МАТЕРИАЛ ИЗ КРЕПИРОВАННОЙ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БУМАГИ С ПОВЫШЕННОЙ УДЕРЖИВАЮЩЕЙ ЕМКОСТЬЮ Российский патент 2016 года по МПК D21H27/40 D21H19/74 D21H21/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к материалу из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, содержащему гибкий абсорбирующий связующий материал и водорастворимый пленкообразующий полимер. При нанесении на тканевый материал гибкого абсорбирующего связующего материала во время проведения крепирования гибкий абсорбирующий связующий материал локализуется на поверхности волокнистого полотна, что позволяет получать полотна с более высокой абсорбирующей способностью по сравнению с абсорбирующей способностью полотен, полученных с использованием традиционных добавок для крепирования, и сравнимую с абсорбирующей способностью полотен, полученных нанесением суперабсорбирующего полимера на полотно распылением или печатью.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Гибкие суперабсорбирующие материалы известны в данной области техники. Такие суперабсорбирующие материалы не только обеспечивают достижение высокой абсорбционной способности, но и являются достаточно гибкими, чтобы их можно было вводить в абсорбирующие изделия, в частности тонкие абсорбирующие изделия, такие как ежедневные прокладки, которые должны выдерживать значительные перегибы. Однако абсорбирующие изделия, содержащие гибкие суперабсорбирующие материалы, обычно получают нанесением печати или распылением находящегося на стадии образования суперабсорбирующего материала на нетканый композиционный материал и последующей сушкой. Такой способ не только требует применения дополнительного оборудования по сравнению с традиционными способами производства абсорбирующих изделий, но и значительных материальных и временных затрат. Кроме того, несмотря на то, что использование гибких суперабсорбирующих материалов позволяет получать менее жесткие абсорбирующие изделия по сравнению с аналогичными изделиями, содержащими традиционные суперабсорбирующие материалы, эти изделия все же остаются более жесткими, чем хотелось бы потребителям.

Таким образом, в данной области техники имеется необходимость получения усовершенствованных абсорбирующих композиционных материалов, включающих гибкие суперабсорбирующие материалы и содержащих такие материалы абсорбирующих изделий. Одним из требований является получение более тонких абсорбирующих изделий. Другим требованием является получение более гибких абсорбирующих изделий. Еще одно требование состоит в повышении или сохранении абсорбирующей способности и/или абсорбирующей емкости таких изделий. Главным же требованием является снижение производственных затрат и использование существующего производственного оборудования и способов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Неожиданно было обнаружено, что абсорбирующий композиционный материал может быть получен нанесением гибкого абсорбирующего связующего полимера (сокращенно ГАС полимера, англ. - flexible absorbent binder polymer, сокращенно "FAB"), также называемого в настоящем описании гибким суперабсорбирующим материалом, при проведении этапа крепирования в традиционном способе получения санитарно-гигиенической бумаги. Это позволяет устранить дорогостоящий этап нанесения ГАС на подложку (основу) распылением или печатью и последующую сушку. Дополнительным преимуществом проведения этапа крепирования является повышение гибкости и мягкости волокнистого полотна, обработанного ГАС. Кроме того, этап крепирования позволяет эффективно локализовать гибкий суперабсорбирующий материал на поверхности волокнистого полотна, в результате чего получают полотна, абсорбирующая способность которых превышает абсорбирующую способность полотен, полученных с использованием традиционных добавок для крепирования, и сравнима с абсорбирующей способностью полотен, полученных нанесением ГАС на полотно распылением или печатью.

Соответственно, один из аспектов настоящего изобретения относится к материалу из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, включающему полотно из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, имеющее первую сторону и вторую сторону; и композицию добавки для крепирования, нанесенную на по меньшей мере первую сторону полотна из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, причем композиция добавки содержит гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент.

Другие аспекты настоящего изобретения относятся к полотну из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, включающему полотно из санитарно-гигиенической бумаги, имеющее первую сторону и вторую сторону, причем полотно из санитарно-гигиенической бумаги подвергают крепированию с помощью сушильного цилиндра, на который была нанесена композиция добавки для крепирования, и добавка для крепирования содержит гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент.

Другие аспекты настоящего изобретения относятся к абсорбирующему изделию, включающему подкладочный слой и абсорбирующий слой, причем абсорбирующий слой расположен вплотную к подкладочному слою, и при этом абсорбирующий слой включает лист крепированной санитарно-гигиенической бумаги, имеющий первую сторону и вторую сторону; и композицию добавки для крепирования, нанесенную на по меньшей мере первую сторону листа крепированной санитарно-гигиенической бумаги, причем композиция добавки для крепирования содержит гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу получения крепированного листового материала, включающему нанесение композиции добавки, содержащей гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент, на движущуюся крепирующую поверхность; прижимание листа основы к крепирующей поверхности после нанесения композиции добавки, так что композиция добавки способствует креплению (прилипанию) листа основы к крепирующей поверхности; и удаление листа основы с крепирующей поверхности с помощью крепирующего шабера так, что при этом лист основы включает от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 3% масс. композиции добавки.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На Фиг. 1 схематически представлен один из аспектов американского сушильного цилиндра (также называемого янки-цилиндром; англ. Yankee dryer), применяемого для сушки волокнистого полотна согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 2 схематически представлен один из аспектов способа получения влажных крепированных волокнистых полотен, подходящих для применения согласно настоящему изобретению; и

на Фиг. 3 схематически представлена одна часть машины для формования волокнистого полотна для иллюстрации одного из аспектов формования слоистого волокнистого полотна, включающего множество слоев.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для осуществления переноса крепирующего клеевого материала (клеевого состава) на полотно санитарно-гигиенической бумаги необходимо, чтобы крепирующие клеевые материалы имели хорошие пленкообразующие свойства и низкую когезионную прочность. Если пленка хорошо сформована и имеет низкую когезионную прочность, то при воздействии крепирующего шабера расслоение происходит в толще слоя клеевого материала, и при этом часть слоя клеевого материала остается на полотне из санитарно-гигиенической бумаги. Несмотря на то что гибкие абсорбирующие связующие материалы (ГАС) имеют более высокую гибкость по сравнению с традиционными суперабсорбирующими полимерами, при контакте с сильно нагретой крепирующей поверхностью они подвергаются сшивке (образованию поперечных связей) и становятся хрупкими, что повышает прочность их сцепления с крепирующей поверхностью и приводит к разрыву за пределами слоя клеевого материала. В результате нанесение ГАС на поверхность полотна оказывается неудовлетворительным, срок службы крепирующего шабера снижается, а также снижается пригодность оборудования к нормальной работе. Таким образом, для нанесения ГАС на поверхность полотна с помощью традиционных методик крепирования добавка для крепирования предпочтительно содержит пленкообразующий компонент. Добавка для крепирования может дополнительно включать модифицирующий компонент, способствующий образованию пленки или обеспечивающий другие функциональные полезные эффекты, например повышенную абсорбирующую способность.

Соответственно, в общем, настоящее изобретение относится к материалу из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, включающему полотно из санитарно-гигиенической бумаги, которое было подвергнуто крепированию с использованием сушильного цилиндра, на который была нанесена композиция добавки для крепирования, содержащая ГАС, и водорастворимый пленкообразующий полимер. Получаемый материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги имеет повышенную удерживающую емкость по сравнению с материалами, полученными традиционными способами крепирования, но при этом эффективность его получения близка или превышает традиционную. В некоторых аспектах для достижения дополнительных полезных эффектов и улучшения свойств полотна на сушильный цилиндр также может быть нанесен водорастворимый модифицирующий компонент.

В особенно предпочтительном примере осуществления в качестве ГАС компонента композиция добавки для крепирования включает продукт реакции по меньшей мере 15% масс. моноэтиленненасыщенного мономера, выбранного из карбоновой кислоты, солей карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, солей сульфоновой кислоты, фосфорной кислоты и солей фосфорной кислоты; пластификатора; сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты, который содержит алкоксисилановую функциональную группу; агента переноса цепи; соли переходного металла; системы инициаторов и нейтрализующего агента. Предпочтительно после помещения ГАС компонента на подложку и образования поперечных связей ГАС компонент образует на подложке слой суперабсорбирующего материала, или подложка может быть пропитана ГАС компонентом. В общем, термин "суперабсорбирующие материалы" относится к набухающим в воде, нерастворимым в воде органическим или неорганическим материалам, которые в наиболее благоприятных условиях могут поглощать такое количество водного раствора, содержащего 0,9 массовых процентов хлорида натрия, которое по меньшей мере приблизительно в 10 раз превышает их собственную массу или по меньшей мере приблизительно в 15 раз превышает их собственную массу, или по меньшей мере приблизительно в 25 раз превышает их собственную массу. В отличие от них, "абсорбирующие материалы" в наиболее благоприятных условиях могут поглощать такое количество водного раствора, содержащего 0,9 массовых процентов хлорида натрия, которое по меньшей мере в 5 раз превышает их собственную массу. Предпочтительно, образование на подложке слоя суперабсорбирующего материала приводит к получению подложки, абсорбирующая способность которой, определенная с помощью Испытания на удерживающую емкость (англ. Retention Capacity Test), превышает 5 г/г, например, составляет до приблизительно 7 г/г абсорбирующего композиционного материала или от приблизительно 5,5 г/г до приблизительно 6,5 г/г абсорбирующего композиционного материала.

