DE4024053C2

DE4024053C2 - Saugkörper für hygienische Faserstoffprodukte und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4024053C2
Application number: DE19904024053
Authority: DE
Inventors: Pal Dipl Chem Dr Petranyi; Peter Huebner; Maria Dipl Chem Dr Raidel
Original assignee: Kimberly Clark GmbH
Current assignee: Kimberly Clark GmbH
Priority date: 1990-07-28
Filing date: 1990-07-28
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2010-07-29
Also published as: DE4024053A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Saugkörper für hygienische Faserstoffprodukte aus thermoplastischen Bindefasern oder Mischungen von thermoplastischen Bindemitteln mit Zellwol le, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fa sern in Form von Einzelsaugkissen oder Bahnen, die über den Querschnitt verteilte unterschiedliche Dichtebereiche aufweisen.

Aus der europäischen Patentschrift 0 169 184 ist ein fase riger Absorptionskörper zur Anwendung in Wegwerferzeugnis sen, wie Windeln, Monatsbinden oder dergleichen bekannt, der aus absorbierenden Fasern und einem durch Wärme akti vierbaren Bindemittel, vorzugsweise in Form von Klebefa sern, besteht. Der Absorptionskörper ist dadurch gekenn zeichnet, daß die absorbierenden Fasern und das Bindemit tel eine homogene Verbindung bilden und daß der Absorpti onskörper als "ein Resultat eines stufenweise zunehmenden Ausmaßes von Faserkleben und Zusammenpressen in einer Richtung senkrecht zu seiner größten Fläche" einen konti nuierlichen Dichteanstieg aufweist. Durch diesen Aufbau soll eine möglichst hohe Flüssigkeitskapazität sowie eine gute Flüssigkeitsverteilung im Saugkörper erreicht werden. Die technologischen Mittel, mit denen der beschriebene Saugkörperaufbau, insbesondere die beschriebene Dichtever teilung über den Querschnitt erreicht wird, bestehen darin, daß zunächst eine gleichmäßige Mischung aus Absorp tionsfasern und Bindefasern zu einem Flor abgelegt und dieses durch Zufuhr von Wärme auf Aktivierungstemperatur der Bindefasern erhitzt wird. Die Bahn wird danach auf eine Temperatur abgekühlt, die nur wenig unterhalb der Ak tivierungstemperatur des Bindemittels liegt. Anschließend wird die Bahn in einer zweiten Stufe mit Hilfe von Walzen zusammengedrückt, von denen eine kalt ist, oder zumindest sich auf einer Temperatur unterhalb der Aktivierungstempe ratur des Bindemittels befindet, wogegen die Gegenwalze eine Temperatur hat, welche die Aktivierungstemperatur des Bindemittels überschreitet. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Bindewirkung in Richtung von der heißen Walze zur kalten Walze abnimmt und die Bahn nach dem Pas sieren wenigstens eines derartigen Walzenpaares den er wähnten Dichtegradienten aufweist.

Weitere Untersuchungen an erwärmten und nachverdichteten Floren haben gezeigt, daß eine andere Dichteverteilung zu abweichenden und überraschenden Ergebnissen führt, und zwar dann, wenn der Saugkörper oder die Saugkörperbahn zur Bildung einer integrierten Verteilerlage drei Dichteberei che aufweist, nämlich zwei äußere Bereiche mit jeweils einer Dichte von 0,005-0,1 g/cm³ und einen mittleren Bereich mit einer Dichte von 0,05-0,3 g/cm³. Eine Bahn oder ein Saugkörper mit derartiger Dichteverteilung hat auch dann bemerkenswert gute Eigenschaften hinsichtlich Flüssigkeitsaufnahme, Flüssigkeitsverteilung und Flüssig keitsspeichervermögen, wenn die Bahn mit einer nur gerin gen Enddicke von beispielsweise in der Größenordnung von einem oder wenigen Millimetern hergestellt wird. Die Vor teile sind aber keinesfalls auf Bahnen geringer Dicke be schränkt; vielmehr lassen sich solche Bahnen oder Saugkör per auch mit Vorteil dort einsetzen, wo im Hinblick auf die aufzunehmenden Flüssigkeitsmengen größere Bahnstärken erforderlich sind.

