ПОДЛОЖКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ВСПЕНЕННЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕННЫХ ПРЕИМУЩЕСТВ ПОДЛОЖЕК Российский патент 2017 года по МПК D06M15/21 D06M23/12 D04H1/64 D04H13/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Данная заявка является частичным продолжением заявки на патент США № 13/330440, поданной 19 декабря 2011 г., которая была частичным продолжением заявки на патент США № 12/979852, поданной 28 декабря 2010 г.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к крепированной нетканой подложке, содержащей вспененный полимер и дополнительные усилители мягкости и демонстрирующей улучшенное тактильное ощущение, улучшение печати, уменьшение гистерезиса, увеличение пухлости, увеличение упругости/растяжимости, увеличение способности к сокращению, уменьшение складчатостей и другие полезные преимущества использования изделия в сравнении с необработанной подложкой.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Впитывающие нетканые изделия, такие как бумажные полотенца, изделия на основе бумаги, подгузники и другие аналогичные изделия, рассчитаны на то, чтобы они обладали требуемыми уровнями пухлости, мягкости и прочности. Например, в некоторых изделиях из бумаги мягкость повышают посредством наносимой в определенных местах добавочной композиции, такой как мягчитель, на наружной поверхности (поверхностях) полотна изделия на основе бумаги. Такая добавочная композиция может представлять собой связующее, наносимое в определенных местах на такую подложку, как нетканый материал, само по себе или в сочетании с операциями крепирования. Крепирование может составлять часть процесса изготовления нетканого материала, при котором изделие на основе бумаги посредством добавочной композиции приклеивают к горячей поверхности вращающегося сушильного барабана. Высушенное изделие на основе бумаги и добавочную композицию срезают с сушильного барабана посредством ракельного механизма. Крепирование добавляет подложкам из бумаги пухлость, что, в свою очередь, повышает мягкость, определяемую пробой на ощупь. Также оказывается влияние и на другие свойства, такие как прочность, гибкость, креповые складки и т.п. Как правило, добавочные композиции можно распылять на сушильный барабан Янки-цилиндра. Однако процесс распыления обладает низкими уровнями эффективности действующих масс (40—70%) по причине потерь добавочной композиции, вызываемых граничным слоем воздуха вблизи поверхности осушителя и относительно высокими температурами осушителя. При необходимости устройство для нанесения, как правило, находится на расстоянии приблизительно 4 дюймов (101,6 мм) от поверхности осушителя. Из-за высокой скорости вращения осушителя граничный слой воздуха вблизи поверхности осушителя растягивается вдоль нее, создавая барьер давления, препятствующий достижению поверхности осушителя распыляемыми частицами.

Кроме того, модификация любых добавок таким образом, чтобы они содержали дополнительные твердые частицы и короткие волокна, повышающие общую мягкость подложки, является весьма ограниченной. Многие добавочные частицы, способные улучшать конечную пробу подложки на ощупь, требуют смешивания в дисперсию, распыляемую на осушитель. Так как многие из этих частиц имеют больший размер, чем распыляющие сопла, засорение сопл представляет собой трудность, препятствующую должному нанесению добавочной дисперсии на поверхность осушителя. Таким образом, существует потребность в способе нанесения добавочной композиции самой по себе или в сочетании с частицами, обеспечивающими мягкость, на поверхность осушителя и, в конечном итоге, на подложку, для того чтобы обеспечить подложку, обладающую повышенной мягкостью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предусматривает нетканую подложку, содержащую волокнистое полотно, определяющее поверхность; и слой полезного вещества, при этом указанное полезное вещество выбрано из добавочной композиции, усиливающего компонента и их сочетаний; при этом указанное полезное вещество является вспененным и связанным с поверхностью волокнистого полотна посредством процесса крепирования, и при этом указанная нетканая подложка демонстрирует улучшения, выбираемые из улучшенного тактильного ощущения, улучшенной печати, уменьшения гистерезиса, увеличения пухлости, увеличения упругости/растяжимости, увеличения способности к сокращению, уменьшения складчатостей и их сочетаний в сравнении с необработанной подложкой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

С целью иллюстрации изобретения в графических материалах показана форма, являющаяся иллюстративной; однако следует понимать, что данное изобретение не ограничено показанными точными схемами расположения и инструментальными средствами.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид этапов процесса, используемого для создания одного из вариантов осуществления пены в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 показывает СЭМ-изображение необработанного спанбонда с печатной краской.

Фиг. 3 показывает СЭМ-изображение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, где спанбонд был использован в качестве подложки, которая была обработана в соответствии с настоящим изобретением и отпечатана краской.

Фиг. 4 показывает графическое представление упругой деформации в зависимости от приложенной деформации для вариантов осуществления водоструйно вязаных материалов, которые были обработаны в соответствии с настоящим изобретением, наряду со сравнительными данными для необработанной подложки.

Фиг. 5 показывает графическое представление упругой деформации в зависимости от приложенной деформации для варианта осуществления материалов из спанбонда, которые были обработаны в соответствии с настоящим изобретением, наряду со сравнительными данными для необработанной подложки.

Фиг. 6 представляет собой ряд СЭМ-фотографий, показывающих структурное изменение материала изделия на основе бумаги после того, как оно было обработано посредством одного из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 показывает упругую деформацию в направлении (MD) обработки в зависимости от приложенной деформации для одного из вариантов осуществления бумажной подложки, которая была обработана в соответствии с настоящим изобретением, наряду со сравнительными данными для необработанной подложки из бумаги.

Фиг. 8 показывает упругую деформацию в поперечном направлении (CD) обработки в зависимости от приложенной деформации для одного из вариантов осуществления бумажной подложки, которая была обработана в соответствии с настоящим изобретением, наряду со сравнительными данными для необработанной подложки из бумаги.

Фиг. 9 показывает СЭМ-изображения необработанной контрольной пленки.

(a) показывает СЭМ-изображение одной из сторон необработанной контрольной пленки.

(b) показывает СЭМ-изображение противоположной стороны необработанной контрольной пленки.

(c) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе необработанной контрольной пленки.

(d) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе необработанной контрольной пленки с 5-кратным увеличением по фиг. 9(с).

Фиг. 10 показывает СЭМ-изображения слоя пленки осевшей пены одного из вариантов осуществления полезного вещества в соответствии с настоящим изобретением, при этом такой вариант осуществления содержит дисперсию HYPOD^®.

(a) показывает СЭМ-изображение одной из сторон слоя пленки осевшей пены.

(b) показывает СЭМ-изображение противоположной стороны слоя пленки осевшей пены.

(c) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе слоя пленки осевшей пены.

(d) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе слоя пленки осевшей пены с почти 2-кратным увеличением по фиг. 10(c).

(e) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе слоя пленки осевшей пены с почти 7-кратным увеличением по фиг. 10(c).

(f) показывает СЭМ-изображение вида в поперечном разрезе слоя пленки осевшей пены с 25-кратным увеличением по фиг. 10(c).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поскольку описание изобретения завершается формулой изобретения, в частности, указывающей и отчетливо заявляющей настоящее изобретение, предполагается, что настоящее изобретение будет лучше понято из следующего описания.

Все процентные доли, доли и отношения рассчитаны на основании общего веса композиций согласно настоящему изобретению, если не указано иное. Все такие веса, поскольку они относятся к перечисленным ингредиентам, основаны на уровне активных веществ и поэтому не включают растворители или побочные изделия, которые могут быть включены в коммерчески доступные материалы, если не указано иное. Термин «весовой процент» может быть обозначен как «вес. %» в данном документе. Кроме тех случаев, когда приводятся конкретные примеры фактически измеренных значений, численные значения, указанные в данном документе, следует количественно оценивать словом “приблизительно”.

Используемый в данном документе термин «содержащий» означает, что могут быть добавлены другие этапы и другие ингредиенты, которые не влияют на конечный результат. Этот термин охватывает термины «состоящий из» и «по существу состоящий из». Композиции и способы/процессы согласно настоящему изобретению могут содержать, состоять из и, по существу, состоять из существенных элементов и признаков изобретения, описываемых в данном документе, а также любых дополнительных или необязательных ингредиентов, компонентов, этапов или признаков, описываемых в данном документе.

Используемый в данном документе термин «добавочная композиция» относится к химическим добавкам (иногда именуемым химическим веществом, химическим составом, химической композицией и добавляемым элементом), наносимым на подложку в определенных местах. Нанесение в определенных местах в соответствии со способом согласно настоящему изобретению может происходить в ходе процесса сушки или процесса преобразования. Добавочные композиции в соответствии с настоящим изобретением могут быть нанесены на любую подложку (например, на изделия на основе бумаги или нетканые материалы) и могут без ограничения включать дисперсии полимеров, растворы полимеров или их смеси.

Используемое в данном документе «уложенное воздухом полотно» изготавливают в процессе формования воздухом, где пучки малых волокон, как правило, имеющих длину в интервале от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 52 миллиметров (мм), разделяются и увлекаются подаваемым воздухом, а затем осаждаются на формовочную решетку, обычно при содействии подаваемого вакуума. Случайным образом осажденные волокна затем связывают друг с другом, используя, например, горячий воздух или распыляемый адгезив. Изготовление уложенных воздухом нетканых композитов хорошо определено в литературе и документировано в данной области техники. Примеры без ограничения включают процесс DanWeb, описанный в патенте США 4640810, выданном Laursen и др., и переуступленном Scan Web of North America Inc.; процесс Кроера, описанный в патенте США №4494278, выданном Kroyer и др.; и патенте США № 5527171, выданном Soerensen и переуступленный Niro Separation после предъявления; и способ согласно патенту США № 4375448, выданному Appel и др. и переуступленному Kimberly-Clark Corporation, или другие аналогичные способы.

«Полезные вещества» представляют собой композиции или компоненты, обеспечивающие для всей обработанной подложки такие преимущества, как мягкость, гладкость, влажность, отдушки и т.п. Полезные вещества согласно настоящему изобретению без ограничения включают «добавочные композиции» и «усиливающие компоненты».

«Кардочесаное полотно», или «BCW», относится к нетканому полотну, сформированному посредством процессов кардочесания, известных специалистам в данной области техники, а также описанных, например, в патенте США № 4488928, включаемом в данный документ посредством ссылки в той степени, в которой он совместим с настоящим изобретением. В процессе кардочесания можно использовать смесь штапельных волокон, связывающих волокон и, возможно, другие связующие компоненты, такие как адгезив. Эти компоненты формуют в пухлый клубок, который расчесывают или иначе обрабатывают для создания по существу равномерного основного веса. Это полотно нагревают или иначе обрабатывают для активизации какого-либо адгезивного компонента, что в результате приводит к объединенному, упругому высококачественному нетканому материалу.

Используемый в данном документе термин «полученный по технологии коформ материал» представляет собой полимерный материал мелтблаун, к которому могут быть добавлены волокна или другие компоненты. В самом главном смысле, полученный по технологии коформ материал может быть изготовлен при наличии по меньшей мере одной экструзионной головки для мелтблаун, расположенной вблизи желоба, через который к материалам мелтблаун при формировании полотна добавляют другие материалы. Эти «другие материалы» могут представлять собой натуральные волокна, сверхвпитывающие частицы, натуральные полимерные волокна (например, из вискозы) и/или синтетические полимерные волокна (например, из полипропилена или сложного полиэфира). Волокна могут иметь штапельную длину. Полученный по технологии коформ материал может содержать целлюлозный материал в количестве от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 80 вес.%, как, например, от приблизительно 30 вес.% до приблизительно 70 вес.%. Например, в одном из вариантов осуществления полученный по технологии коформ материал может быть изготовлен как содержащий волокна древесной массы в количестве от приблизительно 40 вес.% до приблизительно 60 вес.%.

Определенное в данном документе «крепирование» происходит, когда полотно, приклеенное к поверхности осушителя, срезают шабером, таким как ракель.

«Усиливающие компоненты» согласно настоящему изобретению представляют собой полезные вещества, представляющие собой дополнительные компоненты, которые можно добавлять к добавочной композиции с целью придания других тактильных или дополнительных преимуществ, которых нельзя достичь посредством добавочной композиции самой по себе. Усиливающие компоненты без ограничения включают микрочастицы, расширяемые микросферы, волокна, дополнительные дисперсии полимеров, отдушки, антибактериальные средства, увлажнители, медикаменты, успокаивающие и т.п.

Определенный в данном документе термин «пена» представляет жидкую пену. В соответствии с настоящим изобретением, если вспениваемую композицию согласно настоящему изобретению нагреть на поверхности осушителя, она не будет образовывать структуру твердой пены. Вместо этого такая вспениваемая композиция, если нанести ее на нагретую поверхность, превращается в по существу непрерывную пленку с пузырьками воздуха внутри этой пленки.

Термин «полученное водоструйным скреплением полотно» в соответствии с настоящим изобретением относится к полотну, которое было подвергнуто действию колончатых струй текучей среды, вызывающих спутывание волокон. Водоструйное скрепление полотна, как правило, увеличивает прочность полотна. В одной из особенностей волокна древесной массы можно скреплять струями воды в материал из непрерывных нитей, такой как «полотно спанбонд». Полученное водоструйным скреплением полотно, в результате приводящее к нетканому композиту, может содержать волокна древесной массы в количестве от приблизительно 50 вес.% до приблизительно 80 вес.%, например в количестве приблизительно 70 вес.%. Вышеописанные скрепленные струями воды композитные полотна являются коммерчески доступными от Kimberly-Clark Corporation под наименованием HYDROKNIT^®. Водоструйное скрепление описано, например, в патенте США № 5389202, выданном Everhart.

Определенный в данном документе термин «нетканый» представляет собой один из классов тканей, изготавливаемых в целом путем скрепления волокон друг с другом. Нетканую ткань изготовляют с помощью механических, химических, термических, адгезивных или растворяющих средств или любого их сочетания. Изготовление нетканых материалов отличается от ткачества, вязания или тафтинга. Нетканые ткани могут быть изготовлены из синтетических термопластичных полимеров или таких натуральных полимеров, как целлюлоза. Одним из примеров нетканого материала является целлюлозная ткань.

Используемый в данном описании термин «процесс по технологии мелтблаун» представляет собой процесс формирования нетканого полотна, при котором расплавленные полимерные смолы экструдируют и вытягивают нагретым воздухом с высокой скоростью для формирования тонких нитей. Волокна охлаждают и собирают как полотно на движущейся решетке. Этот процесс сходен с процессом по технологии спанбонд, однако волокна, полученные процессом по технологии мелтблаун, являются намного более тонкими и обычно измеряются в микронах.

