ЛИСТ, АБСОРБИРУЮЩИЙ ЖИДКОСТЬ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБСОРБИРУЮЩЕГО ЖИДКОСТЬ УПРУГОГО ЛИСТА, ОДНОРАЗОВОЕ СЛОИСТОЕ АБСОРБИРУЮЩЕЕ ЖИДКОСТЬ ИЗДЕЛИЕ, УПАКОВОЧНОЕ ИЗДЕЛИЕ И ТАМПОН, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АБСОРБИРУЮЩЕГО ЖИДКОСТЬ ЛИСТА, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 1998 года по МПК A61L15/20 A61F13/15 

Изобретение относится к изготовления структур для абсорбирования экссудатов организма. В частности, изобретение касается листа, абсорбирующего жидкость способа изготовления абсорбирующего жидкость гибкого и упругого листа, одноразового слоистого абсорбирующего жидкость изделия такого как, например, гигиеническая салфетка, тампоны, пеленки, прокладки для страдающих недержанием, короткие подштаники для взрослых, повязки для ран и т.п. Изобретение касается также способа повышения упругости, абсорбируемости жидкости и гибкости недефибрированного целлюлозного картона, а также упаковочного материала и тампона, изготовленных с использованием абсорбирующего жидкость листа.

Многие одноразовые абсорбирующие изделия используют абсорбирующие сердечники, изготовленные, главным образом, из ворса целлюлозной массы. Такие сердечники являются вообще мягкими, гибкими и абсорбирующими, но стремятся стать объемными и толстыми и имеют плохие капиллярные свойства. Кроме того, материал из ворса целлюлозной массы имеет плохую структурную стабильность, что может привести к сжатию абсорбирующего сердечника или его насыщении жидкостью.

Абсорбирующая структура, обладающая плохими капиллярными свойствами, может увеличить вероятность неисправности абсорбирующего изделия в отношении удерживания и содержания жидкости организма. Экссудаты организма могут локализовываться в определенном месте абсорбирующего сердечника, обладающего плохими капиллярными свойствами, вызывая насыщение этого места, в результате чего избыточная жидкость может вытекать через наружную поверхность абсорбирующего изделия. Эта утечка может контактировать с бельем пользователя и привести к образованию пятен, или контактировать с телом пользователя и вызвать дискомфорт, обусловленный наличием влаги, для возникновения сыпи. Поэтому желательно обеспечить абсорбирующий сердечник для одноразовых абсорбирующих изделий, который мог бы отводить жидкости организма от места их контактирования с ним и распределять их через абсорбирующий сердечник, чтобы более эффективно использовать всю его поверхностную площадь. Улучшенные капиллярные свойства такого абсорбирующего сердечника дают возможность жидкостям двигаться под действием капиллярного давления через поверхностную площадь абсорбирующего сердечника и тем самым позволяют использовать более тонкие сердечники, поскольку благодаря такому капиллярному действию может достигаться больший абсорбирующий объем для абсорбируемых жидкостей организма. Более тонкие абсорбирующие сердечники могут оказаться более удобными для пользователя и менее заметными или очевидными при их ношении под одеждой.

Абсорбирующие сердечники с превосходными капиллярными свойствами, содержание композитные материалы из торфяного моха и древесной массы, описаны, например, в следующих патентах США, приведенных в табл. 1
Предмет изобретения этих патентов приведен здесь для сведения.

В соответствии с тем, что раскрыто в этих патентах, абсорбирующая структура, содержащая торфяной мох в качестве главного абсорбирующего компонента, выполнена в виде листа путем воздушной или влажной укладки волокон. Лист каландрируется для получения относительно тонкой, т.е. порядка 0,025 - 0,25 см толщины, и относительно плотной, т.е. порядка 0,2 - 1,0 г на 1 см³ структуры. Такой абсорбирующий из торфяного моха лист может обрабатываться для повышения его гибкости с целью усиления его потенциального удобства, подвергая лист механическому размягчению, например операции перфорирования-тиснения.

Сформированные таким образом листы торфяного мха имеют очень большое количество мелких пор и капилляров, позволяющих листу абсорбировать и удерживать очень большой объем жидкости. Поры торфяного мха набухают, когда они абсорбируют жидкость, однако это набухание не сопровождается потерей способности для дальнейшего абсорбирования жидкости. Скорее набухание способствует способности листа удерживать жидкость, поддерживая при этом обычно структурную целостность абсорбирующей структуры во время пользования.

Капиллярные или впитывающие свойства описанного дистаторфяного моха позволяют ему иметь высокую абсорбирующую способность, оставаясь при этом относительно тонким.

Хотя листы торфяного моха позволяют получить превосходные абсорбирующие и впитывающие сердечники для одноразовых абсорбирующих изделий, однако они не могут быть экономично изготовлены в местах, где отсутствует сырье, т.е. торфяной мох или сфагнум требуемых возраста, структуры и содержания влаги. Поэтому существует потребность в создании тонкого обладающего высокой абсорбирующей способностью и впитывающего (капиллярного) материала, пригодного для изготовления абсорбирующих сердечников для одноразовых абсорбирующих изделий, который стал бы хорошей заменой для материала из торфяного моха.

Попытки использовать другие целлюлозные материалы, например картон из крафт-целлюлозы, в качестве абсорбирующих сердечников, оказались безуспешными, поскольку они не обладали такой же абсорбирующей способностью, как композитные листы из торфяного моха, но что более важно, картон из крафт-целлюлозы не может быть достаточно размягчен для предназначенного их использования. Хотя гибкость и другие характеристики таких картонов из крафт-целлюлозы могут быть улучшены за счет перфорирования-тиснения, однако такие изделия по-прежнему не будут обеспечивать желаемую комбинацию абсорбирующей способности, скорости проникновения жидкости, скорости впитывания и, что более важно, достаточную степень гибкости для оптимального использования в одноразовых абсорбирующих изделиях.

