МЯГКОЕ И ДОЛГОВЕЧНОЕ НЕТКАНОЕ ПОЛОТНО Российский патент 2019 года по МПК A61L15/22 A61F13/15 D04H5/00 

Предпосылки изобретения

Нетканые полотна или ткани требуются для применения во множестве продуктов, таких как подгузники одноразового использования и другие средства личной гигиены. Например, крайне желательно, чтобы в подгузнике одноразового использования имелись нетканые компоненты, которые были бы как мягкими, так и крепкими. Тыльные листы, к примеру, зачастую получены из полипропиленового нетканого полотна, которое наслоено на проницаемую пленку, изготовленную из линейного полиэтилена низкой плотности. Одна из проблем, связанная с обычными тыльными листами, тем не менее, заключается в том, что они в целом обладают недостаточной мягкостью, на ощупь недостаточно подобны ткани. Полипропиленовое нетканое полотно, к примеру, может быть сравнительно жестким по своей природе и иметь шероховатую на ощупь поверхность. По этим причинам предпринимались различные попытки улучшить мягкость нетканого полотна посредством способов дополнительной механической обработки. Например, одна методика, которая была опробована, включает уменьшение степени термоскрепления (например, сокращение размера или расстояния между участками скрепления) в нетканом полотне. Тем не менее, к сожалению, это может приводить к повышенной степени истирания (например, к ворсистости или пухоотделению). Поскольку износостойкость коррелирует с ворсистостью, то результатом использования известных способов получения нетканого полотна в целом является достижение оптимального соотношения свойств ворсистости и мягкости нетканого полотна.

В связи с этим в настоящее время существует потребность в нетканом полотне, которое может характеризоваться мягкостью и на ощупь быть подобным ткани без существенного уменьшения долговечности (например, износостойкости) или прочности.

Краткое описание изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления в настоящем изобретении раскрывается нетканое полотно, которое содержит множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции. Полиолефиновая композиция содержит по меньшей мере один жесткий пропиленовый полимер, по меньшей мере один пластичный пропиленовый полимер и по меньшей мере одну добавку, улучшающую скольжение. Кроме того, пластичный пропиленовый полимер имеет индекс текучести расплава, составляющий более приблизительно 1000 грамм за 10 минут, что определено при нагрузке в 2160 грамм и при 230°C в соответствии с ASTM D1238-13.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно описываются ниже.

Краткое описание графических материалов

Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая наилучший способ его осуществления, предназначенное для рядового специалиста в данной области, изложено ниже, в частности, в остальной части описания, в которой предусмотрены ссылки на соответствующие графические материалы, при этом:

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе впитывающего изделия, которое может быть получено в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Повторяющееся использование ссылочных позиций в настоящем описании и графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Определения

Используемое в данном документе выражение «волокна» в целом относится к удлиненным экструдатам, которые могут быть получены посредством прохождения полимера через формообразующее выходное отверстие, такое как в головке. Если не указано иное, выражение «волокна» включает дискретные волокна определенной длины (например, штапельные волокна), и практически непрерывные элементарные нити. По сути, элементарные нити могут, например, иметь длину, которая значительно больше их диаметра, как, например, отношение длины к диаметру («отношение сторон») больше приблизительно 15000 к 1 и в некоторых случаях больше приблизительно 50000 к 1.

Используемый в данном документе термин «нетканое полотно» в целом относится к полотну, имеющему структуру из волокон, которые уложены с переслаиванием, но не имеют рисунка, поддающегося рапознаванию, как в случае трикотажной ткани. Примеры подходящих нетканых полотен включают без ограничения полотна мелтблаун, полотна спанбонд, скрепленные кардочесанием полотна, пневмоуложенные полотна, полотна коформ, гидравлически спутанные полотна и им подобные.

Используемый в данном документе термин полотно «спанбонд» в целом относится к нетканому полотну, содержащему практически непрерывные элементарные нити, полученные путем экструдирования расплавленного термопластичного материала из множества мелких, обычно круглых, капилляров фильерного устройства, причем диаметр экструдированных волокон затем быстро уменьшают, например, выводящим протаскиванием и/или другими хорошо известными способами формования полотна вращательной укладкой. Производство полотен спанбонд описано и представлено, например, в патентах США №№ 4340563, выданном Appel и соавт., 3692618, выданном Dorschner и соавт., 3802817, выданном Matsuki и соавт., 3338992, выданном Kinney, 3341394, выданном Kinney, 3502763, выданном Hartman, 3502538, выданном Levy, 3542615, выданном Dobo и соавт., и 5382400, выданном Pike и соавт.

Используемый в данном документе термин полотно «мелтблаун» или облицовка в целом относится к нетканому полотну, содержащему волокна, полученные с помощью процесса, в котором расплавленный термопластичный материал экструдируют через множество мелких, обычно круглых, капилляров головки в виде расплавленных волокон в сходящихся высокоскоростных потоках газа (например, воздуха), которые способствуют уменьшению диаметра волокон из расплавленного термопластичного материала, которые могут иметь диаметр микроволокон. После этого волокна мелтблаун переносятся высокоскоростным потоком газа и укладываются на принимающую поверхность с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон мелтблаун. Такой способ раскрыт, например, в патенте США № 3849241, выданном Butin и соавт.

