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Dokumentenidentifikation DE69318410T2 03.09.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0651829
Titel FILAMENTQUERSCHNITTE MIT STÜTZBEINEN, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG UND HERSTELLBARE SAUGFÄHIGE PRODUKTE
Anmelder Eastman Chemical Co., Kingsport, Tenn., US
Erfinder PHILLIPS, Bobby, Mal, Jonesborough, TN 37659, US;
NELSON, Jackson, Lee, Johnson City, TN 37601-1368, US;
HAILE, William, Alston, Kingsport, TN 37663, US;
THOMPSON, Hugh, Angley, Fairfield, OH 45014, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Wuesthoff & Wuesthoff, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69318410
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 06.07.1993
EP-Aktenzeichen 939169769
WO-Anmeldetag 06.07.1993
PCT-Aktenzeichen US9306353
WO-Veröffentlichungsnummer 9402666
WO-Veröffentlichungsdatum 03.02.1994
EP-Offenlegungsdatum 10.05.1995
EP date of grant 06.05.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.09.1998
IPC-Hauptklasse D01D 5/253
IPC-Nebenklasse A61L 15/00   A61F 13/15   D01D 5/23   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung ist auf Filamente gerichtet, die "U"- und "E"- förmige Querschnitte mit Stützbeinen aufweisen. Die Verwendung von strategisch angeordneten Stützbeinen gestattet es, daß das Filament die gewünschte Form beibehält. Der "U"-förmige Filamentquerschnitt sorgt für einen verbesserten Flüssigkeitsabfluß gegenüber früheren Filamentquerschnitten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Derzeit erhältliche saugfähige Erzeugnisse, wie Windeln, Damenbinden, Inkontinenzschlüpfer und dergleichen, weisen im allgemeinen eine sehr gute Saugfähigkeit für wäßrige Flüssigkeiten, wie Urin und Blut, auf. Jedoch wird während der typischen Verwendung derartiger Erzeugnisse die Einwirkungszone gesättigt, während andere Zonen, die von der Einwirkungszone entfernt sind, trocken verbleiben. Als Ergebnis bleibt ein beträchtlicher Teil der Gesamt-Saugfähigkeit derartiger Erzeugnisse ungenutzt. Demgemäß ist es wünschenswert, ein Mittel zum Transport der wäßrigen Flüssigkeiten von der Einwirkungszone zu anderen Bereichen des saugfähigen Erzeugnisses vorliegen zu haben, um die Gesamt-Saugfähigkeit des Erzeugnisses vollständiger zu nutzen.

Filamente, die spontan wäßrige Flüssigkeiten, wie Wasser, transportieren können, sorgen für einen verbesserten Flüssigkeitsabfluß im Vergleich zu anderen Typen von Filamenten, wie denjenigen, die in der europäischen Patentanmeldung 0223908 und im US-Patent Nr. 4,443,492 offenbart sind. Die europäische Patentanmeldung 0223908 offenbart thermisch gebundene Gewebe, die aus hydrophoben Polyester-, Polypropylen- oder Polyethylen-Fasern zusammengesetzt sind, welche mit einer teilweise durch Alkalimetallsalze neutralisierten Acrylsäure beschichtet und gleichzeitig unter Polymerisation vernetzt sind, um Gewebe zu bilden, die in situ mit superabsorbierendem Polymer beschichtet werden. Die Gewebe weisen eine gesteigerte Saugfähigkeit für Flüssigkeit auf, wenn sie in einem Hygieneartikel, wie einer Windel, verwendet werden, aber die einzelnen Fasern des Gewebes besitzen nicht die Fähigkeit, Flüssigkeit aus dem Zwickelbereich zu weniger genutzten Bereichen der saugfähigen Kernzone zu transportieren.

Das US-Patent Nr. 4,443,492 beschreibt die Beschichtung von Material auf Cellulosefaser-Basis mit einem wasserlöslichen Monomer, welches in ein Wasser absorbierendes Polymer überführt wird. Dieser Materialtyp weist eine schlechte Saugfähigkeitsleistung auf, da das Monomer in das Faser- Grundmaterial eindringen kann und die Kapillaren zwischen Filamenten füllen kann. Die Aufsaugwirkung in diesem Stand der Technik liegt vollständig in den Kapillaren zwischen den Fasern. Der Durchmesser der Kapillaren wird durch die Beschichtung verringert. Wenn die Beschichtung im nassen Zustand quillt, werden die Kapillaren blockiert.

Die gegenwärtigen Erfinder haben entdeckt, daß gewisse Filamente mit "U"- und "E"-förmigen Querschnitten mit Stützbeinen wäßrige Flüssigkeiten wirksamer transportieren und abfließen lassen als Filamente mit anderen Formen, die spontan Flüssigkeiten transportieren können. Beispielsweise sind verschiedene H-förmige Filamentquerschnitte offenbart worden. Das US- Patent Nr. 4,707,409 beschreibt H-förmige Filamente, die durch eine Auslaßöffnung extrudiert werden, welche durch zwei sich kreuzende Schlitze gebildet ist und wobei jeder kreuzende Schlitz wiederum aus drei viereckigen Abschnitten gebildet ist, die in Reihe verbunden sind. Das Problem mit derartigen H-förmigen Filamenten ist jedoch, daß die parallelen Wandkanäle mit flachem Boden und kleinen Eckabschnitten Flüssigkeiten festhalten und so ein Abfließen verhindern.

Das US-Patent Nr. 4,364,996 offenbart U-förmige Filamentquerschnitte mit Vorsprüngen. Die Vorsprünge stabilisieren jedoch nicht die gekrümmten Abschnitte der Faser. Darüber hinaus weisen die U-förmigen Fasern, die im US-Patent Nr. 4,364,996 beschrieben sind, keine geraden Abschnitte auf.

Andere Filamente, die eine komplexere Querschnittsform aufweisen und die im Oberbegriff von Anspruch 1 enthaltenen Gleichungen erfüllen, sind aus der WO-A-9205713 und der EP-A-0391814 bekannt.

Im Gegensatz dazu haben die gegenwärtigen Erfinder diese Mängel durch "U"- und "E"-förmige Fasern mit Stützbeinen beseitigt. Derartige "U"-förmige Fasern haben gerade und gekrümmte Abschnitte, weisen aber keine kleinen Eckabschnitte auf, um die Flüssigkeiten festzuhalten. Demgemäß sorgen die "U"-förmigen Fasern der vorliegenden Erfindung für einen vollständigen Flüssigkeitsablauf. Derartige "E"-förmige Fasern stellen eine breitere obere Fläche, die eine verbesserte Aufnahme von Flüssigkeiten gestattet, und zusätzliche Kanäle bereit, welche im Vergleich zu H-förmigen Fasern zu einer gesteigerten vertikalen Bewegung gegen die Schwerkraft führen. Die Verwendung von strategisch angeordneten Stützbeinen gestattet, daß die Fasern ihre Form beibehalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, "U"- und "E"- förmige Filamentquerschnitte mit Stützbeinen bereitzustellen, welche in der Lage sind, spontan wäßrige Flüssigkeiten zu transportieren.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, "U"- und "E"-förmige Filamentquerschnitte mit Stützbeinen herzustellen, welche einen verbesserten Flüssigkeitsabfluß zeigen.

