DE69230246T2

DE69230246T2 - Absorbierende Struktur zum Abdecken und Verteilen einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69230246T2
Application number: DE69230246T
Authority: DE
Inventors: Randy Emil Meirowitz; Sriram Padmanabhan; Robert John Phelan; Kim Te Tang
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH05277145A; MX9207009A; AU658248B2; EP0547498A3; ES2137171T3; AU3013292A; DE69230246D1; EP0547498A2; CA2076416A1; EP0547498B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft saugfähige Strukturen zum Maskieren und Verteilen einer Flüssigkeit.
Eine Vielzahl von saugfähigen Strukturen ist bekannt zur Verwendung bei saugfähigen Wegwerfprodukten, die zum Absorbieren von Körperflüssigkeiten gedacht sind. Beispiele für solche Produkte umfassen Windeln, Produkte für die Frauenhygiene, Trainingswindelhosen, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und ähnliches. Zu den wirtschaftlichsten flüssigkeitsabsorbierenden Materialien für die Verwendung bei solchen Produkten gehören im allgemeinen Zellulosefasern, wie z. B. zerkleinerter Holzzellstoffflaum. Unverdichteter Holzzellstoffflaum ist zwar saugfähig, transportiert oder verteilt aber typischerweise eine Flüssigkeit nicht besonders gut. Daher neigt Flüssigkeit, die von unverdichtetem Holzzellstoffflaum absorbiert wird, dazu, im Flaum an dem Punkt zu bleiben, wo sie ursprünglich aufgenommen worden ist.
Es hat verschiedene Lösungsvorschläge gegeben, um zu ermöglichen, daß der Holzzellstoffflaum eine absorbierte Flüssigkeit besser verteilt. Z. B. beschreibt US-Patent Nr. 4,213,459 an Sigl das Verringern der Porengröße eines saugfähigen Materials entlang der Länge eines saugfähigen Produktes. Die verbesserte Kapillarwirkung der Poren überwindet die Schwerkraft und bringt die Flüssigkeit dazu, sich entlang der Länge des saugfähigen Produktes zu bewegen. Die Verringerung der Porengröße neigt dazu, auch die gesamte Absorptionsfähigkeit des saugfähigen Faservlies herabzusetzen.
Als Versuch, die Lehre von Sigl zu verbessern, beschreibt US-Patent 4,699,619, am 13. Oktober 1987 erteilt an Bernardin, eine Zweischicht-Struktur zum Absorbieren von Körperflüssigkeiten. Die obere Schicht weist eine geringere Dichte und/oder eine größere Porengröße als die untere Schicht auf. Die obere Schicht dient als Erfassungsschicht zum anfänglichen Absorbieren einer Flüssigkeit an der Stelle, an der die Flüssigkeit eintritt. Die absorbierte Flüssigkeit wird dann in die untere Schicht gezogen, die eine höhere Dichte oder eine kleinere Porengröße aufweist, und wird durch die untere Schicht transportiert, um den Teil der oberen Schicht zu desorbieren, wo die flüssigen Ausscheidungen ursprünglich angesammelt worden sind. Nachdem die untere Schicht die absorbierte Flüssigkeit verteilt hat, kann die Flüssigkeit frei von der unteren Schicht zurück in die obere Schicht übertreten an Stellen, die entfernt sind von der Stelle der ursprünglichen Flüssigkeitsaufnahme. Während eine solcher Ansatz mit zwei Schichten sich als wirkungsvoll erwiesen hat, neigt die Verdichtung der unteren Schicht dazu, die Saugfähigkeit der unteren Schicht herabzusetzen.
Die Verwendung von geformten Fasern zur Bildung von verschiedenen Gewebe- und Vliesprodukten ist bekannt. Z. B. US-Patent 4,129,679, erteilt am 12. Dezember 1978 an Woodings, beschreibt wiederaufbereitete Zellulosefilamente, die eine zusammengefallene hohle Struktur und einen mehrflügeligen Querschnitt aufweisen. Die Fasern sollen eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit besitzen. Die Fasern können zu Gewebestoffen, wie gekrepptem Handtuchpapier, und Vliesstoffen und Watte, wie z. B. Windeln, Damenbinden, Tampons und Tupfer verarbeitet werden. Die Europäische Patentanmeldung 0 301 874, veröffentlicht am 1. Februar 1989, ist ausgerichtet auf Zellulosefasern, die einen Dezitex von weniger als 5,0 und einen mehrflügeligen Querschnitt aufweisen. Die Flügel verfügen über ein Verhältnis zwischen Länge und Breite von mindestens 2 : 1. Die Fasern können zu Gewebestoffen, Vliesstoffen oder gewirkten Stoffen verarbeitet werden und werden als besonders nützlich bei saugfähigen Produkten beschrieben. Das Japanische Kokoku-Patent Nr. SHO 62[1987]-53605, veröffentlicht am 11. November 1987, ist ausgerichtet auf synthetische Fasern, die geformte Querschnittsansichten aufweisen, die gewisse Kriterien erfüllen. Auch diese Fasern sollen eine hervorragende Wasseraufnahmefähigkeit aufweisen, wenn sie zu Vliesprodukten verarbeitet werden.
Wenn Vliesbahnen, die geformte Fasern enthalten, bei saugfähigen Wegwerfprodukten verwendet werden, ist die Fähigkeit, eine Flüssigkeit aufzunehmen, im allgemeinen nicht ausreichend, um eine bestmögliche Wirkung zu gewährleisten. Z. B. sind während der Verwendung viele saugfähige Wegwerfprodukte einem mehrfachen Flüssigkeitseintritt ausgesetzt. Um eine gründliche Aufnahme von aufeinanderfolgenden Eintritten zu gewährleisten, ist es im allgemeinen erwünscht, daß der erste Flüssigkeitseintritt nicht nur aufgenommen, sondern auch innerhalb des saugfähigen Produktes zu Stellen transportiert wird, die entfernt vom Eintrittspunkt liegen. Die Europäische Patentanmeldung 0 391 814, veröffentlicht am 10. Oktober 1990, beschreibt die Verwendung von geformten Fasern bei saugfähigen Produkten, um Flüssigkeiten zu transportieren. Wie beschrieben ist, weisen die geformten Fasern eine besondere Oberfläche im Verhältnis zum Durchmesser auf.
Wenn Vliesbahnen, die geformte Fasern enthalten, bei saugfähigen Wegwerfprodukten verwendet werden, ist es erwünscht, daß die Bahn nicht nur eine Flüssigkeit transportieren kann, sondern auch eine Flüssigkeit schnell aufnehmen kann. Zusätzlich ist es oft erwünscht, die Richtung steuern zu können, in der eine im Produkt vorhandene Flüssigkeit transportiert werden kann. Das gilt besonders dann, wenn die Breite des saugfähigen Produktes im Vergleich zur Länge verhältnismäßig gering ist. Die Möglichkeit, die Richtung des Flüssigkeitstransportes zu steuern, erlaubt, daß ein Flüssigkeitsaustritt an den Seitenrändern eines Produktes zu verhindern ist.
Saugfähige Produkte mit der Fähigkeit eines guten Flüssigkeitstransportes sind nicht ohne Nachteile. Flüssigkeiten, die von solchen saugfähigen Produkten aufgenommen werden sollen, werden oft in einem verhältnismäßig begrenzten Bereich auf diese Produkte aufgebracht. Wenn die Flüssigkeit anschließend durch das Produkt transportiert wird, neigt eine größere Fläche des Produktes dazu, durch die aufgenommene Flüssigkeit naß und verfärbt zu werden. Das kann sowohl unbequem als auch unansehnlich sein.
