УПРУГИЙ АБСОРБИРУЮЩИЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2018 года по МПК A61F15/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целом настоящее изобретение относится к абсорбирующему композитному материалу и абсорбирующему изделию, включающему в себя такой абсорбирующий композитный материал. Более конкретно, настоящее изобретение относится к абсорбирующему композитному материалу для использования в гигиенических абсорбирующих изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, подгузники, впитывающие изделия для взрослых и т.п.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Разреженные упругие нетканые материалы, то есть нетканые материалы, которые обладают высокой степенью разреженности и способностью сохранять такую разреженность как в сухом, так и во влажном состоянии, широко известны. Кроме того, хорошо известно, что такие разреженные упругие нетканые материалы можно использовать в одноразовых гигиенических изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, тампоны, подгузники, впитывающие изделия для взрослых и т.п. Ощутимое преимущество таких разреженных упругих нетканых материалов заключается в том, что такие материалы могут обеспечить пользователю таких одноразовых гигиенических изделий дополнительный комфорт, поскольку разреженные упругие нетканые материалы могут повторять линии тела и движения пользователя во время использования.

Проблема, связанная с разреженными упругими неткаными материалами, заключается в том, что вследствие разреженности (то есть низкой плотности) таких материалов они не отличаются абсорбирующей способностью. Кроме этого, такие материалы могут демонстрировать низкую повторную смачиваемость. Таким образом, такие материалы могут пропускать жидкость или повторно намокать под воздействием внешнего давления.

С учетом вышеизложенного существует потребность в абсорбирующем композитном материале, который включает в себя исключительно тонкий, мягкий, нетканый материал и одновременно обеспечивает отличные удерживающие жидкость свойства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С учетом вышеизложенного настоящее изобретение предлагает абсорбирующий композитный материал, включающий в себя волокнистый материал, имеющий множество отдельных волокон, образующих волокнистую матрицу, и связующий материал, присутствующий в количестве от приблизительно 20% вес. до приблизительно 60% вес. волокнистого материала, причем волокнистый материал имеет первую и вторую противолежащие поверхности, суперабсорбирующий полимер, диспергированный в волокнистой матрице, абсорбирующую смесь, расположенную рядом с первой поверхностью волокнистого материала, причем абсорбирующая смесь включает суперабсорбирующий полимер и адгезив.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на фигуры, в которых:

фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе абсорбирующего композитного материала в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 представляет собой схематический вид устройства для изготовления абсорбирующего композитного материала, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе абсорбирующего композитного материала в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 представляет собой схематический вид устройства для изготовления абсорбирующего композитного материала, показанного на фиг. 3;

фиг. 5 представляет собой схематический вид обведенного участка устройства, показанного на фиг. 4, в котором показана игла, используемая в устройстве, верхняя поверхность волокнистого материала и абсорбирующие волокна, размещенные на верхней поверхности волокнистого материала;

фиг. 6 представляет собой детальный вид обведенного участка иглы, показанной на фиг. 5;

фиг. 7-10 представляют собой способ внедрения абсорбирующего волокна в волокнистый материал с помощью иглы;

фиг. 11 представляет собой вид в перспективе абсорбирующего изделия в соответствии с принципами настоящего изобретения;

фиг. 12 представляет собой покомпонентный вид в перспективе изделия, представленного на фиг. 11, где показаны его составные слои;

фиг. 13 представляет собой вид в разрезе вдоль линии x-x на фиг. 11, где показан один вариант осуществления абсорбирующего изделия, представленного на фиг. 11; и

фиг. 14 представляет собой вид в разрезе вдоль линии x-x на фиг. 11, где показан альтернативный вариант осуществления абсорбирующего изделия, представленного на фиг. 11.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целом настоящее изобретение относится к абсорбирующему композитному материалу для использования в одноразовых абсорбирующих изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, абсорбирующие изделия для случаев недержания и другие одноразовые гигиенические абсорбирующие изделия для ношения в непосредственной близости к телу пользователя. Несмотря на то что абсорбирующий композитный материал в соответствии с настоящим изобретением будет описан в настоящем документе со ссылкой на гигиеническую прокладку, абсорбирующий композитный материал можно использовать в других одноразовых гигиенических абсорбирующих изделиях.