Die vorliegende Erfindung ist auf synthetische Filamente gerichtet, welche spontan Wasser an der Oberfläche derselben transportieren, wobei das Filament die Gleichung

(1-X cos θa) < 0

erfüllt, worin θa der Kontaktwinkel bei vorrückender Randlinie von Wasser ist, gemessen auf einem ebenen Film, der aus dem gleichen Material wie das Filament hergestellt ist und die gleiche Oberflächenbehandlung, falls vorhanden, aufweist und X ein Formfaktor des Filamentquerschnitts ist, der die folgende Gleichung erfüllt,

Xr = Pw/4r + (π-2)D

worin

Pw der benetzte Umfang des Filaments ist;

r der Radius des Umkreises ist, der den Filamentquerschnitt umschreibt;

und

D die Abmessung der kleineren Achse über den Filamentquerschnitt hinweg ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente "U"- oder "E"-förmige Querschnitte mit Stützbeinen aufweist,

wobei das "U"-förmige Filament mit Stützbeinen einen gekrümmten Abschnitt (2), der Stützbeine (6) enthält, und zwei gerade Abschnitte (4) umfaßt, worin w', die Breite des Filaments, 3 bis 15 Mikrometer beträgt; β', der Winkel zwischen den Stützbeinen, 10º bis 60º beträgt; u, der spitze Winkel, der durch den Schnitt der Verlängerung der geraden Abschnitte des Filaments gebildet wird, bis zu 70º beträgt; a', die Länge des geraden Abschnitts des Filaments, 50 bis 200 Mikrometer beträgt; r, der Abstand zwischen den Enden der geraden Abschnitte des Filaments, 30 bis 300 Mikrometer beträgt; s, der orthogonale Abstand von einer Linie, die die äußersten Enden der geraden Abschnitte verbindet, und der konkaven Oberfläche des Filaments 20 bis 100 Mikrometer beträgt; t, die Länge eines Stützbeines, unabhängig 3 bis 15 Mikrometer beträgt; und n, die Zahl der Stützbeine, 3 bis 6 beträgt; vorausgesetzt, daß, wenn n gleich 3 oder 5 ist, ein Stützbein auf der vertikalen Symmetrieachse liegt und die anderen Stützbeine im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet sind; und wenn n gleich 4 oder 6 ist, die Stützbeine im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet sind; und

das "E"-förmige Filament mit Stützbeinen ein Rückgrat (32), zwei äußere Rippen (34), eine innere Rippe (36), zwei Rippenverlängerungen (38) und Stützbeine (40) umfaßt, worin w', die Breite des Filaments, 3 bis 15 Mikrometer beträgt; λ', der Winkel zwischen einer linearen Verlängerung einer äußeren Rippe und Rippenverlängerung, 0º bis 45º beträgt; , der Winkel zwischen dem Rückgrat und einer äußeren Rippe, 90º bis 120º beträgt; e', die Länge eines Stützbeines, gemessen von einem Mittelpunkt in dem Filament, unabhängig 1 bis 15 Mikrometer beträgt; f', die Länge des Rückgrats des Filaments einschließlich Stützbeinen, die an jedem Ende angeordnet sind, 30 bis 100 Mikrometer beträgt; i', der Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer äußeren Rippe und dem Mittelpunkt der inneren Rippe, 8 bis 50 Mikrometer beträgt; j', der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, und dem Mittelpunkt des Rückgrats 15 bis 100 Mikrometer beträgt; k', der Abstand zwischen dem äußersten Ende der mittleren Rippe und dem Mittelpunkt des Rückgrats, 15 bis 150 Mikrometer beträgt; l', der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, und dem äußersten Ende des an dem Rückgrat angeordneten Stützbeines 18 bis 115 Mikrometer beträgt; m', der Abstand zwischen dem äußersten Ende der Rippenverlängerung und dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, 15 bis 100 Mikrometer beträgt; und n', die Zahl der Stützbeine, 5 oder 7 beträgt; vorausgesetzt, daß, wenn λ' gleich 0 ist, n' gleich 5 ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Filaments, wie vorstehend definiert, in welchem das erwärmte Material durch eine wie hierin definierte Spinndüse extrudiert wird; und ein absorbierendes Erzeugnis, das aus einem derartigen Filament hergestellt ist oder ein derartiges Filament umfaßt.

Messung des Kontaktwinkels bei vorrückender Randlinie

Die Technik (modifiziertes Wilhelmy-Gleitverfahren), die verwendet wird, um die Haftspannung zu messen, kann auch verwendet werden, um den Kontaktwinkel bei vorrückender Randlinie θa zu messen. Die Kraft, die an der Mikrowaage angezeigt wird, ist gleich der Haftspannung mal dem Umfang des Probenfilms.

Kraft = Haftspannung x Umfang = γ cos θa x p

wobei γ die Oberflächenspannung der Flüssigkeit (dyn/cm) ist

θa der Kontaktwinkel bei vorrückender Randlinie (Grad) ist

p der Umfang des Films (cm) ist

oder aufgelöst nach θa:

θa = cos&supmin;¹ [Kraft/γp]

Für reine Flüssigkeiten und saubere Oberflächen ist dies eine sehr einfache Berechnung. Jedoch ist in der Situation, die auftritt, wenn Appreturen auf Oberflächen aufgebracht werden und etwas dieser Appretur in die Flüssigkeit abgeht, das wirksame γ nicht länger das γ der reinen Flüssigkeit. In den meisten Fällen sind die Materialien, die abgehen, Materialien, die signifikant die Oberflächenspannung der reinen Flüssigkeit (in diesem Fall Wasser) erniedrigen. Demgemäß kann die Verwendung der Oberflächenspannung der reinen Flüssigkeit einen beträchtlichen Fehler bei der Berechnung von θa verursachen.

Um diesen Fehler zu beseitigen, wird ein Fluid hergestellt, das die reine Flüssigkeit (in diesem Fall Wasser) und eine kleine Menge des Materials (der Appretur) enthält, welches auf der Probenoberfläche abgeschieden wurde. Die Menge der zugesetzten Appretur sollte gerade die kritische Mizellenkonzentration überschreiten. Die Oberflächenspannung dieser Flüssigkeit wird nun gemessen und anstelle des γ für reine Flüssigkeit in der θa-Berechnung verwendet. Die Probe wird nun in diese Flüssigkeit eingetaucht, und die Kraft wird bestimmt. θa wird nun bestimmt, indem man die Oberflächenspannung der reinen Flüssigkeit mit zugesetzter Appretur und die Kraft, wie sie in der reinen Flüssigkeit mit zugesetzter Appretur gemessen wird, verwendet. Dieses θa kann nun in dem Ausdruck (1 - X θa) verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Ausdruck negativ ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird voller verstanden, und es werden weitere Vorteile ersichtlich, wenn auf die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung und die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:

FIG. 1 eine schematische Darstellung eines "U"-förmigen Filamentquerschnitts mit Stützbeinen ist.

FIG. 2 eine schematische Darstellung einer "U"-förmigen Auslaßöffnung einer Spinndüse mit Stützbeinen ist, die für die Herstellung eines spontan transportierenden Filaments nützlich ist.

FIG. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten "U"-förmigen Auslaßöffnung mit Stützbeinen einer Spinndüse ist, die für die Herstellung einer spontan transportierenden Faser nützlich ist.

FIG. 4 eine schematische Darstellung einer bevorzugten "U"-förmigen Auslaßöffnung mit Stützbeinen einer Spinndüse ist, die für die Herstellung einer spontan transportierenden Faser nützlich ist.

FIG. 5 eine schematische Darstellung eines "E"-förmigen Filamentquerschnitts mit Stützbeinen ist.

FIG. 6 eine schematische Darstellung einer "E"-förmigen Auslaßöffnung einer Spinndüse mit Stützbeinen ist, die für die Herstellung einer spontan transportierenden Faser nützlich ist.

FIG. 7 eine schematische Darstellung einer bevorzugten "E"-förmigen Auslaßöffnung mit Stützbeinen einer Spinndüse ist, die für die Herstellung eines spontan transportierenden Filaments nützlich ist.

FIG. 8 eine schematische Darstellung einer bevorzugten "E"-förmigen Auslaßöffnung mit Stützbeinen einer Spinndüse ist, die für die Herstellung eines spontan transportierenden Filaments nützlich ist.

FIG. 9 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat- Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer "U"-förmigen Spinndüsen-Auslaßöffnung mit Stützbeinen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

FIG. 10 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer Spinndüse hergestellt ist, die eine wie in FIG. 4 veranschaulichte "U"-förmige Auslaßöffnung aufweist.

