УЛОЖЕННОЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ ПОЛОТНО, СКРЕПЛЕННОЕ ЛАТЕКСОМ, И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2010 года по МПК D04H1/64 A61F13/15 

Область техники

Настоящее изобретение относится к нетканым материалам, которые могут применяться как компонент в производстве впитывающих изделий, таких как одноразовые подгузники, гигиенические салфетки и прокладки для трусов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к впитывающим и распределительным слоям (далее "ADL") и материалам для таких ADL, которые подходят, в частности, для использования с тонкими продуктами, потенциально содержащими относительно высокую концентрацию суперпоглощающего полимерного материала.

Предпосылки изобретения

Одноразовые впитывающие изделия широко представлены в продаже, и потребители привыкли к высокому качеству с точки зрения аккумулирования и удержания жидкостей организма. Однако помимо этого потребители реально ожидают большего удобства при использовании таких изделий, а именно улучшенной сухости этих изделий.

Типично такие изделия содержат несколько поглощающих элементов, причем по меньшей мере один элемент предназначен в первую очередь для аккумулирования жидкости, а по меньшей мере один другой элемент предназначен в первую очередь для приема и/или распределения жидкости.

По меньшей мере аккумулирующий элемент будет часто содержать суперпоглощающий материал, который смешивается с традиционно используемым целлюлозным волокнистым материалом. Такие суперпоглощающие материалы могут поглощать текучую среду во много раз больше собственного веса (например, в 10 или более раз). В современных продуктах используются высокие концентрации суперпоглощающих материалов, то есть концентрации выше 50% от полного веса аккумулирующего элемента. Эти продукты достигают высокой поглощательной способности при очень тонком аккумулирующем элементе и тем самым обычно являются тонкими продуктами в целом. Хотя суперпоглощающие материалы могут запасать очень большие количества жидкости, они часто не способны перенести жидкость из точки попадания в более удаленные области поглощающего изделия и принять жидкость настолько быстро, насколько она может поступать в изделие.

По этой причине применяются впитывающие и распределяющие слои, которые обеспечивают предварительное накопление больших количеств жидкости и которые также часто позволяют распределить жидкость. Тем самым ADL играют ключевую роль в использовании всей поглощательной способности, предоставляемой аккумулирующим элементом.

Впитывающие изделия, содержащие ADL, описаны, например, в документах WO-A-00/151651 или WO-A-2005/016207.

По определению ADL является подслоем, расположенным между верхним слоем и поглощающей внутренней частью, функцией которого является в первую очередь перенос жидких выделений от наружной поверхности конечного продукта, такого как подгузник или женский гигиенический продукт, во внутреннюю часть, обеспечивая быстрое прохождение и низкое повторное увлажнение. Для достижения этих свойств ADL по конструкции обычно является объемным, с открытой структурой, эластичным нетканым материалом, дающим хорошее восстановление формы после прессования, быстро восстанавливающим свою высоту после сжатия. Такие структуры в прошлом делались по способу сухой укладки с игольчатым прочесом с применением БСК (бутадиенстирольного каучука) как имеющего предпочтительную химию застывания и 100%-но извитых полиэфирных волокон.

Аэродинамический способ формирования может осуществляться при более высоких скоростях машины, чем способ сухой укладки с игольчатым прочесом, и дает большую гибкость производителям рулонных товаров в отношении выбора волокон и способа скрепления полотна.

Различные типы ADL уже были описаны в уровне техники. Типично эти материалы содержат целлюлозные волокна, которые были соединены с использованием связующего, как описано в CA-A-2160757. Для изготовления ADL также предлагалась аэродинамическая технология укладки, например, в документах WO-A-2005/016207 и WO-A-2005/041815.

В документе JP-A-09/78423 описана бумага из нетканого материала, полученного добавлением пенистого сшиваемого связующего в нетканое полотно, прессование указанного полотна с указанным связующим между захватами двух валиков для создания градиента концентрации указанного связующего в направлении ширины указанного полотна и термическая обработка бумаги для сшивания указанного связующего.

Документ US-A-5938995 описывает прочное на сжатие полотно на основе целлюлозы, имеющее высокие скорости поглощения. Полотно предпочтительно сделано аэродинамическим способом и требует применения целлюлозных волокон с повышенной жесткостью, которые до формирования полотна были обработаны химическим агентом повышения жесткости, способным воздействовать на сшивку указанных волокон. В качестве связующего используется несшиваемое или сшиваемое полимерное связующее.

Документ US-A-2004/0242106 описывает нетканые материалы, скрепленные выбранным сшиваемым связующим, содержащим звенья винилацетата/этилена и имеющим температуру стеклования менее 10°C. Этот документ описывает уложенное аэродинамическим способом материалы, образованные из смесей целлюлозы и двухкомпонентных синтетических волокон.

Документ US-A-2003/0089443 описывает уложенное сухим способом полотно, содержащее полые синтетические волокна, абсорбент, например распушенную древесную массу, и связующую систему. Описаны разные традиционные связующие латексного типа.

Документ US-A-2003/0003830 описывает уложенное аэродинамическим способом полотно, содержащее синтетические волокна, абсорбент, например распушенную древесную массу, и связующее. Описаны разные традиционные связующие латексного типа. Хотя этот документ раскрывает, что используемое связующее может быть латексной системой, и что латекс может быть осушен и отвержден после нанесения на материал, особое описание отверждающихся латексных систем отсутствует.

Документ US-A-2004/0103970 описывает однослойное уложенное аэродинамическим способом полотно, содержащее полые синтетические волокна, абсорбент, например, распушенную древесную массу, и связующее. Описаны разные традиционные связующие латексного типа.

Документ DE-A-10218259 описывает тисненые, уложенные аэродинамическим способом продукты, включающие слой нетканого материала, который содержит целлюлозные волокна, связующие и суперпоглощающие частицы. Описаны также нетканые материалы, содержащие комбинацию волокон из распушенной целлюлозы, синтетических волокон, латексного связующего и суперпоглощающих частиц. В качестве латексного связующего может использоваться, например, сополимер винилацетата с этиленом.

В документе US-A-3360851 описаны сшиваемые винилацетат-этиленовые дисперсии для применения в качестве сшиваемого связующего для нетканых материалов. В этом документе не раскрывается ни изготовление уложенных аэродинамическим способом материалов, ни применение смесей синтетических волокон и натуральных волокон. Волокна, на которые ссылаются в этом документе, имеют в длину от полдюйма (12,5 мм) до 2,5 дюймов. В материалах, полученных аэродинамическим способом формирования, используются волокна меньшей длины, обычно в диапазоне менее 12 мм.

В документе US-A-5021529 раскрываются самосшивающиеся сополимеры, содержащие звенья N-алкилолакриламида, введенные в основную полимерную цепь. Эти сополимеры могут быть получены как латексы и могут применяться как связующие для нетканых материалов, содержащих синтетические и натуральные волокна. В этом документе не описываются уложенные аэродинамическим способом материалы, но описаны кардные полотна, которые отличаются от материалов, уложенных аэродинамическим способом.

В документе GB-A-2191779 раскрывается способ пропитки нетканого полотна, содержащего натуральные волокна и/или синтетические волокна. В качестве связующего использованы латексы, содержащие карбоксилатный полимер, который был обработан основанием. В этом документе не описываются ни уложенные аэродинамическим способом материалы, ни обработка нетканых материалов сшиваемыми латексами.

