DE69726289T2

DE69726289T2 - Verfahren und zusammensetzung zur behandlung von substraten bezüglich benetzbarkeit

Info

Publication number: DE69726289T2
Application number: DE1997626289
Authority: DE
Inventors: Ali Yahiaoui; Edward Charles BOLIAN; Anthony James RIGGS
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: KR100543144B1; KR20000068412A; DE69726289D1; TR199900475T2; CN1161512C; WO1998010134A1; EP0923658A1; PL332031A1; CO4930314A1; BR9711663A; AU729628B2; AR009527A1; US6028016A; EP0923658B1; AU4063397A; CN1229446A

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/025,621, eingereicht am 4. September 1996.
Hintergrund
Vliesstoffe und deren Herstellung waren die Aufgabe von ausführlicher Entwicklung, welche zu einer großen Vielzahl an Materialien für zahlreiche Anwendungen führte. Beispielsweise werden Vliesstoffe mit einem geringen Flächengewicht und offener Struktur in Hygienegegenständen, wie beispielsweise Wegwerfwindeln, als Einlagenstoffe verwendet, welche einen trockenen Hautkontakt bereitstellen aber auch Fluida rasch an noch absorbierendere Materialien weiterleiten, die auch Vliesstoffe mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung und/oder Struktur sein können. Vliesstoffe mit höherem Gewicht können mit Porenstrukturen hergestellt sein, welche sie für Filtrations-, Absorptions- und Sperranwendungen, wie beispielsweise als Umwickelungen für Gegenstände, welche sterilisiert werden sollen, Wischtücher oder Schutzbekleidungsstücke für medizinische, vetärinäre oder industrielle Verwendungen geeignet machen. Sogar Vliesstoffe mit höherem Gewicht wurden für Freizeit-, Landwirtschafts- und Konstruktions-Verwendungen entwickelt. Dies sind nur einige wenige der praktisch unbegrenzten Beispiele an Vliesstoffarten und deren Verwendung, welche dem Fachmann bekannt sind, der ebenso feststellen wird, dass neue Vliesstoffe und Verwendungen fortlaufend entwickelt werden. Es wurden ebenso verschiedene Arten und Ausstattungen zur Herstellung von Vliesstoffen mit erwünschen Strukturen und Zusammensetzungen, welche für diese Verwendungen geeignet sind, entwickelt. Beispiele für solche Verfahren umfassen Spinnbondieren, Schmelzblasen, Kardieren und andere, die später detaillierter beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist, wie der Fachmann erkennen wird, für Vliesstoffe allgemein anwendbar, und wird nicht durch Bezugnahme oder Beispiele eingeschränkt, die sich auf spezifische Vliesstoffe, welche nur illustrativ sind, beziehen.
Es ist nicht immer möglich bei der Herstellung einen Vliesstoff mit all den erwünschten Eigenschaften effizient herzustellen und es ist oft notwendig, dass der Vliesstoff behandelt wird, um Eigenschaften, wie beispielsweise Benetzbarkeit durch ein oder mehrere Fluida, Abstoßung von einem oder mehreren Fluida, elektrostatische Eigenschaften, Leitfähigkeit und Weichheit, zu verbessern oder zu verändern, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Herkömmliche Behandlungen umfassen Schritte, wie beispielsweise Tauchen des Vliesstoffes in ein Behandlungsbad, Beschichten oder Besprühen des Vliesstoffes mit der Behandlungszusammensetzung und Bedrucken des Vliesstoffes mit der Behandlungszusammensetzung. Aus Kosten- und anderen Gründen ist es normalerweise wünschenswert die minimale Menge an Behandlungszusammensetzung zu verwenden, welche den erwünschten Effekt mit einem akzeptablen Grad an Einheitlichkeit erzeugt. Es ist beispielsweise bekannt, dass die Wärme eines zusätzlichen Trocknungsschrittes zum Entfernen von Wasser, welches mit der Behandlungszusammensetzung aufgebracht wird, die Festigkeitseigenschaften des Vliesstoffes nachteilig beeinflussen kann und ferner dem Verfahren zusätzliche Kosten verursachen kann. Es ist daher wünschenswert, ein(e) verbesserte(s) Behandlungsverfahren und/oder -zusammensetzung für Vliesstoffe bereitzustellen, welche(s) effizient und effektiv die erwünschte Behandlung, ohne nachteiliges Beeinflussen der erwünschten physikalischen Vliesstoffbahneigenschaften, aufbringen kann und die erwünschten Ergebnisse ermöglicht.
Es ist ferner bekannt, dass die meisten herkömmlichen oberflächenaktiven Mittel, die wasserlöslich sind, nicht dazu neigen, stabile Gemische mit Wasser zu bilden, die einen hohen Feststoffanteil (über 10 Gewichtsprozent) und eine geringe Viskosität (unter 100 Centipoise) haben. Es ist daher ein weiterer Wunsch ein Behandlungsbad mit hohem Feststoffgehalt bereitzustellen, welches ohne Phasentrennung über eine längere Periode stabil ist, und welches ein geringes Viskositätsprofil bei Zimmertemperatur aufweist, als auch Mittel zum effizienten Aufbringen der Behandlung mit oberflächenaktivem Mittel, um dem Substrat, wie beispielsweise einem Vliesstoff eine haltbare hydrophile Beschaffenheit zu verleihen.
DE 4 131 551 A1 lehrt eine wässrige Dispersion aus Organopolysiloxanen, welche als Dispergent ein Alkylpolyglykosid umfasst, zum Behandeln von faserigen Materialien. DE 3 925 846 A1 beschreibt eine ähnliche Zusammensetzung, umfassend Alkylpolyglykoside als ein emulgierendes Hilfsmittel für die Herstellung von Polysiloxanöl und Polysiloxan-paraffinhaltigen Ölemulsionen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein(e) verbesserte(s) Zusammensetzung und Verfahren zur effektiven und effizienten Behandlung von Vliesstoffen, um ihnen eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften zu verleihen, wie beispielsweise beständige Benetzbarkeit, und die resultierenden verbesserten Vliesstoffe. Das Verfahren und die Zusammensetzung umfassen wenigstens ein oberflächenaktives Mittel in Kombination mit einem Viskositätsmodifikator, und umfasst den Schritt, dass eine oder beide Seiten des Vliesstoffes einer reinen oder der Hochfeststoff-Behandlungszusammensetzung unterworfen wird. Trocknen und dessen nachteilige Auswirkungen sind im Wesentlichen oder vollständig überflüssig und das Verfahren stellt Mittel bereit zum gleichmäßigen Behandeln von einer oder beiden Seiten des Vliesstoffes bis zu einem erwünschten Grad, ohne der nachteiligen Beeinflussung der Beständigkeit des Ergebnisses, beispielsweise die Bahnbenetzbarkeit. In Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung wird ein Vliesstoff einer Behandlungsstation zugeführt, wo eine Behandlungszusammensetzung, welche vorzugsweise aus weniger als 90 Prozent Lösung besteht, auf den Stoff mittels Beschichten, Tauchen, Sprühen oder dergleichen aufgebracht wird, in einer Menge um die Fläche des Stoffes, der mit der Zusammensetzung in Berührung kommt, wirksam zu behandeln. Der behandelte Stoff kann dann einer ähnlichen Behandlung auf derselben oder der gegenüberliegenden Seite unterzogen werden und minimal getrocknet werden, falls notwendig. Ferner erleichtert das Verfahren der Erfindung erheblich jegliche Säuberungsschritte, welche notwendig sein können. Die resultierenden behandelten Vliesstoffe wurden einheitlich, beständig und effektiv bei verringerten Zusammensetzungsbedürfnissen behandelt und hatten minimale oder keine nachteiligen Auswirkungen. Bevorzugte Behandlungen umfassen eine Kombination aus einem oberflächenaktiven Mittel, welches selbst ein Gemisch aus ethoxyliertem Castoröl und Sorbitanmonooleat ist, und einem Viskositätsmodifikator, einem Alkylpolyglykosid.
