeit von ungefähr 0,25 bei ihrem Absorptionsmaximum von 617 nm.

b) Hydrogel-Gewichtsausgleich

Aliquote Teile des zu testenden Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittels werden in (i) 20 Teilen synthetischer-Urin-(SU)-Lösung und (ii) 20 Teilen Blaue- Dextrin (BD)-Lösung gequollen. Die Suspension in der Blauen Blauen-Dextrin (BD)-Lösung wird im Duplikat vorbereitet. Für die meisten Hydrogele sind 0,1 bis 0,25 Teile Hydrogelbildenden getrockneten Pulvers erforderlich, um eine ausrei-chend hohe Spectrophotometer-Ablesung in Bezug auf die Blaue-Dextrin-Referenzlösung zu ergeben. Eine Stunde im Gleichgewicht-Halten bei Umgebungstemperatur unter leichtem Rührstangenrühren ist ausreichend für zu erreichendes Quell-Gleichgewicht. Nach Ausgleich wird ein 3 ml Teil überstehender Lösung von jeder Gelsuspension durch Dekantierung getrennt, gefolgt von Zentrifugieren. Ablesungen für zweiminütiges Gelvolumen können durch Quellen des polymerischen gelierenden Mittels für nur zwei Minuten erhalten werden.

c) Gelvolumen-Bestimmung

Die optische Absorptionsfähigkeit (ABS) einer jeden überstehenden Lösung wird spectrophotometrisch mit einer Genauigkeit von 0,001 Absorptionseinheiten bestimmt. Die synthetische Urinlösung wird als eine ABS = 0,0 Referenz verwendet. Die Absorptionsfähigkeit der überstehenden Lösung von der synthetischer-Urin-Suspension ohne Blaues Dextrin sollte 0,01 A nicht überschreiten; höhere Werte geben eine Streuung von restlichen Hydrogelpartikeln oder restlichen Zusätzen, an und weiteres Zentrifugieren ist erforderlich. Die Absorptionsfähigkeit der Blauen-Dextrin-überstehenden Lösungen sollte die Absorptionsfähigkeit der Blauen- Dextrin-Referenzlösung durch mindestens 0,1 Absorptionseinheiten überschreiten. Absorptionswerte unterhalb dieses Bereichs geben das Erfordernis an, die Menge von zur Herstellung der Gelsuspension verwendetem polymerischen gelierenden Mittel einzustellen.

d) Gelvolumenberechnung

Das Gelvolumen in synthetischem Urin des polymerischen gelierenden Mittels in Gramm/Gramm wird berechnet aus dem (i) Gewichtsanteil des polymerischen gelierenden Mittels in der Gelsuspension und (ii) dem Verhältnis des ausgeschlossenen Volumens zum Gesamtvolumen der Suspension. Da wegen seines hohen Molekulargewichts Blaues-Dextrin vom Hydrogel ausgeschlossen ist, wird dieses Verhältnis zu den gemessenen Absorptionseigenschaften in Bezug gebracht. Die folgende Gleichung wird zum Berechnen des Gelvolumens verwendet:
Gel Volumen = [(g BD-Lösung/(g polymerisches gelierendes Mittel*)] x [1- (ABS BD-Lösung)/(ABS BD-überstehend-ABS SU-überstehend]
* korrigiert auf eine Trockengewichtbasis
Die absorbierenden Bahnstrukturen hierin ebenso wie diese enthaltende weg-werfbare absorbierende Artikel, sind durch die folgenden Beispiele illustriert. In diesen Beispielen sind die berichteten Dichtemessungen alle unter einem zwängenden Druck von 0,0007 psi (0,005 kPa) gemacht. Weiters geben &spplus; Werte, wo berichtet, eine Abweichung beim 95% Vertrauenskoeffizienten an.

BEISPIEL I - IX

Eine Anzahl von zusammengesetzten absorbierenden Strukturen werden aus Polypropylen-Mikrofasern, gekräuselten Polyethylenterephtalat (PET)-Stapelfasern, Fluid-Kontrollsystem- Partikeln und nichtionischem Oberflächenveredelungsmittel als einem hydrophilisierenden Wirkstoff hergestellt. Eine komplettere Beschreibung jeder dieser Komponenten wird wie folgt gegeben:

Geblasene Polypropylen-Mikrofasern (BMF)

Größe = 5 Micrometer im Durchmesser (Durchschnitt)
Fasermaterial-Modulus = mindestens 0,9 x 10&sup5;N/cm²

Stapelfasern

Art = Kodel PET, von Eastman auf den Markt gebracht
Größe = 15 Denier (1,65 Tex)
Wasserretentionswert = 5%
Prozent-Kräuselung = 40%
Fasermaterial-Modulus = 3,0 x 10&sup5;N/cm²
Durchschnittliche Faserlänge = 1,5 Zoll (3,8 cm)

Pulverisierte Zellulose

Art = SOLKA-FLOC KS -1016, welches von James River Corporation auf den Markt gebracht wird
Partikelgröße = 0,1 mm mittlere Länge; 0,022 mm mittlerer Durchmesser
Aspect Ratio = 5:1

Polymerisches gelierendes Mittel (PGA)

Art = Polyacrylat - Waterlok J-550 von Grain Processing Corp. auf den Markt gebracht
Größe = weniger als 300 Micron (Durchschnitt)
Gleichgewichtsgelvolumen (künstliche Menses) = 35,8 g/g
Zweiminuten-Gelvolumen (künstliche Menses) = 30,7 g/g