Die beiden äußeren Dichtebereiche des vorgeschlagenen Saugkörpers oder der vorgeschlagenen Saugkörperbahn soll ten jeweils 10-40% der Gesamthöhe und der mittlere Dichtebereich 20-80% der Gesamthöhe des Saugkörpers bzw. der Bahn einnehmen. Die erstrebten Eigenschaften zei gen sich in besonderem Maße, wenn die Dichtebereiche sprunghaft ineinander übergehen und nicht, wie dies bei der vorbekannten europäischen Patentschrift 0 169 184 der Fall ist, kontinuierlich. Zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften kann die beim Gebrauch körpernahe Seite des Saugkörpers eine Strukturprägung aufweisen, wie dies an sich bekannt ist.

Zur Herstellung der vorgeschlagenen Saugkörper mit neuar tiger Dichteverteilung wird zunächst ein Flor durch aero dynamisches Ablegen von thermoplastischen Bindefasern oder Mischungen von thermoplastischen Bindemitteln mit Zellwol le, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fa sern gebildet. Das Flor wird alsdann auf Aktivierungstem peratur des Bindemittels oder der Bindefasern erwärmt und anschließend verdichtet.

Dabei wird so vorgegangen, daß die Verdichtung der auf Aktivierungstemperatur erwärmten Bahn oder Saugkörper un verzüglich, also ohne Zwischenabkühlung mit Hilfe von zwei einen Preßspalt bildenden kalten Walzen, Bändern oder Platten aus Metall erfolgt.

Die herzustellenden Saugkörper oder Bahnen können also vollständig aus thermoplastischen Bindefasern, beispiels weise Polyethylenfasern, Polypropylenfasern oder auch Bi komponentenfasern aus diesen beiden Komponenten bestehen. Des weiteren sind z. B. Bikomponentenfasern geeignet, de ren eine Komponente aus Polyester und deren andere Kompo nente aus Polyethylen oder dergleichen besteht. Anderer seits kann es vorteilhaft sein, den Saugkörper nicht voll ständig aus derartigen thermoplastischen Bindefasern auf zubauen, sondern statt dessen Mischungen aus thermoplasti schen Bindemitteln, beispielsweise den genannten Fasern mit Zellwolle, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fasern einzusetzen.

Als Kunststoff-Fasern kommen solche aus nicht-thermopla stischen Werkstoffen, z. B. Polyurethanen oder Duroplasten in Betracht. Es können aber auch Fasern aus thermoplasti schen Werkstoffen eingesetzt werden, deren Erweichungstem peratur oberhalb der Erweichungstemperatur des Bindemit tels liegt.

Werden derartige Mischungen verwendet, so müssen die Bin demittel nicht unbedingt Faserform haben; in diesem Falle sind auch partikelförmige Bindemittel einsetzbar, wobei es sich dann aber ebenfalls wieder um z. B. Polyethylen, Po lypropylen oder Polyester-Copolymere handelt. Die im Falle von Mischungen einzusetzenden Zellwoll- oder Baumwoll-Fa sern sollten vorzugsweise eine Länge von 10-40 mm sowie einen Titer von 1,7-8 dtex aufweisen.

Werden Kunststoff-Fasern eingesetzt, so sollten diese eine Länge von 20-100 mm, vorzugsweise ca. 60 mm und einen Ti ter von 1,7-20 dtex, vorzugsweise 3-4 dtex haben.

