УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка имеет приоритет на основании заявки №61/324,982, поданной 16 Апреля 2010 года. Заявка №61/324,982 включена сюда полностью посредством ссылки.
Разработка высоковпитывающих изделий для мочи, крови и жидкостей на основе крови, таких как прокладки и изделия для страдающих недержанием, менструальные прокладки), тампоны, перевязочные материалы, бандаж и хирургические простыни может быть затруднительной. В случае прокладок для страдающих недержанием и менструальных прокладок, например, потребители привыкли ожидать высокого уровня эксплуатационных характеристик в смысле комфорта и облегания, удерживания жидкости, и минимального загрязнения. Главным образом, утечка жидкости из прокладки на нижнее белье считается неприемлемой. Улучшение эксплуатационных характеристик таких прокладок продолжает быть трудной задачей, хотя множество улучшений было сделано как в структурах, так и в материалах, используемых в таких структурах. Предотвращение утечки, особенно вдоль бедер, без ухудшения облегания и комфорта, не всегда соответствует желаемым потребностям потребителя.
Впитывающие структуры имеющихся в настоящее время прокладок, обычно содержат один или более волокнистых слоев для впитывания выпускаемых жидкостей из проницаемого верхнего листа и их распределения в расположенную ниже область хранения. Впитывающие структуры для относительно тонких вариантов продуктов уровня техники включают впитывающий жидкость или принимающий слой, который смежен проницаемому верхнему листу. Этот принимающий слой обычно выполнен из уложенного воздухом полотна или синтетического нетканого материала. Ниже этого принимающего слоя расположена основная впитывающая сердцевина, которая обычно выполнена из уложенного воздухом полотна или полотна влажной укладки.
Впитывающие структуры предшествующего уровня техники, выполненные из волокнистых слоев, имеют множество проблем, одна из них состоит в затруднении при обеспечении соответствующей сухости верхнего листа, такие структуры также имели большую вероятность возникновения загрязнения одежды и тела. Это происходило вследствие того, что впитывающая структура теряет упругость, что приводит к сбиванию прокладки. Такая потеря упругости и последующее сбивание также приводили к тому, что прокладки предшествующего уровня техники обеспечивали ухудшенное прилегание и удобство для пользователя. Вывод о том, что традиционные впитывающие структуры и традиционные впитывающие волокнистые полотна не решали эту проблему, был сделан в патенте США №5849805, Dyer.
Одно из предпринятых решений по замене волокнистого принимающего и впитывающего слоев вспененным материалом, таким как вспененный материал INFINICEL, было использовано в обычных прокладках ALWAYS INFINITY доступных от компании The Procter and Gamble Company, Cincinnati, Ohio. Такие вспененные материал являются более дорогими, чем волокнистые полотна.
Нетканые полотна совместного формования, такие как композитные материалы из матрицы выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала (например, волокон распушенной древесной пульпы), использовали в качестве впитывающего слоя в широком разнообразии применений, включая впитывающие изделия, впитывающие сухие салфетки, влажные салфетки и швабры. Наиболее традиционные полотна совместного формования используют выдуваемые из расплава волокна, образованные из гомополимеров полипропилена. Одна проблема, иногда возникающая с такими материалами совместного формования, однако, состоит в том, что материалы совместного формования могут быть недостаточно упругими, если их подвергать воздействию сгибающих усилий. Например, когда салфетку, изготовленную совместным формованием, сминают, материал совместного формовании может не вернуться к его исходному плоскому, несмятому состоянию. В качестве другого примера, материал совместного формования, используемый в качестве впитывающей сердцевины во впитывающем изделии личной гигиены, может иметь тенденцию к скручиванию.
Таким образом, в настоящее время существует необходимость в улучшенном нетканом полотне материала совместного формования для использования в различных применениях, который демонстрирует повышенную устойчивость к усилиям сгибания и демонстрирует стремление к возвращению в плоское состоянии после того, как он был сложен. Такое улучшенное нетканое полотно совместного формования может быть объединено с различными другими материалами для производства впитывающих композитов следующего поколения для использования во впитывающих изделиях личной гигиены.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения приложили усилия по поиску и разработке в отношении улучшения впитывающих изделий, и разработали впитывающие композиты для использования во впитывающей сердцевине, которые имеют соответствующую упругость во влажном и сухом состоянии и адекватную впитывающую способность, без предшествующего использования дорогих вспененных материалов. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что они могут менять эти свойства посредством комбинирования упругого материала совместного формования с другими материалами для получения улучшенной упругости и впитывающих свойств.
Настоящее изобретение обеспечивает впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем один из первого принимающего слоя и удерживающего слоя включает упругий материал совместного формования. Когда первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, удерживающий слой включает один из распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала высокой плотности, с водородными связями, гидравлически переплетенный материал, композитный материал супервпитывающий полимер/адгезив и вспененный материал. Впитывающий композит может дополнительно включать распределительный слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем распределительный слой включает один из выдуваемого из расплава микроволокнистого материала, гидравлически переплетенного материала и вспененного материала.
Настоящее изобретение также обеспечивает впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, включающий один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, уложенного воздухом материала (называемого материалом суховоздушного формования), полотна материала, соединенного кардочесанием (BCW) и вспененного материала, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования и уложенного воздухом материала (материала суховоздушного формования), распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала с высокой плотностью, с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала, причем один из первого принимающего слоя и удерживающего слоя включает упругий материал совместного формования.
Настоящее изобретение также обеспечивает впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним слоем и нижним слоем, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, включающий упругий материал совместного формования, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, уложенного воздухом материала (материала суховоздушного формования), распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала с высокой плотностью, с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала.
Настоящее изобретение также обеспечивает впитывающее изделие личной гигиены, имеющее верхний лист и нижний лист, причем изделие включает впитывающий композит, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, включающий упругий материал совместного формования, и удерживающий слой, расположенный междуверхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, уложенного воздухом материала, распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала с высокой плотностью, с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала.
Настоящее изобретение также обеспечивает способ выполнения впитывающего изделия личной гигиены, имеющего впитывающий композит, причем способ включает объединение потока впитывающего материала с потоком выдуваемых из расплава волокон с образованием композитного потока; собирание композитного потока на формующей поверхности с образованием упругого нетканого полотна совместного формования; и объединение упругого нетканого полотна совместного формования с верхним листом и нижним листом
Настоящее изобретение также обеспечивает впитывающий композит, приспособленный для использования во впитывающем изделии, имеющем верхний лист и нижний лист причем впитывающий композит включает принимающий слой, включающий вспененный материал, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем принимающий слой имеет множество отверстий в нем, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, при этом удерживающий слой включает упругий материал совместного формования.
Другие признаки и объекты настоящего изобретения описаны здесь более подробно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Описанные выше и другие признаки и объекты настоящего изобретения и способ их получения станут более понятны, и само изобретение будет более понятно со ссылкой на последующее описание, прилагаемую формулу изобретения и сопроводительные чертежи.
Фиг.1 - схематический вид одного объекта способа формирования полотна совместного формования по настоящему изобретению;
Фиг. 2 - изображение конкретных элементов устройства, показанного на Фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в сечении одного объекта текстурированного нетканого полотна совместного формования, образованного в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 - фотография одного объекта текстурированного нетканого полотна совместного формования;
Фиг. 5 - фотография текстурированных нетканых полотен совместного формования по Фиг. 4 после смятия и последующего ослабления;
Фиг. 6 - фотография другого объекта текстурированного нетканого полотна совместного формования;
Фиг. 7 - фотография текстурированных нетканых полотен совместного формования по Фиг. 6 после смятия и последующего ослабления;
Фиг. 8 - схематичный вид сверху с частичным вырезом женского гигиенического изделия, включающего впитывающий композит по настоящему изобретению;
Фиг. 9 - частично схематический вид сбоку женского гигиенического изделия, включающего впитывающий композит по настоящему изобретению;
Фиг.10-схематический вид сверху примера контура узора отверстий на впитывающем композите, используемого при тестировании впитывающего композита по настоящему изобретению; и
Фиг. 11 - схематический вид сверху примера контура впитывающего композита, используемого при тестировании впитывающего композита по настоящему изобретению.
Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и на чертежах предназначено для обозначения одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Специалисту в данной области должно быть понятно, что настоящее описание является описание только примерных объектов и не предназначено для ограничения более широких объектов настоящего изобретения.
Ссылка теперь будет сделана более подробно на различные объекты изобретения один или более примеров которых приведены здесь ниже. Каждый пример приведен для пояснения, а не ограничения изобретения. Действительно, специалисту в данной области будет понятно, что различные модификации и варианты могут быть сделаны в настоящем изобретении, без отхода от объема и сущности изобретения. Например, элементы, показанные или описанные как часть одного объекта, могут быть использованы в другом объекте для получения еще дополнительного объекта. Таким образом, надо понимать, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и варианты.
Используемый здесь термин «нетканое полотно», обычно, относится к полотну, имеющему структуру индивидуальных волокон или нитей, которые переплетаются, но не идентифицируемым образом, как в тканом полотне. Примеры нетканого материала или полотна включают выдуваемые из расплава полотна, полотна фильерного производства, полотна, произведенные кардочесанием, полотна, произведенные воздушным формованием, полотна, произведенные совместным формованием, гидравлически перепутанные полотна и т.д., но не ограничиваются ими.
Как используют здесь, термин «полотно фильерного производства», в общем, относится к полотну, содержащему по существу непрерывные волокна малого диаметра. Волокна формируются выдавливанием расплавленного термопластичного материала через множество мелких, обычно круглых капилляров фильеры с диаметром быстро сокращающихся выдавливаемых волокон, например, эдуктивное вытягивание и/или другими известными фильерными механизмами. Производство полотна, изготовленного процессом фильерного производства описано и показано, например, в Патентах CUT A №. 4,340.563 Appel, и др., 3,692,618 Dorshner, и др., 3,802,817 Matsuki, и др., 3,338,992 Kinney, 3,341,394 Kinney, 3,502,763 Hartman, 3,502,538 Levy, 3,542,615 Dobo, и др., и 5,382,400 Pike, и др., которые включены сюда посредством ссылки для всех целей. Волокна, изготовленные процессом фильерного производства, в общем, не липкие при нанесении на собирающую поверхность. Волокна, изготовленные процессом фильерного производства, имеют диаметр менее чем около 40 микрометров, и часто бывают от около 5 до около 20 микрометров.
Вообще говоря, настоящее изобретение направлено на впитывающий композит, имеющий упругий слой совместного формования и возможно по меньшей мере один или более дополнительных слоев Упругий слой совместного формования, как описано более подробно ниже, образован из упругого нетканого полотна совместного формования, которое содержит матрицу выдуваемых из расплава волокон и впитывающий материал. Впитывающий композит можно использовать в изделиях личной гигиены или других подходящих изделиях.
В качестве одного примера, впитывающий композит может использоваться в качестве впитывающего элемента в женском гигиеническом изделии. Как показано на Фиг8, женское гигиеническое изделие 70 включает отслаиваемую полосу 72, которая адгезивно прикрепляется к обращенной к одежде стороне нижнего листа 76, на одной стороне посредством адгезива 74 для прикрепления к одежде. Другая сторона нижнего листа 76 прикрепляется к впитывающему слою 78 с помощью конструкционного адгезива.
Впитывающий слой 78 прикрепляется к подкладке со стороны тела или к верхнему листу 80. Впитывающий композит 84 по настоящему изобретению может подходящим образом заменять впитывающий слой 78. Предпочтительно, использование впитывающего композита 84 будет предотвращать смятие продукта при его ношении, и, следовательно, улучшать общую эффективность и снижать протечки Другие подходящие конфигурации для формирования впитывающих изделий личной гигиены с материалами впитывающей сердцевины хорошо известны специалистам в данной области. В одном предпочтительном объекте впитывающий композит 84 имеет текстурированную поверхность. Текстурированная поверхность предпочтительно расположена в направлении верхнего листа 80, чтобы способствовать более быстрому приему жидкости и более высокой впитывающей способности впитывающей сердцевины.
Впитывающий композит 84 по настоящему изобретению, расположенный между верхним листом 80 и непроницаемым для жидкости нижним листом 76, включает от одного до трех слоев в дополнение к упругому материалу совместного формования. Как показано на Фиг. 9, впитывающий композит 84 может включать необязательный первый принимающий жидкость слой 86, необязательный второй принимающий жидкость слой 88 или необязательный первый распределительный слой 90 удерживающий слой 94 и необязательный второй распределительный слой 96. Эти слои, в общем, расположены в ориентации «лицом к лицу» со впитывающим композитом 84.
В различных объектах по настоящему изобретению первый принимающий слой 86 может быть шире и/или длиннее, чем удерживающий слой 94 или ему может быть придана форма, отличная от прямоугольной для лучшего соответствия телу при ношении. В другом объекте настоящего изобретения слой, который включает упругий материал совместного формования, может быть самым широким и/или самым длинным слоем. В еще одном объекте настоящего изобретения слой, который включает уложенный воздухом материал, может быть самым широким и/или самым длинным слоем.
По меньшей мере один из первого принимающего и удерживающего слоев 86, 94 включает упругий материал совместного формования, который может функционировать как принимающий жидкость материал или как удерживающий жидкость материал, соответственно. Для объекта, в котором первый принимающий слой 86 включает упругий материал совместного формования, впитывающий композит 84 включает дополнительный слой, который может быть вторым принимающим жидкость слоем 88, первым распределительным слоем 90 удерживающим слоем 94 или вторым распределительным слоем 96. Для объекта, в котором удерживающий слой 94 включает упругий материал совместного формования, впитывающий композит 84 включает дополнительный слой, который может быть первым принимающим жидкость слоем 86, вторым принимающим жидкость слоем 88, первым распределительным слоем 90 или вторым распределительным слоем 96.