На Фиг. 1 показано, что композицию добавки согласно настоящему изобретению наносят непосредственно на поверхность 20 сушильного устройства (например, американского сушильного цилиндра) с помощью штанги 22 с распыляющими насадками. Общее описание способа крепирования рассмотрено, например, в патенте US 7820010, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая согласуется с настоящим изобретением. Когда волокнистое полотно 13 вводят в тесный контакт с композицией, полотно прилипает к поверхности американского сушильного цилиндра. Затем волокнистое полотно и композицию соскабливают с поверхности сушильного устройства крепирующим шабером 24.

Композиция добавки включает композицию гибкого абсорбирующего связующего (ГАС) полимера, который также может быть назван гибким суперабсорбирующим полимером. Гибкий суперабсорбирующий полимер предпочтительно включает моноэтиленненасыщенный полимер, например, карбоновую кислоту, сульфоновую кислоту или фосфорную кислоту или соли таких кислот, и сложный эфир акриловой или метакриловой кислоты, который содержит алкоксисилановую функциональную группу, или мономер, который может быть сополимеризован с соединением, содержащим триалкоксисилановую функциональную группу, а затем вступать в реакцию с водой с образованием силанольной группы; при этом остаточное содержание моноэтиленненасыщенного мономера в композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера составляет менее приблизительно 1000 частей на миллион. В частности, ГАС композиция представляет собой продукт реакции по меньшей мере 15% масс. моноэтиленненасыщенной карбоновой, сульфоновой или фосфорной кислоты или солей таких кислот, сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты, содержащего алкоксисилановую функциональную группу, которая при действии воды образует силанольную функциональную группу, вступающую в реакцию конденсации с образованием сшитого полимера, сополимеризуемого гидрофильного гликоля, содержащего сложноэфирный мономер, и/или пластификатора. Подходящие мономеры, при добавлении которых может быть получен подходящий раствор суперабсорбирующего полимера, включают мономеры, содержащие карбоксильную группу: например моноэтиленненасыщенные моно- или поликарбоновые кислоты, например (мет)акриловую кислоту (то есть акриловую кислоту или метакриловую кислоту; далее используются аналогичные обозначения), малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, кротоновую кислоту, сорбиновую кислоту, итаконовую кислоту и коричную кислоту; мономеры, содержащие ангидридную группу карбоновой кислоты, например ангидриды моноэтиленненасыщенных поликарбоновых кислот (например, малеиновый ангидрид); мономеры, содержащие соли карбоновых кислот например водорастворимые соли (соли щелочных металлов, соли аммония, соли аминов и подобные им вещества) моноэтиленненасыщенных моно- или поли-карбоновых кислот (например, (мет)акрилат натрия, триметиламин(мет)акрилат, триэтаноламин(мет)акрилат), малеат натрия, метиламинмалеат; мономеры, содержащие группы сульфоновых кислот, например алифатические или ароматические винилсульфоновые кислоты (например, винилсульфоновую кислоту, аллилсульфоновую кислоту, винилтолуолсульфоновую кислоту, стиролсульфоновую кислоту), (мет)акрилсульфоновые кислоты (например, сульфопропил(мет)акрилат, 2-гидрокси-3-(мет)акрилоксипропилсульфоновую кислоту); мономеры, содержащие группы солей сульфоновых кислот, например соли щелочных металлов, соли аммония, соли аминов и мономеров, содержащих группы сульфоновых кислот, упомянутых выше; и/или мономеры, содержащие амидные группы: винилформамид, (мет)акриламид, N-алкил(мет)акриламиды (например, N-метилакриламид, N-гексилакриламид), N,N-диалкил(мет)акриламиды (например, N,N-диметилакриламид, N,N-ди-н-пропилакриламид), N-гидроксиалкил(мет)акриламиды (например, N-метилол(мет)акриламид, N-гидроксиэтил(мет)акриламид), N,N-дигидроксиалкил(мет)акрил амиды (например, N,N-дигидроксиэтил(мет)акриламид), виниллактамы (например, N-винилпирролидон).

Предпочтительно количество моноэтиленненасыщенной карбоновой, сульфоновой или фосфорной кислоты или солей этих кислот по отношению к массе композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 99,9% масс. В некоторых аспектах концентрации моноэтиленненасыщенной карбоновой, сульфоновой или фосфорной кислоты или солей этих кислот может составлять от приблизительно 25% до приблизительно 99,9% масс. от массы композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера, например от приблизительно 25% до приблизительно 90% масс. от массы композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера или от приблизительно 30% до приблизительно 80% масс. от массы композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера; или от приблизительно 50% до приблизительно 70% масс. от массы композиции гибкого суперабсорбирующего связующего полимера для некоторых типов предполагаемого применения. Подходящие ГАС полимеры и способы их получения рассмотрены в патентах US 7312286 и US 7335713, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая согласуется с настоящим изобретением.

ГАС компонент может быть введен в композицию добавки в любом функциональном количестве, которое может быть различным в зависимости от типа выбранного химического компонента, а также от требуемых свойств конечного продукта. Например, для придания композиции улучшенных характеристик, количество ГАС компонента в композиции добавки может составлять от приблизительно 10 до 90% масс., например от 20 до 80% масс. или от 30 до 70% масс. от общей массы композиции добавки.

В предпочтительном примере осуществления композиция добавки дополнительно включает по меньшей мере один пленкообразующий компонент. Пленкообразующий компонент, содержащийся в композиции добавки, может быть различным в зависимости от конкретного применения и требуемого результата. Подходящие пленкообразующие компоненты включают, например, простые эфиры и сложные эфиры целлюлозы. Другие подходящие пленкообразующие компоненты включают полисахариды, имеющие длину цепочки, достаточную для образования пленок, неограничивающие примеры которых включают пуллулан и пектин. Пленкообразующий полимер также может содержать дополнительные моноэтиленненасыщенные мономеры, не содержащие кислотной группы в боковой цепи, но сополимеризуемые с мономерами, имеющими кислотные группы. Такие соединения включают, например, моноакриловые сложные эфиры и монометакриловые сложные эфиры полиэтиленгликоля или полипропиленгликоля, где молярные массы (Mn) полиалкиленгликолей составляют до приблизительно 2000.

В одном из конкретных аспектов пленкообразующий компонент растворим в воде, например представляет собой гидроксипропилкрахмал, например гидроксипропилкрахмал, поставляемый Chemstar, Minneapolis, MN под товарным знаком GLUCOSOL 800. Другие подходящие водорастворимые пленкообразующие компоненты могут включать, например, гидроксипропилцеллюлозу (англ. hydroxypropyl cellulose, сокращенно HPC), поставляемую под товарным знаком KLUCEL, метилцеллюлозу (англ. methyl cellulose, сокращенно МС), поставляемую под товарным знаком BENECEL, и гидроксиэтилцеллюлозу, поставляемую под товарным знаком NATROSOL; все эти продукты могут быть приобретены у Компании Ashland, Inc., Covington, KY. Пленкообразующий компонент может быть добавлен в композицию добавки в любом функциональном количестве и может быть различным в зависимости от типа выбранного химического компонента, а также от требуемых свойств конечного продукта. Например, в иллюстративном примере применения GLUCOSOL 800 для придания композиции улучшенных характеристик количество пленкообразующего компонента в композиции добавки может составлять от приблизительно 10 до 90% масс., например от 20 до 80% масс. или от 30 до 70% масс. от общей массы композиции добавки. Любые из упомянутых химических веществ после разбавления водой наносят на поверхность американского сушильного цилиндра с помощью штанги 22 с распыляющими насадками, откуда они затем при контакте переносятся на поверхность полотна.

В некоторых аспектах пленкообразующий компонент растворяют с образованием водного раствора концентрацией 1% масс. и дополнительно разбавляют в соответствии с требованиями для получения требуемой дозировки, которая должна быть нанесена на сушильную поверхность. Добавляемые концентрации обычно выражают в виде количества добавки на единицу площади сушильной поверхности, например мг/м² поверхности сушильного устройства. Дозировку определяют как отношение произведения объема пленкообразующего раствора на концентрацию пленкообразующего вещества к выраженной в квадратных метрах площади санитарно-гигиенической бумаги, обработанной за единицу времени.