Hydrophilisierender Wirkstoff

Art = TRITON X-100 nicht-ionisches Oberflächenveredelungsmittel, von Rohm & Haas auf den Markt gebracht
Um dieses Strukturen herzustellen, werden PET-Stapelfasern und Fluid-Kontrollsystem-Partikel zusammengemischt und in einen Strom von Mikrofasern unter Verwendung eines Gerätes, welches ähnlich dem in der hierin zuvor beschriebenen Zeichnung ist, eingeführt. Die zusammengesetzten Bahnstrukturen, welche hergestellt werden, haben die in Tabelle I gezeigten Charakteristika. TABELLE I Absorbierende Bahnstrukturen: Variation im Fluid-Kontrollsystem Oberflächenveredelungsbehandlung: TRITON X-100 @ 1,0 Gew.-% (Ziel) Polypropylenfasern. Komponenten-Basisgewicht (g/m²) Beispiel Nr. Pegel pulverisierte Zellulose (Gew.-%) Bahn-Basisgewicht (g/m²) pulverisierte Zellulose PET Stapel Bahndichte (g/cm³)
Die in Tabelle I beschriebenen Bahnstrukturen sind alle brauchbar als absorbierende Kerne in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln von besonders wünschenswerten Komforteigenschaften. Weiters haben solche Strukturen exzellente Fluiderfassungs- und Verteilungseigenschaften. Jene polymerische gelierende Mittel enthaltenden Strukturen (Beispiele VI bis IX) halten erfaßte Körperfluide auf eine besonders festhaltende Art zufolge der Fluid-gelierenden Eigenschaften der gelierenden Mittel darin.

BEISPIEL X

Absorbierende Eigenschaften der Mikrofaser-basierenden absorbierenden Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung können durch einen Nullspitze-Kapillarsaugtest demonstriert werden. Bei solchem Testen werden Proben von absorbierenden Bahnen (28.27 cm²) auf einem 6 cm-Durchmesser-Glas-Schmelzmasse [Por E (ASTM 4-8 Micrometer aus Ace Glass)] angeordnet und in Kontakt mit einem synthetischen Urin enthaltenden Behälter gehalten. Die Höhe der Schmelzmasse und die Höhe des Behälters werden auf denselben Pegel eingesetellt. Ein zwängendes Gewicht von 0,5 psi (3,45 kPa) wird obenauf auf jeder Struktur-Probe angeordnet.
Unter Verwendung dieses Setups kann die Anzahl von Gramm von durch die Bahnstruktur auf genommenem Fluid als eine Funktion von Zeit bestimmt werden. Es ist ebenso möglich, eine Initialrate von Fluidaufnahme in Gramm/m²/Minute zu berechnen. Diese Anfangsrate wird definiert als die Anfangssteigung der Fluidaufnahme versus Zeitmenge, normalisiert über die Kontaktzone zwischen der Probe und der Schmelze (g/m²/min). Die Anfangssteigung wird bestimmt durch lineare Regression von Datenpunkten, welche während der ersten 1,5 Minuten des Kapillarsaugtests gesammelt werden. Wenn der Korrelationskoeffizient größer oder gleich 0,98 ist, wird die Steigung verwendet, um die Anfangsrate zu berechnen. Wenn er es nicht ist, werden die Datenpunkte ausgesondert, bis Regressionsanalyse einen Korrelationskoeffizienten trifft, der dem 0,98 Kriterium genügt.
Daten der Kapillarsaug-Anfangsrate für bestimmte Arten von absorbierenden Bahnstrukturen sind in Tabelle II aufgelistet. Jeder Datenpunkt für Anfangsrate stellt einen Durchschnitt dar, welcher vom Testen von fünf Bahnen genommen wurde. TABELLE II Bestimmungen von Kapillarsaug-Anfangsgeschwindigkeit Oberflächenveredelungsbehandlung: TRITON X-100 bei 1 Gew.-% (Ziel) Polypropylenfasern. Komponenten-Basisgewicht (g/m²) Bahnprobe Nr. pulverisierte* Zellulose 15-den PET Stapel Gesamtbeladung Partikelmaterial (Gew.-% pulverisierte Zellulose + PGA) Bahndichte (g/cm³) Anfangsgeschwindigkeit @ 0.5 psi (g/m²/min) * SOLKA-FLOC KS-1016, von James River Corporation auf den Harkt gebracht ** AQUALIC Polyacrylat, von Nippon Shokubai KK auf den Markt gebracht Gleichgewichtsgelvolumen (künstliche Menses) = 28.9 g/g ***Polypropylen Mikrofasern, wie in den Beispielen I-IX verwendet
Die Daten von Tabelle II geben an, daß die Beigabe von hydrophilen Teilchen pulverisierter Zellulose zu Mikrofaser-Bahnen, welche gekräuselte PET-Stapelfasern enthalten, ob nun solche Bahnen auch polymerisches gelierendes Mittel enthalten oder nicht, einen signifikanten Anstieg in der anfänglichen Erfassungsgeschwindigkeit von wässerigem Körperfluid ergibt.

