DE69819932T2

DE69819932T2 - Wegspülbare faserstrukturen

Info

Publication number: DE69819932T2
Application number: DE1998619932
Authority: DE
Inventors: William David BJORKQUIST; Leon Todd MANSFIELD
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: DE69819932D1; EP1034331A1; AU743506B2; ATE254694T1; JP3894416B2; WO1999027186A1; EP1034331B1; KR20010032423A; KR100386723B1; ZA9810686B; TW495573B; JP2001524621A; AU1601999A; CA2311380A1; AR017419A1; US6127593A; TR200002173T2; ID30519A; PE20000030A1; US6433245B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wegspülbare faserige Strukturen. Diese faserigen Strukturen können in Form von Papier oder synthetischen Vliesstoffen vorliegen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Naßfestigkeit ist ein wünschenswertes Attribut für viele wegwerfbaren Papierprodukte, die ihre Integrität für eine längere Zeitspanne beibehalten müssen, wenn sie während ihrer vorgesehenen Verwendung benäßt werden. Solche Produkte umfassen Toiletten- und Gesichtstissue, Papiertücher und einige der Komponenten von Windeln und Erwachsenen-Inkontinenzeinrichtungen, Frauen-Hygieneprodukte, wie Damenbinden, Höscheneinlagen und Tampons und dergleichen.
Eine Anzahl von Harzen wurden verwendet und als dahin gehend offenbart, daß sie für die Bereitstellung einer Naßfestigkeit bei Papierprodukte und Komponenten derselben nützlich sind. Bestimmte dieser naßfesten Additive haben zu Papierprodukten mit einer dauerhaften Naßfestigkeit geführt, das heißt, einem Papier, welches, wenn es in ein wäßriges Medium gelegt wird, einen wesentlichen Teil seiner anfänglichen Naßfestigkeit über die Zeit beibehält. Beispielhafte Harze dieses Typs umfassen Urea-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze und Polyamid-Epichlorhydrinharze. Solche Harze zeigen einen begrenzten Abbau der Naßfestigkeit, selbst bei Vorhandensein von übermäßigem Wasser.
Eine dauerhafte Naßfestigkeit ist jedoch in Papierprodukten häufig eine nicht notwendige und unerwünschte Eigenschaft. Tatsächlich werden Papierprodukte aufgrund der dauerhaften Naßfestigkeit solcher Produkte oder Komponenten derselben im Allgemeinen nach kurzen Benutzungsdauern in Deponien, Verbrennungsanla gen, etc. entsorgt. Solche Produkte können deshalb eine signifikante Belastung für den Feststoff-Abfallstrom bedeuten. Die wünschenswerte Alternative, benutzte Papierprodukte in öffentliche Kläranlagen oder private Abwassersysteme zu lenken ist aufgrund der Einfügung von "nicht wegspülbaren" Komponenten, wie Decklagen und Außenlagen, typischerweise versperrt. Das heißt, es kann sich eine Verstopfung dieser Systeme ergeben, falls das Produkte oder eine oder mehrere ihrer Komponenten dauerhaft hydrolyseresistente Festigkeitseigenschaften zurück behält. Deshalb wurden Anstrengung unternommen, Papierproduktkomponenten zu schaffen, und insbesondere Komponenten für ein Inkontinenzprodukt und ein Produkt zur persönlichen Hygiene, die eine ausreichende Naß-Integrität haben, wenn sie mit wässerigen Körperfluiden während der Benutzung benäßt werden, welche aber ihre Integrität verlieren, wenn sie großen Mengen von Abwasser ausgesetzt sind (wie dies in einer typischen Toilette auftritt), derart, daß sie die Sanitärinstallationen durchqueren und sich in Abwasser-/Klärsystemen zersetzen. Zahlreiche Ansätze zum Bereitstellen von Papierprodukten, die von sich beanspruchen, eine gute anfängliche Naßfestigkeit zu haben, welche sich über die Zeit signifikant zersetzt, wurden mit der Zeit vorgeschlagen. Zum Beispiel sind verschiedene Ansätze, welche vorschlagen, eine temporäre Naßfestigkeit zu erreichen, beschrieben in US Patent Nr. 3,556,932, Coscia et al., veröffentlicht am 19. Januar 1971; US Patent Nr. 3,740,391, Williams et al., veröffentlicht am 19. Juni 1973; US Patent Nr. 4,258,849; Miller, veröffentlicht am 31. März 1981; US Patent Nr. 3,096,228, Day et al., veröffentlicht am 02. Juli 1983; US Patent Nr. 4,605,702, Guerro et al., veröffentlicht am 12. August 1986; US Patent Nr. 4,675,394, Solarek et al., veröffentlicht am 23. Juni 1987; US Patent Nr. 5,509,913, veröffentlicht am 23. April 1996 für Yeo; US Patent Nr. 4,603,176, Bjorkquist et al., veröffentlicht am 29. Juli 1986; US Patent Nr. 4,981,557, Bjorkquist et al., veröffentlicht am 01. Januar 1991; und US Patent Nr. 5,138,002, Bjorkquist, veröffentlicht am 11. August 1992. Weitere Druckschriften in diesem Kontext sind EP-A-582,123 und US Patent Nr. 5,656,746 für Smith.
Obwohl der Stand der Technik eine Vielfalt von synthetischen Vliesstoffprodukten mit variierenden Graden an Naßfestigkeit bereit gestellt hat, lieferte keiner Papier produkte, die die kombinierte Naß-Integrität bei Benutzung und die Zersetzungseigenschaften bei Wegwurf der vorliegenden Strukturen zeigen. Insbesondere zeigen bestehende temporär naßfeste Produkte einen sofortigen und schnellen Zug-Abbau bei einem Aussetzen in wässerigen Fluiden. Offensichtlich macht der schnelle Abbau bei Vorhandensein von Körperfluiden diese Materialien ungeeignet für die Verwendung in absorbierenden Artikeln, welche ihre Festigkeit bis zum Zeitpunkt des Wegwurfs beibehalten müssen. Umgekehrt werden sich, wie oben diskutiert, solche Papierprodukte, die dauerhaftere Naßfestigkeit besitzen, nicht zersetzen, selbst dann, wenn sie großen Mengen wässeriger Flüssigkeiten ausgesetzt sind.
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, wegspülbare faserige Strukturen in Form entweder auf Papier basierender oder synthetischer Vliesstoffe zu schaffen, die eine anfängliche Zugfestigkeit bereitstellen, selbst dann, wenn sie wässerigen Körperfluiden ausgesetzt werden, welche sich aber schnell bei Vorhandensein von überschüssigen Mengen von Wasser, denen sie während des Wegwurfes begegnen, schnell zersetzen. Diese Strukturen können in Form eines Papierprodukts vorliegen, wie einem Toilettentissue, Gesichtstissue-, Tissuetüchern und dergleichen, oder sie können als eine Komponente in persönlichen Produkten, wie Decklagen, Außenlagen und dergleichen eines absorbierenden Artikels, verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wegspülbare faserige Strukturen mit einer Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung von wenigstens etwa 39,4 g/cm (100 g/in) und einer Naß-Zugfestigkeit bei Wegwurf von nicht mehr als etwa 11,8 g/cm (30 g/in). Die Erfindung bezieht sich speziell auf wegspülbare faserige Strukturen mit einem Binder, welcher ein Polymer und ein Salz umfaßt, um die gewünschten Benutzung- und Wegwurfeigenschaften der Naßfestigkeit bereit zu stellen. Das Polymer ist, wenn es in Verbindung mit dem Salz verwendet wird, relativ unlöslich in wässrigen Fluiden, denen bei Benutzung begegnet wird, ist aber bei Vorhandensein von Überschußwasser, wie es in einem typischen sanitären Entsorgungssystem auf tritt, löslich. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Produkte, die aus (z. B. Tissueprodukte, wie Gesichts- und Toilettentissue) den wegspülbaren faserigen Strukturen bestehen oder diese umfassen (z. B. absorbierende Artikel) sowie ein Verfahren zum Herstellen der faserigen Strukturen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht einer Damenbinde, wobei Bereiche der Damenbinde weg geschnitten sind, um die Konstruktion der Damenbinde deutlicher zu zeigen.
2 ist eine Schnittansicht der Damenbinde aus 1 entlang einer Schnittlinie 2-2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
I. Definitionen
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung" die Zugfestigkeit einer faserigen Struktur, gemessen unter Verwendung eines elektronischen Zugtesters, wie dies beschrieben ist im Abschnitt Testverfahren, nachdem eine Probe der Struktur in 5% Natriumsulfatlösung für 2 Minuten bei 23°C eingetaucht wurde.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "Zugfestigkeit bei Wegwurf' die Zugfestigkeit einer faserigen Struktur, gemessen unter Verwendung eines elektronischen Zugtesters, wie dieser beschrieben ist im Abschnitt Testverfahren, nachdem eine Probe der Struktur für 15 Sekunden bei 23°C in überschüssigem destillierten Wasser eingetaucht war.
II. Wegspülbare faserige Strukturen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wegspülbare faserige Strukturen mit einer Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung von wenigstens etwa 39,4 g/cm (100 g/in), vorzugsweise wenigstens etwa 78,8 g/cm (200 g/in) und ganz bevorzugt wenigstens etwa 118,2 g/cm (300 g/in). Außerdem haben die Strukturen eine Naß-Zugfestigkeit bei Wegwurf von nicht mehr als etwa 11,8 g/cm (30 g/in), vorzugsweise nicht mehr als etwa 9,8 g/cm (25 g/in). Die Zugfestigkeiten werden gemessen den Vorgehensweisen, die unten im Abschnitt Testverfahren ausgeführt sind. Bevorzugte Materialien zum Präparieren dieser wegspülbaren faserigen Strukturen sind unten im Detail beschrieben. Im Allgemeinen umfassen diese bevorzugten Strukturen Fasern und ein Bindermaterial, wobei das Bindermaterial ein Polymer und ein Salz umfaßt.
A. Binder-Zusammensetzung
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Binderkomponente der faserigen Strukturen ein Salz und das Kondensationsprodukt von Polyvinylalkohol (hiernach als "PVA" bezeichnet) und ein oder mehrere substituierte oder nicht substituierte C₁-C₈ Aldehyde. Dieses Kondensationsprodukt ist ein Polyvinylalkohol-Coacetat (hier als ein "PVAA" bezeichnet).
