Сигнальное устройство, обеспечивающее ощущение холода, для использования во впитывающем изделии - RU2647463C2

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к сигнальным устройствам, обеспечивающим ощущение холода, и способу их получения. В частности, изобретение относится к сигнальным устройствам, обеспечивающим ощущение холода, которые могут быть использованы во впитывающих изделиях, таких как трусы для приучения ребенка к туалету, в которых сигнальные устройства создают пользователю (лицу, на которое надето изделие) заметное ощущение холода при поступлении выброса жидкости.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время уже созданы впитывающие изделия, например, такие как трусы для приучения ребенка к туалету, содержащие частицы, изменяющие температуру, которые после мочеиспускания создают ощущение холода для того, чтобы ребенок привык распознавать момент мочеиспускания. Можно предположить, что такое распознавание может являться важным этапом процесса приучения ребенка к туалету. Ощущение изменения температуры может создавать стимулирующий материал, расположенный между верхним покрытием и впитывающей внутренней частью изделия.

К сожалению, в определенных обстоятельствах конструкция таких изделий может быть не совсем удовлетворительной. Например, стимулирующий материал, располагаемый внутри изделия, в некоторых случаях может натирать кожу пользователя. Такое раздражающее действие может быть особенно заметным в тех местах, в которых стимулирующий материал во время ношения изделия расположен близко к коже пользователя, что в общем случае является предпочтительной конфигурацией, создающей пользователю максимальное ощущение изменения температуры. Кроме того, стимулирующий материал может находиться в разрыхленном состоянии или может переходить в разрыхленное состояние, что приводит к высыпанию или перемещению материала. Кроме того, стимулирующий материал может быстро создавать ощущение изменения температуры, но это ощущение может не длиться в течение периода времени, требуемого для осуществления процесса приучения ребенка к туалету.

Предпринимавшиеся ранее попытки получить сигнальные устройства для создания у пользователя ощущения холода включали добавление к пленке активного (порошкообразного) ингредиента либо посредством 1) непосредственного добавления порошкообразного вещества в пленку, либо 2) неполным захватом активного ингредиента на поверхности пленки под действием нагреваемого прижимного валка. Однако, в каждом из этих способов получают устройство, которое, ввиду отрицательного влияния активного ингредиента на такие физические свойства и характеристики пленки, как прочность, мягкость и поглотительная способность, может содержать всего до 50% масс. активного ингредиента. Было бы желательным создание более сильного ощущения холода за счет добавления в сигнальное устройство большего количества активных материалов.

Таким образом, желательно создать одноразовое впитывающее изделие, содержащее сигнальное устройство, которое 1) может содержать более 50% активного материала, 2) может включать более одного активного материала, 3) является регулируемым, то есть может обеспечивать задержку действия или продлевать действие стимулирующего материала, 4) обеспечивает фиксацию стимулирующего материала, уменьшая или предотвращая перемещение материала, 5) включает пленку с улучшенными прочностными свойствами, 6) предотвращает раздражение кожи и/или 7) имеет заданный срок хранения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для решения поставленных выше задач согласно одному из аспектов изобретения предложено впитывающее изделие, включающее сигнальное устройство. Сигнальное устройство содержит сигнальный композиционный материал, который получен с использованием соэкструдированной пленки, включающей по меньшей мере два слоя: первый полимерный поверхностный слой и стимулирующий слой. Стимулирующий слой включает первый агент, создающий ощущение холода, и полимерное связующее вещество. Стимулирующий слой составляет от приблизительно 50 до 98 масс.% сигнального композиционного материала.

Другой аспект изобретения относится к многослойному сигнальному композиционному материалу, включающему соэкструдированную пленку, содержащую два слоя: внешний поверхностный слой, полученный с использованием водорастворимого полимера, и стимулирующий слой, полученный с использованием агента, создающего ощущение холода, и полимерного связующего вещества. Стимулирующий слой составляет от приблизительно 50 до 98 масс.% от массы соэкструдированной пленки. Многослойный материал содержит другой лист соэкструдированной пленки, включающей два слоя, второй внешний поверхностный слой, содержащий водорастворимый полимер, и второй стимулирующий слой, полученный с использованием второго полимерного связующего вещества. Первая соэкструдированная пленка соединена со второй соэкструдированной пленкой.

Другой аспект изобретения относится к способу получения сигнального композиционного материала, включающему следующие этапы: совместную экструзию (соэкструзию) полимерного поверхностного слоя и первого стимулирующего слоя с образованием пленки, где первый стимулирующий слой включает связующее вещество и агент, создающий ощущение холода, и при этом агент, создающий ощущение холода, составляет от 50 до 98 процентов от общей массы сигнального композиционного материала, и при этом полимерный поверхностный слой составляет от 2 до 10 процентов от общей массы сигнального композиционного материала.

Сигнальные устройства, обеспечивающие ощущение холода, могут иметь одно или более свойств, относящихся к хранению и использованию изделия, в котором применяют сигнальные устройства, обеспечивающие ощущение холода. Например, благодаря наличию в конструкции сигнального устройства агентов, создающих ощущение холода, значительно снижается или полностью устраняется раздражение кожи. Кроме того, наличие поверхностного слоя в сигнальном устройстве, содержащем агент, создающий ощущение холода, предотвращает преждевременную активацию из-за повышенной влажности или выделения пота как во время хранения, так и во время использования изделия. Дополнительно, фиксация агента, создающего ощущение холода, предотвращает его вымывание. Если агент, создающий ощущение холода, может перемещаться внутри впитывающего изделия, в котором установлено сигнальное устройство, эффект охлаждения будет менее заметен и будет действовать в течение уменьшенного периода времени. В целом, если агент, создающий ощущение холода, не зафиксирован внутри впитывающего изделия, то его действие может быть менее эффективным, чем действие агента, зафиксированного в определенной части сигнального устройства, обеспечивающего ощущение холода.

В приведенном ниже описании рассмотрено множество других признаков и полезных эффектов настоящего изобретения. В описании приведены неограничивающие примеры аспектов изобретения. Эти аспекты не определяют полный объем изобретения. Для краткости изложения любые диапазоны значений, приведенные в настоящем описании, включают все значения диапазона, а также должны включать все поддиапазоны и граничные величины, являющиеся действительными значениями цитируемого диапазона.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описанные выше и другие признаки, аспекты и полезные эффекты настоящего изобретения станут более понятными после прочтения приведенного ниже описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных чертежей.

На Фиг. 1 репрезентативно представлен общий вид спереди трусов для приучения ребенка к туалету, снабженных механической системой застегивания, в котором одна из сторон трусов для приучения ребенка к туалету показана застегнутой, а другая сторона трусов показана расстегнутой.

На Фиг. 2 репрезентативно представлен вид сверху трусов для приучения ребенка к туалету, изображенных на Фиг. 1, в расстегнутом и растянутом на плоскости состоянии, на котором показана поверхность трусов для приучения ребенка к туалету, обращенная к пользователю, включающая один из аспектов сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 3 (А-Е) представлены виды сбоку нескольких неограничивающих аспектов сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 4 схематически представлен один из примеров способа получения сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению, показанного на Фиг. 3А.

На Фиг. 5 схематически представлен другой пример способа получения сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению, показанного на Фиг. 3А.

На Фиг. 6 схематически представлен другой пример способа получения сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению, показанного на Фиг. 3B.

На Фиг. 7 схематически представлен дополнительный пример способа получения сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 8 схематически представлен другой дополнительный пример способа получения сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 9A представлен дополнительный пример способа получения одного из аспектов многослойного сигнального композиционного материала согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 9В представлен один из аспектов сигнального композиционного материала, полученного в соответствии с примером способа, показанного на Фиг. 9А.

На Фиг. 10 графически представлены эффекты понижения температуры, создаваемые пленками, в сравнении с эффектом понижения температуры, создаваемым совместно формуемым материалом.

На Фиг. 11 графически представлены эффекты охлаждения, создаваемые совместно формуемым материалом, многослойным материалом и многослойной пленкой.

На Фиг. 12 графически представлено сравнение прочности поверхностных слоев в зависимости от содержания крахмала в этих слоях.

На Фиг. 13 графически представлено количество поглощаемой поверхностным слоем воды в зависимости от содержания крахмала в этом слое.

На Фиг. 14 графически представлено сравнение профилей охлаждения четырех пленок, полученных в соответствии с разными аспектами.

На Фиг. 15 представлена полученная с помощью СЭМ фотография аспекта, показанного на Фиг. 3B.

На Фиг. 16 представлен вид в аксонометрии толщиномера, применяемого для определения толщины.

Повторное использование обозначений в предлагаемом описании и чертежах предназначено для указания одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения. Чертежи приведены для иллюстрации, и изображения не обязательно показаны в масштабе. Некоторые части изображений могут быть увеличены, в то время как другие их части могут быть уменьшены.

Определения

Следует отметить, что используемые в настоящем описании термины "включает", "включающий" и другие производные от корня термина "включать" представляют собой термины, содержащие граничные значения, которые устанавливают наличие любых указанных признаков, элементов, целых чисел, этапов или компонентов и которые не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, элементов, целых чисел, этапов, компонентов или их групп.

