DE69833280T2

DE69833280T2 - Saugfähige Bahnen mit zwei Zonen

Info

Publication number: DE69833280T2
Application number: DE1998633280
Authority: DE
Inventors: Fung-Jou Appleton Chen; Richard Joseph Wrightstown Kamps; Andrew Michael Combined Locks Lake; Jeffrey Dean Appleton Lindsay; Mark Louis Appleton Robinson
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: US6395957B1; AU6464698A; AU738012B2; WO1998042290A1; US20020103469A1; DE69833280D1; EP0969787A1; CA2280018A1; US6911573B2; BR9808031A; DE69827776D1; AU6575798A; US20020107495A1; US20020099347A1; JP2001521590A; DE69827776T2; EP0969787B1; WO1998042289A1

Description

Saugfähige Gegenstände werden typischerweise in Kontakt mit der Haut verwendet. Einige saugfähige Gegenstände, wie beispielsweise Einwegwindeln, Pads für die Frau, Einlagen, Inkontinenz-Pads, und dergleichen, werden in Kontakt mit der Haut gehalten, um Körperflüssigkeiten oder -extrudate zu absorbieren, während andere saugfähige Materialien, wie beispielsweise Papiertücher, Handtücher und Wischtücher, in der Hand gehalten werden können, um Flüssigkeit auf der Haut oder anderen Flächen zu absorbieren. In annähernd jedem Fall ist es erwünscht, dass der saugfähige Gegenstand oder das Material Flüssigkeiten von der Haut weghält, um ein sauberes, trockenes Empfinden zu erreichen und Haut-Gesundheitsprobleme zu verringern, die von einer übermäßigen Hydration oder von einem Kontakt mit schädlichen, biologischen oder chemischen Materialien in der Flüssigkeit, die absorbiert werden soll, entstehen.
Während Papiertücher und Wischtücher oftmals aus einem homogenen Material zusammengesetzt sind, wie beispielsweise einer insgesamt zelluloseartigen Bahn, besitzen saugfähige Gegenstände, die dazu vorgesehen sind, Körperfluide zu absorbieren, typischerweise drei Schichten aus unterschiedlichen Materialien. Am nächstliegenden zu der Haut des Benutzers ist eine Oberseitenschicht, manchmal hier bezeichnet als eine Auskleidung, eine körperseitige Auskleidung, oder eine Abdeckschicht. Unterhalb der Oberseitenschicht befindet sich der saugfähige Kern, der so ausgelegt ist, um Flüssigkeit zurückzuhalten, und unterhalb des saugfähigen Kerns befindet sich eine flüssigkeitsundurchlässige Unterlageschicht, die eine Leckage verhindert und die Integrität des Produkts beibehält. Die Oberseitenschicht sollte sich weich anfühlen und sollte eine hohe Flüssigkeits-Permeabilität haben, um zu ermöglichen, dass Körperfluide, wie beispielsweise Urin, Menses, oder flüssiger Stuhlgang, absorbiert werden und von der Haut weg transportiert werden, um den zentralen, saugfähigen Kern zu erreichen. Idealerweise bildet die Oberseitenschicht ein „trockenes Anfassen" oder ein „trockenes Gefühl", indem verhindert wird, dass Flüssigkeit zurück zu der Haut fließt. Es ist auch erwünscht, dass die Oberseitenschichten eine hohe Nass-Elastizität haben, um deren Masse und Form beizubehalten, wenn wie nass sind.
Traditionelle, hydrophile Abdeckmaterialien oder Oberseitenschichten in Kontakt mit der Haut könnten sehr effektiv dabei sein, Körperfluide in den saugfähigen Kern hinein zu transportieren, allerdings verursachen sie ein feuchtes Gefühl gegenüber der Haut des Benutzers und können nachteilig die Gesundheit der Haut beeinflussen. Weiterhin können sie Flüssigkeit in die Ebene der Schicht saugen, was der Flüssigkeit ermöglicht, sich den Kanten des saugfähigen Gegenstands anzunähern und möglicherweise daraus herauszutreten oder herauszulaufen.
Um das Ziel einer Weichheit und eines trockenen Gefühls in den Oberseitenschichten der saugfähigen Gegenstände zu erreichen, haben sich viele Hersteller von Vliesen, hergestellt aus hydrophoben Fasern, für die den Körper berührende Oberseitenschicht, zugewandt. Während die Benutzung von hydrophoben Vliesen zu einem verbesserten, trockenen Gefühl geführt haben, behindert das hydrophobe Material ein Saugen in den saugfähigen Kern, bietet nur eine geringe, saugfähige Fähigkeit und verringert eine Flüssigkeits-Permeabilität. Weiterhin bewirkt das schlechte Absorptionsvermögen der meisten, hydrophoben Materialien, dass irgendwelche Flüssigkeit, die darin verbleibt, einfach durch die Körperbewegung des Trägers herausgedrückt wird.
Andere haben darüber nachgedacht, die schlechte Saugfähigkeit und die schlechten Dochtwirkungs- und absorbierende Eigenschaften von hydrophoben Materialien durch Anwenden eines Finishs, das oberflächenaktive Mittel aufweist, auf der Oberfläche der hydrophoben Fasern zu verbessern. Diese Maßnahme kann einige Vorteile dann bieten, wenn der Gegenstand das erste Mal benetzt wird, allerdings tendieren die oberflächenaktiven Mittel dazu, dass sie herausgewaschen werden, was zu einer schlechteren Funktionsweise unter einem weiteren Nässen führt.
In dem Fall von saugfähigen Pads für die feminine Vorsorge sind zwei bestimmte Maßnahmen, die hydrophobe Oberseitenschichten oder Abdeckungen einsetzen, üblich. Eine Maßnahme ist diejenige, ein weiches, stoffähnliches, nicht gewebtes, hydrophobes Material zu verwenden, das einen Komfort erhöht, allerdings den Nachteil einer schlechten Aufnahme von Menses besitzt. Eine andere Maßnahme ist diejenige, einen mit Öffnungen versehenen Kunststofffilm oder ein hydrophobes Polymer oder andere Materialien zu verwenden. Das hydrophobe Abdeckmaterial stößt viele Körperfluide ab, während die Öffnungen zulassen, dass sie von der Abdeckung in das saugfähige Material darunter ge saugt werden. Die US 3,967,623 offenbart ein saugfähiges Kissen mit einer Polyethylen-Außenseitenschicht.
In der Theorie sollte das hydrophobe, mit Öffnungen versehene Material der Haut des Benutzers ermöglichen, relativ trocken zu verbleiben, während es eine Dochtwirkung in der z-Richtung (normal zu der Ebene der Abdeckung) in den unterlegenden, saugfähigen Kern hinein zulassen sollte. In der Praxis zeigen hydrophobe, mit Öffnungen versehene Filme eine Anzahl von Problemen. Mit Öffnungen versehene Filme besitzen den Nachteil, dass sie von einigen Benutzern nicht aufgrund deren kunststoffartigen Anfühlens und aufgrund deren schlechter Absorptionsfähigkeit gemocht werden. Deren hydrophobe Art behindert einen Transport durch das Material, möglicherweise eine Dochtwirkung in den saugfähigen Kern verzögernd. In ähnlicher Weise können Taschen oder Ansammlungen von Flüssigkeit zwischen dem Film und der Haut des Benutzers gebildet werden. Beim Vorhandensein eines hydraulischen Drucks oder einer physikalischen Kompression kann sich insbesondere Menses auf der hydrophoben Fläche ansammeln und nicht in die Öffnungen hinein dringen, insbesondere dann, wenn ein wesentlicher Zwischenflächenspalt zwischen der Abdeckung und dem unterlegenden, saugfähigen Material vorhanden ist.
Deshalb ist ein Erfordernis nach einem verbesserten Oberseitenschicht-Material vorhanden, das ein sauberes Gefühl vermittelt, das für hydrophobe Oberseitenschicht-Materialien charakteristisch ist, während auch ein schneller Transport von Flüssigkeit in z-Richtung (in Tiefenrichtung) durch die Oberseitenschicht in den unterlegenden, saugfähigen Kern vorhanden ist, was eine Charakteristik ist, die typischer für hydrophile Materialien ist. Vorzugsweise besitzen diese saugfähigen Oberseitenschichten auch eine Nass-Elastizität und saugfähige Eigenschaften, die bei mehrfachen Absonderungen von Urin oder anderen Flüssigkeiten bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elastische Verbundmaterialien, die die gegenseitigen, exklusiven Vorteile eines hohen Absorptionsvermögens und eines sauberen, trockenen Gefühls bieten, wenn sie als Schichten, die die Haut berühren, die Körperfluide oder andere Flüssigkeiten absorbieren, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine saugfähige Bahn mit doppelter Zone gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung beruht demzufolge in einer saugfähigen Bahn mit doppelter Zone, die ein trockenes Gefühl unter Benutzung bietet, wobei die Bahn eine obere Fläche besitzt, die eine Mehrzahl von hydrophob behandelten Bereichen aufweist, die durch selbst hydrophile, zelluloseartige Bereiche umgeben sind, wobei, unter einem Nässen, die Bahn so expandiert, dass die hydrophob behandelten Bereiche vorzugsweise relativ zu den hydrophilen Bereichen erhöht werden.
Die Erfindung kann eine saugfähige Bahn schaffen, die vorzugsweise einen Rewet-Wert von ungefähr 1 g oder geringer besitzt, aufweisend eine selbst hydrophile Basisschicht bzw. ein Basisblatt, die Fasern für die Papier-Herstellung aufweist und eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche besitzt, wobei die obere Oberfläche erhöhte und vertiefte Bereiche besitzt, wenn sie mit einem Feuchtegehalt von 100% nass gemacht ist, mit einer Gesamt-Oberflächen-Tiefe von 0,2 mm oder größer, wobei das Basisblatt weiterhin eine nass-komprimierte Masse von mindestens 6 cm³/g besitzt.
Die Bahn kann ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweisen, das Fasern für die Papierherstellung aufweist und eine obere Fläche und eine untere Oberfläche und ein im Wesentlichen fortlaufendes Netzwerk aus hydrophoben Fasern, die eine Vielzahl von makroskopischen Öffnungen haben, befestigt an der oberen Oberfläche des Basisblatts, besitzt, so dass ein Teil der Bereiche des Basisblatts, die vertieft sind, unter einem Nasswerden zu Öffnungen in dem überlegenden Netzwerk der hydrophoben Fasern ausgerichtet werden, um Körperextrudaten zu ermöglichen, durch die makroskopischen Öffnungen in das Basisblatt hindurchzuführen.
Die Erfindung kann eine absorbierende Bahn schaffen, die ein trockenes Gefühl vermittelt, wenn sie nass ist, die umfasst: (a) ein selbst hydrophiles Basisblatt, das Fasern für die Papierherstellung aufweist und eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei das Basisblatt dazu geeignet ist, unter Nasswerden so zu expandieren, dass die obere Fläche erhöhte und vertiefte Bereiche besitzt, wobei das Basisblatt vorzugsweise ein Nass:Trocken-Zugverhältnis von mindestens 0,1 besitzt; und (b) ein fortlaufendes Netzwerk aus hydrophobem Material, das vorzugsweise auf den Bereichen der oberen Fläche des Basisblatts niedergeschlagen ist, die unter Nasswerden erhöht sind.
Die Erfindung kann einen saugfähigen Gegenstand schaffen, der eine flüssigkeitsundurchlässige Unterlageschicht bzw. ein Unterlageblatt, einen zelluloseartigen, saugfähigen Kern in einer überlegten Beziehung zu der Unterlageschicht und eine flüssigkeits durchlässige, saugfähige Bahn aufweist, wobei die saugfähige Bahn ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweist, das Fasern zur Papierherstellung aufweist und ein Nass:Trocken-Zugverhältnis von mindestens 0,1 besitzt, wobei das Basisblatt eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei das Basisblatt dazu geeignet ist, unter einem Nasswerden so zu expandieren, dass die obere Fläche erhöhte und vertiefte Bereiche besitzt, und das hydrophobe Material vorzugsweise auf den Bereichen niedergeschlagen ist, die unter einem Nasswerden erhöht sind, wobei das Basisblatt auf dem saugfähigen Kern mit der unteren Fläche des Basisblatts zu dem absorbierenden Kern hinweisend überlegt ist.
Die Erfindung kann einen saugfähigen Gegenstand schaffen, der eine flüssigkeitsundurchlässige Unterlageschicht bzw. ein Unterlageblatt, einen zelluloseartigen, saugfähigen Kern in einer überlegten Beziehung zu der Unterlageschicht und eine flüssigkeitsdurchlässige, saugfähige Bahn aufweist, wobei die saugfähige Bahn ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweist, das Fasern zur Papierherstellung aufweist, wobei das Basisblatt eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei das Basisblatt dazu geeignet ist, unter einem Nasswerden so zu expandieren, dass die obere Fläche erhöhte und vertiefte Bereiche besitzt, weiterhin eine mit Öffnungen versehene, fortlaufende Bahn aus hydrophobem, nicht gewebtem Material, befestigt an der oberen Fläche des Basisblatts, aufweisend so, dass ein Bereich der Öffnungen die Bereiche des Basisblatts überlegt, die nach der Expansion des Basisblatts unter einem Nasswerden vertieft sind, wobei das Basisblatt auf dem saugfähigen Kern mit der unteren Fläche des Basisblatts zu dem absorbierenden Kern hinweisend überlegt ist.
Die Erfindung kann kalanderte Strukturen mit niedriger Dichte aus zuvor dreidimensionalen, elastischen Bahnen schaffen, die hydrophobes Material auf den einmal obersten Bereichen einer der beiden Seiten der Bahnen besitzen. Ohne Beschränkung können diese Gegenstände als geeignete Handtücher dienen, indem sie eine hohe, anfängliche Aufnahme von Fluid durch die Mehrzahl der hydrophilen Bereiche in der Ebene des flachen Papiers während der anfänglichen Dochtwirkung erzielen, gefolgt durch ein erhöhtes, trockenes Empfinden, wenn sich die trocken anfühlenden, behandelten Bereiche aus der Ebene des Blatts während eines Nasswerdens anheben. Das hydrophobe Material in solchen Gegenständen kann auch dazu verwendet werden, die sich ergebende Weichheit oder Gleitfähigkeit des Gegenstands zu erhöhen, und kann in einer fortlaufenden oder unterbrochenen Form aufgebracht werden.
Gemäß einem anderen Aspekt beruht die Erfindung in einem Verfahren zum Herstellen einer saugfähigen Bahn gemäß Anspruch 31.
Bei der Angabe, dass hydrophobes Material vorzugsweise auf Bereichen des Basisblatts niedergeschlagen ist, die erhöhte Bereiche bei einem Nasswerden besitzen, vermittelt der Ausdruck „vorzugsweise", dass mehr hydrophobes Material auf den Bereichen niedergeschlagen ist, die unter einem Nasswerden erhöht werden, als in den vertieften Bereichen, und zwar im Hinblick auf eine Masse pro Basis-Einheitsfläche, so dass die vertieften Bereiche eine wesentlich geringere Menge an hydrophobem Material haben, als dasjenige, das in den erhöhten Bereichen vorhanden ist. Es ist bevorzugt, dass der Prozentsatz des hydrophoben Materials, das auf den Bereichen niedergeschlagen ist, die unter einem Nasswerden erhöht sind, mindestens ungefähr 60%, noch bevorzugter mindestens ungefähr 70%, und noch bevorzugter insbesondere mindestens ungefähr 80% der Gesamtmenge, die niedergeschlagen ist, beträgt. Das hydrophobe Material kann feine Fasern, Pulver, Harze, Gele und andere Materialien aufweisen, die vorzugsweise mit einem durchschnittlichen, oberflächlichen Basisgewicht von weniger als 10 g/m³, noch bevorzugter von 1 bis 10 g/m³, aufgebracht sind. Die saugfähige Bahn dient, wenn sie als die die Haut berührende Schicht der saugfähigen Gegenstände verwendet wird, als eine Absorptionsverbesserung gegenüber nicht saugfähigen, mit Öffnungen versehenen Kunststofffilmen oder anderen, selbst hydrophoben Materialien.
Es ist entdeckt worden, dass eine stark kalanderte Art der Bahnen, beschrieben nachfolgend, für Handtücher gemäß der Erfindung geeignet ist. Die hydrophoben, ursprünglich obersten Bereiche sind relativ flach gebildet, was wesentliche, hydrophile Bereiche bietet, die zu Anfang in Kontakt mit der nassen Haut stehen, für eine schnelle Aufnahme von Fluiden, die allerdings auch die Fähigkeiten haben, sich auszudehnen, nachdem sie nass sind, um ein trockenes Gefühl zu verbessern, da die nassen, hydrophilen Bereiche von der Haut relativ zu den stärker hydrophoben, erhöhten Bereichen zurückgezogen werden. Bahnen, die so behandelt sind, können die sich zunächst gegenseitig ausschließenden Ziele erreichen, eine hohe Dichte für eine ökonomische Spenderausgabe, und eine niedrige Dichte, wenn sie einmal nass gemacht sind, für ein hohes Absorptionsvermögen, zu haben, während sie auch ein trockenes Gefühl unter Benutzung vermitteln.
In der parallel anhängigen US-6,808,790 (US-Anmeldung Serial Number 08/614,420), „Wet Resilient Webs and Disposable Articles Made Therewith", von F.-J. Chen et al., wird eine neuartige, nass gelegte Gewebebahn gelehrt, die eine ungewöhnlich hohe Massendichte, eine Nass-Widerstandsfähigkeit, eine in der Ebene liegende Permeabilität und ein Absorptions-Vermögen besitzt. Die ungewöhnlichen Eigenschaften dieses Materials werden durch eine Kombination von Hochertragsfasern, Nassfestigkeits-Additiven und einem nicht kompressiven Trocknen einer geformten, dreidimensionalen Struktur erreicht. Die dreidimensionale Struktur des Materials kollabiert nicht schnell, wenn sie nass ist, und verringert demzufolge den Kontaktbereich mit der Haut, wenn sie nass ist, was zu einem relativ trockenen Gefühl beiträgt. Es ist festgestellt worden, dass das selbst hydrophile Material dieser früheren Erfindung und dazu in Bezug stehende Materialien nützlicher zu Körperpflege-Produkten durch die selektive Hinzufügung von hydrophoben Material gemacht werden können, das ein erhöhtes, trockenes Gefühl, und, in einigen Ausführungsformen, eine verbesserte Weichheit mit sich bringen kann. Mit dem hydrophoben Material, das auf den obersten, den Körper berührenden Bereichen der dreidimensionalen, hydrophilen Bahn niedergeschlagen ist, werden die Bereiche, die am stärksten den Körper berühren, im Wesentlichen hydrophob gestaltet, um ein sauberes, trockenes Gefühl zu erhöhen, während eine Vielzahl von hydrophilen Bereichen in der Bahn für Körperfluide zugänglich verbleiben, was den Fluiden ermöglicht, dass sie dochtmäßig von dem Körper weg und in ein saugfähiges Medium hinein gesaugt werden. Demzufolge werden ein trockenes Gefühl und ein hohes Absorptions-Vermögen in einer einzelnen, einheitlichen Schicht oder in einer einzelnen Verbund-Struktur, die ein Laminat von hydrophoben und hydrophilen Materialien sein kann, erreicht. Das hydrophobe Material ist an dem Basisblatt angebondet oder integral damit verbunden. Verbesserte, saugfähige Einweg-Gegenstände, die solche Materialien aufweisen, umfassen feminine Pads und Einlagen, Inkontinenz-Produkte, wie beispielsweise Windeln und Einlagen, Bettkissen, Einweg-Windeln, Pull-Ups oder Einweg-Trainingshosen, Einweg-Menstruationshosen, Pads, Einweg-Sweet-Bänder oder -Pads, Brustkissen, geruchaufnehmende Kissen für Schuhe, Handtücher, befeuchtete Wischtücher, medizinische Pads bzw. Kissen, Bandagen oder sterile Kissen für Wunden, Einwegkleider, Auskleidungen für Helme oder andere Schutz- oder athletische Geräte, Lappen für die Verwendung beim Einwachsen von Fahrzeugen oder anderen Oberflächen, usw.. Ein einfaches Beispiel eines saugfähigen Gegenstands, der eine Oberseiten- bzw. Deckschicht, einen saugfähigen Kern und eine Unterlageschicht besitzt, ist in dem US-Patent Nr. 3,809,089, herausgegeben am 07. Mai 1974 für Hedstrom et al., dargestellt.
Allgemein ist festgestellt worden, dass die Hinzufügung von hydrophoben Mitteln oder Materialien auf relativ erhöhten Bereichen einer Oberfläche einer dreidimensionalen, gegen Feuchtigkeit beständigen, fasrigen Bahn, die Bahn, die überwiegend selbst hydrophile Fasern besitzt, die Eignungsfähigkeit solcher Bahnen zur Verwendung in saugfähigen Gegenständen durch Verringerung der Menge an Fluid erhöhen kann, die in Kontakt mit der Haut bleiben kann oder zurück zu der Haut während der Benutzung eines saugfähigen Gegenstands fließen kann, was demzufolge zu einem verbesserten, trockenen Gefühl führt. Bestimmte, hydrophobe Materialien, wie beispielsweise kurze, feine, synthetische Fasern, können ein angenehm weiches, kuscheliges und trockenes Gefühl erzielen, während andere, wie beispielsweise hydrophobe Harze, Gele, Emulsionen, Wachse, oder Flüssigkeiten, die offensichtliche Weichheit oder Schmierfähigkeit der Oberfläche erhöhen können und die klebrigen Eigenschaften verbessern können.
Geeignete Grund- bzw. Basisbahnen können aus wässrigen Schlämmen aus Fasern für die Papier-Herstellung mit bekannten Papier-Herstellungstechniken präpariert werden. Die Fasern können von Holz oder anderen Quellen an Zellulose erhalten werden und enthalten vorzugsweise einen Anteil an hochfesten oder anderen gegen Feuchtigkeit beständigen Pulpe-Fasern und eine effektive Menge von nass-festen Mitteln. Das Basisblatt kann mittels Durchtrocknen auf einem dreidimensionalen Vlies oder einem anderen Mittel, das im Stand der Technik bekannt ist, und vorzugsweise durch ein nicht kompressives Trocknen texturiert bzw. strukturiert werden, um eine dreidimensionale Struktur zu erhalten. Die Eigensteifigkeit der gegen Nässe widerstandsfähigen Pulpe-Fasern kann, falls dies erwünscht wird, durch Einsetzen eines geeigneten Plastifizierers, wie beispielsweise Glyzerol, oder durch eine mechanische Behandlung, wie beispielsweise durch Mikrodehnung, durch Kreppen oder durch Kalandern, verringert werden.
Durchtrocknende Gewebe bzw. Vliese, die gut für die Bildung von dreidimensionalen Bahnen geeignet sind, sind in dem US-Patent Nr. 5,429,686, herausgegeben für Chiu et al., „Apparatus for Making Soft Tissue Products", herausgegeben am 4. Juli 1995, offenbart. Andere Verfahren, wie beispielsweise Nassformen, Formen auf dreidimensionalen Formungsvliesen bzw. -geweben, Trocknen auf nicht gewebten Substraten, Rush- bzw. Schnellübertragung auf prägende Gewebe, Einprägen, Stanzen, usw., können verwendet werden, um verwendbare, dreidimensionale Strukturen zu erzeugen. Das Basisblatt kann als eine einheitliche Mehrschichtstruktur gebildet werden, in der verschiedene Lagen gut aneinander gebondet und fest miteinander verbunden werden. Die einheitlichen Mehrschicht-Basisblätter können unter Verwendung von gelegten oder geschichteten Headboxen gebildet werden, in denen zwei oder mehr Körper in getrennten Kammern einer Headbox gebildet sind, oder sie können unter Verwendung von separaten Headboxen durch Zusammenbringen der nassen Bahnen zusammen vor einem Trocknen gebildet werden, um zu ermöglichen, dass eine ausgeprägte Wasserstoffbindung zwischen den Lagen während des Trocknens entwickelt wird, oder sie können während des Luftlegens durch Variieren der Zusammensetzung der Fasern und der Additive, aufgebracht auf die Bahn, gebildet werden. Mehrlagige Blätter ermöglichen eine bessere Kontrolle der physikalischen Eigenschaften durch Zuschneiden der Materialzusammensetzung jeder Schicht. Zum Beispiel würde ein Mehrschicht-Basisblatt, das für die vorliegende Erfindung nützlich ist, eine obere Schicht, entsprechend zu der oberen Fläche des Basisblatts, und mindestens eine verbleibende Schicht unterhalb der oberen Schicht, und integral daran befestigt, haben, vorzugsweise durch Wasserstoffverbindungen, die zwischen Zellulosefasern während des Trocknens gebildet sind, wobei sich die obere Schicht von mindestens einer verbleibenden Schicht des Basisblatts in Bezug auf die Materialzusammensetzung unterscheidet. Der Unterschied in der Materialzusammensetzung kann aufgrund von Unterschieden in den Faserarten (zum Beispiel Prozentsatz von Hartholz gegenüber Weichholz); Faserlänge; Faserertrag; Faserbehandlung mit Prozessen, die die Fasermorphologie oder -chemie ändern, wie beispielsweise mechanisches Verfeinern, Faser-Fraktionierung, Verteilung, um Locken hervorzurufen, Dampfexplosion, enzymatische Behandlung, chemische Quervernetzung, Ozonierung, Bleichen, Lumenbefüllen mit Füllern oder anderen chemischen Mitteln, super-kritische Fluidbehandlung, umfassend superkritische Fluidextraktion von Bestandteilen in der Faser oder super-kritisches Fluid, Ansammeln von Lösungen auf und in der Zellenwand, und dergleichen, hervorgerufen werden. Der Unterschied in der Materialzusammensetzung zwischen der oberen Schicht und mindestens einer anderen Schicht in der Basisschicht kann auch aufgrund von Unterschieden in den hinzugefügten Chemikalien erfolgen, einschließlich des Typs, der Art oder der Dosis der hinzugefügten Chemikalien. Die Chemikalien, die differenziell zumindest zu einer Schicht der Bahn hinzugefügt sind, können die Lösemittel, antibakterielle Mittel, Nass-Verfestigungs-Harze, Stärken, Proteine, super-absorbierende Teilchen, Faser-Plastifizierer, wie beispielsweise Glykole, Färbemittel, Opazifizierer, oberflächenaktive Mittel, Zinkoxid, Backpulver bzw. Natriumbikarbonat, Silikonverbindungen, Zeolite, aktivierter Kohlenstoff, und dergleichen, umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Basisblatt-Struktur eine nass-elastische, nicht kompressiv getrocknete, untere Schicht, vorzugsweise zusammengesetzt aus Weichholzfasern, vorzugsweise umfassend mindestens 10% an Hochertragsfasern, wie beispielsweise Fichte-BCTMP, und eine weiche, obere Schicht, die einen Anteil an feineren Fasern enthält, wie beispielsweise chemisch zu Pulpe verarbeitete Harthölzer. Die Mehrschicht-Basisblatt-Struktur ist einheitlich, was bedeutet, dass die zwei Schichten sehr innig miteinander verbunden oder aneinander angebondet sind. Zum Beispiel könnte ein zweischichtiges, einheitliches Basisblatt mit einer geschichteten Headbox oder durch Plattstickerei der zwei nassen Blätter vor einem Trocknen zusammen gebildet werden, um einen innigen Kontakt und die Wasserstoffverbindung zwischen den zwei Schichten zu bilden.
Der Teil des Oberflächenbereichs, der mit hydrophoben Materialien behandelt ist, sollte groß genug sein, um eine effektive Verbesserung im Komfort zu erreichen, was teilweise von dem spezifischen Produkt abhängen wird. Demzufolge kann der Anteil der Oberfläche des Basisblatts, abgedeckt durch hydrophobes Material, ungefähr 5% oder größer, noch bevorzugter ungefähr 10% oder größer, noch genauer ungefähr 20% oder größer, noch genauer ungefähr 30% oder größer, und noch genauer von ungefähr 40% bis ungefähr 75%, betragen. Der Teil des Oberflächenbereichs des Basisblatts, der im Wesentlichen hydrophil verbleibt, kann ungefähr 10% oder größer, noch genauer ungefähr 20% oder größer, noch genauer ungefähr 30% oder größer, noch genauer ungefähr 40% oder größer, noch genauer ungefähr 20% bis ungefähr 90%, und noch genauer von ungefähr 50% bis ungefähr 90% sein. Für ein effektives Entfernen von Fluid sollte die seitliche Breite der vertieften, hydrophilen Bereiche ungefähr 0,1 mm oder größer, noch genauer ungefähr 0,5 mm oder größer und noch genauer ungefähr 1 mm oder größer, betragen. Die Beabstandung zwischen den vertieften, hydrophilen Bereichen kann ungefähr 0,4 mm oder größer, noch genauer ungefähr 0,8 mm oder größer, und noch genauer ungefähr 1,5 mm oder größer, sein. Die minimale Breite der erhöhten Bereiche kann ungefähr 0,5 mm oder größer, noch genauer ungefähr 1 mm oder größer und noch genauer von ungefähr 1 bis ungefähr 3 mm, sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das hydrophobe Material ein im Wesentlichen fortlaufendes Netzwerk aus hydrophoben Fasern auf, das eine Vielzahl von makroskopischen Öffnungen so besitzt, dass ein Teil der vertieften Bereiche des Basisblatts zu Öffnungen in dem überlegenden Netzwerk der hydrophoben Fasern ausgerichtet ist, um zu ermöglichen, dass Körperextrudate durch die makroskopischen Öffnungen in das Basisblatt hinein führen. Eine makroskopische Öffnung ist als eine Öffnung definiert, die groß relativ zu der eigenen Porengröße des Materials ist. In einer typischen spinngebondeten oder gebondeten, kardierten Bahn würde, zum Beispiel, eine makroskopische Öffnung für das Auge so erscheinen, dass sie ein absichtlich eingeführtes Loch oder eine Leerstelle in der Bahn ist, im Gegensatz dazu, dass sie eine charakteristische Pore zwischen angrenzenden Fasern ist, und könnte spezifisch eine charakteristische Breite von ungefähr 0,2 mm oder größer, von ungefähr 0,5 mm oder größer, von ungefähr 1 mm oder größer, von ungefähr 2 mm oder größer, von ungefähr 4 mm oder größer, von ungefähr 6 mm oder größer, oder von ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 mm, haben. Die charakteristische Breite ist als 4-mal des Bereichs der Öffnung dividiert durch den Umfang definiert.
Die nicht gewebte Bahn kann aus synthetischen Fasern hergestellt werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, und kann eine spingebondete Bahn, eine schmelzgeblasene Bahn, eine gebondete, kardierte Bahn, oder eine andere, fasrige, nicht gewebte Struktur sein, die im Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann eine nicht gewebte Polyolefin-Bahn, wie beispielsweise ein spingebondetes Material mit einem niedrigen Basisgewicht, mit Öffnungen durch Stiftdurchlöcherung vorgesehen werden; ein Prägen mit einer gelochten Platte und ein mechanisches Dehnen der Bahn; Prägestempeln oder -stanzen, um Öffnungen oder Löcher in der Bahn zu erzielen; Hydroverschlingung, um Öffnungen durch Umordnen der Fasern aufgrund der Wechselwirkung von Wasserstrahlen bzw. Wasser-Jets mit der fasrigen Bahn, wenn sie auf einem gemusterten, texturierten oder dreidimensionalen Substrat ruht, das ein Muster auf die Bahn aufbringt, zu erreichen; Wassermesser, die erwünschte Öffnungen oder Löcher in der Bahn herausschneiden; Laserschneideinrichtungen, die Bereiche der Bahn herausschneiden; Muster-Formungstechniken, wie beispielsweise Luftlegen von synthetischen Fasern auf einem gemusterten Substrat, um makroskopische Öffnungen aufzubringen; Nadelstanzen mit Sätzen von stacheligen Nadeln, um in Fasern einzugreifen und Fasern zu verschieben; und andere Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind. Vorzugsweise sind die Öff nungen in einem regelmäßigen Muster über zumindest einen Bereich der Oberseitenschicht des saugfähigen Gegenstands vorgesehen.
Vorzugsweise sind die Öffnungen in dem Netz der hydrophoben Fasern beabstandet und in Bezug auf die Struktur des Basisblatts nicht so ausgerichtet, dass ein vorbestimmter Anteil der Öffnungen in großem Umfang über vertiefte Bereiche des Basisblatts gelegt ist. Eine Öffnung ist so, dass sie stark über einen vertieften Bereich überlegt ist, wenn zumindest die Hälfte des Bereichs der makroskopischen Öffnung über einem vertieften Bereich des Basisblatts vorhanden ist. Der vorbestimmte Anteil der Öffnungen, der stark über den vertieften Bereichen überlegt ist, kann ungefähr 0,25 oder größer, 0,4 oder größer, 0,5 oder größer, 0,7 oder größer, 0,8 oder größer, oder von ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,85, reichen. Das fortlaufende Netzwerk aus hydrophobem Material wird an das unterlegende Basisblatt anlaminiert oder in anderer Weise physikalisch damit verbunden. Vorzugsweise wird das Netzwerk aus hydrophoben Fasern an dem Basisblatt mittels Klebemitteln oder entsprechenden Mitteln befestigt, umfassend Heißschmelzen, Latexe, Klebemittel, Stärke, Wachse, und dergleichen, die die oberen Bereiche des Basisblatts mit benachbarten Bereichen des überlegenden Netzwerks der hydrophoben Fasern verkleben oder verbinden können. Vorzugsweise werden Klebemittel nur auf die am stärksten erhöhten Bereiche des Basisblatts aufgebracht, um die Verbindung zwischen dem hydrophilen Basisblatt und dem Netzwerk der hydrophoben Fasern mit makroskopischen Öffnungen darin zu erzielen, was die vertieften Bereiche im Wesentlichen frei von Klebemitteln belässt. Die Aufbringung eines Klebemittels kann über eine Schmelzblasaufbringung von heißen Schmelzklebemitteln oder thermoplastischen Materialien, Sprüh- oder Verwirbelungsdüsen aus geschmolzenen oder aufgelösten Klebemitteln, Aufdrucken von Klebematerial auf eine oder beide Flächen vor einem Verbinden, und dergleichen, erfolgen. Falls Klebemittel direkt auf das Basisblatt mittels Spray, Nebel, Aerosol oder Tröpfchen in irgendeiner Form, vor einem Kontakt des Basisblatts mit dem hydrophoben Material, aufgebracht wird, dann ist es erwünscht, eine Maske oder eine gemusterte Abschirmung zu verwenden, um die Aufbringung von Klebemittel auf die vertieften Bereiche des Basisblatts zu verhindern und sicherzustellen, dass Klebemittel vorzugsweise auf die erhöhten Bereiche des Basisblatts aufgebracht werden.