Используемый в данном документе термин «технологические добавки» относится к композициям, способным оказывать содействие в процессе формирования обработанной подложки согласно настоящему изобретению. Например, подходящими технологическими добавками согласно настоящему изобретению могут служить пенообразователи. Кроме того, добавки для крепирования могут способствовать дополнительными свойствами адгезии или высвобождения при крепировании подложки с сушильного барабана.

Используемый в данном документе термин «складчатости» описывает поведение упругого слоистого материала, проявляющееся как канальчатые складки в результате прикрепления упругого материала (пленки или нитей), который был предварительно растянут, к подложке из нетянущегося материала (такого как нетканый материал). Складчатости могут зависеть от того, как слоистый материал прикреплен к или связан с подложкой из нетянущегося материала. Когда слоистый материал является ненапряженным или высвобожденным, подложка выглядит как имеющая бороздчатые или канальчатые складки, похожие на таковые у аккордеона. Такой эффект является общеизвестным в изделиях личной гигиены, где манжеты и пояса часто собирают в сборки, для того чтобы обеспечить улучшенную подгонку к носящему. Складчатости также описаны в дальнейших подробностях согласно патенту США № 6475600, выданному Morman и др. 5 ноября 2002 г.

Используемый в данном документе термин «спанбонд» представляет собой процесс формирования нетканого полотна, при котором нити были экструдированы, вытянуты и уложены на движущуюся решетку для образования полотна. Термин «спанбонд» часто заменяют термином «спанлейд», но промышленностью для обозначения конкретного процесса формирования полотна традиционно были признаны термины «спанбонд» или «полученный с помощью технологии спанбонд». Это необходимо для проведения различий между данным процессом формирования полотна и двумя другими формами формирования полотна спанлейд, которыми являются процессы по технологии мелтблаун и флешспиннинг.

Используемый в данном документе термин «композит из спанбонд/мелтблаун» представляет собой слоистый композит, определяемый многослойной тканью, которая обычно изготовлена из различных перемежающихся слоев полотен спанбонд («S») и полотен мелтблаун («М»): SMS, SMMS, SSMMS и др.

Используемый в данном документе термин «изделие на основе бумаги» обычно относится к различным бумажным изделиям, таким как косметическая салфетка, туалетная бумага, бумажные полотенца, столовые салфетки, гигиенические салфетки и т.п. Изделие на основе бумаги согласно настоящему изобретению обычно можно получить из целлюлозного полотна, содержащего один или несколько слоев. Например, в одном из вариантов осуществления целлюлозное, или «бумажное», изделие может содержать однослойное бумажное полотно, сформированное из смеси волокон. В другом варианте осуществления бумажное изделие может содержать многослойное бумажное (т. е. наслоенное) полотно. Кроме того, бумажное изделие также может представлять собой одно- или многослойное изделие (например, содержащее более одного бумажного полотна), в котором один или несколько слоев могут содержать бумажное полотно, сформированное в соответствии с настоящим изобретением.

Настоящее изобретение является альтернативой современному способу распыления на поверхность осушителя (например, на барабан Янки-цилиндра или горячий каландр) водной дисперсии или раствора химических веществ для крепирования. В отличие от жидкого химического состава, вспененный химический состав обладает достаточной структурной целостностью для достижения поверхности осушителя, действуя против тяготения, по причине значительно более высокой вязкости. Посредством создания вспененного химического состава в соответствии с настоящим изобретением устройство для нанесения химического состава можно размещать намного ближе к поверхности осушителя. Кроме того, при применении вспененного химического состава согласно настоящему изобретению становится возможным реализация дополнительных преимуществ, которые в противном случае было бы трудно применить.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что осушитель потребляет меньше энергии. Более близкое размещение устройства для нанесения химического состава к поверхности осушителя повышает эффективность действующих масс (т. е. уменьшает потери в процессе нанесения) и эффективность использования энергии. Эффективность повышается, потому что воздух, вводимый в пену согласно настоящему изобретению, действует как разбавитель. В результате в ходе процесса сушки требуется меньше теплоты для удаления воды из вспененного химического состава для крепирования (т. е. из полезных веществ). Это является улучшением процесса распыления, в котором для разбавления полезного вещества используют воду.

Кроме того, после этапа крепирования слой полезного вещества остается на поверхности нетканой подложки, для того чтобы обеспечить большую пухлость и мягкость. Такое увеличение пухлости вызвано воздухом, захваченным внутри покрытого слоя. Повышенная мягкость вызвана полезными веществами, которые могут быть вспенены на поверхности осушителя и впоследствии перенесены или приклеены к поверхности подложки посредством процесса крепирования. Посредством того, что вспененные полезные вещества в ходе осуществления этапа сушки становятся пленкой, не весь воздух, захваченный пеной, теряется в ходе этапа сушки по причине более высокой вязкости, связанной с более высокими уровнями твердых веществ во вспененной добавочной композиции.

«Пленку» полезного вещества более соответственно и точно было бы описать как «слой пленки осевшей пены». Для лучшего понимания этого отличия, фиг. 9 показывает вид традиционной пленки (такой как пленка, отлитая из раствора, экструдированная пленка или пленка, полученная c помощью раздува). Как показано на фиг. 9а, эта пленка является относительно гладкой с небольшим количеством пустот на одной стороне и совершенно гладкой на другой стороне, как показано на фиг. 9b. При рассмотрении видов в поперечном разрезе по фиг. 9с и 9d пустоты пленки видны как относительно параллельные горизонтальной оси пленки. Для сравнения, фиг. 10 показывает вид слоя пленки осевшей пены согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 10а и фиг. 10b, обе стороны слоя пленки осевшей пены проявляют уникальную ячеистую структуру, позволяющую ей обладать отличиями как в механических, так и в тактильных свойствах по сравнению с традиционными пленками. Фиг. 10с—фиг. 10f показывают увеличенные виды в поперечном разрезе одного из вариантов осуществления слоя пленки осевшей пены согласно настоящему изобретению. Как показано, вспененный полезный слой обладает пустотами из воздуха, захваченного пеной, что обуславливает преимущества, предусмотренные настоящим изобретением. Кроме того, можно легко наблюдать ячеистую структуру в направлении Z, при этом пустоты слоя являются в большей степени перпендикулярными горизонтальной оси слоя. Таким образом, настоящее изобретение не просто предусматривает пленку в традиционном смысле этого слова, но предусматривает преимущественный слой пленки осевшей пены посредством вспенивания и крепирования, что обеспечивает усовершенствования и улучшения, описываемые в данном документе.

В соответствии с настоящем раскрытием можно обрабатывать различные подложки, отличные от изделия на основе бумаги. Примеры без ограничения включают гидравлически уложенные полотна, уложенные воздухом полотна, полотна спанбонд, полотна мелтблаун, полотна из полученного по технологии коформ материал, кардочесаные полотна (BCW), непрерывную пленку, спанлейс, пленочные/слоистые листы и скрепленные струями воды полотна. Полезное вещество, как правило, наносят на одну из сторон любой подложки, но при желании его можно наносить и на обе стороны.

Полезные вещества

1. Добавочная композиция

В желательном применении добавочная композиция может быть представлена на уровне от приблизительно 50 мг/м² до приблизительно 10000 мг/м², или от приблизительно 50 мг/м² до приблизительно 1000 мг/м², или от приблизительно 100 мг/м² до приблизительно 1000 мг/м². Различие между этими предлагаемыми интервалами зависит от того, наносится или нет добавочная композиция на основу либо входящей в поточную линию (такой как машина для производства изделий на основе бумаги), либо не входящей в поточную линию (такой как линия преобразования нетканых материалов) машиной. Добавочные композиции согласно настоящему изобретению могут иметь форму дисперсии полимера или раствора полимера, как изложено ниже.

A. Дисперсии полимеров

Вспениваемые композиции нерастворимых в воде полимеров могут иметь форму дисперсий. Нерастворимые в воде полимерные материалы, являющиеся твердыми веществами, такие как порошки, гранулы и т.п., можно преобразовать во вспениваемую дисперсию путем их смешивания с водой и поверхностно-активным веществом (веществами) в определенных условиях обработки, таких как экструзия под высоким давлением при повышенной температуре. Для преобразования в пену дисперсию полимера можно затем смешать с воздухом и пенообразователем.

Примеры дисперсий в соответствии с настоящим изобретением без ограничения включают дисперсию полиолефинов, такую как HYPOD 8510^®, коммерчески доступная от Dow Chemical, Фрипорт, Техас, США; дисперсию полиизопрена, такую как KRATON^®, или сополимеры стирол-этилена/бутилена-стирола (SEBS), коммерчески доступные от Kraton Polymers U.S. LLC, Хьюстон, Техас, США; дисперсию блочного сополимера полибутадиена и стирольного, такую как Butanol^®, коммерчески доступная от BASF Corporation, Флорхем Парк, Нью-Джерси, США; дисперсию латексов, такую как E-PLUS^®, коммерчески доступную от Wacker, Мюнхен, Германия; дисперсию сополимера поливинилпирролидона и стирола и дисперсию сополимера поливинилового спирта и этилена, обе из которых доступны от Aldrich, Милуоки, Висконсин, США.

B. Растворы полимеров

Вспениваемые композиции водорастворимых полимеров также могут иметь форму растворов. Водорастворимые полимерные материалы, являющиеся твердыми веществами, такими как порошок, гранулы и т.п., можно растворить в раствор. Для его преобразования в пену раствор полимера можно затем смешать с воздухом и пенообразователем.

Примеры растворов полимеров в соответствии с настоящим изобретением включают водорастворимые полимеры как на синтетической, так и на натуральной основе. Синтетические водорастворимые полимеры без ограничения включают полиспирты, полиамины, полиимины, полиамиды, поликарбоновые кислоты, полиоксиды, полигликоли, простые полиэфиры, сложные полиэфиры, сополимеры и смеси перечисленных выше полимеров.

Водорастворимые полимеры на натуральной основе без ограничения включают модифицированную целлюлозу, такую как простые и сложные эфиры целлюлозы, модифицированный крахмал, хитозан и его соли, каррагенин, агар, геллановую камедь, гуаровую камедь, другие модифицированные полисахариды и белки, а также их сочетания. В одном из частных вариантов осуществления водорастворимые полимеры также включают: поли(акриловую кислоту) и ее соли, поли(акрилатные эфиры) и сополимеры поли(акриловой кислоты). Другие подходящие водорастворимые полимеры включают полисахариды с длиной цепи, достаточной для образования пленок, такие как без ограничения пуллулан и пектин. Например, водорастворимые полимеры могут содержать дополнительные моноэтилен-ненасыщенные мономеры, не несущие боковой подвешенной кислотной группы, но способные к сополимеризации с мономерами, несущими кислотные группы. Такие соединения включают, например, моноакриловые сложные эфиры и монометакриловые сложные эфиры полиэтиленгликоля или полипропиленгликоля, при этом молярные массы (Mn) полиалкиленгликолей составляют, например, до приблизительно 2000.

В другом частном варианте осуществления водорастворимые полимеры могут представлять собой гидроксипропилцеллюлозу (HPC), продаваемую Ashland, Inc. под названием торговой марки KLUCEL^®. Водорастворимые полимеры могут присутствовать в добавочной композиции в любом действующем количестве, которое будет изменяться в зависимости от выбранного химического компонента, а также от конечных свойств, которые являются желательными. Например, в иллюстративном случае с KLUCEL^®, для обеспечения повышенных преимуществ поддающиеся биологическому разложению водорастворимые полимеры могут присутствовать в добавочной композиции в количестве от приблизительно 1% до приблизительно 75%, или по меньшей мере приблизительно 1%, по меньшей мере приблизительно 5%, или по меньшей мере приблизительно 10%, или до приблизительно 30%, или до приблизительно 50%, или до приблизительно 75% в расчете на общий вес добавочной композиции. Другие примеры подходящих водорастворимых полимеров включают метилцеллюлозу (MC), продаваемую Ashland, Inc. под названием торговой марки BENECEL^®; гидроксиэтилцеллюлозу, продаваемую Ashland, Inc. под названием торговой марки NATROSOL^®; и гидроксипропилкрахмал, продаваемый Chemstar (Миннеаполис, Миннесота, США) под названием торговой марки GLUCOSOL 800^®. Любой из этих химических составов, будучи растворенным в воде, осаждают на горячую, непористую поверхность осушителя для окончательного переноса химического состава на поверхность полотна. Водорастворимые полимеры в этих химических составах без ограничения включают поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, полиэтиленоксид, гидроксипропилкрахмал, гидроксипропилцеллюлозу и их сочетания.

Традиционные химические составы для крепирования при изготовлении изделий на основе бумаги могут включать растворы водорастворимых полимеров, такие как водная смесь, содержащая поливиниловый спирт и полиамидэпигалогидриновую смолу. Несмотря на то, что эти традиционные химические составы для крепирования содержат растворы водорастворимых полимеров, они не способны обеспечивать преимущества настоящего изобретения, включающие повышенную мягкость без компромисса с прочностью листа изделия на основе бумаги.

Добавочная композиция согласно настоящему изобретению может быть коммерчески доступной, как, например, дисперсия HYPOD 8510^® от Dow Chemical Corporation, и состоит из воды, полиэтиленоктенового сополимера и сополимера этилена и акриловой кислоты. Полиэтиленоктеновый сополимер можно получить коммерчески от Dow Chemical Corporation под наименованием AFFINITY^® (тип 2980I), а сополимер этилена и акриловой кислоты можно получить коммерчески от Dow Chemical Corporation под наименованием PRIMACOR^® (тип 59081). PRIMACOR^® действует как поверхностно-активное вещество для эмульгирования и стабилизации частиц дисперсии AFFINITY^®. Сомономер акриловой кислоты из PRIMACOR^® нейтрализуют гидроксидом калия до степени нейтрализации около 80%. Поэтому в сравнении PRIMACOR^® является более гидрофильным, чем AFFINITY^®. В дисперсии PRIMACOR^® действует как поверхностно-активное вещество или как диспергатор. В отличие от PRIMACOR^®, AFFINITY^® при суспендировании в дисперсии принимает форму микрокапелек с диаметром в несколько микрон. Молекулы PRIMACOR^® окружают капельки AFFINITY^®, образуя «мицеллярную» структуру, стабилизирующую капельки. HYPOD 8510^® содержит приблизительно 60% AFFINITY^® и 40% PRIMACOR^®.