Polyvinylalkohole, die bei der Herstellung des PVAA für diesen bevorzugten Binder nützlich sind, sind in der Textil- und Papiertechnik allgemein bekannt und sind erhältlich im Handel aus verschiedenen Quellen. Diese Alkohole werden hergestellt durch zuerst ein Polymerisieren von Vinylacetat, gefolgt durch eine Hydrolyse der Acetatgruppen zu Alkoholgruppen. Die im Handel erhältlichen Qualitätsstufen von PVA variieren im Grad der Polymerisierung (das heißt, Molekulargewicht) und im Grad der Hydrolyse (das heißt, in der Anzahl der Acetatgruppen, die zur Hydroxylgruppen konvertiert werden). Zum Beispiel sind im Handel erhältliche Qualitätsstufen von PVA erhältlich, die einen Hydrolysegrad von etwa 88% haben, bis zu solchen, die einen Hydrolysegrad von über 99% haben.
Bevorzugte funktionalisierte Polymere, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind solche, bei welchen das zu acetisierende PVA-Material einen Hydrolysegrad von wenigstens etwa 95%, ganz bevorzugt von wenigstens etwa 97%, noch bevorzugter von wenigstens etwa 98% und äußerst bevorzugt von wenigstens etwa 99% aufweist. Zudem sind bevorzugte funktionalisierte Polymere solche, bei welchen wenigstens etwa 8% der Hydroxylgruppen des Ausgangs-PVA acetisiert sind. Ganz bevorzugt wird das PVAA von etwa 8 bis etwa 20% der Ausgangshydroxyle des PVA acetisiert haben, ganz bevorzugt von etwa 10 bis etwa 16%.
Um in der vorliegenden Erfindung besonders nützlich zu sein, sollte PVA in einem solchen Maße acetisiert werden, daß der Trübungspunkt des PVAA (gemessen turbidimetrisch durch Messen einer Veränderung der Lichtdurchlässigkeit) höher als ist als die Temperatur des Leitungswassers (das heißt, größer als etwa 25°C) und durch die Hinzugabe von Salzen gedrückt wird. Zudem ist es, damit das PVAA herkömmlich synthetisiert werden kann, nützlich, daß sein Trübungspunkt wenigstens etwa 1°C oberhalb der Kondensationsreaktionstemperatur liegt, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 5°C oberhalb der Kondensationsreaktionstemperatur. Dies soll so sein, um homogene Reaktionsbedingungen während der Bildung des PVAA zu erleichtern.
Der Fachmann wird erkennen, daß der Grad der Acetalisierung des Ausgangs-PVA, um ein funktionalisiertes PVAA-Polymer zu erhalten, das die gewünschte Naßfestigkeit bei Benutzung bereit stellt, in Bezug zu dem Hydrolysegrad des Ausgangs-PVA, zu dem Molekulargewicht des Ausgangs-PVA, zum Aldehyd-Ausgangsmaterial, etc.. Im Allgemeinen nimmt der Grad der benötigten Acetalisierung bei ansonsten konstanten anderen Dingen, zu, wenn der Hydrolysegrad des PVA-Ausgangsmaterials zunimmt. Auch nimmt, wenn ansonsten alles konstant bleibt, die Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung zu, wenn das Molekulargewicht des PVA-Ausgangsmaterials zunimmt. Die Bestimmung des Grades an Acetalisierung eines gegebenen Ausgangs-PVA, um die gewünschte Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung zu erreichen, ist ein Gegenstand von Routineexperimentierung für den Fach mann und wird teilweise durch die Endnutzung des Produkts diktiert, wie dies unten diskutiert wird.
Vorzugsweise wird das PVA-Ausgangsmaterial ein mittleres Molekulargewicht von wenigstens etwa 80 kg/mol, ganz bevorzugt wenigstens etwa 160 kg/mol haben. Im Allgemeinen, je höher das mittlere Molekulargewicht des Polymers ist, desto größer ist die Naßfestigkeit bei Benutzung des korrespondierenden faserigen Substrats mit dem Binder. Der Fachmann wird erkennen, daß das Molekulargewicht des Ausgang-PVA seine Viskosität bewirkt (ein höheres Molekulargewicht liefert ein höher viskoses PVA) und daß weniger viskoses PVA leichter in das gewünschte PVAA zu verarbeiten ist. Dies begrenzt jedoch nicht den Schutzbereich der Erfindung auf die Verwendung von PWAs mit "geringem" Molekulargewicht.
Wie angegeben wird, um das PVAA-Material zu erhalten, das PVA-Ausgangsmaterial mit einem substituierten oder nicht substituierten C₂-C₈ Aldehyd oder einem Gemisch aus zwei oder mehrerer solcher Aldehyde in Reaktion gebracht. Dort, wo das Aldehyd substituiert ist, umfassen geeignete Substituenen z. B. C₁-C₃ Alkyl und Aryl. Vorzugsweise ist das Aldehyd eine unsubstituierte, gesättigte geradkettige Kette. Auch bevorzugt ist es, wenn das Aldehyd von 2 bis 5 Kohlenstoffatome, ganz bevorzugt von 3 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist. Spezifische, nicht beschränkende Beispiele von Aldehyden, die für eine Reaktion mit dem PVA-Ausgangsmaterial besonders geeignet sind, sind Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd und Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Aldehyd ein Propionaldehyd und/oder Butyraldehyd, äußerst bevorzugt ein Butyraldehyd ist.
Im Allgemeinen können die hier nützlichen PVAA-Materialien präpariert werden, indem eine im Handel erhältlich Qualitätsstufe von PVA (z. B. Airvol 350^® oder Airvol 165^®, erhältlich von Air Products, Allentown, PA) und Aldehyd in einer wässrigen Lösung bei einer Temperatur von etwa 20°C und beim einem pH-Wert von etwa 2 in Reaktion gebracht werden. Repräsentative Beispiele zum Präparieren von hier nützlichen PAAs werden unten im Abschnitt VI angegeben.
Eine alternative Klasse von einem in der Binderkomponente der faserigen Strukturen nützlichen Polymers sind Homopolymere und Copolymere, die abgeleitet werden aus Acrylamidmonomeren. Diese Polymere haben eine Struktur gemäß der folgenden allgemeinen Formel (1)
in welcher

(a) x ist ≥ 1;
(b) y ist ≥ 1;
(c) R¹ und R² sind unabhängig ausgewählt von Wasserstoff und C₁-C₆ Alkyl (vorzugsweise wenigstens eines von R¹ oder R² etwas anderes als Wasserstoff ist, insbesondere ist R¹ ein Wasserstoff und ist R² ein C₁-C₃ Alkyl, noch bevorzugter ist R¹ ein Wasserstoff und R² ein Methyl, Ethyl, Isopropyl oder n-Propyl); und
(d) wenn y ≥ ist,
(i) R³ ein -N(R⁴)(R⁵), wobei R⁴ und R⁵ unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl (vorzugsweise ist R⁴ ein Wasserstoff oder ein C₁-C₄ Alkyl und ist R⁵ ein C₁-C₄ Alkyl, ganz bevorzugt ist R⁴ ein Wasserstoff oder ein C₃-C₄ Alkyl und ist R⁵ ein C₃-C₄ Alkyl); oder
(ii) R³ ist ein -O-(-CH₂-)₂-N(R⁶(R⁷), wobei z von 2 bis etwa 4 ist (vorzugsweise 2 oder 3, äußerst bevorzugt 3) und R⁶ und R⁷ unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl(vorzugsweise ist R⁶ ein Wasserstoff oder ein C₁-C₃ Alkyl und ist R⁷ ein C₁-C₃ Alkyl, ganz bevorzugt ist R⁶ ein C₁-C₃ Alkyl und ist R⁷ ein C₁-C₃ Alkyl).

In solchen Fällen, in welchem R⁶ und R⁷ beide Alkylgruppen sind, werden die sich ergebenden tertiären Amine kationisch sein bei einem neutralen pH-Wert und wird das Polymer deshalb ohne Weiteres an Zellulose absorbiert werden, und zwar aufgrund der Ionenbindung mit den anionischen Carboxylgruppen der Zellulose. Als solche können Polymere dieser Klasse dem nassen Ende des Papierherstellungsverfahrens hinzu gegeben werden, anstatt als in einem separaten Schritt, nach der Substratbildung. Vorzugsweise werden das Polyacrylamidpolymer oder das Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von wenigstens etwa 50 kg/mol, ganz bevorzugt wenigstens etwa 100 kg/mol, noch bevorzugter wenigstens etwa 200 kg/mol haben.
Im Allgemeinen werden Homo- und Copolymere, die von Acrylamiden abgeleitet werden, durch einen Polymerisierung am freien Radikal präpariert, welcher ein Verfahren ähnlich demjenigen folgt, das in Macromolecules 1992, 25, 5353–5361 beschrieben wird, welches hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Um ein Polymer mit hohem Molekulargewicht zu erhalten, ist es jedoch notwendig, Dioxan durch t-Butanol als Lösungsmittel zu ersetzen. Repräsentative Beispiele zum Präparieren von Polyacrylamid-Homo- und Copolymeren, die hier nützlich sind, unten im Abschnitt VI durchgeführt.
Zusätzlich zu dem Polymer umfaßt die Binderkomponente der vorliegenden Erfindung ein geeignetes Salz, welches die Quellung und/oder Auflösung des Polymers bei Vorhandensein von relativ kleinen Mengen Wasser oder auf Wasser basierenden Fluiden verhindert, wie solchen, denen begegnet wird, wenn Tissueprodukte oder Komponenten in absorbierenden Artikeln verwendet werden. Es ist die Fähigkeit, einer Quellung bei Vorhandensein geringer Mengen Wasser zu widerstehen, was die Naßfestigkeit bei Benutzung der faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung liefert. Salze, die hier nützlich sind, umfassen solche mit einwertigen Kationen (z. B. Li⁺, Na⁺, K⁺), zweiwertigen Kationen (z. B. Mg⁺², Ca⁺²) und dreiwertigen Kationen (z. B. Al⁺³). Bevorzugt werden Salze mit einwertigen oder zweiwertigen Kationen. Bevorzugte Salze umfassen Anionen, wie Citrat, Sulfat, Chorid, Fluorid, Bromid, Thiosulfat, Phosphat, Nitrat, Acetat, Karbonat und Bikarbonat. Bevorzugte Salze umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf, Natriumcitrat, Kaliumcitrat, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Magnesiumsulfat, Kalziumsulfat, Natriumphophat, Kaliumphophat und Magnesiumchlorid. Besonders bevorzugte Salze umfassen Kaliumcitrat und Natriumsulfat.