Für einen verbesserten Komfort ist das Netzwerk aus hydrophoben Fasern, das in der vorstehend angegebenen Ausführungsform verwendet wird, vorzugsweise ein solches, das als weich und komfortabel, wenn es sich in der Nähe der Haut befindet, wahrgenommen wird.
Für eine optimale Effektivität in der Ausführungsform, die eine nicht gewebte Bahn aufweist, sollten die Öffnungen oder Löcher in der Bahn in einem Muster entsprechend zu dem Feld der vertieften Bereiche in dem Gewebe-Basisblatt angeordnet werden oder sollten einem Untersatz der vertieften Bereiche in dem Basisblatt entsprechen. Die Anmelder haben ein nützliches Mittel, um Öffnungen in einer nicht gewebten Bahn in einem Muster, das geometrisch den vertieften Bereichen eines geformten, dreidimensionalen Basisblatts entspricht, herausgefunden, bei dem das Basisblatt zu einem durchstoßenen, texturierten Substrat geformt wurde, wie beispielsweise ein dreidimensionales, durchtrocknendes Vlies. Das Verfahren umfasst ein Hydroverschlingen, was ein gut bekanntes Prinzip ist, das die Verwendung von Hochdruckwasserjets einsetzt, um eine fasrige Oberfläche zu modifizieren. Grundprinzipien der Hydroverschlingung sind durch Evans in dem US-Patent Nr. 3,485,706, herausgegeben 1969, und in dem US-Patent Nr. 3,494,821, herausgegeben 1970, offenbart. Eine Hydroverschlingung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, kann dazu verwendet werden, Öffnungen bei einer nicht gewebten Bahn zu bilden. Bei einer ausreichend bekannten Technik wird die nicht gewebte Bahn auf einem texturierten, permeablen Trägervlies getragen. Die Wirkung von Wasserjets an der nicht gewebten Bahn, wenn sie auf dem texturierten Gewebe ruht, bewirkt, dass Fasern von den erhöhten Bereichen des Trägergewebes, auf dem die nicht gewebte Bahn ruht, weg bewegt werden, was zu Öffnungen dort führt, wo das Trägergewebe erhöht war. Falls eine nicht gewebte Bahn auf derselben Art eines durchtrocknenden Vlieses platziert wird, das dazu verwendet wurde, eine dreidimensionale, durchgetrocknete Platte zu bilden, vorzugsweise eine nicht gekreppte oder nur leicht gekreppte Platte, um die Textur des Basisblatts zu bewahren, werden die hohen Stellen auf dem Träger-TAD-Gewebe mit Öffnungen versehene Bereiche in dem nicht gewebten Basisblatt werden. Die hohen Bereiche des TAD-Gewebes werden den vertieften Bereichen auf der Gewebeseite der durchgetrockneten Platte entsprechen. Alternativ werden, falls die nicht gewebte Bahn gegen die Rückseite eines dreidimensionalen TAD-Gewebes hydroverschlungen ist, die erhöhten Bereiche der Rückseite des TAD-Gewebes im Wesentlichen den vertieften Bereichen in der Luftseite der Platte entsprechen, die auf dem TAD-Gewebe durchgetrocknet ist. In jedem Fall kann eine nicht gewebte Bahn erzeugt werden, die Öffnungen besitzt, die sich zu der realen, physikalischen Struktur des TAD-Gewebes ausrichten, nämlich zu den vertieften Bereichen einer durchgetrockneten Platte. Wenn das mit Öffnungen versehene, nicht gewebte Material an dem durchgetrockneten Basisblatt befestigt wird, können die Öffnungen zu den vertieften Bereichen in dem Basisblatt unter Verwendung von Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, wie beispielsweise fotoelektrische Augen oder Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameras ausgerichtet werden, die die Position von Öffnungen in der nicht gewebten Bahn relativ zu der Position des durchgetrockneten Gewebes bzw. Vlieses, wenn die zwei zusammengebracht werden, sehen können, woraufhin die Position eines Materials sowohl in der Querrichtung als auch in der Maschinenrichtung (z.B. durch Steuern der Geschwindigkeit einer Schicht oder durch die Bewegung der Maschinenrichtung einer aufwickelnden Rolle eines Materials) für eine geeignete Platzierung der zwei Schichten aneinander eingestellt werden kann.
In Ausführungsformen, die fortlaufende, nicht gewebte Bahnen mit voneinander beabstandeten Öffnungen für einen Fluidzugang zu dem hydrophilen Basisblatt aufweisen, haben die Anmelder herausgefunden, dass sich eine ausgezeichnete Flüssigkeitsaufnahme und -apsorption dann ergibt, wenn die saugfähige Bahn auf einer gesonderten Schicht einer verdichteten Flocken-Pulpe oder einer luftgelegten Zellulosebahn, vorzugsweise einer luftgelegten Bahn, stabilisiert mit thermisch härtenden Materialien oder einer quervernetzenden Chemie, wie beispielsweise kymene-nassfestes Harz, überlegt wird. Mit einer verdichteten Zellulosebahn unterhalb des Basisblatts und dem hydrophoben Material der vorliegenden Erfindung kann eine Menge an Fluid, die in das hydrophile Basisblatt eindringt, aus dem hydrophilen Basisblatt durch Kapillarsaugen herausgezogen werden, vorausgesetzt, dass die lokale Porengröße der unterlegenden, saugfähigen Schicht klein genug ist. Experimente mit gefärbtem Wasser und auch mit einer wässrigen Eiweißmischung haben gezeigt, dass die Kombination einer hydrophobisch behandelten Zellulose-Basisbahn, die auf einer verdichteten, luftgelegten Bahn ruht, zu einer stark verbesserten Aufnahme führen kann, wobei das Fluid stark in das luftgelegte Material hineingerichtet wird und sich nicht wesentlich seitlich in dem Basisblatt ausbreitet.
Definition von Angaben und Testvorgängen
In der Beschreibung der Bahnen dieser Erfindung und deren Fluidhandhabungs-Charakteristika sind eine Anzahl von Ausdrücken und Tests verwendet worden, die nachfolgend beschrieben sind.
So, wie es hier verwendet wird, sind „hochfeste Pulpe-Fasern" („High Yield Pulp Fibers") solche Papierherstellungsfasern und Pulpen, erzeugt durch Pulpe-Bildungsvorgänge, die zu einem Ertrag von ungefähr 65% oder größer, noch bevorzugter von ungefähr 75% oder größer, und noch bevorzugter von ungefähr 75 bis ungefähr 95%, führen. Ertrag ist die erhaltene Menge von verarbeiteter Faser, ausgedrückt als ein Prozentsatz der anfänglichen Holzmasse. Hochertrags-Pulpen umfassen gebleichte, chemithermomechanische Pulpe (Bleached Chemithermomechanical Pulp – BCTMP), chemithermomechanische Pulpe (CTMP), Druck/Druck-thermomechanische Pulpe (Pressure/Pressure Thermomechanical Pulp – PTMC), thermomechanische Pulpe (Thermomechanical Pulp – TMP), thermomechanische, chemische Pulpe (Thermomechanical Chemical Pulp – TMCP), Hochertrags-Sulfid-Pulpe und Hochertragskraft-Pulpe, wobei alle davon Fasern enthalten, die hohe Anteile an Lignin haben. Die bevorzugten Hochertrags-Pulpe-Fasern können auch dadurch gekennzeichnet werden, dass sie vergleichbar ganze, relativ unbeschädigte Fasern haben, die eine Freiheit von 250 Canadian Standard Freeness (CSF) oder größer, noch spezifischer 350 CSF oder größer, und noch spezifischer 400 CSF oder größer, und einen niedrigen Feinanteilgehalt (weniger als 25%, noch genauer weniger als 20%, noch genauer weniger als 15%, und noch genauer weniger als 10% bezogen auf den Britt-Jar-Test) aufweisen. Zusätzlich zu den herkömmlichen Fasern für die Papierherstellung, die vorstehend aufgelistet sind, umfassen Hochertrags-Pulpe-Fasern auch andere, natürliche Fasern, wie beispielsweise Milkweed Seed Floss Fasern, Abaca, Hemp, Kenaf, Bagasse, Baumwolle, und dergleichen.
So, wie es hier verwendet ist, sind „nass elastische Pulpe-Fasern" („Wet Resilient Pulp Fibers") Fasern für die Papierherstellung, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Hochertrags-Fasern, chemisch steif gemachten Fasern und quervernetzten Fasern aufweist. Beispiele von chemisch steif gemachten Fasern oder quervernetzten Fasern umfassen mercerisierte Fasern, HBA-Fasern, hergestellt von Weyerhaeuser Corp., und solche, wie sie in dem US-Patent Nr. 3,224,926, „Method of Forming Cross-linked Cellulosic Fibers and Product Thereof", herausgegeben 1965 für L. J. Bernardin, und dem US-Patent Nr. 3,445,778, „Creped Tissue Formed From Stift Cross-linked Fibers and Refined Papermaking Fibers", herausgegeben 1969 für L. J. Bernardin, beschrieben sind. Obwohl irgendeine Mischung aus nass elastischen Pulpe-Fasern verwendet werden kann, sind Hochertrags-Pulpe-Fasern die nass elastischen Fasern der Wahl für viele Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung aufgrund deren niedrigen Kosten und guten Fluidhandhabungs-Charakteristika, wenn sie entsprechend den Prinzipien, die vorstehend beschrieben sind, verwendet werden.
Die Menge an Hochertrags- oder nass elastischen Pulpe-Fasern in dem Basisblatt kann mindestens ungefähr 10 Trockengewicht-Prozent oder größer, noch genauer ungefähr 15 Trockengewicht-Prozent oder größer, noch genauer ungefähr 30 Trockengewicht-Prozent oder größer, noch genauer ungefähr 50 Trockengewicht-Prozent oder größer, und noch genauer von ungefähr 20 bis 100%, betragen. Für geschichtete Basisblätter können dieselben Mengen auf eine oder mehrere der einzelnen Schichten) aufgebracht werden. Da die nass elastischen Pulpe-Fasern allgemein weniger weich als andere Fasern für die Papierherstellung sind, ist es in einigen Anwendungen vorteilhaft, sie in die Mitte des Endprodukts einzusetzen, wie beispielsweise durch Platzieren davon in der Mittenschicht des dreischichtigen Basisblatts, oder, in dem Fall eines zweilagigen Produkts, indem sie in die nach innen weisenden Schichten jeder der zwei Lagen angeordnet werden.
„Wasserrückhaltewert" („Water Retention Value" – WRV) ist ein Maß, das dazu verwendet werden kann, einige Fasern zu charakterisieren, die für die Zwecke dieser Erfindung nützlich sind. WRV wird durch Dispergieren von 0,5 Gramm an Fasern in deionisiertem Wasser, Aufsaugen fassen für mindestens 8 Stunden, dann Zentrifugieren der Fasern in einer Röhre mit 4,8 cm (1,9 Inch) im Durchmesser mit einem Sieb mit 100 Mesh an dem Boden der Röhre unter 100 G für 20 Minuten, gemessen. Die Proben werden dann gewogen, dann bei 105°C für 2 Stunden getrocknet und dann erneut gewogen. WRV ist (Nassgewicht – Trockengewicht)/Trockengewicht. Hochertrags-Pulpe-Fasern können einen WRV von ungefähr 0,7 oder größer haben und haben in charakteristischer Weise einen WRV von ungefähr 1 oder größer und vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 2. quer vernetzte Niedrigertrags-Fasern haben typischerweise einen Wasserrückhaltewert von weniger als 1, genauer gesagt weniger als ungefähr 0,7, und noch genauer angegeben von weniger als ungefähr 0,6.
„Rewet" („Wiederbenetzung") ist ein Maß der Menge an der Flüssigkeit Wasser, die von einer befeuchteten Bahn in ein benachbartes, trockenes Filterpapier unter einer Dochtwirkung herausgezogen werden kann, und ist dazu vorgesehen, die Tendenz einer befeuchteten Bahn abzuschätzen, um die Haut zu nässen. Der Rewet-Test wird durch Schneiden einer Probe einer Gewebebahn zu einem Rechteck mit Dimensionen von 10,16 cm × 15,24 cm (4 in × 6 in) durchgeführt. Der Test wird in einem Tappi konditionierten Raum (50% RH, 22,8°C (73°F)) durchgeführt. Das anfängliche Lufttrockengewicht der konditionierten Probe wird aufgezeichnet, dann wird deinonisiertes Wasser auf beide Seiten der Gewebeprobe aufgesprüht, um sie gleichförmig nass zu machen, was die gesamte nasse Masse des Tuchs auf einen Wert von 4-mal des zuvor aufgezeichneten, anfänglichen Trockenluftgewichts der Probe bringt, was demzufolge das „sich ergebende Feuchtigkeitsverhältnis" der Probe auf einen Wert von 3,0 Gramm (±0,15 g) von hinzugefügtem Wasser pro Gramm der konditionierten Luft-Trocken-Faser ergibt. Der Vorgang eines wiederholten Besprühens und Wiegens der Probe, bis die geeignete Masse erreicht worden ist, sollte nicht mehr als 2 Minuten benötigen. Wenn einmal die Probe genässt ist, wird ein einzelner, trockener Whatman #3 Filter, dessen Masse gemessen und aufgezeichnet worden ist, auf der Mitte der nassen Tuchprobe angeordnet und eine Last wird unmittelbar auf der Filterscheibe platziert. Die Last ist eine zylindrische Scheibe aus Aluminium, die einen Durchmesser von 11,43 cm (4,5 Inch) und eine Dicke von 2,54 cm (1 Inch) für eine Masse von 723 g besitzt. Die Aluminiumscheibe sollte auf der Filterscheibe zentriert sein. Das Filterpapier auf der nassen Probe verbleibt unter Belastung für 20 Sekunden, wonach die Last und das Filterpapier unmittelbar entfernt werden. Das Filterpapier wird dann gewogen und die zusätzliche Masse relativ zu der anfänglichen Luft-Trockenmasse wird in Gramm als Rewet-Wert angegeben.
„Normierter Rewet" ist der Rewet-Wert einer Probe geteilt durch die konditionierte Trockenmasse der Probe.
„Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi)" ist ein Maß einer Absorptionsfähigkeit des Basisblatts unter einer Last von 517 Pa (0,075 psi). Der Test erfordert zwei Metallplatten, die zu einer Länge von 15,24 cm (6 Inch) und einer Breite von 10,16 cm (4 Inch) geschnitten sind. Eine untere Platte ist 0,318 cm (0,125 Inch) dickes und die obere Platte ist 1,91 cm (314 Inch) dickes Aluminium, mit einer Masse von 813 g, was eine Last von 517 Pa (0,075 psi) aufbringt, wenn sie flach auf der Tuchprobe platziert wird. Die Mitte der oberen Platte besitzt ein zylindrisches Loch mit 0,635 cm (0,25 Inch) im Durchmesser. Um den Test durchzuführen, werden Proben mit 10,16 cm × 15,24 cm (4 in × 6 in) des trockenen Tuchs geschnitten, wobei die Länge von 15,24 cm (6 in) zu der Maschinenrichtung ausgerichtet wird. Mehrere Tuchlagen werden so gestapelt, um ein Tuchstapelgewicht so nahe zu 2,8 Gramm wie möglich zu erreichen. Der Tuchstapel wird zwischen den zwei horizontalen Platten platziert, die flach in einer größeren Schale liegen. Eine Titrier-Pipette mit 50 ml an deionisiertem Wasser wird direkt oberhalb des Lochs in der oberen Platte ausgerichtet. Die Pipette wird geöffnet und Wasser wird ermöglicht, langsam in das Loch in der oberen Platte so einzutreten, dass das Loch mit einer Säule aus Wasser gefüllt wird, die so hoch wie möglich ohne Laufen auf oder Überlaufen auf die obere Fläche der Platte gehalten wird. Dies wird vorgenommen, bis die Probe ersichtlich gesättigt ist. Die zu sehende Sättigung ist der Punkt, an dem das Wasser beginnt, irgendeine Kante der Probe zu verlassen. Die Masse des Wassers, die von der Pipette abgegeben worden ist, wird als der Wert für „horizontales Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi)" herangezogen. An diesem Punkt wird die Schale, die die Platten enthält, unter einem Winkel von 45° für 30 Sekunden gekippt, um zu ermöglichen, dass die Flüssigkeit in der Probe abläuft. Die Masse der Flüssigkeit, die herausläuft, wird von dem vorherigen Wert „horizontales Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi)" subtrahiert, um „gekipptes Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi)" zu erhalten. Für das Basisblatt kann das horizontale Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi) ungefähr 5 g oder größer, oder alternativ 7 g oder größer, 9 g oder größer, 11 g oder größer, oder von ungefähr 6 g bis ungefähr 10 g, sein. Das gekippte Absorptionsvermögen bei 517 Pa (0,075 psi) kann ungefähr 4 g oder größer, ungefähr 6 g oder größer, ungefähr 8 g oder größer, ungefähr 10 g oder größer, oder von ungefähr 6 bis ungefähr 10 g, sein. Das gekippte Absorptionsvermögen der Abdeckung kann ungefähr 5 bis 40% geringer als dasjenige des Basisblatts alleine sein, während das horizontale Absorptionsvermögen größer oder kleiner als dasjenige des Basisblatts sein kann.
„Vlies-Seite" einer durch Luft getrockneten Papierbahn ist die Seite der Bahn, die in Kontakt mit dem Durch-Luft-Trocknungseinrichtungs-Vlies (Through-Air Dryer Fabric – TAD-Vlies) während der Durchtrocknung war. Typischerweise bietet die Vlies-Seite eines durchgetrockneten Blatts die angenehmsten, taktilen Eigenschaften für einen Kontakt mit Haut.
„Luft-Seite" einer durch Luft getrockneten Papierbahn ist die Seite der Bahn, die nicht in Kontakt mit dem durch Luft eines Trocknungseinrichtungs-Vlieses (TAD-Vlies) während einer Durchtrocknung in Kontakt stand. Typischerweise fühlt sich die Luft-Seite eines durchtrocknenden Blatts etwas sandiger bzw. körniger an als die Vlies-Seite desselben Blatts.
„Dichte" kann durch Messen des Kalibers eines einzelnen Blatts unter Verwendung einer TMI-Test-Einrichtung (Testing Machines, Inc., Amityville, NY) mit einer Last von 1992,6 Pa (0,289 psi), z.B. unter Verwendung eines TMI Modells 49-70 mit einer vergrößerten Auflageplatte, bestimmt werden. Die Dichte wird durch Teilen des Kalibers durch das Basisgewicht des Blatts berechnet. Die Basisblätter, die für die Zwecke dieser Erfindung nützlich sind, können niedrige, im Wesentlichen gleichförmige Dichten (hohe Massendichten) haben, was für nass gelegte Strukturen bevorzugt ist, oder können eine Verteilung von Zonen variierender Dichte haben, was in Luft gelegten Basisblättern bevorzugt ist. Eine wesentliche Dichte-Gleichförmigkeit wird, zum Beispiel, durch Durchtrocknen auf eine Endtrockenheit ohne differenzielles Komprimieren der Bahn erreicht. Allgemein kann die Dichte der Basisblätter dieser Erfindung ungefähr 0,3 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) oder weniger, noch genauer ungefähr 0,15 g/cm³ oder weniger, noch genauer ungefähr 0,1 g/cm³ oder weniger, betragen und kann von ungefähr 0,05 bis 0,3 g/cm³ oder von ungefähr 0,07 bis 0,2 g/cm³ betragen. Es ist erwünscht, dass die Basisblatt-Struktur, wenn sie einmal gebildet ist, ohne wesentliches Verringern der Anzahl von nasselastischen Zwischenfaser-Bindungen getrocknet werden kann. Ein Durchtrocknen, das ein übliches Verfahren zum Trocknen von Tüchern und Handtüchern ist, ist ein bevorzugtes Verfahren, um die Struktur zu bewahren. Basisblätter, hergestellt durch Nasslegen, gefolgt durch ein Durchtrocknen, besitzen typischerweise eine Dichte von ungefähr 0,1 Gramm pro Kubikzentimeter, wogegen luftgelegte Basisblätter, die normalerweise für Windel-Pulpe bzw. Flocken verwendet werden, typischerweise Dichten von ungefähr 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter haben.
So, wie es hier verwendet wird, wird „Trocken-Masse" („Dry Bulk") mit einer Dicken-Messeinrichtung gemessen, die eine kreisförmige Auflageplatte mit 7,62 cm (3 Inch) im Durchmesser besitzt, so dass ein Druck von 344,7 Pa (0,05 psi) auf die Probe aufgebracht wird, die bei 50% einer relativen Luftfeuchtigkeit und bei 22,8°C (73°F) für 24 Stunden vor einer Messung konditioniert werden sollte. Das Basisblatt ebenso wie die nicht kalanderte Bahn können eine Trocken-Masse von 3 cm³/g oder größer, vorzugsweise von 6 cm³/g oder größer, noch bevorzugter von 9 cm³/g oder größer, noch bevorzugter von 11 cm³/g oder größer und am bevorzugtesten zwischen 8 cm³/g und 28 cm³/g, haben.
„Nass-Verfestigungs-Mittel" („Wet Strength Agents") sind Materialien, die dazu verwendet werden, die Bindungen zwischen den Fasern in dem nassen Zustand zu immobili sieren. Typischerweise sind die Mittel, mit denen Fasern zusammengehalten sind, Papier- und Gewebeprodukte, die Wasserstoff-Bindungen und manchmal Kombinationen von Wasserstoff-Bindungen und kovalenten und/oder ionischen Bindungen einsetzen. In der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, ein Material bereitzustellen, das ein Bonden von Fasern in einer solchen Art und Weise zulässt, um die Fasern an Faser-Bindungspunkten zu immobilisieren und sie resistent für einen Bruch bzw. ein Reißen in einem nassen Zustand zu machen. In diesem Fall wird der nasse Zustand gewöhnlich derjenige bedeuten, wenn das Produkt stark mit Wasser oder anderen wässrigen Lösungen gesättigt ist, allerdings könnte dies auch eine wesentliche Sättigung mit Körperfluiden, wie beispielsweise Urin, Blut, Schleim, Menses, flüssiger Stuhlgang, Lymph- oder andere Körperextrudate, bedeuten.
Dabei ist eine Anzahl von Materialien vorhanden, die gewöhnlich in der Papierindustrie verwendet werden, um eine Nass-Festigkeit auf Papier und Karton aufzubringen, die bei dieser Erfindung anwendbar sind. Diese Materialien sind im Stand der Technik als „Nass-Verfestigungs-Mittel" bekannt und sind herkömmlich von einer großen Vielzahl von Quellen erhältlich. Irgendein Material, das, wenn es zu einer Papierbahn oder einem Blatt hinzugefügt ist, zu einem Ausstatten des Blatts mit einer nass-geometrischen Zugfestigkeit: trocken-geometrisches Zugfestigkeitsverhältnis oberhalb von 0,1 führt, kann zu Zwecken dieser Erfindung, als ein Nass-Verfestigungs-Mittel bezeichnet werden. Typischerweise werden diese Materialien entweder als permanent Nass-Verfestigungs-Mittel oder als „temporär" Nass-Verfestigungs-Mittel bezeichnet. Für die Zwecke einer Unterscheidung einer permanenten von einer temporären Nass-Festigkeit wird permanent als ein solches Harz definiert werden, das, wenn es in Papier- oder Gewebeprodukte eingesetzt wird, ein Produkt liefern werden, das mehr als 50% seiner ursprünglichen Nass-Festigkeit nach einem Aussetzen gegenüber Wasser für eine Periode von mindestens fünf Minuten beibehält. Temporäre Nass-Verfestigungs-Mittel sind solche, die weniger als 50% deren ursprünglicher Nass-Festigkeit zeigen, nachdem sie mit Wasser für fünf Minuten gesättigt sind. Beide Klassen eines Materials finden Anwendung in der vorliegenden Erfindung. Die Menge eines Nass-Verfestigungs-Mittels, das zu Pulpe-Fasern hinzugefügt ist, kann mindestens ungefähr 0,1 Trockengewicht-Prozent, noch bevorzugter ungefähr 0,2 Trockengewicht-Prozent oder größer, und noch bevorzugter von ungefähr 0,1 bis von un gefähr 3 Trockengewicht-Prozent, basierend auf dem trockenen Gewicht der Fasern, betragen.
Permanente Nass-Verfestigungs-Mittel werden der Struktur eine mehr oder weniger Langzeit-Nass-Elastizität geben. Im Gegensatz dazu würden die temporären Nass-Verfestigungs-Mittel Strukturen ergeben, die eine niedrige Dichte und eine hohe Elastizität haben, würden allerdings nicht zu einer Struktur führen, die eine Langzeit-Elastizität haben, um sie gegen Wasser oder Körperfluiden auszusetzen. Der Mechanismus, mit dem die Nass-Festigkeit erzeugt wird, hat nur einen kleinen Einfluss auf die Produkte dieser Erfindung, solange wie die wesentlichen Eigenschaften der Erzeugung einer Wasser-Widerstandsfähigkeits-Bindung an den Faser/Faser-Bindungspunkten erhalten wird.
Geeignete, permanente Nass-Verfestigungs-Mittel sind typischerweise wasserlösliche, kationische oligomere oder polymere Harze, die für entweder eine Quervernetzung mit sich selbst (Homo-Quervernetzung) oder mit dem Zellulose oder einem anderen Bestandteil der Holzfaser geeignet sind. Die am weitesten verbreitet benutzten Materialien für diesen Zweck sind die Klasse von Polymer, die als Harze des Polyamid-Polyamid-Epichlorohydrin-(PAE)-Typs bekannt sind. Diese Materialien sind in den Patenten beschrieben worden, die für Keim ( US 3,700,623 und 3,772,076) beschrieben sind, und von Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, als KYMEINE 557H, verkauft werden. Entsprechende Materialien werden durch Henkel Chemical Co., Charlotte, North Carolina, und Georgia-Pacific Resins, Inc., Atlanta, Georgia, vertrieben.
Polyamid-Epichlorohydrin-Harze sind auch als bindende Harze in dieser Erfindung verwendbar. Materialien, entwickelt von Monsanto und vermarktet unter dem Label SANTO RES, sind basis-aktivierte Polyamid-Epichlorohydrin-Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Diese Materialien sind in den Patenten, herausgegeben für Petrovich (US 3,885,158; US 3,899,388; US 4,129,528 und US 4,147,586) und van Eenam ( US 4,222,921 ), beschrieben. Obwohl sie nicht so sind, wie sie üblicherweise in Verbraucherprodukten verwendet werden, sind Polyethylenimin-Harze auch zur Immobilisierung der Bindungspunkte in den Produkten dieser Erfindung geeignet. Als eine andere Klasse von Nass-Verfestigungs-Mitteln vom permanenten Typ werden beispielhaft nut Aminoplast-Harzen, erhalten durch eine Reaktion von Formaldehyd mit Melamin oder Harnstoff, angegeben.
Geeignete, temporäre Nass-Verfestigungs-Harze umfassen, sind allerdings nicht hierauf beschränkt, solche Harze, die von American Cyanamid entwickelt worden sind und unter dem Namen PAREZ 631 NC (nun erhältlich von Cytec Industries, West Paterson, New Jersey) vermarktet werden. Diese und ähnliche Harze sind in der US 3,556,932 für Coscia et al. und 3,556,933 für Williams et al. beschrieben. Andere, temporäre Nass-Verfestigungs-Mittel, die Anwendung in dieser Erfindung finden sollten, umfassen modifizierte Stärken, wie beispielsweise solche, die von National Starch erhältlich sind und als CO-BOND 1000 vertrieben werden. Es wird angenommen, dass diese und andere entsprechende Stärken in der US 4,657,394 für Solarek et al. offenbart sind. Derivatifizierte Dialdehyd-Stärken, wie beispielsweise solche, die in der japanischen Kokai Tokkyo Koho JP 03,185,197 beschrieben sind, können auch eine temporäre Nass-Festigkeit erzielen. Es wird auch erwartet, dass andere, temporäre Nass-Verfestigungs-Materialien, wie beispielsweise solche, die in der US 4,981,557; der US 5,008,344 und der US 5,085,736 für Bjorkquist beschrieben sind, in dieser Erfindung verwendet werden könnten. In Bezug auf die Klassen und die Typen von Nass-Verfestigungs-Harzen, die aufgelistet sind, sollte verständlich werden, dass diese Auflistung einfach ist, um Beispiele anzugeben, und dass dies weder bedeutet, andere Typen von Nass-Verfestigungs-Harzen auszuschließen, noch dass dies bedeutet, den Schutzumfang dieser Erfindung zu beschränken.
Obwohl Nass-Verfestigungs-Mittel, wie sie vorstehend beschrieben sind, insbesondere vorteilhaft zur Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung sind, können andere Typen von Bindemitteln auch verwendet werden, um die notwendige Nass-Elastizität zu erzielen. Sie können an dem nassen Ende des Herstellvorgangs für das Basisblatt angewandt werden oder können durch Aufsprühen oder Drucken, usw., nachdem das Basisblatt gebildet ist oder nachdem es getrocknet ist, aufgebracht werden.
„Nicht kompressives Trocknen" („Noncompressive Drying") bezieht sich auf Trocknungsverfahren zum Trocknen von Zellulosebahnen, die keine kompressive Spalte oder andere Schritte einsetzen, die eine wesentliche Verdichtung oder eine Kompression eines Bereichs der Bahn während des Trocknungsvorgangs verursachen. Solche Verfahren umfassen ein Trocknen durch Luft; ein Trocknen durch Aufbringen eines Luftstrahls; ein nicht kontaktierendes Trocknen, wie beispielsweise ein Luft-Floatierungs-Trocknen, wie es durch E. V. Bowden, E. V. Appita J., 44(1): 41 (1991) gelehrt ist; durch eine Strömung oder ein Auftreffen von überhitztem Dampf; Mikrowellentrocknen und andere Hoch frequenz oder dielektrische Trocknungsverfahren; Wasserextraktion durch superkritische Fluide; Wasserextraktion durch nicht wässrige, Fluide mit niedriger Oberflächenspannung; Infrarottrocknen; Trocknen durch Kontakt mit einem Film aus geschmolzenem Metall; und andere Verfahren. Es wird angenommen, dass die dreidimensionalen Basisblätter der vorliegenden Erfindung mit irgendeinem der vorstehend erwähnten, nicht kompressiven Trocknungsmitteln getrocknet werden könnten, ohne eine wesentliche Verdichtung der Bahn oder einen wesentlichen Verlust deren dreidimensionaler Struktur und deren Nass-Elastizitätseigenschaften zu verursachen. Eine standardmäßige Trocken-Krepp-Technologie wird als ein kompressives Trocknungsverfahren angesehen, da die Bahn mechanisch auf einem Teil der trocknenden Oberfläche gepresst werden muss, was eine wesentliche Verdichtung der Bereiche, gepresst auf dem erhitzten Yankee-Zylinder, verursacht. Eine Technologie, um Gewebebahnen nicht kompressiv zu entwässern und zu trocknen, mit einer Luftpresse, und optional mit einer Yankee-Trocknungseinrichtung, betrieben ohne ein Kreppen, ist in den nachfolgenden, eigenen, parallel anhängigen Anmeldungen offenbart: US Patent Nr. 6,187,137, „Method of Producing Low Density Resilient Webs" von F. G. Druecke et al., Attorney Docket Nr. 13,504, angemeldet am 31. Oktober 1997; US Patent Nr. 6,197,154, „Low Density Resilient Webs and Methods of Making Such Web" von S. Chen et al., Attorney Docket Nr. 13,381, angemeldet am 31. Oktober 1997; US Patentanmeldung Serial No. 081647,508 (US Patent Nr. 6,331,230), angemeldet am 14. Mai 1996 von M. A. Hermans et al., mit dem Titel „Method an Apparatus for Making Soft Tissue"; und US Patent Nr. 6,306,257, angemeldet am 31. Oktober 1997 mit dem Titel „Air Press for Dewatering a Wet Web", von F. Hada et al. Auch von einem potenziellen Wert für die Tuch-Herstellvorgänge, verwendbar in der vorliegenden Erfindung, ist die Papiermaschine, die in dem US Patent Nr. 5,230,776, herausgegeben am 27. Juli 1993 für I. A. Andersson et al. offenbart ist, und die Kapillar-Entwässerungstechniken, die in den US Patenten Nr.'n 5,598,643, herausgegeben am 4. Februar 1997, und 4,556,450, herausgegeben am 3. Dezember 1985, beide für S. C. Chuang et al., offenbart sind. Die Entwässerungskonzepte, die durch J. D. Lindsay in „Displacement Dewatering to Maintain Bulk", Paperi ja Puu, 74(3): 232–242 (1992) offenbart sind, sind auch von einem potenziellen Wert.
