Впитывающий материал, обладающий хорошими характеристиками впитывания и капиллярного впитывания - RU2279267C2

Описание

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится к удерживающим материалам, преимущественно предназначенным для использования в предметах личной гигиены, таких как подгузники, тренировочные трусы, одежда для плавания, впитывающее мужское нижнее белье, изделия для взрослых, страдающих недержанием, и средства личной гигиены для женщин. Этот материал также можно использовать в других изделиях, таких как, например, бинты и перевязочные материалы, нагрудники, и в изделиях, предназначенных для ветеринарии.

Изделия, предназначенные для личной гигиены, обычно содержат какой-либо впитывающий материал, предназначенный для впитывания жидкостей организма. Этот впитывающий материал, или впитывающая внутренняя часть, обычно изготовлен из нескольких слоев или материалов и может в различных пропорциях содержать натуральные волокна, синтетические волокна и измельченный супервпитывающий материал. Когда жидкость, такая как моча, попадает в предмет личной гигиены, такой как подгузник, она проходит через самые верхние слои, обычно слой, обращенный к телу, и распределяющий слой, предназначенный для временного удерживания жидкости. После прохождения через эти верхние слои, моча поступает во впитывающую внутреннюю часть изделия. Впитывающая внутренняя часть постоянно удерживает жидкость. В случае впитывающей внутренней части, содержащей измельченный супервпитывающий материал, количество впитавшейся жидкости определяется предельной впитывающей способностью измельченного супервпитывающего материала.

Впитывающая способность супервпитывающих материалов может быть ограничена вследствие физических ограничений, присущих системе. Если супервпитывающий материал расположен в ограниченном пространстве и не может набухать при соприкосновении с жидкостью, объем впитавшейся жидкости будет ограничен. Если супервпитывающий материал набухает и не может свободно расширяться, то поры между частицами супервпитывающего материала будут сжиматься и сокращаться в размере. Предельное уменьшение размера пор приводит к явлению, известному, как "блокирование геля", при котором дальнейшее поступление жидкости прекращается вследствие расширения супервпитывающего материала на участке поступления жидкости, и капиллярное впитывание жидкости в слое супервпитывающего материала прекращается. Это может происходить даже в том случае, когда другие участки впитывающей внутренней части не смочены жидкостью, и очевидно, что в этом случае супервпитывающий материал используется неэкономно и неэффективно. С другой стороны, если супервпитывающему материалу предоставить возможность набухать без ограничения, то размер пор станет слишком большим для капиллярного впитывания жидкости до определенной высоты, и это, в конечном счете, заблокирует поступление жидкости. Поэтому желательно предоставить супервпитывающему материалу возможность набухать контролируемым образом и до контролируемой степени, так чтобы сохранялась целостность пор и продолжалось капиллярное впитывание и чтобы обеспечивался контакт между любыми материалами, способными к капиллярному впитыванию, и супервпитывающим материалом, а также между частицами супервпитывающего материала.

Таким образом, необходима система впитывающей внутренней части, которая будет обладать хорошей впитывающей способностью и способностью к распределению, и в которой также будет сохраняться достаточная способность супервпитывающего слоя к капиллярному впитыванию, так чтобы впитывающая внутренняя часть использовалась в большей степени. В такой системе в значительной степени должна поддерживаться целостность пор и подходящее распределение пор по размерам, так чтобы жидкость могла продолжать впитываться, несмотря на смачивание наружных участков впитывающей внутренней части.

Краткое содержание изобретения

Для преодоления рассмотренных выше трудностей и задач, имеющихся в предшествующем уровне техники, разработана новая система впитывающей внутренней части для средств личной гигиены, в которой слой, содержащий супервпитывающий материал, расположен между двумя слоями. Первый слой представляет собой растяжимый наружный слой, а второй слой находится на стороне, противоположной первому слою. По крайней мере один из слоев является влагопроницаемым. Слои могут быть соединены друг с другом с помощью связи в виде узора. Оба наружных слоя могут быть растяжимыми и/или эластичными и, в зависимости от используемого для слоя (слоев) материала, направление растяжения может быть контролируемым.

Может также содержаться отдельный слой, способный к капиллярному впитыванию.

Определения

"Одноразовое" относится к тому, что после однократного использования должно быть выброшено, а не подвергнуто стирке и повторному использованию.

"Передача жидкости" означает, что жидкость может переходить из одного слоя в другой слой или с одного участка в другой участок в пределах слоя.

"Гидрофильный" характеризует волокна или поверхности волокон, которые смачиваются соприкасающимися с волокнами жидкостями на водной основе. В свою очередь, степень смачивания материалов можно охарактеризовать с помощью краевых углов и поверхностного натяжения соприкасающихся жидкостей и материалов. Для измерения смачиваемости конкретных волокнистых материалов и смесей волокнистых материалов можно использовать оборудование и способы системы Cahn SFA-222 Surface Force Analyzer System или в основном эквивалентных систем. При измерении с помощью этой системы волокна, характеризующиеся краевыми углами, меньшими, чем 90°, считаются "смачиваемыми", или гидрофильными, а волокна, характеризующиеся краевыми углами, большими, чем 90°, считаются "несмачиваемыми" или гидрофобными.

При использовании в настоящем изобретении термин "нетканый материал или полотно" означает материал, структура которого образована отдельными волокнами или прядями, которые переплетены, но не таким способом, как трикотажное полотно. Нетканые материалы или полотно формируют с помощью различных способов, таких как, например, аэродинамические способы получения из расплава, фильерные способы производства и способы изготовления нетканого материала из кардного прочеса. Массу единицы площади нетканых материалов обычно выражают в унциях материала на квадратный ярд (osy) или в граммах на квадратный метр (г/м²), а диаметры волокон обычно выражают в микрометрах (Отметим, что для перевода osy в г/м² необходимо умножить osy на 33, 91).