Целью изобретения является создание абсорбирующего жидкость целлюлозного листа, не использующего торфяной мох в качестве главной абсорбирующей среды, тем не менее он обладает достаточной абсорбирующей способностью, а также относительно коротким временем приема жидкости и проявляет хорошие гибкость и упругость для использования в одноразовых абсорбирующих изделиях, в частности для гигиенических целей. Оптимальная гибкость таких изделий требует, чтобы изделие было удобно мягким и гибким для пользователя, но при этом достаточно жестким и прочным, чтобы противостоять образованию пучков и обрывов, когда подвергаются воздействию механического напряжения в сухом и влажном состояниях.

Другой целью изобретения является обеспечение способа изготовления вышеупомянутого абсорбирующего жидкость целлюлозного листа.

Еще одной целью изобретения является обеспечение одноразового абсорбирующего изделия, использующего вышеупомянутый целлюлозный лист в качестве главного абсорбирующего компонента.

Кроме того, еще одной целью изобретения является способ усиления (повышения) гибкости, упругости и абсорируемости жидкости волокнистого целлюлозного материала.

Традиционно ворс целлюлозной массы изготавливался путем интенсивной механической обработки плотного картона из целлюлозной массы с целью разрыва физических межволоконных связей и образования волокнистой решетки, имеющей большой объем пустот, так называемое "вспушивание". Эта операция обычно называется "разделение на волокна" и осуществляется с помощью дробилки или любого другого подходящего дефибратора. Важным экономическим фактором для любого процесса превращения картона из целлюлозной массы в ворс или пух является стоимость энергии для работы дефибратора. Обычно считается, что независимо от вида оборудования, используемого для превращения, стоимость энергии является важным фактором в общем расходе превращения.

Для уменьшения расхода энергии дефибратора обычно практикуется включать в целлюлозный картон размягчающий агент, предназначенный для уменьшения сил, объединяющих волокна. В результате этого меньше энергии требуется для дефибрирования целлюлозного картона. Наиболее популярные и широко используемые разрыхляющие агенты, имеющиеся в продаже из различных источников, основываются на четвертичных соединениях аммония. В канадском патенте N 1.152.710, выданном Кимберли-Кларк Корпорейшен 30 августа 1983 г., описывается разрыхлитель такого типа. Разрыхляющие агенты также описаны и раскрыты в патентах США N 4.482.429, N 3.972.855, 4.144.122 и N 4.432.833.

Предлагалось также подвергать целлюлозный картон, включая разрыхление, перфорированию-тиснению для уменьшения жесткости картона до приемлемых уровней с целью использования в качестве абсорбирующего сердечника в одноразовом абсорбирующем изделии. Комбинация из разрыхляющего агента и перфорирования-тиснения увеличивает поглощение и гибкость целлюлозного картона.

В качестве заменителя химических разрыхляющих агентов предлагалось вводить в целлюлозный картон структурированные целлюлозные волокна, образующие большого объема упругую структуру, служащую для поддержания определенного расстояния между волокнами целлюлозного материала с целью достижения уменьшения когезионной способности волокнистой решетки. Так, например, в патенте США N 4.853.086, выданном Вейерхаузер Компани 1 августа 1989, описывается способ изготовления таких структурированных целлюлозных волокон. В сущности, способ заключается в разбрызгивании на влажное или частично высушенное полотно из целлюлозных волокон водного раствора гликоля или диальдегида.

За счет включения разрыхляющего агента (для целей данной заявки "разрыхляющий агент" должен объяснять включение любого действия, действующего химически на целлюлозе волокна для уменьшения влияния углеродной связи между волокнами) и структурированных целлюлозных волокон в картон из целлюлозного волокнистого материала создается синергетический эффект, в огромной степени улучшающий упругость, гибкость и абсорбируемость жидкости (для целей настоящей заявки "абсорбируемость жидкости" должна целиком означать способность тела принимать жидкость независимо от того, какой удерживающей жидкость способностью оно обладает). Так, например, передающий слой составной абсорбирующей структуры, предназначенный для дозирования жидкости в слой хранилище, будет описываться как абсорбент жидкости, хотя он обладает относительно слабой удерживающей жидкость способность картона, обеспечивая мягкий упругий с высокой абсорбирующей способностью лист, который может использоваться в недефибрированном виде (для целей настоящей заявки "недефибрированный" должно означать отсутствие распушенного состояния). В частности, это выражение будет описывать волокнистый материал, выполненный как плотное нераспущенное изделие, которое не подвергалось какой-либо механической обработке с целью разделения материала на его волокнистые составляющие. Это выражение должно также описывать распушенный волокнистый материал, который был преобразован в нераспушенное состояние, в качестве абсорбирующего компонента для одноразовых абсорбирующих изделий, например гигиенических салфеток, пеленок, коротких подштанников для взрослых, прокладок для страдающих недержанием, повязок для ран и т.п. Особенно важное преимущество такой абсорбирующей структуры сказывается в том, что не требуется никакого дефибрирования, в результате чего существенно уменьшается стоимость изготовления абсорбирующей структуры.