FIG. 11 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat- Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer Spinndüse hergestellt ist, welche eine wie in FIG. 3 veranschaulichte "U"-förmige Auslaßöffnung aufweist.

FIG. 12 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer "U"-förmigen Spinndüsen-Äuslaßöffnung mit Stützbeinen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

FIG. 13 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat- Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer "U"-förmigen Spinndüsen-Auslaßöffnung mit Stützbeinen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

FIG. 14 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat- Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer Spinndüse hergestellt ist, die eine wie in FIG. 7 veranschaulichte "E"-förmige Auslaßöffnung aufweist.

FIG. 15 eine Fotografie eines Polyethylenterephthalat- Filamentquerschnitts ist, der unter Verwendung einer Spinndüse hergestellt ist, die eine "E"-förmige Auslaßöffnung mit Abmessungen aufweist, die außerhalb der in FIG. 5 angegebenen Abmessungen fällt.

FIG. 16 eine schematische Darstellung eines Faserquerschnitts ist. Veranschaulicht ist ein typisches Verfahren zur Bestimmung des Formfaktors X.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Mit Bezug auf Fig. 1 der Zeichnungen besteht der "U"-förmige Filamentquerschnitt mit Stützbeinen aus einem gekrümmten Abschnitt 2, der Stützbeine 6 enthält, und einem geraden Abschnitt 4. Die Breite des Filamentquerschnitts beträgt etwa 3 bis etwa 15 um und wird durch den Buchstaben w' gekennzeichnet. Der Winkel zwischen den Stützbeinen 6, β', beträgt 10º bis 60º. Es existiert ein spitzer Winkel, der durch den Schnitt der Verlängerungen der geraden Abschnitte 4 des Filaments gebildet wird. Dieser Winkel u beträgt bis zu etwa 70º. Die Länge des geraden Abschnitts 4 des Filaments beträgt etwa 50 bis etwa 200 um und wird durch den Buchstaben a' gekennzeichnet. Der senkrechte Abstand von einer Linie, die die äußersten Enden der geraden Abschnitte 4 und die konkave Oberfläche 8 des Filaments verbindet, s, beträgt 20 bis 100 um. Der Abstand zwischen den Enden der geraden Abschnitte 4 des Filaments, x, beträgt 30 bis 300 um. Die Länge eines Stützbeines 6, t, beträgt etwa 3 bis etwa 15 um. Die Stützbeine 6 können von verschiedenen Längen sein, solange die Länge jedes einzelnen Stützbeines innerhalb des definierten kritischen Bereiches liegt. Vorzugsweise sind zur. Beibehaltung des gekrümmten Abschnitts 2 des Filaments die Stützbeine 6 im wesentlichen von gleicher Länge. Während die Zahl der Stützbeine 6, n, 3 bis 6 betragen kann, sind nur drei Stützbeine 6 dargestellt. Im Fall von 3 oder 5 Stützbeinen liegt ein Stützbein 6 auf der vertikalen Symmetrieachse, und die anderen Stützbeine 6 sind im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse angeordnet. Im Fall von 4 oder 6 Stützbeinen sind die Stützbeine 6 im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse angeordnet. Die Stützbeine 6 dienen dazu, den gekrümmten Abschnitt 8 des "U"-förmigen Filaments beizubehalten.

Mit Bezug auf Fig. 2 der Zeichnungen ist die "U"-förmige Auslaßöffnung einer Spinndüse mit Stützbeinen aus einem gekrümmten Abschnitt 10, der Stützbeine 12 enthält, und einem geraden Abschnitt 14 gebildet. Die Breite der Auslaßöffnung, w, beträgt 65 bis 120 um. Der Winkel zwischen der vertikalen Symmetrieachse und dem geraden Abschnitt 14 der Auslaßöffnung, α, beträgt 0º bis 60º. Der Winkel zwischen den Stützbeinen 12, β, beträgt 10º bis 60º. Der Winkel γ beträgt 30º bis 90º, was die Hälfte des Winkels ist, der durch den gekrümmten Abschnitt 10 der Auslaßöffnung aufgespannt wird. Die Länge des geraden Abschnitts 14 der Auslaßöffnung, a, beträgt 5 w bis 50 w. Der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, b, das die Form eines Kreises 13 besitzt, beträgt 1,1 w bis 2,5 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines 12, c, beträgt 15 w bis 55 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung in dem gekrümmten Abschnitt 10, d, beträgt 10 w bis 50 w. Die Länge eines Stützbeines 12, c-d, beträgt 3 w bis 10 w. Die Stützbeine 12 können von verschiedenen Längen sein, solange die Länge jedes einzelnen Stützbeines 12 innerhalb des definierten kritischen Bereiches liegt. Vorzugsweise sind zur Beibehaltung des gekrümmten Abschnittes 10 eines Filaments, das aus einer derartigen Auslaßöffnung extrudiert wird, die Stützbeine 12 von im wesentlichen gleicher Länge. Während die Zahl der Stützbeine 12, n, 3 bis 6 sein kann, sind nur drei Stützbeine 12 dargestellt. Im Fall von 3 oder 5 Stützbeinen liegt ein Stützbein 12 auf der vertikalen Symmetrieachse, und die anderen Stützbeine 12 sind im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet. Im Fall von 4 oder 6 Stützbeinen sind die Stützbeine 12 im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Mit Bezug auf Fig. 3 der Zeichnungen ist die "U"-förmige Auslaßöffnung einer bevorzugten Spinndüse mit Stützbeinen aus einem gekrümmten Abschnitt 16, der Stützbeine 18 enthält, und einem geraden Abschnitt 20 zusammengesetzt. Die Breite der Auslaßöffnung, w, beträgt 84 um. Der Winkel zwischen der vertikalen Symrnetrieachse und dem geraden Abschnitt 20 der Auslaßöffnung, α, beträgt 0º. Der Winkel zwischen den Stützbeinen 18, β, beträgt 30º. Der Winkel γ beträgt 60º, was die Hälfte des Winkels ist, der durch den gekrümmten Abschnitt 16 der Auslaßöffnung aufgespannt wird. Die Länge des geraden Abschnitts 20 der Auslaßöffnung, a, beträgt 23 w. Der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, b, das die Form eines Kreises 22 aufweist, beträgt 1,3 w. Der Abstand zwischen den Enden der geraden Abschnitte 20 der Auslaßöffnung beträgt 32 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines 18, c, beträgt 16 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung im gekrümmten Abschnitt 16, d, beträgt 21 w. Die Länge jedes Stützbeines 18 beträt 15 w. Die Zahl der Stützbeine 18 beträgt 5. Ein Stützbein 18 ist auf der vertikalen Symmetrieachse angeordnet, und die anderen Stützbeine 18 sind im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Mit Bezug auf Fig. 4 der Zeichnungen ist die "U"-förmige Auslaßöffnung einer bevorzugten Spinndüse mit Stützbeinen aus einem gekrümmten Abschnitt 26, der Stützbeine 28 enthält, und einem geraden Abschnitt 24 zusammengesetzt. Die Breite der Auslaßöffnung, w, beträgt 84 um. Der Winkel zwischen der vertikalen Symmetrieachse und dem geraden Abschnitt 24 der Auslaßöffnung, α, beträgt 30º. Der Winkel zwischen den Stützbeinen 28, β, beträgt 400. Der Winkel γ beträgt 60º, was die Hälfte des Winkels ist, der durch den gekrümmten Abschnitt 26 der Auslaßöffnung aufgespannt wird. Die Länge des geraden Abschnitts 24 der Auslaßöffnung, a, beträgt 33,4 w. Der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, b, das in Form eines Kreises 30 vorliegt, beträgt 1,3 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines 28, c, beträgt 16 w. Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung im gekrümmten Abschnitt 26, d, beträgt 21 w. Die Länge jedes Stützbeines 28 beträgt 5 w. Die Zahl der Stützbeine 28 beträgt 3. Ein Stützbein 28 ist auf der vertikalen Symmetrieachse angeordnet, und die anderen Stützbeine 28 sind im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Mit Bezug auf Fig. 5 der Zeichnungen ist der "E"-förmige Filamentquerschnitt mit Stützbeinen aus einem Rückgrat 32, zwei äußeren Rippen 34, einer inneren Rippe 36, zwei Rippenverlängerungen 38 und Stützbeinen 40 und 42 zusammengesetzt. Die Stützbeine 40 sind auf dem Rückgrat 32 angeordnet. Die Stützbeine 42 sind am Schnittpunkt der äußeren Rippe 34 und der Rippenverlängerung 38 angeordnet. Die Stützbeine dienen dazu, die geraden Abschnitte des "E"-förmigen Filaments beizubehalten. Die Breite des Filamentquerschnitts beträgt 3 bis 15 um und ist durch den Buchstaben w' gekennzeichnet. Der Winkel zwischen einer linearen Verlängerung einer äußeren Rippe 34 und der Rippenverlängerung 38, λ', beträgt 0º bis 45º. Der Winkel zwischen dem Rückgrat 32 und einer äußeren Rippe 34, , beträgt 90º bis 120º. Die Länge eines Stützbeines 40 und 42, von einem Mittelpunkt in dem Filament aus gemessen, e', beträgt 1 bis 15 um. Die Stützbeine 40 und 42 können von verschiedenen Längen sein, solange die Länge jedes einzelnen Stützbeines in dem definierten kritischen Bereich liegt. Vorzugsweise sind zur Beibehaltung der "E"-Form des Filaments die Stützbeine 42, die am Schnittpunkt der äußeren Rippe 34 und der Rippenverlängerung 38 angeordnet sind, 1 bis 3 um, während die verbleibenden Stützbeine 40, die auf dem Rückgrat 32 angeordnet sind, 3 bis 8 um sind. Die Länge des Rückgrats 32 des Filaments, einschließlich der Stützbeine 40, die an jedem Ende angeordnet sind, f', beträgt 30 bis 100 um. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer äußeren Rippe 34 und dem Mittelpunkt der mittleren Rippe 36, i', beträgt 8 bis 50 um. Der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe 34 die Rippenverlängerung 38 schneidet, und dem Mittlepunkt des Rückgrats 32, j', beträgt 15 bis 100 um. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende der mittleren Rippe 36 und dem Mittelpunkt des Rückgrats 32, k', beträgt 15 bis 150 um. Der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe 34 die Rippenverlängerung 38 schneidet, und dem äußersten Ende des auf dem Rückgrat 40 angeordneten Stützbeines 40, l', beträgt 18 bis 115 um. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende der Rippenverlängerung 38 und dem Punkt, in dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung 38 schneidet, m', beträgt 15 bis 100 um. Während die Zahl der Stützbeine 40 und 42, n', 5 oder 7 sein kann, sind nur 7 dargestellt. In dem Fall, in dem λ' gleich 0 ist, beträgt die Zahl der Stützbeine 5, da die äußere Rippe 34 und die Rippenverlängerung 38 eine Gerade bilden.