Подробное описание

Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные варианты осуществления настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример предоставлен для пояснения изобретения, не ограничивая его. В сущности, специалистам в данной области должно быть очевидно, что по отношению к настоящему изобретению могут быть выполнены различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления для получения еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.

В целом настоящее изобретение направлено на нетканое полотно, которое содержит множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции. Полиолефиновая композиция содержит жесткий пропиленовый полимер, имеющий относительно высокую температуру плавления и модуль упругости, которые могут обеспечить надлежащую прочность и долговечность нетканого полотна. Хотя жесткий пропиленовый полимер является сравнительно жестким на ощупь, что является не совсем подходящим, тем не менее, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что при использовании определенных компонентов в полиолефиновой композиции можно добиться, чтобы получаемое в результате нетканое полотно было мягким и пластичным на ощупь. Более конкретно, полиолефиновая композиция содержит пластичный пропиленовый полимер, который характеризуется сравнительно высоким индексом текучести расплава, составляющим больше приблизительно 1000 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1500 до приблизительно 5000 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1600 до приблизительно 3000 грамм за 10 минут, что определено при нагрузке в 2160 грамм и при температуре в 230°C в соответствии с ASTM D1238-13 (или ISO 1133). Авторы настоящего изобретения обнаружили, что пластичные полимеры с такой относительно низкой вязкостью расплава (т. е. высоким индексом текучести расплава) могут способствовать получению сравнительно тонких волокон, делающих жесткость полотна минимальной. Например, волокна нетканого волокна могут иметь средний размер (например, диаметр), составляющий приблизительно 100 микрометров или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 50 микрон и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 микрона до приблизительно 40 микрон. Волокна могут также характеризоваться величиной денье, составляющей приблизительно 6 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 3 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 2. В дополнение к жесткому и пластичному полимеру полиолефиновая композиция также содержит добавку, улучшающую скольжение (например, производное жирной кислоты). Помимо прочего, такая добавка может еще больше увеличить общую мягкость композиции.

Далее будут более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.

I. Полиолефиновая композиция

A. Жесткий пропиленовый полимер

Как указано, полиолефиновая композиция, используемая для получения нетканого полотна, содержит жесткий пропиленовый полимер, который может иметь сравнительно высокие температуру плавления и модуль упругости. Например, жесткий пропиленовый полимер может иметь температуру плавления от приблизительно 145°C до приблизительно 200°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 150°C до приблизительно 180°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 155°C до приблизительно 170°C, и модуль упругости от приблизительно 800 до приблизительно 4000 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1000 до приблизительно 3000 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1200 до приблизительно 2500 МПа, что определено в соответствии с ASTM D638-10. Жесткий пропиленовый полимер также может иметь индекс текучести расплава от приблизительно 15 до приблизительно 100 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 до приблизительно 80 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 50 грамм за 10 минут, что определено при нагрузке в 2160 грамм и при 230°C в соответствии с ASTM D1238-13 (или ISO 1133).

В настоящем изобретении в целом может быть использован любой из множества пропиленовых полимеров, имеющий указанные выше характеристики. В одном конкретном варианте осуществления, к примеру, пропиленовый полимер представляет собой изоктический или синдиотактический гомополимер или coполимер (например, статистический или блок-), содержащий приблизительно 10 вес. % или меньше сомономеров (например, α-олефинов), а в некоторых вариантах осуществления приблизительно 2 вес. % или меньше. Термин «синдиотактичность» в целом относится к регулярности молекулярной структуры, при которой значительная часть метильных групп, если не все, чередуются на противоположных сторонах вдоль полимерной цепи. С другой стороны, термин «изотактичность» в целом относится к регулярности молекулярной структуры, при которой значительная часть метильных групп, если не все, находится на одной и той же стороне вдоль полимерной цепи. Такие полимеры обычно получают с использованием катализатора Циглера-Натта, либо отдельно, либо в комбинации с небольшим количеством α-олефинового сомономера. Изотактические полимеры, к примеру, обычно имеют плотность в диапазоне от 0,88 до 0,94 г/см³, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,89 до 0,91 г/см³, что определено в соответствии с ASTM 1505-10. Коммерчески доступные жесткие гомополимеры пропилена могут включать, к примеру, Metocene™ MF650Y и MF650X, которые поставляются Basell Polyolefins, а также PP 3155, который поставляется Exxon Mobil. Другие примеры подходящих пропиленовых полимеров описаны в патентах США № №6500563, выданном Datta и соавт.; 5539056, выданном Yang и соавт., и 5596052, выданном Resconi и соавт.

Жесткие пропиленовые полимеры в целом составляют от приблизительно 75 вес. % до приблизительно 99,5 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 вес. % до приблизительно 99 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 85 вес. % до приблизительно 98 вес. % от содержания полимеров в полиолефиновой композиции. Подобным образом, жесткие полимеры пропилена могут составлять от приблизительно 75 вес. % до приблизительно 99,5 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 вес. % до приблизительно 99 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 85 вес. % до 98 вес. % от общей полиолефиновой композиции.