Абсорбирующий композитный материал в соответствии с настоящим изобретением, как подробно описано ниже, выполнен и размещен так, что он обеспечивает отличные удерживающие жидкость свойства и в то же время является «упругим». Термин «упругий», используемый в настоящем документе, означает, что абсорбирующий композитный материал имеет свойство сохранять свою форму как в сухом, так и во влажном состоянии и под действием сжимающего усилия имеет свойство восстанавливать свою первоначальную форму после устранения такого усилия. Абсорбирующие изделия в соответствии с настоящим изобретением, включающие абсорбирующий композитный материал, обладающий признаками изобретения, являются тонкими, упругими и изгибающимися в направлениях x, y и z и демонстрируют отличные удерживающие жидкость свойства. «Изгибающийся в направлениях x, y и z» в рамках настоящего документа означает, что абсорбирующее изделие демонстрирует упругость в поперечном направлении изделия, в продольном направлении изделия и в направлении вовнутрь изделия.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе абсорбирующего композитного материала 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фигуре, абсорбирующий композитный материал 10 состоит частично из волокнистого материала 12, включающего множество отдельных волокон 14, которые образуют волокнистую матрицу 16. Волокнистый материал 12 по существу включает в себя верхнюю (или первую) поверхность 18 и противолежащую нижнюю (или вторую) поверхность 20.

Волокнистый материал 12 предпочтительно является волокнистым нетканым материалом, полученным известным способом изготовления нетканых материалов, таким как аэродинамический способ формирования холста, кардовязальный способ или использование полимерной связки и адгезионного крепления. Предпочтительно нетканый материал представляет собой высокоразреженный нетканый материал. В частности, нетканый материал предпочтительно имеет плотность менее 0,05 г/см³, предпочтительно - от приблизительно 0,01 г/см³ до 0,03 г/см³. Отдельные волокна 14, образующие волокнистый нетканый материал, могут быть выбраны из волокон, включающих синтетические, неабсорбирующие волокна, которые могут обладать или не обладать способностью впитывать влагу. Конкретные типы волокон включают в себя, помимо прочего, полиэфир, нейлон, сополиэфир, полиэтилен, полипропилен, полимеры молочной кислоты и бикомпонентные волокна, включающие эти материалы. Разумеется, волокнистый нетканый материал можно изготовить из неабсорбирующих волокон одного из указанных выше типов или, в альтернативном варианте осуществления, материал можно изготовить из смеси волокон указанных выше типов.

Поверхность неабсорбирующих волокон 14, образующих волокнистый материал 12, может обладать способностью впитывать влагу путем обработки таких волокон допустимым способом обработки поверхности, таким как использование поверхностно-активного вещества и т.п. Волокнистый материал 12 предпочтительно дополнительно включает в себя связующий материал, такой как латексное связующее вещество. Связующий материал предпочтительно присутствует в волокнистом материале 12 в количестве, которое соответствует диапазону от приблизительно 20% вес. до приблизительно 60% вес. волокнистого материала 12. Отдельные волокна 14, образующие волокнистый материал, предпочтительно имеют денье в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 25, предпочтительнее - от приблизительно 6 до приблизительно 10. Каждое из волокон 14, образующих волокнистый материал, предпочтительно имеет диаметр волокна в диапазоне от 11 мкм до 100 мкм. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения волокнистый материал 12 полностью свободен от целлюлозного материала.

Волокнистый материал 12 предпочтительно имеет основную массу в диапазоне от приблизительно 50 г/м² до приблизительно 150 г/м², предпочтительно - от приблизительно 60 г/м² до приблизительно 90 г/м² (включая связующий материал). Волокнистый материал 12 предпочтительно имеет толщину от приблизительно 2 мм до приблизительно 6 мм согласно измерениям с помощью микрометра Ames (Ames Waltman Mass., модель ADP1132, 175 г на пятке 2,86 см (1 1/8 дюйма)=2,65 кПа (0,384 фунта/кв. дюйм)). Волокнистый материал 12, в частности допустимый для использования в рамках настоящего изобретения, представляет собой материал, полученный из смешанного полотна, на обе стороны которого распылено связующее вещество, имеющий основную массу 86 г/м², выполненный на 100% из полиэфирных волокон 6 денье, толщиной приблизительно 3 мм, включающего приблизительно 40% вес. латексного связующего вещества, представленного в продаже под кодом изделия SCN09-038, производитель Kem-Wove, Inc. (г. Шарлотт, штат Северная Каролина).

Как показано на фиг. 1, абсорбирующий композитный материал 10 дополнительно включает суперабсорбирующий полимер 22, диспергированный в волокнистой матрице 16. Суперабсорбирующий полимер 22 предпочтительно присутствует в волокнистом материале 12 в количестве, которое соответствует диапазону от приблизительно 100% вес. до приблизительно 150% вес. волокнистого материала 12, например, от приблизительно 80 г/м² до приблизительно 120 г/м².