Mit Bezug auf Fig. 6 in den Zeichnungen ist die "E"-förmige Auslaßöffnung einer Spinndüse mit Stützbeinen aus einem Rückgrat 44, zwei äußeren Rippen 46, einer inneren Rippe 48, zwei Rippenverlängerungen 50 und Stützbeinen 52 und 54 zusammengesetzt. Die Breite der Auslaßöffnung beträgt 65 bis 120 um und ist durch den Buchstaben w gekennzeichnet. Der Winkel zwischen einer linearen Verlängerung einer äußeren Rippe 46 und einer Rippenverlängerung 50, λ, beträgt 0º bis 90º. Der Winkel zwischen dem Rückgrat 44 und einer äußeren Rippe 46, , beträgt 90º bis 120º. Der Winkel zwischen der Rippenverlängerung 50 und einer linearen Verlängerung des Stützbeines 54, das an dem Punkt angeordnet ist, an dem die äußere Rippe 46 die Rippenverlängerung 50 schneidet, η, beträgt (180-λ)/2. Der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, das in Form eines Kreises 56 vorliegt, b, beträgt 1,1 w bis 2,5 w. Die Länge eines Stützbeines 52 und 54, e, beträgt 3 w bis 12 w. Die Stützbeine 52 und 54 können von verschiedenen Längen sein, solange die Länge jedes einzelnen Stützbeines innerhalb des definierten kritischen Bereiches liegt. Vorzugsweise sind zur Beibehaltung der "E"-Form eines Filaments, das durch eine derartige Auslaßöffnung extrudiert wird, die Stützbeine 52, die am Schnittpunkt der äußeren Rippe 46 und Rippenverlängerung 50 angeordnet sind, 3 w bis 5 w, während die verbleibenden Stützbeine 52, die auf dem Rückgrat 44 angeordnet sind, 5 w bis 8 w sind. Die Länge des Rückgrats 44 der Auslaßöffnung, einschließlich der Stützbeine 52, die an jedem Ende angeordnet sind, f, beträgt 30 w bis 100 w. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der mittleren Rippe 48 und dem äußersten Ende des Stützbeines 52, das auf dem Rückgrat angeordnet ist, g, beträgt f/2. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der zwei äußeren Rippen 46, h, beträgt f-2e. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer äußeren Rippe 46 und dem Mittelpunkt der mittleren Rippe 48, i, beträgt h/2. Der Abstand zwischen dem Punkt, an welchem die äußere Rippe 46 die Rippenverlängerung 50 schneidet, und dem Mittelpunkt des Rückgrats 44, j, beträgt 30 w bis 80 w. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende der mittleren Rippe 48 und dem Mittelpunkt des Rückgrats 44, k, beträgt j-20 w bis j+50 w. Der Abstand zwischen dem Punkt, an welchem die äußere Rippe 46 die Rippenverlängerung 50 schneidet, und dem äußersten Ende des Stützbeines 52, das auf dem Rückgrat angeordnet ist, l, beträgt j+e. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende der Rippenverlängerung 50 und dem Punkt, an dem die äußere Rippe 46 die Rippenverlängerung 50 schneidet, m, beträgt 30 w bis 80 w. Während die Zahl der Stützbeine 52 und 54, n', 5 oder 7 sein kann, sind nur 7 dargestellt. In dem Fall, in dem λ gleich 0 ist, ist die Zahl der Stützbeine 5, da die äußere Rippe 46 und die Rippenverlängerung 50 eine Gerade bilden.

Mit Bezug auf Fig. 7 der Zeichnungen ist die "E"-förmige Auslaßöffnung einer bevorzugten Spinndüse mit Stützbeinen aus einem Rückgrat 58, zwei äußeren Rippen 60, einer inneren Rippe 62 und Stützbeinen 64 zusammengesetzt. Die Breite der Auslaßöffnung beträgt 84 um und wird durch den Buchstaben w bezeichnet. Der Winkel zwischen dem Rückgrat 58 und einer äußeren Rippe 60, , beträt 90º. Der Durchmesser an dem äußersten Ende der Auslaßöffnung, welches die Form eines Kreises 66 aufweist, b, beträgt 1,3 w. Die Länge eines Stützbeines 64, e, beträgt 5 w. Die Länge des Rückgrats 58 des Filaments, einschließlich der Stützbeine 64, die an jedem Ende angeordnet sind, f, beträgt 70 w. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der mittleren Rippe 62 und dem äußersten Ende des Stützbeines 64, das auf dem Rückgrat angeordnet ist, g, beträgt 35 w. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der zwei äußeren Rippen 60, h, beträgt 60 w. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer äußeren Rippe 60 und dem Mittelpunkt der mittleren Rippe 62, i, beträgt 30 w. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende einer äußeren Rippe 60 und dem Mittelpunkt des Rückgrats 58 beträgt 90 w. Der Abstand zwischen dem äußersten Ende der mittleren Rippe 62 und dem Mittelpunkt des Rückgrats 58, k, beträgt 55 w. Die Zahl der Stützbeine 64, n', beträgt 5.

