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Querverweis auf verwandte
Anmeldungen
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Die
vorliegende Erfindung ist mit der folgenden gleichzeitig anhängigen Anmeldung
verwandt:
US
2003/0233742 A1 , eingereicht am 25. Juni 2002 mit dem Titel: „Komprimiertes
absorbierendes Gewebe".
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Ausbildung einer verdichteten
Struktur, die relativ geringe Komprimierungskräfte nutzt. Das Verfahren schließt das Erwärmen einer
offenen Struktur vor der Komprimierung ein.
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Hintergrund der Erfindung
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Absorbierende
Strukturen werden unter Komprimierung hergestellt, um für ein ausreichendes
Absorptionsvermögen
für einen
gegebenen Gebrauch in einem zweckmäßig dimensionierten Produkt
zu sorgen.
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Absorbierende
Strukturen können
Mittel für
Wundversorgung, Windeln, Damenbinden, Tampons und interlabiale Vorrichtungen
einschließen.
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Viele
absorbierende Strukturen, wie zum Beispiel Tampons, erlangen Formstabilität, indem
die Struktur leicht überkomprimiert
wird und es ihr gestattet wird, die gewünschten Dimen sinnen wiederzuerlangen
oder sich auf diese auszudehnen. Diese Struktur kann ebenfalls thermofixiert
werden. Ein Beispiel dafür
wird bei Johst et al.,
US Pat.
Nr. 4,081,884 beschrieben. Dieses Patent offenbart die
radiale Komprimierung eines Tamponrohlings, der Zellulosefasern
umfasst, das Einführen
des radial komprimierten Tamponrohlings in eine erwärmte Kammer
und die axiale Komprimierung des Tampons, während er für zumindest zirka fünf Sekunden erwärmt wird.
Dieses Verfahren erfordert einen beträchtlichen Zeitraum für das Fixieren
des Tampons.
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Ein
weiteres Beispiel wird bei Wollangk et al.,
US Pat. Nr. 4,326,527 offen gelegt,
welches vorgeblich ein Verfahren für die schnelle und einheitliche
Thermofixierung eines radial komprimierten Tampons offenbart. Das
Verfahren schließt
die Schritte der Komprimierung eines vorab angefeuchteten Tampons
und das Aussetzen des komprimierten Tampons einem Mikrowellenerwärmen ein,
während
der Tampon sich in einem offenendigen Rohr befindet, das Öffnungen
um die Längsachse
des Rohrs herum für
das Thermofixieren des Tampons aufweist. Dieses Verfahren benötigt eine
beträchtliche
Menge Energie für
das Fixieren des Tampons, und das Vorabanfeuchten kann das Wachstum
unerwünschter
Mikroorganismen während
der Herstellung des Tampons fördern.
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Obwohl
die Menge an Komprimierungsenergie, die bei diesen Entgegenhaltungen
benötigt
wird, nicht in größeren Einzelheiten
erörtert
wird, haben wir die Erfahrung gemacht, dass die Energiemenge, die
benötigt wird,
um einen im Handel erhältlichen
Tampon radial zu komprimieren, gemessen nach der Komprimierungskraft,
sehr groß ist.
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Dies
trifft besonders auf nicht herkömmliche
Fasergemische zu, wie zum Beispiel diejenigen, die Nicht-Zellulose-Materialien
enthalten. Dieser Energiebedarf kann ebenfalls die Möglichkeit
einschränken, Tampons,
die eine erhöhte
Dichte aufweisen, kommerziell herzustellen. Hohe Komprimierungskräfte können die
Verfahrenstechnik beschädigen
und sich negativ auf die Tampon-Performance auswirken, indem sie
die Fasern innerhalb der Tamponstruktur beschädigen. Diese Schädigung der
Fasern kann zu einem schlechten Ausdehnungs- und Absorptionsvermögen des
Produkts führen.
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In
der
WO 84/03833 A1 wird
ein Verfahren für
die Herstellung eines Hygieneprodukts offen gelegt, für welches
es erforderlich ist, dass Mehrfachfasern sich in zumindest einer
Außenschicht
eines Vliesmaterials befinden, dergestalt dass durch das Aufbringen
von Wärme
auf die Außenschicht
die Mehrfachfasern miteinander verschmolzen werden, um eine netzähnliche
Struktur auszubilden. Geeignete Mehrfachfasern umfassten Polyethylen-,
Polypropylen-, Polyamid- und Polyester-Fasern. Es wird berichtet,
dass es mit den Hygieneprodukten, die mit dem Verfahren der
WO 84/03833 A1 erhalten
wurden, möglich
ist, der Tendenz des Loslösens von
Fasern aus denselben entgegenzuwirken.
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In
der
DE 38 15 506 A1 wird
ein Verfahren für
die Herstellung von Tampons aus absorbierenden Rohlingen, welche
Mehrfachfasern enthalten, offen gelegt. Die Mehrfachfasern werden
nur in den Randabschnitt des Rohlings inkorporiert, so dass bei
der Ausbildung des endgültigen
Tampons nur das Deckmaterial die Mehrfachfasern enthält. Das
Verfahren der
DE 38
15 506 A1 macht es lediglich erforderlich, den Randabschnitt des
Tamponrohlings zu erwärmen,
so dass schließlich
nicht nur die Wärmemenge
für die
Mehrfachfasern verringert werden kann, sondern ebenfalls Energie,
die für
das Schmelzverfahren benötigt
wird, eingespart werden kann.
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Bei
der
WO 89/07924 A1 wird
ein Verfahren für
die Herstellung eines Tampons beschrieben, bei dem der Tamponrohling
durch das Aufwickeln des Fadens oder der Fäden des Fasermaterials zu einer
Diagonal-Gestaltungsform [cross-ply configuration] auf einem Dorn
hergestellt wird, der dazu gebracht wird, sich relativ zu einem
Fadenführer
zu drehen, der seinerseits schützend
angehoben relativ zum Dorn in Längsrichtung desselben
bewegt wird. Der Dorn wird dazu gebracht, 0,1 bis 5 Umdrehungen
während
des Zeitraums zu vollziehen, welchen der Fadenführer benötigt, um sich einmal rückwärts und
vorwärts
zu bewegen. Der erhaltene Tamponrohling wird vom Dorn abgezogen,
ehe der Rohling zu seiner vorgesehenen Tamponform komprimiert wird.
