DE69724464T2

DE69724464T2 - Verfahren zum modifieren der oberfläche eines absorbierenden funktionelles materials, insbesondere für absorbierende artikel

Info

Publication number: DE69724464T2
Application number: DE69724464T
Authority: DE
Inventors: Douglas Stephen CONGLETON; Georges Yousef AOUAD; Layne Jerry DRAGOO; Edward Bradley WALSH
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: ID23419A; EP0993285A1; DE69724464D1; JP3466628B2; CA2275286C; KR20000069532A; JP2000505691A; CA2275286A1; WO1998026743A1; AU739454B2; EP0993285B1; AU5376998A; US5817271A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf funktionale absorbierende Materialien, die durch Schneiden und Erhitzen so profiliert sind, daß sie Strömungskanäle bilden und daß sie in einer Ausführungsform Bälge oder erhabene Bereiche bilden, welche sich über die Strömungskanäle erheben. Zudem können die Strömungskanäle, welche teilweise in ein funktionales absorbierendes Material eingeschnitten sind, auch als Gelenkmittel für das Material im Hinblick auf eine Biegung und Körper-Anschmiegsamkeit wirken.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Absorbierende Pads, die aus luftgelegten Fasern hergestellt sind, und Einwegwindeln, Inkontinenzeinlagen, Damenbinden, die solche Pads verwenden, sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Zudem sind solche Pads mit gerichteten Strömungsmitteln für ein Fluid oder mit Kanälen für eine Fluidströmung auch allgemein bekannt. US Patent Nr. 3,575,174, unter der Bezeichnung "Sanitary Napkin", veröffentlicht am 20. April 1971 für Mogor, beschreibt einen absorbierenden Kern, der aus herkömmlichen Materialien hergestellt ist, wie absorbierende Baumwolle, Holzzellstofffasern, Papierwatte, Zellulosefasern und/oder synthetische Fasern, die von der oberen Oberfläche aus eingeprägt wurden (das heißt, dem oberen Flächengebilde), um Kanäle zu schaffen. Neben der Prägung wurden Kanäle in solchen herkömmlichen absorbierenden Kernen durch die obere Oberfläche des absorbierenden Artikels ausgebildet. Das US Patent Nr. 3,871,378, unter der Bezeichnung Absorbent Bandage", veröffentlicht am 18. März 1975 für Duncan et al., beschreibt ein Pad mit einem zentralen Bereich, welcher durch eine Stahlstange eingedrückt wurde. Zusätzliche Mittel zum Erzeugen für Kanäle für eine Fluidströmung sind beschrieben in US Patent Nr. 3,881,490 unter der Bezeichnung "Thin, Flexible Ab sorbent Pads", veröffentlicht am 06. Mai 1975 für Whitehead et al., welches die Erzeugung von Kanälen durch Wärme und Druck beschreibt. Weitere Mittel zum Erzeugen solcher Kanäle sind beschrieben in US Patent Nr. 4,079,739 unter der Bezeichnung "Die-Cut Contoured Catamenial Napkin Of Multi-Layered Construction", veröffentlicht am 21. März 1978 für Whitehead, welches ein Schneiden eines absorbierenden Pads offenbart, um Strömungskanäle zu bilden. US 3,627,858 offenbart ein Verfahren zum Anheben von Bereichen aus Schaummaterialien durch Verdampfen eines in dem Schaum enthaltenen Mittels durch eine Wärmequelle, z. B. einen Laser. Der Zweck dieser erhabenen Bereiche ist ästhetischer Art.
Deshalb sind ein Prägen, Eindrücken, das Bereitstellen von Wärme und/oder Druck und ein Schneiden bekannte Mittel, um Kanäle in herkömmlichen absorbierenden Padstrukturen zu schaffen. Was jedoch früher nicht bekannt war, war die Bereitstellung solcher Strömungskanäle in funktionalen absorbierenden Materialien, wie dies hier beschrieben wird. Was zudem nicht bekannt war, ist der Effekt, das heißt, der Vorteil, der durch Verwenden eines diskreten Heiz/Schneide-Mittels, wie einem Laser, auf ein funktionales absorbierendes Material erzeugt wird.
Funktionale absorbierende Materialien sind offenbart in US Patent Nr. 5,387,207, veröffentlicht für Dyer et al.; US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/370,922 (DesMarais et al.) unter der Bezeichnung "Absorbent Foam Materials For Aqueous Fluids Made From High Internal Phase Emulsions Having Very High Water To Oil Ratios"; US 5,770,634 (DesMarais et al.), unter der Bezeichnung "Foam Materials For Insulation Derived From High Internal Phase Emulsions"; und US Patent Nr. 5,563,179, veröffentlicht für DesMarais et al..
So ist hier eine Aufgabe, Kanäle in funktionalen absorbierenden Materialien durch eines der hier offenbarten Mittel zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe ist, Kanäle und Bälge, welche solche Kanäle in funktionalen absorbierenden Materialien begrenzen, zu erzeugen.
Es ist auch eine Aufgabe, Kanäle in absorbierenden Kernstrukturen mit herkömmlichen Materialien durch Schneiden mittels Laser zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer begrenzten Expansion an Regionen eines funktionalen absorbierenden Materials, das hier vorzugsweise in einem absorbierenden Einwegartikel verwendet wird. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Aussetzens eines funktionalen absorbierenden Materials einer Wärmequelle, die eine örtlich begrenzte Erwärmung liefert, derart, daß nur eine begrenzte Expansion des funktionalen absorbierenden Materials um die Flächen der Erwärmung herum auftritt. In einer Ausführungsform wird das funktionale absorbierende Material entlang einer oder mehrerer diskreter Regionen oder Erwärmungslinien erhitzt. Insbesondere wird ein funktionales absorbierendes Material an eine örtlich begrenzte Wärmequelle geliefert, vorzugsweise einem Laser. Die Wärmequelle ist entlang wenigstens einer Erwärmungslinie des funktionalen absorbierenden Materials fokussiert. Es sollte angemerkt werden, daß jede Erwärmungslinie auf der Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials liegt, aber durch die Oberfläche hindurch nach unten in die inneren Bereiche des funktionalen absorbierenden Materials gehen kann und in jeder vorstellbaren Richtung, Orientierung oder Form vorliegen kann. Als nächstes wird die Wärmequelle entlang einer oder mehrerer Erwärmungslinien aktiviert. Für jede Erwärmungslinie gilt, daß die obere Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials verdampft wird, wodurch das funktionale absorbierende Material veranlaßt wird, wenigstens teilweise durchgeschnitten zu werden, um so einen Kanal zu erzeugen. Gleichzeitig mit der Verdampfung wird das funktionale absorbierende Material in der Region unmittelbar angrenzend an die Erwärmungslinie erhitzt, und das funktionale absorbierende Material expandiert von dem Kanal nach außen, und zwar aufgrund der Erwärmung dieser angrenzenden Regionen, wodurch Bälge oder erhabene Bereiche auf beiden Seiten jedes Kanals gebildet werden.
Aus der Verdampfung des funktionalen absorbierenden Materials entlang der Erwärmungslinie und aus der Expansion der angrenzenden oder umgebenden Regionen des funktionalen absorbierenden Materials werden Strömungskanäle gebildet. Die Strömungskanäle sind die primären Orte eines Fluidtransports von einer Stelle des funktionalen absorbierenden Materials zu einer anderen Stelle des funktionalen absorbierenden Materials. Wenn ein hier vorliegendes funktionales absorbierendes Material mit einer örtlich begrenzten Wärmequelle erhitzt wird, expandieren zudem begrenzte Bereiche auf beiden Seiten der Strömungskanäle über die ursprünglich flache Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials hinaus. Diese expandierten Regionen wirken als partielle Grenzen oder Barrieren und Führungen für den Fluidtransport entlang der Strömungskanäle. Vorzugsweise bilden sich zwei expandierte Regionen auf beiden Seiten eines Strömungskanals (das heißt, Erwärmungslinie) und liegen somit im Wesentlichen parallel zu dem Strömungskanal und neben diesem.
In einer weiteren Ausführungsform eines funktionalen absorbierenden Materials werden ein oder mehrere Erwärmungslinien durch eine örtlich begrenzte Wärmequelle zum Zwecke der Bildung eines Gelenkmittels innerhalb des funktionalen absorbierenden Materials ausgebildet. Bei einer solchen Bildung arbeiten die Gelenkmittel so, daß sie eine Faltung entlang des Gelenkmittels in dem funktionalen absorbierenden Material erlauben. Wenn das funktionale absorbierende Material ein Teil einer nicht steifen Struktur ist, wie einem absorbierenden Einwegartikel, kann ein verbesserter Sitz und eine verbesserte Aufnahme des Artikels erreicht werden, zum Teil aufgrund der Faltung des funktionalen absorbierenden Materials um seine Gelenkmittel.
Hier auch vorgesehen ist ein Verfahren zum Steigern des effektiven Oberflächenbereichs eines funktionalen absorbierenden Materials. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Bereitstellens eines funktionalen absorbierenden Materials an einem Kerbmittel, vorzugsweise einem Laser. Das funktionale absorbierende Material wird dann an vorgeschriebenen Stellen gekerbt, wodurch eingedrückte Regionen innerhalb der Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials erzeugt werden, um eine Fluidströmung zu erleichtern und den effektiven Oberflächenbereich des funktionalen absorbierenden Materials zu erhöhen. Ein bevorzugtes Kerbmittel ist eine Laser, der eine ausreichende Intensität und Leistung bereit stellt, um Bereiche des funktionalen absorbierenden Materials weg zu schneiden.