Daher ist es erwünscht, eine Struktur zum Absorbieren und Transportieren einer Flüssigkeit, gegen einen Druck, zu Stellen, die entfernt liegen von dem Punkt, auf den die Flüssigkeit auftrifft, zu schaffen, wobei diese. Struktur auch die Fähigkeit aufweist, den Bereich des größten Flüssigkeitstransportes weg von einer verwendenden Person zu maskieren. Dieses Ziel wird erreicht durch die Struktur zum Absorbieren und Transportieren einer Flüssigkeit nach dem unabhängigen Anspruch 1 oder 15. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und Zeichnungen hervor. Die Ansprüche sollen als erster nicht einschränkender Ansatz verstanden werden, die Erfindung allgemein zu definieren. Die Erfindung schafft eine saugfähige Struktur, die eine Vliesmaskierungsschicht und eine Vliesverteilungsschicht aufweist.
Diese und andere verwandte Ziele werden gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung mit einer Struktur erreicht, die eine obere Vliesmaskierungsschicht und eine untere Vliesverteilungsschicht aufweist. Die Maskierungsschicht weist 0 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht, einer geformten Faser, und 100 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht, einer nicht geformten Faser, auf. Die Verteilungsschicht weist 100 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht, einer geformten Faser, und 0 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht, einer nicht geformten Faser auf. Die Verteilungsschicht weist mindestens etwa 10 Gew.-% mehr geformte Fasern als die Maskierungsschicht auf.
Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung von geformten Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 stellt verschiedene Kontaktwinkel zwischen geformten Fasern und einer in den geformten Fasern vorhandenen Flüssigkeit dar.
Fig. 3 stellt eine in Einzelteile aufgelöste Darstellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 4 stellt eine Verteilungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 5 stellt eine Verteilungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung dar.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zum Absorbieren und Transportieren einer Flüssigkeit. Die Struktur weist des weiteren die Fähigkeit auf, den Bereich, in dem von einer verwendenden Person der meiste Flüssigkeitstransport stattfindet, zu maskieren.
Wie hier verwendet, bezieht sich die Bezugnahme auf eine geformte Faser auf eine Faser, die eine Kerbe ausbildet, wobei die Kerbe einen Winkel Alpha definiert, so daß
α < 180º - 2θ ist,
wobei θ der Kontaktwinkel zwischen einer zu transportierenden Flüssigkeit und der geformten Faser ist. Mit Bezugnahme auf Fig. 1 sind verschiedene Querschnittsansichten von geformten Fasern dargestellt, die als geeignet für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung erachtet werden. Wie durch Bezugnahme auf Fig. 1a-e festgestellt werden kann, definieren alle dargestellten geformten Fasern einen oder mehrere Winkel Alpha. Die Winkel Alpha, die durch eine einzelne Faser definiert werden, können dieselben sein, wie in Fig. 1b, oder können anders sein, wie in Fig. 1d. Wie hier verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf eine nicht geformte Faser auf jede Faser, die nicht unter die Definition von geformter Faser, wie oben festgelegt, fällt.
Vliesbahnen, die aus geformten Fasern gebildet sind, verfügen über die Fähigkeit eines Flüssigkeitstransportes innerhalb der Fasern und zwischen den Fasern. Wie hier verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf einen Flüssigkeitstransport zwischen den Fasern auf die Situation, in der sich eine Flüssigkeit durch eine Vliesbahn aus Fasern bewegt aufgrund der Kapillarröhrchen, die durch die Fasern gebildet werden. Der Fachmann wird erkennen, daß der vertikale Abstand des Flüssigkeitstransportes zwischen den Fasern vom Kapillardruck des Systems abhängt. Der Kapillardruck eines zylindrischen Kapillarröhrchens wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:
Pc = 2Ycosθ/r
wobei Pc der Kapillardruck ist, Y die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, θ der Kontaktwinkel zwischen Flüssigkeit und Faser, und r der Radius des Kapillarröhrchens. Bei einer gegebenen Flüssigkeit steigt der Kapillardruck (Kapillarkraft) mit dem Kosinus des Kontaktwinkels zwischen Flüssigkeit und Faser und sinkt mit einem größeren Radius der Kapillarröhrchen, so daß kleinere Kapillarröhrchen eine Flüssigkeit weiter vertikal durch die Kapillarröhrchen zwischen den Fasern oder gegen einen Druck transportieren.
Wie hier verwendet, bezieht sich Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern auf die Situation, wo die Flüssigkeit gegen einen Druck entlang der Länge einer einzelnen Faser transportiert (mit Dochtwirkung aufgesaugt) wird aufgrund einer Kerbe oder eines Kanals, der durch die Oberfläche der einzelnen Faser definiert ist. Beispiele für Druck, gegen den die Flüssigkeit transportiert werden kann, sind Schwerkraft, Kapillardruckdifferenzen und ähnliches.
Wie hier verwendet, wird eine Bezugnahme auf den Kontaktwinkel der Flüssigkeit, die absorbiert und transportiert werden soll, und dem Material, aus dem eine Faser besteht, so bestimmt, wie von Good und Stromberg in "Surface and Colloid Science" Volume II (Plenum Press, 1979) festgelegt. Der Winkel Alpha, der durch die in der geformten Faser ausgebildete Kerbe definiert wird, wird in geeigneter Weise gemessen durch Rasterelektronenmikroskopie, Lichtmikroskopie oder andere Methoden, die dem Fachmann bekannt sind.
Die Bedingungen für den Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern sind genauer in Verbindung mit Fig. 2 erklärt. In Fig. 2a-c ist eine vergrößerte Kerbe gezeigt. Die Kerben (2a-c) definieren alle den selben Winkel Alpha. Jede der Kerben 2a-c ist gezeigt, während sie eine Flüssigkeit enthält, die einen verschiedenen Kontaktwinkel zwischen Flüssigkeit und Faser, in Luft, von θ aufweist. In Fig. 2a erscheint der Flüssigkeitsmeniskus in der Kerbe konkav nach außen und stellt die Situation dar, in der α < 180º - 2θ. In Fig. 2b bildet der Flüssigkeitsmeniskus eine gerade Linie in der Kerbe aus und stellt die Situation dar, in der α = 180º - 2θ. In Fig. 2c erscheint der Flüssigkeitsmeniskus konvex nach außen und stellt die Situation dar, in der α > 180º - 2θ.
Der Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern (Dochtwirkung) tritt in der Situation auf, die in Fig. 2a darge stellt ist und tritt nicht in den Situationen auf, die in Fig. 2b oder c dargestellt sind. Die Fähigkeit einer Kerbe, die durch eine Faser ausgebildet wird, Dochtwirkung innerhalb der Fasern zu schaffen, kann entweder durch Verändern des Kontaktwinkels θ der zu transportierenden Flüssigkeit oder durch Verändern des Winkels Alpha, der durch die Kerbe festgelegt ist, gesteuert werden.