Diese Behandlungen für Vliesstoffe sind besonders für hygienische, medizinische und andere Anwendungen, wie beispielsweise Wischtücher, Schutzbekleidungsstücke, Applikatoren und anderes verwendbar, in welchen Zusammensetzungen auf ein Substrat, vorzugsweise hochfeststoffhaltig, aufgebracht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Behandlungsverfahrens der vorliegenden Erfindung, welches für das Aufbringen auf einer oder beiden Seiten eines Vliesstoffbahnsubstrats nützlich ist.
2 ist eine ähnliche schematische Darstellung, die ein alternatives Behandlungssystem zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Definitionen
Der hierin verwendete Begriff „Vliesstoff oder -bahn" bezeichnet eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, welche übereinander gelegt sind, jedoch nicht auf eine normale oder identifizierbare Art wie in einem gestricktem Stoff. Er umfasst ferner Schäume und Filme, welche fibrilliert, geöffnet oder anderweitig behandelt wurden, um ihnen stoffähnliche Eigenschaften zu verleihen. Vliesstoffe oder -bahnen wurden durch viele Verfahren gebildet, beispielsweise durch Schmelzblasverfahren, Spinnbondierverfahren und Bondier-Kardier-Bahnverfahren. Das Flächengewicht von Vliesstoffen wird normalerweise in Unzen Material pro Quadratyard (osy) oder in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt, und die nützlichen Faserdurchmesser werden normalerweise in Mikron ausgedrückt (Anmerkung: Um osy zu g/m² umzurechnen, muss osy mit 33,91 multipliziert werden). Der hierin verwendete Begriff „Mikrofasern" beschreibt Fasern mit geringem Durchmesser mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als etwa 75 Mikron, beispielsweise mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,5 Mikron bis etwa 50 Mikron, oder genauer gesagt, können die Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 Mikron bis etwa 40 Mikron haben. Ein weiterer oft verwendeter Ausdruck für Faserdurchmesser ist Denier, der als Gramm pro 9000 Meter einer Faser definiert ist und als Faserdurchmesser in Mikron im Quadrat errechnet wird, multipliziert mit der Dichte in Gramm/cm³, multipliziert mit 0,00707. Ein geringeres Denier weist auf feinere Fasern hin und ein höheres Denier weist auf dickere oder schwerere Fasern hin. Beispielsweise kann der Durchmesser einer Polypropylenfaser mit 15 Mikron in Denier umgewandelt werden, indem das Ergebnis quadriert, multipliziert mit 0,89 g/cm³ und multipliziert mit 0,00707 wird. Dadurch hat eine Polypropylenfaser mit 15 Mikron ein Denier von etwa 1,42 (15² × 0,89 × 0,00707 = 1,415). Außerhalb der Vereinigten Staaten von Amerika ist die Maßeinheit normalerweise der „tex", der als Gramm pro Kilometer Faser definiert ist. Tex kann durch Denier/9 errechnet werden.
Der hierin verwendete Begriff „spinnbondierte Fasern" bezeichnet Fasern mit geringem Durchmesser, die durch Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem Material als Filamente aus einer Mehrzahl an feinen, normalerweise runden Kapillaren einer Spinndüse gebildet sind, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell verringert wird, wie beispielsweise in US-Patent Nr. 4,340,563 an Appel et al. und US-Patent Nr. 3,692,618 an Dorschner et al., US-Patent Nr. 3,802,817 an Matsuki et al., US-Patent Nummern 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, US-Patent Nr. 3,502,763 an Hartmann, US-Patent Nr. 3,502,538 an Levy und US-Patent Nr. 3,542,615 an Dobo et al. Spinnbondierte Fasern werden abgeschreckt und sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelegt werden. Spinnbondierte Fasern sind im Allgemeinen fortlaufend und haben durchschnittliche Durchmesser von mehr als 7 Mikron, genauer gesagt, zwischen etwa 10 und 20 Mikron.
Der hierin verwendete Begriff „schmelzgeblasene Fasern" bezeichnet Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl an feinen, normalerweise runden Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierende hochschnelle Gas- (beispielsweise Luft-) Ströme, welche die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material verdünnen, um deren Durchmesser zu verringern, was bis zu einem Mikrofaserdurchmesser sein kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den hochschnellen Gasstrom weitergeleitet und auf einer Sammeloberfläche abgelegt, um eine Bahn aus zufällig verteilten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Solch ein Verfahren ist beispielsweise in US-Patent Nr. 3,849,241 an Butin offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, welche fortlaufend oder nicht fortlaufend sein können, sie haben im Allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 Mikron und sind im Allgemeinen klebrig, wenn sie auf der Sammeloberfläche abgelegt werden.
Der hierin verwendete Begriff „Polymer" umfasst im Allgemeinen, ist jedoch nicht beschränkt auf Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-, Pfropf-, zufällige und alternierende Copolymere, Terpolymere etc. und Gemische und Modifikationen davon. Ferner, wenn nicht anderweitig spezifisch beschränkt, soll der Begriff „Polymer" alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials umfassen. Diese Konfigurationen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien.
Der hierin verwendete Begriff „Maschinenrichtung" oder MD bezeichnet die Länge eines Stoffes in die Richtung, in welche er hergestellt wird. Der Begriff „Quermaschinenrichtung" oder CD bezeichnet die Breite des Stoffes, d. h. eine Richtung, welche im Allgemeinen senkrecht zu der MD ist.
Der hierin verwendete Begriff „Monokomponenten-" Faser bezeichnet eine Faser, die aus einem oder mehreren Extrudern gebildet ist, die nur ein Polymer verwenden. Dies soll Fasern, welche aus einem Polymer gebildet sind, zu welchem geringe Mengen an Additiven zur Farbgebung, antistatischen Eigenschaften, Schmierung, Hydrophilität etc. zugegeben wurden, nicht ausschließen. Diese Additive, beispielsweise Titaniumdioxid zur Farbgebung, sind im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent und üblicherweise von etwa 2 Gewichtsprozent vorhanden.
Der hierin verwendete Begriff „konjugierte Fasern" bezeichnet Fasern, welche aus wenigstens zwei Polymeren gebildet sind, welche aus separaten Extrudern extrudiert werden, jedoch miteinander gesponnen werden, um eine Faser zu bilden. Konjugierte Fasern werden manchmal auch als Mehrkomponenten- oder Zweikomponentenfasern bezeichnet. Die Polymere unterscheiden sich normalerweise voneinander, obwohl konjugierte Fasern Monokomponentenfasern sein können. Die Polymere sind in im Wesentlichen konstant angeordneten distinkten Zonen über den Querschnitt der konjugierten Fasern angeordnet und erstrecken sich fortlaufend entlang der Länge der konjugierten Fasern. Die Konfiguration solch einer konjugierten Faser kann beispielsweise eine Mantel/Kern-Anordnung sein, in welcher ein Polymer von einem anderen umgeben ist, oder es kann eine Seitenanordnung oder eine „Insel-im-Meer"-Anordnung sein. Konjugierte Fasern werden in US-Patent Nr. 5,108,820 an Kaneko et al., US-Patent Nr. 5,336,552 an Strack et al. und US-Patent Nr. 5,382,400 an Pike et al. gelehrt. In Zweikomponentenfasern können die Polymere in Verhältnissen von 75/25, 50/50, 25/75 oder in jedem erwünschten Verhältnis vorhanden sein.
