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DE60213646T3 - Einheitlicher absorbierender mehrschichtkern - Google Patents

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DE60213646T3
DE60213646T3 DE2002613646 DE60213646T DE60213646T3 DE 60213646 T3 DE60213646 T3 DE 60213646T3 DE 2002613646 DE2002613646 DE 2002613646 DE 60213646 T DE60213646 T DE 60213646T DE 60213646 T3 DE60213646 T3 DE 60213646T3
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DE
Germany
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fiber
binder
absorbent
water
synthetic
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE2002613646
Other languages
English (en)
Other versions
DE60213646T2 (de
DE60213646D1 (de
Inventor
Brian Boehmer
Jeffrey Hurley
Kathy Chamness
Joshua D. Crews
John Roberts
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georgia Pacific Nonwovens LLC
Original Assignee
Buckeye Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Buckeye Technologies Inc filed Critical Buckeye Technologies Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE60213646D1 publication Critical patent/DE60213646D1/de
Publication of DE60213646T2 publication Critical patent/DE60213646T2/de
Publication of DE60213646T3 publication Critical patent/DE60213646T3/de
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorptionskern zur Verwendung beim Verpacken und zur Ausstellung bzw. Auslage von Geflügel, Fisch, Fleisch und anderen Nahrungsmitteln, die nach dem Verpacken zur Absonderung von Fluiden neigen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Absorptionskern mit einer Absorptionsschicht oder -schichten, die mit einer Feuchtigkeitsbarriere integriert sind.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Herkömmlicherweise werden Nahrungsmittel, wie frisches Geflügel, Fisch, Fleisch und andere Nahrungsmittel, die nach dem Verpacken zur Absonderung von Fluiden neigen, durch die Verwendung einer (flachen) Schale zur Aufnahme des Nahrungsmittels, für eine gekühlte Auslage verpackt. Im Allgemeinen wird ein transparenter oder durchscheinender Kunststofffilm um das Nahrungsmittel, das selbst auf der Schale platziert ist, und die Schale gewickelt und abgedichtet, um eine fertige, abgedichtete Verpackung vorzusehen. Die Schale schafft eine strukturelle Integrität bzw. Vollständigkeit und wirkt als ein Reservoir für Fluide. Idealerweise dient die Schale auch als eine Feuchtigkeitsbarriere.
  • Eine Schalenart ist im Allgemeinen aus komprimierter Holzpulpe aufgebaut. Die strukturelle Integrität dieser Schalenart wird jedoch durch die Absorption von Fluiden von dem auf der Schale platzierten Produkt vermindert. Eine andere Schalenart ist aus einem nicht-absorbierenden Material hergestellt, das seine strukturelle Integrität, nachdem es Fluiden und Feuchtigkeit ausgesetzt wird, behalten kann. Geeignete nicht-absorbierende Materialien umfassen thermoplastische Materialien, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid. Obwohl aus thermoplastischen Materialien hergestellte Schalen, wie oben beschrieben, verschiedene Vorteile hinsichtlich Kosten, Gewicht, Ästhetik, Dauerhaftigkeit und anderen Charakteristika aufweisen, führt die Unfähigkeit dieser Materialien, Feuchtigkeit zu absorbieren, häufig zu der Ansammlung von Fluiden, die von dem auf der Schale platzierten Nahrungsmittelprodukt abgesondert werden. Die Schale mit dem Nahrungsmittelprodukt wird üblicherweise eingewickelt und optional mit einem transparenten, flexiblen thermoplastischen Film verschweißt, so dass das fertige Produkt in einem gekühlten Schaukasten derart ausgelegt werden kann, dass der Verbraucher das Nahrungsmittelprodukt direkt durch die Verpackung sehen kann. Folglich ist die Ansammlung von Fluiden in der Schale, die das Nahrungsmittelprodukt umgeben, unerwünscht, weil es zu einem unansehnlichen, unappetitlichen und deshalb einem nicht ansprechenden verpackten Produkt führt. Des Weiteren, und noch wichtiger, kann das angesammelte Fluid, obwohl die Verpackung mit einem flexiblen transparenten Film abgedichtet ist, aus der Verpackung lecken. Außerdem können angesammelte Fluide das Bakterienwachstum fördern.
  • Eine Herangehensweise dieses Problem zu lösen war das Vorsehen eines Absorptionskissens zwischen der oberen Oberfläche der nicht-absorbierenden Schale und des Nahrungsmittelprodukts. Theoretisch wird das Kissen die von dem Nahrungsmittelprodukt abgesonderten Fluide absorbieren, was die Ansammlung von freien Fluiden in der Verpackung verhindert. Eine andere vorgeschlagene Lösung des Problems war das Vorsehen eines separaten Reservoirs in der Schale, derart, dass durch das Nahrungsmittelprodukt abgesonderte Fluide weg von dem Kontakt mit dem Produkt abgelassen werden, im Allgemeinen durch ein Vorsehen einer Halteoberfläche oberhalb der Bodenwand der Schale. Die Halteoberfläche umfasst Ablasslöcher, die sich derart durch sie hindurch erstrecken, dass das Fluid von der das Produkt haltenden Oberfläche abgelassen wird und oberhalb der unteren Wand der Schale gehalten wird. Beispiele von Nahrungsmittelschalen und -kissen zur Verwendung damit werden in den U.S. Patenten 3,575,287 , 4,275,811 , 4,321,997 , 4,410,578 , 4,865,855 , 4,929,480 , 4,949,897 und WO 99/32286 gezeigt.
  • Die Verwendung der bekannten Absorptionskissen für die Absorption von Fluiden aus einem verpackten Nahrungsmittelprodukt weist jedoch mehrere Nachteile auf. Typischerweise neigt das Kissen, nachdem es mit Fluid gesättigt ist, dazu an dem Nahrungsmittelprodukt anzuhaften und muss physisch von dem Nahrungsmittelprodukt durch den Verbraucher getrennt werden, nachdem die Verpackung geöffnet ist. Weil das Kissen mit Fluiden gesättigt ist, die durch das Nahrungsmittelprodukt abgesondert werden, ist dies im Allgemeinen eine nicht ansprechende Aufgabe.
  • Die Verwendung eines separaten Fluidreservoirs, um abgesonderte Fluide zu trennen und zurückzuhalten, weist andere Nachteile auf. Der Aufbau der Nahrungsmittelschale ist komplex, wobei zumindest zwei Lagen erforderlich sind, die durch einen Freiraum getrennt werden, der als das Reservoir dient. Ferner ist es schwierig das Fluid in dem Reservoir zu halten, wenn die Verpackung aus einer Niveauausrichtung umgekippt wird.
  • Die WO-A-9932286 beschreibt ein Absorptionslaminat zur Verwendung bei der Verpackung von Nahrungsmitteln, die ein Fluid absondern, mit einer synthetischen Trägerlage, die an eine geschäumte Flüssigkeitsabsorptionslage angebracht ist, die wiederum mit einer hydrophoben löchrigen Membranlage verbunden ist.
  • Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Absorptionskern zur Verwendung bei der Nahrungsmittelverpackung bereitzustellen, und der in der Lage ist sämtliches oder den Wesentlichen Teil des Fluids zu absorbieren, das von einem in der Schale platzierten Nahrungsmittelprodukt während seiner Lagerfähigkeit abgesondert werden kann.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Absorptionskern bereitzustellen, der bei der Nahrungsmittelverpackung verwendet werden kann, um eine ästhetisch angenehme und hygienische Verpackung beizubehalten.
  • Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Absorptionskern bereitzustellen, der nach dem Absorbieren von Fluid aus dem Nahrungsmittelprodukt ein erneutes Nasswerden oder einen Fluid-Kontakt zwischen dem Fluid und dem Nahrungsmittelprodukt verhindert, oder zumindest minimiert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen einheitlichen Absorptionskern bzw. eine Absorptionskerneinheit von Anspruch 1 mit einer ersten Faser-Absorptionslage mit (a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und (b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes bzw. hydrophiles Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, wobei die Faser-Absorptionslage eine obere (Ober-)Fläche und eine untere (Ober-)Fläche hat und die untere Fläche in Kontakt, oder wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit einer oberen (Ober-)Fläche eines synthetischen Trägers, der eine untere (Ober-)Fläche besitzt, die integral bzw. integriert ist mit einer ersten wasserabweisenden bzw. hydrophoben dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Behälter von Anspruch 11 für Nahrungsmittel, der die Absorptionskerneinheit aufgenommen hat. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Filterelement von Anspruch 12, das die Absorptionskerneinheit aufgenommen hat. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Absorptionskerneinheit von Anspruch 6.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 ist ein Diagramm, das einen hydrostatischen Druck gegen einen Meltblown-Inhalt eines SMS-Trägers darstellt.
  • 2 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Absorptionskerns der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Querschnittansicht einer Nahrungsmittelschale mit einem Absorptionskern der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorptionskern, der bei der Nahrungsmittelverpackung verwendet werden kann, um durch ein Nahrungsmittelprodukt abgesondertes Fluid zu absorbieren und zurückzuhalten, während ein erneutes Nasswerden des Nahrungsmittelprodukts durch das von dem Kern absorbierte Fluid minimiert wird. Unter Bezugnahme auf 3, kann eine Nahrungsmittelschale 8 aus jedem geeigneten thermoplastischen Material hergestellt sein, wie beispielsweise zelluläre Materialien aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder Polyvinyl. Die Schale ist vorzugsweise aus Polystyrolschaum hergestellt, der entweder aus geschäumten Polystyrol oder einer Formmasse (sheet molding) erhalten wird.
  • Der Absorptionskern 8 ruht auf der oberen (Ober-)Fläche 15 der Schale 16. Der Kern 8 kann aus einer Vielzahl von Materialien aufgebaut sein, wie nachstehend im Detail ausgeführt wird.
  • Die äußeren Oberflächen des Absorptionskerns 8 können optional derart mit der Lage 15 kompatibel sein, dass der Kern und die Lage laminiert sein können. Falls es gewünscht wird, kann die Laminierungsoberfläche entweder der Lage 15 oder des Kerns 8 behandelt sein, um die Laminierung zu steigern, zum Beispiel durch Flammbehandlung oder Koronaentladungsbehandlung. Bei dieser Ausführungsform ist der Kern 8 an die gesamte Oberfläche der Lage 15, oder an einen Teil von ihr laminiert. Alternativ kann der Kern 8 auf eine gewünschte Größe geschnitten und einfach derartig innerhalb der Schale 16 platziert werden, dass das Nahrungsmittelprodukt auf dem Kern ruhen wird. Optional kann der ausgeschnittene Kern 8 an die obere Oberfläche der Lage 15 geklebt oder anderweitig an ihr angehaftet werden, um den Kern innerhalb der Schale am Platz zu halten. Akzeptable Klebstoffe können jegliche Klebstoffe sein, die mit den zwei Lagen kompatibel sind, und die für die Nutzung in einer Nahrungsmittelverpackungsumgebung akzeptabel sind. Beispiele derartiger Klebstoffe umfassen Ethylenvinylacetat (EVA); Acrylharze, Urethane, Polyamide, Polyester, Polyamide, usw. Ein Beispiel eines geeigneten EVA-Klebstoffs ist Airflex 460, der von Air Products erhältlich ist.