Die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen eine Vliesmaskierungsschicht und eine Vliesverteilungsschicht. Die Vliesmaskierungsschicht ist auf der Verteilungsschicht gelegen und steht mit dieser in Flüssigkeitsaustausch. D. h. eine Flüssigkeit, die auf die Maskierungsschicht aufgebracht wird, kann sich in die Verteilungsschicht bewegen und von dieser transportiert werden. Die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht können in direktem Kontakt stehen oder können eine oder mehrere Schichten aufweisen, die die Schichten trennen. Die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht können als getrennte Schichten oder als eine einzige Struktur ausgebildet sein. Wenn die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht als eine einzige Struktur ausgebildet sind, wird die Struktur eine Oberfläche aufweisen, die die für die Maskierungsschicht bestimmten Eigenschaften aufweist, während die gegenüberliegende Oberfläche die Eigenschaften aufweist, die für die Verteilungsschicht bestimmt sind.
Die Maskierungsschicht weist 0 bis etwa 90 Gew.-%, vorteilhafterweise 0 bis etwa 75 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis etwa 50 Gew.-% und insbesondere 0 bis etwa 25 Gew.-% einer geformten Faser auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht. Die Maskierungsschicht weist des weiteren 100 bis etwa 10 Gew.-%, vorteilhafterweise 100 bis etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise 100 bis etwa 50 Gew.-% und insbesondere etwa 100 bis etwa 75 Gew.-% einer nicht geformten Faser auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht.
Die Verteilungsschicht weist 100 bis etwa 10 Gew.-%, vorteilhafterweise 100 bis etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise etwa 100 bis 50 Gew.-%, insbesondere 100 bis etwa 75 Gew.-% und am bevorzugtesten 100 Gew.-% einer geformten Faser auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht. Die Verteilungsschicht weist des weiteren 0 bis etwa 90 Gew.-%, vorteilhafterweise 0 bis etwa 75 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis etwa 50 Gew.-%, insbesondere 0 bis 25 Gew.-% und am bevorzugtesten 0 Gew.-% einer nicht geformten Faser auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht. Die Verteilungsschicht weist mindestens etwa 10 Gew.-%, vorteilhafterweise mindestens etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise mindestens etwa 50 Gew.-%, insbesondere etwa 75 Gew.-% und am bevorzugtesten etwa 100 Gew.-% mehr geformte Fasern als die Maskierungsschicht auf.
Anmelder haben herausgefunden, daß eine Struktur, die eine Maskierungsschicht und eine Verteilungsschicht aufweist, wobei die Verteilungsschicht mindestens etwa 10 Gew.-%, erwünschterweise mindestens etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise mindestens etwa 50 Gew.-%, insbesondere mindestens etwa 75 Gew.-% und am bevorzugtesten mindestens etwa 100 Gew.-% mehr geformte Fasern aufweist als die Maskierungsschicht, die Fähigkeit besitzt, eine Flüssigkeit zu absorbieren, die Flüssigkeit zu Transportieren und den Bereich des Flüssigkeitstransportes weg von einer verwendenden Person zu maskieren.
Wie hier verwendet, wird die Struktur, die eine Maskierungsschicht und eine Verteilungsschicht aufweist, als fähig erachtet werden, den Bereich des Flüssigkeitstransportes weg von einer verwendenden Person zu maskieren, wenn die Verteilungsschicht eine größere Flüssigkeitstransportfläche (zwischen den Fasern und innerhalb der Fasern) aufweist als die Maskierungsschicht.
Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, wird die Hypothese aufgestellt, daß aufgrund der Fähigkeit der geformten Fasern, eine Flüssigkeit durch Flüssigkeitstransport sowohl zwischen den Fasern als auch innerhalb der Fasern zu transportieren, eine Flüssigkeit bevorzugt von der Verteilungsschicht transportiert werden wird aufgrund des Vorhandenseins von mehr geformten Fasern.
Fig. 3 stellt eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht einer Struktur 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Struktur weist eine obere Maskierungsschicht 12 und eine untere Verteilungsschicht 14 auf. Die Maskierungsschicht 12 weist 100 Gew.-% nicht geformter Fasern auf. Wie durch Bezugnahme auf Fig. 3 zu erkennen ist, ist, wenn eine Flüssigkeit 16 auf einen Punkt auf der oberen Oberfläche der Maskierungsschicht 12 auftrifft, diese Flüssigkeit nur einem Flüssigkeitstransport zwischen den Fasern unterworfen. D. h. die Flüssigkeit 16 wird in den Kapillarröhrchen transportiert, die von den Fasern definiert werden, die die Maskierungsschicht bilden, um einen Bereich des Flüssigkeitstransportes zwischen den Fasern 18 zu schaffen. Die Größe des Bereiches des Flüssigkeitstransportes zwischen den Fasern 18 hängt von der aufgebrachten Flüssigkeitsmenge und vom Kapillardruck des Systems ab; dieser ist, wie oben besprochen, abhängig vom Radius der Kapillarröhrchen, der Oberflächenspannung der Flüssigkeit 16 und dem Kontaktwinkel A zwischen den Fasern und der Flüssigkeit 16.
Die Verteilungsschicht 14 weist 100 Gew.-% geformter Fasern auf. Wie durch Bezugnahme auf Fig. 3 zu erkennen ist, erlaubt das Vorhandensein von geformten Fasern in der Verteilungsschicht 14, daß die Flüssigkeit 16 einem Flüssigkeitstransport sowohl zwischen den Fasern als auch innerhalb der Fasern ausgesetzt ist. Daher bildet die Verteilungsschicht einen Flüssigkeitstransportbereich 20. Die Größe des Flüssigkeitstransportbereiches 20 hängt von der aufgebrachten Flüssigkeitsmenge und vom Kapillardruck des Systems ab. Wie durch Bezugnahme auf Fig. 3 zu erkennen ist, bleibt der Flüssigkeitstransportbereich 18 verhältnismäßig klein, während der Flüssigkeitstransportbereich 20 wesentlich größer ist. Das hängt mit dem Vorhandensein von geformten Fasern in der Verteilungsschicht zusammen, unter der Annahme, daß die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht ansonsten gleich sind.
Bei der Verwendung würde man feststellen, daß die Struktur 10 die Fähigkeit aufweist, eine Flüssigkeit in der Verteilungsschicht weg von einem Eintrittspunkt zu transportieren. Die Maskierungsschicht 12 würde nicht dazu dienen, so viel Flüssigkeitstransport zu bewältigen, wie die Verteilungsschicht, aber sie maskiert wirksam den großen Flüssigkeitstransportbereich 20, der in der Verteilungsschicht 14 vorhanden ist. Daher erscheint vom Standpunkt der verwendenden Person die Struktur 10 verhältnismäßig unbenutzt und ansehnlicher, als wenn der große Flüssigkeitstransportbereich 20 sichtbar für die verwendende Person wäre. Darüberhinaus wird die Maskierungsschicht sich verhältnismäßig trocken anfühlen aufgrund des Vorhandenseins des kleinen Flüssigkeitstransportbereiches 18.
Anmelder haben herausgefunden, daß es möglich ist, den Transport einer Flüssigkeit in der Verteilungsschicht weiter zu steuern, indem die Orientierung der geformten Fasern in der Verteilungsschicht gesteuert wird. D. h. Anmelder haben festgestellt, daß eine Flüssigkeit, die in der Verteilungsschicht transportiert wird, dazu neigt, leichter in jene Richtung transportiert zu werden, in die der Großteil der geformten Fasern orientiert ist.