Der hierin verwendete Begriff „bikonstituierte Fasern" bezeichnet Fasern, welche aus wenigstens zwei Polymeren gebildet sind, die aus demselben Extruder als ein Gemisch extrudiert werden. Der Begriff „Gemisch" ist unten definiert. Bei bikonstituierten Fasern sind die verschiedenen Polymerkomponenten nicht in relativ konstant angeordneten distinkten Zonen über die Querschnittsfläche der Faser angeordnet und die verschiedenen Polymere sind normalerweise nicht entlang der gesamten Länge der Faser fortlaufend, stattdessen bilden sie normalerweise Fäserchen oder Protofäserchen, welche willkürlich beginnen und enden. Bikonstituierte Fasern werden manchmal auch als multikonstituierte Fasern bezeichnet. Fasern dieses allgemeinen Typs werden beispielsweise in US-Patent Nr. 5,108,827 an Gessner beschrieben. Zweikomponenten und bikonstituierte Fasern werden ebenso in dem Lehrbuch Polymer Blends and Composites von John A. Manson und Leslie H. Sperling, Copyright 1976, durch Plenum Press, einer Gruppe der Plenum Publishing Corporation of New York, ISBN 0-306-30831-2, auf den Seiten 273 bis 277 beschrieben.
Der hierin verwendete Begriff „Gemisch", bezogen auf Polymere, bezeichnet ein Mischung aus zwei oder mehreren Polymeren, während der Begriff „Beimischung" eine Unterklasse bezeichnet, in welcher die Komponenten unvermischbar sind, jedoch kompatibel gemacht wurden. „Vermischbar" und „unvermischbar" werden als Gemisch mit negativen bzw. positiven Werten der freien Energie des Mischens definiert. Ferner ist „kompatibel machen" als das Verfahren zum Modifizieren der Grenzflächeneigenschaften eines unvermischbaren Polymergemisches definiert, um eine Beimischung herzustellen.
Der hierin verwendete Begriff Durchluftbinden oder „TAB" bezeichnet ein Verfahren zum Bondieren eines Vliesstoffes, beispielsweise einer Zweikomponentenfaserbahn, in welcher Luft, welche ausreichend heiß ist zum Schmelzen eines der Polymere, aus welchem die Fasern der Bahn hergestellt sind, durch eine Bahn gedrängt wird. Die Luftgeschwindigkeit liegt oft zwischen 100 und 500 Fuß pro Minute und die Verweilzeit kann bis zu 6 Sekunden betragen. Das Schmelzen und Wiedererstarren des Polymers stellt das Bondieren bereit. Durchluftbondieren hat eine eingeschränkte Variabilität und wird im Allgemeinen als ein Zweiter-Schritt-Bondierverfahren angesehen. Da das TAB das Schmelzen von wenigstens einer Komponente zum Ausführen des Bondierens notwendig macht, ist es auf Bahnen beschränkt, die zwei Komponenten, wie beispielsweise Zweikomponentenbahnen oder Bahnen, die eine Haftmittelfaser oder -pulver enthalten, beschränkt.
Der hierin verwendete Begriff „Wärmepunktbondieren" umfasst das Weiterleiten eines zu bondierenden Stoffes oder einer Bahn aus Fasern zwischen eine erwärmte Kalanderrolle oder eine Ambossrolle. Die Kalanderrolle ist normalerweise, jedoch nicht immer, auf eine Art gemustert, so dass nicht der gesamte Stoff über sein gesamte Fläche bondiert wird. Deshalb wurden aus funktionalen als auch ästhetischen Gründen verschiedene Muster für Kalanderrollen entwickelt. Ein Beispiel für ein Muster hat Punkte und ist das Hansen Pennings oder „H&P"-Muster mit einer etwa 30%-igen Bondierfläche mit etwa 200 Bindungen/Quadratinch, wie in US-Patent Nr. 3,855,046 an Hansen und Pennings gelehrt. Das H&P-Muster hat Quadratpunkt- oder Nadelbindungsflächen, wobei jede Nadel eine Seitenabmessung von 0,038 Inch (0,965 mm), eine Beabstandung von 0,070 Inch (1,778 mm) zwischen Nadeln und eine Bondiertiefe von 0,023 Inch (0,584 mm) hat. Das resultierende Muster hat eine bondierte Fläche von etwa 29,5%. Ein weiteres typisches Punktbondiermuster ist das erweiterte Hansen und Pennings oder „EHP"-Bondiermuster, welches eine 15%-ige Bondierfläche mit einer quadratischen Nadel mit einem Seitenabmessung von 0,037 Inch (0,94 mm), einer Nadelbeabstandung von 0,097 Inch (2,464 mm) und einer Tiefe von 0,039 Inch (0,991 mm). Ein weiteres typisches Punktbondiermuster mit der Bezeichnung „714" hat quadratische Nadelbondierflächen, wobei jede Nadel ein Seitenabmessung von 0,023 Inch, eine Beabstandung von 0,062 Inch (1,575 mm) zwischen den Nadeln und eine Bondiertiefe von 0,033 Inch (0,838 mm) hat. Das resultierende Muster hat eine bondierte Fläche von etwa 15%. Ein weiteres herkömmliches Muster ist das C-Stern-Muster, welches eine Bondierfläche von etwa 16,9% hat. Das C-Stern-Muster ist ein Querbalken- oder „Kord"-Design, welches von Sternschnuppen unterbrochen ist. Andere herkömmliche Muster umfassen ein Diamantmuster mit sich wiederholenden und leicht versetzten Diamanten und ein Drahtwebemuster, welches so aussieht wie der Name schon vermuten lässt, beispielsweise wie ein Fliegengitter. Normalerweise variiert die prozentuale Bondierfläche zwischen etwa 10% und etwa 30% der Fläche der Stofflaminatbahn. Wie im Stand der Technik bekannt, hält das Punktbondieren die Laminatlagen zusammen und verleiht jeder einzelnen Lage Integrität, indem die Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Lage bondiert werden.
Der hierin verwendete Begriff „Hygieneprodukt" bezeichnet Windeln, Trainingshöschen zur Sauberkeitserziehung, absorbierende Unterhöschen, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Damenhygieneprodukte.
Der hierin verwendete Begriff „beständige Benetzbarkeit" oder „beständig benetzbar" bezeichnet die Fähigkeit wenigstens zwei und vorzugsweise wenigstens drei Ausstößen unter Verwendung des unten beschriebenen Ablauftests zu widerstehen.
Der hierin verwendete Begriff „hydrophil" bedeutet, dass das Polymermaterial eine freie Oberflächenenergie hat, so dass das Polymermaterial durch ein wässriges Medium benetzbar ist, d. h. ein flüssiges Medium, in welchem Wasser eine Hauptkomponente ist. Das bedeutet, dass ein wässriges Medium den Vliesstoff benetzt, der mit einem Oberflächenaktivmittelbad behandelt wurde. Das Oberflächenaktivmittelbad ist aus wenigstens 10 Gewichtsprozent oberflächenaktivem Mittel oder Gemischen aus oberflächenaktiven Mitteln und aus nicht mehr als etwa 90% Lösung, wie beispielsweise Wasser, hergestellt.