Weil der Anteil des direkt verwendeten Salzes die Naßfestigkeit des Binders bei Benutzung, wird der Anteil des für eine gegebene faserige Struktur der vorliegenden Erfindung erforderliche Salzmenge teilweise durch die Endnutzung des Produkts diktiert, welches die faserige Struktur aufweist. Das heißt, dort, wo eine relativ geringe Naßfestigkeit bei Benutzung benötigt wird, wie bei Toilettentissue, können relativ geringe Mengen an Salz erforderlich sein. Umgekehrt können dort, wo eine hohe Naßfestigkeit bei Benutzung benötigt wird, wie beispielsweise für eine Decklage in einem absorbierenden Artikel, relativ höhere Salzmengen verwendet werden.
B. Fasern
Die Binderzusammensetzung ist nützlich, um einer breiten Vielfalt von Papier- und Papierprodukten eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen. Wie hier verwendet, umfassen die Ausdrücke "Papier" und "Papierprodukte" flächenartige Massen und geformte Produkte, die Fasermaterialien enthalten, welche von natürlichen Quellen abgeleitet werden können, wie Holzzellstofffasern, oder welche synthetisch abgeleitet werden.
Fasern unterschiedlichen natürlichen Ursprungs sind auf die Erfindung anwendbar. Gekochte Zellulosefasern aus Weichholz (abgeleitet von Nadelbäumen) Hartholz (abgleitet von Laubbäumen) oder von Baumwolllintern, können verwendet werden. Fasern aus Espartogras, Bagasse, Kampfer, Flachs und anderen holzigen und zellulosehaltigen Faserquellen können als Rohmaterial in der Erfindung verwendet werden. Aus Gründen der Kosten, der leichten Herstellung und Entsorgbarkeit sind be vorzugte Fasern solche, die abgeleitet werden von Holzzellstoff (das heißt, Zellulosefasern). Wenn Zellulosefasern verwendet werden, wird die optimale Quelle abhängen von der in Betracht gezogenen speziellen Endnutzung. Im Allgemeinen werden Holzzellstoffe verwendet. Verwendbare Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie Kraft (das heißt, Sulfat) – und Sulfitzellstoffe sowie mechanische Zellstoffe, einschließlich z. B. Holzmehl, thermomechanischer Zellstoff (das heißt, TMP) und chemothermomechanischer Zellstoff (das heißt, CTMP). Vollständig gebleichte, teilweise gebleichte und ungebleichte Fasern sind hier nützlich. Es kann häufig erwünscht sein, gebleichten Zellstoff aufgrund seines besseren Weißgrades Erscheinungsbildes für den Verbraucher zu verwenden. Für Produkte, wie Papiertissue, Papiertücher und Substrate von Windeln, Damenbinden, Katamneseeinlagen und anderen ähnlichen absorbierenden Papierprodukten, wird besonders vorgezogen, Fasern aus nördlichem Weichholz-Zellstoff zu verwenden, und zwar aufgrund seiner sehr guten Festigkeitseigenschaften.
Auch nützlich in der vorliegenden Erfindung sind Fasern, die aus wieder aufbereitetem Papier abgeleitet werden, welche einige oder alle der obigen Kategorien sowie andere nicht faserige Materialien, wie Füllstoffe und Haftmittel, die verwendet wurden, um den ursprünglichen Papierherstellungsprozeß zu vereinfachen, enthalten können. Die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung können nicht zelluloseartige Fasermaterialien, z. B. Glasfasern und synthetische polymere Fasern umfassen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen. Synthetische polymere Fasern, die hier nützlich sind, umfassen Polyolefine, speziell Polyethylene, Polypropylen und Copolymere mit wenigstens einem olefinischen Bestandteil. Weitere Materialien, wie Polyester, Polyamide, Nylons, Rayons, Copolymere davon und Kombinationen des Vorstehenden, können als faseriges polymeres Material geeignet sein.
C. Präparieren faseriger Strukturen
Die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung umfassen den temporären naßfesten Binder (Polymer und Salz) in Kombination mit Fasern. Das Polymer wird kombiniert mit den Fasern in einer Weise, welche, nach Hinzugabe des Salzes, zu einer gebundenen Fasermasse führt, im Allgemeinen in Form eines Flächengebildes, das die Fasern enthält. Die gebundene Fasermasse hat eine Naßfestigkeit bei Benutzung, die höher ist als eine entsprechende Fasermasse ohne den Binder hat.
Die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung können in einer Vielfalt von Wegen präpariert werden. Ein wichtiger Aspekt ist jedoch, daß das Polymer und das Salz den Fasern getrennt hinzu gegeben werden sollten. Das heißt, während das Polymer und das Salz gleichzeitig zugegeben werden können, sollten sie nicht vor die Einführung in die Fasern vermischt werden. Dies wird durch die Fähigkeit des Salzes diktiert, das Polymer auszufällen, falls die beiden vor der Hinzugabe zu den Fasern kombiniert werden.
Die faserigen Strukturen werden typischerweise durch einen Naßlege-Papiermacherprozeß geformt. Naßlege-Papiermacherprozesse umfassen typischerweise die Schritte des Bereitstellens eines Breies, der Fasern enthält (der Brei wird alternativ hier als ein Papiermacherstoff bezeichnet), Abscheiden des Breies auf Fasern auf einem Substrat, wie einem foraminösen Formungsdraht (z. B. einem Fourdrinier-Sieb) und Fixieren der Fasern in einer Flächenform, während die Fasern sich in einem im Wesentlichen ungeflockten Zustand befinden. Der Schritt des Fixierens der Fasern in einer Flächenform kann durchgeführt werden, indem dem Fluid erlaubt wird, abzulaufen und die Fasern gegen den foraminösen Draht gepreßt werden (Entwässerung), z. B. mit einer Siebwalze, wie einer zylindrischen Dandy-Walze. Einmal fixiert, kann das faserige Flächengebilde dann getrocknet und optional bedarfsweise kompaktiert werden.
Im Allgemeinen wird Polymer mit den Fasern durch Berühren der Fasern mit dem Polymer in einen wässrigen, flüssigen Medium und mit einem wesentliches Entfernen des Mediums aus den Fasern kombiniert. Das Polymer kann mit den Fasern am nassen Ende des Papiermacherprozesses kombiniert werden (z. B. durch Hinzugabe des Papierstoffes) oder nachdem das Papierprodukt im Wesentlichen geformt ist (das heißt, über eine trockenseitige Hinzugabe). In einer bevorzugten Ausführungsform werden das Polymer und das Salz mit den Fasern kombiniert, nachdem das Papierprodukt im Wesentlichen geformt ist, z. B. durch Aufsprühen oder Drucken.
Auf diese Weise kann die Behandlung des Papiers oder der Papierprodukte mit dem Polymer einen Sprühvorgang, ein Bedrucken oder ein andersartiges Aufbringen des Polymers auf die Fasern, das bei der Präparierung des Papierprodukts im Wesentlichen anerkannt ist, z. B. durch einen Naßlegeprozeß, umfassen. Die fixierten Fasern werden vorzugsweise mit dem Polymer in Form einer Zusammensetzung besprüht oder bedruckt, welche eine flüssige Lösung des Polymers umfaßt. Wasser ist das bevorzugte Lösungsmittel. Das flüssige Gemisch enthält typischerweise von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% des Polymers und von etwa 90 bis etwa 99 Gew.-% des Lösungsmittels; z. B. ist ein Gemisch von etwa 5 Gew.-% des Polymers und etwa 95 Gew.-% des Lösungsmittels geeignet. Optional kann ein Plastifizierer in der Lösung enthalten sein, um beim Bereitstellen von Weichheit und Flexibilität in der gebundenen Faserstruktur zu helfen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polymerlösung auf die vorher fixierten Fasern gesprüht. Beim Trocknen wird die Salzkomponente zu dem Fasern-Polymer-Substrat hinzu gegeben (z. B. durch Sprühen).
Wie angegeben, kann das Polymer alternativ mit den Zellulosefasern am nassen Ende eines Naßlege-Papiermacherprozesses kombiniert werden. So kann das Polymer in geeigneter Weise in den Papier machenden Stoff aufgenommen werden. Das Polymer kann dem Stoff direkt hinzu gegeben werden und mit diesem vermengt werden, um seine Auflösung zu veranlassen. Alternativ wird zuerst eine Lösung des Polymers präpariert und dann dem Stoff hinzu gegeben. In beiden Fällen kann es in Abhängigkeit von der Natur des Polymers notwendig sein, eine positive Ladung in das Polymer einzuführen, so daß dieses sich ohne Weiteres an die anionischen Zellulosefasern adsorbieren kann, wenn es am nassen Ende des Papiermacherprozesses hinzu gegeben wird. Zum Beispiel kann eine kleine Menge von 4-Dimethylaminobutyraldehyddimethylacetal zusammen mit dem nicht substituierten C₂-C₄ Aldehyd hinzu gegeben werden, wenn das PVAA hergestellt wird, um die positive Ladung bereit zu stellen. Eine Alternative zum Zuführen einer positiven Ladung ist, das Polymer/Faser-Gemisch zu erhitzen, um eine Retention des Polymers auf den Fasern des Stoffes zu erleichtern. In solchen Ausführungsformen, in welchen das Polymer des Binders unter den Bedingungen zum Kombinieren des Polymers und der Fasern kationisch ist, kann das Auftreten einer Inkompatibilität mit den Fasern vermieden werden. Dort, wo das Polymer mit Fasern über eine naßseitige Hinzugabe kombiniert wird, wird die Salzlösung vorzugsweise hinzu gegeben, nachdem das Faser/Polymer-Gemenge getrocknet wurde.
Ungeachtet dessen, ob das Polymer mit den Fasern durch eine Zugabe am trocknen Ende oder am nassen Ende kombiniert wird, kann das Salz konkurrierend mit (obwohl separat) oder sequentiell zu der Polymerhinzugabe hinzu gegeben werden. In einer Ausführungsform werden das Polymer und die Fasern kombiniert und darf das geformte Flächengebilde trocknen. Eine Salzlösung wird dann hinzu gegeben, um eine faserige Struktur der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
Das Polymer wird in vorteilhafter Weise in Form einer Lösung verwendet, welche weiter mit zusätzlichem Lösungsmittel verdünnt oder konzentriert werden kann. Alternativ kann das Polymer durch Entfernen des Lösungsmittels isoliert und wieder gewonnen werden, z. B. durch Vakuum und/oder Verdampfung. Das Polymer kann das später in einer temporär naßfesten Zusammensetzung verwendet und auf die Fasern zum Verleihen einer temporären Naßfestigkeit aufgebracht werden. Solche Zusammensetzungen umfassen das PVAA-Polymer, ein Lösungsmittel, das für ein wesentliches Auflösen des Polymers geeignet ist (vorzugsweise in Wasser und/oder in einem Plastifizierer, wie Glycerol, Sorbitol, etc.) und optional weitere Papiermacheradditive, wie sie im Stand der Technik allgemein bekannt sind (z. B. Weichmacher, Retentionshilfen).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Behandlung durch Sprühen, Drucken oder durch ein anderes Aufgingen des Polymers auf die fixierten Fasern mit einer solchen Zusammensetzung herbei geführt (ganz bevorzugt Sprühen). Das Sprühen führt dazu, höhere Grade an Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung in Bezug zu einer Behandlung am nassen Ende in einem Handschöpfungs-Papiermacherprozeß bereit zu stellen.