В целях настоящего изобретения термин «суперабсорбирующий полимер» (SAP) относится к материалам, которые способны впитывать и удерживать биологическую жидкость весом, по меньшей мере в 10 раз превосходящим ее собственный, при давлении 3,45 кПа (0,5 фунта/кв. дюйм). Частицы суперабсорбирующего полимера настоящего изобретения могут являться неорганическими или органическими поперечно-сшитыми гидрофильными полимерами, такими как поливиниловые спирты, полиэтиленоксиды, поперечно-сшитые крахмалы, гуаровая смола, ксантановая смола и т.п. Частицы могут быть в виде порошка, зерен, гранул или волокон. Предпочтительные частицы суперабсорбирующего полимера, используемые в настоящем изобретении, - это поперечно-сшитые полиакрилаты, такие как продукция компании Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., г. Осака, Япония, под названием SA70 и BA40B.

Суперабсорбирующий полимер 22, присутствующий в абсорбирующем композите 10, может состоять из одного суперабсорбента, такого как SA70, или в альтернативном варианте осуществления суперабсорбирующий полимер 22 может состоять из смеси суперабсорбирующих полимеров, такой как смесь SA70 и BA40B. Кроме того, различные суперабсорбирующие полимеры могут быть размещены слоями, например BA40B, имеющий более высокую скорость впитывания, может быть размещен поверх SA70.

Возвращаясь к фиг. 1, абсорбирующий композитный материал 10 дополнительно включает в себя абсорбирующую смесь 24, размещенную рядом с верхней поверхностью 18 волокнистого материала 12. Абсорбирующая смесь 24 включает в себя суперабсорбирующий полимер 26 и адгезив 28. Предпочтительно абсорбирующая смесь 24 представляет собой смесь суперабсорбирующего полимера 26 и адгезива 28. Предпочтительно смесь 24 включает в себя от приблизительно 90% вес. до приблизительно 98% вес. суперабсорбента и от 10% вес. до приблизительно 2% вес. адгезива. К предпочтительным суперабсорбентам для использования в смеси относятся Sumitomo SA70 и Sumitomo BA40B компании Sumitomo Seika Chemicals, Co., Ltd. (г. Осака, Япония). В качестве адгезива в смеси 24 предпочтительно используют термоплавкий адгезив. В частности допустимым адгезивом является термоплавкий адгезив HB Fuller NW1023 компании HB Fuller Company (г. Сент-Пол, штат Миннесота). Смесь 24 предпочтительно наносят на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12 в дополнительном количестве от приблизительно 80 г/м² до 100 г/м². Это дополнительное количество смеси 24 соответствует диапазону от приблизительно 100% вес. до 150% вес. волокнистого материала 12.

Вместо абсорбирующей смеси 24, описанной выше, в альтернативном варианте осуществления можно нанести простой слой адгезива рядом с верхней поверхностью 18 волокнистого материала 12. В таком варианте осуществления адгезив не будет повышать поглощающую способность композитного материала 10, но скорее только позволит предотвратить «осаждение» частиц волокнистой матрицы 16 на суперабсорбирующем полимере 22.

Возвращаясь к фиг. 1, абсорбирующий композитный материал 10 дополнительно включает в себя суперабсорбирующий удерживающий слой 30. Как показано на фиг. 1, суперабсорбирующий удерживающий слой 30 расположен рядом с верхней поверхностью 32 смеси 24 и удерживается на месте смесью 24. Суперабсорбирующий удерживающий слой 30 предотвращает «осаждение» частиц волокнистой матрицы 16 на суперабсорбирующем полимере 22.

Суперабсорбирующий удерживающий слой 30 также может быть выполнен с возможностью впитывать жидкость в продольном и поперечном направлении композитного материала 10 так, что композитный материал 10 может полностью проявить свои абсорбирующие свойства.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения суперабсорбирующий удерживающий слой 30 может состоять из ткани, полученной путем влажного холстоформирования, с основной массой в диапазоне от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 20 г/м², такой как 17 г/м². Ткань, полученная путем влажного холстоформирования, представлена в продаже под маркой Little Rapids, тип 2004, производитель Little Rapids Corp. (г. Грин-Бей, штат Висконсин).

В другом варианте осуществления настоящего изобретения суперабсорбирующий удерживающий слой 30 может состоять из волокнистого материала, включающего в себя древесные волокна, полиэфирные волокна, гидратцеллюлозные волокна или их комбинации. Суперабсорбирующий удерживающий слой 30 может также содержать термопластичные волокна с целью стабилизации слоя и сохранения его структурной целостности. Примерами материалов, допустимых для суперабсорбирующего удерживающего слоя 30, могут служить связанная воздухом целлюлоза компании Buckeye Technologies, Inc. (г. Мемфис, штат Теннесси) под названием Vizorb 3008, основная масса которой составляет 100 г/м², и Vizorb 3010, основная масса которой составляет 90 г/м².