Mit Bezugnahme auf Fig. 4 ist eine Verteilungsschicht dargestellt, die 100 Gew.-% geformter Fasern aufweist. Die geformten Fasern weisen eine Orientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von 1 : 1 auf, wie durch Reißfestigkeitsmessungen bestimmt wird. Das heißt, daß gleich viele Fasern in Maschinenrichtung (MD) orientiert sind, wie in die Querrichtung (CD). Eine Flüssigkeit, die auf die in Fig. 4 dargestellte Verteilungsschicht aufgebracht wird, bildet einen im allgemeinen runden Flüssigkeitstransportbereich 22 aus.
Fig. 5 stellt eine Verteilungsschicht dar, die aus 100 Prozent geformten Fasern hergestellt ist. Allerdings weisen, anders als in Fig. 4, die Fasern der in Fig. 5 dargestellten Verteilungsschicht eine Faserorientierung von Maschinenrichtung (MD) : Querrichtung (CD) von 4 : 1 auf. Das heißt, daß viermal so viele Fasern in die Maschinenrichtung orientiert sind, wie in die Querrichtung. Eine Flüssigkeit, die auf die in Fig. 5 dargestellte Verteilungsschicht aufgebracht wird, bildet einen elliptischen Flüssigkeitstransportbereich 24 aus. Für den Zweck dieser Anmeldung wird die Faserorientierung als direkt mit der Reißfestigkeit in Zusammenhang stehend angenommen. Daher wird davon ausgegangen, daß eine Bahn, die ein Reißfestigkeitsverhältnis von Maschinenrichtung : Querrichtung von 2 : 1 aufweist, eine Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von 2 : 1 aufweist.
Anmelder haben herausgefunden, daß die Fähigkeit, den Flüssigkeitstransportbereich durch die Orientierung geformter Fasern zu steuern, besonders zweckmäßig ist, wenn die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung als saugfähige Kerne bei Damenbinden verwendet werden. Der Fachmann wird anerkennen, daß Damenbinden im allgemeinen verhältnismäßig schmal sind, damit sie bequem zwischen die Beine einer Trägerin passen. Die Damenbinden können im Vergleich zu ihrer Breite verhältnismäßig lang sein. Aufgrund der verhältnismäßig schmalen Gestalt von Damenbinden ist es nicht unüblich, daß Damenbinden an den Seitenrändern auslaufen, wenn das saugfähige Material im mittleren Bereich gesättigt ist, während Bereiche der Binde nahe den Längsenden unbenutzt bleiben. Dementsprechend wäre eine Möglichkeit anzustreben, die von einer Damenbinde absorbierte Flüssigkeit vorzugsweise in Längsrichtung anstatt in die Querrichtung transportieren zu lassen. Die Verwendung einer Verteilungsschicht, in der die enthaltenen geformten Fasern vorzugsweise in einer Längsrichtung (Maschinenrichtung) ausgerichtet sind, ist eine Möglichkeit, diese bevorzugte Art des Flüssigkeitstransportes umzusetzen.
Um der Maskierungsschicht die Fähigkeit zu verleihen, eine Maskierungsfunktion zu erfüllen, ist es erstrebenswert, daß der Großteil des Flüssigkeitstransportes in der Verteilungsschicht stattfindet. Wie oben besprochen, ist das Vorhandensein von mehr geformten Fasern in der Verteilungsschicht eine Möglichkeit, dies umzusetzen. Der bevorzugte Flüssigkeitstransport durch die Verteilungsschicht, im Gegensatz zur Maskierungsschicht, kann verbessert werden, indem die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht so ausgebildet werden, daß die Maskierungsschicht eine geringere Dichte aufweist als die Verteilungsschicht und/oder aus Fasern gebildet ist, die einen größeren durchschnittlichen Durchmesser aufweisen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Flüssigkeitstransport in einer mehrschichtigen Struktur in hohem Maße gesteuert und angepaßt werden durch sorgfältige Auswahl der vier oben genannten Variablen. Insbesondere können Faserform, Faserorientierung, Dichte und Faserdurchmesser der Schichten ausgewählt werden, um die angestrebten Flüssigkeitstransporteigenschaften herzustellen. Je höher die Konzentration von geformten Fasern, desto mehr Verteilung wird in einer gegebenen Schicht erreicht. Ähnlich dazu erlaubt eine höhere Dichte und ein kleinerer durchschnittlicher Faserdurchmesser, daß eine Schicht mehr Flüssigkeitstransport durchführt. Faserorientierung ermöglicht die Steuerung des Musters des Flüssigkeitstransportes.
Z. B. würde die Maskierungsschicht, wenn angestrebt wird, den Unterschied in den Flüssigkeitsverteilungseigenschaften zwischen den zwei Schichten größtmöglich zu gestalten, aus nicht geformten Fasern mit einem verhältnismäßig großen Durchschnittsdurchmesser gebildet und würde eine verhältnismäßig geringe Dichte und einen verhältnismäßig niedrigen Grad an Faserorientierung aufweisen. Die Verteilungsschicht würde aus geformten Fasern mit einem verhältnismäßig kleinen Durchschnittsdurchmesser gebildet und eine verhältnismäßig hohe Dichte und einen verhältnismäßig hohen Grad an Faserausrichtung im Vergleich zur Maskierungsschicht aufweisen.
Ähnlich dazu kann ein gegebener, weniger als größtmöglich ausgelegter, Unterschied in den Flüssigkeitstransporteigenschaften zwischen den zwei Schichten auf mehrere Arten geschaffen werden. Z. B. können die zwei Schichten in bezug auf Faserdurchmesser, Faserorientierung und Dichte identisch sein, sich aber darin unterscheiden, daß die Maskierungsschicht keine geformten Fasern enthält, während die Verteilungsschicht 75 Gew.-% geformter Fasern enthält. Die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht werden unterschiedliche Flüssigkeitstransporteigenschaften aufweisen. Ein gleichwertiger Unterschied kann, wenn die Maskierungsschicht keine geformten Fasern enthält, und die Verteilungsschicht nur 50 Gew.-% geformter Fasern enthält, entweder durch Erhöhung der Dichte der Verteilungsschicht, durch Senkung des durchschnittlichen Faserdurchmessers der Verteilungsschicht oder durch eine Verbindung dieser beiden Möglichkeiten erreicht werden. Der Zusammenhang zwischen Faserform, Faserdurchmesser, Dichte und Faserorientierung in einem mehrschichtigen Verbundstoff ist bislang nicht erkannt worden.
Als allgemeine Regel werden die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht eine Dichte im Bereich von etwa 0,03 bis etwa 0,3, vorzugsweise von etwa 0,05 bis etwa 0,17 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen. Wenn angestrebt wird, den bevorzugten Flüssigkeitstransport durch die Verteilungsschicht zu verbessern, weist die Verteilungsschicht geeigneterweise eine mindestens etwa 10 Prozent, vorzugsweise mindestens etwa 50 Prozent und insbesondere mindestens etwa 100 Prozent höhere Dichte auf als die Maskierungsschicht.
Die Faserorientierung der Fasern in der Maskierungsschicht und der Verteilungsschicht wird im allgemeinen von etwa 1 : 1 bis etwa 25 : 1 sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Maskierungsschicht eine Faserorientierung von etwa 1 : 1 bis etwa 2 : 1 auf, und die Verteilungsschicht weist eine Faserorientierung von etwa 1 : 1 bis etwa 12 : 1 auf, wobei die Verteilungsschicht eine größere Faserorientierung aufweist als die Maskierungsschicht.