Die Menge des Polymers, die mit den Zellulosefasern kombiniert wird, wird ausgewählt, um ein Gleichgewicht einer Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung, eine Naß-Zugfestigkeit bei Wegwurf und optional weitere Eigenschaften, einschließlich eine Trocken-Festigkeit, die mit den Aufgaben der Erfindung vereinbar ist, bereit zu stellen. Die Papierprodukte enthalten typischerweise von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, ganz bevorzugt von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% des Polymers, basierend auf dem Gesamtgewicht der faserigen Struktur. Die naßfesten Eigenschaften der faserigen Struktur werden abhängen von ihrer Endnutzung (z. B. als ein Tissueprodukt oder als eine Komponente eines absorbierenden Artikels).
Die Zusammensetzung mit dem Polymer darf mit den Fasern für eine und bei einer Temperatur in Kontakt bleiben, die Ausreichen, um eine Adsorption des Polymers durch die Fasern zu ermöglichen und eine Bindung zwischen dem Polymer und den Fasern zu ermöglichen, derart, daß eine signifikante Naßfestigkeit über die Bindungsformation (Interfaserbindungen werden gebildet) entwickelt wird. Wenn die Fasern durch eine Sprühauftragung auf einer herkömmlichen, im Handel erhältlichen Papiermacheranlage behandelt werden, kann die Produktionszeit, z. B. die Papiertrocknungszeit (üblicherweise weniger als 4 Minuten) erhöht werden müssen, um zu ermöglichen, daß sich signifikante Grade an Naßfestigkeit entwickeln können.
Die Fasern und das Polymer können bei jedem pH-Wert kombiniert werden, obwohl es wünschenswert sein kann, stark saure Bedingungen zu vermeiden, die zu einer durch Säure katalysierten Hydrolyse des Polymers führen könnten.
Das Papierprodukt, das mit dem Polymer behandelt wird, wird vorzugsweise einem Trocknungsschritt ausgesetzt, um Wasser und/oder irgendwelche anderen Lösungsmittel zu entfernen, um so die Naßfestigkeit bei Benutzung zu entwickeln. Die Trocknung kann herbei geführt werden, indem das Papierprodukt erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, z. B. im Bereich von etwa 85°C bis etwa 125°C für eine Zeitspanne, die ausreicht, den gewünschten Grad an Trockenheit, typischerweise bei konstantem Gewicht, zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung ist besonders ausgelegt für Papierprodukte oder Komponenten von Papierprodukten, welche in Abflußsysteme entsorgt werden sollen. Demgemäß ist dies so zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung anwendbar ist auf eine Vielfalt von Papierprodukten, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, absorbierende, wegwerfbare Papierprodukte, wie solche, die verwendet werden für den Hauthalt, den Körper oder andere Reinigungsanwendungen. Beispielhafte Papierprodukte umfassen somit ein Tissuepapier, einschließlich Toilettentissue und Gesichtstissue, Papiertücher, Kernmaterialien für absorbierende Artikel, wie Frauen-Hygieneartikel, einschließlich Damenbinden, Höscheneinlagen und Tampons, Windeln, Erwachsenen-Inkontinenzartikel und dergleichen und Decklagen- und/oder Außenlagenmaterialien für solche absorbierende Artikel.
III. Absorbierende Artikel
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "absorbierende Artikel" im Allgemeinen auf Vorrichtungen, welche verwendet werden, um Körperausscheidungen zu absorbieren und aufzunehmen, und bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen, welche an oder in der Nähe des Körpers des Trägers angeordnet werden, um die verschiedenen, vom Körper abgegebenen Ausscheidungen zu absorbieren und aufzunehmen. Der Ausdruck "absorbierende Artikel" soll Windeln, Katamnesepads, Tampons, Damenbinden, Inkontinenzpads und dergleichen sowie Verbände und Wundabdeckungen umfassen. Der Ausdruck "Einweg" wird hier verwendet, um absorbierende Artikel zu beschreiben, welche nicht dazu gedacht sind, gewaschen oder in anderer Weise wieder hergestellt oder als absorbierende Artikel wieder verwendet zu werden (das heißt, sie sind dazu gedacht, nach einer einmaligen Benutzung weg geworden und vorzugsweise wieder aufbereitet, kompostiert oder in anderer Weise in einer umweltverträglichen Art deponiert zu werden). Ein "einheitlicher" absorbierender Artikel bezieht sich auf absorbierende Artikel, welche aus einer einzelnen Struktur oder aus separaten Teilen, die miteinander zu einer Einheit verbunden sind, um eine koordinierte Gesamtheit zu bilden, gebildet sind, so daß sie keine separat zu manipulierenden Teile, wie einen separaten Halter oder ein Pad benötigen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines einheitlichen absorbierenden Einwegartikels, der demgemäß hergestellt wird, ist die Damenbinde 10, die in 1 gezeigt ist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Damenbinde" auf einen absorbierenden Artikel, welcher von Frauen an der Schamregion getragen wird, im Allgemeinen außerhalb der urogenitalen Region, und welcher dazu gedacht ist, Menstruationsfluide und andere vaginale Ausscheidungen vom Körper des Trägers zu absorbieren und aufzunehmen (z. B. Blut, Menstruationsfluide und Urin). Interlabiale Einrichtungen, welche teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Vestibulums der Trägerin sitzen, liegen auch im Schutzbereich dieser Erfindung. Es sei jedoch so verstanden, daß die vorliegende Erfindung auch anwendbar ist auf andere Frauenhygiene- oder Katamnesepads oder andere absorbierende Artikel, wie Windeln, Inkontinenzpads und dergleichen, sowie auf andere Bahnen, die so ausgebildet sind, daß sie einen Fluidtransport von einer Oberfläche weg erleichtern, wie wegwerfbare Tücher, Gesichtstissues und dergleichen.
Es ist auch so zu verstehen, daß die Gesamtgröße, Form und/oder Konfiguration des absorbierenden Artikels, in welchen Fluidtransportbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut sind oder in Verbindung mit diesen verwendet wird, keine kritische oder funktionale Beziehung zu den Grundzügen der vorliegenden Erfindung hat. Solche Parameter müssen jedoch zusammen mit dem vorgesehenen Fluid und der vorgesehenen Funktionalität berücksichtigt werden, wenn geeignete Bahnkanfigurationen festgelegt werden.
Die Damenbinde 10 ist so dargestellt, daß sie zwei Oberflächen aufweist, eine erste Oberfläche 10a, die manchmal als trägerberührende oder zugewandte Oberfläche, als körperberührende oder zugewandte Oberfläche oder "körperseitige" Oberfläche bezeichnet wird, und eine zweite Oberfläche 10b, die manchmal als der Wäsche zugewandte oder die Wäsche berührende Oberfläche oder "wäscheseitige" Oberfläche bezeichnet wird. Die Damenbinde 10 ist in 1 so dargestellt, wie sie mit ihrer ersten Oberfläche 10a zu sehen ist. die erste Oberfläche 10a soll angrenzend an den Körper der Trägerin getragen werden. Die zweite Oberfläche 10b der Damenbinde 10 (in 2 gezeigt) liegt auf der entgegen gesetzten Seite und soll angrenzend an die Unterwäsche der Trägerin angeordnet werden, wenn die Damenbinde 10 getragen wird.
Die Damenbinde 10 hat zwei Mittellinien, eine längs verlaufende Mittellinie "L" und eine quer verlaufende Mittellinie "T". Der Ausdruck "längs verlaufend", wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Linie, Achse oder Richtung in der Ebene der Damenbinde 10, die im Wesentlichen mit (z. B. in etwa parallel zu) einer vertikalen Ebene ausgerichtet ist, welche eine stehende Trägerin in eine linke und eine rechte Körperhälfte teilt, wenn die Damenbinde 10 getragen wird. Die Ausdrücke "quer verlaufend" oder "seitlich" wir hier verwendet, sind untereinander austauschbar und beziehen sich auf eine Linie, Achse oder Richtung, welche in der Ebene der Damenbinde 10 liegt, die im wesentlichen senkrecht zur längs verlaufenden Richtung verläuft. 1 zeigt auch, daß die Damenbinde 10 einen Umfang 20 aufweist, welcher durch die äußeren Ränder der Damenbinde 10 begrenzt ist, in welchem die Längsränder (oder "Seitenränder") mit einem 21 und die Stirnränder (oder "Enden") mit 22 bezeichnet sind.
1 ist eine Draufsicht einer Damenbinde 10 der vorliegenden Erfindung in einem im Wesentlichen flachen Zustand, wobei Bereiche der Damenbinde weg geschnitten sind, um deutlicher den Aufbau der Damenbinde 10 zu zeigen, und wobei der Bereich der Damenbinde 10, welcher der Trägerin 10a zugewandt ist oder diese berührt, zum Betrachter orientiert ist. Wie in 1 gezeigt ist, umfaßt die Damenbinde 10 eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage 12, welche eine faserige Struktur der vorliegenden Erfindung ist, eine flüssigkeitsundurchlässige Außenlage 13, die mit der Decklage 12 verbunden ist, einen absorbierenden Kern 14, der zwischen der Decklage 12 und der Außenlage 13 positioniert ist, und eine sekundäre Decklage oder Annahmeschicht 15, die zwischen der Decklage 12 und dem absorbierenden Kern positioniert ist. Um die Wegspülbarkeit der gesamten Binde zu erleichtern, wird vorgezogen, daß die weiteren Komponenten des Artikels auch aus wegspülbaren Materialien zusammen gesetzt sind.
Die Damenbinde 10 umfaßt vorzugsweise optionale Seitenklappen oder "Flügel" 24, die um den Schrittbereich des Höschen der Trägerin herum gefaltet sind. Die Seitenklappen 24 können eine Anzahl von Zwecken dienen, einschließlich dazu, aber nicht beschränkt darauf, dabei zu helfen, die Damenbinde in einer richtigen Position zu halten, um das Höschen der Trägerin gegen eine Beschmutzung zu schützen und die Damenbinde fest in dem Höschen der Trägerin zu halten.