Другим примером материала, допустимого для использования в качестве суперабсорбирующего удерживающего слоя 30, является каландрированный материал, полученный аэродинамическим способом формирования холста, который представлен на рынке компанией EAM Corporation (г. Джесап, штат Джорджия) под названием Novathin. В случае использования каландрированных материалов, полученных аэродинамическим способом формирования холста, в качестве суперабсорбирующего удерживающего слоя 30, такие материалы предпочтительно имеют основную массу в диапазоне от приблизительно 40 г/м² до приблизительно 90 г/м². Суперабсорбирующий удерживающий слой 30 предпочтительно свободен от суперабсорбирующего полимера.

Другим примером материалов, допустимых для использования в качестве суперабсорбирующего удерживающего слоя 30, являются имеющиеся в продаже материалы для бумажных салфеток.

Далее будет описан способ изготовления абсорбирующего композитного материала 10 со ссылкой на фиг. 2, на которой представлен схематический вид устройства 40 для изготовления абсорбирующего композитного материала 10. Как показано на фиг. 2, полотно волокнистого материала 12 подается из подающего рулона 42 и перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 44, 46 и 48 на станцию нанесения суперабсорбента 50. Станция нанесения суперабсорбента 50 содержит дозирующее устройство 52, выполненное и размещенное с возможностью нанесения выбранного количества суперабсорбирующего полимера 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Дозирующие устройства для нанесения зернистого материала на подложку хорошо известны специалистам в данной области техники. Разумеется, любое известное специалистам в данной области техники допустимое приспособление, такое как форсунка с вытеснительной подачей, дозирующий щеточный валик или т.п., можно использовать для нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. После нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12 волокнистый материал 12 перемещается через высокочастотный вибратор 54, внедряющий посредством механического усилия суперабсорбирующий полимер 22 в волокнистую матрицу 16 волокнистого материала 12. В альтернативном варианте осуществления вакуум, образующийся под нижней поверхностью 20 волокнистого материала 12, может служить для втягивания суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую матрицу 16.

Затем волокнистый материал 12 далее перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 56, 58 и 60 на станцию нанесения абсорбирующей смеси 62. Станция нанесения абсорбирующей смеси 62 включает в себя дозирующее устройство 64 для нанесения потока суперабсорбирующего полимера 26 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Станция нанесения абсорбирующей смеси 62 дополнительно включает в себя аппликатор термоплавкого адгезива 66, направленный на волокнистый материал 12 и выполненный с возможностью нанесения потока адгезива 28 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Предпочтительно поток адгезива 28 и поток суперабсорбирующего полимера 26 смешиваются в воздухе, образуя тем самым абсорбирующую смесь 24, после чего абсорбирующую смесь 24 наносят на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12.

После этого волокнистый материал 12 далее перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 66, 68 и 70. Затем суперабсорбирующий удерживающий слой 30 размещают рядом с верхней поверхностью 32 смеси 24 посредством роликов 72 и 74. Затем подложку 12 и суперабсорбирующий удерживающий слой 30 пропускают через прижимные ролики 75 и 76, чтобы таким образом приклеить суперабсорбирующий удерживающий слой 30 к абсорбирующей смеси 24. Затем готовый абсорбирующий композитный материал 10 далее перемещается в продольном направлении посредством роликов 77 и 78, а затем его можно свернуть в рулон для хранения или переместить далее для использования в одноразовых гигиенических абсорбирующих изделиях, таких как гигиеническая прокладка, ежедневная прокладка, тампон, подгузник, впитывающее изделие для взрослых или т.п.

На фиг. 3 представлен вид в разрезе абсорбирующего композитного материала 10a в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Абсорбирующий композитный материал 10a обладает такими же особенностями, которые описаны выше касательно композитного материала 10, однако абсорбирующий композитный материал 10a дополнительно включает множество абсорбирующих волокон 17. Как показано на фигуре, абсорбирующие волокна 17 внедрены в волокнистую матрицу 16. Абсорбирующие волокна 17 предпочтительно присутствуют в волокнистом материале 12 в количестве от 5% вес. до приблизительно 100% вес. волокнистого материала 12, соответствующем от приблизительно 3 г/м² до приблизительно 60 г/м². Абсорбирующие волокна 17 предпочтительно выбирают из типов целлюлозных волокон, таких как, помимо прочего, целлюлоза из древесины твердых пород, целлюлоза из древесины мягких пород, гидратцеллюлозное волокно и хлопок. Абсорбирующий материал 10 может включать в себя абсорбирующие волокна одного из указанных выше типов или, в альтернативном варианте осуществления, материал может включать в себя множество типов волокон из указанных выше (то есть смесь абсорбирующих волокон). Каждое из абсорбирующих волокон 17 имеет диаметр волокна предпочтительно в диапазоне от 10 мкм до 40 мкм. Отдельные волокна 14, образующие волокнистый материал 12, и абсорбирующие волокна 17 выбраны таким образом, что каждое из отдельных волокон 14 имеет диаметр волокна, по меньшей мере на 1 мкм превышающий диаметр волокна каждого из абсорбирующих волокон 17.