Testverfahren
Der Ablauftest (Exposition) und der Wasch-/Trocknungsvorgang wird in US-Patent Nr. 5,258,221 an Meirowitz et al. beschrieben, auf welches in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme hierin enthalten ist. Typischerweise wird eine im Allgemeinen rechtwinklige 8 Inch mal 15 Inch (etwa 20 cm mal 38 cm) große Probe aus einer faserigen Bahn, wie beispielsweise einer Viesbahn, oben auf einem absorbierenden Kern bestehend aus Polypropylen, Holzzellstofffasern und/oder einem superabsorbierendem Material befestigt. Die resultierende Testanordnung wird auf der abgeschrägten Oberfläche zentriert und mit einem Klebeband an jeder Ecke der Anordnung gehalten. Der Winkel der abgeschrägten Oberfläche beträgt 45° statt dem in dem Patent beschriebenen Winkel von 30°. Der Trichter ist etwa 7,8 Inch (etwa 200 mm) von dem Boden oder der unteren Kante der Testanordnung entfernt. Das Ventil des Trichters ist etwa 10 mm über der Oberfläche der Testanordnung angeordnet. Einhundert Milliliter Wasser mit einer Temperatur von 35°C wird in den Trichter gegeben. Das Ventil des Trichters wird geöffnet, um das Wasser über einen Zeitraum von etwa 15 Sekunden zu verteilen. Die Menge an Wasser (Gramm), welches abläuft und in dem Sammelmittel gesammelt wird, wird bestimmt und aufgezeichnet. Es wird angenommen, dass eine faserige Bahn normalerweise den modifizierten Ablauftest besteht, wenn die Menge an in dem Sammelmittel gesammeltem Wasser weniger als eine Menge ist, die für einen gegebenen Typ an Faserbahn geeignet scheint. Wenn beispielsweise die faserige Bahn eine leichtgewichtige (beispielsweise mit einem Flächengewicht von 0,6 Unzen pro Quadratyard oder etwa 20 Gramm pro Quadratmeter) spinnbondierte Vliesstoffbahn ist, dann sollte die Menge an gesammeltem Wasser weniger als 20 ml sein.
Der Wasch-/Trocknungs-Zyklus wurde modifiziert, indem 500 ml statt einem Liter Wasser mit Zimmertemperatur (etwa 23°C) verwendet wurde. Demnach wurde die im Allgemeinen rechtwinklige Probe aus beschichtetem porösem Substrat, welches oben beschrieben ist, in 500 ml Wasser angeordnet. Die Probe blieb für eine Minute in dem Wasser, während diese durch einen mechanischen Rüttler mit 15–20 Umdrehungen pro Minute hin und her bewegt wurde. Die Probe wurde aus dem Wasser entfernt und überschüssige Flüssigkeit wurde zurück in den Waschwasserbehälter gedrückt. Die Probe konnte in der Luft über Nacht trocknen oder wurde in einem Ofen bei 80°C für 20 Minuten getrocknet (Blue M Modell OV-475A-3 von General Signal, Blue Island, IL) und wurde dann dem oben beschriebenen modifiziertem Ablauftest unterzogen. Dieses Verfahren wurde so oft wie gewünscht wiederholt.
Der Streifenzugversuch ist eine Messung der Reißfestigkeit und Verlängerung oder Verformung eines Stoffes, wenn er einer einseitigen Spannung ausgesetzt ist. Dieser Test ist eine modifizierte Version des ASTM Standard Testverfahrens D882 (Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting).
Um die Spitzenfestigkeit für die Zwecke der vorliegenden Erfindung zu messen, werden die folgenden Modifizierungen für das Standardverfahren gemacht:
Die Trenngeschwindigkeit, welche auf die Halteelemente der Testvorrichtung ausgeübt wird, wird für alle Proben bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/min. gehalten.
Die anfängliche Trennung zwischen den Halteelementen variiert zwischen 1 Inch und 3 Inch, abhängig von der Art der getesteten Probe. Die anfängliche Trennung bei dem Testen von Streifenverbackmaterialien liegt bei 1,5 Inch und die anfängliche Trennung bei dem Testen von äußeren Abdeckungsmaterialien und Halterungszonenmaterialien liegt bei 3 Inch, wobei 1 Inch = 25,4 mm.
Die Spitzenfestigkeit wird errechnet, indem die maximale Belastung auf der Last-Querkopf-Verlauf kurve durch die Breite der Probe dividiert wird.
Die Ergebnisse werden in Pfund zum Bruch und Prozent Strecken vor Bruch ausgedrückt. Höhere Zahlen weisen auf einen stärkeren, dehnbareren Stoff hin. Der Begriff „Belastung" bezeichnet die maximale Belastung oder Kraft, welche in Gewichtseinheiten ausgedrückt wird, welche zum Brechen oder Zerreißen des Probestücks in einem Zugversuch notwendig ist. Der Begriff „Verformung" oder „gesamte Energie" bezeichnet die gesamte Energie unter einer Belastung verglichen mit der Dehnungskurve, ausgedrückt in Gewichts-Längen-Einheiten. Der Begriff „Verlängerung" beschreibt die Längenzunahme eines Probenstückes während eines Zugversuchs. Werte für die Greifzugfestigkeit und Greifverlängerung werden unter Verwendung einer spezifizierten Breite des Stoffes, normalerweise 4 Inch (102 mm), Klemmbreite und einer konstanten Ausdehnungsgeschwindigkeit erhalten. Die Probe ist breiter als die Klemme, um repräsentative Ergebnisse der effektiven Festigkeit von Fasern in der befestigten Breite kombiniert mit zusätzlicher Festigkeit, welche durch in dem Stoff benachbarte Fasern verliehen wird, zu geben. Das Probenstück wird beispielsweise in ein Instron Modell TM, erhältlich von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, oder in ein Thwing-Albert Modell INTELLECT II, erhältlich von der Thwing-Albert Instrument CO., 10960 Dutton Road, Philadelphia, PA 19154, eingeklemmt, die 3 Inch (76 mm) lange parallele Klemmen haben. Dies simuliert sehr gut die Stoffbelastungszustände bei der tatsächlichen Verwendung.
Flüssigkeitsdurchlaufzeit: Dieser Test wird als EDANA 150.1–90 bezeichnet und misst die Zeit, welche eine bekannte Menge an Flüssigkeit (künstlicher Urin), welche auf die Oberfläche einer Vliesstofftestprobe in Berührung mit einer darunter liegenden absorbierenden Einlage aufgebracht wird, zum Durchlaufen durch den Vliesstoff benötigt. Im Allgemeinen wird eine 50 ml Bürette auf einem Ringstativ angeordnet, wobei sich die Spitze innerhalb eines Trichters befindet. Eine absorbierende Standard-Einlage mit 5 Lagen aus spezifiziertem Filterpapier (482% Absorptionsvermögen) wird auf einer Basisplatte aus Acrylglas unterhalb des Trichters angeordnet und eine Vliesstoffprobe wird oben auf dem Absorbens angeordnet. Eine 25 mm dicke und 500 Gramm schwere Acrylglas-Durchlauf-Platte wird über der Probe angeordnet, wobei die Öffnung 5 mm unterhalb des Trichters zentriert ist. Die Bürette wird mit Flüssigkeit gefüllt, wobei der Trichter geschlossen gehalten wird, und man lässt 10 ml in den Trichter laufen. Die 10 ml können sich verteilen, wobei eine Stoppuhr gestartet wird, die anhält, wenn die Flüssigkeit in die Einlage eingedrungen ist und unterhalb eines Satzes Elektroden gefallen ist, und die verstrichene Zeit wird aufgezeichnet. Dieser Test wurde bei jeder Probe 5-mal wiederholt, wobei bei jeder Wiederholung dieselben Teststücke verwendet wurden, und die Zeiten wurden gemittelt.
Es ist auch möglich, dass andere Materialien mit dem Polymer vermischt werden, welches zur Herstellung eines Vliesstoffes gemäß dieser Erfindung verwendet wird, wie beispielsweise Feuerhemmer, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuer zu erhöhen und/oder Pigmente, um jeder Lage die gleiche oder unterschiedliche Farbe zu geben. Auch Additive für den Duft, Geruchssteuerung, Antibakertia, Schmierstoffe und dergleichen können verwendet werden. Solche Komponenten für spinnbondierte und schmelzgeblasene thermoplastische Polymere sind im Stand der Technik bekannt und sind oft interne Additive. Ein Pigment, falls verwendet, ist im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent der Lage vorhanden, während andere Materialien in einer kumulativen Menge von beispielsweise weniger als etwa 25 Gewichtsprozent vorhanden sein können.