2 ist eine Schnittansicht der Damenbinde 10 entlang der Schnittlinie 2-2 in 2. Wie in 2 zu sehen ist, umfaßt die Damenbinde 10 vorzugsweise ein Haft-Befestigungsmittel 26 zum Anbringen der Damenbinde 10 an der Unterwäsche der Trägerin. Entfernbare Abziehstreifen 27 überdecken das Haft-Befestigungsmittel 26, um das Haftmittel davor zu bewahren, an einer anderen Oberfläche als dem Schrittbereich der Unterwäsche vor der Benutzung anzuhaften.
Die Decklage 12 hat eine erste Oberfläche 12a und eine zweite Oberfläche 12b, die angrenzend an und vorzugsweise festgelegt an einer ersten Oberläche 15a der Fluid-Annahmeschicht 15 positioniert ist, um den Fluidtransport von der Decklage zu der Annahmeschicht zu unterstützen. Die zweite Oberfläche 15b der Annahmeschicht 15 ist angrenzend an die erste Oberfläche 14a eines absorbierenden Kerns oder einer Fluidspeicherschicht 14 positioniert und vorzugsweise an dieser befestigt, um den Fluidtransport von der Annahmeschicht zu dem absorbierenden Kern zu unterstützen. Die zweite Oberfläche 14b des absorbierenden Kerns 14 ist angrenzend an die erste Oberfläche 13a der Außenlage 13 positioniert und vorzugsweise an dieser befestigt.
Zusätzlich zu einer Längsrichtung und einer Querrichtung hat die Damenbinde 10 auch eine "Z"-Richtung oder -Achse, welche die Richtung ist, welche sich durch die Decklage 12 nach unten und in die jeweilige Fluidspeicherschicht bzw. den Kern 14 hinein erstreckt, die gerade vorgesehen ist. Die Aufgabe ist, einen im Wesentlichen kontinuierlichen Weg zwischen der Decklage 12 und der unterlagernden Schicht bzw. der unterlagernden Schichten des absorbierenden Artikels bereit zu stellen, derart, daß ein Fluid in der "Z"-Richtung gezogen wird, und zwar weg von der Decklage des Artikels und in Richtung seiner ultimativen Speicherschicht.
Der absorbierende Kern 14 kann irgendein absorbierendes Mittel sein, welches in der Lage ist, Flüssigkeiten zu absorbieren oder zurück zu halten (z. B. Menstruationsfluide und/oder Urin) und vorzugsweise wegspülbar ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat der absorbierende Kern 14 eine körperseitige Oberfläche 14a, eine wäscheseitige Oberfläche 14b, Seitenränder und Stirnränder. Der absorbierende Kern 14 kann in einer breiten Vielfalt von Größen und Formen hergestellt sein (z. B. rechtwinklig, oval, sanduhrförmig, knochenförmig, asymmetrisch, etc.) und aus einer breiten Vielfalt von flüssigkeitsabsorbierenden Materialien, die üblicherweise in Damenbinden und anderen absorbierenden Artikeln verwendet werden, wie zermahlener Holzzellstoff, welcher allgemein als Luftfilz bezeichnet wird. Beispiele weiterer geeigneter absorbierende Materialien umfassen gekreppte Zellulosewatte; schmelzgeblasene Polymere, einschließlich Coform; chemisch versteifte, modifizierte oder vernetzte Zellulosefasern; synthetische Fasern, wie gecrimpte Polyesterfasern; Torfmoos; Tissue, einschließlich Tissuehüllen und Tissuelaminate; absorbierende Schäume; absorbierende Schwämme; superabsorbierende Geliermaterialien; oder irgendein äquivalentes Material oder Kombinationen von Materialien oder Mischungen von diesen. Wieder wird es vorgezogen, daß der absorbierende Kern aus Materialien besteht, die wegspülbar sind.
Die Konfiguration und die Konstruktion des absorbierenden Kerns kann auch variiert werden (z. B. kann der absorbierende Kern variierende Dickezonen haben (z. B. profiliert, um so im Zentrum dicker zu sein), hydrophile Gradienten, superabsorbierende Gradienten oder Annahmezonen mit geringer Dichte und geringerer mittlerer Flächenmasse haben; oder kann ein oder mehrere Schichten oder Strukturen umfassen). Die gesamte Absorptionskapazität des absorbierenden Kerns sollte jedoch mit der geplanten Fracht und der gedachten Verwendung des absorbierenden Artikels kompatibel sein. Ferner können die Größe und die Absorptionskapazität des absorbierenden Kerns variiert werden, um für verschiedene Verwendungen geeignet zu sein, wie als Inkontinenzpads, Höschen, Frauen-Regelbinden oder Damenbinden für die Nacht.
Beispielhafte absorbierende Strukturen für die Verwendung als absorbierende Kern in der vorliegenden Erfindung sind beschrieben in US Patent Nr. 4,556,146, veröffentlicht am 03. Dezember 1985 für Swanson et al.; US Patent Nr. B 1 4,589,876 (ursprüngliches Patent erteilt am 20. Mai 1986) Neuprüfung veröffentlicht für Van Tilburg; 27. April 1993; US Patent Nr. 4,687,478, veröffentlicht am 18. August 1987 für Van Tilburg; US Patent Nr. 5,009,653, veröffentlicht am 23. April 1991 für Osborn; US Patent Nr. 5,267,992, veröffentlicht am 07. Dezember 1993 für Van Tilburg; US Patent Nr. 5,389,094, veröffentlicht am 14. Februar 1995 für Lavash et al.; US Patent Nr. 5,460,623, veröffentlicht am 24. Oktober 1995 für Emenaker et al.; US Patent Nr. 5,489,283, veröffentlicht am 06. Februar 1996 für Van Tilburg; US Patent Nr. 5,569,231, veröffentlicht am 29. Oktober 1996 für Emenaker et al.; US Patent Nr. 5,620,430, veröffentlicht am 15. April 1997 für Bamber; US Patent Nr. 4,950,264, veröffentlicht für Osborn am 21. August 1990; US Patent Nr. 4,610,678, veröffentlicht für Weisman et al. am 09. September 1986; US Patent Nr. 4,834,735, veröffentlicht für Alemany et al. am 30. Mai 1989; und die europäische Patentanmeldung Nr. 0 198 683 von The Procter & Gamble Company, veröffentlicht am 22. Oktober 1986 im Namen von Duenk et al..
Die Außenlage 13 und die faserige Decklage 12 sind angrenzend an die wäscheseitige Oberfläche bzw. der körperseitigen Oberfläche des absorbierenden Kerns 14 positioniert und sind bevorzugt mit diesem und miteinander durch Anbringungsmittel (nicht gezeigt) verbunden, wie sie den Fachleuten des Standes der Technik bekannt sind. Zum Beispiel können die Außenlage und/oder die Decklage 12 an dem absorbierenden Kern oder aneinander durch eine gleichförmige kontinuierliche Schicht eines Haftmittels, eine gemusterte Schicht eines Haftmittels oder eine Anordnung von separaten Linien, Spiralen oder Punkten eines Haftmittels befestigt sein. Haftmittel, welche sich als zufriedenstellend heraus gestellt haben, werden hergestellt von H. B. Fuller Company aus St. Paul, Minnesota, unter der Bezeichnung HL-1258, und durch Findley aus Minneapolis, Minnesota, unter der Bezeichnung H-2031. Die Anbringungsmittel umfassen vorzugsweise ein offenes Musternetzwerk aus Filamenten eines Haftmittels, wie dies offenbart ist in US Patent Nr. 4,573986, veröffentlicht für Minetola et al. am 04. März 1986. Ein beispielhaftes Anbringungsmittel eines offenen Musternetzwerks aus Filamenten umfaßt mehrere Linien oder Haftfilamente, die in ein Spiralmuster verwirbelt sind, wie dies dargestellt ist durch die Vorrichtung und das Verfahren, die gezeigt sind in US Patent Nr. 3,911,173, veröffentlicht für Sprague, Jr. am 07. Oktober 1975; US Patent Nr. 4,785,996, veröffentlicht für Ziecker et al. am 22. November 1978 und US Patent Nr. 4,842,666, veröffentlicht für Werenicz am 27. Juni 1989. Alternativ können die Anbringungsmittel Wärmebindungen, Druckbindung, Ultraschallbindungen, dynamisch mechanische Bindungen oder irgendein geeignetes Anbringungsmittel oder Kombinationen dieser Anbringungsmittel umfassen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
Die Außenlage 13 ist undurchlässig für Flüssigkeiten (z. B. Menstruationsfluide und/oder Urin) und wird vorzugsweise hergestellt aus einem dünnen Film, der wegspülbar ist, obwohl andere flexible, flüssigkeitsundurchlässige Materialien auch verwendet werden können. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "flexibel" auf Materialien, welche nachgiebig sind und sich ohne Weiteres an die allgemeine Form und Kontur des menschlichen Körpers anformen lassen. Die Außenlage 13 verhindert, daß Ausscheidungen, die in den absorbierenden Kern absorbiert und aufgenommen sind, Artikel benässen, welche die Damenbinde 10 berühren, wie Höschen, Schlafanzüge und Unterwäsche. Die Außenlage 13 kann somit ein Gewebe- oder Vliesstoffmaterial, Filme oder Verbundmaterialien, wie ein filmbeschichtetes Vliesstoffmaterial, umfassen. Vorzugsweise hat die Außenlage des Polyethylenfilms eine Dicke von etwa 0,012 mm (0,5 mil) bis etwa 0,051 mm (2,0 mil). Ferner kann die Außenlage 13 Dämpfen erlauben, aus dem absorbierenden Kern 14 zu entweichen (das heißt, atmungsfähig zu sein), während sie noch verhindert, daß Ausscheidungen durch die Außenlage 13 hindurch gelangen.