Werden Bindefasern allein oder in Mischung mit Zellwolle, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fasern eingesetzt, so sollten diese eine Länge von 20-100 mm so wie einen Titer von 1,7-20 dtex aufweisen.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der vorgeschlage nen Saugkörper ist durch folgende Arbeitsschritte gekenn zeichnet:

- Bildung eines Flors von 150-500 g/m² durch aerodynami sches Ablegen von Polyester-PE-Bikomponenten-Stapelfa sern in einer Länge von 20-100 mm und einem Titer von 1,7-20 dtex;
- Erwärmen des Flors durch Durchleiten von Warmluft mit einer Temperatur von 150°C-250°C;
- Verdichten des warmen Flors auf ca. ein Viertel der ur sprünglichen Höhe mittels zweier einen Preßspalt bilden den kalten Walzen, Bänder oder Platten aus Metall.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist durch fol gende Arbeitsschritte gekennzeichnet:

- Herstellen einer Mischung aus 20-30 Gewichtsprozent Sta pelfasern aus Zellwolle oder Baumwolle (Länge der Fasern 10-40 mm; Titer 1,7-8 dtex) oder Zellstoff-Flocken sowie 70-80 Gewichtsprozent Polyester-PE-Bikomponenten-Stapel fasern mit einer Länge von 20-100 mm und einem Titer von 1,7-20 dtex;
- Bildung eines Flors von 150-500 g/m² durch aerodynami sches Ablegen der vorgenannten Mischung;
- Erwärmen des Flors durch Durchleiten von Warmluft mit einer Temperatur von 150°C-250°C;
- Verdichten des warmen Flors auf ca. ein Viertel der ur sprünglichen Höhe mittels zweier einen Preßspalt bilden den kalten Walzen, Bänder oder Platten aus Metall.

Besondere Bedeutung kommt im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens den Verdichtungswerkzeugen zu. Diese Werkzeuge bestehen, wie gesagt, aus kalten Walzen, Bändern oder Platten aus Metall. Vorzugsweise werden zwei Stahlbänder verwendet, welche durch Luft auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Die Wärmeleitfähigkeit des zu verwendenden Stahles liegt bei 15-70 J/s . m . K, wobei J die Wärmemenge in Joule, s die Zeit in Sekunden, m die Masse in kg und K die Tempe ratur in Kelvin bedeutet.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird im fol genden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläu tert.

Es wurde eine Mischung aus 25% Zellwolle (3,6 dtex; 30 mm Faserlänge) und 75% Polyester-PP-Bikomponentenfasern (3,3 dtex; 60 mm Faserlänge) verarbeitet. Die Fasermischung wurde über eine Karde geöffnet und aerodynamisch zu einem Flor mit einem Flächengewicht von 170 g/m² und einer Flor höhe von 30 mm gelegt. Das Flor wurde in einem Umluftofen 20 Sekunden bei 150°C thermofixiert, wobei sich die Dicke auf ca. 13 mm reduzierte. Das noch warme thermisch verfe stigte Gelege wurde unmittelbar nach Verlassen des Thermo fixieraggregates einer Zwischenzonenverdichtung unterwor fen, und zwar durch Zusammendrücken zwischen zwei auf Raumtemperatur gekühlten Stahlplatten mit glatter Oberflä che. Die Zeit der Druckbehandlung betrug 26 Sekunden. Das resultierende Produkt hatte eine Höhe von ca. 7 mm. Es wurde anschließend mit einem Vliesstoff kaschiert und auf eine Enddicke von 2 mm kalibriert.

Das Flüssigkeitshaltevermögen des so erzeugten Produktes wurde zu über 1,0 g pro Saugkörper bestimmt. Zum Ver gleich: Ohne verdichtete Zwischenzone war, das Flüssig keitshaltevermögen kleiner als 0,5 g.

Die Rückstellelastizität wurde zu 94% bestimmt. Die Luft durchlässigkeit war größer als 20 l/10 cm². min. bei einem Prüfdruck von 0,2 kPa.

Beispiel 2:

Die Verfahrensschritte waren die gleichen wie in Bei spiel 1. Anstelle der dort verwendeten Fasermischung wurde ein Flor verwendet, welches zu 100% aus hydrophilen Bi komponentenfasern bestand.