Eine hier vorliegende weitere Ausführungsform liefert ein Verfahren zum Profilieren eines funktionalen absorbierenden Materials in einem absorbierenden Artikel. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Lieferns eines absorbierendes Artikels mit einer Oberschicht, einer mit der Oberschicht verbundenen Unterschicht und einem funktionalen absorbierenden Material, das zwischen der Oberschicht und der Unterschicht positioniert ist, an eine örtlich begrenzte Wärmequelle. Von der örtlich begrenzten Wärmequelle wird eine Wärme durch die Oberschicht oder die Unterschicht hindurch auf das funktionale absorbierende Material aufgebracht, derart, daß die örtlich begrenzte Wärmequelle eine örtlich begrenzte Erwärmung des funktionalen absorbierenden Materials liefert, damit das funktionale absorbierende Material begrenzt expandieren kann und/oder eingekerbt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen zusammen paßt, die den Gegenstand, welcher als die vorliegende Erfindung bildend angesehen wird, besonders heraus stellen und deutlich beanspruchen, wird davon ausgegangen, daß die Erfindung aus den folgenden Beschreibungen besser verstanden wird, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen abgegeben wird, in welchen gleiche Bezeichnungen verwendet werden, um im Wesentlichen identische Elemente zu bezeichnen und in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht eines funktionalen absorbierenden Materials in drei Stufen von der Lieferung, Erhitzung und bis zur Erzeugung von Kanälen und Bälgen liefert;
1A eine Schnittansicht der Erzeugung von Kanälen und Bälgen in 1 zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht eines funktionalen absorbierenden Materials in drei Stufen von der Lieferung, Erhitzung und bis zur Erzeugung von Kanälen liefert;
2A eine Schnittansicht der Erzeugung von Kanälen in 2 zeigt;
3A ein hier vorliegendes Kanalmuster zeigt;
3B ein hier vorliegendes Kanalmuster zeigt;
3C ein hier vorliegendes Kanalmuster zeigt;
3D ein hier vorliegendes Kanalmuster zeigt; und
4 eine Draufsicht eines hier bevorzugten absorbierenden Artikels zeigt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Bereitstellen einer begrenzten Expansion an Regionen eines funktionalen absorbierenden Materials oder von absorbierenden Schäumen, die vorzugsweise in absorbierenden Einwegartikeln verwendet werden. Die Schritte des Verfahrens umfassen das Aussetzen eines funktionalen absorbierenden Materials einer Wärmequelle, die eine örtlich begrenzte Erwärmung liefert, derart, daß nur eine begrenzte Expansion des funktionalen absorbierenden Materials um die Erwärmungsbereiche herum auftritt. Insbesondere sind hier die funktionalen absorbierenden Materialien von ihren Oberflächen her durch eine örtlich begrenzte Wärmequelle veränderlich. Mit dem Ausdruck "funktionales absorbierendes Material" oder "absorbierender Schaum" sind hier solche Schaummaterialien gemeint, die aus Emulsionen hoher innerer Phase (nachfolgend als HI-PEs" bezeichnet) gebildet werden. Vorzugsweise haben die HIPE-Schäume ein Verhältnis von Volumen zu Gewicht der Wasserphase zur Ölphase im Bereich von etwa 55 : 1 bis etwa 100 : 1, wie dies beschrieben ist in US 5,650222 (Thomas A. DesMarais, et al.), eingereicht am 29. November 1995. Alternativ haben die HIPE-Schäume ein Verhältnis von Volumen zu Gewicht der Wasserphase zur Ölphase in Bereichen von weniger als 55 : 1. Solche Schäume sind in der Literatur ausgiebig beschrieben, z. B. im US Patent Nr. 5,387,207, eingereicht für Dyer et al. am 07. Februar 1995. Wie in 1 gezeigt ist, wird das funktionale absorbierende Material 20 entlang einer oder mehrerer diskreter Regionen oder Erwärmungslinien 25 erhitzt. Insbesondere wird ein funktionales absorbierendes Material 20 zu einer örtlich begrenzten Wärmequelle 30 geliefert, die vorzugsweise ein Laser 36 ist (nicht gezeigt). Die Wärmequelle 30 wird entlang wenigstens einer Erwärmungslinie 25 des funktionalen absorbierenden Materials fokussiert. Es sollte angemerkt, daß jede Erwärmungslinie 5 auf der Oberfläche 22 des funktionalen absorbierenden Materials 20 liegt und jede vorstellbare Richtung, Orientierung oder Form haben kann. Als nächstes wird die Wärmequelle 30 entlang einer oder mehrerer Erwärmungslinien 25 aktiviert. Für jede Erwärmungslinie 25 gilt, daß die Oberfläche 22 des funktionalen absorbierenden Materials 20 verdampft wird, wodurch das funktionale absorbierende Material 20 dazu veranlaßt wird, wenigstens teilweise durchgeschnitten zu werden, um einen Strömungskanal 40 zu erzeugen. Gleichzeitig mit der Verdampfung der Oberfläche 22 entlang der Erwärmungslinie 25 wird das funktionale absorbierende Material in der Region unmittelbar angrenzend an die Erwärmungslinie 25 erhitzt, und das funktionale absorbierende Material 20 expandiert von dem Kanal 40 nach außen, und zwar aufgrund der Erwärmung, wodurch erhabene Bereiche oder Bälge 45 auf beiden Seiten des Kanals 40 gebildet werden. Obwohl nicht durch irgendeine spezielle Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß diese erhabenen Bereiche 45 aufgrund der von der Erwärmungslinie 25 überführten Wärmeenergie gebildet werden, welche in unmittelbar umgebenden Regionen auf beiden Seiten der Erwärmungslinie 25 Feuchtigkeit frei gibt, um so einen Expansionseffekt in diesen Regionen des funktionalen absorbierenden Materials 20 zu erzeugen. Es sollte angemerkt werden, daß dieser Expansionseffekt bei allen Verhältnistypen eines HIPE-Schaums auftreten sollte, die vorher diskutiert wurden, bei welchen die Wärmequelle 30, die vorzugsweise ein Laser 36 ist, die richtige Lei stung, den richtigen Brennpunkt und/oder die richtige Intensität an einem hier vorliegenden funktionalen absorbierenden Material bereit stellt.
Aus der Verdampfung des funktionalen absorbierenden Materials 20 entlang einer Erwärmungslinie 25 und aus der Expansion der umgebenden Regionen des funktionalen absorbierenden Materials 20 werden Strömungskanäle 40 und Bälge 45 gebildet. Die Strömungskanäle 40 sind die primären Orte eines Fluidtransports von einer Stelle des funktionalen absorbierenden Materials 20 zu einer anderen Stelle des funktionalen absorbierenden Materials 20. Wenn ein hier vorliegendes absorbierendes Material 20 mit einer örtlich begrenzten Wärmequelle 30 erhitzt wird, expandieren zusätzlich Bereiche auf beiden Seiten der Strömungskanäle 40 über die Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials hinaus, um dadurch die erhabenen Bälge 45 zu bilden, die in den 1 und 1A zu sehen sind. Diese Bälge 45 wirken als partielle Grenzen oder Banieren und Führungen für einen Fluidtransport entlang der Strömungskanäle 40. Vorzugsweise bildet sich ein Paar Bälge 45 auf beiden Seiten eines Strömungskanals 40 (das heißt, von einer Erwärmungslinie 25) und liegen somit im Wesentlichen parallel zu den Strömungskanälen und neben diesen.
1 zeigt das funktionale absorbierende Material 20, das in Querrichtung erhitzt wird, das heißt, senkrecht zur Maschinenrichtung. Es sollte angemerkt, werden, daß eine solche Erhitzung am bevorzugtesten in Maschinenrichtung erfolgt. 1 ist so dargestellt, daß die Erhitzung des funktionalen absorbierenden Materials 20 und das Ausbilden der Kanäle 40 und der Bälge 45 visuell verstanden wird.
1A zeigt das funktionale absorbierende Material 20 aus 1 im Querschnitt. In dieser Ansicht kann deutlich gesehen werden, daß die örtlich begrenzte Wärmequelle 30 die Oberfläche 22 des funktionalen absorbierenden Materials 20 entlang einer Erwärmungslinie 25 verdampft und ein Kanal 40 ausgebildet wird. Es sollte auch angemerkt werden, daß dieser Kanal 40 vorzugsweise in einem Abstand unterhalb der oberen Oberfläche 22 des funktionalen absorbierenden Materials 20 positioniert ist. Alternativ kann der Kanal 40 an einem ähnlichen Oberflächenniveau liegen, wie die anderen unerhitzten Oberflächen 22 des funktionalen absorbierenden Materials 20.
In einer weiteren Ausführungsform eines funktionalen absorbierenden Materials 20 werden ein oder mehrere Erwärmungslinien 25 durch eine örtlich begrenzte Wärmequelle 30 für die Zwecke der Bildung von Gelenkmittels 32 (1) in dem funktionalen absorbierenden Material 20 ausgebildet. Bei einer solchen Ausbildung können die Gelenkmittel 32 dahin gehend wirken, eine Faltung entlang dieser Mittel 32 in dem funktionalen absorbierenden Material 20 zu erlauben. Wenn ein funktionales absorbierendes Material 20 eine teilweise nicht steife Struktur ist, wie ein absorbierender Einwegartikel, kann ein verbesserter Sitz und eine verbesserte Aufnahme des Artikels erreicht werden, und zwar teilweise durch Falten des funktionalen absorbierenden Materials 20 um sein Gelenkmittel 32 herum. Es sollte hier angemerkt werden, daß das Gelenkmittel 32 im Umfang und in den Eigenschaften das gleiche ist wie die hier ausgebildeten Kanäle 40. In dieser Ausführungsform wird wenigstens einer der Kanäle spezielle und/oder zusätzlich als ein Gelenkmittel 32 verwendet und dient nicht nur als Strömungskanal r.
Das Verfahren zum Steigern des Oberflächenbereichs eines funktionalen absorbierenden Materials 20 umfaßt hier ein Bereitstellen des funktionalen absorbierenden Materials 50 an einem Kerbmittel 60, das vorzugsweise ein Laser ist, dessen Leistung, Intensität und/oder Brennweite nicht derart ist, daß das funktionale absorbierende Material 50 sich bei Kontakt expandiert. Es sei angemerkt, daß die Aufgabe für diese Ausführungsform darin besteht, die Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials 50 zu kerben, und nicht, eine Expansion auf seiner Oberfläche zu veranlassen. Es sollte jedoch wiederum angemerkt werden, daß sich die funktionalen absorbierenden Materialien 50 als die funktionalen absorbierenden Materialien 20 expandieren können, wenn die erforderliche Leistung, Intensität und/oder Brennweite einer Wärmequelle, die vorzugsweise ein Laser ist, gegeben ist. Das funktionale absorbierende Material 50 wird dann an den vorgeschriebenen Stellen gekerbt, wodurch eingedrückte Regionen oder Kanäle 70 in der Oberfläche des funktionalen absorbierenden Materials 50 hergestellt werden, um den Fluidstrom zu erleichtern und den effektiven Oberflächenbereich des funktionalen absorbierenden Materials 50 zu erhöhen. Ein bevorzugtes Kerbmittel 60 ist ein Laser, der eine ausreichende Intensität, Brennweite und Leistung liefert, um Bereiche des funktionalen absorbierenden Materials 50 weg zu schneiden.
2 zeigt das funktionale absorbierende Material 50, wie dies im Querschnitt gekerbt ist, das heißt, senkrecht zur Maschinenrichtung. Es sollte angemerkt werden, daß ein solches Kerben ganz bevorzugt in Maschinenrichtung erfolgt. 2 ist so dargestellt, daß das Kerben des funktionalen absorbierenden Materials 50 und das Ausbilden der Kanäle 70 visuell verstanden wird.
Wie oben diskutiert wurde, ist das bevorzugte Kerbmittel ein Laser und äußerst bevorzugt ein CO₂-Laser. Wenn ein CO₂-Laserstrahl auf ein funktionales absorbierendes Material 50 fokussiert wird, wird der Laser vorzugsweise das funktionale absorbierende Material 50 in eine bestimmte Tiefe schneiden. Die Schnitttiefe steht in Beziehung zu der Bahngeschwindigkeit, der Laser-Leistung (einschließlich Intensität und abgegebene Leistung) und Laserfokus, die alle durch einen Hersteller bestimmt sind. Durch Orientieren der Schnitte in einem speziellen Muster können die Annahmeeigenschaften des absorbierenden Kerns verbessert werden. Die Schnitte erhöhen den verfügbaren Oberflächenbereich des funktionalen absorbierenden Materials 50, indem Kanäle 70 in dem funktionalen absorbierenden Material 50 erzeugt werden, welche wenigstens zwei zusätzliche Oberflächen in dem funktionalen absorbierenden Material 50 zur Annahme von Ausscheidungen bereit stellen. Deshalb kann ein Kerben eines solchen funktionalen absorbierenden Materials 50 die Annahme von Ausscheidungen steigern. Mit dem Ausdruck "Ausscheidungen" sind hier solche Fluide, feste und halbfeste Ausscheidungen gemeint, die von dem analen und/oder vaginalen Hohlraum von Trägern herrühren. Die Kanäle 70 in dem funktionalen absorbierenden Material 50 können auch die Bewegung eines fluidartigen Materials behindern, wie flüssiger Stuhlgang, welcher gegenüber Fluiden eine große Annahmezeit benötigt.
2A offenbart das gekerbte funktionale absorbierende Material 50 im Querschnitt. Wie aus dieser Perspektive deutlich zu sehen ist, kerbt das Kerbmittel 60, das vorzugsweise ein Laser ist, die Oberflächenschicht 52 des funktionalen absorbierenden Materials 50 bzw. schneidet durch diese hindurch, um einen Kanal 70 zu erzeugen. Die Kanäle 70 können dazu verwendet werden, ein Fluid von einem Bereich des funktionalen absorbierenden Materials 50 zu einem anderen zu transportieren. Die Kanäle 70 können auch der vorher ebenen Oberfläche einen zusätzlichen Oberflächenbereich liefern. Der zusätzliche Oberflächenbereich erhöht die Fluidannahme auf dem funktionalen absorbierenden Material 50 und auch die Verteilung durch das funktionale absorbierende Material 50 hindurch. In einer Ausführungsform kann das zweite funktionale absorbierende Material 50 zwischen einer Oberschicht und einer Annahmeschicht oder einem absorbierenden Kern positioniert sein, derart, daß das Fluid, welches die Oberschicht berührt, in Richtung des gekerbten funktionalen absorbierenden Materials 50 gezogen und schnell durch dieses dispergiert wird; das heißt, das Fluid wird schnell nach unten durch das gekerbte funktionale absorbierende Material 50 hindurch zu der unterlagernden Annahmeschicht und/oder dem absorbierenden Kern dispergiert.