Когда дисперсия становится расплавленной жидкостью на горячей поверхности осушителя, AFFINITY^® образует дисперсионную фазу, а PRIMACOR^® — дисперсную фазу, образующую островки в «океане» AFFINITY^®. Такое фазовое изменение называют обращением фаз. Однако возникновение такого обращения фаз зависит от таких внешних условий, как температура, время, молекулярный вес твердых веществ и концентрация. В конечном итоге, обращение фаз происходит только тогда, когда два полимера (или две фазы) обладают временем релаксации, достаточным для завершения обращения фаз. В настоящем изобретении покрытая пленка HYPOD 8510^® сохраняет морфологию дисперсии, указывающую на то, что имеет место незавершенность обращения фаз. Преимущества остаточной морфологии дисперсии без ограничения включают более гидрофильный покровный слой за счет открытости фазы PRIMACOR^®; и сильнее повышенную мягкость покрытого изделия за счет пузырьков воздуха, захваченных внутри покрытого слоя HYPOD 8510^®, что обеспечивает дополнительную пухлость.

Разбавленная дисперсия может обладать чрезвычайно низкой вязкостью (около 1 сП — почти как вода). Дисперсия с низкой вязкостью при ее нанесении на горячий сушильный барабан будет претерпевать процесс испарения воды и полного обращения фазы AFFINITY^®. Тогда результирующая непрерывная расплавленная пленка содержит встроенные в нее островки дисперсии PRIMACOR^®. Пленка, образовавшаяся после полного испарения воды, является твердой без каких-либо захваченных пузырьков воздуха в ней. После переноса расплавленной пленки на полотно посредством процесса крепирования тонкая пленка, покрывающая поверхность обработанного изделия на основе бумаги, является прерывистой, но все еще взаимосвязанной, см. обсуждаемую ниже фиг. 6с.

Процесс согласно настоящему изобретению может использовать высоковязкую дисперсию с высоким содержанием твердых веществ (от приблизительно 10% до приблизительно 30%) и может содержать большое количество пузырьков воздуха (объем воздуха по меньшей мере в десять раз больше объема дисперсии). Желательно, чтобы коммерчески доступная дисперсия HYPOD 8510^® (приблизительно 42% твердых веществ, в том числе как AFFINITY^®, так и PRIMACOR^®) имела вязкость около приблизительно 500 сП, в то время как вода имеет вязкость около 1 сП. Дисперсия, содержащая приблизительно 20% HYPOD 8510^®, может иметь вязкость около 200 сП, т. е. относительно высокую вязкость, тогда как дисперсия, содержащая менее чем приблизительно 1% HYPOD 8510^®, может иметь вязкость, более близкую к вязкости воды (1 сП). После захватывания высокого отношения воздуха вязкость вспененной дисперсии HYPOD 8510^® в сравнении с дисперсией перед вспениванием увеличивается экспоненциально.

Как показано на фиг. 1, когда вспененную дисперсию наносят на непористую поверхность 23 осушителя, из нее будет быстро испаряться ограниченное количество воды. Есть основания полагать, что медленное испарение дисперсии по причине высокого содержания твердых веществ в сочетании с ее высокой вязкостью будет препятствовать завершению обращения фаз дисперсии AFFINITY^®-PRIMACOR^® (при этом AFFINITY^® становится дисперсионной, а PRIMACOR^® становится дисперсной) и выходу захваченного воздуха. Это в результате приводит к уникальной микроструктурированной расплавленной пленке на горячей поверхности осушителя.

Как показано на фиг. 6, СЭМ-фотографии подтверждают вышеупомянутую гипотезу. При сравнении изделий на основе бумаги с обработанной поверхностью из предшествующего уровня техники и изделий на основе бумаги с обработанной поверхностью согласно настоящему изобретению можно наблюдать два непосредственных преимущества. Во-первых, способ согласно настоящему изобретению приводит к изделию на основе бумаги, которое является более пухлой и обладает более мягкой пробой на ощупь по причине захватывания пузырьков 21 воздуха (см. фиг. 6b). Во-вторых, изделие на основе бумаги согласно настоящему изобретению обладает более смачиваемой поверхностью по причине неполного обращения фаз, что, в свою очередь, приводит к выходу на поверхность гидрофильного компонента.

Визуально сравним фиг. 6a, 6b, 6c с фиг. 6a’, 6b’, 6c’. Показанный на фиг. 6b покрытый слой, содержащий шарики 19 дисперсии и захваченные пузырьки 21 воздуха, является более мягким, чем показанная на фиг. 6b’ плавленая пленка, что определяется посредством раскрываемого в данном документе испытания ранжирования вручную.

II. Усиливающие компоненты

Настоящее изобретение не только предусматривает подложку с повышенной мягкостью, вызванной описываемыми в данном документе полезными веществами и процессом, но также обладает улучшенной пробой на ощупь. Усиливающие компоненты добавляют к дисперсиям согласно настоящему изобретению для обеспечения хлопкового/пушистого ощущения подложки вместо шелкового/скользкого ощущения, которое часто может ощущаться при использовании дисперсий самих по себе. Это можно понимать как то, что улучшенная проба на ощупь, обеспечиваемая настоящим изобретением, также может включать такие свойства, как бархатистость, замшевость, ворсистость, гладкость, пушистость и другие подобные описатели, используемые для описания мягких тактильных свойств. Несмотря на то, что шелковое/скользкое ощущение может быть желательным для некоторых подложек, настоящее изобретение предусматривает другие возможности для обеспечения разнообразия текстур и эстетических свойств. Усиливающие компоненты согласно настоящему изобретению без ограничения включают микрочастицы, такие как микрочастицы силикагеля, термически расширяемые микросферы, такие как EXPANCEL^®, волокна, такие как очесы хлопкового линтера, дисперсии таких полимеров, как поли(винилпирролидон-стирол), и их сочетания. При использовании очесов хлопкового линтера или волокон других типов, они могут представлять собой волокна длиной от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм.

В дополнение к усиливающим компонентам, обеспечивающим контрастную пробу на ощупь, усиливающие компоненты также могут обеспечивать дополнительные преимущества, которые нельзя было бы оценить при использовании дисперсии самой по себе. Усиливающие компоненты согласно настоящему изобретению также могут включать ароматизаторы, антибактериальные средства, увлажнители, успокаивающие, окрашивающие вещества, гидроксиэтилцеллюлозу, медикаменты и их сочетания. Такие компоненты будут предусматривать общую подложку, обладающую улучшенным ощущением от дисперсии в сочетании с преимуществами, которых нельзя было бы иначе обеспечить без настоящей технологии. Настоящее изобретение может использовать любой или сочетание усиливающих компонентов, включаемых в добавочную композицию согласно настоящему изобретению. Например, усиливающие компоненты можно добавлять к дисперсии согласно настоящему изобретению в количестве от приблизительно 0,5% до приблизительно 30 %, или от приблизительно 1 % до приблизительно 20%, или от приблизительно 2% до приблизительно 10% по весу композиции дисперсии.

Усиливающие компоненты можно добавлять во вспененный химический состав либо перед, либо после вспенивания химического состава. При желательном применении уровень усиливающих компонентов составляет от приблизительно 0,5% до приблизительно 30%, или от приблизительно 1% до приблизительно 20%, или от приблизительно 2% до приблизительно 10% по полному сухому весу добавочной композиции.

Если усиливающие компоненты используют в сочетании с добавочными композициями согласно настоящему изобретению, они допускают повышенную мягкость без компромисса с прочностью. Например, если в качестве подложки согласно настоящему изобретению используют косметическую салфетку, то полный логарифм увеличивается от приблизительно 0,5 до приблизительно 18, а уровень GMT — от приблизительно 800 до приблизительно 1200 по сравнению с подложками, которые не были обработаны так же, как в настоящем изобретении. Используемый в данном документе термин «GMT» относится к сочетанию направления обработки и поперечного направления обработки при определении предела прочности на разрыв. Расширяемые микросферы остаются на поверхности как пленки, так и изделия на основе бумаги, внося вклад в улучшение пробы на ощупь, когда потребители касаются их в условиях использования.

III. Технологические добавки

Технологические добавки согласно настоящему изобретению включают химические вещества, который могут оказать содействие в процессе формирования обработанной подложки согласно настоящему изобретению. Технологические добавки могут незначительно проявлять себя или могут рассеиваться в конечной, обработанной подложке. Несмотря на то, что их включают исключительно для поддержки процесса изготовления обработанных подложек, они также могут придавать небольшие преимущества основе, являющиеся желательными согласно настоящему изобретению. Для целей настоящей заявки «технологическими добавками» являются добавки, используемые в процессе вспенивания или нанесения полезных веществ на подложку и не используемые в процессе изготовления подложки-предшественника.

A. Пенообразователи

Для создания пены согласно настоящему изобретению пригодно большинство коммерческих пенообразователей. Пригодные пенообразователи без ограничения включают как низкомолекулярные, так и полимерные материалы в жидкой форме. Пенообразователи могут быть анионными, катионными и неионными. В зависимости от функции эти пенообразователи можно разделить на четыре группы:

1. Средство захватывания воздуха — используют для усиления способности жидкости (дисперсии, раствора, смеси и т.д.) захватывать воздух, что можно измерить путем определения «степени раздува». Иллюстративный перечень пенообразователей без ограничения включает лаурат калия, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат аммония, стеарат аммония, олеат калия, октадецилсульфосукцинимат динатрия, гидроксипропилцеллюлозу и т.д.

2. Стабилизатор — используют для повышения устойчивости пузырьков воздуха в пене в зависимости от времени и температуры; примеры без ограничения включают лаурилсульфат натрия, стеарат аммония, гидроксипропилцеллюлозу и т.д.

3. Смачивающее вещество — используют для усиления смачиваемости покрытой пленкой высушенной поверхности. Примеры без ограничения включают лаурилсульфат натрия, лаурат натрия, октадецилсульфосукцинимат динатрия и т.д.

4. Гелеобразователь — используют для стабилизации пузырьков воздуха в пене посредством обеспечения принятия добавочной композицией формы геля, что служит усилению стенок ячеек. Примеры без ограничения включают гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и другие простые эфиры модифицированной целлюлозы.

Некоторые пенообразователи могут выполнять более одной из вышеперечисленных функций. Поэтому нет необходимости в использовании во вспениваемой добавочной композиции всех четырех пенообразователей. Выбор пенообразователей зависит от химического состава добавочной композиции. Например, если добавочная композиция содержит анионный компонент, такой как HYPOD 8510^®, подходящие пенообразователи придется выбирать либо из анионных, либо из неионных групп. Если для увеличения способности анионной добавочной композиции к вспениванию используется катионный пенообразователь, катионные компоненты в пенообразователе будут образовывать ионные связи с анионными компонентами в добавочной композиции и вызывать то, что по причине образования связей катионный пенообразователь и анионная добавочная композиция станут нерастворимыми в воде. С другой стороны, если добавочная композиция содержит катионные компоненты, то не подходящими для использования являются анионные пенообразователи.

B. Добавки для крепирования

Добавки для крепирования представляют собой химические составы, которые добавляют к полезным веществам согласно настоящему изобретению для оптимизации свойств адгезии и высвобождения бумажной подложки из изделия на основе бумаги с поверхности осушителя. Они широко подпадают под следующие классификации:

1. Адгезионная добавка — используют для увеличения адгезии листа изделия на основе бумаги к поверхности осушителя. Примеры без ограничения включают поливиниловый спирт, полиакрилат, гидроксипропилкрахмал, карбоксиметилцеллюлозу, цимол, поливиниламин, их сополимеры или смеси.

2. Добавка для высвобождения — используют для уменьшения адгезии (улучшения высвобождения) листа изделия на основе бумаги к (с) поверхности осушителя. Примеры без ограничения включают полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полиэтиленоксид, полипропиленоксид, полиолефин, фторированный полиолефин, сополимеры и смеси, содержащие приведенное выше.

3. Отверждающая добавка — используют для ускорения или замедления отверждения системы для крепирования, такой как пластификатор или отвердитель.

4. Для поддержки крепирования в пределах настоящего изобретения также можно использовать Lutensol A 65 N Iconol 24 7^®, здесь и далее — “Lutensol^®” (от BASF^® Chemical Company).

Процесс генерирования пены

Обычно при подготовке вспененных химических веществ используют систему, закачивающую как жидкость, так и воздух в смеситель. Смеситель замешивает воздух в жидкость, вырабатывая пену, по существу содержащую множество небольших пузырьков воздуха. Пена выходит из смесителя и течет в устройство для нанесения.

Одним из параметров для определения качества вспененного химического состава является степень раздува, определяемая как отношение объема небольших пузырьков воздуха, захваченных химическим веществом дисперсии, к объему дисперсии до смешивания. Например, в случае степени раздува 10:1 при скорости потока дисперсии 1 л/мин можно захватывать 10 л/мин воздуха в ее жидкость и выработать общую скорость потока пены 11 литров в минуту.

Для достижения высокой степени раздува определяющими факторами являются как механическое перемешивание, так и способность добавочной композиции к вспениванию. Если химическое вещество способно удерживать или захватывать объем воздуха только вплоть до степени раздува 5, независимо от того, насколько мощным является блок пенообразования, оно не сможет выработать устойчивую пену, имеющую степень раздува 10. Любой воздух сверх степени раздува 5 будет высвобождаться из системы пены, как только будет устранено механическое усилие. Иными словами, любой захваченный воздух в количестве, выше способности дисперсии к удерживанию воздуха, станет неустойчивым. Большинство таких неустойчивых пузырьков воздуха будет выходить из пены (устранение пузырьков) сразу же после остановки механического перемешивания.

На фиг. 1 схематически показана система 10, способная генерировать вспененный химический состав в соответствии с настоящим изобретением. Сначала вспениваемые химические вещества (например, HYPOD 8510^®, KRATON^® и т.п.) помещают в бак 12 для химических веществ. Бак 12 для химических веществ соединен с насосом 14. Может быть желательной модификация трубопроводной системы 13 между баком 12 для химических веществ и насосом 14 так, чтобы можно было передавать вспениваемые химические вещества в насосы двух разных размеров. Желательно, чтобы бак 12 для химических веществ был расположен на приподнятом уровне над насосом 14 для того, чтобы поддерживать насос в запитанном состоянии.