  • Sämtliche der hierin zitierten U. S. Patente werden hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen. In dem Fall eines Konflikts bei der Terminologie, gilt die vorliegende Offenbarung.
  • Die Absorptionskerneinheit der vorliegenden Erfindung umfasst eine Faser-Absorptionslage mit einer oberen Fluidaufnahme-Oberfläche und einer unteren Oberfläche in Kontakt mit einer oberen Oberfläche eines synthetischen Trägers, und einer dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, die mit der unteren Oberfläche des Trägers integriert ist. Viele der Materialien, die für die Ausführung dieser Erfindung nützlich sind, sind in der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 2002-0013560-A1 beschrieben.
  • Der Faser-Absorptionskern kann durch die Verwendung von im Stand der Technik bekannten Materialien und Techniken ausgebildet werden. Zum Beispiel kann der Kern eine oder mehrere Lagen oder Schichten von natürlichen oder synthetischen Fasern umfassen, nachstehend als eine „Absorptionslage” bezeichnet. Cellulosehaltige Fasern bzw. Cellulosefasern werden für die Verwendung in der Absorptionslage bevorzugt. Die Absorptionslage kann durch die Verwendung von Nasslege-(wetlaid) oder Luftlege-(airlaid)Techniken ausgebildet werden, obwohl Luftlegeverfahren bevorzugt sind. Bindemittel, wie beispielsweise Nassfestigkeitsmittel, Latex-Emulsionen, thermoplastische Bikomponentenfasern („Bico”), thermoplastische Bindepulver, einschließlich Polefine und Polyester, und Kombinationen davon, können in die Absorptionslage aufgenommen werden. Der Begriff „mehrfach-verbunden (multibonded)” wird verwendet, um eine Absorptionslage zu beschreiben, die eine Kombination von Bindemitteln, einschließlich einer bevorzugten Kombination von Latex und Bico, aufgenommen hat. Kleine Mengen eines wasserbasierten hydrophilen Emulsionsbindemittels kann auf die Oberflächen der Absorptionslage aufgebracht werden, um ein „Weg- bzw. Abstauben” von losen Fasern und anderen Partikeln zu verringern. Ferner können für eine verbesserte Absorption von Fluiden superabsorbierende Polymere (SAP) in die Absorptionslage aufgenommen werden. SAP können in die Absorptionslage als Partikel, Granulate, Flocken, Fasern (SAF), usw. aufgenommen werden, und können als eine diskrete Schicht eingefügt werden, oder mit den Fasern der Absorptionslage gemischt werden. Materialien, wie beispielsweise Füllstoffe, Parfüms, oberflächenaktive Stoffe und Additive können in dem Kern enthalten sein. Wünschenswerte Absorptionskerne, die zur Verwendung bei der Ausführung dieser Erfindung geeignet sind, und Komponenten, die zur Verwendung in den Kernen geeignet sind, sind in WO 99/16961 , WO 99/63922 , WO 99/63923 , WO 99/63925 , WO 00/41882 und WO 00/38607 beschrieben.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Absorptionskerneinheit dieser Erfindung als eine Multi-Zonen-, oder Multi-Schicht-, oder Multi-Lagen-Absorptionsstruktur beschrieben werden, die zwei oder mehr verschiedene Schichten aufweist. Die Begriffe „Schicht” und „Schichten”, wie hierin verwendet, beziehen sich auf Bereiche mit Lagen, welche die unitäre Struktur bzw. Einheitsstruktur bilden. Die Einheitsstruktur ist durch ein Zusammenbauen der Schichten auf eine kontinuierliche Art aufgebaut, in einer Reihe von Grundverfahren, die zu der Herstellung der Absorptionskerneinheit führt. Die Schichten der Einheitsstruktur sind kein Zusammenbau oder Laminat von vorgeformten Lagen oder Zwischenlagen, die an einer Umformlinie zusammengebaut werden. Trotz der vorherigen Aussage können, bei einer optionalen Variation einer bevorzugten Ausführungsform, die das kontinuierliche Luftlege-Verfahren dieser Erfindung betrifft, ein synthetischer Träger mit einem geringen Basisgewicht, oder eine separate Schicht verwendet werden, um die Herstellung von einer Faser-Absorptionslage mit einer Vielzahl von Schichten zu erleichtern. Bei einer Ausführungsform weist eine bevorzugte Absorptionskerneinheit dieser Erfindung zwei oder mehr Schichten auf, von der zumindest eine Schicht eine Faser-Absorptionslage ist, mit einer oberen Fluidaufnahme-Oberfläche und einer unteren Oberfläche in Kontakt mit einer oberen Oberfläche eines synthetischen Trägers, und einer dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, die mit der unteren Oberfläche des Trägers integriert ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Absorptionskerneinheit auf eine kontinuierliche Art unter Verwendung der Luftlege-Technologie hergestellt, bei der ein bestimmter bzw. individueller Formkopf Material für eine einzelne Schicht vorsieht, und ein Grundverfahren in der Reihe bildet. Andere Grundverfahren in der Reihe umfassen das Aufbringen eines (Blasen-)Schaums (froth), Schaums (foam), Trockenpulvers oder Sprays, der die dampfdurchlässige oder nichtdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere erzeugt, und kann Kompressions-, und Kalandrier- und Trockenverfahren umfassen. Die Feuchtigkeitsbarriere kann in jedem Stadium der Herstellung der Absorptionskerneinheit aufgebracht werden, z. B. nachdem sämtliche Schichten ausgebildet wurden, oder nachdem irgendeine oder mehrere Schichten ausgebildet wurden.
  • Im Allgemeinen wird hierin der Begriff „(Blasen-)Schaum” verwendet, um einen Schaum mit einer geringen Viskosität und einer schlechten Stabilität zu beschreiben, der nach der Aufbringung der Faser-Absorptionslage auf die untere Oberfläche leicht zusammenfällt, zur Ausbildung einer hydrophoben dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, die mit der unteren Oberfläche der Absorptionslage integriert ist, und wobei die Feuchtigkeitsbarriere eine Struktur aufweist, die im Wesentlichen mit einem hydrophoben Material beschichtete Fasern umfasst. Die Begriffe „Standschaum” und „Standschaumbarriere” werden verwendet, um einen festeren bzw. kräftigeren Schaum zu beschreiben, der nach der Aufbringung auf die untere Oberfläche einer Faser-Absorptionslage, um integriert mit der unteren Oberfläche der Absorptionslage eine hydrophobe dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere auszubilden, zu einer gewissen Faserbeschichtung führt, wobei die Feuchtigkeitsbarriere aber auch einen netzförmigen bzw. maschigen Rest von einer Barrierematerial-Emulsion aufweist, der sich von dem unteren Oberflächenbereich der Absorptionslage erstreckt, um eine äußere netzförmige Schaumbarriere auszubilden.
  • Die Absorptionskerneinheit dieser Erfindung weist ein Basisgewicht von etwa 75 g/m2 (Gramm pro Quadratmeter) oder größer auf, im Allgemeinen von etwa 80 bis etwa 1.000 g/m2, und vorzugsweise von etwa 100 g/m2 bis etwa 500 g/m2, und besonders bevorzugt von etwa 125 g/m2 bis etwa 350 g/m2.
  • Bei einer anderen Ausführungsform weist ein atmungsaktiver, teilweise faseriger oder nicht faseriger Vliesstoff oder Struktur mit einem oder mehreren nach dem Spinnvliesverfahren hergestellten (spunbond), heißluftgezogenen (meltblown), angepassten (conformed), gebundenen kardierten (bonded carded), oder geschäumten Bestandteilen, ein Basisgewicht von etwas 45 g/m2 oder größer für das gesamte Material oder Struktur auf.
  • Die Absorptionskerneinheit dieser Erfindung weist eine Dichte von etwa 0,03 g/cc bis etwa 0,7 g/cc auf, vorzugsweise von etwa 0,04 g/cc bis etwa 0,3 g/cc.
  • Die Strukturen dieser Erfindung können natürlich Fasern, synthetische Fasern oder Mischungen aus beiden, natürlichen und synthetischen Fasern umfassen. Beispiele der Arten von natürlichen Fasern, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Fluff-Cellulosefasern, die aus Baumwolle hergestellt sind, Weichholz- und/oder Hartholzpulpe, Stroh, Keaf-Fasern, Cellulosefasern, die durch chemische, mechanische und/oder thermische Behandlungen modifiziert sind, Keratin-Fasern, wie beispielsweise Fasern, die von Federn, Bagasse, Hanf und Flachs erhalten werden, sowie künstliche Stapelfasern, die mit natürlichen Polymeren wie beispielsweise Cellulose, Chitin und Keratin hergestellt sind. Cellulosefasern umfassen chemisch modifizierte Cellulose, wie beispielsweise durch Vernetzungsmittel chemisch steifer gemachte Cellulosefasern, mit Merzerisiermitteln behandelte Fasern und Celluloseacetat. Beispiele von geeigneten synthetischen Matrixfasern umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyester, einschließlich Polyesterterephthalat (PET), Polyamid, Polyacetate, Celluloseacetat und Reyonfasern. Bestimmte hydrophobe synthetische Fasern, wie beispielsweise Polyolefine, können mit einem oberflächenaktiven Stoff oberflächenbehandelt werden, um die Benetzbarkeit zu verbessern, oder können unbehandelt verwendet werden, abhängig von ihrer beabsichtigten Funktion innerhalb des Kerns.
  • Beispiele von Bindemitteln, die bei der Absorptionsstruktur der vorliegenden Erfindung nützlich sein können, umfassen Polymerbindemittel in einer festen oder flüssigen Form. Der Begriff „Polymerbindemittel” bezieht sich auf jede Zusammensetzung, die in der Lage ist, Fase-zu-Fase-Verbindungen zwischen Matrixfasern zu erzeugen, um die Integrität der Schicht zu erhöhen. Gleichzeitig kann das Bindemittel optional Fasern und SAP-Partikel oder SAF miteinander verbinden.
  • Zum Beispiel kann eine Dispersion von natürlichem oder synthetischem Elastomerlatex als ein Bindemittel verwendet werden. Thermoplastische Fasern oder Pulver, die im Stand der Technik bekannt sind, werden gewöhnlicherweise auch verwendet, um eine Verbindung vorzusehen, auf ein Erwärmen der Absorptionsstruktur bis auf den Schmelzpunkt der thermoplastischen Faser oder des Pulvers hin. Andere Bindemittel, die zur Stabilisierung der Absorptionsstruktur der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Bindungsmittel, die zum Verbinden von Cellulosefasern verwendet werden. Diese Mittel umfassen in Wasser dispergierte Polymere, die nach der Aufbringung auf die Faserbahn ausgehärtet werden und Verbindungen zwischen Fasern oder zwischen Fasern und SAP-Partikeln oder SAF erzeugen. Beispiele derartiger Mittel umfassen verschiedene kationische Stärkederivate und synthetische kationische Polymere mit vernetzbaren funktionellen Gruppen, wie beispielsweise Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrinaddukte, kationische Stärke, Dialdehydstärke und dergleichen. Jegliche Kombination der oben beschriebenen Polymerbindemittel kann zur Stabilisierung der Struktur der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bindemittel, die bei den Strukturen der Erfindung nützlich sind, umfassen Bindemittel in flüssiger Form oder mit einem flüssigen Träger, einschließlich Latexbindemitteln. Nützliche Latexbindemittel umfassen Vinylacetat und Acrylester-Copolymere, Ethylenvinylacetat-Copolymere, zum Beispiel Air Products AIRFLEX EP 1188, Styrenbutadiencarboxylat-Copolymere und Polyacrylnitrile, und die beispielsweise unter den Handelsnamen von Airbond, Airflex und Vinac von Air Products, Inc., Hycar und Gedeon von Goodrich Chemical Co., und Fulatex der H. B. Fuller Company verkauft werden. Alternativ kann das Bindemittel ein Nicht-Latexbindemittel sein, wie beispielsweise Epichlorhydrin und dergleichen.