Кроме водорастворимого пленкообразующего компонента композиция добавки может содержать модифицирующий компонент. Наряду с приданием других свойств модифицирующий компонент применяют для регулирования прочности адгезии полотна к поверхности для сушки бумаги. Модифицирующий компонент также может способствовать повышению чистоты бумагоделательной машины (например, поверхности сушильного устройства бумагоделательной машины и сукон или сеток (полотен) бумагоделательной машины). В некоторых аспектах модифицирующий компонент растворим в воде, например представляет собой Carbowax PEG 8000 (Dow Chemical, Midland, MI). Модифицирующий компонент может быть введен в композицию добавки в любом функциональном количестве, которое может быть различным в зависимости от типа выбранного химического компонента, а также от требуемых свойств конечного продукта. Например, в иллюстративном примере применения Carbowax PEG 8000, для придания композиции улучшенных характеристик, количество модифицирующего компонента в композиции добавки может составлять от приблизительно 1 до 60% масс. или по меньшей мере приблизительно 1% масс., например по меньшей мере приблизительно 5% масс., или по меньшей мере приблизительно 10% масс., или до приблизительно 30% масс., например до приблизительно 40% масс. или до приблизительно 50% масс. или более от общей массы композиции добавки.

Примеры других подходящих модифицирующих компонентов включают блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида. Средняя молекулярная масса модифицирующих компонентов согласно настоящему изобретению может быть различной в зависимости от конечного использования полимера. Предпочтительно среднемассовая молекулярная масса водорастворимых модифицирующих компонентов согласно настоящему изобретению составляет от приблизительно 5000 до приблизительно 100000 граммов на моль. В частности, среднемассовая молекулярная масса клеевых компонентов согласно настоящему изобретению составляет от приблизительно 6000 до приблизительно 100000 граммов на моль или более, предпочтительно от приблизительно 8000 до приблизительно 50000 граммов на моль.

В некоторых аспектах композиция добавки перед нанесением может быть разбавлена. Величина pH водного раствора обычно составляет менее приблизительно 12, например от приблизительно 5 до приблизительно 9 и предпочтительно от приблизительно 6 до приблизительно 8. Согласно этому аспекту композиция добавки может быть разбавлена до достижения концентрации, составляющей от 0,20% масс. до 10% масс., предпочтительно от 4 до 7% масс.

В одном из примеров осуществления композиция добавки может быть нанесена на поверхность полотна во время осуществления способа крепирования. Например, для крепления полотна на сушильном цилиндре композиция добавки может быть распылена на нагретый сушильный цилиндр. Затем полотно может быть снято с выполнением крепирования с сушильного цилиндра.

В общем, в соответствии с настоящим изобретением может быть подвергнуто обработке любое подходящее волокнистое полотно. Например, в одном из аспектов лист основы может представлять собой санитарно-гигиенический материал, например одноразовое банное полотенце, косметическую салфетку для лица, бумажное полотенце, салфетку, сухие и влажные гигиенические салфетки и подобные им изделия. Волокнистые материалы могут быть получены из волокна любого подходящего типа. Волокнистые материалы, получаемые согласно настоящему изобретению, могут включать однослойные волокнистые материалы или многослойные волокнистые материалы. Например, в некоторых аспектах материал может включать два слоя (пласта), три слоя или более.

Волокна, подходящие для получения волокнистых полотен, включают любые натуральные или синтетические волокна, неограничивающие примеры которых включают волокна, полученные не из древесины, например хлопковое волокно, манильскую пеньку (абака), яванский джут (волокно кенаф), волокно растения Сабаи (sabai grass), льняное волокно, волокно из ковыля, волокно из соломы, джутовую пеньку, волокно из стеблей сахарного тростника (багассы), волокно молочая и волокно из листьев ананаса и волокна, полученные из древесины, или целлюлозные волокна, например волокна, полученные из древесины лиственных и хвойных деревьев, включающие волокна из древесины мягких пород, например волокна из листьев северных и южных деревьев мягких пород; волокна из древесины твердых пород, например эвкалипта, клена, березы и тополя. Целлюлозное волокно может быть получено как с высоким, так и с низким выходом с помощью любого известного способа варки, например крафт-варки, сульфитной варки, способов варки с высоким выходом и других известных способов варки. Также может быть применено волокно, полученное органосольвентными способами варки, например такое как волокно и способы, рассмотренные в патентах US 4793898, US 4594130 и US 3585104. Подходящие волокна, примеры которых приведены в патенте US 5595628, также могут быть получены при варке с антрахиноном.

Волокнистые полотна согласно настоящему изобретению также могут включать синтетические волокна. Например, для придания волокну улучшенных характеристик, волокнистые полотна могут включать до приблизительно 10%, например до приблизительно 30%, или до приблизительно 50%, или до приблизительно 70% или более синтетического волокна в пересчете на сухую массу. Подходящие синтетические волокна включат искусственный шелк, полиолефиновые волокна, волокна из сложного полиэфира, двухкомпонентные волокна типа "стержень в оболочке", волокна, содержащие многокомпонентный связующий материал и подобные им волокна. Синтетические целлюлозные волокна включают все виды искусственного шелка и другие волокна, полученные из вискозы или химически модифицированной целлюлозы.

Могут быть применены обработанные химическими средствами натуральные целлюлозные волокна, например мерсеризованные целлюлозные массы, волокна, которым с помощью химической обработки была придана жесткость, или сшитые волокна, или сульфонированные волокна. Если при получении полотна из волокон требуются хорошие механические свойства, то может быть желательно, чтобы волокна были относительно неповрежденными и в основном нерафинированными или лишь в небольшой степени рафинированными. Несмотря на то что могут быть применены повторно используемые волокна, благодаря хорошим механическим свойствам и отсутствию загрязняющих веществ обычно используют свежеполученные волокна. Могут быть применены мерсеризованные волокна, регенерированные целлюлозные волокна, целлюлоза, производимая микроорганизмами, искусственный шелк и другой целлюлозный материал или производные целлюлозы. Подходящие для формования полотна волокна также могут включать повторно используемые волокна, свежеполученные волокна или их смеси.

В общем, согласно настоящему изобретению может быть применен любой способ получения полотна. Например, в способе получения полотна согласно настоящему изобретению может быть использовано крепирование, мокрое крепирование, двойное крепирование, многократное крепирование, двойное многократное крепирование, тиснение, мокрое прессование, воздушное прессование, воздушная сушка, водоструйное скрепление, крепирование с воздушной сушкой, совместное формование, суховоздушное формование, а также другие способы, известные в данной области техники. При получении материала водоструйным скреплением процентное содержание целлюлозной массы составляет приблизительно от 70 до 85%.

Для получения изделий согласно настоящему изобретению также подходят волокнистые листы, имеющие расположенные в виде схемы участки уплотнения или вдавливания (оттиска), например волокнистые листы, рассмотренные в любом из следующих патентов: US 4514345, US 4528239, US 5098522, US 5260171 и US 5624790, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая не противоречит настоящему изобретению. Такие волокнистые листы с оттиском могут иметь сетчатый рисунок, составленный из уплотненных областей, которые были вытеснены при их прижимании к сушильному цилиндру с помощью прессового полотна (сукна), и относительно менее уплотненные участки (например, "выпуклости" в волокнистом листе), соответствующие отводящим желобкам (в прессовом полотне, так что деформация волокнистого листа на участках, прилегающих к отводящим желобкам, происходит за счет разности давления воздуха через отводящий желобок, в результате чего в волокнистом листе образуется участок или выпуклость в виде подушечки с более низкой плотностью.

Также может быть получено волокнистое полотно, не имеющее значительной прочности сцепления между внутренними волокнами. Для этого волокнистая масса, используемая для получения полотна основы, может быть обработана химическим разрыхлителем (разрыхляющим агентом). Разрыхлитель может быть добавлен в суспензию волокна во время варки или непосредственно в напорный ящик. Разрыхлители, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают катионные разрыхлители, например четвертичные соли жирных диалкиламинов, соли третичных жирных моноалкиламинов, соли первичных аминов, четвертичные соли имидазолина, кремнийорганические соединения (силиконы), четвертичные соли и соли ненасыщенных жирных алкиламинов. Другие подходящие разрыхлители рассмотрены в патенте US 5529665, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая согласуется с настоящим изобретением.

В водную массу, из которой формуют полотно, или в полотно на первой стадии образования также могут быть добавлены необязательные химические добавки, которые придают материалу дополнительные полезные свойства и облегчают осуществление способа, но не ухудшают полезный эффект изобретения. Ниже представлены примеры таких химических добавок, которые приведены для иллюстрации и не ограничивают объем изобретения.