Далее будет описан способ изготовления абсорбирующего композитного материала 10a со ссылкой на фиг. 4, на которой представлен схематический вид устройства 40a для изготовления абсорбирующего композитного материала 10. Как показано на фиг. 4, полотно волокнистого материала 12 подается из подающего рулона 42 и перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 44, 46 и 48 на станцию нанесения суперабсорбента 50. Станция нанесения суперабсорбента 50 содержит дозирующее устройство 52, выполненное и размещенное с возможностью нанесения выбранного количества суперабсорбирующего полимера 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Дозирующие устройства для нанесения зернистого материала на подложку хорошо известны специалистам в данной области техники. Разумеется, любое известное специалистам в данной области техники допустимое приспособление, такое как форсунка с вытеснительной подачей, дозирующий щеточный валик или т.п., можно использовать для нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. После нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12 волокнистый материал 12 перемещается через высокочастотный вибратор 54, внедряющий посредством механического усилия суперабсорбирующий полимер 22 в волокнистую матрицу 16 волокнистого материала 12. В альтернативном варианте осуществления вакуум, образующийся под нижней поверхностью 20 волокнистого материала 12, может служить для втягивания суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую матрицу 16.

Затем волокнистый материал далее перемещается в продольном направлении посредством роликов 100, 102 и 104 в бункер с гравитационной подачей 106 или аналогичное устройство, которое используют для нанесения выбранного количества абсорбирующих волокон 17 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. В случае необходимости материал, образующий абсорбирующие волокна, может подаваться посредством приемного барабана или молотковой дробилки перед подачей абсорбирующих волокон в бункер с гравитационной подачей (не показано на фигурах). После этого волокнистый материал 12 перемещают далее в продольном направлении и пропускают через стандартное иглопробивное устройство 108, известное специалистам в данной области типа. Иглопробивное устройство 108 выполняет внедрение абсорбирующих волокон 17 в волокнистый материал 12 посредством множества игл 110.

Как известно специалистам в данной области, стандартное иглопробивное устройство включает в себя множество игл, которые обычно подходят для механического направления и переплетения волокон спанбонда или кардного полотна. В соответствии с настоящим изобретением иглы 110 иглопробивного устройства 108 используют для внедрения абсорбирующих волокон 17 в волокнистый материал 12. Игла 110, допустимая для использования в способе, описанном в настоящем документе, представлена на фиг. 5 и фиг. 6. Как показано на фиг. 6, игла 110 по существу включает в себя лезвие 112, крючок 114 и горловину 116. Общая глубина крючка 114 обозначена буквой d на фиг. 6.

Для целей настоящего изобретения важно, чтобы глубину крючка d выбирали так, чтобы радиус каждого из абсорбирующих волокон 17 был меньше глубины крючка d. Радиус каждого абсорбирующего волокна 17 по меньшей мере на 0,5 мкм меньше, например на 1 мкм меньше глубины крючка. Кроме того, глубину крючка d следует выбирать так, чтобы радиус каждого из отдельных волокон 14 волокнистого материала 12 был больше глубины крючка d. Радиус каждого отдельного волокна 14 волокнистого материала 12 по меньшей мере на 0,5 мкм больше, например на 1 мкм больше глубины крючка. При использовании волокнистого материала 12 с различным числом денье диаметр волокна 14 с наименьшим диаметром должен быть больше диаметра каждого из абсорбирующих волокон 17.

При выборе глубины крючка d, как описано выше, множество игл 110 в иглопробивном устройстве эффективно захватывает абсорбирующие волокна 17 и, таким образом, может внедрять такие абсорбирующие волокна 17 в волокнистый материал 12, как представлено на фиг. 7-10. С другой стороны, множество игл 110 не захватывает отдельные волокна 14 волокнистого материала 12 и, таким образом, не нарушает высокую разреженность волокнистого материала 12. Таким образом, полученный абсорбирующий композитный материал 10 обладает отличными удерживающими жидкость свойствами, сохраняя при этом высокую разреженность волокнистого материала 12. Иглы, в особенности используемые в настоящем способе, представлены на рынке компанией Foster Needle Co., Inc. (г. Манитовок, штат Висконсин) под названием The Foster Formed Barb.

Затем волокнистый материал 12 далее перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 56, 58 и 60 на станцию нанесения абсорбирующей смеси 62. Станция нанесения абсорбирующей смеси 62 включает в себя дозирующее устройство 64 для нанесения потока суперабсорбирующего полимера 26 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Станция нанесения абсорбирующей смеси 62 дополнительно включает в себя аппликатор термоплавкого адгезива 66, направленный на волокнистый материал 12 и выполненный с возможностью нанесения потока адгезива 28 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Предпочтительно поток адгезива 28 и поток суперабсорбирующего полимера 26 смешиваются в воздухе, образуя тем самым абсорбирующую смесь 24, после чего абсорбирующую смесь 24 наносят на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12.