Задачей настоящего изобретения является предоставить полотна, которые могут использоваться предпочтительно как впитывающие жидкость слои, причем указанные полотна обладают характеристиками кардного полотна, имеющегося в настоящее время, предлагая одновременно преимущества аэродинамического способа формирования, заключающиеся в сниженных производственных затратах.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к нетканым материалам, которые могут быть использованы в производстве впитывающих изделий, и к впитывающим слоям, пригодным для таких изделий. Более конкретно, изобретение относится к нетканому материалу, содержащему смешанные основы из синтетических и натуральных волокон, скрепленных с помощью выбранных латексов и уложенных путем аэродинамического способа формирования с получением скрепленного латексом аэродинамически уложенного материала (далее "LBAL"). Эти материалы особенно подходят для применения в качестве ADL, например, в средствах индивидуального ухода.

Для получения LBAL-материала, действующего как ADL, данное изобретение исследует влияние на характеристики изменения соотношений между синтетическими волокнами и распушенной целлюлозой, скрепленными сшивкой, и полимерных (гомополимеры и сополимеры) дисперсий на водной основе.

Для создания нетканого материала, используемого как ADL, имеется много переменных параметров. Одним объектом данного изобретения является установление оптимальных соотношений между отдельными компонентами, определяющими нетканый материал, а именно связующим, волокнистой целлюлозой и синтетическим волокном, для получения ADL-структуры высокого качества из LBAL.

Помимо длины и толщины синтетические волокна отличаются уровнем извитости, который делится на прямой - средний - высокий. Высокая извитость позволяет легкое отделение волокон, но замедляет способность к формованию и скорость линии, так как их упругий характер позволяет волокнам "подпрыгивать" внутри блока головок аэродинамической холстоформирующей машины. Волокна со средней степенью извитости являются предпочтительным выбором для аэродинамического способа, предлагая компромисс между легкостью разделения и скоростью линии. Следующей потенциальной переменной является соотношение между длинными и короткими волокнами во всей матрице, так как длинные волокна стремятся уложиться плоско в отличие от коротких волокон (например, 3-5 мм), которые имеют тенденцию ориентироваться вертикально, следовательно, нужно найти оптимум, чтобы сбалансировать свойства упругости и поглощения.

Настоящее изобретение направлено на нетканое, уложенное аэродинамическим способом полотно, содержащее комбинацию синтетических волокон, предпочтительно полиэфирных волокон, и натуральных волокон, предпочтительно волокон из распушенной массы, очень предпочтительно, волокон из распушенной целлюлозы, которые были скреплены нанесением и сшивкой дисперсии сшиваемого полимера, образованного радикальной полимеризацией с виниловыми эфирами как основными мономерами, и образованные полимеры содержат сополимеризованные звенья, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые этерифицированы C₁-C₆ алканолами.

Обычно синтетические волокна не содержат полимеров или комбинаций полимеров, которые плавятся в условиях аэродинамического способа формирования. Таким образом, нетканые материалы по данному изобретению предпочтительно не содержат связующие волокна и/или многокомпонентные волокна с полимерными компонентами, которые плавятся при формировании полотна или во время обработки после формирования полотна.

Нетканое, уложенное аэродинамическим способом полотно по данному изобретению является нетканым материалом типа LBAL с особыми физическими свойствами и способностью к нанесению, которое действует как впитывающий и распределяющий слой.

Нетканый материал является искусственно изготовленным листом, полотном или валяным материалом из направленно или случайно ориентированных волокон, связанных трением, и/или когезией, и/или адгезией, исключая бумагу и продукты, являющиеся ткаными, вязаными, простегнутыми и вязально-прошивными, включающими скрепляющие нити или филаменты, или свалянные путем мокрого помола, с или без дополнительного иглопробивания.

Волокна, использующиеся в нетканых материалах по данному изобретению, имеют искусственное происхождение и дополнительно содержат часть натуральных волокон.

Нетканые материалы по данному изобретению образованы путем хорошо известного аэродинамического способа холстоформирования.

Имеющиеся в продаже волокна обычно имеют диаметры в диапазоне от 0,0001 мм до 0,8 мм.

Нетканые материалы по данному изобретению содержат искусственные волокна (синтетические волокна) в комбинации с волокнами, сделанными природой (натуральные волокна).

Примеры натуральных волокон включают, без ограничений: волокна животного происхождения, такие как шерсть, шелк, мех и волосы, и растительные волокна, такие как целлюлоза, хлопок, лен, парусина и пенька. Натуральные волокна предпочтительно являются целлюлозными волокнами, которые применяются в виде распушенной массы.

Термин "распушенная масса" относится к массе, полученной химической, механической или комбинированной химической и механической обработкой, обычно беленой, которая известна как поглощающая среда, например, в одноразовых подгузниках, наматрасниках и предметах личной гигиены.

Синтетические волокна могут быть, а могут и не быть произведены из натуральных волокон. Примеры синтетических волокон, которые получены из натуральных волокон, включают, без ограничений, вискозу и лиоцель, которые оба получены из целлюлозы, натуральные полисахаридные волокна.

Синтетические волокна, которые не получены из натуральных волокон, могут быть произведены из других натуральных источников или из минеральных источников. Примеры синтетических волокон, которые получены из натуральных источников, включают, без ограничений, полисахариды, такие как крахмал.

Примеры волокон из минеральных источников включают, без ограничений, полиолефиновые волокна, такие как полипропиленовые волокна или полиэтиленовые волокна, полиэфирные волокна и вплоть до полиамидных волокон, которые производят из нефти.

Нетканые материалы по данному изобретению образованы из заготовок волокон, которые аэродинамическим способом укладывают в полотно последовательно через заметные промежутки времени. Аэродинамический способ является способом сухой укладки и известен.

Волокна в нетканом полотне обычно соединены с одним или более соседних волокон в нескольких перекрывающихся точках соединения, называемых междоузлиями. Это включает соединение волокон в пределах каждого слоя и соединение волокон между слоями, если имеется более одного слоя. Волокна могут быть соединены, помимо химического связывания, механическим зацеплением и/или термоскреплением, которое включает такие методы, как аэродинамическое связывание и термоскрепление с использованием нагретых каландров.

Любой материал, содержащий смесь синтетических и натуральных волокон и сшиваемого связующего, подходит для получения нетканого материала согласно настоящему изобретению, при отношениях компонентов, задаваемых указаниями данного описания. Соответствующий материал должен обеспечивать хорошее восстановление формы с точки зрения приложения и удаления внешнего давления.

Предпочтительный материал должен иметь хорошее восстановление при 20°C - температуре, которая считается представляющей комнатную температуру, и тем самым характерна для многих условий транспортировки и хранения. Предпочтительный материал должен, кроме того, иметь хорошую степень восстановления в широком диапазоне температур, а именно при температурах выше 20°C. По-видимому, температура в 45°C может считаться отражающей относительно высокую температуру в условиях хранения, но эта температура по-видимому, может также считаться характерной для верхнего предела температур, встречающихся в условиях носки. Температура 60°C, по-видимому, отражает более экстремальные условия хранения и транспортировки, какие встречаются, в частности, в жарком климате. Впитывающие слои согласно настоящему изобретению не должны терять существенную часть своей способности восстанавливать форму после внешнего давления, когда материал содержится при температуре от 45°C до 60°C соответственно.