BEISPIEL XI

Die Fähigkeit der absorbierenden Bahnstrukturen dieser Erfindung, Fluid aufzunehmen, zu verteilen und zu halten, kann mittels eines Tropftests demonstriert werden. Bei solch einem Test wird ein kreisförmiger Querschnitt von Bahnstruktur (7,62 cm im Durchmesser) auf einem Drahtgitter mit großer Maschenweite angeordnet. Fluid, beispielsweise synthetischer Urin, wird mit einer Geschwindigkeit von 0,10 ml/sec. in die Mitte der Struktur von einer punktförmigen Quelle eingeführt, beginnend mit einer Zeit t = 0. Die Zeit des Versagens wird dann gemessen, als die Zeit, bei welcher Fluid beobachtet wird von der Unterseite der Struktur auszurinnen. Resultate werden als "Zeit des Versagens" ausgewiesen und werden in Sekunden berichtet. Bahnstrukturen, welche getestet wurden, sind jene von Beispiel X, Tabelle II. Tropftest-Resultate sind in Tabelle III aufgelistet. TABELLE III WIRKUNG VON PULVERISIERTE-ZELLULOSE-BELADUNG AUF FLUIDVERTEILUNG TROPFTEST-ANALYSE BEI NULL-ZWÄNGENDEM GEWICHT Fluid: Synthetischer Urin Zwängendes Gewicht: 0, "keine Beladung" BMF: Polypropylen bei 5 Mikrometer Durchschnittsdurchmesser Oberflächenveredelungsbehandlung: TRITON X-100 bei 1 Gew.-% (Ziel) BMF Pulverisierte Zellulose: SOLKA-FLOC KS-1016 Zeit bis zum Versagen: Zeit bevor Fluid aus dem Boden der Probe austritt Komponenten-Basisgewicht (g/m²) Probe Nr. Gew.-% pulverisierte Zellulose pulverisierte Zellulose 15-den PET Stapel Zeit bis zum Versagen (Sekunden)
Die Daten in Tabelle III betreffend die Zeit bis zum Versagen stellen den Durchschnitt von fünf Bahnstrukturen dar. Die Daten geben an, daß die Beigabe von pulverisierter Zellulose einer Mikrofaser/Stapelfaser-Bahn signifikant den Hang der Bahn steigern, erfaßtes Fluid über die Bahnstruktur hin zu verteilen und zu speichern.

BEISPIEL XII

Die Fähigkeit der zusammengesetzten Strukturen dieser Erfindung, eine Fluidbeladung gegen Gravitationsdruck zu halten, wird bestimmt mittels eines Halte-Effizienztests. Bei solch einem Test wird eine Bahnstrukturprobe zum Testen als erstes durch Zuschneiden zu einem 3,75 Zoll-(9,53 cm) Quadrat vorbereitet. Ein Fluid-undurchlässiges Polyethylen-Rückenblatt (3,9" x 3,75", i.e., 9,9 cm x 9,53 cm) wird dann an die Unterseite der Bahnprobe durch Versiegeln entlang zweier Seiten der Bahnprobe mit doppelseitigem Band befestigt. Eine 20 ml- Beladung von Fluid wird dann durch Leeren des Fluids direkt in die Mitte der Probe eingeführt. Die Bahn wird dann an ihrer Seite in der Luft 30 Sekunden lang so gehalten, daß Fluid entlang einem ihrer unversiegelten Ränder austreten kann. Nach 30 Sekunden Tropfzeit wird die Bahn gewogen, um die Menge von in der Probe verbliebenem Fluid zu bestimmen. Halte-Effizienz wird berichtet als der Prozentsatz von Initialfluid-Beladung, welche in der Probe gegen die Schwerkraft gehalten wurde. Während des Tests wird kein äußerer zwängender Druck auf die Probe aufgebracht. Künstliche Menses wird als das Testfluid verwendet.
Eine Beschreibung der Bahnproben (von Beispiel X, Tabelle II), welche getestet wurden, und Halte-Effizienzresultate sind in Tabelle IV aufgelistet. TABELLE IV WIRKUNG VON PULVERISIERTER ZELLULOSEBELADUNG AUF FLUID-HALTE- EIGENSCHAFTEN HALTE-EFFIZIENZ - TEST-ANALYSE Test-Fluid: künstliche Menses Zwängendes Gewicht: 0 psi, "keine Beladung" Fluid-Beladung: 20 ml Probengröße: 3,75" x 3,75" (9,53 cm x 9,53 cm) Halte-Effizienz: % geladenes Fluid, welches im Kissen nach 30 Sekunden gegen Schwerkraft gehalten wurde BMF: Polypropylen bei 5 Mikrometer Durchschnittsdurchmesser Oberflächenveredelungsbehandlung: TRITON X-100 bei 1 Gew.-% (Ziel) BMF PGA: AQUALIC-Polyacrylat, Gleichgewichtsgelvolumen = 26,9 g/g Pulverisierte Zellulose: SOLKA-FLOC KS-1016 Komponenten-Basisgewicht (g/m²) Probe Nr. pulverisierte Zellulose 15-den PET Stapel Gew.-% pulverisierte Zellulose + PGA Halteeffizienz (% der anfänglichen Beladung)
Jeder Datenpunkt in Tabelle IV stellt den Durchschnitt von vier Bahnstrukturmessungen dar. Die Daten von Tabelle IV illustrieren, daß Beigabe von steigenden Mengen von hydrophilen partikelartigen Teilchen zu Mikrofaser/Stapelfaser-Verbund-Bahnen signifkant die Fluidhalte-Effizienz solcher Strukturen anheben kann. Halte-Effizienz wird besonders angehoben, wenn die Bahnstrukturen auch Partikel polymerischen gelierenden Mittels enthalten.