B. Пластичный пропиленовый полимер

В дополнение к имеющемуся сравнительно высокому индексу текучести расплава (т. е. низкой вязкости), указанному выше, пластичный пропиленовый полимер также может иметь сравнительно низкий модуль упругости по сравнению с жестким пропиленовым полимером, что дополнительно уменьшат общую жесткость полиолефиновой композиции. Например, отношение модуля упругости жесткого пропиленового полимера к модулю упругости пластичного пропиленового полимера составляет обычно от приблизительно 1 до приблизительно 50, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 40 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 30. Модуль упругости пластичного пропиленового полимера может, например, находиться в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 500 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 300 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 100 МПа, что определено в соответствии с ASTM D638-10.

Кроме того, пластичный пропиленовый полимер может также иметь относительно низкую точку плавления и относительно низкую степень кристалличности. Например, температура плавления пластичного полимера может составлять от приблизительно 40°C до приблизительно 120°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 55°C до приблизительно 85°C. Подобным образом, степень кристалличности полимера может составлять от приблизительно 1% до приблизительно 35%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3% до приблизительно 20% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5% до приблизительно 25%. За счет использования пластичного пропиленового полимера, имеющего относительно низкую температуру плавления и степень кристалличности, диапазон температур, при которых полиолефиновая композиция начинает плавиться, может быть расширен, благодаря чему улучшается его способность надлежащим образом связываться с другими слоями, такими как описанная пленка или другое нетканое полотно, описанные более подробно ниже. Такой диапазон температур плавления полиолефиновой композиции можно охарактеризовать с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии как ширину (∆W_f1/2) на половине высоты эндотермического пика плавления. В результате настоящего изобретения, к примеру, ∆W_f1/2 может составлять приблизительно 5°C или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 8°C или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10°C до приблизительно 20°C. Температура плавления полиолефиновой композиции, аналогичным образом, может находится в диапазоне от приблизительно 100°C до приблизительно 180°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 120°C до приблизительно 170°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 150°C до приблизительно 160°C. Ширина на половине высоты эндотермического пика (∆W_f1/2), температура плавления (т. е. пик эндотермической кривой) и степень кристалличности все могут быть определены, как хорошо известно из уровня техники, с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии («DSC») в соответствии с ASTM D-3417.

В настоящем изобретении в целом может быть использован любой из множества пропиленовых полимеров, имеющий указанные выше характеристики. В одном конкретном варианте осуществления, к примеру, пластичный пропиленовый полимер представляет собой слабокристаллический гомополимер или coполимер (например, статистический или блок-), содержащий приблизительно 10 вес. % или меньше сомономеров (например, α-олефинов) и в некоторых вариантах осуществления приблизительно 2 вес. % или меньше. Такие полимеры обычно получают с использованием металлоценового катализатора, либо отдельно, либо в комбинации с небольшим количеством α-олефинового сомономера. Примеры подходящих металлоценовых катализаторов для слабокристаллических пропиленовых полимеров могут быть описаны в публикации заявки на патент США № 2012/0208422 Koori с соавт. К примеру, такие металлоценовые катализаторы могут быть получены из комбинации активатора и соединения переходного металла, которые образуют сшитую структуру посредством двух сшивающих групп. Подходящие активаторы могут включать, к примеру, диметиланилина тетракис(пентафторфенил)борат, триэтиламмония тетрафенилборат, три(н-бутил)аммония тетрафенилборат, триметиламмония тетрафенилборат, тетраэтиламмония тетрафенилборат, метил(три-н-бутил)аммония тетрафенилборат, бензил(три-н-бутил)аммония тетрафенилборат, алюмоксан (например, метилалюмоксан, этилалюмоксан, изоoбутилалюмоксан и т. д.) и прочие. Подходящие соединения переходных металлов могут, аналогичным образом, включать (1,2'-диметилсилилен) (2,1'-диметилсилилен)бис(3-н-бутилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен) (2,1'-диметилсилилен)бис(3-триметилсилилметилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(3-фенилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(4,5-бензоинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(4-изопропилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(5,6-диметилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(4,7-ди-изопропилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(4-фенилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(3-метил-4-изопропилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-диметилсилилен)бис(5,6-бензоинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен) (2,1'-изопропилиден)-бис(инденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-изопропилиден)-бис(3-метилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен) (2,1'-изопропилиден)-бис(3-изопропилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен) (2,1'-изопропилиден)-бис(3-н-бутилинденил)циркония дихлорид, (1,2'-диметилсилилен)(2,1'-изопропилиден)-бис(3-триметилсилилметилинденил)циркония дихлорид и т. д., а также соединения переходных металлов, получаемые путем замещения циркония в вышеуказанных соединениях титаном или гафнием.

Получаемый в результате пластичный пропиленовый полимер обычно имеет плотность в диапазоне от 0,85 до 0,91 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,85 до 0,089 г/см³, что определено в соответствии с ASTM 1505-10. Пластичный пропиленовый полимер может также иметь средневесовой молекулярный вес от приблизительно 10000 до приблизительно 200000 грамм на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30000 до приблизительно 100000 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40000 до приблизительно 80000 грамм на моль, а также коэффициент полидисперсности (средневесовой молекулярный вес, разделенный на среднечисловой молекулярный вес) в приблизительно 4 или меньше и в некоторых вариантах осуществления в приблизительно 3 или меньше. Коммерчески доступные примеры таких пропиленовых полимеров, получаемых посредством катализа металлоценами, могут включать, к примеру, L-MODU™ S400, который поставляется Idemitsu Kosan.