Типы химических веществ, которые могут быть добавлены в бумажное полотно, включают добавки, улучшающие абсорбирующую способность, обычно имеющие форму катионных или неионных поверхностно-активных веществ, увлажняющие вещества и пластификаторы, например низкомолекулярные полиэтиленгликоли и полигидроксисоединения, например глицерин и пропиленгликоль. В готовые изделия также могут быть введены материалы, улучшающие состояние кожи, например, минеральное масло, экстракт алоэ, витамин Е, кремнийорганические соединения (силикон), лосьоны в обобщенном смысле этого термина и подобные им вещества. Такие химические вещества могут быть добавлены в любой момент проведения способа получения полотна.

В общем, материалы согласно настоящему изобретению могут быть применены в комбинации с любыми известными материалами и химическими веществами, применение которых не противоречит предполагаемому использованию изобретения. Неограничивающие примеры таких материалов включают средства, регулирующие запах, например поглотители запаха, волокна и частицы из активированного угля, детскую присыпку, питьевую соду, хелатирующие агенты, цеолиты, отдушки или другие средства, маскирующие запах, соединения циклодекстрина, окислители и подобные им средства. Также могут быть использованы частицы суперабсорбирующего материала, синтетические волокна или пленки. Дополнительные примеры включают катионные красители, оптические отбеливатели, увлажняющие вещества, мягчительные средства и подобные им вещества.

Волокнистые полотна, которые могут быть обработаны согласно настоящему изобретению, могут включать одинарный гомогенный слой, состоящий из волокон, или могут включать слоистые или многослойные конструкции. Например, один пласт волокнистого полотна может включать два или три слоя волокон. Каждый слой может содержать волокна, имеющие разный состав. Например, на Фиг. 3 показан один из аспектов устройства, применяемого для получения многослойной, включающей множество слоев (пластов) целлюлозной массы. Как показано, трехслойный напорный ящик 10 обычно включает верхнюю стенку напорного ящика 12 и нижнюю стенку напорного ящика 14. Напорный ящик 10 дополнительно включает первую разделительную перегородку 16 и вторую разделительную перегородку 19, которые разделяют волокнистое сырье на три слоя.

Каждый из слоев волокон содержит разбавленную водную суспензию волокон, из которых получают бумагу. Конкретный вид волокон, содержащихся в каждом слое, обычно зависит от типа получаемого продукта и требуемых результатов. Например, композиция волокон в каждом слое может быть различной в зависимости от типа выпускаемого изделия, которое может представлять собой как одноразовое банное полотенце, так и косметические салфетки для лица или бумажные полотенца. Например, в одном из аспектов средний слой 21 содержит крафт-волокно из древесины южных деревьев мягких пород как таковое или в комбинации с другими волокнами, например волокнами, получаемыми в способах с высокими выходами. С другой стороны, внешние слои 23 и 25 содержат волокна из древесины мягких пород, например крафт-волокно из древесины северных деревьев мягких пород.

В альтернативном аспекте, для придания среднему слою прочности, он может содержать волокна из древесины мягких пород, в то время как внешние слои для создания ощущения мягкости могут включать волокна из древесины твердых пород, например эвкалиптового волокна.

В общем, для осуществления настоящего изобретения может быть применен любой способ, с помощью которого может быть сформирован лист основы. Например, как показано на Фиг. 3, на бесконечную движущуюся формующую сетку (ткань) 26, предпочтительно поддерживаемую и приводимую в движение валками 28 и 30, из напорного ящика 10 направляют многослойную бумажную массу. После помещения многослойной волокнистой суспензии на сетку 26 из суспензии удаляют воду, которая проходит через сетку в направлении стрелок 32. В зависимости от конфигурации формовочной части, удаление воды производят за счет приложения комбинации силы тяжести, центробежной силы и вакуумного отсасывания жидкости. Формование многослойных бумажных полотен также описано и рассмотрено в патенте US 5129988, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая согласуется с настоящим изобретением.

Поверхностная плотность волокнистых полотен, полученных согласно настоящему изобретению, может быть различной в зависимости от типа готового продукта. Например, способ может быть применен для получения впитывающих банных полотенец, косметических салфеток для лица, бумажных полотенец и подобных изделий. В общем, поверхностная плотность таких волокнистых материалов может составлять от приблизительно 5 г/м² до приблизительно 110 г/м², например от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 90 г/м². Например, поверхностная плотность материалов одноразовых банных полотенец и косметических салфеток для лица может составлять от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 40 г/м². С другой стороны, поверхностная плотность материала бумажных полотенец может составлять от приблизительно 25 г/м² до приблизительно 80 г/м² или более.

Волокнистые материалы, полученные согласно упомянутым выше способам, могут иметь относительно высокие характеристики пухлости. Например, пухлость волокнистого полотна может составлять от приблизительно 1 до 20 см³/г, например от приблизительно 3 до 15 см³/г или от приблизительно 5 до 12 см³/г.

Поверхностная плотность каждого из волокнистых полотен многослойного материала также может быть различной. В общем, общая поверхностная плотность многослойного материала обычно находится в указанном выше диапазоне, например от приблизительно 20 г/м² до приблизительно 200 г/м². Таким образом, поверхностная плотность каждого пласта (слоя) может составлять от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 60 г/м², например от приблизительно 20 г/м² до приблизительно 40 г/м².

На Фиг. 2 показано, что из напорного ящика 60 водную суспензию волокон подают на формующую сетку 62, которую поддерживают и перемещают с помощью множества ведущих валков 64. Под формующей сеткой 62 установлена вакуумная камера 66, предназначенная для удаления из волокнистой массы воды при формовании полотна. С формующей сетки 62 сформованное полотно 68 переносят на вторую сетку 70, которая может быть изготовлена как из проволоки, так и из сукна. Сетку 70 поддерживают и перемещают по непрерывной траектории с помощью множества ведущих валков 72. Устройство также включает захватывающий валок 74, предназначенный для облегчения переноса полотна 68 с сетки 62 на сетку 70.

Предпочтительно сформованное полотно сушат, помещая его на поверхность вращающегося нагретого сушильного цилиндра, например американского сушильного цилиндра. Согласно настоящему изобретению композиция добавки согласно настоящему изобретению может быть нанесена на поверхность полотна из санитарно-гигиенической бумаги во время перемещения полотна на сетке, или она может быть нанесена на поверхность сушильного цилиндра для последующего переноса на одну из сторон полотна из санитарно-гигиенической бумаги. В этом случае композицию добавки применяют для крепления (приклеивания) полотна из санитарно-гигиенической бумаги к сушильному цилиндру. В этом примере осуществления по мере перемещения полотна через часть траектории вращения поверхности сушильного устройства происходит передача тепла к полотну, что приводит к испарению большей части влаги, содержащейся в полотне. Затем полотно снимают с сушильного цилиндра с помощью крепирующего шабера. Крепирование полотна по мере его формования дополнительно ослабляет внутренние связи в толще полотна и повышает его мягкость. С другой стороны, нанесение на полотно композиции добавки во время крепирования может повышать прочность полотна.

В другом примере осуществления сформованное полотно переносят на поверхность вращающегося нагретого сушильного цилиндра, который может представлять собой американский сушильный цилиндр. В одном из примеров осуществления прижимной валок может включать отсасывающий грудной валок. Для крепления полотна к поверхности сушильного цилиндра на поверхность сушильного цилиндра с помощью распыляющего устройства может быть нанесен крепирующий клей. Из распыляющего устройства может быть распылена композиция добавки, полученная согласно настоящему изобретению, или может быть распылен традиционный крепирующий клей. Полотно фиксируют на поверхности сушильного цилиндра и затем снимают его с цилиндра с помощью крепирующего шабера. При необходимости сушильный цилиндр может быть соединен с вытяжным колпаком. Вытяжной колпак может быть применен для наддува воздуха к поверхности полотна или продувки воздуха через полотно.

В других примерах осуществления после снятия с сушильного цилиндра полотно может быть зафиксировано на втором сушильном цилиндре. Второй сушильный цилиндр может включать, например, нагретый цилиндр, окруженный вытяжным колпаком. Цилиндр может быть нагрет до температуры от приблизительно 25°C до приблизительно 200°C, например от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C.

Для крепления полотна ко второму сушильному цилиндру на поверхность сушильного цилиндра может распылен клеевой материал из второго распыляющего устройства. Согласно настоящему изобретению, например, из второго распыляющего устройства может быть распылена композиция добавки, рассмотренная выше. Композиция добавки не только способствует прилипанию полотна из санитарно-гигиенической бумаги к сушильному цилиндру, но и переносится на поверхность полотна по мере его удаления с сушильного цилиндра крепирующим шабером.

После снятия со второго сушильного цилиндра полотно необязательно может быть направлено вокруг охлаждающего цилиндра катушки и охлаждено перед намоткой на катушку.