So, wie es hier verwendet wird, ist das „Nass:Trocken-Verhältnis" („wet:dry ratio") das Verhältnis der geometrischen, durchschnittlichen Nass-Zugfestigkeit geteilt durch das geometrische Mittel der Trocken-Zugfestigkeit. Das geometrische Mittel der Zugfestigkeit (GMT) ist die Quadratwurzel des Produkts der Maschinenrichtung-Zugfestigkeit und der Quermaschinenrichtung-Zugfestigkeit der Bahn. Ohne dass es in anderer Weise angegeben ist, bedeutet der Ausdruck „Zugfestigkeit" eine „geometrische, mittlere Zugfestigkeit". Die Basisblätter dieser Erfindung besitzen vorzugsweise ein Nass-Trocken-Verhältnis von ungefähr 0,1 oder größer, noch genauer von ungefähr 0,15 oder größer, noch genauer von ungefähr 0,2 oder größer, noch spezieller ungefähr 0,3 oder größer, und noch spezieller von ungefähr 0,4 oder größer, und noch spezieller von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,6. Zugfestigkeiten können unter Verwendung einer Instron Zugfestigkeit-Testeinrichtung unter Verwendung einer Klemmbackenbreite von 7,62 cm (3 Inch), einer Klemmbackenspannweite von 10,16 cm (4 Inch) und einer Traversgeschwindigkeit von 24,4 cm/min Cross Head (10 Inch pro Minute) nach Halten der Probe unter TAPPI Bedingungen für 4 Stunden vor einem Testen gemessen werden. Für eine erhöhte Nass-Elastizität und -Integrität besitzen die Basisblätter dieser Erfindung auch vorzugsweise ein minimales, absolutes Verhältnis der Trocken-Zugfestigkeit zu dem Basisgewicht von ungefähr 1 Gramm/gm², vorzugsweise von ungefähr 2 Gramm/gm², noch bevorzugter von ungefähr 5 Gramm/gm², noch bevorzugter von ungefähr 10 Gramm/gm² und noch bevorzugter ungefähr 20 Gramm/gm² und bevorzugt von ungefähr 15 bis 50 Gramm/gm².
„Gesamt-Oberflächen-Tiefe" ("Overall Surface Depth"). Ein dreidimensionales Basisblatt oder eine Bahn ist ein Blatt mit einer wesentlichen Variation in der Oberflächen-Erhöhung aufgrund der Struktur des Blatts selbst. So, wie es hier verwendet wird, wird dieser Unterschied in der Erhöhung als die „Gesamt-Oberflächen-Tiefe" angegeben.
Die dreidimensionale Struktur eines großen, ebenen Blatts bzw. einer Platte kann in Angaben deren Oberflächen-Topologie beschrieben werden. Im Gegensatz dazu, dass sie eine nahezu flache Oberfläche zeigen, wie dies typisch bei herkömmlichem Papier ist, besitzen die geformten Platten bzw. Blätter, die beim Herstellen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, wesentliche topografische Strukturen, die, in einer Ausführungsform, sich teilweise von der Benutzung von geformten, durchgetrockneten Vliesen ableiten können, wie beispielsweise solche, die von Chiu et al. in dem US Patent Nr. 5,429,686 gelehrt werden. Die Oberflächen-Topografie des sich ergebenden Basisblatts weist typischerweise eine regelmäßige, sich wiederholende Einheitszelle auf, die typischerweise ein Parallelogramm mit Seiten zwischen 2 und 20 mm in der Länge ist. Für nass gelegte Materialien ist es bevorzugt, dass diese dreidimensionalen Basisblatt-Strukturen durch Formen des feuchten Blatts erzeugt werden können oder vor einem Trocknen erzeugt werden können, im Gegensatz zu einem Kreppen oder Prägen, oder anderer Vorgänge, nachdem das Blatt getrocknet worden ist. Auf diese Art und Weise ist die dreidimensionale Basisblatt-Struktur wahrscheinlicher, dass sie gut unter nass werden beibehalten wird, was dabei hilft eine hohe Nass-Elastizität zu erreichen und eine gute in der Ebene liegende Permeabilität zu fördern. Für luftgelegte Basisblätter kann die Struktur durch thermisches Prägen einer fasrigen Matte mit Bindemittel-Fasern, die durch Wärme aktiviert werden, aufgebracht werden. Zum Beispiel kann eine luftgelegte, fasrige Matte, die thermoplastische oder Heißschmelz-Bindemittel-Fasern enthält, erwärmt werden und kann dann geprägt werden, bevor die Struktur abkühlt, um dauerhaft das Blatt mit einer dreidimensionalen Struktur zu ergeben.
Zusätzlich zu der regelmäßigen, geometrischen Struktur, die durch die geformten Vliese und andere Vliese, die beim Erzeugen eines Basisblatts verwendet sind, aufgebracht werden, können zusätzliche feine Strukturen, mit einer Längenskalierung in der Ebene geringer als ungefähr 1 mm, in dem Basisblatt vorhanden sein. Eine solche feine Struktur kann von Mikrofalten, erzeugt während einer differenziellen Geschwindigkeits-Übertragung der Bahn von einem Vlies oder einem Pfad zu einem anderen vor einem Trocknen stammen. Einige der Materialien der vorliegenden Erfindung erscheinen zum Beispiel so, dass sie eine feine Struktur mit einer feinen Oberflächen-Tiefe von 0,1 mm oder größer haben, und manchmal von 0,2 mm oder größer, wenn Höhen-Profile unter Verwendung eines kommerziellen Moiré-Interferometersystems gemessen werden. Diese feinen Peaks bzw. Erhebungen besitzen eine typische Halbbreite geringer als 1 mm. Die feine Struktur von der differenziellen Geschwindigkeits-Übertragung und anderen Behandlungen kann beim Erreichen einer zusätzlichen Weichheit, Flexibilität und Masse nützlich sein. Eine Messung der Oberflächen-Strukturen wird nachfolgend beschrieben.
Ein besonders gut geeignetes Verfahren zum Messen der Gesamt-Oberflächen-Tiefe ist die Moiré-Interferometrie, die eine akkurate Messung ohne Deformation der Oberfläche ermöglicht. Für eine Referenz auf Materialien der vorliegenden Erfindung sollte die Oberflächen-Topografie unter Verwendung eines mittels Computer gesteuerten Weißlicht-Felds Verschiebungs-Moiré-Interferometers mit ungefähr einem Betrachtungsfeld von 38 mm gemessen werden. Die Prinzipien einer nützlichen Ausführung eines solchen Systems sind in Bieman et al. (L. Bieman, K. Harding, und A. Boehnlein, „Absolute Measu rement Using Field-Shifted-Moiré", SPIE Optical Conference Proceedings, Vol. 1614, Seiten 259–264, 1991) beschrieben. Ein geeignetes, kommerzielles Instrument für eine Moiré-Interferometrie ist das CADEYES^® Interferometer, hergestellt von Medar, Inc. (Farmington Hills, Michigan), aufgebaut für ein Betrachtungsfeld von 38 mm (ein Betrachtungsfeld innerhalb des Bereichs von 37 bis 39,5 mm ist passend). Das CADEYES^® System verwendet Weißlicht, das durch ein Gitter projiziert wird, um feine, schwarze Linien auf die Probefläche zu projizieren. Die Oberfläche wird durch ein ähnliches Gitter betrachtet, was Moiré-Ringe erzeugt, die durch eine CCD-Kamera betrachtet werden. Geeignete Linsen und ein Schrittmotor stellen die optische Konfiguration für eine Feldverschiebung ein (eine Technik, die nachfolgend beschrieben ist). Ein Video-Prozessor sendet erfasste Ringbilder zu einem PC-Computer für eine Verarbeitung, was ermöglicht, dass Details einer Oberflächen-Höhe von den Ringmustern, gesehen durch die Video-Kamera, zurückberechnet werden können.
In dem CADEYES Moiré-Interferometrie-System ist jedes Pixel in dem CCD-Video-Bild ein solches, das zu einem Moiré-Ring gehört, der einem bestimmten Höhenbereich zugeordnet ist. Das Verfahren einer Feld-Verschiebung, wie es durch Bieman et al. (L. Bieman, K. Harding, und A. Boehnlein, „Absolute Measurement Using Field-Shifted-Moiré", SPIE Optical Conference Proceedings, Vol. 1614, Seiten 259–264, 1991) beschrieben ist und wie es ursprünglich durch Boehnlein ( US 5,069,548 ) patentiert ist, wird verwendet, um die Ringzahl für jeden Punkt in dem Video-Bild zu identifizieren (was anzeigt, dass jeder Ring ein Punkt ist, der dazu gehört). Die Ringzahl wird dazu benötigt, die absolute Höhe an dem Messpunkt relativ zu einer Referenzebene zu bestimmen. Eine Feld-Verschiebungstechnik (manchmal bezeichnet als Phasen-Verschiebung im Stand der Technik) wird auch für eine Unterring-Analyse verwendet (eine genaue Bestimmung der Höhe des Messpunkts innerhalb des Höhenbereichs, der durch seinen Ring belegt ist). Diese Feld-Verschiebungsverfahren, gekoppelt mit einer Anwendung einer auf einer Kamera basierenden Interferometrie, ermöglichen eine genaue und schnelle absolute Höhenmessung, was ermöglicht, dass eine Messung trotz möglicher Höhen-Diskontinuitäten in der Oberfläche vorgenommen wird. Die Technik ermöglicht auch, dass eine absolute Höhe jedes der ungefähr 250.000 diskreten Punkte (Pixel) auf der Probenfläche erhaltbar ist, falls geeignete Optiken, eine Video-Hardware, eine Daten-Akquisitionsgerätschaft, und eine Software verwendet werden, die die Prinzipien der Moiré-Interferometrie mit einer Feld-Verschiebung einsetzt. Jeder Punkt, der gemessen ist, besitzt eine Auflösung von ungefähr 1,5 Mikron in seiner Höhenmessung.
Das Computer gestützte Interferometersystem wird dazu verwendet, topografische Daten zu erhalten und um dann ein Grauskalierungs-Bild der topografischen Daten zu erzeugen, wobei das Bild nachfolgend als „die Höhenkarte" bezeichnet wird. Die Höhenkarte wird auf einem Computer-Monitor angezeigt, typischerweise in 256 Grauschattierungen, und wird quantitativ basierend auf topografischen Daten gestützt, die für die Probe, die gemessen werden soll, erhalten sind: die sich ergebende Höhenkarte für einen quadratischen Messbereich von 33 mm sollte ungefähr 250.000 Datenpunkte entsprechend zu ungefähr 500 Pixeln in sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Richtung der angezeigten Höhenkarte enthalten. Die Pixel-Dimensionen der Höhenkarte basieren auf einer 512 × 512 CCD-Kamera, die Bilder von Moiré-Mustern auf der Probe liefert, die durch eine Computer-Software analysiert werden können. Jedes Pixel in der Höhenkarte stellt eine Höhenmessung an der entsprechenden x- und y-Stelle auf der Probe dar. In dem empfohlenen System besitzt jedes Pixel eine Breite von ungefähr 70 Mikron, d.h. stellt einen Bereich auf der Probenoberfläche ungefähr 70 Mikron lang in beiden orthogonalen, in der Ebene liegenden Richtungen dar. Dieses Auflösungsniveau stellt einzelne Fasern dar, die oberhalb der Oberfläche vorstehen, die einen wesentlichen Effekt auf die Messung der Oberflächenhöhe haben. Die Höhenmessung in z-Richtung muss eine nominale Genauigkeit von weniger als 2 Mikron und einen Bereich in z-Richtung von mindestens 1,5 mm haben. (Für weitere Angaben in Bezug auf das Messverfahren siehe den CADEYES Produkt Guide, Medar, Inc., Farmington Hills, MI, 1994, oder andere CADEYES Manuals und Publikationen von Medar, Inc.)
Das CADEYES System kann bis zu 8 Moiré-Ringe messen, wobei jeder Ring in 256 Tiefen-Zählungen unterteilt wird (Unterring-Höhen-Erhöhungen, die kleinste, auflösbare Höhen-Differenz). Dabei werden 2048 Höhen-Zählungen über den Messbereich vorhanden sein. Dies bestimmt den gesamten Bereich in z-Richtung, der ungefähr 3 mm in dem Instrument mit einem Betrachtungsfeld von 38 mm beträgt. Falls die Höhen-Variation in dem Betrachtungsfeld mehr als acht Ringe abdeckt, tritt ein Umwicklungseffekt auf, bei dem der neunte Ring so bezeichnet wird, als wäre er der erste Ring, und der zehnte Ring so bezeichnet wird, als wäre er der zweite Ring, usw.. Mit anderen Worten wird die ge messene Höhe um 2048 Tiefen-Zählungen verschoben werden. Eine genaue Messung ist auf das Hauptfeld von 8 Ringen beschränkt.
Das Moiré-Interferometer-System kann, wenn es einmal installiert ist und firmenseitig so kalibriert ist, um die Genauigkeit und den Bereich in z-Richtung zu erreichen, wie dies vorstehend angegeben ist, genaue, topografische Daten für Materialien, wie beispielsweise Papiertücher, erzielen. (Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet können die Genauigkeit einer Kalibrierung seitens der Herstellerfirma unter Durchführen von Messungen an Oberflächen mit bekannten Dimensionen bestätigen.) Tests werden in einem Raum unter TAPPI-Bedingungen (22,8°C (73°F), 50% relative Luftfeuchtigkeit) durchgeführt. Die Probe muss flach auf einer Oberfläche platziert werden, die zu der Messebene des Instruments ausgerichtet ist oder nahe dazu ausgerichtet ist, und sollte sich auf einer solchen Höhe befinden, dass sowohl der niedrigste als auch der höchste Bereich, die von Interesse sind, innerhalb des Messbereichs des Instruments liegen.
Nach einer geeigneten Platzierung wird eine Daten-Akquisition unter Verwendung der PC-Software von Medar eingeleitet und eine Höhenkarte mit 250.000 Datenpunkten wird erhalten und angezeigt, typischerweise innerhalb von 30 Sekunden, nachdem die Zeit-Daten-Akquisition eingeleitet wurde. (Unter Verwendung des CADEYES^® Systems wird der „Kontrast-Schwellwertpegel" für eine Rausch-Zurückweisung auf 1 eingestellt, was eine bestimmte Rausch-Unterdrückung ohne eine übermäßige Abweisung von Datenpunkten liefert.) Eine Daten-Reduktion und -Anzeige werden unter Verwendung der CADEYES Software für PCs erreicht, die eine kundenangepasste Schnittstelle basierend auf Microsoft Visual Basic Professional für Windows (Version 3.0) einsetzt. Die Visual Basic Schnittstelle ermöglicht Benutzern, Kunden-Analyse-Tools hinzuzufügen.
Die Höhenkarte der topografischen Daten kann dann durch Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet verwendet werden, um charakteristische Einheits-Zellenstrukturen zu identifizieren (in dem Fall von Strukturen, erzeugt durch Vliesmuster; diese sind typischerweise Parallelogramme, die ähnlich Ziegeln bzw. Kacheln angeordnet sind, um einen größeren, zweidimensionalen Bereich abzudecken) und um die typische Peak- zu Tal-Tiefe solcher Strukturen zu messen. Ein einfaches Verfahren, um dieses vorzunehmen, ist dasjenige, zweidimensionale Höhenprofile von Linien zu extrahieren, die auf der topografischen Höhenkarte gezeichnet sind, die durch die höchsten und tiefsten Bereiche der Einheitszellen hindurchführen. Diese Höhenprofile können dann für den Abstand Peak zu Tal analysiert werden, falls die Profile von einem Blatt oder einem Bereich des Blatts herangezogen werden, das relativ flach lag, als gemessen wurde. Um den Effekt eines gelegentlichen, optischen Rauschens und von möglichen Ausreißern zu beseitigen, sollten die höchsten 10% und die niedrigsten 10% des Profils ausgeschlossen werden, und der Höhenbereich der verbleibenden Punkte wird als die Oberflächen-Tiefe herangezogen. Technisch erfordert der Vorgang ein Berechnen der Variablen, die man hier als „PC" bezeichnet, definiert an der Höhen-Differenz zwischen den 10% und 90% Material-Linien, mit dem Konzept, dass die Material-Linien ausreichend im Stand der Technik bekannt sind, wie dies von L. Mummery, in Surface Texture Analysis: The Handbook, Hommelwerke GmbH, Mühlhausen, Deutschland, 1990, erläutert ist. Bei dieser Maßnahme, die in Bezug auf 7 dargestellt werden wird, wird die Oberfläche 31 als ein Übergang von Luft 32 zu Material 33 gesehen. Für ein gegebenes Profil 30, herangezogen von einem flach liegenden Blatt, ist die größte Höhe, an der die Oberfläche beginnt – die Höhe des höchsten Peaks „die Erhöhung der „0% Referenzlinie" 34 oder der „0% Materiallinie", was bedeutet, dass 0% der Länge der horizontalen Linie unter dieser Höhe durch Material belegt ist. Entlang der horizontalen Linie, die durch den niedrigsten Punkt des Profils hindurchführt, werden 100% der Linie durch Material belegt, was diese Linie zu der „100% Materiallinie" 35 macht. Zwischen der 0% und 100% Materiallinie (zwischen dem maximalen und minimalen Punkt des Profils) wird sich der Anteil der Länge der horizontalen Linie, belegt durch Material, monoton erhöhen, wenn die Linien-Erhöhung abnimmt. Die Material-Verhältniskurve 36 gibt die Beziehung zwischen einem Materialanteil entlang einer horizontalen Linie, die durch das Profil hindurchführt, und der Höhe der Linie an. Die Material-Verhältniskurve ist auch die kumulative Höhen-Verteilung eines Profils. (Eine genauere Angabe könnte „Material-Anteil-Kurve" sein.)
Wenn einmal die Material-Verhältniskurve aufgestellt ist, kann man sie dazu verwenden, eine charakteristische Peak-Höhe des Profils zu definieren. Der P10 „typische Peak-zu-Tal-Höhe" Parameter ist als die Differenz 37 zwischen den Höhen der 10% Materiallinie 38 und der 90% Materiallinie 39 definiert. Dieser Parameter ist relativ robust dahingehend, dass Ausreißer oder ungewöhnliche Exkursionen von der typischen Profilstruktur nur einen geringen Einfluss auf die P10 Höhe haben. Die Einheiten von P10 sind mm. Die Gesamt-Oberflächen-Tiefe eines Materials wird als P10 Oberflächen-Tiefen-Wert für Profillinien angegeben, die die Höhen-Extreme der typischen Einheitszelle dieser Oberfläche umgeben. „Feine Oberflächen-Tiefe" ist der P10 Wert für ein Profil, das entlang eines Plateau-Bereichs der Oberfläche herangezogen wird, der relativ gleichförmig in der Höhe relativ zu Profilen ist, die ein Maxima und ein Minima der Einheitszellen umgeben. Messungen werden für die am stärksten texturierte Seite der Basisblätter der vorliegenden Erfindung angegeben, die typischerweise die Seite ist, die in Kontakt mit dem durchtrocknenden Vlies war, wenn eine Luftströmung zu der Durchtrocknungs-Einrichtung fließt. 8 stellt ein Profil von Beispiel 13 der vorliegenden Erfindung, diskutiert nachfolgend, dar, das eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von ungefähr 0,5 besitzt.
Die Gesamt-Oberflächen-Tiefe ist dazu vorgesehen, die Topografie, erzeugt in dem Basisblatt, insbesondere solche Merkmale, erzeugt in dem Blatt vor und während Trocknungsvorgängen, zu prüfen, ist allerdings dazu vorgesehen, eine „künstlich" erzeugte, groß dimensionierte Topografie von Trocknungs-Umwandlungsvorgängen, wie beispielsweise Prägen, Perforieren, Plissieren, usw., auszuschließen. Deshalb sollten die Profile, die geprüft werden, von ungeprägten Bereichen herangezogen werden, wenn das Basisblatt geprägt worden ist, oder sollten an einem ungeprägten Basisblatt gemessen werden. Messungen der Gesamt-Oberflächen-Tiefe sollten groß dimensionierte Strukturen, wie beispielsweise Fältelungen oder Falten, die nicht die dreidimensionale Art des originalen Basisblatts selbst wiedergeben, ausschließen. Es ist erkannt, dass die Blatt-Topografie durch Kalandern oder andere Vorgänge reduziert werden kann, die das gesamte Basisblatt beeinflussen. Eine Messung der Gesamt-Oberflächen-Tiefe kann geeignet auf einem kalanderten Basisblatt durchgeführt werden.
Der „Nass-Knitter-Erholungs-Test" („Wet Wrinkle Recovery Test") ist eine leichte Modifikation des AATCC Test-Method 66-1990, herangezogen von dem Tecnical Manual der American Association of Textile Chemists and Colorists (1992), Seite 99. Die Modifikation ist diejenige, zuerst die Probe zu nässen, bevor das Verfahren ausgeführt wird. Dies wird durch Vollsaugen der Proben in Wasser, das 0,01 Prozent TRITON X-100 Benetzungsmittel (Rohm & Haas) enthält, für fünf Minuten, bevor getestet wird, vorgenommen. Die Proben-Präparation wird bei 22,8°C (73°F) und 50 Prozent einer relativen Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Die Probe wird dann von dem Wasser mit einer Pinzette entfernt, durch Pressen zwischen zwei Stücken von Löschpapier mit einem Gewicht von 325 Gramm gepresst und in dem Probenhalter platziert, um getestet zu werden, und zwar nach dem Trocken-Knitter-Erholungs-Testverfahren. Der Test misst den höchsten Erho lungswinkel der Probe, die getestet wird (in irgendeiner Richtung, umfassend die Maschinenrichtung, und die Richtung quer zur Maschinenrichtung), wobei 180° die vollständige Erholung darstellt. Die Nass-Knitter-Erholung (Wet Wrinkle Recovery), ausgedrückt als ein Prozentsatz einer Erholung, ist der gemessene Erholungswinkel geteilt durch 180°, multipliziert mit 100. Basisblätter dieser Erfindung können eine Nass-Knitter-Erholung von ungefähr 60% oder größer, noch bevorzugter von ungefähr 70% oder größer, und noch bevorzugter von ungefähr 80% oder größer, zeigen.
„Nass-Kompressive-Elastizität" („Wet Compressive Resiliency" der Basisblätter ist durch verschiedene Parameter definiert und kann unter Verwendung eines Material-Eigenschaftsvorgangs gezeigt werden, der sowohl nasse als auch trockene Charakteristika einschließt. Eine programmierbare Festigkeits-Messvorrichtung wird in einem Kompressions-Modus verwendet, um eine spezifizierte Reihe von Kompressions-Zyklen auf eine zu Anfang trockene, konditionierte Probe aufzubringen, wonach die Probe sorgfältig in einer spezifizierten Art und Weise befeuchtet wird und derselben Folge von Kompressions-Zyklen unterworfen wird. Während der Kompression sind die nassen und trockenen Eigenschaften von allgemeinem Interesse, wobei die wichtigste Information hiervon der Test ist, der sich auf die Nass-Eigenschaften bezieht. Das anfängliche Testen der trockenen Probe kann als Konditionierungs-Schritt angesehen werden. Die Testfolge beginnt mit einem Komprimieren der trockenen Probe mit 172 Pa (0.025 psi), um eine anfängliche Dicke (Zyklus A) zu erhalten, dann zwei Wiederholungen unter einer Belastung von bis zu 13790 Pa (2 psi), gefolgt durch ein Entlasten (Zyklen B und C). Schließlich wird die Probe erneut mit 0,025 psi komprimiert, um eine Enddicke zu erhalten (Zyklus D). (Details des Vorgangs, einschließlich der Kompressions-Geschwindigkeiten, sind nachfolgend angegeben.) Der Behandlung der trockenen Probe folgend wird Feuchtigkeit gleichförmig auf die Probe unter Verwendung eines feinen Nebels aus deionisiertem Wasser aufgebracht, um das Feuchtigkeits-Verhältnis (g Wasser/g trockene Faser) auf ungefähr 1,1 zu bringen. Es wird durch Aufbringen von 95–110% zugefügter Feuchtigkeit, basierend auf der Masse der konditionierten Probe, vorgenommen. Dies versetzt typische Zellulose-Materialien in einen Feuchtigkeitsbereich, wo physikalische Eigenschaften relativ unempfindlich gegenüber einem Feuchtigkeitsgehalt sind (z.B. die Empfindlichkeit ist viel geringer als sie für Feuchtigkeits-Verhältnisse geringer als 70% ist). Die befeuchtete Probe wird dann in der Test-Vorrichtung platziert und die Kompressions-Zyklen werden wiederholt.
Drei Messungen der Nass-Elastizität werden berücksichtigt, die relativ unempfindlich in Bezug auf die Anzahl von Probe-Schichten, verwendet in dem Stapel, sind. Die erste Messung ist die Masse der nassen Probe bei 13790 Pa (2 psi). Dies wird als die komprimierte Masse" ("Wet Compressed Bulk") (WCB) bezeichnet. Die zweite Messung wird als „Nass-Rückstell-Verhältnis" („Wet Springback Ratio") (WS) bezeichnet, was das Verhältnis der Dicke der feuchten Probe bei 172 Pa (0,025 psi) an dem Ende des Kompressions-Tests (Zyklus D) zu der Dicke der feuchten Probe bei 172 Pa (0,025 psi), gemessen zu Beginn des Tests (Zyklus A), ist. Die dritte Messung ist das „Belastungs-Energie-Verhältnis" („Loading Energy Ratio") (LER), das das Verhältnis einer belastenden Energie in der zweiten Kompression auf 13790 Pa (2 psi) (Zyklus C) zu demjenigen der ersten Kompression auf 13790 Pa (2 psi) (Zyklus B) während der Folge, die vorstehend beschrieben ist, für die nass gemachte Probe, ist. Die abschließende, nasse Masse, gemessen an dem Ende des Tests (bei 172 Pa (0,025 psi)), wird als der „End-Masse" oder „FB" Wert bezeichnet. Wenn die Last als eine Funktion der Dicke aufgetragen wird, ist die Last-Energie der Bereich unter der Kurve, wenn die Probe von einem unbelasteten Zustand zu der Peak-Belastung dieses Zyklus übergeht. Für ein rein elastisches Material würde das Rückspring- und Belastungsenergie-Verhältnis einheitlich sein. Die Anmelder haben herausgefunden, dass die drei Messungen, die hier beschrieben sind, relativ unabhängig von der Anzahl der Schichten in dem Stapel sind und als nützliche Messungen der Nass-Elastizität dienen. Auch wird hier auf das „Kompressions-Verhältnis" („Compression Ratio") Bezug genommen, das als das Verhältnis der Dicke der befeuchteten Probe unter einer Peak-Belastung in dem ersten Kompressions-Zyklus auf 13790 Pa (2 psi) zu der anfänglichen, befeuchteten Dicke bei 172 Pa (0.025 psi) definiert ist.
Beim Durchführen der vorstehenden Messungen der Nass-Kompressiven-Elastizität sollten die Proben für mindestens 24 Stunden unter TAPPI Bedingungen (50% RH, 22,8°C (73°F)) konditioniert werden. Die Proben werden in Quadrate von 6,35 cm × 6,35 cm (2,5'' × 2,5'') geschnitten. Das Gewicht der konditionierten Probe sollte nahe zu 0,4 g, falls möglich, und innerhalb des Bereichs von 0,25 bis 0,6 g für aussagekräftige Vergleiche sein. Die Soll-Masse von 0,4 g wird unter Verwendung eines Stapels von 2 oder mehr Blättern erreicht, falls das Basisblatt-Gewicht geringer als 65 g/m² ist. Zum Beispiel wird, für nominale 30 g/m² Blätter, ein Stapel aus 3 Blättern allgemein nahe einer Gesamtmasse von 0,4 g liegen.
Kompressions-Messungen werden unter Verwendung einer Instron 4502 Universal Testing Machine, schnittstellenmäßig verbunden mit einem 286 PC Computer, unter Laufenlassen einer Instron Series XII Software (Ausgabe 1989) und einer Version 2 Firmware, durchgeführt. Der Standard „286 Computer", auf den Bezug genommen ist, besitzt einen 80286 Prozessor mit einer Takt-Geschwindigkeit von 12 MHz. Der bestimmte Computer, der verwendet wurde, war ein Compaq Desk Pro 286e mit einem 80287 math Coprozessor und einem VGA Video-Adapter. Eine 1 kN Lastzelle wird mit kreisförmigen Auflageplatten mit einem Durchmesser von 5,72 cm (2,25'') für eine Proben-Kompression verwendet. Die untere Auflageplatte besitzt eine Kugellager-Anordnung, um eine genaue Ausrichtung der Auflageplatten zu ermöglichen. Die untere Auflageplatte wird an Ort und Stelle verriegelt, während sie sich unter einer Last (133N–445N (30–100 lbf)) durch die obere Auflageplatte befindet, um parallele Oberflächen sicherzustellen. Die obere Auflageplatte muss an Ort und Stelle mit einer Standard-Ringmutter verriegelt werden, um ein Spiel in der oberen Auflageplatte zu beseitigen, wenn eine Last aufgebracht wird.
Einer Aufwärmung von mindestens einer Stunde nach einem Beginn folgend wird die Instrumenten-Steuertafel verwendet, um das Extensionometer auf einen Null-Abstand einzustellen, während sich die Auflageplatten in Kontakt befinden (unter einer Last von 4,54–13,61 kg (10–30 lb)). Mit der oberen Auflageplatte frei aufgehängt wird die kalibrierte Lastzelle so ausbalanciert, um eine Null-Auslesung zu erhalten. Das Extensionometer und die Lastzelle sollten periodisch geprüft werden, um eine Drift der Basislinie (Shirting der Null-Punkte) zu verhindern. Messungen müssen in einer Umgebung einer kontrollierten Luftfeuchtigkeit und Temperatur durchgeführt werden, und zwar entsprechend zu TAPPI Spezifikation (50% ± 2% RH und 22,8°C (73°F)). Die obere Auflageplatte wird dann auf eine Höhe von 0,508 cm (0,2 in) angehoben und eine Kontrolle des Instron wird zu dem Computer übertragen.
Unter Verwendung der Software Instron Series XII Cyclic Test Software mit einem 286 Computer wird eine Instrumenten-Sequenz mit 7 Markierern (diskrete Ereignisse), zusammengesetzt aus 3 zyklischen Blöcken (Anweisungs-Sätzen), in der folgenden Reihenfolge eingerichtet:
Markierer 1: Block 1
Markierer 2: Block 2
Markierer 3: Block 3
Markierer 4: Block 2
Markierer 5: Block 3
Markierer 6: Block 1
Markierer 7: Block 3.
Block 1 weist den Kreuzkopf bzw. die Traverse an, sich mit 3,81 cm/min (1.5 in/min) abzusenken, bis eine Last von 0,045 kg (0,1 lb) aufgebracht ist (die Instron Einstellung ist – 0,045 kg (–0,1 lb), da eine Kompression als negative Kraft definiert ist). Eine Kontrolle erfolgt durch Verschiebung. Wenn die Soll-Last erreicht ist, wird die aufgebrachte Last auf Null verringert.
Block 2 weist an, dass der Kreuzkopf-Bereich von einer aufgebrachten Last von 0,023 kg (0,05 lb) bis zu einem Peak von 3,63 kg (8 lb), dann zurück auf 0,023 kg (0,05 lb) unter einer Geschwindigkeit von 1,02 cm/min (0,4 in/min) reicht. Unter Verwendung der Instron Software ist der Kontroll-Modus eine Verschiebung, der Begrenzungs-Typ ist die Last, das erste Niveau ist –0,023 kg (–0,05 lb), das zweite Niveau ist –3,63 kg (–8 lb), die Verweilzeit ist 0 sec, und die Anzahl von Übergängen ist 2 (Kompression, dann Entspannung); „keine Aktion" ist für das Ende des Blocks spezifiziert.
Block 3 verwendet einen Verschiebungs-Kontroll- und -Begrenzungs-Typ, um einfach den Kreuzkopf auf 0,508 cm (0,2 in) unter einer Geschwindigkeit von 10,16 cm/min (4 in/min), mit einer Verweilzeit von 0, anzuheben. Andere Instron Software-Einstellungen sind 0 in dem ersten Niveau, 0,508 cm (0,2 in) in dem zweiten Niveau, 1 Übergang und „keine Aktion" an dem Ende des Blocks.
Die Instron-Sequenz komprimiert, wenn sie in der Reihenfolge, die vorstehend angegeben ist, ausgeführt wird (Markierer 1–7), die Probe auf 172 Pa (0,025 psi) (01 lbf), entspannt sie, komprimiert sie dann auf 13790 Pa (2 psi) (8 lbf), gefolgt durch eine Wegnahme der Kompression und ein Anheben des Kreuzkopfs auf 0,508 cm (0,2 in), komprimiert dann die Probe erneut auf 13790 Pa (2 psi), entspannt sie, hebt den Kreuzkopf auf 0,508 cm (0,2 in) an, komprimiert erneut auf 172 Pa (0,025 psi) (0,1 lbf), und hebt dann den Kreuzkopf an. Eine Daten-Protokollierung sollte unter Intervallen nicht größer als alle 0,04 cm (0,02'') oder 0,181 kg (0.4 lb) (was auch immer zuerst kommt) für Block 2 und für Intervalle nicht größer als 4,53 g (0,01 lb) für Block 1 durchgeführt werden. Vorzugsweise wird eine Daten-Protokollierung alle (1,81 g (0,004 lb) in Block 1 und alle 22,7 g (0,05 lb) oder 0,127 mm (0,005 in) (was auch immer zuerst kommt) in Block 2 durchgeführt.
Die Ergebnisse, die von der Software Series XII ausgegeben werden, sind so eingestellt, um eine Vergrößerung (Dicke) unter Peak-Belastungen für Markierer 1, 2, 4 und 6 (bei jeden 172 Pa (0,025) und 13790 Pa (2,0 psi) einer Peak-Belastung) zu erzielen, die Belastungs-Energie für Markierer 2 und 4 (die zwei Kompressionen auf 13790 Pa (2,0 psi), zuvor bezeichnet als Zyklen B und C, jeweils), das Verhältnis der zwei Belastungs-Energien (zweiter Zyklus/erster Zyklus) und das Verhältnis der Enddicke zu der Anfangsdicke (Verhältnis der Dicke zumindest auf zuerst 172 Pa (0,025 psi) einer Kompression) zu erhalten. Ergebnisse einer Last gegenüber einer Dicke werden auf dem Bildschirm während der Ausführung der Blöcke 1 und 2 ausgedruckt.