BEISPIEL XIII

Eine eine absorbierende Struktur dieser Erfindung verwendende Binde wird, wie folgt, hergestellt:
Eine zusammengesetzte absorbierende Struktur wird auf die in Beispiel VIII beschriebene allgemeine Art hergestellt, mit einer Abgreifhöhe von 1,7 cm und einer Dichte von 0,018 g/cm³, gemessen unter einem zwängenden Druck von 0,0007 psi (49 N/m²). Diese Struktur wird zu einem rechteckigen Blatt von 7 Zoll x 2,5 Zoll (18 cm x 6,4 cm) geschnitten. Dieses Blatt wird gegen ein wasserbeständiges Stützblatt von 9 Zoll x 3 Zoll (22,9 cm x 7,6 cm) geprägten Polyethylens mit einer geprägten Abgreifhöhe von ungefähr 2,4 Mil (0,06 mm) angeordnet. Die Bahn und das Rückenblatt werden in eine geformte Polyethylenfolie (DRI- WEAVE) mit einer Abgreifhöhe von ungefähr 17,2 Mil (0,43 mm) gehüllt. Die Bahn wird mit einem 0,025 mm-Film wasserlöslichen Klebstoffs am Deckblatt befestigt. Die Enden der resultierenden Binde werden hitzegesiegelt und sind spitz zulaufend. Ein 7 Zoll x 1,5 Zoll (18 cm x 3,8 cm)-Streifen Klebstoff wird an der Unterseite der Binde angeordnet und mit einem 8 Zoll x 2 Zoll (20,3 cm x 5 cm) Stück Freigabepapier bedeckt. Die Oberseite der Binde wird mit 0,01 g eines nichtionischen Oberflächenveredelungsmittels besprüht. Der resultierende absorbierende Artikel ist als eine Binde mit besonders wünschenswerten Komfort- und Absorptionseigenschaften brauchbar.

BEISPIEL XIV

Die Beispiele X bis XII illustrieren, daß Mikrofaser-basierende PET-Stapelfaser-enthaltende aufnehmende Bahnstrukturen mit verbesserten Fluid-leitenden-Eigenschaften durch Beigabe von hydrophilen Teilchen pulverisierter Zellulose in solche Strukturen hergestellt werden können. Bei diesem Beispiel wird der Effekt solcher hydrophilen Teilchen pulverisierter Zellulose auf Bahnelastizitätseigenschaften demonstriert.
Die Elastizitäts-Charakteristika von Binden, welche, wie allgemein in Beispiel XIII (ohne die Unterseiten-Klebstoff/Freigabepapier-Kombination) beschrieben, hergestellt sind, können durch die hierin zuvor beschriebenen Testverfahren demonstriert werden, welche Hochkant-Kompression solcher Produkte, gefolgt durch Entfernen der Kompressionskraft, um dem Hygienekissen das Entspannen zu erlauben, umfassen. Hygienekissen von einer gegebenen Standard-Anfangsbreite, i.e. 6,35 cm (2,5 Zoll), werden demnach in der Querrichtung zum 60 % Belastungspegel, (i.e. eine Breite von 25,4 mm (1,0 Zoll) oder 40 % der Anfangsbreite) für eine Zeitdauer von drei Stunden komprimiert. Die Kompressionskraft wird dann entfernt und nach einer Entspannungsperiode von fünf Minuten wird die Endbreite des Kissens gemessen. Eine Prozent-Elastizität wird daraufhin unter Verwendung der hierin zuvor geoffenbarten Gleichung berechnet. Für Beispiel-XIII-Kissen mit einer Anfangsbreite von 6,35 cm (2,5") und einem 3,8 cm (1,5") Belastungspegel wird die Prozent-Elastizität folgendermaßen berechnet: % Elastizität Endgültige Breite
wobei die Endgültige Breite in Zentimetern gemessen wird.
Die %-Elastizitätswerte können für Binden sowohl in den nassen (z.B. 5 ml künstliche Menses enthaltend) und trockenen Zuständen gemessen werden.
Unter Verwendung der vorangehenden Verfahren werden % -Elastizitätswerte für Binden der allgemeinen Art von Beispiel XIII mit unterschiedlichen Arten von absorbierenden Kernen berechnet. Resultate sind in Tabelle V gezeigt, wobei die Wirkung der Natur des Fluid-Kontrollsystems auf Bindenkissen-Elastizität gezeigt ist. TABELLE V WIRKUNG VON PULVERISIERTER ZELLULOSE UND PULVERISIERTER ZELLULOSE + PGA BELADUNG AUF ELASTIZITÄT HOCHKANT-ELASTIZITÄTSANALYSE VON HYGIENEKISSEN Komponenten Basisgewicht (g/m²) Art des Kissenkerns puverisierte Zellulose 15-den PET Stapel Trocken-Elastizität (% Rückfederung) Naß-Elastizität (% Rückfederung) Control* 100 % Fluff Tabelle II *Kern aus ALWAYS Maxi, einem kommerziell auf den Markt gebrachten Hygienekissen mit einer röhrenförmigen Bauweise.
Die Daten von Tabelle V zeigen, daß Hygienekissen, welche aus Mikrofaser-basierenden absorbierenden Bahnstrukturen, welche eine 15-denier-PET-Stapelfaserkomponente aufweisen, hergestellt sind, über wünschenswerte Antibündelungs- oder Elastizitätseigenschaften im Bezug zu Zellulose-Fluff-Fasern enthaltenden absorbierenden Strukturen verfügen. Während der Fluff-Kern wenig Trocken-Elastizität aufweist, ist er besonders unzulänglich, wenn er in einem nassen Zustand getestet wird. Andererseits zeigen die Mikrofaser-Verbundstoffkerne minimalen Unterschied zwischen Trocken- und Naßelastizität. Dies wird daraus geschlossen, daß es zufolge hauptsächlich der Funktion von relativ steifen PET-Stapelfasern ist, welche im wesentlichen nicht absorbierend sind und nicht einen signifikaten Trokken zu Naßmodulus-Wechsel durchmachen. Die Daten von Tabelle V zeigen weiters, daß Beigabe von sogar relativ großen Mengen des Partikelmaterial-Fluid-Kontrollsystems in solche Mikrofaserkerne minimalen nachteiligen Effekt auf die wünschenswerten Elastizitätseigenschaften solcher Strukturen gegenüber 100% Fluff hat.
Eine andere Form von Damenbinden, welche eine absorbierende Struktur dieser Erfindung verwendet, ist in einer stundenglasförmigen Konfiguration mit "Flügeln" und einer Gewebeschichte hergestellt. Um eine solche Struktur herzustellen, wird eine Gewebeschichte mit einem Gesamtbasisgewicht von 24,4 g/m² zu einer Stundenglas-förmigen Gestalt geschnitten, sodaß ihre Gesamtlänge 8,5 Zoll (21,6 cm) ist, die Mittelbreite 3 5/8 Zoll (9,2 cm) ist, und die Endbreiten 3 7/8 Zoll (9,84 cm) sind. Diese Gewebeschichte wird gegen ein wasserdichtes Rückenblatt aus geprägtem Polyethylen mit einer geprägten Abgreifhöhe von 2,4 mil (0,06 mm) unter Verwendung eines 0,635 cm breiten Streifens von doppelseitigem Klebeband gebunden.
Eine zusammengesetzte Bahnstruktur, wie in Tabelle II beschrieben, Probe 8, ist als ein absorbierender Kern verwendet. Solch eine Struktur hat als Abgreifhöhe 1,68 cm und eine Dichte von 0,022 g/cm³, gemessen unter einem zwängenden Druck von 0,0007 psi (4,9 N/m²). Dieser Kern wird zu einer Stundenglas-förmigen Gestalt geschnitten, sodaß seine Gesamtlänge 8,25 Zoll (20.95 cm) ist, seine Mittelbreite 2,2 Zoll (5,6 cm) ist, und seine Gesamtfläche 20,6 Quadratzoll (132,9 cm²) ist. Diese Kernschichte wird daraufhin an die Gewebeschichte unter Verwendung eines 0,635 cm breiten Streifens doppelseitigen Klebebands geklebt.
Die Oberseite des Kerns wird daraufhin an ein Deckblatt aus geformter Polyethylen-Folie DRI-WEAVE mit einem 0,025 mm Film wasserlöslichen Klebstoffs geklebt. Diese geschichtete der Struktur wird daraufhin hitze-gesiegelt (Die Versiegelung bildet sich zwischen Deckblatt und Rückenblatt) mit dem zentrierten Kern. Ein Schnitt wird dann entlang der Hitzeversiegelung ausgeführt, sodaß Finalproduktdimensionen 9,5 Zoll (24,13 cm) in der Länge, 4,5 Zoll (11,43 cm) in der Breite an den Enden, und 7 Zoll (17,78 cm) in der Breite in der Mitte sind, wo die Produktflügel angeordnet sind. Ein streifen von 8,25 Zoll (20,95 cm) mal 2 Zoll (5,08 cm) aus Klebstoff wird an der Unterseite der Binde angeordnet und mit einem Stück Freigabepapier 9 Zoll (22,86 cm) mal 2,25 Zoll (5,71 cm) bedeckt. Klebstoffstücke 1 Zoll (2,54 cm) mal 1 Zoll (2,54 cm) werden an der Unterseite eines jeden Flügels angeordnet und mit 1,25 Zoll mal 1,25 Zoll (3,17 cm x 3,17 cm) Stücken von Freigabepapier bedeckt. Die Oberseite der Binde wird mit 0,01 g nichtionischem Oberflächenveredelungsmittel besprüht. Der resultierende absorbierende Artikel ist als eine Binde mit besonders wünschenswerten Komfort- und Fluidleitungs-Eigenschaften brauchbar.