Предпочтительные материалы согласно настоящему изобретению должны обладать степенью восстановления формы при 20°C по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75 или 80%. Для предпочтительных материалов степень восстановления при 45°C должна быть по меньшей мере 45%, более предпочтительно 50%, 55% или по меньшей мере 60%.

Согласно настоящему изобретению степень восстановления при 45°C составляет по меньшей мере 65% от степени восстановления при 20°C. Более предпочтительны более высокие степени восстановления, а именно 70%, более предпочтительно 75%, еще более предпочтительно 80% от степени восстановления при 20°C.

Предпочтительный материал должен также даже при 60°C иметь высокие степени восстановления в сравнении со степенью восстановления при 20°C; предпочтительно степень восстановления при 60°C составляет по меньшей мере 50%, более предпочтительно 55%, еще более предпочтительно 60 или 65% от степени восстановления при 20°C.

Степени восстановления материалов, подходящих для впитывающих изделий, а в настоящем контексте - впитывающего жидкость слоя таких впитывающих изделий, являются существенными при разных давлениях. Например, сидящий ребенок будет оказывать давление примерно 2,1 кПа, однако это давление очень сильно зависит от ребенка, который носит подгузник, и от того, как он сидит. Когда впитывающие изделия, например подгузники, перевозятся в пластиковых упаковках, они часто подвергаются давлениям в диапазоне от 6 до 10 кПа. Когда материалы, подходящие для впитывающих жидкость слоев, перевозятся в виде рулонов, они могут подвергаться давлениям до 50 кПа. Не желая привязываться к теории, полагают, что картина восстановления формы материала при очень высоких давлениях характеризует также степень восстановления при пониженных давлениях. То есть, считается, что материал, который обеспечивает отличное качество восстановления при высоких давлениях, которые он испытывает, например, при транспортировке в рулонах, будет также гарантировать отличную картину восстановления, когда его вынут из упаковки и будут носить. Поэтому измерения степени восстановления, которые описаны ниже, проводились при давлении 50 кПа.

Было обнаружено, что аккумулирующие материалы работают лучше всего, если применяется смесь разных волокон. Хотя может использоваться смесь трех или более разных волокон, предпочтительно используется смесь двух волокон. Таким образом, нетканые полотна по настоящему изобретению содержат смесь волокон, включающую по меньшей мере один тип синтетических волокон и по меньшей мере один тип натуральных волокон, в виде нетканого материала, который стабилизирован выбранным сшитым полимерным связующим. Хотя подходит широкий спектр волокон и связующих, было найдено, что определенные материалы дают лучшее восстановление формы, чем другие материалы, и поэтому предпочтительны для материалов согласно настоящему изобретению.

Предпочтительными синтетическими волокнами согласно настоящему изобретению являются полиэфирные волокна, такие как волокна полиэтилентерефталата ("ПЭТ").

Предпочтительными натуральными волокнами согласно настоящему изобретению являются волокна распушенной целлюлозы.

Такая смесь может содержать по меньшей мере от 10 до 90 вес.% синтетических волокон, причем остальную весовую процентную долю составляют натуральные волокна. Очень предпочтительна согласно настоящему изобретению смесь из 40-60 вес.% синтетических волокон и 60-40 вес.% натуральных волокон.

Волокна, используемые для изготовления нетканых материалов по данному изобретению, не усиливаются предварительной обработкой сшивающим агентом. Они подаются как оригинальное сырье, т.е. распушенная масса может быть обработанной или необработанной по своей природе, а синтетический полиэфир обычно подается готовый к использованию вместе с замасливателем, нанесенным на поверхность. Прочность и долговечность материала определяется связующим, когда оно сшивается в процессе формирования нетканого материала.

Предпочтительно, по меньшей мере синтетические волокна будут иметь извитость, предпочтительно спиральную извитость. Под спиральной извитостью здесь имеются в виду любая трехмерная извитость, предпочтительно такая, когда волокна имеют по существу винтовую форму.

Синтетические волокна могут типично варьироваться по толщине от 3 и 30 дтекс, причем предпочтительная толщина составляет от 4 до 12 дтекс, а наиболее предпочтительная от 6 до 8 дтекс. Толщина натуральных волокон рассматривается как "грубость" из-за их неправильной морфологии, причем предпочтительные значения составляют от 2 г на 10000 метров до 10 г на 10000 метров и наиболее предпочтительно от 3 до 5 г на 10000 метров. Значение 3,4 г на 10000 метров соответствует 3,4 дтекс.

Синтетические волокна и натуральные волокна могут быть разной длины, причем предпочтительные синтетические волокна имеют длину 4-25 мм, более предпочтительно длину 3-12 мм и наиболее предпочтительно 5-6 мм. Натуральные волокна обычно короче, чем синтетические, и могут варьироваться в длину от 1,5 до 7 мм, более предпочтительно от 2,5 до 5 мм.

Предпочтительные степени извитости для синтетических волокон составляют от 6 до 20 завитков на дюйм, более предпочтительно от 8 до 12 завитков на дюйм.

Не желая привязываться к теории, считается, кроме того, что спирально извитые волокна очень выгодны благодаря их способности поглощать и распределять жидкость. Считается, что спиральные завитки увеличивают свободный объем во впитывающем элементе, образованном такими волокнами. Часто поглощающее изделие, когда его носят, подвергается определенному давлению, которое оказывается на него тем, кто носит, которое потенциально уменьшает свободное пространство во впитывающем элементе. Иметь хорошую проницаемость и достаточное свободное пространство важно для хорошего распределения и переноса жидкости. Также считается, что спирально извитые волокна обеспечивают хорошую проницаемость при заданном значении толщины волокна в децитексах.

Предпочтительны нетканые полотна, имеющие плотность от 20 до 100, предпочтительно от 30 до 80 и наиболее предпочтительно от 50 до 70 г/м².

Нетканые материалы по настоящему изобретению скрепляются сшитым латексным связующим. Такие латексы известны в уровне техники, но еще не применялись для производства ADL-материалов в аэродинамическом способе холстоформирования вместе со смесью синтетических волокон и натуральных волокон.

Полимерное связующее, использующееся в настоящем изобретении, предпочтительно является сшиваемым эмульсионным полимером. Под "сшиваемым" здесь подразумевается полимер, который способен подвергаться сшивке, либо по механизму самосшивания, любо путем введения в основную полимерную цепь по меньшей мере одного функционального мономера, который может подвергаться пост-полимеризационной реакции сшивки для увеличения молекулярного веса.

Латексы, используемые в качестве связующих в настоящем изобретении, - это полимерные дисперсии на основе поливиниловых эфиров, таких как поливинилацетат, которые содержат сополимеризованные звенья, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые были этерифицированы C₁-C₆ алканолами.

Эти латексы содержат особые сшиваемые или самосшивающиеся сомономеры, которые были введены в основную цепь полимеров при их образовании путем эмульсионной полимеризации, и, кроме того, могут содержать особые сшивающие добавки, которые были добавлены позднее в полимерную эмульсию, например, в виде сшивающих смол, в комбинации с катализаторами сшивания.