Пластичные пропиленовые полимеры в целом составляют от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 20 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,2 вес. % до приблизительно 15 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до 12 вес. % от содержания полимеров в полиолефиновой композиции. Аналогичным образом, пластичные пропиленовые полимеры могут составлять от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 20 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 15 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до 12 вес. % от общей полиолефиновой композиции.

C. Добавка, улучшающая скольжение

В полиолефиновой композиции также используется добавка, улучшающая скольжение. При необходимости весовое соотношение пластичных пропиленовых полимеров и добавок, улучшающих скольжение, можно избирательно регулировать в настоящем изобретении для способствования достижению желаемой степени мягкости и осязаемости без отрицательного воздействия на общую долговечность и прочность композиции. В частности, весовое соотношение пластичных пропиленовых полимеров и добавок, улучшающих скольжение, обычно находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 50, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 40 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 30. Несмотря на то, что фактическое количество в целом может варьироваться, добавки, улучшающие скольжение, обычно составляют от приблизительно 0,01 вес. % до приблизительно 6 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 5 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 3 вес.% полиолефиновой композиции.

Добавки, улучшающие скольжение, как правило, уменьшают внутреннее трение в пределах композиции и могут включать такие вещества, как амиды, воски, соединения фтора, жирные кислоты, производные жирных кислот и т. д., а также их комбинации. Производные жирных кислот являются особенно подходящими для использования в композиции и могут включать, к примеру, амиды жирных кислот, сложные эфиры жирных кислот, соли жирных кислот и прочее. В одном конкретном варианте осуществления, например, производное жирной кислоты может быть амидом жирной кислоты. Амид жирной кислоты может быть любым подходящим амидным соединением, полученным вследствие реакции между жирной кислотой и аммиаком или аминосодержащим соединением (например, соединением, содержащим группу первичного амина или группу вторичного амина). Жирная кислота может быть любой подходящей жирной кислотой, такой как насыщенная или ненасыщенная жирная кислота C₈-C₂₈ или насыщенная или ненасыщенная жирная кислота C₁₂-C₂₈. В некоторых вариант осуществления жирная кислота может быть эруковой кислотой (т. е. цис-13-докозеновой кислотой), олеиновой кислотой (т. е. цис-9-октадеценовой кислотой), стеариновой кислотой (октадекановой кислотой), бегеновой кислотой (т. е. докозановой кислотой), арахиновой кислотой (т. е. арахидоновой кислотой или эйкозановой кислотой), пальмитиновой кислотой (т. е. гексадекановой кислотой) и их смесями или комбинациями. Аминосодержащее соединение может быть любым подходящим аминосодержащим соединением, таким как амины жирного ряда (например, стеариламин или олеиламин), этилендиамин, 2,2'-иминодиэтанол и 1,1'-иминодипропан-2-ол.

Более конкретно, амид жирной кислоты может быть амидом жирной кислоты, характеризующимся структурой одной из формул (I) - (V):

(I), (II), (III),

(IV), (V),

где

R₁₃, R₁₄, R₁₅, R₁₆ и R₁₈ независимо выбраны из C₇-C₂₇алкильных групп и C₇-C₂₇алкенильных групп, а в некоторых вариантах осуществления C₁₁-C₂₇алкильных групп и C₁₁-C₂₇алкенильных групп;

R₁₇ выбран из C₈-C₂₈алкильных групп и C₈-C₂₈алкенильных групп, а в некоторых вариантах осуществления C₁₂-C₂₈алкильных групп и C₁₂-C₂₈алкенильных групп; и

R₁₉ представляет собой -CH₂CH₂OH или -CH₂CH(CH₃)OH.

Например, амид жирной кислоты может характеризоваться структурой формулы (I), где R₁₃ представляет собой -CH₂(CH₂)₁₀CH=CH(CH₂)₇CH₃ (эрукамид), -CH₂(CH₂)₆CH=CH(CH₂)₇CH₃ (олеамид), -CH₂(CH₂)₁₅CH₃, -CH₂(CH₂)₁₉CH₃ или -CH₂(CH₂)₁₇CH₃. В других вариантах осуществления амид жирной кислоты может характеризоваться структурой формулы (II), где R₁₄ представляет собой -CH₂(CH₂)₁₀CH=CH(CH₂)₇CH₃, а R₁₅ представляет собой -CH₂(CH₂)₁₅CH₃, или где R₁₄ представляет собой -CH₂(CH₂)₆CH=CH(CH₂)₇CH₃, а R₁₅ представляет собой -CH₂(CH₂)₁₃CH₃. Аналогичным образом, в других вариантах осуществления амид жирной кислоты может характеризоваться структурой формулы (III), где R₁₆ представляет собой CH₂(CH₂)₁₅CH₃ или -CH₂(CH₂)₆CH=CH(CH₂)₇CH₃. Композиция может также содержать смесь двух или больше таких амидов жирных кислот.