Термин "волокна фильерного способа производства" означает волокна небольшого диаметра, которые формируются экструзией расплавленного термопластичного материала в виде элементарных нитей через множество тонких капиллярных каналов фильеры. Такой способ раскрыт, например, в патенте США US 4340563, выданном Appel et al., и патенте США US 3802817, выданном Matsuki et al. Волокна могут также обладать формой, такой как описанная, например, в патенте США US 5277976, выданном Hogle et al., в котором описаны волокна нестандартной формы.

"Нетканое полотно из кардного прочеса" означает полотно, изготовленное из штапельных волокон, которые пропускают через устройство для гребнечесания или кардочесания, в котором штапельные волокна отделяются или отрываются и выравниваются в продольном направлении с формованием ориентированного в основном в продольном направлении волокнистого нетканого полотна. Этот материал может быть связан способами, к которым относятся точечное связывание, связывание путем продувки воздуха, ультразвуковое связывание, клеевое связывание и т.п.

"Аэродинамическое формование" является известным способом, с помощью которого можно сформовать волокнистый нетканый слой. В способе аэродинамического формования пучки небольших волокон, типичная длина которых меняется от примерно 3 до примерно 52 миллиметров (мм), разделяются и захватываются подающим потоком воздуха, а затем осаждаются на формирующей сетке, обычно с помощью вакуумной подачи. Затем случайным образом осажденные волокна связывают друг с другом с помощью, например, горячего воздуха или распыления клея. Аэродинамическое формование описано, например, в патенте США US 4640810, выданном Laursen et al.

Для связывания нетканых полотен известны различные способы. К ним относятся связывание путем продувки воздуха, связывание стежками, ультразвуковое связывание, точечное связывание и узорное (или точечное) разрыхление. Примеры таких способов связывания приведены в патентах США US 4891957, выданном Strack et al., US 4374888, выданном Bornslaeger, US 3855046, выданном Hansen and Pennings, и US 5858515, выданном Stokes et al.

При использовании в настоящем изобретении термин "эластичный композиционный материал" означает эластичный материал, который может представлять собой многокомпонентный материал или многослойный материал, в котором по крайней мере один слой является эластичным. Такие материалы могут представлять собой, например, слоистые материалы, "сформованные с вытяжкой в шейку", слоистые материалы, "сформованные с вытяжкой", слоистые материалы, "сформованные с вытяжкой в шейку и с вытяжкой", и слоистые материалы, "сформованные с вытяжкой с нулевым растяжением".

"Формование с вытяжкой в шейку" означает способ, в котором эластичный элемент связывается с неэластичным элементом, таким образом, что растягивается или вытягивается в шейку только неэластичный элемент, так чтобы его размер уменьшился в направлении, перпендикулярном растяжению. "Слоистый материал, сформованный с вытяжкой в шейку" означает композиционный эластичный материал, изготовленный способом формования с вытяжкой в шейку, т.е. в котором слои связаны друг с другом, когда только неэластичный материал находится в растянутом состоянии. Такие слоистые материалы обычно обладают способностью к вытяжке в поперечном направлении. Примерами слоистых материалов, сформованных с вытяжкой в шейку, являются такие, которые описаны в патентах США US 5226992, 4981747, 4965122 и 5336545, выданных Morman et al., и патенте США US 5514470, выданном Haffner et al.

Обычно "формование с вытяжкой" означает способ, в котором эластичный элемент связывается с другим элементом, таким образом, что только эластичный элемент растягивается по крайней мере примерно на 25% от своей длины в сокращенном состоянии. "Слоистый материал, сформованный с вытяжкой" означает композиционный эластичный материал, изготовленный способом формования с вытяжкой, т.е. в котором слои связаны друг с другом, когда только эластичный материал находится в растянутом состоянии, так что после сокращения слоев неэластичный слой сосборивается. Такие слоистые материалы обычно обладают способностью к вытяжке в продольном направлении, и их можно растянуть в такой степени, в какой неэластичный материал, сосборенный между положениями связывания, позволяет удлиниться эластичному материалу. Один тип слоистого материала, сформованного с вытяжкой, раскрыт, например, в патенте США US 4720415, выданном Vander Wielen et al., в котором использовано множество слоев одного и того же полимера, получено с помощью множества групп экструдеров. Другие композиционные эластичные материалы раскрыты в патенте США US 4789699, выданном Kieffer et al., патенте США US 4781966, выданном Taylor, и патентах США US 4657802 и 4652487, выданных Morman, и US 4652487, выданном Morman et al.

В частности, в патенте США US 4657802 раскрыт способ изготовления композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего нетканое эластичное полотно, связанное с волокнистым нетканым сосборенным полотном. Способ включает стадии изготовления нетканого эластичного полотна, обладающего длиной в сокращенном состоянии, т.е. неизмененной длиной, и длиной в вытянутом состоянии, т.е. измененной длиной, вытяжки нетканого эластичного полотна до его длины в вытянутом состоянии, т.е. измененной длины, формования волокнистого нетканого сосборивающегося полотна непосредственно на поверхности нетканого эластичного полотна в его вытянутом состоянии, т.е. с измененной длиной, формования композиционного нетканого эластичного полотна путем связывания волокнистого нетканого сосборивающегося полотна с нетканым эластичным полотном при сохранении нетканого эластичного полотна в его вытянутом состоянии, и сокращения нетканого эластичного полотна до его длины в сокращенном состоянии для сосборивания волокнистого нетканого сосборивающегося полотна. Связывание волокнистого нетканого сосборивающегося полотна с нетканым эластичным полотном происходит одновременно с формованием сосборивающегося полотна на поверхности эластичного полотна.