Материалы, включенные в каждый слой, описаны ниже более подробно. Первый принимающий слой 86 может включать материал совместного формования, упругий материал совместного формования, уложенный воздухом материал, материал, соединенный кардочесанием (BCW) или вспененный материал и дополнительно может включать распушенную пульпу. Второй принимающий жидкость слой 88 может включать материал, соединенный кардочесанием, уложенный воздухом материал или вспененный материал. Первый распределительный слой 90 может включать гидравлически переплетенный материал, выдуваемый из расплава микроволокнистый материал или вспененный материал. Удерживающий слой 94 может включать материал совместного формования, упругий материал совместного формования или уложенный воздухом материал, каждый из которых может дополнительно включать супервпитывающий материал (SAM). Удерживающий слой 94 может, вместо этого, включать распушенный супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с водородными связями гидравлически переплетенный материал, композитный материал супервпитывающий полимер/адгезив или вспененный материал. Любой из этих материалов удерживающего слоя может дополнительно включать распушенную пульпу. Наконец, второй распределительный слой 96 может включать выдуваемый из расплава микроволокнистый материал, гидравлически переплетенный материал или вспененный материал и, дополнительно, может включать распушенную пульпу.
Впитывающий композит 84 по настоящему изобретению можно использовать в широком разнообразии изделий. Например, впитывающий композит 84 может быть включен во впитывающее изделие, которое может впитывать воду или другие жидкости. Примеры таких впитывающих изделий включают впитывающие изделия личной гигиены, такие как подгузники, обучающие трусы, впитывающее нижнее белье, изделия для страдающих недержанием, женские гигиенические продукты (например, гигиенические прокладки), одежда для плавания, детские салфетки, впитывающие перчатки и т.д.;
медицинские впитывающие изделия, такие как одежда, простыни с выделенным операционным полем, впитывающие простыни, простыни для кроватей, бандажи, впитывающие хирургические простыни и медицинские салфетки; салфетки для сферы общественного питания; изделия одежды; саше; и т.д., но не ограничиваются ими. Материалы и процессы, подходящие для формирования таких изделий, хорошо известны специалистам в данной области Некоторые примеры таких впитывающих изделий описаны в патенте США US 5,649,916, DiPalma и др.; US 6,110,158, Kielpikowski; US 6,663,611, Blaney и др., которые включены сюда посредством ссылки, полностью, для всех целей. Другие подходящие изделия описаны в Патентной Заявке США №2004/0060112 A1, Fell и др., так же в Патенте США №4,886,512 Damico и др.; 5,558,659 Sherrod и др.; 6,888,044 Fell и др.; и 6,511,465 Freibwger и др., все из которых включены сюда посредством ссылки для всех целей. При использовании во впитывающем изделии, впитывающий композит 84 по настоящему изобретению может образовывать компонент впитывающей сердцевины или любой другой впитывающий компонент впитывающего изделия, хорошо известного в данной области техники.
Термин «материал совместного формования» относится к смеси выдуваемых из расплава волокон и впитывающих волокон, таких как целлюлозные волокна, которые могут быть образованы путем воздушного формования выдуваемого из расплава полимерного материала, при этом с одновременным выдуванием подвешенных в воздушном потоке волокон в поток выдуваемых из расплава волокон. Материал совместного формования может также включать другие материалы, такие как супервпитывающие материалы Выдуваемые из расплава волокна и впитывающие волокна (и другие возможные материалы) собирают на формующей поверхности, такой как обеспечивается сетчатой лентой (с отверстиями). Формующая поверхность может включать проницаемый для газа материал, который был размещен на формующей поверхности Материалы совместного формования дополнительно описаны в патентах США US 5,508,102 и 5,350,624, Georger и др., и в US 4,100,324, Anderson, которые включены сюда полностью посредством ссылки в той степени, в которой не противоречат указанному здесь.
Как используют здесь, термин «упругий материал совместного формования», в общем, относится к упругому нетканому слою совместного формования, включающему матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес% до около 99 вес% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес% до около 70 вес% полотна, и кроме того выдуваемые их расплава волокна образованы из термопластиеской композиции которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мольных% до около 99,5 мольных%, и содержание α-олефина от около 0,5 мольных% до около 40 мольных%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 090 грамм на кубический сантиметр, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 грамм за 10 минут, определенную при 230°С в соответствии с испытательной методикой ASTM Test Method D 123 8-Е, хотя из практических соображений можно уменьшать верхний предел диапазона скорости течения расплава.
Выдуваемые из расплава волокна полотна материала совместного формования составляют от 30 вес% до около 99 вес% полотна а впитывающий материал составляет от около 1 вес% до около 70 вес% полотна. Более предпочтительно выдуваемые из расплава волокна нетканого полотна совместного формования составляют от 45 вес% до около 99 вес% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес% до около 55 вес% полотна. Выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, описанной ниже, которая содержит по меньшей мере один сополимер пропилена и α-олефина с определенным содержанием мономера, плотностью, скорости течения расплава и т.д. Выбор конкретного типа сополимера пропилена и α-олефин предоставляет итоговую композицию с улучшенными термальными свойствами для формирования полотна совместного формования. Например, термопластическая композиция кристаллизуется со сравнительно низкой скоростью, тем самым позволяя волокнам оставаться немного липкими во время формирования. Эта липкость может обеспечить множество преимуществ, таких как увеличение возможности выдуваемых из расплава волокон прилипать к впитывающему материалу во время формирования полотна. Выдуваемые из расплава волокна могут составлять от 30 вес% до около 99 вес%, в конкретных вариантах выполнения от около 45 вес% до около 99 вес%, и в более конкретных вариантах выполнения, от около 50 вес% до около 90 вес%, и в еще более предпочтительных вариантах выполнения от около 50 вес% до около 80 вес% полотна совместного формования. Таким образом, впитывающий материал может составлять от около 1 вес% до около 70 вес%, в конкретных вариантах выполнения от 1 вес% до около 55 вес%, и в более конкретных вариантах, от 10 вес% до около 50 вес%, и в еще более предпочтительных вариантах выполнения от около 20 вес% до около 50 вес% полотна совместного формования.
В дополнение к увеличению связующей способности выдуваемых из расплава волокон, термопластичная композиция по настоящему изобретению может также придавать другие преимущества получаемой в результате структуре, изготовленной совместным формованием. В некоторых вариантах выполнения, например, полотно совместного формования может быть наделено текстурой, с использованием трехмерной формирующей поверхности. В таких вариантах выполнения, сравнительно низкая скорость кристаллизации выдуваемых из расплава волокон может увеличить их способность соответствовать контурам трехмерной формирующей поверхности. С момента кристаллизации волокон, однако, выдуваемые из расплава волокна могут достигать степени упругости большей, чем у обычного полипропилена, тем самым позволяя им как удерживать и восстанавливать трехмерную форму, так и высоко текстурированную поверхность на полотне, изготовленном совместным формованием.
Другим преимуществом увеличенной липкости волокон во время формирования может быть повышенная прочность прикрепления слоев между слоями многослойного нетканого плотна совместного формования, приводящая к дополнительной энергии деформации являющейся необходимой для расслаивания слоев. Такая увеличенная прочность прикрепления слоев может сократить или исключить необходимость рельефного тиснения, которое могло отрицательно воздействовать на характеристики листа, такие как, толщина и плотность. Увеличенная прочность прикрепления слоев может быть особенно предпочтительной во время выдачи полотенец, сделанных из многослойного нетканого полотна совместного формования. Текстура, образованная, с использованием трехмерной формирующей поверхности как описано здесь, может дополнительно увеличить прочность прикрепления слоев путем увеличения области контактной поверхности между слоями.
Различные варианты настоящего изобретения теперь будут описаны более подробно.
Термопластическая композиция по настоящему изобретению содержит по меньшей мере один сополимер пропилена и α-олефина, такой как С2-С20 α-олефин, C2-C12 α-олефин и C2-C8 α-олефин. Подходящие α-олефины могут быть линейными или разветвленными (например, одна или более C1-С3 алкильных ответвлений, или арильная группа). Конкретные примеры включают этилен, бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; пентен; пентен с одним или более метальным, этильным или пропильным заместителями; гексен с одним или более метальным, этильным или пропильным заместителями; гептен с одним или более метальным, этильным или пропильным заместителями; октен с одним или более метальным, этильным или пропильным заместителями; нонен с одним или более метальным, этильным или пропильным заместителями; этил, метил или диметил-замещенный децен; додецен; стирол; и так далее. Особенно предпочтительными α-олефин сомономерами являются этилен, бутен (например, 1-бутен), гептен и октен (например, 1-октен или 2-октен). Содержание пропилена таких сополимеров может быть от около 60 мол.% до около 99.5 мол.%, в других вариантах выполнения от около 80 мол.% до около 99 мол.%, и в некоторых вариантах выполнения, от около 85 мол.% до около 98 мол.%. Содержание α-олефина может так же быть в пределах от около 0.5 мол.% до около 40 моль%, в других вариантах выполнения от около 1 мол.% до около 20 мол.%, и в некоторых вариантах выполнения, от около 2 мол.% до около 15 мол.%. Распределение α-олефин сомономера является обычно случайным и равномерным среди отличающихся молекулярным весом фракций, образующих пропиленовый сополимер.
Плотность сополимера пропилена и α-олефина может быть функцией как длины, так и количества α-олефина. Таким образом, чем больше длина α-олефина и больше количество α-олефина присутствует, тем меньше плотность сополимера. В общем случае, сополимеры с более высокой плотностью лучше могут образовывать трехмерные структуры, в то время как сополимеры с меньшей плотностью обладают лучшими эластомерными и упругими свойствами. Таким образом, для достижения оптимального баланса между текстурой и упругостью, сополимер пропилена и α-олефина обычно выбирают так, что он имеет плотность около 0.860 грамм на кубический сантиметр (г/см3) до около 0.900 г/см3, в других вариантах выполнения от около 0.861 до около 0.890 г/см3, и в еще других вариантах выполнения, от около 0.862 г/см3 до около 0.880 г/см3. Кроме того, плотность термопластической композиции обычно выбирают так, чтобы иметь плотность около 0.860 грамм на кубический сантиметр (г/см3) до около 0.940 г/см3, в других вариантах выполнения от около 0.861 до около 0.920 г/см3, и в еще одних вариантах выполнения, от около 0.862 г/см3 до около 0.900 г/см3.
Любой из множества известных способов производства может, обычно, быть использованным для образования сополимера пропилена и α-олефина, используемого в выдуваемых из расплава волокнах. Например, олефиновые полимеры могут быть образованы с использованием свободного радикала или комплексного катализатора (например, Циглера-Натта). Предпочтительно, сополимер образован из комплексного катализатора с единым центром полимеризации, такого как металлоценовый катализатор. Такая катализационная система производит пропиленовые сополимеры, в которых сомономер является случайно распределенным в пределах молекулярного звена и равномерно распределенным среди фракций с различным молекулярным весом. Катализированные с помощью металлоценового катализатора пропиленовые сополимеры описаны, например, в Патентах США №7105609 Datta и др.; 6500563 Datta и др.; 5539056 Yang и др.; и 5596052 Resconi и др., которые включены сюда посредством ссылки для всех целей. Примеры металлоценовых катализаторов включают бис(n-бутилциклопентадиенил)титана дихлорид, бис(n-бутилциклопентадиенил)циркония дихлорид, бис(циклопентадиенил)скандия хлорид, бис(инденил)циркония дихлорид, бис(метилциклопентадиенил)титана дихлорид, бис(метилциклопентадиенил)циркония дихлорид, кобальтоцен, циклопентадиенилтитан трихлорид, ферроцен, гафноцен дихлорид, изопропил(циклопентадиенил,-1-флуоренил)циркония дихлорид, молибдоцен дихлорид, никелоцен, ниобоцен дихлорид, рутеноцен, титаноцен дихлорид, цирконоцен хлорид гидрид, цирконоцен дихлорид, и так далее. Полимеры, изготовленные с использованием металлоценовых катализаторов, обычно, имеют широкий диапазон молекулярного веса. Например, катализированные металлоценом полимеры могут иметь полидисперсные числа (Mw/Mn) меньше 4, контролируемое распределение разветвления коротких звеньев, и контролируемую симметричность молекулярной структуры.
В конкретных вариантах выполнения сополимер пропилена и α-олефин представляет собой около 50 вес.% или более, в дополнительных вариантах выполнения от около 60 вес.% или более, и в других вариантах выполнения, около 75 вес.% или более термопластической композиции, используемой для образования выдуваемых из расплава волокон. В других вариантах выполнения сополимер пропилена и α-олефина представляет собой по меньшей мере около 1 вес.% и менее чем около 49 вес.%, в конкретных вариантах выполнения от по меньшей мере около 1 вес.% и менее чем около 45 вес.%, в дополнительных вариантах выполнения от по меньшей мере около 5 вес.% и менее чем около 45 вес.%, и в еще одних вариантах выполнения, от по меньшей мере около 5 вес.% и менее чем около 35 вес.% термопластической композиции, используемой для образования выдуваемых из расплава волокон. Конечно, другие термопластические полимеры могут также быть использованы для образования выдуваемых из расплава волокон, до тех пор, пока они не оказывают отрицательного влияния на желаемые свойства композита. Например, выдуваемые из расплава волокна могут содержать другие полиолефины (например, полипропилен, полиэтилен и т.д.), полиэфиры, полиуретаны, полиамиды, блок-сополимеры, и т.д. В одном варианте выполнения, выдуваемые из расплава волокна могут содержать дополнительный пропиленовый полимер, такой как гомополипропилен или сополимер пропилена. Дополнительный пропиленовый полимер может, например, быть образованным из по существу изотактического гомополимера полипропилена или сополимера, содержащего равное или меньше чем около 10 весовых процентов другого мономера, то есть, по меньшей мере около 90% веса пропилена. Такой полипропилен может присутствовать в форме привитого, статистического или блок сополимера и может быть преобладающе кристаллизован, поскольку он имеет острую точку плавления выше около 110°С, в других вариантах выполнения около выше 115°С, и в еще одних вариантах выполнения, выше около 130°С. Примеры таких дополнительных полипропиленов описаны в Патенте США №6992159 Datta и др., который включен сюда посредством ссылки для всех целей.