Beim Durchführen einer Messung wird die trockene, konditionierte Probe auf der unteren Auflageplatte zentriert und der Test wird eingeleitet. Einem Abschluss der Sequenz folgend wird die Probe unmittelbar entfernt und Feuchtigkeit (deionisiertes Wasser bei 22,22–22,8°C (72–73°F) wird aufgebracht. Feuchtigkeit wird gleichförmig mit einem feinen Nebel aufgebracht, um eine feuchte Probenmasse von ungefähr 2,0-mal der Anfangsprobenmasse zu erreichen (95–110% hinzugefügte Feuchtigkeit wird aufgebracht, vorzugsweise 100% hinzugefügte Feuchtigkeit, und zwar basierend auf der Masse der konditionierten Probe; dieses Niveau einer Feuchtigkeit sollte ein absolutes Feuchtigkeits-Verhältnis von ungefähr 1,1 g Wasser/g einer mittels Ofen getrockneten Faser ergeben – wobei sich ein Trocknen mittels Ofen auf ein Trocknen für mindestens 30 Minuten in einem Ofen bei 105°C bezieht). (Für die nicht gekreppten, durchgetrockneten Materialien dieser Erfindung könnte das Feuchtigkeits-Verhältnis innerhalb des Bereichs von 1,05 bis 1,7 liegen, ohne wesentlich die Ergebnisse zu beeinflussen). Der Nebel sollte gleichförmig auf getrennte Blätter aufgebracht werden (für Stapel von mehr als 1 Blatt), wobei das Spray auf sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite jedes Blatts aufgebracht wird, um eine gleichförmige Feuchtigkeits-Aufbringung sicherzustellen. Dies kann unter Verwendung einer herkömmlichen Kunststoff-Sprühflasche erreicht werden, wobei ein Behälter oder eine andere Barriere, die den größten Teil des Sprays blockiert, nur zulässt, dass ungefähr die oberen 10–20% der Sprüh-Einhüllung – ein feiner Nebel – die Probe erreichen. Die Spray-Quelle sollte mindestens 10'' von der Probe weg während der Spray-Aufbringung sein. Allgemein muss darauf geachtet werden, sicherzustellen, dass die Probe gleichförmig durch ein feines Spray befeuchtet wird. Die Probe muss mehrere Male während des Vorgangs eines Aufbringens von Feuchtigkeit gewogen werden, um den Soll-Feuchtigkeits-Gehalt zu erreichen. Nicht mehr als 3 Minuten sollten zwischen dem Abschluss des Kompressions-Tests in Bezug auf die trockene Probe und dem Abschluss der Feuchtigkeits-Aufbringung liegen. Es werden 45–60 Sekunden von der anfänglichen Aufbringung des Sprays bis zu dem Beginn des darauf folgenden Kompressions-Tests zugelassen, um Zeit für eine interne Dochtwirkung und eine Absorption des Sprays zur Verfügung zu stellen. Zwischen drei und vier Minuten werden zwischen dem Abschluss der Trocken-Kompressionsfolge und der Einleitung der Nass-Kompressionsfolge ablaufen.
Wenn einmal der erwünschte Massenbereich erreicht worden ist, wie dies durch eine digitale Anzeige angezeigt ist, wird die Probe auf der unteren Instron-Auflageplatte zentriert und die Testfolge wird eingeleitet. Der Messung folgend wird die Probe in einem Ofen mit 105°C zum Trocknen platziert, und das Ofen-Trockengewicht wird später aufgezeichnet werden (der Probe sollte ermöglicht werden, für 30–60 Minuten zu trocknen, wonach das Trockengewicht gemessen wird).
Es ist anzumerken, dass die Krepp- bzw. Kräuselungs-Erholung zwischen den zwei Kompressions-Zyklen auf 13790 Pa (2 psi) auftreten kann, so dass die Zeit zwischen den Zyklen wichtig sein kann. Für die Instrumenten-Einstellungen, die in diesen Instron-Tests verwendet werden, ist eine Periode von 30 Sekunden (±4 sec) zwischen dem Beginn der Kompression während den zwei Zyklen auf 13790 Pa (2 psi) vorhanden. Der Beginn einer Kompression ist als der Punkt definiert, an dem die Lastzellen-Auslesung 0,014 kg (0,03 lb) übersteigt. In ähnlicher Weise ist dabei ein Intervall von 5–8 Sekunden zwischen dem Beginn einer Kompression in der ersten Dicken-Messung (Ansteigen auf 172 Pa (0,025 psi)) und dem Beginn des darauf folgenden Kompressions-Zyklus auf 13790 Pa (2 psi) vorhanden. Das Intervall zwischen dem Beginn des zweiten Kompressions-Zyklus auf 13790 Pa (2 psi) und dem Beginn einer Kompression für die Anfangsdicken-Messung beträgt ungefähr 20 Sekunden.
Die Nutzbarkeit einer Bahn oder einer saugfähigen Struktur, die einen hohen Nasskomprimierten-Massen-(WCB)-Wert besitzt, ist offensichtlich, und zwar für ein Nass-Material, das eine hohe Masse unter einer Kompression beibehalten kann, und zwar unter einer höheren Flüssigkeits-Aufnahmefähigkeit, und das weniger wahrscheinlich dahingehend ist, dass es zulässt, dass Fluid herausgedrückt wird, wenn es komprimiert wird.
Hohe Nass-Rückfeder-Verhältnis-Werte sind besonders wünschenswert, da ein nasses Material, das nach einer Kompression zurückfedert, ein hohes Porenvolumen für eine effektive Aufnahme und Verteilung von darauf folgenden Ansammlungen eines Fluids beibehalten kann, und ein solches Material kann erneut Fluid während seiner Expansion aufnehmen, das während einer Kompression herausgestoßen worden ist. In Windeln kann, zum Beispiel, ein nasser Bereich momentan durch eine Körperbewegung komprimiert werden oder sich in einer Körperposition ändern. Falls das Material nicht in der Lage ist, seine Masse wieder herzustellen, wenn die komprimierende Kraft freigegeben wird, wird die Effektivität zum Handhaben des Fluids verringert.
Hoch-Belade-Energie-Verhältnis-Werte in einem Material sind auch nützlich, da ein solches Material fortfährt, einer Kompression (LER basierend auf einer Messung der Energie, die erforderlich ist, um eine Probe zu komprimieren) bei Lasten geringer als die Peak-Belastung von 2 psi zu widerstehen, gerade nachdem sie stark auf einmal komprimiert worden ist. Ein Beibehalten solcher nass-elastischen Eigenschaften wird dahingehend angenommen, dass es zu dem Gefühl für das Material dann beiträgt, wenn es in saugfähigen Gegenständen verwendet wird, und kann dabei helfen, den saugfähigen Gegenstand gegen den Körper des Trägers angepasst zu halten, zusätzlich zu den allgemeinen Vorteilen, die dann erreicht werden, wenn eine Struktur ihr Porenvolumen beibehalten kann, wenn sie nass ist.
Die hydrophob behandelten, saugfähigen Bahnen dieser Erfindung und die unbehandelten, selbst hydrophilen Basisblätter, die beim Herstellen dieser Erfindung verwendet werden, können eine oder mehrere der vorstehenden Eigenschaften zeigen. Genauer gesagt können die saugfähigen Bahnen und Basisblätter eine nass-komprimierte Masse von ungefähr 6 Kubikzentimetern pro Gramm oder größer, noch genauer von ungefähr 7 Kubikzentimetern pro Gramm oder größer, noch genauer von ungefähr 8 Kubikzentimetern pro Gramm oder größer, und noch genauer von ungefähr 8 bis 13 Kubikzentimetern pro Gramm, haben. Das Kompressions-Verhältnis kann ungefähr 0,7 oder geringer, noch genauer ungefähr 0,6 oder geringer, noch genauer ungefähr 0,5 oder geringer, und noch genauer von 0,4 bis ungefähr 0,7, betragen. Auch können sie ein Nass-Rückfeder-Verhältnis von ungefähr 0,6 oder größer, noch genauer von ungefähr 0,7 oder größer, noch genauer von ungefähr 0,85 und noch genauer von ungefähr 0,8 bis ungefähr 0,93, haben. Das Belastungs-Energie-Verhältnis kann ungefähr 0,6 oder größer, noch genauer 0,7 oder größer, noch genauer ungefähr 0,8 oder größer, und noch genauer von ungefähr 0,75 bis ungefähr 0,9, sein. Die Endmasse kann ungefähr 8 Kubikzentimeter pro Gramm oder größer, oder bevorzugt ungefähr 12 cm pro Gramm oder größer, betragen.
„In-Ebene-Permeabilität" („In-Plane Permeability"). Eine wichtige Eigenschaft von porösen Medien, insbesondere für saugfähige Produkte, ist die Permeabilität in Bezug auf einen Flüssigkeitsfluss. Die komplexen, miteinander verbundenen Durchgangswege zwischen den festen Partikeln und den Grenzen eines porösen Mediums bilden Routen für eine Fluid-Strömung, die einen wesentlichen Strömungs-Widerstand aufgrund der Enge der Kanäle und der Gewundenheit der Durchgangswege bieten können.
Für Papier wird eine Permeabilität üblicherweise in Angaben von Gasströmungsraten durch ein Blatt angegeben. Diese Praxis ist zum Vergleichen von ähnlichen Blättern nützlich, charakterisiert allerdings nicht wirklich die Wechselwirkung eines strömenden Fluids mit der porösen Struktur und liefert keine direkten Informationen über eine Strömung in einem nassen Blatt. Die standardmäßige Ingenieur-Definition einer Permeabilität führt zu einem nützlicheren Parameter, obwohl er weniger einfach gemessen ist. Die Standard-Definition basiert auf dem Gesetz von Darcy (siehe F. A. L. Dullien, Porous Media: Fluid Transport and Pore Structure, Academic Press, New York, 1979), das, für eine eindimensionale Strömung, angibt, dass die Geschwindigkeit einer Fluid-Strömung durch ein gesättigtes, poröses Medium direkt proportional zu dem Druckgradienten ist:
wobei V die oberflächliche Geschwindigkeit ist (Strömungsrate dividiert durch den Flächenbereich), K die Permeabilität ist, μ die Fluid-Viskosität ist und ΔP der Druckabfall in der Strömungsrichtung über einen Abstand L ist. Die Einheiten von K sind m². In Gleichung (1) ist die Permeabilität ein empirischer Proportionalitäts-Parameter, der eine Flüssigkeits-Geschwindigkeit mit einem Druckabfall und der Viskosität verknüpft. Für ein homogenes Medium ist K keine Funktion von ΔP, von der Probenlänge oder der Viskosität, ist allerdings ein eigenspezifischer Parameter, der den Strömungs-Widerstand des Mediums beschreibt. In einem kompressiblen Medium wird die Permeabilität eine Funktion des Grads einer Kompression sein. Die Darcian'sche Permeabilität ist ein grundsätzlicher Parameter für Prozesse, die eine Fluid-Strömung in fasrigen Bahnen einsetzen.
Die Darcian'sche Permeabilität besitzt Einheiten eines Bereichs (m2) und ist für einfache, gleichförmige, zylindrische Poren proportional zu dem Querschnitts- Flächenbereich einer einzelnen Pore. Allerdings kann die Permeabilität der meisten, realen Materialien nicht von einer optischen Bewertung der Porengröße vorhergesagt werden. Eine Permeabilität wird nicht nur durch die Porengröße bestimmt, sondern auch als Porenorientierung, Gewundenheit und die Zwischenverbindungen. Große Poren in dem Körper eines Objekts können für eine Fluid-Strömung zugänglich sein oder können nur durch sehr kleine Poren zugänglich sein, die einen hohen Strömungs-Widerstand bieten. Gerade mit einer vollständigen, dreidimensionalen Beschreibung des Porenraums eines Materials von einer Röntgenstrahlen-Tomographie oder anderen Bilderzeugungs-Techniken ist es schwierig, die Permeabilität vorherzusagen oder zu berechnen. Permeabilitäts- und Porengrößenbestimmungen sind zu bestimmten Teilen an Informationen über ein Material in Bezug gesetzt. Zum Beispiel kann ein Metallblech mit diskreten, sich nicht überlappenden Löchern, die darin eingestanzt sind, sehr große Poren (die Löcher) haben, während es noch eine vernachlässigbare In-Ebene-Permeabilität besitzt. Schweizer Käse besitzt viele große Poren, besitzt allerdings typischerweise eine vernachlässigbare Permeabilität in irgendeiner Richtung, ohne dass er in Scheiben so dünn unterteilt ist, dass sich die einzelnen Löcher von einer Seite zu der anderen der Käseprobe erstrecken können.
Die meisten Studien über eine Permeabilität in Papier haben sich auf einen Fluss in der z-Richtung (normal zu der Ebene des Blatts) gerichtet, was von einer praktischen Wichtigkeit bei dem Nasspressen und andern Einheits-Operationen ist. Allerdings ist Papier ein anisotropes Material (siehe zum Beispiel E. L. Back, „The Pore Anisotropy of Paper Products an Fibre Building Boards", Svensk Papperstidning, 69: 219 (1966)), was bedeutet, dass die Fluidströmungs-Eigenschaften eine Funktion einer Richtung sind. In diesem Fall werden unterschiedliche Strömungs-Richtungen so erscheinen, dass sie unterschiedlich erscheinende Permeabilitäten haben. Die vielen Möglichkeiten einer Strömungs-Richtung und von Druckgradienten in einem solchen Medium können mit einer multidimensionalen Form des Gesetzes nach Darcy erfasst werden,
wobei v der Oberflächen-Geschwindigkeitsvektor (volumetrische Strömungsrate geteilt durch den Querschnitts-Flächenbereich der Strömung) ist, μ die Viskosität des Fluids ist, K ein Tensor einer zweiten Ordnung ist und ∇P der Druckgradient ist. Falls ein kartesisches Koordinatensystem so ausgewählt wird, um den prinzipiellen Strömungs- Richtungen des porösen Mediums zu entsprechen, dann wird der Permeabilitäts-Tensor eine diagonale Matrix (siehe Jacob Bear, „Dynamics of Fluids in Porous Media.," American Elsevier, New York, NY, 1972, Seiten 136–151):
wobei K_x, K_y und K_z die prinzipiellen Permeabilitäts-Komponenten in den x-, y- und z-Richtungen, jeweils, sind. In Papier werden diese Richtungen allgemein der Querrichtung (die hier als y angenommen wird) und der Maschinenrichtung (die hier als x angenommen wird, die Richtung der maximalen In-Ebene-Permeabilität) in der Ebene und der Quer- oder Dicken-Richtung (z) entsprechen. Demzufolge kann die anisotrope Permeabilität von typischem mittels Maschine hergestelltem Papier mit den drei Permeabilitäts-Parametern charakterisiert werden, einer für die Maschinen-Richtung, einer für die Quer-Richtung und einer für die z-Richtung. (In einigen Fällen, die dann, wenn unausbalancierte Strömungen in der Headbox der Papiermaschine vorhanden sind, kann die Richtung einer maximalen Permeabilität gleich zu der Maschinenrichtung versetzt sein; die Richtung einer maximalen In-Ebene-Permeabilität und die Richtung orthogonal zu dieser sollte für die x-, y-Richtungen, jeweils, in diesem Fall verwendet werden.) In Laborblättern kann keine Vorzugsrichtung einer Orientierung für Fasern vorhanden sein, die in der Ebene liegen, so dass die Werte einer Permeabilität für die x- und y-Richtung gleich sein sollten (mit anderen Worten ist ein solches Blatt in der Ebene isotrop).
Im Hinblick auf die vergangene Konzentration auf die Permeabilität in der z-Richtung in Papier ist die In-Ebene-Permeabilität (sowohl K_x als auch K_y sind In-Ebene-Faktoren) in einer Vielfalt von Anwendungen wichtig, insbesondere in saugfähigen Gegenständen. Körperfluide oder andere Fluide, die in den saugfähigen Gegenstand fließen, treten gewöhnlich in den Gegenstand in einen schmalen, lokalisierten Bereich ein. Eine effiziente Verwendung des saugfähigen Mediums erfordert, dass das ankommende Fluid seitlich durch eine In-Ebene-Strömung in dem saugfähigen Gegenstand verteilt wird, ansonsten kann die lokale Kapazität des Gegenstands, um die ankommende Flüssigkeit zu handhaben, sehr stark sein, was zu einer Leckage und einer schlechten Nutzung des saugfähigen Kerns führt. Die Fähigkeit von Fluid, in der Ebene des Gegenstands zu fließen, ist eine Funktion der Antriebskraft für die Fluid-Strömung, was eine Kombination ei ner kapillaren Dochtwirkung und eines hydraulischen Drucks von einer Fluidquelle und der Fähigkeit des porösen Mediums, eine Strömung zu leiten, sein kann, was in einem großen Umfang durch die Darcian'sche Permeabilität des Materials beschrieben ist. Eine Zweiphasen-Strömung und Nicht-Newton'sche Flüssigkeiten oder Suspensionen verkomplizieren die Physik, allerdings ist die In-Ebene-Permeabilität des porösen Mediums ein kritischer Faktor für eine schnelle In-Ebene-Verteilung von Flüssigkeits-Ansammlungen. Insbesondere in dem Fall einer Abführung von Urin, wo Flüssigkeits-Strömungsraten weit oberhalb der Fähigkeit der kapillaren Kräfte auftreten können, wird eine hohe In-Ebene-Permeabilität in der Aufnahmeschicht benötigt, um dem Fluid zu ermöglichen, seitlich verteilt zu werden, im Gegensatz dazu, dass es leckagemäßig heraustritt.
Während sich viele vergangene Studien einer Flüssigkeits-Permeabilität in Papier ausschließlich auf ein Messen von K_z für eine Strömung in z-Richtung konzentrierten, haben auch neuere Verfahren ein Messen der Permeabilität in der Ebene des Papierblatts gelehrt. J. D. Lindsay und P. H. Brady lehren Verfahren für Permeabilitäts-Messungen für die In-Ebene- und z-Richtung von gesättigtem Papier in „Studies of Anisotropic Permeability with Applications to Water Removal in Fibrous Webs: Part I", Tappi J., 76(9): 119–127 (1993), und „Studies of Anisotropic Permeability with Applications to Water Removal in Fibrous Webs: Part II", Tappi J., 76(11): 167–174 (1993). Dazu in Bezug stehende Verfahren sind von K. L. Adams, B. Miller und L. Rebenfeld in „Forced In-Plane Flow of an Epoxy Resins in Fibrous Networks", Polymer Engineering and Science, 26(20): 1434–1441 (1986); J. D. Lindsay in „Relative Flow Porosity in Fibrous Media: Measurements and Analysis, Including Dispersion Effects", Tappi J., 77(6): 225–239 (Juni 1994); J. D. Lindsay and J. R. Wallin, „Characterization of In-Plane Flow in Paper", AlChE 1989 und 1990 Forest Products Symposium, Tappi Press, Atlanta, GA (1992), Seite 121; and D. H. Horstmann, J. D. Lindsay, und R. A. Stratton, „Using Edge-Flow Tests to Examine the In-Plane Anisotropic Permeability of Paper", Tappi J., 74(4): 241 (1991), veröffentlicht worden.
Das Basisverfahren, das in den meisten dieser Veröffentlichungen verwendet ist, ist die Injektion von Fluid in die Mitte einer Papierscheibe, die zwischen zwei flachen Oberflächen begrenzt ist, um das Fluid dazu zu bringen, in der radialen Richtung zu fließen, von dem Injektionspunkt an der Mitte der Scheibe zu der äußeren Kante der Scheibe fortschreitend. Dies ist in 9 dargestellt, die ein Blatt 41 zeigt, in dem ein zentrales Loch 42 gestanzt worden ist und in das Fluid mittels einer Injektionsöffnung derselben Größe wie das gestanzte Loch injiziert wird. Fluid wird dazu gebracht, zu der äußeren, radialen Kante 43 zu fließen. Für ein flüssigkeitsgesättigtes Blatt einer konstanten Dicke, das einer gleichförmigen, radialen Fluid-Strömung in der Art und Weise unterworfen wird, die in der Arbeit von Lindsay et al. beschrieben ist, ist die Gleichung, die sich auf die durchschnittliche In-Ebene-Permeabilität in Bezug auf eine Fluid-Strömung bezieht:
wobei R₀ der Radius der Papierscheibe 41 ist, R_i der Radius des zentralen Lochs 42 in der Probe ist, in das Fluid über die Injektionsöffnung injiziert wird; L_p die Dicke des Papiers ist; ΔP der konstante Druck oberhalb des Atmosphärendrucks ist, bei dem Fluid in die Scheibe injiziert wird (der Messdruck an der Injektionspore); Q die volumetrische Strömungsrate von Flüssigkeit ist, und K_r die In-Ebene-Permeabilität ist, technisch die durchschnittliche, radiale Permeabilität, definiert als der Durchschnitt der zwei In-Ebene-Permeabilitäts-Komponenten. Der Scheiben-Durchmesser beträgt 12,7 cm (5 Inch). Das zentrale Einlassloch 42 war übereinstimmend 0,0953 cm (0,375 Inch) (3/8 Inch) und wurde unter Verwendung eines Papier-Stanz-Werkzeugs erzeugt. Die Testvorrichtung für In-Ebene-Permeabilitäts-Messungen ist in 10 und 11 gezeigt, die im Prinzip ähnlich zu der Vorrichtung ist, die durch Lindsay und Brady, zuvor zitiert ist, gelehrt ist. Ein Rohr 45 verbindet Wasser von einem Wasserreservoir zu einer Injektionsöffnung, gebohrt in einer 2,54 cm (1 Inch) dicken Plexiglas-Trageplatte 45. (Die Trageplatte ist transparent, um ein Beobachten der genässten Probe zu ermöglichen, insbesondere in Fällen, wenn eine wässrige Farblösung in die Probe injiziert wird. Ein Spiegel unter einem Winkel von 45° unterhalb der Trageplatte erleichtert ein Betrachten und eine Fotografie.) Das Wasserreservoir 51 liefert eine nahezu konstante, hydraulische Höhe 49 für eine Fluidinjektion während des Tests. Die volumetrische Strömungsrate wird durch Feststellen der Änderung in der Masse des Wasserreservoirs als eine Funktion der Zeit, und Umwandeln der Wassermassen-Flussrate zu einer volumetrischen Strömungsrate, erhalten. Mittels Vakuum entlüftetes, deionisiertes Wasser bei Raumtemperatur wird verwendet.
Unter Verwendung der Vorrichtung wird eine Papierscheibe 41, geschnitten so, dass sie einen Durchmesser von 12,7 cm (5 Inch) besitzt und einen Durchmesser eines zentralen Lochs von 0,0952 cm (0,375 Inch) besitzt, auf der Trageplatte 46 über der Injektionsöffnung 44 (mit einem Durchmesser von 0,0952 cm (0,375 Inch) platziert und wird dann mit Wasser gesättigt. Die F1uid-Injektionsleitung 45 und die Injektionsöffnung 44 sollten mit Wasser gefüllt sein und es sollte sich bemüht werden, zu vermeiden, dass Luftblasen in dem Blatt oder in dem Injektionsbereich eingefangen werden. Um dabei zu helfen, Lufttaschen zu beseitigen, sollte die Probe 41 sanft in der Mitte gebogen werden, wenn sie auf die Nass-Trageplatte platziert wird, um einen Flüssigkeitskontakt in der Mitte der Probe einzuleiten; die Kanten können dann stufenweise so herabgelassen werden, um eine keilähnliche Bewegung des Flüssigkeits-Meniskus zu erzeugen, um Luftblasen von unterhalb des Blatts herauszubringen. Mehrlagige Stapel aus Blättern können in derselben Art und Weise gehandhabt werden, obwohl ein vorbereitendes Probennässen benötigt werden kann, um Zwischenlagen-Luftblasen zu entfernen. Das Ziel beim Entfernen von Luftblasen ist dasjenige, die Strömungsblockade zu verringern, die eingeschlossene Luftblasen verursachen können.
Wenn sich einmal die genässte Probe an Ort und Stelle befindet, wird eine zylindrische Metall-Auflageplatte 47, 12,7 cm (5 Inch) im Durchmesser, sanft auf die Oberseite der Probe herabgelassen, um eine konstante, kompressive Last zu erreichen und um eine Referenzfläche auf deren Oberseite für eine Dickenmessung mit Verdrängungs-Messeinrichtungen 48 zu schaffen. Drei Verdrängungs-Messeinrichtungen 48 werden verwendet, beabstandet ungefähr gleichmäßig um die Kante der Oberseite des Metall-Zylinders 47 herum, um die durchschnittliche Dicke des Blatts 41 zu messen. Die Probendicke wird dann als der Durchschnitt der drei Verdrängungs-Werte relativ zu einem Nullpunkt, wenn keine Probe vorhanden ist, verwendet. Eine geeignete Dicken-Messeinrichtung ist der Mitutoyo Digimatic Indicator, Modell 543-521-1, mit einem Hub von 5,08 cm (2 Inch) (Laufabstand der Kontaktspindel) und einer Präzision von 1 Mikrometer. Die Dicken-Messeinrichtungen sind fest relativ zu der Trageplatte befestigt. Die kontaktierenden Spindeln der Dicken-Messeinrichtung können angehoben oder heruntergelassen werden (ohne Ändern der Position des Gehäuses der Messeinrichtung), und zwar unter Verwendung eines Kabels, um einen Freiraum zum Bewegen der Metall-Auflageplatte auf der Probe zu schaffen. Die kleine Kraft, die durch die Dicken-Messeinrichtungen 48 aufgebracht wird, sollte zu dem Gewicht der Metall-Auflageplatte 47 hinzugefügt werden, um die gesamte Kraft, aufgebracht auf die Probe 41, zu erhalten; diese Kraft sollte, wenn sie durch den Querschnitts-Flächenbereich der Probe und der Auflageplatte geteilt wird, 5516 Pa (0,8 psi) sein.
Eine hydraulische Höhe von 33 cm (13 Inch) wird dazu verwendet, die Flüssigkeits-Strömung anzutreiben. Die Höhe ist der vertikale Abstand 49 zwischen der Wasserleitung 50 des Vorratsreservoirs 51 und der Ebene der Probe 41. Diese Höhe wird durch Anordnen einer Wasserflasche 51, gefüllt bis zu einem spezifizierten Niveau 50, auf einer Masse-Balance 52 unter einer festgelegten Höhe relativ zu der Trageplatte 46, auf der die Probe ruht, erreicht. Wenn die Probe auf der Trageplatte platziert wird, befindet sich das Wasserreservoir unter einer solchen Höhe, dass das Wasserniveau 50 in dem Reservoir nahezu dasselbe wie (oder leicht größer als) die Trageplatte 46 ist, auf der die Probe ruht. Wenn die Probe befeuchtet worden ist und unter der kompressiven Last der Metall-Auflageplatte platziert ist, dann wird das Wasserreservoir angehoben und auf einer Masse-Balance 52 so platziert, dass das Wasserniveau 33 cm (13 Inch) oberhalb der Trageplatte liegt. Ein Zeitgeber wird aktiviert und die Masse des Wasserreservoirs wird unter Intervallen von 20 Sekunden oder 30 Sekunden für mindestens 90 Sekunden aufgezeichnet. Die Dicken-Auslesungen der drei Messeinrichtungen werden auch regelmäßig während des Tests aufgezeichnet. Um ein Kräuseln zu verringern, sollte der gesättigten Probe ermöglicht werden, sich unter der kompressiven Last für mindestens 30 Sekunden zu vergleichsmäßigen, bevor die Wasserflasche angehoben wird und eine erzwungene Strömung durch die Probe beginnt.
Die Änderung in der Masse des Wasserreservoirs als eine Funktion einer Zeit ergibt die Massen-Flussrate, die einfach in eine volumetrische Strömungsrate zur Verwendung in Gleichung 4 umgewandelt werden kann. Normale Ingenieurprinzipien sollten verwendet werden, um sicherzustellen, dass die geeigneten Einheiten (vorzugsweise Si-Einheiten) beim Anwenden der Gleichung 4 verwendet werden.
Beim Durchführen von In-Ebene-Permeabilitäts-Messungen ist es wichtig, dass die Probe gleichförmig gegen die begrenzenden Oberflächen komprimiert wird, um große Kanäle oder Öffnungen zu verhindern, die Pfade eines geringsten Widerstands für eine wesentliche Flüssigkeits-Strömung liefern würden, die viel von der Probe im Bypass vorbeiführen könnten. Idealerweise wird die Flüssigkeit gleichförmig durch die Probe fließen, und dies kann durch Einspritzen eines gefärbten Fluids in die Probe und Beobachten der Form des gefärbten Bereichs durch die transparente Trageplatte festgestellt werden. Der injizierte Farbstoff sollte sich gleichförmig von dem Injektionspunkt aus ausbreiten. In isotropen Proben sollte die Form des sich bewegenden Farbbereichs nahezu kreisförmig sein.
In Materialien mit einer In-Ebene-Anisotropie sollte, aufgrund einer Faserorientierung oder einer strukturellen Orientierung in kleinem Maßstab, die Form des Farbstoffbereichs oval oder elliptisch und nahezu symmetrisch um den Injektionspunkt sein. Ein geeigneter Farbstoff für solche Tests ist Versatint Purple II, hergestellt von Milliken Chemical Corp. (Inman, SC). Dies ist ein flüchtiger Farbstoff, der nicht auf Zellulose absorbiert, was eine einfache Visualisierung eines Flüssigkeits-Flusses durch das fasrige Medium ermöglicht.
Wie in den Beispielen dargestellt werden wird, besitzen die Bahnen und Basisblätter dieser Erfindung eine sehr hohe In-Ebene-Permeabilität. Die In-Ebene-Permeabilität kann ungefähr 0,1 × 10^–1 Quadratmeter oder größer, noch genauer ungefähr 0,3 × 10^–10 Quadratmeter oder größer, noch genauer ungefähr 0,5 × 10^–10 Quadratmeter oder größer, noch genauer von ungefähr 0,5 × 10^–10 bis ungefähr 8 × 10^–10 Quadratmeter, und noch genauer von ungefähr 0,8 × 10^–10 bis ungefähr 5 × 10^–10 Quadratmeter, sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Querschnitt einer saugfähigen Bahn, die ein konturiertes, elastisches Basisblatt besitzt, das Zonen eines hydrophoben Materials besitzt, geeignet zur Verwendung beim Bilden von Bahnen, die sich unter Nasswerden expandieren können, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt die saugfähige Bahn der 1 in Kontakt mit einer unterlegenden, saugfähigen, fasrigen Schicht.
3 zeigt die saugfähige Bahn der 1, verbunden an einem umgekehrten Basisblatt, das eine ähnliche Topografie besitzt.
4 zeigt eine Papiermaschine, die zum Herstellen des konturierten, elastischen Basisblatts, hergestellt in 1, geeignet ist.
5 zeigt eine Version der 2, in der die niedrigen Bereiche des Basisblatts mit Öffnungen versehen sind.
6 zeigt ein Muster aus hydrophobem Material, gedruckt auf einem hydrophilen Basisblatt.
7 zeigt ein Höhen-Profil und mehrere Materiallinien, um die Definition einer Material-Oberflächenkurve und der P10 Höhe darzustellen.
8 zeigt ein CADEYES Profil für Probe 13.
9 zeigt Porträts des Strömungsmusters in einer Papierscheibe während einer In-Ebene-Permeabilitäts-Messung (Winkelansicht).
10 zeigt eine Seitenansicht der In-Ebene-Permeabilitäts-Vorrichtung.
11 zeigt eine Draufsicht der Messing-Auflageplatte und der Dicken-Messeinrichtungen in der In-Ebene-Permeabilitäts-Vorrichtung.
12 zeigt die Grauskalierungs-Höhen-Karte eines Abschnitts eines nicht gekreppten Gewebe-Basisblatts, die relativ hohen Bereiche als leicht grau und die niedrigeren Bereiche als ein dunkleres Grau oder schwarz darstellend.
13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Basisblatts, auf dem ein hydrophobes Material, geeignet zur Verwendung beim Bilden von Bahnen, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, niedergeschlagen worden ist.
14 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Basisblatts, auf dem hydrophobe Fasern durch eine mit Öffnung versehene Bahn vorgesehen sind.
15 zeigt eine grafische Darstellung von mittleren Rewet-Werten und 95% Konfidenz-Intervallen für Proben von Beispiel 1.
16 zeigt eine Tabelle von physikalischen Eigenschafts-Ergebnissen der Beispiele 3–6.
17 zeigt eine Tabelle von physikalischen Eigenschafts-Ergebnissen für Beispiele 7–10.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Wie vorstehend beschrieben ist, weisen die saugfähigen Bahnen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von hydrophob behandelten Bereichen, umgeben durch selbst hydrophile, zelluloseartige Bereiche, auf. Unter einem Nassmachen ist die Bahn expandierbar so, dass die hydrophob behandelten Bereiche vorzugsweise relativ zu den hydrophilen Bereichen erhöht sind.
Solche Bahnen können durch Kalandern bestimmter, dreidimensionaler Basisblätter gebildet werden. Zum Beispiel kann ein ausgezeichnetes Handtuch entsprechend der Erfindung durch vorteilhaftes Gebrauchmachen von der ungewöhnlich hohen Nass-Elastizität von nicht gekreppten, nicht kompressiv getrockneten Basisblättern, insbesondere von solchen, die elastische Fasern enthalten, wie beispielsweise Hochertragsfasern, und Nass-Versteifungs-Mittel enthalten, gemacht werden. Die Faser-Faser-Bindungen von solchen Blättern weisen Wasserstoff- und kovalente Bindungen auf, die während eines nicht kompressiven Trocknens gebildet werden, während sich das Blatt in einer geformten, dreidimensionalen Struktur befindet. Während ein Kalandern ein solches Basisblatt glätten kann, sind viele der Bindungen ungestört. Wenn das Basisblatt später nass gemacht wird, können die anschwellenden Fasern von den Spannungen, aufgebracht durch das Kalandern, entlastet werden, und können zu der Struktur zurückkehren, die während des Trocknens erreicht ist. In einem Sinne sind die Bindungen in einem Speicher der Basisblatt-Struktur, erreicht während des Trocknens und Härtens von Nass-Versteifungs-Harzen, verriegelt worden. Deshalb ist es möglich, ein kalandertes, flaches Basisblatt zu präparieren, das zu einem massigeren, dreidimensionalen Zustand unter einem Nassmachen zurückkehren kann, wie dies in der parallel hierzu anhängigen, eigenen Anmeldung Serial-Nummer 60/013,308, angemeldet am 8. März 1996, für D. Hollenberg et al., offenbart ist. Ein solches Material, das „dünn ist, wenn es trocken ist, dick ist, wenn es nass ist", kann in vorteilhafter Weise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Durch Hinzufügen von hydrophobem Material zu den erhöhten Bereichen eines Basisblatts und dann durch Kalandern des Basisblatts, oder alternativ durch Hinzufügen von hydrophobem Material zu dem zuvor hohen Flecken nach einem Kalandern, wird eine relativ dünne, flache, saugfähige Bahn erzeugt, die hydrophile und hydrophobe Bereiche in im Wesentlichen derselben Ebene besitzt. Diese Struktur kann Fluide gut unter einem Kontakt absorbieren, da sich hydrophile Bereiche in Kontakt mit dem Fluid befinden. Allerdings expandiert, nach einem Nassmachen, die saugfähige Bahn so, dass sich die nass anfühlenden, hydrophilen Bereiche nicht länger in direktem Kontakt mit der Haut befinden, wobei sich die trocken anfühlenden, hydrophoben Bereiche in Kontakt mit der Haut anheben werden. Einige Beispiele von dreidimensionalen Basisblättern, die dazu verwendet werden können, Bahnen zu erzielen, die unter einem Nassmachen expandieren, und zwar gemäß der Erfindung, werden in Bezug auf die 1 bis 17 diskutiert.