Кроме нанесения композиции добавки в процессе формования волокнистого полотна композиция добавки также может быть использована при осуществлении пост-формовочных способов. Например, в одном аспекте композиция добавки может быть использована в способе печати-крепирования. В частности, было обнаружено, что нанесение композиции добавки на поверхность волокнистого полотна способствует креплению (прилипанию) волокнистого полотна к крепирующей поверхности, например, при проведении операции печати-крепирования.

Например, в одном из аспектов после формования и сушки волокнистого полотна композиция добавки может быть нанесена на по меньшей мере одну сторону полотна, и по меньшей мере одна сторона полотна затем может быть подвергнута крепированию. В общем, композиция добавки может быть нанесена только на одну из сторон полотна, и только одна сторона полотна может быть подвергнута крепированию; композиция добавки может быть нанесена на обе стороны полотна, и только одна сторона полотна может быть подвергнута крепированию, или композиция добавки может быть нанесена каждую из сторон полотна, и каждая сторона полотна может быть подвергнута крепированию.

В одном из примеров осуществления композиция добавки может быть нанесена на одну сторону полотна посредством крепирования при проведении операции, которая может быть как включена, так и не включена в общий способ получения продукта. Полотно из санитарно-гигиенической бумаги, полученное способом, представленным на Фиг. 2 или Фиг. 3, или аналогичным способом, пропускают через первую станцию нанесения композиции добавки, которая включает зажим (зазор), образованный гладким резиновым прижимным валком и цилиндром для глубокой печати, на который нанесен рисунок. Цилиндр для глубокой печати находится в соединении с резервуаром, содержащим первую композицию добавки. С помощью цилиндра для глубокой печати композицию добавки наносят на одну сторону полотна в виде заранее выбранного рисунка (схемы). Затем полотно вводят в контакт с нагретым валком, который может быть нагрет до температуры, составляющей, например, до приблизительно 200°C, предпочтительнее от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C и более предпочтительно от приблизительно 120°C до приблизительно 150°C. В общем, полотно может быть нагрето до температуры, достаточной для высушивания полотна и испарения воды. Следует понимать, что для сушки полотна может быть применено любое подходящее нагревательное устройство, а не только нагретый валок. Например, в альтернативном примере осуществления для сушки полотна может быть использован инфракрасный нагреватель. Кроме нагретого валка или инфракрасного нагревателя могут быть использованы другие нагревательные устройства, которые могут включать, например, любую подходящую конвекционную печь или микроволновую печь.

С нагретого валка полотно может быть перемещено с помощью тянущих валков во вторую станцию нанесения композиции добавки, которая включает валок для переноса изображения, находящийся в контакте с цилиндром для глубокой печати, который находится в соединении с резервуаром, содержащим вторую композицию добавки. Вторая композиция добавки может быть нанесена на противоположную сторону полотна в виде заранее выбранного рисунка (схемы). Первая и вторая композиции добавки могут содержать как одинаковые ингредиенты, так и различающиеся ингредиенты. В альтернативном варианте композиции добавки могут содержать одинаковые ингредиенты в различных требуемых количествах. После нанесения второй композиции добавки полотно прижимают к крепирующему валку прижимным валком и переносят на поверхности крепирующего цилиндра на определенное расстояние, а затем снимают с крепирующего цилиндра с помощью крепирующего шабера. С помощью крепирующего шабера выполняют регулируемую последовательность операций крепирования на второй стороне полотна из санитарно-гигиенической бумаги. Несмотря на то что композицию добавки наносят на каждую сторону полотна из санитарно-гигиенической бумаги крепирование выполняют только на одной стороне полотна. Однако следует понимать, что в других примерах осуществления крепирование может быть выполнено на обеих сторонах полотна.

После проведения крепирования полотно из санитарно-гигиенической бумаги может быть протянуто через сушильную станцию. Сушильная станция может включать нагревательное устройство в любой форме, например печь, нагреваемую за счет инфракрасного излучения, микроволнового излучения, горячим воздухом или подобными способами. В некоторых примерах применения сушильная станция может быть необходима для высушивания полотна и/или отверждения композиции добавки. Однако в других примерах применения, в зависимости от выбранной композиции добавки, сушильная станция может не требоваться.

Согласно настоящему изобретению композицию добавки наносят на бумажное полотно таким образом, что обработке композицией подвергается от приблизительно 15% до приблизительно 100% площади поверхности полотна. В частности, в большинстве применений композицию добавки наносят на площадь, составляющую от приблизительно 20% до приблизительно 60% площади поверхности каждой стороны полотна. Общее количество композиции добавки, нанесенное на каждую сторону полотна, может составлять от приблизительно 0,1% до приблизительно 10% масс. от общей массы полотна, например от приблизительно 0,3% до приблизительно 5% масс., например от приблизительно 0,5% до приблизительно 3% масс. Для достижения требуемых уровней нанесения добавки количество композиции добавки, добавляемое в сушильное устройство, определяемое как масса (в мг), расходуемая на единицу площади поверхности сушильного устройства (в м²), может составлять от приблизительно 50 мг/м² до приблизительно 200 мг/м² и более предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 150 мг/м².

В одном аспекте волокнистые полотна, получаемые согласно настоящему изобретению, могут быть введены в многослойные материалы. Например, в одном из аспектов волокнистое полотно, получаемое согласно настоящему изобретению, может быть присоединено к одному или более другим волокнистым полотнам с образованием санитарно-гигиенического материала, имеющего требуемые характеристики. Другие полотна, нанесенные ламинированием (наслоением) на волокнистое полотно согласно настоящему изобретению, могут, например, представлять собой полотно, крепированное мокрым способом, каландрированное полотно, тисненое полотно, полотно, полученное с применением воздушной сушки, крепированное полотно, полученное с применением воздушной сушки, некрепированное полотно, полученное с применением воздушной сушки, полотно, полученное суховоздушным формованием, и подобные полотна.

В одном аспекте при введении волокнистого полотна, полученного согласно настоящему изобретению, в состав многослойного материала, может быть желательно наносить композицию добавки только на одну сторону волокнистого полотна и затем подвергать крепированию обработанную сторону полотна. Затем крепированную сторону полотна используют для получения внешней поверхности многослойного материала. Напротив, необработанную и некрепированную сторону полотна присоединяют с помощью любых подходящих способов к одному или более слоям.

Получаемое согласно настоящему изобретению волокнистое полотно может быть применено как таковое или в качестве абсорбирующего компонента или абсорбирующего слоя множества абсорбирующих изделий, неограничивающие примеры которых включают абсорбирующие изделия личной гигиены, абсорбирующие изделия бытового/промышленного применения и абсорбирующие изделия для гигиенического/медицинского применения. В некоторых аспектах абсорбирующее волокнистое полотно согласно настоящему изобретению может быть особенно подходящим получения гигиенических салфеток, ежедневных прокладок, перевязочных материалов, постельных подкладочных материалов, подкладочных материалов и матрасиков для мебели, а также других абсорбирующих изделий, которые должны поглощать и удерживать текучие среды. Обычно абсорбирующие изделия включают абсорбирующий слой и подкладочный слой, который позволяет удерживать абсорбированные текучие среды в абсорбирующем изделии. В большинстве абсорбирующих изделий подкладочный слой непроницаем для жидкости. Поверхность подкладочного слоя обычно обращена наружу от источника текучей среды, то есть между источником текучей среды и подкладочным слоем расположен абсорбирующий слой. В некоторых примерах применения, например в перевязочном материале, подкладочный слой может быть получен из материала с отверстиями, например пленки с отверстиями, или материала, проницаемого для газов посредством другого механизма, например из газопроницаемых пленок. В абсорбирующих изделиях личной гигиены, например ежедневных прокладках, подкладочный слой, который представляет собой непроницаемый для жидкости слой, часто является слоем, обращенным к одежде. Подкладочный слой часто называют нижним листом, отражающим материалом или наружным покрытием. Абсорбирующее изделие согласно настоящему изобретению также может включать дополнительные слои, например выстилающий слой, также обычно называемый обращенным к телу выстилающим слоем.

В особенно предпочтительном примере осуществления абсорбирующие волокнистые полотна согласно настоящему изобретению применяют в качестве абсорбирующего материала в ежедневной прокладке, включающей подкладочный слой и абсорбирующий слой. Абсорбирующий слой предпочтительно включает множество слоев (пластов) из абсорбирующих волокнистых полотен согласно настоящему изобретению, например по меньшей мере приблизительно 8 слоев и более предпочтительно от приблизительно 8 до 15 слоев. Количество слоев может быть различным в зависимости от поверхностной плотности многослойного волокнистого полотна; однако, предпочтительно получают абсорбирующий слой, поверхностная плотность которого превышает приблизительно 100 г/м². Тем не менее, изобретение включает использование материалов с меньшей поверхностной плотностью. Например, в некоторых аспектах поверхностная плотность многослойного волокнистого полотна может составлять от приблизительно 7 до приблизительно 60 г/м², например от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 40 г/м².