В конкретных вариантах выполнения, дополнительный полимер(ы) может представлять собой от около 0.1 вес.% до около 90 вес.%, в дополнительных вариантах выполнения от около 0.5 вес.% до около 50 вес.%, ив других вариантах выполнения, от около 1 вес.% до около 30 вес.% термопластической композиции. Таким образом, вышеописанный сополимер пропилена и α-олефин может представлять собой от около 15 вес.% до около 99,9 вес.%, в других вариантах выполнения от около 50 вес.% до около 99,5 вес.%, и в еще одних вариантах выполнения от около 70 вес.% до около 99 вес.% термопластической композиции.
Термопластическая композиция, используемая для образования выдуваемых из расплава волокон, может также содержать другие добавки широко известные специалистам в данной области техники, такие как поверхностно-активные вещества, стабилизаторы плавления, стабилизаторы обработки, тепловые стабилизаторы, световые стабилизаторы, антиоксиданты, стабилизаторы термического старения, отбеливающие агенты, и др. Фосфитные стабилизаторы (например, IRGAFOS, коммерчески доступный у Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown, New York и DOVERPHOS, коммерчески доступный у Dover Chemical Corp.of Dover, Ohio) являются примерами стабилизаторов плавления. В дополнение, стабилизаторы из стерически затрудненных аминов (например, CHIMASSORB, коммерчески доступный у Ciba Specialty Chemicals) являются примерами тепловых и световых стабилизаторов. Кроме того, стерически затрудненные фенолы являются широко используемыми в качестве антиоксидантов. Некоторые подходящие стерически затрудненные фенолы включают коммерчески доступные у Ciba Specialty Chemicals (Ciba) под торговой маркой "Irganox®', такие как Irganox® 1076, 1010 или Е 201. При использовании, такие добавки (например, антиоксиданты, стабилизаторы, поверхностно-активные вещества и т.д.) могут каждый присутствовать в количестве от около 0.001 вес.% до около 15 вес.%, в других вариантах выполнения от около 0.005 вес.% до около 10 вес.%, и в еще других вариантах выполнения, от около 0.01 вес.% до около 5 вес.% термопластической композиции, используемой для образования выдуваемых из расплава волокон. Одно или более поверхностно-активное вещество может быть добавлено в полимерную композицию для придания полимерным волокнам большей смачиваемости и улучшения свойств приема жидкости изготовленного совместным формованием материала. Подходящие поверхностно-активные вещества включают катионные, анионные, амфотерные и неионогенные поверхностно-активные вещества. Более конкретно подходящим внутренним поверхностно-активным веществом, являющимся коммерчески доступными у Ciba, является IRGASURF HL 560. При использовании, поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве от около 0.5 вес.% до около 10 вес.%, в следующих вариантах выполнения, от около 1.0 вес.% до около 7.5 вес.%, и даже в последующих вариантах выполнения, от около 1.5 вес.% до около 5 вес.% термопластической композиции, используемой для образования выдуваемых из расплава волокон. Поверхностно-активные вещества могут также быть нанесены на выдуваемые из расплава волокна снаружи как местная обработка.
Посредством выбора некоторых полимеров и их содержания, полученная в результате термопластическая композиция может обладать термическими свойствами, большими, чем полипропиленовые гомополимеры, традиционно используемые в полотнах, полученных выдуванием из расплава. Например, термопластическая композиция является, обычно, более аморфной в природе, чем полипропилен гомополимеры, традиционно используемые в полотнах, полученных выдуванием из расплава. По этой причине, скорость кристаллизации термопластической композиции является более низкой, как измеренная с помощью ее «полупериода кристаллизации» - то есть, время, требуемое для того, чтобы половина материала стала кристаллической. Например, термопластическая композиция обычно имеет полупериод кристаллизации более чем около 5 минут, в других вариантах выполнения от около 5.25 минут до около 20 минут, и даже в других, от около 5.5 до около 12 минут, определенный при температуре 125°С. В противоположном смысле, традиционные полипропилен гомополимеры часто имеют полупериод кристаллизации 5 минут или меньше. Кроме того, термопластическая композиция может иметь температуру плавления («Тп») от около 100°С до около 250°С, в дополнительных вариантах выполнения от около 110°С до около 200°С, и даже в других вариантах выполнения, от около 140°С до около 180°С. Термопластическая композиция может также иметь температуру кристаллизации («Тк») (определенную при скорости охлаждения 10°С/мин) от около 50°С до около 150°С, в других вариантах выполнения от около 80°С до около 140°С, и еще в других вариантах выполнения, от около 100°С до около 120°С. Полупериод кристаллизации, температура плавления, и температура кристаллизации могут быть определены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии («ДСК» ("DSC")) хорошо известной специалистам в данной области техники.
Скорость течения расплава термопластической композиции может также быть выбрана в пределах определенного диапазона для оптимизирования свойств, полученных в результате выдуваемых из расплава волокон. Скорость течения расплава является весом полимера (в граммах), который может быть пропущен через мерное отверстие экструзионного пластомера (2,09 мм (0.0825-дюймового), диаметра) когда подвергается действию 2160 грамм в течение 10 минут при 230°С. Вообще говоря, скорость течения расплава является достаточно высокой для улучшения технологичности расплава, но не такой высокой, чтобы оказывать отрицательное влияние на связующе свойства волокон для впитывающего материала. Таким образом, в большинстве вариантов выполнения настоящего изобретения, термопластическая композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 грамм в 10 минут, в других вариантах выполнения от около 150 до около 3000 грамм в 10 минут, и еще в других вариантах выполнения, от около 170 до около 1500 грамм в 10 минут, измеренную в соответствии с методом тестирования D1238-Е Американского общества по испытанию материалов (ASTM Test Method D1238-Е).
Термин «выдуваемые из расплава волокна» относится к волокнам образованным посредством экструзии расплавленного термопластического материала через множество тонких, обычно круглых, капилляров фильеры в виде расплавленных нитей или волокон в высокоскоростной, обычно нагретый поток газа (например, воздуха), который истончает волокна расплавленного термопластического материала для снижения их диаметра. В конкретном случае процесса совместного формования, поток выдуваемых из расплава волокон пересекается с одним или более потоков материала, которые вводят из другого направления. Затем выдуваемые из расплава волокна и другие материалы переносят с помощью высокоскоростного потока газа и размещают на собирающей поверхности. Распределение и ориентация выдуваемых из расплава волокон внутри образованного полотна зависит от геометрии и условий процесса. При некоторых условиях процесса и оборудовании, полученные в результате волокна могут быть по существу «непрерывными», образованными с несколькими разделениями, поврежденными волокнами или имеющими сужающиеся концы, если множество областей рассматривать через микроскоп при увеличении 10х или 20х. Когда получают «непрерывные» выдуваемые из расплава волокна, боковые стороны отдельных волокон, в общем, будут соответствовать минимальным изменениям в диаметре волокон в рамках длины отдельного волокна. Напротив, при других условиях, волокна могут быть излишне вытянутыми и пряди могут быть повреждены и образовывать ряд неправильных, отдельных длин волокон и множество поврежденных концов. Стягивание уже истонченного поврежденного волокна часто приводит к слипанию полимера. Такой процесс раскрыт, например, в патенте США US 3849,241, Butin и др., который включен сюда посредством ссылки таким образом, чтобы не противоречить указанному здесь.
Волокна, выдуваемые из расплава, могут быть однокомпонентными или многокомпонентными. Многокомпонентные волокна обычно образованы из полимера или смеси полимеров, выдавленных из одиночного экструдера. Многокомпонентные волокна обычно образованы из двух или более полимеров (например, двухкомпонентные волокна), выдавливаемые из отдельных экструдеров. Полимеры могут быть расположены в по существу постоянно расположенных, четко выраженных зонах по поперечному сечению волокон. Компоненты могут быть расположены в любой предпочтительной конфигурации, такой как оболочка-сердцевина, сторона к стороне, кусочком, островком, в виде трех островков, бычий глаз, или множество других расположений, известных в данной области техники. Множество способов образования многокомпонентных волокон описаны в Патентах США №4789592 Taniguchi и др., и Патенте США №5336552 Strack и др., 5108820 Kaneko и др., 4795668 Kruege и др., 5382400 Pike и др., 5336552 Strack и др., и 6200669 Marmon и др., которые включены сюда посредством ссылки для всех целей. Многокомпонентные волокна, имеющие различные неправильные формы, также могут быть образованы, так как описано в Патентах США №5277976 Hogle и др., 5162074 Hills, 5466410 Hills, 5069970 Largman и др., и 5057368 Largman и др., которые включены сюда посредством ссылки для всех целей. Следует отметить, что выдуваемые из расплава материалы обычно обрабатывают агентом, придающим смачивающую способность для таких применений, как описано здесь. Любая подходящая обработка, придающая смачивающую способность, может быть использована.
Любой впитывающий материал может обычно использоваться в совместно сформованном нетканом полотне, такой как впитывающие волокна, частицы и др. В одном варианте выполнения, впитывающий материал включает волокна, образованные множеством процессов обработки пульпы, такие как крафт-пульпа, сульфитная пульпа, термомеханическая пульпа и др. Волокна пульпы могут включать волокна древесины мягких пород, имеющие среднюю длину волокна более чем 1 мм и в частности от около 1,5 до 5 мм средневзвешенной длины. Такие волокна мягкой древесины могут включать, но не ограничиваться, северной древесиной мягких пород, южной древесиной мягких пород, древесиной красного дерева, можжевельника виргинского, канадской ели (тсуга), сосны (например, южной сосны), ели (например, черной ели), их комбинации и т.д. Примерные, коммерчески доступные волокна пульпы, подходящие для настоящего изобретения, включают волокна, доступные от Weyerhaeuser Co. of Federal Way, Washington под обозначением «Weyco CF-405». Волокна твердой древесины, такой как эвкалипт, клен, береза, осина, и так далее также могут быть использованы. В некоторых случаях, волокна эвкалипта могут быть особенно желательны для увеличения мягкости полотна. Волокна эвкалипта могут также улучшать яркость, увеличивать непрозрачность, и изменять структуру пор полотна для увеличения его впитывающей способности. Более того, если необходимо, вторичные волокна, получаемые из переработанных материалов, могут быть использованы, такие как волокнистая пульпа из источников таких, как газетная бумага, повторно используемый картон, и офисные отходы. Кроме того, другие природные волокна могут также быть использованными в настоящем изобретении, такие как манильская пенька, трава сабаи, волокна молочая, лист ананаса, и так далее. В дополнение, в некоторых случаях, синтетические волокна могут также быть использованы.
Помимо или в сочетании с волокнами пульпы, впитывающий материал может также включать супервпитывающий материал, в форме волокон, частиц, гелей и т.д. Вообще говоря, супервпитывающие материалы являются набухающими в воде материалами, имеющими впитывающую способность по меньшей мере около 10 раз своего веса, по меньшей мере около 20 раз своего веса или по меньшей мере около 30 раз своего веса в водных растворах, содержащих 0.9 вес процентов хлорида натрия. Супервпитывающий материал может быть образован из натуральных, синтетических и измененных натуральных полимеров и материалов. Примеры синтетических супервпитывающих полимеров включают материалы, включающие полимер со слабыми поперечными связями, впитывающий ненейтрализованную кислую воду и полимер со слабыми поперечными связями, впитывающий ненейтрализовнную воду, как раскрыто в птенте США US 6623576, Mitchell и др. Кроме того, примеры включают щелочные металлы и соли аммония полиакриловой кислоты и полиметакриловой кислоты, полиакриламиды, поливиниловые эфиры, сополимеры малеинового ангибрида с виниловыми эфирами и альфа-олефинами, поливинилпирролидон, поливинилморфолинон, поливиниловый спирт, и смеси и их сополимеры. Кроме того, супервпитывающие материалы включают природные или модифицированные природные полимеры, такие как гидролизованный акрилонитрильный привитый сополимеризованный крахмал, крахмал с привитой акрильной кислотой, метил целлюлозу, хитозан, карбоксиметильную целлюлозу, гидроксипропильную целлюлозу, и природные смолы, такие как альгинаты, ксантановая смола, смола плодоворожкового дерева и так далее. Смеси природных и полностью или частично синтетических супервпитывающих полимеров могут также использоваться в настоящем изобретении. Особенно подходящими супервпитывающими полимерами являются супервпитывающий материал HYSORB 8800AD superabsorbent (доступный от BASF of Charlotte, North Carolina и супервпитывайющий материал FAVOR SXM 9300 superabsorbent (коммерчески доступный от Evonik Stockhausen Greensboro, North Carolina).
Полотно совместного формования по настоящему изобретению является обычно изготовленным с помощью процесса, в котором по меньшей мере одна выдувающая из расплава экструзионная головка (например, две) расположена рядом с желобом, через который впитывающий материал добавляется во время образования полотна. Некоторые примеры такой техники совместного формования описаны в Патентах США №4100324 Anderson и др.; 5350624 Georger и др.; и 5508102 Georger и др., также в Патентных Заявках США №2003/0200991 Keck и др., и 2007/0049153 Dunbar и др., все из которых включены сюда посредством ссылки для всех целей.
Ссылаясь на Фиг. 1, например, один вариант выполнения устройства показан для образования совместного сформованного полотна по настоящему изобретению. В этом варианте выполнения, устройство включает бункер гранул 12 или 12' экструдера 14 или 14', соответственно, в который может быть помещена пропилен/α-олефиновая термопластическая композиция. Экструдеры 14 и 14', каждый, имеют прессующий шнек (не показан), который приводится в действие традиционным приводным мотором (не показан). По мере продвижения полимера через экструдеры 14 и 14', он постепенно нагревается до расплавленного состояния посредством вращения прессующего шнека с помощью приводного мотора. Нагревание может быть выполнено на множестве отдельных стадий с его температурой, постепенно поднимаемой по мере продвижения через отдельные зоны нагрева экструдеров 14 и 14' по направлению к двум выдувающим из расплава головкам 16 и 18, соответственно. Выдувающие из расплава головки 16 и 18 могут быть уже другой нагревающей зоной, где температура термопластической смолы поддерживается на повышенном уровне для экструзии.