В целом термин "впитывающее изделие" относится к устройствам, которые могут поглощать и удерживать текучие среды (жидкости). Например, к впитывающим изделиям личной гигиены относятся устройства, которые размещают вблизи или в контакте с кожей (телом) для поглощения и удержания различных жидкостей, выделяемых организмом.

Термин "соединять" и его производные относится к связыванию, склеиванию, скреплению, присоединению, сшиванию друг с другом или подобному соединению двух элементов. Два элемента считаются соединенными друг с другом, если они образуют единое целое или соединены друг с другом непосредственно или опосредованно, например, когда каждый из них непосредственно соединен с промежуточными элементами. Термин "скреплять" и его производные включают неразъемное, разъемное или пригодное для повторного соединения скрепление.

Термин "скреплять" и его производные относится к связыванию, склеиванию, соединению, присоединению, сшиванию друг с другом или подобному соединению двух элементов. Два элемента считаются скрепленными друг с другом, если они скреплены друг с другом непосредственно или опосредованно, например, когда каждый из них непосредственно скреплен с промежуточными элементами.

Термин "совместно формуемый" относится к смеси волокон, полученных аэродинамическим способом из расплава (волокон мелтблаун), и впитывающих волокон, например целлюлозных волокон, которые могут быть получены воздушным формованием полученного аэродинамическим способом полимерного материала с одновременным выдувом суспендированных в воздухе волокон в массу волокон, получаемых аэродинамическим формованием. Формуемый совместно материал также может включать другие материалы, например супервпитывающие материалы. Волокна, полученные аэродинамическим способом, и впитывающие волокна собирают на формующей поверхности, которая, например, представляет собой перфорированный ленточный транспортер. Формующая поверхность может включать газопроницаемый материал, помещенный на формующую поверхность. Примеры способов совместного формования рассмотрены в патентах US 4100324, Anderson et al.; US 4587154, Hotchkiss et al.; US 4604313, McFarland et al.; US 4655757, McFarland et al.; US 4724114, McFarland et al.; US 4100324, Anderson et al.; и в Британском патенте GB 2151272, Minto et al., содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Употребляемый в настоящем описании термин "одноразовый" используют для описания впитывающих изделий, не предназначенных для стирки или иного восстановления или повторного применения в качестве впитывающего изделия после однократного использования.

Термины "расположенный на", "расположенный вдоль", "расположенный с" или "расположенный в направлении" и их варианты означают, что один элемент может представлять собой единое целое с другим элементом или один элемент может представлять собой отдельную структуру, присоединенную к другому элементу, или размещенную совместно с другим элементом, или размещенную вблизи другого элемента.

Термины "эластичный", "эластифицированный", "эластичность", "эластомерный" и их производные относятся к тому свойству материала или композиционного материала, благодаря которому материал стремится принять свой первоначальный размер и форму после снятия силы, вызвавшей деформацию.

Термин "удлиняемый" относится к материалу или композиционному материалу, который может растягиваться или деформироваться, не разрушаясь, но по существу не возвращается к своему исходному размеру и форме после снятия силы, вызывавшей растяжение или деформацию (т.е. его восстановление составляет менее 40 процентов).

Термин "волокно" относится к непрерывному или дискретному элементу, имеющему большое отношение длины к диаметру или ширине. Таким образом, волокно может представлять собой волоконце, нить, жгут или любой другой элемент или комбинацию таких элементов.

Термин "гидрофильный" относится к материалам, которые смачиваются водными жидкостями, контактирующими с этими материалам. Степень смачивания материалов, в свою очередь, может быть описана с помощью краевых углов и поверхностного натяжения контактирующих жидкостей и материалов. Оборудование и методики, подходящие для определения смачиваемости определенных волокнистых материалов или смесей волокнистых материалов, могут включать аналитическую систему для определения поверхностного натяжения Cahn SFA-222 Surface Force Analyzer System или по существу эквивалентную систему. При измерении с помощью такой системы, материалы, образующие краевые углы смачивания менее 90 градусов, считаются "смачиваемыми" или гидрофильными, а материалы, образующие краевые углы смачивания более 90 градусов, считаются "несмачиваемыми" или гидрофобными.

Термин "многослойный материал" означает материал, в котором к полотну, например, нетканому материалу или санитарно-гигиенической бумаге, с помощью клеевого или не клеевого соединения прикреплена пленочная структура.

Термин "непроницаемый для жидкости", используемый при описании слоя или многослойного материала, означает, что жидкость, например моча, менструальная кровь или кишечные выделения, в условиях обычного использования не может проходить через слой или многослойный материал в направлении по существу перпендикулярном плоскости слоя или многослойного материала в точке контакта с жидкостью.

Термин "проницаемый для жидкости" относится к любому материалу, который не является непроницаемым для жидкости.

Термин " волокна, полученные аэродинамическим способом из расплава" (волокна "мелтблаун", англ. термин - "meltblown") относится к волокнам, образованным экструзией расплавленного термопластического материала через множество мелких, обычно круглых капилляров экструзионной головки, в виде расплавленных нитей или волокон в сходящиеся высокоскоростные потоки газа (например, воздуха), обычно нагретого, которые вытягивают волокна из расплавленного термопластического материала, уменьшая их диаметр. В случае применения способа совместного формования, поток волокон мелтблаун пересекается с одним или более потоками материалов, которые подают с другого направления. После этого волокна мелтблаун и другие необязательные материалы транспортируют в высокоскоростном потоке газа и осаждают на собирающей поверхности. Распределение и ориентация волокон мелтблаун в образованном полотне зависят от условий и геометрии способа. Примеры способов получения аэродинамическим способом из расплава рассмотрены в различных патентах и публикациях, которые включают NRL Report 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers (Получение сверхтонких органических волокон)", V.A. Wendt, E.L. Boone, С.D. Fluharty; NRL Report 5265, "An Improved Device For the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers (Усовершенствованное устройство для получения сверхтонких термопластических волокон)", К.D. Lawrence, R.Т. Lukas, J.A. Young; патент US 3849241, Butin et al., и патент US 5350624, Georger et al., содержания каждого из которых включены в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Термины "нетканый" и "нетканое полотно" относятся к материалам и полотнам из материалов, включающим структуру из отдельных волокон или нитей, которые переплетаются друг с другом, но вид этого переплетения отличается от идентифицируемого вида переплетения трикотажной (тканой) ткани. Термины "волокно" и "нить" употребляют в настоящем описании взаимозаменяемо. Нетканые материалы или полотна получают множеством способов, например аэродинамическими способами из расплава (способами получения материалов мелтблаун), фильерными способами из расплава полимера (способами получения материалов спанбонд, англ. термин "spunbond"), способами суховоздушного формования, способами мокрого формования и способами получения скрепленного кардочесанного полотна.

В контексте настоящего изобретения термин "впитывающие изделия личной гигиены" включает, без ограничений, такие впитывающие изделия, как подгузники, подгузники-трусики, трусы для приучения ребенка к туалету, впитывающее нижнее белье, изделия для страдающих недержанием, прокладки, используемые при недержании и подобные изделия.

Термины "полученный из расплава полимера фильерным способом (спанбонд, англ. "spunbond")" и "волокно, полученное из расплава полимера фильерным способом" означают волокна, получаемые экструзией струек расплавленного термопластического материала через множество мелких, обычно круглых капилляров фильеры и последующее быстрое уменьшение диаметра экструдированных волокон.

Если не указано иное, используемые в настоящем описании термины масс."%", "массовый %," "массовые проценты" или их производные должны рассматриваться в пересчете на массу сухого вещества.

Перечисленные термины могут быть дополнительно разъяснены в приведенной ниже части описания.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении рассмотрено сигнальное устройство. Такое устройство включает сигнальный композиционный материал, сформованный в виде листа, полученного посредством экструзии, и, возможно, дополнительного этапа ламинирования. Сигнальный композиционный материал включает по меньшей мере один "поверхностный" слой и по меньшей мере один слой смеси агента, создающего ощущение холода/связующего вещества. Сигнальный композиционный материал может содержать приблизительно от 50 до 98 процентов агента, создающего ощущение холода. Это отличает его от сигнальных композиционных материалов согласно предшествующему уровню техники, которые могли удерживать лишь 50 процентов или менее агента, создающего ощущение холода.

Согласно настоящему изобретению, поверхностный слой может состоять из водорастворимого полимера, который служит для предотвращения преждевременной активации агента, создающего ощущение холода, или способного набухать в воде полимера, пропускающего жидкости на основе воды, которые затем поступают в агент, создающий ощущение холода, или из их комбинации. Агент, создающий ощущение холода, целостность которого сохраняется благодаря присутствию полимерного связующего вещества, растворимого в воде и/или способного набухать в воде, активируется под действием жидкости, что приводит к понижению температуры или заметному снижению температуры сигнального композиционного материала. Ниже более подробно описаны сигнальный композиционный материал, способ получения сигнального композиционного материала, включающий или не включающий дополнительный этап ламинирования, и пример впитывающего изделия, которое включает сигнальный композиционный материал.