Обычно "формование с вытяжкой в шейку и с вытяжкой" означает способ, в котором эластичный элемент связывается с другим элементом, таким образом, что эластичный элемент растягивается по крайней мере примерно на 25% от своей длины в сокращенном состоянии, а вторым слоем является вытянутый в шейку неэластичный слой. "Слоистый материал, сформованный с вытяжкой в шейку и с вытяжкой" означает композиционный эластичный материал, изготовленный способом формования с вытяжкой в шейку и с вытяжкой, т.е. в котором слои связаны друг с другом, когда оба слоя находятся в растянутом состоянии, а затем им предоставляется возможность сократиться. Такие слоистые материалы обычно обладают способностью к вытяжке во всех направлениях.

Обычно формование с вытяжкой "с нулевым растяжением" означает способ, в котором по крайней мере два слоя связываются друг с другом, находясь в ненатянутом (следовательно, с нулевым растяжением) состоянии, причем один из слоев является растягивающимся и эластомерным, а другой - растягивающимся, но необязательно эластомерным. Такой слоистый материал подвергают вытяжке локально путем использования одной или большего количества пар зацепляющихся рифленых валков, которые уменьшают степень деформации полотна. "Слоистый материал, сформованный с вытяжкой с нулевым растяжением" означает композиционный эластичный материал, изготовленный способом формования с вытяжкой с нулевым растяжением, т.е. в котором эластичный и неэластичный слои связаны друг с другом, когда оба слоя находятся в нерастянутом состоянии, и подвергаются вытяжке с помощью зацепляющихся рифленых валков. После вытяжки слоистого материала второй слой по крайней мере до некоторой степени остается в постоянно удлиненном состоянии, так что после прекращения действия вытягивающей силы слоистый материал не возвращается в свое исходное, недеформированное состояние. Это приводит к тому, что слоистый материал становится объемным в z-направлении и по этой причине приобретает эластичную растяжимость в направлении первоначальной вытяжки по крайней мере до такой степени, до которой он был подвергнут вытяжке первоначально. Примеры таких слоистых материалов и способов их изготовления приведены в патентах США US 5143679, выданном Weber et al., US 5151092, выданном Buell et al., US 5167897, выданном Weber et al., и US 5196000, выданном Clear et al.

"Предмет личной гигиены" означает изделия, предназначенные для впитывания экссудатов организма, такие как подгузники, тренировочные трусы, одежда для плавания, впитывающее мужское нижнее белье, изделия для взрослых, страдающих недержанием, перевязочные материалы, ветеринарные и похоронные изделия и средства личной гигиены для женщин.

"Целевой участок" означает участок или положение на предмете личной гигиены, на который обычно попадают выделения пользователя.

Способы исследования и материалы

Масса единицы площади: Массу единицы площади можно определить путем вырезания круглого образца диаметром 7,6 см (3 дюйма) и его взвешивания на весах. Массу регистрируют в граммах. Массу делят на площадь образца.

Калибр материала (толщина): Калибр материала представляет собой меру толщины и его измеряют в миллиметрах при давлении 0,05 фунтов/дюйм² (3,5 г/см²) с помощью тестера для объемных материалов типа STARRET®.

Плотность: Плотность материалов рассчитывают делением массы единицы площади образца, выраженной в граммах на квадратный метр (г/м²), на калибр материала, выраженный в миллиметрах (мм). Калибр должен быть измерен при давлении 0,05 фунтов/дюйм² (3,5 г/см² ), как это указано выше. Результат умножают на 0,001 и полученное значение переводят в граммы на кубический сантиметр (г/см³).

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к впитывающей системе, использующейся в предметах личной гигиены для обеспечения хорошего капиллярного впитывания и впитывающей способности.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение включает впитывающий материал, окруженный эластичным полотном. Впитывающий материал может включать супервпитывающий материал в различных формах: в виде частиц, волокна, пеноматериалов и т.п., и он может включать натуральные волокна, связующие и синтетические волокна. В этом варианте осуществления настоящего изобретения эластичный материал должен представлять собой влагопроницаемый слой. Влагопроницаемые материалы включают перфорированные, содержащие наполнитель и фибриллированные пленки, тканые и нетканые полотна, пеноматериалы с открытыми порами, сетчатые материалы и любой другой слой, который допускает прохождение жидкой воды. Эластичный материал может также быть любым подходящим влагопроницаемым эластичным материалом, связанным с тканью с помощью эластичного латекса. Эта впитывающая система может быть изготовлена помещением впитывающего материала на эластичный материал и заворачиванием эластичного материала, чтобы включить в него впитывающий материал с получением готовой впитывающей системы.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, впитывающая система может быть изготовлена из двух эластичных слоев, между которыми помещен впитывающий материал. В этом варианте осуществления изобретения слои также предпочтительно связывают друг с другом некоторым образом для удерживания впитывающего материала и только один слой должен быть влагопроницаемым. Если оба слоя являются эластичными, они могут быть эластичными в одном и том же направлении, в различных направлениях или во всех направлениях. Если они оба являются эластичными в одном и том же направлении, то слоистый материал будет эластичным в этом направлении во влажном или сухом состоянии. Подходящие эластичные материалы, которые являются эластичными в одном направлении, включают сформованные с вытяжкой слоистые материалы и сформованные с вытяжкой в шейку слоистые материалы, рассмотренные выше. Эластичные во всех направлениях материалы включают сформованные с вытяжкой в шейку и с вытяжкой слоистые материалы, также рассмотренные выше. Эластичный материал может представлять собой любой подходящий материал, такой как эластичная перфорированная пленка, тканое или нетканое полотно или сетчатый материал. Эластичный материал также может представлять собой любой подходящий влагопроницаемый материал, связанный с другими материалами с использованием эластичного латекса. Эластичный слой также может быть влагопроницаемым.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения впитывающая система может быть изготовлена из двух растяжимых слоев, между которыми помещен впитывающий материал. Слои предпочтительно соединять друг с другом с помощью связи в виде узора, такого чтобы при перемещении впитывающей системы впитывающий материал удерживался приблизительно на одном и том же месте. В этом варианте осуществления настоящего изобретения только один из наружных слоев должен быть влагопроницаемым.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения впитывающая система может быть изготовлена из эластичного слоя и растяжимого слоя, между которыми помещают впитывающий материал. Слои предпочтительно соединять друг с другом с помощью узора, такого чтобы при перемещении впитывающей системы впитывающий материал удерживался приблизительно на одном и том же месте. В этом варианте осуществления настоящего изобретения только один из наружных слоев должен быть влагопроницаемым.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, впитывающая система может быть изготовлена из нерастяжимого слоя и растяжимого слоя, между которым помещают впитывающий материал. Слои предпочтительно соединять друг с другом с помощью узора, такого чтобы при перемещении впитывающей системы впитывающий материал удерживался приблизительно на одном и том же месте. В этом варианте осуществления настоящего изобретения только один из наружных слоев должен быть влагопроницаемым.