Когда используют две или более выдувающих из расплава головки, так как описано выше, должно быть понятно, что волокна, произведенные из отдельных головок, могут быть волокнами разного типа. Таким образом, один или более из размера, формы, или полимерной композиции могут отличаться, и кроме того волокна могут быть однокомпонентными или многокомпонентными волокнами. Например, большие волокна могут быть произведены с помощью первой головки, такие, что имеют средний диаметр около 10 микрометров или более, в других вариантах выполнения около 15 микрометров или более, и еще в других вариантах выполнения, от около 20 до около 50 микрометров, в то время как меньшие волокна могут быть произведены с помощью второй головки, такие как имеющие средний диаметр около 10 микрометров или менее, в других вариантах выполнения около 7 микрометров или менее, и еще в других вариантах выполнения, от около 2 до около 6 микрометров. В дополнение, может быть предпочтительно каждая головка экструдирует приблизительно одинаковое количество полимера, так что относительный процент базового веса совместно сформованного нетканого полотна материала, возникающего из каждой выдувающей из расплава головки, является по существу одинаковым. Альтернативно, может также быть предпочтительно иметь относительный базовый вес продукции асимметричным, так что одна головка или другая является ответственной за большую часть совместно сформированного полотна в понятиях базового веса. Как конкретный пример, для выдуваемого из расплава, образованного из волокон, нетканого полотна материала, имеющего базовый вес 1.0 унцию на квадратный ярд или «osy» (34 грамма на квадратный метр или «gsm»), для первой выдувающей из расплава головки может быть предпочтительным производить около 30 процентов базового веса выдуваемого из расплава, образованного из волокон, нетканого полотна материала, в то время как одна или более последующих выдувающих из расплава головок производят оставшиеся 70 процентов базового веса выдуваемого из расплава, образованного из волокон, нетканого полотна материала. Вообще говоря, полный базовый вес совместно сформированного нетканого полотна составляет от около 10 г/м2 до около 350 г/м2, и более конкретно от около 17 г/м2 до около 200 г/м2, и еще более конкретно от около 25 г/м2 до около 150 г/м2.
Каждая выдувающая из расплава головка 16 и 18 выполнена так, что два потока утончающего газа на головку сходятся для образования одного потока газа, который увлекает и утончает расплавленные нити 20, как только они выходят из маленьких отверстий или каналов 24 в каждой выдувающей из расплава головке. Расплавленные нити 20 образуют волокна или, в зависимости от степени утончения, микроволокна, малого диаметра, который обычно меньше диметра каналов 24. Тем самым, каждая выдувающая из расплава головка 16 и 18 имеет соответствующий одиночный поток газа 26 и 28, содержащий захваченные термопластичные полимерные волокна. Потоки газа 26 и 28, содержащие полимерные волокна, выровнены для схождения в зоне контакта 30. Обычно, выдувающие из расплава головки 16 и 18 расположены под определенным углом относительно формирующей поверхности, так как описано в Патентах США №5,508,102 и 5,350,624 Georger и др. Ссылаясь на Фиг. 2, например, выдувающие из расплава головки 16 и 18 могут быть ориентированы под углом а как измерено от плоскости «А», тангенциально к двум головкам 16 и 18. Как показано, плоскость «А» является, обычно, параллельной формирующей поверхности 58 (Фиг. 1). Обычно каждая головка 16 и 18 установлена под углом в диапазоне от 30 до около 75 градусов, в других вариантах выполнения от около 35° до около 60°, и в дополнительных вариантах выполнения от около 45° до около 55°. Головки 16 и 18 могут быть ориентированы в тоже время и под разными углами. Фактически, текстура совместно сформированного полотна может быть действительно улучшена посредством ориентации одной головки под углом, отличающимся от другой головки.
Снова ссылаясь на Фиг. 1, впитывающие волокна 32 (например, волокна распушенной пульпы) добавляются к двум потокам 26 и 18 термопластичных полимерных волокон 20 и 21, соответственно, и в зоне контакта 30. Введение впитывающих волокон 32 в два потока 26 и 28 термопластичных полимерных волокон 20 и 21, соответственно, выполнено для производства постепенного распределения впитывающих волокон 32 в пределах объединенных потоков 26 и 28 термопластичных полимерных волокон. Это может быть выполнено слиянием вторичного потока газа 34, содержащего впитывающие волокна 32 между двумя потоками 26 и 28 термопластичных полимерных волокон 20 и 21, таким образом, что все три газовых потока сходятся управляемым способом. Благодаря тому, что они остаются сравнительно липкими и полурасплавленными после формирования, выдуваемые из расплава волокна 20 и 21, могут одновременно прилипать и спутываться с впитывающими волокнами 32 при контакте между ними, с образованием когерентной нетканой структуры.
Для достижения объединения волокон, любое традиционное оборудование может быть использовано, такое как вращающийся валок с зубцами 36, имеющий множество зубцов 38, приспособленных для разделения листов или холстов 40 впитывающих волокон на отдельные впитывающие волокна. При использовании, листы или холсты 40 волокон 32 подают во вращающийся валок с зубцами 36 с помощью валкового приспособления 42. После того как зубцы 38 вращающегося валка с зубцами 36 разделяют лист волокон на отдельные впитывающие волокна 32, отдельные волокна транспортируются по направлению к потоку термопластичных полимерных волокон через сопло 44. Корпус 46 включает вращающийся валок с зубцами 36 и обеспечивает канал подвода или щель 48 между корпусом 46 и поверхностью зубцов 38 вращающегося валка с зубцами 36. Газ, например, воздух, подают к каналу подвода или щели 48 между поверхностью вращающегося валка с зубцами 36 и корпусом 46 с помощью газового канала 50. Газовый канал 50 может входить в канал подвода или щель 48 в соединении 52 сопла 44 и щели 48. Газ подают в достаточном количестве, чтобы использовать его в качестве среды для перемещения впитывающих волокон 32 через сопло 44. Газ, подаваемый из канала 50 также служит как вспомогательное средство при удалении впитывающих волокон 32 из зубцов 38 вращающегося валка с зубцами 36. Газ может подаваться с помощью любого традиционного приспособления, такого как, например, воздушный нагнетатель (не показан). Предполагается, что добавки и/или другие материалы могут быть добавлены к газовому потоку или вовлечены в него для обработки впитывающих волокон. Отдельные впитывающие волокна 32 обычно перемещают через сопло 44 приблизительно со скоростью, с которой впитывающие волокна 32 покидают зубцы 38 вращающегося валка с зубцами 36. Другими словами, впитывающие волокна 32, до момента покидания зубцов 38 вращающегося валка с зубцами 36 и вхождения в сопло 44, обычно, поддерживают свою скорость как в значении, так и в направлении от точки, где они покидают зубцы 38 вращающегося валка с зубцами 36. Такое устройство, описано более подробно в Патенте США №4100324 Anderson и др.
Если необходимо, скорость вторичного газового потока 34 можно регулировать для получения структур, образованных совместным формированием, с различными свойствами. Например, когда скорость вторичного газового потока отрегулирована таким образом, что она является большей, чем скорость каждого потока 26 и 28 термопластичных полимерных волокон 20 и 21 до контакта в зоне контакта 30, впитывающие волокна 32 включены в образованное совместным формованием нетканое полотно в градиентной структуре. Таким образом, впитывающие волокна 32 имеют более высокую концентрацию между наружными поверхностями образованного совместным формованием нетканого полотна, чем на наружных поверхностях. С другой стороны, когда скорость вторичного газового потока 34 меньше, чем скорость каждого потока 26 и 28 термопластичных полимерных волокон 20 и 21 до контакта в зоне контакта 30, впитывающие волокна 32 включены в образованное совместным формованием нетканое полотно 54, по существу гомогенным образом. Таким образом, концентрация впитывающих волокон является по существу одинаковой на всем протяжении совместно сформованного нетканого полотна 54. Это происходит вследствие того, что низкоскоростной поток впитывающих волокон 32 вытягивается в высокоскоростной поток термопластических полимерных волокон 20, 21 для улучшения турбулентного смешивания, которое ведет к однородному распределению впитывающих волокон 32.
Для преобразования композитного потока 56 термопластичных полимерных волокон 20, 21 и впитывающих волокон 32 в совместно сформованную нетканую структуру 54, собирающее устройство расположено на пути композитного потока 56. Собирающее устройство может быть формирующей поверхностью 58 (например, конвейерная лента, барабан, проволока, материал, и т.д.), приводимой в действие с помощью роликов 60 и так, что вращается, как показано стрелкой 62 на Фиг. 1. Объединенные потоки термопластических полимерных волокон 20, 21 и впитывающих волокон 32 собираются в виде когерентной матрицы волокон на 'поверхности формирующей поверхности 58 для образования совместно сформированного нетканого полотна 54. При необходимости, вакуумная камера (не показана) может быть использована для содействия в вытягивании ближних расплавленных, выдуваемых из расплава волокон на формирующую поверхность 58. Полученная в результате текстурированная, образованная совместным формованием, нетканая структура 54 является когерентной и может быть удалена с формирующей поверхности 58 как самонесущий нетканый материал.
Должно быть понятно, что настоящее изобретение ни в коей мере не ограничивается вышеописанными вариантами выполнения. В альтернативных вариантах выполнения, например, первая и вторая выдувающие из расплава головки могут быть использованы так, что продолжаются по существу по ширине формирующей поверхности в направлении, которое по существу поперечно направлению движения формирующей поверхности. Экструзионные головки могут, таким образом, быть расположены в, по существу, вертикальном положении, то есть перпендикулярно формирующей поверхности, так, что тем самым произведенные выдуванием из расплава волокна являются выдуваемыми непосредственно вниз на формирующую поверхность. Такая конфигурация хорошо известна в данной области техники и описана более подробно, например, в Патентной Заявке США №2007/0049153 Dunbar и др. Кроме того, несмотря на то, что вышеописанные варианты выполнения используют множество выдувающих из расплава экструзионных головок для производства волокон разных размеров, одиночная экструзионная головка может также быть использована. Пример такого процесса описан, например, в Патентной Заявке США №2005/0136781 Lassig и др., которая включена сюда посредством ссылки для всех целей.
Как указано выше, желательно в некоторых случаях формировать полотно совместного формования, которое является текстурированным. Обращаясь снова к Фиг. 1, например, один вариант выполнения настоящего изобретения использует формирующую поверхность 58, которая является перфорированной по природе так, что волокна могут быть вытянуты через отверстия поверхности и образовывать объемный, как у одежды ворс, выступающий из поверхностей материала, что соответствуют отверстиям в формирующей поверхности 58. Перфорированная поверхность может быть обеспечена любым материалом, который обеспечивает достаточные отверстия для проникновения некоторых волокон, таким как высоко проницаемая формирующая проволока. Геометрия формующей сетки и условия обработки могут быть использованы для изменения текстуры или ворса материала. Конкретный выбор будет зависеть от желаемого размера пиков, формы, глубины, «плотности» ворса поверхности (то есть, количества пиков или ворса на единицу площади), и т.д. В одном варианте выполнения, например, проволока может иметь открытую область от около 35% до около 65%, в других вариантах выполнения от около 40% до около 60%, и в других вариантах выполнения, от около 45% до около 55%. Одним примером сильно открытой области формирующей поверхности является формующая сетка FORMTECH™ 6 производимая Albany International Co. of Albany, New York. Такая проволока имеет «номер сетки» около шести полос на шесть полос на квадратный дюйм (около 2.4 на 2.4 полосы на квадратный сантиметр), то есть, в результате около 36 перфораций или «отверстий» на квадратный дюйм (около 5.6 на квадратный сантиметр), и по этой причине обладающих возможностью формирования около 36 ворсинок или пиков в материале на квадратный дюйм (около 5.6 пиков на квадратный сантиметр). Проволока FORMTECH™ 6 также имеет диаметр изгиба около 1 миллиметра полиэфира, диметр желоба около 1.07 миллиметра полиэфира, номинальную воздушную проницаемость приблизительно 41.8 м3/мин (1475 фут3/мин), номинальную толщину около 0.2 сантиметра (0.08 дюйма) и открытую площадь около 51%. Другим примером формирующей поверхности, доступной от Albany International Co. является формующая сетка FORMTECH™ 10, которая имеет номер сетки около 10 полос на 10 полос на квадратный дюйм (около 4 на 4 полосы на квадратный сантиметр), то есть, в результате около 100 перфораций или «отверстий» на квадратный дюйм (около 15.5 на квадратный сантиметр), и по этой причине обладающих возможностью формирования около 100 ворсинок или пиков на квадратный дюйм (около 15.5 пиков на квадратный сантиметр) в материале. Еще одной подходящей формующей сеткой является FORMTECH™ 8, которая имеет открытую область 47% и является также доступной от компании Albany International. Конечно, другие формующие сетки и поверхности (например, барабаны, пластины, листы и т.д.) могут быть использованы. Например, листы могут быть использованы с углублениями, выгравированными на поверхности так, что совместно формируемые волокна будут заполнять углубления для получения в результате ворса, который соответствует углублениям. Углубления (ворс) могут быть различных форм, включая, но не ограничиваясь ими, круги, квадраты, прямоугольники, завитки, канавки, линии, облака и так далее. Также варианты поверхности могут включать, но не ограничиваться, чередующимися плетеными узорами, чередующимися размерами прядей, разделительными слоями (например, силиконами, фторсодержащими соединениями, и т.д.), статически рассеивающими обработками, и т.п. Другие подходящие перфорированные поверхности, которые могут быть использованы, описаны в Патентной Заявке США №2007/0049153 Dunbar и др.