Пример впитывающего изделия

Сигнальное устройство может быть использовано в одноразовых впитывающих изделиях. В общем, впитывающее изделие согласно настоящему изобретению может включать впитывающую внутреннюю часть и может необязательно включать верхний лист и/или нижний лист, и впитывающая внутренняя часть может быть расположена между верхним листом и нижним листом. Для лучшего понимания настоящего изобретения на Фиг. 1 и Фиг. 2 в иллюстративных целях представлены трусы для приучения ребенка к туалету и сигнальный композиционный материал согласно настоящему изобретению.

Различные материалы и способы изготовления трусов для приучения ребенка к туалету рассмотрены в патентах US 6761711, Fletcher et al.; US 4940464, Van Gompel et al.; US 5766389, Brandon et al., и US 6645190, Olson et al., содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

На Фиг. 1 представлены трусы 20 для приучения ребенка к туалету в частично застегнутом состоянии, и на Фиг. 2 представлены трусы 20 для приучения ребенка к туалету в расстегнутом и развернутом состоянии. Трусы 20 для приучения ребенка к туалету имеют продольное направление 1, начинающееся от передней части трусов для приучения ребенка к туалету, находящихся в надетом состоянии, и заканчивающееся у задней части трусов. Боковое (поперечное) направление 2 перпендикулярно продольному направлению 1.

Трусы 20 для приучения ребенка к туалету имеют переднюю часть 22, заднюю часть 24 и паховую область 26, расположенную в продольном направлении между соединенными передней и задней частями. Трусы 20 также имеют внутреннюю поверхность (т.е. обращенную к телу поверхность), которая во время использования обращена (например, расположена относительно других компонентов трусов) к телу пользователя, и внешнюю поверхность (т.е. обращенную к одежде поверхность), противоположную внутренней поверхности. Трусы 20 для приучения ребенка к туалету имеют пару противоположных друг другу в поперечном направлении боковых краевых участков и пару противоположных друг другу в продольном направлении поясных участков.

Представленные трусы 20 могут включать каркас 32, пару противоположных друг другу в поперечном направлении передних боковых полей 34, направленных наружу вбок от переднего участка 22, и пару противоположных друг другу в поперечном направлении задних боковых полей 734, направленных наружу вбок от задней части 24.

Каркас 32 включает нижний лист 40 и верхний лист 42, который может быть соединен с нижним листом 40 при наложении с помощью клеящих веществ, ультразвукового скрепления, термического скрепления или других традиционных методик. Каркас 32 может дополнительно включать впитывающую внутреннюю часть 44, например, показанную на Фиг. 2, расположенную между нижним листом 40 и верхним листом 42 и поглощающую жидкие физиологические выделения, выделяемые пользователем, и может дополнительно включать пару удерживающих клапанов 46, прикрепленных к верхнему листу 42 или впитывающей внутренней части 44, которые препятствуют вытеканию физиологических выделений из боковых частей изделия.

Нижний лист 40, верхний лист 42 и впитывающая внутренняя часть 44 могут быть получены из множества различных материалов, известных специалистам в данной области техники. Нижний лист 40 может быть получен из нетканого материала. Нижний лист 40 может представлять собой единственный слой из материала, непроницаемого для жидкости, или в альтернативном варианте может представлять собой структуру из многослойного материала, в которой по меньшей мере один из слоев непроницаем для жидкости.

Примеры материалов, подходящих для получения нижнего листа 40, включают полотна спанбонд-мелтблаун, полотна спанбонд-мелтблаун-спанбонд, полотна спанбонд или многослойные материалы, включающие такие полотна и пленки, или другие нетканые полотна; эластомерные материалы, которые могут включать пленки, полученные литьем или раздувом, полотна мелтблаун или полотна спанбонд, состоящие из полиэтиленовых, полипропиленовых или полиолефиновых эластомеров, а также их комбинации. Нижний лист 40 может включать материалы, которым с помощью механических средств, печати, нагревания или химической обработки были приданы эластомерные свойства. Например, в таких материалах могут быть сделаны отверстия, материалы могут быть подвергнуты крепированию, растягиванию с сужением, активации при нагревании, тиснению и микродеформации и могут находиться в виде пленок, полотен и многослойных материалов.

Одним из примеров материала, подходящего для получения двуоснорастяжимого нижнего листа 40, является многослойный материал, состоящий из газопроницаемой эластичной пленки/нетканого полотна, например, рассмотренный в патенте US 5883028, Morman et al., содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению. Примеры материалов, обладающих двуосной растяжимостью и способностью к сокращению, рассмотрены в патентах US 5116662, Morman, и US 5114781, Morman, содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Верхний лист 42 предпочтительно имеет податливую структуру, мягкую на ощупь, и не раздражает кожу пользователя. Верхний лист 42 также достаточно проницаем для жидкости, что позволяет жидким физиологическим выделениям легко проникать через этот слой и поступать во впитывающую внутреннюю часть 44. Подходящий верхний лист 42 может быть получен из множества различных полотен, например пористых пен, ячеистых пен, полимерных пленок с отверстиями, тканых и нетканых полотен или комбинации любых названных материалов. Например, верхний лист 42 может включать полотно мелтблаун, полотно спанбонд или скрепленное кардочесанное полотно, состоящее из натуральных волокон, синтетических волокон или их комбинаций. Верхний лист 42 может состоять из по существу гидрофобного материала, и гидрофобный материал может быть необязательно обработан поверхностно-активным веществом или обработан иным образом для придания ему требуемых величин смачиваемости и гидрофильности.

Верхний лист 42 также может быть удлиняемым и/или эластомерно удлиняемым. Эластомерные материалы, подходящие для получения верхнего листа 42, могут включать эластичные волоконца, эластичные материалы LYCRA, полученные литьем или раздувом эластичные пленки, нетканые эластичные полотна, эластомерные волокнистые полотна мелтблаун или спанбонд, а также комбинации перечисленных материалов. Примеры подходящих эластомерных материалов включают эластомеры KRATON, эластомеры HYTREL, эластомерные полиуретаны ESTANE (поставляемые Компанией Noveon, имеющей офисы, расположенные в Cleveland, Ohio, США) или эластомеры РЕВАХ. Верхний лист 42 также может быть изготовлен из удлиняемых материалов, например материалов, рассмотренных в патенте US 6552245, Roessler et al., содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению. Верхний лист 42 также может быть изготовлен из двуоснорастяжимых материалов, рассмотренных в патенте US 6969378, Vukos et al., содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Изделие 20 может необязательно дополнительно включать слой распределения потока, который может быть расположен вблизи впитывающей внутренней части 44 и прикреплен к различным компонентам изделия 20, например впитывающей внутренней части 44 или верхнему листу 42 способами, известными в данной области техники, например с помощью клеящего вещества. Примеры подходящих слоев распределения потока рассмотрены в патентах US 5486166, Bishop et al., US 5490846, Ellis et al., и US 5820973, Dodge et al., содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Изделие 20 может дополнительно включать впитывающую внутреннюю часть 44. Впитывающая внутренняя часть 44 может иметь любую из множества форм. Например, она может иметь двухмерную или трехмерную конфигурацию и может иметь прямоугольную форму, треугольную форму, овальную форму, форму вытянутого овала, I-образную форму, форму песочных часов, Т-образную форму и подобные формы. Часто бывает предпочтительно, чтобы впитывающая внутренняя часть 44 в паховой области 26 была уже, чем в задней 24 или передней 22 части (частях). Впитывающая внутренняя часть 44 может быть закреплена во впитывающем изделии, например прикреплена к нижнему листу 40 и/или верхнему листу 42, например, средствами скрепления, известными в данной области техники, например ультразвуковым соединением, соединением под давлением, клеевым соединением, с помощью отверстий, термическим соединением, прошивкой нитью или жгутом, автогенным соединением или самосклеиванием, соединением типа "крючок и петля" или любой комбинацией перечисленных соединений.

Впитывающая внутренняя часть 44 может быть получена способами, известными в данной области техники. Не ограничиваясь конкретным способом получения, можно упомянуть, что впитывающая внутренняя часть 44 может быть получена с помощью системы формующих барабанов, см., например, патенты US 4666647, Enloe et al., US 4761258, Enloe, US 6630088, Venturino et al. и US 6330735, Hahn et al., содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению. Примеры методик, с помощью которых выбранное количество необязательно используемых супервпитывающих частиц может быть введено в камеру формования, рассмотрены в патентах US 4927582, Bryson, и US 6416697, Venturino et al., содержание каждого из которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

В некоторых предпочтительных аспектах впитывающая внутренняя часть включает целлюлозное волокно и/или синтетическое волокно, например волокно мелтблаун. Таким образом, в некоторых аспектах, для получения впитывающей внутренней части 44 на линии совместного формования, может быть использован аэродинамический способ получения из расплава. В некоторых аспектах впитывающая внутренняя часть 44 может иметь значительную растяжимость.