Die 3A, 3B, 3C und 3D offenbaren Ausführungsformen bezüglich der Konfigurationen und Orientierungen von Kanälen 80, welche in einem funktionalen absorbierenden Material 20 oder in einem funktionalen absorbierenden Material 50 verwendet werden können. Wie aus dem Vorstehenden zu sehen ist, können die Kanäle 80 in dem absorbierenden Material 75 linear, kurvenlinear und/oder in einer Kombination der beiden vorliegen. Auch können die Kanäle 80 vertikal, horizontal oder in einem Winkel oder in einer Richtung dazwischen ausgerichtet sein. Die Auswahl einer geeigneten Ausbildung des Kanals 80 liegt in der Voraussicht eines Herstellers entsprechend von Spezifikationen in dessen absorbierenden Artikeln.
Polymere Schäume gemäß der vorliegenden Erfindung, die in absorbierenden Artikeln und Strukturen nützlich sind, sind solche, welche relativ offenzellig sind. Dies bedeutet, daß die einzelnen Zellen des Schaums in vollständiger, ungestörter Kommunikation mit angrenzenden Zellen stehen. Die Zellen in solchen im Wesentlichen offenzelligen Schaumstrukturen haben interzellulare Öffnungen oder "Fenster", die groß genug sind, um einen ungehinderten Fluidtransfer von einer Zelle zu der anderen innerhalb der Schaumstruktur zu erlauben. Solche offenzelligen Schäume sind offenbart in US Patent Nr. 5,550,167 "Absorbent Foams Made High Internal Phase Emulsions Useful For Acquiring Aqueous Fluids", veröffentlicht für DesMarais am 27. August 1996; US Patent 5,387,207, "Thin-Unit-Wet Absorbent Foam Materials For Aqueous Body Fluids And Process For Making Same", veröffentlicht für Dyer et al. am 07. Februar 1995 und US Patent 5,260,345, "Absorbent Foam Materials For Aquous Body Fluids And Absorbent Articles Containing Such Materials", veröffentlicht für DesMarais et al. am 09. November 1993, die alle hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
Diese im Wesentlichen offenzelligen Schaumstrukturen haben im Allgemeinen eine retikulierten Charakter, wobei die einzelnen Zellen durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, dreidimensional verzweigten Bahnen definieren. Die Stränge aus polymerem Material, welche diese verzweigten Bahnen aufbauen, können als "Streben" bezeichnet werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein Schaummaterial "offenzellig", wenn wenigstens 80% der Zellen in der Schaumstruktur, die eine Größe von wenigstens 1 μm haben, mit wenigstens einer benachbarten Zelle in Fluidkommunikation stehen.
Zusätzlich dazu, offenzellig zu sein, sind diese polymere Schäume ausreichend hydrophil, um dem Schaum zu erlauben, wäßrige Fluide in dem nachfolgend spezifizierten Mengen zu absorbieren. Die inneren Oberflächen der Schaumstrukturen sind durch verbleibende hydrophilisierende grenzflächenaktive Stoffe hydrophil gemacht, die in der Schaumstruktur nach einer Polymerisierung verbleiben, oder durch ausgewählte Schaumbehandlung-Verfahren nach der Polymerisierung, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Das Ausmaß, in welchem diese polymeren Schäume "hydrophil" sind, kann durch den "Haftspannung"-Wert quantifiziert werden, der gezeigt wird, wenn sich diese in Kontakt mit einer absorbierbaren Testflüssigkeit befinden. Die Haftspannung, die durch diese Schäume gezeigt wird, kann experimentell unter Verwendung eines Verfahrens bestimmt werden, in welchem eine Gewichtsaufnahme einer Testflüssigkeit, z. B. synthetisches Urin, für eine Probe bekannter Abmessungen und spezifischem Kapillarsaugung-Oberflächenbereich gemessen wird. Ein solches Verfahren ist beschrieben in größerem Detail in dem Abschnitt Testverfahren im US Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995. Schäume, welche als Absorptionsmittel in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind allgemein solche, welche einen Haftspannungswert von etwa 15 bis etwa 65 Dyne/cm zeigen, insbesondere von etwa 20 bis 65 Dyne/cm, wie dies durch die kapillare Absorption von synthetischem Urin mit einer Oberflächenspannung von 65 ± Dyne/cm bestimmt wird.
Die polymeren Schäume der vorliegenden Erfindung können in Form von kollabierten (das heißt, nicht expandierten) polymeren Schäumen präpariert werden, die bei Kontakt mit wäßrigen Fluiden expandieren und solche Fluide absorbieren. Diese kollabierten polymere Schäume werden gewöhnlich durch Ausdrücken der Wasserphase aus dem polymerisierten HIPE-Schaum mit Hilfe von Kompressionskräften und/oder durch thermische Trocknung und/oder Vakuum-Entwässerung erhalten. Nach einer Komprimierung und/oder thermischen Trocknung/Vakuum-Entwässerung befindet sich der polymere Schaum in einem kollabierten oder nicht expandierten Zustand.
Nach der Komprimierung und/oder thermischen Trocknung/Vakuum-Entwässerung kann der kollabierte polymere Schaum reexpandieren, wenn er mit wäßrigen Fluiden benäßt wird. Überraschend bleiben diese polymeren Schäume in diesem kolla bierten oder unexpandierten Zustand über signifikante Zeitspannen, z. B. Beispiel bis zu wenigstens etwa 1 Jahr. Die Fähigkeit dieser polymeren Schäume, in diesem kollabierten/unexpandierten Zustand zu bleiben, erfolgt wahrscheinlich aufgrund der Kapillarkräfte, und insbesondere der Kapillardrucke, die innerhalb der Schaumstruktur entwickelt werden. Wie hier verwendet, bezieht sich "Kapillardrucke" auf die Druckdifferenz auf der Flüssigkeit/Luft-Grenzfläche aufgrund der Krümmung des Miniskusses innerhalb der engen Grenzen der Poren in dem Schaum. [siehe Chatterjee, "Absorbency", Textile Science and Technology, Band 7, 1985, S. 36.] Nach der Komprimierung und/oder thermischen Trocknung/Vakuum-Entwässerung zu einem praktikablen Maß, haben diese polymeren Schäume ein Restwasser, das sowohl das Wasser der mit dem darin eingebauten hydroskopischen, hydrierten Salz-verbundenen Hydration wie auch freies in dem Schaum absorbiertes Wasser enthält. Das Restwasser (unterstützt durch die hydrierten Salze) soll Kapillardrucke auf die sich ergebende kollabierte Schaumstruktur ausüben. Die kollabierten polymeren Schäume der vorliegenden Erfindung können Restwassergehalte von wenigstens etwa 4 Gew.%, typischerweise von etwa 4 bis etwa 40 Gew.% des Schaumes aufweisen, wenn sie bei Umgebungsbedingungen von 72°F (22°C) und 50% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Bevorzugte kollabierte polymere Schäume haben Restwassergehalte von etwa 5 bis etwa 25 Gew.% des Schaumes.
Ein Schlüsselparameter dieser Schäume ist ihre Einfriertemperatur (Tg). Die Tg repräsentiert den Mittelpunkt des Übergangs zwischen den glasigen und gummiartigen Zuständen des Polymers. Schäume, die eine höhere Tg haben als die Benutzungstemperatur, können sehr stark sein, werden aber auch sehr steif sein und möglicherweise anfällig gegenüber einem Bruch. Solche Schäume benötigen typischerweise eine lange Zeit, um sich in dem expandierten Zustand zu erholen, wenn sie mit wäßrigen Fluiden benäßt werden, die kälter sind als Tg des Polymers, nachdem sie in dem kollabierten Zustand für längere Zeitspannen gelagert wurden. Die gewünschte Kombination von mechanischen Eigenschaften, spezifischer Festigkeit und Elastizität, erfordert typischerweise eine ziemlich ausgewählten Bereich von Monomertypen und -anteilen, um diese gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Für die Schäume der vorliegenden Erfindung sollte die Tg so niedrig wie möglich sein, solange der Schaum eine akzeptable Festigkeit bei Benutzungstemperaturen hat. Demgemäß werden die Monomere so weit wie möglich dahin gehend ausgewählt, daß sie entsprechende Homopolymere mit geringeren Tg's liefern. Es hat sich heraus gestellt, daß die Kettenlänge der Alkylgruppe auf den Acrylat- und Methacrylat-Comonomeren länger sein kann als vorher gesagt werden würde aus der Tg der homologen Homopolymerreihen. Ganz speziell hat sich heraus gestellt, daß die homologen Reihen von Alkylacrylat- oder Methacrylat-Homopolymeren eine minimale Tg bei einer Kettenlänge von 8 Kohlenstoffatomen haben. Im Gegensatz dazu, tritt die minimale Tg der Copolymere der vorliegenden Erfindung bei einer Kettenlänge von etwa 12 Kohlenstoffatomen auf. (Obwohl die durch Alkyl substituierten Styrolmonomere anstelle der Alkylacrylate und Methacrylate verwendet werden können, ist deren Verfügbarkeit gegenwärtig extrem beschränkt).
Die Gestalt der Einfrierregion des Polymers kann auch wichtig sein, das heißt, ob Sie als Funktion der Temperatur schmal oder breit ist. Diese Gestalt der Einfrierregion ist besonders relevant, wenn die Benutzungstemperatur (gewöhnlich Umgebungs- oder Körpertemperatur) des Polymers auf oder nahe an der Tg liegt. Zum Beispiel kann eine breitere Übergangsregion einen unvollständigen Übergang bei Benutzungtemperaturen bedeuten. Typischerweise wird, wenn der Übergang bei der Benutzungstemperatur unvollständig ist, das Polymer eine größere Steifigkeit zeigen und weniger elastisch sein. Umgekehrt wird, wenn der Übergang bei der Benutzungstemperatur vollständig ist, dann das Polymer eine schnellere Erholung aus der Komprimierung zeigen, wenn es mit wäßrigen Fluiden benäßt wird. Demgemäß ist es wünschenswert, die Tg und die Breite der Übergangsregion des Polymers zu steuern, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Es wird im Allgemeinen bevorzugt, daß die Tg des Polymers wenigstens etwa 10°C geringer ist als die Benutzungstemperatur. (Die Tg und die Breite der Übergangsregion werden hergeleitet von der Kurve aus Tangens Vs. Temperatur aus einer dynamisch mechanischen Analysemessung (DMA), wie sie beschrieben ist in dem Abschnitt TEST-VERFAHREN hiernach).