Die Außenschichten
des Tamponrohlings mit Diagonal-Gestaltungsform
können
vollständig
aus wärmeversiegelbarem
Material bestehen, welches auf Wärmeversiegelungstemperatur
vor der Komprimierung des Tamponrohlings erwärmt werden kann, vorzugsweise
unmittelbar vor dem Aufwickeln des Fadens oder der Fäden. Es
wird berichtet, dass auf diese Weise das Lockerwerden von Fasern
verhindert wird.
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Was
daher benötigt
wird, ist ein Verfahren für
das Ausbilden eines komprimierten Tampons, bei dem eine geringere
Komprimierungskraft eingesetzt wird, um das Risiko der Beschädigung des
Gewebes und der Ausrüstung
zu verringern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens, das ein komprimiertes absorbierendes Tampongewebe unter
Einsatz einer geringeren Komprimierungskraft als derjenigen bereitstellt,
die ansonsten benötigt
würde,
um das Risiko der Beschädigung
des Gewebes und der Ausrüstung
zu verringern. Dies kann einen Tampon erzeugen, der eine geringe
Dichterelaxation (wie in den Beispielen definiert) aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Tampons mit einer geringen Dichterelaxation und der einen
geringen Grad der Faserbeschädigung
aufweist und dennoch ausreichend komprimiert wird, um einen Tampon
auszubilden, der eine angemessene Dichte aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein neuartiges Verfahren für die Ausbildung eines komprimierten
Tampons gemäß Anspruch
1 bereitgestellt. Das Verfahren schließt die folgenden Schritte ein:
Ausbildung einer offenen Struktur, die zumindest 5 Gewichtsprozent
Zellulosematerialien umfasst; Erwärmen der offenen Struktur auf
eine Temperatur im Bereich von 40 °C bis 100 °C; Komprimierung der erwärmten offenen
Struktur für
die Ausbildung des komprimierten Tampons und Freigabe des komprimierten
faserigen Tampons aus der Komprimierung. Überraschenderweise werden sowohl
die Kraft, die für
die Komprimierung erforderlich ist, als auch der Grad der Überkomprimierung
wesentlich verringert, wenn das faserige Gewebe vor der Komprimierung
erwärmt
wird. In der Tat haben wir festgestellt, dass das Erwärmen des
faserigen Gewebes vor der Komprimierung zur Tamponform ein ausgewogeneres
Produkt mit gesteuerter Formbeständigkeit
ergibt. Es werden ebenfalls geringere Komprimierungskräfte benötigt, um
ein Produkt mit Formbeständigkeit
mit verringerter Beschädigung
der Fasern zu erzielen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Tampons der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für die Herstellung eines Tampons
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2A ist
ein Querschnitt eines Trägers
mit einem im Wesentlichen zylindrischen Träger für den Einsatz bei einer Modifikation
der Vorrichtung von 2.
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3 ist
eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für die Herstellung eines Tampons
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Wie
er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „offene Struktur" und Variationen
dieses Begriffes auf komprimierbare Strukturen vor der wesentlichen
Komprimierung zur Ausbildung von komprimierten absorbierenden Produkten,
wie zum Beispiel Tampons. Diese offenen Strukturen können ausgebildet
werden durch Kardieren, Luftlegen oder andere Verfahren, und sie
können
einen gewissen geringen Grad an Kalandern einschließen, um
eine Dichte von weniger als zirka 0,1 g/cm3 aufrechtzuerhalten.
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Wie
er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „komprimierbar" und Variationen
dieses Begriffes auf Strukturen, die komprimiert werden können, um
eine im allgemeinen komprimierte Form zu behalten, und die sich
ebenfalls auf einen relativ nicht komprimierten Zustand erweitern
können,
wenn sie einer ausreichenden Menge an Feuchtigkeit oder Flüssigkeit
ausgesetzt werden.
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Wie
er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „radial
ausdehnen" und Variationen
dieses Begriffes auf die Ausdehnung von länglichen Tampons. Diese Tampons
dehnen sich vorrangig in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse
des Tampons aus. Vorzugsweise dehnen sich die Tampons in zumindest
einer Richtung senkrecht zur Mittelachse aus, noch besser in zumindest
zwei Richtungen. Am besten dehnen sich die Tampons im Wesentlichen
einheitlich in alle Richtungen senkrecht zur Mittelachse aus.
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Wie
er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „axial
ausdehnen" und Variationen
dieses Begriffes auf die Ausdehnung einer anderen bestimmten Klasse
länglicher Tampons.
Diese Tampons dehnen sich vorrangig in einer Richtung entlang der
Mittelachse des Tampons aus. Die Tampons können sich jedoch ebenfalls
in zumindest eine weitere Richtung ausdehnen.
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Die
absorbierenden Tampons der vorliegenden Erfindung verlängern Massen
von komprimierten Materialien, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrische
Massen von komprimierten Materialien mit einer Mittelachse und einem
Radius, der die äußere Umkreisfläche des
Tampons begrenzt. Tampons werden oft dadurch ausgebildet, dass man
zuerst eine geformte Masse von Materialien, Tamponrohling genannt,
erzielt. Dieser Rohling kann die Form einer Rolle aus Vliesgewebe
haben, eine Masse von willkürlich
oder im Wesentlichen einheitlich ausgerichtetem Material.
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Der
Tamponrohling ist eine offene Struktur, welche relativ nicht komprimiert
ist und eine relativ geringe Dichte aufweist. Er wird dann komprimiert,
um ein Produkt auszubilden, das kleinere Abmaße und eine höhere Dichte
als der Tamponrohling aufweist. Nachdem der Tampon aus der Komprimierung
freigegeben worden ist, relaxiert (oder erweitert) er sich leicht
auf seine endgültigen
Abmaße.