Дополнительно или в альтернативном варианте впитывающая внутренняя часть 44 может содержать впитывающий и/или супервпитывающий материал. Соответственно, впитывающая внутренняя часть 44 может включать соответствующее количество супервпитывающего материала и необязательно распушенный материал (ватку), содержащийся в матрице из волокон. В некоторых аспектах, для придания изделию улучшенных свойств, общее количество супервпитывающего материала во впитывающей внутренней части 44 может составлять по меньшей мере приблизительно 10% масс. от массы внутренней части, например по меньшей мере приблизительно 30%, или по меньшей мере приблизительно 60% масс., или по меньшей мере приблизительно 90%, или от приблизительно 10% до приблизительно 98% масс. от массы внутренней части, или от приблизительно 30% до приблизительно 90% масс. от массы внутренней части. Необязательно, количество супервпитывающего материала может составлять по меньшей мере приблизительно 95% масс. от массы внутренней части, например до 100% масс. от массы внутренней части. В других аспектах количество впитывающего волокна согласно настоящему изобретению во впитывающей внутренней части 44 может составлять по меньшей мере приблизительно 5% масс. от массы внутренней части, например по меньшей мере приблизительно 30%, или по меньшей мере приблизительно 50% масс. от массы внутренней части, или от приблизительно 5% до 90%, например от приблизительно 10% до 70% или от 10% до 50% масс. от массы внутренней части. В других аспектах впитывающая внутренняя часть 44 может необязательно содержать приблизительно 35% или менее масс. немодифицированного распушенного материала, например приблизительно 20% или менее, или 10% или менее масс. немодифицированного распушенного материала.

Следует понимать, что впитывающая внутренняя часть 44 не ограничена использованием супервпитывающего материала и необязательно распушенного материала. В некоторых аспектах впитывающая внутренняя часть 44 может дополнительно включать такие материалы, как поверхностно-активные вещества, частицы ионообменных смол, увлажняющие средства, мягчительные средства, парфюмерные композиции, модификаторы жидкости, добавки, регулирующие запах, и подобные средства и их комбинаций. Кроме того, впитывающая внутренняя часть 44 может включать пену.

Сигнальное устройство

На Фиг. 2 представлено одноразовое впитывающее изделие 20 согласно настоящему изобретению, которое включает сигнальное устройство 100, изготовленное с использованием сигнального композиционного материала 100 (один из неограничивающих примеров сигнального композиционного материала 110 представлен на Фиг. 6). Сигнальное устройство 100 установлено в впитывающем изделии 20 с целью создания отчетливого физического ощущения при поступлении в изделие 20 водной жидкости. Сигнальное устройство 100 имеет продольное направление 1 и поперечное направление 2, которые, если изделие находится в развернутом на плоскости состоянии, вместе образуют плоскость, далее называемую "плоскостью х-у". Сигнальный композиционный материал 110, из которого образовано сигнальное устройство, имеет z направление (не показано), перпендикулярное плоскости х-у и которое соответствует толщине сигнального композиционного материала 110. Сигнальное устройство 100 включает обращенную к телу поверхность 87, которая во время использования предназначена для расположения вблизи тела пользователя (т.е. внутреннюю поверхность); и противоположную ей обращенную к одежде поверхность (не показана), которая во время использования обращена в противоположную от тела пользователя сторону (т.е. внешнюю поверхность).

Обычно, как показано на чертежах, сигнальное устройство 100 имеет прямоугольную форму. Тем не менее, сигнальное устройство 100 может иметь любую требуемую форму. Например, оно может иметь прямоугольную форму, треугольную форму, круглую форму, овальную форму, форму вытянутого овала, I-образную форму, форму песочных часов, Т-образную форму и подобные им формы. В некоторых аспектах сигнальное устройство 100 может иметь случайно выбранную (неправильную) форму. Таким образом, при необходимости, размеры могут быть различными, по меньшей мере в плоскости х-у.

Поскольку пользователь замечает физическое ощущение, создаваемое сигнальным композиционным материалом 110, это усиливает способность пользователя распознавать наличие последствий выброса жидкости (и/или момента самого выброса жидкости). Сигнальное устройство 100 может быть расположено внутри изделия 20 в любом функциональном месте таким образом, чтобы пользователь мог ощущать физическое воздействие, создаваемое сигнальным композиционным материалом 110 под действием выброса водной жидкости. Например, сигнальное устройство 100 может быть расположено вблизи и контактировать с обращенной к телу поверхностью 87 впитывающей внутренней части 44. В альтернативном варианте сигнальное устройство 100 может быть расположено вблизи и контактировать с обращенной к одежде поверхностью и/или обращенной к телу поверхностью 87 верхнего листа 42. В другом альтернативном варианте сигнальное устройство 100 может быть расположено вблизи и контактировать с обращенной к телу поверхностью 87 или обращенной к одежде поверхностью, например слоя распределения потока. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что для осуществления настоящего изобретения также подходят другие конфигурации.

В некоторых аспектах сигнальное устройство 100 может быть зафиксировано во впитывающем изделии, например прикреплено к впитывающей внутренней части, слою распределения потока и/или верхнему листу, например, средствами скрепления, известными в данной области техники, например ультразвуковым соединением, соединением под давлением, клеевым соединением, с помощью отверстий, термическим соединением, прошивкой нитью или жгутом, автогенным соединением или самосклеиванием, или подобным соединением или комбинацией перечисленных соединений. В других аспектах сигнальный композиционный материал 110 может свободно перемещаться внутри изделия. Кроме того, сигнальное устройство 100, полученное из сигнального композиционного материала 110, может находиться в изделии 20 в виде единственного слоя или множества слоев, например полос, расположенных в конфигурации "бок о бок".

Сигнальный композиционный материал

На Фиг. 4 представлен сигнальный композиционный материал 110 согласно одному из аспектов настоящего изобретения, который представляет собой экструдированную пленку, включающую по меньшей мере два слоя, поверхностный слой 120 и стимулирующий слой 132. Поверхностный слой 120 может обладать способностью набухать в воде или может быть полностью водорастворимым или растворимым в воде до определенной степени. Стимулирующий слой 132 содержит агент 134, создающий ощущение холода, сохраняющий целостность за счет наличия связующего вещества 136 (см. пример стимулирующего слоя, показанный на Фиг. 15). В некоторых аспектах стимулирующий слой 132 расположен между двумя поверхностными слоями 120, например, как показано на Фиг. 3B.

Сигнальный композиционный материал 110 может иметь требуемую жесткость или гибкость. В некоторых предпочтительных аспектах сигнальный композиционный материал 110 может иметь гибкость, приблизительно равную или превышающую гибкость впитывающей внутренней части 44.

Как было отмечено, сигнальный композиционный материал 110 имеет толщину в z направлении. В качестве примера можно отметить, что подходящая толщина сигнального композиционного материала 110, измеренная, как указано в разделе "Определение толщины", может составлять от 0,2 мм до 10 мм, например от 0,25 мм до 5 мм или от 0,5 мм до 3 мм.

Толщина сигнального поверхностного слоя композиционного материала 110, показанного на Фиг. 3 (A-D), может составлять от приблизительно 0,001 мм до приблизительно 0,10 мм, например от 0,01 мм до 0,10 мм, или от 0,025 мм до 0,075 мм. Если имеется более двух поверхностных слоев 120 и один стимулирующий слой 132, как, например, в сигнальном композиционном материале 110, показанном на Фиг. 3Е, то толщина поверхностного слоя сигнального композиционного материала 110 может составлять от приблизительно 0,001 мм до приблизительно 0,10 мм, например, от 0,02 мм до 0,08 мм или от 0,025 мм до 0,05 мм. Можно регулировать как толщину поверхностного слоя, так и скорость его растворения или набухания. Таким образом, можно регулировать продолжительность и интенсивность охлаждения.

Поверхностная плотность сигнального композиционного материала 110, показанного на Фиг. 3A-D, может предпочтительно составлять от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 1000 г/м², например от приблизительно 100 г/м² до приблизительно 800 г/м² или от приблизительно 200 г/м² до приблизительно 800 г/м². Если имеется более двух поверхностных слоев 120 и один стимулирующий слой 132, как, например, в сигнальном композиционном материале 110, показанном на Фиг. 3Е, то поверхностная плотность сигнального композиционного материала 110 может предпочтительно составлять от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 1000 г/м², например от приблизительно 50 г/м² до приблизительно 800 г/м² или от приблизительно 100 г/м² до приблизительно 500 г/м².

Агенты, создающие ощущение холода

Как показано на Фиг. 15, каждый стимулирующий слой 132 включает агент 134, создающий ощущение холода. Задачей агента 134, создающего ощущение холода, является создание у пользователя заметного ощущения во время и/или после выброса жидкости. Это ощущение является результатом действительного понижения температуры или результатом действия стимулирующего материала, который создает ощущение понижения температуры.