BEISPIEL XVI

Sowohl die Absorptionsleistungs- als auch die Elastizitätseigenschaften von Binden, welche mit den absorbierenden Strukturen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, werden durch Konsumentenpaneltesten demonstriert, bei welchem die Aufgelisteten die zu bewertenden Produkte aktuellerweise tragen. Solch Paneltesten wird ausgeführt als ein Vergleich von drei Produkten der allgemeinen Konfiguration von Beispiel XV, getragen in Rotation während Menstruationsverwendung (die Aufgelisteten tragen Kissen entsprechend ihren eigenen Gewohnheiten während der Menstruation). Beschmutzungs- und Bündelungsdaten werden nach technischem Grad von zurückgegebenen Kissen und Unterhosen tabellarisch geordnet.
Kriterien für Beschmutzungs- und Bündelungsgrade sind wie folgt erläutert:

Beschmutzungseinstufung

a. Gesamtbeschmutzungsauftreten (% getragene Kissen):

Dies bezieht sich auf den Prozentanteil von jedem getragenen Kissen, welche zu irgendeiner Art von Unterhosenbeschmutzung führen, und wird auf einer Pro-Produkt-Basis angeführt.

b. Schwere Beladung - Beschmutzungsauftreten (% von Kissen w/9+ Gramm Beladung):

Dies bezieht sich auf den Prozentanteil von getragenen Kissen, welche mit 9 Gramm oder mehr Menses beladen worden sind, was zu irgendeiner Art von Unterhosenbeschmutzung führt und auf einer Pro-Produktbasis angeführt ist.

c. Schwere Beladung - % geringes + % starkes Beschmutzungsauftreten:

Dies bezieht sich auf den Prozentanteil getragener Kissen, welche mit 9 Gramm oder mehr Menses beladen worden sind, was zu nur geringen und zu starken Beschmutzungen geführt hat und auf einer pro Produktbasis angeführt ist.

Bündelungseinstufung

Das Auftreten und die Ernsthaftigkeit von Kissenbündelung werden gemäß den "zurückgegebene-Kissenanalyse"-Richtlinien für kein, geringes mäßiges und starkes Bündeln, wie nachstehend aufgelistet, eingestuft. Um Daten für Kissenbündeln zu sammeln, retournieren die Aufgelisteten verwendete Kissen (noch angeheftet an die Unterhose). Die Kernbreite wird dann in der Mitte des Kissens gemessen und die Prozentbündelung wird berechnet als der Prozentanteil der anfänglichen Kernbreite (2,2 Zoll) (5,6 cm), welche gebündelt worden ist. Der Bündelungsgrad wird ausgewiesen in Prozent von allen verwendeten Kissen, die einen gemessenen Bündelungswert von weniger als 10% erzielt haben (angeführt auf einer Pro-Produkt-Basis).