Независимо от конкретного используемого способа текстурирования, ворс, образованный с помощью выдуваемых из расплава волокон по настоящему изобретению может лучше удерживать желаемую форму и контур поверхности. А именно, потому, что выдуваемые из расплава волокна кристаллизуются при сравнительно низкой скорости, они являются мягкими до помещения на формирующую поверхность, которая позволяет им повиснуть и подходить по форме контурам поверхности. После кристаллизации волокон, они могут сохранять форму и образовывать ворс. Размер и форма полученного в результате ворса зависит от типа используемой формирующей поверхности, типов волокон, расположенных на ней, объема ниже проволоки воздушного вакуума, используемого для нанесения волокон на и в формирующую поверхность, и другие соответствующие факторы. Например, ворс может выступать из поверхности материала в диапазоне от около 0.25 миллиметров до по меньшей мере около 9 миллиметров, и в дополнительных вариантах выполнения от около 0.5 миллиметра до около 3 миллиметров. Вообще говоря, ворс заполнен волокнами и тем самым имеет желаемую эластичность, полезную для вытирания и чистки.
На Фиг. 3 показан вид в сечении текстурированного полотна 100 совместного формования, имеющего первую наружную поверхность 122 и вторую наружную поверхность 128. По меньшей мере одна из наружных поверхностей 122, 128 имеет трехмерную текстуру поверхности. На Фиг. 3, например, первая наружная поверхность 122 имеет трехмерную текстуру поверхности, которая включает ворс или пики 124, продолжающиеся вверх от плоскости совместно сформованного материала. Одним показателем величины трехмерности в текстурированной наружной поверхности(ях) совместно сформованного полотна 100, является отношение максимума к минимуму, которое вычисляется как отношение общей толщины «Т» разделенной на глубину впадин «D». При текстурировании в соответствии с настоящим изобретением, совместно сформованное полотно 100 обычно имеет отношение максимума к минимуму около 5 или меньше, в других вариантах выполнения от около 0.1 до около 4, и в дополнительных вариантах выполнения, от около 0.5 до около 3. Количество и распределение ворса 24 может сильно отличаться в зависимости от желаемого конечного использования. В конкретных вариантах выполнения, которые являются более плотно текстурированными, текстурированное, совместно сформованное полотно 100 будет иметь от около 2 и около 70 ворсинок 24 на квадратный сантиметр, и в других вариантах выполнения, от около 5 и 50 ворсинок 24 на квадратный сантиметр. В некоторых вариантах выполнения, которые являются менее плотно текстурированными, текстурированное, совместно сформованное полотно 100 будет иметь от около 100 до около 20000 ворсинок на квадратный метр, и в других вариантах выполнения будет иметь от около 200 и 10000 ворсинок на квадратный метр. Текстурированное, совместно сформованное полотно 100 может также демонстрировать трехмерную структуру на второй поверхности полотна 120. Это будет происходить особенно в случае для материалов с более низким базовым весом, таких которые имеют базовый вес менее чем 70 грамм на квадратный метр из-за «зеркалирования», при этом вторая поверхность материала демонстрирует смещение пиков или между пиками на первой наружной поверхности 122 материала. В этом случае, глубина впадин D измеряется для обеих наружных поверхностей 122, 128, как описано выше и складывается вместе для определения общей глубины впадин материала.
Материал совместного формования по настоящему изобретению может быть более понятным со ссылкой на следующие испытательные методики и примеры совместного формования.
Способы испытаний материала совместного формования
Скорость течения расплава:
Скорость течения расплава ("MFR") является весом полимера (в граммах), пропущенным через выходное отверстие экструзионного реометра (0.0825 дюймового диаметра), когда подвергаются воздействию 2160 грамм за 10 минут при 230°С. Если иное не обозначено, скорость течения расплава была измерена в соответствии с методом тестирования D1238-Е Американского общества по испытанию материалов (ASTM Test Method D 123 8-Е).
Термические свойства:
Температура плавления и температура кристаллизации были определены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии («ДСК» ("DSC")) в соответствии с ASTM D-3417. Дифференциальным сканирующим калориметром являлся DSC Q100 Дифференциальный Сканирующий Калориметр, который был оснащен охлаждающим дополнительным оборудованием на жидком азоте и UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (версии 4.6.6) аналитическим программным обеспечением, оба из которых являются доступными от Т.А. Instruments Inc. of New Castle, Deaware. Для предотвращения прямого касания образцов, были использованы пинцеты или другие инструменты. Образцы были помещены в алюминиевую чашку и взвешены с точностью 0.01 миллиграмм на аналитических весах. Крышка была закручена над образцами на чашку. Обычно, гранулы смолы были помещены во взвешиваемую чашку, и волокна были обрезаны, чтобы соответствовать положению во взвешиваемой чашке и при закрытии крышкой.
Дифференциальный сканирующий калориметр был откалиброван, используя стандарт металла индия, и была выполнена коррекция линии отсчета, как описано в руководстве пользователя для дифференциального сканирующего калориметра. Образцы материала были помещены в рабочую часть дифференциального сканирующего калориметра для проведения тестовых испытаний, и пустую чашку использовался для сравнения. Все тестовые испытания были проведены с использованием 55 кубических сантиметров в минуту азота (промышленного сорта), очищающего рабочую часть. Для образцов гранул смолы, программой нагрева и охлаждения был 2-цикловый тест, который начался с уравновешивания рабочей части до -25°С, с последующим первым периодом нагрева со скоростью нагрева 10°С в минуту до температуры 200°С, с последующим уравновешиванием образцов при 200°С на 3 минуты, с последующим первым периодом охлаждения со скоростью охлаждения 10°С в минуту до температуры -25°С, с последующим уравновешиванием образцов при -25°С на 3 минуты, и затем вторым периодом нагрева со скоростью нагрева 10°С в минуту до температуры 200°С. Все тестовые испытания были проведены с использованием 55 кубических сантиметров в минуту азота (промышленного сорта), очищающего рабочую часть. Результаты были затем оценены с помощью UNIVERSAL ANALYSIS 2000 аналитического программного обеспечения, которое определило и выразило количественно температуры плавления и кристаллизации.
ПРИМЕРЫ СОВМЕСТНОГО ФОРМОВАНИЯ
Различные образцы совместно сформованных полотен были образованы из двух нагретых потоков выдуваемых из расплава волокон и одиночного потока распушенных волокон пульпы, как описано выше и показано на Фиг. 1. В различных примерах, выдуваемые из расплава волокна были образованы из следующих полимерных композиций:
1. Пример 1, где полимерная композиция представляла собой гомополимер пропилена, имеющий плотность 0.91 г/см3, скорость течения расплава 1200 г/10 минут (230°С, 2.16 кг) температуру кристаллизации 113°С, и температуру плавления 156°С, который является коммерчески доступным как Metocene™ MF650X polymer от компании LyondellBasell Industries, Rotterdam, The Netherlands.
2. Пример 2, где полимерная композиция представляла собой смесь 75 вес.% гомополимера пропилена (ACHIVE 693 6G1) и 25 вес.% сополимера пропилена и этилен (VISTAMAXX 2370, плотность 0.868 г/см3, скорость течения расплава 200 г/10 минут (230°С, 2.16 кг)) имеющего плотность 0.89 г/см3 и скорость течения расплава 540 г/10 минут (230°С, 2.16 кг), которые являются коммерчески доступными от ExxonMobil Chemical Corp., Houston, Texas.
3. Пример 2, где полимерная композиция представлял собой эластомер на основе олефинов (VISTAMAXX 2330, плотность 0.868 г/см3, скорость течения расплава 290 г/10 минут (230°С, 2.16 кг), содержание этилена 13.0 вес.%), который являются коммерчески доступными от ExxonMobil Chemical Corp., Houston, Texas.
Полимерные композиции, каждая, далее содержат 3.0 вес.% поверхностно активного вещества (IRGASURF HL, коммерчески доступный от Ciba/BASF, Charlotte, North Carolina). Волокна пульпы являлись полностью обработанной пульпой южной древесины мягких пород, полученной от Weyerhaeuser Co. of Federal Way, Washington под обозначением «CF-405».
Для каждого Примера, полимер для каждого потока волокон, выдуваемых из расплава, был доставлен к соответствующей выдувающей из расплава головке со скоростью 2.0 фунтов полимера на дюйм головки фильеры в час через отверстия диаметром 0.020 дюйма для достижения содержания выдуваемого из расплава волокна в 50 вес.%. Расстояние от зоны контакта до формирующей проволоки (то есть, формирующая высота) было около 12 дюймов и расстояние между головками выдувающих из расплава фильер было около 6 дюймов. Выдувающая из расплава головка, расположенная выше по ходу потока от потока волокон пульпы, была ориентирована под углом 48° относительно потока пульпы, в то время как другая выдувающая из расплава головка (расположенная ниже по ходу потока от потока волокон пульпы) была ориентирована под углом 48° относительно потока пульпы. Формирующей проволокой являлся FORMTECH™ 8 (Albany International Co., Albany, New York). Для обеспечения различных типов ворса, резиновые листы были расположены на верхней поверхности формирующей проволоки. Один такой лист имеет толщину приблизительно 0.95 сантиметров и содержит отверстия, расположенные в гексагональной матрицей. Отверстия имели диаметр около 0.64 сантиметра и были разнесены на около 0.95 сантиметров (расстояние между центрами). Листы с другими узорами (например, облака) были также использованы. Вакуумная камера была расположена ниже формирующей проволоки для облегчения нанесения полотна и была наполнена до 30 дюймов воды.
Для демонстрации эластичных свойств совместно сформованных полотен, образцы каждого Примера были подвержены испытанию «смятия». Каждый образец был три на семь дюймов. Испытание было проведено как на сухом, так и на влажном образцах. Влажные образцы имели 3 своих веса в воде, добавленной к образцу. Каждый образец был сжат с помощью легкого сжатия в комок в руке пользователя, когда образец удерживался на 10 секунд. Затем образцы были освобождены, слегка встряхнуты и уложены на доску. Образцы не были впоследствии разглажены ни в каком направлении. Фиг. 4 показывает фотографию образцов Примера 1 перед смятием. Фиг. 5 показывает фотографию образцов Примера 1 после выполнения испытания на смятие. Фиг. 6 показывает фотографию образцов Примера 3 перед смятием. Фиг. 7 показывает фотографию образцов Примера 3 после выполнения испытания на смятие. Как может быть видно на Фиг. 4-7 образцы Примера 3 были намного более эластичными, то есть, развернулись более плоско после испытания на смятие, чем Пример 1. Аналогично было выяснено, что образцы Примера 2 ведут себя схожим образом с образцами Примера 3.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения один из слоев впитывающего композита 84 может включать уложенный воздухом материал. Уложенный воздухом материал, если он находится в удерживающем слое 94, также может включать супервпитывающий материал, типа описанных выше для слоя совместного формования, включая частицы супервпитывающего полимера или волокна супервпитывающего полимера. Уложенный воздухом материал в любом слое также может включать волокна распушенной пульпы, типа описанных выше для слоя совместного формования. Коммерчески доступные материалы совместного формования включают материалы от Concept Gatineau, Gatineau, Quebec, Canada. Уложенные воздухом материалы представляют собой комбинации волокон распушенной пульпы и связующих волокон, которые нагревают для сплавления связующих волокон с волокнами распушенной пульпы, что приводит к получению стабилизированной структуры.
Уложенный воздухом материал может быть выполнен из смеси первой группы волокон, связующего, предпочтительно в форме второй группы волокон, и может дополнительно включать супервпитывающий материал. Эту комбинацию отверждают с образованием стабилизированной, уложенной воздухом впитывающей структуры. Уложенный воздухом материал в этом варианте выполнения может иметь заданный вес основы между от около 50 г/м2 до около 600 г/м2. Предпочтительно уложенный воздухом материал имеет вес основы между от около 100 г/м2 до около 400 г/м2. Наиболее предпочтительно уложенный воздухом материал имеет вес основы около 200 г/м2. Первая группа волокон может быть целлюлозными волокнами, такими как волокна распушенной пульпы, которые имеют короткую длину, имеют высокую плотность и являются гидрофильными. Первая группа волокон может быть образована из 100% волокон мягкой древесины. Предпочтительно, первая группа волокон представляет собой волокна крафт-пульпы южных пород сосен, имеющие длину около 2,5 мм и плотность (денье) более чем 2,0. Плотность целлюлозных волокон может быть определена путем проведения испытания на шероховатость на испытательном устройстве Kajanni для получения величины шероховатости в единицах миллиграмм на 100 метров (мг/100 м). Эту величину шероховатости затем делят на постоянное значение 1,1 для получения общей текстильной плотности (денье) в единицах грамм на 9000 метров (г/9000 м). Подходящие материалы для использования для первой группы волокон включают волокна пульпы Weyerhaeuser NB 416 и CF 405, частично обработанные волокна распушенной пульпы, которые коммерчески доступны от Weyerhaeuser Company of Federal Way, Washington, и волокна распушенной пульпы Golden Isles 4881 и 4825, которые коммерчески доступны от компании Georgia Pacific, Atlanta, Georgia., хотя любые подходящие волокна распушенной пульпы могут быть использованы.
Связующая часть удерживающего слоя может быть химическим покрытием. Предпочтительно, связующая часть удерживающего слоя будет включать вторую группу волокон. Вторая группа волокон может быть синтетическими связующими волокнами. Синтетические связующие волокна коммерчески доступны от нескольких поставщиков, включая Fiber-visions Incorporated, Athens, Georgia и Fiber-visions a/s, Varde, Denmark. Другие поставщики связующих волокон представляют собой Huvis Corporation, South Korea и Far Eastern Textile Company Ltd., Taiwan. Предпочтительно вторая группа волокон представляет собой двухкомпонентные волокна, имеющие полиэфирную сердцевину, окруженную полиэтиленовой оболочкой. Альтернативно вторая группа волокон может быть двухкомпонентными волокнами, имеющими полипропиленовую сердцевину, окруженную полиэтиленовой оболочкой. В альтернативных вариантах выполнения можно использовать уложенный воздухом материал, который выполнен из различных типов этих синтетических связующих волокон.