  • Zum Verbinden der Fasern im Besonderen, und zur strukturellen Integrität der Absorptionskerneinheit im Allgemeinen, können wasserbasierte Latexbindemittel verwendet werden. Alternativ, oder in Kombination mit einem Latexbindemittel können thermoplastische Bindematerialien (Fasern oder Pulver) verwendet werden, für ein Verbinden auf ein Erwärmen bis zum Schmelzpunkt des thermoplastischen Bindematerials hin. Geeignete thermoplastische Bindematerialien umfassen thermoplastische Fasern, wie beispielsweise thermoplastische Bikomponenten-Fasern („Bico”). Bevorzugte thermoplastische Bindefasern schaffen eine gesteigerte Adhäsion für einen großen Bereich von Materialien, einschließlich synthetischen und natürlichen Fasern, Partikeln, und synthetischen und natürlichen Trägerbögen. Eine exemplarische thermoplastische Bico-Faser ist Celbond Typ 255 Bico-Faser von KoSa.
  • Andere geeignete thermoplastische Fasern umfassen Polypropylene, Polyester, Nylon und andere Olefine, oder Modifikationen davon. Eine bevorzugte thermoplastische Faser ist FiberVisions-Typ AL-Adhesion-C Bicomponent Fiber, die einen Polypropylen-Kern und eine aktivierte Copolyolefin-Hülle enthält.
  • Funktionelle Partikel zur Verwendung in den Absorptionskernen der Erfindung umfassen Partikel, Flocken, Pulver, Granulate oder dergleichen, die als Absorbenzien oder Steuermittel dienen, wie beispielsweise Zeolite oder Calciumcarbonate, Bicarbonate, insbesondere Natriumbicarbonat, Aromen, anti-mikrobische Mittel und dergleichen. Die Partikel können jegliches funktionelles Pulver oder andere Partikel mit einem Partikeldurchmesser bis zu 3.000 μm (Mikrometer) umfassen. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen umfassen die funktionellen Partikel, die in dem Kern verwendet werden, superabsorbierende Polymer-Partikel („SAP”). Bei einer wünschenswerten Ausführungsform dieser Erfindung enthält die Absorptionskerneinheit von etwa 5 bis etwa 90 Gewichtsprozent von SAP, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent von SAP, besonders bevorzugt von etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent von SAP.
  • Die U.S. Patente Nr. 5,147,343 ; 5,378,528 ; 5,795,439 ; 5,807,916 ; und 5,849,211 beschreiben derartige verschiedene superabsorbierende Polymere und Herstellungsverfahren.
  • Beispiele der Arten von SAP-Partikeln, die mit dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen superabsorbierende Polymere in ihrer Partikelform, wie beispielsweise unregelmäßige Granulate, kugelförmige Partikel, Stapelfasern und andere längliche Partikel. Der Begriff „superabsorbierendes Polymer” oder „SAP” bezieht sich auf ein normalerweise wasserlösliches Polymer, das vernetzt wurde. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Polymeren, wie beispielsweise Carboxyl-Polyelektrolyten, zur Erzeugung von Hydrogel-bildenden Materialien sind bekannt, wobei sie jetzt gewöhnlicherweise als Superabsorbenzien oder SAPs bezeichnet werden, und es ist bekannt, derartige Materialien zu verwenden, um das Absorptionsvermögen von Wegwerf- bzw. Einweg-Absorptionsartikeln zu steigern. Es gibt auch bekannte Verfahren der Vernetzung von Carboxyl-Polyelektrolyten, um superabsorbierende Polymere zu erhalten. SAP-Partikel, die bei der Ausführung dieser Erfindung nützlich sind, sind von einer Anzahl von Herstellern kommerziell erhältlich, einschließlich Dow Chemical (Midland, Michigan), Stockhausen (Greensboro, North Carolina), und Chemdal (Arlington Heights, Illinois). Ein herkömmliches superabsorbierendes Polymer-Granulat basiert auf Poly(Acrylsäure), die während der Polymerisation mit einer beliebigen Anzahl von multi-funktionellen Co-Monomer-Vernetzungsmitteln vernetzt wurde, wie im Stand der Technik bekannt ist. Beispiele von multi-funktionellen Vernetzungsmitteln werden in den U.S. Patenten Nr. 2,929,154 ; 3,224,986 ; 3,332,909 ; und 4,076,673 angeführt.
  • Andere wasserlösliche Polyelektrolyt-Polymere sind dafür bekannt, für die Zubereitung von Superabsorbenzien durch Vernetzung nützlich zu sein, wobei diese Polymere Carboxymethyl-Stärke, Carboxymethyl-Cellulose, Chitosan-Salze, Gelatine-Salze usw. umfassen. Sie werden jedoch gewöhnlicherweise nicht in einem industriellen Maßstab zur Steigerung des Absorptionsvermögens von Einmal-Absorptionsartikeln verwendet, hauptsächlich aufgrund einer geringen Absorptionseffizienz oder höheren Kosten.
  • Partikelförmige superabsorbierende Polymere werden auch ausführlich in den U.S. Patenten Nr. 4,102,340 und Re 32,649 beschrieben.
  • Geeignete SAPs führen zu einer Ausbeute von großen Gelvolumen oder großer Gelstärke, wie durch den Schermodul des Hydrogels gemessen. Derartige bevorzugte SAPs enthalten relativ hohe Grade von Polymermaterialien, die durch Kontakt mit synthetischem Urin extrahiert werden können (sogenannte „extrahierbare Stoffe”). SAPs sind bekannt und von verschiedenen Quellen kommerziell erhältlich. Ein Beispiel ist ein Stärke-Graft-Polyacrylhydrogel, das unter dem Namen IM1000 vermarktet wird (BASF; Portsmouth, VA). Andere kommerziell erhältliche SAPs werden unter der Marke SANWET (Sanyo Kasei Kogyo; Kabushiki, Japan), SUMIKA GEL (Sumitomo Kagaku Kabushiki; Haishi, Japan), FAVOR (Stockhausen; Garyville, LA) und den ASAP Reihen (BASF; Aberdeen, MS) vermarktet. Am meisten bevorzugt für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind Polyacryl-basierte SAPs. So wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können SAP-Partikel von jeglicher Größe oder Form verwandt werden, die zur Verwendung in einem Absorptionskern geeignet sind.
  • Eine dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere, die mit der unteren Oberfläche einer Absorptionslage, welche nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist, integriert ist, wird durch ein Aufbringen eines hydrophoben Materials auf ein Fasersubstrat ausgebildet, wobei es für sie wünschenswert ist, dass sie eine Barriere für die Durchlässigkeit von Flüssigkeiten bildet, aber wobei es für sie auch wünschenswert ist, den Durchgang von Dämpfen, einschließlich Wasserdampf, zuzulassen. Die hydrophobe Feuchtigkeitsbarriere umfasst ein hydrophobes Material, das die Fasern der unteren Oberfläche der Absorptionslage zumindest teilweise bedeckt. Das hydrophobe Material kann ein natürliches oder synthetisches Polymer sein, oder eine Mischung daraus. Der Begriff „dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere, integriert mit der unteren Oberfläche von einer Absorptionslage”, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass das Barrierematerial zumindest einige der einzelnen Fasern der Absorptionslage teilweise bedeckt, wie in den 5 und 7 der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 2002-0013560-A1 (die '560-Anmeldung) gezeigt, aber dass kein kontinuierlicher Film ausgebildet wird. Die Absorptionslage bleibt dampfdurchlässig, da die Porenstruktur zwischen den unbehandelten Fasern, in den 4 und 6 der '560-Anmeldung gezeigt, im Wesentlichen offen bleibt, nach einer Behandlung zur Ausbildung der Barriere, wie in den 5 und 7 gezeigt.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Feuchtigkeitsbarriere dampfundurchlässig bzw. nahezu dampfundurchlässig sein. Bei bestimmten dieser Ausführungsformen ist es wünschenswert, das hydrophobe Material durch ein hydrophiles Material zu ersetzen.
  • Eine dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere ist mit der unteren Oberfläche von einer Absorptionslage integriert, wo das hydrophobe Barrierematerial zumindest einige der einzelnen Fasern der Absorptionslage bedeckt, und wo sich ein netzförmiger Rest einer Barrierematerial-Emulsion von dem Oberflächenbereich der Absorptionslage erstreckt, um eine äußere netzförmige Schaumbarriere auszubilden, wie in den 10 und 11 der '560-Anmeldung gezeigt. In 10 zeigt die REM-Mikrophotografie bei 80X mehrere Fasern, die mit dem netzförmigen Rest der Barrierematerial-Emulsion vermischt sind.
  • Hydrophobe Materialien, die zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet sind, umfassen eine große Vielzahl von Materialien, die dafür bekannt sind, dass sie wasserabweisend sind, wie zum Beispiel wasserunlösliche thermoplastische organische Materialien, einschließlich Kohlenwasserstoffe und natürlich auftretende Harze aus Petroleum, Asphalt und Steinkohlenteer, organische Siliziumverbindungen, einschließlich Polyorganosiloxane, Polysiloxane mit Halogenen, insbesondere Fluor, Halokohlenwasserstoffe, insbesondere Polymere mit Chlor und Fluor, und verschiedene Polymere in der Form von natürlichen oder synthetischen Emulsionen. Emulsionspolymere, die zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet sind, umfassen Gitter mit Polymeren, Copolymeren, sowie Mischungen und Gemische von Polymeren und Copolymeren, die in polymerisierter Form ein oder mehrere Momomere von Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylalkohol, Acrylharze, Acrylate, Acrylnitril, Ethylen, Propylen, Styren, Butadien, Isopren, und verschiedene halogenierte Gegenstücke davon, enthalten.