Bündelungsgrade

Keine: weniger als 10% des Kissens sind zusammengeballt
Gering: 10%-30% des Kissens sind zusammengeballt
Mäßig: 30%-50% des Kissens sind zusammengeballt
Stark: ≥ 50% des Kissens sind zusammengeballt
Binden der allgemeinen Art von Beispiel XV, aber mit unterschiedlichen Arten von absorbierenden Kernen werden bei Paneltesten bei menstrueller Verwendung auf Beschmutzen und Zusammenballen getestet.
Eine Beschreibung der verwendeten Produkte, ebenso wie Testresultate sind in Tabelle VI angeführt: TABELLE VI Beispiel Nr. Produkt-Kernart Gesamtbeschmutzungsauftreten (%getragene Kissen) Schwere Beladung Beschmutzungsauftreten (% Kissen w/9+g Beladung) Schwere Beladung Auftreten % mäßige + % starke Beschmutzung Ballungsgrad (% mit keiner Ballung) Tabelle II Fluff BMF/Stapel/PC
Die Daten von Tabelle VI geben an, daß Kissen unter Verwendung von absorbierenden Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung sehr vorteihaft einem Vergleich im Beschmutzungsschutz gegenüber konventionellen Hygienekissen standhalten, welche einen absorbierenden Kern aus 100% Entwässerungsfilz verwenden. Solche Kissen zeigen weiters im Vergleich mit dem konventionellen Kissen eine reduzierte Tendenz zusammenzuballen.

BEISPIEL XVII

Eine Windel wird, wie im U.S. Patent Nr. 3 860 003 nach Buell beschrieben, hergestellt, mit Ausnahme dessen, daß anstelle des darin geoffenbarten absorbierenden Windelkerns (z.B. hergestellt aus im Luftstrom aufgebrachter Holzpulpe) als ein Kern eingesetzt zwischen dem Deckblatt und dem Rückenblatt eine Stundenglas-förmige zusammengesetzte Bahnstruktur der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die absorbierende Struktur ist wie in Tabelle I, Beispiel IX, beschrieben hergestellt. Das Gelvolumen von J-550 PGA ist annähernd 60 g synthetischer Urin pro Gramm gelierende Mittel. Das Basisgewicht der Struktur ist 339,3 g/m²; die Dichte ist 0,02 g/cm³, was zu einer Kerndicke von 1,6 cm, gemessen bei einem zwängenden Druck von 0,0007 psi (4,9 N/m²) führt.

BEISPIEL XVIII

Absorbierende Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung sind mit Polypropylen-Mikrofasern, gekräuselten PET-Stapelfasern, Acrylsäure-gepfropftem Stärkehydrogel mit einer Gewichtsdurchschnitt-Partikelgröße von ungefähr 25 Micrometer (SANWET IM-1000, von Sanyo Co., Japan) und Partikeln von SOLKA-FLOC KS- 1016 pulverisierter Zellulose unter Verwendung des in Beispiel I beschriebenen Verfahrens hergestellt. Das SANWET IM-1000 hat ein Gelvolumen von annähernd 48 g synthetischen Urins pro Gramm gelierenden Mittels. Die absorbierenden Strukturen haben ein Basisgewicht von 340 g/m² und eine Abgreifhöhe von 1,6 cm, was einer Dichte von 0,02 g/cm³ entspricht. Die Strukturen sind mit einem Blatt Hüllgewebe bedeckt und auf eine Größe von 3,5 Zoll x 15,5 Zoll (ungefähr 9 x 40 cm) geschnitten.
Absorbierende Strukturen dieser Art werden dann als Einsätze in Windelprodukten, welche wie im U.S. Patent Nr. 3,860,003 von Buell beschrieben hergestellt sind, verwendet.
Die Stundenglas-förmigen Weichholzpulpekerne der Windeln haben die folgenden Dimensionen: Länge: 15,5 Zoll (ungefähr 40 cm), Breite an den Lappen: 10,5 Zoll (ungefähr 27 cm) und Breite in der Mitte: 3,75 Zoll (ungefähr 9,5 cm). Die absorbierenden Bahnstrukturen dieser Erfindung werden der Länge nach in die oben beschriebenen Windeln, zwischen den Stundenglas-förmigen Kern und das Polyethylen Rückenblatt, das Hüllgewebe gegen den Stundenglas-förmigen Kern, eingesetzt.
Solche Einsätze verbessern die Absorptionskapazität dieser Windeln für Urin.

Claims

1. Eine absorbierende zusammengesetzte Struktur, welche geeignet zur Verwendung in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluid-leitenden Eigenschaften ist, wobei die genannte zusammengesetzte Struktur umfaßt

A) 10 bis 85 Gew.-% der Zusammensetzung geblasene Mikrofasern, wobei im wesentlichen alle von ihnen einen Durchmesser von weniger als 50 Mikron haben;

B) 10 bis 85 Gew.-% der Zusammensetzung Stapelfasern;

C) 1 bis 60 Gew.-% der Zusammensetzung ein Fluid-Kontrollsystem in Partikelform; und