Волокна, составляющие вторую группу волокон, обычно являются более длинными по длине и имеют более низкую плотность, чем волокна, составляющие первую группу волокон. Длина волокон второй группы волокон может находиться в диапазоне от около 3 мм до около 6 мм. Длина волокон 3 мм работает очень хорошо. Волокна второй группы волокон могут иметь плотность (денье) менее или равную 2,0. Вторая группа волокон должна быть интенсивно увлажнена и может быть либо скрученной, либо не скрученной. Скрученные волокна являются предпочтительными, поскольку они лучше обрабатываются.
Уложенный воздухом материал может также содержать супервпитыающий материал. Супервпитывающий материал представляет собой материал, который способен впитывать по меньшей мере 10 грамм воды на грамм супервпитывающего материала. Супервпитывающий материал предпочтительно имеет форму мелких частиц, хотя волокна, хлопья или другие формы супервпитывающего материала также можно использовать. Подходящий супервпитыающий материал представляет собой FAVOR SXM 9500, доступный от компании EVONIK Stockhausen, Inc, Greensboro, North Carolina. Другие аналогичные виды супервпитывающих материалов, некоторые из которых коммерчески доступны от BASF of Charlotte, North Carolina, такие как Супервпитывающий материал HYSORB 8760 absorbent, также можно использовать. Предпочтительно Супервпитывающий материал присутствует в весовом процентном соотношении между от около 5% до около 60%.
Отдельные компоненты уложенного воздухом материала могут присутствовать в различных количествах. Кроме того, компоненты могут быть распределены гомогенно или гетерогенно по уложенному воздухом материалу. Было обнаружено, однако, что следующие процентные соотношения работают хорошо при формировании тонкого впитывающего изделия. Первая группа волокон может находиться в диапазоне между от около 30 вес.% до около 85 вес.% уложенного воздухом материала Вторая группа волокон может находиться в диапазоне между от около 5 вес.% до около 20 вес.% уложенного воздухом материала. Супервпитывающий материал может находиться в диапазоне между около 5 вес.% до около 60 вес.% уложенного воздухом материала. Было обнаружено, что формирование уложенного воздухом материала с около 77% первой группы волокон, около 8% второй группы волокон и около 15% супервпитывающего материала работает хорошо для впитывания и удерживания мочи или менструальных выделений.
Первая группа волокон может присутствовать в уложенном воздухом материале в большем весовом процентном соотношении, чем вторая группа волокон. При использовании большего процентного соотношения первой группы волокон можно снизить общую стоимость уложенного воздухом материала. Первая группа волокон также гарантирует, что впитывающее изделие имеет достаточные свойства впитывания жидкости. Целлюлозные волокна, такие как волокна распушенной пульпы, в общем, являются менее дорогими, чем синтетические связующие волокна. Для обеспечения хорошей функциональности вторая группа волокон может составлять по меньшей мере около 5 вес% уложенного воздухом материала для обеспечения того, что уложенный воздухом материал имеет достаточную прочность на разрыв. Как указано выше, уложенный воздухом материал должен быть смесью компонентов.
В одном варианте выполнения настоящего изобретения уложенный воздухом материал сжимают в по существу сухом состоянии после термоотверждения при температуре около 165 градусов Цельсия в течение времени между от около 8 секунд до около 10 секунд до плотности, находящейся в диапазоне от около 0,05 грамм на кубический сантиметр, г/см3 до около 0,3 г/см3. Предпочтительно уложенный воздухом материал сжимают в по существу сухом состоянии до плотности находящейся в диапазоне от около 0,07 г/см3 до около 0,22 г/см3. Наиболее предпочтительно уложенный воздухом сжимают в по существу сухом состоянии до плотности от около 0,12 (г/см3). Это сжатие уложенного воздухом материала будет способствовать формированию тонкого впитывающего изделия.
Уложенный воздухом материал, когда его используют в принимающем слое, обычно не включает супервпитывающий материал и имеет плотность в диапазоне от 0,05 г/см3 до 0,15 г/см3. Уложенный воздухом материал, используемый в удерживающем слое, обычно включает супервпитывающий материал и имеет плотность в диапазоне от 0,1 г/см3 до 0,3 г/см3.
Следует отметить, что стабилизированный материал, составляющий уложенный воздухом материал, должен иметь достаточную прочность на разрыв в машинном направлении, чтобы позволить его сматывание в рулоны, которые позднее могут быть размотаны и обработаны на преобразующем оборудовании. Достаточная прочность на разрыв может быть достигнута путем изменения содержания связующего волокна регулирования условий отверждения, изменения конкретной плотности, до которой уплотняют волокна, а также другими способами, известными специалистам в данной области. Было обнаружено, что уложенный воздухом материал должен иметь прочность на разрыв по меньшей мере 12 Ньютонов на 50 мм (Н/50 мм). Предпочтительно уложенный воздухом материал должен иметь прочность на разрыв по меньшей мере 18 Н/50 мм. Более предпочтительно уложенный воздухом материал должен иметь необходимую прочность на разрыв по меньшей мере 25 Н/50 мм. Прочность на разрыв материала может быть протестирована с использованием испытательного устройства, такого как Model MTS/Sintech 1/S tester, которое продается компанией MTS Systems Corporation of Research Triangle Park, North Carolina. Прочность на разрыв при пиковой нагрузке для целей настоящего изобретения измеряют путем прикрепления полосы 50 мм стабилизированного материала между двумя перемещаемыми зажимными кулачками устройства для испытания на разрыв. Расстояние около 10 см изначально разделяет эти два кулачка. Два кулачка затем перемещаются наружу друг от друга со скоростью 25 см/минуту до тех пор, пока полоса материала не порвется. Прочность на разрыв записывают как пиковую нагрузку.
В еще одном объекте настоящего изобретения удерживающий слой 94 может включать распушенный материал /супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с одородными связями, такой как материал доступный как впитывающая сердцевина NOVATHIN absorbent core от ЕАМ Corporation, Jesup, Georgia. Эти материалы включают смесь распущенной пульпы и супервпитывающего материала, который образован между двумя слоями салфеточного или другого нетканого материала и у плотнен с образованием композита высокой плотности между салфеточными обертками. Особенно подходящими супервпитывающими полимерами являются HYSORB 8760 (BASF of Charlotte, North Carolina) и FAVOR SXM 9500 (доступный от компании EVONIK Stockhausen, Greensboro, North Carolina). Композиция, в общем, не включает химических связующих. Композиция может дополнительно включать синтетические связующие волокна.
Базовые веса могут находиться в диапазоне от 80 до 800 г/м2. Плотность может находиться в диапазоне от 0,1 до 0,45 г/см3. Содержание частиц может находиться в диапазоне от 0-70%. На композицию может быть нанесено тиснение с различными узорами, включающими гладкие, круглые или связанные с потребностями узоры, как часть процесса уплотнения.
Процесс водородного связывания исключает использование синтетических волокон и/или латекса в комбинации с нагревом в печи для стабилизации полотна. Вместо этого полагаются на комбинацию температуры и давления на стадии каландрирования, чтобы вызвать образование водородных связей и, таким образом, стабилизировать полотно. Основное преимущество этой технологии состоит в упрощении процесса производства вследствие исключения операций на дорогостоящих узлах. Другие преимущества включают улучшенное удерживание частиц, таких как супервпитывающий материал и более высокую эффективность впитывания благодаря отсутствию материалов, которые воздействуют на впитывающую способность, таких как синтетические волокна и связующие агенты.
В еще одно варианте выполнения настоящего изобретения один или более слоев могут включать гидравлически переплетенный материал. Гидравлически переплетенные материалы включают использование выдуваемых из расплава волокон, как часть структуры (например ламинированного многослойного материала). Материал подвергают гидравлическому перепутыванию, которое облегчает переплетение различных волокон и/или элементарных нитей. Это приводит в результате к более высокой степени переплетения и позволяет использовать более широкое разнообразие других волокнистых материалов в ламинированном многослойном материале. Кроме того, использование выдуваемых из расплава волокон может снизить количество энергии, необходимое для гидравлического перепутывания ламинированного многослойного материала. В технологии соединения гидравлическим переплетением или гидравлическим перепутыванием обычно достаточное количество волокон с несвязанными (свободными) концами (например, штапельные волокна и древесные волокна) малого диаметра и высокой подвижность волокон включены в волокнистые полотна для обертывания и переплетения вокруг элементарных нитей волокон вспененных материалов, сетчатых материалов и других мест пересечения. Без таких волокон соединение материала может быть слабым. Непрерывные волокна большого диаметра, которые не имеют несвязанных концов и являются менее подвижными, обычно рассматривали как слабые волокна для переплетения. Было обнаружено, однако что выдуваемые из расплава волокна являются более эффективными для оборачивания и переплетения или сплетения. Это происходит благодаря тому, что волокна имеют меньшие диаметры и высокую площадь поверхности, и, действительно, когда достаточно высокий поток энергия поступает от струй, волокна разрушаются, становятся подвижными и переплетаются с другими волокнами. Этот эффект возникает независимо от того, находятся ли выдуваемые из расплава волокна в описанной выше форме слоев или в форме добавок.
Использование выдуваемых из расплава волокон (например, микроволокон) обеспечивает улучшенный продукт, в котором улучшается переплетение среди выдуваемых из расплава волокон и других, например, волокнистых материалов в ламинированном многослойном материале. Таким образом, благодаря относительно большой длине и относительно малой толщине выдуваемых из расплава волокон, переплетение выдуваемых из расплава волокон вокруг другого материала в ламинате улучшается. Кроме того, выдуваемые из расплава волокна имеют относительно высокую площадь поверхности, небольшие диаметры и достаточно разнесены друг от друга, чтобы позволить другому волокнистому материалу в ламинированном многослойном материале свободно перемещаться и оборачиваться вокруг выдуваемых из расплава волокон и внутри них. Кроме того, поскольку выдуваемые из расплава волокна являются многочисленными и имеют относительно высокую площадь поверхности, небольшой диаметр и являются почти непрерывными, такие волокна являются превосходными для соединения их со свободными (несвязанными) волокнами (например, древесными волокнами и штапельными волокнами). Прикрепление или ламинирование таких волокон с выдуваемыми из расплава волокнами требует относительно низких количеств энергии для перепутывания.
Использование технологий гидравлического перепутывания для механического перепутывания (например, механического соединения) волокнистого материала, а не использование только других технологий соединения, включающих другие технологии гидравлического перепутывания обеспечивает композитное нетканое волокнистое полотно материала, имеющее повышенную прочность, целостность и свойства обращения и драпировки, и позволяет обеспечить улучшенное управление другими свойствами продукта, такими как впитывающая способность, прочность во влажном состоянии и т.д.
Один пример гидравлически переплетенного материала представляет собой OPTIMAL GSM 30-250 100% Rayon fabric, доступный от компании Baiksan Lintex Co.,Ltd, Siheung-City, South Korea.
Гидравлически переплетенный материал, в общем, относится к материалу, который был подвергнут гидравлическому перепутыванию. Хотя гидравлически переплетенный материал является относительно недорогим, дышащим и может быть деформирован, деформация, в общем, рассматривается как постоянная, и может быть описана как невосстанавливаемое растяжение. Нетканые полотна с волокнами очень малого диаметра или микроволокнами долго были известны как проницаемые для воздуха и паров воды, при этом оставаясь относительно непроницаемыми для жидкостей и/или частиц. Подходящие полотна из волокон малого диаметра могут быть выполнены путем экструдирования неэластомерных термопластических полимеров, с использованием процессов формирования волокон, таких как, например, процессы выдувания из расплава. Хотя нетканые полотна из выдуваемых из расплава волокон, образованные из неэластомерных полимеров, являются относительно недорогими и дышащими, эти сильно перепутанные полотна плохо стремятся реагировать на усилия растягивания. Удлинение, которое возникает в таких материалах, в общем, рассматривается, как постоянное, не восстанавливаемое удлинение (то есть, не восстанавливаемое растяжение). Например, нетканые полотна, выполненные из традиционного термопластического полипропилена, обычно рассматривают как имеющие невосстанавливаемое растяжение.
В еще одном объекте настоящего изобретения один или более слоев впитывающего композита 84 может включать вспененный материал, такой как материал, полученный от компании The Dow Chemical Company, Midland, Michigan. Примерные впитывающие вспененные материалы описаны в патенте США 6627670, Mork и др., US 6071580, Bland и др., US 7439276, Strandburg и др., и в РСТ публикациях WO 2008/036942 А2, Vansumeren и др., WO 2007/011728 А2, Kirn и др., WO 2008/052122 А1, Menning и WO 2008/100842 А1, Stockton и др., которые включены сюда посредством ссылки в той степени, в которой не противоречат указанному здесь.
Такие впитывающие полимерные вспененные материалы имеют гидрофильную, гибкую полимерную вспененную текстуру взаимно соединенных открытых ячеек. Признак, который может быть полезным при образовании предпочтительных полимерных вспененных материалов, представляет собой ячеистую структуру. Ячейки вспененного материала и особенно ячейки, которые образованы путем полимеризации мономерсодержащей масляной фазы, которая окружает относительно свободные от мономеров капли водяной фазы, часто будут по существу сферическими по форме. Эти сферические ячейки соединены друг с другом посредством отверстий, которые упоминают здесь как отверстия между ячейками. Как размер или «диаметр» таких сферических ячеек, так и диаметр отверстий между ячейками, в общем, используют для характеристики вспененных материалов. Поскольку ячейки и отверстия между ячейками в данном образце полимерного вспененного материала не обязательно будут иметь такие же размеры, средние размеры ячеек и отверстий (то есть, средние диаметры ячеек и отверстий) часто будут уточняться.