B. Kapillardrucke und -kräfte in einer Schaumstruktur
In ihrem kollabierten Zustand gleichen die Kapillardrucke, die in der Schaumstruktur entwickelt werden, wenigstens die Kräfte aus, die durch die elastische Erholung oder das Elastizitätsmodul des komprimierten Polymers ausgeübt werden. Mit anderen Worten, der Kapillardruck, der notwendig ist, um den kollabierten Schaum relativ dünn zu halten, wird bestimmt durch die Kompensationskraft, die durch den komprimierten Polymerschaum ausgeübt wird, wenn dieser versucht, "zurück zu springen". Die elastische Erholungsneigung der polymeren Schäume kann aus Spannungs/Dehnungs-Experimenten abgeschätzt werden, in welchen der expandierte Schaum auf etwa 1/6 (17%) seiner ursprünglichen, expandierten Dicke komprimiert wird und dann in diesem komprimierten Zustand gehalten wird, bis ein entspannter Spannungswert gemessen wird. Alternativ, und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, wird der entspannte Spannungswert aus Messungen am polymeren Schaum in seinem kollabierten Zustand abgeschätzt, wenn sich dieser in Kontakt mit wäßrigen Fluiden, z. B. Wasser, befindet. Dieser alternative entspannte Spannungswert wird nachfolgend als der "Expansionsdruck" des Schaumes bezeichnet. Der Expansionsdruck für kollabierte polymere Schäume der vorliegenden Erfindung beträgt etwa 30 Kilopascal (kPa) oder weniger und typischerweise von etwa 7 bis etwa 20 kPa. Eine detaillierte Beschreibung eines Verfahrens zum Abschätzen des Expansionsdruckes aus Schäumen wird ausgeführt in dem Abschnitt TESTVERFAHREN des US Patents Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung hat sich heraus gestellt, daß der spezifische Oberflächenbereich pro Schaumvolumen besonders nützlich ist für ein empirisches Definieren von Schaumstrukturen, die in einem kollabierten Zustand verblei ben. Siehe US Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995, in welcher ein spezifischer Bereich pro Schaumvolumen im Detail diskutiert wird. "Ein spezifischer Oberflächenbereich pro Schaumvolumen" bezieht sich auf einen spezifischen Kapillarsaugung-Oberflächenbereich der Schaumstruktur gegenüber seiner Schaumdichte im expandierten Zustand. Dieser spezifische Oberflächenbereich pro Schaumvolumenwert ist gekennzeichnet als "empirisch", dahin gehend, daß dieser abgeleitet wird von (a) dem spezifischen Kapillarsaugung-Oberflächenbereich, der während einer Benässung der getrockneten Schaumstruktur gemessen wird, und (b) der Dichte der expandierten Schaumstruktur nach Benässung bis zur Sättigung, anstatt durch eine direkte Messung der getrockneten, kollabierten Schaumstruktur. Auf diese Weise hat sich heraus gestellt, daß ein bestimmter minimaler spezifischer Oberflächenbereich pro Schaumvolumenwerten korrelierbar ist zu der Fähigkeit der Schaumstruktur, in einem kollabierten Zustand zu bleiben. Polymere Schäume gemäß der vorliegenden Erfindung mit Werten von spezifischem Oberflächenbereich pro Schaumvolumen von wenigstens etwa 0,025 m²/cc, vorzugsweise wenigstens etwa 0,05 m²/cc, äußerst bevorzugt wenigstens etwa 0,07 m2/cc haben sich als empirisch heraus gestellt, um in einem kollabierten Zustand zu bleiben.
Der "spezifische Kapillarsaugung-Oberflächenbereich" ist im Allgemeinen ein Maß des für eine Testflüssigkeit eneichbaren Oberflächenbereichs des polymeren Netzwerkes, welches ein spezielles Verhältnis von Schaum pro Einheitsmasse des fülligen Schaummaterials bildet (polymeres Strukturmaterial plus festem Restmaterial). Der spezifische Kapillarsaugung-Oberflächenbereich wird bestimmt sowohl durch die Abmessungen der Zellulareinheiten in dem Schaum als auch durch die Dichte des Polymers und ist somit ein Weg zum Quantifizieren des gesamten Betrags der festen Oberfläche, die durch das Schaumnetzwerk zu dem Maße bereit gestellt wird, das eine solche Oberfläche an der Absorptionsfähigkeit partizipiert.
Der spezifische Kapillersaugung-Oberflächenbereich ist besonders relevant, dahin gehen, ob adäquate Kapillardrucke innerhalb der Schaumstruktur entwickelt wer den, um diese in einem kollabierten Zustand zu halten, bis sie mit wäßrigen Fluiden benäßt wird. Der Kapillardruck, der in der Schaumstruktur entwickelt wird, ist proportional zu dem spezifischen Kapillarsaugung-Oberflächenbereich. In der Annahme, daß andere Faktoren, wie die Schaumdichte und die Haftspannung konstant sind, bedeutet dies, daß, wenn der spezifische Kapillarsaugung-Oberflächenbereich erhöht wird (oder vermindert wird), der Kapillardruck in der Schaumstruktur auch proportional zunimmt (oder abnimmt).
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der spezifische Kapillarsaugung-Oberflächenbereich bestimmt durch Messen der Menge der kapillaren Aufnahme einer Flüssigkeit mit geringer Oberflächenspannung (z. B. Ethanol), welche in einer Schaumprobe von bekannter Masse und Abmessung auftritt. Eine detaillierte Beschreibung eines solchen Verfahrens zum Bestimmen des spezifischen Schaumoberflächenbereichs über das Kapillarsaugung-Verfahren ist ausgeführt im Abschnitt TESTVERFAHREN von US Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995. Irgendein anderes vernünftiges alternatives Verfahren zum Bestimmen der spezifischen Kapillarsaugung-Oberfläche kann auch verwendet werden.
Die kollabierten polymeren Schäume der vorliegenden Erfindung, die als Absorptionsmittel nützlich sind, sind solche, die eine spezifische Kapillarsaugung-Oberfläche von wenigstens etwa 3 m²/g haben. Typischerweise liegt der spezifische Kapillarsaugung-Oberflächenbereich im Bereich von etwa 3 bis etwa 15 m²/g, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 13 m²/g, äußerst bevorzugt von etwa 5 bis etwa 11 m²/g. Schäume mit solchen Werten eines spezifischen Kapillarsaugung-Oberflächenbereichs (mit Dichten im expandierten Zustand von etwa 0,010 bis etwa 0,018 g/cc) werden im Allgemeinen ein besonders wünschenswertes Gleichgewicht von Absorptionskapazität, fluidrückhaltenden und fluidansaugenden oder Verteilungseigenschaften von wäßrigen Fluiden, wie Urin, besitzen. Zudem können Schäume mit solchen spezifischen Kapillarsaugung-Oberflächenbereichen einen ausreichenden kapillaren Druck entwickeln, um den Schaum in einen kollabierten, unexpandierten Zustand zu halten, bis dieser mit solchen wäßrigen Fluiden oder einem spezifischen Typ eines Erwärmungsmittels, z. B. einer örtlich begrenzten Wärmequelle, wie einem Laser, benäßt bzw. erhitzt wird.
C. Freie Absorptionskapazität
Eine weitere Eigenschaft der absorbierenden Schäume der vorliegenden Erfindung ist die freie Absorptionskapazität. Die "freie Absorptionskapazität" ist die Gesamtmenge eines Testfluids (synthetisches Urin), welches eine gegebene Schaumprobe in ihre zellulare Struktur pro Einheitsmasse festem Material in der Probe absorbieren wird. Um in absorbierenden Artikeln zum Absorbieren von wäßrigen Fluiden besonders nützlich zu sein, sollten die absorbierenden Schäume der vorliegenden Erfindung eine freie Absorptionskapazität von etwa 55 bis 100 mL, vorzugsweise von etwa 55 bis etwa 75 mL synthetisches Urin pro Gramm trockenes Schaummaterial aufweisen. Das Verfahren zum Bestimmen der freien Absorptionskapazität des Schaumes ist nachfolgend beschrieben im Abschnitt TEXTVERFAHREN.
D. Expansionsfaktor
Bei Aussetzung gegenüber wäßrigen Fluiden expandieren die kollabierten Schäume der vorliegenden Erfindung und absorbieren die Fluide. Bei Aussetzung gegenüber einer örtlich begrenzten Wärmequelle expandieren die kollabierten, das heißt, die hier funktional absorbierenden Materialien. Die Schäume der vorliegenden Erfindung enthalten in ihrem expandierten Zustand mehr Fluid als die meisten anderen Schäume. Wenn diese Schäume kompressiv entwässert werden bis auf eine Dicke von etwa 1/6 (17%) oder weniger ihrer vollständig expandierten Dicke, bleiben sie in sogar dünneren Zuständen, als dies mit HIPE-Schäumen des Standes der Technik möglich wäre, und zwar mit einer zusätzlichen Zunahme der Speicherungskapazität und -flexibilität. Dies ist zurück zu führen auf die geringere Dichte der expandierten Schäume. Der "Expansionsfaktor" für diese Schäume beträgt wenigstens etwa 6X, das heißt, die Dicke des Schaumes in seinem expandierten Zustand beträgt wenig stens etwa das Sechsfache der Dicke des Schaumes in seinem kollabierten Zustand. Die kollabierten Schäume der vorliegenden Erfindung haben typischerweise einen Expansionsfaktor im Bereich von etwa &X bis etwa 10X. Im Vergleich haben Schäume höherer Dichte des Standes der Technik typischerweise einen Expansionsfaktor von nur 4X bis 5X.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Beziehung zwischen expandierter und kollabierter Dicke für kompressiv entwässerte Schäume empirisch aus der folgenden Gleichung vorher gesagt werden: Dickeexpandiert = Dickekollabiert × 0,133 × W : O Verhältnisin welcher Dicke_expandiert die Dicke des Schaumes in seinem expandierten Zustand ist; Dicke_kollabiert die Dicke des Schaumes in seinem kollabierten Zustand ist; und W : O-Verhältnis der HIPE ist, aus welcher der Schaum hergestellt ist. So würde ein typischer Schaum aus einer Emulsion mit einem Wasser-Öl-Verhältnis von 60 : 1 einen vorher gesagten Expansionsfaktor von 8,0 haben, das heißt, eine expandierte Dicke, die das Achtfache der kollabierten Dicke des Schaumes hat. Das Verfahren zum Messen des Expansionsfaktors ist nachfolgend im Abschnitt TESTVERFAH-REN beschrieben.
E. Widerstand gegenüber einer Kompressionsdeflektion
Eine wichtiges mechanisches Merkmal der absorbierenden polymeren Schäume der vorliegenden Erfindung ist ihre Festigkeit in ihrem expandierten Zustand, wie dies bestimmt wird durch ihren Widerstand gegenüber einer Kompressionsdeflektion (RTCD). Die RTCD, die durch die Schäume hier gezeigt werden, ist eine Funktion des polymeren Moduls sowie der Dichte und der Struktur des Schaumnetzwerkes. Das Polymermodul ist wiederum bestimmt durch: a) die Polymerzusammensetzung; b) die Bedingungen, unter welchen der Schaum polymerisiert wird (z. B. die Vollständigkeit der erhaltenen Polymerisierung, insbesondere mit Bezug auf eine Ver netzung); und c) das Ausmaß, in welchem das Polymer durch Restmaterial plastifiziert ist, z. B. Emulgatoren, die in der Schaumstruktur nach der Behandlung zurück bleiben.
Um als Absorptionsmittel in absorbierenden Artikeln, wie Windeln, nützlich zu sein, müssen die Schäume der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise widerstandsfähig gegenüber einer Verformung oder Kompression durch Kräfte sein, denen sie bei der Benutzung ausgesetzt sind, wenn solche absorbierenden Materialien in die Absorption und Retention von Fluiden einbezogen werden. Schäume, welche keine ausreichende Schaumfestigkeit im Hinblick auf eine RTCD besitzen, können in der Lage sein, akzeptable Mengen eines Körperfluids unter lastfreien Bedingungen anzunehmen und zu speichern, werden aber ein solches Fluid unter der Kompressionsspannung, die durch die Bewegung und die Aktivität des Benutzers der absorbierenden Artikel, welche den Schaum enthalten, verursacht wird, zu leicht abgegeben werden.