Die Fasern, aus welchen der Stoff dieser Erfindung gemacht ist, können beispielsweise durch Schmelzblas- oder Spinnbondierverfahren hergestellt sein, die im Stand der Technik gut bekannt sind. Diese Verfahren verwenden im Allgemeinen einen Extruder, um geschmolzenes thermoplastisches Polymer einer Spinndüse zuzuführen, wo das Polymer verfasert wird, um Fasern, welche Stapellänge haben können oder länger sind, zu erzeugen. Die Fasern werden dann, normalerweise pneumatisch, gezogen und auf einer sich bewegenden mit Löchern versehenen Matte oder einem Band abgelegt, um den Vliesstoff zu bilden. Die in den Spinnbondier- und Schmelzblasverfahren hergestellten Fasern sind Mikrofasern, wie oben definiert.
Die Herstellung von Schmelzblasbahnen wird allgemein oben und in den Entgegenhaltungen besprochen.
Der Stoff dieser Erfindung kann ein mehrlagiges Laminat sein. Ein Beispiel für ein mehrlagiges Laminat ist eine Ausführungsform, in welcher manche Lagen spinnbondiert sind und manche schmelzgeblasen, wie beispielsweise ein spinnbondiertes/schmelzgeblasenes/spinnbondiertes (SMS) Laminat, wie in US-Patent Nr. 4,041,203 an Brock et al., US-Patent Nr. 5,169,706 an Collier et al., US-Patent Nr. 5,540,979 an Yahiaoui et al. und US-Patent Nr. 4,374,888 an Bomslaeger offenbart. Solch ein Laminat kann durch aufeinander folgendes Aufbringen zunächst einer spinnbondierten Stofflage, dann einer schmelzgeblasenen Stofflage und zum Schluss einer weiteren spinnbondierten Lage auf ein sich bewegendes Formband und anschließendem Bondieren des Laminats auf eine unten beschriebene Art, hergestellt werden. Als Alternative können die Stofflagen individuell, gesammelt in Rollen und kombiniert in einem separaten Bondierschritt hergestellt werden. Solche Stoffe haben normalerweise ein Flächengewicht von etwa 0,1 bis 12 osy (3 bis 400 g/m²), oder genauer gesagt, von etwa 0,75 bis etwa 3 osy (25 bis 100 g/m²).
Spinnbondierte Vliesstoffe werden im Allgemeinen während der Herstellung auf eine Art bondiert, um ihnen eine ausreichende strukturelle Integrität zu verleihen, damit sie den Belastungen weiterer Verarbeitung zu einem fertigen Produkt standhalten. Bondieren kann auf viele Arten ausgeführt werden, beispielsweise durch Hydroverschlingung, Nadeln, Ultraschallbondieren, Haftmittelbondieren, Stichbondieren, Durchluftbondieren und Wärmebondieren.
Wie oben angedeutet, ist für viele Anwendungen ein wichtiger Parameter für behandelte Vliesstoffe die Beständigkeit der Benetzbarkeit oder die Fähigkeit zum Widerstehen mehrfacher Ausstöße bei der Verwendung. Bei Windeleinlagenanwendungen ist beispielsweise die Fähigkeit der Aufrechterhaltung der Benetzbarkeitseigenschaften nach 3 oder mehreren Ausstößen äußerst wünschenswert. Manche erhältlichen Behandlungen, wie beispielsweise ein Gemisch aus ethoxyliertem hydrogeniertem Castoröl und Sorbitanmonooleat (Ahcovel N-62, erhältlich von ICI (auch einfach als „Ahcovel" bezeichnet)) haben bewiesen, dass sie gemäß diesem Standard beständig sind. Diese Behandlung ist jedoch sehr zähflüssig und bei hochfesten Stoffen, bei denen herkömmliche Behandlungsverfahren verwendet werden, schwer aufzubringen. Traditionelle Viskositäts-Modifikations-Additive oder Oberflächenaktivmittelgemische können die Viskosität dieser Behandlung verringern, jedoch beeinflussen sie auf negative Weise die Beständigkeit des behandelten Stoffes, wie unten mit Bezug auf die Tabellen 3 und 4 beschrieben. In Übereinstimmung mit der Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von spezifischen Alkylpolyglykosiden nicht nur die Viskosität dieser Behandlung verringert, sondern auch die erwünschte Beständigkeit aufrechterhält. Für die besten Ergebnisse hat das Alkylpolyglykosid 8 bis 10 Kohlenstoffe in der Alkylkette (beispielsweise Glucopon 220UP) und ist in einer Menge von etwa 5% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 5% bis etwa 10% vorhanden, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung und dem Gewicht der Alkylpolyglykosidzusammensetzung, welche wässrig, umfassend beispielsweise 40% Wasser, sein kann. Tabelle 1 unten zeigt die Auswirkung auf die Viskosität von Ahcovel Base N-62 bei der Zugabe von Glucopon 220UP, einer Lösung aus 60% Alkylpolyglykosid in 40 Gewichtsprozent Wasser, erhältlich von Henkel Corporation (auch einfach als „Glucopon" bezeichnet). Viskositätsermittlungen wurden bei Zusammensetzungen mit 20% Feststoffanteil und einer Schergeschwindigkeit von 20 (1/sek.) unter Verwendung eines Viskometers gemacht: Brookfield DV II+, Spindel CP41 bei jedem Fall.
Tabelle 1 Auswirkung von Glucopon auf die Viskosität* von Ahcovel mit 20% Feststoffanteil
Die vorliegende Erfindung ist zur Behandlung zur reduzierten Viskosität mit einer großen Vielzahl von Zusammensetzungen anwendbar, obwohl die Kombination mit Oberflächenaktivmittelzusammensetzungen, wie beispielsweise der Ahcovelserien wegen der Beständigkeit solcher Behandlungen sehr bevorzugt ist. Wenn dieser Grad an Beständigkeit nicht kritisch ist, ist es jedoch nur erforderlich, dass die Zusammensetzung effektive Mengen der Oberflächenaktivmittel-Kombination und des Viskositätsmodifikators zur Behandlung des Vliesstoffes umfasst. Um die Eignung zu testen, kann die Zusammensetzung mittels Brookfield-Viskosität getestet werden. Bevorzugte Zusammensetzungen sind jene, die eine Viskosität von etwa 2000 Centipoise oder weniger haben. Spezifische Beispiele umfassen Triton x-102, ein Alkylphenolethoxylat-Oberflächenaktivmittel, erhältlich von Union Carbide, Y12488 und Y12734, Serien aus ethoxyliertem Polydimethylsiloxanen, erhältlich von OSi, Masil SF-19, ein Polyethylenglykol-gepfropftes Trisiloxan, erhältlich von PPG, PEG 200, 400 und 600 Serien aus Polyethylenglykolmonosteraten, Distearaten und Monolauraten, erhältlich von PPG, GEMTEX SM-33 und SC75 Serien, und Dialkylsulfosuccinate, erhältlich von Finetex, als auch wasserlösliche Polymere, wie beispielsweise Polyvinylpyrrolinon, Polyvinylalkohol, Ethylhydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Hydroxypropylzellulose, Stärke, Agar und andere natürliche wasserlösliche Polymere. Beispiele des Viskositätsmodifikators umfassen Glucopon 220 oder 225, beide Alkylpolyglykoside mit 8–10 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette und erhältlich von Henkel Corporation. Das resultierende Gemisch hat unter Anwendungsbedingungen als Emulsion eine Viskosität von weniger als 100 Centipoise, vorzugsweise und noch wünschenswerter, von weniger als 50 Centipoise.
Obwohl die vorliegende Erfindung zur breiten Behandlung von Vliesstoffen geeignet ist, ist sie am effektivsten und dadurch bevorzugt für Vliesstoffe, die Eigenschaften aufweisen, welche sie für eine hochschnelle, effiziente Behandlung geeignet machen. Diese Eigenschaften umfassen Flächengewicht, beispielsweise 5 bis 500 g/m², Dicke, beispielsweise 0,2 bis 10 Millimeter, und dergleichen.