1 zeigt einen Querschnitt eines konturierten, selbst hydrophilen Basisblatts 1, vorzugsweise eines elastischen Zellulosegewebeblatts, auf dem hydrophobes Material 2 auf den obersten Bereichen 3 des konturierten Basisblatts niedergeschlagen worden ist, um eine saugfähige Verbund-Bahn zu bilden. Die obere Seite der Bahn, die das hydrophobe Material 2 besitzt, kann als eine die Haut berührende Schicht eines Oberseitenblatts oder einer Auskleidung in einem saugfähigen Gegenstand dienen. Das hydrophobe Material ist vorzugsweise nur auf den erhöhten Bereichen des Basisblatts vorhanden, wie dies dargestellt ist, vorzugsweise in nicht mehr als ungefähr 50% der Dicke des Basisblatts, noch genauer nicht mehr als ungefähr 20% der Dicke des Basisblatt, und noch bevorzugter nicht mehr als ungefähr 10% der Dicke des Basisblatts, eindringend. Für einige Produkte ist es erwünscht, dass das hydrophobe Material nahezu ausschließlich auf der oberen (äußeren) Fläche der Fasern auf der oberen Fläche des Basisblatts liegt, mit nur einer sehr geringen Eindringung in das Basisblatt selbst. Die Niederschläge des hydrophoben Materials besitzen allgemein eine Dicke, die sich einen bestimmten Abstand oberhalb des unterlegenden, hydrophilen Basisblatts anhebt. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand oberhalb des unterlegenden, hydrophilen Basisblatts geringer als 3 mm, geringer als 0,5 mm, geringer als 0,1 mm, geringer als 0,05 mm, oder zwischen 0,05 und 0,5 mm, betragen. In einigen bevorzugten Ausführungsformen kann die Dicke der hydrophoben Niederschläge relativ zu der lokalen Dicke des hydrophilen Basisblatts geringer als 50%, alternativ geringer als ungefähr 20%, und alternativ geringer als ungefähr 10%, oder zwischen ungefähr 5% und 25%, liegen.
Für die beste Funktionsweise im Hinblick auf eine Flüssigkeits-Absorption sollte die Dicke des Basisblatts vorzugsweise im Wesentlichen gleichförmig durch irgendeinen charakteristischen Querschnitt des Basisblatts hinweg vorliegen, wie dies charakteristisch für ungekreppte, durch Luft getrocknete Gewebe bzw. Vliese und andere Papierblätter ist, die durch stark nicht kompressive Mittel getrocknet worden sind. Ein solches Basisblatt ist relativ frei von Bereichen, die eine niedrige Permeabilität und eine niedrige, saugfähige Fähigkeit haben, und tendiert dazu, elastischer zu sein, wenn es nass ist. Die vertieften Bereiche 4 des Basisblatts sind im Wesentlichen hydrophil und können weitgehend als Öffnungen dienen, wie dies in einem mit Öffnungen versehenen Film der Fall ist, durch Vorsehen eines Porenraums, um Flüssigkeiten aufzunehmen, und durch Vorsehen von Bereichen in der Mitte des hydrophoben Materials, wo Flüssigkeit in ein saugfähiges Medium durch Dochtwirkung aufgenommen werden kann, wobei das Medium des hydrophilen Basisblatts selbst und optional ein unterlegender, saugfähiger Kern vorzugsweise in einem Flüssigkeit kommunizierenden Kontakt mit der Verbundbahn stehen. Der unterlegende, saugfähige Kern ist vorzugsweise eine fasrige Masse, wie beispielsweise eine Masse aus Flocken-Pulpe. Eine solche Ausführungsform ist in 2 gezeigt, wo das selbst hydrophile Basisblatt 1 in einem direkten Kontakt mit einer fasrigen Matte 5 steht. Für einen erhöhten Transport von Flüssigkeit aus der Verbundbahn heraus in die fasrige Matte hinein kann die fasrige Matte 5 mit einer heterogenen Struktur versehen sein, die hochdichte Bereiche mit kleinen Poren besitzt, um einen hohen Kapillardruck zu erreichen, um Flüssig keit aus der Verbundbahn herauszuziehen, während noch ein wesentlicher Anteil an Bereichen mit niedriger Dichte vorhanden ist, um einen ausreichenden Porenraum zu erreichen, um große Mengen an Flüssigkeit zu halten und um Bereiche mit hoher Permeabilität zu erzielen. Eine heterogen verdichtete, fasrige Matte 5 kann eine relativ dichte, obere Schicht in Kontakt mit dem Basisblatt 1 haben, oder sie kann ein Muster von verdichteten Bereichen, aufgebracht durch Prägen oder andere Mittel, vorzugsweise mit mindestens einigen der verdichteten Bereichen in direktem Kontakt mit den unteren, hydrophilen Bereich 4 des Basisblatts 1, haben.
Wie in 3 dargestellt ist, kann das selbst hydrophile Basisblatt 1 auch in Kontakt 9 mit einer Bahn mit einer ähnlichen Topografie stehen, mit Vertiefungen 7, um eine mehrlagige Struktur mit einem wesentlichen Zwischenlagen-Porenraum 8 zu bilden. Vorzugsweise schafft die Bahn eine Kombination der erwünschten Material-Eigenschaften: Nass-Elastizität, um eine Form und eine Masse beizubehalten, wenn sie nass ist; Absorptionsvermögen und gute Kapillarstruktur, um eine schnelle Aufnahme von Fluid in den hydrophilen Bereichen zu erreichen, Weichheit auf der oberen Fläche auf der Körperseite für einen verbesserten Komfort; Flexibilität für einen Komfort während der Benutzung; und eine dreidimensionale Kontur, um einen Kontaktbereich gegen den Körper zu verringern, was demzufolge zu einem geringeren, nassen Gefühl, wenn es nass ist, führt.
Das selbst hydrophile Basisblatt kann durch eine breite Vielfalt von Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise ist das Basisblatt, vor irgendeinem Kalandern, das erwünscht sein kann, durch eine dreidimensionale Struktur mit niedriger Dichte, erzeugt in einem wesentlichen Teil, bevor das Blatt ein Feststoff-Niveau (Trockenheits-Niveau) von ungefähr 60% oder höher und vorzugsweise ungefähr 70% oder höher, erreicht, charakterisiert. Geeignete, dreidimensionale Strukturen mit niedriger Dichte können durch eine Vielzahl von Mitteln, die im Stand der Technik der Papierherstellung, der Gewebeherstellung, und der Herstellung von einer nicht gewebten Bahn bzw. eines Vlieses, erreicht werden, einschließlich, allerdings nicht darauf beschränkt, der Verwendung von speziell behandelten Fasern mit hoher Masse, wie beispielsweise gelockten oder chemisch behandelten Fasern, als ein Additiv in dem Faserstoff, einschließlich der Fasern, die durch C. C. Van Haaften in „Sanitary Napkin with Cross-linked Cellulosy Layer", US-Patent Nr. 3,339,550, herausgegeben am 5. September 1967, gelehrt sind; mechanischer Lösemittel, wie beispielsweise differenzielle Geschwindigkeits-(„Rush")-Überführung zwischen Gewe ben bzw. Vliesen oder Drähten, was nachfolgend beschrieben ist; ein mechanischen Spannens oder „Nass-Spannens" der feuchten Bahn, einschließlich der Verfahren, die durch M. A. Hermans et al. in dem US-Patent Nr. 5,492,598, „Method for Increasing the Internal Bulk of Throughdried Tissue", herausgegeben am 20. Februar 1996, und M. A. Hermans et al., in dem US-Patent Nr. 5,411,636, „Method for Increasing the Internal Bulk of Wet-Pressed Tissue", herausgegeben am 2. Mai 1995 gelehrt sind; Formen der Faser auf einem dreidimensionalen Draht oder Gewebe, wie beispielsweise den Geweben, die durch Chiu et al. in dem US-Patent Nr. 5,429,686, „Apparatus for Making Soft Tissue Products", herausgegeben am 4. Juli 1995, umfassend eine differenzielle Geschwindigkeits-Übertragung auf oder von dem dreidimensionalen Draht oder Gewebe, offenbart sind; Nassprägen des Blatts; Hydroverschlingung von Fasern; Nasskreppen; und der optionalen Benutzung von chemischen Lösemitteln; erreicht werden. Selbst hydrophile Basisblätter können auch aus Kompositen aus synthetischen und Pulpe-Fasern hergestellt werden, mit einer Ausführungsform, die in dem ebenfalls eigenen US-Patent Nr. 5,389,202, „Process for Making a High Pulp Content Nonwoven Composite Fabric", herausgegeben am 14. Februar 1995 für Cherie H. Everhart et al., offenbart ist.
Luftgelegte Mischungen als Zellulose- und synthetischen Fasern liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Pulpe-Fasern für ein Luftlegen können durch Zerreiben bzw. Zermahlen, wie beispielsweise durch eine Hammermühle, oder durch andere Mittel, die im Stand der Technik bekannt sind, präpariert werden. Verfahren zum Bilden von luftgelegten Materialien sind ausreichend im Stand der Technik bekannt, einschließlich, zum Beispiel, der Verfahren, die von Dunning und Day in dem US-Patent Nr. 3,976,734, herausgegeben am 24. August 1976, und dem US-Patent Nr. 5,156,902, herausgegeben am 20. Oktober 1992 für Pieper et al., offenbart sind. Geeignete Papierherstellungs-Fasern für ein Luftlegen können Hartholz und Weichholz, Niedrig- und Hochertrags-Fasern und chemisch behandelte Fasern, wie beispielsweise merzerisierte Pulpen, chemisch versteifte oder quervernetzte Fasern, sulfonierte Fasern, und dergleichen, umfassen. Nützliche Faser-Präparations-Verfahren umfassen solche, die von Hermans et al. in dem US-Patent Nr. 5,501,768, herausgegeben am 26. März 1996, und in dem US-Patent Nr. 5,348,620, herausgegeben am 20. September 1994, offenbart sind. Faser-Weichmachungs-Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, können auch eingesetzt werden, einschließlich der Verbunde, die von Smith et al. in den US-Patenten Nr. 5,552,020, herausgegeben am 3. September 1996, offenbart sind. Die Pulpe-Fasern können in Luft oder Dampf mitgerissen werden und mit neu gebildeten, heißen, synthetischen Fasern aus einem Schmelzblas- oder Spinbondprozess kombiniert werden und die Pulpe-Fasern können mit einem Strom aus relativ kurzen, geschnittenen, synthetischen Fasern (vorzugsweise geringer als 22 mm in der Länge), mitgerissen in der Luft, gemischt werden. Bindemittel und Klebemittel können verwendet werden, um eine Stabilität und eine Nassfestigkeit auf die luftgelegte Struktur aufzubringen, oder Wärme kann aufgebracht werden, um teilweise einige der synthetischen Fasern zu schmelzen, um eine Bindung zu erreichen. Eine Ausführungsform weist Mischungen von Papierherstellungs-Fasern und schmelzgeblasenen Polymeren auf, bekannt als „Coform", wie dies in dem US-Patent Nr. 4,100,324, herausgegeben für Anderson et al.; dem US-Patent Nr. 4,879,170, herausgegeben für Radwanski et al.; und dem US-Patent Nr. 4,931,355, herausgegeben für Radwanski et al., gelehrt ist. Für die Zwecke dieser Erfindung sollten Schritte vorgenommen werden, um eine geeignete Struktur auf die Bahn aufzubringen. Solche Schritte können ein Bilden eines Siebs, das ein Muster von niedrigen und hohen Permeabilitäten besitzt, um eine Bahn mit einem gemusterten Basisgewicht und einer Dicke herzustellen, eine Punkt-Bindung, eine Muster-Bindung, Prägen, Herausziehen von Bereichen der Bahn in der z-Richtung, um die Oberfläche in einem vorbestimmten Muster aufzubrechen, Ultraschall-Muster-Bindung, Bahnaufreißen mit hydraulischen Flüssigkeits-Jets, usw., umfassen. In erwünschter Weise können die selbst hydrophoben, synthetischen Fasern so behandelt werden, um eine Benetzbarkeit in Bezug auf Wasser, Urin oder Menses, zu erhöhen, unter Verwendung von Verfahren, wie beispielsweise ein Beschichten mit einem oberflächenaktiven Mittel, einem Niederschlagen mit einem superkritischen Fluid aus oberflächenaktiven Mitteln, oder anderen, oberflächenaktiven Mitteln, auf der Faser-Oberfläche, einem Niederschlagen eines Proteins oder eines amphiphilen Proteins, einer Korona-Entladungs-Behandlung, einer Ozonisierung, einer Beschichtung mit hydrophilem Material, und dergleichen, umfassen. Wenn synthetische Fasern bei der Herstellung des Basisblatts verwendet werden, können sie 70% oder geringer bezogen auf das Gewicht des Basisblatts, vorzugsweise 40% oder geringer, noch bevorzugter 20% oder geringer, noch bevorzugter 10% oder geringer, und noch bevorzugter zwischen ungefähr 1% und ungefähr 10%, bilden. Alternativ kann die Bahn zwischen ungefähr 1% und ungefähr 10% an synthetischen Fasern aufweisen. Alternativ kann die Bahn zwischen un gefähr 1% und 50% an synthetischen Polymer-Fasern aufweisen. Ein niedrigerer Gehalt an synthetischer Faser ist allgemein erwünscht, um Kosten zu reduzieren, obwohl andere Faktoren wichtiger beim Bestimmen der optimalen Faser-Mischung für ein spezifisches Produkt sein können. Andere, geeignete Materialien zum Einsetzen in saugfähigen Gegenständen der vorliegenden Erfindung umfassen die weichen Bahnen von Tanzer et al. in dem US-Patent Nr. 5,562,645, herausgegeben am 8. Oktober 1996.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Basisblatt ein nassgelegtes Gewebe, hergestellt ohne Kreppen und getrocknet durch ein nicht kompressives Mittel. Techniken zum Herstellen solcher Blätter sind durch S. J. Sudall und S. A. Engel in dem US-Patent Nr. 5,399,412, „Uncreped Throughdried Towels and Wipers Having High Strength and Absorbency", herausgegeben am 21. März 1995; R. F. Cook and D. S. Westbrook in dem US-Patent Nr. 5,048,589, „Non-creped Hand or Wiper Towel", herausgegeben am 17. September 1991; und J. S. Rugowski et al., „Papermaking Machine for Making Uncreped Throughdried Tissue Sheets", US-5,591,309, 7. Januar 1997; offenbart.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des Basisblatts für die vorliegende Erfindung ist in 4 gezeigt. Zur Vereinfachung sind die verschiedenen Spannrollen, die schematisch verwendet werden, um die verschiedenen Bahnwege zu definieren, dargestellt, allerdings nicht nummeriert. Es wird ersichtlich werden, dass Variationen gegenüber der Vorrichtung und dem Verfahren, dargestellt in 4, vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Dargestellt ist ein Doppel-Draht-Former, der eine geschichtete Papierherstellungs-Headbox 10 besitzt, die Dampf 11 einer wässrigen Suspension aus Papierherstellungs-Fasern auf dem sich formenden Gewebe bzw. Vlies 13 injiziert oder niederschlägt, das dazu dient, die neu gebildete, nasse Bahn ausgangsseitig in dem Prozess zu stützen und zu tragen, wenn die Bahn teilweise bis zu einer Konsistenz von ungefähr 10% Trockengewicht entwässert ist. Ein zusätzliches Entwässern der nassen Bahn kann ausgeführt werden, wie beispielsweise durch Vakuumsaugen, während die nasse Bahn durch das formende Gewebe geschützt wird. Die Headbox 10 kann eine herkömmliche Headbox sein oder kann eine geschichtete Headbox sein, die dazu geeignet ist, eine mehrschichtige, unitäre Bahn zu bilden. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, relativ kurze oder gerade Fasern in einer Schicht des Basisblatts vorzusehen, um eine Schicht mit einem hohen Kapillardruck zu erhalten, während die andere Schicht relativ längere, massigere oder stärker gelockte Fasern für eine hohe Permeabili tät und eine hohe Absorptions-Fähigkeit und ein hohes Porenvolumen aufweist. Es kann auch erwünscht sein, unterschiedliche, chemische Mittel aufzubringen, um Schichten einer einzelnen Bahn zu separieren, um eine Trocken- und Nassfestigkeit, einen Porenraum, einen Benetzungswinkel, ein Aussehen, oder andere Eigenschaften einer Bahn, zu optimieren. Mehrere Headboxen können auch dazu verwendet werden, eine geschichtete Struktur zu erzeugen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
Die nasse Bahn wird von dem formenden Gewebe zu einem Übertragungsgewebe 17 überführt, das vorzugsweise unter einer niedrigeren Geschwindigkeit als das formende Gewebe läuft, um eine erhöhte Dehnung in die Bahn hineinzubringen. Dies wird üblicherweise als „Rush"-Übertragung bezeichnet. Ein nützliches Mittel zum Durchführen einer Rush-Übertragung ist in dem US-Patent Nr. 5,667,636, herausgegeben am 4. März 1997 für S. A. Engel et al., gelehrt. Die relative Geschwindigkeits-Differenz zwischen den zwei Geweben kann von 8–80 Prozent, vorzugsweise größer als 10%, noch bevorzugter von ungefähr 10 bis 60 Prozent und am bevorzugtesten von ungefähr 10 bis 40 Prozent, reichen. Eine Übertragung wird vorzugsweise mit der Unterstützung eines Vakuumschuhs 18 durchgeführt, so dass das formende Gewebe und das Übertragungsgewebe gleichzeitig an der voranführenden Kante des Vakuumschlitzes konvergieren und divergieren.
Die Bahn wird dann von dem Übertragungsgewebe zu dem Durchtrocknungsgewebe 19 mit der Hilfe einer Vakuum-Übertragungsrolle 20 oder eines Vakuum-Übertragungsschuhs übertragen, optional wiederum unter Verwendung einer Übertragung mit festgelegtem Spalt, wie dies zuvor beschrieben ist. Das Durchtrocknungsgewebe kann unter ungefähr derselben Geschwindigkeit oder einer unterschiedlichen Geschwindigkeit relativ zu dem Übertragungsgewebe laufen. Falls es erwünscht ist, kann das Durchtrocknungsgewebe unter einer langsameren Geschwindigkeit laufen, um weiterhin die Dehnung zu erhöhen. Eine Übertragung wird vorzugsweise mit einer Vakuum-Unterstützung durchgeführt, um eine Deformation des Blatts so sicher zu stellen, um mit dem durchtrockneten Gewebe übereinzustimmen, was demzufolge die erwünschte Masse und das erwünschte Aussehen ergibt. Geeignete, durchtrocknende Gewebe sind in dem US-Patent Nr. 5,429,686, herausgegeben für Kai Chiu et al., beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gewebe eine Skulptur-Schicht auf, die verlängerte, angehobene Elemente aufweist, die ein Seitenverhältnis von mindestens 4, vorzugsweise mindestens 6, noch bevorzugter mindestens 10, noch bevorzugter min destens 20, und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 8 und ungefähr 50, haben. Das Gewebe kann gewebt oder nicht gewebt sein. In einer Ausführungsform ist das Gewebe ein gewebtes Gewebe, wobei die die Last aufnehmende Schicht in Maschinenrichtung gewebte Hüllen und Querrichtungsrinnen aufweist, die Skulptur-Schicht zusätzliche Einhüllungen oder Rinnen in der Webung der die Last tragenden Schicht aufweist, wobei die höchsten Erhebungen der Skulptur-Schicht höher als die höchsten Erhebungen der die Last tragenden Schicht um ungefähr 0,1 mm oder größer, vorzugsweise 0,2 mm oder größer, noch bevorzugter ungefähr 0,5 mm oder größer, und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,4 mm und ungefähr 2 mm, sein können. Für die Zwecke eines Aufbringens einer verbesserten Dehnung in Querrichtung der Basisschicht sollten die verlängerten, angehobenen Elemente der Skulptur-Schicht vorzugsweise in der Maschinenrichtung orientiert sein.
Die Anzahl von lang gestreckten, angehobenen Elementen pro Quadratinch (2,54 cm im Quadrat) des Gewebes sollten zwischen ungefähr 5 und ungefähr 300, noch bevorzugter zwischen ungefähr 10 und ungefähr 100, betragen. Das sich ergebende, durchgetrocknete Basisblatt wird angehobene Bereiche haben, die vorzugsweise zwischen ungefähr 5 und ungefähr 300 Vorsprünge pro Quadratinch haben, mit einer Höhe relativ zu der Ebene des Basisblatts, die in einem nicht kalanderten Zustand und einem nicht gekreppten Zustand gemessen ist, von ungefähr 0,1 mm oder größer, vorzugsweise von 0,2 mm oder größer, noch bevorzugter von ungefähr 0,3 mm oder größer, und am bevorzugtesten von ungefähr 0,25 bis ungefähr 0,6 mm. Wenn die Struktur des Basisblatts einen relativ ebeneren Bereich mit sowohl Vorsprüngen als auch Vertiefungen, die davon ausgehen, besitzt, wird der relativ ebene Bereich als die Ebene des Basisblatts herangezogen. In einigen Strukturen kann eine Basisschichtebene nicht gut definiert sein. In solchen Fällen kann die Höhe des Vorsprungs relativ zu der charakteristischen Tiefe der tiefsten Eindrückungen gemessen werden. In jedem Fall kann die Vorsprungshöhe relativ zu der charakteristischen Tiefe der tiefsten Eindrückungen, gemessen in dem nicht kalanderten Zustand unter dem nicht gekreppten Zustand, ungefähr 0,1 mm oder größer, vorzugsweise 0,3 mm oder größer, noch bevorzugter ungefähr 0,4 mm oder größer, noch bevorzugter ungefähr 0,5 mm oder größer, und am bevorzugtesten von ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,2 mm, sein. In einer spezifischen Ausführungsform entsprechen die erhöhten Bereiche des Basisblatts erhöhten Erhebungen in Maschinenrichtung von einer Skulptur-Schicht eines dreidimen sionalen, durchtrocknenden Gewebes, verwendet dazu, eine nicht gekreppte, durchgetrocknete Bahn herzustellen. Bahnen, die auf diese Art und Weise gebildet sind, besitzen ungewöhnlich hohe Werte einer Querrichtungsdehnung vor einem Ausfall, gemessen in Standard-Zugtests, von 6% oder größer, vorzugsweise von 9% oder größer, und noch bevorzugter von 12% oder größer, und zwar aufgrund der hohen Querrichtungs-Topografie, die durch die erhöhten Elemente in Maschinenrichtung auf das durchtrocknende Gewebe aufgebracht sind. Die Dehnung in Maschinenrichtung kann durch eine Rush-Übertragung erhöht werden und kann mindestens so groß wie die Querrichtungsdehnung sein und vorzugsweise mindestens 10% oder mehr, vorzugsweise mindestens 14%, sein.
Das Niveau eines Vakuums, das für die Bahnüberführungen verwendet wird, kann von ungefähr 3 bis ungefähr 15 Inch Quecksilber (75 bis ungefähr 380 Millimeter Quecksilber), vorzugsweise ungefähr 5 Inch (125 Millimeter) Quecksilber, sein. Der Vakuumschuh (negativer Druck) kann durch die Verwendung eines positiven Drucks von der gegenüberliegenden Seite der Bahn unterstützt oder ersetzt werden, um die Bahn auf das nächste Gewebe zu blasen, zusätzlich zu oder als Ersatz für ein Saugen davon auf das nächste Gewebe mit Vakuum. Auch kann eine Vakuumrolle oder können Vakuumrollen verwendet werden, um den Vakuumschuhe (die Vakuumschuhe) zu ersetzen.
Die Bahn wird, während sie durch das durchtrocknende Gewebe gestützt ist, abschließend auf eine Konsistenz von ungefähr 94% oder größer durch die Durchtrocknungseinrichtung 21 getrocknet und danach zu einem Trägergewebe 22 übertragen. Die getrocknete Basisschicht 23 wird auf die Spule bzw. Haspel 24 unter Verwendung eines Trägergewebes 22 und eines optionalen Trägergewebes 25 transportiert. Eine optionale unter Druck gesetzte Drehrolle 26 kann verwendet werden, um eine Übertragung der Bahn von dem Trägergewebe 22 auf das Gewebe 25 zu erleichtern. Geeignete Trägergewebe für diesen Zweck sind Albany International 84M oder 94M und Asten 959 oder 937, wobei alle davon relativ glatte Gewebe sind, die ein feines Muster haben. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann ein Haspel-Kalandern oder ein darauf folgendes Off-Line-Kalandern verwendet werden, um die Glattheit und Weichheit des Basisblatts zu verbessern.
Die Basisschicht kann geschlitzt, perforiert oder mit Öffnungen, gebildet durch Schneiden, Stanzen, oder durch einen Durchstechungs-Vorgang, mit feinen Wasserjets, gebildet sein. Solche Perforationen oder Öffnungen können bei der Übertragung des Fluids in einen unterlegenden, saugfähigen Kern unterstützen. Vorzugsweise sind die Öff nungen nahe oder innerhalb vertiefter Bereiche der konturierten Basisschicht, die als hydrophile Zonen dienen, vorgesehen. 5 zeigt einen Querschnitt einer solchen Anordnung, in der die Basisschicht 1 mit Perforationen 27 in den niedrigen, hydrophilen Bereichen versehen worden ist.
Ein gleichzeitiges Bilden von Öffnungen in dem nicht gewebten Material mit der unterlegenden Basisschicht, wobei die nicht gewebte Bahn und die Basisschicht gleichzeitig mit Öffnungen versehen werden, wie beispielsweise mit einer Bildung von Öffnungen mittels Stiften einer Zweischicht-Struktur, ist innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich, allerdings nicht bevorzugt. Eine gleichzeitige Öffnungsbildung tendiert dazu, hydrophobes Material von der nicht gewebten Bahn über das hydrophile Material des Basisblatts in den Öffnungen zu platzieren, so dass das Fluid, das in die Öffnung eintritt, in einer hydrophoben Barriere zwischen dieser und des Basisblatts eingeschlossen werden könnte. Es ist erwünscht, dass Fluid, das in die Öffnungen eintritt, in der Lage ist, in die Basisschicht zu fließen. Öffnungen in dem Basisblatt können einen darauf folgenden Transport in den unterlegenden Kern erhöhen, allerdings sollten die hydrophoben Eigenschaften des Basisblatts positiv zu der Fluid-Handhabungseigenschaft des Verbund-Abdeckmaterials beitragen.
7 bis 11 sind zuvor diskutiert worden.
12 zeigt einen repräsentativen Bereich einer Grauskalierung-Höhen-Karte einer Basisschicht-Struktur von potenziellem Wert für die vorliegende Erfindung, erhalten durch das CADEYES Moiré Interferometer (Medar, Inc. Farmington Hills, MI), mit einem Sichtfeld von 38 mm. Das Gewebe ist eine nicht gekreppte, durch Luft getrocknete Struktur, die eine Oberflächentiefe von ungefähr 0,3 mm besitzt. Vorzugsweise ist die Basisschicht vor einem vollständigen Trocknen strukturiert oder geformt, um eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe in der erwünschten Struktur von 0,1 mm oder größer, bevorzugt von ungefähr 0,3 mm oder größer, noch bevorzugter von ungefähr 0,4 mm oder größer, noch bevorzugter von ungefähr 0,5 mm oder größer, und am bevorzugtesten von ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,8 mm, aufzubringen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält die Basisschicht weiterhin mindestens 10% bezogen auf das Gewicht an Pulpe-Fasern mit hohem Ertrag oder einer Nass-Elastizität und eine effektive Menge an Nass-Verfestigungs-Harz, so dass das Nass:Tocken-Zugverhältnis mindestens ungefähr 0,1 beträgt. Die obersten, erhöhten Bereiche des Basisblatts bieten vorzugsweise ein relativ glattes und flaches Plateau, um gegen die Haut mit einem relativ geringen Empfinden einer Sandigkeit oder Abrasion platziert zu werden.
Das hydrophobe Material 2 auf dem Basisblatt, wie es in 1 dargestellt ist, ist vorzugsweise auf relativ erhöhten Bereichen der Bahn niedergeschlagen, wie beispielsweise den leicht grauen oder weißen Bereichen auf der Höhenkarte der 12, um hydrophobe Bereiche in Kontakt mit dem Körper des Benutzers dann zu platzieren, wenn die Bahn als Oberseitenschicht in einem saugfähigen Gegenstand verwendet wird. Das hydrophobe Material wird vorzugsweise über einen Bereich, groß genug, des Basisblatts niedergeschlagen, um eine bestimmte Verbesserung in einem trockenen Gefühl zu erreichen, während noch ein Flüssigkeitstransport durch eine Saugwirkung in der z-Richtung (Dicken-Richtung, normal zu der Ebene der Bahn) in mehreren hydrophilen Bereichen zugelassen wird. Die geeignete Aufbringung von hydrophobem Material auf einen Teil der oberen Fläche der hydrophilen Basisschicht wird allgemein zu einer Abnahme des Rewet-Werts relativ zu dem nicht behandelten Basisblatt (was eine Verbesserung in dem trockenen Gefühl bedeutet) von mindestens ungefähr 10%, noch genauer von mindestens ungefähr 20%, noch genauer von mindestens ungefähr 30%, noch genauer von mindestens ungefähr 40% und am genauesten von ungefähr 10% bis ungefähr 60%, führen wird. Der sich ergebende Rewet-Wert ist vorzugsweise geringer als ungefähr 1 g, noch genauer geringer als ungefähr 0,65 g, noch genauer geringer als ungefähr 0,5 g, noch genauer geringer als ungefähr 0,4 g, und am genauesten geringer als ungefähr 0,3 g. Der sich ergebende, normierte Rewet-Wert ist vorzugsweise geringer als ungefähr 1, noch genauer geringer als ungefähr 0,7, noch genauer geringer als ungefähr 0,5, noch genauer geringer als ungefähr 0,4, und am genauesten geringer als ungefähr 0,3. In einer Ausführungsform ist im Wesentlichen kein hydrophobes Material unterhalb von 50% einer Material-Linie eines charakteristischen Profils der Bahn, oder unterhalb der Mittelebene eines typischen Querschnitts einer konturierten Bahn, vorhanden.
In einer Ausführungsform wird das hydrophobe Material in einer Art und Weise aufgebracht, die so ausgelegt ist, um eine seitliche (in der Ebene) liegende Dochtwirkung von Flüssigkeiten zu begrenzen, um ein Durchsickern oder eine Leckage von den Kanten eines saugfähigen Gegenstands zu verhindern, während auch das trockene Gefühl verbessert wird. Ein Herstellen dieser Ausführungsform erfordert normalerweise, dass hydrophobes Material oder Materialien zu der oberen Oberfläche des hydrophilen Basisblatts in zwei Arten und Weisen hinzugefügt wird, so dass einiges des hydrophoben Materials im Wesentlichen in das Basisblatt hineindringt, um einen Barrierebereich einzurichten, um eine in der Ebene liegende Dochtwirkung zu verhindern, während der Rest des hydrophoben Materials leichter aufgebracht wird, um eine wesentliche Durchdringung in die Basisschicht zu vermeiden. Die Barrierebereiche können auch hydrophobes Material verwenden, um die Vertiefung der Bahn zu füllen, um einen Fluss von Flüssigkeit entlang der Oberflächen-Kanäle oder Poren zu verhindern. Unterschiedliche, hydrophobe Materialien und Aufbringungs-Einrichtungen können für die zwei oder mehr Bereiche mit einer unterschiedlichen Eindringtiefe oder einem unterschiedlichen Basisgewicht einer Aufbringung verwendet werden. Eine Maßnahme, geeignet zur Verwendung in saugfähigen Gegenständen, wie beispielsweise Einlagen für die Frau oder Inkontinenz-Einlagen, ist diejenige, die Längsbänder aus einem hydrophoben Material in flüssiger Form, wie beispielsweise geschmolzenem Wachs oder einer polymeren Verbindung, aufzubringen, die stark genug aufgebracht ist, um in das Basisblatt über einen wesentlichen Bereich der Dicke des Basisblatts einzudringen, wobei die Bänder nahe den Kanten des saugfähigen Gegenstands liegen, um ein Austreten von der Kante zu begrenzen. Der verbleibende Bereich des Basisblatts kann mit hydrophobem Material, aufgebracht stärker oberflächlich, um weniger einzudringen, behandelt werden.
Geeignete hydrophobe Materialien können Verbindungen aufweisen, die fest oder hoch viskos bei Raumtemperatur sind, allerdings flüssig oder wesentlich weniger viskos bei erhöhter Temperatur werden, was eine Aufbringung der Flüssigkeit bei erhöhter Temperatur durch ein Prägedrucken, ein Sprühen, eine Bürstenaufbringung, oder eine andere Einrichtung, ermöglicht, woraufhin sich die Flüssigkeit verfestigt, zu einem Gel wird oder im Wesentlichen immobil bei Raumtemperatur oder Körpertemperatur wird. Das hydrophobe Mittel kann auch aufgelöst sein, kann dispergiert sein, oder emulsifiziert sein, und zwar in einem flüssigen Träger, wie beispielsweise Wasser, und kann auf die Bahn mittels Beschichten, Sprühen, oder Drucken aufgebracht werden, wonach ein Teil des Flüssigkeitsträgers durch Verdampfen, Sorption, oder ein anderes Mittel entfernt wird, um eine hydrophobe Beschichtung oder eine Imprägnierung auf der Bahn zu belassen. Das hydrophobe Mittel kann auch feste Teilchen, wie beispielsweise PTFE, Polyolefine, oder andere Polymere, aufweisen, die gemahlen und zu einem viskosen Fett oder einer Paste formuliert worden sind. Zusätzlich kann das hydrophobe Material in fester Form vorliegen, wie beispielsweise Fasern oder Partikel, die adhäsiv an dem Basisblatt angebracht oder durch Verschlingung, Hydroverschlingung, elektrostatische Anziehung, usw., befestigt sind.