Для запуска процесса пенообразования при низких скоростях относительно насоса 14 можно использовать необязательный малый вспомогательный насос (не показан). Основной насос 14 большего размера способен вырабатывать скорости потока вплоть до 25 л/мин для скорости потока жидкости при высоких скоростях нанесения и/или для больших количеств добавочной композиции. Вспомогательный насос меньшего размера (не показан) способен к скоростям потока жидкости до приблизительно 500 см³/мин для низких скоростей нанесения и/или небольших количеств добавочной композиции.

Между насосом (насосами) 14 и пеносмесителем 18 расположен расходомер 16. Скорости потока жидкости вычисляют, исходя из требуемой добавочной композиции, количества твердых веществ в химическом веществе, пропускной способности линии и ширины устройства для нанесения. Скорость потока может находиться в интервале от приблизительно 5:1 до приблизительно 50:1. При использовании малого вспомогательного насоса его скорость потока находится в интервале от приблизительно 10 см³/мин до приблизительно 500 см³/мин. При использовании большого насоса 14 его скорость потока находится в интервале от приблизительно 0,5 л/мин до приблизительно 25 л/мин. При использовании малого вспомогательного насоса выбирают расходомер воздуха на 20 л/мин. При запуске основного насоса 14 большего размера следует использовать расходомер воздуха на 200 л/мин.

В одной из особенностей для замешивания воздуха в жидкую смесь вспениваемых химических веществ с целью создания в пене небольших пузырьков воздуха используют пеносмеситель 18. Воздух отмеряют в систему 10 с использованием определенных скоростей потока жидкости и степеней раздува, как обсуждалось выше. Желательно, чтобы для генерирования пены использовался пеносмеситель 18, имеющий размер 25,4 см (10 дюймов) Одним из возможных пеносмесителей 18 является пеногенератор CFS-10 inch Foam Generator от Gaston Systems, Inc., Стенли, Северная Каролина, США.

Желательно, чтобы скорость вращения пеносмесителя 18 была ограничена приблизительно 600 об/мин. Скорость смесителя в об/мин в этом процессе зависит от способности добавочной композиции к вспениванию (т. е. от ее способности к захватыванию воздуха с образованием устойчивых пузырьков). Если добавочная композиции вспенивается легко, обычно требуется более низкая скорость в об/мин. Если добавочная композиция легко не вспенивается, обычно требуется более высокая скорость в об/мин. Более высокая скорость смесителя способствует ускорению уравновешивания пены или оптимальной степени раздува. Нормальная скорость в об/мин для смесителя составляет 20%—60% максимальной скорости в об/мин. Тип и/или количество пенообразователя вдобавок к добавочной композиции также оказывает влияние на требования к скорости смесителя.

Пену проверяют на равномерность, устойчивость и структуру потока пузырьков. Если равномерность, устойчивость и структура потока пузырьков не соответствует требуемым стандартам, можно перед направлением пены в устройство 24 для нанесения внести корректировки в скорости потока, скорости смешивания, степень раздува и/или химические составы растворов/дисперсий.

В одной из особенностей изобретения HYPOD 8510 ^® или другие химические составы, подлежащие вспениванию и использованию для крепирования, смешивают и добавляют в бак 12 для химических веществ. Разбавленные растворы HYPOD 8510 ^® (с содержанием всех твердых веществ <10%) и другие трудновспениваемые химические составы обычно требуют добавления в состав чего-либо, увеличивающего вязкость и способность к пенообразованию. Например, для выработки устойчивой пены для равномерного нанесения на нагретую и непроницаемую поверхность вращающегося барабана поверхности осушителя можно использовать гидроксипропилцеллюлозу или другие пенообразователи или поверхностно-активные вещества. Усиливающие компоненты, такие как частицы силикагеля или очесы хлопкового линтера, можно добавлять в добавочную композицию различными способами, в том числе без ограничения: добавлять в добавочную композицию перед тем, как добавочную композицию закачивают в пенообразующую машину; вводить во вспененную добавочную композицию после выхода добавочной композиции из пенообразующей машины, но перед тем, как вспененную добавочную композицию наносят на поверхность осушителя; или наносить на сушилку перед соприкосновением подложки с добавочной композицией. Когда усиливающие компоненты вводят в добавочную композицию, необходимо постоянно перемешивать смесь перед ее добавлением в пенообразующую машину, для того чтобы предотвратить оседание твердого усиливающего компонента на дно емкости. Когда усиливающие компоненты вводят во вспененную добавочную композицию, необходимо подходящее устройство, обеспечивающее равномерное смешивание усиливающих компонентов и вспененной добавочной композиции.

Подложки

Подходящие материалы подложек без ограничения включают косметическую салфетку; изделие на основе бумаги, не крепированное суховоздушной сушкой (UCTAD); бумажное полотенце; нетканый материал HYDROKNIT^® от Kimberly Clark Corporation, Нина, Висконсин, США; гидравлически уложенные полотна; уложенные воздухом полотна; полотна спанбонд; полотна мелтблаун; полотна из полученного по технологии коформ материала; кардочесаные полотна (BCW); непрерывную пленку; спанлейс; пленочные/слоистые листы; скрепленные струями воды полотна; и все типы бумаги, изделий на основе бумаги и других нетканых изделий.

В неограничивающих примерах, обсуждаемых в данном документе, вспененный химический состав можно нанести на такой нетканый материал, как изделие на основе бумаги. Подразумевается, что используемый в данном документе термин «нетканые материалы» включает косметическую салфетку, туалетную бумагу, бумажные полотенца, спанбонд, пеленку, женские гигиенические прокладки и их оболочки, салфетки (такие как салфетки для рук и лица) и т.п. Изделие на основе бумаги может быть изготовлено различными способами, при этом к нему без ограничения относится традиционная тонкая бумага из прессованного войлока; высокообъемная уплотненная трафаретная тонкая бумага и высокообъемная неуплотненная тонкая бумага. Изготовленные из них изделия из тонкой бумаги могут иметь однослойную или многослойную структуру, такую как в публикации патента США № 2008/0135195. Другой вариант осуществления для формирования изделия на основе бумаги согласно настоящему изобретению использует методику бумажного производства, известную как технология, в которой не применяется крепирование суховоздушной сушкой («UCTAD»). Примеры такой методики раскрыты в патенте США № 5048589, выданном Cook и др.; патенте США № 5399412, выданном Sudall и др.; патенте США № 5510001, выданном Hermans и др.; патенте США № 5591309, выданном Rugowski и др.; и патенте США № 6017417, выданном Wendt и др.

Процесс покрытия поверхности

В отличие от процесса, в котором разбавленную дисперсию или раствор распыляют на поверхность осушителя, такую как поверхность 23 Янки-цилиндра (или другую поверхность сушильного барабана (не показана)), при помощи процесса согласно настоящему изобретению можно наносить на поверхность 23 осушителя вспененный химический состав с высоким содержанием твердых веществ. В настоящем изобретении для разбавления полезного вещества, содержащего любой уровень твердых веществ используют воздух, при этом вязкость находится в пределах интервала, который может перекачиваться пенообразующей машиной. Например, содержащего до приблизительно 65% твердых веществ, до приблизительно 50% твердых веществ, до приблизительно 35% твердых веществ или до приблизительно 20% твердых веществ.

Процесс покрытия с высоким содержанием твердых веществ согласно настоящему изобретению может демонстрировать преимущества продукта или процесса, без ограничения включающие более мягкую поверхность по причине уникальной микроструктуры слоя пленки осевшей пены, меньшие потери химических веществ из-за тесного и прямого нанесения вспененного химического состава, и отсутствие потребности в использовании мягкой или деионизированной воды из-за высокого отношения химического состава к воде (например, такое химическое вещество, как HYPOD 8510^®, становится неустойчивым при его подвергании действию большого количества жесткой воды, т. е. при уровне твердых веществ 1% или менее); и меньшая энергия сушки, необходимая для высушивания вспененного химического состава, а также листа основы. Дополнительные преимущества, вызванные добавлением усиливающих компонентов, без ограничения включают равномерность всего покрытия пленкой полезного вещества нетканой подложки; улучшенную адгезию всего покрытия полезным веществом к нетканой подложке; повышенную механическую прочность всего покрытия пленкой полезного вещества; и повышенную устойчивость пены полезного вещества на пути от пеногенераторного блока к поверхности осушителя.

Вспененные полезные вещества можно наносить на подложку двумя способами: поточного нанесения и непоточного нанесения. В поточных процессах пеногенератор и устройство для нанесения будут задействованы в изготовлении изделий на основе бумаги, и вспененные химические вещества будут наноситься на любую подложку в ходе ее изготовления. Непоточное нанесение позволяет наносить вспененный химический состав на те подложки, которые были изготовлены в процессе без крепирования. Например, для использования в способе непоточного нанесения подходят не крепированная суховоздушной сушкой («UCTAD») туалетная бумага и спряденные из расплава нетканые материалы.

Как показано на фиг. 1, в одной из особенностей изобретения вспененные химические вещества наносят на поверхность 23 осушителя посредством устройства 24 для нанесения. Для равномерного распределения пены по поверхности 23 осушителя, устройство 24 для нанесения пены помещают близко к поверхности осушителя (0,64 см или ¼ дюйма). Такое расположение делает возможным улучшенное прямое соприкосновение вспененного химического состава с поверхностью 23 осушителя, в особенности в ходе высокоскоростных операций.

Для нанесения химического состава на поверхность 23 вращающегося сушильного барабана наиболее желательно использовать одиночное параболическое устройство 24 для нанесения. Однако если, по причине изменчивости осушителя или листа основы, требуются переменные уровни нанесения химических веществ по ширине поверхности осушителя, можно использовать устройства для нанесения (не показаны) с несколькими зонами из миниатюрных параболических устройств для нанесения.

В целом, усиливающий компонент обуславливает проявление покрытием добавочной композиции (т. е. океанический слой) новаторской и улучшенной пробы на ощупь. Например, в качестве добавочной композиции, которую вспенивают/наносят на поверхность подложки без усиливающего компонента, можно использовать HYPOD 8510^®. При соприкосновении с ее поверхностью она предусматривает значительное повышение мягкости в сравнении с тем же изделием на основе бумаги с традиционным химическим составом для крепирования. Однако в то же время она также ощущается как немного восковая или скользкая. Некоторым типам потребителей может понравиться такое скользкое ощущение, но другие могут не иметь желания такого ощущения. Добавление усиливающего компонента может изменять ощущение без компромисса с повышением мягкости. Проба на ощупь, полученная посредством такого подхода, без ограничения включает хлопковость, бархатистость, пушистость и/или ворсистость. Другим преимуществом добавления усиливающего компонента (компонентов) является то, что покрывной слой добавочной композиции HYPOD 8510^® обладает повышенной прочностью, что важного тогда, когда полезные вещества наносят на предварительно подготовленные подложки, такие как термопластичные нетканые материалы. Повышенная прочность позволяет покрытой пленке полезных веществ иметь равномерное и завершенное покрытие на подложке.

Кроме того, можно показать, что усиливающие компоненты и способ нанесения можно было бы использовать для улучшения такой пробы на ощупь, как мягкость, или для улучшения таких свойств поверхности, как впитывающая способность, трение, пухлость и т.д. Кроме того, другие поверхностные полезные вещества, такие как отдушки, антибактериальные средства, увлажнители, успокаивающие средства, можно было бы наносить лучше, чем могла бы обеспечивать композиция HYPOD 8510^® сама по себе. Подложки, содержащие как HYPOD 8510^®, так и поливинилпирролидон-стирол, воспринимались как почти на 1,5 логарифмических единиц отношения рисков более мягкие (что значимо), чем при использовании HYPOD 8510^® без каких-либо усиливающих компонентов.

Заявители обнаружили, что результаты IHR для подложки, обработанной пеной HYPOD 8510^® с 6% частиц силикагеля в качестве усиливающих компонентов, обеспечивают подложку, дающую самые мягкие воспринимаемые результаты с разностью больше 5 логарифмических единиц относительно подложки, не обработанной пеной, с традиционным химическим составом для крепирования. Следующим был контроль подложки, обработанной пеной HYPOD 8510^® без каких-либо усиливающих компонентов, с разностью больше 4 логарифмических единиц. Все остальные обработанные пеной подложки воспринимались как на по меньшей мере 3 логарифмических единицы более мягкие, чем контрольная, не обработанная пеной подложка.

Другим преимуществом добавления усиливающих компонентов является огромное увеличение толщины, которого можно достигнуть, в то же время в целом сохраняя или получая больший предел прочности на разрыв, чем для подложки с поверхностью, не обработанной пеной. Все эти подложки каландировали под таким же давлением валов, как давление для процесса преобразования косметических салфеток. Процентные доли, перечисленные рядом с точками данных, представляют собой количества усиливающих компонентов, добавленных в состав в расчете на сухой вес HYPOD 8510^® перед вспениванием. Было показано, что вспененные и крепированные подложки показывали дополнительное увеличение пухлости по сравнению с крепированными подложками, не обработанными пеной, с наибольшим уровнем, возрастающим почти на 35%. Большинство подложек с усиливающими компонентами увеличивали пухлость по сравнению с обработанной пеной подложкой, содержащей только HYPOD 8510^®. Все условия обработки, такие как типы режущих пластин, углы наклона и нагружения давлением, были одинаковы.

Процесс крепирования

Крепирование представляет собой часть процесса изготовления подложек, в котором подложку срезают с поверхности вращающегося осушителя (например, Янки-цилиндра) посредством шаберного механизма. Крепирование можно осуществлять так, как это описано в заявке на патент США № 13/330440 заявителей Qin и др., поданной 19 декабря 2011 г.

Другие полезные факторы

Полезные вещества согласно настоящему изобретению можно использовать для обеспечения множества преимуществ, которые можно использовать для покрытия подложки и обеспечения вышеупомянутых преимуществ. Кроме того, существуют и другие преимущества, предусматриваемые настоящим изобретением, которые можно отчетливо выявить и описать следующим образом.