Полимерные дисперсии на основе поливиниловых эфиров, в частности поливинилацетата, которые были получены полимеризацией винилацетата в водной эмульсии в присутствии стабилизаторов (защитные коллоиды и/или эмульгаторы), являются продуктом массового производства. Обзоры по получению и применению дисперсий поливинилацетата можно найти в многочисленных ссылках в литературе, таких, например, как Handbook of Adhesives (I. Skeist, ed.), 3 издание, глава 21. Там также описано, например, как широко распространено применение сомономера N-метилолакриламида для получения самосшивающихся винилацетатных полимеров.

Группа эмульсионных полимеров, которые используются как связующие по данному изобретению, образована радикальной эмульсионной полимеризацией виниловых эфиров как основных мономеров и включает сомономеры, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые этерифицированы C₁-C₆ алканолами.

Подходящие основные мономеры - виниловые эфиры включают предпочтительно винилформиат, винилацетат, винилпропионат, винилизобутират, винилпивалат, винил-2-этилгексаноат, виниловые эфиры насыщенных разветвленных монокарбоновых кислот, имеющих от 9 до 11 атомов углерода в кислотном остатке, виниловые эфиры относительно длинноцепочечных насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, такие, например, как виниллаурат или винилстеарат, и виниловые эфиры бензойной кислоты и замещенные производные бензойной кислоты, такие как винил-p-трет-бутилбензоат. Однако из этих мономеров особенно предпочтителен винилацетат.

Указанные виниловые эфиры могут применяться самостоятельно в поливиниловом эфире или же могут находиться в сополимере в смеси наряду с другими. Фракция виниловых эфиров из этой группы, выраженная как доля от полного количества мономеров в сополимере, обычно составляет по меньшей мере 50 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 75 вес.%.

Эмульсионный полимер, применяемый как связующее в соответствии с изобретением, содержит сшиваемые N-метилольные группы, которые введены путем coполимеризации с сомономерами, содержащими N-метилольные группы. Предпочтительными примерами таких сомономеров являются N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-метилолаллилкарбамат, N-метилолмалеимид, N-метилолполиамид малеиновой кислоты и N-метилоламиды ароматических винилкарбоновых кислот, такие, например, как N-метилол-p-винилбензамид. Вместо или в добавление к сомономерам, содержащим N-метилольную группу, могут применяться их производные, которые эферифицированы C₁-C₆ алканолами.

Предпочтительный класс связующих по настоящему изобретению составляют водно-дисперсионные адгезивы, содержащие сополимеризованные звенья N-метилоламидов акриловой кислоты и метакриловой кислоты. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет до 9,0 вес.%.

Дальнейшими сомономерами, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, используемых в качестве связующих по изобретению, являются азотсодержащие сомономеры, которые могут полимеризоваться с виниловыми эфирами, и содержащие N-функциональные группы, за исключением вышеуказанных мономеров, содержащих N-метилольные группы. Они включают, в частности, N-этанол(мет)акриламид, N-пропанол(мет)акриламид, (мет)акриламид, аллилкарбамат, акрилонитрил, N-метилольные эфиры, простые N-алкиловые эфиры или основания Манниха N-метилол(мет)акриламида или N-метилолаллилкарбамата, акриламидогликолевую кислоту и/или ее соли, метилакриламидометоксиацетат, N-(2,2-диметокси-1-гидроксиэтил)акриламид, N-диметиламинопропил(мет)акриламид, N-метил(мет)акриламид, N-бутил(мет)акриламид, N-циклогексил(мет)акриламид, N-додецил(мет)акриламид, N-бензил(мет)акриламид, p-гидроксифенил(мет)-акриламид, N-(3-гидрокси-2,2-диметилпропил)метакриламид, этилимидазолидонметакрилат, N-винилформамид и N-винилпирролидон. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, обычно составляет, если они присутствуют, до 15 вес.%, предпочтительно до 10 вес.%.

Дальнейшими сомономерами с этиленовой ненасыщенностью, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, применяемых в качестве связующих по изобретению и сополимеризуемых с виниловыми эфирами, являются α,β-ненасыщенные кислоты, их примерами являются акриловая кислота и метакриловая кислота, и их сложные эфиры с первично и вторично насыщенными одноатомными спиртами, содержащими от 1 до 32 атомов углерода, примерами являются метанол, этанол, пропанол, бутанол, 2-этилгексиловый спирт, циклоалифатические или полициклические спирты и относительно длинноцепочечные жирные спирты. Также можно использовать α,β-ненасыщенные дикарбоновые кислоты, примерами являются малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота и цитраконовая кислота, и их сложные моноэфиры или диэфиры с насыщенными одноатомными алифатическими спиртами, содержащими от 1 до 28 атомов углерода. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, если они присутствуют, составляет обычно до 25 вес.%, предпочтительно до 15 вес.%.

Дальнейшими сомономерами, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, используемых в качестве связующих в соответствии с изобретением, являются углеводороды с этиленовой ненасыщенностью, такие как этилен или α-олефины, имеющие 3-28 атомов углерода, примерами являются пропилен и/или бутилен, или винилароматические углеводороды, такие как стирол, винилтолуол и/или винилксилен, и галогенированные ненасыщенные алифатические углеводороды, примерами являются винилхлорид, винилфторид, винилиденхлорид и/или винилиденфторид. Фракция этих сомономеров, если они присутствуют, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет обычно до 50 вес.%, предпочтительно до 25 вес.%.

Другими сомономерами, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, используемых в качестве связующих по изобретению, являются сомономеры с полиэтиленовой ненасыщенностью, а следовательно, со сшивающим действием, примерами являются диаллилфталат, диаллилмалеат, триаллилцианурат, тетрааллилоксиэтан, дивинилбензол, бутан-1,4-диолдиметакрилат, триэтиленгликоль диметакрилат, дивиниладипат, аллил(мет)акрилат, винилкротоноат, метиленбисакриламид, гександиолдиакрилат, пентаэритритолдиакрилат и триметилолпропантриакрилат, или смеси двух или более соединений из этой группы могут присутствовать в полимере. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, если они присутствуют, составляет обычно до 10 вес.%, предпочтительно до 2 вес.%.

Дальнейшими сомономерами, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, используемых в качестве связующих по изобретению, являются гидрокси-функциональные эфиры ненасыщенных карбоновых кислот, такие как гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат и их аддукты с этиленоксидом или пропиленоксидом. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет обычно, если они присутствуют, до 25 вес.%, предпочтительно до 15 вес.%.

Другими сомономерами, особенно подходящими для получения эмульсионных полимеров, используемых в качестве связующих по изобретению, являются самосшивающиеся или сшиваемые с помощью карбонильной группы сомономеры из группы, состоящей из диацетонакриламида, аллилацетоацетата, винилацетоацетата и ацетоацетоксиэтил(мет)акрилата. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет обычно, если они присутствуют, до 10 вес.%, предпочтительно до 5 вес.%.

Следующая группа подходящих сомономеров включает мономеры из группы ненасыщенных сульфоновых кислот и их солей, предпочтительно винилсульфоновую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту, эпокси-функциональные сомономеры, такие как глицидилметакрилат и глицидилакрилат, и силикон-функциональные сомономеры, такие как акрилоилоксипропилтри(алкокси)силаны и метакрилоилоксипропилтри(алкокси)силаны, винилтриалкоксисиланы и винилметилдиалкоксисиланы, в которых присутствующие алкоксигруппы могут быть, например, радикалами этокси- и этоксипропиленгликолевых эфиров. Фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет обычно, если они присутствуют, до 10 вес.%, предпочтительно до 5 вес.%.