Растяжимый слой в этих вариантах осуществления настоящего изобретения может быть, например, материалом фильерного способа производства, обратимо вытянутым в шейку, как это описано в патенте США US 4965122. После вытяжки примерно на 75 процентов, обычно в направлении, в целом параллельном направлению вытяжки в шейку, этот материал способен к растяжению, по крайней мере, примерно на 75%, и сокращению, по крайней мере, примерно на 50 процентов. Этот материал изготавливают приложением растягивающего усилия, по крайней мере, к одному материалу, чтобы вытянуть этот материал в шейку, нагревания вытянутого в шейку материала и охлаждения вытянутого в шейку материала, так что обратимо вытянутый в шейку материал обладает большей теплотой плавления и/или меньшей температурой начала плавления, чем вытянутые в шейку материалы до нагревания.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения впитывающая система может быть изготовлена из плоских неэластичного слоя и эластичного слоя с впитывающими материалами, помещенными между этими двумя слоями. Слои предпочтительно соединять друг с другом с помощью связи в виде узора, такого, чтобы при перемещении впитывающей системы впитывающий материал удерживался приблизительно на одном и том же месте. В этом варианте осуществления настоящего изобретения только один из наружных слоев должен быть влагопроницаемым.

Вследствие наличия огромного множества композиционных эластичных материалов возможно много других вариантов осуществления настоящего изобретения. Наружные слои впитывающей системы могут содержать множество слоев и они могут быть, например, слоистыми материалами, сформованными с вытяжкой в шейку, слоистыми материалами, сформованными с вытяжкой, слоистыми материалами, сформованными с вытяжкой в шейку и с вытяжкой, и слоистыми материалами, сформованными с вытяжкой с нулевым растяжением.

В любом из вариантов осуществления настоящего изобретения в структуру могут быть помещены дополнительные слои. В частности, для придания способности к капиллярному впитыванию, лучшей, чем только у наружных слоев или впитывающего материала, внутри системы может быть помещен слой нетканого материала из кардного прочеса, материала, сформованного аэродинамическим способом, или материала, фильерного способа производства. Поперечное сечение такой структуры может включать слой, способный к капиллярному впитыванию, находящийся в середине, с расположением впитывающего материала с одной или обеих сторон и с последующим расположением наружных слоев.

Следует отметить, что, если необходим слоистый материал, который является эластичным или растяжимым в одном или большем количестве направлений, то в слоистом материале неэластичные материалы не должны использоваться таким образом, чтобы они ограничивали растяжение. Поэтому супервпитывающие материалы или другие материалы, содержащиеся во внутреннем слое, должны находиться в измельченном виде или в виде коротких волокон, т.е. в дискретной форме, чтобы допускать перемещение, или, если они находятся не в дискретной форме, такой как длинные волокна, пеноматериал, пленка или нетканый материал, они должны быть эластичными.

Материалами, подходящими для изготовления наружных слоев системы, могут быть нетканые полотна, изготовленные из эластомерных и неэластомерных полимеров в соответствии с различными способами, известными специалистам в данной области техники, включая получение аэродинамическим способом из расплава, фильерный способ производства, получение из кардного прочеса и аэродинамическое формование. Полотна также могут быть связаны известными способами, включая связывание путем продувки воздуха, связывание стежками, ультразвуковое связывание, точечное связывание и узорное (или точечное) разрыхление. При воплощении настоящего изобретения также могут быть использованы влагопроницаемые эластомерные и неэластомерные пленки, к которым относятся перфорированные, фибриллированные и содержащие наполнитель пленки.

Растяжимый слой позволяет супервпитывающему материалу после смачивания набухать до контролируемой степени, так чтобы поддерживались целостность пор и подходящие размер пор и их распределение, и в достаточной степени продолжалось капиллярное впитывание жидкости через супервпитывающий материал. Регулирование размера пор и их распределения можно осуществлять путем соответствующего натяжения материала растяжимого слоя в соответствии с кривизной находящегося под ним тела и таким образом регулировать давление на слой, содержащий супервпитывающий материал. Путем соответствующего распределения напряжения в растяжимом материале можно сделать так, чтобы давление менялось в соответствии с высотой. Кроме обычных известных супервпитывающих материалов, сходным образом должны действовать любые набухающие в жидкости материалы.