Улучшение печати

Уникальным преимуществом, предусматриваемым описываемым в данном документе настоящим изобретением, является то, что оно допускает улучшенные возможности для печати на нетканой подложке. Добавочную композицию можно нанести так, чтобы она по существу образовывала поверхность на подложке, более похожую на пленку, и, таким образом, печать является более совместимой, и в некоторых случаях более живой. Например, спанбонд признан за свои тканеподобные тактильные свойства, или ощущение, однако он не является подложкой, имеющей преимущество перед пленочным слоистым материалом, когда это касается печати, так как краска склонна к распространению или впитыванию в материал, уменьшая покрытие краской, видное на подложке. Разумеется, пленочный слоистый материал является оптимальным для печати графики, однако он не является оптимальным в качестве подложки, которая будет находиться вблизи кожи. До настоящего изобретения решением для печати на нетканой подложке было нанесение на подложку посредством адгезива слоя отпечатанной пленки. И хотя это было оправдано, оно усложняло производственный процесс и увеличивало издержки. Поэтому настоящее изобретение предусматривает уникальный компромисс, при котором тканеподобные тактильные свойства, или ощущение, подложки не устраняются, но, кроме того, предусматривается поверхность, допускающая повышенные возможности для печати относительно подложек. Настоящее изобретение предусматривает относительно гладкую поверхность, исключающую пиксельный внешний вид современных материалов внешних покрытий. Кроме того, улучшается адгезия краски. Подложки согласно настоящему изобретению будут обладать улучшенным покрытием краской на по меньшей мере приблизительно 25%, по меньшей мере приблизительно 50% или по меньшей мере приблизительно 75% в сравнении с необработанной подложкой. Настоящее изобретение предусматривает повышенную площадь поверхности, поэтому покрывать печатной краской можно большую часть подложки, посредством чего улучшается внешний вид или разборчивость печати на подложке в сравнении с необработанной подложкой. Современная печать на поверхности для слоистых материалов внешнего покрытия требует использования специальных красок во избежание потенциальных трудностей с отмарыванием краски. Настоящее изобретение может приспосабливаться к любой коммерчески доступной краске, используемой для печати на подложках. Кроме того, в пределах настоящего изобретения можно использовать любые традиционные методики, пригодные для печати. Такие методики могут без ограничения включать нанесение покрытия с помощью гравированного цилиндра, офсетную печать, трафаретную печать, флексографию, струйную печать, лазерную печать, цифровую печать и т.п. Дисперсии согласно настоящему изобретению предусматривают полярные функциональные группы, которые, как ожидается, будут улучшать адгезию краски и, таким образом, улучшать печать непосредственно на нетканых подложках.

Фиг. 2 показывает необработанный спанбонд, который был отпечатан краской. (Белые пятна представляют собой краску, отпечатанную на волокнах спанбонда). Для сравнения: фиг. 3 показывает подложку из спанбонда, которая была обработана полезным веществом согласно настоящему изобретению и отпечатана краской. Видно, что обработанный образец (фиг. 3) содержит на поверхности похожее на пленку покрытие, что придает ему большую площадь для покрытия поверхности краской, что приводит к улучшенным зрительным эстетическим свойствам в выражении разборчивости и яркости печати. В необработанном спанбонде, фиг. 2, краской покрыто лишь приблизительно 20% поверхности в сравнении в 50% покрытия краской спанбонда, фиг. 3, который был обработан согласно настоящему изобретению. Эти данные были получены путем количественной оценки СЭМ-изображений с использованием программного обеспечения для анализа изображений. Краска способна более плотно и гладко прилипать к обработанной подложке и поэтому улучшает общий вид печати.

Повышенная пухлость и эластичность

В дополнение к улучшению общего тактильного ощущения от нетканой подложки настоящее изобретение также позволяет повышать как пухлость, так и основной вес по сравнению с необработанной подложкой. Без ограничения теорией, в подложках согласно настоящему изобретению пухлость может быть пропорциональна основному весу волокон. Если основной вес увеличивается, складчатость волокон может растягивать толщину волокон в направлении Z и, таким образом, увеличивать пухлость волокон. Волокна будут подниматься, посредством этого увеличивая пухлость волокон. Полезные вещества согласно настоящему изобретению могут, сами по себе или в сочетании с определенными механизмами крепирования в пределах настоящего изобретения, вносить вклад в указанное увеличение пухлости и увеличение основного веса. Например, без ограничения, в сравнении с необработанной подложкой из спанбонда с основным весом 12 г/м² и пухлостью 13 см³/г настоящее изобретение может делать возможной демонстрацию спанбондом основного веса 16 г/м² и пухлости 27 см³/г (увеличение соответственно на 33% и 108%). Аналогично, механизм и процесс крепирования могут демонстрировать еще большее преимущество и делать возможной демонстрацию спанбондом основного веса 25 г/м² и пухлости 25 см³/г (или увеличение соответственно на 108% и 92%). Например, настоящее изобретение позволяет нетканым материалам с переменным содержанием целлюлозы обладать увеличением основного веса более чем по меньшей мере от приблизительно на 20% до приблизительно на 250% в сравнении с необработанной подложкой. Например, нетканая подложка из целлюлозы, как было показано, имеет основной вес приблизительно 56 г/м² и гистерезис 84%. Однако нетканая подложка из целлюлозы согласно настоящему изобретению может проявлять основной вес приблизительно 95 г/м² (увеличение основного веса на приблизительно 70%) и гистерезис приблизительно 74%. В дополнение к такому полезному веществу, как вспененная дисперсия HYPOD 8510^®, используемая в настоящем изобретении, продолжению увеличения пухлости в подложках согласно настоящему изобретению может дополнительно способствовать неионное поверхностно-активное вещество, такое как Lutensol^®. Lutensol^® состоит из аддукта семи молей этиленоксида линейного лаурилмиристилового спирта, который также является легко поддающимся биологическому разложению. Кроме того, используя такое неионное поверхностно-активное вещество, как Lutensol^®, настоящее изобретение позволяет использовать вспененное полезное вещество, такое как дисперсия HYPOD 8510^®, с низким уровнем добавления, по-прежнему равномерно распыляемое по всей площади подложки. Однако настоящее изобретение позволяет увеличивать пухлость без добавления или с добавлением до приблизительно 50% неионного поверхностно-активного вещества, такого как Lutensol^®. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приблизительно 500 мг/м² вспененного полезного вещества, например дисперсии HYPOD 8510^®, можно объединить с приблизительно 250 мг/м² неионного поверхностно-активного вещества, такого как Lutensol^® (т. е. отношение неионного поверхностно-активного вещества к полезному веществу составляет приблизительно 1:2).

Используемую в данном документе величину «гистерезис» для образца можно определить путем первоначального растягивания образца до требуемого удлинения, а затем — предоставления образцу возможности сокращения управляемым образом с той же скоростью. Величина гистерезиса представляет собой уменьшение или потерю энергии в ходе такой циклической нагрузки. Процентный гистерезис (Гистерезис %) вычисляют путем интегрирования площади под кривой нагрузки (A_L) и разгрузки (A_UL), определения их разности и ее деления на площадь под кривой нагрузки. Гистерезис %=(A_L–A_UL)*100/( A_L). Эти измерения проводят с использованием «испытания удлинения полоски», которое по существу соответствует техническим условиям в стандарте ASTM D5035-95. Конкретнее, это испытание использует два зажима, каждый из которых содержит две щечки, при этом каждая щечка имеет наружное покрытие, находящееся в соприкосновении с образцом. Зажимы удерживают материал в одной и той же плоскости обычно вертикально, на расстоянии 3 дюймов и перемещают поперечину с заданной скоростью растягивания. Размер образца составляет от 3 дюймов до 6 дюймов, а высота наружного покрытия щечки имеет высоту 1 дюйм и ширину 3 дюйма, и постоянная скорость составляет 10 дюйм/мин. Образец захватывается электромеханическим испытательным кадром MTS (системы для механических испытаний), обладающим способностью сбора данных. Испытание проводят в условиях окружающей среды как в поперечном, так и в продольном направлении обработки (CD и MD). Результаты сообщают как среднее для по меньшей мере пяти образцов.

Без ограничения показанными данными, фиг. 4 приводит один из примеров настоящего изобретения — обработанный пеной и крепированный, с использованием в качестве подложки водоструйно вязаного материала, обладающий упругой деформацией от приблизительно 22% до приблизительно 25% при приложенной деформации приблизительно 100% до проявления какого-либо разрыва. Для сравнения, контрольный водоструйно вязаный материал имеет упругую деформацию приблизительно 15% и разрывается при приложенной деформации приблизительно 25%. Аналогично, без ограничения данными, показанными на фиг. 5, настоящее изобретение — обработанное пеной и крепированное, с использованием спанбонда в качестве подложки — имеет упругую деформацию от приблизительно 27% до приблизительно 55% при растягивании на приблизительно 100% в сравнении с контрольным образцом, который растягивается лишь до упругой деформации приблизительно 18% при растяжение перед разрывом приблизительно 50%. Без ограничения показанными данными, фиг. 7 показывает упругое растяжение (восстановление формы) в направлении (MD) обработки в зависимости от приложенной деформации. Настоящее изобретение показывает увеличение растяжения по причине наличия вспененной дисперсии HYPOD 8510^® в сочетании с Lutensol^®, вспененных на бумажной подложке. Настоящее изобретение неожиданно показывает упругое растяжение приблизительно 30% при приложенной деформации приблизительно 80%, тогда как базовое целлюлозное изделие на основе бумаги показывает упругое растяжение не более чем лишь приблизительно 8% при приложенной деформации приблизительно 18%. Без ограничения показанными данными, фиг. 8 показывает сравнение деформации в поперечном направлении (CD) в зависимости от приложенной деформации для изделия на основе бумаги согласно настоящему изобретению в сравнении с необработанной бумажной подложкой. Как показано, настоящее изобретение, используя в качестве вспененного полезного вещества дисперсию HYPOD 8510^® в сочетании с Lutensol^® на бумажной подложке, обладает наибольшим упругим растяжением вплоть до отказа в сравнении с базовым целлюлозным изделием из бумаги.

Таким образом, несмотря на то, что необработанные нетканые подложки могут демонстрировать растяжение или удлинение при разрыве, они обычно делают это на более ранних стадиях растяжения. В целом, традиционные необработанные подложки могут демонстрировать удлинение при разрыве от приблизительно 8% до приблизительно 45%. Однако настоящее изобретение позволяет подложкам, обработанным так, как это описано в данном документе, демонстрировать удлинение при разрыве выше чем приблизительно 45% удлинения при разрыве. Например, настоящее изобретение может демонстрировать удлинение при разрыве от приблизительно 45% или от приблизительно 47% до приблизительно 55%, до приблизительно 80%, до приблизительно 280%, до приблизительно 337% или до приблизительно 350%. Особенно для некоторых подложек, где удлинение при разрыве обычно является низким, настоящее изобретение может обеспечить удлинение при разрыве, равное приблизительно 25%, приблизительно 30%, приблизительно 35%, приблизительно 38%, приблизительно 45% или приблизительно 47%. Такая эластичность может в особенности служить примером в бумажных подложках согласно настоящему изобретению.

Нетканые подложки согласно настоящему изобретению будут демонстрировать уменьшение гистерезиса на по меньшей мере приблизительно 5%, по меньшей мере приблизительно 20%, по меньшей мере приблизительно 30%, по меньшей мере приблизительно 40%, по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 60%, по меньшей мере приблизительно 70% или, по меньшей мере приблизительно 100% в сравнении с аналогичной необработанной подложкой. Также будет продемонстрировано увеличение пухлости на по меньшей мере приблизительно 20%, по меньшей мере приблизительно 25%, по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 70%, по меньшей мере приблизительно 80%, по меньшей мере приблизительно 90%, по меньшей мере приблизительно 100%, по меньшей мере приблизительно 110%, по меньшей мере приблизительно 125%, по меньшей мере приблизительно 200%, по меньшей мере приблизительно 225% или, по меньшей мере приблизительно 250% в сравнении с необработанной подложкой при определении в описываемом в данном документе испытании пухлости.

Опять-таки настоящее изобретение будет увеличивать пухлость и/или упругость в подложке с или без Lutensol^® и может демонстрировать пухлость и/или упругость со вспененной дисперсией HYPOD 8510^® самой по себе. Без ограничения, необработанная подложка из водоструйно вязаного материала может демонстрировать гистерезис приблизительно 87% и удлинение при разрыве приблизительно 25%. Подложка из водоструйно вязаного материала согласно настоящему изобретению, однако, может демонстрировать гистерезис приблизительно 67% и удлинение при разрыве приблизительно 337%. Аналогично, необработанная подложка из спанбонда может демонстрировать гистерезис 100% и удлинение при разрыве приблизительно 45%, тогда как подложка из спанбонда согласно настоящему изобретению может демонстрировать гистерезис приблизительно 40% и удлинение при разрыве приблизительно 280%. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает повышенную универсальность, позволяя подложкам, которые обычно не предусматривают эластичность, не только иметь возможность растяжения, но также легкого восстановления формы и выхода за обычную и ожидаемую сущность аналогичной подложки, которая не была обработана посредством настоящего изобретения.

Материал, обладающий большей упругой деформацией, обладает большей упругостью или энергией упругих деформаций. Подложки согласно настоящему изобретению могут демонстрировать повышенную способность к выдерживанию растяжений приложенной деформации на по меньшей мере приблизительно 25%, по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 75% или, по меньшей мере приблизительно 100% в сравнении с необработанной подложкой. Несмотря на то, что различные подложки будут изменяться, ясно, что настоящее изобретение делает возможной улучшенное растяжение по сравнению с подложками, которые не были соответствующим образом обработаны. Например, необработанный водоструйно вязаный материал может выдерживать растяжение на приблизительно 15% приложенной деформацией приблизительно 25%. При приложенной деформации приблизительно 50% тот же самый необработанный водоструйно вязаный материал не способен выдерживать растяжение без разрыва. Водоструйно вязаный материал согласно настоящему изобретению может выдержать растяжение на приблизительно 12% при приложенной деформации приблизительно 25%, растяжение на приблизительно 18% при приложенной деформации приблизительно 50%, растяжение на приблизительно 21% при приложенной деформации приблизительно 75% и растяжение на приблизительно 23% при приложенной деформации приблизительно 100%. Аналогично, необработанный спанбонд может выдержать растяжение на приблизительно 10% при приложенной деформации приблизительно 25% и растяжение на приблизительно 16% при приложенной деформации приблизительно 50%. При приложенной деформации приблизительно 75%, однако, тот же самый необработанный спанбонд не способен выдержать растяжение без разрыва. Однако спанбонд согласно настоящему изобретению может выдержать растяжение на приблизительно 17% при приложенной деформации приблизительно 25%, растяжение на приблизительно 36% при приложенной деформации приблизительно 50%, растяжение на приблизительно 46% при приложенной деформации приблизительно 75% и растяжение на приблизительно 54% при приложенной деформации приблизительно 100%.