Die WO-A-93/02235 lehrt Filamente, die spontan Flüssigkeiten transportieren, einschließlich der Verwendung der folgenden Gleichung, um derartige Filamente zu beschreiben

(1-X cos θa) < 0.

In der obigen Gleichung ist θa der Kontaktwinkel bei vorrückender Randlinie von Wasser, gemessen auf einem ebenen Film, der aus dem gleichen Material wie das Filament hergestellt ist und die gleiche Oberflächenbehandlung, falls vorhanden, aufweist. Der Buchstabe X ist ein Formf aktor des Filamentquerschnitts, der die folgende Gleichung erfüllt

X = Pw/4r + (π-2)D

In der obigen Gleichung ist Pw der benetzte Umfang des Filaments. Der Buchstabe r ist der Radius des Umkreises, der den Filamentquerschnitt umschreibt. Der Buchstabe D ist die Abmessung der kleineren Achse über den Filamentquerschnitt hinweg.

Der Ausdruck "spontan transportierend" und davon abgeleitete Ausdrücke beziehen sich auf das Verhalten einer Flüssigkeit im allgemeinen und insbesondere auf einen Tropfen Flüssigkeit, typischerweise Wasser, wenn er mit einem einzelnen Filament in Kontakt gebracht wird, so daß sich der Tropfen entlang des Filaments ausbreitet. Ein derartiges Verhalten steht im Gegensatz zum normalen Verhalten des Tropfens, welcher eine statische ellipsoidische Form mit einem einzigen Kontaktwinkel am Schnittpunkt der Flüssigkeit und des festen Filaments ausbildet. Der Schlüsselfaktor ist die Bewegung des Ortes der Luft-, Flüssigkeits-, Festkörper-Schnittstelle mit der Zeit. Wenn sich die Schnittstelle unmittelbar nach Kontakt der Flüssigkeit mit dem Filament bewegt, dann ist das Filament spontan transportierend; wenn die Schnittstelle stationär ist, ist das Filament nicht spontan transportierend. Das Phänomen der spontanen Tranportierbarkeit ist für das unbewaffnete Auge bei Filamenten mit einer linearen Dichte von > 22,22 dtex Cein Denier pro Filament (dpf) von mehr als 20) sichtbar. Die Filamente der vorliegenden Erfindung weisen vorzugsweise 3,33 bis 1100 dtex (ein dpf von 3 bis 1000; 3,33 x 10&supmin;&sup7; und 1,11 x 10&supmin;&sup4; kg/m), bevorzugter 11,1 bis 77,7 dtex (10 bis 70 dpf; 1,11 x 10&supmin;&sup6; und 7,78 x 10&supmin;&sup6; kg/m) auf.

Drei wichtige Variablen, die für das Flüssigkeits-Transportverhalten fundamental sind, sind (a) die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, (b) die Benetzbarkeit oder der Kontaktwinkel der Flüssigkeit mit dem Festkörper und (c) die Geometrie der festen Oberfläche. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit bezeichnet die anziehende Kraft, die durch die flüssigen Moleküle an der Oberflächen/Luft-Grenzfläche ausgeübt wird.

Die zweite Eigenschaft von fundamentaler Bedeutung für das Phänomen des Flüssigkeitstransports ist die Benetzbarkeit oder der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeitsoberfläche (Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche) und der festen Oberfläche (Gas-festen Grenzfläche). Typischerweise bildet ein Tropfen Flüssigkeit, der auf eine feste Oberfläche gegeben wird, einen Kontaktwinkel mit der festen Oberfläche. Wenn der Kontaktwinkel kleiner als 90º ist, dann sieht man den Festkörper als durch die Flüssigkeit benetzt an. Wenn der Kontaktwinkel jedoch größer als 90º ist, ist der Festkörper nicht von der Flüssigkeit benetzt. Demgemäß ist es wünschenswert, für eine verstärkte Benetzung einen minimalen Kontaktwinkel vorliegen zu haben, welcher geringer als 90º sein muß. Der Kontaktwinkel hängt auch von den Oberflächeninhomogenitäten, wie Rauhheit, Verschmutzung, chemische/physikalische Behandlung der festen Oberfläche, und der freien Oberflächenenergie des Festkörpers ab. Je geringer die Oberflächenenergie des Festkörpers ist, desto schwieriger ist es, den Festkörper durch Flüssigkeiten, die eine hohe Oberflächenspannung aufweisen, zu benetzen. Es ist jedoch möglich, die Oberflächenenergie von Filamentoberflächen durch geeignete Gleitmittel/Appreturen zu modifizieren, um den Flüssigkeitstransport zu verstärken.

Die dritte Eigenschaft von fundamentaler Bedeutung für das pHänomen des Flüssigkeitstransports ist die Geometrie der festen Oberfläche. Obwohl es bekannt ist, daß Schlitze im allgemeinen den Flüssigkeitstransport verstärken, haben die gegenwärtigen Erfinder entdeckt, daß insbesondere "U"- und "E"-förmige Auslaßöffnungen bei Filamenten einen wirksameren Transport für eine gegebene vertikale Entfernung und lineare Entfernung von wäßrigen Flüssigkeiten in einzelnen Filamenten gestatten als Filamente mit anderen Formen. Die gegenwärtigen Erfinder haben unerwarteterweise festgestellt, daß Stützbeine es ermöglichen, daß derartige "U"- und "E"- förmige Filamente ihre Formen nach der Extrusion durch eine Spinndüse beibehalten.

Zusätzlich zu der Fähigkeit, Wasser zu transportieren, sind die Filamente der vorliegenden Erfindung in der Lage, spontan andere wäßrige Flüssigkeiten und alkoholische Flüssigkeiten zu transportieren. Wäßrige Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die mindestens 50 Gewichtsprozent Wasser und vorzugsweise mindestens 75 Gewichtsprozent Wasser enthalten. Am bevorzugtesten enthalten die wäßrigen Flüssigkeiten der Erfindung mindestens 90 Gewichtsprozent Wasser. Wäßrige Flüssigkeiten schließen Körperflüssigkeiten, wie Blut, Urin und Schweiß, wäßrige Tinten und dergleichen ein.

Alkoholische Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die mindestens 50 und bevorzugt 70 Gewichtsprozent einer alkoholischen Verbindung der Formel R-OH enthalten, worin R eine aliphatische oder aromatische Gruppe ist, die bis zu 12 Kohlenstoffatome enthält. Vorzugsweise ist R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoff atomen. Beispiele für geeignete alkoholische Flüssigkeiten schließen Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol ein.

Die Filamente der vorliegenden Erfindung können in Form von gekräuselten oder ungekräuselten Towgarnen oder Spinnfilamenten vorliegen, die eine Mehrzahl von Filamenten enthalten. Eine helikale Kräuselung der Filamente der vorliegenden Erfindung beinhaltet die folgenden Schritte: das Extrudieren eines herkömmlichen Filament-bildenden PET-Polymers; das Pressen des Polymers durch die Spinndüsen-Lochformen; das Orientieren der Spinndüsen-Lochformen zu der querströmenden Abschreckluft, so daß das Abschrecken senkrecht zu der Hauptachse des Filaments stattfindet; das Steuern der Abschreckluft; das Aufbringen eines hydrophilen Gleitmittels; das Aufnehmen der Filamente bei herkömmlichen Geschwindigkeiten; das Strecken der Filamente unter Verwendung von herkömmlichem Strecken, wie einer einzelnen Dampfstufe in Dampf oder von zwei Stufen in Wasser und Dampf; das Zugeben einer zusätzlichen Menge eines hydrophilen Gleitmittels; und das Entspannen der gezogenen Filamente in einer geheizten Kammer, um die helikale Kräuselung zu entwickeln.