Разрыхляющий агент взаимодействует со структурированными целлюлозными волокнами, чтобы релаксировать волокнистую решетку целлюлозного материала. Возможное объяснение такому синергетическому действию, которое обеспечивается здесь без какого-либо по существу ограничения области изобретения особой теорией, является то, что разрыхляющий агент действует для ослабления межволоконных связей целлюлозного волокнистого материала, тогда как структурированные целлюлозные волокна обеспечивают благодаря присущей им упругости расширяющее усилие, раздвигающее волокна в сторону друг от друга. Образующаяся волокнистая решетка имеет объем пустот, который достаточно большой, чтобы обеспечить превосходную абсорбирующую способность и высокую скорость приема жидкости, оставаясь при этом ниже уровня, за которым структурная целостность абсорбирующего жидкость листа является компромиссным при использовании. Увеличение межволоконных расстояний также обеспечивает волокнистую решетку возможностью сгибаться под действием небольшого усилия и возвращаться в первоначальное положение после прекращения его действия. Такие характеристики обеспечивают повышенное потенциальное удобство, позволяющее использовать недефибрированный целлюлозный картон в качестве абсорбирующего компонента в одноразовых абсорбирующих изделиях возле тела пользующегося.

В предпочтительном варианте недефибрированный целлюлозный картон содержит структурированный волокнистый целлюлозный материал в количестве порядка от 20 до 80% от массы обезвоженной целлюлозы в картоне. Разрыхляющий агент присутствует в недефибрированном целлюлозном картоне в количестве порядка от 0,05 до 5% от массы обезвоженного картона.

Предпочтительно недефибрированный целлюлозный картон механически размягчается путем перфорирования-тиснения с целью повышения его потенциального удобства.

Исходный материал для изготовления недефибрированного целлюлозного картона предпочтительно выбирают из группы, состоящей из сульфатной, сульфитной разрыхленной беленной или небеленной целлюлозы, термомеханической древесной массы, химической термомеханической древесной массы, дефибрированной (измельченной) древесины, хлопкового пуха (линтеров).

Изобретение предусматривает также способ для изготовления упругого и гибкого абсорбирующего жидкость листа, включающий операцию по включению в недефибрированный картон из целлюлозного волокнистого материала эффективных количеств структурированных целлюлозных волокон и разрыхляющего агента.

В предпочтительном варианте структурированные целлюлозные волокна добавляют в водный раствор целлюлозной массы, предварительно обработанной разрыхляющим агентом. Затем суспензии формируются в полотно и обезвоживают для получения недефибрированного целлюлозного картона.

Изобретение обеспечивает способ для повышения упругости, гибкости, абсорбируемости жидкости недефибрированного картона из целлюлозного волокнистого материала, включающий операцию включения в целлюлозный картон эффективных количеств разрыхляющего агента и структурированных целлюлозных волокон.

Изобретение предусматривает также одноразовое слоистое абсорбирующее жидкость изделие, например гигиеническую салфетку, пеленку, короткие подштаники для взрослых, прокладку для страдающих недержанием, повязку на рану и т.п., содержащее:
a) проницаемый для жидкости покрывающий слой;
b) непроницаемый для жидкости задний слой, расположенный на расстоянии от проницаемого для жидкости покрывающего слоя;
c) абсорбирующий компонент между слоями, включающий недефибрированный картон из целлюлозного волокнистого материала, содержащего эффективные количества разрыхляющего агента и структурированных целлюлозных волокон.

Недефибрированный целлюлозный картон в соответствии с изобретением может быть использован в других абсорбирующих изделиях, например вставках для тампонов, или в качестве влагопоглотителей для использования в упаковочных материалах для поддержания изделий сухими во время транспортировки и хранения.

На фиг. 1 показана деализированное перспективное изображение на уровне волокон недефибрированного целлюлозного картона в сыром виде, т.е. свободном от агентов, препятствующим водородным связям между целлюлозными волокнами; на фиг. 2 - решетка целлюлозного картона с фиг. 1, в которую включены структурированные целлюлозные волокна; на фиг. 3 - идеализированный вид волокнистой решетки, представленной на фиг. 2, в которую включен разрыхляющий агент; на фиг. 4 - изображение операции перфорирования-тиснения для размягчения недефибрированного целлюлозного картона в соответствии с изобретением; на фиг. 5 - вид в вертикальном поперечном сечении перфорирующих валков, образующих первый этап обработки перфорированием-тиснением; на фиг. 6 - частичный вид спереди перфорирующих валков, представленных на фиг. 5 (в тексте допущена опечатка - указана фиг. 6), при этом недефибрированный целлюлозный картон, который должен обрабатываться, не показан, чтобы была видна взаимосвязь между перфорирующими зубьями валков; на фиг. 7 - вид в вертикальном поперечном сечении валков для тиснения в поперечном направлении, которые образуют второй этап обработки перфорированием-тиснением; на фиг. 8 - вид сверху одного из валков для тиснения в поперечном направлении, показывающий также образующийся рисунок тиснения, на недефибрированном целлюлозном картоне; на фиг. 9 - вид в вертикальном поперечном сечении валков для тиснения в машинном направлении, которые образуют третий и последний этапы обработки перфорированием-тиснением; на фиг. 10 - вид сверху одного из валков для тиснения в машинном направлении, показывающий также результирующий рисунок тиснения, образующийся на недефибрированном целлюлозном картоне; на фиг. 11 - изображение гравиметрической системы испытания абсорбируемости (GATS или ГСИВС); на фиг. 12 - перспективный вид установки для проведения процедуры испытания высушивающей способности; на фиг. 13 - перспективный вид установки для проведения процедуры испытания уплотняющей способности под углом в 45^o; на фиг. 14 - частичный перспективный вид гигиенической салфетки, включающей недефибрированный целлюлозный картон.