Die RTCD, die durch die polymeren Schäume der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, kann durch Bestimmen der Menge an Spannung quantifiziert werden, die in einer Probe eines gesättigten Schaumes erzeugt wird, der unter einem bestimmten Grenzdruck für eine spezifizierte Temperatur und Zeitspanne gehalten wird. Das Verfahren zum Ausführen dieses speziellen Tests ist nachfolgend beschrieben im Abschnitt TESTVERFAHREN. Schäume, die als Absorptionsmittel nützlich sind, sind solche, welche eine RTCD zeigen, derart, daß ein Grenzdruck von 5,1 kPa einen Betrag von typischerweise etwa 40% oder weniger Kompression der Schaumstruktur erzeugt, wenn diese bis zu ihrer freien Absorptionskapazität mit synthetischem Urin mit einer Oberflächenspannung von 65 ± 5 Dyne/cm gesättigt wurde. Vorzugsweise liegt die Verformung, die unter solchen Bedingungen erzeugt wurde, im Bereich von etwa 2 bis etwa 25%, ganz bevorzugt von etwa 4 bis etwa 15%, äußerst bevorzugt von etwa 6 bis etwa 10%.
F. Weitere Eigenschaften eines polymeren Schaumes
Schaumzellen und insbesondere Zellen, die durch Polymerisieren einer ein Monomer enthaltenen Ölphase, welche relativ monomerfreie Wasserphasentröpfchen umgeben, werden häufig im Wesentlichen sphärisch in ihrer Gestalt sein. Die Größe oder der "Durchmesser" solcher sphärischer Zellen ist ein üblicherweise verwendeter Parameter zum Charakterisieren von Schäumen im Allgemeinen. Da Zellen in einer gegebenen Probe eines Polymerschaums nicht notwendigerweise von etwa der gleichen Größe sein werden, wird häufig eine mittlere Zellengröße, das heißt, ein mittlerer Zellendurchmesser spezifiziert.
Eine Anzahl von Techniken sind verfügbar zum Bestimmen der mittleren Zellengröße von Schäumen. Die nützlichste Technik zum Bestimmen einer Zellengröße in Schäumen umfaßt jedoch eine einfache Messung basierend auf abtastenden Elektronenmikrophotographie einer Schaumprobe. 1 zeigt z. B. eine typische HI-PE-Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrem expandierten Zustand. Über der Mikrophotographie ist eine Skala angebracht, welche eine Abmessung von 20 um repräsentiert. Eine solche Skala kann verwendet werden, um die mittlere Zellengröße über ein Bildanalyseverfahren zu bestimmen.
Die Zellgrößenmessungen, die hier gegeben werden basieren auf der mittleren Zellengröße des Schaumes in seinem expandierten Zustand, z. B. wie in 1 gezeigt ist. Die als Absorptionsmittel für wäßrige Fluide in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nützlichen Schäume haben vorzugsweise eine mittlere Zellengröße von etwa 50 um oder weniger und typischerweise von etwa 5 bis etwa 35 um.
Eine "Schaumdichte" (das heißt, in Gramm Schaum pro Kubikzentimeter Schaumvolumen in Luft) wird hier auf einer Trockenbasis spezifiziert. Die Menge von absorbierten, wasserlöslichen Restmaterialien, z. B. Restsalzen und -flüssigkeit, die in dem Schaum zurück bleiben, z. B. nach einer HIPE-Polymerisierung, einem Waschen und/oder einer Hydrophilisierung, wird beim Berechnen und Ausdrücken einer Schaumdichte nicht beachtet. Die Schaumdichte umfaßt jedoch weitere wasse runlösliche Restmaterialien, wie Emulgatoren, die in dem polymerisierten Schaum vorhanden sind. Solche Restmaterialien können tatsächlich eine signifikante Masse zu dem Schaummaterial beitragen.
Irgendein geeignetes gravimetrisches Verfahren, das eine Bestimmung einer Masse eines festen Schaummaterials pro Einheitsvolumen einer Schaumstruktur liefern wird, kann verwendet werden, um eine Schaumdichte zu messen. Zum Beispiel ist eine gravimetrisches ASTM-Verfahren, das vollständiger im Abschnitt TESTVER-FAHREN von US Patent Nr. 5,3 87,207 (Dyer et al.) beschrieben wird, veröffentlicht am 07. Februar 1995, ein Verfahren, das für die Dichtebestimmung verwendet werden kann. In ihren kollabierten Zuständen haben polymere Schäume der vorliegenden Erfindung, die als Absorptionsmittel nützlich sind, Dichtewerte auf Trokkenbasis im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,2 g/cc, vorzugsweise von etwa 0,11 bis etwa 0,15 g/cc und äußerst bevorzugt von etwa 0,12 bis etwa 0,14 g/cc. In diesem expandierten Zustand haben polymere Schäume der vorliegenden Erfindung, die als Absorptionsmittel nützlich sind, Dichtewerte auf Trockenbasis im Bereich von etwa 0,010 bis etwa 0,018 g/cc, vorzugsweise von etwa 0,013 bis etwa 0,018 g/cc.
Geeignete absorbierende Schäume werden im Allgemeinen eine besonders wünschenswerte und nützliche Handhabung von wäßrigen Fluiden und Absorptionseigenschaften zeigen. Die Fluidhandhabungs- und Absorptionseigenschaften, die für absorbierende Schäume am relevantesten sind, sind: A) die Durchsatzmenge einer vertikalen Ansaugung eines Fluids durch die Schaumstruktur; B) die Absorptionskapazität des Schaumes an spezifischen Bezugs-Saughöhen; und C) die Fähigkeit der absorbierenden Schaumstrukturen, ein Fluid von konkurrierenden absorbierenden Strukturen, mit welchen der Schaum in Kontakt kommt, abzuführen (zu trennen).
Eine vertikale Ansaugung, das heißt, eine Fluidansaugung in einer Richtung entgegen gesetzt zur Gravitationskraft, ist ein besonders wünschenswertes Leistungsattribut für hier vorliegende absorbierende Schäume. Diese Schäume werden häufig in absorbierenden Artikeln in einer Weise verwendet, derart, daß ein zu absorbierendes Fluid von einer relativ niedrigeren Position zu einer relativ höheren Position in dem absorbierenden Kern des Artikels bewegt werden muß. Demgemäß ist die Fähigkeit dieser Schäume, ein Fluid gegen Gravitationskräfte anzuziehen, besonders relevant für ihre Funktion als absorbierenden Komponenten in absorbierenden Artikeln.
Eine vertikale Ansaugung wird bestimmt durch Messen der Zeit, die für eine gefärbte Testflüssigkeit (z. B. synthetisches Urin) in einem Reservoir genommen wird, um eine vertikale Strecke von 5 cm durch einen Teststreifen aus Schaum von spezifizierter Größe gesaugt zu werden. Das vertikale Saugverfahren ist beschrieben in größerem Detail im Abschnitt TESTVERFAHREN von US Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995, wird aber durchgeführt bei 31°C, anstatt bei 37°C. Um in absorbierenden Artikeln zum Absorbieren von Urin besonders nützlich zu sein, werden die Schaum-Absorptionsmittel der vorliegenden Erfindung vorzugsweise synthetisches Urin (65 ± 5 Dyne/cm) auf eine Höhe von 5 cm in nicht mehr als etwa 30 Minuten saugen. Insbesondere saugen die bevorzugten Schaum-Absorptionsmittel der vorliegenden Erfindung ein synthetisches Urin auf eine Höhe von 5 cm in nicht mehr als etwa 5 Minuten.
Der Vertikalansaugung-Absorptionskapazitätstest mißt die Menge eines Testfluids pro Gramm absorbierender Schaum, das in jedem Inch (2,54 cm) des vertikalen Schnitts der gleichen Standardgrößen-Schaumprobe, die im Vertikalansaugungstest verwendet wird, gehalten wird. Eine solche Bestimmung wird im Allgemeinen durchgeführt, nachdem die Probe ein Testfluid zur Kalibrierung saugen durfte (z. B. nach etwa 18 Stunden). Wie der Vertikalansaugungstest, ist der Vertikalansaugung-Absorptionskapazitätstest in größerem Detail beschrieben im Abschnitt TESTVER-FAHREN von US Patent Nr. 5,387,207 (Dyer et al.), veröffentlicht am 07. Februar 1995.
Eine weitere wichtige Eigenschaft nützlicher absorbierender Schäume gemäß der vorliegenden Erfindung ist ihr kapillarer Absorptionsdruck. Der kapillare Absorptionsdruck bezieht sich auf die Fähigkeit des Schaumes, ein Fluid vertikal anzusaugen. [Siehe P. K. Chatterjee und H. V. Nguyen in "Absorbency", Textile Science and Technology, Band 7; P. K. Chatterjee Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1985; Kapitel 2.] Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der kapillare Absorptionsdruck von Interesse die hydrostatische Spitze, bei welcher die vertikal angesaugte Fluidlast 50% der freien Absorptionskapazität unter Gleichgewichtsbedingungen bei 31°C beträgt. Die hydrostatische Spitze wird repräsentiert durch Fluidsäule (z. B. synthetisches Urin) einer Höhe h. Um in absorbierenden Artikeln zum Absorbieren von wäßrigen Fluiden besonders nützlich zu sein, haben die bevorzugten absorbierenden Schäume der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen einen kapillaren Absorptionsdruck von wenigstens etwa 24,1 cm (9,5 Inch). (Schäume der vorliegenden Erfindung haben typischerweise Absorptionsdrucke von etwa 30 bis etwa 40 cm.)
B. Absorbierende Artikel
Mit dem Ausdruck "absorbierender Artikel" ist hier ein Verbraucherprodukt gemeint, das in der Lage ist, Urin und andere Fluide (z. B. Flüssigkeiten), wäßriges Stuhlgangmaterial (laufende Darmbewegungen) zu absorbieren, die von einem inkontinenten Träger oder Benutzer des Artikels ausgeschieden werden. Beispiele solcher absorbierender Artikel umfassen Einwegwindeln, Inkontinenzwäsche, Katamneseeinrichtungen, wie Tampons und Damenbinden, wegwerfbare Übungshöschen, Betteinlagen und dergleichen. Der Ausdruck "wegwerfbar" wird hier verwendet, um absorbierende Artikel zu beschreiben, welche nicht dazu gedacht sind, gewaschen oder in anderer Weise wieder hergestellt oder als ein absorbierender Artikel wieder verwendet zu werden (das heißt, sie sind dazu gedacht, nach einer einmaligen Benutzung weg geworfen zu werden und vorzugsweise wieder aufbereitet, kompostiert oder in anderer Weise in einer umweltverträglichen Art deponiert zu werden). Ein "einheitlicher" absorbierender Artikel bezieht sich auf absorbierende Artikel, welche aus separaten Teilen gebildet werden, die miteinander zu einer Ein heit verbunden sind, um eine koordinierte Gesamtheit zu bilden, so daß sie keine separat zu manipulierenden Teile, wie separate Halter und Pads, benötigten. Eine bevorzugte Ausführungsform einen einheitlichen, absorbierenden Einwegartikels der vorliegenden Erfindung ist das Katamnesepad, die Damenbinde 120, die in 4 gezeigt ist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Damenbinde" oder "Binde" auf Einrichtungen, welche Körperausscheidungen absorbieren und aufnehmen, und bezieht sich insbesondere auf einen absorbierenden Artikel, welcher von Frauen angrenzend an die Schamregion getragen wird, im Allgemeinen außerhalb der urogenitalen Region, und welcher dazu gedacht ist, menstruale Fluide und andere vaginale Ausscheidungen vom Körper der Trägerin (z. B. Blut, Menstruationsfluide und Urin) zu absorbieren und aufzunehmen. Interlabiale Einrichtungen, welche teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Vestibulums der Trägerin sitzen, liegen auch im Schutzbereich dieser Erfindung. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Scham" auf die äußerlich sichtbaren weiblichen Genitalien. Es sollte jedoch so verstanden sein, daß die vorliegende Erfindung auch anwendbar ist auf andere absorbierende Artikel, wie Inkontinenzeinlagen, Übungshöschen, andere Frauen-Hygienewäsche, Einwegwindeln und dergleichen.