Абсорбирующие изделия согласно настоящему изобретению и, в частности, ежедневные прокладки представляют собой относительно тонкие изделия, и их толщина может составлять от приблизительно 0,05 мм до приблизительно 5 мм или более под давлением 1,35 кПа. Обычно желательно, чтобы абсорбирующее изделие было как можно более тонким, но при этом обеспечивало достаточную абсорбирующую способность. В некоторых аспектах толщина абсорбирующих изделий согласно настоящему изобретению составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0 мм, например от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,2 мм. Кроме того, абсорбирующая способность абсорбирующих композиционных материалов согласно настоящему изобретению, определяемая с помощью испытания на удерживающую емкость, может превышать приблизительно 0,8 г/г, например составлять до приблизительно 10 г/г абсорбирующего волокнистого полотна или от приблизительно 0,8 г/г до приблизительно 5 г/г абсорбирующего волокнистого полотна.

Абсорбирующие волокнистые полотна согласно настоящему изобретению также могут становиться мягкими и податливыми при прилегании к телу. Композиция гибкого суперабсорбирующего связующего полимера может представлять собой чрезвычайно гидрофильный материал, способный поглощать водяные пары. Это свойство тонких абсорбирующих изделий очень полезно, поскольку относительная жесткость изделия, извлеченного из обертки, позволяет пользователю с легкостью помещать изделие на нижнее белье. Однако при размещении вблизи тела, в результате поглощения водяного пара абсорбирующим композиционным материалом, изделие становится более мягким и более прилегающим к телу. Это позволяет использовать абсорбирующие композиционные материалы согласно настоящему изобретению в абсорбирующих изделиях, в особенности в абсорбирующих изделиях, применяемых в качестве гигиенических салфеток, ежедневных прокладок и подобных изделий.

СПОСОБЫ ИСПЫТАНИЙ

Удерживающая емкость

Для определения удерживающей емкости абсорбирующей структуры, т.е. емкости абсорбирующей структуры при удержании жидкости, применяли следующее испытание. Образец абсорбирующей структуры, имеющий длину четыре дюйма (что приблизительно составляет 10,16 см) и ширину четыре дюйма, взвешивали, записывали его массу в граммах и погружали образец в избыточное количество раствора для испытаний (т.е. 0,9% масс. солевой раствор при 23°C) на двадцать минут. По истечении указанного времени, образец извлекали из раствора для испытаний и помещали в устройство для испытаний на удерживающую емкость, включающее вакуумную камеру, экран из стекловолокна TEFLON, имеющий отверстия размером 0,25 дюйма (0,6 см), установленный на вакуумной камере, и гибкий резиновый чехол, размер которого достаточен для укрытия экрана на вакуумной камере.

В частности, незакрытый (например, резиновым чехлом) образец абсорбирующей структуры помещают на экран и оставляют сушиться при стекании в течение одной минуты. Резиновый чехол затем помещают поверх образца и экрана (например, герметизируя вакуумную камеру в целом) и к вакуумной камере (и, следовательно, к образцу) в течение пяти минут прикладывают вакуум (V) приблизительно 0,5 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 34,5 дин на квадратный сантиметр или 3447 Па). Затем образец извлекают. Извлеченный образец снова взвешивают и записывают его массу в граммах. "Общую удерживающую емкость" образца определяют, вычитая массу сухого образца из массы извлеченного образца после приложения вакуума, и записывают в виде массы (в граммах) удержанной жидкости. Для относительного сравнения абсорбирующих структур, имеющих разные массы, определяют "нормализованную удерживающую емкость", которая представляет собой отношение общей удерживающей емкости к массе сухого образца и выражается в граммах жидкости, удерживаемых одним граммом абсорбирующей структуры (г/г или г_жид/г_абс). Испытанию подвергают по меньшей мере три образца каждой абсорбирующей структуры и результаты усредняют, получая величину удерживающей емкости (например, общей и нормализованной удерживающей емкости) абсорбирующей структуры.

ПРИМЕРЫ

Композиция гибкого суперабсорбирующего связующего полимера

Растворы инициаторов получали следующим образом: (1) растворением 1,04 грамма (г) аскорбиновой кислоты в 21,3 г воды; (2) растворением 0,5 г NAPS (англ. sodium persulfate, персульфат натрия) в 2,9 г воды; и (3) взвешиванием 1,93 г 35% H₂O₂.

Раствор сшивающего агента получали непосредственно перед инициированием. При энергичном перемешивании к 21,3 г воды добавляли 1,4 мл 3-(триметоксисилил)пропилметакрилата (англ. 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, сокращенно MEMO), получая мутный раствор.

Затем получали раствор мономера. При перемешивании на средней скорости с помощью механической мешалки в пластиковое ведро емкостью 1 галлон (что приблизительно составляет 4,55 л) добавляли 626,8 г воды. В эту воду добавляли 118,5 г ледяной акриловой кислоты. Затем добавляли 52,8 г 50% водного NaOH и 31,5 г полиэтиленгликоля (ПЭГ), имеющего среднюю молекулярную массу 200, и перемешивали. Продолжая перемешивать, эту смесь растворов охлаждали до 20-22°C, продувая газообразным N₂. Ни охлаждающую воду, ни ледяную баню не использовали. Когда температура раствора мономера достигла 20-22°C, начинали последовательность инициирования. К раствору мономера добавляли раствор пероксида водорода, раствор NAPS, 1,16 г 50% масс. гипофосфористой кислоты (агент переноса цепи), раствор сшивающего агента и, наконец, раствор аскорбиновой кислоты. Раствор перемешивали на средней скорости с помощью механической мешалки. Для отслеживания температуры реакции и теплового эффекта реакции применяли термопару. При достижении реакционной смесью максимальной температуры (50-55°C), к полученному раствору полимера добавляли 212,7 г воды. Раствор полимера оставляли охлаждаться, не прекращая перемешивания. Ни охлаждающую воду, ни ледяную баню не использовали.

Когда температура раствора полимера достигла 25-27°C, к раствору добавляли оставшиеся 118,5 г ледяной акриловой кислоты, 52,8 г 50% водного NaOH и 31,5 г ПЭГ 200. Эту смесь растворов оставляли охлаждаться до 25-27°C, продувая газообразным N₂. Ни охлаждающую воду, ни ледяную баню не использовали.

Остальные растворы инициаторов получали следующим образом: (1) растворением 1,04 г аскорбиновой кислоты в 21,3 г воды; (2) растворением 0,5 г NAPS (персульфата натрия) в 2,9 г воды; (3) взвешиванием 1,93 г 35% H₂O₂ и (4) растворением 1 г Fe₂(SO₄)₃·7H₂O в 100 г воды. Затем к 5 г воды добавляли 1,0 г 1%-ного раствора FeSO₄.

Остальной раствор сшивающего агента получали непосредственно перед инициированием. При энергичном перемешивании к 21,3 г воды добавляли 1,4 мл 3-(триметоксисилил)пропилметакрилата (MEMO), получая мутный раствор.

При проведении второго этапа инициирования, к смеси полимера/раствора мономера, полученной, как указано выше, при перемешивании на средней скорости с помощью механической мешалки добавляли раствор пероксида водорода, раствор NAPS, 1,16 г 50% масс. гипофосфористой кислоты, раствор сшивающего агента, разбавленный раствор сульфата железа и, наконец, раствор аскорбиновой кислоты. Для отслеживания температуры реакции и теплового эффекта реакции применяли термопару. Полученный раствор полимера после достижения им максимальной температуры оставляли охлаждаться. Ни охлаждающую воду, ни ледяную баню не использовали. Когда температура реакционного раствора достигла 30°C, для последующей нейтрализации раствора суперабсорбирующего полимера к нему добавляли 78,5 г 50% раствора NaOH, доводя степень нейтрализации до 70%. После добавления NaOH полученный раствор полимера перемешивали в течение 5 минут.

Абсорбирующий композиционный материал спанбонд

Для получения абсорбирующей внутренней части в EAM Corporation, Jesup, GA был приобретен абсорбирующий композиционный материал спанбонд (т.е. нетканый материал, полученный из расплава полимера фильерным способом), содержащий 25% САП (суперабсорбирующего полимера), имеющий поверхностную плотность 150 г/м², поставляемый под торговым наименованием Novathin®. Такие материалы включают смесь распушенной целлюлозной массы и суперабсорбирующего материала, помещаемую между двумя слоями санитарно-гигиенической бумаги или другого нетканого материала, которую уплотняют, получая композиционный материал с высокой плотностью, расположенный между впитывающими оболочками из санитарно-гигиенической бумаги.