Die volle Entwicklung der helikalen Kräuselung in den Filamenten der vorliegenden Erfindung wird durch Entspannen der Filamente in Wärme erreicht. Die Temperatur des Erwärmungsschrittes muß größer sein als die Glasübergangstemperatur der Filamente. Die helikale Kräuselung wird auf Grund der Unterschiede in der Orientierung des Filaments über den Durchmesser des Querschnitts ausgebildet. Dieser Unterschied in der Orientierung wird durch Befolgen der im vorstehend beschriebenen Verfahren angeführten Schritte in das Filament eingebaut. Je größer der Unterschied in der Orientierung ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß das Filament eine helikale Kräuselung bildet. Vorzugsweise ist die Zahl der Kräuselungen/Inch (2,54 cm) im Filament größer als 2 und die Kräuselungsamplitude weniger als 2 mm.

Die Auslaßöffnungen, die verwendet werden, um die "U"- und "E"- förmigen Filamentquerschnitte mit Stützbeinen, die hierin offenbart sind, herzustellen, können verwendet werden, um dadurch jedes Polymer, das zu Filamenten gesponnen werden kann, zu extrudieren. Erläuternde Polymere, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind Poly(ethylenterephthalat), Poly(1,4-cyclohexylendimethylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat), Polypropylen, Nylon, HYDROFIL-Nylon und Derivate von Cellulose, wie organische Ester von Cellulose, zum Beispiel Diacetat und Triacetat. Das bevorzugte Polymer zur Verwendung in der Erfindung ist Poly(ethylenterephthalat) mit einer Eigenviskosität von 0,6 dl/g oder mehr.

Gewisse Filamente erfordern, daß ein hydrophiles Gleitmittel auf der Oberfläche derselben aufgetragen wird, um die spontane Transportfähigkeitseigenschaft zu erhalten. Hydrophile Gleitmittel sorgen für ein gutes Benetzen der Filamentoberflächen und liefern eine hohe Haftspannung an der Oberfläche des Filaments. Das hydrophile Gleitmittel sollte fest an die Filamentoberfläche gebunden sein und gleichzeitig eine hohe Hydrophihe gegenüber Wasser aufweisen. Beispielsweise wurde bestimmt, daß dann, wenn Poly(ethylenterephthalat) als das Polymer verwendet wird, ein hydrophiles Gleitmittel erforderlich ist, um spontan transportierende Filamente zu erhalten. Im Gegensatz dazu transportieren Filamente, die unter Verwendung von HYDROFIL-Nylon hergestellt wurden, spontan wäßrige Flüssigkeiten ohne ein hydrophiles Gleitmittel. Beispiele für bevorzugte hydrophile Gleitmittel sind:

(1) ein Gleitmittel, das 49% Polyethylenglycol(PEG)-600-monolaurat, Polyoxyethylen(13.64)-monolaurat, 49% Polyethylenglycol(PEG)-400- monolaurat, Polyoxyethylen(9.09)-monolaurat und 2% 4-Cetyl-4- ethylmorpholiniumethosulfat (antistatisches Mittel) enthält;

(2) Hypermer A109, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um ein modifiziertes Polyestertensid handelt;

(3) Milease T, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um ein Soil-Release-Mittel handelt, das Polyester, Wasser und andere Bestandteile umfaßt;

(4) Brij 35, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um einen Polyoxyethylen(23) laurylether handelt;

(5) Brij 99, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um einen Polyoxyethylen (20) oleylether handelt;

(6) G-1300, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um einen Polyoxyethylenglyceridester, ein nicht-ionisches Tensid, handelt;

(7) G-1350, erhältlich von ICI Americas, Inc., ein Polyoxylen- Polyoxypropylensorbitanlinolenphthalsäureester; und

(8) RACALUB PC, erhältlich von ICI Americas, Inc., bei dem es sich um ein Soil-Release-Mittel handelt, das Polyester, Wasser und andere Bestandteile enthält.

Derartige hydrophile Gleitmittel werden gleichförmig bei einer Konzentration von mindesten 0,05 Gewichtsprozent aufgebracht, wobei 0,1 bis 2 Gewichtsprozent bevorzugt werden.

Die Filamente der vorliegenden Erfindung können einem saugfähigen Erzeugnis einverleibt werden, in welchem es erwünscht ist, Flüssigkeiten zu bewegen oder zu transportieren. Derartige absorbierende Erzeugnisse umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Windeln, Inkontinenzkissen, Damenslipeinlagen, Menstruationsbinden, Tampons, Wischtücher, schweißabsorbierende Stirnbänder und Handgelenkbänder, chirurgische Schwämme, Wundverbände, schweißabsorbierende Einlegesohlen für Schuhe, Wischerzeugnisse für allgemeine Zwecke, Wäscheweichmacherstreifen zur Verwendung in Wäschetrocknern, Wunddrains, chirurgische Drains, Handtücher, Geotextilien, Sportkleidung, wie Sportsocken und Jogginganzüge, kosmetische Applikatoren, Möbelpolitur-Applikatoren, Abstrich-Wattestäbchen, Halskultur-Wattestäbchen, Blutanalysier- Testelemente, Haushalts- und industrielle Deodorantien, Befeuchtungstücher, feuchte Filtermedien, orthopädische Gipsfütterungen und dergleichen.

Ein absorbierendes Erzeugnis der vorliegenden Erfindung enthält zwei oder mehr Filamente. Mindestens ein Teil der Filamente ist nahe dem Mittelpunkt des absorbierenden Erzeugnisses angeordnet, und mindestens ein Teil der gleichen Filamente ist vom Mittelpunkt des absorbierenden Erzeugnisses entfernt angeordnet. Der Ausdruck "nahe dem Mittelpunkt" des absorbierenden Erzeugnisse bedeutet den geometrischen Mittelpunkt und die Fläche, die aus 50 Prozent der Fläche des gesamten Erzeugnisses besteht, welche unmittelbar den geometrischen Mittelpunkt umgibt. Der Ausdruck "vom Mittelpunkt des absorbierenden Erzeugnisses entfernt" bedeutet die verbleibende Fläche, die nicht nahe dem Mittelpunkt des Erzeugnisses liegt. Die Filamente sind in der Lage, mindestens 10 Sekunden mit einer wäßrigen oder alkoholischen Flüssigkeit in Kontakt zu sein.

Eine oder mehrere Senken, die in Kontakt mit den Filamenten stehen, sind nahe dem Ende eines Filaments vorhanden, das aus den End-10% der Länge des Filaments besteht. Der Ausdruck "Senke" bezeichnet eine Struktur, die eine größere Affinität für die wäßrige oder alkoholische Flüssigkeit aufweist als das Filament. Das Filament wirkt bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Quelle austrocknet, als Leitung zu der Senke. Es ist klar, daß die Anordnungen der Senken von der Anordnung der Quelle entfernt vorliegen müssen, wenn eine signifikante Bewegung von Flüssigkeit erwünscht ist (z.B. äußerer Bereich der Windel). Bevorzugte Senken sind flauschiger Zellstoff, chemisch modifizierter flauschiger Zellstoff, superabsorbierendes Material und Kombinationen derselben.

Die Filamente dieser Erfindung können durch im Stand der Technik bekannte Techniken hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren beinhaltet das Erwärmen eines Polymers, das ein Filament bilden kann, bei oder oberhalb von dessen Schmelzpunkt, gefolgt vom Extrudieren des Polymers durch mindestens eine Spinndüse, die mindestens eine Auslaßöffnung mit den hierin beschriebenen Abmessungen aufweist. Die Filamente können gestreckt und/oder thermisch stabilisiert werden. Das so gebildete Filament kann dann gegebenenfalls mit einem hydrophilen Gleitmittel behandelt werden.