4 ist eine Draufsicht der Damenbinde 120 der vorliegenden Erfindung in ihrem flach ausgelegten Zustand, wobei Bereiche der Struktur weg geschnitten sind, um den Aufbau der Damenbinde 120 deutlicher zu zeigen, und wobei der Bereich der Damenbinde 120, welcher der Trägerin zugewandt ist oder diese berührt, zum Betrachter hin orientiert ist. Wie in 4 gezeigt ist, umfaßt die Damenbinde 120 vorzugsweise eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht 124, eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht 126, die mit der Oberschicht 124 verbunden ist, und einen absorbierenden Kern 128, der zwischen der Oberschicht 124 und der Unterschicht 126 positioniert ist.
Die Damenbinde 120 hat zwei Oberflächen, eine körperberührende Oberfläche 160 oder "körperseitige Oberfläche" und eine wäscheseitige Oberfläche 65 (nicht gezeigt), welche der Oberschicht 124 abgewandt ist. Die Damenbinde 120 ist in 4 so gezeigt, wie sie mit ihrer körperseitigen Oberfläche zu sehen ist. Die körperseitige Oberfläche 160 soll angrenzend an den Körper der Trägerin getragen werden, während die wäscheseitige Oberfläche 165 (nicht gezeigt) auf der entgegen gesetzten Seite liegt und dazu gedacht ist, angrenzend an die Unterwäsche der Trägerin plaziert zu sein, wenn die Damenbinde 120 getragen wird. Die Damenbinde 20 hat zwei Mittellinien, eine längs verlaufende Mittellinie 200 und eine quer verlaufende Mittellinie 201. Der Ausdruck "längs verlaufend", wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Linie, Achse oder Richtung in der Ebene der Damenbinde 120, die im Wesentlichen mit (z. B. in etwa parallel zu) einer vertikalen Ebene ausgerichtet ist, welche eine stehende Trägerin in eine linke und eine rechte Körperhälfte teilt, wenn die Damenbinde 120 getragen wird. Die Ausdrücke "quer verlaufend" oder "seitlich", wie hier verwendet, sind untereinander austauschbar und beziehen sich auf eine Linie, Achse oder Richtung, welche in der Ebene der Damenbinde 120 liegt, die im Wesentlichen senkrecht zu der längs verlaufenden Richtung ist. 4 zeigt auch, daß die Damenbinde 120 einem Umfang 112 hat, welcher durch die äußeren Ränder der Damenbinde 120 begrenzt ist, in welchen die Längsränder mit 115 bezeichnet sind und die Stirnränder mit 117 bezeichnet sind.
Obwohl die Oberschicht, die Unterschicht und der absorbierende Kern in einer Vielfalt von allgemein bekannten Konfigurationen zusammen gebaut sein können (einschließlich sogenannter "Röhren"-Produkte oder Seitenklappenprodukte), sind bevorzugte Damenbinden-Konfigurationen allgemein beschrieben in US Patent 4,950,264, "Thin, Flexible Sanitary Napkin", veröffentlicht für Osborn am 21. August 1990; US Patent 4,425,130, "Compound Sanitary Napkin", veröffentlicht für DesMarais am 10. Januar 1984; US Patent 4,321,924, "Bordered Disposable Absorbent Article", veröffentlicht für Ahr am 30. März 1982; US Patent 4,589,876, "Shaped Sanitary Napkin With Flaps, veröffentlicht für Van Tilburg am 18. August 1987. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Damenbinde 120, in welcher die Oberschicht 124 und die Unterschicht 126 Längen- und Breitenabmessungen haben, die im Wesentlichen größer sind als diejenigen des absorbierenden Kerns 128. Die Oberschicht 124 und die Unterschicht 126 erstrecken sich über die Ränder des absorbierenden Kerns 128 hinaus, um dadurch nicht nur Bereiche des Umfangs, sondern auch Seitenklappen 154 zu bilden.
Die Unterschicht 126 und die Oberschicht 124 sind angrenzend an die wäscheseitige Oberfläche bzw. die körperseitige Oberfläche des absorbierenden Kerns 128 positioniert und sind vorzugsweise mit dieser und miteinander durch Anbringungsmittel (nicht gezeigt) verbunden, wie solche, die im Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel können die Unterschicht 126 und/oder die Oberschicht 124 an den absorbierenden Kern 128 oder aneinander durch eine gleichförmige kontinuierliche Schicht eines Haftmittels, eine gemusterte Schicht eines Haftmittels oder eine Anordnung von separaten Linien, Spiralen oder Punkten eines Haftmittels befestigt sein. Haftmittel, welche sich als zufriedenstellend heraus gestellt haben, werden hergestellt durch H. B. Fuller Company aus St. Paul, Minnesota, unter der Bezeichnung HL-1258 oder H-2031. Das Anbringungsmittel umfaßt vorzugsweise ein offenes Musternetzwerk aus Filamenten eines Haftmittels, wie dies offenbart ist in US Patent 4,573,986, unter der Bezeichnung "Disposable Waste-Containment Garment", veröffentlicht für Minetola et al. am 04. März 1986. Ein beispielhaftes Anbringungsmittel eines offenen Musternetzwerks aus Filamenten umfaßt mehrere Linien von Haftmittelfilemanten, die in ein Spiralmuster verwirbelt sind, wie dies dargestellt ist durch die Vorrichtung und das Verfahren, die gezeigt sind in US Patent 3,911,173, veröffentlicht für Sprague, Jr. am 07. Oktober 1975; US Patent 4,785,996, veröffentlicht für Zieker et al. am 22. November 1978 und US Patent 4,842,666, veröffentlicht für Werenicz am 27. Juni 1989. Alternativ können die Anbringungsmittel Wärmebindungen, Druckbindungen, Ultraschallbindungen, dynamisch mechanische Bindungen oder irgendwelche anderen geeigneten Anbringungsmittel oder Kombinationen dieser Anbringungsmittel, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, umfassen.
Die Unterschicht 126 ist undurchlässig für Flüssigkeiten (z. B. Menstruationsfluide und/oder Urin) und wird vorzugsweise hergestellt aus einem dünnen Kunststofffilm, obwohl andere flexible flüssigkeitsundurchlässige Materialien auch verwendet wer den können. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "flexibel auf Materialien, welche nachgiebig sind und sich ohne Weiteres an die allgemeine Form und Kontur des menschlichen Körpers anpassen werden. Die Unterschicht 126 hat eine innere Oberfläche 142 und eine äußere Oberfläche 144, entgegen gesetzt zu der inneren Oberfläche 142. Die Unterschicht 126 verhindert, daß Ausscheidungen, die in dem absorbierenden Kern 128 absorbiert und aufgenommen sind, Artikel benässen, welche die Damenbinde 120 berühren, wie Höschen, Schlafanzüge und Unterwäsche. Die Unterschicht 126 kann somit ein Gewebe- oder Vliesstoffmaterial, polymere Filme, wie thermoplastische Filme aus Polyethylen oder Polypropylen, oder Verbundmaterialien, wie ein filmbeschichtetes Vliesstoffmaterial, umfassen. Vorzugsweise ist die Unterschicht 126 ein Polyethylenfilm mit einer Dicke von etwa 0,012 mm (0,5 mil) bis etwa 0,051 mm (2,0 mil). Beispielhafte Polyethylenfilme werden hergestellt von Clopay Corporation aus Cincinnati, Ohio, unter der Bezeichnung P18-0401, und durch Tredegar, Incorporated, aus Terre Haute, Indiana, unter der Bezeichnung XP-39385. Die Unterschicht 126 ist vorzugsweise geprägt und/oder mattiert, um ein mehr kleidungsähnliches Erscheinungsbild zu schaffen. Ferner kann die Unterschicht 126 Dämpfen erlauben, aus dem absorbierenden Kern 128 zu entweichen (das heißt, atmungsfähig sein), während sie noch Ausscheidungen daran hindert, durch die Unterschicht 126 hindurch zu gelangen.
Die Oberschicht 124 ist nachgiebig, weichfühlig und nicht störend für die Haut des Trägers. Ferner ist die Oberschicht 124 flüssigkeitsdurchlässig und erlaubt Flüssigkeiten (z. B. Menstruationsfluiden und/oder Urin) ohne Weiteres durch ihre Dicke hindurch zu dringen. Eine geeignete Oberschicht 24 kann hergestellt werden aus einem breiten Bereich von Materialien, wie Gewebe- und Vliesstoffmaterialien; polymere Materialien, wie mit Öffnungen versehene, geformte thermoplastische Filme, mit Öffnungen versehene Kunststofffilme und hydrogeformte, thermoplastische Filme; poröse Schäume; retikulierte Schäume; retikulierte thermoplastische Filme; und thermoplastische Scrims. Geeignete Gewebe- und Vliesstoffmaterialien können zusammen gesetzt sein aus natürlichen Fasern (z. B. Holz- oder Baumwollfasern), synthetischen Fasern (z. B. Polymerfasern, wie Polyester, Polypropylen oder Polyethylenfasern) oder aus einer Kombination aus natürlichen und synthetischen Fasern. eine bevorzugte Oberschicht umfaßt einen mit Öffnungen versehenen geformten Film. Mit Öffnungen versehene, geformte Filme werden bevorzugt als Oberschicht, weil sie durchlässig sind für Körperausscheidungen und noch nicht absorbierend sind und eine verringerte Neigung haben, Flüssigkeiten zu erlauben, zurück zu gelangen und die Haut der Trägerin neu zu benässen. So bleibt die Oberfläche des geformten Films, welcher sich in Kontakt mit dem Körper befindet, trokken, wodurch eine Körperbeschmutzung reduziert wird und ein komfortableres Gefühl für die Trägerin erzeugt wird. Geeignete geformte Filme sind beschrieben in US Patent 3,929,135 unter der Bezeichnung "Absorptive Structures Having Taperred Capillaries", veröffentlicht für Thompson am 30. Dezember 1975; US Patent 4,324,246, unter der Bezeichnung "Disposable Absorbent Article Having A Stain Resistant Topsheet", veröffentlicht für Mullane et al. am 13. April 1982; US Patent 4,342,314, unter der Bezeichnung "Resilient Plastic Web Exhibiting Fiber-Like Properties", veröffentlicht für Radel et al. am 03. August 1982; US Patent 4,463,045, unter der Bezeichnung "Macroscopically Expanded Three-Dimensional Plastic Web Exhibiting Non-Glossy Visible Surface and Cloth-Like Tactile Impression", veröffentlicht für Ahr et al. am 31. Juli 1984 und US 5,006,394 "Multilayer Polymeric Film", veröffentlicht für Baird am 09. April 1991. Die bevorzugte Oberschicht für die vorliegende Erfindung ist der in ein oder mehreren der obigen Patente beschriebene und auf Damenbinden von The Procter & Gamble Company aus Cincinnati, Ohio, als "DRI-WEAVE" geformte Film.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die körperseitige Oberfläche der geformten Filmoberschicht hydrophil, um so zu helfen, eine Flüssigkeit durch die Oberschicht schneller hindurch zu bringen, als wenn die körperseitige Oberfläche nicht hydrophil wäre, um so die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, daß ein Menstruationsfluid aus der Oberschicht ausfließt, statt in diese hinein zu fließen und von dem absorbierenden Kern absorbiert zu werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein grenzflächenaktiver Stoff in die Polymermaterialien der geformten Filmoberschicht eingebaut, wie dies beschrieben ist in US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 07/794,745, "Absorbent Article Having A Nonwoven and Apertured Film Coversheet", eingereicht am 19. November 1991 von Aziz et al. Alternativ kann die körperseitige Oberfläche der Oberschicht hydrophil gemacht werden, indem sie mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelt wird, wie dies beschrieben ist in dem oben genannten US Patent 4,950,254, veröffentlicht für Osborn.