Bei der Benutzung kann die Damenbinde 10 durch irgendein Haltemittel oder Anbringungsmittel (nicht gezeigt) an Ort und Stelle gehalten werden, wie dies für solche Zwecke allgemein bekannt ist. Vorzugsweise wird die Damenbinde in der Unterwäsche der Benutzerin oder in dem Höschen angeordnet und wird daran mit einem Befestiger, wie einem Haftmittel, festgelegt. Das Haftmittel liefert ein Mittel zum Festlegen der Damenbinde in dem Schrittbereich des Höschens. So ist ein Bereich oder die Gesamtheit der äußeren oder wäscheseitigen Oberfläche 13b der Außenlage 13 mit einem Haftmittel beschichtet. Irgendein Haftmittel oder Kleber, der im Stand der Technik für solche Zwecke verwendet wird, kann hier für das Haftmittel verwendet werden, wobei druckempfindliche Haftmittel bevorzugt werden. Geeignete Haftmittel werden hergestellt durch H. B. Fuller Company aus St. Paul, Minnesota unter der Bezeichnung 2238. Geeignete Haftbefestiger sind auch beschrieben in US Patent 4,917,697. Bevor die Damenbinde für die Benutzung angeordnet wird, ist das druckempfindliche Haftmittel typischerweise mit einem abziehbaren Abziehstreifen 27 überdeckt, um das Haftmittel vor einem Austrocknen oder vor einem Anhaften an eine andere Oberfläche als dem Schrittbereich des Höschens vor der Benutzung zu bewahren. Geeignete Abziehstreifen sind auch beschrieben in dem oben genannten US Patent 4,917,697. Irgendwelche im Handel erhältlichen Abziehstreifen, die gewöhnlich für solche Zwecke verwendet werden, können hier verwendet werden. Ein nicht beschränkendes Beispiel eines geeigneten Abziehstreifens ist der BL30MG-A Silox 4P/O, hergestellt durch die Akrosil Corporation aus Menasha, WI. Die Damenbinde 10 der vorliegenden Erfindung wird verwendet, indem der Abziehstreifen entfernt wird und danach die Damenbinde in einem Höschen angeordnet wird, so daß das Haftmittel das Höschen berührt. Das Haftmittel hält die Damenbinde während der Benutzung in ihrer Position im Höschen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Damenbinde zwei Klappen 24, von denen jede an den Seitenrand des absorbierenden Kerns abgrenzt und sich seitlich von diesen aus erstreckt. Die Klappen 24 sind so konfiguriert, daß sie über die Ränder des Höschens der Trägerin in der Schrittregion fallen, und daß die Klappen zwischen den Rändern des Höschens der Trägerin und den Oberschenkeln angeordnet sind. Die Klappen dienen wenigstens zwei Zwecken. Ersten dienen die Klappen dazu, beim Verhindern einer Beschmutzung des Körpers der Trägerin und des Höschens durch menstruales Fluid zu helfen, vorzugsweise indem eine doppelwandige Barriere entlang der Ränder des Höschens gebildet wird. Zweitens sind die Klappen vorzugsweise mit Anbringungsmitteln auf ihrer wäscheseitigen Oberfläche versehen, so daß die Klappen zurück unter das Höschen gefaltet werden können und an der wäscheseitigen Seite des Höschens angebracht werden können. Auf diese Weise dienen die Klappen dazu, die Damenbinde richtig positioniert im Höschen zu halten. Die Klappen können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, einschließlich Materialien, ähnlich der Decklage, der Außenlage, von Tissue oder einer Kombination dieser Materialien. Ferner können die Klappen ein separates Element sein, das an dem Hauptkörper der Damenbinde angebracht ist, oder können Erstreckungen der Decklage und der Außenlage umfassen (das heißt, einheitlich sein). Eine Anzahl von Damenbinden mit Klappen, die geeignet oder anpaßbar sind für die Verwendung mit den Damenbinden der vorliegenden Erfindung sind offenbart in US 4,687,478 unter der Bezeichnung "Shaped Sanitary Napkin With Flaps", veröffentlicht für Van Tilburg am 18. August 1987; und US 4,589,876 unter der Bezeichnung "Sanitary Napkin", veröffentlicht für Van Tilburg am 20. Mai 1986.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Annahmeschichten 15 zwischen der Decklage 12 und dem absorbierenden Kern 14 positioniert sein. Die Annahmeschicht 15 kann mehreren Funktionen dienen, einschließlich einer Verbesserung der Saugwirkung von Ausscheidungen über dem absorbierenden Kern und in diesen hinein. Es gibt mehrere Gründe, warum die verbesserte Saugwirkung für Ausscheidungen wichtig ist, einschließlich einer Bereitstellung einer gleichmäßigeren Verteilung der Ausscheidungen in dem absorbierenden Kern und daß die Damenbinde 10 relativ dünn hergestellt werden kann. Die hier bevorzugte Saugwirkung kann den Transport von Flüssigkeiten, in zwei oder in alle Richtungen umfassen (das heißt, in der X-Y-Ebene und/oder in der Z-Richtung). Die Annahmeschicht kann aus mehreren unterschiedlichen Materialien zusammen gesetzt sein, einschließlich aus Vliesstoff- oder Gewebebahnen aus synthetischen Fasern, einschließlich Polyester, Polypropylen oder Polyethylen; natürlichen Fasern, einschließlich Baumwolle oder Zellulose; Gemischen aus solchen Fasern; oder irgendwelcher äquivalenter Materialien oder Kombinationen von Materialien. Beispiele von Damenbinden mit einer Annahmeschicht und einer Decklage sind vollständiger beschrieben in US 4,950,264 , veröffentlicht für Osborn und in der US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 07/810,774 "Absorbent Article Having Fused Layers", eingereicht am 17. Dezember 1991 in den Namen von Cree et al.. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Annahmeschicht mit der Decklage durch irgendein herkömmliches Mittel zum Verbinden von Bahnen verbunden sein, äußerst bevorzugt durch Fusionsbindungen, wie dies vollständiger beschrieben ist in der oben genannten Anmeldung von Cree.
IV. Naßfestigkegeit-Eigenschaften
Im Hinblick auf ein Papiertissue können die temporär naßfesten Polymere der vorliegenden Erfindung in irgendeinem Typ einer Tissuepapierkonstruktion verwendet werden. Zum Beispiel kann das Tissuepapier der vorliegenden Erfindung eine homogene oder mehrschichtige Konstruktion sein; und Tissuepapierprodukte, die daraus hergestellt sind, können ein einlagige oder mehrlagige Konstruktion haben. Das Tissuepapier hat vorzugsweise eine Flächenmasse von zwischen etwa 10 g/m² und etwa 65 g/m2 und eine Dichte von etwa 0, g/cm³ oder weniger. Ganz bevorzugt wird die Flächenmasse etwa 40 g/m2 oder weniger betragen und wird die Dichte etwa 0,3 g/cm3 oder weniger betragen. Äußerst bevorzugt wird die Dichte zwischen etwa 0,04 g/cm3 und etwa 0,2 g/cm³ betragen. Siehe Spalte 13, Zeilen 61–67 des US Patents 5,059,282 (Ampulski et al.), veröffentlicht am 22. Oktober 1991, welches beschreibt, wie die Dichte des Tissuepapiers gemessen wird. (Sofern nicht anders angegeben, erfolgen alle Mengen und Gewichte in Bezug auf das Papier auf Trockenbasis.) Das Tissuepapier kann ein herkömmlich gepreßtes Tissuepapier, ein musterverdichtetes Tissuepapier und ein unkompaktiertes, nicht musterverdichtetes Tissuepapier sein. Diese Typen von Tissuepapier und Verfahren zum Herstellen eines solchen Papiers sind im Stand der Technik allgemein bekannt und werden z. B. beschrieben in US Patent 5,334,286, veröffentlicht am 02. August 1994 für D. Phan et al..
Faserige Strukturen, die mit dem temporär naßfesten Binder der vorliegenden Erfindung geformt werden, neigen dazu, eine hohe Naß-Zugfestigkeit bei Benutzung und eine Naßfestigkeit-Abbaurate zu haben, die für die Wegspülbarkeit geeignet sind, ohne einer signifikanten Gefahr, daß ein Abflußsystem unter normalen Benutzungsbedingungen verstopft. Die vorerwähnten Zugeigenschaften können bestimmt werden, wie dies beschrieben ist im folgenden Experimentabschnitt.
V. Abschnitt Testverfahren – Naßfestigkeit-Tests
Die faserigen Strukturen werden vor dem Zugtest über ein Minimum von 24 Stunden in einem konditionierten Raum, in welchem die Temperatur 73°F ± 4°F (22,8°C ± 2,2°C) und die relative Feuchtigkeit 50% ± 10% betragen, gealtert. Sowohl der Benutzung- als auch der Wegwerf-Naßfestigkeitstest werden an einem ein Inch mal fünf Inch (etwa 1,5 cm × 12,7 cm) Streifen Testmaterial in einem konditionierten Raum durchgeführt, in welchem die Temperatur 73°F ± 4°F (etwa 22,8°C ± 2,2°C) und die relative Feuchtigkeit 50% ± 10% beträgt. Ein elektronischer Zugtester (Modell 1122, Instron Corp.) wird verwendet und mit einer Querkopfgeschwindigkeit von 0,5 in (etwa 1,3 cm) pro Minute einer Meßlänge von 1,0 in (etwa 2,5 cm) betrieben. Die zwei Enden des Teststreifens werden in den Klauen der Maschine angebracht, und das Zentrum des Streifens wird um einen Edelstahlstift herum angeordnet. Eine Bezugnahme auf eine Maschinenrichtung bedeutet, daß die zu testende Probe derart präpariert wird, daß die 12,5 cm (5 in) Abmessung dieser Richtung entspricht. So werden für eine Naß-Zugfestigkeit in Maschinenrichtung (MD) die Steifen derart geschnitten, daß die 12,5 cm (5 in) Abmessung parallel zur Maschinenrichtung der Herstellung der faserigen Struktur verläuft. Für eine Naß-Zugfestigkeit in Quermaschinenrichtung (CD) werden die Streifen derart geschnitten, daß die 12,5 cm (5 in) zur Abmessung parallel zur Quermaschinenrichtung der Herstellung der faserigen Struktur verlaufen. Die Maschinenrichtung und die Quermaschinenrichtung der Herstellung sind im Stand der Technik für die Papierherstellung bekannte Begriffe.