На фиг. 1 представлен идеализированный перспективный вид в сильно увеличенном масштабе волокнистой решетки 10 недефибрированного картона из целлюлозной массы в сыром виде. Следует иметь в виду, что это изображение является чисто иллюстративным и необязательно должно соответствовать действительной структуре материала целлюлозного картона.

Волокнистая решетка 10 состоит из индивидуальных целлюлозных волокон 12, произвольно ориентированных и объединенных друг с другом водородной связью. Волокна 12 образуют очень плотную и когезионную решетку только с ограниченным количеством пустых объемов между ними. Это оказывается в плохих свойствах абсорбирования жидкости и в жесткой относительно неудобной структуре, делающих целлюлозный картон непригодным для использования в качестве абсорбирующего слоя в одноразовом абсорбирующем изделии, в частности, для гигиенических целей.

Для уменьшения когезионной способности волокнистой решетки 10, главным образом для обеспечения ее механического дефибрирования, известный уровень техники учит включать в волокнистую решетку 10 структурированные целлюлозные волокна, образуя очень объемную упругую структуру, служащую для физического разделения волокон 12 друг от друга.

На фиг. 2 изображена волокнистая решетка 14 недефибрированного целлюлозного картона, содержащего структурированные целлюлозные волокна 16. Последние, образующие пространственную рамного типа структуру, равномерно перемешаны с волокнами 12 и благодаря присущей им упругости смещают на некоторое расстояние волокна 12 друг от друга. Однако считается, что водородная связь между волокнами 12 остается очень прочной и существенно подавляет сопротивление деформации структурированных целлюлозных волокон 16. В результате пространственная рамного типа структура находится фактически в сжатом состоянии, достигая только ограниченного уменьшения когезионной способности волокнистой решетки 14. Снижение структурной целостности волокнистой решетки 14 значительно уменьшает энергию, необходимую для ее механического дефибрирования, однако это существенно не улучшает ее абсорбирующей жидкость способности, упругости и гибкости, чтобы позволить волокнистой решетке 14 быть успешно использованной в качестве абсорбирующего компонента в одноразовом абсорбирующем изделии для гигиенических целей.

На фиг. 3 показан недефибрированный целлюлозный картон, обработанный разрыхляющим агентом и содержащий структурированные целлюлозные волокна 16. Будет очевидно, что волокнистая решетка 18 значительно больше релаксирована, чем волокнистая решетка 14, имея сравнительно большие межволоконные расстояния, что сказывается в большем объеме пустот и увеличившемся общем объеме. Значительное улучшение объемности по сравнению с волокнистой решеткой 14, показанной на фиг. 2, как считается, достигается за счет разрыхляющего агента, подавляющего водородные связи между волокнами, уменьшая силы, обычно сжимающие пространственную рамного типа структуру, образованную структурированными целлюлозными волокнами 16. В результате этого пространственная рамного типа структура расширяет во всех направлениях всю волокнистую решетку.

Волокнистая решетка 18 является очень выгодной для использования в недефибрированном виде в качестве абсорбирующего компонента для одноразового абсорбирующего изделия, например гигиенической салфетки, пеленки, прокладки для страдающих недержанием, коротких подштаников для взрослых, повязок для ран и т. п. Он предлагает исключительные абсорбирующие жидкость свойства, как, например, хорошую емкость и высокую скорость приема жидкости, а также хорошие капиллярные или впитывающие характеристики. Кроме того, он имеет превосходное потенциальное удобство, поскольку является мягким, гибким, обеспечивая абсорбирующее изделие, которое является очень удобным для той части тела, где оно должно использоваться, тем самым создавая хорошие защитные свойства, т. е. возможность соответствовать поверхности тела и образовывать герметичное уплотнение. Кроме того, волокнистая решетка 18 способна поддерживать свою структурную целостность в сухом и влажном состояниях. Далее ее степень сжатия при приеме жидкости является относительно небольшой, тем самым обеспечивая хорошую структурную целостность, когда пропитывается жидкостью.

Некоторые характеристики абсорбируемости жидкости волокнистой решеткой 18 могут приспосабливаться к предназначенному применению путем изменения плотности волокнистой решетки 18. Так, например, за счет уменьшения плотности волокнистой решетки 18 время приема жидкости увеличивается за счет уменьшения удерживающей способности жидкости. Такая структура будет пригодна в качестве передающего слоя в составном абсорбирующем компоненте для дозирования жидкости в слой-хранилище. И наоборот, увеличение плотности будет благоприятствовать требованиям абсорбирования жидкости для слоя-хранилища. Для однослойной абсорбирующей структуры плотность выбирается для обеспечения необходимого баланса между различными характеристиками абсорбирования жидкости.

Недефибрированный целлюлозный картон в соответствии с изобретением изготавливается путем включения в водную суспензию из целлюлозной древесной массы, предварительно обработанную разрыхляющим агентом, структурированных целлюлозных волокон. Процентное содержание структурированных целлюлозных волокон в суспензии составляет порядка от 20 до 80% от массы неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Способ изготовления структурированных целлюлозных волокон 16 здесь описываться не будет, так как он хорошо отражен в патентной литературе. Так, например, в патенте США N 4.853.086 описывается способ изготовления структурированных целлюлозных волокон путем разбрызгивания на влажное или частично высушенное полотно целлюлозных волокон водного раствора гликоля и диальдегида. Указанный патент приведен здесь для сведения.