Bei der Benutzung wird die Damenbinde 120 in einer Unterwäsche einer Trägerin durch ein Anbringungssystem (nicht gezeigt) an Ort und Stelle gehalten, das an der äußeren Oberfläche 144 der Unterschicht 126 befestigt ist. Das Anbringungssystem 189 umfaßt irgendein Stützmittel oder Anbringungsmittel, das für solche Zwecke allgemein bekannt ist. Ein geeignetes Anbringungssystem 189 ist eine Haftschicht 190, die manchmal auch als Höschen-Befestigungshaftmittel bezeichnet wird. Die Haftschicht 190 liefert ein Mittel zum Festlegen der Damenbinde 120 in dem Schrittbereich des Höschens. So ist ein Bereich oder die Gesamtheit der äußeren Oberfläche 144 der Unterschicht 126 mit einer Haftschicht 190 beschichtet. Irgendein Haftmittel oder Kleber, der im Stand der Technik für solche Zwecke verwendet wird, kann als das Haftmittel 190 hier verwendet werden, wobei druckempfindliche Haftmittel bevorzugt werden. Geeignete Haftmittel sind Century A-305-IV, hergestellt durch The Century Adhesives Corporation aus Columbus, Ohio; und Instand Lock 34-2823, hergestellt durch die National Starch and Chemical Company aus Bridgewater, NJ. Geeignete Haftmittelbefestiger sind auch beschrieben in US Patent 4,917,697. Bevor die Damenbinde 120 für die Benutzung angeordnet wird, ist die druckempfindliche Haftschicht 190 typischerweise mit einem entfernbaren Abziehstreifen 156 überdeckt, um die Haftschicht vor einem Austrocknen oder einem Anhaften an eine andere Oberfläche als dem Schrittbereich des Höschens vor der Benutzung zu bewahren. Geeignete Abziehstreifen sind auch beschrieben in dem oben erwähnten US Patent 4,917,697. Irgendwelche im Handel erhältliche Abziehstreifen, die allgemein für solche Zwecke verwendet werden, können hier verwendet werden. Nicht beschränkende Beispiele geeigneter Abziehstreifen sind BL30MG-A Silox E1/0 und FL30MG-A Silox 4P/0, die beide hergestellt werden durch die Akrosil Corporation aus Menasha, WI. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Damenbinde 120 der vorliegenden Erfindung verwendet, indem der Anziehstreifen 156 entfernt wird und danach die Damenbinde 120 in einem Höschen angeordnet wird, so daß die Haftschicht 190 das Höschen berührt. Als eine Funktion hält die Haftschicht 190 die Damenbinde 120 in ihrer Position innerhalb des Höschens während der Benutzung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt 4 die Damenbinde mit zwei Klappen 154, die beide angrenzen an die Seitenränder des absorbierenden Kerns 128 und sich seitlich von diesem erstrecken. Die Klappen 154 sind so konfiguriert, daß sie über die Ränder des Höschens der Trägerin in der Schrittregion fallen, so daß die Klappen 154 zwischen den Rändern des Höschens der Trägerin und den Oberschenkeln angeordnet sind. Die Klappen 154 dienen wenigstens zwei Zwecken. Erstens helfen die Klappen dabei, ein Beschmutzen des Körpers der Trägerin und des Höschens durch ein Menstruationsfluid zu verhindern, vorzugsweise durch Bilden einer Doppelwandbarriere entlang der Ränder des Höschens. Zweitens sind die Klappen 154 vorzugsweise mit Anbringungsmitteln aus ihrer wäscheseitigen Oberfläche versehen, so daß die Klappen 154 zurück unter das Höschen gefaltet werden und an der wäscheseitigen Seite des Höschen oder mit einer Klappe 154 aneinander angebracht werden können. Auf diese Weise dienen die Klappen 154 dazu, die Damenbinde 120 richtig positioniert im Höschen zu halten.
Die Klappen 154 können aus verschiedenen Materialien konstruiert sein, einschließlich Materialien, ähnlich der Oberschicht 124, der Unterschicht 126, Tissue oder einer Kombination dieser Materialien. Ferner können die Klappen ein separates Element sein, das an dem Hauptkörper der Damenbinde 120 angebracht ist, oder können Erstreckungen der Oberschicht 124 und der Unterschicht 126 umfassen (das heißt, eine einheitliche Konstruktion sein). Eine Anzahl von Damenbinden mit Klappen, die geeignet oder anpaßbar sind für die Verwendung mit den Damenbinden der vorliegenden Erfindung, sind beschrieben in US 4,687,478 , unter der Bezeichnung "Shaped Sanitary Napkin With Flaps", veröffentlicht für Van Tilburg am 18. August 1987; US 4,589,876 , unter der Bezeichnung "Sanitary Napkin", veröffentlicht für Van Tilburg am 20. Mai 1986 und US 4,608,047 , unter der Bezeichnung "Sanitary Napkin Attachment Means", veröffentlicht für Mattingly am 26. August 1986.
Polymere Schäume der vorliegenden Erfindung sind besonders nützlich als wenigstens ein Bereich der absorbierenden Strukturen (z. B. absorbierende Kerne) für verschiedene absorbierende Artikel. Die hier vorliegenden absorbierenden Schaumstrukturen sind besonders geeignet für die Verwendung in Artikeln, wie Katamnesepads, Windeln, Inkontinenzpads oder -wäsche, Bekleidungsschutz und dergleichen.
In seiner einfachsten Form muß ein absorbierender Artikel der vorliegenden Erfindung nur eine Unterlageschicht, vorzugsweise flüssigkeitsundurchlässig, und ein oder mehrere absorbierende Schaumstrukturen, die mit dieser Unterlageschicht verbunden sind, aufweisen. Die absorbierende Schaumstruktur und die Unterlageschicht werden in einer solchen Weise einander zugeordnet, daß die absorbierende Schaumstruktur zwischen der Unterlageschicht und der Fluidausscheidungsregion der Trägerin des absorbierenden Artikels liegt. Flüssigkeitsundurchlässige Unterlageschichten können irgendein Material umfassen; z. B. Polyethylen oder Polypropylen, mit einer Dicke von etwa 1,5 mil (0,038 mm), welches dabei hilft, ein Fluid in dem absorbierenden Artikel zurück zu halten.
Der absorbierende Kern 128 der Ausführungsformen des absorbierenden Artikels der vorliegenden Erfindung können nur aus ein oder mehreren dieser Schaumstrukturen bestehen. Zum Beispiel kann der absorbierende Kern ein einziges einheitliches Schaumstück aufweisen, das wie gewünscht oder benötigt, geformt sein kann, um so gut wie möglich an den absorbierenden Artikel angepaßt zu sein, in welchem dieses verwendet werden soll. Alternativ kann der absorbierende Kern eine Mehrzahl von Schaumstücken oder -teilchen umfassen, die miteinander haftend verbunden sind, oder welche einfach in ungebundenes Aggregat zusammen gezwungen werden können, das durch die Umhüllung eines Umschlagtissues oder mit Hilfe der Oberschicht und der Unterlageschicht des absorbierenden Artikels zusammen gehalten wird.
Der absorbierende Kern 128 der hier vorliegenden absorbierenden Artikel kann auch andere, z. B. herkömmliche Elemente oder Materialien zusätzlich zu einer oder mehreren absorbierenden Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung umfassen. Zum Beispiel können die hier vorliegenden absorbierenden Artikel einen absorbierenden Kern verwenden, der eine Kombination umfaßt, z. B. ein luftgelegtes Gemisch aus Teilchen oder Stücken der hier vorliegenden absorbierenden Schaumstrukturen und herkömmliche absorbierende Materialien, wie a) Holzzellstoff oder andere Zellulosefasern und/oder b) Teilchen oder Faser aus polymeren Geliermitteln.
In einer Ausführungsform, die eine Kombination des hier vorliegenden absorbierenden Schaum und anderer absorbierender Materialien umfaßt, können die absorbierenden Artikel eine Konfiguration eines mehrschichtigen absorbierenden Kerns verwenden, in welcher eine Kernschicht mit ein oder mehreren Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit ein oder mehreren zusätzlichen separaten Kernschichten mit weiteren absorbierenden Strukturen oder Materialien verwendet werden können. Diese weiteren absorbierenden Strukturen oder Materialien können z. B. luftgelegte oder naß gelegte Bahnen aus Holzzellstoff oder anderen Zellulosefasern umfassen. Diese weiteren absorbierenden Strukturen können auch andere Typen von Schäumen umfassen, z. B. absorbierende Schäume oder sogar Schwämme, die als Fluidannahme/Verteilung-Komponenten nützlich sind, wie solche, die offenbart sind in US Patent Nr. 5,563,179, veröffentlicht für DesMarais et al.. Diese weiteren absorbierenden Strukturen können auch z. B. bis zu 80 Gew.% Teilchen oder Fasern aus polymerem Geliermittel des allgemein verwendeten Typs in absorbierenden Artikeln umfassen, die wäßrige Fluide annehmen und zurück halten können. Polymere Geliermittel dieses Typs und ihre Verwendung in absor bierenden Artikeln werden vollständiger beschrieben im wieder veröffentlichten US Patent 32,649 (Brand et al.), wieder veröffentlicht am 19. April 1988.
Eine Ausführungsform dieser absorbierenden Artikel verwendet einen mehrschichtigen absorbierenden Kern mit einer Fluidhandhabungsschicht, die in der Fluidausscheidungsregion des Trägers des Artikels positioniert ist. Die Fluidhandhabungsschicht kann in Form eine Vliesstoffs mit hohem Loft vorliegen, liegt aber vorzugsweise in Form einer Fluidannahme/Verteilungs-Schicht vor, die eine Schicht aus modifizierten Zellulosefasern umfaßt, z. B. versteiften, gekräuselten Zellulosefasern und optional bis zu etwa 10 Gew.% dieser Fluidannahme/Verteilungs-Schicht aus polymerem Geliermittel. Die modifizierten Zellulosefasern, die in der Fluidannahme/Verteilungs-Schicht eines solchen bevorzugten absorbierenden Artikels verwendet werden, sind vorzugsweise Holzzellstofffasern, die versteift und gekräuselt wurden, und zwar mit Hilfe einer chemischen und/oder thermischen Behandlung. Solche modifizierten Zellulosefasern sind von der gleichen Art, wie sie verwendet werden in absorbierenden Artikeln, die beschrieben sind in US Patent Nr. 4,935,622 (Lash et al.), veröffentlicht am 19. Juni 1990, welche hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Diese mehrschichtigen absorbierenden Kerne umfassen auch eine zweite, das heißt, untere, Fluidspeicher/Neuverteilungsschicht mit einer Formstruktur der vorliegenden Erfindung. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine "obere" Schicht eines mehrschichtigen absorbierenden Kerns eine Schicht, die relativ näher am Körper des Trägers liegt, z. B. die Schicht, die Oberschicht des Artikels am nächsten liegt. Der Ausdruck "untere" Schicht bedeutet umgekehrt eine Schicht eines mehrschichtigen absorbierenden Kerns, die relativ weiter weg vom Körper des Trägers liegt, z. B. die Schicht, die der Unterschicht des Artikels am nächsten liegt. Diese untere Fluidspeicherung/Rückverteilungsschicht ist typischerweise innerhalb des absorbierenden Kerns so positioniert, daß sie die (obere) Fluidhandhabungsschicht unterlagen und in Fluidkommunikation damit steht. Absorbierende Artikel, die die absorbierenden Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung in einer unteren Fluidspeicherung/Rückverteilungsschicht verwenden können, welche eine obere Fluidannahme/Verteilungsschicht mit versteiften, gekräuselten Zellulosefasern unterlagert, sind beschrieben in größerem Detail in US Patent Nr. 5,147,345 (Young et al.), veröffentlicht am 15. September 1992. Mehrschichtige absorbierende Kerne können auch entsprechend der allgemein übertragenen US-Anmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/521,556 "Absorbent Articles For Fluid Management" (Gary Dean Lavon et al.), eingereicht am 30. August 1995, hergestellt werden, in welcher die Fluidspeicherung/Rückverteilungsschicht einen absorbierenden Schaum gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt.