При необходимости, в настоящем изобретении могут также использоваться сложные эфиры жирных кислот. Сложные эфиры жирных кислот могут быть получены путем отбеливания окислителями неочищенного природного воска с последующей этерификацией жирной кислоты спиртом. Жирная кислота может быть жирной кислотой C₈-C₂₈ или же насыщенной или ненасыщенной жирной кислотой C₁₂-C₂₈, описанной выше. Спирт может иметь от 1 до 4 гидроксильных групп и от 2 до 20 атомов углерода. Если спирт многофункциональный (например, имеет от 2 до 4 гидроксильных групп), то число атомов углерода от 2 до 8 является особенно желательным. Особенно подходящие многофункциональные спирты могут включать двухатомный спирт (например, этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол и 1,4-циклогександиол), трехатомный спирт (например, глицерин и триметилолпропан), четырехатомные спирты (например, пентаэритрит и эритрит) и прочие. Подходящими также могут быть ароматические спирты, такие как o-, м- и п-толилкарбинол, хлорбензиловый спирт, бромбензиловый спирт, 2,4-диметилбензиловый спирт, 3,5-диметилбензиловый спирт, 2,3,5-кумобензиловый спирт, 3,4,5-триметилбензиловый спирт, п-куминовый спирт, 1,2-фталиловый спирт, 1,3-бис(гидроксиметил)бензол, 1,4-бис(гидроксиметил)бензол, псевдокуменилгликоль, мезитиленгликоль и мезитиленглицерин. Также можно использовать соли жирных кислот, такие как образованные посредством омыления жирной кислоты для нейтрализации избытка карбоновых кислот и образования соли металла. Омыление может происходить при помощи гидроксида металла, такого как гидроксид щелочного металла (например, гидроксид натрия) или гидроксид щелочноземельного металла (например, гидроксид кальция). Получаемая в результате соль жирной кислоты обычно включает щелочной металл (например, натрий, калий, литий и т. д.) или щелочноземельный металл (например, кальций, магний и т. д.).

D. Необязательные добавки

При необходимости в полиолефиновой композиции также могут быть использованы различные другие добавки, хорошо известные из уровня техники. Примеры таких добавок могут включать, к примеру, эластомеры (например, стирольные эластомеры, олефиновые эластомеры и т. д.), наполнители, пигменты, антиоксиданты, стабилизаторы (например, стабилизаторы расплава, светостабилизаторы, термостабилизаторы и т. д.), поверхностно-активные вещества, активаторы течения, твердые растворители, пластификаторы, материалы в форме частиц, связывающие средства, вещества для повышения клейкости, модификаторы вязкости и т. д. В случае использования такие добавки обычно составляют от приблизительно 0,001 вес. % до приблизительно 15 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 8 вес. % полиолефиновой композиции.

В некоторых вариантах осуществления, к примеру, полиолефиновая композиция может содержать олефиновый эластомер, такой как coполимер пропилена и α-олефина. Подходящие α-олефины могут быть линейными или разветвленными (например, одна или несколько C₁-C₃-алкильных боковых цепей или арильная группа) и полученными из олефинов, таких как C₂-C₂₀-α-олефины, C₂-C₁₂-α-олефины или C₂-C₈-α-олефины. Конкретные примеры включают этилен, бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; пентен; пентен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; гексен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; гептен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; октен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; нонен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; этил-, метил- или диметилзамещенный децен; додецен, стирол и подобные. Особенно желательные α-олефиновые сомономеры представляют собой этилен, бутен (например, 1-бутен), гексен и октен (например, 1-октен или 2-октен). Содержание пропилена в сополимере пропилен/α-олефин обычно составляет от приблизительно 60 мол. % до приблизительно 99,5 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 мол. % до приблизительно 99 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 85 мол. % до приблизительно 98 мол. %. Аналогичным образом, содержание α-олефина может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мол. % до приблизительно 40 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 20 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 мол. % до приблизительно 15 мол. %. В целом coполимер имеет плотность, ниже чем у некоторых полиолефинов (например, LLDPE), но при этом приближаясь к плотности других эластомеров/или отчасти совпадая с ней. Например, плотность coполимера может составлять приблизительно 0,91 грамма на кубический сантиметр (г/см³) или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,89 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,85 г/см³ до приблизительно 0,88 г/см³. Такие coполимеры пропилена являются коммерчески доступными под названиями VISTAMAXX™ от ExxonMobil Chemical Co. и VERSIFY™, поставляемые Dow Chemical Co.