Die MD- und CD-Naß-Zugfestigkeiten werden bestimmt unter Verwendung der obigen Anlage und der Berechnungen in der üblichen Weise. Der festgehaltene Wert für die MD- und CD-Naß-Zugfestigkeiten ist der arithmetische Mittelwert von wenigstens acht Streifen, die für jede direktionale Festigkeit getestet wurden. Die Naß-Zugfestigkeit ist der arithmetische Gesamtbetrag der MD- und CD-Zugfestigkeiten. Wenn Labor-Handblätter verwendet werden, werden 12,5 cm (5 in) Längen ungeachtet der Orientierung geschnitten. Die Naß-Zugfestigkeit (bei Benutzung oder Wegwurf) ist der arithmetische Mittelwert der Naßfestigkeit, gemessen an wenigstens acht Streifen.
a. In-Benutzung-Naßzugfestigkeit
Die In-Benutzung-Naßzugfestigkeit wird gemessen durch Eintauchen des Teststreifens in 5% Natriumsulfatlösung für 2 Minuten bei 23°C, dann durch Messen der Zugfestigkeit entsprechend der obigen Beschreibung. Diese Messung soll die Zustände einer faserigen Struktur der vorliegenden Erfindung wieder geben, welchen sie, wenn sie als Tissueprodukt oder als eine Komponente in einem Artikel zum Absorbieren wässeriger Fluide verwendet wird, begegnen würde.
b. Wegwerf-Naßzugfestigkeit
Die Wegwerf-Naßzugfestigkeit wird gemessen durch Eintauchen einer Testprobe in destilliertes Wasser für 15 Sekunden bei 23°C, gefolgt durch eine Messung entsprechend der obigen Beschreibung. Diese Messung soll die Zustände einer faserigen Struktur der vorliegenden Erfindung wiedergeben, denen sie, wenn sie in einem typischen Abwassersystem entsorgt wird, begegnen würde.
Die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele sind vorgesehen, um die vorliegende Erfindung darzustellen. Der Schutzbereich der Erfindung soll durch die Ansprüche festgelegt werden, welche folgen.
VI. Repräsentative und vergleichende Beispiele
a. Repräsentative Beispiele
BEISPIEL 1
Präparierung von PVAA und einer faserigen Struktur, die unter Verwendung von PVAA präpariert wurde
Dieses Beispiel stellt die Präparierung eines PVAA-Polymers für die Binderzusammensetzung für die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung dar. Das Ausgangs-PVA hat einen Hydrolysegrad von etwa 99%.
2,0 Gramm Polyvinylalkohol (Katalog #6, lot #6 von Scientific Polymer Products; Hydrolysegrad und ungefähres mittleres Molekulargewicht von 99% bzw. 86 kg/mol) werden zu 100 Gramm deionisiertem Wasser in einem sauberen 250 ml Becher hinzu gegeben. Der Becher wird allmählich unter Rührung erhitzt, bis das Polymer gelöst ist. Die Lösung wird abgekühlt und 1 Tropfen konzentriertes H₂SO₄, vorverdünnt in 10 ml deinonisiertem Wasser, wird hinzu gegeben. Dann werden 0,68 g Propanal (erhältlich von Aldrich Chemical) hinzu gegeben. Der Becher wird abgedeckt und das Gemisch wird für 22 Stunden bei 23°C gerührt. Die Lösung zeigt einen Trübungspunkt bei 32°C. Eine handbetätigte Airbrush-Sprüheinrichtung wird verwendet, um diese Lösung auf ein Maschinenpapier mit einer Flächenmasse und einer nassen Zugfestigkeit von 33 g/m² bzw. 5,9 g/cm (15 g/in) aufzusprühen. Das behandelte Papier wird bei 23°C auf ein konstantes Gewicht getrocknet. Die Menge des hinzu gegebenen Polymers beträgt 5%, basierend auf dem Gewicht des trockenen, unbehandelten Papiers. In-Benutzung- und Wegwerf-Naßzugfestigkeiten für das behandelte Papier sind 111,8 g/cm (284 g/in) bzw. 5,9 g/cm (15 g/in). In diesem Beispiel wird die Salzkomponente der Binderzusammensetzung über die 5% Natriumsulfatlösung eingeführt, die von dem Testprotokoll für die In-Benutzung-Naßzugfestigkeit benötigt wird. Das heißt, die Salzkomponente wird nicht vor dem Testvorgang hinzu gegeben. (Es ist zu erkennen, daß die Hinzugabe des Salzes vor dem Testvorgang sogar höhere In-Benutzung-Naßzugfestigkeiten liefern würde.) Es ist jedoch so zu verstehen, daß in den meisten Fällen (z. B. bei wirtschaftlichen Verwendungen oder Anwendungen) die Salzkomponente während der Herstellung und insbesondere nach Hinzugabe der Polymerkomponente des Binders hinzu gegeben wird, um eine faserige Struktur der vorliegenden Erfindung zu schaffen. In dieser Hinsicht wird für die Zwecke einer Bestimmung, ob eine faserige Struktur innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche liegt oder nicht, die zu testende Struktur gemäß der Testverfahren in der Form getestet, in welcher sie hergestellt, verwendet und/oder verkauft wird (das heißt, falls irgendein Salz in der Struktur vorhanden ist, nicht vor dem Messen der In-Benutzung- oder Wegwerf-Naßzugfestigkeiten entfernt).
BEISPIEL 2
Präparierung von PVAA und einer faserigen Struktur die unter Verwendung des PVA präpariert wurde
Dieses Beispiel stellt die Präparierung eines weiteren PVAA für die Binderzusammensetzung der faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung dar. Das Ausgangs-PVA hat einen Hydrolysegrad von etwa 98–98,9%.
Fasern aus nördlichem Weichholz Kraftzellstoff (NSK) (erhältlich als Grand Prairie^® Fasern von Weyerhauser, Inc., Federal Way, WA) werden in Wasser dispergiert und auf einem Fourdrinier-Sieb unter Verwendung eines Formatkastens gesammelt. Die Fasern werden entwässert und getrocknet. Die resultierenden Papier-Handblätter haben eine gute Gleichförmigkeit und eine Flächenmasse von 37 g/m². Zehn Gram Airvol 350 (Air Products, Inc. Allentown, PA) werden 490 g deinonisiertem Wasser in einem sauberen 1000 ml Becher hinzu gegeben und allmählich unter Rührung auf 95°C erhitzt und für 20 Minuten gehalten. Die Lösung wird abgekühlt und 1N H₂SO₄ werden verwendet, um den pH-Wert auf 2,0 zu bringen. Dann werden 2,15 ml Butanal (erhältlich von Aldrich Chemical) hinzu gegeben. Der Becher wird abgedeckt, und das Gemisch wird gerührt für 15 Stunden bei 21– 23°C. Der pH-Wert wird auf 7,0–7,5 mit NaOH eingestellt. Die Lösung zeigt einen Trübungspunkt bei 25,0°C. Protonen-NMR-Ergebnisse zeigen an, daß der Grad der Acetalisierung 15,5% beträgt. Ein Hand-Airbrush-Sprühgerät wird verwendet, um diese Lösung auf das oben beschrieben hand-gemachte Papier zu sprühen. Die Probe wird getrocknet in einem Kondensationsofen bei 60°C auf ein konstantes Gewicht. Die Menge des hinzu gegebenen Polymers beträgt 8%, basierend auf dem Gewicht des trockenen, unbehandelten Papiers. In-Benutzung- und Wegwerf-Zugfestigkeiten betragen 114,2 g/cm (290 g/in) bzw. 4,3 g/cm (11 g/in). Wie beim Beispiel 1 wird die Salzkomponente der Binderzusammensetzung in die faserige Struktur dieses Beispiels über die 5% Natriumsulfatlösung hinzu gegeben, die für das Protokoll des In-Benutzung-Testverfahrens gefordert wird.
BEISPIEL 3
Präparierung von Poly(N-Isopropylacrylamid)
Das Beispiel zeigt die Präparierung eines Polyacrylamids mit der Formel (1) (y = 0), was nur für die Bezugnahme erfolgt und nicht, um die vorliegende Erfindung darzustellen.
In einen runden 1-Liter Flaschenkolben wird N-Isopropylacrylamid (50,03 g, 0,442 mol), 2,2'-azobis-2-methylproionitril (nachfolgend "AIBN") (0,3635 g, 0,00221 mol) und t-Butanol (250 ml) hinzu gegeben. Nachdem die Lösung homogen ist, wird Sauerstoff mit drei aufeinander folgende Zyklen von Gefrieren- Pumpen-Auftauen entfernt. Am Ende des dritten Zyklusses wird die Lösung unter positivem Argondruck belassen und in ein 70°C heißes Ölbad gestellt. Nachdem die Reaktion bei dieser Temperatur für 16 Stunden aufrecht erhalten worden ist, wird sie abgekühlt und werden die Inhalte des Kolbens mit Wasser an Dialysebeutel überführt (kürzt das Molekulargewicht von 12.000 bis 14.000). Nach einem Dialysieren gegenüber Wasser werden die Inhalte der Beutel tief gefroren und wird Poly(N-Isopropylacrylamid) durch Gefriertrocknung gesammelt. Eine faserige Struktur mit Poly(N-Isopropylacrylamid) in der Binderzusammensetzung wird in Übereinstimmung mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren präpariert. Eine Lösung aus Poly(N-Isopropylacrylamid) (1,0 Gew.-% in Wasser, mit einem Trübungspunkt bei 32°C) wird (10 ml) auf ein 12 Inch mal 12 Inch NSK-Handblatt mit einer Flächenmasse von 16,5 Pfund pro 300 Quadratfuß (hergestellt gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren) aufgesprüht. Nachdem ausreichend Zeit zur Verfügung gestellt worden ist, damit das Wasser verdunsten kann (16 Sunden), wird das Handblatt mit (5,0 ml) einer 0,6 M wässerigen Lösung von Natriumsulfat besprüht, um die faserige Struktur mit einer In-Benutzung-Naßzugfestigkeit von größer als 100 g/in und einer Wegwerf-Zugfestigkeit von weniger als 30 g/in zu versehen.
BEISPIEL 4
Präparierung von Poly(N-Isopropylacrylamid-Co-t-Butylacrylamid)
Das Beispiel zeigt die Präparierung eines Polyacrylamidcopolymers mit der Formel (I) (y ≥ 1), das in der Binderzusammensetzung für die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
In einem runden Kolben mit 50 ml Volumen werden N-Isopropylacrylamid (3,592 g, 31,7 mmol), t-Butylacrylamid (0,446 g, 35, mmol), AIBN (0,0309 g, 0,188 mmol) und t-Butanol (20 ml) hinzu gegeben. Nachdem die Lösung homogen ist, wird Sauerstoff durch drei aufeinander folgende Zyklen von Gefrieren-Pumpen-Auftauen abgeführt. Am Ende des dritten Zyklusses wird die Lösung unter positivem Argondruck belassen und in ein 60°C heißes Ölbad gestellt. Nachdem die Reaktion bei dieser Temperatur für 16 Stunden beibehalten worden ist, wird sie abgekühlt und die Inhalte des Kolbens werden an Dialysebeutel überführt (Molekulargewicht reduziert 12.000 bis 14.000) nach einer Dialyse gegen Wasser werden die Inhalte der Beutel tief gefroren und wird Poly(N-Isopropylacrylamid-Co-Butylacrylamid) als weißer Feststoff durch Gefriertrocknung gesammelt. Eine faserige Struktur mit Poly/N-Isopropylacrylamid-Co-t-Butylacrylamid) in der Binderzusammensetzung wird in Übereinstimmung mit dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren präpariert. Die faserige Struktur hat eine In-Benutzung-Naßzugfestigkeit von größer als 39,4 g/cm (100 g/in) und eine Wegwerf-Zugfestigkeit von weniger als 11,8 g/cm (30 g/in).