Wegwerfbinden mit absorbierenden Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung können hergestellt werden, indem herkömmliche Techniken verwendet werden, aber indem die Bahn aus Holzzellstofffaser ("Luftfilz") oder die modifizierten zelluloseförmigen Kernabsorptionsmittel, die typischerweise in herkömmlichen Windeln verwendet werden, mit einer oder mit mehreren Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung ersetzt oder ergänzt werden. Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung können somit in Windeln in einzelnen Schichten oder in verschiedenen mehrschichtigen Kernkonfigurationen verwendet werden, wie dies vorher beschrieben wurde.
Eine hier vorliegende weitere Ausführungsform liefert ein Verfahren zum Verändern (oder Profilieren) eines funktionalen absorbierenden Materials von wenigstens seiner oberen Oberfläche aus in einem zusammen gebauten absorbierenden Artikel. Das Verfahren umfaßt den Schritt des Liefern eines absorbierenden Artikels mit einer Oberschicht, einer mit der Oberschicht verbundenen Unterschicht und einem funktionalen absorbierenden Material, das zwischen der Oberschicht und der Unterschicht positioniert ist, zu einer örtlich begrenzten Wärmequelle. Von der örtlich begrenzten Wärmequelle wird Wärme durch die Oberschicht auf das funktionale absorbierende Material aufgebracht, derart, daß die örtlich begrenzte Wärmequelle eine örtlich begrenzte Erwärmung des funktionalen absorbierenden Materials er zeugt, damit ein Material in Regionen unmittelbar um den Punkt der Aufbringung der örtlich begrenzten Erwärmung begrenzt expandieren kann.
In dem obigen Verfahren wird der Laser, der verwendet wird, um das funktionale absorbierende Material zu kerben oder zu expandieren, auf spezifizierte Leistungs- und Intensitätsniveaus und Laserstrahldurchmesser eingestellt, welche dem Laser erlauben, durch die Oberschicht oder die Unterschicht hindurch zu dem funktionalen absorbierenden Material zu gelangen. Das heißt, der Laser wird durch die Oberschicht oder die Unterschicht ohne Kerbung, Schneiden, Bildung von Öffnungen oder Brennen des Material der Oberschicht oder der Unterschicht hindurch gelangen. Vorzugsweise wird die Oberschicht oder die Unterschicht nur eine minimale Wärmeübertragung vom Laser zeigen, und äußerst bevorzugt wird keine Wärme übertragen.
Ein weiterer Typ eines absorbierenden Artikels, welcher die absorbierenden Schaumstrukturen der vorliegenden Erfindung verwenden kann, umfaßt Paßformprodukte, wie Übungshöschen. Solche Paßformartikel enthalten im Wesentlichen ein flexibles Vliesstoffsubstrat, das in einen Grundkörper in Form von Einlagert oder Höschen geschnitten ist. Eine absorbierende Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann dann in den Schrittbereich eines solchen Grundkörpers befestigt werden, um als ein absorbierender "Kern" zu dienen. Dieser absorbierende Kern wird häufig mit einem Umschlagtissue umwickelt oder mit einem anderen flüssigkeitsdurchlässigen, Vliesstoffmaterial. Eine solche Kernumwicklung dient somit als "Oberschicht" für den absorbierenden Paßformartikel.
Das flexible Substrat, welches den Grundkörper des Paßformartikels bildet, kann einen Textilstoff oder Papier oder andere Arten von Vliesstoffsubstraten oder geformten Filmen umfassen und kann elastisch gemacht oder in anderer Weise streckbar sein. Beinbänder oder Taillenbänder solcher Übungshöschenartikel können elastisch gemacht sein in einer herkömmlichen Weise, um den Sitz des Artikels zu verbessern. Ein solches Substrat wird im Allgemeinen relativ flüssigkeitsundurch lässig gemacht oder wenigstens nicht leicht flüssigkeitsdurchlässig, indem eine Oberfläche desselben behandelt oder beschichtet wird oder indem dieses flexible Substrat mit einem anderen relativ flüssigkeitsundurchlässigen Substrat laminiert wird, um dadurch den gesamten Grundkörper relativ flüssigkeitsundurchlässig zu machen. In diesem Fall dient der Grundkörper selbst als "Unterschicht" für den Paßformartikel. Typische Produkte eines Übungshöschens sind derart, wie sie beschrieben sind in US Patent 4.619,649 (Roberts), veröffentlicht am 28. Oktober 1986.
Wie vorher diskutiert wurde, sind Laser die bevorzugte Wärmequelle für die hier vorliegende Erfindung. Alle "Laser" (das heißt, die für eine Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung stehen) sind Lichtquellen und sind spezifisch Formen von einer elektromagnetischen Strahlung, welche sich mit einer Geschwindigkeit von 3 × 10¹⁰ cm/s ausbreitet und durch oszillierende elektrische Felder charakterisiert sind.
Obwohl viele Lasertypen für die hier beschriebene Erwärmung geeignet sein können, werden Gaslaser für eine solche Erwärmung vorgezogen. Gaslaser haben viele Vorteile. Erstens ist das darin verwendete Gas, um Laserlichtemissionen zu erzeugen, homogen. Darüber hinaus ist auch die Abführung von Wärme, ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Laserausbildung, relativ einfach, weil das erwärmte Gas aus der Region weg strömen kann, in welcher die Laseraktion auftritt.
Ein bevorzugter Gaslaser, der hier verwendet wird, ist ein CO₂-Laser. Ein CO₂-Laser kann entweder eine kontinuierliche oder eine gepulste Laseremission liefern. Dieser Lagertyp hatte industrielle Verwendung beim Schweißen, Bohren, Erhitzen und bei der Wärmebehandlung. Der CO₂-Laser ist ein Molekularlaser, der auf Molekularenergieniveaus arbeitet und ein Gemisch aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium verwendet. Der Betrieb des Kohlendioxidlasers umfaßt die Anregung auf Schwingungsniveaus des Stickstofflasers durch Kollisionen mit Elektronen in der elektrischen Entladung, gefolgt von einer Übertragung der Resonanzenergie auf ein Schwingungsniveau des Kohlendioxidmoleküls.
Der CO₂-Laser ist extrem nützlich zum Erwärmen des funktionalen absorbierenden Materials der hier vorliegenden Erfindung, weil ein CO2-Laserstrahl auf ein hier vorliegendes funktionales absorbierendes Material fokussiert wird, wenigstens die Oberflächenschicht verdampft, dadurch das Material veranlaßt, geschnitten oder mit Öffnungen versehen zu werden. Innerhalb des funktionalen absorbierenden Materials wird Wärme von den Punkten der Wärmeaufbringung übertragen. Diese Erwärmung veranlaßt das Material in der unmittelbar umgebenden Region des funktionalen absorbierenden Materials, zu expandieren. Der Betrag des Schnittes und der Expansion steht in einer Beziehung zu der Bahngeschwindigkeit, der Laserleistung und des Laserbrennpunkts. Wie vorher im Detail diskutiert wurde, können diskrete "Barrieren" oder "Kanäle" mit diesem Verfahren ausgebildet werden.
In einer weiteren Verwendung eines Lasers kann ein CO₂-Laserstrahl so auf ein funktionales absorbierendes Material fokussiert werden, daß dieser das funktionale absorbierende Material nur schneidet oder kerbt, und zwar bis zu einer bestimmten vorgeschriebenen Tiefe. Diese Schnitttiefe steht in Beziehung zu der Bahngeschwindigkeit, der Laserleistung und dem Laserbrennpunkt. Durch Orientierender Schnitte in einem speziellen Muster können die Annahmeeigenschaftes des Materials verbessert werden. Die Schnitte erhöhen auch den verfügbaren Oberflächenbereich des Materials (Steigerung der Annahme) und behindern auch die Bewegung des fluidartigen Materials (wie flüssiger Stuhlgang), was eine längere Annahmezeit zuläßt.
Beide der oben erwähnten Verfahren können einen stationären Strahl in entweder einem kontinuierlichen oder einem intermittierenden Betrieb verwenden, um Schnitte in dem funktionalen absorbierenden Material in Maschinenrichtung durchzuführen. Alternativ können die obigen Verfahren einen gefühlten Laserstrahl (kontinuierlich oder intermittierend) verwenden, um eine Kombination oder eine Anzahl von Mustern bereit zu stellen, wie dies teilweise gezeigt ist in den 3A bis 3D. In noch einer weiteren Ausführungsform können mehrere Strahle ver wendet werden, um schnellere Modifikationen und variierende Konfigurationen dieser Materialien herzustellen. Weder die Größe der Schnitte noch die Konfigurationen eines hier vorliegenden Laser-Schneidevorganges, um Kanäle zu formen, bilden einen Teil der hier vorliegenden Erfindung, und es ist klar, daß der Fachmann des Standes der Technik dies an seine eigenen gewünschten Spezifikationen anpassen kann.
Materialeigenschaften und Laser-Wellenlängen können so eingestellt werden, daß die Absorption der Laserenergie verbessert wird, um einen Schneidevorgang zu unterstützen, oder können so eingestellt werden, daß die Absorption einer Laserenergie veningert wird, um das Material für die Laserenergie "transparent" zu machen. In einer mehrschichtigen Struktur, z. B. einem absorbierenden Artikel, ist es möglich, daß der Laser durch eine obere Materialschicht hindurch geht, ohne diese zu beeinflussen, und dann ein Material unterhalb des ersten Materials schneidet (oder modifiziert). Modifikationen könnten in einem bereits zusammen gebauten Produkt durchgeführt werden, z. B. einer zusammen gebauten Damenbinde, die sich auf einer Produktionslinie bewegt.
Ein alternativer Typ eines Gaslasers, der hier verwendet werden kann, ist ein Excimerlaser. Excimerlaser repräsentieren eine Lasertechnologie in dem ultravioletten Bereich des Lichtspektrums und bieten die Fähigkeit von Lasern mit gepulster kurzer Wellenlänge, die eine hohe Spitzenleistung haben. Ein führendes Beispiel von Excimerlasern ist der Kryptonfluoridlaser.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist für die Fachleute des Standes der Technik offensichtlich, daß verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es ist deshalb vorgesehen, in den angehängten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen abzudecken, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen.

Claims

Verfahren zum Umgestalten eines absorbierenden Schaums (20; 50) von mindestens einer Oberseite (22; 52) von diesem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Fokussieren einer Wärmequelle (30; 60) entlang mindestens einer Erwärmungslinie (25; 55) des absorbierenden Schaums (20; 50), b) Aktivieren der Wärmequelle (30; 60) entlang einer oder mehrerer Erwärmungslinien (25; 55), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner den Schritt umfasst c) Verdampfen der Oberfläche (22; 52) des absorbierenden Schaums (20; 50) für jede Erwärmungslinie, wodurch der absorbierende Schaum (20; 50) veranlasst wird, zumindest teilweise durchgeschnitten zu werden, um einen Strömungskanal (40; 70) zu bilden, während gleichzeitig der Bereich unmittelbar benachbart zu der Erwärmungslinie (25; 55) erwärmt wird, wodurch sich der absorbierende Schaum (20; 50) wegen der Erwärmung von dem Kanal (40, 70) nach außen ausdehnt, um Bälge (45) auf jeder Seite des Kanals (40; 70) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst Zuführen eines absorbierenden Artikels mit einer Decklage (124), einer mit der Decklage (124) verbundenen Außenlage (126) und einem zwischen der Decklage (124) und der Außenlage (126) angeordneten absorbierenden Schaum zu einer lokal begrenzten Wärmequelle.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede teilweise geschnittene Erwärmungslinie (25; 55) ein Gelenkmittel (32) umfasst, um welches sich der absorbierende Schaum faltet, wobei der absorbierende Schaum vorzugsweise eine Vielzahl von Gelenkmitteln umfasst, die aus einer Vielzahl teilweise geschnittener Erwärmungslinien gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lokal begrenzte Wärmequelle (30; 60) ein Laser, vorzugsweise ein CO₂-Laser, ist.