Geeignete hydrophobe Materialien umfassen Silikonverbindungen, Fluorkarbone, PTFE, Wachse, Wachsemulsionen, Polyurethanemulsionen, Fette und Fettsäure-Derivative, Polyolefine, Nylon, Polyester, Glyzeride, und dergleichen, ebenso wie Mischungen derselben. Mehrere, geeignete Materialien, die verfestigte Mischungen von Wachsen und Ölen enthalten, sind in dem auch in Besitz befindlichen US-Patent Nr. 5,601,871, „Soft Treated Uncreped Throughdried Tissue", herausgegeben am 11. Februar 1997 für D. Krzysik et al., offenbart. Offenbart darin sind Verbindungen, die Öl, Wachs, und optional fettige Alkohole, enthalten, wobei die Zusammensetzung Schmelzpunkte zwischen ungefähr 30°C bis ungefähr 70°C haben. Die Zusammensetzungen verringern wesentlich, wenn sie relativ gleichförmig über ein nicht gekrepptes Gewebe verteilt sind, Flüssigkeits-Aufnahmeraten, und Verringern eine Reibung gegen die Haut. Es wird angenommen, dass die hydrophoben Zusammensetzungen, offenbart durch Krzysik et al., auch vorteilhaft in der vorliegenden Erfindung durch eine makroskopische ungleichförmige Aufbringung der Zusammensetzungen auf einen Bereich der am stärksten angehobenen Bereiche eines dreidimensionalen, elastischen, hydrophilen Basisblatts in einer solchen Art und Weise, um eine wesentliche Verringerung von Flüssigkeits-Aufnahmeraten zu vermeiden, verwendet werden könnten.
Wie durch Krzysik et al. offenbart ist, umfassen geeignete Öle, sind allerdings nicht darauf beschränkt, die folgenden Klassen von Ölen: Petroleum oder Mineralöle, wie beispielsweise Mineralöl und Petrolatum; tierische Öle, wie beispielsweise Nerzöl und Lanolinöl; Pflanzenöle, wie beispielsweise Aloe-Extrakt, Sonnenblumenöl und Avocadoöl; Silikonöle, wie beispielsweise Dimethicon- und Alkylmethylsilikone. Geeignete Wachse umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, die folgenden Klassen: natürliche Wachse, wie beispielsweise Bienenwachs und Camauba-Wachs; Petroleumwachse, wie beispielsweise Paraffin und Ceresinwachs; Silikonwachse, wie beispielsweise Alkylmethylsiloxane; synthetische Wachse, wie beispielsweise synthetisches Bienenwachs, und synthetisches Walradöl. Nützliche Silikonverbindungen und Verfahren zum Aufbringen sind im Stand der Technik bekannt, umfassend solche von Kasprzak in dem US-Patent Nr. 5,302,282, herausgegeben am 12. April 1994, und Kaun in dem US-Patent Nr. 5,591,306, herausgegeben am 7. Januar 1997.
Die Menge an fettigem Alkohol kann, falls vorhanden, in den Zusammensetzungen von Krzysik et al. solche umfassen, die eine Kunststoff-Kettenlänge von C₁₄-C₃₀ haben, umfassend Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol und Dodecylalkohol.
Für einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, dass das hydrophobe Material einen Schmelzpunkt ausreichend oberhalb typischer Körpertemperaturen besitzt, da saugfähige Gegenstände, die die Bahn der vorliegenden Erfindung enthalten, gegen den Körper unter heißen Bedingungen getragen werden können, und irgendein Schmelzen von hydrophobem Material kann die Funktionsweise des saugfähigen Gegenstands beeinträchtigen und den Vorteil eines trockenen Gefühls beseitigen. Für solche Gegenstände, die die Zusammensetzung von Krzysik et al. und andere Zusammensetzungen enthalten, sollten die Zusammensetzungen einen Schmelzpunkt oberhalb von ungefähr 35°C, genauer gesagt oberhalb von 40°C, noch genauer oberhalb von ungefähr 45°C, und am genauesten noch oberhalb von 50°C, haben.
Andere, geeignete, hydrophobe Zusammensetzungen weisen bis zu 30 Gewichtsprozent an Öl und von ungefähr 50 bis ungefähr 100 Gewichtsprozent an Wachs auf, wobei die Zusammensetzungen einen Schmelzpunkt von ungefähr 40°C bis ungefähr 200°C, noch genauer von 70°C bis ungefähr 160°C, noch genauer oberhalb von 75°C, und am genauesten von 85°C bis 140°C, haben. Für die Zwecke hier ist „Schmelzpunkt" die Temperatur, bei der der Hauptteil des Schmelzens auftritt, wobei erkannt wird, dass ein Schmelzen tatsächlich oberhalb eines Bereichs von Temperaturen auftritt. Hydrophobe Materialien können auch verwendet werden, die sich vor oder während einem Schmelzen verschlechtern oder zerlegen.
Beispiele von Wasser abstoßenden Mitteln, die potenziell in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Polyurethanemulsionen, wie beispielsweise Aerotex 96B der American Cyanamid; fluorchemische Mittel, wie beispielsweise FC 838, FC 826, und die SCOTCHGARD Verbindungen, vertrieben durch Minnesota Mining an Manufacturing and Milease F-14 und Milease F-31X, vertrieben durch ICI. Auch sind kationische Fluor-Kohlenwasserstoffe mit einem hohen Molekulargewicht erwünscht, die zu wässrigen Emulsionen für eine einfache Aufbringung und Handhabung umgeformt werden können. Ein Beispiel einer potenziell nützlichen Wachsemulsion ist Phobotex, vertrieben von Ciba. Eine Vielzahl von anderen, Wasser abstoßenden Materialien, die auf Papierbahnen aufgebracht werden können, werden betrachtet und in dem United States Patent Nr. 5,491,190, herausgegeben am 13. Februar 1996 für Paul E. Sandvick and Calvin J. Verbrugge, offenbart. Sandvick und Verbrugge konzentrieren sich primär auf die Verwendung von Mischungen aus Fettsäuren und Polymeren für wieder aufbereitbare Papierblätter. Verschiedene Wachs- und Polymer-Zusammensetzungen von potenziellem Wert für die vorliegende Erfindung sind in dem US-Patent Nr. 3,629,171 für Kremer et al.; dem US-Patent Nr. 3,417,040 für Kremer; dem US-Patent Nr. 3,287,149 für Dooley et al.; dem US-Patent Nr. 3,165,485 für Ilnyckyj et al.; und dem US-Patent Nr. 2,391,629 für Powell, et al., offenbart. Mischungen von hydrophobem Latex und Wachs können auch verwendet werden, einschließlich solchen, die in dem US-Patent Nr. 4,117,199 für Gotoh et al., gelehrt sind. Das Britische Patent Nr. 1,593,331 für Vase lehrt ein Verfahren zum Behandeln von Papier und Pappkarton, um sie wasserbeständig zu machen, indem sie mit einer wässrigen Latex-Beschichtungs-Zusammensetzung beschichtet werden. Die Latex-Beschichtungs-Zusammensetzung ist ein acrylisches Polymer und ein Metallstearat oder Wachs, wobei das Wachs mindestens 20% bezogen auf das Gewicht des gesamten acrylischen Polymers und des Metallstearats, die vorhanden sind, beträgt. Das Metallstearat ist vorzugsweise Kalziumstearat. Latexemulsionen, Latexschäume und Wasser saugfähige Polymere können verwendet werden, einschließlich solchen, die in dem US-Patent Nr. 5,011,864, herausgegeben am 30. April 1991 für Nielsen und Kim, das hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird, offenbart sind, das auch Kombinationen offenbart, die Chitosan enthalten. Potenziell nützliche Latexe umfassen auch solche, die von Stanislawczyk in dem US-Patent Nr. 4,929,495 offenbart sind, und die anionischen Latex-Verbindungen, die in dem US-Patent Nr. 4,445,970, herausgegeben am 1. Mai 1984, offenbart sind. Nach einer Aufbringung wird die Beschichtung auf dem Papier getrocknet oder gehärtet. Für die vorliegende Erfindung würde die Zusammensetzung nicht gleichförmig auf die obere Oberfläche eines Basisblatts aufgebracht werden.
Andere Beispiele von wässrigen Emulsionen und emulsierbaren Zusammensetzungen für ein Beschichten von Papier, oder dergleichen, sind in dem US-Patent Nr. 3,020,178 für Sweeney et al. und dem US-Patent Nr. 3,520,842 für Crean zu finden (wässrige Mischungen aus Petroleumwachs, einem polymeren Olefinmaterial und einer fettigen Säure werden zu Wasser hinzugefügt, das ein eine Aminseife bildendes Mittel enthält, wie beispielsweise Alkanolamin, gefolgt durch ein Rühren und eine Homogenisierung, um eine wässrige Emulsions-Beschichtungs-Zusammensetzung zu bilden). Das hydrophobe Mate rial kann Formulationen aufweisen, die dazu vorgesehen sind, die Hautgesundheit und den Hautkomfort zu fördern. Zum Beispiel kann das hydrophobe Material eine hydrophobe Basis, wie beispielsweise Mineralöl, Wachse, Petroleum, Kakaobutter, und dergleichen, kombiniert mit effektiven Mengen von Hautgesundheits-Additiven oder pharmazeutischen Mitteln, wie beispielsweise Antibiotika und antibakterielle Mittel, antifungide Mittel, Vitamin E (Alpha-Tokopherol), Lanolin, Silikonverbindungen, geeignet für die Hautpflege, Kortison, Zinkoxid, Backpulver, Kornseide-Derivative, Avocadoöl, Emuöl, andere natürliche Pflanzen- und tierische Öle, und dergleichen, umfassen.
Hydrophobes Material kann auch in einer fasrigen oder teilchenförmigen Form aufgebracht werden und an dem Basisblatt über ein thermisches Schmelzen, eine chemische Verbindung über die Verwendung eines Bindemittels oder eines Additivs, vorzugsweise eines Wasser abstoßenden Bindemittels, einer Verschlingung (die sich aus einer hohen Geschwindigkeit ergibt, die gegen eine poröse Bahn aufgebracht wird), eine elektrostatische Befestigung, und dergleichen, aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das hydrophobe Material, ob es nun als Fasern, als Teilchen oder als eine Flüssigkeit oder eine Schlemme aufgebracht wird, kontinuierlich niedergeschlagen werden, um ein zwischenverbundenes Netzwerk zu schaffen, wie beispielsweise das Netzwerk aus Linien bzw. Fäden, dargestellt in 6, wobei in diesem Fall die hydrophilen Bereiche gegeneinander isoliert sind. Zusätzlich zu den Materialien, die zuvor beschrieben sind, umfassen nützliche, teilchenförmige, hydrophobe Mittel Talkumpulver und Lykopodiumpulver.
Vorzugsweise wird das hydrophobe Material auf die erwünschten Bereiche mit einem über die Fläche gemittelten, lokalen Trocken-Basisgewicht in dem Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 50 g/m², noch genauer in dem Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 10 g/m², noch genauer ungefähr 5 g/m² oder geringer, und noch genauer ungefähr 3 g/m² oder geringer, aufgebracht. Das hydrophobe Material weist vorzugsweise ungefähr 30% oder weniger der gesamten Masse der trockenen, saugfähigen Bahn, noch genauer ungefähr 20% oder geringer, noch genauer ungefähr 10% oder geringer, und noch genauer von ungefähr 1% bis ungefähr 15% der gesamten Masse der trockenen, saugfähigen Bahn, auf. Das Basisgewicht der unterlegenden Basisschicht kann von ungefähr 10 bis ungefähr 20 g/m², noch genauer von ungefähr 15 bis ungefähr 70 g/m², und noch bevorzugter von ungefähr 15 bis ungefähr 40 g/m², sein. Für mehrlagige Gewebestrukturen ist es bevorzugt, dass das Basisgewicht geringer als ungefähr 40 g/m² und noch genauer geringer als ungefähr 30 g/m² ist.
Zusätzlich zu hydrophobem Material können andere Mittel geeignet zu dem Basisblatt entsprechend dieser Erfindung hinzugefügt werden, umfassend supersaugfähige Teilchen oder Fasern. Supersaugfähiges Material kann in den vertieften Bereichen der oberen Oberfläche des Basisblatts niedergeschlagen oder befestigt werden, oder kann vorzugsweise innerhalb der fasrigen Struktur des Basisblatts eingeschlossen werden, befestigt an der unteren Fläche des Basisblatts, oder kann zwischen dem Basisblatt und einem befestigten, saugfähigen Kern eingesetzt werden. Andere chemische Mittel können zu irgendeiner Oberfläche oder zu beiden Oberflächen hinzugefügt werden, oder können durch das Basisblatt hindurch dispergiert werden, aufgebracht auf inneren oder äußeren Schichten des Basisblatts, oder können auf ausgewählte Oberflächenbereiche des Basisblatts aufgebracht werden, umfassend eine Aufbringung in einem regelmäßigen Muster, wie beispielsweise durch ein Gravurdrucken. Solche chemischen Mittel umfassen Weichmacher, Lotionen, chemische Weichmacher, Opazifizierer, optische Aufheller, Nass-Versteifungsmittel, Quatemary-Ammoniumsalze, Proteine, quervernetzende Mittel, Viruzide, Bakterizide, Parfüme, Farbstoffe, chemische Zersetzungsmittel bzw. Lösemittel, Plastifizierer für Hochertrags-Faser, Zeolithes oder andere Mittel für eine Geruchskontrolle, und dergleichen. Chitosan und dazu in Bezug stehende Derivative können in den Gegenständen der vorliegenden Erfindung aufgrund deren antibakteriellen oder anderen Gesundheitsvorteilen eingeschlossen werden; Triclosan und andere antibakterielle Mitte! können in ähnlicher Weise eingeschlossen werden.
Verschiedene mechanische und physikalische Behandlungen können in Bezug auf das Basisblatt vor oder nach der Hinzufügung von hydrophobem Material angewandt werden, um die mechanischen Eigenschaften, die Weichheit, oder die Funktionalität der Bahn, zu verbessern. Solche Behandlungen umfassen ein Bürsten, eine Differenzial-Geschwindigkeits-Übertragung zwischen Bändern oder Geweben, Durchdringen von Hochgeschwindigkeits-Airjets, Vernadeln, Hydroverschlingung, Kalandern, Soft-Spalt-Kalandern, thermisches Gradienten-Kalandern, Korona-Entladungsbehandlung, Elektret-Bindung, Mikrospannen, Trockenkreppen-Prägen, Schlitzen und mit Öffnungen versehen. Vorzugsweise ist das Basisblatt nicht gleichzeitig oder übereinstimmend mit dem Oberseitenblatt mit Öffnungen versehen.
Auch liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung die saugfähigen Bahnen, bei denen beide Seiten der Bahn mit hydrophobem Material behandelt worden ist. Eine solche Ausführungsform kann für saugfähige Handtücher und andere Materialien nützlich sein, wo eine Absorption auf jeder Oberfläche auftreten kann. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das hydrophobe Material auf den am stärksten angehobenen Bereichen der beiden Oberflächen platziert wird, wobei die angehobenen Bereiche die höchsten Bereiche dann sind, wenn die jeweilige Oberfläche nach oben weist. Da die Vertiefungen auf der oberen Oberfläche allgemein erhöhten Bereichen auf der unteren Oberfläche entsprechen werden, wenn die untere Oberfläche nach oben weist, insbesondere dann, wenn die Bahn eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke über ihren Querschnitt hinweg besitzt, wird das hydrophobe Material auf einer Oberfläche allgemein nicht direkt über dem anderen hydrophoben Material auf der anderen Oberfläche überlegt sein, allerdings werden die hydrophoben Bereiche auf den zwei Flächen dazu tendieren, dass sie in einer gestapelten Beziehung zueinander vorhanden sind. Der Typ eines hydrophoben Materials, sein Verfahren einer Aufbringung und die Menge, die aufgebracht ist, können sich auf beiden Seiten unterscheiden. In ähnlicher Weise können mehrere Aufbringungen unterschiedlicher, hydrophober Materialien auf einer einzelnen Oberfläche durchgeführt werden, um erwünschte Eigenschaften oder ein erwünschtes, visuelles Aussehen zu erreichen, einschließlich der Verwendung von mehrfach gefärbten Faser-Flecken bzw. Auflagen, gefärbten Adhäsiven, und dergleichen.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst auch Mehrlagige-Basisblatt-Strukturen und Laminate mit einer oder mehreren Schicht(en), die mit doppelter Zone versehene, saugfähige Bahnen, die vorstehend beschrieben sind, sind. Zum Beispiel kann der traditionelle saugfähige Kern aus Flocken-Pulpe, verwendet in vielen saugfähigen Gegenständen, durch eine Reihe von elastischen Basisschichten ersetzt werden, wie beispielsweise die nass-elastischen, nicht gekreppten, durch Luft getrockneten Basisschichten, die in den Beispielen 7 bis 10 nachfolgend beschrieben sind, und eine als Doppelzone aufgebaute, saugfähige Bahn, die hydrophobes Material enthalten, könnte in einer übereinander gelegten Beziehung auf der Reihe von elastischen Basisblatt-Schichten platziert werden. Alle oder einige der mehreren Lagen können weiterhin mit Öffnungen, Schlitzen, Einprägungen, und dergleichen, versehen sein. Mehrere Lagen können fest aneinander über Klebemittel, eine Nähfaden, Verschlingung durch Vernadeln oder Fluid-Jets, Einprägen, und dergleichen, fest befestigt werden.
Ein ausgezeichnetes Handtuch kann entsprechend der Erfindung hergestellt werden, indem vorteilhaft von der ungewöhnlich hohen Nass-Elastizität von nicht gekreppten, nicht kompressiv getrockneten Basisblättern, insbesondere solchen, die elastische Fasern, wie beispielsweise Hochertrags-Fasern, enthalten, und Nass-Versteifungsmittel enthalten, Gebrauch gemacht wird. Die Faser-Faser-Bindungen solcher Blätter weisen Wasserstoff- und kovalente Bindungen auf, die während eines nicht kompressiven Trocknens gebildet sind, während sich das Blatt in einer geformten, dreidimensionalen Struktur befindet. Während ein Kalandern ein solches Basisblatt abflachen kann, verbleiben viele Bindungen ungestört. Wenn das Basisblatt später nass gemacht wird, können die anschwellenden Fasern die Spannungen, aufgebracht durch Kalandern, freisetzen, und können zu der Struktur, erreicht während eines Trocknens, zurückkehren. In einem Sinne sind die Bindungen in einem Speicher der Basisblatt-Struktur, erreicht während eines Trocknens und Härtens der Nass-Versteifungs-Harze, verriegelt worden. Demzufolge ist es möglich, ein kalandertes, flaches Basisblatt zu präparieren, das zu einem massigeren, dreidimensionalen Zustand unter Nasswerden zurückkehren kann, wie dies in der ebenfalls im Besitz befindlichen parallel anhängigen Anmeldung Serial Number 60/013,308, angemeldet am 8. März 1996 für D. Hollenberg et al., offenbart ist. Ein solches Material, das „dünn ist, wenn es trocken ist, dick ist, wenn es nass ist", kann in vorteilhafter Weise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Durch Hinzufügen von hydrophobem Material zu den erhöhten Bereichen eines Basisblatts und dann Kalandern des Basisblatts, oder alternativ durch Hinzufügen von hydrophobem Material zu den zuvor hohen Flecken nach einem Kalandern, wird eine relativ dünne, flache, saugfähige Bahn erzeugt, die hydrophile und hydrophobe Bereiche in im Wesentlichen derselben Ebene besitzt. Diese Struktur kann Fluide gut unter einem Kontakt absorbieren, da hydrophile Bereiche in Kontakt mit dem Fluid stehen. Allerdings expandiert, nach einem Nasswerden, die saugfähige Bahn so, dass sich die nass anfühlenden, hydrophilen Bereiche nicht länger in direktem Kontakt mit der Haut befinden, während die ein trockenes Gefühl vermittelnden, hydrophoben Bereiche erhöht werden, um die Haut zu berühren. Eine solche saugfähige Bahn besitzt in erwünschter Weise eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von ungefähr 0,2 mm oder geringer, während sie trocken ist, und von ungefähr 0,3 mm oder größer, wenn sie bis zu einem Feuchtigkeits gehalt von 100% nass ist. Alternativ kann die kalanderte, saugfähige Bahn eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von ungefähr 0,3 mm oder geringer haben, während sie trocken ist, und von ungefähr 0,4 mm oder größer haben, noch genauer ungefähr 0,5 mm oder größer, wenn sie bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 100% nass ist.
Ausführungsformen mit hydrophoben Fasern
13 zeigt eine Form eines bevorzugten Satzes von Basisblättern, wobei das hydrophobe Material Gruppen von Büscheln aus dünnen Polyolefin-Fasern 50 oder anderen hydrophoben Fasern aufweist, um ein weiches, stoffähnliches Gefühl zu erreichen. Die Fasern können eine Vielzahl von Faser-Längen und -Typen 50a und 50b aufweisen oder können primär kurze Fasern 50c mit einer Faser-Länge geringer als die charakteristische Länge der erhöhten Bereiche des Basisblatts sein oder können primär lange Fasern 50c mit einer Länge nahe zu oder größer als die charakteristische Länge der erhöhten Bereiche des Basisblatts sein. In einer Ausführungsform können die Büschel Felder bzw. Flecke aus kurzen, synthetischen Fasern, befestigt vorzugsweise an den erhöhten Bereichen der oberen Oberfläche des Basisblatts, sein, so dass weniger als 80%, vorzugsweise weniger als 50%, und noch bevorzugter weniger als ungefähr 25% des Oberflächenbereichs des Basisblatts durch die befestigten, synthetischen Fasern abgedeckt ist. Solche Fasern können durch Klebemittel, thermisches Bonden, Ultraschall-Verbindung, elektrostatische Anziehung, Vernadeln, Verschlingung, Hydroverschlingung, oder durch die Verwendung von Klebemitteln oder Bindemitteln, umfassend Wasser abstoßende Bindemittel, aufgebracht werden. Die Klebemittel oder Bindemittel können hydrophile Mittel, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Stärke, kationische Latexe, Proteine, und dergleichen, umfassen, vorausgesetzt, dass der hydrophobe Effekt der angeklebten Fasern nicht zerstört wird oder ernsthaft verringert wird, und zwar durch die Verwendung solcher Klebemittel. Um eine hydrophobe Aktivität sicherzustellen, können die Wasser abstoßenden Bindemittel erwünscht sein, umfassend Materialien, wie beispielsweise Polybutyl-Acrylat, Styren-Acryl-Copolymer, Acrylvinyl-Chloritcopolymer, Ethylenacryl-Säurecopolymer, Ethylenvinyl-Acetatcopolymer, Ethylenvinyl-Chloritcopolymer, Acrylcopolymer-Latex, Styrenbutadien-Latex und Vinylchlorit-Latex. Geeignete, abstoßende Bindemittel, die verwendet werden können, sind Geon 580X83 und Geon 580X119, vertrieben von Goodrich (bestehend aus Vinylchlorit-Latex); Emulsion E1497, und Emulsion E1847, vertrieben von Rohm & Haas (bestehend aus einer Acrylemulsion); und Rhoplex NW-1285, vertrieben von Rohm & Haas (bestehend aus einer Acrylemulsion); Airflex 120 und Airflex EVLC 453, vertrieben von Air Products (bestehend aus Ethylenvinylchlorit-Emulsionen); Nacrylic 78-3990, vertrieben von National Starch (bestehend aus einer Acrylemulsion); und Primacor, vertrieben von Dow Chemical (bestehend aus einem Ethylen/Acrylsäure-Copolymer).
Wie in 13 dargestellt ist, steht ein verdichtetes, saugfähiges Material 51 vorzugsweise in Kontakt mit der unteren Seite des hydrophilen Basisblatts 1, wobei das verdichtete, saugfähige Material eine Porengröße kleiner als die charakteristische Porengröße des Basisblatts 1 oder eine Dichte größer als die Dichte des Basisblatts 1 besitzt, und vorzugsweise eine Dichte von ungefähr 0,1 g/cm³ oder geringer, und noch bevorzugter von ungefähr 0,2 g/cm³ oder geringer, besitzt. Das verdichtete, saugfähige Material kann eine luftgelegte Bahn oder eine verdichtete Flocken-Pulpe-Schicht oder andere Schichten aus zelluloseartigem Gewebe sein. Vorzugsweise wird das verdichtete, saugfähige Material stabilisiert, um eine übermäßige Expansion oder einen Verlust der saugfähigen Fähigkeit unter einem Nasswerden zu verhindern. Eine Stabilisierung kann über die Hinzufügung von thermisch härtenden Fasern, oder Teilchen, gefolgt durch eine Wärmebehandlung, durch die Hizufügung von quervernetzenden Mitteln, gefolgt durch ein geeignetes Härten oder eine Wärmebehandlung, durch die Hinzufügung von Klebemittel in der Bahn, oder mittels anderer, im Stand der Technik bekannter Maßnahmen, erreicht werden. Wenn Fluid in die Basisschicht 1 eintritt, können Kapillarkräfte das Fluid dochtartig in das saugfähige Material aufnehmen. Wenn das Material stabilisiert ist, wird es weniger wahrscheinlich seine Kapillar-Fähigkeit unter einem Nasswerden verlieren, sondern wird erfahren, Fluide bzw. Flüssigkeiten effektiv dochtmäßig aufzusaugen und zurückzuhalten.
Die hydrophoben Fasern 50 können in isolierten oder miteinander verbundenen Flecken oder bzw. Feldern entlang der obersten Flächen des hydrophilen Basisblatts aufgebracht werden, oder, in dem Fall eines relativ flachen Basisblatts, können sie in einem spezifischen Muster aufgebracht werden, um entweder isolierte oder miteinander verbundene Felder bzw. Flächen eines solchen Materials, oder einer Kombination auf isolierten und miteinander verbundenen Bereichen, vorzugsweise erhöht relativ zu dem umgebenden, nicht behandelten Basisblatt, zu erreichen, so dass die Haut angrenzend an das Abdeckmaterial vorzugsweise die weichen, hydrophoben Bereiche berühren und fühlen wird. Vorzugsweise besitzen die Fasern ein Denier geringer als ungefähr 9, noch genauer geringer als ungefähr 6, noch genauer geringer als ungefähr 5 und am genauesten von un gefähr 1 bis ungefähr 5. Geeignete Polymere umfassen Ethylen/Propylencopolymere, Polyestercopolymere, Polyethylen mit niedriger Dichte, Acryl-, Ethylen/Vinylacetatcopolymer, Polyethylen, Polypropylen, chloriniertes Polyethylen, Polyvinylchlorit, Polyamid, und noch dichtes Polyethylen, lineares, niedrig dichtes Polyethylen, und dergleichen. Konjugierte Fasern, wie beispielsweise Bikomponenten-Mantel/Kern- oder Bikomponenten-Fasern Seite an Seite können auch verwendet werden. Bikomponten-Fasern aus einem Material mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt und aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt in einer einzelnen Faser können durch Erwärmen der Fasern in Kontakt mit dem Basisblatt verwendet werden, so dass das Material mit niedrigem Schmelzpunkt schmilzt und das nicht geschmolzene Material mit höherem Schmelzpunkt an dem Basisblatt anklebt. Obwohl kontinuierliche Filamente auf Fasern eingesetzt werden können, besitzen die bevorzugten Fasern Längen von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 10 mm, noch genauer von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm, noch genauer geringer als ungefähr 3 mm, und am genauesten geringer als ungefähr 2 mm. Vorzugsweise besitzen die befestigten Fasern mindestens ein Ende, das frei ist, und können sich unter einem Scheren deformieren oder ablenken, um ein weiches, samtartiges Gefühl zu vermitteln. Die Fasern sollten fest befestigt sein, so dass sie nicht leicht in Benutzung übermäßig abfallen oder sich ablösen können. Die befestigten Fasern können aufgebracht werden, um eine Schicht mit einer Tiefe von ungefähr einem Faser-Durchmesser oder eine Schicht, die eine Vielzahl von Faser-Durchmessern in der Dicke besitzt, umfassend Durchmesser von 2 bis 100 Fasern, noch genauer Durchmesser von 3 bis 50 Fasern, oder noch genauer Durchmesser von 3 bis 10 Fasern, in der Tiefe, zu haben.
Die Fasern können Teil einer vorgeformten, nicht gewebten Bahn sein, oder können lose Fasern, niedergeschlagen durch ein Luftlegen und ein darauf folgendes Bonden, vorzugsweise unter Verwendung einer gemusterten Vakuum-Oberfläche, um die Fasern in einem erwünschten Muster aufzubringen, oder auch durch Aufbringen einer ziemlich gleichförmigen Matte aus kurzen Fasern auf die Oberfläche des Basisblatts und Anbonden nur der Fasern an den obersten Bereichen der Oberfläche des Basisblatts, sein. Der letztere Vorgang kann einen erwärmten Spalt umfassen, in den erhöhte Bereiche auf dem Basisblatt einen besseren Kontakt zwischen den niedergeschlagenen Fasern und einer strukturierten, erwärmten Oberfläche erreichen werden, so dass Fasern thermisch an der Bahn nur an den höchsten Punkten auf dem Basisblatt angebondet werden. Die hohen Flecke auf der strukturierten, beheizten Oberfläche oder der beheizten Walze führen zu einem Punktschweißen der Fasern an dem Basisblatt.
Ein nützliches Verfahren eines Befestigens von hydrophilen Fasern erfordert zuerst ein Drucken oder Niederschlagen von Bindemittelmaterial oder einem Klebemittel auf den obersten Bereichen eines strukturierten Basisblatts, wie beispielsweise durch ein Prägedrucken, gefolgt durch ein Aussetzen des Basisblatts den losen Fasern, die in Luft mitgeführt werden, wie in einem Luftlegevorgang, so dass die Fasern durch das Bindemittelmaterial auf den gedruckten Bereichen zurückgehalten werden, allerdings nicht irgendwo auf dem Basisblatt zurückgehalten werden. Nicht angeklebte Fasern könnten dann durch Blasen von Luft oder durch Vakuum entfernt werden und dann recycelt werden. Auf diese Art und Weise können dünne Matten aus losen, flockenartigen Fasern niedergeschlagen werden und an den erwünschten Stellen auf dem Basisblatt, vorzugsweise mit einer minimalen Blattdurchdringung durch das Klebemittel, befestigt werden.
Fasern können direkt auf dem Basisblatt gebildet werden oder können unmittelbar nach der Bildung unter Verwendung von Schmelzblas- oder Spinnbindungsprozessen niedergeschlagen werden, angepasst so, um Fasern nur in erwünschten Bereichen zu haben. Alternativ kann eine kontinuierliche, dünne, weiche, massige Schicht aus vorgeformten, schmelzgeblasenen oder spingebondeten Fasern so geschnitten werden, um Öffnungen über die niedrigen Bereiche der Gewebebahn zu haben, und kann dann geeignet auf der Bahn niedergeschlagen werden und durch thermisches Bonden oder andere Mittel befestigt werden. In einer anderen Ausführungsform können die Fasern in eine verdünnte, wässrige Schlemme eingebracht werden und auf das Basisblatt aufgebracht werden. Dies kann während der Bildung des Basisblatts selbst mit einer geschichteten Headbox vorgenommen werden, was zu einem einheitlichen Basisblatt führt, das einen Anteil von weichen, hydrophoben Fasern, eingebettet in der oberen Schicht eines ansonsten zelluloseartigen Basisblatts, enthält, führt. Eine zusätzliche Aufbringung von Wasser abstoßenden Mitteln an den obersten Bereichen der konturierten Oberfläche des Basisblatts kann dann benötigt werden, um sicherzustellen, dass die obersten Bereiche ausreichend hydrophob sind.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass eine kontinuierliche Bahn aus hydrophoben Fasern, wie beispielsweise eine spingebondete oder schmelzgeblasene, nicht gewebte Bahn aus synthetischen Fasern, besonders vorteilhaft für die Verwendung als das hydrophobe Material der vorliegenden Erfindung sein kann, was zu einer ökonomischen Verarbeitung und einem ausgezeichneten Komfort führt. Für eine effektive Entfernung von Menses, Schleim, flüssiger Stuhlgang und anderen, viskosen Fluiden, sollte die nicht gewebte Bahn mit makroskopischen Öffnungen, Schlitzen, oder anderen Öffnungen, wie dies in 14 dargestellt ist, versehen sein, um einen guten Zugang zu dem hydrophilen Basisblatt für Körperextrudate zu schaffen. Die Öffnungen oder Löcher 61 in der nicht gewebten Bahn 60 sollten einen Bereich der vertieften Bereiche in dem hydrophilen Basisblatt so überlegen, dass ein Fluid durch die am stärksten angehobenen Bereiche der Oberfläche, die Haut berühren, abgestoßen wird, und zu den vertieften Bereichen hin gezogen wird, die nicht in direktem Kontakt mit der Haut stehen.
Öffnungen in einer nicht gewebten Bahn können durch eine Öffnungsbildung mittels Stiften; Perforierungs-Prägen und mechanisches Dehnen der Bahn; Prägeplattenstanzen oder Stanzen; Hydroverschlingung, um Öffnungen durch Umordnung der Fasern aufzubringen; Wasserschneiden, bei dem erwünschte Öffnungen oder Löcher in der Bahn herausgeschnitten werden; Laserschneideinrichtungen, die Bereiche der Bahn ausschneiden; Muster-Formungstechniken, wie beispielsweise Luftlegen von synthetischen Fasern auf einem gemusterten Substrat, um makroskopische Öffnungen zu erzielen, wie dies von F. J. Evans in dem US-Patent Nr. 3,485,706, herausgegeben am 23. Dezember 1969, und dem US-Patent Nr. 3,494,821, herausgegeben am 10. Februar 1970, offenbart ist; Nadelstanzen mit Sätzen von stachelartigen Nadeln, um in Fasern einzugreifen oder diese zu verschieben; und andere Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, erreicht werden. Eine Öffnungsbildung mit Stiften an nicht gewebten Materialien ist in dem ebenso im Besitz befindlichen US-Patent Nr. 5,188,625, herausgegeben am 23. Februar 1993 für Van Iten, et al., beschrieben.