D) 0,01 bis 10 Gew.-% der Zusammensetzung einen hydrophilisierenden Wirkstoff, welcher dient, um die Mikrofaser- und Stapelfaser-Komponenten zu hydrophilisieren;

wobei die genannten hydrophilisierte-Mikrofaser-, Stapelfaser- und Fluid-Kontrollsystem-Komponenten auf eine Art kombiniert sind, welche eine zusammengesetzte Bahn mit einer Trockendichte von 0,006 bis 0,10 g/cm³ bildet, wobei die genannte absorbierende zusammengesetzte Struktur weiters dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) sowohl die Mikrofasern als auch die Stapelfasern aus einem synthetischen polymerischen Material mit einem Moduluswert, wenn trocken, von mindestens 0,1 x 10&sup5; N/cm² gebildet sind, wobei der genannte Moduluswert sich nicht signifikant vermindert, wenn die genannten Mikrofasern und Stapelfasern naß sind;

b) im wesentlichen alle der Stapelfasern im wesentlichen nichtabsorbierende Fasern sind, mit einer linearen Dichte von 0,55 bis 7.77 Tex und einer Prozentkräuselung von mindestens 15 %; und

c) die Fluid-Kontrollsystem-Partikel nichtgelierende, hydrophile partikelartige Teilchen umfassen, wobei im wesentlichen alle von ihnen eine größte Dimension im Bereich von 0,01 mm bis 10 mm und ein Verhältnis von größter Dimension zu kleinster Dimension von 10:1 oder weniger aufweisen.

2. Eine absorbierende zusammengesetzte Struktur, welche geeignet zur zur Verwendung in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluidleitenden Eigenschaften ist, wobei die genannte zusammengesetzte Struktur umfaßt

A) 10 bis 85 Gew.-% der Zusammensetzung geblasene Mikrofasern, wobei im wesentlichen alle von ihnen einen Durchmesser von weniger als 50 Mikron aufweisen;

B) 10 bis 85 Gew.-% der Zusammensetzung Stapelfasern;

a) sowohl die Mikrofasern als auch die Stapelfasern aus synthetischem polymerischen Material gebildet sind, welches aus Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden; Polystyrolen und Polyacrylen ausgewählt ist;

b) wobei im wesentlichen alle der Stapelfasern im wesentlichen nichtabsorbierende Fasern mit einer linearen Dichte von 0,55 bis 7.77 Tex und einer Prozentkräuselung von mindestens 15 % sind;

c) die Fluid-Kontrollsystem-Partikel beides umfassen

i) nicht-gelierende, hydrophile partikelartige Teilchen, wobei im wesentlichen alle von ihnen einen größten Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 10 mm und ein Verhältnis von größter Dimension zu kleinster Dimension von 10:1 oder weniger aufweisen; und

ii) nichtfaserige Partikel eines Hydrogel-bildenden polymerischen gelierenden Mittels mit einem Gleichgewichtsgelvolumen von mindestens 20 g künstlicher Menses pro Gramm gelierenden Mittels und einem extrahierbaren Polymergehalt im synthetischen Urin von nicht mehr als 17 Gew.-%, wobei im wesentlichen alle der genannten Partikel polymerischen gelierenden Mittels im Durchmesser im Bereich von 10 Mikron bis 2 mm liegen; wobei die genannten Partikel polymerischen gelierenden Mittels in solch einer Menge vorhanden sind, daß das Gewichtsverhältnis von hydrophilen Teilchen zu polymerischem gelierenden Mittel im Bereich von 5:1 bis 1:5 liegt; und

d) die genannte zusammengesetzte Bahn sowohl Naß- als auch Trockenelastizitätseigenschaften aufweist, welche solch eine zusammengesetzte Bahn befähigen, mindestens 50% ihrer ursprünglichen Querdimension nach Kompression auf eine Querdimension, welche 40% ihrer Originalquerdimension ist, wiederzugewinnen.

3. Eine absorbierende zusammengesetzte Struktur nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher

A) die nichtgelierenden, hydrophilen partikelartigen Teilchen eines oder mehrere Materialien, ausgewählt aus Cellulose, Cellulosederivaten, Polyolefinen, Polyacrylen, Polyestern, Polyamiden, Polystyrolen, Polyurethanen, Ton, Kaolin, Kalziumcarbonat, Sodiumsulfat, Sodiumcarbonat und Aluminiumoxid umfassen;

B) das polymerische gelierende Mittel, falls vorhanden, ist hydrolysierter Acrylnitril-gepfropfter Stärke, Acrylsäure-gepfropfter Stärke, Polyacrylaten, Iso- Butylen-Maleinsäure-Anhydrid-Copolymeren und Kombinationen daraus ausgewählt ist;

C) der hydrophilisierende Wirkstoff ein nicht- ionisches Oberflächenveredelungsmittel ist; und

D) die Struktur eine Trockendichte von 0,006 bis 0,04 g/cm³ hat.

4. Eine absorbierende zusammengesetzte Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher

A) die geblasene-Mikrofaser-Komponente 20 bis 65 Gew.-% der Zusammensetzung umfaßt;

B) die synthetische-Stapelfaser-Komponente 10 bis 60 Gew.-% der Zusammensetzung umfaßt, mit im wesentlichen allen der genannten Stapelfasern mit einer Denierzahl von 10 bis 25;

C) das Gewichtsverhältnis von Mikrofaser-Komponente zu Stapelfaser-Komponente im Bereich von 1:3 bis 3:1 liegt;

D) das Fluid-Kontroll-System 15 bis 55 Gew.-% der Zusammensetzung umfaßt und hydrophile partikelartige-Teilchen umfaßt, welche aus pulverisierter Cellulose, Mikrofaser-Mikrobahnen, hydrophilen Fibriden, Partikeln von hydrophilem Polyuorethan-Schaum und Kombinationen dieser hydrophilen partikelartigen Teilchen ausgewählt sind, wobei im wesentlichen alle der genannten hydrophilen partikelartigen Teilchen eine größte Dimension im Bereich von 0,02 mm bis 0,5 mm aufweisen und ein Verhältnis von größter Dimension zu kleinster Dimension von 5 oder weniger haben; und

E) das Gewichtsverhältnis von nichtgelierenden hydrophilen partikelartigen Teilchen zu Partikeln polymerischen gelierenden Mittels, falls vorhanden, im Bereich von 4:1 bis 1:1 liegt.