Die komprimierten Tampons können
eine im Allgemeinen einheitliche Dichte im gesamten Tampon aufweisen,
oder sie können
Bereiche von unterschiedlicher Dichte aufweisen, wie sie in den
gemeinschaftlich übertragenen
Patenten an Friese et al.,
US
Pat. Nr. 6,310,269 und an Leutwyler et al.,
US Pat. Nr. 5,911,712 beschrieben
werden. Wie in
1 gezeigt ist, schließen die
Tampons
10 normalerweise ebenfalls eine Deckschicht
12 oder
eine andere Oberflächenbehandlung
und ein Rückholbändchen
14 oder
eine andere Rückholvorrichtung
ein.
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Der
Tampon 10 kann einen relativ dichten Kern aufweisen, der
im Wesentlichen seine Mittelachse umgibt, und einen weniger dichten
Kreisring, welcher den Kern umgibt und die äußere Umkreisfläche ausbildet. Dieser
Dichteunterschied kann durch relativ einheitliche, jedoch unterschiedliche
Verteilung von absorbierendem Material innerhalb des Kerns und des
Kreisrings erreicht werden, oder durch eine Vielzahl von Rippen 16, die
sich radial vom Kern aus erstrecken.
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Die
Materialien, die beim Tampon verwendet werden können, schließen Fasern,
Schaumstoffe und Partikel oder andere einzelne Materialien ein.
Der Tampon schließt
Zellstofffasern ein. Eine nützliche,
nicht einschränkende
Liste von nützlichen
Zellstofffasern schließt
Naturfasern ein, wie zum Beispiel Baumwolle, Zellstoff, Jute, Hanf,
Sumpfmoos; und verarbeitete Materialien, einschließlich von
Zellulosederivaten, wie zum Beispiel Regeneratzellulose (einschließlich von
Reyon und Lyocell), Zellulosenitrat, Carboxymethylzellulose. Die Tampons
können
ebenfalls andere Materialien einschließen, unbeschränkt einschließend Polyester,
Polyvinylalkohol, Polyolefin, Polyamin, Polyamid, Polyacrylnitril.
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Vorzugsweise
werden die Tampons vorwiegend aus Fasern ausgebildet. Die Fasern
können
aus jedem der oben aufgeführten
Materialien sein, und sie können
jeden geeigneten Querschnitt aufweisen, einschließlich von
mehrgliedrigen und ungegliederten. Mehrgliedrige, Regeneratzellulosefasern
sind im Handel seit einer Reihe von Jahren erhältlich. Es ist bekannt, dass
diese Fasern ein erhöhtes
spezifisches Absorptionsvermögen
gegenüber
ungegliederten Fasern besitzen. Kommerzielle Beispiele dieser Fasern
sind Danufil VY trilobal Viskosereyonfasern, erhältlich bei Acordis Ltd., Spondon,
England. Diese Fasern werden im Detail bei Wilkes et al.,
US Pat. Nr. 5,458,835 beschrieben.
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Der
Tampon schließt
zumindest zirka 5 Gewichtsprozent Zellulosematerialien ein. Diese
Materialien sind feuchtigkeitsempfindlich, und sie sorgen für eine Wasserstoffbindung,
wenn sie unter feuchten Bedingungen komprimiert werden. Besser schließt der Tampon
zirka 35 bis zirka 100 Gewichtsprozent Zellulosematerialien ein,
und am besten zirka 50 bis zirka 75 Gewichtsprozent Zellulosematerialien.
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Vor
der Erwärmung
weist die offene Struktur einen Feuchtigkeitsgehalt von zumindest
zirka 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise zirka 8 bis zirka 13 Gewichtsprozent
auf. Nach dem Erwärmen
behält
die offene Struktur einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt bei,
um Bindungen zwischen den Fasern zu fördern, die ausreichen, um die
Abmaße
des komprimierten Tampons beizubehalten. Die offene Struktur weist
nach dem Erwärmen
einen Feuchtigkeitsgehalt von zirka 2 bis zirka 13 Gewichtsprozent
auf.
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Vorzugsweise
wird der Tamponrohling im Wesentlichen von einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung
umhüllt.
Somit umhüllt
die Abdeckung den größten Teil
der äußeren Oberfläche des
Tampons. Dies kann so erzielt werden, wie es bei Friese,
U.S. Patent Nr. 4,816,100 offen
gelegt wird. Darüber
hinaus können
eines der Enden oder beide Enden des Tampons von der Abdeckung umhüllt werden.
Natürlich
können
einige Abschnitte der Oberfläche
des Tampons aus Verarbeitungs- oder anderen Gründen frei von der Abdeckung
sein. Das Einführende
des Tampons und ein Abschnitt der zylindrischen Oberfläche angrenzend
an dieses Ende können
zum Beispiel offen liegend sein, ohne die Abdeckung, damit der Tampon
problemloser Flüssigkeiten aufnehmen
kann.
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Die
Abdeckung kann das Einführen
des Tampons in den Körperhohlraum
erleichtern, und sie kann die Möglichkeit
verringern, dass Fasern vom Tampon getrennt werden. Die Fachleute
werden Abdeckungen erkennen, die in Verbindung mit den Tampons der
vorliegenden Erfindung von Nutzen sind. Sie können aus einer äußeren Schicht
von Fasern ausgewählt
werden, die miteinander verschmolzen werden (wie zum Beispiel durch
Wärmebonden),
aus einem Vliesgewebe, einer mit Öffnungen versehenen Schicht
oder dergleichen.
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Tampons
werden im Allgemeinen in zwei Klassen eingeteilt: Applikatortampons
und digitale Tampons, und ein bestimmter Grad an Formbeständigkeit
ist für
jede Art von Tampons von Nutzen. Bei Applikatortampons kommt eine
relativ starre Vorrichtung zum Einsatz, um den Tampon vor der Benutzung
aufzunehmen und zu schützen.