Повышенное растяжение со способностью к упругому сокращению

Существующие в настоящее время упругие пленочные слоистые материалы, такие как материалы, описанные в патенте США № 8287677, выданном Lake и др. 16 октября 2012 г., включаемые в состав изделий личной гигиены, используют наружные покрытия, не являющиеся упругими или растяжимыми. В результате, упругую пленку (и это также случай исполнения упругих нитей) нужно растягивать перед ламинированием наружных покрытий, а затем ослаблять. Как результат растягивания/ослабления пленки упругие слоистые материалы склонны к тому, чтобы быть более пухлыми по сравнению с традиционными текстильными материалами. В дополнение к увеличению в пухлости внешний вид упругого слоистого материала диктуется расположением связующего, используемого для ламинирования. Зрительное впечатление в наибольшей степени подобно последовательно собранным в складки вершинам и впадинам. Складчатости, как они известны в технике, обычно видны вдоль манжет и поясов одноразовых изделий личной гигиены, таких как без ограничения изделия женской гигиены, изделия для использования при недержании и подгузники. Обратная связь с потребителем показывает, что в высокой степени желательными являются материалы, являющиеся тонкими, способными собираться в складки и обладающие тканеподобными зрительными и тактильными эстетическими свойствами. Так, более желательной является более гладкая упругая зона, выглядящая более похожей на нижнее белье по причине уменьшения или отсутствия складчатостей. Кроме того, упругие пленочные слоистые материалы лежат поверх неупругого наружного покрытия, приводя в действие восприятие тканеподобных эстетических свойств (зрительных и тактильных). В настоящее время подходы к модификации эстетических свойств наружных покрытий из слоистых материалов полагаются на обработку после ламинирования (например, прокат в фасонных калибрах) или на использование материалов с высоким основным весом (в частности, кардочесаных полотен, не являющихся эффективными по затратам). Таким образом, материал наружного покрытия, растягиваемый, имеющий относительно низкий основной вес и предусматривающий пухлость, придает более тканеподобный внешний вид и тактильные свойства, а также обеспечивает превосходную возможность для того, чтобы содержать пленочными слоистыми материалами, имитирующими традиционные текстильные изделия, т. е. выглядящими более похожими на тканое нижнее белье. Настоящее изобретение предоставляет такое решение, предусматривая крепированную нетканую подложку, обладающую улучшенными способностями к растяжению и повышенной пухлостью для выработки изделия, в частности упругого пленочного слоистого материала, для изделия с уменьшенными или отсутствующими складчатостями. Нетканые подложки в сочетании с упругой пленкой, предварительно не растянутой, с целью создания упругого слоистого материала согласно настоящему изобретению могут демонстрировать устранение складчатостей (сокращение складчатостей на 100%) или, по крайней мере, сокращение складчатостей от по меньшей мере приблизительно 5%, от по меньшей мере приблизительно 10%, от по меньшей мере приблизительно 25% или от по меньшей мере приблизительно 50% в сравнении с необработанной подложкой. Крепированные наружные покрытия также можно использовать в рабочей одежде и в предметах медицинской одежды (в особенности со стороны предмета одежды, обращенной к телу) для улучшения восприятия мягкости и более тканеподобной текстуры для улучшенных зрительного и тактильного ощущений. Крепирование также может предоставлять возможности для улучшенного влагоотведения в зависимости от нетканой подложки, используемой в качестве наружного покрытия.

Таким образом, в дополнение к вышеупомянутым улучшениям в виде повышения мягкости и увеличения пухлости настоящее изобретение делает возможным крепирование нетканых подложек, таких как спанбонд, кардочесаное полотно, спанлейс и т.д., приводящее к развитию структур с такими улучшениями, как более высокая пухлость и улучшенные тактильные и зрительные эстетические свойства. Так как настоящее изобретение предоставляет слой пленки осевшей пены полезного вещества на нетканых подложках, оно позволяет нетканому материалу сохранять крепированную структуру, что должно являться преимущественным в ходе процесса ламинирования. Структурная оценка нетканых материалов, например спанбонда, использующих настоящее изобретение, показывает, что покрытие слоем полезного вещества по существу остается на одной стороне, в частности на наружной поверхности, нетканого материала. Полезное вещество согласно настоящему изобретению сконцентрировано главным образом на вершинах крепированного материала, которые могут совпадать с точками связывания с нетканым материалом. Крепированный нетканый материал обладает растяжимостью в продольном направлении (с некоторым уровнем восстановления формы) и более тканеподобными зрительными эстетическими свойствами, поскольку внешнее проявление точек связывания (если они присутствуют) на нетканом материале сведено к минимуму и, таким образом, уменьшает складчатости. При нанесении слоя на упругие пленки/нити (без необходимости в предварительном растяжении упругого материала), результатом является ламинированное полотно, которое можно включить в состав изделия, например одноразового изделия личной гигиены, которое выглядит и ощущается как нижнее белье, но обеспечивает защиту и управляемые гигиенические качества одноразового изделия. Хотя и без ограничения такими изделиями, в случае одноразовых изделий для использования при недержании взрослым людям может требоваться изделие, менее похожее на подгузник, собирающееся в складки на талии и на ногах при надевании, для обеспечения более неброского ношения и ощущения.

Возможность крепирования наружного покрытия растяжимого и способного сокращаться нетканого материала была выгодно использована для изготовления предварительно не растянутых (с отсутствием или меньшим количеством складчатостей) упругих слоистых материалов. Для изготовления этих слоистых материалов крепированные нетканые материалы согласно настоящему изобретению (например, материал спанбонда, покрытого слоем полезного вещества, содержащего HYPOD^® 8510) с использованием адгезива ламинировали с одной или обеих сторон упругой пленкой. В результате, полезное вещество можно нанести в виде слоя на ту сторону крепированной подложки, которую прикрепляют к пленке, для получения тактильных и зрительных признаков слоистых материалов, представляющих собой тканеподобный материал с большей пухлостью. Так как слой пленки не является растянутым или сокращенным, основной вес пленки можно корректировать для удовлетворения требованиям физических свойств, а не требованиям процесса. Настоящее изобретение предусматривает крепированные нетканые подложки, изготавливаемые из разнообразного сырья. Особый интерес представляют нетканые материалы, изготовленные из полипропилена, полиамидов, сложных полиэфиров, полиэтилена, сополимеров пропилена/этилена и других смесей полиолефинов. Кроме того, уровень крепирования можно корректировать для обеспечения переменных степеней растяжимости MD, делающих возможными упругие слоистые материалы с различными величинами растяжения/восстановления формы.

Использование крепированных подложек согласно настоящему изобретению также обеспечивает возможность улучшения зрительных и тактильных эстетических свойств упругих пленочных слоистых материалов, таких как свойства, используемые в материалах внешнего покрытия в изделиях личной гигиены, таких как без ограничения изделия женской гигиены, изделия для использования при недержании и подгузники. Адгезивное ламинирование крепированных наружных покрытий обеспечивает более пухлый, тканеподобный внешний вид и тактильные свойства без необходимости в использовании материалов с высоким основным весом.

Настоящее изобретение демонстрирует усовершенствования, не обнаруживаемые в подложках, которые не были обработаны средствами, предусматриваемыми настоящим изобретением. Как было описано, усовершенствования согласно настоящему изобретению в сравнении с необработанными подложками можно выбирать из улучшенного тактильного ощущения, такого как мягкость и т.п., улучшенной печати, уменьшения гистерезиса, повышения пухлости, увеличения упругости/растяжимости, увеличения способности к сокращению, уменьшения складчатостей и их сочетаний.

Другие добавки

Нетканые подложки согласно настоящему изобретению могут содержать добавочные композиции, добавляемые для обеспечения дополнительных преимуществ сверх таких вышеупомянутых, как мягкость, улучшение печати, упругость и пухлость. Композиции можно добавлять к подложкам, обработанным полезным веществом, для поддержки общих эксплуатационных характеристик подложки. Конкретнее, в таких продуктах, как изделия личной гигиены, добавочные композиции могут содействовать эксплуатационным характеристикам или впечатлению пользователя от продукта в целом.

Реологические модификаторы жидкостей организма

Преимуществом обеспечения реологического модификатора жидкостей организма является поддержка нетканых подложек согласно настоящему изобретению при обращении с жидкостями, включающими компоненты крови, такими как без ограничения изделия женской гигиены и повязки для ран. Реологические модификаторы жидкостей организма без ограничения включают муколитические средства, модификаторы муцина, модификаторы красных кровяных клеток и т.п., а также их сочетания. Реологические модификаторы жидкостей организма согласно настоящему изобретению включают множество композиций или веществ, способных взаимодействовать с жидкостями организма для поддержки взаимодействия жидкостей организма с подложкой. Например, муколитические средства, как известно, разрушают критические дисульфидные внутримолекулярные и/или межмолекулярные связи в гликопротеине слизи или муциновом компоненте менструальной жидкости, посредством чего значительно уменьшают вязкоупругость слизи. Такие средства были описаны в патенте США № 7687681, выданном DiLuccio и др. 30 марта 2010 г., и они являются пригодными для данного документа. Муколитические средства также могут модифицировать муцин, расщепляя белковый остов, модифицируя трехмерную структуру и уменьшая переплетение в структуре муцина. Эти средства включают неионные поверхностно-активные вещества, такие как Lutenzol^®, ферменты, такие как папаин, и углеводы, такие как декстран, что в дальнейшем описано соответственно в патенте США № 8044255, выданном Potts и др. 25 октября 2011 г., патенте США № 6060636, выданном Yahiaoui и др. 9 мая 2000 г., и патенте США № 7928282, выданном Dibb и др. 19 апреля 2011 г. Муколитические средства согласно настоящему изобретению без ограничения включают L-цистеин, тиогликоляты, дитиотриакол и их сочетания. Реологические модификаторы жидкостей организма можно использовать в настоящем изобретении в количествах от приблизительно 0,1% или от приблизительно 0,2% до приблизительно 5% или до приблизительно 20% по весу композиции полезных веществ.

В некоторых подложках нетканый материал может проявлять закупоривание пор, вызываемое красными кровяными клетками, что в результате приводит к уменьшению способности подложки к приему и всасыванию жидкостей. Также существуют модификаторы красных кровяных клеток, способные снижать вязкость, а также уменьшать закупоривание пор. Они без ограничения включают Glucopon 220 ^®, PLURONIC^®, а также средства, описанные в патенте США № 6350711, выданном Potts и др. 26 февраля 2002 г. Кроме того, когда подложку используют для захвата жидкостей организма, в том числе без ограничения красных кровяных клеток, закупоривание пор может в результате приводить к увеличению просачивания. Таким образом, добавление такой композиции к нетканой подложке согласно настоящему изобретению может улучшать впечатления конечного пользователя, посредством этого создавая преимущественное изделие-подложку.

Антиадгезионные средства

Для того чтобы предотвратить прикрепление к коже вязкоупругих текучих сред, таких как менструальная жидкость и экскременты, можно добавлять антиадгезионные средства. Антиадгезионные средства могут содержать, по меньшей мере один материал, воздействующий на вязкоупругие свойства, по меньшей мере один антиадгезионный материал или их сочетания и могут быть добавлены к нетканой подложке согласно настоящему изобретению. Антиадгезионные средства описаны в патенте США № 7642396, выданном Schroeder и др. 5 января 2010 г. Конкретнее, антиадгезионные средства действуют для предотвращения прилипания менструальной жидкости и/или фекального материала к коже соответственно в лабиальной и перианальной областях во время и после менструации или дефекации. Подходящие материалы, воздействующие на вязкоупругие свойства, без ограничения включают связанные ферменты, алкилполигликозиды, содержащие 8-10 атомов углерода в алкильной цепи, поверхностно-активное вещество бычьего липидного экстракта, декстраны, производные декстранов и их сочетания. Подходящие антиадгезионные соединения согласно настоящему изобретению без ограничения включают альгиновую кислоту, бета-бензилиденмасляную кислоту, вещества растительного происхождения, казеин, фарнезол, флавоны, фуканы, галактолипид, кининоген, гиалуронат, инулин, иридоидные гликозиды, наночастицы, перлекан, тиофосфатные олигодеоксинуклеотиды, полоксамер 407, полиметилметакрилат, силикон, сульфатированные экзополисахариды, тетрахлордекаоксид и их сочетания. Антиадгезионные средства можно добавлять к нетканым подложкам согласно настоящему изобретению в количестве от приблизительно 0,01% до приблизительно 25% по весу материала, воздействующего на вязкоупругие свойства, или антиадгезионного материала. Другие варианты количеств включают от приблизительно 0,05% до приблизительно 10%, или от приблизительно 0,1% до приблизительно 8%, или от приблизительно 0,1% до приблизительно 5% по весу материала, воздействующего на вязкоупругие свойства, или антиадгезионного материала.

Дезодорирующие материалы

В соответствии с настоящим изобретение можно использовать любое разнообразие дезодорирующих материалов, способных придавать нетканой подложке свойство дезодорации. Такое использование дезодорации особенно полезно во впитывающих изделиях личной гигиены. Например, дезодорирующие материалы могут представлять собой дезодорирующую смесь, состоящую из безводной смеси основных, рН-нейтральных и кислотных частиц, поглощающих запахи, описанную в патенте США № 5342333, выданном Tanzer и др. 30 августа 1994 г., или в патенте США № 5364380, выданном Tanzer и др. 15 ноября 1994 г. Подходящие дезодорирующие материалы согласно настоящему изобретению также могут содержать дезодорирующие системы, ослабляющие запах, действуя на зловонные вещества в подложке (такой как впитывающее изделие) или ослабляя запах, действуя на носовые рецепторы пользователя, как описано в заявке на патент США № 2008249490 заявителей Carlucci и др., поданной 9 октября 2008 г. Другие дезодорирующие материалы согласно настоящему изобретению также могут содержать дезодорирующие системы, обеспечивающие продленную дезодорацию посредством сосредоточения на материалах с высокой и низкой летучестью, таких как материалы, описанные в заявке на патент США № 2008071238 заявителей Sierri и др., поданной 26 марта 2008 г. Дезодорирующие материалы также описаны в патенте США № 8066956, выданном Do и др. 29 ноября 2011 г., и в патенте США № 6926862, выданном Fontenot и др. 9 августа 2005 г. Дезодорирующие материалы согласно настоящему изобретению без ограничения включают нейтрализаторы аммиака, функциональные ароматизаторы, хелатирующие агенты, частицы неорганических оксидов, таких как кремнезем, глинозем, диоксид циркония, оксид магния, диоксид титана, оксид железа, оксид цинка, оксид меди, пищевая сода (бикарбонат натрия), активированный древесный уголь, активированный уголь, диатомовые земли, цеолиты, глины (например, смектитовые глины) и их сочетания. Дезодорирующие материалы могут присутствовать в количествах от приблизительно 2 г/м² до приблизительно 80 г/м², от приблизительно 8 г/м² до приблизительно 40 г/м² или от приблизительно 12 г/м² до приблизительно 30 г/м² в зависимости от основного веса нетканой подложки.