Эластомерными полимерами, используемыми при воплощении настоящего изобретения, могут быть полимеры, изготовленные из блок-сополимеров, таких как полиуретаны, сополимеры простых и сложных эфиров, блок-сополимеры простых эфиров и амидов, сополимеры этилена с винилацетатом (ЭВА), блок-сополимеры, обладающие общей формулой типа А-В-А' или А-В, такие как сополимер (стирол/этилен-бутилен), стирол-поли(этилен-пропилен)-стирол, стирол-поли(этилен-бутилен)-стирол, (полистирол/поли(этилен-бутилен)/полистирол), поли-(стирол/этилен-бутилен/стирол), и т.п. Эластомерные сополимеры и формирование эластомерных нетканых полотен из этих эластомерных сополимеров раскрыты, например, в патенте США US 4803117. Эластомерное нетканое полотно может быть сформовано, например, из эластомерных блок-сополимеров (полистирол/поли(этилен-бутилен)/полистирол). Примерами таких продажных эластомерных сополимеров являются, например, материалы, известные под названием KRATON®, производства компании Shell Chemical Company of Houston, Texas. Блок-сополимеры KRATON® выпускаются в нескольких различных композициях, ряд которых описан в патентах США US 4663220, 4323534, 4834738, 5093422 и 5304599.

При воплощении настоящего изобретения также можно использовать полимеры, состоящие из эластомерных тетраблок-сополимеров А-В-А-В. Такие полимеры рассмотрены в патенте США US 5332613, выданном Taylor et al. В таких полимерах А представляет собой блок термопластичного полимера, а В представляет собой мономерное изопреновое звено, в основном гидрированное до мономерного звена сополимера пропилена с этиленом. Примером такого тетраблок-сополимера является эластомерный блок-сополимер стирол-поли(этилен-пропилен)-стирол-поли(этилен-пропилен), или SEPSEP, выпускающийся компанией Shell Chemical Company of Houston, Texas под торговым названием KRATON®.

Другие типичные эластомерные материалы, которые могут быть использованы, включают полиуретановые эластомерные материалы, такие как, например, выпускающиеся под торговым названием ESTANE® компанией B.F.Goodrich & Со. и MORTHANE®, выпускающийся компанией Morion Thiokol Corp., эластомерные материалы, изготовленные из сложных полиэфиров, такие как, например, выпускающиеся под торговым названием HYTREL® компанией Е.I. DuPont de Nemours & Company, и выпускающиеся под торговым названием ARNITEL®, ранее выпускавшиеся компанией Akzo Plastics of Arnhem, Holland, а теперь выпускающиеся компанией DSM ofSittard, Holland.

Другой подходящий материал представляет собой блок-сополимер сложного эфира и амида, обладающего формулой:

Такие материалы различных марок под торговым названием РЕВАХ® выпускает компания ELF Atochem Inc. of Glen Rock, New Jersey. Примеры использования таких полимеров приведены в патентах US США 4724184, 4820572 и 4923742, выданных Killian et al.

Термопластичные эластомеры из сополимеров сложных эфиров включают сополимеры простых и сложных эфиров общей формулы:

где G выбран из группы, включающей поли(оксиэтилен)-альфа, мега-диол, поли(оксипропилен)-альфа, мега-диол, поли(окситетраметилен)-альфа, мега-диол, и а и b являются положительными целыми числами, включая значения 2, 4 и 6, m и n являются положительными целыми числами, включая значения 1-20. Такие материалы обычно обладают удлинением при разрыве, равным от примерно 600 до примерно 750%, при измерении в соответствии со стандартом ASTM D-638, и температурой плавления, равной от примерно 350 до от примерно 400°F (от 176 до 205°С), при измерении в соответствии со стандартом ASTM D-2117. Примеры имеющихся в продаже таких материалов из сополимеров сложных эфиров включают, например, материалы, известные под названием ARNITEL®, ранее выпускавшиеся компанией Akzo Plastics of Arnhem, Holland, а теперь выпускающиеся компанией DSM ofSittard, Holland, а также известные под названием HYTREL®, выпускающиеся компанией Е.I. duPont de Nemours of Wilmington, Delaware. Формирование эластомерного нетканого полотна из эластомерных материалов, изготовленных из сложных полиэфиров раскрыто, например, в патенте США US 4741949, выданном Morman et al., и патенте США US 4707398, выданном Boggs.

Эластичные полиолефины также используются при осуществлении настоящего изобретения. Такие полимеры называют "металлоценовыми" полимерами и их выпускает компания Exxon Chemical Company of Baytown, Texas под торговыми названиями ACHIEVE® для полимеров на основе пропилена и EXACT® и EXCEED® для полимеров на основе этилена. Dow Chemical Company of Midland, Michigan выпускает полимеры, продающиеся под названием ENGAGE®. Эти материалы предположительно изготавливают с использованием нестереоселективных металлоценовых катализаторов. Компания Exxon обычно называет использующиеся в своей технологии металлоценовые катализаторы "одноцентровыми катализаторами", в то время как компания Dow называет свои катализаторы катализаторами "с ограничениями по геометрии", чтобы отличать их от традиционных катализаторов Циглера-Натта, в которых имеется множество реакционных центров, и выпускает их под названием INSIGHT®. При осуществлении настоящего изобретения предпочтительными являются эластичные полиолефины, такие как полипропилен и полиэтилен, а наиболее предпочтительным - эластичный полипропилен.