Die geformten Fasern können aus jedem Material bestehen, aus dem eine Vliesbahn hergestellt werden kann und das eine Kerbe ausbilden kann, die, wie oben beschrieben, in Verbindung mit den geformten Fasern einen Winkel definiert. Als allgemeine Regel sind die geformten Fasern aus einem Zellulosederivat, wie z. B. Reyon oder Zelluloseazetat, oder aus einem synthetischen Polymermaterial, wie z. B. Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden, Polyurethanen und ähnlichem hergestellt. Die Materialien, aus denen die geformte Faser hergestellt werden kann, können entweder wasseranziehend oder wasserabweisend sein.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff "wasseranziehend" auf Fasern mit einem Wasser-in-Luft-Kontaktwinkel von weniger als 90º, was bestimmt wird, wie von Good und Stromberg in "Surface and Colloid Science" Volume II, (Plenum Press, 1979) erklärt wird. "Wasserabweisend" bezieht sich auf Fasern, die einen Wasser-in-Luft-Kontaktwinkel aufweisen, der größer als 90º ist, wie von Good und Stromberg in "Surface and Colloid Science" Volume II, (Plenum Press, 1979) erklärt. Wenn die geformten Fasern aus wasserabweisendem Material hergestellt sind, müssen die Fasern behandelt werden, um ihnen eine wasseranziehende Oberfläche zu verleihen. Das ist notwendig, da wasserabweisende Fasern nicht das Erfordernis erfüllen können, daß α < 180º - 2θ, wenn θ größer als 90º ist. Verfahren, durch die wasserabweisenden Materialien eine wasseranziehende Oberfläche verliehen wird, sind bekannt. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist das Auftragen des oberflächenaktiven Stoffes oder eines anderen wasseranziehend machenden Mittels auf die Fasern.
In ähnlicher Weise ist es, wenn ein wasseranziehendes Polymer mit einem Kontaktwinkel von weniger als 90º in höherem Maße wasseranziehend gemacht werden soll, um dadurch seinen Kontaktwinkel mit einer gegebenen Flüssigkeit zu verringern, möglich, das wasseranziehende Material mit einem oberflächenaktiven Stoff oder einem anderen wasseranziehend machenden Mittel zu behandeln, um ihm eine stärker wasseranziehende Oberfläche zu verleihen. Die wasseranziehend machende Behandlung kann entweder flüchtig oder nicht flüchtig sein in bezug auf die geformte Faser.
Verfahren zur Bildung von geformten Fasern sind dem Fachmann bekannt. Als allgemeine Regel werden geformte Fasern aus einem synthetischen Polymermaterial im allgemeinen durch Extrudieren der Fasern durch eine Düsenöffnung hergestellt, die im allgemeinen der erwünschten Form entspricht. Ein solches Verfahren wird in US-Patent 2,945,739, erteilt am 19. Juli 1960 an Lehmicke, beschrieben, oder im Japanischen Kokoku-Patent Nr. SHO 62[1987]-53605. Wenn die geformte Faser aus einem Zellulosederivat wie z. B. Reyon gebildet werden soll, kann die geformte Faser aus herkömmlicher Viskose gebildet werden und wird am besten aus Standardviskosezusammensetzungen gesponnen unter Verwendung der Standardbedingungen für das Spinnen von Viskose; mit der Ausnahme, daß geformte Extrusionslöcher in der Spinndüse die herkömmlichen rund geformten Löcher ersetzen. Ein solches Verfahren ist in der Europäischen Patentanmeldung 0 301 874, veröffentlicht am 1. Februar 1989, beschrieben. Als Alternative dazu kann die geformte Faser aus Zelluloseazetat gebildet werden. Z. B. haben sich Y-förmige Zelluloseazetatfasern, die im Handel von Hoechst-Celanese Corporation, Narrows, Virginia, unter der Handelsbezeichnung CELLULOSE ACETATE TOW, und trilobales Reyon, im Handel erhältlich von Courtaulds Fibers, Inc. Cornwall, Ontario, Canada, unter der Handelsbezeichnung Galaxy@ als geeignet erwiesen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Des weiteren kann die geformte Faser durch Zusammendrehen von zwei Fasern gebildet werden. Das Drehen der zwei Fasern bildet eine schraubenförmige Kerbe, die für den Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern geeignet sein kann.
Die geformten Fasern entsprechend der vorliegenden Erfindung weisen im allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,25 um bis etwa 500 um, vorzugsweise von etwa 0,5 um bis etwa 40 um auf.
Die geformten Fasern, die in den Vliesbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, bilden mindestens eine Kerbe aus, wobei die Kerbe einen Winkel Alpha definiert, wie oben beschrieben. Wie durch Bezugnahme auf Fig. 1 zu erkennen ist, können geformte Fasern, die geeignet sind zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl von Querschnittsformen aufweisen und bilden oft mehr als eine Kerbe aus. Die Fasern können zwei, drei oder mehrere Kerben ausbilden. Jede Kerbe kann im allgemeinen den selben Winkel Alpha aufweisen oder kann Kerben ausbilden, die mehrere verschiedene Winkel aufweisen. Als allgemeine Regel wird bevorzugt, daß die geformten Fasern, die zur Bildung der Vliesbahnen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zwei, vorzugsweise drei und insbesondere mindestens vier Kerben ausbilden, wobei die Kerben einen Winkel Alpha ausbilden, wie oben beschrieben.
Nicht geformte Fasern, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können aus den selben Materialien gebildet werden, wie die geformten Fasern. D. h., daß die nicht geformten Fasern aus Zellulosederivaten oder aus synthetischen Polymerharzen hergestellt werden können. Beispiele für nicht geformte Fasern, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind im allgemeinen runde Reyonfasern oder im allgemeinen runde Zelluloseazetatfasern. Verfahren zur Bildung solcher nicht geformter Fasern sind dem Fachmann bekannt. Die nicht geformten Fasern weisen geeigneterweise durchschnittliche Faserdurchmesser auf, wie sie im Zusammenhang mit den geformten Fasern erklärt worden sind.
Vliesbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung können passenderweise auf jede zur Bildung von Vliesbahnen geeignete Weise, die dem Fachmann bekannt ist, hergestellt werden. Z. B. können die Vliesbahnen durch ein Kardierverfahren, ein zufallsmäßiges Verfahren, ein spinngebundenes Verfahren, ein Vernadelungsverfahren und ähnliches hergestellt werden. Zusätzlich soll verstanden werden, daß, während die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein als Maskierungsschicht und Verteilungsschicht beschrieben worden sind, die Strukturen nicht zwei getrennt gebildete Schichten umfassen müssen. Die Schichten können durch das im allgemeinen selbe Verfahren gebildet werden, eine über der anderen, während sie aber praktisch ihren Einzelcharakter beibehalten.