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры дополнительно описывают и демонстрируют варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения. Примеры приводятся исключительно с целью иллюстрации и не должны истолковываться как ограничения настоящего изобретения, поскольку возможны многие их изменения без отклонения от сути и объема настоящего изобретения.

ПРИМЕР 1

Коммерческую дисперсию HYPOD^® разбавляли водой до уровня твердых веществ HYPOD^® 30%, а затем вспенивали посредством блока Gaston. Устойчивую пену наносили на горячую поверхность барабана 60-дюймового каландрового осушителя. Отвержденную дисперсию HYPOD^® крепировали с поверхности осушителя. Листы основы из спанбонда крепировали с использованием описываемого в данном документе процесса вспенивания согласно настоящему изобретению. Листы основы, покрытые HYPOD^®, затем отпечатывали голубой краской, при этом 100 частей краски смешивали с 4,5 части сшивателя по весу. Образцы отпечатывали вручную с использованием анилоксового валика на 10,8 млрд куб. мк (миллиарда кубических микронов).

Условия процесса вспенивания:

Твердые вещества в дисперсии, %: 10—30% HYPOD8510®

Температура осушителя: 260—300 °F

Скорость потока дисперсии: 100—500 см3/мин

Скорость смесителя: 20—60%

Степень раздува: 5—30

Для количественной оценки покрытия поверхности краской как на необработанном спанбонде, так и на спанбонде, обработанном полезным веществом согласно настоящему изобретению, на СЭМ-изображениях выполняли анализ изображений. Как показано в таблице 1, обработанные образцы показывают больший % покрытия поверхности краской, чем необработанный спанбонд.

Таблица 1

Подложка Покрытие краской, % Контроль A спанбонда (8 г/м²) 14,00 Контроль В спанбонда (12 г/м²) 17,00 Спанбонд, обработанный пеной (8 г/м²) 61,00

ПРИМЕР 2

Коммерческую дисперсию полиолефинов HYPOD 8510^® разбавляли водой до переменных уровней твердых веществ HYPOD 8510 без добавления или с добавлением до 50% Lutensol^® A 65 N ICONOL^® 24 7 в расчете на твердые вещества в HYPOD 8510^®. Этот химический состав затем вспенивали посредством блока вспенивания Gaston Systems и наносили устойчивую пену на горячую поверхность 60-дюймового осушителя. Лист основы затем прижимали к поверхности осушителя, покрытой осевшей пеной, крепировали с поверхности осушителя и наматывали на барабан катушки.

Листы основы, а именно полотенце на целлюлозной основе, водоструйно вязаный материал HYDROKNIT^®, спанбонд, использовали для создания тянущихся материалов с использованием процесса, управляемого геометрией крепирующего шабера и/или коэффициентом вытягивания.

Условия процесса вспенивания:

Твердые вещества в дисперсии, %: 5—30% HYPOD 8510 ^®

Температура осушителя: 230—300 градусов по Фаренгейту

Скорость потока дисперсии: 50—500 см³/мин

Скорость смесителя: 20—60%

Степень раздува: 5—30

Механическое испытание — Гистерезис %:

Испытание выполняли с использованием динамометра MTS, модель Insight Model EL1. Испытательный образец шириной 3 дюйма растягивали со скоростью 10 дюйм/мин до деформации 20%, а затем сокращали с той же скоростью до деформации 0%. Площадь под кривой нагрузки и разгрузки измеряли как гистерезис % так, как это показано в таблицах 2 и 3. Кроме того, таблица 3 показывает удлинение при разрыве для каждой из испытанных подложек.

Таблица 2

Гистерезис % для крепированного целлюлозного полотенца

  Основной вес (г/м²) Гистерезис, %     Среднее Стандартное отклонение Контроль 56 84 ± 0,6 Целлюлоза, обработанная пеной 95 74 ±0,7

Таблица 3

Гистерезис % для крепированного спанбонда, водоструйно вязаного материала и целлюлозной косметической салфетки

  Гистерезис, % Удлинение при разрыве, % Контрольный водоструйно вязаный материал 87 25 Водоструйно вязаный материал А, обработанный пеной 70 153 Водоструйно вязаный материал В, обработанный пеной 66 337 Контрольный спанбонд 100 45 Спанбонд А, обработанный пеной 42 124 Спанбонд В, обработанный пеной 40 280 Контрольная косметическая салфетка 95 29 Обработанная пеной косметическая салфетка 65 47

Механическое испытание — Энергия упругих деформаций:

Испытание выполняли с использованием динамометра MTS, модель Insight Model EL1. Испытательный образец шириной 3 дюйма растягивали со скоростью 10 дюйм/мин посредством нескольких циклических кривых нагрузки и разгрузки до возрастающих деформаций (25, 50, 75 и 100%). Величину остаточной деформации измеряли после каждого цикла в соответствии с приложенной деформацией (дюйм/дюйм) для каждого цикла, как показано в таблице 4.

Таблица 4

Упругая деформация при заданной приложенной деформации

  Приложенная деформация (дюйм/дюйм)   0,25 0,50 0,75 1,00 Контрольный водоструйно вязаный материал 0,15 0,00 0,00 0,00 Водоструйно вязаный материал А, обработанный пеной 0,12 0,18 0,21 0,23 Водоструйно вязаный материал В, обработанный пеной 0,10 0.17 0,22 0,25 Контрольный спанбонд 0,10 0,16 0,00 0,00 Спанбонд A, обработанный пеной 0,16 0,28 0,30 0,28 Спанбонд В, обработанный пеной 0.17 0,36 0,46 0,54 Контрольная косметическая салфетка 0,06 0,00 0,00 0,00 Обработанная пеной косметическая салфетка 0,12 0,16 0,03 0,00

ПРИМЕР 3

Пухлость измеряли посредством количественной оценки основного веса (г/м²) и пухлости (см³/г) путем измерения веса и толщины материала. Результаты показаны в таблице 5.

Таблица 5

Код Основной вес (г/м²) Пухлость (см³/г) Контрольный спанбонд 12 13 Спанбонд А, обработанный пеной 16 27 Спанбонд В, обработанный пеной 25 25

Способы испытаний

(1) Испытание ранжирования вручную на тактильные свойства (испытание IHR):

Испытание ранжирования вручную (IHR) представляет собой основное ручную оценку ощущения от волокнистых полотен, в котором оценивают такие признаки, как мягкость. Это испытание полезно при получении быстрого показания в отношении того, является ли изменение процесса обнаруживаемым человеком и/или влияет ли оно на восприятие мягкости в сравнении с контролем. Разность данных мягкости IHR между обработанным полотном и контрольным полотном отражает степень улучшения мягкости.

Экспертную группу испытателей подготовили к проведению более точной оценки, чем его мог бы обеспечить среднестатистический неподготовленный потребитель. Ранжированные данные, выработанные экспертной группой для кода каждого образца, анализировали с использованием регрессионной модели пропорциональных рисков. Эта модель на основании вычислений предполагает, что член экспертной группы проходит при процедуре ранжирования от наибольшего значения признака, подвергаемого оценке, к наименьшему значению этого признака. Результаты испытания мягкости представлены как значения логарифма. Логарифм представляет собой натуральный логарифм отношений рисков, оцениваемых для каждого кода, исходя из регрессионной модели пропорциональных рисков. Большие значения логарифмов указывают на то, что представляющий интерес признак воспринимается с большей интенсивностью.

Так как результаты IHR выражены в логарифмах, разность в повышенной мягкости фактически является намного более значимой, чем указывают эти данные. Например, когда разность данных IHR составляет 1, фактически это означает 10-кратное (10¹=10) повышение общей мягкости, или ее улучшение относительно контроля на 1000%. В другом примере, если разность составляет 0,2, то она представляет 1,58 раз (10^0,2 = 1,58) или улучшение на 58%.

Данные IHR также можно представить в формате рангов. Эти данные обычно можно использовать для осуществления относительных сравнений в испытаниях, так как ранжирование изделия зависит от изделий, среди которых его ранжируют. Сравнения между испытаниями можно осуществлять тогда, когда по меньшей мере одно изделие испытано в обоих испытаниях.

(2) Испытание пухлости

Пухлость листа вычисляли как частное толщины листа для кондиционированного волокнистого листа, выраженной в микронах, деленной на кондиционированный основной вес, выраженный в граммах на квадратный метр. Результирующая пухлость листа выражается в кубических сантиметрах на грамм (см³/г). Конкретнее, толщина листа представляет собой представительную толщину одиночного листа, измеренную в соответствии со способами испытаний TAPPI: T402 «Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products» и T411 om-89 «Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board» с примечанием 3 для уложенных в стопку листов. Микрометром, использованным для осуществления испытания T411 om-89, являлся Emveco 200-A Tissue Caliper Tester, доступный от Emveco, Inc., Ньюберг, Орегон, США. Микрометр имеет нагрузку 2 килопаскалей; площадь прижимного устройства 2500 квадратных миллиметров; диаметр прижимного устройства 56,42 миллиметров; выдержку времени 3 секунды; и скорость опускания 0,8 миллиметра в секунду.

(3) Испытание вязкости

Вязкость измеряли с использованием вискозиметра Brookfield Viscometer, модель RVDV-II+, доступного от Brookfield Engineering Laboratories, Мидлборо, Массачусетс, США. Измерения предпринимали при комнатной температуре (23°С) при скорости 100 об/мин, или со стержнем 4, или со стержнем 6 в зависимости от ожидаемой вязкости. Измерения вязкости сообщаются в таких единицах измерения, как сантипуаз.

(4) Испытание количества добавочной композиции HYPOD 8510^®

В одной из особенностей изобретения добавляемый элемент HYPOD определяли с использованием кислотного разложения. Образцы подвергали мокрому озолению достаточным количеством концентрированной серной и азотной кислот для разрушения углеродсодержащего материала, и выделяли из целлюлозной матрицы ионы калия. Концентрацию калия затем измеряли при помощи атомно-абсорбционного анализа. Добавляемые элементы HYPOD 8510^® определяли путем отнесения концентрации калия HYPOD 8510^® в образце к объемным измерениям HYPOD 8510^® из контрольного раствора дисперсии HYPOD 8510^® (LOTVB1955WC30, 3,53%).

(5) Способ определения содержания добавочной композиции в изделии на основе бумаги.

Образцы разлагали, следуя способу 3010A EPA. Этот способ состоит в расщеплении известного количества материала азотной кислотой в блок-дигесторе и приведении его к известному объему в конце разложения.

Анализ выполняли на пламенном атомно-абсорбционном спектрофотометре с использованием способа 7610 EPA, датированного июлем 1986 г., который представляет собой способ прямого распыления пробы с использованием воздушно-ацетиленового пламени. Используемым инструментом являлся VARIAN AA240FS, доступный от Aligent Technologies, Санта-Клара, Калифорния, США.

Анализ выполняли следующим образом: Прибор калибровали c использованием слепой пробы и пяти стандартов. Для подтверждения стандартов калибровки вслед за калибровкой следовал анализ вторичного исходного стандарта. В данном конкретном случае сходимость составляла 97% (при допустимой сходимости 90—110%). Затем анализировали слепую пробу разложения и стандарт разложения. В данном конкретном случае слепая проба составляла менее 0,1 мг/л, и сходимость стандарта составляла 93% (при допустимой сходимости 85—115%). Затем анализировали образцы и после каждого десятого образца запускали анализ стандарта (допустимая сходимость 90—110%). В конце всего анализа запускали анализ слепой пробы и стандарта.

(6) Основной вес

Основной вес образцов листа изделия на основе бумаги определяли с использованием модифицированной процедуры TAPPI T410. Предварительно сложенные в несколько раз образцы кондиционировали при 23°С±1°С и относительной влажности 50±2% в течение по меньшей мере 4 часов. После кондиционирования стопку из 16-3"×3" предварительно сложенных в несколько раз образцов разрезали с использованием вырубного пресса и связанного резака. Это представляет площадь образца листа изделия на основе бумаги 144 квадратных дюйма или 0,0929 м². Примерами подходящих вырубных прессов являются: вырубной пресс TMI DGD, изготавливаемый Testing Machines, Inc., с местом нахождения в Исландии, Нью-Йорк, США, или испытательная машина Swing Beam, изготавливаемая USM Corporation, с местом нахождения в Уилмингтоне, Массачусетс. Допуски размеров резака составляют ±0,008 дюймов в обоих направлениях. Стопку образцов затем взвешивали с точностью до ближайших 0,001 грамма на тарированных аналитических весах. Основной вес в граммах на квадратный метр (г/м²) вычисляли по следующему уравнению:

Основной вес (кондиционированный)=вес стопки в граммах/(0,0929 м²)

(7) Геометрическое среднее предела прочности на разрыв (GMT)

Геометрическое среднее предела прочности на разрыв (GMT) представляет собой квадратный корень из произведения предела прочности на разрыв в продольном (MD) направлении сухой обработки, умноженного на предел прочности на разрыв в поперечном направлении (CD) сухой обработки, и выражается в граммах на 3 дюйма ширины образца. Предел прочности на разрыв MD представляет собой пиковую нагрузку на образец шириной 3 дюйма, когда образец растягивают до разрыва в продольном направлении обработки. Аналогично, предел прочности на разрыв CD представляет собой пиковую нагрузку на образец шириной 3 дюйма, когда образец растягивают до разрыва в поперечном направлении обработки. Кривые растягивания получали в лабораторных условиях 23,0°С±1,0°С при относительной влажности 50,0±2,0% после того, как образцы изделий на основе бумаги были уравновешены в условиях испытания в течение промежутка времени не менее четырех часов.