Агент 134, создающий ощущение холода, предпочтительно находится в виде твердого вещества, которое может включать частицы, хлопья, волокна, агломераты, гранулы, порошки, сферы, измельченные материалы или подобные материалы, а также их комбинации. Твердые вещества могут иметь любую требуемую форму, например кубическую, палочкообразную, многоугольную, сферическую или полусферическую, круглую или полукруглую, угловатую, неправильную форму и подобные формы. Предпочтительно для упрощения обработки согласно рассмотренным аспектам агент, создающий ощущение холода, получают в порошкообразной форме.

Очевидно, что сигнальный композиционный материал 110 может содержать определенное общее количество агента 134, создающего ощущение холода, выраженное в массовых процентах. Например, в некоторых аспектах каждый стимулирующий слой 132 может содержать от приблизительно 30 процентов до приблизительно 98 процентов агента 134, создающего ощущение холода, например от приблизительно 50 процентов до приблизительно 95 процентов агента 134, создающего ощущение холода, или от приблизительно 75 процентов до приблизительно 90 процентов агента 134, создающего ощущение холода. В целом, сигнальный композиционный материал 110 может содержать от приблизительно 50 до приблизительно 95 массовых процентов стимулирующего материала.

В альтернативном варианте количество агента 134, создающего ощущение холода, может быть выражено в виде поверхностной плотности. Соответственно, поверхностная плотность каждого стимулирующего слоя 132 может составлять от приблизительно 10 граммов/м² (г/м²) до приблизительно 100 г/м², например от приблизительно 100 г/м² до приблизительно 800 г/м² или от приблизительно 200 г/м² до приблизительно 600 г/м².

Растворимость таких агентов 134, создающих ощущение холода, при контакте с водной жидкостью предпочтительно составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 6 граммов материала на грамм воды (г/г), например от приблизительно 0,1 г/г до приблизительно 3 г/г.

Как уже было отмечено, агент 134, создающий ощущение холода, претерпевает изменения при контакте с водным раствором (например, мочой или другими водными физиологическими выделениями), создавая эффект охлаждения. В одном из аспектов механизм, обеспечивающий этот эффект, представляет собой растворение агента 134, создающего ощущение холода, в водном растворе. Например, агент 134, создающий ощущение холода, может содержать частицы, которые имеют достаточную разность энергий между растворенным состоянием и кристаллическим состоянием и которые при растворении поглощают энергию в виде теплоты. В альтернативном варианте агент 134, создающий ощущение холода, может содержать частицы, которые обеспечивают ощущение за счет достаточной разности энергий.

Дополнительная информация, касающаяся механизма создания ощущаемого понижения температуры, может быть найдена в опубликованной патентной заявке US 2004/0254549, Olson, et al., содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

В качестве иллюстрации можно отметить, что при воздействии водной жидкости сигнальный композиционный материал 110 может предпочтительно создавать изменение температуры, составляющее по меньшей мере приблизительно 2°C, например по меньшей мере приблизительно 5°C или по меньшей мере приблизительно 10°C, или от 3°C до 15°C.

В одном из аспектов в качестве агента 134, создающего ощущение холода, могут быть выбраны полиолы, например частицы ксилита. Ощущение холода создается за счет поглощения тепла частицами ксилита при растворении в водной жидкости. В альтернативном варианте для создания ощущения холода могут быть подходящим образом выбраны другие полиолы, например сорбит или эритрит. В других аспектах могут быть использованы различные комбинации упомянутых выше агентов 134, создающих ощущение холода. Подходящие полиолы могут быть предоставлены Компанией Roquette America, Inc., имеющей офисы в Keokuk, Iowa, США, под торговым наименованием XYLISORB (ксилит) или NEOSORB (сорбит). В общем, такие полиолы, помещаемые в стимулирующие слои 132, могут быть получены от изготовителя в состоянии порошка, который включает частицы, размеры которых составляют, например, 90 микрон, 300 микрон, 500 микрон и подобные величины.

Другие подходящие агенты 134, создающие ощущение холода, которые поглощают теплоту при растворении, включают гидраты солей, например, ацетата натрия (H₂O), карбоната натрия (H₂O), сульфата натрия (H₂O), тиосульфата натрия (H₂O) и фосфата натрия (H₂O); безводные соли, например нитрат аммония, нитрат калия, хлорид аммония, хлорид калия и нитрат натрия; органические соединения, например мочевину, и подобные вещества или их комбинации.

Кроме того, как отмечено выше, в некоторых аспектах одноразовое впитывающее изделие 20 после увлажнения предпочтительно обеспечивает изменение температуры поверхности, составляющее от приблизительно 2°C до 15°C, определяемое в соответствии со способом цифрового формирования тепловых изображений, рассмотренным в настоящем описании. Для получения указанного результата тип и количество используемого вещества, изменяющего температуру, выбирают таким образом, чтобы возможное полное изменение энергии составляло от приблизительно 1 до приблизительно 30 калорий на квадратный сантиметр (кал/см²), то есть может возможное полное высвобождение энергии может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 20 кал/см², или возможное полное поглощение энергии может составлять от приблизительно 2 до приблизительно 15 кал/см² или, например, от приблизительно 3 до приблизительно 10 кал/см².

Агенты, изменяющие температуру, которые поглощают теплоту при контакте с водным раствором, предпочтительно имеют теплоту растворения, гидратации или реакции, превышающую приблизительно 5 кал/г или составляющую менее приблизительно - 120 кал/г. Величина теплоты растворения, гидратации или реакции предпочтительно составляет от приблизительно 30 до приблизительно 90 кал/г или от приблизительно - 30 до приблизительно - 90 кал/г, например от приблизительно 30 до приблизительно 70 кал/г, или от приблизительно - 30 до приблизительно - 70 кал/г; например, для ксилита она составляет - 32 кал/г, а для мочевины она составляет - 60 кал/г.

Связующие вещества

Примеры подходящих связующих веществ включают полиэтиленоксид (ПЭО); полиэтиленгликоль (ПЭГ); поливиниловый спирт (PVOH); производные крахмала, например простые эфиры крахмала, карбоксиметилкрахмал, катионный крахмал, гидроксиалкилкрахмал и подобные им производные, например гидроксиэтилкрахмал, гидроксипропилкрахмал и гидроксибутилкрахмал; производные целлюлозы, например простые эфиры целлюлозы, гидроксиалкилцеллюлозу, например гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, метилцеллюлозу, метилпропилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и подобные им производные; полиакриловую кислоту, полиакриламид; простой поливинилметиловый эфир; каррагенан; водорастворимые алкидные полимеры (смолы) или подобные вещества, этиленвинилацетатный сополимер (ЭВА) и комбинации перечисленных веществ. Кроме того, могут быть использованы термопластические клеевые волокна, например волокна из термопластического связующего вещества.

Получение сигнального композиционного материала

Сигнальный композиционный материал 110 может быть получен экструзией или экструзией в комбинации с ламинированием. Согласно изобретению, сигнальный композиционный материал 110, который экструдируют в виде пленки, может быть нанесен ламинированием на другие пленки или полотна санитарно-гигиенической бумаги или нетканых материалов.

Следует понимать, что количество стимулирующих слоев 132 в сигнальном композиционном материале 110 не имеет конкретных ограничений. Напротив, сигнальный композиционный материал 110 может включать любое множество стимулирующих слоев 132, где единственным ограничением является количество экструдированных слоев, которые могут быть соединены с другим слоем (слоями) ламинированием или соэкструзией. Поскольку поверхностные слои 120 имеют очень малую толщину в сравнении со стимулирующими слоями 132, пленка может включать любое множество поверхностных слоев 120, которое имеет практическое значение.

Экструзия

В общем случае многофункциональная пленка/лист, содержащий 90% активного материала в виде частиц или в порошкообразной форме, может быть изготовлен способом совместной экструзии (соэкструзии). На Фиг. 3 представлено несколько примеров стимулирующих композиционных материалов 3A-D, полученных способами экструзии, рассмотренными в настоящем описании. (Компоненты аспектов 3А-Е указаны в пояснительной надписи, расположенной в нижнем левом углу страницы чертежей.) Настоящее изобретение не ограничено этими представленными частными примерами. Существуют сотни возможных комбинаций слоев (например, пятислойный сигнальный композиционный материал может иметь 120 возможных вариантов комбинаций). Дополнительно, при рассмотрении чертежей сверху вниз не имеет принципиального значения, какой из "слоев" является верхним.

В одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает этап совместной экструзии третьего слоя, прилегающего ко второму полимерному поверхностному слою, где третий слой представляет собой второй стимулирующий слой. В еще одном варианте осуществления изобретения второй стимулирующий слой включает второй агент, создающий ощущение холода, состав которого отличается от состава первого агента, создающего ощущение холода. В еще одном варианте осуществления изобретения второй полимерный поверхностный слой включает водорастворимый полимер и/или способный набухать в воде полимер. В еще одном варианте осуществления изобретения первый полимерный поверхностный слой нерастворим.