Das erzeugte Produkt hatte ein Flüssigkeitshaltevermögen von über 2,0 g pro Saugkörper. Die Rückstellelastizität und Luftdurchlässigkeit entsprachen dem Produkt, welches nach Beispiel 1 erhalten wurde.

Beispiel 3:

Das Verfahren ist ebenso geeignet zur Herstellung von Da menbinden. Es wurden die gleichen Verfahrensschritte aus geführt wie in Beispiel 1 beschrieben. Auch die verwendete Fasermischung entsprach der aus Beispiel 1. Lediglich das Flächengewicht des Flors betrug 450 g/m². Das erzeugte Endprodukt hatte eine Stärke von 17 mm.

Die gemessenen Werte betrugen:

Flüssigkeitshaltevermögen ca. 110 g/Saugkörper (120 × 220 mm)

Zum Vergleich:

Das Flüssigkeitshaltevermögen ohne verdichtete Zwischenzo ne betrug ca. 34 g je Saugkörper.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungs form eines dünnen erfindungsgemäßen Saugkörpers;

Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes II-II;

Fig. 3: eine schematische Darstellung des Verfahrensab laufes.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Slipeinlage dargestellt, die als Ganzes mit 1 bezeichnet ist. Die Ein lage besteht aus einem dünnen, etwa 2 mm dicken Fasergele ge, welches der erfingungsgemäßen Zwischenzonenverdichtung unterworfen worden ist. Die in der Zeichnung dargestellte Gebrauchsoberfläche 2 (körpernahe Seite) weist eine Vliesstoffschicht 3 auf und läßt einerseits eine Linien prägung 4 und andererseits eine Punktprägung 5 erkennen. Die Punktprägung 5 erstreckt sich über die gesamte Ge brauchsoberfläche 2; lediglich der Einfachheit halber ist in Fig. 1 nur ein Teil der Punktprägungen dargestellt.

Fig. 2 läßt erkennen, daß das Produkt aus insgesamt drei Zonen unterschiedlicher Dichte aufgebaut ist, nämlich zwei äußeren Bereichen 6 und 7 mit jeweils einer verhältnismä ßig geringen Dichte von 0,005 bis 0,1 g/cm³ und einem mittleren Bereich 8 mit einer höheren Dichte von 0,05-0,3 g/cm³. Die Bereiche 6, 7 und 8 gehen dabei sprunghaft in einander über und bilden dennoch infolge der innigen Fa serverflechtung ein zusammenhängendes System, bei welchem der mittlere Bereich 8 als integrierte Verteilerlage wirkt.

Im oberen Bereich der Fig. 2 ist die aufkaschierte Vlies stoffschicht 3 erkennbar sowie auch die Linienprägung 4.

In Fig. 3 ist der Ablauf des Herstellungsverfahrens der artiger Saugkörper oder Bahnen schematisch dargestellt. Das Aggregat 10 dient der Faserauflösung und gegebenen falls -mischung. Diesem Aggregat werden die Ausgangsfasern zugeführt. Das Aggregat kann als Ganzes als Faseraufberei tungsanlage bezeichnet werden.

Von der Faseraufbereitungsanlage 10 gelangen die Fasern in das Aggregat 11, wo sie aerodynamisch zu einzelnen Saug körpern oder zu einer Saugkörperbahn abgelegt Werden. Das Aggregat 11 ist eine Karde.

Nach der Legung gelangen die Saugkörper oder die Bahn zur Thermofixierung in den Umluftofen 12. Von hier aus wird das Produkt ohne Zwischenabkühlung unverzüglich weiterge leitet in die Zwischenverdichtungsapparatur 13, zu deren symbolischer Darstellung die beiden luftgekühlten Verdich tungsbänder 14 und 14' gewählt wurden.

Das verdichtete Produkt wird sodann mit einer Vliesstoff bahn 16 bedeckt, welche von einer Vorratsrolle 17 abgezo gen wird. Beide Bahnen werden alsdann dem Prägekalander 18 zugeführt, wo sie einerseits miteinander kaschiert und andererseits verprägt werden. Das Fertigprodukt verläßt bei 19 die Anlage und kann, falls es eine Bahn ist, aufge rollt werden; es kann aber auch zu Einzelsaugkörpern, bei spielsweise Slipeinlagen oder dergleichen unterteilt wer den.