Für das
Einführen
des Tampons in einen Körperhohlraum
wird der Applikator zum Teil in den Körperhohlraum eingeführt, und
der Tampon kann aus diesem ausgestoßen werden. Im Gegensatz dazu
haben digitale Tampons keinen Applikator, um bei deren Einführung in
den Körperhohlraum
zu helfen, und sie benötigen
eine Knickfestigkeit, die ausreicht, um ihre Einführung ohne
die Benutzung eines Applikators zu ermöglichen. Diese Festigkeit kann
bestimmt werden, indem ein Ende des Tampons an der festen Platte
eines Instron-Universalprüfgeräts befestigt
wird, das bei der Instron Corporation, Canton, Massachusetts, USA,
erhältlich
ist. Die bewegbare Platte wird in Kontakt mit dem gegenüberliegenden
Ende des Tampons gebracht und wird dann so eingestellt, dass sie
den Tampon mit einer Geschwindigkeit von zirka 5 cm/Minute komprimiert. Der
auf den Tampon aufgebrachte Druck wird ständig gemessen, und der Punkt,
an welchem diese Kraft zu fallen beginnt anstatt zu steigen, ist
der Punkt, an welchem der Tampon sich verformt. Die erzielte Maximalkraft ist
die Stabilität
des Tampons. Vorzugsweise weisen die digitalen Tampons der vorliegenden
Erfindung eine wesentliche Stabilität auf, zumindest zirka 10 N.
Besser noch weisen die digitalen Tampons eine Stabilität von zumindest
zirka 20 N auf, und am besten weisen sie eine Stabilität von zirka
30 N bis zirka 85 N auf. Tampons mit einer Stabilität, die zu
gering ist, haben nicht genügend
Formbeständigkeit,
um ihre Grundstruktur während des
Einführens
als digitaler Tampon beizubehalten; Tampons mit einer Stabilität, die zu
groß ist,
können
als zu steif oder zu hart empfunden werden, um bequem als digitaler
Tampon eingeführt
zu werden.
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Obwohl
der Applikatortampon durch die starre Applikatorvorrichtung geschützt wird
und es nicht erforderlich ist, dass der Applikatortampon einen so
hohen Grad an Knickfestigkeit aufweist wie ein digitaler Tampon,
benötigen
Applikatortampons dennoch eine Formbeständigkeit (besonders radial),
um annehmbar für
den Gebrauch zu sein. Diese Formbeständigkeit gewährleistet
zum Beispiel, dass der Tampon sich nicht vorzeitig vergrößert und
seine Verpackung zerreißt
oder sich in einem Tamponapplikator verklemmt.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung beginnt mit einer offenen Struktur.
Die offene Struktur ist ein Vliesgewebe, eine Masse von willkürlich oder
im Wesentlichen einheitlich ausgerichteten Materialien, wie zum
Beispiel Fasern, Schaumstoffe oder Partikel. Diese Masse wird dann
verarbeitet, um einen Tamponrohling auszubilden.
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Ein
Vliesgewebe, das bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist,
kann in jeder gewünschten
Weise vom Fachmann ausgebildet werden. Fasern können zum Beispiel geöffnet und/oder
gemischt werden, indem sie kontinuierlich in einen Sägezahnöffner hinein
geführt
werden. Die gemischten Fasern können,
zum Beispiel mit Hilfe von Luft, durch eine Leitung hindurch zu
einer Kardierstation transportiert werden, um ein faseriges Gewebe
auszubilden. Alternativ kann eine Masse von im wesentlichen willkürlich ausgerichteten
Fasern ausgebildet werden, indem man sie öffnet und/oder mischt und sie
wie oben zu einer Station transportiert, um zum Beispiel einen Teebeuteltyp-Tamponrohling
auszubilden. Weitere Verfahren können
ausgerichtete Fasern in einem faserigen Werg nutzen.
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Der
Tamponrohling kann weiter verarbeitet werden, um einen Tampon auszubilden.
Bei einem Tamponausbildungsverfahren kann ein Gewebe zu einem schmalen
faserigen Band ausgebildet werden und spiralförmig aufgewickelt werden, um
einen Tamponrohling auszubilden. Darüber hinaus kann ein flüssigkeitsdurchlässiges Abdeckmaterial
rund um den Tamponrohling gewickelt werden, um im Wesentlichen den
faserigen absorbierenden Abschnitt des Tampons aufzunehmen. Beispiele
der Weiterverarbeitung der Gewebe werden bei Friese et al.,
US Pat. Nr. 4,816,100 und
bei Schwankhardt,
US Pat. Nr.
5,909,884 beschrieben. Diese Verfahren sind jedoch gemäß der vorliegenden
Erfindung zu modifizieren.
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Die
offene Struktur kann vor ihrer Ausbildung zu einem Tamponrohling
erwärmt
werden. Die offene Struktur kann ebenfalls nach ihrer Ausbildung
zu einem Tamponrohling erwärmt
werden, oder sogar sowohl davor als auch danach. Der sich ergebende
vorerwärmte
Tamponrohling kann dann bei einem wesentlich reduzierten Druck komprimiert
werden, um einen formbeständigen
Tampon auszubilden. Beim Verfahren nach Friese et al. wird ein faseriges
Gewebe 100, das eine Breite aufweist, welche der Länge des
Tampons 10 entspricht, kontinuierlich zugeführt und
wird quer zu seiner Längsrichtung
geschwächt.
Diese Schwächung
kann durch Perforieren und Strecken des Gewebes erreicht werden,
um seinen Querschnitt an der geschwächten Zone zu reduzieren. Ein
kontinuierlich zugeführter
Abdeckstreifen wird abgetrennt, um einen Abdeckabschnitt 102 auszubilden,
dessen Länge
den Kreisumfang des Tamponrohlings 104, wie in der Aufwickelstation 106 gezeigt
ist, übersteigt.
Der Abdeckabschnitt 102 wird gebondet (zum Beispiel thermisch
versiegelt) mit der Außenseite
eines Bereiches des Gewebes 100 an einem Ende des Gewebeabschnitts
benachbart der geschwächten
Zone.