В примере, представленном на Фиг. 3А, показаны два слоя, которые образуют один сигнальный композиционный материал 110. Предпочтительно слой 1 представляет собой полимерный поверхностный слой. Слой 2 может содержать активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Слой 2 также включает связующее вещество, также рассмотренное в настоящем описании. В данном случае изображен пример экструдированной структуры АВ.

В примере, представленном на Фиг. 3В, показаны три слоя, которые вместе образуют один из примеров осуществления сигнального композиционного материала 110. Предпочтительно слои 1 представляют собой идентичные полимерные поверхностные слои. Средний слой, слой 2, включает активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Средний слой дополнительно включает связующий материал согласно настоящему изобретению. В данном случае изображен пример экструдированной структуры, показанной на Фиг. 15.

В примере, представленном на Фиг. 3С, показаны три слоя, которые вместе образуют сигнальный композиционный материал 110. Предпочтительно слои 1 и 6 представляют собой разные полимерные поверхностные слои. Средний слой, слой 2, включает активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Средний слой также может содержать связующий материал, также рассмотренный в настоящем описании. В данном случае изображен пример экструдированной структуры ABA'.

В примере, представленном на Фиг. 3D, показаны три слоя, которые вместе образуют один пример осуществления сигнального композиционного материала 110. Предпочтительно слой 1 представляет собой один тип полимерного поверхностного слоя. Средний слой, слой 2, включает активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Средний слой также может содержать связующий материал, также рассмотренный в настоящем описании. Слой 6 может представлять собой другой слой, содержащий активное химическое вещество. В данном случае изображен пример экструдированной структуры ABC.

В примере, представленном на Фиг. 3Е, показаны пять слоев, которые вместе образуют сигнальный композиционный материал 110. В данном случае слои 1 представляют собой одинаковые полимерные поверхностные слои. Средний слой 4 включает активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Средний слой 4 также может содержать связующий материал, также рассмотренный в настоящем описании. Соответственно, средний слой 5 включает активное химическое вещество, например рассмотренный в настоящем описании агент, создающий ощущение холода. Средний слой 5 также может содержать связующий материал, также рассмотренный в настоящем описании. В данном случае изображен пример структуры АВ'АСА, полученной экструзией и ламинированием.

На Фиг. 4 представлена схема способа простой экструзии двух слоев. В общем случае стимулирующий слой 132 (включающий связующее вещество 136 и агент 134, создающий ощущение холода, рассмотренный выше) получают совместной экструзией с поверхностным слоем 120, в результате чего образуется экструдированная структура АВ.

На Фиг. 5 представлена схема способа простой экструзии одного слоя. В общем случае стимулирующий слой 132 (включающий связующее вещество 136 и агент 134, создающий ощущение холода, рассмотренный выше) наносят из питающего устройства 133 для порошкообразного материала на экструдируемый поверхностный слой 120, в результате чего образуется экструдированная структура АВ.

На Фиг. 6 представлена схема способа экструзии трех слоев. В общем случае стимулирующий слой 132 получают совместной экструзией таким образом, что он располагается между двумя поверхностными слоями 120, в результате чего образуется экструдированная структура ABA.

В одном варианте осуществления изобретения к стимулирующему композиционному материалу дополнительно может быть присоединено полотно. В еще одном варианте осуществления изобретения полотно присоединяют к стимулирующему композиционному материалу с помощью клеящего вещества.

Ламинирование

Ламинирование может быть применено для получения сигнальных композиционных материалов 110, содержащих большее количество пленочных слоев, чем количество, которое может быть получено экструзией, или ламинирование может быть применено для образования сигнальных композиционных материалов 110 путем присоединения экструдированных пленок к материалам, которые не могут быть экструдированы.

На Фиг. 7 представлена схема способа ламинирования, в котором две экструдированные пленки АС и А'С непосредственно соединяют друг с другом посредством экструдированного поверхностного слоя А''. Все слои А, А' и А'' образуют поверхностный слой 120. Слои С и С' представляют собой стимулирующие слои 132, полученные из связующего вещества 136 и агента 134, создающего ощущение холода. В результате осуществления этого способа ламинирования образуется структура АСА''С'А'.

На Фиг. 8 представлены две соэкструдированные пленки, соединенные друг с другом способом ламинирования; одна из пленок имеет конструкцию АВ, а другая пленка имеет конструкцию АС. Каждый компонент А (поверхностный слой 120) и соответствующие слои В и С (оба являются стимулирующими слоями 132) непосредственно соединены друг с другом с помощью термоплавкого клея согласно настоящему изобретению, представленного в виде слоя А'. Представленный способ позволяет получать структуру АВА'СА, которая представляет собой сигнальный композиционный материал 110. В результате дополнительного ламинирования могут быть добавлены другие слои и получена структура АВА'СА.

В другом варианте способа, представленного на Фиг. 8 (не показан), сигнальный композиционный материал включает первую соэкструдированную пленку, содержащую два слоя АВ, первый внешний поверхностный слой 120, содержащий водорастворимый полимер, и первый стимулирующий слой 132, содержащий агент, создающий ощущение холода, и первое полимерное связующее вещество. Первый стимулирующий слой 132 составляет от 50 до 90% масс. первой соэкструдированной пленки.

Вторая соэкструдированная пленка может включать два слоя, второй внешний поверхностный слой 120, содержащий водорастворимый полимер, и второй стимулирующий слой 132, содержащий второе полимерное связующее вещество; и клеящее вещество А', соединяющее первую соэкструдированную пленку со второй соэкструдированной пленкой с образованием сигнального композиционного материала 110.

На Фиг. 9А и 9В показано, что дополнительно может быть предпочтительным присоединение ламинированием к обращенной к телу поверхности 87 экструдированной пленки 164 неэкструдируемого проницаемого для жидкости слоя 162. Дополнительный проницаемый для жидкости слой 162 может быть включен по множеству причин, которые включают, но не ограничены, возможностью наносить на сигнальный композиционный материал 110 печатные графические знаки или множеством других возможностей. Проницаемые для жидкости материалы, подходящие для получения дополнительного проницаемого для жидкости слоя 162, включают слои санитарно-гигиенической бумаги; нетканые материалы, например мелтблаун, совместно формуемый материал, спанбонд, материал спанбонд-мелтблаун-спанбонд (CMC), скрепленные кардочесанные полотна (СКП), тканые полотна, перфорированные пленки, слои пены и подобные материалы. Поверхностная плотность дополнительного проницаемого для жидкости слоя 162 может предпочтительно составлять от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 50 г/м², например, от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 30 г/м², или от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 20 г/м². Пленку 164 присоединяют к слою 162 с помощью слоя 160 клеящего вещества.

При получении этими способами многослойного материала может применяться или не применяться термоплавкий клей (если ламинируемые слои находятся в расплавленном состоянии, то применение клеящего вещества не обязательно). Термоплавкий клей может содержать от приблизительно 15 до приблизительно 50 масс. процентов полимера или полимеров, придающих когезионную прочность; от приблизительно 30 до приблизительно 65 масс. процентов смолообразного полимера или другого агента или агентов, придающих клейкость; от более нуля до приблизительно 30 масс. процентов пластификатора или другого модификатора вязкости; и необязательно менее приблизительно 1 масс. процента стабилизатора или другой добавки. Возможно применение других термоплавких клеевых композиций, включающих различные массовые содержания перечисленных компонентов.

Примеры подходящих материалов включают гидрофобные и гидрофильные термоплавкие полимеры, например полимеры, поставляемые National Starch and Chemical Co. (офисы которой находятся в Bridgewater, New Jersey, США), например, 34-5610, 34-447А, 70-3998 и 33-2058; полимеры, поставляемые Компанией Bostik-Findley (офисы которой находятся в Milwaukee, Wisconsin, США), например, НХ 4207-01, НХ 2773-01, Н2525А, Н2800; и полимеры, поставляемые Компанией H.B. Fuller Adhesives (офисы которой находятся в Saint Paul, Minnesota, США), например, HL8151-XZP. Другие клеящие вещества дополнительно рассмотрены в патентной публикации US 2005/0096623, Sawyer, et al., содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который не противоречит настоящему изобретению.

Кроме того, согласно изобретению могут быть использованы альтернативные клеящие вещества. Примеры альтернативных клеящих веществ включают полиэтиленоксид (ПЭО); полиэтиленгликоль (ПЭГ); поливиниловый спирт (PVOH); производные крахмала, например простые эфиры крахмала, карбоксиметилкрахмал, катионный крахмал, гидроксиалкилкрахмал и подобные им производные, например гидроксиэтилкрахмал, гидроксипропилкрахмал и гидроксибутил крахмал; производные целлюлозы, например простые эфиры целлюлозы, гидроксиалкилцеллюлозу, например, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, метилцеллюлозу, метилпропилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и подобные им производные; полиакриловую кислоту; простой поливинилметиловый эфир; каррагенан; водорастворимые алкидные полимеры (смолы) или подобные вещества, этиленвинилацетатный сополимер (ЭВА) и комбинации перечисленных веществ. Кроме того, могут быть использованы термопластические клеевые волокна, например волокна из термопластического связующего вещества.