Bezugszeichenliste

1

Slipeinlage (Saugkörper)

2

Gebrauchsoberfläche

3

Vliesstoff-Schicht

4

Linienprägung

5

Punkt-Prägung

6

;

7

äußere Bereiche

8

mittlerer Bereich

9

-

10

Faseraufbereitungs-Anlage

11

Karde

12

Umluftofen

13

Zwischenverdichtung

14

;

14

'Verdichtungsbänder

15

Produkt

16

Vliesstoffbahn

17

Vorratsrolle

18

Prägekalander

19

Fertigprodukt

Claims

1. Saugkörper für hygienische Faserstoff-Produkte aus thermoplastischen Bindefasern oder Mischungen von ther moplastischen Bindemitteln mit Zellwolle, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fasern in Form von Einzelsaugkissen oder Bahnen, die über den Quer schnitt verteilt unterschiedliche Dichtebereiche auf weisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkörper (1) zur Bildung einer integrierten Verteilerlage drei Dichtebereiche aufweist, nämlich zwei äußere Bereiche (6; 7) mit jeweils einer Dichte von 0,005-0,1 g/cm³ und einen mittleren Bereich (8) mit einer Dichte von 0,05-0,3 g/cm³.

2. Saugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Dichtebereiche (6; 7) jeweils 10-40% der Gesamthöhe und der mittlere Dichtebereich (8) 20-80% der Gesamthöhe des Saugkörpers (1) einneh men.

3. Saugkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtebereiche (6, 8, 7) sprunghaft ineinander übergehen.

4. Saugkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Gebrauch körpernahe Seite des Saugkörpers (1) eine Strukturprägung aufweist.

5. Verfahren zum Herstellen eines Saugkörpers nach einem der Ansprüche 1-4 durch aerodynamisches Ablegen von thermoplastischen Bindefasern oder Mischungen von ther moplastischen Bindemitteln mit Zellwolle, Baumwolle, Zellstoff-Flocken und/oder Kunststoff-Fasern, Erwärmen des so gebildeten Flors auf Aktivierungstemperatur des Bindemittels oder der Bindefasern und anschließendes Verdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung der auf Aktivierungstemperatur er wärmten Bahn oder Saugkörper unverzüglich, also ohne Zwischenabkühlung mit Hilfe von zwei einen Preßspalt bildenden kalten Walzen, Bändern oder Platten aus Me tall erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte:

1. Bildung eines 150-500 g/m² schweren Flors durch aero dynamisches Ablegen von Polyester-PE-Bikomponenten- Stapelfasern einer Länge von 20-100 mm und einem Ti ter von 1,7-20 dtex;
2. Erwärmen des Flors durch Durchleiten von Warmluft mit einer Temperatur von 150°C-250°C;
3. Verdichten des warmen Flors auf ca. ein Viertel der ursprünglichen Höhe mittels zweier einen Preßspalt bildenden kalten Walzen, Bänder oder Platten aus Me tall.

7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte:

1. Herstellen einer Mischung aus 20-30 Gewichtsprozent Stapelfasern aus Zellwolle oder Baumwolle (Länge der Fasern 10-40 mm; Titer 1,7-8 dtex) oder Zellstoff- Flocken sowie 70-80 Gewichtsprozent Polyester-PE-Bi komponenten-Stapelfasern (Länge 20-100 mm; Titer 1,7-20 dtex);
2. Bildung eines Flors von 150-500 g/m² durch aerodyna misches Ablegen der vorgenannten Mischung,
3. Erwärmen des Flors durch Durchleiten von Warmluft mit einer Temperatur von 150°C-250°C;
4. Verdichten des warmen Flors auf ca. ein Viertel der ursprünglichen Höhe mittels zweier einen Preßspalt bildenden kalten Walzen, Bänder oder Platten aus Me tall.