Öffnungen oder Löcher können in einer Weise erzeugt werden, die eine ausgezeichnete Ausrichtung von Öffnungen 61 zu den vertieften Bereichen einer dreidimensionalen, durchgetrockneten Gewebebahn ermöglicht. Eine modifizierte Form einer Hydroverschlingung kann besonders in dieser Hinsicht nützlich sein. Ein solcher Vorgang weist eine Anordnung einer nicht gewebten Bahn 60 auf demselben Typ eines durch Trocknung hergestellten Gewebes auf, das dazu verwendet wird, das zugeordnete Basisblatt während eines Trocknens zu formen. Mit der nicht gewebten Bahn auf dem durchgetrockneten Gewebe kann eine Hydroverschlingung aufgebracht werden, um Fasern von den erhöhten Bereichen des durchtrocknenden Gewebes zu führen, die typischerweise den vertieften Bereichen der Gewebeseite des durch Luft getrockneten Blatts entsprechen werden. Falls die Gewebebahn mit der Luftseite zu dem Körper in dem saugfähigen Gegenstand hin verwendet werden soll, dann sollte die nicht gewebte Bahn auf der Rückseite des durchtrocknenden Gewebes platziert und dann Hydroverschlungen werden, wobei die erhöhten Bereiche der Rückseite des durchtrocknenden Gewebes allgemein den vertieften Bereichen der anderen Seite entsprechen werden, auf der die Gewebebahn geformt ist.
Nachdem eine Hydroverschlingung auf dem durchgetrockneten Gewebe zu der nicht gewebten Bahn 60 mit einem Muster aus Öffnungen 61 geführt hat, kann die Bahn zu dem durchtrocknenden Gewebe ausgerichtet werden, um die Öffnungen über die vertieften Bereiche zu bringen, was zu einer effektiven Aufnahme der hydrophilen Vertiefungen führt, während hydrophobes Material auf den erhöhten Bereichen des Basisblatts beibehalten werden. Eine Ausrichtung kann mit Fotoaugen oder einer Bildanalyse-Software oder einer anderen, mechanischen Einrichtung, die im Stand der Technik bekannt ist, erreicht werden, um die Position der nicht gewebten Bahn zu kontrollieren, wenn sie auf dem geformten Basisblatt durch eine automatisierte Gerätschaft platziert wird.
Vorzugsweise sind die Öffnungen in einem regelmäßigen Muster über zumindest einen Bereich der Oberseitenschicht des saugfähigen Gegenstands vorgesehen.
Eine dochtartige Aufnahme von Fluiden in die Öffnungen zu dem hydrophilen Basisblatt hin kann durch Modifizieren der Oberflächenchemie der hydrophoben, nicht gewebten Bahn in dem Bereich der Öffnungen erhöht werden, wie beispielsweise durch Hinzufügen von oberflächenaktiven Mitteln zu der nicht gewebten Bahn in der Nähe der Öffnungen oder einer Oxidation von Fasern durch Plasma oder eine andere Behandlung. Alternativ könnten Zellulose-Fasern oder anderes, hydrophiles Material zu dem Bereich der Öffnungen hinzugefügt werden, um eine Dochtwirkung zu erhöhen. Zum Beispiel könnten zelluloseartige Fasern zu dem Umfang der Öffnungen hinzugefügt werden, um eine Dochtwirkung zu erhöhen.
BEISPIELE
Die nachfolgenden Beispiele erleichtern das Verständnis des Aufbaus der Basisblätter, versehen mit hydrophobem Material, das kalandert werden kann, um expandierbare Bahnen gemäß der Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben ist, und Strukturen, die solche Basisblätter einsetzen, zu erzielen.
Beispiel 1
Um ein Beispiel einer strukturierten, nass-elastischen, saugfähigen Bahn mit einem verbesserten, trockenen Anfühlen zu demonstrieren, wurde ein geeignetes Basisblatt präpariert und durch Hinzufügen von hydrophobem Material in der Form von Paraffin modifiziert. Das Basisblatt wurde auf einer ein kontinuierliches Gewebe herstellenden Maschine hergestellt, geeignet für ein ungekrepptes, durch Luft Trocknen, ähnlich zu der Maschinen-Anordnung, die in 4 dargestellt ist. Die Maschine weist einen Fourdrinier-Formungsabschnitt, einen Übertragungsabschnitt, einen Durchtrocknungsabschnitt, einen darauf folgenden Überführungsabschnitt und eine Haspel auf. Eine verdünnte, wässrige Schlemme mit einer Konsistenz von ungefähr 1% wurde aus einer gebleichten, chemithermomechanischen Fichte-Pulpe (Spruce Bleached Chemithermomechanical Pulp (BCTMP), zu einer Pulpe für 20 Minuten bei ungefähr 4% einer Konsistenz vor einem Verdünnen gebildet, präpariert. Die Fichte-BCTMP ist kommerziell als Tembec 525/80, hergestellt von Tembec Corp, Temiscaming, Quebec, Kanada, erhältlich. Kymene 557LX Nass-Versteifungsmittel, hergestellt von Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, wurde zu der wässrigen Schlemme mit einer Dosis von ungefähr 9,07 kg (20 Pounds) an Kymene pro Tonne trockener Faser hinzugefügt. Die Schlemme wurde dann auf einem feinen, formenden Gewebe niedergeschlagen und durch Vakuum-Boxen entwässert, um eine Bahn mit einer Konsistenz von ungefähr 12% zu bilden. Die Bahn wurde dann auf ein Übertragungs-Gewebe (Lindsay Wire 952-505) unter Verwendung eines Vakuumschuhs an einem ersten Übertragungspunkt ohne ein wesentliches Geschwindigkeits-Differenzial zwischen den zwei Geweben übertragen. Die Bahn wurde weiter von dem Übertragungsgewebe auf ein gewebtes, durchtrocknendes Gewebe an einem zweiten Übertragungspunkt unter Verwendung eines zweiten Vakuumschuhs übertragen. Das Durchtrocknungsgewebe, das verwendet war, war Lindsay Wire T-116-3 (Lindsay Wire Division, Appleton Mills, Appleton, Wisconsin), basierend auf den Lehren des US-Patents Nr. 5,429,686, herausgegeben für Kai F. Chiu et al. Das T-116-3 Gewebe ist gut zum Erzeugen von geformten, dreidimensionalen Strukturen geeignet. An dem zweiten Übertragungspunkt lief das durchtrocknende Gewebe langsamer als das Übertragungsgewebe, mit einem Geschwindigkeits-Differenzial von 2,8%. Die Bahn wurde dann über eine abgedeckte Durchtrocknungs-Einrichtung geführt, wo das Blatt getrocknet wurde. Die Hauben-Temperatur war ungefähr 93°C (200°F). Das getrocknete Blatt wurde dann von dem Durchtrocknungsgewebe auf ein anderes Gewebe überführt, von dem das Blatt aufgewickelt wurde. Die Pilot-Papiermaschine zum Herstellen des nicht gekreppten Papiers wurde unter einer Geschwindigkeit von ungefähr 6.61 m/min (20 Fuß pro Minute) betrieben. Das Basisgewicht des trockenen Basisblatts war ungefähr 39 g/m² (Gramm pro Quadratmeter). Das Blatt hatte eine Dicke von 0,64 mm, wenn es mit einer Auflageplatten-Messeinrichtung bei 345 Pa (0,05 psi) gemessen wurde, für eine Trockenmasse von 16,4 cm³/g. Die Oberflächen-Tiefe beträgt ungefähr 0,42 mm.
Proben des Basisblatts wurden unter Tappi Umgebungsbedingungen für mehrere Tage konditioniert, dann zu einer Anzahl von Blättern mit 15,24 cm × 30,48 cm (6 in × 12 in) geschnitten, die dann mit Paraffinwachs unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren behandelt wurden. Eine rechtwinklige Platte aus Gulfwax^TM Paraffin für Heimabfüllung wurde verwendet, um eine kleine Menge an Wachs auf die Oberfläche der Gewebeseite des nicht gekreppten Basisblatts, hergestellt so, wie dies vorstehend beschrieben ist, aufzubringen. Mehrere Basisblatt-Proben wurden einzeln auf einer Corning PC-351 Heizplatte, eingestellt auf einen niedrigen Energiepegel von 2,5, erhitzt. Die Proben wurden in leichtem Kontakt mit der erhitzten Oberfläche mit der Hand für 5 bis 10 Sekunden gehalten, dann entfernt und auf einem Tisch platziert. Die Platte aus Wachs wurde dann unmittelbar über die erwärmte Proben-Oberfläche gezogen, um eine kleine Menge an Wachs auf den obersten, erhöhten Bereichen der oberen Oberfläche niederzuschlagen. In einer Version befand sich die Gewebeseite des Basisblatts in Kontakt mit der erwärmten Oberfläche, während in einer zweiten Version die Luftseite des Basisblatts erwärmt wurde. Beim Aufbringen des Wachses wurde die Platte unter einem Winkel von ungefähr 30° relativ zu der Ebene gehalten und das untere Ende der Platte wurde auf dem Basisblatt platziert. Die Platte wurde dann mit einer leichten Kraft (geschätzt bei ungefähr 0,227 bis 0,454 kg (0,5 bis 1 Pound)) über eine gesamte Oberfläche des Basisblatts so gezogen, dass das kontaktierende Ende der Platte die nachlaufende Kante war. Es wurde darauf geachtet, das Wachs gleichförmig aufzubringen. Die Aufgabe war diejenige, ein Schmelzen des Wachses zu vermeiden, da das geschmolzene Wachs das Basisblatt imprägnieren würde, und nicht auf der Oberfläche verbleiben würde, allerdings um das Niederschlagen von Wachs auf dem Basisblatt durch Wärme zu erleichtern. Eine Erwärmung und eine Wachsbehandlung wurden aufeinander folgend an Abschnitten von 7,62 cm im Quadrat oder 15,24 cm im Quadrat (3 Inch im Quadrat oder 6 Inch im Quadrat) vorgenommen, bis die gesamte Basisblatt-Probe behandelt war. Die Wachsplatte wurde vor und nach der Aufbringung gewogen. Die typische Menge an Wachs, die auf dem 15,24 cm × 30,38 cm (6 in × 12 in) Basisblatt aufgebracht war, betrug ungefähr 0,06 g.
Unter einem darauf folgend Nässen der erhaltenen, saugfähigen Bahn erschienen sehr kleine, obere Abschnitte der mit Wachs behandelten Bahn leicht heller als nicht behandelten Bereiche, da das Wachs einige Luft, nahe zu den Fasern, eingeschlossen hatte. Basierend auf dem physikalischen Aussehen war ersichtlich, dass das Wachs vorzugsweise auf den obersten Bereichen der Basisfläche verteilt war, die einen kleinen Teil des gesamten Oberflächenbereichs, abgeschätzt auf ungefähr 10%, belegt.
Durchschnitts-Rewet-Werte für unbehandelte und mit Wachs behandelte Proben sind in Tabelle 1 dargestellt. Auch sind durchschnittliche, normierte Rewet-Werte (Rewet geteilt durch die konditionierte Trockenmasse der Probe) aufgelistet. Die Grafik in 15 zeigt die Durchschnittswerte und die 95% Vertrauens-Intervalle über die Durchschnitte (1,96·Standardabweichung/Quadratwurzel der Probengröße) an. Die Behandlung mit Paraffin führte zu einer wesentlichen Verringerung in dem Rewet. Die Verringerung in dem Rewet-Wert wird dahin angenommen, dass sie für ein Trockengefühl kennzeichnend ist, wenn das Gewebe in Kontakt mit der Haut nass werden würde, und zwar in Bezug darauf, dass weniger Flüssigkeit durch die lokalen, erhöhten, hydrophoben Barrieren hindurchführen kann, um die Haut zu berühren. Die mit Wachs behandelten Proben fühlen sich auch leicht weniger körnig an als die nicht behandelten Proben, in ersichtlicher Weise aufgrund eines gewissen Grads einer Schmierfähigkeit, die durch das Paraffin an den höchsten Bereichen der behandelten Oberflächen erzielt wird.
Tabelle 1: Rewet-Werte für Beispiel I
Beispiel 2
Um weiterhin diese Erfindung darzustellen, wurde ein nicht-gekrepptes, durchgetrocknetes Gewebebasisblatt unter Verwendung des Verfahrens im Wesentlichen so, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt. Genauer gesagt wurde ein Einzelschicht-Einzellage-Gewebe von nicht gefeinten, nördlichen Weichholz-, gebleichten, chemithermomechanischen Pulpe-(Bleached Chemithermomechanical Pulp – BCTMP)-Fasern hergestellt. Nach einer Pulpebildung und einer Verdünnung der BCTMP-Fasern wurde Kymene 557LX mit 20 Kilogramm pro metrischer Tonne an Pulpe hinzugefügt. Das Formungsgewebe in diesem Fall war Appleton Wire 94M Gewebe und das erste Übertragungsgewebe war ein Lindsay 956 Gewebe. Eine schnelle Überführung wurde an dem ersten Überführungs- bzw. Übertragungspunkt durchgeführt; und zwar während der Überführung vom dem formenden Gewebe zu dem Lindsay 956 Überführungsgewebe. Der Grad einer schnellen Übertragung war 35%. Der differenzielle Geschwindigkeitsüberführungsvorgang verwendete die Vakuum-Schuh-Geometrie, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,667,636, herausgegeben am 4. März 1997 für S. A. Engel et al, beschrieben ist. An diesem zweiten Überführungspunkt, von dem Überführungsgewebe zu der durch Luft Trocknung, wurden beide Gewebe unter im Wesentlichen derselben Geschwindigkeit von ungefähr 12,32 m/min (40 Fuß pro Minute) laufengelassen. Die Bahn wurde dann zu einem Durchtrocknungsgewebe (Lindsay Wire T116-3) überführt. Das Durchtrocknungsgewebe lief unter einer Geschwindigkeit im Wesentlichen dieselbe wie das Überführungsgewebe. Die Bahn wurde dann über eine Durchtrocknungseinrichtung getragen, die bei einer Haubentemperatur von ungefähr 157°C (315°F) arbeitet, und wurde auf eine Endtrockenheit von ungefähr 94–98 Prozent einer Konsistenz getrocknet. Das Basisgewicht der Bahn war 60 g/m².
Das sich ergebende, nicht gekreppte, durchgetrocknete Gewebebasisblatt wurde in Messungen der In-Ebene-Permeabilität unter Verwendung eines Stapels von zwei Scheiben, was einen Wert von 1,87 × 10^–10 m² ergab, verwendet. Ein Nass-Elastizitäts-Testen ergab einen WCB-(nass-komprimierte Masse)-Wert von 9,65 cm³/g, ein Springback bzw. Rückfedern von 0,889 und ein LER von 0,824. Die Masse, gemessen bei 689,5 Pa (0,1 psi), war 16,2 cm³/g.
Nach mehreren Wochen einer Aufbewahrung unter Tappi Umgebungsbedingungen wurde das Basisblatt dann mit Paraffinwachs, im Wesentlichen so, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, behandelt. Zwei Streifen wurden präpariert, 30,48 cm × 15,24 cm (12 Inch × 6 Inch). Für jeden Streifen wurde die Gewebeseite mit einem quadratischen Bereich von 15,24 cm (6 Inch) in Kontakt mit der Coming PC-351 heißen Platte unter einer Energieeinstellung von 2,5 für ungefähr 5 Sekunden erwärmt, dann entfernt und mit der Gewebeseite nach oben auf eine flache Oberfläche platziert. Eine Platte aus Paraffinwachs wurde dann über die Oberfläche gezogen, um ungefähr 0,06 g an Wachs auf der Oberfläche des ersten Streifens und 0,07 g an Wachs auf der Oberfläche des zweiten niederzuschlagen. Die zwei Streifen wurden dann in Segmente von 4 Inch × 6 Inch geschnitten. Alle Segmente von dem ersten Streifen (bezeichnet mit 1A, 1B und 1C) wurden in Bezug auf einen Rewet getestet und ein Segment von dem zweiten Streifen wurde zusätzlich zu drei ähnlichen, unbehandelten Streifen desselben Basisblatts getestet (bezeichnet mit 3, 4 und 5). Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Rewet-Werte für die gewachsten Segmente waren wesentlich niedriger als die unbehandelten Proben, mit der Ausnahme des Segments 1A, das einen Wert ähnlich zu unbehandelten Proben besaß. Diese Probe war übermäßig nass, über den empfohlenen Bereich für den Test hinaus, so dass die zusätzliche, verfügbare Feuchtigkeit den Rewet-Wert erhöht haben kann. Allerdings wird erwartet, dass der Wachsvorgang schlecht in dem Bereich durchgeführt worden sein könnte, der später in Kontakt mit dem Whatman Filterpapier während des Testens war. Das durchschnittliche Rewet für die gewachsten Proben, ohne Probe 1A, beträgt 0,467 g verglichen mit dem unbehandelten Durchschnitt von 0,689 g, eine ersichtliche Reduktion von 32%. Ein normierter Rewet fiel auch wesentlich aufgrund einer hydrophilen Behandlung ab. Hierbei werden Rewet-Werte geringer als 0,68 g als Beweis für ein verbessertes, trockenes Gefühl herangezogen.
Tabelle 2: Rewet-Werte für Beispiel 2
Um zu bestimmen, ob die kleine Menge des vermutlich vorherrschenden Oberflächenwachses, aufgebracht auf die texturierten Basisblätter, irgendeinen nachteiligen Effekt in Bezug auf die gesamte Saugfähigkeit besaß, wurden die getesteten Segmente vollständig in Leitungswasser eingetaucht und dann an einer Ecke gehalten, und ihnen wurde ermöglicht, für 60 Sekunden abzutropfen, wobei sie dann gewogen wurden. Die „abtropfende, nasse Masse" für unbehandelte Proben 3 und 5 betrug 7,8 und 8,3 g, jeweils. Die „abtropfende, nasse Masse" für Proben 1A, 1B und 1C betrug 7,44, 7,55 und 7,9 g, jeweils. Für Probe 2 betrug sie 8,00 g. Unter Berücksichtigung der Variabilität und der Überlappung der Datenbereiche für behandelte und nicht behandelte Proben ist kein deutlicher Beweis einer wesentlichen Verringerung in der Absorptionsfähigkeit der gewachsten Proben vorhanden.
Proben 3–6
Um weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von saugfähigen Bahnen dieser Erfindung zu erläutern, wurden Basisblätter unter Verwendung von nicht nass elastischen Northern Softwood Kraft Fibers (NSWK), mit und ohne einem Nassverfestigungsmittel (9,07 kg (20 lbs) Kymene/Tonne an Faser), und nass elastischen Fasern (Fichte-BCTMP), mit und ohne einem Nassverfestigungsmittel (9,07 kg (20 lbs) Kymene/Tonne an Faser), unter Verwendung eines ungekreppten, durchtrocknenden Prozesses, im Wesentlichen so, wie dies in 4 dargestellt ist, hergstellt.
Die Faser wurde bei 4% einer Konsistenz in einer Hydro-Pulpebildungseinrichtung für 30 Minuten zu einer Pulpe gebildet. Die Faser wurde in einen Aufbewahrungskasten gepumpt und auf 1,0% einer Konsistenz verdünnt. 20#/Tonne an Kymene 557 LX wurde zu dem Vorratskasten hinzugefügt, und es wurde ermöglicht, dass sie sich für 30 Minuten mischen. Ein einschichtiges, gemischtes Blatt mit 30 g/m² an Trockengewicht wurde auf einem Albany 94M Formungsgewebe gebildet und mit 5 Inch (127 Millimeter) Quecksilbervakuum entwässert. Das formende Gewebe wurde mit 69 fpm (0,35 Meter pro Sekunde) laufengelassen. Das Blatt wurde bei einer 15% Rush-Übertragung auf ein Lindsay 952-S05 Übertragungsgewebe, das mit 60 fpm (0,30 Meter pro Sekunde), lief, übertragen. Das Vakuum bei der Übertragung zwischen dem formenden Gewebe und dem Übertragungsgewebe betrug 10 Inch (254 Millimeter) an Quecksilber.
Das Blatt wurde mittels Vakuum unter 12 Inch (305 Millimeter) an Quecksilber auf ein Durchtrocknungseinrichtungsgewebe (Lindsay T116-1), das unter derselben Geschwindigkeit wie das Übertragungsgewebe, 60 fpm (0,30 Meter pro Sekunde) lief, übertragen. Das Blatt und das Durchtrocknungseinrichtungsgewebe liefen über ein viertes Vakuum unter 12 Inch (305 Millimeter) an Quecksilber unmittelbar vor einem Eintreten in die Honeycomb Durchtrocknungseinrichtung, die bei 200°F (93°C) arbeitete und zu einer Endtrockenheit von 94–98% einer Konsistenz trocknete.
Die Basisblätter wurden für über 5 Tage bei weniger als 50% Luftfeuchtigkeit bei 70°F (21°C) gealtert. Die Basisblätter wurden in Bezug auf physikalische Charakteristika in einer kontrollierten Umgebung von 50% ± 2% Luftfeuchtigkeit und 23°C ± 1° getestet. Die Nass- und Trockenfestigkeit wurden mittels Instron mit einer Probenbreite von 3 Inch (7,62 cm), einer Einspannweite von 4 Inch (10,16 cm) bei 10 in/min (25,4 cm/min) einer Travers-Geschwindigkeit getestet. Das Kaliber wurde mit dem TMI Tester bei 0,289 psi gemessen.
Ergebnisse der physikalischen Eigenschaft sind in der Tabelle der 16 dargestellt. Beispiel 6 zeigt eine wesentlich größere Nass-Elastizität, gemessen durch den Wet-Wrinkle-Recovery-Test, als die anderen drei Proben. Zusätzlich zeigte Beispiel 6 auch ein hohes Nass:Trockenverhältnis. Die Eigenschaften von Beispiel 6 machen es besonders zur Verwendung als Basisblatt geeignet, das kalandert werden kann und später weitgehendst seine ursprüngliche Masse unter einem Nässen zurückgewinnt. Eine solche kalanderte, saugfähige Bahn kann, wenn sie mit hydrophoben Materialien, wie beispielsweise Silikonen oder Talkumpulver, behandelt ist, ein hohes Absorptionsvermögen und ein trockenes Gefühl dann erreichen, wenn die hydrophilen Bereiche von dem Rest des Blatts nach einem Nässen ansteigen.
Beispiele 7–10
Weitere Beispiele wurden ähnlich zu solchen, die in den Beispielen 3–6 beschrieben sind, durchgeführt, allerdings für den Zweck, den Basisgewichteffekt auf eine massige, saugfähige, nass elastische Struktur zu erforschen. Vier Basisgewicht-Niveaus von 30, 24, 18 und 13 g/m² aus 100% Fichte-BCTMP mit 20#/Tonne Kymene wurden hergestellt.
Die Faser wurde bei 4% einer Konsistenz in der Hydro-Pulpebildungseinrichtung für 30 Minuten zu einer Pulpe gebildet. Die Faser wurde in einen Vorratskasten gepumpt und auf 1,0% einer Konsistenz verdünnt. 20#/Tonne von Kymene 557 LX wurden zu dem Vorratsbehälter hinzugefügt und es wurde ein Mischen für 30 Minuten zugelassen. Ein einschichtiges, gemischtes Blatt wurde auf einem Albany 94M Formungsgewebe gebildet und mit 4 Inch (102 Millimeter) eines Quecksilbervakuums entwässert. Das formende Gewebe wurde unter 69 fpm (0,35 Meter pro Sekunde) laufengelassen. Das Blatt wurde bei einer 15% schnellen Übertragung auf ein Lindsay 952-S05 Übertragungsgewebe, das bei 60 fpm (0,30 Meter pro Sekunde) lief, übertragen. Das Vakuum bei der Übertragung zwischen dem formenden Gewebe und dem Übertragungsgewebe war 7 Inch (178 Millimeter) an Quecksilber. Die Probe von 13 g/m² wurde ohne eine Schnellübertragung hergestellt, wobei das formende Gewebe unter 60 fpm (0,30 Meter pro Sekunde) lief, dasselbe wie das Übertragungsgewebe und das Durchtrocknungsgewebe.
Das Blatt wurde mittels Vakuum bei 10 Inch (254 Millimeter) an Quecksilber auf ein Durchtrocknungs-Einrichtungsgewebe (Lindsay T116-1), das unter derselben Geschwindigkeit wie das Übertragungsgewebe lief, 60 fpm (0,30 Meter pro Sekunde), übertragen. Das Blatt und das Durchtrocknungs-Einrichtungsgewebe liefen über ein viertes Vakuum bei 11 Inch (279 Millimeter) an Quecksilber unmittelbar vor einem Eintreten in eine Honeycomb Durchtrocknungseinrichtung, die bei 260°F (127°C) arbeitete und auf einer Endtrockenheit von 94–98% einer Konsistenz trocknete.
Die Basisblätter wurden für über 5 Tage bei weniger als 50% an Luftfeuchtigkeit bei 70°F (21°C) gealtert. Die Basisblätter wurden in Bezug auf die physikalischen Charakteristika in einer kontrollierten Umgebung von 50% ± 2% Luftfeuchtigkeit und 23°C ± 1° getestet. Die Nass- und Trockenfestigkeit wurden mittels Instron mit einer Probenbreite von 3 Inch (7,62 cm), einer Einspannweite von 4 Inch (10,16 cm) bei 10 in/min (25,4 cm/min) einer Traverse-Geschwindigkeit getestet. Das Kaliber wurde mit dem TMI Tester bei 0,289 psi gemessen.
Ergebnisse der physikalischen Eigenschaft sind in der Tabelle der 17 zusammengefasst. Wie dargestellt ist, zeigten die Beispiel 7 bis 10 eine hohe Nass-Elastizität, wie sie durch den Wet-Wrinkle-Recovery-Test und die Kompressiv-Nass-Elastizitäts-Test bestimmt sind. Materialien, wie beispielsweise die Bahn von Beispiel 10, sind besonders als ein Basisblatt geeignet, um hydrophobes Material bei der Herstellung einer dichten, kalanderten, saugfähigen Bahn entsprechend der Erfindung aufzunehmen, die schnell Flüssigkeit aufnehmen kann und sich dann zu einer massigeren Struktur zurückstellen kann, die hydrophiles Material auf den obersten Bereichen besitzt, um ein sauberes, trockenes Gefühl zu erzielen. Typische, kommerzielle Gewebe- und Papierhandtücher besitzen allgemein Nass-Rückstell-Verhältnisse von weniger als 0,7, WCB-Werte geringer als 6 und LER-Werte geringer als 0,7. In ähnlicher Weise tendieren solche Materialien dazu, dass sie Werte der In-Ebene-Permeabilität unterhalb von 0,4 × 10^–10 m² haben.
Beispiele 11 und 12
Für die Beispiele 11 und 12 wurde die Gewebeseite des Basisblatts von Beispiel 1 mit adhäsiven Sprays behandelt, um verstreute, hydrophobe Bereiche zu erzeugen, wobei einige davon weiter mit hydrophobem Pulver behandelt wurden. Für Beispiel 11 wurde eine Spraydose von 3M #72 Pressure Sensitive Adhesive verwendet, um zufällig ungefähr 30% des Oberflächenbereichs des Basisblatts mit dem blauen, flexiblen, weichen Klebematerial mit geringer Klebrigkeit abzudecken. Die Klebrigkeit wurde weiterhin durch Aufsprenkeln einer kleinen Menge an Lycopodium-Pulver (auch bekannt als Bärlappsporen, kommerziell erhältlich von EM Science, Gibbstown, New Jersey) auf einen Bereich der Bahn und Talkumpulver auf den anderen Bereich, um selektiv an dem Klebemittel anzuhaften und die Klebrigkeit wegzunehmen, verringert. Nicht anhaftendes Pulver wurde abgeschüttelt. Für Beispiel 12 war das Sprühklebemittel, das verwendet war, 3M #90 High Strength Adhesive, das zufällig und leicht aufgesprüht wurde, um verstreute Felder von ungefähr 1,27 bis 2,54 cm (1/2 bis 1 Inch) im Durchmesser zu erhalten, die Klebemittel auf der oberen Fläche enthielten. Die Klebrigkeit wurde wiederum durch Aufsprenkeln von Talk oder Lycopodium-Pulver auf verschiedenen Bereichen der Bahn und Entfernen des überschüssigen Pulvers reduziert. Wenn die Bahnen genässt wurden, fühlten sich die hydrophoben Bereiche, die Klebemittel und hydrophobes Pulver enthielten, etwas trockener als die unbehandelten Bereiche an. Die Klebemittel enthaltenden Bereiche von Beisiel 12 waren merkbar steifer als das umgebende Basisblatt und würden für viele Produkte unge eignet sein. Die geringere Viskosität des Klebemittels, verwendet in Beispiel 12, führte auch zu einer relativ stärkeren Eindringung des Klebemittels in die saugfähige Bahn hinein relativ zu Beispiel 11, so dass die Klebemittelfelder von Beispiel 12 heller als die umgebenden, unbehandelten Bereiche erschienen, wenn die saugfähige Bahn vollständig mit Wasser genässt wurde.
Beispiel 13
Zusätzliche, nicht gekreppte, durch Luft getrocknete Basisblätter wurden entsprechend Beispiel 2 hergestellt. Beispiel 13 unterschied sich dahingehend, dass es 4,5 kg (10 Pound) an Kymene pro Tonne an trockener Faser in dem Stoffeintrag besaß, eine 15% Schnell-Übertragung besaß und 75% an Northern Softwood Kraft Fasern und 25% an Fichte-BCTMP aufwies. Wie bei Beispiel 2 betrug das Basisgewicht 60 g/m² und das durch Luft trocknende Gewebe war ein Lindsay Wire T116-3 Gewebe. Das gemessene Wet Springback Verhältnis war 0,839, WCB war 7,5 cm³/g und LER war 0,718. Die In-Ebene-Permeabilität war 0,84 × 10^–10 m².
Das Basisblatt von Beispiel 13 könnte zu einer Bahn der vorliegenden Erfindung durch eine Messerbeschichtung der oberen Oberflächen der Gewebeseite des Basisblatts mit einem flexiblen, hydrophoben, gering klebrigen Heißschmelzklebemittel bei einer erhöhten Temperatur unmittelbar gefolgt durch ein Luftlegen von feinen, synthetischen Fasern, die eine durchschnittliche Länge von ungefähr 1 mm haben, auf der das Klebemittel enthaltenden Seite der Bahn, gefolgt durch leichte Luft-Jets, um nicht verbundene Fasern wegzublasen und zurückzugewinnen, gebildet werden. Kühlende Jets können erwünscht sein, um eine Klebrigkeit des Klebemittels vor einem Aufwickeln zu entfernen. Die Verringerung der Klebrigkeit des freiliegenden Klebemittels kann auch durch die Hinzufügung von Teilchen, mitgerissen in den Luft-Jets, aufgebracht auf die behandelte Bahn, durchgeführt werden, wobei die Teilchen Talk, Backpulver bzw. Natriumbikarbonat, Titanoxid, Zinkoxid, verschiedene Füller, bekannt bei der Papierherstellung, und dergleichen, aufwiesen.
Die vorstehenden Beispiele dienen dazu, mögliche Maßnahmen zu erläutern, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, bei denen ein verbessertes trockenes Gefühl und andere Eigenschaften durch die neuartigen Kombinationen von elastischen, texturierten bzw. strukturierten Basisblättern mit hydrophobem Material erreicht werden. Allerdings wird ersichtlich werden, dass die vorstehenden Beispiele, die zu Zwecken einer Er läuterung angegeben sind, nicht dahingehend anzusehen sind, den Schutzumfang dieser Erfindung, der durch die nachfolgenden Ansprüche, und alle Äquivalente dazu, definiert ist, einzuschränken.
Beispiel 14
Eine 20 g/m² (0,6 osy) spinngebondete, nicht gewebte Polyethylen-Bahn wurde mit einem Baukleber auf der Gewebeseite einer 40 g/m² ungekreppten, durch Luft getrockneten Bahn, die 100% BCTMP Fichtefasern aufwies und durch Trocknen eines Lindsay Wire T-216-3 Gewebes strukturiert war, laminiert. Ein Band aus der luftgelegten Zellulosebahn wurde präpariert, das verdichtet und mit ungefähr 1% an thermoplastischen Fasern, die während eines Erwärmens geschmolzen waren, um das Band auf einer konstanten Dichte von ungefähr 0,2 g/cm³ zu halten, stabilisiert wurde. Das 2,54 cm (1 Inch) breite Band wurde unterhalb des nicht gekreppten Basisblatts mit der befestigten, nicht gewebten Bahn darauf platziert. Die Flüssigkeitsaufnahme wurde durch Platzieren von Tropfen aus gefärbtem Wasser auf der oberen Oberfläche getestet. Das Wasser drang schnell in das Gewebebasisblatt und dann in die luftgelegte Bahn ein, was dazu führte, dass der größere Anteil des Fluids durch das luftgelegte Material gehalten wurde. Wenn gefärbte Tröpfchen aus Wasser auf der laminierten Bahn ohne ein unterlegendes, luftgelegtes Absorptionsmittel platziert wurden, breitete sich das Fluid über einen viel größeren Bereich in dem Basisblatt als dann aus, wenn der luftgelegte Streifen bzw. das luftgelegte Band vorhanden war.