  • Bei einem Beispiel, das nicht Teil der beanspruchten Erfindung bildet, ist die dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere durch ein Aufbringen einer hydrophoben Polymer-Latex-Emulsion auf die untere Oberfläche der Absorptionslage ausgebildet. Bei zumindest einer Ausführungsform ist es wünschenswert, dass eine Barriere hergestellt wird, die einen Kontaktwinkel für Wasser, auf dem aus einer Emulsion gegossenen Film, von etwa 80° oder größer aufweist, bei Messung durch einen Kontaktwinkeltest (untenstehend beschrieben). Geeignete hydrophobe Polymeremulsionen umfassen Emulsionen von beiden, natürlichen und synthetischen Polymeren, einschließlich synthetischen Latizes. Verschiedene Hersteller liefern derartige Latex-Emulsionen, einschließlich Rohm und Haas, B. F. Goodrich, Air Products Polymers und Unichem Inc.. Eine bevorzugte Latex-Emulsion ist Unibond 0930 (Unichem Inc., Greenville, SC), die ein Acrylpolymer ist. Die Emulsion kann durch eine Vielzahl von bekannten Verfahren aufgebracht werden, einschließlich Sprühen, Bürsten, Rakel, Walze, und Schaum. Eine Schaumaufbringung wird bei diesem Aspekt der Erfindung bevorzugt.
  • Das bevorzugte Aufbringungsverfahren umfasst das Einspritzen von Luft in eine Emulsion, um Blasen auszubilden und einen temporären Schaum, oder Blasenschaum, zu erzeugen. Bei diesem Aufbringungsverfahren tritt der Zusammenfall des Blasenschaums und die Beseitigung der Luftblasen während des Prozesses der Trocknung und Aushärtung der Emulsion auf. Vorteile der Schaumaufbringung sind eine gleichmäßigere Reagenzverteilung, die Fähigkeit, das Reagenz mit höheren Feststoffgehalten aufzubringen, und eine bessere Steuerung des Eindringens des Reagenz in das Substrat.
  • Für die Ausführungsform dieser Erfindung, bei der die erzeugte Feuchtigkeitsbarriere einen netzförmigen Rest einer Barrierematerial-Emulsion aufweist, der sich von dem unteren Oberflächenbereich der Absorptionslage erstreckt, um eine äußere netzförmige Schaumbarriere auszubilden, wird es bevorzugt Schaum zu verwenden, der eine höhere Stabilität aufweist als die leicht zusammenfallbaren Schäume, die für eine Feuchtigkeitsbarriereausbildung verwendet werden, wenn keine äußere netzförmige Schaumbarriere erzeugt wird.
  • Für eine Beschreibung von geeigneten herkömmlichen Schaumbildungsverfahren und Schaumstabilisatoren und Schaummitteln, wird Bezug genommen auf Mage, E. W., „Latex Foam Rubber”, John Wiley and Sons, New York (1962) und Rogers, T. H., „Plastic Foams”, Paper, Reg. Tech. Conf., Palisades Sect., Soc. Plastics Engrs., New York, November, 1964. Am gebräuchlichsten sind die Alkalimetall-, Ammoniak- und Aminseifen aus gesättigten oder ungesättigten Säuren, zum Beispiel mit von etwa 12 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen. Beispiele von geeigneten Seifen umfassen Talgseifen und Kokusnussölseifen, vorzugsweise die flüchtigen Amin- oder Ammoniakseifen, so dass der flüchtige Teil aus dem Schaum verdunstet. Andere nützliche Schaumbildungs/Schaumstabilisierungsmittel umfassen Laurylsulfat-Laurylalkohol, Laurylsulfat-Laurinsäure, Natriumlaurylsulfat, und andere gewöhnlich verwendete geschäumte Stabilisatoren oder Schaummittel.
  • Eine bevorzugte Emulsion für die Ausbildung der Feuchtigkeitsbarriere, die mit einem netzförmigen Rest einer Barrierematerial-Emulsion hergestellt wird, der sich von dem unteren Oberflächenbereich der Absorptionslage erstreckt, um eine äußere netzförmige Schaumbarriere auszubilden, ist Unibond 0938 von Unichem, welches ein in einer Wasserbasis dispergiertes Acrylpolymer ist. Für Unibond 0938 wird eine Aufbringung durch Schaum bevorzugt.
  • Unibond 0938 wurde so entwickelt, dass es nicht auf der Oberfläche zusammenfällt, auf der es aufgeschäumt wird. Nachdem der Unibond 0938-Schaum getrocknet und ausgehärtet ist, verbleibt eine elastische, netzförmige Struktur, ein netzförmiger Rest der Barrierematerial-Emulsion auf der Oberfläche. Siehe 8–11 der '560 Anmeldung, die Rasterelektronenmikrobilder (REMs) von behandelten und unbehandelten Oberflächen sind.
  • Ob die ausgebildete Feuchtigkeitsbarriere einen netzförmigen Rest der Barrierematerial-Emulsion aufweist, ist im Allgemeinen hauptsächlich eine Folge der Stabilität des Schaums, die durch die Art des Emulsionspolymers in der Emulsion, ob ein Schaumstabilisator verwendet wird, und die Prozessbedingungen während des Aufbringens beeinflusst wird. In der Praxis wird dies einfach kontrolliert bzw. gesteuert.
  • Ein alternatives Verfahren der Herstellung der Barriere ist das Hinzufügen von Pulver auf eine Oberfläche, wobei es sein kann, dass die Oberfläche gedreht wurde, und auf einer Luftlegelinie kann die Hinzufügung des Pulvers vor, nach oder durch einen oder mehrere Formköpfe stattfinden.
  • Nach der Aufbringung der Latex-Emulsion auf die Oberfläche der Absorptionslage, wird die Emulsion durch ein Entfernen des Wassers durch Trockenen oder Wärmeanwendung ausgehärtet. Optional können Vernetzungsmittel oder andere Aushärtungsmittel verwendet werden. Andere Additive können in der Emulsion enthalten sein, wie beispielsweise Biozide, wasserabweisende Stoffe, Füllstoffe und Farbstoffe. Welche Aufbringungstechnik auch immer verwendet wird, es ist wichtig, dass die Latex-Emulsion in einer ausreichenden Menge aufgebracht wird, um zumindest teilweise eine Mehrzahl der einzelnen Fasern in dem Oberflächenbereich der Absorptionslage zu beschichten. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Oberflächenbereich” auf die Fasern der Absorptionslage, die direkt an der Oberfläche freiliegen, und mehrere Lagen von Fasern unterhalb derart äußersten Fasern, bis zu einer Tiefe von etwa 0,01 mm bis etwa 1,0 mm von der Oberfläche, und vorzugsweise von etwa 0,5 mm bis etwa 0,8 mm von der Oberfläche. Wie hierin verwendet, bezieht sich „teilweise beschichten” auf den durchschnittlichen Teil des Oberflächenbereichs von einer bestimmten Faser, die mit der Emulsion beschichtet ist. Vorzugsweise sind die Fasern durch zumindest genug Emulsion beschichtet, um die Fasern hydrophob zu machen.
  • Gleichzeitig ist es für einige Aspekte wichtig, dass die aufgebrachte Menge der Latex-Emulsion nicht so groß ist, dass eine kontinuierliche Lage oder Film aus Polymer ausgebildet wird, die/der die Poren blockieren würde. Eine kontinuierliche Lage ist aufgrund des ungünstigen Einflusses auf die Wasserdampfpermeabilität der resultierenden Struktur nachteilhaft. Alternativ kann, für Anwendungen, bei denen eine Wasserdampfdurchlässigkeit irrelevant ist, eine undurchlässige Barriere bevorzugt werden.
  • Die Emulsionsmenge, die notwendig ist um beschichtete Fasern vorzusehen, ohne die Ausbildung eines kontinuierlichen Films oder Lage, hängt von der Dichte der Absorptionslage, der Art der verwendeten Fasern, der Art und den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Emulsion, dem Aufbringungsverfahren und dem Aushärtungsverfahren des Absorptionskerns ab.
  • Ohne den Wunsch, durch die Theorie gebunden zu sein, glaubt man, dass die Aufbringung von zumindest einer teilweisen Beschichtung der Oberflächenfasern mit einer Latex-Emulsion eine hydrophobe Feuchtigkeitsbarriere vorsieht, aber weil ein kontinuierlicher Film oder Lage nicht vorhanden ist, lassen die durch die angrenzenden beschichteten Fasern erzeugten Poren eine Durchlässigkeit des Wasserdampfes durch die Barriere zu.
  • Wasserabstoßende Eigenschaften und die Atmungsaktivität von Tuchwaren werden seit mehreren Jahrzehnten untersucht (A. W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces, Second Edition, Wiley, 1967, Kapitel VII und X). Eine Vliesstofffaserbahn kann als ein Bündel zylindrischer Poren (Kapillaren) mit einem Radius r modelliert werden. Der Fluiddruck, der erforderlich ist, um in die Poren zwischen den Fasern eines Vliesstoffes einzudringen, kann mit der Laplace-Gleichung für das Eindringen eines Fluids in ein Rohr näherungsweise bestimmt werden: P = (2θcosθ)/r wobei:
    • P
    = Druck, der erforderlich ist, um ein Fluid durch das Rohr zu drücken
    γ
    = Fluid-Oberflächenspannung
    θ
    = vorrückender Kontaktwinkel
    r
    = Porenradius
  • Diese Gleichung kann verwendet werden, um eine Bahnbenetzung (θ < 90°, P ist positiv) oder eine wasserabweisende Eigenschaft der Bahn (θ > 90°, P ist negativ) zu beschreiben. In dem Fall einer wasserabweisenden Eigenschaft, wird das Fluid die Bahn nicht befeuchten bzw. benetzen, wenn nicht ein Druck von P aufgebracht wird, um das Fluid in die Bahn drücken. Aus der Gleichung wird eine Barrierequalität vorhergesagt, die durch ein Vergrößern des Kontaktwinkels mit einer wasserabweisenden Deckschicht bzw. Finish gesteigert werden kann. Mit anderen Worten sollten die Poren der Bahn so hydrophob wie möglich werden.
  • Scheinbare bzw. relative Kontaktwinkel können durch Oberflächenrauhigkeit im makroskopischen und mikroskopischen Maßstab erhöht werden. Eine Aufbringung eines wasserfest machenden Mittels, das eine mikroskopische Poren-Oberflächenrauhigkeit bewirkt, wird zu einer Vergrößerung des relativen Kontaktwinkels führen, womit die Barrierequalität verbessert wird.
  • Aus der Gleichung wird eine Barrierequalität vorausgesagt, die durch ein Verringern der Größe der Poren zwischen den Fasern zu steigern ist. Idealerweise sollte die Bahn so stark wie möglich sein. Wenn sich Druck aufbaut, wird eine schwache Bahn eine Verformung bewirken, und eine Verformung erhöht r, womit der Druck P erniedrigt wird. Die Stärke der Bahn kann zum Beispiel durch ein Erhöhen der Menge von Bindemittel in der Bahn erhöht werden.
  • Die Größe der Poren zwischen den Fasern in einer Faserbahn wird durch die Fasergröße und die Dichte, oder das Ausmaß der Verdichtung der Bahn, bestimmt. Ein Erhöhen der Dichte der Bahn kann die Größe der Poren zwischen den Fasern verringern, oder die Verwendung von Fasern mit einem kleineren Durchmesser bei der gleichen Dichte kann sie verringern. Kleinere Fasern werden effizienter in einer verdichteten Bahn zusammengepackt, was zu kleineren Poren zwischen den Fasern führt. Aus der Gleichung folgt, dass die Verwendung von kleineren Fasern dazu dient, r zu erniedrigen, womit der Druck P erhöht wird.