Des weiteren wird davon ausgegangen, daß die Maskierungsschicht und die Verteilungsschicht in einer einzigen integrierten Struktur gebildet werden kann, so daß die Konzentration von geformten Fasern von einer planaren Oberfläche der Struktur zur anderen gegenüberliegenden planaren Oberfläche der Struktur abnimmt. D. h. eine Struktur, die eine erste und eine zweite planare Oberfläche aufweist, könnte so gebildet sein, daß die erste planare Oberfläche mehr geformte Fasern als die zweite planare Oberfläche aufweist. Bei einer solchen Struktur wird davon ausgegangen, daß die Faserorientierung zwischen der ersten und der zweiten planaren Oberfläche dieselbe sein kann, allerdings kann die Faserorientierung zwischen den planaren Oberflächen variiert werden, wie auch die Dichte und der durchschnittliche Faserdurchmesser.
Die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung können eine große Vielzahl an verschiedenen Flächengewichten aufweisen. Passenderweise weisen die Strukturen ein Flächengewicht von etwa 15 bis etwa 500, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 150 Gramm pro Quadratmeter auf. Wenn die Strukturen eine getrennte Maskierungsschicht und Verteilungsschicht umfassen, kann die Maskierungsschicht passenderweise ein Flächengewicht von etwa 5 bis etwa 250, vorzugsweise von etwa 15 bis etwa 30 Gramm pro Quadratmeter aufweisen, und die Verteilungsschicht weist passenderweise ein Flächengewicht von etwa 5 bis etwa 400 und vorzugsweise von etwa 35 bis etwa 100 Gramm pro Quadratmeter auf. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Verteilungsschicht ein Flächengewicht auf, das mindestens etwa 65 Prozent und vorzugsweise mindestens etwa 100 Prozent größer ist als die Maskierungsschicht.
Die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung können ein hochsaugfähiges Material umfassen. Das hochsaugfähige Material kann entweder in der Maskierungsschicht oder in der Verteilungsschicht oder in beiden vorhanden sein. Allerdings wird davon ausgegangen, daß die beste Wirkung erzielt werden kann, indem das hochsaugfähige Material in der Verteilungsschicht angeordnet wird. Insbesondere wird angenommen, daß die beste Wirkung erzielt werden kann, wenn das hochsaugfähige Material in einem Bereich angeordnet ist, in dem der Flüssigkeitstransportes innerhalb der Fasern stattfindet. Wenn das hochsaugfähige Material in Flüssigkeitsaustausch mit einer der Vliesbahnen in einem Bereich, in dem der Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern stattfindet, steht, kann das hochsaugfähige Material die Flüssigkeit berühren, die durch die Kerben in den geformten Fasern transportiert wird. Wenn das hochsaugfähige Material mit der Flüssigkeit in einem Bereich, in dem der Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern stattfindet, in Berührung ist, kann das hochsaugfähige Material die Flüssigkeit absorbieren, wodurch die Ausnützung des hochsaugfähigen Materials verbessert und der Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern weitergeführt wird. Wenn ein hochsaugfähiges Material, das die Fähigkeit aufweist, z. B. das Zwanzigfache seines Gewichtes an Flüssigkeit zu absorbieren, in Berührung steht mit einer Flüssigkeit in einem Bereich, in dem der Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern stattfindet, wird die geformte Faser die Flüssigkeit weiter zum hochsaugfähigen Material transportieren, bis die Absorptionsfähigkeit des hochsaugfähigen Materials erschöpft ist, oder bis für die geformte Faser keine Flüssigkeit mehr zum transportieren vorhanden ist.
Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern ermöglicht eine verbesserte Ausnützung eines hochsaugfähigen Materials, das in den Vliesbahnen vorhanden ist oder in Flüssigkeitsaustausch mit diesen steht. D. h., es ist möglich, eine bestimmte Menge an hochsaugfähigem Material in einer Vliesbahn (oder in Flüssigkeitsaustausch mit einer Vliesbahn) über einen größeren Bereich zu verteilen, als wenn kein Flüssigkeitstransport innerhalb der Fasern stattfindet.
Hochsaugfähige Materialien, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen sowohl anorganische, als auch organische hochsaugfähige Materialien. Geeignete anorganische hochsaugfähige Materialien umfassen z. B. saugfähige Tonarten und Kieselsäuregels. Organische hochsaugfähige Materialien können natürliche Materialien, wie z. B. Agar-Agar, Pektin, Guargummi und Torfmoos, umfassen, wie auch synthetische Materialien, wie z. B. syntheti sche Hydrogelpolymere. Solche Hydrogelpolymere umfassen z. B. Karboxymethylzellulose, Alkalimetallsalze von Polyacrylsäure, Polyacrylamide, Polyvinylalkohol, Ethylenmaleinanhydrid-Copolymere, Polyvinylether, Hydroxypropylzellulose, Polyvinylmorpholinon, Polymere und Copolymere von Vinylsulfonsäure, Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrridin und ähnliches. Andere geeignete Polymere umfassen mit hydrolysiertem Acrylnitril gepfropfte Stärke, mit Acrylsäure gepfropfte Stärke und Isobutylenmaleinanhydrid-Copolymere und Mischungen daraus. Die Hydrogelpolymere sind vorzugsweise leicht quervernetzt, um das Material im wesentlichen wasserunlöslich zu machen. Die Quervernetzung kann z. B. durch Bestrahlung erfolgen oder durch Atombindung, Ionenbindung, Van-der-Waals-Bindung oder Wasserstoffbrückenbindung. Geeignete hochsaugfähige Materialien sind von verschiedenen gewerblichen Lieferfirmen erhältlich, wie z. B. Dow Chemical Company, Celanese Corporation, Allied- Colloid und Stockhausen. Typischerweise besitzt das hochsaugfähige Material die Fähigkeit, mindestens etwa das 15- fache seines Gewichtes an Wasser zu absorbieren und weist vorzugsweise die Fähigkeit auf, mindestens etwa das 25- bis 30-fache seines Gewichtes an Wasser zu absorbieren. Das hochsaugfähige Material kann in der Vliesschicht in einer Menge von etwa 1 bis etwa 95 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesbahn.
Die Strukturen entsprechend der vorliegenden Erfindung sind geeignet für die Verwendung in einer Vielzahl von saugfähigen Wegwerfprodukten. Z. B. sind die Vliesbahnen geeignet für die Verwendung bei Hygieneprodukten wie z. B. Windeln, Inkontinenzprodukten für Erwachsene, Frauenhygieneprodukten, Trainingswindelhosen, Wundverbänden und ähnlichem. Mit Bezugnahme auf Fig. 6 ist ein geeignetes saugfähiges Hygieneprodukt eine Damenbinde 30, die eine flüssigkeitsundurchlässige Sperre 32, eine flüssigkeitsdurchlässige äußere Hülle 34, die so ausgelegt ist, daß sie die Haut einer Trägerin berührt und die Binde 30 umgibt, und eine saugfähige Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, die zwischen der äußeren Hülle und der Sperre angeordnet ist. Die saugfähige Struktur umfaßt eine Maskierungsschicht 36 und eine Verteilungsschicht 38. Beispiele für Hygieneprodukte, bei denen die Strukturen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beschrieben in US-Patent Nr. 4,944,735, erteilt am 31. Juli 1990 an Mokry; in US- Patent Nr. 4,798,603, erteilt am 17. Januar 1989 an Meyer et al.; in US-Patent Nr. 4,710,187, erteilt am 1. Dezember 1987 an Boland et al.; in US-Patent Nr. 4,770,656, erteilt am 13. September 1988 an Proxmire et al.; und in US-Patent Nr. 4,762,521, erteilt am 9. August 1988 an Roessler et al.