II. Нетканое полотно

Волокна нетканого полотна в целом могут иметь любую из множества разных конфигураций, известную из уровня техники. Например, можно использовать однокомпонентные и/или многокомпонентные волокна. Однокомпонентные волокна, к примеру, обычно получают путем экструдирования полимерной композиции из одного экструдера. В случае многокомпонентных волокон, то их в целом получают из двух или более полимерных композиций (например, двухкомпонентные волокна), экструдированных из отдельных экструдеров. Полимерные композиции могут быть размещены в практически неизменно расположенных отдельных зонах от края до края поперечного разреза волокон. Компоненты могут быть размещены в любой требуемой конфигурации, такой как конфигурации оболочка-ядро, бок-о-бок, пирог, остров-в-море, три острова, бычий глаз или различные другие типы расположений, известные из уровня техники. Различные способы получения многокомпонентных волокон описаны в патенте США № 4789592, выданном Taniguchi с соавт., и в патентах США №№ 5336552, выданном Strack с соавт., 5108820, выданном Kaneko с соавт., 4795668, выданном Kruege с соавт., 5382400, выданном Pike с соавт., 5336552, выданном Strack с соавт., и 6200669, выданном Marmon с соавт. Многокомпонентные волокна с различными неправильными формами также могут быть получены, как описано в патентах США №№ 5277976, выданном Hogle с соавт., 5162074, выданном Hills, 5466410, выданном Hills, 5069970, выданном Largman с соавт., и 5057368, выданном Largman с соавт.

Волокна могут составлять весь волокнистый компонент нетканого полотна или смешиваться с другими типами волокон. При смешивании с другими типами волокон обычно желательно, чтобы волокна по настоящему изобретению составляли от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 95 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 90 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 80 вес. % полотна.

Для получения нетканого полотна можно использовать любую из множества известных методик. Например, в одном варианте осуществления нетканое полотно может быть получено посредством технологии спанбонд, согласно которой полиолефиновая композиция подается в экструдер и экструдируется через патрубок в фильеру. Фильеры для экструдирующихся волокон хорошо известны специалистам в данной области техники. Например, фильера может включать в себя корпус, содержащий комплект фильер со множеством пластин, уложенных одна на другую, и характеризующийся конфигурацией отверстий, расположенных для создания направляемых потоков полимерной композиции. Фильера также может иметь отверстия, расположенные в один или несколько рядов, которые образуют скопление экструдирующихся сверху вниз волокон при экструдировании через них полимерной композиции. В технологии также используют охлаждающую воздуходувку, размещенную в непосредственной близости к скоплению волокон, выходящих из фильеры. Воздух из охлаждающей воздуходувки может охлаждать волокна по мере их получения. Для приема охлажденных волокон ниже фильеры также может быть размещен блок для вытягивания волокна или аспиратор. Блоки для вытягивания волокна, или аспираторы, для использования в формовании из расплава полимера хорошо известны из уровня техники. Блок для вытягивания волокна, как правило, содержит удлиненный вертикальный канал, через который волокна вытягиваются всасываемым воздухом, поступающим с боков канала и протекающим сверху вниз по каналу. Нагреватель или воздуходувка могут подавать всасываемый воздух в блок для вытягивания волокон, который протягивает волокна и воздух окружающей среды через блок для вытягивания волокна.

Волокна могут образовывать когерентную структуру полотна путем произвольного нанесения волокон на формующую поверхность (необязательно с помощью вакуума) и последующего связывания полученного полотна с использованием какой-либо известной методики, как, например, с помощью адгезива или самопроизвольно (например, посредством сплавления и/или аутогезии волокон без применения внешнего адгезива). Самопроизвольное скрепление, к примеру, может достигаться посредством приведения в контакт волокон, пока они являются полурасплавленными или клейкими, или попросту путем смешивания смолы, повышающей клейкость, и/или растворителя с полимерной композицией, используемой для получения волокон. Подходящие методики самопроизвольного скрепления могут включать ультразвуковое скрепление, термоскрепление, скрепление путем воздушной набивки и т. д. Получаемый в результате базовый вес каждого полотна обычно составляет приблизительно 30 грамм на квадратный метр или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 20 грамм на квадратный метр и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 10 грамм на квадратный метр.

Независимо от конкретного способа, посредством которого оно сформировано, получаемое в результате нетканое полотно может обладать высокой степенью истирания, а также повышенной прочностью и ударной вязкостью. Например, полотно может характеризоваться сравнительно высокой «максимальной нагрузкой», которая означает предельную нагрузку на разрыв, выраженную в единицах «грамм-сила на дюйм». Максимальная нагрузка MD нетканого полотна может, к примеру, составлять приблизительно 2000 грамм-силы («г_с») или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 2500 г_с или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3000 до приблизительно 15000 г_с. Максимальная нагрузка CD может аналогичным образом составлять приблизительно 1000 г_с или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 1200 г_с или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1500 до приблизительно 10000 г_с. Кроме того, нетканое полотно также способно проявлять улучшенные свойства «максимального удлинения", т. е. процент удлинения нетканого волокна при воздействии на него максимальной нагрузкой. Например, нетканое полотно по настоящему изобретению может характеризоваться максимальным удлинением в продольном направлении («MD»), составляющим приблизительно 20% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 25% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30% до приблизительно 70%. Нетканое полотно может также характеризоваться максимальным удлинением в поперечном направлении («CD»), составляющим приблизительно 30% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 35% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40% до приблизительно 80%.