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Der
Abdeckabschnitt 102 wird dergestalt auf dem Gewebe 100 angeordnet,
dass ein freies Ende 102a des Abdeckabschnitts 102 sich über die
geschwächte
Zone hinaus erstreckt. Das Gewebe 100 kann dann an der
geschwächten
Zone abgetrennt werden, um eine Lücke 108 zwischen den
benachbarten Gewebeabschnitten 110 auszubilden.
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Das
Gewebe 100 kann mit Hilfe von Heizvorrichtungen 112 erwärmt werden,
die zum Beispiel vor dem Abtrennen der benachbarten Gewebeabschnitte 110 platziert
sein können.
Ein erwärmter
Gewebeabschnitt 110 kann dann auf sich selbst mit Hilfe
eines Aufwickeldorns 114 um eine Achse aufgewickelt werden, die
sich quer zu seiner Längsrichtung
erstreckt. Dies bildet einen Tamponrohling 104 aus. Der
aufgewickelte Tamponrohling 104 kann auf Grund eines Isoliereffekts
der äußeren Schichten
des Gewebes die aufgebrachte Wähne effektiv
beibehalten. Das kann verstärkt
werden durch das Umhüllen
der Verfahrensausrüstung
rund um den erwärmten
Tamponrohling und/oder die erwärmten
Gewebeabschnitte.
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Alternativ
kann erwärmte
Luft durch den relativ lose aufgewickelten Tamponrohling 104 hindurchgeführt werden,
um den Rohling vor der Komprimierung, wie in 2A gezeigt
wird, vorzuwärmen.
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Wärme kann
auf die faserige Masse oder auf das Gewebe aufgebracht werden durch
Leitung, Konvektion, Strahlung und Kombinationen derselben. Derartige
Verfahren schließen
unbeschränkt
ein die Zirkulation von Heißluft
oder Dampf, die elektromagnetische Übertragung von Energie (zum
Beispiel, ohne Einschränkung,
Hochfrequenzenergie, Infrarotenergie, Mikrowellenenergie), das Einführen von
erwärmten
Stiften in das Gewebe, um für
leitfähige
Wärmeübertragung,
Ultraschallenergie und dergleichen zu sorgen. Die offene Struktur
wird auf eine Temperatur von zumindest zirka 40 °C erwärmt. Besser noch wird die offene
Struktur auf zumindest zirka 45 °C
erwärmt,
und am besten wird die offene Struktur auf zumindest zirka 60 °C erwärmt. Um ein Überhitzen
einiger thermoplastischer Fasern oder ein übermäßiges Austrocknen der Struktur
zu vermeiden, wird die Temperatur der offenen Struktur auf weniger
als zirka 100 °C
oder sogar 85 °C
begrenzt.
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Nach
dem Aufwickeln umgibt der Abdeckabschnitt 102 den Umkreis
des Tamponrohlings 104 vollständig über die vorgesehene Breite
hinweg, und das freie Ende 102a kann thermisch an einen
eigenen überlappten
Abschnitt auf der Außenseite
des Tamponrohlings 104 gebondet werden.
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Ein
Rückholbändchen kann
um den Gewebeabschnitt
110 vor dem Aufwickeln platziert
werden, und, falls angebracht, an seinen freien Enden verknotet
werden. Der fertige Tamponrohling
104 kann dann einer Tamponpresse
zugeführt
werden, wie bei Leutwyler et al.,
US
Pat. Nr. 5,911,712 offen gelegt wird.
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Wie
in 3 gezeigt wird, kann, übereinstimmend mit dem Verfahren
von Schwankhardt, ein faseriges Gewebe 100 durch eine Heizvorrichtung 200 vor
dem Eintritt in die Faltstation A erwärmt werden, in welcher eine
Reihe von Faltplatten 202 und Ablenkplatten 204 sequentiell
das Gewebe falten, um einen gefalteten oder im wesentlichen aufgewickelten
faserigen Strang 206 auszubilden, wenn er die Faltstation
verlässt.
Der faserige Strang 206 kann in einer Umwickelstation B
in ein Abdeckmaterial 208 umhüllt werden (ein Umwickelungsband
nach Schwankhardt), zu einem komprimierten Strang 210 in
einer Presse 212 einer Pressstation C komprimiert werden
und zu einzelnen Tampons 10 in einer Abtrennstation D abgeschnitten
und ausgebildet und danach verpackt werden. Das Erwärmen erfolgt
vorzugsweise vor der ersten Faltplatte 202 und der ersten
Ablenkplatte 204, um ein im Wesentlichen einheitliches
Erwärmen
durch die Dicke des Gewebes 100 hindurch zu ermöglichen.
Das Erwärmen
kann jedoch weiter bis in die Faltstation hinein vorgenommen oder
ergänzt werden,
vorzugsweise ehe zu viele Schichten des Gewebes gefaltet werden.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Verfahren können die Verfahren für die Herstellung
von Tampons, die bei Haas,
US
Pat. Nr. 1,926,900 , Voss,
US
Pat. Nr. 2,076,389 und Dostal,
US Pat. Nr. 3,811,445 offen gelegt
werden, in ähnlicher
Weise, wie oben beschrieben, modifiziert werden, um Nutzen aus den
hierin offen gelegten Erfindungsgedanken zu ziehen.
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Wie
oben beschrieben, werden Tampons im Allgemeinen überkomprimiert, um eine spontane
Ausdehnung der Struktur mechanisch zu beschränken, wodurch verhindert wird,
dass der Tampon sich zu stark vor der Benutzung ausdehnt. Diese Über-Komprimierung
ist jedoch nicht immer einheitlich, und ihre Wirksamkeit variiert.
Im Besonderen können,
wenn große
Massen von Fasern komprimiert werden, lokalisierte Volumen größeren Komprimierungskräften ausgesetzt
werden, als andere Volumen. Dies kann wünschenswert sein, wie bei den
oben beschriebenen Offenlegungen von Friese und Leutwyler. Leider
kann dies ebenfalls dazu führen,
dass sich die Komprimierung auf die äußeren Bereiche eines Tampons
konzentriert und zu einer geringeren Steuerung der Formbeständigkeit
des Tampons führt.