Материал из целлюлозной древесной массы, обработанный разрыхляющим агентом, является изделием, имеющимся в продаже, которое можно получить, например, у Вейерхаузер Компани под названием N BFA. Это изделие является по существу волокнами крафт-целлюлозы, включающими разрыхляющий агент марки Бероселл 584 (поставляемый Бирол Чеми Компани) в количестве порядка от 0,3 до 0,45% от массы неувлажненного изделия и сформированными в картон путем влажной укладки.

Можно использовать также необработанный материал из целлюлозной древесной массы или в дефибрированном, или недефибрированном состоянии, который обрабатывается разрыхляющим агентом на месте перед приготовлением водной суспензии. Количество разрыхляющего агента, добавляемого в материал из целлюлозной древесной массы, выбирается так, чтобы в недефибрированном целлюлозном картоне (включающем структурированные целлюлозные волокна) разрыхляющий агент присутствовал в количестве порядка от 0,05 до 5% по массе неувлажненного картона. Гидрофильный разрыхляющий агент оказался удовлетворительным для этих целей. (Под "гидрофильным разрыхлителем" подразумевается разрыхляющий агент, который защищает гидрофильный характер целлюлозного материала).

Материал из целлюлозной массы, обработанный выбранным разрыхляющим агентом, превращается в суспензию путем простого диспергирования в воде. Требуемое количество структурированных целлюлозных волокон добавляется в суспензию и процесс завершается путем листования водной суспензии для формирования полотна и его обезвоживания для получения недефибрированного целлюлозного картона. Последние две операции выполняются в соответствии с обычными методами изготовления уложенных во влажном состоянии целлюлозных картон, поэтому подробное описание этих операций представляется не нужным.

Обезвоженное полотно подвергается каландрированию для регулирования плотности конечного изделия. Операция каландрирования повышает плотность недефибрированного целлюлозного картона для усиления удерживающей способности жидкости и капиллярного действия. Как отмечалось раньше, за счет изменения плотности недефибрирования жидкости могут приспосабливаться для удовлетворения особым применениям.

Исходный материал, который должен обрабатываться разрыхляющим агентом для приготовления суспензии из целлюлозного материала, выбирают из группы, состоящей из сульфитной, сульфатной разрыхленной, беленой или небеленой целлюлозы, термомеханической древесной массы, химической термомеханической целлюлозы, измельченной древесины, хлопковых линтеров и их смесей.

Чтобы дополнительно размягчить, сделать менее твердым и улучшить гибкость недефибрированного целлюлозного картона, последний подвергается механическому размягчению путем перфорирования-тиснения.

Операция механического размягчения показана на фиг. 4. Если говорить в общем, то в соответствии с методом перфорирования-тиснения первым перфорируется недефибрированный целлюлозный картон, затем последовательно производится тиснение полученного материала в Y (поперечном направлении) и X (машинном направлении).

Операция "перфорирования" (первый этап), показанная на фиг. 4-6, осуществляется путем пропускания недефибрированного целлюлозного картона между двумя валками 24 и 26, снабженными взаимодействующими и неконтактирующими зубьями 28, перфорирующими материал за счет сдвигающего действия для вскрытия его структуры. Зубья 28 на взаимодействующих валках 24 и 26 выполнены так, чтобы зубья 28а верхнего валка 24 находились вне центра впадины (пустоты), образованной между соседними и выровненными в осевом отношении зубьями 28b и 28с. Сдвигающее или срезающее действие фактически происходит между зубьями 28а и 28с во время взаимного зацепления, осуществляя местное перфорирование недефибрированного целлюлозного картона.

В предпочтительном варианте подрезание, т.е. перекрывание между зубьями 28 перфорирующих валков 24 и 26, устанавливается равным примерно 1,27 мм. Такая настройка может изменяться в зависимости от толщины обрабатываемого материала и других факторов.

Второй этап операции перфорирования-тиснения состоит в тиснении перфорированного недефибрированного целлюлозного картона в поперечном направлении путем пропускания картона между парой валков 30 и 32, снабженных взаимозацепляющимися идущими продольными канавками 34. На фиг. 7 и 8 показаны валки 30 и 32 для тиснения в поперечном направлении, а также структура, которую приобретает недефибрированный целлюлозный картон. Канавки 34 выдавливают линии 35 на каждой поверхности материала за счет местного уплотнения материала под действием механического сжатия.

В предпочтительном варианте взаимовлияние, т. е. перекрывание между канавками 34 валков 30 и 32 устанавливается равным примерно 0,89 мм. Такая настройка может изменяться в зависимости от особых условий работы.

Последний этап операции перфорирования-тиснения состоит в тиснении полученного материала в машинном направлении путем пропускания полотна между параллельными валками 36 и 38, снабженными идущими по окружности и взаимодействующими канавками 40, как показано на фиг. 9 и 10. Это означает перпендикулярное воздействие второго этапа операции, образующего продольные линии 41.

В предпочтительном варианте интерференция между валками 36 и 38 для тиснения в машинном направлении устанавливается равной 0,76 мм. Такая настройка может изменяться в зависимости от особых условий работы.

Обработка перфорированием-тиснением способствует образованию желаемых механических свойств у недефибрированного целлюлозного картона, как например, повышенной гибкости, улучшенного потенциального удобства изделия. Разрезы, выполненные на этапе перфорирования, способствуют вскрытию волокнистой структуры в точных местах, обеспечивая тем самым местный разрыв волокнистых связей, чтобы сделать материал более гнущимся. Линии 35 и 41 образуют миниатюрные шарниры, идущие через всю поверхность недефибрированного целлюлозного картона, чтобы сделать материал более податливым в поперечном и продольном направлениях.