К натуральным волокнам относятся шерсть, хлопок, лен, конопля и древесная целлюлоза. Древесная целлюлоза включает стандартную мягкую древесину распушающейся марки, такую как CR-1654 (US Alliance Pulp Mills, Coosa, Alabama). Целлюлоза может быть модифицирована, чтобы усилить ценные характеристики волокон и их способность к переработке. Извитость может быть придана волокнам методами, включающими химическую обработку или механическое кручение. Извитость обычно придают перед сшивкой или приданием жесткости. Целлюлозе может быть придана жесткость с помощью сшивающих реагентов, таких как формальдегид или его производные, глутаровый альдегид, эпихлоргидрин, метилолированные соединения, такие как мочевина или производные мочевины, диальдегиды, такие как малеиновый ангидрид, неметилолированные производные мочевины, лимонная кислота или другие многоосновные карбоновые кислоты. Некоторые из этих реагентов являются менее предпочтительными, чем другие вследствие того, что оказывают вредное воздействие на окружающую среду и здоровье людей. Целлюлоза также может быть сделана более жесткой с помощью нагревания или обработки щелочами, такой как мерсеризация. Примеры этих типов волокон включают NHB416, представляющее собой химически сшитые целлюлозные волокна из мягкой древесины деревьев южных пород, которые обладают увеличенным модулем во влажном состоянии, выпускающаяся компанией Weyerhaeuser Corporation of Tacoma, WA. Другие используемые марки целлюлозы представляют собой разрыхленную целлюлозу (NF405) и неразрыхленную целлюлозу (NB416) также выпускающиеся компанией Weyerhaeuser. HPZ3, выпускающаяся компанией Buckeye Technologies, Inc. of Memphis, TN, подвергнута химической обработке, которая наряду с приданием дополнительной жесткости в сухом и влажном состоянии и эластичности придает волокну извитость и скрученность. Другой подходящей целлюлозой является Buckeye HPF2, а еще одной - IP SUPERSOFT®, выпускающаяся компанией International Paper Corporation. Подходящие волокна из искусственного шелка представляют собой волокна тониной 1,5 денье Merge 18453 производства компании Tencel Incorporated of Axis, Alabama.

Супервпитывающие материалы, которые пригодны для использования в настоящем изобретении, могут быть выбраны из классов на основе химической структуры, а также физического состояния. К ним относятся супервпитывающие материалы с низкой прочностью геля, высокой прочностью геля, поверхностно сшитые супервпитывающие материалы, равномерно сшитые супервпитывающие материалы и супервпитывающие материалы с переменной плотностью сшивок в структуре. Супервпитывающие материалы могут быть основаны на химических структурах, которые включают полиакриловую кислоту, сополимер изобутилена с малеиновым ангидридом, полиэтиленоксид, карбоксилметилцеллюлозу, поливинилпирролидон и поливиниловый спирт. Супервпитывающие материалы могут обладать разной скоростью набухания - от низкой до высокой. Супервпитывающие материалы могут находиться в виде пеноматериалов, макропористых или микропористых частиц или волокон, частиц или волокон с волокнистыми или мелкодисперсными покрытиями или материалов, обладающих волокнистой или мелкодисперсной морфологией. Супервпитывающие материалы могут находиться в виде лент, частиц, волокон, листов или пленок. Супервпитывающие материалы могут обладать различными длинами и диаметрами и различными распределениями значений этих величин. Супервпитывающие материалы могут находиться в разной степени нейтрализации. Противоионами обычно являются Li, Na, К, Са.

Материалы, соответствующие настоящему изобретению, могут включать супервпитывающие материалы указанных выше типов. Типичные супервпитывающие материалы выпускает компания The Dow Chemical Company. Примером этих типов супервпитывающих материалов может являться материал, выпускаемый компанией Stockhausen, Inc. под названием FAVOR® SXM 880. Примером волокнистых супервпитывающих материалов может являться материал, выпускаемый компанией Camelot Technologies, Ltd., of High River, Alberta, Canada, под названием FIBERDRI® 1241. Другим примером этих типов супервпитывающих материалов может являться материал, выпускаемый компанией Chemtall Inc. of Riceboro, GA, под названием FLOSORB 60 LADY®, также известный под названием LADYSORB 60®. Примерами супервпитывающих материалов с покрытиями из волокон или мелкодисперсных частиц являются микрокристаллическая целлюлоза, нанесенная на FAVOR® 880, и FAVOR® 880, покрытый целлюлозными волокнами. Они описаны в предварительной заявке на патент США US 60/129774. В настоящем изобретении также могут быть использованы другие типы супервпитывающих материалов, не перечисленные в настоящем изобретении, которые являются общедоступными и известными специалистам в данной области техники.