Образцы для испытания предела прочности на разрыв разрезали на полоски шириной 3 дюйма (76 мм) и длиной по меньшей мере 5 дюймов (127 мм) в ориентации как в продольном направлении (MD) обработки, так и в поперечном направлении (CD) обработки с использованием JDC Precision Sample Cutter (Thwing-Albert Instrument Company, Филадельфия, Пенсильвания, США, модель № SC130). Испытания на разрыв измеряли на машине MTS Systems Synergie 100, запускаемой с программным обеспечением TestWorks^® 4, версия 4.08 (MTS Systems Corp., Иден Прейри, Миннесота, США).

Датчик нагрузки выбирали с максимумом или 50 ньютонов, или 100 ньютонов в зависимости от прочности испытываемого образца так, чтобы большинство значений пиковой нагрузки попадало в интервал 10—90% полной шкалы значений датчика нагрузки. Измерительная база между щечками составляла 4,00±0,04 дюйма (102±1 мм). Щечки приводились в действие с использованием пневматического привода и были покрыты резиной. Минимальная ширина поверхности захвата составляет 3 дюйма (76 мм), а приблизительная высота щечки составляет 0,5 дюйма (13 м). Скорость траверсы составляет 10,0±0,4 дюйм/мин (254±10 мм/мин), а чувствительность к разрыву установлена при 65%.

Образец помещали в захват прибора с центрированием по вертикали и по горизонтали. Затем начинали испытание и завершали его при разрыве образца. Пиковую нагрузку регистрировали либо как «предел прочности на разрыв MD», либо как «предел прочности на разрыв CD» экземпляра в зависимости от направления, в котором испытывали образец. Десять (10) экземпляров каждого образца испытывали в каждом направлении с сообщением арифметического среднего для изделия в качестве значения предела прочности на разрыв или MD, или CD. Геометрическое среднее предела прочности на разрыв вычисляли из следующего уравнения:

GMT = (разрыв MD×разрыв CD)^1/2

Геометрические размеры и значения, раскрытые в данном документе, не следует понимать как строго ограниченные изложенными точными численными значениями. Вместо этого, если не указано иное, каждый такой геометрический размер предусмотрен для обозначения как приведенного значения, так и функционально эквивалентного интервала, окружающего это значение. Например, геометрический размер, раскрытый как «40 мм», предусмотрен для обозначения «приблизительно 40 мм».

Все документы, цитируемые в разделе «Подробное описание изобретения», в соответствующей части включены в данный документ посредством ссылки; цитирование какого-либо документа не следует истолковывать как признание того, что он относится к предшествующему уровню техники по отношению к настоящему изобретению. В той степени, в которой какое-либо значение или определение термина в данном письменном документе противоречит любому значению или определению термина в документе, включенном посредством ссылки, значение или определение, присвоенное термину в данном письменном документе, имеет преимущественную силу.

Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны частные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области техники должно быть очевидным, что могут быть осуществлены различные другие изменения и модификации без отклонения от сути и объема настоящего изобретения. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения должна охватывать все такие изменения и модификации, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к области впитывающих нетканых изделий и касается подложки, содержащей вспененные полезные вещества. Нетканая подложка содержит волокнистое полотно, определяющее поверхность, и слой полезного вещества. Полезное вещество представляет собой добавочную композицию. Полезное вещество является вспененным и связано с указанной поверхностью волокнистого полотна посредством процесса крепирования так, что добавочная композиция на указанной подложке образует поверхность, которая более похожа на пленку, чем подложка. Нетканая подложка является напечатанной и демонстрирует улучшенную в сравнении с необработанной подложкой печать. Изобретение обеспечивает создание нетканой подложки для впитывающих изделий, которая демонстрирует улучшения, выбираемые из тактильного ощущения, печати, пухлости, упругости/растяжимости, уменьшения гистерезиса, способности к сокращению, уменьшения складчатостей и их сочетаний в сравнении с необработанной подложкой. 2 н. и 38 з.п. ф-лы, 10 ил., 5 табл., 3 пр.

1. Нетканая подложка для использования во впитывающих изделиях, содержащая: волокнистое полотно, определяющее поверхность; и

слой полезного вещества, при этом указанное полезное вещество представляет собой добавочную композицию;

при этом указанное полезное вещество является вспененным и связанным с указанной поверхностью волокнистого полотна посредством процесса крепирования так, что добавочная композиция на указанной подложке образует поверхность, которая более похожа на пленку, чем указанная подложка; и

при этом указанная нетканая подложка является напечатанной и демонстрирует улучшенную в сравнении с необработанной подложкой печать.

2. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что демонстрирует уменьшение гистерезиса на по меньшей мере приблизительно 5%, увеличение пухлости на по меньшей мере приблизительно 40% и их сочетания в сравнении с необработанной подложкой.

3. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистое полотно выбрано из группы, состоящей из изделия на основе бумаги, полученного суховоздушной сушкой изделия на основе бумаги, бумажного полотенца, полученного водоструйным скреплением полотна, спанбонда, мелтблауна, полученного по технологии коформ материала, кардочесаного полотна, уложенного воздухом материала, слоистых материалов, бумаги и композитных сочетаний вышеперечисленного.

4. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная добавочная композиция представляет собой дисперсию полимера, выбранную из дисперсий полиолефинов, дисперсий сополимеров SEBS, дисперсий полиизопрена, дисперсий блочных сополимеров полибутадиена и стирола, дисперсий латексов, дисперсий сополимеров поливинилпирролидона и стирола, дисперсий сополимеров поливинилового спирта и этилена и их сочетаний.

5. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что указанное полезное вещество дополнительно содержит усиливающий компонент, выбранный из микрочастиц, расширяемых микросфер, волокон, дополнительных дисперсий полимеров, отдушек, антибактериальных средств, увлажнителей, медикаментов и успокаивающих.

6. Нетканая подложка по п. 4, дополнительно содержащая усиливающий компонент, добавленный к дисперсии полимера в количестве от приблизительно 0,5% до приблизительно 30% по весу дисперсии.

7. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой нерастворимый в воде полиолефиновый сополимер, выбранный из этиленакриловой кислоты, сополимера полиэтилена и октена и их сочетаний.

8. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что добавочная композиция выбрана из синтетического водорастворимого полимера, натурального водорастворимого полимера и их смесей.

9. Нетканая подложка по п. 8, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой синтетический водорастворимый полимер, выбранный из полиспиртов, полиаминов, полииминов, полиамидов, поликарбоновых кислот, полиоксидов, полигликолей, простых полиэфиров, сложных полиэфиров, их сополимеров и смесей.

10. Нетканая подложка по п. 8, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой натуральный водорастворимый полимер, выбранный из модифицированной целлюлозы, модифицированного крахмала, модифицированного белка, хитозана, солей хитозана, каррагенина, агара, геллановой камеди, гуаровой камеди и их сочетаний.

11. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что проявляет улучшенное покрытие краской на по меньшей мере приблизительно 25% при улучшении внешнего вида печати на указанной подложке.

12. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что проявляет увеличение пухлости от приблизительно 20% до приблизительно 250% при определении посредством испытания пухлости.

13. Нетканая подложка по п. 4, отличающаяся тем, что в соотношении приблизительно 1:2 с добавочной композицией объединено неионное поверхностно-активное вещество.

14. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что демонстрирует упругую деформацию, способную выдерживать растяжение приложенной деформацией на от приблизительно 25% до приблизительно 100% перед разрывом.

15. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что демонстрирует удлинение при разрыве более чем приблизительно 45%.

16. Нетканая подложка по п. 1, отличающаяся тем, что объединена с предварительно не растянутой упругой пленкой для создания упругого слоистого материала с уменьшением складчатостей от приблизительно 5% до приблизительно 100%.

17. Нетканая подложка по п. 1, дополнительно содержащая от приблизительно 0,1% до приблизительно 20% реологического модификатора жидкостей организма.

18. Нетканая подложка по п. 17, отличающаяся тем, что реологический модификатор жидкостей организма выбран из муколитических средств, при этом указанные муколитические средства выбраны из L-цистеина, тиогликолятов, дитиотриакола и их сочетаний; модификаторов муцина; модификаторов красных кровяных клеток; и их сочетаний.

19. Нетканая подложка по п. 1, дополнительно содержащая антиадгезионное средство, выбранное из от приблизительно 0,01% до приблизительно 25% по меньшей мере одного материала, воздействующего на вязкоупругие свойства, при этом указанный материал, воздействующий на вязкоупругие свойства, выбран из связанных ферментов, алкилполигликозидов, содержащих 8-10 атомов углерода в алкильной цепи, поверхностно-активного вещества бычьего липидного экстракта, декстранов, производных декстранов и их сочетаний; по меньшей мере одного антиадгезионного соединения, при этом указанное антиадгезионное соединение выбрано из альгиновой кислоты, бета-бензилиденмасляной кислоты, веществ растительного происхождения, казеина, фарнезола, флавонов, фуканов, галактолипида, кининогена, гиалуроната, инулина, иридоидных гликозидов, наночастиц, перлекана, тиофосфатных олигодеоксинуклеотидов, полоксамера 407, полиметилметакрилата, силикона, сульфатированных экзополисахаридов, тетрахлордекаоксида и их сочетаний; и их сочетаний.

20. Нетканая подложка по п. 1, дополнительно содержащая от приблизительно 2 г/м² до приблизительно 80 г/м² дезодорирующего материала.

21. Нетканая подложка для использования во впитывающих изделиях, содержащая:

волокнистое полотно, определяющее поверхность; и

слой полезного вещества, при этом указанное полезное вещество представляет собой добавочную композицию;

при этом указанное полезное вещество является вспененным и связанным с указанной поверхностью волокнистого полотна посредством процесса крепирования; и

при этом указанная нетканая подложка объединена с предварительно не растянутой упругой пленкой для создания упругого слоистого материала.

22. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что демонстрирует уменьшение гистерезиса на по меньшей мере приблизительно 5%, увеличение пухлости на по меньшей мере приблизительно 40% и их сочетания в сравнении с необработанной подложкой.

23. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что волокнистое полотно выбрано из группы, состоящей из изделия на основе бумаги, полученного суховоздушной сушкой изделия на основе бумаги, бумажного полотенца, полученного водоструйным скреплением полотна, спанбонда, мелтблауна, полученного по технологии коформ материала, кардочесаного полотна, уложенного воздухом материала, слоистых материалов, бумаги и композитных сочетаний вышеперечисленного.

24. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что указанная добавочная композиция представляет собой дисперсию полимера, выбранную из дисперсий полиолефинов, дисперсий сополимеров SEBS, дисперсий полиизопрена, дисперсий блочных сополимеров полибутадиена и стирола, дисперсий латексов, дисперсий сополимеров поливинилпирролидона и стирола, дисперсий сополимеров поливинилового спирта и этилена и их сочетаний.

25. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что указанное полезное вещество дополнительно содержит усиливающий компонент, выбранный из микрочастиц, расширяемых микросфер, волокон, дополнительных дисперсий полимеров, отдушек, антибактериальных средств, увлажнителей, медикаментов и успокаивающих.

26. Нетканая подложка по п. 24, дополнительно содержащая усиливающий компонент, добавленный к дисперсии полимера в количестве от приблизительно 0,5% до приблизительно 30% по весу дисперсии.

27. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой нерастворимый в воде полиолефиновый сополимер, выбранный из этиленакриловой кислоты, сополимера полиэтилена и октена и их сочетаний.

28. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что добавочная композиция выбрана из синтетического водорастворимого полимера, натурального водорастворимого полимера и их смесей.

29. Нетканая подложка по п. 28, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой синтетический водорастворимый полимер, выбранный из полиспиртов, полиаминов, полииминов, полиамидов, поликарбоновых кислот, полиоксидов, полигликолей, простых полиэфиров, сложных полиэфиров, их сополимеров и смесей.

30. Нетканая подложка по п. 28, отличающаяся тем, что добавочная композиция представляет собой натуральный водорастворимый полимер, выбранный из модифицированной целлюлозы, модифицированного крахмала, модифицированного белка, хитозана, солей хитозана, каррагенина, агара, геллановой камеди, гуаровой камеди и их сочетаний.

31. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что проявляет улучшенное покрытие краской на по меньшей мере приблизительно 25% при улучшении внешнего вида печати на указанной подложке.

32. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что проявляет увеличение пухлости от приблизительно 20% до приблизительно 250% при определении посредством испытания пухлости.

33. Нетканая подложка по п. 24, отличающаяся тем, что в соотношении приблизительно 1:2 с добавочной композицией объединено неионное поверхностно-активное вещество.

34. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что демонстрирует упругую деформацию, способную выдерживать растяжение приложенной деформацией на от приблизительно 25% до приблизительно 100% перед разрывом.

35. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что демонстрирует удлинение при разрыве более чем приблизительно 45%.

36. Нетканая подложка по п. 21, отличающаяся тем, что указанный упругий слоистый материал характеризуется уменьшением складчатостей от приблизительно 5% до приблизительно 100%.

37. Нетканая подложка по п. 21, дополнительно содержащая от приблизительно 0,1% до приблизительно 20% реологического модификатора жидкостей организма.

38. Нетканая подложка по п. 37, отличающаяся тем, что реологический модификатор жидкостей организма выбран из муколитических средств, при этом указанные муколитические средства выбраны из L-цистеина, тиогликолятов, дитиотриакола и их сочетаний; модификаторов муцина; модификаторов красных кровяных клеток; и их сочетаний.

39. Нетканая подложка по п. 21, дополнительно содержащая антиадгезионное средство, выбранное из от приблизительно 0,01% до приблизительно 25% по меньшей мере одного материала, воздействующего на вязкоупругие свойства, при этом указанный материал, воздействующий на вязкоупругие свойства, выбран из связанных ферментов, алкилполигликозидов, содержащих 8-10 атомов углерода в алкильной цепи, поверхностно-активного вещества бычьего липидного экстракта, декстранов, производных декстранов и их сочетаний; по меньшей мере одного антиадгезионного соединения, при этом указанное антиадгезионное соединение выбрано из альгиновой кислоты, бета-бензилиденмасляной кислоты, веществ растительного происхождения, казеина, фарнезола, флавонов, фуканов, галактолипида, кининогена, гиалуроната, инулина, иридоидных гликозидов, наночастиц, перлекана, тиофосфатных олигодеоксинуклеотидов, полоксамера 407, полиметилметакрилата, силикона, сульфатированных экзополисахаридов, тетрахлордекаоксида и их сочетаний; и их сочетаний.

40. Нетканая подложка по п. 21, дополнительно содержащая от приблизительно 2 г/м² до приблизительно 80 г/м² дезодорирующего материала.