Альтернативой методу перфорирования-тиснения является операция микрогофрирования, которая аналогична перфорированию-тиснению за исключением того, что не производится никакого перфорирования. Абсорбирующая жидкость структура целиком подвергается операции тиснения для образования близко расположенных шарнирных линий. Операция микрогофрирования описана в патентах США NN 4.596.567 и 4.559.050, выданных 24 июня 1986 г. и 17 декабря 1988 г. соответственно Персонал Продакт Компани.

Изобретение описывается с помощью примеров. Однако примеры не ограничивают область изобретения, а должны рассматриваться в контексте с подробным и общим описанием, приведенным выше, чтобы еще лучше понять изобретение.

Физические и абсорбирующие жидкость характеристики образцов материалов, полученные в следующих примерах, приведены в пписании. Различные методы испытаний, которым образцы материалов подвергаются для их характеристики, описаны в также в описании.

Пример 1. Крафт-целлюлоза, обработанная разрыхляющим агентом, который продается фирмой Вейерхаузер Компани под названием N BFA, диспергируется в воде для получения суспензии. Структурированные целлюлозные волокна приготавливаются в соответствии с патентом США N 4.853.086. Структурированные целлюлозные волокна добавляются в суспензию в количестве 25% от массы неувлажненной целлюлозы в суспензии. Суспензия обезвоживается на пластине с отверстиями, а полученное полотно высушивается, каландрируется до 4027/см и размягчается методом перфорирования-тиснения.

Пример 2. Выполняется та же процедура, что и в примере 1, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии повышается до 50% по массе неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Пример 3. Выполняется та же процедура, что и в примере 1, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии повышается до 75% по массе неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Пример 4. Выполняется та же процедура, что и в примере 1, за исключением того, что отсутствует операция перфорирования-тиснения недефибрированного целлюлозного картона.

Пример 5. Выполняется та же процедура, что и в примере 4, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии увеличено до 50% от массы неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Пример 6. Выполняется та же процедура, что и в примере 4, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии увеличивается до 75% от массы неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Пример 7. Выполняется та же процедура, что в примере 1, за исключением того, что отсутствуют операции каландрирования и перфорирования-тиснения.

Пример 8. Выполняется та же процедура, что в примере 7, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии увеличивается до 75% по массе неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Пример 9. Выполняется та же процедура, что в примере 7, за исключением того, что содержание структурированных целлюлозных волокон в водной суспензии увеличивается до 50% по массе неувлажненной целлюлозы в суспензии.

Чтобы обеспечить основу для сравнения абсорбирующих жидкостей свойств образцов материалов в соответствии с примерами 1-9 были взяты три контрольных образца, имеющих известный состав.

Контрольный образец 1. Приготавливается суспензия из 100% крафт-целлюлозы марки N BFA. Суспензия листуется, сушится, каландрируется на 4027 Н/см и подвергается перфорированию-тиснению.

Контрольный образец 2. Выполняется та же процедура, что для контрольного образца 1, за исключением того, что нет перфорирования-тиснения.

Контрольный образец 3. Выполняется та же процедура, что для контрольного образца 1, за исключением того, что нет каландрирования и перфорирования-тиснения.

Материалы из примеров 1-9, а также контрольные образцы 1-3 испытывались для получения следующих характеристик:
a) абсорбирующей способности, см³/г, с помощью гравиметрической системы испытания абсорбируемости GATS или ГСИА) при трех различных давлениях (обозначенных как GATS 1, GATS 2 и GATS 3 в приводимой табл. 2), прикладываемых к образцу;
b) высушивающую способность, см³/г;
c) уплотняющую способность под углом 45^o, %);
d) прочность на разрыв, Н/с;
e) плотность, г/см³.

Описание методов испытаний
GATS 1 (ГСИА).

Цель: определить внутреннюю абсорбирующую жидкость способность листового материала под действием небольшого давления.

Процедура испытаний: как показано на фиг. 11, образец укладывается на пористую пластину в гидравлической связи с емкостью, масса которой постоянно замеряется с помощью электронных весов. К образцу прикладывается равномерное давление в 0,069 кПа. Количество (объем) жидкости, абсорбированной образцом из емкости через пористую пластину через 15 мин, записывается и делится на массу образца для нормирования емкости на единицу массы образца. Установка для автоматического проведения этого испытания имеется в продаже у М/К системы Инк.

Испытываемая жидкость: 1%-ный раствор
GATS 2 (ГСИА).

Цель: определить внутреннюю абсорбирующую способность листового материала под действием значительного давления.

Процедура испытания: используется та же установка, что при испытании ГСИА 1. После завершения испытания ГСИА 1, когда образец полностью загружен жидкостью, давление на образец повышается до 3,448 кПа. Количество жидкости, оставшееся в образце, рассчитывается путем определения обратного потока в емкость и нормализуется на единицу массы образца.

Испытываемая жидкость: 1%-ный раствор NaCl
GATS 3 (ГСИА).

Цель: определить упругость листового материала, загруженного жидкостью.

Процедура испытания: используется та же установка, что при испытании ГСИА 2. После завершения испытания ГСИА 2, величина давления на образец уменьшается до 0,069 кПа. Количество жидкости реабсорбированное образцом замеряется и нормализуется на единицу массы образца. Полученная величина является показателем нормализованного внутреннего объема, повторно впитанного образцом в результате уменьшения давления, что является показателем упругости образца во влажном состоянии.