Фракция сомономерных звеньев, присутствующих в сополимере помимо звеньев винилового эфира, может доходить суммарно до 50 вес.%.

Полимерные дисперсии, использующиеся как связующее в данном изобретении, содержат в качестве стабилизатора по меньшей мере один эмульгатор или комбинацию по меньшей мере одного эмульгатора и по меньшей мере одного защитного коллоида.

В качестве эмульгатора можно применять неионные и/или ионные эмульгаторы в полимерных эмульсиях, использующихся в данном изобретении как связующее. Эти эмульгаторы обычно присутствуют в количестве до 5 вес.% от полного количества мономеров. Подходящие для этой цели соединения можно найти в соответствующих сборниках, известных квалифицированным специалистам, таких как Surfactant Application Directory (D.R. Karsa et al., Ed., Blackie, London 1991) или в Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, volume XIV/1, Makromolekulare Stoffe [Macromolecular Compounds], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, p. 190-208.

Подходящими анионными эмульгаторами являются, например, алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфаты, сульфаты гидроксилалканолов, алкил- и алкиларилдисульфонаты, сульфонированные жирные кислоты, сульфаты и фосфаты полиэтоксилированных алканолов и алкилфенолов, а также сложные эфиры сульфоянтарной кислоты. Подходящими катионными эмульгаторами являются, например, четвертичные алкиламмониевые соли и четвертичные алкилфосфониевые соли.

Примерами подходящих неионных эмульгаторов являются продукты добавления от 5 до 50 молей этиленоксида к линейным и разветвленным алканолом с 6-22 атомами углерода, или алкилфенолов к высшим жирным кислотам, или амидам высших жирных кислот, или первичным и вторичным высшим алкиламинам; а также блочные сополимеры пропиленоксида с этиленоксидом и их смеси.

Примером подходящего защитного коллоида является поливиниловый спирт, в частности поливиниловый спирт со степенью гидролиза 60-100 моль%, предпочтительно от 70 до 98 моль% и с вязкостями (при 20°C) водных растворов крепостью 4 вес.% от 2 до 70 мПа·с.

В качестве защитных коллоидов можно также использовать этерифицированные производные целлюлозы, примерами являются гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза.

Детальное описание дальнейших подходящих защитных коллоидов можно найти в Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, volume XIV/1, Makromolekulare Stoffe [Macromolecular Compounds], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, p. 411-420. Предпочтение отдается преобладающему использованию поливинилового спирта. Доля защитных коллоидов от полного количества мономеров составляет предпочтительно от 1 до 20 вес.%, в частности, от 2 до 14 вес.%.

Предпочтительными сшиваемыми связующими, используемыми в данном изобретении, являются дисперсии сополимеров виниловых эфиров с сшиваемыми группами N-метилолакриламида, которые сшиваются с помощью кислотного катализа в комбинации с сильными водорастворимыми кислотами или их металлическими солями, в частности солями Cr(III), Al(III), Fe(III) и Zr(IV). Эти связующие раскрыты, например, в документах DE 26 20 738 A1, DE 39 42 628 A1, EP 826008 A1 и EP 1170311 A1.

Очень предпочтительный класс связующих, применяющихся в данном изобретении, включает связующие на основе винилацетат-этиленовой эмульсии, содержащей сшивающие группы, предпочтительно группы, выводимые из мономеров, содержащих N-метилол, таких как N-метилолакриламид.

Очень предпочтительно такие связующие на основе винилацетат-этиленовой эмульсии имеют повышенные уровни сшивающего мономера, такого как N-метилолакриламид, получены путем низкотемпературной полимеризации и содержат по меньшей мере 6%, предпочтительно по меньшей мере 7 вес.% звеньев сшивающего мономера. Эти связующие дают нетканые продукты, имеющие высокий предел прочности на разрыв во влажном состоянии, хотя содержат мало (менее 15 ppm) формальдегида. Связующие системы этого типа описаны в US-A-2003/0176133.

Эти очень предпочтительные связующие являются эмульсионными полимерами, содержащими:

a) по меньшей мере 50 вес.% винилацетатных звеньев;

b) от 0 до 40%, предпочтительно от 1 до 40 вес.% этиленовых звеньев;

c) от 6 до 20 вес.% звеньев сшивающего мономера;

d) от 0,1 до 7 вес.% акриламида, метакриламида или их смеси, и

e) от 0 до 40 вес.% других сомономеров.

Другим предпочтительным классом связующих являются сшиваемые гомополимеры винилацетата с таким количеством сшиваемых групп, чтобы получить сшитый полимер с температурой стеклования в диапазоне 25-35°C.

Эмульсии, использующиеся в качестве связующих в данном изобретении, могут быть получены обычными методами периодической, полупериодической или полунепрерывной эмульсионной полимеризации. Предпочтительна периодическая полимеризация, так как она обычно дает полимеры с более высоким молекулярным весом, а полимеры с повышенным молекулярным весом могут привести к связующим с повышенной прочностью. Обычно мономеры полимеризуются в водной среде в присутствии окислительно-восстановительной инициирующей системы и по меньшей мере одного эмульгатора.

Если применяется периодический процесс, мономеры суспендируют в воде и тщательно перемешивают с одновременным постепенным нагревом до температуры полимеризации. За периодом гомогенизации следует период полимеризации, на котором пошагово или постоянно добавляют инициатор и функциональные мономеры, включая N-метилолакриламид. Функциональные мономеры добавляют в реакцию медленно, чтобы минимизировать гомополимеризацию функциональных мономеров и вместо этого способствовать вхождению функциональных мономеров в основную полимерную цепь. Если применяется процедура медленного добавления, мономеры добавляют постепенно в течение всей реакции полимеризации.

Инициирующая система обычно является окислительно-восстановительной системой, которая эффективна для пониженных температур полимеризации. Предпочтительны окислительно-восстановительные системы, использующие персульфатные или пероксидные инициаторы вместе с восстановителем. Для инициирования полимеризации могут применяться пероксидные инициаторы, наиболее предпочтительно гидропероксид трет-бутила (tBHP). Предпочтительно окислительно-восстановительную инициирующую систему добавляют медленно в течение полимеризации. Вместо применения окислительно-восстановительных систем могут быть допустимы также термоинициирующие системы, например азосоединения.

Для регулирования образования радикалов в окислительно-восстановительную систему часто вводят переходный металл, и такие металлы включают соль железа, например хлорид двух- и трехвалентного железа и аммоний железо(III) сульфат. Применение переходных металлов и уровни добавления для образования окислительно-восстановительной системы для полимеризационных сред хорошо известны.

Полимеризация проводится при pH в интервале от 2 до 7, предпочтительно от 3 до 5. Чтобы сохранить диапазон pH, может быть полезным работать в присутствии привычных буферных систем, например в присутствии ацетатов щелочных металлов, карбонатов щелочных металлов, фосфатов щелочных металлов.

Температуры полимеризации обычно находятся в интервале от 20 до 120°C, предпочтительно в интервале от 40 до 95°C, особенно предпочтительно в интервале от 50 до 90°C.

В некоторых случаях могут также применяться регуляторы полимеризации, такие как меркаптаны, хлороформ, метиленхлорид и трихлорэтилен.

Подходящими диспергаторами являются эмульгаторы или комбинация эмульгаторов и защитных коллоидов, обычно использующихся в эмульсионной полимеризации.