Проницаемость

В некоторых аспектах предпочтительно, чтобы поверхностные слои 120 и связующее вещество 136 были проницаемыми для жидкости. Однако в тех случаях, когда поверхностные слои 120 и связующее вещество 136 сами по себе непроницаемы для жидкости, стимулирующий композиционный материал 110 может быть сделан проницаемым с помощью перфорации. Плотность получаемой перфорации может составлять от приблизительно 15 до приблизительно 20 процентов площади поверхности сигнального устройства 100, и диаметр отверстий может составлять до приблизительно 2 мм или, если отверстия имеют некруглую форму, отверстия могут иметь эквивалентный размер. Способы перфорации материалов хорошо известны в данной области техники, и их неограничивающие примеры включают иглопробивной способ, перфорацию воздушной струей и подобные способы. В других аспектах предпочтительно, чтобы поверхностный слой 120 и связующее вещество 136 были водорастворимыми.

В альтернативном аспекте сигнальный композиционный материал 110 включает поверхностный слой 120, который содержит как водорастворимый полимер, так и полимер, способный набухать в воде. Молекулы воды могут контактировать с агентом, создающим ощущение холода, растворяя водорастворимый полимер. Дополнительно, способный набухать в воде полимер набухает, предотвращая вытекание раствора агента, создающего ощущение холода, и избытка молекул воды из сигнального устройства 100. За счет предотвращения вытекания раствора из сигнального устройства 100 ощущение холода длится дольше и предотвращает возможное раздражение кожи или подобные побочные эффекты.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Были проведены испытания различных образцов пленок согласно настоящему изобретению, и затем их сравнивали с сигнальными композиционными материалами других типов или сигнальными композиционными материалами того же типа, содержащими различные концентрации соответствующего ингредиента. Например, в примерах представлено сравнение эффектов понижения температуры, создаваемых пленкой и совместно формуемым материалом; сравнение эффективностей охлаждения, создаваемых совместно формуемым материалом, многослойным материалом и многослойной пленкой; влияние содержания крахмала на прочность и набухание поверхностного слоя; и эффективность охлаждения "среднего" слоя.

Пример 1

На Фиг. 10 представлено сравнение временной зависимости эффекта понижения температуры, создаваемого охлаждающими стимулирующими материалами типа "ABA" (например, структурой 121, представленной на Фиг. 3В), содержащими два разных средних слоев или слоев "В", с эффектом, создаваемым совместно формуемым материалом. В одном из примеров слой В получен с использованием в качестве материала, создающего ощущение холода, ксилит. В другом примере слой В получен с использованием в качестве материала, создающего ощущение холода, мочевины.

Образцы, содержащие ксилит и мочевину, были получены совместной экструзией. Размеры образца каждого типа составляли 25×25 мм. Общая толщина каждого из образцов составляла от 30-35 мил (0,7-0,9 мм).

Для получения многослойного материала ABA, создающего ощущение холода, применяли два сдвоенных экструдера, имеющих шнек диаметром 27 мм (ZSE-HP Micro-27 сдвоенный шнек с отношением длины к диаметру (L/D), составляющим 60/1), и блок ABA для одновременной подачи, оснащенный 10-дюймовой (приблизительно 25,4 см) экструзионного головкой. Подобные экструдеры могут быть предоставлены American Leistritz Corp., Somerville, NJ, США.

Для образцов, содержащих ксилит, слои "А" включали полимер EVP 8705, поставляемый Exxon Mobile Chemical Company, который экструдировали со скоростью 2,5 фунт/час (что приблизительно составляет 0,91 кг/час); и Glucosol 800, поставляемый Chemstar Products Company, Minneapolis, MN, США, который экструдировали со скоростью 1,0 фунт/час (что приблизительно составляет 0,45 кг/час). Условия проведения экструзии слоев А были следующими: температура в зонах 1-3 составляла 100 градусов Цельсия (°C); температура в зонах 4-7 составляла 80°C, температура в зонах 8-10 составляла 70°C; и температура в зонах 11-13 составляла 77°C. Слой В получали в виде комбинации следующих веществ: порошка ксилита, подаваемого со скоростью 25 фунт/час (11,34 кг/ч), полимера EVP 8705 (используемого в качестве связующего вещества), экструдируемого со скоростью 3,5 фунт/час (1,36 кг/ч), и глицерина (используемого в качестве пластификатора), экструдируемого со скоростью 0,5 фунт/час (0,225 кг/ч). Условия проведения экструзии слоев В были следующими: температура в зонах 1-11 составляла 70°C. Температура экструзионной головки ABA составляла 77°C. Средний слой составлял 90% масс. от общей массы композиционного материала ABA.

Для образцов, содержащих мочевину, слои "А" включали полимер EVP 8705, поставляемый Exxon Mobile Chemical Company, который экструдировали со скоростью 3 фунт/час (что приблизительно составляет 1,36 кг/час); и Glucosol 800, который экструдировали со скоростью 1 фунт/час (что приблизительно составляет 0,45 кг/час). Слой В получали в виде комбинации следующих веществ: мочевины, которую экструдировали со скоростью 16 фунт/час (7,26 кг/час), полимера EVA 8705 (используемого в качестве связующего вещества), экструдируемого со скоростью 5 фунт/час (2,27 кг/час), и глицерина (используемого в качестве пластификатора), экструдируемого со скоростью 0,5 фунт/час (0,225 кг/ч). Температура экструзии составляла 100-110°C. Толщина образцов составляла приблизительно 30-35 мил (0,7-0,9 мм). Средний слой составлял 70-80% масс. от общей массы композиционного материала ABA.

Термин "совместно формуемый материал" в целом относится к композиционным материалам, включающим смеси или стабилизованную матрицу из термопластических волокон и второго нетермопластического материала. Совместно формуемые материалы могут быть, например, получены способом, в котором по меньшей мере одна экструзионная головка для получения волокон аэродинамическим способом из расплава расположена вблизи желоба, через который в полотно во время его формования добавляют другие материалы. Неограничивающие примеры других материалов могут включать волокнистые органические материалы, например древесную или недревесную целлюлозную массу, например хлопок, вискозу, повторно используемую бумагу, распушенную целлюлозу, а также супервпитывающие частицы, неорганические впитывающие материалы, обработанные полимерные штапельные волокна и подобные материалы. В качестве получаемого прядением из расплава компонента совместно формуемого материала может быть использовано любое множество синтетических полимеров. Например, в некоторых аспектах могут быть использованы термопластические полимеры. Некоторые примеры подходящих термопластических материалов, которые могут быть использованы, включают полиолефины, например полиэтилен, полипропилен, полибутилен и подобные полимеры; полиамиды; и сложные полиэфиры. В одном из аспектов термопластический полимер представляет собой полипропилен. Некоторые примеры совместно формуемых материалов рассмотрены в патентах US 4100324, Anderson, et al.; US 5284703, Everhart, et al.; и US 5350624, Georger, et al.; содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки в том объеме, который согласуется (т.е. не противоречит) настоящему изобретению. Образцы совместно формуемых материалов, используемые в представленном примере, были получены с использованием приблизительно 10-15% масс. полимерных волокон, приблизительно 15% масс. целлюлозной массы и приблизительно 70-75% масс. сорбита. Полотно было сформовано на листе подложки из материала спанбонд.

Как показано на Фиг. 10, при воздействии жидкости на каждый из образцов, понижение температуры определяли с помощью способа определения температуры листовых материалов, рассмотренного в настоящем описании. В течение десяти минут температура совместно формуемого материала вновь быстро становилась равной температуре окружающей среды (см. величина понижения температуры от -1 до -0,2). В течение того же времени величина понижения температуры, создаваемая образцом пленки, в которую был добавлен ксилит, составляла от приблизительно -0,3 до -0,9. Также в течение того же времени величина понижения температуры, создаваемая образцом пленки, в которую была добавлена мочевина, резко изменялась от -0,7 до -1,4. В отличие от двух других образцов, максимальное охлаждение образца, содержащего мочевину, достигалось спустя приблизительно 3,5 минуты, и при этом величина понижения температуры составляла -1,6. Период охлаждения, создаваемый многослойной охлаждающей пленкой, содержащей мочевину, был продолжительным и составлял от десяти до двадцати минут. Как показано на диаграмме, образец, содержащий мочевину, нагревался постепенно. Напротив, величина понижения температуры, создаваемая совместно формуемым материалом, была гораздо ниже, и период охлаждения намного короче, чем у многослойной охлаждающей пленки, содержащей мочевину.

Пример 2

Данные, представленные на Фиг. 11, показывают, что совместно формуемый материал обеспечивает практически мгновенное охлаждение и вновь принимает комнатную температуру. Частично это происходит потому, что агент, создающий ощущение холода, легко растворим и поглощает тепло. Кроме того, охлаждение происходит за счет испарения. Агент, создающий ощущение холода, поглощается впитывающей внутренней частью, что снижает величину охлаждения. Низкая эффективность охлаждения, демонстрируемая совместно формуемым материалом, частично может объясняться уносом агента, создающего ощущение холода, под действием жидкости в другие части впитывающего изделия. Кроме того, эффект охлаждения, создаваемый при растворении агента, создающего ощущение холода, может быть замаскирован теплом выброса жидкости из организма.