Возвращаясь к фиг. 4, волокнистый материал 12 далее перемещается в продольном направлении посредством множества роликов 66, 68 и 70. Затем суперабсорбирующий удерживающий слой 30 размещают рядом с верхней поверхностью 32 смеси 24 посредством роликов 72 и 74. Затем подложку 12 и суперабсорбирующий удерживающий слой 30 пропускают через прижимные ролики 75 и 76, чтобы таким образом приклеить суперабсорбирующий удерживающий слой 30 к абсорбирующей смеси 24. Затем готовый абсорбирующий композитный материал 10 далее перемещается в продольном направлении посредством роликов 77 и 78, а затем его можно свернуть в рулон для хранения или переместить далее для использования в одноразовых гигиенических абсорбирующих изделиях, таких как гигиеническая прокладка, ежедневная прокладка, тампон, подгузник, впитывающее изделие для взрослых или т.п.

Абсорбирующие композитные материалы 10 в соответствии с настоящим изобретением, как описано в настоящем документе выше, являются тонкими, разреженными и демонстрируют отличную упругость как в сухом, так и во влажном состоянии. Неожиданно было обнаружено, что абсорбирующие композитные материалы 10 в соответствии с настоящим изобретением обладают указанными выше свойствами, демонстрируя в то же время отличные удерживающие жидкость свойства.

На фиг. 11-14 показано абсорбирующее изделие, в частности гигиеническая прокладка 80, в соответствии с принципами настоящего изобретения. Как показано на фиг. 12, гигиеническая прокладка 80 по существу включает в себя проницаемый для жидкости поверхностный слой 82, непроницаемый для жидкости барьерный слой 84 и абсорбирующий композитный материал 10, расположенный между ними. Гигиеническая прокладка 80 необязательно может дополнительно включать в себя распределяющий жидкость слой 85, расположенный между поверхностным слоем 82 и абсорбирующим композитным материалом 10.

Поверхностный слой 82 может представлять собой объемный разреженный нетканый рулонный материал с относительно низкой плотностью. Поверхностный слой 82 может состоять только из волокна одного типа, такого как полиэфир или полипропилен, либо включать в себя смесь волокон более чем одного типа. Поверхностный слой может состоять из бикомпонентных или конъюгированных волокон, включающих компонент с низкой температурой плавления и компонент с высокой температурой плавления. Волокна могут быть выбраны из различных натуральных и синтетических материалов, таких как нейлон, полиэфир, гидратцеллюлозное волокно (в комбинации с другими волокнами), хлопок, акриловое волокно и т.п., а также из их комбинаций. Предпочтительно, чтобы поверхностный слой 82 имел основную массу в диапазоне от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 75 г/м².

Бикомпонентные волокна могут состоять из слоя полиэфира и полиэтиленовой оболочки. Соответствующие бикомпонентные материалы входят в состав плавкой нетканой ткани. Примеры таких плавких тканей описаны в патенте США № 4555430, выданном Chicopee 26 ноября 1985 г. Использование плавкой ткани упрощает прикрепление поверхностного слоя к впитывающему слою и (или) барьерному слою.

Поверхностный слой 82 предпочтительно имеет относительно высокий уровень смачиваемости, хотя отдельные волокна, составляющие поверхностный слой, могут быть не особенно гидрофильными. Материал поверхностного слоя также должен содержать множество относительно больших пор. Это необходимо, так как поверхностный слой 82 предназначен для быстрого впитывания биологической жидкости и удаления ее от тела и от места попадания на слой. Поэтому время прохождения жидкости через поверхностный слой занимает малую часть от времени, в течение которого прокладка впитывает данное количество жидкости (время проникновения).

Волокна, из которых выполнен поверхностный слой 82, предпочтительно не должны терять своих физических свойств при намокании, другими словами, они не должны разрушаться или утрачивать упругость при попадании воды или биологической жидкости. Поверхностный слой 82 можно обработать таким образом, чтобы жидкость легко проходила через него. Поверхностный слой 82 также выполняет быструю передачу жидкости к нижележащим слоям прокладки. Таким образом, поверхностный слой 82 предпочтительно является смачиваемым, гидрофильным и пористым. Когда поверхностный слой 82 состоит из синтетических гидрофобных волокон, таких как полиэфир или бикомпонентные волокна, его можно обработать поверхностно-активным веществом (ПАВ), чтобы придать ему желаемую степень смачиваемости.

Нетканые материалы поверхностного слоя, в частности допустимые для использования в рамках настоящего изобретения, представляют собой связанные горячим воздухом материалы поверхностного слоя, представленные в продаже под кодами изделия STA4ETW27, STA5ETW27, STAFEPW27, STA5EPW27, STAPPER22 и STAFETW22 компании Shalag Industries, Ltd. (Верхняя Галилея, Израиль).