Абсорбирующий композиционный материал, получаемый суховоздушным формованием

Полученный суховоздушным формованием абсорбирующий композиционный материал, содержащий 15% САП, плотностью 200 г/м² был приобретен в Concert Gatineau, Gatineau, Quebec, Канада. Материалы, полученные суховоздушным формованием, представляют собой комбинации распушенной целлюлозной массы и волокон связующего материала, которые нагревают до сплавления волокон связующего материала с распушенной целлюлозной массой, получая стабилизированную структуру.

Абсорбирующий композиционный материал на основе волокнистого полотна

В этом примере волокнистые полотна обычно получали способом, показанным на Фиг. 2. Для крепления волокнистого полотна к крепирующей поверхности, которая в этом примере включала американский сушильный цилиндр, композиции добавки, полученные согласно настоящему изобретению, распыляли на сушильное устройство до контакта сушильного устройства с полотном. После нанесения композиции добавки на сушильное устройство, движущееся полотно прижимали к сушильному устройству и затем снимали крепирующим шабером.

Абсорбирующие композиционные материалы на основе волокнистого полотна были получены согласно следующей процедуре. Сначала крафт-целлюлозу из древесины северных деревьев мягких пород (англ. northern softwood kraft, сокращенно NSWK) диспергировали в разбивателе целлюлозной массы в течение 30 минут при консистенции 4% и приблизительно 100°F (приблизительно 37,78°C). Целлюлозную массу NSWK затем направляли в массный бассейн и затем разбавляли приблизительно до консистенции 3%. Целлюлозную массу NSWK рафинировали при расходе 4,5-5,5 лс-сутки/метрическая тонна (лс - метрическая лошадиная сила приблизительно составляет 735, 5 Вт). Волокна из древесины мягких пород применяли для получения внутреннего слоя, обеспечивающего прочность, в составе трехслойной структуры из санитарно-гигиенической бумаги. Масса слоя из NSWK составляла приблизительно 34-38% от массы готового листа.

До поступления целлюлозной массы из NSWK в напорный ящик к ней было добавлено два килограмма KYMENE™ 6500 и от 2 до 5 килограммов Hercobond™ 1366 (Ashland, Inc., Covington, KY) на метрическую тонну древесного волокна.

Aracruz ECF, крафт-целлюлозу из твердой древесины эвкалипта (англ. eucalyptus hardwood kraft, сокращенно EHWK) (Aracruz, Rio de Janeiro, RJ, Brazil) диспергировали в разбивателе целлюлозной массы в течение 30 минут при консистенции приблизительно 4% и приблизительно 100°F. Затем целлюлозную массу из EHWK направляли в массный бассейн и затем разбавляли до консистенции приблизительно 3%. Целлюлозные волокна EHWK применяли для получения двух внешних слоев трехслойной структуры из санитарно-гигиенической бумаги. Масса слоев из EHWK составляла приблизительно 62-66% от массы готового листа.

Целлюлозные волокна перекачивали из машинных бассейнов в напорный ящик при консистенции приблизительно 0,1%. Для получения трехслойной структуры из санитарно-гигиенической бумаги целлюлозные волокна подавали из каждого машинного бассейна в напорный ящик через отдельные распределители (манифольды).

Волокна осаждали на сетку (сукно) плоскосеточной бумагоделательной машины. Влажный лист приблизительно 10-20% консистенции крепили к американскому сушильному цилиндру, перемещаемому через зазор со скоростью от приблизительно 50 до приблизительно 60 фут/мин (приблизительно от 15 до 18 м/мин), с помощью прижимного валка.

Консистенция влажного листа после прохождения зазора прижимного валка (консистенция после прижимного валка, англ. post-pressure roll consistency, сокращенно PPRC) составляла приблизительно 40%. Влажный лист крепили к американскому сушильному цилиндру с помощью композиции добавки, нанесенной на поверхность сушильного устройства. Крепирующую композицию/композицию добавки согласно настоящему изобретению распыляли с помощью штанг с распыляющими насадками, расположенных под американским сушильным цилиндром, на поверхность сушильного устройства в количествах 150 и 200 мг/м².

В смесительный резервуар, содержащий 30 литров воды, добавляли ГАС с содержанием твердых веществ 32%, ПЭГ 8000 с содержанием твердых веществ 40% и Glucosol 800 с содержанием твердых веществ 6%, и затем разбавляли до получения концентрации, подходящей для создания требуемой плотности нанесения с помощью штанг с распыляющими насадками. Количества растворов ГАС, ПЭГ 8000 или Glucosol 800 варьировали для достижения целевой общей плотности распыляемого покрытия на американском сушильном цилиндре при требуемом отношении компонентов. При варьировании расходов растворов полимеров происходит изменение количеств твердых веществ, вводимых в полотно основы. Например, было показано, что при плотности распыления 100 мг/м² на американский сушильный цилиндр приблизительно 0,29% твердых веществ, содержащихся в композиции добавки, поступает в полотно из санитарно-гигиенической бумаги. Было показано, что при плотности распыления 200 мг/м² на американский сушильный цилиндр приблизительно 0,58% твердых веществ, содержащихся в композиции добавки, поступает в полотно из санитарно-гигиенической бумаги.

Для сравнения с помощью традиционных способов химического крепирования были получены контрольные образцы. Эти образцы были получены с использованием композиции добавки, содержащей смесь, состоящую из 91,7% поливинилового спирта, 7,6% Kymene™ и 0,7% Rezosol™ 1095 (Hercules, Inc. Wilmington, DE). Эту смесь разбавляли водой, получая плотность нанесения 15 мг/м² площади санитарно-гигиенической бумаги.

По мере продвижения листа по американскому сушильному цилиндру к крепирующему шаберу лист сушили приблизительно до консистенции 95%-98%. Затем крепирующим шабером с американского сушильного цилиндра снимали лист санитарно-гигиенической бумаги и часть композиции добавки. Крепированный лист основы из санитарно-гигиенической бумаги затем наматывали на сердечник, движущийся со скоростью от приблизительно 47 до приблизительно 52 фут/мин (приблизительно от 15 до 17 м/мин), в виде мягких рулонов, пригодных для конвертирования (дальнейшей обработки). Поверхностная плотность полученного листа основы из санитарно-гигиенической бумаги после сушки на воздухе составляла приблизительно 14 г/м². Образцы санитарно-гигиенической бумаги использовали для получения многослойных материалов, как описано ниже, которые подвергали выдерживанию и испытаниям. Ниже в Таблице 1 представлены различные коды образцов, полученных в соответствии с описанным примером.

Каждое из описанных выше полотен из санитарно-гигиенической бумаги подвергали испытанию с целью определения соответствующих удерживающих емкостей. Полотна из санитарно-гигиенической бумаги нарезали на куски размерами 4×4 дюйма (10,16×10,16 см). Затем полотна из санитарно-гигиенической бумаги укладывали слоями друг на друга, получая многослойный материал, содержащий от 10 до 20 слоев (пластов). Удерживающую емкость по отношению к 0,9% солевому раствору при нагрузке 0,2 фунтов на квадратный дюйм определяли, как описано выше в разделе Способы испытаний, и результаты сравнивали с показателями контрольной санитарно-гигиенической бумаги, полученной с помощью стандартного крепирования с использованием химических средств ПВС-Kymene™. Результаты представлены ниже в Таблице 2.

Таблица 2 Код образца Удерживающая емкость (г/г) Контроль 4,7 Код образца 1 5,6 Код образца 2 5,3 Код образца 3 5,4 Код образца 4 7,5 Код образца 5 7,5

Абсорбирующее изделие

Куски полученных, как описано выше композиционных материалов, нарезали и собирали в виде абсорбирующего слоя ежедневной прокладки. Подкладочный лист ежедневной прокладки был получен из прозрачной пленки (Pliant Corporation, Chippewa Falls, WI). Обращенный к телу выстилающий слой состоял из полипропиленового материала спанбонд с поверхностной плотностью 18,5 г/м², в полипропилене которого не содержалось TiO₂. Абсорбирующий композиционный материал помещали между пленкой и обращенным к телу выстилающим слоем. Выстилающий слой, пленку и композиционный материал затем скрепляли друг с другом прозрачным клеем. Затем пленку и обращенный к телу выстилающий слой нарезали на квадраты размерами 140 мм на 140 мм. Полученное абсорбирующее изделие включало центральный участок, содержащий абсорбирующий материал, и периферический участок, окружающий центральный участок.

Каждое из абсорбирующих изделий содержало абсорбирующий слой, причем слои всех изделий имели приблизительно равные поверхностные плотности независимо от типа абсорбирующего композиционного материала, использованного для получения внутренней части. Таким образом, в случае абсорбирующих слоев, включающих композиционный материал на основе волокнистого полотна, абсорбирующий слой включал множество слоев композиционного материала. Количество слоев составляло от 8 до 12 в зависимости от требуемой поверхностной плотности получаемого абсорбирующего слоя.