Высушивающая способность.

Цель: определить обезвоживающую способность или десорбирующую способность абсорбирующего материала за счет капиллярного перемещения испытываемой жидкости в сторону от зоны ее поступления.

Процедура испытания: как показано на фиг. 12, прокладка из целлюлозного ворса или пуха размером 5 х 5 см, имеющая основной (удельный) вес 120 г/м², укладывается на край полосы из образца материала, размером 5 х 18 см. Объем испытываемой жидкости, эквивалентный 3 см³/г из расчета массы полосы образца материала, выливается на прокладку из целлюлозного ворса. Количество жидкости, удерживаемое в прокладке из целлюлозного ворса спустя 30 мин, определяется по разности масс прокладки из целлюлозного ворса в начале и в конце испытания и нормализации на единицу массы прокладки из целлюлозного ворса.

Испытываемая жидкость: 1%-ный раствор NaCl, уплотняющая способность под углом 45^o.

Цель: определение удерживающей жидкость способности абсорбирующего материала путем измерения его способности принимать и удерживать ограниченное выделение жидкости на наклонной плоскости.

Процедура испытания: как показано на фиг. 13, уплотняющая способность образца размером 10 х 18 см измеряется путем взвешивания количества жидкости, которое удерживается в образце, помещенном на плоскость, наклоненную под углом 45^o, на которую количество испытываемой жидкости, в 10 раз превышающее массу образца, выливается из подвешенной бюретки. Последняя полностью контактирует с образцом в точке, удаленной на 6,5 см от ее верхнего конца. Количество жидкости, удерживаемое в образце, выражается в проценте от общего количества поданной жидкости.

Испытываемая жидкость: 1%-ный раствор NaCl, прочность на растяжение.

Цель: определить структурную прочность абсорбирующего материала путем измерения усилия, требующегося для разрыва образца.

Процедура испытания: прочность на растяжение (разрыв) измеряется путем записывания усилия, требующегося для разрыва образца шириной 2,5 см, помещенного между двумя губками, разведенными на 7,6 см и движущимися в стороны с постоянной скоростью.

Цель: определить плотность абсорбирующего материала под действием заданного давления.

Процедура испытания: плотность получают путем измерения массы образца и его деления на его объем (толщина • площадь образца).

Цель: измерить толщину абсорбирующего материала для определения его плотности.

Процедура испытания:
1) недефибрированный и неразмягченный картон: толщина материала картона измеряется с помощью толщиномера ТМ1 при давлении 48,26 кПа с помощью ножки диаметром 1,59 см (Стандарт Таппи Т411 OS-76);
2) недефибрированный размягченный картон: толщина образца замеряется при 0,045 кПа с помощью компрессометра, используя ножку диаметром 5,1 см (ASTM Д-1777).

На фиг. 14 показана гигиеническая салфетка, включающая недефибрированный целлюлозный картон изобретения. Гигиеническая салфетка 42 содержит оболочку 44, образующую внутреннее пространство, в котором размещается абсорбирующий компонент 46. Оболочка 44 содержит проницаемый для жидкости покрывающий слой 48, изготовленный из нетканой ткани или любого другого подходящего пористого полотна, и непроницаемый для жидкости задний слой 50, изготовленный, например, из полиэтиленовой пленки. Покрывающий и задний слои 48 и 50 термогерметизированы друг с другом вдоль их кромок.

Абсорбирующий компонент 48 может иметь однослойную или двухслойную конструкцию. В первом случае, показанном на фиг. 14, абсорбирующий компонент 46 является вставкой, образованной недефибрированным целлюлозным картоном изобретения. Во втором случае (не показан) абсорбирующий компонент имеет верхний слой, называемый передающим слоем, и нижний слой, называемый слоем-хранилищем. Слои располагаются в наложенном друг на друга положении. Недефибрированный целлюлозный картон, в частности, пригоден для использования в качестве передающего слоя благодаря его высокой скорости приема жидкости в сочетании с внутренней гидравлической связью со слоем-хранилищем, изготовленным из любого подходящего материала, обладающего высокими абсорбирующими и удерживающими способностями. В другом варианте недефибрированный целлюлозный картон может приспосабливаться для выполнения роли слоя-хранилища или использоваться в качестве такового путем увеличения его плотности, как описано выше.

Для крепления гигиенической салфетки 42 к нижнему белью пользователя непроницаемый для жидкости задний слой 50 снабжается липкими или клейкими зонами, закрытыми съемными накладками (не показаны).

Гигиенические салфетки, выполненные в соответствии с изобретением, обладают очень высокой абсорбирующей жидкостью, способностью и сравнительно высокой скоростью приема жидкости, что снижает опасность утечки, когда большое количество жидкости внезапно выливается на гигиеническую салфетку. Кроме того, гигиеническая салфетка является тонкой, мягкой и гибкой, в результате чего она удобна для пользователя и хорошо соответствует поверхности тела, к которой она прикладывается для достижения хорошего защитного действия.

Область изобретения не ограничивается описанием, примерами и предполагаемыми здесь использованиями, так как могут иметь место модификации, не отступающие от сущности изобретения.

Применения изделия и способов изобретения для гигиенической и другой медико-санитарной помощи могут достигаться с помощью любых других способов санитарной защиты недержанием медицинским и абсорбентами, известными специалисту сейчас и предполагаемыми в будущем. Таким образом, считается, что изобретение охватывает модификации и изменения изобретения при условии, что они находятся в области прилагаемой формулы.