Разумеется, помимо наличия хороших механических свойств, нетканое полотно по настоящему изобретению также является мягким, драпируемым и тактильно ощутимым. Одним из параметров, отражающим мягкость полотна, является максимальная нагрузка («нагрузка при продавливании шариком»), определяемая согласно испытанию с «продавливанием шариком», которое более подробно описано ниже. Более конкретно, нагрузка при продавливании шариком нетканого полотна может, к примеру, составлять приблизительно 200 г_с или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 150 г_с или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 100 г_с. Другим параметром, отражающим хорошие тактильные свойства полотна, является статический коэффициент трения в продольном или поперечном направлении. Более конкретно, коэффициент трения MD и/или CD может составлять приблизительно 0,885 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,850 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,500 до приблизительно 0,800. Обычно нетканое полотно также имеет базовый вес, составляющий от приблизительно 1 до приблизительно 45 грамм на квадратный метр или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 30 грамм на квадратный метр и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3 до приблизительно 20 грамм на квадратный метр.

При необходимости в отношении нетканого полотна по настоящему изобретению можно использовать различные типы обработок для придания желаемых характеристик. Например, нетканое полотно может быть растянуто или сужено в продольном и/или поперечном направлениях. Подходящие методики растягивания могут включать сужение, растягивание в раме, растягивание рифлеными вальцами и т. д. Примеры подходящих методик растягивания описаны в патентах США №№ 5336545, 5226992, 4981747 и 4965122, выданных Morman, а также в публикации заявки на патент США № 2004/0121687 Morman с соавт. В качестве альтернативы, нетканое полотно может оставаться относительно нерастянутым по меньшей мере в одном направлении. Нетканое полотно также может быть подвержено другим известным стадиям обработки, таким как образование отверстий, разновидности термической обработки и т. д.

Более того, полотно может быть обработано добавками со свойствами отталкивания жидкости, антистатическими средствами, поверхностно-активными веществами, красителями, средствами, предотвращающими запотевание, фторсодержащими средствами со свойствами отталкивания крови или спирта, смазывающими средствами и/или противомикробными средствами. Кроме того, полотно может быть подвержено обработке электретом, который придает электростатический заряд для улучшения эффективности фильтрации. Заряд может включать в себя слои положительных или отрицательных зарядов, захваченных поверхностью полимера или вблизи нее, или облака заряда, накопленные в объеме полимера. Заряд может также включать в себя поляризационные заряды, которые замораживаются при выравнивании диполей молекул. Методики воздействия на ткань посредством обработки электретом хорошо известны специалистам в данной области. Примеры таких методик включают без ограничения методики с использованием термической обработки, жидкостного контакта, пучка электронов и коронного разряда. В одном конкретном варианте осуществления обработка электретом представляет собой методику с использованием коронного разряда, которая включает в себя воздействие на слоистый материал парой электрических полей, имеющих противоположные полярности. Другие способы получения электретного материала описаны в патентах США №№ 4215682, выданном Kubik с соавт.; 4375718, выданном Wadsworth; 4592815, выданном Nakao; 4874659, выданном Ando; 5401446, выданном Tsai с соавт.; 5883026, выданном Reader с соавт.; 5908598, выданном Rousseau с соавт.; 6365088, выданном Knight с соавт.

III. Композиционные материалы

Хотя в обязательном порядке и не требуется, но может быть целесообразным комбинировать нетканое полотно по настоящему изобретению с одним или несколькими дополнительными слоями для получения композиционного материала. Примеры таких слоев могут включать, к примеру, нетканые полотна, пленки, нити и т. д. В одном варианте осуществления, к примеру, нетканое полотно по настоящему изобретению («первое нетканое полотно») может быть размещено рядом со вторым нетканым полотном, которое содержит множество волокон, полученных из второй полиолефиновой композиции. Природу первого и второго нетканых полотен можно варьировать при необходимости. В одном варианте осуществления, к примеру, оба нетканые полотна могут быть полотнами спанбонд.

В таких вариантах осуществления, как указаны выше, вторая полиолефиновая композиция может содержать этиленовый полимер, имеющий сравнительно низкие температуру плавления и модуль упругости, что может обеспечить мягкую на ощупь поверхность композиционного материала. К примеру, этиленовые полимеры могут составлять приблизительно 80 вес. % или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 90 вес. % или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 92 вес. % до 100 вес. % от содержания полимеров во второй полиолефиновой композиции. Разумеется, фактическое количество таких полимеров может варьироваться в зависимости от присутствия любой из необязательных добавок в композиции. Примеры таких добавок могут включать, к примеру, наполнители, пигменты, антиоксиданты, стабилизаторы (например, стабилизаторы расплава, светостабилизаторы, термостабилизаторы и т. д.), поверхностно-активные вещества, активаторы течения, твердые растворители, пластификаторы, материалы в форме частиц, связывающие средства, вещества для повышения клейкости, модификаторы вязкости и т. д. В случае использования добавки обычно составляют от приблизительно 0,001 вес. % до приблизительно 10 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,01 до приблизительно 8 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 5 вес. % второй полиолефиновой композиции. Аналогичным образом, этиленовые полимеры могут составлять от приблизительно 90 вес. % до приблизительно 99,999 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 92 вес. % до приблизительно 99,99 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 95 вес. % до приблизительно 99,9 вес. % второй полиолефиновой композиции.