Связующие, обычно использующиеся в этих структурах, способствуют приданию механической целостности и стабилизации. К связующим относятся волокна, жидкости или другие связующие средства, которые могут быть термически активированы. Предпочтительными для включения являются волокна, обладающие температурой плавления, близкой к температуре плавления полиолефиновых волокон. Низкоплавкие полимеры придают материалу способность связываться в точках соприкосновения волокон при нагревании. Кроме того, для осуществления настоящего изобретения пригодны волокна, изготовленные из низкоплавких полимеров, такие как двухкомпонентные и двухэлементные волокна. Волокна, изготовленные из низкоплавких полимеров обычно называют "легкоплавкими волокнами". "Низкоплавкие полимеры" означают полимеры, температура стеклования которых ниже примерно 175°С. Следует отметить, что текстуру впитывающего полотна можно модифицировать от мягкой до жесткой путем подбора температуры стеклования полимера. Типичные связующие волокна включают двухкомпонентные волокна из полиолефинов, полиамидов и сложных полиэфиров. Три подходящих связующих волокна представляют собой двухкомпонентные волокна с сердечником, выпускающиеся компанией KoSa Inc. (Charlotte, North Carolina) под названием Т-255, полиэтилен/полиэтилентерефталатные волокна и Т-256, или Copolyester, хотя специалистам в данной области техники известно много подходящих связующих волокон, и они выпускаются многими изготовителями, такими как Chisso and Fibervisions LLC of Wilmington, DE. Компания KoSa разработала из сополимера сложного эфира подходящие связующие волокна со структурой волокна с сердечником, известные под названием Т-254 (низкоплавкий сополимер полиэтилентерефталата). Подходящим жидким связующим является KYMENE® 557LX, выпускающиеся компанией Hercules Inc. of Wilmington, DE. К другим подходящим жидким связующим относятся эмульсионные сополимеры этилена с винилацетатом, продающиеся компанией National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) под торговым названием серии DUR-O-SET® ELITE® (включая ELITE® 33 и ELITE® 22). Компания Air Products Polymer and Chemicals продает другие подходящие связующие волокна под названием AIRFLEX® .

Волокна, используемые для получения материалов, пригодных для использования в настоящем изобретении, могут быть однокомпонентными, сопряженными (двухкомпонентными), многокомпонентными или двухэлементными волокнами. Если они являются сопряженными, они могут обладать параллельной конфигурацией, конфигурацией волокна с сердечником или островной конфигурацией. Волокна могут быть извитыми или пригодными для придания извитости в соответствии, например, с патентом США US 5382400, выданном Pike.

Ниже приведены примеры подходящих впитывающих систем, соответствующих настоящему изобретению:

Пример 1

Слоистый материал получают с использованием наружных слоев из слоистого материала, сформованного с вытяжкой (ССВ), причем оба слоя вытягивают в одном и том же направлении в соответствии с патентом США US 4657802, выданном Morman. CCB изготавливают путем вытягивания эластичного слоя, полученного аэродинамическим способом из расплава, и его связывания с неэластичным слоем с обеих сторон. Эластичным слоем является слой, полученный аэродинамическим способом из расплава, обладающий массой единицы площади, равной 71 г/м² (2,1 osy), изготовленный из полимера KRATON® G-2740. Неэластичными слоями являются слои фильерного способа производства, обладающие массой единицы площади, равной 30,9 г/м² (0,91 osy), изготовленные из полипропилена, полимера ESCORENE® производства компании Exxon Chemical Corp. Масса единицы площади CCB равна 132,6 г/м² (3,9 osy).

С материала ССВ удаляют один поверхностный слой, и этот первый слой ССВ помещают на плоскую поверхность с направленной вверх стороной, полученной аэродинамическим способом из расплава. Частицы супервпитывающего материала, в данном случае супервпитывающего материала FAVOR® 880, распределяют по слою ССВ в количестве 88,8 г/м² (2,62 osy). Второй слой того же самого ССВ с направленной вниз стороной, полученной аэродинамическим способом из расплава, помещают на супервпитывающий материал и слои ламинируют в прессе с образованием квадратного сетчатого связывающего узора со стороной квадрата, равной примерно 12 мм (полдюйма) при давлении поршня, равном 421,9 кг/см² (6000 фунтов/дюйм²). Используют пресс производства компании PHI in the City of Industry, California, модели №0230 C-X1-4B-7, серийный №92-10-012. Масса единицы площади слоистого материала равна 293 г/м²(8,64 osy).

Сухой слоистый материал является очень тонким, растягивающимся и принимающим форму тела. Нарезают образцы следующих размеров: 6 см (2,375 дюйма) в направлении вытяжки и 8,26 см (3,25 дюйма) в направлении, в котором вытяжку не проводили, 2, 5 мм (0,099 дюймов) толщиной. Этот образец обладает массой, равной 1,46 г, и его вытягивают до длины, равной примерно 11,4 см (4,5 дюйма), с использованием нормального натяжения, создаваемого рукой.

Образец примерно на полчаса помещают в воду, в которую прибавлено небольшое количество поверхностно-активного вещества. После этого образец обладает длиной, равной 5,7 см (2,25 дюйма), шириной, равной 7,6 см (3 дюйма), и его толщина меняется от 8,1 до 13,3 мм (от 0,319 до 0,525 дюйма). Образец обладает массой, равной 26,9 г, и его вытягивают до длины, равной 10, 2 см (4,25 дюйма), приблизительно при таком же натяжении, создаваемом рукой того же самого человека, что и выше.

Как можно видеть из этих данных, толщина образца во влажном состоянии более, чем примерно в 3 раза, превышает его толщину в сухом состоянии, однако растяжимость во влажном и сухом состоянии является приблизительно одинаковой. Масса и толщина изменяются из-за впитывания воды, но другие характеристики остаются неизмененными.

Пример 2

Два слоя, полученные аэродинамическим способом, используют для изготовления образца слоистого материала, способного к капиллярному впитыванию, и контрольного образца, каждый из которых обладает размерами 5,1 см на 15,24 см (2 дюйма на 6 дюймов). Полученный аэродинамическим способом слой, способный к капиллярному впитыванию, изготовлен с использованием 90 мас.% целлюлозы Weyerhaueser NB416 и 10 мас.% связующих волокон Т-255 Merge 34821 А, 6 мм, 2,8 денье. Полученный аэродинамическим способом слой, способный к капиллярному впитыванию, обладает массой единицы площади, равной 150 г/м², плотностью, равной 0,15 г/см³, и толщиной, равной 1 мм. Полученные аэродинамическим способом слои обладают массой, равной 1,05 и 1,08 г.