Лист, обладающий высокой абсорбирующей способностью, гибкий и упругий, содержащий картон из недефибрированных целлюлозных волокон, содержащий 0,05 - 5,0 мас.% количества разрыхляющего агента и структурированных целлюлозных волокон, из которого изготавливают абсорбирующий компонент одноразового изделия, как например, гигиеническая салфетка, пеленка, прокладка для страдающих недержанием, короткие подштанники для взрослых, повязки для ран и тампоны. Изобретение касается также способа изготовления абсорбирующего жидкость листа и одноразового абсорбирующего изделия из него, а также упаковочного изделия. 6 с. и 17 з. п. ф-лы, 2 табл., 14 ил.

1. Абсорбирующий жидкость лист на основе целлюлозы с добавкой разрыхляющего агента, отличающийся тем, что в качестве целлюлозы он содержит недефибрированный целлюлозный картон, структурированный водным раствором гликоля и диальдегида, а количество разрыхляющего агента составляет 0,05 - 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы картона. 2. Лист по п.1, отличающийся тем, что в качестве недефибрированной целлюлозы лист содержит размягченную методом перфорирования-тиснения или микрографирования недефибрированную целлюлозу. 3. Лист по п.1, отличающийся тем, что недефибрированный целлюлозный картон содержит структурированные целлюлозные волокна в количестве порядка 20 80% от массы неувлажненной целлюлозы в картоне. 4. Лист по п.1, отличающийся тем, что разрыхляющий агент является гидрофильным. 5. Лист по п.1, отличающийся тем, что в качестве недефибрированной целлюлозы лист содержит подвергнутый каландрированию целлюлозный картон. 6. Лист по п.1, отличающийся тем, что недефибрированный целлюлозный картон содержит материал, выбранный из группы, состоящей из сульфатной, сульфитной, размягченной, беленой и небеленой целлюлозы, термомеханической древесной массы, измельченной древесины, хлопковых линтеров и их смесей. 7. Способ изготовления абсорбирующего жидкость эластичного листа на основе целлюлозы, обработанной разрыхляющим агентом, отличающийся тем, что дополнительно целлюлозу обрабатывают структурирующим водным раствором гликоля и диальдегида, а в качестве целлюлозы используют недефибрированный картон, причем количество разрыхляющего агента составляет 0,05 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что недефибрированный целлюлозный картон дополнительно размягчают методом перфорирования-тиснения или микрогофрирования. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что недефибрированный целлюлозный картон включает 20 80% структурированного целлюлозного материала от массы неувлажненной целлюлозы. 10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что разрыхляющий агент является гидрофильным. 11. Способ изготовления структурированных целлюлозных волокон путем разбрызгивания на влажное или частично высушенное полотно целлюлозы водного раствора гликоля и диальдегида, отличающийся тем, что затем структурированные волокна вводят в суспензию из целлюлозного материала, предварительно обработанного разрыхляющим агентом, в количестве 0,05 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы с последующим формированием из суспензии полотна, которое потом обезвоживают. 12. Способ по п.7, отличающийся тем, что недефибрированный целлюлозный картон дополнительно каландрируют. 13. Способ по п.7, отличающийся тем, что формируют недефибрированный целлюлозный картон из материала, выбранного из группы, состоящей из сульфатной, сульфитной, размягченной беленой или небеленой целлюлозы, измельченной древесины, хлопковых линтеров и их смесей. 14. Одноразовое слоистое абсорбирующее жидкость изделие, содержащее первый проницаемый для жидкости покрывающий слой, второй абсорбирующий слой на основе целлюлозы и третий непроницаемый слой, отличающееся тем, что в качестве целлюлозы второй абсорбирующий слой содержит недефибрированный целлюлозный картон, структурированный водным раствором гликоля и диальдегида с добавкой разрыхляющего агента в количестве 0,05 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы. 15. Изделие по п.14, отличающееся тем, что недефибрированный целлюлозный картон дополнительно размягчают методом перфорирования-тиснения или микрогофрирования. 16. Изделие по п.14, отличающееся тем, что недефибрированный целлюлозный картон содержит структурированные целлюлозные волокна в количестве порядка 20 80% от массы неувлажненной целлюлозы в картоне. 17. Изделие по п.14, отличающееся тем, что разрыхляющий агент является гидрофильным. 18. Изделие по п.14, отличающееся тем, что слой, содержащий недефибрированный целлюлозный картон, может образовывать как первый, так и второй слой изделия. 19. Изделие по п.14, отличающееся тем, что абсорбирующий компонент имеет единую структуру. 20. Изделие по п.14, отличающееся тем, что абсорбирующий компонент содержит верхний передающий слой и нижний слой-хранилище, при этом недефибрированный целлюлозный картон может образовывать любой один из слоев, передающий или хранящий. 21. Изделие по п.14, отличающееся тем, что изделие может иметь форму гигиенической салфетки, пеленки, прокладки для страдающих недержанием, коротких подштанников для взрослых и повязок для ран. 22. Упаковочный материал, содержащий абсорбирующий лист на основе целлюлозы, отличающийся тем, что в качестве целлюлозы лист содержит недефибрированный целлюлозный картон, структурированный водным раствором гликоля и диальдегида, включающий разрыхляющий агент в количестве 0,05 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы. 23. Тампон, изготовленный из целлюлозного материала, отличающийся тем, что в качестве целлюлозного материала он содержит абсорбирующий жидкость лист, включающий недефибрированный целлюлозный картон, структурированный водным раствором гликоля и диальдегида, и разрыхляющий агент в количестве 0,05 5,0% от неувлажненной массы целлюлозы.