Eine Mischung von ungefähr gleichen Teilen an Eiweiß und Wasser, mit einigem grünen, kommerziellen Lebensmittelfärbemittel hinzugefügt, wurde präpariert, um die Aufnahme von viskoelastischen Fluiden, wie beispielsweise Schleim oder Menses, zu simulieren. Die Lösung wurde leicht gerührt, um eine gleichförmige Konsistenz zu erzielen. Die Lösung wurde dann als Tropfen von ungefähr 0,3 ml bis ungefähr 1 ml auf die Oberfläche des Aufnahmematerials mit dem luftgelegten Band darunter aufgebracht. Die Aufnahme erschien sehr langsam oder sogar vollständig verhindert durch das nicht gewebte Material. Die Spitze einer Messerschneide wurde dann verwendet, um einen kleinen Anteil der nicht gewebten Bahn wegzukratzen, was zu einer Öffnung von ungefähr 0,2 mm Breite und 2 mm Länge führte. Ein Tropfen an Eiweißlösung, aufgebracht auf die Öffnung, drang in den hydrophilen Teil innerhalb ein paar Sekunden ein, viel schneller als ohne die Öffnung, al lerdings noch langsamer als das weniger viskose und nicht-viskoelastische, gefärbte Wasser.
Beispiel 15
Um das Potenzial von nicht gewebten, mit Öffnungen versehenen Geweben in der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren, wurden drei nicht gewebte, spinngebondete Polyethylen-Bahnen herangezogen, die Basisgewichte von 13,32, 20 und 26,6 g/m² (0,4, 0,6 und 0,8 Unzen pro Quadrat-Yard) (osy) besaßen. Die Bahnen wurden unter Verwendung einer Rollvorrichtung mit Doppelöffnung mit Öffnungen versehen. Metallstifte wurden in den Löchern in gekrümmten Metallplatten befestigt, die an dem Mittelabschnitt der oberen Rolle verschraubt werden konnten. Passende Metallplatten mit Löchern, befestigt an der unteren Rolle, nahmen die oberen, konischen Bereiche der Stifte in der oberen Rolle auf. Zwei unterschiedliche Stiftdurchmesser wurden verwendet, 26,6 cm (0,109 Inch) und 0,475 cm (0,187 Inch). Die Löcher zum Aufnehmen und Halten der Stifte wurden in einem Feld in einem bilateral gestaffelten Gitter angeordnet. Die 0,475 cm (0,187 Inch) Stifte wurden in jedem Loch in dem Feld über einen zwei Inch breiten Streifen um die obere Rolle herum platziert. Der Rollendurchmesser betrug 91,4 cm (36 Inch). Die Stifte mit 0,475 cm (0,187 Inch) wurden so mit ungefähr 0,635 cm (0,25 Inch) Intervallen von Mitte zu Mitte entlang jeder Reihe beabstandet. Die Stifte mit 26,6 cm (0,109 Inch) wurden über einen 10,16 cm (4 Inch) breiten Streifen von bilateral gestaffelten Löchern beabstandet, wobei die Stifte nur in alternierenden Reihen eingebracht waren, und in jeder Reihe, die Stifte enthielt, nur in jedes andere Loch dieser Reihe eingegeben. Mit 11 Stiften in jeder 10,16 cm (4 Inch) breiten Reihe waren die eingebrachten Stifte mit 26,6 cm (0,109 Inch) voneinander ungefähr 1,02 cm (0,4 Inch) von Mitte zu Mitte beabstandet. Um die Qualität der Öffnungsbildung zu verbessern, wurde die obere Rolle, die die Stifte enthielt, auf ungefähr 93,3°C (200°F) erwärmt, und die untere Rolle, die die nicht gewebte Bahn berührte, wurde elektrisch auf 70°C (150°F) erwärmt. Dies sind Temperaturen, die innerhalb der Rolle gemessen sind. Unter Verwendung eines Oberflächenthermoelements wurde die Temperatur der oberen Fläche der oberen Rolle mit 65,6–70,0°C (150–158°F) gemessen. Unter Verwendung der Stifte mit 26,6 cm (0,109 Inch) zuerst wurde die Öffnungsbildungsvorrichtung zunächst unter 15,24 m/min (50 fpm) angetrieben und verwendet, um Längen des spinngebondeten Polyethylen-Materials zu öffnen, das ein Basisgewicht von 13,32, 20,0 und 26,6 g/m² (0,4 0,6 und 0,8 osy) (Unze pro Quadradt-Yard) besaß. Dann wurden die Platten, die die Stifte enthielten, so umgestellt, um eine Öffnungsbildung mit den Stiften mit einem Durchmesser von 0,475 cm (0,187 Inch) zu ermöglichen, auch mit 15,24 m/min (50 fpm), und alle drei spinngebondeten Materialien mit Basisgewicht wurden mit Öffnungen versehen. Die mit Öffnungen versehene, nicht gewebte Bahn erschien weich und zur Verwendung in einem Material für Vorsorgeprodukten für die Frau geeignet. Proben der nicht gewebten Bahnen wurden dann geschnitten und auf Abschnitten des nicht gekreppten, durchgetrockneten Materials, hergestellt entsprechend Wendt et al, platziert und auf einem dreidimensionalen, durchtrocknenden Gewebe von Lindsay Wire, nach Wendt et al und Chiu et al, strukturiert.
Obwohl ein 3M druckempfindliches Sprühklebemittel an einem Punkt verwendet wurde, um das Gewebebasisblatt und die nicht gewebte Bahn zu verbinden, wurde ein Verbinden der mit Öffnungen versehenen, nicht gewebten Bahn an der strukturierten, nicht gekreppten Gewebebahn durch eine natürliche, mechanische Affinität der Gewebeoberfläche für die mit Schlingen versehene, nicht gewebte Oberfläche vereinfacht. Ein Eingriff von Fibrillen ermöglichte in ersichtlicher Weise, dass die nicht gewebte Schicht annehmbar gut anhaftete, obwohl es bevorzugt ist, eine innigere Bindungsstruktur über irgendeine Klebemittelverbindung, ein Ultraschallbonden, ein thermisches Bonden, und dergleichen, zu erzeugen.
Beispiel 16
Verbund-Oberschicht-Strukturen wurden durch Ankleben der mit Öffnungen versehenen Bahnen von Beispiel 15 an strukturierte, nicht gekreppte, durch Luft getrocknete Basisblätter, ähnlich zu solchen, die in den Beispielen 1–10 beschrieben sind, präpariert. Eine Adhäsion wurde mit einem speziellen Klebemittel-Übertragungspapier erreicht, das ein beschichtetes Release-Papier, bedruckt mit Punkten aus Klebemittel, aufwies, so dass die Punkte auf andere Flächen durch ein sanftes Aufbringen eines Drucks übertragen werden konnten. Ein Heißschmelz-Bauklebemittel wurde verwendet, National Starch #5610, gedruckt auf einem beschichteten Release-Papier über ein Siebdrucken mit einem New England Rotary Sieb, 40-NERO-SF0001. Um eine mit Öffnungen versehene, nicht gewebte Bahn mit dem strukturierten Gewebepapier zu verbinden, wurde das Klebemittel-Transfer-Papier mit den Klebemittelpunkten in Kontakt mit dem strukturierten Gewebe platziert und dann leicht mit einer Gummirolle unter einer Last geringer als 89,3 g/cm (0,5 Pound) pro linearem Inch gepresst, so dass die Bahn nicht wesentlich durch die Rolle ab geflacht wurde, und so, dass ein Teil der Klebemittelpunkte auf die am stärksten erhobenen Bereiche der Bahn übertragen wurde. Die mit Öffnungen versehene, nicht gewebte Bahn wurde dann auf dem Gewebe überlegt. Beim Platzieren der nicht gewebten Bahn auf der Gewebebahn war die Seite der nicht gewebten Bahn, die das Gewebe berührte, die Seite, die von der Rolle weg lag, die die Stifte während des Stiftöffnungs-Bildungsvorgangs hielt. Diese zu dem Gewebe hinweisende Seite der nicht gewebten Bahn besaß Vorsprünge, die jede Öffnung umgaben, wobei der Stift einiges des Polyolefin-Materials auf der Ebene der nicht gewebten Bahn während des Stiftöffnungs-Bildungsvorgangs herausgedrückt hatte. In einigen Fällen kann es bevorzugt sein, dass solche Vorsprünge primär in vertieften Bereichen der unterlegenden Gewebebahn vorhanden sein sollten, um eine nahezu kontinuierliche Materialbrücke von der zum Körper hinweisenden Seite der nicht gewebten Bahn zu der Gewebefläche zu erzielen, so dass das Fluid nicht irgendwelche wesentlichen Zwischenflächenräume zwischen den zwei oder mehr Schichten der Oberseitenschicht durchqueren müssen.
Für diese Beispiele wurden nur nicht gewebte, spinngebondete Basisblatt-Bahnen mit 13,3 g/m² (0,4 osy) verwendet. Die Basisblätter waren alle nicht geschichtete, nicht gekreppte, durch Luft getrocknete Gewebebahnen, hergestellt entsprechend den Prinzipipen, die in den Beispielen 1–10 angegeben sind, mit der Ausnahme, dass das Basisgewicht, der Faser-Typ, die Schnell-Übertragung (Rush Transfer) und die Gewebe-Typen variiert wurden. „Hohe Struktur" („high texture") bezieht sich auf Bahnen, die mit ungefähr 30% einer Schnell- bzw. Rush-Übertragung auf ein Lindsay Wire T-116-3 Gewebe als das Übertragungsgewebe übertragen sind, gefolgt durch ein Durchtrocknen auf einem T-216-3 Gewebe bzw. Vlies. „Flaches Gewebe" bzw. Vlies wurde auf einem traditionellen, flachen, durchtrockenden Gewebe, dem eine hohe Oberflächentiefe fehlte, durchgetrocknet. „Mittlere Struktur" („medium texture") bezieht sich auf Bahnen, die mit 8% einer Rush-Übertragung auf einem Lindsay Wire T-216-3 Gewebe als das Übertragungs- bzw. Überführungs-Gewebe hergestellt sind, gefolgt durch ein Durchtrocknen auf einem Lindsay Wire T-116-3 Gewebe. Alle Bahnen besaßen ungefähr 9,07 kg (20 lb) Kymene pro Tonne an Fasern, hingezugefügt für die Nass-Verstärkung. Die folgenden Kombinationen von nicht gewebten und Basisblättern wurden getestet: Tabelle 3. Zusammensetzungen, die für die Aufnahme getestet wurden
(1'' = 2,54 cm)
In einigen Fällen wurde das Abdeckmaterial mit einer dünnen, saugfähigen Schicht, bestehend aus einem anderen, nicht gekreppten, durch Luft getrocknetem Blatt oder einem luftgefegten Band, kombiniert. Diese saugfähigen Schichten umfassen:

Abs. A:: eine „hohe Struktur" 100% BCTMP Bahn (Probe 1 von Tabelle 3);
Abs. B:: eine „flache" 100% BCTMP Bahn (Probe 4 von Tabelle 3);
Abs. C:: eine 100% BCTMP nicht gekreppte Bahn, durchgetrocknet auf einem Lindsay Wire 134-10 Gewebe bzw. Vlies;
Abs. D:: eine „mittlere Struktur" Bahn, aufweisend gebleichtes Weichholz (Probe 6 der Tabelle 3).

Zusätzlich wurde das luftgelegte Band von Beispiel 14, das ein Basisgewicht von ungefähr 200 g/m² besaß, auch in einigen Tests verwendet. Die saugfähige Schicht wurde einfach unterhalb der Verbundabdeckung platziert und wurde nicht mechanisch oder mit Klebemitteln verbunden. In einigen Fällen könnte ein leichtes Klebemittel erwünscht sein, um die Abdeckung auf dem saugfähigen Kern zu halten.
Um die Eignungsfähigkeit der mit Öffnungen versehenen Bahn von Beispiel 15 für die Aufnahme von Menses zu demonstrieren, wurde ein einfacher Menses-Simulant verwendet. Der Simulant war eine 50:50 Mischung aus frischem Eiweiß und Wasser, mit einem hingefügten, flüchtigen Farbstoff. Die Mischung wurde durch Separieren des Eiweiß von den Dottern von zwei großen Eiern (Sparboe Farms, Litchfield, Minnesota) vorbereitet, die von einer Kühleinrichtung entnommen worden waren und in einen Raum mit einer Temperatur von ungefähr 22,2°C (72°F) für sechs Stunden gelegt wurden. Die Eiweißmasse betrug 60,0 g. Zusätzliche 60 g an deionisiertem Wasser wurden zu dem Eiweiß in einem Becherglas mit 250 ml hinzugefügt und kräftig in dem Becherglas mit einem Laborspatel für ungefähr 3 Minuten gerührt, wobei darauf geachtet wurde, eine Schaumbildung zu verhindern. Die erhaltene Mischung erschien leicht trüb und zeigte noch Zeichen von proteinartigen Schlieren in der Flüssigkeit, die einen unterschiedlichen Brechungsindex gegenüber anderen Teilen in der Lösung besaß. Zusätzliche 2 ml einer Farbstofflösung wurden schonend eingerührt. Die Farbstofflösung wurde durch Hinzufügen von 40 ml an Versatint Purple II (Milliken Chemical, Inman, South Carolina) zu 1000 ml an deionisiertem Wasser hinzugefügt.
Die gefärbte Eiweißlösung wurde auf die Oberfläche des Verbund-Oberschichtmaterials mit einer Eppendorf Pipette, eingestellt so, um 0,5 ml Tropfen aufzubringen, aufgebracht. Der Tropfen wurde auf die obere Oberfläche des Oberseitenblatts innerhalb eines Intervalls von 3 Sekunden aufgebracht, wobei darauf geachtet wurde, den Tropfen sanft und weich aufzubringen. Zu Anfang baute sich der Tropfen kugelförmig auf, ruhte auf der nicht nassen Oberfläche als eine abgeflachte Kugel, mehrere Millimeter im Durchmesser, breit genug, um in zumindest eine Öffnung einzudringen, typischerweise ungeachtet davon, wo der Tropfen platziert wurde. Die visuelle Beobachtung wurde genutzt, um die Zeit zu identifizieren, die für eine Dochtwirkung erforderlich ist, um in der Ebene des unterlegenden Basisblatts aufzutreten, und die zusätzliche Zeit nach dem Einsetzen der Dochtwirkung für den Tropfen, um wesentlich von der Oberfläche der nicht gewebten Bahn entfernt zu werden, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeit feststellbar erhoben oberhalb der Ebene der nicht gewebten Bahn verblieb. Die erste Zeit, die Zeit, zu der eine sichtbare Dochtwirkung beginnt, wird als die „Eintrittszeit" bezeichnet, und wurde dann erfasst, wenn das gefärbte Fluid dahingehend gesehen werden konnte, dass es sich horizontal in das Basisblatt über die Grenzen des Tropfens an der Oberseite hinaus erstreckt. Die zweite Zeit, die Zeit für ein wesentliches Entfernen der Flüssigkeit von dem Tropfen auf der nicht gewebten Oberfläche, ist die „Dochtwirkungszeit". Die Summe der zwei Zeiten ist die „Aufnahmezeit". Ergebnisse sind für verschiedene Versuche in Tabelle 4 dargestellt. Beste Ergebnisse wurden mit größeren Stiftöffnungen erhalten. Mit kleineren Öffnungen können die hydrophoben Fasern in dem Vorsprung auf der Rückseite der Bahn, gebildet während der Öffnungsbildung, abgeflacht werden, um teilweise die Öffnungen während der Befestigung der nicht gekreppten Gewebebahn zu verschließen.
Tabelle 4. Aufnahmeergebnisse für Eiweißlösungen für die Zusammensetzungen der Tabelle 3
Es wird angenommen, dass die Aufnahmeraten wesentlich durch Erhöhen des freigelegten Bereichs des Basisblatts erhöht werden könnten.
Durch Platzieren von Tropfen der Eiweißlösung direkt auf BCTMP und gebleichte, ungekreppte Blätter aus Weichholz wurde beobachtet, dass BCTMP eine schnellere Aufnahme bietet, offensichtlich aufgrund der mehr offenen Porenstruktur des BCTMP-Blatts. Verdichtete, luftgelegte Streifen mit einer Dichte von ungefähr 0,2 cm³/g führten auch zu einer schnellen Aufnahme der Lösung.
Beispiel 17
Die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, als eine Verbesserung gegenüber mit Öffnungen versehenen Filmen zu dienen, kann in diesem Beispiel veranschaulicht werden, wobei ein feuchtes, hydrophiles Basisblatt mit einer nicht ebenen, mit Öffnungen versehenen Struktur versehen wird und dann nicht kompressiv getrocknet wird, um eine hohe Nass-Elastizität aufzubringen, gefolgt durch ein Drucken oder Beschichten eines hydrophoben Materials auf den am stärksten angehobenen Bereichen der den Körper berüh renden Seite der mit Öffnungen versehenen Bahn, was zu einem Verbundmaterial führt, das hydrophile Öffnungen und eine hydrophobe, obere Oberfläche besitzt. Insbesondere wird eine weiche, flexible Bahn mit einem Basisgewicht von ungefähr 10 g/m² bis ungefähr 100 g/m², noch bevorzugter von ungefähr 20 g/m² bis ungefähr 50 g/m², während einer Herstellung mit Öffnungen versehen, bevor die Bahn auf oberhalb ungefähr 60% an Feststoffen getrocknet wurde, und bevorzugt bevor die Bahn oberhalb von ungefähr 40% an Feststoffen getrocknet wurde. Die Bahn kann vor der Öffnungsbildung relativ flach sein oder strukturiert werden. Eine Öffnungsbildung kann durch Vorsprünge auf einer Rolle, die die Körperseite der Bahn berührt, während sie auf einer Oberfläche ruht, die passende Vertiefungen besitzt, vorgenommen werden, so dass ein Ineinandergreifen der Vorsprünge und der Vertiefungen Öffnungen bewirkt, die sich von der den Körper berührenden Seite der Bahn absenken, um eine nicht ebene, dreidimensionale Topografie mit Bereichen der Bahn angrenzend an den Öffnungen zu bilden, die eine bestimmte Faserorientierung in z-Richtung besitzen, zu erzeugen. Öffnungen in dem Basisblatt können auch durch Vernadeln, Prägen mit gelochter Platte, Stanzen, oder einen differenziellen Luftdruck, erzeugt werden. Ein differenzieller Luftdruck kann dann verwendet werden, wenn die Bahn auf einem perforierten Träger, allerdings ansonsten mit einer niedrigen Permeabilität, ruht. Die dünne, feuchte Bahn, die auf einer perforierten Oberfläche ruht, ermöglicht, dass Luftdruck dazu führt, dass sich Teile der Fasern über den Perforationen ablenken und frei von der Ebene der Bahn brechen und sich teilweise in der z-Richtung absenken. Nachdem die 3-D-Öffnungen in dem feuchten Zustand erzeugt sind, sollte die Bahn getrocknet werden, um ohne wesentlich den perforierten oder mit Öffnungen versehenen Zustand, der erreicht ist, zu stören. Die Struktur der Bahn wird dann eine hohe Nass-Elastizität haben, insbesondere dann, wenn Niedrigertragsfasern oder Nass-Verfestigungs-Additive verwendet werden. Als eine Folge ist das Basisblatt mit Öffnungen versehen und die untere Oberfläche des Basisblatts ist mit fasrigen Vorsprüngen versehen, die sich von dem Basisblatt absenken, die sich angrenzend an die Öffnungen befinden und die Öffnungen umgeben oder teilweise umgeben können, was hydrophile Öffnungswände bildet. Die Vorsprünge oder Öffnungswände besitzen auch, aufgrund davon, dass sie in dem dreidimensionalen Zustand getrocknet sind, eine gute Nass-Elastizität, oder eine Tendenz, die Form und die Orientierung beizubehalten, in der sie getrocknet wurden, sogar nachdem sie nassgemacht wurden, insbesondere dann, wenn Hochertragsfasern oder Nass-Verstärkungs- Mittel beim Herstellen der Bahn verwendet wurden. Vorzugsweise besaßen die Öffnungen einen offenen Bereich von mindestens 15% und noch bevorzugter von mindestens 30%, und besaßen einen charakteristischen oder effektiven Durchmesser vorzugsweise von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 4 mm, noch bevorzugter von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 2 mm, und am bevorzugtesten von ungefähr 0,5 mm oder größer.
Nach einem nicht kompressiven Trocknen wird die den Körper berührende Seite der Bahn (die Seite entfernt von den sich absenkenden Seiten der Öffnungen) mit hydrophobem Material behandelt. Dieses kann auf die Bahn in diskontinuierlichen Tropfen oder feinen, voneinander beabstandeten Bereichen aufgedruckt werden. Alternativ kann die Bahn durch eine glatte, druckende Oberfläche, die einen Film des hydrophoben Materials in dem geschmolzenen, flüssigen Zustand, oder in einem Schlämme-Zustand besitzt, beschichtet werden. Wachse oder Mischungen aus Wachs, Öl und Opazifizierern, können besonders bevorzugt sein. Die sich ergebende Struktur besitzt hydrophobe, erhobene Bereiche, während sich die Wände der Öffnungen, die sich von dem hydrophoben Material absenken, noch hydrophob sind. Das hydrophobe Material wird sehr intensiv an der Oberfläche der hydrophilen Bahn angebondet. Da das Basisblatt eine strukturelle Integrität liefert, kann das hydrophobe Material kontinuierlich, allerdings schwach, oder diskontinuierlich, sein, und würde allgemein nicht dahingehend angesehen werden, dass es geeignet ist, um von dem Basisblatt entfernt zu werden, ohne ernsthaft beschädigt oder disintegriert zu werden. Es führt zu einem trockenen Gefühl benachbart dem Körper, und, wenn es geeignet ausgewählt ist, kann es das weiche, angenehme Gefühl der Abdeckung erhöhen. Die unterlegende Basisschicht führt zu einem ausgezeichneten Absorptionsvermögen und stellt Kanäle, ähnlich traditionellen, mit Öffnungen versehenen Filmen, für einen Fluss direkt zu dem saugfähigen Kern bereit. Allerdings werden die In-Ebene-Dochtwirkung und die Strömungskanäle unterhalb der Basisschicht zu einer guten Fluid-Handhabung und Absorptionsfähigkeit führen.
Es wird ersichtlich werden, dass die vorstehenden Beispiele, die zu Zwecken einer Erläuterung angegeben sind, nicht dahingehend auszulegen sind, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken, der durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Saugfähige Bahn (1) mit zwei Zonen, die ein trockenes Empfinden unter Benutzung vermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn eine obere Fläche, aufweisend eine Vielzahl von hydrophob behandelten Bereichen, umgeben durch selbst hydrophile, zelluloseartige Bereiche, besitzt, und wobei, unter Anfeuchten, die Bahn so expandieren kann, dass die hydrophob behandelten Bereiche (3) bevorzugt relativ zu den hydrophoben Bereichen (4) erhöht sind.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 1, wobei die Bahn ein nassgelegtes Gewebeblatt ist.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 1, wobei die Bahn von einer luftgelegten Struktur ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von 0,2 mm oder geringer besitzt, während sie trocken ist, und eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von 0,3 mm oder größer besitzt, wenn sie zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 100% befeuchtet ist, wobei die Gesamt-Oberflächen-Tiefe entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Gesamt-Oberflächen-Tiefe" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bahn eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von 0,3 mm oder geringer besitzt, während sie trocken ist, und eine Gesamt-Oberflächen-Tiefe von 0,4 mm oder größer, oder vorzugsweise 0,5 mm oder größer, besitzt, wenn sie zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 100% befeuchtet ist, wobei die Gesamt-Oberflächen-Tiefe entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Gesamt-Oberflächen-Tiefe" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn ein Nass:Trocken-Dehnungsverhältnis von mindestens 0,1 besitzt, wobei das Nass-Trocken-Dehnungsverhältnis entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Nass:Trocken-Verhältnis" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, die weiterhin superabsorbierende Teilchen, verbunden mit der Bahn, aufweist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bahn eine in der Ebene liegende Permeabilität von mindestens 0,5 × 10^–10m² und eine nass-komprimierte Masse von ungefähr 5 cm³/g oder größer besitzt, wobei die Werte für die in der Ebene liegende Permeabilität und die nass-komprimierte Masse entsprechend den Tests gemessen werden, die unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „In der Ebene liegende Permeabilität" und „nass-komprimierte Masse", jeweils, beschrieben sind.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn Fasern für die Papierherstellung aufweist und eine nass-komprimierte Masse von mindestens 6 cm³/g besitzt, wobei die nass-komprimierte Masse entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „nass-komprimierte Masse" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn Fasern für die Papierherstellung aufweist und einen Rewet-Wert (Wiedernässungs-Wert) von 1 g oder geringer aufweist, wobei der Rewet-Wert entsprechend dem Test gemessen wird, beschrieben unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Rewet" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, die weiterhin durch ein Wet-Springback-Verhältnis von 0,7 oder größer gekennzeichnet ist, wobei das Wet-Springback-Verhältnis entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Wet Springback Verhältnis" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn Fasern für die Papierherstellung aufweist und weiterhin durch einen Rewet-Wert von 0,65 g oder geringer und einen normierten Rewet-Wert von 0,6 oder geringer gekennzeichnet ist, wobei der Rewet- und der normierte Rewet-Wert entsprechend dem Test gemessen werden, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Rewet" und „normiertes Rewet" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die hydrophil behandelten Bereiche hydrophobes Material aufweisen, das auf den Bereichen niedergeschlagen ist, und wobei das hydrophobe Material diskontinuierlich ist.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bahn ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweist, das Fasern für die Papierherstellung umfasst und eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, und wobei mindestens 30% der oberen Fläche des Basisblatts frei von hydrophobem Material verbleibt, und wobei die Bahn einen Rewet-Wert von 0,6 g oder geringer aufweist, wobei der Rewet-Wert entsprechend dem Test gemessen wird, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Rewet" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bahn ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweist, das eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, und wobei das Basisblatt Öffnungen aufweist und wobei die untere Fläche des Basisblatts weiterhin unter Feuchtigkeit nachgiebige Vorsprünge benachbart zu den Öffnungen aufweist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bahn ein selbst hydrophiles Basisblatt aufweist, das Fasern für die Papierherstellung aufweist und eine obere und eine untere Fläche besitzt, und wobei die Bahn synthetische Fasern aufweist, die fest an der oberen Fläche des Basisblatts befestigt sind, um die hydrophob behandelten Bereiche zu erzielen, so dass 50% oder weniger des Oberflächenbereichs des Basisblatts mit den synthetischen Fasern abgedeckt sind.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Bahn ein im Wesentlichen fortlaufendes Netzwerk aus hydrophoben Fasern aufweist, das eine Vielzahl von makroskopischen Öffnungen besitzt, niedergeschlagen auf der Bahn, um die hydrophob behandelten Bereiche zu erzielen.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 17, wobei das Netzwerk aus hydrophoben Fasern an der oberen Fläche der Bahn so befestigt ist, dass ein Teil der Bereiche der Bahn, die beim Nässen eingedrückt sind, zu Öffnungen in dem überlegenden Netzwerk aus hy drophoben Fasern ausgerichtet sind, um zu ermöglichen, dass Körperextrudate durch die makroskopischen Öffnungen in die Bahn hinein durchführen.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 18, wobei das Netzwerk aus hydrophoben Fasern eine mit Öffnungen versehene, fortlaufende Bahn aus hydrophobem, nicht gewebtem Material aufweist.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 19, wobei das nicht gewebte Material eine hydro-verschlungene Bahn aus synthetischen Fasern aufweist.
Saugfähige Bahn nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei das Netzwerk aus hydrophoben Fasern eine Vielzahl von makroskopischen Öffnungen aufweist, mit einer charakteristischen Breite von 0,2 mm oder größer, wobei die Breite entsprechend dem Test gemessen wird, der in dem Abschnitt „Zusammenfassung der Erfindung" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Bahn weiterhin durch ein Nass:Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis von mindestens 0,1 oder größer und ein Wet-Springback-Verhältnis von 0,55 oder größer gekennzeichnet ist, wobei die Nass:Trocken-Zugfestigkeits- und Wet-Springback-Verhältnis-Werte entsprechend dem Test gemessen werden, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Nass:Trocken-Verhältnis" und „Wet Springback" beschrieben ist.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 18 bis 22, weiterhin gekennzeichnet durch einen Rewet-Wert von 0,65 g oder geringer und einen normierten Rewet-Wert von 0,6 oder geringer, wobei die Bahn weiterhin 20% oder mehr bezogen auf das Gewicht an Hochertrags-Pulpefasern aufweist, wobei der Rewet- und der normierte Rewet-Wert entsprechend den Tests gemessen werden, die unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Rewet" und „normiertes Rewet", jeweils, beschrieben sind.
Saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei das oberflächli^che Basisgewicht des hydrophoben Materials von 1 bis 10 g/m² reicht und die Bahn ein Basisgewicht von 10 bis 70 g/m² besitzt.
Saugfähige Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin hydrophobes Material auf einem Teil der unteren Fläche der Bahn aufweisend.
Kalandriertes Handtuch, das die Bahn nach einem vorhergehenden Anspruch aufweist.
Saugfähiger Gegenstand, der die saugfähige Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 25 aufweist.
Saugfähiger Gegenstand nach Anspruch 27, der weiterhin eine körperseitige Auskleidung aufweist.
Saugfähiger Gegenstand nach Anspruch 27 oder 28, in Abhängigkeit von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13 oder 17 bis 25, wobei die saugfähige Bahn ein selbst hydrophiles Unterlageblatt aufweist, das eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei der Gegenstand weiterhin ein flüssigkeitsundurchlässiges Unterlageblatt, und einen zelluloseartigen, absorbierenden Kern in einer überlegten Beziehung zu dem Unterlageblatt, aufweist, wobei das Basisblatt auf dem absorbierenden Kern mit der unteren Fläche des Basisblatts zu dem absorbierenden Kern hinweisend überlegt ist.
Einlassmaterial für einen saugfähigen Gegenstand, der die saugfähige Bahn irgendeines der Ansprüche 1 bis 25 aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer saugfähigen Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 25, die ein trockenes Empfinden vermittelt, wenn sie nass ist, das die Schritte aufweist: a) Präparieren eines selbst hydrophilen Basisblatts (1), das Fasern für die Papierherstellung aufweist und eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei die obere Fläche erhöhte (3) und vertiefte Bereiche (4) besitzt; und b) Kalandern des Basisblatts; wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: c) Niederschlagen von hydrophobem Material vorzugsweise auf den erhöhten Bereichen der oberen Fläche des Basisblatts vor einem Kalandern des Basisblatts oder Hinzufügen von hydrophobem Material vorzugsweise auf den zuvor erhöhten Bereichen des Basisblatts nach einem Kalandern des Basisblatts, um die Bahn zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt eines Präparierens des Basisblatts die Schritte eines Niederschlagens einer wässrigen Schlämme aus Fasern für die Papierherstellung auf einer kleine Öffnungen aufweisenden Bahn, um eine embryonale Bahn herzustellen; Formen der Bahn auf einem dreidimensionalen Substrat; und Trocknen der Bahn; aufweist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Basisblatt erhöhte und vertiefte Bereiche mit einer Gesamt-Oberflächen-Tiefe, die mit 0,2 mm gemessen ist, wobei der Gesamt-Oberflächen-Tiefen-Wert entsprechend dem Test gemessen wird, besitzt, der unter dem Abschnitt „Definition von Begriffen und Testvorgängen" der Beschreibung mit dem Titel „Gesamt-Oberflächen-Tiefe" beschrieben ist; und wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: integrales Befestigen einer fortlaufenden, fasrigen, nicht gewebten Bahn, die eine Vielzahl von Öffnungen besitzt, auf der oberen Fläche des zelluloseartigen Basisblatts, bevor das Basisblatt einem Kalandern unterworfen wird, so dass ein Teil der Öffnungen über die vertieften Bereiche des zelluloseartigen Basisblatts überlegt ist; oder integrales Befestigen einer fortlaufenden, fasrigen, nicht gewebten Bahn, die eine Vielzahl von Öffnungen besitzt, auf der oberen Fläche des zelluloseartigen Basisblatts nach einem Kalandern des Basisblatts so, dass ein Teil der Öffnungen über die zuvor vertieften Bereiche des zelluloseartigen Basisblatts überlegt ist; und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt eines Befestigens der unteren Fläche des Basisblatts an einem absorbierenden Kern und einer undurchlässigen Bahn aufweist, so dass der absorbierende Kern zwischen der undurchlässigen Bahn und dem Basisblatt zwischengefügt ist, um einen saugfähigen Gegenstand zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: a) Bilden einer embryonalen Papierbahn aus einer wässrigen Schlämme aus Fasern für die Papierherstellung; b) Durchtrocknen der embryonalen Papierbahn auf einem dreidimensionalen, durchgetrockneten Vlies, das ein Muster von erhöhten und vertieften Bereichen besitzt; c) Abschließen des Trocknens der Bahn; d) Versehen einer nicht gewebten Bahn mit Öffnungen mittels einer Hydroverschlingung, wobei die nicht gewebte Bahn ein Trägervlies überlegt, das dasselbe Muster von erhöhten und vertieften Bereichen wie bei dem Schritt b) eines Durchtrocknen des Vlieses besitzt; e) Kalandern der durchgetrockneten Papierbahn; und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: f) Verbinden der mit Öffnungen versehenen, nicht gewebten Bahn mit der durchgetrockneten Papierbahn, vor einem Kalandern der Papierbahn, so dass die Öffnungen der nicht gewebten Bahn zu den verieften Bereichen der durchgetrockneten Papierbahn ausgerichtet sind, oder Verbinden der mit Öffnungen versehenen, nicht gewebten Bahn mit der durchgetrockneten Papierbahn nach einem Kalandern der Papierbahn so, dass die Öffnungen der nicht gewebten Bahn zu den zuvor vertieften Bereichen der durchgetrockneten Papierbahn ausgerichtet sind, um das Eingangsmaterial zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei die erhöhten Bereiche von 0,775 bis 46,50 Vorsprünge pro cm² (5 bis 300 Vorsprünge pro Quadrat-Inch) aufweisen, mit einer charakteristischen Höhe von mindestens 0,2 mm relativ zu den vertieften Bereichen, wenn in einem nicht kalanderten, ungekreppten Zustand gemessen wird, wobei die charakteristische Höhe entsprechend dem Vorgang gemessen wird, der in dem Abschnitt der Beschreibung mit dem Titel „Definition von Begriffen und Testvorgängen" beschrieben ist.