  • Ein Füllmaterial kann der hydrophoben Emulsion zugefügt werden, um die Größe der Poren zwischen den Fasern zu verringern. Aus der Gleichung folgt, dass das Zufügen eines Füllstoffs dazu dient, r zu erniedrigen, womit der Druck P erhöht wird. Das Zufügen eines Füllstoffs bei der erfindungsgemäßen Behandlung erhöht die Barrierefunktion durch ein teilweises Blockieren der Poren der Vliesstoffbahn, was zu einer verbesserten Barrierequalität führt. Füllstoffe, die zur Verwendung bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung geeignet sind, umfassen Calciumcarbonat, Bicarbonate, insbesondere Natriumbicarbonat, verschiedene Arten von Ton (Bentonit und Kaolin), Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumcarbonat, Talk, Magnesiumsulfat, Titandioxid, Zeolite, Aluminiumsulfat, Cellulose-artige Pulver, Diatomeenerde, Magnesiumsulfat, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Mica, Kohlenstoff, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Pulpepulver, Holzpulver, Cellulosederivat, Polymerpartikel, Chitin und Chitinderivate.
  • Aus der Gleichung folgt, dass die Barrierequalität so vorhergesagt wird, dass sie der Fluid-Oberflächenspannung direkt proportional ist. Die Barrierebehandlung sollte so dauerhaft wie möglich sein. Jegliche Additive bei der Barrierebehandlung, die sich in dem Fluid auflösen werden, werden ihre Oberflächenspannung wahrscheinlich herabsetzen, womit der Druck P erniedrigt wird.
  • Der Kontaktwinkeltest kann genutzt werden, um den Kontaktwinkel von Wasser auf Filmgüssen von Materialien zu bestimmen, die verwendet werden, um die Barriere zu bilden, und insbesondere wasserbasierte Latex-Emulsionen.
  • Die Emulsion wird mit Wasser verdünnt, um eine Lösung mit 10% Feststoffen auszubilden. Die Lösung wird auf einen Borsilikat-Objektträger aufgebracht, so dass eine sichtbare Beschichtung ausgebildet wird. Der beschichtete Träger wird zur Seite gelegt, um über Nacht bei Umgebungstemperatur und Raumfeuchte zu trocknen. Der beschichtete Träger wird in einem Umluftofen bei 140°C für fünf Minuten ausgehärtet. Der vorrückende Kontaktwinkel wird unter Verwendung eines FTÅ 200 Dynamic Contact Angle und Surface Tension Analyzer (First Ten Angstroms, Portsmouth, VA) gemessen, mit Umkehrosmosebehandeltem Wasser, das mit einer 27-Gauge Nadel injiziert wird. Das FTÅ 200 misst den vorrückenden Kontaktwinkel durch das Tropfenformverfahren.
  • Kontaktwinkel wurden für einen nackten Träger (ein „blanker Träger”) gemessen, für Unibond 0930 und Unibond 0938 (beides Acryllatex-Emulsionen von Unichem Inc., Greenville, SC), und für Airflex 192 (Ethylen-Vinylacetat-Latex-Emulsion, Air Products Polymers, Allentown, PA).
  • Wasser benetzt bevorzugt einige Oberflächen, und perlt bevorzugt auf anderen. Eine Oberfläche kann als hydrophil klassifiziert werden, mit einem Wasser-Kontaktwinkel von weniger als 90°, oder als hydrophob, mit einem Wasser-Kontaktwinkel von größer als 90°, basierend auf der Form, die ein Wassertropfen annimmt, wenn er auf der Oberfläche platziert wird. Tabelle 1. Kontaktwinkelmessungen für Filme, die aus Latex-Emulsionen gegossen werden
    Material Kontaktwinkel
    Nackter Glasträger (blanker Träger) 47,5
    Unibond 0930 95,9
    Unibond 0938 105,8
    Airflex 192 44,4
  • Tabelle 1 zeigt Ergebnisse von Kontaktwinkelmessungen für Filme, die mit Unibond 0930 und Unibond 0938 (Unichem Inc., Greenville, SC) und Airflex 192 (Air Products Polymers, Allentown, PA) Latex-Emulsionen gegossen wurden. Tabelle B-1 zeigt, dass Unibond 0930 und Unibond 0938 beide erfolgreich darin waren, die Oberfläche des Objektträgers hydrophob zu machen, mit einem Kontaktwinkel größer als 90°. Tabelle B-1 zeigt, dass Airflex 192 nicht erfolgreich darin war, den Träger hydrophob zu machen, da es einen Kontaktwinkel von weniger als 90° erzeugte.
  • Jedes Material, das in der Lage ist, bei diesem Test einen Kontaktwinkel von größer als 90° zu liefern, würde ein Kandidat für eine möglich Nutzung bei der vorliegenden Erfindung sein, vorausgesetzt, dass das Material auf eine Oberfläche einer Absorptionslage aufgebracht werden kann, um sie hydrophob zu machen, ohne einen kontinuierlichen Film zu erzeugen, der den Durchgang von Dampf nicht zulässt. Die hydrophoben Emulsionen Unibond 0930 und Unibond 0938 (Unichem Inc., Greenville, SC) sind bevorzugte Latex-Emulsionen zur Verwendung bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einem alternativen Verfahren für die Vorbereitung einer Absorptionskerneinheit, die eine Faser-Absorptionslage umfasst, mit einer oberen Fluid-Aufnahmeoberfläche und einer unteren Oberfläche mit einer hydrophoben dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, die mit der unteren Oberfläche der Absorptionslage integriert ist, kann ein hydrophobes Material in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst werden, und mit der unteren Oberfläche der Absorptionslage in Kontakt gebracht werden, wobei darauf folgt, dass ein Entfernen des Lösungsmittels bewirkt wird. Die Lösung kann auf die untere Oberfläche der Absorptionslage durch Sprühen aufgebracht werden, oder die untere Oberfläche der Absorptionslage kann mit der Lösung durch ein kurzes teilweises Eintauchen in Kontakt gebracht werden, gefolgt durch ein Ablaufenlassen und Verdunsten des Lösungsmittels.
  • Die hydrophobe dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere dieser Erfindung kann mit einer Oberfläche aus duroplastischem oder thermoplastischem zellulären oder nicht zellulären Material integriert sein, das in einem Verbund aus synthetischen Materialien vorhanden sein kann. Verschiedene synthetische Vliesstoffe können als ein Träger bei der Herstellung von Kernen verwendet werden, insbesondere bei Luftlegeverfahren. Das Basisgewicht von diesen synthetischen Trägern beträgt wünschenswerterweise von etwa 8 g/m2 (Gramm pro Quadratmeter) bis etwa 100 g/m2, vorzugsweise von etwa 9 bis etwa 60 g/m2, besonders bevorzugt von etwa 13,5 bis etwa 22 g/m2. Geeignete Trägervliesstoffe sind heißluftgezogene (meltblown), nach dem Spinnvliesverfahren hergestellte (spunbonded), kardierte, vernadelte, Garnett- bzw. Reißspinn-, harzgebundene, thermisch gebundene und punktgebundene Materialien, die beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyesterterephthalat (PET), Nylon 6, Nylon 6,6, Polymilchsäure, Polyvinylalkohol hergestellt sind. Eine bevorzugte Gruppe von Trägermaterialien enthält zumindest ein heißluftgezogenes Element. Das Vorhandensein eines heißluftgezogenen Elements in dem Träger in Verbindung mit der hydrophoben dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, die mit dem Träger integriert ist, ist für die Realisierung von hervorragenden Barriereeigenschaften besonders wichtig. Ein bevorzugtes Trägermaterial ist ein Spunbond/Meltblown/Spunbond Vliesstoff mit einem Basisgewicht von etwa 10 bis etwa 25 g/m2. Es ist wünschenswert, dass das heißluftgezogene Element zumindest etwa 1 g/m2 beträgt, und vorzugsweise von etwa 2 g/m2 bis etwa 12 g/m2, besonders bevorzugt von etwa 2,5 bis etwa 9 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 3 bis etwa 7 g/m2, und noch mehr bevorzugt von etwa 4 bis etwa 5 g/m2.
  • Bei anderen Ausführungsform, welche die Nutzung von synthetischen Trägern umfassen, kann eine zweite hydrophobe dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere, mit der obersten Faserlage integriert, in dem Absorptionskern verwendet werden. Die Eigenschaften der zwei Feuchtigkeitsbarrieren, wie beispielsweise das Basisgewicht des hydrophoben Materials, und sogar die Hydrophobie selbst, können so variiert werden, dass der hergestellte Kern zwei äußere Oberflächen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweist.
  • Atmungsaktive Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung weisen wünschenswerterweise bei Messung durch den modifizierten EDANA Nonwoven-Repellency Test 120.1-80, einen Hydrodruck von 30 mm oder größer auf, vorzugsweise von 50 mm oder größer, besonders bevorzugt von 70 mm oder größer, insbesondere bevorzugt von 90 mm oder größer, noch bevorzugter von 200 mm oder größer.
  • Atmungsaktive Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung weisen wünschenswerterweise, bei Messung durch den Standard-Durchschlagtest, einen Durchschlag von 1,8 g oder weniger auf, vorzugsweise von 1,2 g oder weniger, besonders bevorzugt von 0,7 g oder weniger, insbesondere bevorzugt von 0,1 g oder weniger, und noch bevorzugter von 0,02 g oder weniger.
  • Atmungsaktive Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieses Aspekts der Erfindung weisen wünschenswerterweise, bei Messung durch das modifizierte ASTM D 737-96, eine Luftpermeabilität von etwa 3 bis etwa 7 m3/min/m2 (11–22 ft3/min/ft2) auf. Bei anderen Ausführungsformen kann die Luftpermeabilität sehr gering sein, sich Null annähernd.
  • Atmungsaktive Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung weisen wünschenswerterweise, bei Messung durch den Wasserdampf-Übertragungsratentest (WVTR-Test), der eine Modifikation des ASTM E 96-95 ist, eine Wasserdampf-Übertragungsrate von 500 g/m2/24 h oder größer auf, vorzugsweise von 1.000 g/m2/24 h oder größer, besonders bevorzugt von 2.000 g/m2/24 h oder größer, und insbesondere bevorzugt von 3.000 g/m2/24 h oder größer.
  • Atmungsaktive Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung mit einem WVTR von 500 g/m2/24 h oder größer, weisen wünschenswerterweise Barriere-Effektivitätswerte von 10 mm oder größer auf, noch wünschenswerter von 30 mm oder größer, vorzugsweise von 50 mm oder größer, besonders bevorzugt von 75 mm oder größer, insbesondere bevorzugt von 100 mm oder größer, und noch mehr bevorzugt von 230 mm oder größer.
  • Bei mehreren Ausführungsformen sehen die atmungsaktiven Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung Strukturen vor, die für Nahrungsmittel- und Haushaltanwendungen nützlich sind. Im Bereich dieser Erfindung sind Ausführungsformen, bei denen diese Strukturen in Kombination mit einem oder mehreren Kunststoffstrukturelementen verwendet werden, die im Stand der Technik für Nahrungsmittellagerung, -transport, -auslage oder -präsentation bekannt sind, wie beispielsweise Schaumschalen für Fleisch, Geflügel oder Fisch.