Die Materialien und Testverfahren, die für die hierin dargestellten Ergebnisse verwendet wurden, sind wie folgt:

Die Eigenviskosität (I.V.) wurde bei 23ºC unter Verwendung von 0,50 g Polymer pro 100 ml eines Lösungsmittels gemessen, das aus 60 Gewichts-% Phenol und 40 Gewichts-% Tetrachlorethan bestand.

Der spontane Oberflächentransport einer wäßrigen Lösung auf Filamenten wurde unter Verwendung von Syltint Poly Red (eingetragene Marke), erhältlich von Milliken Chemicals, getestet, welches aus 80 Gewichtsprozent Wasser und 20 Gewichtsprozent rotem Färbemittel besteht.

Die Erfindung wird weiter durch eine Erwägung der folgenden Beispiele erläutert, welche für die Erfindung beispielhaft sein sollen. Alle Teile und Prozentsätze in den Beispielen sind auf Gewichtsbasis, falls nicht anders angegeben.

Der Formfaktor X kann bestimmt werden, wie es in FIG. 16 erläutert ist. In FIG. 16 r = 37,5 mm, Pw = 355,1 mm, D = 49,6 mm, demgemäß gilt für den Faserquerschnitt von FIG. 16:

X = 355,1/4 x 37,5 x (π-2) 49,6 = 1,72

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "U"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Poly(ethylenterephthalat)-Polymer mit einer Eigenviskosität von 0,80 wurde acht Stunden bei 120ºC in einem Paterson-Conaform-Trockner auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ≤ 0,003 Gewichtsprozent getrocknet. Das Polymer wurde bei 286ºC mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 1000 m/min durch einen Egan-Extruder, 1,5 Inch (38,16 mm) Durchmesser, mit einem Längen-zu- Durchmesser-Verhältnis von 28:1 extrudiert. Ein typisches Denier/Filament betrug 40 (44,4 dtex). Der Polymerdurchsatz betrug 7 Pfund/Stunde (3,18 kg/Stunde). Das Luftabschreck-System wies eine Querstromanordnung auf. Die Abschreckluft-Geschwindigkeit am oberen Ende des Siebs betrug durchschnittlich 294 ft/Minute (89,61 m/Minute). Bei einer Entfernung von 7 Inch (177,8 mm) vom oberen Ende des Siebs betrug die durchschnittliche Geschwindigkeit der Abschreckluft 285 ft/Minute (86,87 m/min) und bei einer Entfernung von 14 Inch (355,6 mm) vom oberen Ende des Siebs betrug die durchschnittliche Abschreckluft-Geschwindigkeit 279 ft/Minute (85,04 m/Minute). Bei 21 Inch (533,4 mm) vom oberen Ende des Luftsiebs betrug die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit 340 ft/Minute (103,63 m/Minute). Der Rest des Siebes war blockiert. RACALUB PC, ein hydrophiles Gleitmittel in Form einer Emulsion, wurde mittels zweier Keramik-Kisswalzen bei einer Konzentration von 0,6% aufgetragen. Filamente mit 20 dpf (Denier pro Filament) (22,22 dtex) wurden bei 1000 Metern pro Minute (mpm) auf einer Barmag-SW4SL-Wickelmaschine aufgewickelt.

Das Pol(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung wie in Fig. 3 beschriebene Abmessungen aufwies. Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,47 bestimmt. Demgemäß ist 1-1,47 cos 20º gleich -0,38. Das Filament war deshalb spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus der Auftragung von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnitts dieses Filaments ist bei 150- facher Vergrößerung in Figur 11 gezeigt. Figur 11 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehalten.

BEISPIEL 2

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "U"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung wie in Fig. 4 beschriebene Abmessungen aufwies. Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,23 bestimmt. Demgemäß ist 1-1,23 cos 20º gleich -0,16. Das Filament war also spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus der Auftragung von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnittes dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 10 gezeigt. Figur 10 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehalten.

BEISPIEL 3

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "U"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung die folgenden Abmessungen aufwies: w, die Breite der Auslaßöffnung, betrug 84 um; α, der Winkel zwischen der vertikalen Symmetrieachse und dem geraden Abschnitt der Auslaßöffnung, betrug 30º; β, der Winkel zwischen den Stützbeinen, betrug 24º; γ, die Hälfte des Winkels, der von dem gekrümmten Abschnitt der Auslaßöffnung aufgespannt wurde, betrug 60º; a, die Länge des geraden Abschnitts der Auslaßöffnung, betrug 33,4 w; b, der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, welches die Form eines Kreises aufwies, betrug 113 w; c, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der vertikalen Symmetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines, betrug 21 w; d, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung in dem gekrümmten Abschnitt, betrug 16 w; c-d, die Länge der Stützbeine, betrug 5 w; und n, die Anzahl der Stützbeine, betrug 5. Ein Stützbein war auf der vertikalen Symmetrieachse angeordnet, und die anderen Stützbeine waren symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,59 bestimmt. Demgemäß war 1 - 1,59 cos 20º gleich -0,49. Das Filament war demgemäß spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus dem Aufbringen von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnittes dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 12 gezeigt. Figur 12 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehielten.

BEISPIEL 4

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "U"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung die folgenden Abmessungen aufwies: w, die Breite der Auslaßöffnung, betrug 84 um; α, der Winkel zwischen der vertikalen Symmetrieachse und dem geraden Abschnitt der Auslaßöffnung, betrug 30º; β, der Winkel zwischen den Stützbeinen, betrug 24º; γ, der halbe Winkel, der durch den gekrümmten Abschnitt der Auslaßöffnung aufgespannt wurde, betrug 60º; a, die Länge des geraden Abschnittes der Auslaßöffnung, betrug 17,8 w; b, der Durchmesser an dem äußersten Ende der Auslaßöffnung, das die Form eines Kreises aufweist, betrugt 1,3 w; c, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symrnetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines, betrug 35,8 w; d, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung in dem gekrümmten Abschnitt, betrug 30,8 w; c-d, die Länge der Stützbeine, betrug 5 w; und n, die Zahl der Stützbeine, betrug 5. Ein Stützbein war auf der vertikalen Symmetrieachse angeordnet, und die anderen Stützbeine waren symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,14 bestimmt. Demgemäß ist 1 - 1,14 cos 20º gleich -0,07. Das Filament war demgemäß spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus der Aufbringung von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnittes dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 13 gezeigt. Figur 13 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehielten.

BEISPIEL 5

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "U"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung die folgenden Abmessungen aufwies: w, die Breite der Auslaßöffnung, betrug 84 um; α, der Winkel zwischen der vertikalen Symmetrieachse und dem geraden Abschnitt der Auslaßöffnung, betrug 30º; β, der Winkel zwischen den Stützbeinen, betrug 40º; γ, der halbe Winkel, der von dem gekrümmten Abschnitt der Auslaßöffnung aufgespannt wurde, betrug 60º; a, die Länge des geraden Abschnittes der Auslaßöffnung, betrug 17,8 w; b, der Durchmesser am äußersten Ende der Auslaßöffnung, das die Form eines Kreises aufweist, betrugt 1,3 w; c, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem äußersten Ende eines Stützbeines, betrug 85,3 w; d, der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt auf der vertikalen Symmetrieachse und dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung in dem gekrümmten Abschnitt, betrug 30,8 w; c-d, die Länge eines Stützbeines, betrug 5 w; und n, die Zahl der Stützbeine, betrug 3. Ein Stützbein war auf der vertikalen Symmetrieachse angeordnet, und die anderen Stützbeine waren symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet.

Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,03 bestimmt. Demgemäß war 1 - 1,03 cos 20º gleich 0,03. Wegen der Schwankungen in diesen Filamentformen zeigten einige der Filamente eine spontane Benetzbarkeit, und andere taten dies nicht. Insgesamt waren derartige Filamente ein schlechtes Beispiel für spontane Benetzbarkeit. Eine Fotografie eines Querschnittes dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 9 gezeigt. Figur 9 zeigt, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehielten.