Размеры ячеек и отверстий представляют собой параметры, которые могут воздействовать на множество важных и функциональных признаков вспененных материалов, включая свойства капиллярного затекания жидкости, а также капиллярное давление, которое образуется внутри вспененной структуры Множество технологий доступны для определения средних размеров ячеек и отверстий вспененных материалов Наиболее подходящая технология включает простое измерение на основе сканирования электронной микрофотографии образца вспененного материала. Вспененные материалы, подходящие в качестве впитывающих материалов для водных жидкостей, предпочтительно будут иметь средний размер ячеек от около 20 до около 200 мкм, более предпочтительно от около 30 до около 190 мкм и наиболее предпочтительно от около 80 до около 180 мкм; и средний размер отверстий от около 5 до около 45 мкм и более предпочтительно от около 8 до около 40 мкм и наиболее предпочтительно от около 20 до около 35 мкм.
Например, в патенте США US 6071580, Bland и др., описан впитывающий, экструдированный, термопластический вспененный материал с открытыми ячейками. Вспененный материал имеет содержание открытых ячеек около 50 процентов или более, и средний размер ячеек до около 1,5 миллиметров. Вспененный материал может впитывать жидкость, около 50 процентов или более от его теоретической объемной емкости при впитывании жидкости. Вспененный материал предпочтительно имеет структуру по существу из стенок ячеек и распорок ячеек. Также описан способ впитывания жидкости с использованием вспененного материала путем удлинения экструдата экструзионной головки, и способ улучшения впитывающей способности вспененного материала с открытыми ячейками путем нанесения поверхностно-активного вещества на открытую поверхность вспененного материала, так что поверхностно-активное вещество остается на поверхности и не проникает на существенное расстояние во вспененный материал.
Подходящие вспененные материалы могут также включать различные типы вспененных материалов, включая, но не ограничиваясь ими, термопластические вспененные материалы, вспененные материалы с высокой дисперсной фазой эмульсии (HIPE) вспененные материалы с инверсивной высокой дисперсной фазой эмульсии (I-HIPE), и другие подходящие полимерные вспененные материалы, включая, но не ограничиваясь ими, материалы, описанные в патентах США 7053131, Ко и др., US 7358282, Krueger и др., и US 5692939, DesMarais и др., и в патентной заявке США 2006/0148917, Radwanski и др., которые включены сюда полностью посредством ссылки, в той степени, в которой не противоречат указанному здесь. Другой пример подходящего вспененного материала представляет собой полиуретановый вспененный материал с отрицательным коэффициентом Пуассона. Также могут быть подходящими материалы, обычно используемые в качестве материалов нижнего листа в традиционных женских прокладках. Примеры растягиваемых материалов нижнего листа описаны в патенте США US 5611790, Osbom, III и др., который включен сюда полностью посредством ссылки, в той степени, в которой не противоречит указанному здесь.
Дополнительные примеры подходящих впитывающих вспененных материалов описаны в публикации патентной заявки США 2006/0246272, Zhang и др., которая включена сюда полностью посредством ссылки, в той степени, в которой не противоречит указанному здесь.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения удерживающий слой 94 может включать композитный материал супервпитывающий полимер/адгезив, включающий растягиваемый композитный материал супервпитывающий полимер/адгезив. Такие композитные материалы описаны в патентах США 5411497, Tanzer и др., US 5433715, Tanzer и др., и US 7247215, Schewe и др., и в публикации патентной заявки США 2005/0096623 A1, Nhan и др., которые включены сюда полностью посредством ссылки, в той степени, в которой не противоречат указанному здесь.
В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения один или более слоев впитывающего композита 84 может включать полотно, соединенное кардочесанием (BCW), такое как полотно, описанное патентах США US 5364382, Latimer и др., US 5429629, Latimer и др., и US 5486166, Bishop и др., которые включены сюда полностью посредством ссылки, в той степени, в которой не противоречат указанному здесь. Обычные веса основы для материалов BCW включают веса в диапазоне 30-300 г/м2. В этих патентах описана волновая технология BCW и как производят BCW волновые материалы.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения один или более слоев впитывающего композита 84 могут включать материал из выдуваемых из расплава микроволокон. Пример такого материала из выдуваемых из расплава микроволокон представляет собой Meltblown Strip 50 г/м2 с гидрофильным выдуваемым из расплава материалом, доступным от компании Yuhan-K-imberly Kimcheon Nonwoven Mill, KimCheon City, KyungSangBuk-Do, Korea. Этот материал может иметь диаметр полипропиленового волокна 1-5 микрон, плотность композита 0,124-0,218 г/см3, размер пор 15-18 микрон (максимум, 21-30 микрон) и может дополнительно включать смачиваемое поверхностно-активное вещество такое как поверхностно-активное вещество AEROSOL GPG, доступное от Cytec Industries Inc., West Paterson, New Jersey.
Разработка высоко впитывающих изделий для крови и жидкостей на основе крови, таких как менструальные прокладки (например, гигиенические прокладки), тампоны, перевязочные материалы, бандажи, хирургические салфетки может быть затруднительной. По сравнению с водой и мочой кровь и жидкости на основе крови, такие как менструальные выделения, являются относительно комплексными смесями растворенных и нерастворенных компонентов (например, эритроцитов или красных кровяных телец). Более конкретно, жидкости на основе крови, такие как менструальные выделения, являются гораздо более вязкими, чем моча или вода. Эта более высокая вязкость мешает способности традиционных впитывающих материалов эффективно и быстро транспортировать эти жидкости на основе крови к областям, удаленным от места исходного испускания. Нерастворенные элементы в этих жидкостях на основе крови также могут потенциально забивать капилляры этих впитывающих материалов. Это затрудняет конструирование подходящих впитывающих систем для жидкостей на основе крови таких как менструальные выделения.
В случае менструальных прокладок, женщины ожидают высокого уровня функциональности, в смысле удобства и прилегания, удерживания жидкости и минимального загрязнения. Прежде всего, протечка жидкости из прокладки на нижнее белье считается неприемлемой. Улучшение функциональности таких менструальных прокладок продолжает быть серьезной проблемой хотя множество улучшений было сделано как в менструальных структурах, так и в материалах, используемых в этих структурах. Однако исключение протечки, особенно вдоль внутренней стороны бедер, без отрицательного влияния на удобство и прилегание, не всегда соответствует желаемым потребностям потребителя.
Впитывающие структуры имеющихся в настоящее время менструальных прокладок (например, гигиенических прокладок) обычно содержали один или более волокнистых слое для приема выделяемой менструальной жидкости из проницаемого верхнего листа и распределения ее к нижележащей области хранения. Впитывающие структуры для относительно тонких вариантов менструальных продуктов предшествующего уровня техники обычно содержат принимающий жидкость или принимающий слой, который смежен проницаемому верхнему листу. Этот принимающий слой обычно выполнен из уложенного воздухом салфеточного полотна или синтетического нетканого материала.
Ниже этого принимающего слоя расположена основная впитывающая сердцевина, которая обычно выполнена из уложенного воздухом или уложенного во влажном состоянии салфеточного материала.
Менструальные впитывающие структуры предшествующего уровня техники, выполненные из волокнистых слоев, имеют множество проблем. Одна из них состоит в затруднении при обеспечении соответствующей сухости верхнего листа. Такие структуры также имели большую возможность вызывать загрязнения белья или тела. Это происходит вследствие того, что впитывающая структура теряет упругость, приводя к смятию прокладки. Эта потеря упругости и последующее смятие также приводили к тому, что эти менструальные прокладки предшествующего уровня техники обеспечивали более слабое прилегание и удобство для пользователя. Вывод о том, что традиционные менструальные впитывающие структуры и традиционные впитывающие волокнистые полотна не решали эту проблему, был сделан в патенте США 5849805, Dyer.
Одно из предпринятых решений по замене волокнистого впитывающего и удерживающего слоев вспененным материалом, таким как вспененный материал INFINICEL было использовано в прокладках ALWAYS INFINITY Regular, доступных от компании The Procter and Gamble, Cincinnati, Ohio, Такие вспененные материалы являются более дорогостоящими, чем волокнистые полотна.
Нетканые полотна совместного формования, которые представляют собой композиты из матрицы выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала (например, распушенной древесной пульпы) использовались в качестве впитывающего слоя в широком разнообразии применений, включая впитывающие изделия, впитывающие сухие салфетки, влажные салфетки и швабры. Наиболее традиционные полотна совместного формования используют выдуваемые из расплава волокна, образованные из гомополимеров полипропилена. Одна проблема, иногда возникающая с такими материалами совместного формования, однако, состоит в том, что материалы совместного формования могут быть недостаточно упругими, если их подвергать воздействию сгибающих усилий. Например, когда салфетку, изготовленную совместным формованием, сминают, материал совместного формования может не вернуться к его исходному плоскому, несмятому состоянию, как показано на Фиг. 4 и 5. В качестве другого примера, материал совместного формования, используемый в качестве впитывающей сердцевины во впитывающем изделии личной гигиены, может иметь тенденцию к скручиванию.
Таким образом, нетканое полотно совместного формования, описанное здесь, может использоваться в различных применениях, и демонстрирует повышенную устойчивость к усилиям сгибания и демонстрирует стремление к возвращению в плоское состоянии после того, как он был сложен. Такое улучшенное нетканое полотно совместного формования может быть объединено с различными другими материалами для производства впитывающих композитов следующего поколения для использования во впитывающих изделиях личной гигиены, как показано на Фиг. 6 и 7.
Авторы настоящего изобретения приложили усилия по поиску и разработке в отношении улучшения впитывающих изделий, и разработали впитывающие композиты для использования во впитывающей сердцевине, которые имеют соответствующую упругость во влажном и сухом состоянии и адекватную впитывающую способность, без предшествующего использования дорогих вспененных материалов. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что они могут менять эти свойства посредством комбинирования упругого материала совместного формования с другими материалами для получения улучшенной упругости и впитывающих свойств.
Продукты, включающие материалы, описанные здесь, показали неожиданные и удивительные результаты при тестировании потребителями по сравнению с коммерчески продуктом, в котором волокнистое полотно заменено вспененным материалом. Менструальные прокладки, включающие упругий материал совместного формования 215 г/м2 50% VISTAMAXX полимер/50% смеси распушенной пульпы принимающего слоя 86 в паре с удерживающим слоем 94, включающим ЕАМ 150 г/м2 NOVATHIN распушенный материал/полимерный материал высокой плотности с водородными связями, включая 25% супервпитывающего материала, сравнивали с коммерчески доступными прокладками ALWAYS INFINITY Regular pads, включающими вспененный материал INFINICEL HIPE. Несмотря на эти два различных технологических подхода и стоимости, оба продукта показали эквивалентное полное соответствие назначению, а также одинаковое процентное соотношение удобства и впитывающей способности. Эти результаты были неожиданными, поскольку предполагалось, что более дорогой вспененный материал INFINICEL будет иметь преимущества по сравнению с более дешевой протестированной комбинацией упругого материала совместного формования/ материала NOVATHIN. Другие коммерчески доступные продукты, которые не включали упругий слой совместного формования или вспененный материал INFINICEL были протестированы таким же способом, но не показали такого же удобства, как два продукта, описанные в этом параграфе.
Как описано выше, менструальные впитывающие структуры предшествующего уровня техники, использующие волокнистые полотна, имели большую возможность вызывать загрязнение белья и тела, поскольку впитывающая структура теряет упругость, что приводит к смятию прокладки. Этот недостаток упругости и последующее смятие также приводили к тому, что менструальные прокладки предшествующего уровня техники обеспечивали более слабое прилегание и удобство для пользователя. Напротив, впитывающая структура, описанная здесь, решает эти проблемы, как показано в Таблице 1.
Эти значения представляют рейтинг по пятибалльной шкале, с лучшим значением в 5 баллов. Результаты в первых двух столбцах не имеют статистически значимых различий.
Результаты в третьем столбце показывают статистически значимое отличие ль первых двух столбцов и демонстрируют худшие результаты.
Впитывающий композит 84 по настоящему изобретению может быть лучше понятен со ссылкой на последующие способы испытаний и примеры впитывающего композита.
Способ испытания впитывающего композита: Испытание на боковое сжатие
Испытание на боковое сжатие используют для измерения гибкости и упругости образца женской прокладки путем сжатия и, затем декомпрессии образца прокладки по боковым сторонам. Для проведения этого испытания использовали устройство для испытания на разрыв с постоянной скоростью растягивания (CRE) (такое как MTS SINTECH 500/S model. Serial No. 500S/062696/203 или его эквивалент). Программное обеспечение для сбора данных представляет собой MTS TESTWORKS for Windows Ver.4.11 С (MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN). Датчик нагрузки выбран из либо 50 Ньютонов, либо 100 Ньютонов, максимум, в зависимости от величины пиковой нагрузки, так что большая часть значений пиковой нагрузки попадает между 10-90% полной шкалы значений датчика нагрузки. В этом испытании оба края прокладки (то есть линейного и наружного покрывающего ламинированного многослойного материала) сжимают между верхним и нижним зажимами устройства для испытания на разрыв, с центром образца, совмещенным с центром зажимов, и образец центрирован между зажимами. Ширина поверхности зажимов составляет 3 дюйма (76,2 мм) а приблизительная высота зажима составляет 1,0 дюйм (25,4 мм). Скорость испытания составляет 5+/-004 дюйма/мин (127+/-1 мм/мин) как в режиме сжатия, так и в режиме декомпрессии. Исходная расчетная длина установлена как 55 мм. Когда испытание начинается, зажимы перемещаются в направлении друг к другу, чтобы сжать образец, до тех пор, пока расстояние между зажимами не составит 20+/-1 мм. Зажимы затем возвращаются в их исходные положения при завершении испытания. Образец может тестироваться в сухом состоянии. Кроме того, тестируемый сухой образец может быть смочен 5 мл жидкости и испытан повторно для влажного состояния.
Составляют график зависимости давления от расстояния для построения кривой сжатия. График давления в зависимости от расстояния также составляют, когда образец высвобождают от сжатия, строя кривую декомпрессии.