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Überraschenderweise
werden sowohl die für
die Komprimierung erforderliche Kraft als auch der Grad der Über-Komprimierung
beträchtlich
reduziert, wenn das faserige Gewebe vor der Komprimierung erwärmt wird.
Dies wird ebenfalls in der geringeren Dichterelaxation widergespiegelt.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse erwarten wir, dass das Erwärmen des
faserigen Gewebes vor der Komprimierung zur Tamponform ein einheitlicheres,
formbeständigeres
Produkt ergibt. Es sind ebenfalls geringere Komprimierungskräfte erforderlich,
um ein formbeständiges
Produkt zu erzielen.
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Einen
Weg für
die Veranschaulichung der Steuerung der Einheitlichkeit und der
Formbeständigkeit des
Tampons bietet eine Überprüfung der
Dichterelaxation des Tampons (wie nachstehend in den Beispielen definiert).
Vorzugsweise haben die Tampons der vorliegenden Erfindung eine Dichterelaxation
von weniger als zirka 20 %, noch besser von zirka 10 % und am besten
von weniger als zirka 5 %.
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Eine
andere Art und Weise für
die Veranschaulichung der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist
die verringerte Faserbeschädigung
im Tampon. Faserbeschädigung,
einschließlich
von permanenter Faserdeformation und Faserbruch, tritt während der
Komprimierung des Tampons auf. Faserbeschädigung kann festgestellt werden,
indem der Tampon auf Fasern, welche gebrochen sind, untersucht wird.
Zum Beispiel können Tampons,
die aus Fasern mit Stapellänge
(zirka 1 bis 1,5 Zoll) (25 bis zirka 40 mm)) ausgebildet werden,
untersucht werden, um die Anzahl oder den Prozentsatz der Fasern
zu bestimmen, die eine Länge
von weniger als zirka 3/4 Zoll (18 mm) aufweisen. Alternativ können diese
Tampons analysiert werden, um den Prozentsatz von Feinfasern (Fasern
mit einer Länge
von weniger als zirka 1/4 Zoll) (7 mm)) zu bestimmen. Ein beträchtlicher
Prozentsatz von kurzen Fasern oder Feinfasern kann auf Faserbeschädigung in
einem Produkt hinweisen.
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Nach
dem Erwärmen
behalten die offene Struktur und/oder der Tamponrohling in vorteilhafter
Weise ihre Wärme
bei, auf Grund der innewohnenden Isoliereigenschaften einer lose
zusammengeführten
Masse von Fasern und auf Grund der erwärmten Luft, die in den Kapillaren
derselben eingeschlossen ist. Losere Kapillaren des offeneren Gewebes
erlauben eine gleichmäßigere Wärmeleitung
in die Mitte des Gewebes hinein. Weiterhin befindet sich, wenn das
nicht aufgewickelte Gewebe erwärmt
wird, weniger thermische Masse zwischen der Wärmequelle und der Mitte des
Gewebes, als wenn die Wärme
dem komprimierten Tampon zugeführt
wird. Natürlich
kann die aufgebrachte Wärme
in die Atmosphäre
verloren gehen, wenn die Komprimierung dem Erwärmen nicht innerhalb einer
angemessenen Zeitspanne folgt.
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Obwohl
wir festgestellt haben, dass das obige Verfahren für eine ausreichende
Formbeständigkeit ohne
ein zusätzliches
Erwärmen
nach der Komprimierung sorgen kann, kann ein gewisses Maß an Erwärmen nach
der Komprimierung wünschenswert
sein, um das Herstellungsverfahren zu optimieren.
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Ein
solches erforderliches Erwärmen
nach der Komprimierung ist jedoch im Vergleich zu Verfahren des
Standes der Technik, welche kein Erwärmen vor der Komprimierung
einsetzen, stark reduziert.
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Wir
sind ebenfalls der Meinung, dass das gegenwärtige Verfahren größere Produktionsliniengeschwindigkeiten
und eine bessere Verarbeitbarkeit gestattet. Wir haben zum Beispiel
festgestellt, dass das frühzeitige
Erwärmen
der Fasern die Menge des Materials, wie zum Beispiel Fasern, verringert,
die aus der offenen Struktur während
der Bearbeitung vor der Komprimierung verloren geht. Dies führt zu einem
einheitlicheren Materialstrom, der in die späteren Verarbeitungsstationen
führt.
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Beispiele
-
Die
vorliegende Erfindung wird noch weiter verstanden werden durch Bezugnahme
auf die folgenden spezifischen Beispiele, welche die Zusammensetzung,
die Form und das Herstellungsverfahren für das Produkt der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen. Es versteht sich, dass viele Variationen
der Zusammensetzung, der Form und des Herstellungsverfahrens des
Produkts für
den Fachmann offensichtlich sein würden. Die folgenden Beispiele,
wobei Teile und Prozentsätze
nach Gewicht angegeben sind, falls nicht anderweitig angegeben,
sind nur veranschaulichend.
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Beispiel 1
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Ein
Gemisch von 75 Gewichtsprozent – 1/3tex
Danufil® VY
trilobal Viskosereyonfasern und 25 Gewichtsprozent 1/3tex Danufil® V
Viskosereyonfasern, beide erhältlich
bei Acordis Ltd., Spondon, England, wurde mit Hilfe von Standardausrüstungen
für das Öffnen und
Kardieren von Fasern geöffnet.
Eine festgelegte Menge des Fasergemisches (mit einer Masse, W, von
zirka 2 g) wurde in eine Form aus rostfreiem Stahl mit einem zylindrischen
Hohlraum (mit einem Querschnittsbereich, A, von zirka 5 cm2) eingebracht. Ein zylindrischer Kolben
mit einer mit dem zylindrischen Hohlraum übereinstimmenden Größe wurde
eingesetzt, um die Fasermasse unter Nutzung einer Standard-Laborpresse
zu komprimieren. Um die Proben zu erwärmen, wurden die Form und der
Kolben zusammen in einem auf die Zieltemperatur eingestellten Ofen
erwärmt.