Напротив, пленка согласно настоящему изобретению обеспечивает относительно долговременный и более регулируемый эффект охлаждения. Как показано на Фиг. 11, эффект охлаждения, создаваемый многослойной пленкой, длится дольше и имеет более высокую эффективность, поскольку создающие ощущение холода агенты, остающиеся в изделии, удерживаются внутри охлаждающего многослойного материала с помощью поверхностного слоя.

Пример 3

На Фиг. 12 представлены параметры пленки ABA (средний слой и два поверхностных слоя), два слоя которой включают разные компоненты. Поверхностный слой изготовлен из смеси этилвинилацетата (ЭВА) и водорастворимого термопластического крахмала GlucoSol. Средний слой получен из агента, создающего ощущение холода, и полимерного связующего вещества (например, полиэтиленгликоля). Предположили, что при изменении концентрации каждого из указанных компонентов также изменяются физические свойства материала.

Из диаграммы, представленной на Фиг. 12, видно, что по мере повышения концентрации крахмала снижается прочность пленки. Из диаграммы понятно, что предельная нагрузка в поперечном направлении (направлении, перпендикулярном направлению движения листа при обработке, англ. cross direction, сокращенно CD) пленки, содержащей пятьдесят процентов крахмала, составляет менее 20 г-силы/мил, что нежелательно с точки зрения получения требуемого предела прочности на растяжение. Предел прочности на растяжение определяли в соответствии с испытанием на предел прочности на растяжение согласно ASTM, рассмотренным в настоящем описании.

Пример 4

На Фиг. 13 представлена диаграмма поглощения воды различными образцами пленки. Поскольку разные образцы пленки имели разные свойства, в соответствии с испытанием по поглощению воды, рассмотренным в настоящем описании, было определено количество воды, поглощаемое пленками, имеющими следующие содержания крахмала: 14%, 25%, 43% и 50%. Количество воды, поглощаемой пленками, содержащими 50% масс. крахмала, значительно превышало соответствующий показатель других образцов.

Пример 5

На Фиг. 14 показано, что по мере повышения концентрации ПЭГ замедляется скорость охлаждения среднего слоя, и получаемая эффективность охлаждения прямо пропорциональна количеству агента, создающего ощущение холода, в пленке. Таким образом, скорость охлаждения можно регулировать, изменяя процентное отношение содержание агента, создающего ощущение холода, к содержанию ПЭГ в среднем слое. Из диаграммы ясно, что эффективность охлаждения, создаваемая средним слоем, содержащим 80% ксилита и 20% ПЭГ, сравнима с эффективностью охлаждения, создаваемой 100% ксилитом.

Способы испытаний

Если не указано иное, все испытания проводили при температуре 23±2°C и относительной влажности 50±5%.

Определение толщины

Величину толщины выбранной части или детали изделия определяли с помощью толщинометра, например, показанного на Фиг. 16. Толщинометр 2310 включает гранитное основание 2320 и прижимной стержень 2330; гранитное основание имеет плоскую и гладкую верхнюю поверхность 2322. Подходящим гранитным основанием является гранитное основание Starret, модель 653G (поставляемое The L.S. Starrett Company, местонахождение предприятия - Athol, Massachusetts, США) или эквивалентное основание. На одном из концов 2342 прижимного рычага 2340 закреплен прижимной стержень 2330, а на противоположном конце 2344 прижимного рычага 2340 закреплен цифровой индикатор 2350. Подходящий индикатор представляет собой электронно-цифровой индикатор Mitutoyo ID-H, серия 543 (поставляемый Mitutoyo America Corp., местонахождение предприятия - Aurora, Illinois, США) или эквивалентный индикатор. Вниз от индикатора 2350 направлен плунжер 2360, способный перемещаться в вертикальном направлении.

Для выполнения определения блок 2370 длиной 50 мм и шириной 44 мм помещали на гранитное основание 2320. Блок 2370 изготовлен из акрилового полимера и имеет плоскую и гладкую по меньшей мере нижнюю поверхность 2372. Толщину и массу блока 2370 выбирают таким образом, чтобы давление на образец, оказываемое толщинометром 2310, составляло 0,69 кПа (0,1 psi). Затем толщинометр 2310 осторожно опускают таким образом, чтобы нижняя поверхность 2362 плунжера 2360 находилась в непосредственном контакте с верхней поверхностью 2374 блока 2370 на пересечении продольной 1 и поперечной 2 осей симметрии блока 2370, и длину плунжера уменьшают приблизительно на 50%. Затем величину на цифровом индикаторе 2350 обнуляют, нажимая кнопку 2357 "ноль". Цифровой дисплей 2355 цифрового индикатора 2350 должен показать "0,00 мм" или близкое значение. Затем толщинометр 2310 поднимают, и блок 2370 удаляют. Испытуемый образец помещают на верхнюю поверхность 2322 гранитного основания 2320, и блок 2370 осторожно помещают на верхнюю поверхность испытуемого образца таким образом, чтобы блок 2370 по существу находился на пересечении продольной 1 и поперечной 2 осей симметрии образца. Затем толщинометр 2310 вновь осторожно опускают на блок 2370 таким образом, чтобы нижняя поверхность 2362 плунжера 2360 находилась в непосредственном контакте с верхней поверхностью 2374 блока 2370 на пересечении продольной 1 и поперечной 2 осей симметрии блока 2370, и длину плунжера уменьшают приблизительно на 50%, создавая давление 0,69 кПа (0,1 psi). Спустя 3 секунды записывают показания цифрового дисплея 2355 с точностью до 0,01 мм.

Измерение температуры листовых материалов (пленки, совместно формуемого материала, многослойного материала)

Способ сравнения эффективности охлаждения различных листовых материалов состоит в следующем.

В термоизолированный стакан помещают образец листа сигнального композиционного материала размерами 3 дюйма × 3 дюйма (что приблизительно составляет 7,62 см × 7,62 см) и 30 мл деионизованной воды. Для измерения изменения температуры на поверхность листа композиционного материала помещают зонд для измерения температуры.

Определение предела прочности на растяжение

Для определения предела прочности на растяжение применяют испытание ASTM D638-08. Образцы каждой пленки вырезают в машинном направлении (направлении, параллельном направлению движения листа при обработке, англ. machine direction, сокращенно MD) и в поперечном направлении (CD) из краевой и центральной частей.

Определение количества поглощаемой воды

Образец сигнального композиционного материала размерами 1 дюйм × 1 дюйм (приблизительно 2,54 см × 2,54 см) помещают в химический стакан, содержащий 50 мл 0,9%-ного солевого раствора на 1 час. Для расчета процентного содержания поглощенной воды массу образца измеряют до и после воздействия солевого раствора. При повышении концентрации крахмала повышается количество поглощаемой воды. Крахмал повышает гидрофильность, что позволяет материалу поглощать большее количество воды.

Следует понимать, что детали приведенных выше примеров представлены для иллюстрации изобретения и не ограничивают объем настоящего изобретения. Несмотря на то что подробно выше были описаны лишь некоторые примеры осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в примеры может быть внесено множество изменений, не влияющих существенно на новизну и полезный эффект настоящего изобретения. Например, признаки, рассмотренные при описании одного примера, могут быть внесены в любой другой пример осуществления изобретения. Несмотря на то что выше в иллюстративных целях были рассмотрены трусы для приучения ребенка к туалету, следует понимать, что сигнальный композиционный материал согласно настоящему изобретению пригоден для помещения в другие впитывающие изделия личной гигиены, например женские гигиенические прокладки, предметы одежды для страдающих недержанием и подобные изделия.

Соответственно, все такие модификации включены в объем настоящего изобретения, определенный в пунктах нижеследующей формулы изобретения и их эквивалентах. Дополнительно, следует понимать, что может быть создано множество примеров осуществления, в которых реализуются не все полезные эффекты некоторых примеров осуществления, в частности, предпочтительных примеров осуществления; тем не менее, отсутствие определенного полезного или технического эффекта не обязательно означает, что такой пример осуществления не включен в объем настоящего изобретения. Поскольку в описанные выше конструкции могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения, следует понимать, что все изложенное выше описание приведено для иллюстрации и имеет неограничивающий характер.

Реферат

Изобретение относится к сигнальным устройствам, обеспечивающим ощущение холода. Способ получения сигнального композиционного материала для впитывающего изделия включает совместную экструзию полимерного поверхностного слоя и первого стимулирующего слоя с образованием пленки, где первый стимулирующий слой включает связующее вещество и агент, создающий ощущение холода, и где агент, создающий ощущение холода, составляет от 50 до 98 процентов от массы первого стимулирующего слоя, и при этом полимерный поверхностный слой составляет от 2 до 10 процентов от общей массы сигнального композиционного материала. Изобретение обеспечивает увеличение содержания активного материала. 14 з.п. ф-лы, 17 ил., 5 пр.

Формула