BEISPIEL 5
Präparierung von Poly(N-Isoproopylamid-Co-Dimethylaminoethylacrylat)
Dieses Beispiel zeigt die Präparierung eines weiteres Polyacrylamidcopolymers mit der Formel (I) (y ≥ 1), das in der Binderzusammensetzung für die faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Dieses Copolymer hat einen kationischen Charakter, mit welchem die Anhaftung an die Zellulosefasern leichter fällt.
In einem runden Kolben mit 100 ml Volumen werden N-Isopropylacrylamid (9,431 g, 83,3 mmol), N,N-Dimethylaminoethylacrylat (0,3708 g , 2,59 mmol), AIBN (0,0711 g, 0,433 mmol) und t-Butanol (50 ml) hinzu gegeben. Nachdem die Lösung homogen ist, wird Sauerstoff durch drei aufeinander folgende Zyklen Gefrieren-Pumpen-Auftauen abgeführt. Am Ende des dritten Zyklusses wird die Lösung unter positivem Argondruck belassen und in ein 60°C heißes Ölbad gestellt. Nach dem Beibehalten der Reaktion bei dieser Temperatur für 16 Stunden wird sie abgekühlt und werden die Inhalte des Kolbens zu Dialysebeuteln überführt (Molekulargewicht reduziert 12.000 bis 14.000). Nach dem Dialysieren gegen Wasser werden die Inhalte der Beutel tief gefroren und Poly(N-Isopropylacrylamid-Co-Dimethylaminoethylacrylat) durch Gefriertrocknung gesammelt. Eine faserige Struktur mit Poly(N-Isopropylacrylamid-Co-Dimethylaminoethylacrylat) in der Binderzusammensetzung wird in Übereinstimmung mit dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren präpariert. Poly(N-Isopropylacrylamid-Co-Dimethylaminoethylacrylat) kationisch ist, kann es dem NSK-Stoff während der Handblatt-Präparierung hinzu gegeben werden. Folglich enthält das resultierende Handblatt bereits das Polymer und kann direkt mit 0,6 M Natriumsulfat besprüht werden (5,0 ml), um eine faserige Struktur mit einer In-Benutzung-Naßzugfestigkeit von größer als 39,4 g/cm (100 g/in) und einer Wegwerf-Zugfestigkeit von weniger als 11,8 g/cm (30 g/in) herzustellen.
b. Vergleichsbeispiele
VERGLEICHSBEISPIELE A (PVAB aus teilweise hydrolysiertem PVOH)
Dieses Vergleichsbeispiel demonstriert die geringe In-Benutzung-Zugfestigkeit einer Struktur, die unter Verwendung von PVAA geformt wurde, das aus einem PVA mit einem relativ geringen Hydrolysegrad gebildet wird.
Fasern aus nördlichem Weichholz Kraftzellstoff (Grand Prairie®) wurden in Wasser dispergiert und auf einem Fourdrinier-Sieb unter Verwendung eines Formatkastens gesammelt. Die Fasern wurden entwässert und getrocknet. Die resultierenden Papier-Handblätter hatten eine gute Gleichförmigkeit und eine Flächenmasse von 37 g/m². Zehn (10) g von Airvol 540 (Airproducts, Inc.) (Hydrolysegrad etwa 88%) wurden 490 Gramm deionisiertem Wasser in einem sauberen 1000 ml Becher hinzu gegeben und allmählich unter Rührung auf 95°C erhitzt und für 20 Minuten gehalten. Die Lösung wurde abgekühlt, und es wurde 1N H₂SO₄ verwendet, um den pH-Wert auf 2,0 zu bringen. (Etwa 1,65 ml Butanal (erhältlich von Aldrich Chemical) wurden hinzu gegeben.) Der Becher wurde abgedeckt, und das Gemisch wurde für 22 Stunden bei 21–23°C gerührt. Die Lösung hatte einen Trübungspunkt unterhalb der Umgebungstemperatur. Das Polymer wurde gesammelt und in leicht angesäuertem Dimethylsulfoxid (DMSO) bei 60°C gelöst, dann abgekühlt. Diese Lösung wurde auf das handgemachte Papier gesprüht. Die Probe wurde getrocknet in einem Konvektionsofen bei 60°C auf ein konstantes Gewicht. Die Menge des hinzu gegebenen Polymers betrug 13%, basierend auf dem Gewicht des trockenen, unbehandelten Papiers. In-Benutzung- und Wegwerf-Zugfestigkeiten betrugen 18,1 g/cm (46 g/in) bzw. 3,1 g/cm (8 g/in).
VERGLEICHSBEISPIELE B BIS F
Fasern aus nördlichem Weichholz Kraftzellstoff (Grand Prairie^®) wurden in Wasser dispergiert und auf einem Fourdrinier-Sieb unter Verwendung eines Formatkastens gesammelt. Die Fasern wurden entwässert und getrocknet. Die resultierenden Papier-Handblätter haben eine gute Gleichförmigkeit und eine Flächenmasse von 37 Gramm/m². Jedes in den Tabellen 1 und 2 unten beschriebene Polymer wurde aus der gezeigten Handelsquelle erhalten und in Wasser gelöst, um eine 2 w/w% Lösung zu ergeben. Jede Lösung wurde auf das handgemachte Papier aufgesprüht. Die Proben wurden getrocknet auf ein konstantes Gewicht bei 60°C in einem Konvektionsofen. Die Menge des dem Papier hinzu gegebenen Polymers, basierend auf dem Gewicht des trockenen, unbehandelten Papiers, ist dargestellt (im Bereich von 6– 9%).
Tabelle 1 Polymere die in Vergleichsbeispielen B bis F gezeigt werden
Tabelle 2 Attribute und und Ergebnisse der Vergleichsbeispiele B bis F
Es ist klar, daß diese Polymere nicht die kombinierten In-Benutzung- und Wegwerf-Zugfestigkeiten liefern, die mit den faserigen Strukturen der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, ist für die Fachleute des Standes der Technik offensichtlich, daß verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es ist deshalb beabsichtigt, daß in den angehängten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen, abgedeckt sind.

Claims

Hinunterspülbare faserige Struktur mit einer Im-Gebrauch-Nasszugfestigkeit von mindestens 100 g/in und einer Wegwerf-Nasszugfestigkeit von nicht mehr als 30 g/in, wobei die Struktur Fasern, ein Salz und ein Polymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer entweder (i) das Kondensationsprodukt ist, das aus der Reaktion von Polyvinylalkohol und einem oder mehreren substituierten oder unsubstituierten C₁-C₈ Aldehyden stammt, oder (ii) eine Struktur gemäß Formel (I) aufweist
wobei (a) x ist ≥ 1; (b) y ist ≥ 1; (c) R¹ und R² unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff und C₁-C₆ Alkyl; und (d) (i) R³ ist -N(R⁴)(R⁵), wo R⁴ und R⁵ unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl; oder (ii) R³ ist -O-(-CH₂-)₂-N(R⁶)(R⁷), wo z von 2 bis 4 reicht und R⁶ und R⁷ unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl.
Hinunterspülbare faserige Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine Im-Gebrauch-Nasszugfestigkeit von mindestens 200 g/in, vorzugsweise von mindestens 300 g/in aufweist.
Hinunterspülbare faserige Struktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine Wegwerf-Nasszugfestigkeit von nicht mehr als 25 g/in aufweist.
Hinunterspülbare faserige Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol, der zur Reaktion gebracht wird, um das Polymer zu bilden, einen Hydrolyse-Gehalt vor einer Kondensation von mindestens 95%, vorzugsweise von mindestens 98% aufweist; und dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer stammt aus der Kondensation von mindestens 8%, vorzugsweise von 10% bis 16%, der Hydroxylgruppen des Ausgangs-Polyvinylalkohols.
Hinunterspülbare faserige Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass y ist 0; R¹ ist Wasserstoff oder C₁-C₃ Alkyl; und R² ist C₁-C₃ Alkyl.
Hinunterspülbare faserige Struktur nach den Ansprüchen 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass (a) R³ ist -N(R⁴)(R⁵), wobei R⁴ ist Wasserstoff oder C₁-C₄ Alkyl und R⁵ ist C₁-C₄ Alkyl; oder (b) R³ ist -O-(-CH₂-)₂-N(R⁶)(R⁷), wobei z ist 2 oder 3, R⁶ ist Wasserstoff oder C₁-C₃ Alkyl und R⁷ ist C₁-C₃ Alkyl.
Absorbierender Wegwerfartikel umfassend: A. eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage; B. eine flüssigkeitsundurchlässige Außenlage; und C. einen absorbierenden Kern, der zwischen der Decklage und der Außenlage angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Decklage die hinunterspülbare faserige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer hinunterspülbaren faserigen Struktur mit einer In-Gebrauch-Nasszugfestigkeit von mindestens 100 g/in und einer Wegwerf-Nasszugfestigkeit von nicht mehr als 30 g/in, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Bereitstellen von (i) Fasern und (ii) einer ersten Lösung mit einem Polymer, welches eine Struktur gemäß Formel (I) aufweist
dadurch gekennzeichnet, dass (a) x ist ≥ 1; (b) y ist ≥ 1; (c) R¹ und R² unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff und C₁-C₆ Alkyl; und (d) (i) R³ ist -N(R⁴)(R⁵), wo R⁴ und R⁵ unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl; oder (ii) R³ ist -O-(-CH₂-)₂-N(R⁶)(R⁷), wo z von 2 bis 4 reicht und R⁶ und R⁷ unabhängig gewählt sind aus Wasserstoff, C₁-C₆ Alkyl und Aryl und (b) In-Kontakt-Bringen der Fasern mit der ersten Lösung; (c) wesentliches Entfernen des flüssigen Mediums von den Fasern, um ein Faser/Polymer-Gemisch zu bilden; und (d) In-Kontakt-Bringen des Faser/Polymer-Gemisches mit einer zweiten Lösung, die ein Salz umfasst.