Контрольный образец

Образец массой 1,08 г ткани, полученной аэродинамическим способом, располагают вертикально, так чтобы примерно 2,54 см (1 дюйм) слоя, полученного аэродинамическим способом, были погружены в воду. Через 1,5 часа образец извлекают из воды, дают воде стекать в течение 10 с и взвешивают. Образец, полученный аэродинамическим способом, обладает массой, равной 12,45 г, что означало, что он впитал 11,37 г воды или 10,5 г воды на 1 г ткани, полученной аэродинамическим способом.

Образец, способный к капиллярному впитыванию

На другой образец ткани, полученной аэродинамическим способом, в этом случае более легкий, распыляют клей и его посыпают частицами супервпитывающего материала FAVOR® 880. На это образец наносят 0,67 г. Эту процедуру проводят на другой стороне того же самого образца, полученного аэродинамическим способом. На вторую сторону наносят 1,57 г.

Материал строения (ткань, полученная аэродинамическим способом)/(супервпитывающий материал) помещают на образец одностороннего ССВ (того же, что в Примере 1). Размер ССВ равняется 15,24 см (6 дюймов) в направлении, в котором не проводят вытяжку, и 10,12 см (4 дюйма) в направлении вытяжки, где направление, в котором не проводят вытяжку, представляет собой продольное направлении слоя, полученного аэродинамическим способом. ССВ складывают над концом слоя, полученного аэродинамическим способом, и три края сваривают вместе, оставляя излишек материала, полученного аэродинамическим способом, выступающим из ССВ примерно на 5,1 см (2 дюйма). Ширина клеевого слоя составляет примерно 2,5 см (1 дюйм). Затем образец, способный к капиллярному впитыванию, сваривают с использованием пресса Carver при давлении 1000 фунтов/дюйм² в течение 5 секунд и немного обрезают до размеров, приблизительно, 7,6 см на 6,3 см (3 дюйма на 2,5 дюйма). Образец, способный к капиллярному впитыванию, обладает массой, равной 5,45 г.

Образец, способный к капиллярному впитыванию, располагают вертикально, так чтобы примерно 2,54 см (1 дюйм) материала, полученного аэродинамическим способом, были погружены в воду. Через 5 мин образец, способный к капиллярному впитыванию, обладает массой, равной 21,6 г, что означает, что он впитал 16,2 г воды. Через 1 мин образец помещают в исходное положение и еще через 5 мин он обладает массой, равной 33,23 г, и впитывает 27,8 г воды. Еще через 1 мин, образец таким же образом повторно погружают на 5 мин, и он обладает массой, равной 55 г, и впитывает 49,6 г воды. Нижний сваренный отрезок слоистого материала начинает разрушаться, поэтому испытание прекращают.

При допущении о том, что способный к капиллярному впитыванию образец слоя, полученного аэродинамическим способом, содержит такое же количество воды, как и контрольный образец, получается, что образец, способный к капиллярному впитыванию, содержит 17 г воды на 1 г супервпитывающего материала. Исходный пакет ССВ обладает толщиной, равной примерно 0,2 см (0,08 дюйма), а после испытания он обладает толщиной, равной примерно 2,3 см (0,92 дюйма).

При набухании супервпитывающего материала наружные слои ССВ расширяются, позволяя продолжаться капиллярному впитыванию в слой, полученный аэродинамическим способом, поскольку он не разрушается при расширении супервпитывающего материала.

Предполагается, что в этом варианте осуществления настоящего изобретения важным является то, что поддерживается хороший контакт между супервпитывающим материалом и средой, способной к капиллярному впитыванию, так что не теряется возможность передачи жидкости в среду, способную к капиллярному впитыванию. Для прикрепления супервпитывающего материала к среде, способной к капиллярному впитыванию, можно использовать связующие или клеи.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения слой из Примера 2, полученный аэродинамическим способом, мог до ламинирования быть сосборен каким-либо способом, например, путем крепирования, что позволяет слоистому материалу вытягиваться.

Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, изменения и модификации настоящего изобретения находятся в пределах компетенции специалистов в данной области техники. Примеры таких изменений содержатся в указанных выше патентах, каждый из которых во всей своей полноте включен в настоящее изобретение путем ссылки в степени, согласующейся с настоящим изобретением. Заявители полагают, что такие изменения и модификации входят в объем настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к медицине. Описана впитывающая система для предметов личной гигиены, в которой впитывающий материал расположен внутри растяжимого слоя. На стороне, противоположной растяжимому слою, может находиться второй наружный слой. Хотя бы один из наружных слоев должен быть влагопроницаемым. Эти слои могут быть соединены друг с другом посредством связи в виде узора. Впитывающая система может быть изготовлена из одного слоя или множества слоев и представлять собой, например, сформованные с вытяжкой в шейку слоистые материалы, сформованные с вытяжкой в шейку и с вытяжкой слоистые материалы, сформованные с вытяжкой слоистые материалы и сформованные с вытяжкой слоистые материалы с нулевым растяжением. В структуре также может находиться дополнительный слой, предназначенный для обеспечения капиллярного впитывания. Эта впитывающая система пригодна для использования в предметах личной гигиены, таких как подгузники, тренировочные трусы, одежда для страдающих недержанием и средства личной гигиены для женщин. Предмет личной гигиены проявляет хорошую впитывающую способность и способность к распределению, в котором будет сохраняться достаточная способность супервпитывающего слоя к капиллярному впитыванию. 5 н. и 16 з.п. ф-лы.

Формула