  • Bei einigen Ausführungsformen würde das Material oder der Kern, zum Beispiel mit einem Schmelzklebstoff, in eine Schale geklebt sein. Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich, wie beispielsweise in die Schale mit der Barriere nach oben gewandt geklebt, in die Schale mit der Barriere nach unten gewandt geklebt, in einem Beutel eingeschlossen, mit abgedichteten Kanten, oder bei verschiedenen Laminaten mit anderen sich überlagernden Materialien verwandt. Ein bevorzugtes Verfahren der Verwendung ist es, einfach einen Kern in einer Schale mit der Barriere nach oben gewandt zu platzieren.
  • Bei mehreren Ausführungsformen sehen die atmungsaktiven Fasermaterialien und Absorptionskerneinheiten dieser Erfindung Strukturen vor, die für die Filtration nützlich sind. In dem Bereich dieses Aspekts der Erfindung sind Ausführungsformen, bei denen diese Strukturen in Kombination mit einem oder mehreren Strukturelementen verwendet werden, die im Stand der Technik zur Filtration bekannt sind, für eine angemessene Einschließung des atmungsaktiven Fasermaterials oder Absorptionskerneinheit, so dass es/sie in einem Filtrationsprozess verwendet werden kann.
  • Testverfahren
  • Die folgenden Testverfahren wurden genutzt, um die Wasserdampf-Übertragungsrate, Luftpermeabilität, den Durchschlag und hydrostatischen Druck für die Strukturen zu messen, die in den folgenden Beispielen erzeugt wurden.
  • Wasserdampf-Übertragungsrate
  • Das Verfahren wird verwendet, um die Wasserdampf-Übertragungsrate („Water Vapor Transmission Rate”, WVTR) durch Luftlege-Handbögen zu bestimmen, und ist eine Modifikation des ASTM E 96-95.
  • Eine Vorrichtung für diesen Test umfasst eine Vapometerschale (#68-1, Thwing-Albert Instrument Co., Philadelphia, PA) und einen Umluftofen, der in der Lage ist, eine Temperatur von 38°C plus oder minus 1°C zu halten (Lindberg/Blue M. Lindberg/Blue M Co., Asheville NC, oder Äquivalent). Eine kreisförmige Probe mit 7,6 cm (drei Inch) Durchmesser wird aus einem Handbogen geschnitten. Einhundert Milliliter von deionisiertem Wasser wird in die Vapometerschale platziert. Das Testmaterial wird über der Schalenöffnung platziert. Der Schraubflansch wird über dem Testmaterial festgedreht, wobei ein freiliegender Probenbereich von 33,17 Quadratzentimeter bleibt. Das Anfangsgewicht der Schale wird aufgenommen. Die Schale wird auf einem Tablett platziert und in den Umluftofen für 24 Stunden bei 38°C gestellt. Nach 24 Stunden wird die Schale aus dem Ofen entfernt und erneut gewogen, um den Gesamtwasserverlust zu bestimmen. Die WVTR wird wie folgt berechnet: WVTR (g/m2/24 Stunden) = [Gesamtwasserverlust über 24 Stunden (g) × 301,5]
  • Der Bericht für jeden Test umfasst die durchschnittliche WVTR (n = 3) für behandelte Proben, verglichen mit der durchschnittlichen WVTR (n = 3) für das unbehandelte Kontrollmaterial. Es ist anzumerken, dass die relative Feuchte innerhalb des Ofens bei diesem Test nicht besonders gesteuert wird.
  • Luftpermeabilität
  • Dieses Verfahren ist eine Modifikation des Standard-Luftpermeabilitätsstests für gewebte Tuchware und Vliestuchware, ASTM D 737-96. Die Luftpermeabilität durch die behandelten Proben wird mit der Luftpermeabilität durch unbehandelte Proben verglichen, um die relative Permeabilitätseffektivität anzugeben.
  • Die Luftpermeabilität von Absorptionskernhandbögen wird unter Verwendung eines Luftpermeabilitätstestgeräts bestimmt (Model 9025, mit digitalen „A” und „B” Messgeräten modifiziert, U. S. Testing Co., Inc., 1415 Park Ave., Hoboken, NJ 07030). Insbesondere werden drei Handbögen pro experimenteller Probe (n = 3) getestet, unter Verwendung des Luftpermeabilitätstestgeräts. Für jeden Handbogen wird ein Druckabfall von 1,3 cm (0,5 Inch) von Wasser über dem Handbogen hergestellt. Ein Luftfluss durch den Bogen wird durch den Druckabfall über einer Öffnung gemessen, wobei er auf einem vertikalen Manometer angezeigt wird. Der durchschnittliche an dem Manometer abgelesene Wert wird in Luftpermeabilität umgewandelt, unter Verwendung von Umwandlungstabellen, die von dem Hersteller des Luftpermeabilitätstestgeräts bereitgestellt werden. Die Luftpermeabilität wird als der Luftfluss in m3/min/m2 und Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß ft3/min/ft2 angegeben.
  • Durchschlag
  • Dieser Test wird genutzt, um den Widerstand des Probenmaterials auf ein Eindringen durch synthetische Menses zu messen.
  • Proben werden in 10,3 cm × 10,3 cm (4 Inch × 4 Inch) Quadrate geschnitten. Jede Probe wird auf eine 10,3 cm × 10,3 cm (4 Inch × 4 Inch) Plexiglasbodenplatte platziert, mit der behandelten Seite nach unten gewandt. Die Probe wird mit einer 3,2 mm (0,125 Inch) dicken, 10,3 cm × 10,3 cam (4 Inch × 4 Inch) Plexiglasoberplatte bedeckt, die ein Loch mit 3,2 cm (1,25 Inch) Durchmesser in ihre Mitte geschnitten hat. Ein 5 ml Insult von synthetischer Menses (Raumtemperatur) wird durch das Loch in der Oberplatte eingeführt. Nachdem 20 Minuten gewartet wurde, wird ein tarierter Stapel von 10 Whatman #3 Filterpapieren, 110 mm Kreise, (Whatman International Ltd., England) auf der Bodenplatte unterhalb der Probe platziert. Ein 2500 g Gewicht wird auf die Plexiglasoberplatte platziert und wird dort für 2 Minuten gelassen. Nach 2 Minuten werden die Filterpapiere entfernt und gewogen. Der Durchschlag wird wie folgt berechnet: Durchschlag (g) = nasses Filterpapiergewicht (g) – Tarierfilterpapiergewicht (g)
  • Dieser Test wird gewöhnlicherweise dreimal durchlaufen (n = 3), und der Durchschnittswert wird in der Einheit von Gramm angegeben.
  • Hydrostatischer(Grenz-)Druck
  • Der hydrostatische Druck (Hydrodruck, „Hydrohead”) wird unter Verwendung einer modifizierten Version des EDANA Nonwoven-Repellency Test 120.1-80 gemessen. Dieser EDANA-Test basiert auf dem Testverfahren ISO 811:1981 – EN 20811:1992. Das EDANA-Verfahren wird durch die Verwendung eines Testdurchmessers von 60 mm; einer Zylinderlänge von 100 mm; eines Manometerdurchmessers von 10 mm (innen); einer Dosierpumpe, die mit einem T-Ventil für ein schnelles Füllen des Zylinders ausgestattet ist; und einer wässrigen Testlösung mit 10% (w/v) Calciumchlorid (General Chemical Co., Parsippany, NJ) modifiziert. Das Calciumchlorid wird verwendet, um ein Anschwellen jeglicher SAP-Partikel in der Testprobe zu hemmen, die ansonsten die Bahnintegrität während des Tests stören könnten. Dieser Test wird gewöhnlicherweise dreimal durchlaufen (n = 3), und der Durchschnittswert wird in der Einheit von Millimeter des Hydrodrucks angegeben.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele werden dargestellt, um ein detaillierteres Verständnis der Erfindung vorzusehen. Die spezifischen Materialien und Parameter sind beispielhaft, und sind nicht dazu beabsichtigt, den Bereich der Erfindung einzuschränken.
  • Lage 1 enthält eine Mischung aus Fasern und Bindemittel, vorzugsweise eine Cellulosepulpe- und Bindemittelmischung, bestehend aus irgendeiner Kombination aus Pulpe, Bindefaser, einem optionalen superabsorbierenden Material und einem Emulsions-Polymerbindemittel. Die Pulpe kann jede von einer Anzahl von Fluff-Cellulosepulpen sein. Eine bevorzugte Fluff-Pulpe ist FOLEY FLUFFS® von Buckeye Technologies Inc., die bei den untenstehenden Beispielen verwendet wurde. Die Bindefaser war eine KoSa F55 Bikomponentenfaser, die aus einem Polyesterkern und einer Polyethylenumhüllung besteht. Das Emulsions-Polymerbindemittel war ein Ethylvinylacetat-Copolymer, das von Air Products unter dem Handelsnamen AirFlex 192 verkauft wird. Das superabsorbierende Material kann in der Form von Granulaten, Fasern, Pulver, Flocken, wobei Granulate und Fasern bevorzugt sind. Ein bevorzugtes superabsorbierendes Material ist eine superabsorbierende Faser, FiberdriTM 1261, von Camelot Technologies, die bei den untenstehenden Beispielen verwendet wurde. FiberdriTM weist ein Denier pro Filament von etwa 28 bis etwa 32 auf, einen Feuchtgehalt von etwa 3 bis etwa 7 Gewichtsprozent, einen pH-Wert von etwa 5 bis etwa 7,5. Ein anderes bevorzugtes superabsorbierendes Material ist eine superabsorbierende Faser, wie zum Beispiel OASIS Typ 101, die auf eine Länge von 6 mm geschnitten ist, einen Decitex von 10 aufweist, und einen Durchmesser von etwa 25 bis etwa 35 Mikrometern. Bei einer alternativen Ausführungsform kann diese Lage Fasern und Bindemittel mit sehr wenig oder keinem superabsorbierenden Material enthalten.
  • Lage 2 enthält eine Mischung aus Pulpe, einem optionalen superabsorbierenden Material und Bindefaser. Diese Mischung aus Pulpe und Bindefaser kann die gleiche sein wie die Mischung in Lage 1, oder kann unterschiedlich sein. In diesem Fall wurden die gleichen Komponenten, Foley Fluffs®, Fiberdri 1261 und KoSa F55 verwendet.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der die Materialien der Lagen 1 und 2 identisch sind, und bei der diese Schichten in aufeinanderfolgenden Grundverfahren durch getrennte Köpfe in einem kontinuierlichen Luftlegeprozess hergestellt werden, verschmelzen die Lagen in eine einzelne Schicht mit keinem erkennbaren Merkmal, um anzudeuten, wo das Material, das durch einen Kopf abgelegt ist, endet und das Material, das durch einen anderen Kopf abgelegt ist, beginnt. Andere Ausführungsformen dieser Art können hergestellt werden, bei denen zusätzliche Lagen, die in eine einzelne Schicht verschmelzen, der Struktur in zusätzlichen aufeinanderfolgenden Grundverfahren, durch getrennte Köpfe in einem kontinuierlichen Luftlegeprozess, zugefügt werden.