Когда используется комбинация эмульгаторов, выгодно использовать относительно гидрофобный эмульгатор в комбинации с относительно гидрофильным агентом.

Количество эмульгатора обычно составляет примерно от 1 до 10, предпочтительно от примерно 2 до примерно 8 весовых процентов мономеров, использующихся в полимеризации.

В добавление к описанным выше эмульгаторам могут применяться также различные защитные коллоиды. Примеры подходящих защитных коллоидов были указаны выше. Вообще, эти коллоиды используются на уровне от 0,05 до 4 весовых процентов от всей эмульсии.

Диспергатор, использующийся в полимеризации, можно добавлять целиком в начальную загрузку, или часть эмульгатора, например, от 25 до 90 процентов его, можно добавлять непрерывно или с перерывами в течение полимеризации.

Реакция полимеризации обычно проводится до тех пор, пока содержание остаточного мономера не будет ниже примерно 1 процента, предпочтительно менее 0,2 процентов. Затем продукт завершенной реакции оставляют охлаждаться до примерно комнатной температуры, одновременно закрывая доступ в атмосферу.

Эмульсии получают и применяют при относительно высоком содержании твердой фазы, например, от 35 до 60 процентов, предпочтительно от 50 до 55 процентов, хотя при желании они могут быть разбавлены водой. Предпочтительно вязкость эмульсии с 50 процентами твердой фазы составляет менее 1000 сП (при 25°C).

Синтетические полимерные связующие, использующиеся в настоящем изобретении, обычно имеют температуру стеклования T_g (измеренную дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC)) в интервале от -60 до +50°C, предпочтительно от -40 до +35°C.

Предпочтительные связующие имеют T_g в интервале от -10 до +30°C, наиболее предпочтительно от -0 до +20°C.

Пленкообразующий полимер присутствует в составе связующего в количестве от 75 до 95 весовых процентов, в расчете на содержание твердых веществ в составе связующего.

Размер частиц латекса можно регулировать количеством используемого неионного или анионного эмульгатора или защитного коллоида. Чтобы получить частицы меньшего размера, используются более высокие количества эмульгаторов. Как общее правило, чем большее количество эмульгатора используется, тем меньше средний размер частиц.

В составе связующего также могут присутствовать другие вспомогательные средства на уровне от 0 до 2 весовых процентов. Другие добавки, которые могут быть введены в состав связующего, включают, без ограничений, вспомогательные средства для образования суспензии, загустители, вещества, предотвращающее слипание, смачиватели, увлажнители, термозагустители, замасливатели, противовспениватели, пеногасители, пенообразователи, красящие добавки, ингибиторы окисления, гасители, противомикробные средства, диспергаторы, антистатики, сшиватели (для улучшения прочности во влажном состоянии), дисперсанты, смазки, пластификаторы, регуляторы pH, модификаторы текучести, промоторы схватывания, водоотталкивающие агенты и их смеси.

Эмульсионные связующие по изобретению применяются для скрепления волокон в нетканый материал. Они используются в процессе изготовления этого продукта, который является формированным аэродинамическим способом, химически связанным и уложенным в сухом состоянии полотном, в отличие от механически скрепленного или термоскрепленного полотна.

Связующее наносится на волокна любым способом, известным в данной области, таким как печать, вспенивание, сатурирование, нанесение покрытия и распыление, затем сушится на паровых сушильных цилиндрах или в печах, как практикуется в настоящее время в производстве нетканых рулонных товаров. Уровни добавленного связующего для нетканых материалов, подходящих для настоящего изобретения, могут составлять от 5 до 40 процентов, предпочтительно от 10 до 30 процентов.

Наиболее предпочтительным будет нанесение связующего на волокна путем напыления в комбинации с сушкой и отверждением в нагретых печах.

Аэродинамически формованные и скрепленные химически нетканые материалы по настоящему изобретению пригодны для приложений, где важны целостность или эластичность во влажном состоянии, для таких как средства личной гигиены, например, носовые платки, подгузники или женские гигиенические продукты.

Очень предпочтительно нетканые материалы по данному изобретению применяются как впитывающие и распределяющие слои в средствах личного ухода.

Эти приложения также являются объектом настоящего изобретения.

Связующее может использоваться для покрытия или обработки нетканых материалов для улучшения прочности и долговечности основы, особенно в контакте с водными или неводными жидкостями.

Без привязки к теории полагают, что такие связующие более эффективны, так как температурная чувствительность степени восстановления для таких связующих снижена по сравнению с другими связующими предшествующего уровня техники.

Предпочтительные нетканые материалы по данному изобретению содержат связующие, которые являются самосшивающимися гомополимерами винилацетата, или самосшивающимися сополимерами винилацетата с этиленом с температурой стеклования в интервале от - 15 до 40°C.

Другие также предпочтительные нетканые материалы по данному изобретению содержат комбинацию синтетических волокон и волокон распушенной целлюлозы.

Предпочтительными синтетическими волокнами являются волокна полиэфирного типа с длиной волокна 3-12 мм, очень предпочтительно 3-6 мм и толщиной 4-12 дтекс.

Полиэфирные волокна могут быть прямыми или извитыми. Целлюлоза, используемая для образования распушенной целлюлозы, может быть обработанного или необработанного типа. Синтетические и целлюлозные волокна могут быть скреплены только связующим с получением нетканого материала типа LBAL.

Предпочтительно эти компоненты могут варьироваться в следующих отношениях сухих веществ (при 100% всех добавок в любой отдельной комбинации):

10-40 вес.% связующего, предпочтительно 20-30 вес.%,

10-90 вес.% распушенной массы, предпочтительно 20-40 вес.%,

10-70 вес.% синтетических волокон, предпочтительно 20-40 вес.%.

Соотношение между волокнами длиной 3-12 мм могут варьироваться в любой комбинации между крайними значениями, т.е. от 0% 3 мм и 100% 12 мм до 100% 3 мм и 0% 12 мм.

Полученный нетканый материал может использоваться как ADL там, где помимо предела прочности на разрыв во влажном и сухом состоянии плюс восстановление формы после сжатия в сухом состоянии требуются эластичность во влажном состоянии, быстрое прохождение жидкости через поверхность и низкие характеристики повторного увлажнения.

Предпочтительные нетканые материалы имеют степень восстановления формы после сжатия в сухом состоянии от 0,36 до 0,85 и степень восстановления формы после сжатия во влажном состоянии от 0,49 до 0,63.

На фиг.1-8 показаны модели откликов различных свойств нетканых материалов по данному изобретению как функция количества связующего, целлюлозной распушенной массы и синтетического волокна, используемых для оптимизации отношений компонентов в предпочтительных композициях.

Фиг.1 показывает зависимость предела прочности на разрыв от указанных переменных.

Фиг.2 показывает зависимость предела прочности на разрыв в сухом состоянии от указанных переменных.

Фиг.3 показывает зависимость сжимаемости в сухом состоянии от указанных переменных.

Фиг.4 показывает зависимость восстановления формы в сухом состоянии от указанных переменных.

Фиг.5 показывает зависимость сжимаемости во влажном состоянии от указанных переменных.

Фиг.6 показывает зависимость восстановления формы во влажном состоянии от указанных переменных.

Фиг.7 показывает зависимость прохождения через поверхность от указанных переменных.