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu maximieren, wird die Auswahl der Vliesstoffe und der Behandlungszusammensetzung vorzugsweise so gemacht, dass die Zusammensetzung mit nicht mehr als etwa 80%, vorzugsweise Wasser, aufgebracht werden kann.
Mit Bezug auf 1 wird ein Verfahren beschrieben zum Aufbringen auf eine oder beide Seiten einer sich bewegenden Bahn. Der Fachmann weiß es zu schätzen, dass die Erfindung gleichermaßen in der In-Linie-Behandlung oder separat, in einem Off-Linie-Behandlungsschritt anwendbar ist. Bahn 12, beispielsweise ein spinnbondierter oder schmelzgeblasener Vliesstoff, wird unter der Trägerrolle 15 zu einer Behandlungsstation geleitet, umfassend Dreh-Sprühköpfe 22 zum Aufbringen auf einer Seite 14 der Bahn 12. Eine optionale Behandlungsstation 18 (gezeigt als durchsichtige Darstellung), die Dreh-Sprühköpfe (nicht gezeigt) umfassen kann, kann ebenso zum Aufbringen auf die gegenüberliegende Seite 23 der Bahn 12 verwendet werden, die über Trägerrollen 17, 19 geleitet wird. Jede Behandlungsstation erhält eine Zufuhr an Behandlungsflüssigkeit 30 aus einem Behälter (nicht gezeigt). Die behandelte Bahn kann dann, falls nötig, getrocknet werden, indem sie über Trocknertrommeln (nicht gezeigt) oder andere Trocknungsmittel und dann unter Trägerrollen 25 durchgeführt wird, um zu einer Rolle gewickelt zu werden oder zu der Verwendung, für welche sie bestimmt ist, konvertiert wird. Alternative Trocknungsmittel umfassen Öfen, Durchlufttrockner, Infrarottrockner, Luftgebläse und dergleichen.
2 zeigt eine alternative Anordnung unter Verwendung eines Beschichtungs- und Quetsch-Anwendungsschrittes. Wie gezeigt, läuft die Bahn 100 über Führungsrolle 102 und in das Bad 104, wobei die Behandlungszeit von den Führungsrollen 106 gesteuert wird. Der Spalt zwischen den Quetschrollen 108 entfernt überschüssige Behandlungszusammensetzung, welche wieder zu dem Bad durch Auffangpfanne 109 zurückgeführt wird. Trocknertrommeln 110 entfernen die verbleibende Feuchtigkeit.
Es sollte auch klar sein, dass das Verfahren und die hydrophile Oberflächenbehandlung von Vliesmaterialien mit örtlicher Anwendung von oberflächenaktiven Mitteln dieser Erfindung nicht nur mehrere oberflächenaktive Mittel zur verbesserten Benetzbarkeit mit wässrigen Fluida (z. B. Urin) berücksichtigt, oder die Handhabung von anderen Körperfluida (Blut, Menstruationsfluid, Fäkalien etc.) erleichtert, sondern auch zum Einbeziehen von bioaktiven Verbundstoffen und Makromolekülen verwendet werden kann, welche die biofunktionellen Attribute der Oberflächenbehandlungen dieser Erfindung (zum Beispiel antibakterielle Aktivität, Geruchskontrolle, Hautwohlbefinden und dergleichen) ermöglichen können.
Die vorliegende Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele dargestellt, welche für die Erfindung repräsentativ sind, obwohl auch andere Beispiele für den Fachmann offensichtlich sind und durch die Ansprüche abgedeckt werden sollen.
Beispiele
Beispiele 1–43
Oberflächenaktivimittelformulierungen mit hohem Feststoffgehalt/niedriger Viskosität
Zahlreiche Verfahren zur hydrophilen Behandlung von Vliesmaterialien mit oberflächenaktiven Mitteln aus Bädern mit geringem Feststoffanteil sind bekannt und werden herkömmlich verwendet. Durch den hohen Feststoffgehalt ist jedoch ein Trocknungsschritt notwendig. Es ist bekannt, dass die Wärmeauswirkungen des Trocknungsverfahrens die mechanischen Eigenschaften von Vliesmaterialien, welches ihrer Oberflächenbehandlung (Tabelle 2) folgt, negativ beeinflussen. Dadurch minimiert oder erleichtert die Verwendung eines Bades mit hohem Feststoffgehalt die Notwendigkeit des Trocknens, wodurch die inhärente Zugfestigkeit des Stoffes bewahrt wird. Andere offensichtliche Vorteile eines. Behandlungssystems mit hohem Feststoffgehalt sind: geringere Kosten für die Oberflächenformulierung, Transport und Lagerung, Energieschonung und geringere Behandlungskosten und bessere Behandlungsgleichmäßigkeit. Der hierin verwendete Begriff „hoher Feststoffgehalt" bezeichnet eine Konzentration von wenigstens etwa 10% Feststoff, und vorteilhafterweise solche Zusammensetzungen mit wenigstens etwa 20% Feststoffgehalt.
Auf der anderen Seite haben Oberflächenbehandlungszusammensetzungen mit einem höheren Feststoffgehalt auch Nachteile gezeigt, wie beispielsweise eine schlechte Rheologie, Emulsionsinstabilität, Gelbildung und Behandlungsschwankungen. Andere Herausforderungen bezüglich der topischen Anwendung von oberflächenaktiven Mitteln zur Behandlung von Vliesmaterialien, sind die Beständigkeit oder Fähigkeit zur Aufrechterhaltung von Wasserbenetzbarkeitsleistung wenn mehrfach wässrigen Fluida ausgesetzt.
Ferner ist das Ziel der Erfindung dreiteilig: 1) die Bereitstellung von Behandlungszusammensetzungen mit geringer Viskosität/hohem Feststoffgehalt, welche bei Zimmertemperatur anwendbar sind. 2) die Bereitstellung von Behandlungszusammensetzungen mit hohem Feststoffgehalt mit keiner oder minimaler Notwendigkeit des Trocknens. 3) die Bereitstellung von Behandlungszusammensetzungen, welche Vliesstoffen eine beständige Benetzbarkeit verleihen.
Der folgende Vorgang ist typisch für das allgemeine Verfahren, welches verwendet wird, wenn die Behandlungszusammensetzungen mit hohem Feststoffgehalt/geringer Viskosität der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Vliesstoff
Normalerweise 35,56 cm (14'') breite Rollen aus 20,34 g/m² (0,6 Unzen pro Quadratyard (osy)) spinnbondiertem Stoff, hergestellt aus Polypropylenfasern (ca. 2,2 dpf).
Oberflächenaktivmittelformulierung
Normalerweise wird ein wässriges Behandlungsbad enthaltend 0,075% Antischaum (Dow 2210 von Dow Corning) und 20 Gewichtsprozent Oberflächenaktivmittelformulierung (Tabelle 3) hergestellt. Nach dem sorgfältigen Mischen bei Zimmertemperatur wird die Oberflächenaktivmittelformulierung in den Behandlungstank geschüttet, wo, wenn nicht anders angegeben (Tabelle 3), das Mischen bei Zimmertemperatur fortgeführt wird.
Anwendungsverfahren
Erfindungsgemäße Oberflächenaktivmittel – Behandlungszusammensetzungen mit hohem Feststoffgehalt/niedriger Viskosität wurden unter Verwendung eines WEKO-Behandlers (WEKO, Biel AG, Schweiz) aufgebracht. Die allgemeine WEKO Konfiguration ist ein Zentrifugal-Befeuchtungsaufbringungssystem unter Verwendung eines einzelnen oder doppelten Rotorenträgers, wie in 1 gezeigt. Die Oberflächenaktivmittelformulierung wird zu dem WEKO-Kopfstück durch eine Getriebepumpe gepumpt, wo sie durch Drosselröhren zu den Befeuchtungsrotoren geführt wird. Die Probe-WEKO-Ausstattung, welche in dieser Erfindung verwendet wird, ist mit 6 Rotoren ausgestattet, die sich bei einer Geschwindigkeit von etwa 4500 Umdrehungen pro Minute drehen. Durch die Auswirkung einer Zentrifugalkraft, welche durch die sich drehenden Rotoren erzeugt wird, wird die Chemikalie auf dem Vliesstoff in Form kleiner Tröpfchen verteilt.