  • Lage 3 enthält einen Träger, im Allgemeinen einen synthetischen Träger, wie zum Beispiel ein Spunbond/Meltblown/Spunbond (SMS) Polypropylen-Träger oder einen Spunbond-Propylen-Träger. Ein bevorzugter Träger ist ein 17 g/m2 Spunbond/Meltblown/Spunbond (SMS) Polypropylen-Träger, der durch First Quality Nonwovens bereitgestellt wird, und der bei den untenstehenden Beispielen verwendet wurde. Diese Lage enthält optional ein Emulsions-Polymerbindemittel, wie zum Beispiel ein Vinylacetat-Copolymer, wie beispielsweise AirFlex 192 von Air Products.
  • Lage 4: Diese Lage kann aus verschiedenen Emulsions-Polymerbindemitteln bestehen, die hydrophob sind.
  • Unter Verwendung der obigen Materialien wurden Strukturen hergestellt, die Wassersäulen mit einer Höhe von 86 mm bis 245 mm erfordern, bevor es einen Durchschlag gibt. Dieser Widerstand, hydrostatischer Druck genannt, wird unter Verwendung einer modifizierten Version des Testverfahrens ISO 811:1981 – EN 20811:1992 gemessen. Das angegebene Verfahren wird durch die Verwendung eines Testdurchmessers von 60 mm; einer Zylinderlänge von 100 mm, eines Manometerdurchmessers von 10 mm (innen), einer Dosierpumpe, die mit einem T-Ventil für ein schnelles Füllen des Zylinders ausgestattet ist, und der Verwendung einer 10% w/v in Wasser Lösung von Calciumchlorid (Anhydrat, pa-Reinheitsgrad) modifiziert. Das Calciumchlorid wird verwendet, um ein Anschwellen von jeglichem Superabsorbenz in der Testprobe zu hemmen, das ansonsten die Bahnintegrität während des Tests stören könnte. Die Tests für Nahrungsmittelanwendungen wurden so getestet, dass die Barriere der 10% w/v wässrigen Calciumchlorid-Lösung zugewandt war.
  • Die Materialien wurden auch auf Luftpermeabilität getestet, unter Verwendung einer Modifikation des Standardtests für nicht Vlies-Tuchware, ASTM 737-96. Die Luftpermeabilität durch behandelte Proben wird mit der Luftpermeabilität durch unbehandelte Proben verglichen, um die relative Permeabilitätseffektivität anzugeben. Die Luftpermeabilität für diese Proben, die in Einheiten von Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß angegeben wird, liegt im Bereich von 11 bis 22.
  • Experimentelles
  • Vor dem Start der Versuchsreihen:
  • Die drei Hammermühlen in der Pilotanlage wurden mit Foley Fluffs® bestückt. KoSa F55 Bikomponentenfaser (Polyesterkern/Polyethylenumhüllung) wurde auch in zwei LaRoche-Türme geladen bzw. gefüllt. Camelot Fiberdri 1261 wurde in einen LaRoch-Turm gefüllt. Dieser LaRoch-Turm wurde dann so eingestellt, dass er ein Gemisch aus der Camelot-Faser und der KoSa-Faser zuführt. Das Gemisch war aus 57% Camelot-Faser und 43% KoSa-Faser. 17 g/m2 Polypropylen SMS von First Quality Nonwovens wurden auf den Abroller an dem Kopf der Luftlegemaschine geladen. Die Trockungs- und Aushärtungsöfen wurden auf 140°C eingestellt. AirFlex 192 von Air Products wurde mit Wasser auf 11% Feststoffe verdünnt. Aerosol OT wurde hinzugefügt, um die Sprüh- und Schaumcharakteristika zu steigern. Falls gewünscht, kann der SMS-Trägerbogen perforiert sein.
  • Zubereitung der Basisbahnen:
  • Der SMS-Trägerbogen wurde auf den sich bewegenden Formgebungsdraht abgerollt. Als der Trägerbogen durch die Luftlegemaschine bewegt wurde, wurde ein Gemisch aus 83,5% Foley Fluffs® aus den Hammermühlen, und 16,5% KoSa F55 Bikomponentenfaser aus dem LaRoche-Turm, durch einen Formgebungskopf gespeist und auf der Oberseite des Trägers abgelegt. Der Bogen wurde dann mit dem Emulsionsbindemittel AirFlex 192 auf der Fluffseite besprüht. Das Material wurde dann durch einen 30 Meter langen Umluftofen befördert, um den Bindemittelspray zu trocken, und um die Polypropylen-Umhüllung der Bikomponentenfaser zu schmelzen. Als das Material aus dem Ofen herauskam, wurde AirFlex 192 auf die Trägerseite der Struktur aufgeschäumt. Die Bahn wurde dann durch einen Trommeltrockner geführt, um das geschäumte Emulsionsbindemittel zu trocknen und um das Aushärten des Bindemittels zu abzuschließen. Das Material wurde dann in einer Rolle mit minimaler Verdichtung gesammelt. Für zusätzliche Proben wurde die Geschwindigkeit der Linie angepasst, bis die richtige Menge von Pulpe und Bikomponentenfaser auf dem sich bewegenden Träger abgelagert wurden. Sieben Proben mit unterschiedlichen Gewichten pro Quadratmeter (Basisgewichte) wurden in einer aufgerollten Form gesammelt.
  • An dem zweiten Tag wurde der SMS-Trägerbogen auf den sich bewegenden Formgebungsdraht abgerollt. Als der Trägerbogen durch die Luftlegemaschine bewegt wurde, wurde ein Gemisch aus 53,5% Foley Fluffs® aus den Hammermühlen, und 46,5% eines Bikomponenten-/superabsorbierenden Gemisches (42,9% KoSa F55 Bikomponentenfaser und 57,1% Camelot Fiberdri 1261) aus dem LaRoche-Turm, durch einen Formgebungskopf gespeist und auf der Oberseite des Trägers abgelegt. Der Bogen wurde dann mit dem Emulsionsbindemittel AirFlex 192 auf der Fluffseite besprüht. Das Material wurde dann durch einen 30 Meter langen Umluftofen befördert, um den Bindemittelspray zu trocken, und um die Polypropylen-Umhüllung der Bikomponentenfaser zu schmelzen. Als das Material aus dem Ofen herauskam, wurde AirFlex 192 auf die Trägerseite der Struktur aufgeschäumt. Die Bahn wurde dann durch einen Trommeltrockner geführt, um das geschäumte Emulsionsbindemittel zu trocknen und um das Aushärten des Bindemittels zu abzuschließen. Das Material wurde dann in einer Rolle mit minimaler Verdichtung gesammelt. Für zusätzliche Proben wurde die Geschwindigkeit der Linie angepasst, bis die richtige Menge von Pulpe, superabsorbierende Faser und Bikomponentenfaser auf dem sich bewegenden Träger abgelagert wurden. Fünf Proben mit unterschiedlichen Gewichten pro Quadratmeter (Basisgewichte) wurden in einer aufgerollten Form gesammelt.
  • Barriere-Behandlung
  • Eine hydrophobe Emulsionsbarriere wurde mit Wasser auf 20% Feststoffe verdünnt. Eine von den zwölf oben beschriebenen Materialrollen wurde abgerollt und durch die Luftlegemaschine geführt, mit dem Träger nach oben gewandt. Keine Fasern oder Pulver wurden durch die Formgebungsköpfe der Linie, oder zwischen ihnen, zugeführt. Das Sprühsystem wurde verwendet, um die hydrophobe Emulsionslösung in einer einheitlichen Beschichtung auf die Trägeroberfläche abzugeben. Das Material wurde dann durch einen Ofen geführt, um die hydrophobe Emulsion zu trocknen und auszuhärten. Das gleiche Verfahren und der gleiche Behandlungsgrad wurden für zwei der Materialien mit superabsorbierender Faser und für drei der Materialien ohne superabsorbierende Faser verwendet.
  • Untersuchung:
  • Proben von jeder der behandelten Rollen wurden in 4 Inch mal 4 Inch Quadrate geschnitten. Die Quadrate wurden dann auf den hydrostatischen Druck geprüft. Zusätzliche Proben wurden auch für die Frazier-Luftpermeabilitätsprüfung geschnitten.
  • Für jedes der fünf Kissen, die den 17 g/m2 Träger von First Quality Nonwovens verwenden, wurden der Hydrodruck („hydrostatic head”, HH) und die Frazier-Luftporosität gemessen. Beispiele 3A und 3D wurden auch überprüft und zeigen, dass sie Wasserdampf-Übertragungsraten (WVTR) von > 2.000 g/m2/ 24 h aufweisen. Tabelle 3. Daten für Pilotproben, die mit einem SMS-Träger und einer hydrophoben Barriere hergestellt sind
    Beispiel Basisgewicht g/m2 Dichte g/Kubikinhalt (g/cc) HH mm Frazier Fuß3/min (cfm)
    3A 302,4 0,067 221 22,1
    3B 208,9 0,057 186 11,8
    3C 184,2 0,050 141 18,8
    3D 308,0 0,085 197 16,7
    3E 247,6 0,096 95 14,6
  • Arbeit wurde beim Vergleichen unterschiedlicher Trägerbögen durchgeführt, die aus Olefinpolymeren hergestellt sind, in Kombination mit einer hydrophoben Polymeremulsion. Es gibt einen deutlichen Unterschied bei der Barriereeffektivität, wenn der Träger von nach dem Spinnvliesverfahren hergestelltem Polypropylen auf Polypropylen geändert wird, das in Lagen von Spunbond/Meltblown/Spunbond (SMS) ausgebildet ist.
  • Beispiel 1 – Vergleich von nach dem Spinnvliesverfahren hergestelltem Polypropylen gegenüber SMS-Polypropylen-Trägern
  • Proben-SMS-Kern: Die Bodenlage des Kerns bestand aus einem SMS-Polypropylenträger (17 g/m2, First Quality Nonwovens, Inc., Hazelton, PA), wobei auf der Oberseite von ihm 50 g/m2 Fluffpulpe (Foley Fluffs®, Buckeye Technologies, Inc., Memphis, TN), 7 g/m2 Bikomponentenbindemittelfaser (Typ AL-Adhesion-C, 1,55 dpf × 4 mm, FiberVisions, Macon, GA), und 6 g/m2 von Latexklebemittel (Airflex 124 Ethylen-Vinylacetat-Emulsion, Air Products Polymers, Allentown, PA) ausgebildet wurde. Die zweite Lage bestand aus 48 g/m2 Fluffpulpe (Foley Fluffs®, Buckeye Technologies, Inc., Memphis, TN), 9 g/m2 Bikomponentenbindemittelfaser (Typ AL-Adhesion-C, 1,55 dpf × 4 mm, FiberVisions, Macon, GA), und 3 g/m2 von Latexklebemittel (Airflex 124 Ethylen-Vinylacetat-Emulsion, Air Products Polymers, Allentown, PA), zur Kontrolle von Staub oben drauf gesprüht. Der Absorptionskern wies ein Gesamtbasisgewicht von 140 g/m2 und eine Dichte von 0,1 g/cc auf. Proben-Spunbond-Kern: Der Kern bestand aus einem nach dem Spinnvliesverfahren hergestellten Polypropylenträger (20 g/m2 hydrophiles nach dem Spinnvliesverfahren hergestelltes Polypropylen, Mogul, Türkei), wobei auf der Oberseite von ihm 54 g/m2 Fluffpulpe (Foley Fluffs®, Buckeye Technologies, Inc., Memphis, TN), 18,9 g/m2 Bikomponentenbindemittelfaser (Typ 255, 2,8 dpf × 4 mm, KoSa, Salisbury, NC), und 17,1 g/m2 superabsorbierende Faser (Typ 101, Oasis, Technical Absorbents, London, UK) ausgebildet wurde. Der Absorptionskern wies ein Gesamtbasisgewicht von 110 g/m2 und eine Dichte von 0,1 g/cc auf.