5. Eine absorbierende zusammengesetzte Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher

A) die verwendeten Mikrofasern Polypropylen-Mikrofasern sind;

B) die verwendeten Stapelfasern Polyethylenterephthalat- Stapelfasern sind, wobei im wesentlichen alle von ihnen eine Faserlänge zwischen 1,0 und 15 cm aufweisen;

C) die verwendeten hydrophilen partikelartigen Teilchen pulverisierte Cellulose mit einer durchschnittlichen größten Dimension im Bereich von 0,05 mm bis 0,3 mm und einem durchschnittlichen 'aspect ratio' von 5 oder weniger umfassen; und

D) das polymerische gelierende Mittel, falls verwendet, ausgewählt ist aus schwach vernetzten, teilweise neutralisierten Polyacrylaten und Acrylsäure-gepfropfter Stärke, ein Gleichgewichtsgelvolumen von mindestens 25 g künstlicher Menses pro Gramm polymerischen gelierenden Mittels hat und einen extrahierbaren Polymergehalt in synthetischem Urin von nicht mehr als 10 Gew.-% hat.

6. Ein absorbierender Artikel mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluid-leitenden Eigenschaften, wobei der genannte Artikel umfaßt:

A) ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt;

B) ein flüssigkeitsdurchlässiges hydrophobes Deckblatt; und

C) einen absorbierenden Kern, welcher zwischen dem genannten Rückenblatt und dem genannten Deckblatt positioniert ist, wobei der genannte absorbierende Kern eine absorbierende Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.

7. Ein absorbierender Artikel nach Anspruch 6, bei welchem es innerhalb des genannten absorbierenden Kerns einen Konzentrationsgradienten von Partikeln polymerischen gelierenden Mittels gibt, wobei die Zone des genannten Kerns am nächsten zum Rückenblatt eine relativ höhere Konzentration polymerischen gelierenden Mittels als die Zone des genannten Kerns am nächsten zum Deckblatt aufweist.

8. Ein absorbierender Artikel nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der absorbierende Kern von vielschichtiger Konfiguration ist, mit einer Schichte, welche im Luftstrom aufgebrachte Cellulose-hältige Fasern umfaßt, 0 bis 10 Gew.-% der genannten Schichte Partikeln oder Fasern polymerischen gelierenden Mittels enthaltend, und mit der anderen Schichte, welche die genannte Mikrofaser-enthaltende zusammengesetzte Bahnstruktur aufweist.

9. Ein absorbierender Artikel nach Anspruch 6, bei welchem im genannten absorbierenden Kern die zusammengesetzte absorbierende Struktur unterhalb dem Deckblatt als eine obere Schichte positioniert ist und eine Laminatstruktur obenauf auf dem Rückenblatt als eine untere Schichte positioniert ist, wobei die genannte Laminatstruktur selbst im wesentlichen aus mindestens einer Schichte dispergierter Partikel von Material polymerischen gelierenden Mittels, umhüllt mit Gewebebahnen1 besteht.

10. Eine Binde mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluid-leitenden Eigenschaften, wobei die genannte Binde umfaßt:

A) ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt;

B) ein flüssigkeitsdurchlässiges hydrophobes Deckblatt; und

C) einen absorbierenden Kern, welcher zwischen dem genannten Rückenblatt und dem genannten Deckblatt positioniert ist, wobei der genannte absorbierende Kern, welcher vorzugsweise in Hüllgewebe gehüllt ist, eine zusammengesetzte Bahnstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt.

11. Eine Wegwerfwindel mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluid-leitenden Eigenschaften, wobei die genannte Windel umfaßt:

A) ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt;

B) ein flüssigkeitsdurchlässiges hydrophobes Deckblatt; und

C) einen absorbierenden Kern, welcher zwischen dem genannten Rückenblatt und dem genannten Deckblatt positioniert ist, wobei der genannte absorbierende Kern eine zusammengesetzte Bahnstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt, mit dem polymerischen gelierenden Mittel, falls vorhanden, in der genannten Struktur mit einem Gleichgewichtsgelvolumen von mindestens 30 g synthetischen Urins pro Gramm gelierenden Mittels.

12. Eine Wegwerfwindel nach Anspruch 11, bei welcher

A) das genannte Deckblatt mit einer Seite des genannten Kerns koextensiv ist;

B) das genannte Rückenblatt mit der Seite des Kerns koextensiv ist, welche der vom genannten Deckblatt bedeckten Seite gegenüberliegt, und eine Breite größer als jene des Kerns hat, um dadurch Seitenrandabschnitte des Rückenblattes zu ergeben, welche sich über den Kern hinaus erstrecken; und

C) der genannte Kern vorzugsweise Stundenglas-förmig ist.

13. Wegwerfbare Übungshose mit verbesserten Komfort-, Integritäts- und Fluid-leitenden Eigenschaften, wobei die genannten Übungshose umfaßt:

A) ein nichtgewebtes flexibles Substrat, welches zu einer Struktur in der Form von Höschen oder Shorts geformt ist; und

B) einen absorbierenden Kern, welcher im Schrittbereich der genannten Struktur befestigt ist, wobei der genannte absorbierende Kern eine zusammengesetzte Bahnstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt, mit dem polymerischen gelierenden Mittel, falls vorhanden, in der genannten Struktur mit einem Gleichgewichtsgelvolumen von mindestens 30 g synthetischen Urins pro Gramm gelierenden Mittels.