Beispiele

Die folgenden Bahnen werden gebildet:
A. Eine Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 34 Gramm pro Quadratmeter wird aus 8 Denier Reyonfasern mit einer Länge von etwa 7,62 cm (3 Inch) und einem im allgemeinen runden Querschnitt gebildet. Die Fasern weisen eine Leomin@-Oberflächenbehandlung von 0,14 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, auf. Die Fasern sind im Handel erhältlich von Courtaulds Fibers Inc. Die Bahn wird auf einer Vorrichtung für das Luftlegen von Stapelfasern gebildet, die bekannt ist als Rando-Webber- Vorrichtung und im Handel erhältlich ist von der Rando Corporation, New York. Die Bahn weist eine im allgemeinen zufallsmäßige Faserorientierung auf; d. h. eine Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von etwa 1 : 1, wie durch Reißfestigkeitsmessungen bestimmt wird. Die Bahn weist eine Dichte von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter auf.
B. Eine Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 34 Gramm pro Quadratmeter wird gebildet aus 85 Gew.-% einer 3 Denier Reyonfaser mit einer Länge von etwa 3,8 cm (1,5 Inch) und einem im allgemeinen runden Querschnitt, sowie 15 Gew.-% einer Polyethylen/Polyester-Mantel/Kern-Binderfaser. Die Reyonfasern weisen eine Glycerol-Oberflächenbehandlung von 0,13 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, auf und sind im Handel erhältlich von Courtaulds Fibers Inc. Die Binderfaser ist im Handel erhältlich von Hoechst-Celanese Corporation unter der Handelsbezeichnung K-54. Die Bahn wird gebildet auf einer Vorrichtung für das Luftlegen von Stapelfasern, bekannt als eine Rando-Webber-Vorrichtung und im Handel erhältlich von der Rando-Corporation, New York. Die Vorrichtung stellt eine Bahn mit einer im allgemeinen zufallsmäßigen Faserorientierung her; d. h. mit einer Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von etwa 1 : 1, wie durch Reißfestigkeitsmessungen bestimmt wird. Die Bahn weist eine Dichte von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter auf.
C. Eine Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 34 Gramm pro Quadratmeter wird gebildet aus 85 Gew.-% einer 3 Denier Reyonfaser mit einer Länge von etwa 1,5 Inch und einem im allgemeinen trilobalen Querschnitt, sowie 15 Gew.-% einer Polyethylen/Polyester-Mantel/Kern-Binderfaser. Die Reyonfasern weisen eine Glycerol-Oberflächenbehandlung von 0,13 Gew.-% auf und sind im Handel erhältlich von Courtaulds Fibers Inc. unter der Handelsbezeichnung Galaxy@. Der trilobale Querschnitt ist im allgemeinen ähnlich dem in Fig. 1c und 1d dargestellten. Das trilobale Reyon stellt eine geformte Faser entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wenn die zu transportierende Flüssigkeit Wasser ist. Die Binderfaser ist im Handel erhältlich von Hoechst-Celanese Corporation unter der Handelsbezeichnung K-54. Die Bahn wird gebildet auf einer Vorrichtung für das Luftlegen von Stapelfasern, bekannt als eine Rando-Webber-Vorrichtung, erhältlich von der Rando-Corporation, New York. Die Vorrichtung bildet eine Bahn mit einer im allgemeinen zufallsmäßigen Faserorientierung; d. h. die Bahn weist eine Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von etwa 1 : 1 auf, wie durch Reißfestigkeitsmessungen bestimmt wird. Die Bahn weist eine Dichte von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter auf.
D. Eine Vliesbahn mit einem Flächengewicht von 34 Gramm pro Quadratmeter wird hergestellt aus den Reyonfasern und Binderfasern (85/15), die, wie oben beschrieben, für die Herstellung von Bahn C verwendet werden. Diese Bahn ist identisch zu Bahn C mit der Ausnahme, daß die Bahn durch Kardieren der Fasern gebildet wird, so daß die Bahn eine Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von etwa 6 : 1 aufweist, wie durch Reißfestigkeitsmessungen bestimmt wird. Die Bahn weist eine Dichte von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter auf.
Die oben beschriebenen Bahnen werden verwendet zur Bildung von saugfähigen Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung und den vergleichenden Beispielen.
Die saugfähigen Strukturen, die aus den Bahnen gebildet werden, werden dann getestet, um die Flüssigkeitsverteilungseigenschaften zu bestimmen. Das Testverfahren beinhaltet die Bereitstellung einer 25,4 cm (10 Inch) · 15,24 cm (6 Inch) großen Probe. Diese Probe wird auf ein Nylonmaschensieb mit 0,3175 cm (1/8 Inch) Öffnungen gelegt. Das Sieb wird in der Luft aufgehängt. Auf die obere Oberfläche der saugfähigen Struktur werden 20 Tropfen von gefärbtem Wasser aufgebracht. Das Wasser wird in die Mitte der Probe aufgebracht. Die Länge und die Breite des Farbfleckes an der unteren Oberfläche der Probe (der Oberfläche gegenüber von der Oberfläche, auf die das Wasser aufgebracht worden ist) werden nach Erreichen des Gleichgewichtes (etwa 20 Minuten) gemessen.
Tabelle 1 legt die genaue Zusammensetzung der hergestellten saugfähigen Strukturen und die Fleckgrößen (untere Oberfläche) dar, die, wie oben erklärt, bestimmt werden. Alle getesteten Proben weisen Flecken an der oberen Oberfläche auf, wobei diese Flecken im allgemeinen rund sind und einen Durchmesser von etwa 1 ¹/&sub2; bis 2 Zentimetern aufweisen. Probe Nr. 3, 4, 6, 7 und 8 weisen Dichtegefälle auf. Dichtegefälle werden in die saugfähigen Strukturen eingebracht durch Bildung der saugfähigen Struktur und Zusammenpressen derselben in einer Carver-Presse, wobei die obere Platte auf etwa 110-120ºC erhitzt wird. Bei Probe Nr. 3, 4, 6 und 8 wird die Oberfläche, die nahe der erhitzten (oberen) Platte gelegen ist, verdichtet. Bei Probe Nr. 7 wird die Oberfläche, die der erhitzten (oberen) Platte gegenüberliegt, verdichtet. Tabelle 1