Nach einem Zeitraum, der ausreichte, damit die Form und der Kolben
die Ofentemperatur erreichten, wurden die Fasern in den Hohlraum
platziert, und die Form, der Kolben und die Fasern wurden für zusätzliche
drei Minuten erwärmt,
damit die Fasern die Ofentemperatur erreichen konnten. Die erwärmte Anordnung
wurde aus dem Ofen entnommen und zwischen die Platten der Laborpresse
platziert. Druck wurde aufgebracht, um die Fasermasse im Hohlraum
bis auf einen vorher bestimmten Spitzendruck zu komprimieren und
freigegeben, wonach der komprimierte faserige Pfropfen entnommen
wurde, um ein sofortiges Messen der anfänglichen Dicke, To, zu
gestatten.
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Der
komprimierte faserige Pfropfen hatte ein anfängliches Volumen (Vo = A·To) und eine anfängliche Dichte (po =
W/Vo), jedoch erweiterte sich der Pfropfen,
nachdem der Druck freigegeben wurde, und er erreichte Gleichgewicht
nach zirka 15 bis 20 Minuten (bei Raumtemperatur, zirka 20 °C). Die Feuchtigkeitsbedingungen
des Tests sind im Allgemeinen nicht von wesentlicher Bedeutung,
jedoch wird sich die Vornahme des Tests bei hoher Feuchtigkeit nachteilig
auf die Testergebnisse auswirken. Die Gleichgewichtsdicke Te, wurde dann gemessen, um für eine Gleichgewichtsdichte
(pe = W/(A·Te))
zu sorgen. Aus diesen Werten kann eine „Dichterelaxation" berechnet werden,
die (po – pe)/po entspricht.
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Eine
Kontrollprobe wurde ebenfalls vorbereitet unter Einsatz von Form,
Kolben und Fasern bei Raumtemperatur, zirka 20 °C. Die Ergebnisse der Messungen
bei jeder Temperatur und bei jedem Druck werden in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
| Temperatur | Spitzendruck | Anfangsdichte | Gleichgewichtsdichte | %
Dichterelaxation |
| 100 °C | 610 | 0,46 | 0,45 | 2
% |
| | 1200 | 0,62 | 0,62 | < 2 % |
| | 1800 | 0,75 | 0,75 | < 2 % |
| | 2500 | 0,80 | 0,80 | < 2 % |
| | 3000 | 0,85 | 0,84 | < 2 % |
| | 3600 | 0,88 | 0,88 | < 2 % |
| | 4800 | 0,92 | 0,92 | < 2 % |
| | 6100 | 0,95 | 0,95 | < 2% |
| | | | | |
| 85 °C | 610 | 0,34 | 0,34 | < 2% |
| | 910 | 0,49 | 0,49 | < 2 % |
| | 1200 | 0,43 | 0,43 | < 2 % |
| | 1500 | 0,55 | 0,55 | < 2 % |
| | 1800 | 0,53 | 0,53 | < 2 % |
| | 3600 | 0,85 | 0,86 | < 2 % |
| | 4900 | 0,85 | 0,86 | < 2 % |
| | | | | |
| 75 °C | 610 | 0,36 | 0,36 | < 2 % |
| | 910 | 0,40 | 0,39 | 3
% |
| | 1200 | 0,52 | 0,51 | 2
% |
| | 1500 | 0,54 | 0,53 | < 2 % |
| | 1800 | 0,65 | 0,64 | < 2 % |
| | 3600 | 0,80 | 0,80 | < 2 % |
| | 4900 | 0,84 | 0,84 | < 2% |
| | 6100 | 0,91 | 0,92 | < 2 % |
| | | | | |
| 60 °C | 910 | 0,33 | 0,32 | 3
% |
| | 1200 | 0,41 | 0,40 | 2
% |
| | 1500 | 0,44 | 0,44 | < 2 % |
| | 1800 | 0,49 | 0,47 | 4
% |
| | 2200 | 0,57 | 0,55 | 4
% |
| | 3000 | 0,65 | 0,64 | < 2 % |
| | 4900 | 0,79 | 0,78 | < 2 % |
| Temperatur | Spitzendruck | Anfangsdichte | Gleichgewichtsdichte | %
Dichterelaxation |
| | 6100 | 0,87 | 0,87 | < 2 % |
| | | | | |
| 40 °C | 1200 | 0,31 | 0,30 | 3
% |
| | 1800 | 0,43 | 0,40 | 7
% |
| | 2400 | 0,50 | 0,47 | 6
% |
| | 3000 | 0,58 | 0,56 | 3
% |
| | 4300 | 0,69 | 0,66 | 4
% |
| | | | | |
| RAUMTEMP. | 1200 | 0,23 | 0,17 | 26
% |
| | 2400 | 0,33 | 0,25 | 24
% |
| | 3600 | 0,50 | 0,38 | 24
% |
| | 4900 | 0,60 | 0,46 | 23
% |
| | 6200 | 0,64 | 0,51 | 20
% |
-
Diese
Daten zeigen, dass das Vorwärmen
der Fasern bei einer Temperatur von zumindest zirka 40 °C und das
Aufrechterhalten der Wärme
während
der Komprimierung für
eine wesentlich größere Formbeständigkeit
sorgt als bei der Komprimierung der gleichen Fasern bei Raumtemperatur.
Sie veranschaulichen weiter, dass wesentlich höhere Faserpfropfdichten bei
niedrigeren Komprimierungsdrücken
erzielt werden können, wenn
die Fasern vorgewärmt
werden. Dies ist noch ausgeprägter
bei Temperaturen von mehr als zirka 60 °C.