Der Durchlauf (Gramm/Minute) wird gesteuert und mit Drosselröhren mit unterschiedlichem Durchmesser, Kopfstückdruck und Badparametern (Temperatur und Viskosität) adjustiert. Eine feinere Durchlaufsteuerung kann dadurch erreicht werden, dass optionale Nadelventile zu den Auslassöffnungen des Kopfstücks gegeben werden.
Trocknen
Alle Stoffe, welche in den Beispielen 1–43 behandelt wurden, benötigten keinerlei Trocknen.
Zugabelevel
Das Zugabelevel auf den Stoff wurde durch kernmagnetische Festkörper-Resonanz- (NMR) Spektroskopie mit niedriger Auflösung unter Verwendung eines Brucker Minispec 120 Pulse NMR (Brucker Spectrospin, Kanada, Ltd.) gemessen. Zusätzliche Informationen über diese analytische Technik kann auch in der folgenden Entgegenhaltung gefunden werden: „Wide Line Nuclear Magnetic Resonance in Measurements of Finish-on-Fiber of Textile Products", J. E. Rodgers, Spectroscopy, 9 (8), 40 (1994).
Eine bevorzugte Oberflächenaktivmittelbehandlungszusammensetzung ist in den Beispielen 1 bis 6 beschrieben. Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden die Stoffe der Beispiele 1–6 mit einer wässrigen Emulsion mit hohem Feststoffgehalt und relativ geringer Viskosität von Ahcovel und Glucopon in Verhältnissen zwischen 10 : 1 und 20 : 1, behandelt. Es ist erwähnenswert, dass die behandelten Stoffe keinerlei nachfolgendes Trocknen nach der Oberflächenbehandlung mit dem WEKO-Verfahren benötigten. Die ungewöhnlichen Ergebnisse in den Beispielen 1–6, verglichen mit einer anderen Behandlung, welche in Tabelle 3 gezeigt wird, sind die Beständigkeit der Oberflächenaktivmittel/Viskositätsmodifikator-Behandlung, wie hierin beschrieben. Die Einzigartigkeit der Behandlungszusammensetzung liegt in ihrer gleichzeitigen Erfüllung der folgenden Attribute: 1) eine stabile wässrige Emulsion mit hohem Feststoffgehalt, niedriger Viskosität, welche bei Zimmertemperatur anwendbar ist; 2) kein Trocknen war nötig; 3) verbesserte Behandlungsbeständigkeit, wie in dem hierin beschriebenen Ablauftest festgestellt.
Der Ablauftest stellt einen klaren Beweis bereit, dass beständige Behandlungen in den Beispielen 1–11 und Beispielen 27–29 von Tabelle 3, und den Beispielen 44–46, 59–61 von Tabelle 4, erhalten werden. Die Ergebnisse des Ablauftests deuten an, dass nur oberflächenaktive Mittel vom Ahcovel-Typ und nur bestimmte Coformulierungen dieses oberflächenaktiven Mittels mit anderen oberflächenaktiven Mitteln den Test bestehen. Die Beständigkeitsergebnisse (von dem Ablauftest) deuten ebenso an, dass eine direkte Korrelation zwischen dem Zugabelevel und dem Ausmaß der Beständigkeit (oder der Anzahl der Ablaufzyklen) nur mit oberflächenaktiven Mittel vom Ahcovel-Typ und bestimmten Coformulierungen, wie beispielsweise Ahcovel/Glucopon, Ahcovel/Glucopon/SF 19 und Ahcovel/Glucopon/Y 12488 besteht. Solch eine Korrelation besteht praktisch nicht bei anderen Typen von einzelnen Oberflächenaktivmittelbehandlungen, als auch bei bestimmten Coformulierungen vom Ahcovel-Typ, wie beispielsweise Ahcovel/PEG 400 ML, Ahcovel/TL 2119, Ahcovel/G2109. In der letzteren Coformulierung scheint die Zugabe eines sekundären oberflächenaktiven Mittels zu dem Ahcovel nachteilig für die Behandlungsbeständigkeit.
Die EDANA-Fluid-Durchlaufdaten stellen Informationen der Fluidaufnahmegeschwindigkeit eines behandelten Stoffes bereit und stellen ferner Informationen über die Behandlungsbeständigkeit bereit, wenn derselbe Stoff 5 mal 10 ml Saline ausgesetzt wird. Die in Tabelle 6 dargestellten Daten zeigen deutlich, dass, obwohl die anfängliche Fluidaufnahmezeit etwa gleich der aller behandelten Stoffe ist, es einen Leistungsunterschied gibt, wenn die Stoffe mehrfachen Fluidausstößen ausgesetzt sind. Beispielsweise scheint sich die Fluidaufnahmezeit von mit Triton X-102 behandelten Stoffen in den Zyklen 4 und 5 zu verschlechtern, wobei die Leistung von Ahcovel und Ahcovel/Glucopon, Ahcovel/Glucopon/SF 19 weniger von den 5 Salinaussetzungen beeinflusst zu sein scheint. Deshalb stehen die EDANA-Fluid-Durchlaufdaten im Einklang mit der Behandlungsbeständigkeit und die Ergebnisse stehen im Einklang mit den Ergebnissen des Ablauftests.
Beispiele 44–76
Niederfeststoff-Sättigungsverfahren
Das folgende Verfahren ist typisch für das generelle Verfahren, welches verwendet wird bei Anwendung des Niederfeststoff-Sättigungsverfahrens der vorliegenden Erfindung:
Typischerweise wurde ein wässriges Behandlungsbad hergestellt enthaltend 0,15 Antischaum (Dow 2210 von Dow Corning), 0,5% Hexanol und eine gewünschte Menge an oberflächenaktivem Mittel oder ein co-oberflächenaktives Mittel wird zugegeben bei Zuständen, welche in Tabelle 4 beschrieben sind. Nach dem sorgfältigen Mischen bei Zimmertemperatur, wird die Oberflächenaktivmittelformulierung in den Tank der Behandlungsstation (2) geschüttet. Typischerweise wurden 35,36 cm (14'') breite Rollen eines 20,34 g/m² (0,6 osy) aus spinnbondierten Polypropylenfasern (ca. 2,2 dpf) hergestellten Stoffes mit Oberflächenbehandlungszusammensetzungen, wie in Tabelle 4 gezeigt, behandelt. Der Zugabegrad wird durch Messen der prozentualen Nassaufnahme (%WPU) nach der Sättigung des Stoffes und dem Walzen zwischen zwei Gummirollen ermittelt. Die %-WPU wird unter Verwendung der folgenden Formel gravimetrisch ermittelt und errechnet:
wobei Ww und Wd die Nass- bzw. Trockengewichte eines etwa 30,48 cm × 30,48 cm (12'' × 12'') großen Stoffstückes sind. Beispielsweise würde ein 100%-WPU, gemessen auf einem Stoff, der mit einem 0,3%-Feststoff-Bad behandelt wurde, die Erreichung eines 0,3%-Zugabegrades auf dem Stoff bedeuten. Der Zugabegrad wird vor allem durch die chemische Konzentration in dem Bad, die Liniengeschwindigkeit und den Walzenspaltdruck (Tabelle 5) geregelt.