Эти представляющие интерес параметры испытаний являются следующими. Пиковое усилие сжатия (г-с) является максимальным усилием, определенным в кривой сжатия до расстояния сжатия. Более высокое значение показывает, что большее усилие необходимо для сжатия продукта до конкретной толщины. При конкретном применении, потребитель носит продукт, сжимая его между ногами. Более высокое пиковое усилие сжатия предполагает, что большее усилие необходимо для сжатия продукта. Энергия сжатия (г-с см) представляет собой область под кривой сжатия. Более высокое значение указывает, что продукт труднее сжать. При конкретном применении это означает, что больше энергии требуется для сжатия продукта между ногами. Этот параметр охватывает все точки, не только пиковое усилие. Наконец, упругость сжатия (%) представляет собой соотношение декомпрессионной области и области сжатия. Более высокое значение указывает на большее восстановление. В конкретных применениях пользовательница носит продукт, сжимая его между ее ногами. Когда она расслабляет их, продукт возвращается в исходное состояние. Это предпочтительно для снижения смятия и скручивания. С точки зрения удобства, в идеале, пользователь хочет, чтобы продукт легко сжимался (низкое пиковое усилие, низкая энергия) и был упругим.
Такой же способ испытаний используют для получения данных о сжатии во влажном состоянии и упругости в Таблице 2, за исключением того, что 5 мл жидкости, имитирующей менструальные выделения добавляют к сухой прокладке путем разбрызгивания шприцом жидкости по всей площади подкладки, обращенной к телу. Используемое вещество, имитирующее менструальные выделения, выполнено из свиной крови, разбавленной до уровня гематокрита 30% объема с измельченным толстым яичным белком, добавленным для имитации муцинового компонента менструальных выделений. Это имитирующее вещество доступно от Cocalico Biologicals, me, Reamstown, Pennsylvania и описано в патенте США 5883231, Achter и др., и в US 7632258, Misek и др., которые включены сюда полностью посредством ссылки в той степени, в которой не противоречат указанному здесь.
Примеры впитывающего композита
Пример А: Коммерчески доступный ALWAYS INFINITY Regular Flow Pad.
Пример В: U от КОТЕХ CLEANWEAR Regular pad.
Для следующих примеров полимер VISTAMAXX 2330 доступен от компании ExxonMobil Chemical Corp., волокна пульпы CF 405 доступны от компании Weyerhaeused Co., и супервпитывающий материал FAVOR SXM9500 доступен от Evonik Stockhausen, Inc.
Пример 1: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 11, была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий упругий материал совместного формования 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и удерживающий слой (94), включающий материал БАМ NOVATHIN J1501825DTNB (распушенный материал/супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с водородными связями).
Пример 2: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, но без отверстий (95) была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий упругий материал совместного формования, имеющий 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и удерживающий слой (94), включающий материал БАМ NOVATHIN J1501825DTNB (распушенный материал/супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с водородными связями).
Пример 3: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, но без отверстий (95) была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий упругий материал совместного формования, имеющий 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и удерживающий слой (94), включающий материал БАМ NOVATHIN J1501825DTNB (распушенный материал/супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с водородными связями), и распределительный слой (96), включающий 2 слоя 50 г/м2 выдуваемого из расплава микроволокна.
Пример 4: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, но без отверстий (95) была произведена и протестирована; прокладка включала слой, включающий упругий материал совместного формования, имеющий 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы и второй слой, включающий уложенный воздухом материал Glatfelter Airlaid DT200.102.
Пример 5: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий 150 г/м2 полиолефинового вспененного материала, плотностью 0,07 г/см3 и 0,5 унции/ярд2 субстрат фильерного производства, и удерживающий слой (94), включающий 215 г/м2 материала совместного формования, выполненного из 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер, 75 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и 32 г/м2 супервпитывающих частиц FAVOR SXM9500. Узор из 41 отверстия (95), каждое, диаметром 3 мм, и расположены в узоре, показанном на Фиг. 10, был образован через оба слоя. Контур прокладки, показанной на Фиг. 10 приведен для контекста, чтобы показать общее соотношение отверстий (95).
Пример 6: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, но без отверстий (95) была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий упругий материал совместного формования, имеющий 108 г/м2 VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и удерживающий слой (94), включающий 215 г/м материала совместного формования, выполненного из 108 г/м VISTAMAXX 2330 полимер, 75 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и 32 г/м2 супервпитывающих частиц FAVOR SXM9500.
Пример 7: Прокладка с формой, показанной на Фиг. 10, но без отверстий (95) была произведена и протестирована; прокладка включала первый принимающий слой (86), включающий упругий материал совместного формования, имеющий 108 г/м VISTAMAXX 2330 полимер с 108 г/м2 CF 405 волокна пульпы, и удерживающий слой (94), включающий 100 г/м2 гидравлически переплетенного материала.
- VM2330 относится к полимеру VISTAMAXX 2330, доступному от компании ExxonMobil Chemical Corp.,
- CF 405 относится к CF 405 волокнам пульпы, доступным от компании Weyerhaeused Co.
- SXM9500 относится к супервпитывающему материалу FAVOR SXM9500, доступному от Evonik Stockhausen, Inc.
- Поскольку форма прокладки также может влиять на измеренную способность к сжатию и упругость, форма прокладки по Фиг. 11 была использована в Примере 1, и форма прокладки по Фиг. 10 использовалась в Примерах 2-7.
Каждый из приведенных выше примеров, включающих упругий материал совместного формования, имел пиковые усилия, сравнимые с пиковыми усилиями ALWAYS INFINITY Regular Pad или ниже.
Хотя изобретение было описано подробно относительно конкретных вариантов его выполнения, будет понятно, что специалисты в данной области при достижении понимания изложенного выше, могут легко понять изменения, вариации и эквиваленты этих вариантов выполнения. Соответственно, объем настоящего изобретения должен оцениваться в рамках прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов. Кроме того, следует понимать, что любой заданный диапазон, представленный здесь, предназначен для включения любых меньших входящих в него диапазонов. Например, диапазон от 45-90 будет также включать 50-90, 45-80, 46-89 и т.п.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЭЛАСТИЧНОЕ ВПИТЫВАЮЩЕЕ НЕТКАНОЕ ПОЛОТНО, ИЗГОТОВЛЕННОЕ СОВМЕСТНЫМ ФОРМОВАНИЕМ | 2010 |
|
RU2527724C2 |
| УДАЛЕНИЕ ОКРАШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ | 2010 |
|
RU2531270C2 |
| ВПИТЫВАЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ, ИМЕЮЩЕЕ ЭЛЕМЕНТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ | 2005 |
|
RU2394541C2 |
| ИЗДЕЛИЕ С БАРЬЕРАМИ, АКТИВИРУЕМЫМИ ЖИДКОСТЬЮ | 2009 |
|
RU2527717C2 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВПИТЫВАЮЩЕЙ СТРУКТУРЫ | 2014 |
|
RU2640182C2 |
| ВПИТЫВАЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ, ОБРАБОТАННОЕ СВЯЗАННЫМ ФЕРМЕНТОМ | 2005 |
|
RU2363495C2 |
| ТИСНЕНЫЙ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ | 2005 |
|
RU2392363C2 |
| ТОНКАЯ, ОБЛАДАЮЩАЯ ВЫСОКОЙ ВПИТЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2285515C2 |
| ЛАМИНИРОВАННЫЕ УЛЬТРАЗВУКОМ МНОГОСЛОЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | 2004 |
|
RU2353523C2 |
| НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ НЕПРЕРЫВНЫХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ НИТЕЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ВОЛОКНАМИ ИЗ ПУЛЬПЫ | 1999 |
|
RU2208673C2 |
Представлен впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем один из первого принимающего слоя и удерживающего слоя включает упругий материал совместного формования. Когда первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, удерживающий слой включает один из распушенного материала/супервпитывающего материала высокой плотности с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала. Впитывающий композит может дополнительно включать распределительный слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем распределительный слой включает один из выдуваемого из расплава микроволокнистого материала, гидравлически переплетенного материала и вспененного материала. Задача изобретения состоит в создании впитывающего изделия, имеющего достаточную упругость для предотвращения смятия прокладки, обеспечении улучшенного прилегания и удобства для пользователя. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.
1. Впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит содержит:
первый принимающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, и
удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем один из первого принимающего слоя и удерживающего слоя включает упругий материал совместного формования,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мол.% до около 99,5 мол.%, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол.%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-E.
2. Впитывающий композит по п.1, в котором первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, и при этом удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, полотна материала, соединенного кардочесанием (BCW), и материала суховоздушного формования.
3. Впитывающий композит по п.2, в котором удерживающий слой дополнительно включает супервпитывающий материал.
4. Впитывающий композит по п.2, в котором удерживающий слой дополнительно включает распушенную пульпу.
5. Впитывающий композит по п.1, в котором первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, и при этом удерживающий слой включает один из распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала высокой плотности с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала.
6. Впитывающий композит по п.5, в котором удерживающий слой дополнительно включает распушенную пульпу.
7. Впитывающий композит по п.1, в котором удерживающий слой включает упругий материал совместного формования, и при этом первый принимающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, материала суховоздушного формования, полотна материала, соединенного кардочесанием (BCW), и вспененного материала.
8. Впитывающий композит по п.7, в котором первый принимающий слой дополнительно включает распушенную пульпу.
9. Впитывающий композит по п.7, в котором упругий материал совместного формования в удерживающем слое включает супервпитывающий материал.
10. Впитывающий композит по п.1, дополнительно содержащий распределительный слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем распределительный слой включает один из выдуваемого из расплава микроволокнистого материала гидравлически переплетенного материала и вспененного материала.
11. Впитывающий композит по п.1, в котором первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, и при этом удерживающий слой включает распушенный материал/супервпитывающий полимерный материал высокой плотности с водородными связями.
12. Впитывающий композит по п.1, в котором первый принимающий слой включает упругий материал совместного формования, и при этом удерживающий слой включает материал суховоздушного формования.
13. Впитывающий композит по п.1, в котором как первый принимающий слой, так и удерживающий слой включают упругий материал совместного формования.
14. Впитывающий композит по п.13, в котором удерживающий слой дополнительно включает супервпитывающий материал.
15. Впитывающий композит по п.1, дополнительно содержащий второй принимающий слой, расположенный, в общем, параллельно с первым принимающим слоем, причем второй принимающий слой включает один из материала суховоздушного формования, полотна материала, соединенного кардочесанием (BCW), упругого материала совместного формования, и вспененного материала.
16. Впитывающий композит по п., в котором принимающий слой расположен между верхним листом и удерживающим слоем, и при этом удерживающий слой расположен между нижним листом и принимающим слоем.
17. Впитывающий композит, расположенный во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит содержит:
первый принимающий слой, включающий один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, материала суховоздушного формования, полотна материала, соединенного кардочесанием (BCW), и вспененного материала; и
удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, материала суховоздушного формования, распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала высокой плотности с водородными связями, гидравлически переплетенного материала композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала, причем один из первого принимающего слоя и удерживающего слоя включает упругий материал совместного формования,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мольных % до около 99,5 мол %, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол.%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-E.
18. Впитывающий композит, приспособленный для размещения во впитывающем изделии между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит содержит:
первый принимающий слой, включающий упругий материал совместного формования; и
удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, материала суховоздушного формования, распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала высокой плотности с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мол.% до около 99,5 мол.%, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-E.
19. Впитывающее изделие женской гигиены, имеющее верхний лист и нижний лист, содержащее:
впитывающий композит, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем впитывающий композит включает первый принимающий слой, включающий упругий материал совместного формования, и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает один из материала совместного формования, упругого материала совместного формования, материала суховоздушного формования, распушенного материала/супервпитывающего полимерного материала высокой плотности с водородными связями, гидравлически переплетенного материала, композитного материала супервпитывающий полимер/адгезив и вспененного материала,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мол.% до около 99,5 мол.%, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол.%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-E.
20. Способ выполнения впитывающего изделия личной гигиены, имеющего впитывающий композит, причем способ предусматривает:
объединение потока впитывающего материала с потоком выдуваемых из расплава волокон с образованием композитного потока;
сбор композитного потока на формующую поверхность с образованием нетканого упругого материала совместного формования; и
объединение нетканого упругого материала совместного формования с верхним листом и нижним листом,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мол.% до около 99,5 мол.%, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол.%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-Е.
21. Впитывающий композит, приспособленный для применения во впитывающем изделии, имеющем верхний лист и нижний лист, причем впитывающий композит содержит:
принимающий слой, включающий вспененный материал, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем принимающий слой имеет множество отверстий в нем; и удерживающий слой, расположенный между верхним листом и нижним листом, причем удерживающий слой включает упругий материал совместного формования,
где упругий материал совместного формования включает матрицу из выдуваемых из расплава волокон и впитывающего материала, при этом выдуваемые из расплава волокна составляют от 30 вес.% до около 99 вес.% полотна, а впитывающий материал составляет от около 1 вес.% до около 70 вес.% полотна, причем выдуваемые из расплава волокна образованы из термопластической композиции, которая содержит по меньшей мере один сополимер полипропилена и α-олефина, имеющий содержание пропилена от около 60 мол.% до около 99,5 мол.%, и содержание α-олефина от около 0,5 мол.% до около 40 мол.%, при этом сополимер дополнительно имеет плотность от около 0,86 до около 0,90 г/см3, и композиция имеет скорость течения расплава от около 120 до около 6000 г за 10 мин, определенную при 230°C в соответствии с испытательной методикой стандарта ASTM D1238-Е.
22. Впитывающий композит по п. 21, в котором удерживающий слой имеет множество отверстий в нем.
| US 6245051 B1, 12.06.2001 | |||
| US 6127595 A, 03.10.2000 | |||
| US 20090233049 A1, 17.09.2009 | |||
| US 2003149411 A1, 07.08.2003 |