В альтернативном варианте осуществления поверхностный слой 82 может также быть получен из полимерной пленки с большими порами. Благодаря такой высокой пористости пленка выполняет функцию быстрой передачи биологической жидкости к внутренним слоям нижележащих впитывающих слоев. Поверхностный слой 82 может быть прикреплен к нижележащему абсорбирующему композитному материалу 10 и (или) барьерному слою 84 путем приклеивания и (или) другим допустимым способом, известным специалистам в данной области. Поверхностный слой 82 также может быть присоединен к нижележащему распределяющему жидкость слою 85, если такой слой используется.

Под поверхностным слоем 82 располагается необязательный распределяющий жидкость слой 85. Распределяющий жидкость слой 85 выполняет прием биологической жидкости из поверхностного слоя 82 и удерживает ее до тех пор, пока абсорбирующий композит 10 не впитает жидкость. Распределяющий жидкость слой 85 является предпочтительно более плотным, чем поверхностный слой 82, и имеет большее количество более мелких пор, чем поверхностный слой 82. Такие свойства позволяют распределяющему жидкость слою 85 удерживать биологическую жидкость и не допускать ее попадания на наружную сторону поверхностного слоя 82, таким образом, предотвращая повторное смачивание жидкостью поверхностного слоя 82.

Распределяющий жидкость слой 85 может состоять из волокнистого материала, включающего древесные волокна, полиэфирные волокна, гидратцеллюлозные волокна или их комбинации. Распределяющий жидкость слой также может содержать термопластичные волокна для стабилизации слоя и сохранения его структурной целостности. Примером материалов, допустимых для распределяющего жидкость слоя 85, может служить связанный воздухом целлюлозный материал компании Buckeye Technologies, Inc. (г. Мемфис, штат Теннесси) под названием Vizorb 3008, основная масса которого составляет 100 г/м², и Vizorb 3010, основная масса которого составляет 90 г/м².

Другим примером материала, допустимого для использования в качестве распределяющего жидкость слоя 85, является каландрированный материал, полученный аэродинамическим способом формирования холста, представленный на рынке компанией EAM Corporation (г. Джесап, штат Джорджия) под названием Novathin. Распределяющий жидкость слой 85 предпочтительно свободен от суперабсорбирующего полимера.

Ниже абсорбирующего композитного материала 10 находится барьерный слой 84, содержащий непроницаемый для жидкости пленочный материал, чтобы предотвращать вытекание жидкости, уловленной абсорбирующим композитным слоем 10, за пределы гигиенической прокладки и загрязнение нижнего белья пользователя. Барьерный слой 84 предпочтительно состоит из полимерной пленки, хотя он может быть получен из непроницаемого для жидкости, но проницаемого для воздуха материала, такого как обработанные водоотталкивающим составом нетканые или микропористые пленки или пенистые материалы.

Барьерный слой 84 может быть проницаемым для воздуха, т.е. может допускать испарение. Известные материалы для этой цели включают в себя нетканые материалы и микропористые пленки, микропористость которых достигается, в частности, растягиванием ориентированной пленки. Одиночные или множественные слои проницаемых пленок, тканей, материалов, полученных аэродинамическим распылением расплава, и их комбинаций, создающие извилистую траекторию для жидкости, и (или) чьи поверхностные свойства создают жидкую поверхность, препятствующую проникновению жидкостей, также могут быть использованы для создания воздухопроницаемого заднего слоя. Поверхностный слой 82 и барьерный слой 84 предпочтительно соединяются вдоль краевых частей таким образом, чтобы образовать замкнутое пространство или фланцевое уплотнение, которое удерживает абсорбирующий композитный слой 10 присоединенным. Соединение можно получить с помощью адгезивов, термоскрепления, ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, механического гофрирования и т.п. и их комбинаций.

Фиксирующий адгезив можно нанести на обращенную к одежде поверхность барьерного слоя 84 для прикрепления прокладки 80 к одежде во время использования. Фиксирующий адгезив до использования может быть покрыт удаляемой прокладочной бумагой.

Абсорбирующие изделия настоящего изобретения могут иметь или не иметь крылышки, отвороты или полоски для прикрепления абсорбирующего изделия к нижнему белью. Крылышки, которые также помимо прочего называют отворотами или полосками, а также их использование в гигиенических защитных изделиях описаны в патенте США № 4687478, выданном Van Tilburg, патенте США № 4589876, также выданном Van Tilburg, патенте США № 4900320, выданном McCoy, и патенте США № 4608047, выданном Mattingly. Содержание этих патентов полностью включено в настоящий документ путем ссылки. Как описано в вышеупомянутых документах, крылышки по существу являются гибкими и выполнены с возможностью перегибания через кромки нижнего белья таким образом, чтобы крылышки располагались между кромками нижнего белья.