Tabelle 5 Verfahrensbedingungen für das Niederfeststoff-Sättigungs-Aufbringungs-System
Nachdem sich der zum Ziel gesetzte Zugabegrad bestätigt hat, wurden die behandelten Stoffe über eine Serie dampferhitzter Trommeln zum Trocknen (2) geführt. Der behandelte und getrocknete Stoff wurde dann auf der Werkbank auf seine Beständigkeit (Ablauf-/Wasch-/Trocknungstest) und die Fluidaufnahmegeschwindigkeit (EDANA-Fluid-Durchlauf zeit) getestet.
Beispiel 77
Eine Lage aus einem Metallocen-Polyolefinschaum (OPCELL LC31-Schaum von Sentinel Products Corp., Hyannis, MA) wurde auf eine Dicke von 0,25 Inch (ca. 0,6 cm) geschnitten. Schaumproben wurden mit einer 1%-igen Lösung aus Ahcovel/Glucopon, die mit einem Gewichtsverhältnis von 15 : 1 vermischt wurden, und mit 1% Triton X-102 gesättigt. Die behandelten Schäume wurden dann bei 60°C für 30 Minuten in einem Ofen getrocknet. Die Fluidaufnahmezeit der behandelten Schäume wurde nach einem Ausstoß unter Verwendung des EDANA-Fluid-Durchlauftestes, der hierin beschrieben wird, gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 festgehalten.
Tabelle 7 Vergleich der Fluidaufnahmegeschwindigkeit von Polyolefinschäumen
Beispiel 78
Dieselben wie in Beispiel 77 beschriebenen Behandlungen wurden für einen anderen Metallocen-Polyolefinschaum (OPCELL LC33-Schaum von Sentinel Products Corp.) verwendet. Die Fluidaufnahmegeschwindigkeit wurde, wie in Beispiel 77 beschrieben, gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung wird weiter beschrieben durch die nachfolgenden Beispiele.
Beispiel 79
Der in Beispiel 79 verwendete Stoff war ein 2,5 osy (etwa 85 g/m²) spinnbondierter Vliesstoff, in welchem die Fasern Seite-an-Seite-Zweikomponentenfasern waren. Die Komponenten, welche in etwa gleichen Mengen vorhanden waren, bestanden aus Polyethylen und Polypropylen. Der Stoff wurde zu 20,32 cm mal 25,4 cm (8 Inch mal 10 Inch) Teilen geschnitten. Die Stoffprobe wurde für etwa 30 Sekunden in eine Lösung bestehend aus 3 Gewichtsprozent Ahcovel/Glucopon im Verhältnis von 3 : 1 getaucht. Der gemessene WPU, wie hierin beschrieben, war etwa 200%, was zu einer Oberflächenaktivmittelbehandlung des Stoffes mit einem Zugabegrad von etwa 6 Gewichtsprozent führt. Der behandelte Stoff wurde auf seine Wasserbenetzbarkeit getestet, indem 10 Wassertropfen (ca. 0,1 ml) über der Breite des Stoffes angeordnet wurden. Alle 10 Wassertropfen absorbierten sofort in den Stoff, was darauf hinweist, dass die aufgebrachte Behandlung dem Stoff eine gleichbleibende und eine höchst hydrophile Beschaffenheit verlieh. Steuerungsunbehandelter Stoff, der denselben Wassertropfentest unterzogen wurde, zeigte, dass keiner der 10 Wassertropfen eindrang oder in den Vliesstoff absorbierte.
Beispiel 80
Der in Beispiel 80 verwendete Stoff war eine 100 g/m² bondierte kardierte Bahn (BCW), in welcher die Fasern 3 dpf hatten und aus einem Zweikomponenten-Polyethylen bzw. -Polypropylen mit einer Mantel-/Kern-Konfiguration. Der Stoff wurde zu 20,32 cm mal 25,4 cm (8 Inch mal 10 Inch) Teilen geschnitten. Die Stoffprobe wurde für etwa 30 Sekunden in eine Lösung bestehend aus 3 Gewichtsprozent Ahcovel/Glucopon mit einem Verhältnis von 3 : 1 eingetaucht. Der gemessene WPU, wie hierin beschrieben, war etwa 100%, was zu einer Oberflächenaktivmittelbehandlung des Stoffes mit einem Zugabegrad von etwa 3 Gewichtsprozent führt. Der behandelte Stoff wurde auf seine Wasserbenetzbarkeit getestet, indem 10 Wassertropfen (ca. 0,1 ml) über der Breite des Stoffes angeordnet wurden. Alle 10 Wassertropfen absorbierten sofort in den Stoff, was darauf hinweist, dass die aufgebrachte Behandlung dem BCW-Stoff eine gleichbleibende und eine höchst hydrophile Beschaffenheit verlieh. Steuerungsunbehandelter Stoff (frei von einem Spinfinish), der demselben Wassertropfentest unterzogen wurde, zeigte, dass keiner der 10 Wassertropfen eindrang oder in den Vliesstoff absorbierte.
Daher wurde in Übereinstimmung mit der Erfindung ein verbessertes Behandlungsverfahren und resultierende behandelte Vliesstoffe bereitgestellt, welches die oben beschriebenen Vorteile bereitstellt. Obwohl die Erfindung durch bestimmte Ausführungsformen dargestellt wurde, ist sie nicht darauf beschränkt und soll alle Äquivalente abdecken, die innerhalb des breiten Rahmens der Ansprüche liegen.

Claims

Stabile Emulsions-Behandlungszusammensetzung, um einem Substrat, welches eine Viskosität von weniger als 100 cP (Centipoise) bei 25°C hat, eine beständige Benetzbarkeit zu vermitteln, wobei die Zusammensetzung ein oberflächenaktives Mittel und einen Viskositätsmodifikator umfasst.
Behandlungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei der Viskositätsmodifikator ein Alkylpolyglykosid umfasst.
Behandlungszusammensetzung gemäß Anspruch 2 mit einer Feststoffkonzentration von wenigstens 20 Gewichtsprozent.
Behandlungszusammensetzung gemäß Anspruch 3, wobei das oberflächenaktive Mittel ein Gemisch aus ethoxyliertem hydriertem Castoröl und Sorbitanmanooleat umfasst.
Behandlungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Alkylpolyglykosid 8 bis 10 Kohlenstoffatome in der Alkylkette aufweist.
Behandlungszusammensetzung gemäß Anspruch 2 mit einer Feststoffkonzentration von weniger als 20 Gewichtsprozent.
Substrat umfassend die Behandlungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5.
Substrat gemäß Anspruch 7, wobei das Substrat ein Vliesstoff ist.
Substrat gemäß Anspruch 8 mit einer Beständigkeit von wenigstens 2 Zyklen, gemessen gemäß dem Ablauftest, welches mit der Behandlungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 behandelt wurde, umfassend ein Alkylpolyglykosid mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette und ein Gemisch aus ethoxyliertem hydriertem Castoröl und Sorbitanmonooleat.
Substrat gemäß Anspruch 8 umfassend einen Schaum.
Substrat gemäß Anspruch 8 umfassend einen Film bzw. eine Folie.
Hygieneartikel umfassend das Substrat von einem der Ansprüche 7 bis 11.
Verfahren zur Behandlung eines Substrats umfassend den Schritt des Aufbringens einer Behandlungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auf das Substrat.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei bei dem Schritt des Aufbringens Sprühmittel verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Sprühmittel einen oder mehrere Dreh-Sprühköpfe umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei bei dem Schritt des Aufbringens ein Behandlungsbad verwendet wird und das Verfahren einen Trocknungsschritt umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Behandlungszusammensetzung auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Behandlungszusammensetzung als Viskositätsmodifikator ein Alkylpolyglykosid umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Substrat ein Vliesstoff ist und die Behandlungszusammensetzung eine Feststoffkonzentration von wenigstens 20 Gewichtsprozent aufweist und ebenfalls ein Gemisch aus ethoxyliertem hydriertem Castoröl und Sorbitanmonooleat umfasst.