Из каждого из абсорбирующих изделий вручную изготавливали в ежедневную прокладку, которую подвергали испытаниям с целью определения времени, необходимого для поглощения, и распределения текучей среды, определяемого как зависимость размера пятна от времени. Как указано в приведенном выше разделе Способы испытаний, удерживающую емкость по отношению к жидкости, имитирующей менструальные выделения, определяли при нагрузке 0,2 фунтов на квадратный дюйм. В общем, периоды поглощения абсорбирующих изделий согласно изобретению были эквивалентны или незначительно превышали периоды поглощения композиционных материалов, содержащих САЧ (суперабсорбирующие частицы). Однако относительный размер пятна, измеренный как непосредственно после воздействия жидкости, имитирующей менструальные выделения, и спустя 12 часов был больше в абсорбирующих изделиях согласно изобретению, что свидетельствует об улучшенном распределении имитирующей в жидкости абсорбирующих изделиях согласно изобретению. Абсорбирующие изделия согласно изобретению также отличаются большей гибкостью по сравнению с изделиями, содержащими композиционные материалы, обработанные САЧ, и в них в меньшей степени наблюдается слеживание абсорбирующего материала.

MD - сокр. англ. machine direction, машинное направление.

Следует понимать, что детали приведенных выше примеров, рассмотренные с целью иллюстрации, не ограничивают объем настоящего изобретения. Несмотря на то что выше были подробно рассмотрены лишь некоторые примеры осуществления настоящего изобретения специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в этих примерах могут быть произведены различные модификации, несущественно влияющие на предмет и полезные эффекты настоящего изобретения. Например, признаки, рассмотренные при описании одного примера осуществления, могут быть включены в любой другой пример осуществления изобретения. Соответственно, все такие модификации включены в объем настоящего изобретения, который определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения и всеми их эквивалентами. Кроме того, следует понимать, что может быть создано множество примеров осуществления, которые не обеспечивают достижения всех полезных эффектов некоторых примеров осуществления, в частности предпочтительных примеров осуществления; тем не менее, отсутствие определенного полезного эффекта не обязательно должно означать, что такой пример осуществления не включен в объем настоящего изобретения. Поскольку в пределах объема настоящего изобретения в описанные выше конструкции могут быть внесены различные изменения, очевидно, что приведенное выше описание предназначено для иллюстрации изобретения и не ограничивает его объем.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается материала из крепированной санитарно-гигиенической бумаги с повышенной удерживающей емкостью. Полотно из санитарно-гигиенической бумаги подвергают крепированию с использованием сушильного цилиндра, на который нанесена композиция добавки для крепирования, содержащая гибкое абсорбирующее связующее полимера (ГАС полимер) и водорастворимый пленкообразующий полимер. Изобретение обеспечивает создание материала, имеющего повышенную удерживающую емкость, гибкость и мягкость волокнистого полотна. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, включающий:
a) полотно из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, имеющее первую сторону и вторую сторону; и
b) композицию добавки для крепирования, нанесенную на по меньшей мере первую сторону полотна из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, где композиция добавки включает гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент.

2. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, в котором гибкий суперабсорбирующий материал включает продукт реакции по меньшей мере 15% масс. моноэтиленненасыщенного мономера, выбранного из карбоновой кислоты, солей карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, солей сульфоновой кислоты, фосфорной кислоты и солей фосфорной кислоты; пластификатора; сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты, который содержит алкоксисилановую функциональную группу; агента переноса цепи; соли переходного металла; системы инициаторов и нейтрализующего агента.

3. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 2, в котором остаточное содержание моноэтиленненасыщенного мономера в продукте реакции составляет менее приблизительно 1000 частей на миллион, и среднемассовая молекулярная масса продукта реакции составляет от приблизительно 100000 до приблизительно 650000 г/моль.

4. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, в котором композиция добавки дополнительно включает модифицирующий компонент.

5. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, в котором пленкообразующий компонент выбран из группы, состоящей из простых эфиров целлюлозы и сложных эфиров целлюлозы.

6. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, в котором добавка для крепирования содержит от приблизительно 30 до приблизительно 80% масс. гибкого суперабсорбирующего материала и от приблизительно 20 до приблизительно 70% масс. пленкообразующего компонента.

7. Материал из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 4, в котором добавка для крепирования содержит от приблизительно 30 до приблизительно 80% масс. гибкого суперабсорбирующего материала, от приблизительно 20 до приблизительно 35% масс. водорастворимого пленкообразующего полимера и от приблизительно 1 до приблизительно 25% масс. водорастворимого модификатора.

8. Крепированный материал из санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, характеризующийся тем, что удерживающая емкость материала из санитарно-гигиенической бумаги составляет более приблизительно 5,0 г/г.

9. Крепированный материал из санитарно-гигиенической бумаги по п. 1, в котором материал из санитарно-гигиенической бумаги включает от приблизительно 0,1% до приблизительно 3% масс. композиции добавки для крепирования.

10. Полотно из крепированной санитарно-гигиенической бумаги, включающее полотно из санитарно-гигиенической бумаги, имеющее первую сторону и вторую сторону, причем полотно из санитарно-гигиенической бумаги было подвергнуто крепированию с помощью сушильного цилиндра, на который была нанесена композиция добавки для крепирования, где добавка для крепирования включает гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент, и при этом удерживающая емкость полотна составляет более приблизительно 5,0 г/г.

11. Полотно из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 10, в котором гибкий суперабсорбирующий материал включает продукт реакции по меньшей мере 15% масс. моноэтиленненасыщенного мономера, выбранного из карбоновой кислоты, солей карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, солей сульфоновой кислоты, фосфорной кислоты и солей фосфорной кислоты; пластификатора; сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты, который содержит алкоксисилановую функциональную группу; агента переноса цепи; соли переходного металла; системы инициаторов и нейтрализующего агента.

12. Полотно из крепированной санитарно-гигиенической бумаги по п. 10 или 11, в котором среднемассовая молекулярная масса гибкой суперабсорбирующей композиции составляет от приблизительно 100000 до приблизительно 650000 г/моль, и остаточное содержание моноэтиленненасыщенного мономера в гибкой суперабсорбирующей композиции составляет менее приблизительно 1000 частей на миллион.

13. Абсорбирующее изделие, включающее подкладочный слой и абсорбирующий слой, в котором абсорбирующий слой расположен вплотную к подкладочному слою; при этом абсорбирующий слой включает по меньшей мере один лист крепированной санитарно-гигиенической бумаги, имеющей первую сторону и вторую сторону; при этом лист крепированной санитарно-гигиенической бумаги содержит добавку для крепирования, включающую гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент, нанесенную на по меньшей мере первую сторону листа.

14. Абсорбирующее изделие по п. 13, в котором удерживающая емкость листа крепированной санитарно-гигиенической бумаги составляет более приблизительно 5,0 г/г.

15. Абсорбирующее изделие по п. 13, в котором лист крепированной санитарно-гигиенической бумаги включает от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 3% масс. композиции добавки для крепирования.

16. Способ получения крепированного листового материала, включающий:
a) нанесение композиции добавки, включающей гибкий суперабсорбирующий материал и пленкообразующий компонент, на движущуюся крепирующую поверхность;
b) прижимание листа основы к крепирующей поверхности после нанесения композиции добавки, причем композиция добавки способствует креплению листа основы к крепирующей поверхности; и
c) удаление листа основы с крепирующей поверхности с помощью крепирующего шабера так, что при этом лист основы включает от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 3% масс. композиции добавки.

17. Способ по п. 16, в котором лист основы выбран из группы, состоящей из полотна из санитарно-гигиенической бумаги, полученного мокрым формованием, полотна, полученного суховоздушным формованием, полотна, полученного из расплава полимера фильерным способом (спанбонд), полотна, полученного аэродинамическим способом (мелтблаун), полотна, полученного водоструйным скреплением, и совместно сформованного полотна.

18. Способ по п. 16, в котором гибкий суперабсорбирующий материал включает продукт реакции по меньшей мере 15% масс. моноэтиленненасыщенного мономера, выбранного из карбоновой кислоты, солей карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, солей сульфоновой кислоты, фосфорной кислоты и солей фосфорной кислоты; пластификатора; сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты, который содержит алкоксисилановую функциональную группу; агента переноса цепи; соли переходного металла; системы инициаторов и нейтрализующего агента.

19. Способ по п. 16, в котором водорастворимый пленкообразующий полимер выбран из группы, состоящей из простых эфиров целлюлозы и сложных эфиров целлюлозы, полиакриловой кислоты и ее солей, сложных эфиров полиакриловой кислоты и сополимеров полиакриловой кислоты.

20. Способ по п. 16, в котором добавка для крепирования дополнительно включает модифицирующий компонент.