* Kein Beispiel der vorliegenden Erfindung

¹ Zusammensetzung der beschriebenen Bahnen, die die saugfähige Struktur bilden. Die obere Bahn bildet die obere Oberfläche. Daher ist bei Probe 2 Bahn A die Maskierungsschicht, wobei die beiden Bahnen C als Verteilungsschichten dienen.
Wie durch Vergleich der Proben Nr. 1 und 2 zu erkennen ist, beeinflußt die Anwesenheit der trilobalen Fasern in Probe Nr. 2 in hohem Maß die Fleckgröße im Vergleich mit Probe Nr. 1. Ansonsten sind Nr. 1 und Nr. 2 identisch.
Aus dem Vergleich zwischen Probe Nr. 2 und 3 geht hervor, daß Bahn 3 ein Dichtegefälle aufweist, wobei die Maskierungsschicht A eine geringere Dichte aufweist, als die Verteilungsschichten C. Es zeigt sich, daß Probe 3 eine größere Fleckgröße aufweist als Probe 2.
Wie durch Bezugnahme auf Probe Nr. 3 und 4 zu erkennen ist, entsteht, wenn Bahn 4 mit einer Faserorientierung von Maschinenrichtung : Querrichtung von 6 : 1 ausgestattet ist, eine größere Fleckgröße als bei Probe 3.
Wie durch den Vergleich von Probe Nr. 5 und 6 zu sehen ist, führt das Vorhandensein eines Dichtegefälles bei Probe 6, so daß die Maskierungsschicht eine verhältnismäßig niedrige Dichte im Vergleich zu den Verteilungsschichten in Verbindung mit einem hohen Grad an Faserorientierung in der Verteilungsschicht aufweist, zu einem Fleck, der eine größere Fläche einnimmt als bei der identischen Struktur (Probe 5), bei der es kein Dichtegefälle gibt.
Schließlich beeinflußt, wie durch Vergleich von Probe Nr. 7 und 8 ersichtlich wird, die Bildung der unteren Schichten mit Fasern, die einen kleineren durchschnittlichen Faser durchmesser aufweisen, ebenfalls die Größe des Fleckes. Genauer gesagt, es entsteht ein größerer Fleck. Während Probe Nr. 8 keine geformten Fasern aufweist, wie sie durch die vorliegende Erfindung vorgesehen sind, war es erwünscht, Fasern mit einem allgemein runden Querschnitt zu verwenden, um die Wirkung der Fasergröße herauszuheben. Dieselbe allgemeine Wirkung ist zu beobachten, wenn die geformten Fasern der Verteilungsschicht der vorliegenden Erfindung einen im allgemeinen kleineren Faserdurchmesser aufweisen als die Fasern der Maskierungsschicht.
Aus den vorhergegangenen Ausführungen geht hervor, daß die Strukturen entsprechend der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit aufweisen, eine Maskierungs- und Verteilungsfunktion auszuüben. Zusätzlich ist zu erkennen, daß diese Fähigkeit verbessert wird, indem des weiteren ein Dichtegefälle, ein Unterschied in der Faserorientierung und/oder ein Unterschied in der Fasergröße geschaffen werden.

Claims

1. Struktur (10) zum Absorbieren und Transportieren einer Flüssigkeit, wobei die Struktur folgendes aufweist:

eine geformte Faser und eine nicht geformte Faser, wobei die geformte Faser eine Kerbe ausbildet, wobei die Kerbe einen Winkel Alpha (α) definiert, so daß

Alpha < 180º - 2θ ist,

wobei A der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und den geformten Fasern ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (10) eine Vliesmaskierungsschicht (12) und eine Vliesverteilungsschicht (14) aufweist, und wobei

a) die Vliesmaskierungsschicht (12) folgendes aufweist:

1) 0 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht, der geformten Faser; und

2) 100 bis etwa 10 Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Maskierungsschicht, der nicht geformten Faser; und

b) die Vliesverteilungsschicht (14) folgendes aufweist:

1) 100 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht, der geformten Faser; und

2) 0 bis etwa 90 Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verteilungsschicht, der nicht geformten Faser; und

wobei die Verteilungsschicht (14) mindestens etwa 10 Gew.-% mehr geformte Fasern als die Maskierungsschicht auf weist.

2. Struktur gemäß Anspruch 1, wobei die Verteilungsschicht (14) einen höheren Grad der Faserorientierung als die Maskierungsschicht (12) aufweist.

3. Struktur gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Maskierungsschicht (12) 0 bis etwa 75 Gew.-% geformter Fasern und die Verteilungsschicht (14) etwa 25 bis 100 Gew.-% geformter Fasern aufweist.

4. Struktur gemäß Anspruch 3, wobei die Maskierungsschicht (12) 0 bis etwa 50 Gew.-% geformter Fasern und die Verteilungsschicht etwa 50 bis 100 Gew.-% geformter Fasern aufweist.

5. Struktur gemäß Anspruch 4, wobei die Maskierungsschicht (12) 0 bis etwa 25 Gew.-% geformter Fasern und die Verteilungsschicht (14) etwa 50 bis 100 Gew.-% geformter Fasern aufweist.

6. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maskierungsschicht (12) nicht geformte Fasern mit einem im allgemeinen runden Querschnitt aufweist.

7. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geformten Fasern drei Kerben ausbilden, wobei jede Kerbe einen Winkel Alpha definiert, so daß Alpha < 180º - 2θ ist, wobei θ der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und der geformten Faser ist.

8. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsschicht (14) mindestens etwa 25 Gew.-% mehr geformter Fasern als die Maskierungsschicht (12) aufweist.

9. Struktur gemäß Anspruch 8, wobei die Verteilungsschicht (14) mindestens etwa 50 Gew.-% mehr geformter Fasern als die Maskierungsschicht (12) aufweist.

10. Struktur gemäß Anspruch 9, wobei die Verteilungsschicht (14) mindestens etwa 75 Gew.-% mehr geformter Fasern als die Maskierungsschicht (12) aufweist.

11. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maskierungsschicht (12) eine Faserorientierung von etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 2 aufweist und die Verteilungsschicht (14) eine Faserorientierung von etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 12 aufweist, wobei die Verteilungsschicht eine größere Faserorientierung als die Maskierungsschicht aufweist.

12. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsschicht (14) eine Dichte von mehr als oder gleich der Dichte der Maskierungsschicht (12) aufweist.

13. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsschicht (14) ein Flächengewicht aufweist, welches größer als das Flächengewicht der Maskierungsschicht (12) ist.

14. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maskierungsschicht (12) eine geringere Dichte, einen größeren durchschnittlichen Faserdurchmesser und einen geringeren Grad der Faserorientierung als die Verteilungsschicht (14) aufweist.

15. Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsschicht (14) in einer einzelnen integrierten Struktur gebildet ist, welche eine erste planare Oberfläche und eine zweite planare Oberfläche umfaßt, wobei eine Seite der Maskierungsschicht (12) die erste planare Oberfläche ausbildet und eine Seite der Verteilungsschicht (14) die zweite planare Oberfläche ausbildet.

16. Struktur zum Absorbieren und Transportieren einer Flüssigkeit, wobei die Struktur eine erste planare Oberfläche und eine zweite planare Oberfläche aufweist und eine geformte Faser und eine nicht geformte Faser umfaßt, wobei die geformte Faser eine Kerbe ausbildet, wobei die Kerbe einen Winkel Alpha (a) definiert, so daß

Alpha < 180º - 2θ ist,

wobei θ der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und den geformten Fasern ist, und wobei die saugfähige Struktur dadurch gekennzeichnet ist, daß

die Konzentration der geformten Fasern von der zweiten planaren Oberfläche zur ersten planaren Oberfläche abnimmt, und

die zweite planare Oberfläche mindestens etwa 10 Gew.-% mehr geformte Fasern als die erste planare Oberfläche aufweist.

17. Struktur gemäß Anspruch 16, wobei die zweite planare Oberfläche 25 bis 100 Gew.-% an geformten Fasern aufweist.

18. Struktur gemäß Anspruch 17, wobei die zweite planare Oberfläche etwa 50 bis 100 Gew.-% an geformten Fasern aufweist.

19. Struktur gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die zweite planare Oberfläche mindestens etwa 25 Gew.-% mehr an geformten Fasern als die erste planare Oberfläche aufweist.

20. Struktur gemäß Anspruch 19, wobei die zweite planare Oberfläche mindestens etwa 50 Gew.-% mehr an geformten Fasern als die erste planare Oberfläche aufweist.

21. Struktur gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die zweite planare Oberfläche einen höheren Grad der Faserorientierung als die erste planare Oberfläche aufweist.

22. Struktur gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die zweite planare Oberfläche eine höhere Dichte als die erste planare Oberfläche aufweist.

23. Struktur gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die zweite planare Oberfläche Fasern mit einem kleineren durchschnittlichen Durchmesser als die Fasern umfassend die erste planare Oberfläche aufweist.