Фиг.8 показывает зависимость повторного увлажнения от указанных переменных.

Данные на этих фигурах показывают, что:

- для прочности в сухом и влажном состоянии отношение длин волокон несущественно и что направление изобар ясно указывает на повышение прочности при увеличении добавки (содержания связующего),

- для сухой сжимаемости отношение длин волокон несущественно и что направление изобар указывает на независимость сухой сжимаемости от содержания связующего,

- для восстановления формы в сухом состоянии отношение длин волокон несущественно и что направление изобар указывает, что на восстановление формы в сухом состоянии влияет содержание распушенной целлюлозы,

- для влажной сжимаемости отношение длин волокон несущественно и что направление изобар указывает на то, что снижение количества синтетических волокон и повышение содержания связующего будет способствовать влажной сжимаемости,

- для восстановления формы во влажном состоянии отношение длин волокон несущественно и что направление изобар указывает на то, что уменьшение количества синтетических волокон и увеличение содержания связующего будет способствовать восстановлению формы во влажном состоянии,

- для прохождения через поверхность отношение длин волокон несущественно,

- для повторного увлажнения (обратного увлажнения) отношение длин волокон несущественно и что направление изобар предполагает, что на обратное увлажнение влияет повышение содержания связующего за счет количества синтетического волокна.

Из этих результатов можно сделать следующие выводы:

1. Повышение уровня полиэфирного волокна вопреки ожиданиям не улучшает существенно эластичность во влажном состоянии.

2. Соотношение между длинными и короткими полиэфирными волокнами, по-видимому, несущественно.

3. На предел прочности на разрыв во влажном и сухом состоянии сильно влияет повышение количества связующего.

Следующие примеры даны для дальнейшей иллюстрации и объяснения настоящего изобретения и ни в коей мере не должны рассматриваться как ограничивающие. Количества, если не указано иное, являются весовыми процентами.

Пример 1

Различные нетканые материалы были получены по технологии аэродинамического холстоформирования, используя в качестве технологических переменных количество связующего, распушенной целлюлозной массы и полиэфирных волокон. Синтетические волокна подразделялись на длинные (12 мм) и короткие (3-5 мм) волокна.

Полное число экспериментальных переменных было равно 4, т.е. связующее/ целлюлоза/ короткие ПЭТ/ длинные ПЭТ.

Было исследовано несколько свойств полученных нетканых полотен. Ими были следующие.

Восстановление формы после сжатия, согласно способу испытаний PE 329, как описано ниже.

Эластичность во влажном состоянии, как описано ниже.

Прохождение через поверхность согласно способу испытания ERT 150.4-99.

Повторное увлажнение согласно способу испытания ERT 150.2-99.

ERT означает EDANA RECOMMENDED TEST (www.edana.org).

Полное число экспериментальных переменных было равно 4, т.е. восстановление формы после сжатия/эластичность во влажном состоянии/ прохождение через поверхность/повторное увлажнение.

В качестве второго теста был определен предел прочности на разрыв согласно ERT 20.2-89.

Восстановление формы после сжатия согласно способу испытания PE 329 определялось следующим образом (данные основаны на образце нетканого материала, нарезанного на куски 5 см × 5 см):

- укладка образцов друг на друга в три слоя;

- измерение калибра в 4 угловых точках + центральной точке;

- помещение полученных образцов между слоями прокладочной бумаги;

- помещение полученных образцов в прокладочной бумаге между деревянными блоками размером 10 см × 10 см;

- нанесение 1820 граммов сверху образца;

- помещение образца в печь на 24 ч при 60°C;

- повторное измерение калибра (сжатие);

- выдерживание образца в течение 2 часов, повторное измерение калибра (восстановление).

Эластичность во влажном состоянии согласно модифицированному способу испытания PE 329 определялась следующим образом (данные основаны на образце нетканого материала, нарезанного на куски 5 см × 5 см):

- укладка образцов друг на друга в три слоя;

- измерение калибра в 4 угловых точках + центральной точке;

- введение в материал деминерализованной воды в количестве, в 10 раз превышающем его сухой вес;

- помещение полученных образцов между слоями прокладочной бумаги;

- помещение полученных образцов в прокладочной бумаге между деревянными блоками размером 10 см × 10 см;

- нанесение 1820 граммов сверху образца;

- выдерживание образца 2 часа при комнатной температуре;

- повторное измерение калибра (сжатие);

- выдерживание образца 2 часа, повторное измерение калибра (восстановление).

Состав нетканых материалов приведен в следующей таблице 1, а свойства указанных нетканых материалов указаны в следующей таблице 2.

Таблица 2 Характеристики нетканых материалов При-мер № Плот-ность (г/м²) Ка-либр (мм) Предел прочности на разрыв в сухом состоянии в MD¹⁾ (Н/5 см) Прочность во влажном состоянии (Н/5 см) в MD Сжимае-мость в сухом состоянии Восстанов-ление в сухом состоянии Эластичность во влажном состоянии (отношения; сжатие) Эластичность во влажном состоянии (отношения; восстанов-ление) Прохождение жидкости через поверхность и обратное увлажнение 1-1²⁾ 56 1,1 38,5 19,2 0,74 0,79 0,42 0,47 2,03/1,44 1-2 54 0,9 34,1 17,8 0,45 0,58 0,34 0,44 4,02/1,45 1-3 56 1,0 15,8 7,6 0,69 0,85 0,34 0,39 4,21/1,37 1-4 53 1,0 23,9 10,3 0,57 0,79 0,32 0,37 2,06/1,34 1-5 55 1,0 23,1 9,0 0,57 0,72 0,33 0,42 4,72/1,29 1-6 53 0,9 22,9 10,2 0,55 0,69 0,33 0,40 4,32/1,42 1-7 53 1,2 13,4 6,5 0,44 0,57 0,27 0,34 4,48/1,18 ¹⁾ MD означает направление машины.
²⁾ Пример 1-1 представляет собой высокопрочный, скрепленный латексом, полученный аэродинамическим способом контрольный образец без полиэфирного волокна.

Пример 2

В этом примере уровень полиэфирных волокон постепенно увеличивали до максимально 50% для дальнейшего изучения более ранних указаний, но повышение уровня синтетического волокна не дает существенного улучшения сжимаемости и восстановления формы во влажном состоянии. Предполагается, что примерно 50% полиэфирных волокон (при 30% добавленного связующего) является максимальным уровнем, который может быть вмещен в структуру LBAL. Выше этого уровня, в целом плохой перенос между формующей головкой и несущим тросом штанги с распыливающими насадками разрывает несвязанные волокна, тем самым останавливая машину. При уровнях целлюлозы, равных или больше 20%, сохраняется достаточная структурная целостность благодаря грубой морфологии поверхности по сравнению с волокнами полиэфирного типа, которые являются скользкими и стремятся разделиться.

Кроме того, вводился более сильный сшивающий винилацетатный (ВА) полимер.

Кроме того, полное количество связующего сохраняли неизменным на уровне 30% во всех сериях, причем в предыдущей серии большее содержание связующего давало наивысшие прочностные характеристики.

Кроме того, внимание было сфокусировано на коротких полиэфирных волокнах, из-за указаний, что соотношение между длинными и короткими волокнами не меняет значительно способность к нанесению.

Состав нетканых материалов приведен в следующей таблице 3, а свойства указанных нетканых материалов указаны в следующей таблице 4.