BEISPIEL 6

Dieses Beispiel beinhaltet die Verwendung einer Spinndüse mit "E"- förmigen Auslaßöffnungen mit Stützbeinen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Auslaßöffnungen extrudiert, wobei jede Auslaßöffnung wie in Fig. 7 beschriebene Abmessungen aufwies. Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,56 bestimmt. Demgemäß ist 1 -1,56 cos 20º gleich -0,47. Das Filament war deshalb spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus der Aufbringung von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnitts dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 14 gezeigt. Figur 14 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form beibehielten.

BEISPIEL 7

Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel unter Verwendung einer Spinndüse mit "E"-förmigen Spinndüsen-Auslaßöffnungen mit Stützbeinen. Die Abmessungen der Auslaßöffnungen liegen jedoch außerhalb der kritischen Abmessungen, die in FIG. 6 für "E"-förmige Spinndüsen mit Stützbeinen angegeben sind. Speziell ist die Länge der Stützbeine, die auf dem Rückgrat angeordnet sind, nicht lange genug, um die zwei äußeren Rippen zu stützen.

Das in Beispiel 1 hergestellte Poly(ethylenterephthalat) wurde durch eine Spinndüse mit acht Öffnungen extrudiert, wobei jede Öffnung wie in Fig. 8 beschriebene Abmessungen aufwies. Der Wert "X" für die Querschnitte wurde zu 1,50 bestimmt. Demgemäß ist 1 - 1,50 cos 20º gleich -0,41. Das Filament war deshalb spontan benetzbar, was durch visuelle Beobachtung aus der Aufbringung von gefärbtem Wasser auf der Oberfläche desselben bestätigt wurde. Eine Fotografie eines Querschnittes dieses Filaments ist bei 150-facher Vergrößerung in Figur 15 gezeigt. Figur 15 zeigt klar, daß derartige Filamentquerschnitte ihre Form nicht beibehalten, was bedeutet, daß die Länge der Stützbeine am Schnittpunkt der äußeren Rippe und des Rückgrats in der Spinndüsen-Auslaßöffnung vergrößert werden müssen.

Im Lichte der obigen ausführlichen Beschreibung werden dem Fachmann viele Abwandlungen nahegelegt. Alle derartigen offensichtlichen Mofifikationen liegen im voll beabsichtigten Bereich der beigefügten Ansprüche.


Anspruch[de]

1. Synthetisches Filament, welches spontan Wasser auf der Oberfläche desselben transportiert, wobei das Filament die Gleichung

(1-X cos θa) < 0

erfüllt, worin θa der Kontaktwinkel bei vorrückender Randlinie von Wasser ist, gemessen auf einem ebenen Film, der aus dem gleichen Material wie das Filament hergestellt ist und die gleiche Oberflächenbehandlung, falls vorhanden, aufweist und X ein Formfaktor des Filamentquerschnitts ist, der die folgende Gleichung erfüllt,

X = Pw/4r + (π-2)D

worin

der benetzte Umfang des Filaments ist;

r der Radius des Umkreises ist, der den Filamentquerschnitt umschreibt; und

D die Abmessung der kleineren Achse über den Filamentquerschnitt hinweg ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das Filament einen "U"- oder "E"-förmigen Querschnitt mit Stützbeinen aufweist,

wobei das "U"-förmige Filament mit Stützbeinen einen gekrümmten Abschnitt (2), der Stützbeine (6) enthält, und zwei gerade Abschnitte (4) umfaßt, worin w', die Breite des Filaments, 3 bis 15 Mikrometer beträgt; β', der Winkel zwischen den Stützbeinen, 10º bis 60º beträgt; u, der spitze Winkel, der durch den Schnitt der Verlängerung der geraden Abschnitte des Filaments gebildet wird, bis zu 70º beträgt; a', die Länge der geraden Abschnitte des Filaments, 50 bis 200 Mikrometer beträgt; r, der Abstand zwischen den Enden der geraden Abschnitte des Filaments, 30 bis 300 Mikrometer beträgt; 5, der orthogonale Abstand von einer Linie, die die äußersten Enden der geraden Abschnitte verbindet, und der konkaven Oberfläche des Filaments 20 bis 100 Mikrometer beträgt; t, die Länge eines Stützbeines, unabhängig 3 bis 15 Mikrometer beträgt; und n, die Zahl der Stützbeine, 3 bis 6 beträgt; Vorausgesetzt, daß, wenn n gleich 3 oder 5 ist, ein Stützbein auf der vertikalen Symmetrieachse liegt und die anderen Stützbeine im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Syinmetrieachse herum angeordnet sind; und wenn n gleich 4 oder 6 ist, die Stützbeine im wesentlichen symmetrisch um die vertikale Symmetrieachse herum angeordnet sind; und

das "E"-förmige Filament mit Stützbeinen ein Rückgrat (32), zwei äußere Rippen (34), eine innere Rippe (36), zwei Rippenverlängerungen (38) und Stützbeine (40) umfaßt, worin w', die Breite des Filaments, 3 bis 15 Mikrometer beträgt; λ', der Winkel zwischen einer linearen Verlängerung einer äußeren Rippe und Rippenverlängerung, 0º bis 45º beträgt; , der Winkel zwischen dem Rückgrat und einer äußeren Rippe, 90º bis 120º beträgt; e', die Länge eines Stützbeines, gemessen von einem Mittelpunkt in dem Filament, unabhängig 1 bis 15 Mikrometer beträgt; f', die Länge des Rückgrats des Filaments einschließlich Stützbeinen, die an jedem Ende angeordnet sind, 30 bis 100 Mikrometer beträgt; i', der Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer äußeren Rippe und dem Mittelpunkt der inneren Rippe, 8 bis 50 Mikrometer beträgt; j', der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, und dem Mittelpunkt des Rückgrats 15 bis 100 Mikrometer beträgt; k', der Abstand zwischen dem äußersten Ende der mittleren Rippe und dem Mittelpunkt des Rückgrats, 15 bis 150 Mikrometer beträgt; 1', der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, und dem äußersten Ende des an dem Rückgrat angeordneten Stützbeines 18 bis 115 Mikrometer beträgt; m', der Abstand zwischen dem äußersten Ende der Rippenverlängerung und dem Punkt, an dem die äußere Rippe die Rippenverlängerung schneidet, 15 bis 100 Mikrometer beträgt; und n', die Zahl der Stützbeine, 5 oder 7 beträgt; vorausgesetzt, daß, wenn '' gleich 0 ist, n' gleich 5 ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines wie in Anspruch 1 definierten synthetischen Filaments, umfassend:

(I) das Erwärmen eines Filament-bildenden Materials bei oder oberhalb seines Schmelzpunktes; und

(II) das Extrudieren des erwärmten Materials durch eine Spinndüse, um U- oder E-förmige Filamente mit Stützbeinen zu bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das einen zusätzlichen Schritt (III) des Aufbringens eines hydrophilen Gleitmittels auf das Filament einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in dem das Gleitmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus:

(1) 49% Polyethylenglycol-600-monolaurat, Polyoxyethylen(13.64)monolaurat, 49% Polyethylenglycol- (PEG)-400-monolaurat, Polyoxyethylen(9.09)monolaurat und 2% 4-Cetyl-4-ethylmorpholiniumethosulfat;

(2) einem modifizierten Polyester-Tensid;

(3) einem Soil-Release-Mittel, das aus Polyester, Wasser und anderen Bestandteilen besteht;

(4) Polyoxyethylenlaurylether;

(5) Polyoxyethylenoleylether;

(6) Polyoxyethylenglyceridester, einem nicht-ionischen Tensid;

(7) einem Polyoxylen-polyoxypropylensorbitanlinolsäurephthalsäureester; oder

(8) einem Soil-Release-Mittel, das Polyester und Wasser enthält.

5. Absorbierendes Erzeugnis, das zwei oder mehr Filamente, wie in Anspruch 1 definiert, umfaßt.

6. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 5, in dem die Filamente in Form eines Towgarns vorliegen.







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