На фиг. 13 и 14 представлены виды в разрезе вдоль линии x-x на фиг. 11, а также альтернативные варианты осуществления гигиенической прокладки 80, показанной на фиг. 11. Как показано на фиг. 13, абсорбирующий композитный материал 10 может быть расположен внутри гигиенической прокладки 80 так, что суперабсорбирующий удерживающий слой 30 расположен на соседней поверхности и соприкасается с поверхностью барьерного слоя 84. Вариант осуществления прокладки 80, представленный на фиг. 13, включает в себя распределяющий жидкость слой 85. Однако, разумеется, распределяющий жидкость слой 85 может быть исключен, так что вторая поверхность 20 волокнистого материала 12 соприкасается с поверхностным слоем 82.

В альтернативном варианте осуществления, как показано на фиг. 14, абсорбирующий композитный материал 10 может быть расположен внутри гигиенической прокладки 80 так, что суперабсорбирующий удерживающий слой 30 расположен на соседней поверхности и соприкасается с поверхностным слоем 82.

Абсорбирующие изделия в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, являются тонкими, мягкими, обладают превосходной упругостью как в сухом, так и во влажном состоянии, а также обеспечивают отличные удерживающие жидкость свойства.

Настоящее изобретение относится к абсорбирующему композитному материалу и абсорбирующему изделию, включающему в себя такой абсорбирующий композитный материал. Конкретнее, настоящее изобретение относится к абсорбирующему композитному материалу для использования в гигиенических абсорбирующих изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, подгузники, впитывающие изделия для взрослых и т.п. 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Абсорбирующий композитный материал, содержащий:

волокнистый материал, включающий в себя множество отдельных волокон, образующих волокнистую матрицу, и связующий материал, присутствующий в количестве от приблизительно 20% вес. до приблизительно 60% вес. волокнистого материала, причем волокнистый материал имеет первую и вторую противолежащие поверхности, причем волокнистый материал представляет собой нетканый материал плотностью менее 0,05 г/см³;

суперабсорбирующий полимер, диспергированный в волокнистой матрице;

абсорбирующую смесь, расположенную рядом с первой поверхностью волокнистого материала, причем абсорбирующая смесь состоит из суперабсорбирующего полимера и адгезива; и

суперабсорбирующий удерживающий слой, расположенный рядом с верхней поверхностью абсорбирующей смеси, причем

суперабсорбирующий удерживающий слой представляет собой тканевый материал.

2. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором волокнистый материал представляет собой разреженный нетканый материал плотностью от 0,01 г/см³ до 0,03 г/см³.

3. Абсорбирующий композитный материал по п. 2, в котором каждое из отдельных волокон является неабсорбирующим.

4. Абсорбирующий композитный материал по п. 2, в котором каждое из отдельных волокон выбрано из группы, состоящей из полиэфира, нейлона, сополиэфира, полиэтилена, полипропилена,

полимеров молочной кислоты и бикомпонентных волокон, включающих в себя эти материалы.

5. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором каждое из отдельных волокон имеет денье в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 25.

6. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором каждое из отдельных волокон имеет денье в диапазоне от приблизительно 6 до приблизительно 10.

7. Абсорбирующий композитный материал по п. 6, в котором волокнистый материал полностью свободен от целлюлозного материала.

8. Абсорбирующий композитный материал по п. 7, в котором волокнистый материал имеет основную массу от приблизительно 50 г/м² до 150 г/м².

9. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором суперабсорбирующий полимер, диспергированный в волокнистой матрице, присутствует в волокнистом материале в количестве от приблизительно 50% вес. до приблизительно 150% вес. волокнистого материала.

10. Абсорбирующий композитный материал по п. 9, в котором суперабсорбирующий полимер, диспергированный в волокнистой матрице, присутствует в количестве от приблизительно 80 г/м² до приблизительно 150 г/м².

11. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором абсорбирующая смесь включает в себя от приблизительно 90% вес. до приблизительно 98% вес. суперабсорбента и от приблизительно 10% вес. до 2% вес. адгезива.

12. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором суперабсорбирующий удерживающий слой представляет собой связанный воздухом целлюлозный материал.

13. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, в котором суперабсорбирующий удерживающий слой представляет собой каландрированный материал, полученный аэродинамическим способом формирования холста.

14. Абсорбирующий композитный материал по п. 1, дополнительно содержащий множество абсорбирующих волокон, расположенных в волокнистой матрице.

15. Абсорбирующий композитный материал по п. 14, в котором абсорбирующие волокна присутствуют в волокнистом материале в количестве от приблизительно 5% вес. до приблизительно 100% вес. волокнистого материала.