Таблица 3 Состав нетканых материалов Пример № Тип связующего¹⁾ Распушенная целлюлоза (%) Полиэфирное волокно, полное количество (%) Полиэфирное волокно, короткая фракция (%) 2-1 A 50 20 100 2-2 A 30 40 100 2-3 A 20 50 100 2-4 B 50 20 100 2-5 B 30 40 100 2-6 B 20 50 100 ¹⁾ A=25-135A, представляющий собой сшивающий сополимер ВА/Э, например эмульсии волокна селаниз "Elite ULTRA"
B=25-2862, являющийся сшивающей ВА-дисперсией.

В таблице 2 пример 2-1 является внутренним контролем, сходным с примером 1-2 таблицы 1, но на основе только коротких полиэфирных волокон.

Все полиэфирные волокна, использованные в примерах с 2-1 по 2-6, имели толщину 6,7 дтекс при длине 6 мм.

Фиг.9-12 иллюстрируют свойства нетканых материалов для примеров с 2-1 по 2-6.

Фиг.9 показывает данные по пределу прочности на разрыв.

Фиг.10 представляет данные по эластичности в сухом состоянии.

Фиг.11 представляет данные по эластичности во влажном состоянии.

Фиг.12 представляет данные по прохождению через поверхность и обратному увлажнению.

Из данных, приведенных на фиг.9-12, можно сделать вывод, что:

- применение гомополимерного связующего дает более высокую прочность в сухом состоянии

- повышение уровня полиэфирных волокон влияет на сжимаемость в сухом состоянии и характеристики восстановления формы, причем повышение уровня синтетических волокон, по-видимому, позволяет большее сжатие при приложении силы, но с незначительным снижением степени восстановления. Это свойство с наибольшей вероятностью объясняется большим калибром и более низкой объемной плотностью при эквивалентной поверхностной плотности. Включение поливинилового спирта имеет тенденцию повышать характеристики эластичности в сухом состоянии,

- при увеличении уровня коротких синтетических волокон эластичность во влажном состоянии улучшалась по сравнению с составом материала из примера 1. Включение поливинилового спирта не улучшает эластичность во влажном состоянии.

На основе технических данных, полученных при комбинированном исследовании, получено, что имеется два состава материала, скрепленного связующим из сшиваемого сополимера винилацетата с этиленом, при высокой доле синтетического волокна, которые обнаруживают очень предпочтительные свойства для целевого сектора ADL, а именно нетканые материалы по примеру 2-2 (30% связующее/40% ПЭТ/30% целлюлоза) и нетканые материалы по примеру 2-3 (30% связующее /50% ПЭТ /20% целлюлозы).

Оба обеспечивают достаточную способность к растяжению в комбинации с эластичностью в сухом состоянии плюс лучшие характеристики эластичности во влажном состоянии в комбинированных сериях. Использование избранного сшиваемого гомополимера не дает какого-либо существенного преимущества по сравнению со сшиваемым сополимером винилацетата и этилена.

Настоящее изобретение относится к нетканым материалам, которые могут применяться как компонент в производстве впитывающих изделий. Нетканое полотно, уложенное аэродинамическим способом, содержит комбинацию синтетических волокон и натуральных волокон, которые были скреплены путем нанесения и сшивки дисперсии сшиваемого полимера. Полимер образован свободной радикальной полимеризацией с виниловыми эфирами как основными мономерами, и полученные полимеры содержат сополимеризованные звенья, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые были этерифицированы С1-С6 алканолами. Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что полученный нетканый материал обладает характеристиками кардного полотна, при этом снижаются производственные затраты на его получение. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 табл., 12 ил.

1. Нетканое полотно, уложенное аэродинамическим способом, содержащее комбинацию синтетических волокон и натуральных волокон, которые были скреплены путем нанесения и сшивки дисперсии сшиваемого полимера, который образован свободной радикальной полимеризацией с виниловыми эфирами как основными мономерами, и полученные полимеры содержат сополимеризованные звенья, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые были этерифицированы С₁-С₆ алканолами.

2. Нетканое полотно по п.1, в котором синтетические волокна являются полиэфирными волокнами, предпочтительно волокнами полиэтилентерефталата.

3. Нетканое полотно по п.1, в котором натуральные волокна являются распушенными волокнами.

4. Нетканое полотно по п.3, в котором распушенные волокна являются волокнами распушеной целлюлозы.

5. Нетканое полотно по п.1, в котором используется смесь от 40 до 60 вес.% синтетических волокон с 60:40 вес.% натуральных волокон.

6. Нетканое полотно по п.1, в котором синтетические волокна имеют извитость, предпочтительно спиральную извитость.

7. Нетканое полотно по п.1, в котором сополимеризованные звенья являются звеньями N-метиламидов акриловой кислоты и метакриловой кислоты, и фракция этих сомономеров, выраженная как доля от полного количества мономеров, составляет до 9 вес.%.

8. Нетканое полотно по п.1, в котором дисперсия сшиваемого полимера содержит в качестве стабилизатора по меньшей мере один эмульгатор, предпочтительно анионный эмульгатор и/или неионный эмульгатор.

9. Нетканое полотно по п.8, в котором сшиваемый полимер является сополимером виниловых эфиров с N-метилолакриламидом, который сшивается путем кислотного катализа в комбинации с водорастворимыми сильными кислотами или их металлическими солями, в частности солями Cr(III), Al(III), Fe(III) и Zr(IV).

10. Нетканое полотно по п.8, в котором дисперсия сшиваемого полимера является связующим на основе винилацетат-этиленовой эмульсии, содержащим сшивающие звенья мономеров, содержащих N-метилол, очень предпочтительно звенья N-метилолакриламида.

11. Нетканое полотно по п.10, в котором связующее на основе винилацетат-этиленовой эмульсии содержит сшивающий мономер на уровне по меньшей мере 6 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 7 вес.%, от звеньев сшивающего мономера.

12. Нетканое полотно по п.11, в котором связующее на основе винилацетат-этиленовой эмульсии содержит:
a) по меньшей мере 50 вес.% звеньев винилацетата,
b) от 1 до 40 вес.% звеньев этилена,
c) от 6 до 20 вес.% звеньев сшивающего мономера,
d) от 0,1 до 7 вес.% акриламида, метакриламида или их смеси и
e) от 0 до 40 вес.% других сомономеров.

13. Нетканое полотно по п.1, в котором дисперсия сшиваемого полимера имеет температуру стеклования в интервале от -10 до +30°C, наиболее предпочтительно от 0 до +20°C.

14. Нетканое полотно по п.1, в котором дисперсия сшиваемого полимера является сшивающим гомополимером винилацетата или самосшивающимся сополимером винилацетата с этиленом, включающим полимеризованные звенья, содержащие сшиваемые N-метилольные группы или их производные, которые были этерифицированы C₁-C₆ алканолами, причем сшитые полимеры имеют температуру стеклования в интервале от -10 до +30°C.

15. Нетканое полотно по п.1, в котором синтетические волокна являются волокнами полиэфирного типа с длиной волокна 3-12 мм и толщиной 4-12 дтекс.

16. Применение нетканого материала по п.1 в качестве средства личной гигиены.

17. Применение по п.16, где средство личной гигиены является подгузником или женским гигиеническим продуктом.

18. Применение по п.16, где нетканый материал используется как впитывающий и распределяющий слой в средствах личной гигиены.