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Beispiel 2
-
Das
Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit einem Gemisch von
75 Gewichtsprozent 1/3tex Danufil
® V
Viskosereyonfasern, erhältlich
bei Acordis Ltd., (Spondon, England), und 25 Gewichtsprozent 1/3tex T-224
Polyesterfasern, erhältlich
bei RoSa, (Houston, Texas, USA). Die Ergebnisse der Messungen bei
jeder Temperatur und jedem Druck werden wiederum in Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2
| Temperatur | Spitzendruck | Anfangsdichte | Gleichgewichtsdichte | %
Dichterelaxation |
| 100 °C | 610 | 0,33 | 0,34 | < 2 % |
| | 1200 | 0,47 | 0,48 | < 2 % |
| | 2400 | 0,62 | 0,63 | < 2 % |
| | 3000 | 0,65 | 0,65 | < 2 % |
| | | | | |
| 85 °C | 910 | 0,36 | 0,35 | 3
% |
| | 1200 | 0,39 | 0,39 | < 2 % |
| | 2400 | 0,53 | 0,53 | < 2% |
| | 3600 | 0,66 | 0,66 | < 2 % |
| | 4900 | 0,80 | 0,79 | < 2 % |
| | 6100 | 0,79 | 0,78 | < 2% |
| | | | | |
| 75 °C | 910 | 0,33 | 0,32 | 3
% |
| | 1200 | 0,37 | 0,37 | < 2% |
| | 2400 | 0,52 | 0,50 | 4
% |
| | 3600 | 0,65 | 0,64 | < 2 % |
| | 4900 | 0,71 | 0,70 | < 2 % |
| | 6100 | 0,79 | 0,80 | < 2 % |
| | | | | |
| 60 °C | 610 | 0,25 | 0,24 | 4
% |
| | 1200 | 0,38 | 0,37 | 3
% |
| | 2400 | 0,50 | 0,50 | < 2 % |
| | 3600 | 0,62 | 0,60 | 3
% |
| | 6100 | 0,77 | 0,75 | 3
% |
| | | | | |
| 45 °C | 910 | 0,30 | 0,29 | 3
% |
| | 1200 | 0,34 | 0,34 | < 2 % |
| | 2400 | 0,44 | 0,43 | 2
% |
| | 3600 | 0,59 | 0,59 | < 2 % |
| | 4900 | 0,71 | 0,69 | 3
% |
| | 6100 | 0,77 | 0,76 | < 2 % |
| | | | | |
| RAUMTEMP. | 2400 | 0,41 | 0,33 | 20
% |
| | 3600 | 0,51 | 0,40 | 22
% |
| | 3800 | 0,55 | 0,40 | 27
% |
| | 3800 | 0,52 | 0,40 | 23
% |
| | 4900 | 0,61 | 0,52 | 15
% |
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Diese
Daten zeigen, dass das Vorwärmen
der Fasern bei einer Temperatur von zumindest zirka 45 °C und das
Aufrechterhalten der Wärme
während
der Komprimierung für
eine wesentlich größere Formbeständigkeit
sorgt als bei der Komprimierung der gleichen Fasern bei Raumtemperatur.
Sie veranschaulichen weiter, dass wesentlich höhere Faserpfropfdichten bei
niedrigeren Komprimierungsdrücken
erzielt werden können, wenn
die Fasern vorgewärmt
werden. Dies ist noch ausgeprägter
bei Temperaturen von mehr als zirka 60 °C. Bei thermoplastischen Fasern,
wie zum Beispiel Polyesterfasern, kann dieses Vorwärmen jedoch
eingeschränkt
werden, um zu vermeiden, dass sie ihren Fließpunkt übersteigen und eine permanente
Verformung der Fasern, einschließlich des Schmelzens der Fasern
bewirken.
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Beispiel 3
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit verschiedenen Gemischen
von 1/3tex Danufil® V Viskosereyonfasern,
erhältlich
bei Acordis Ltd., (Spondon, England), und 3tex T-224 Polyesterfasern, erhältlich bei
RoSa, (Houston, Texas, USA). Bei dieser Reihe wurde jedoch die Temperatur
bei 75 °C
aufrechterhalten, während
der Anteil von Fasern variierte.
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Die
Ergebnisse der Messungen bei jedem Gemisch und jedem Druck werden
in der Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3
| | Spitzendruck | Anfangsdichte | Gleichgewichtsdichte | %
Dichterelaxation |
| 25
% PET | 910 | 0,33 | 0,32 | 3
% |
| | 1200 | 0,37 | 0,37 | < 2 % |
| | 2400 | 0,52 | 0,50 | 4
% |
| | 3600 | 0,65 | 0,64 | < 2 % |
| | 4900 | 0,71 | 0,70 | < 2 % |
| | 6100 | 0,79 | 0,80 | < 2 % |
| | | | | |
| 33
% PET | 610 | 0,24 | 0,23 | 4
% |
| | 910 | 0,31 | 0,30 | 3
% |
| | 1200 | 0,39 | 0,38 | 3
% |
| | 2400 | 0,49 | 0,47 | 4
% |
| | | | | |
| 50
% PET | 910 | 0,28 | 0,28 | < 2 % |
| | 1200 | 0,32 | 0,31 | 3
% |
| | 2400 | 0,49 | 0,47 | 4
% |
| | 3600 | 0,59 | 0,57 | 3
% |
| | 4900 | 0,68 | 0,67 | < 2 % |
| | 6100 | 0,75 | 0,75 | < 2 % |
| | | | | |
| 67
% PET | 1200 | 0,31 | 0,30 | 3
% |
| | 2400 | 0,41 | 0,41 | < 2 % |
| | 3600 | 0,63 | 0,62 | < 2 % |
| | 6100 | 0,70 | 0,69 | < 2 % |
-
Diese
Daten zeigen, dass das Vorwärmen
der Fasern bei einer Temperatur von zirka 75 °C und das Aufrechterhalten der
Wärme während der
Komprimierung für
eine wesentlich größere Formbeständigkeit sorgt,
selbst bei großen
Anteilen von relativ elastischen Fasern, wie zum Beispiel Polyester.
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Die
obige Beschreibung und die Ausführungsformen
werden dargelegt, um das vollständige
und nicht einschränkende
Verständnis
der hierin offen gelegten Erfindung zu unterstützen. Da viele Variationen
und Ausführungsformen
der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem Schutzumfang
abzugehen, wohnt die Erfindung den hiernach beigefügten Ansprüchen inne.