  • Die Trägerseite der Handbögen von jedem der zwei Kerne wurde mit unterschiedlichen Mengen einer hydrophoben Barriere (AP12755-95-1, AirProducts, Allentown, PA) behandelt, wie in der Tabelle gezeigt. Die resultierenden Handbögen wurden auf den hydrostatischen Druck geprüft, und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Die Daten zeigen, dass der SMS-Träger bessere Hydrodruck-Werte bei sämtlichen Barrieregraden ergibt. Tabelle 1. Testergebnisse zum Vergleich von SMS- und Spunbond-Polypropylen-Trägern
    Beispiel 1 Barriere, g/m2 Hydrodruck, mm
    SMS-Kern 1 81
    5,5 101
    9,4 132
    17 200
    Spunbond-Kern bzw. Spinnvlieskern 2,5 45
    5,2 50
    11 50
    40 50
  • Beispiel 2 – Vergleich unterschiedlicher SMS-Träger
  • Vier Kissen wurden in dem Labor unter Verwendung unterschiedlicher Träger hergestellt. Kissen, die aus 237,8 g/m2 Fluffpulpe (Foley Fluffs®, Buckeye Technologies, Inc., Memphis, TN), 47,1 g/m2 Bikomponentenbindemittelfaser (Typ F55, 2,8 dpf × 6 mm, KoSa, Salisbury, NC), und 15,3 g/m2 von Latexklebemittel (Airflex 192 Ethylen-Vinylacetat-Emulsion, Air Products Polymers, Allentown, PA) bestanden, wurden auf der Oberseite eines Trägers ausgebildet. Die verwendeten Träger waren Polypropylen-SMS-Materialien, wie in Tabelle 2 gezeigt. Nach der Ausbildung, wurde die Trägerseite der Kissen mit 15 g/m2 eines hydrophoben Bindemittels (eine Ethylen-Vinylacetat-Emulsion von Air Products Polymers, Allentown, PA) behandelt. Die resultierenden hydrostatischen Drücke variierten stark.
  • Wenn der hydrostatische Druck gegen die verfügbaren Meltblown-Inhalte des Trägers aufgetragen wird, wie in 1, wird eine lineare Beziehung gezeigt. Der Wert des hydrostatischen Druckes steht in direkter Beziehung mit dem Meltblown-Inhalt des Trägerbogens. Innerhalb der Familie von SMS-Trägern ergibt die Verwendung von Trägern mit einem großen Meltblown-Inhalt die besten Werte des hydrostatischen Druckes. Tabelle 2. Vergleich von SMS-Trägermaterialien
    Träger-Hersteller Träger-Basisgewicht g/m2 Hydrodruck mm Meltblown-Inhalt g/m2
    Avgol, Holon, Israel 13,5 91 1,50
    Avgol, Holon, Israel 17,0 187 3,00
    FQN, Hazelton, PA 17,0 267 nicht verfügbar
    BBA, Washougal, WA 23,7 291 4,75
  • Beispiel 3
  • Ein Kissen wurde erfindungsgemäß unter Verwendung eines 17,0 g/m2 FQN SMS-Trägerbogens hergestellt, auf den zwei aufeinanderfolgend luftgelegte Lagen eines Gemischs von Foley Fluff (55 g/m2) und Fibervisions 814ALAD Bico-Faser (10 g/m2) aufgebracht wurde. Dann wurde eine dritte Lage aufgebracht, die ein Gemisch aus Foley Fluff (55 g/m2) und Fibervisions 814ALAD Bico-Faser (9 g/m2) umfasste. Das luftgelegte Material wurde mit 3,0 g/m2 von Airflex 192 auf die obere luftgelegte Oberfläche gesprüht, und auf die freiliegende Oberfläche des SMS-Trägers mit 11,0 g/m2 eines proprietären Ethylen-Vinylacetat-Copolymer-Sprays als eine hydrophobe Feuchtigkeitsbarriere. Das vervollständigte Kissen wies ein Gesamtbasisgewicht von 225 g/m2 auf. Nach der Aufbringung der Sprays wurde das Material im Ofen getrocknet und ausgehärtet. Das fertige Kissen wies ein Absorptionsvermögen von 14 g/g und einen Hydrodruck von 70 mm auf.
  • Beispiel 4
  • Ein Kissen wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Basisgewicht von jeder Lage 79 g/m2 von Foley Fluff und 14 g/m2 von Fibervisions 814ALAD Bico-Faser umfasste. Das Gesamtbasisgewicht des Kissens betrug 310 g/m2. Das fertige Kissen wies ein Absorptionsvermögen von 14 g/g und einen Hydrodruck von 70 mm auf.
  • Beispiel 5
  • Ein Kissen wurde wie in Beispiel 4 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der proprietäre EVA-Spray durch einen EVA-Spray von Airflex, der mit EP1188 bezeichnet wird, ersetzt wurde. Das Basisgewicht des EP1188 betrug 5,0 g/m2. Das fertige Kissen hatte ein Basisgewicht von 304 g/m2. Das fertige Kissen wies ein Absorptionsvermögen von 14 g/g und einen Hydrodruck von 70 mm auf.
  • Beispiel 6
  • Ein Kissen wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der proprietäre EVA-Spray durch einen EVA-Spray von Airflex, der mit EP1188 bezeichnet wird, ersetzt wurde. Das Basisgewicht des EP1188 betrug 5,0 g/m2. Das fertige Kissen hatte ein Basisgewicht von 219 g/m2. Das fertige Kissen wies ein Absorptionsvermögen von 14 g/g und einen Hydrodruck von 70 mm auf.

Claims (12)

  1. Absorptionskerneinheit mit einem Basisgewicht von etwa 45 g/m2 oder mehr, mit: I) einer ersten Faser-Absorptionslage mit: a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, wobei die Faser-Absorptionslage eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, die untere Fläche in Kontakt, wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit II) einer oberen Fläche eines synthetischen Trägers, der eine untere Fläche aufweist, die integral ist mit III) einer ersten wasserabweisenden dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, wobei der Kern eine Luftdurchlässigkeit von etwa 3 bis etwa 7 m3/min/m2 (11–22 ft3/min/ft2) aufweist.
  2. Absorptionskerneinheit nach Anspruch 1, wobei der Kern ferner in Kontakt, wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit der oberen Fläche der ersten Faser-Absorptionslage aufweist IV) eine zweite Faser-Absorptionslage mit a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist.
  3. Absorptionskerneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste, zweite oder erste und zweite Faser-Absorptionslagen ferner ein hochabsorbierendes Material umfassen.
  4. Absorptionskerneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste, zweite oder erste und zweite Faser-Absorptionslage enthält a) von etwa 15 bis etwa 95 Gewichtsprozent natürliche Fasern, synthetische Fasern oder eine Mischung davon, und b) von etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsprozent eines Bindemittels, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, und c) von 0 bis etwa 80 Gewichtsprozent hochabsorbierendes Material.
  5. Absorptionskerneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Fläche der ersten oder zweiten Faserlage, welche die Oberste im Kern ist, integral mit einer zweiten Feuchtigkeitsbarriere ist, welche die Gleiche wie die erste wasserabweisende dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere oder unterschiedlich von ihr sein kann.
  6. Absorptionskerneinheit mit einem Basisgewicht von etwa 45 g/m2 oder mehr, mit: I) einer ersten Faser-Absorptionslage mit a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, wobei die Faser-Absorptionslage eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, die untere Fläche in Kontakt, oder wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit II) einer oberen Fläche eines synthetischen Trägers, der eine untere Fläche aufweist, die integral ist mit III) einer ersten wasserabweisenden oder wasserbindenden dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere.
  7. Absorptionskerneinheit nach Anspruch 6, wobei der Kern ferner in Kontakt, wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit der oberen Fläche der ersten Faser-Absorptionslage umfasst IV) eine zweite Faser-Absorptionslage mit a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist.
  8. Absorptionskerneinheit nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die erste, zweite oder erste und zweite Faser-Absorptionslagen ferner ein hochabsorbierendes Material umfassen.
  9. Absorptionskerneinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste, zweite oder erste und zweite Faser-Absorptionslage enthält a) von etwa 15 bis etwa 95 Gewichtsprozent natürliche Fasern, synthetische Fasern oder eine Mischung davon, und b) von etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsprozent eines Bindemittels, das eine synthetisches Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, und c) von 0 bis etwa 80 Gewichtsprozent hochabsorbierendes Material.
  10. Absorptionskerneinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die obere Fläche der ersten oder zweiten Faserlage, welche die Oberste im Kern ist, integral mit einer zweiten wasserabweisenden dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere ist, welche die Gleiche wie die erste wasserabweisende dampfdurchlässige Feuchtigkeitsbarriere oder unterschiedlich von ihr sein kann.
  11. Behälter zum Enthalten eines Nahrungsmittels, das dazu neigt, Fluide abzusondern, mit (A) einer Schale zum Halten eines Nahrungsmittel; und (B) einer Absorptionskerneinheit, die in der Schale positioniert ist, wobei sie ein Basisgewicht von 45 g/m2 oder mehr aufweist, mit: I) einer ersten Faser-Absorptionslage mit a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, wobei die Faser-Absorptionslage eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, die untere Fläche in Kontakt, wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit II) einer oberen Fläche eines synthetischen Trägers, der eine untere Fläche aufweist, die integral ist mit III) einer ersten wasserabweisenden dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere.
  12. Filterelement, mit: einem Absorptionskern, der ein Basisgewicht von 45 g/m2 oder mehr aufweist, mit: (A) einer Stützmatrix um den Kern zu stützen, und (B) I) einer ersten Faser-Absorptionslage mit a) natürlichen Fasern, synthetischen Fasern oder einer Mischung davon, und b) einem Bindemittel, das eine synthetische Bindemittelfaser oder -pulver, ein wasserbindendes Emulsionspolymerbindemittel oder eine Mischung davon ist, wobei die Faser-Absorptionslage eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, die untere Fläche in Kontakt, wahlweise deckungsgleich in Kontakt, mit II) einer oberen Fläche aus einem synthetischen Träger, der eine untere Fläche aufweist, die integral ist mit III) einer ersten wasserabweisenden dampfdurchlässigen Feuchtigkeitsbarriere, wobei der Kern eine Luftdurchlässigkeit von etwa 3 bis etwa 7 m3/min/m2 (11–22 ft3/min/ft2) aufweist.
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