Этиленовый полимер обычно имеет относительно низкие температуру плавления и модуль упругости, что может в результате обеспечить относительно мягкое и пластичное на ощупь нетканое полотно. Например, этиленовый полимер может иметь температуру плавления от приблизительно 50°C до приблизительно 145°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75°C до приблизительно 140°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100°C до приблизительно 135°C, и модуль упругости от приблизительно 50 до приблизительно 700 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75 до приблизительно 600 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 500 МПа, что определено в соответствии с ASTM D638-10. Температура плавления всей второй полиолефиновой композиции может аналогичным образом находиться в диапазоне от приблизительно 50°C до приблизительно 145°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75°C до приблизительно 140°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100°C до приблизительно 135°C. Модуль упругости композиции также может находиться в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 700 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75 до приблизительно 600 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 500 МПа, что определено в соответствии с ASTM D638-10. Этиленовый полимер также может иметь индекс текучести расплава от приблизительно 1 до приблизительно 100 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 50 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 40 грамм за 10 минут, как определено при нагрузке в 2160 грамм и при 190°C в соответствии с ASTM D1238-13 (или ISO 1133).

В настоящем изобретении в целом может быть использован любой из множества этиленовых полимеров. В одном варианте осуществления, например, этиленовый полимер может представлять собой сополимер этилена и α-олефина, такого как C₃-C₂₀-α-олефин или C₃-C₁₂-α-олефин. Подходящие α-олефины могут быть линейными или разветвленными (например, одно или более C₁-C₃-алкильных ответвлений или арильная группа). Конкретные примеры включают 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гексен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гептен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-октен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-нонен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; этил-, метил- или диметил-замещенный 1-децен; 1-додецен и стирол. Особенно желательными α-олефиновыми сомономерами являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена в таких сополимерах может составлять от приблизительно 60 мол. % до приблизительно 99 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 мол. % до приблизительно 98,5 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 87 мол. % до приблизительно 97,5 мол. %. Аналогичным образом, содержание α-олефина может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 40 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 мол. % до приблизительно 15 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5 мол. % до приблизительно 13 мол. %. Плотность полиэтилена может варьироваться в зависимости от типа используемого полимера, но обычно находится в диапазоне от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,96 грамм на кубический сантиметр (г/см³). Полиэтиленовые «пластомеры», к примеру, могут иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,91 г/см³. Аналогичным образом, «линейный полиэтилен низкой плотности» (LLDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,91 до приблизительно 0,940 г/см³; «полиэтилен низкой плотности» (LDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,910 до приблизительно 0,940 г/см³; а «полиэтилен высокой плотности» (HDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,940 до приблизительно 0,960 г/см³, что определено в соответствии с ASTM 1505-10. LLDPE может быть особенно подходящим для использования во второй полиолефиновой композиции. Для получения этиленового полимера в целом можно использовать любую из множества известных методик. Например, олефиновые полимеры можно получать с использованием свободнорадикального или комплексного катализатора (например, Циглера-Натта). Обычно этиленовый полимер получают из комплексного катализатора с единым центром полимеризации, такого как металлоценовый катализатор.

После получения первого и второго нетканых полотен они могут быть ламинированы вместе с образованием композиционного материала с использованием любой стандартной методики, как, например, с помощью адгезива или самопроизвольно. В одном варианте осуществления, например, нетканые полотна могут быть термически скреплены посредством пропускания полотен через зазор, образованный парой вальцов, один или оба из которых нагреты для плавления волокон. Один или оба вальца могут также содержать прерывисто выступающие точки скрепления, чтобы обеспечить прерывистый рисунок скрепления. Рисунок выступающих точек в целом выбирают таким образом, чтобы нетканый слоистый материал имел общую площадь скрепления, составляющую меньше приблизительно 50% (что определено с помощью стандартных способов оптической микроскопии), а в некоторых вариантах осуществления меньше приблизительно 30%. Аналогичным образом, плотность скрепления также обычно составляет больше приблизительно 100 связей на квадратный дюйм, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 250 до приблизительно 500 контактных связей на квадратный дюйм. Такая комбинация общей площади скрепления и плотности скрепления может быть достигнута посредством скрепления полотна с рисунком контактных связей, имеющим больше приблизительно 100 контактных связей на квадратный дюйм, что обеспечивает общую площадь поверхности скрепления, составляющую меньше приблизительно 30% при полном соприкосновении с гладким опорным вальцом. В некоторых вариантах осуществления рисунок скрепления может иметь плотность контактных связей от приблизительно 250 до приблизительно 350 контактных связей на квадратный дюйм и общую площадь поверхности скрепления от приблизительно 10% до приблизительно 25% при соприкосновении с гладким опорным вальцом. Иллюстративные рисунки скрепления включают, к примеру, описанные в патенте США № 3855046, выданном Hansen с соавт.; патенте США № 5620779, выданном Levy с соавт.; патенте США № 5962112, выданном Haynes с соавт.; патенте США № 6093665, выданном Sayovitz с соавт.; патенте США на промышленный образец № 428267, выданном Romano с соавт.; и патенте США на промышленный образец № 390708, выданном Brown.

Ввиду особенных термических свойств полиолефиновых композиций, используемых для получения первого и второго нетканых полотен, авторы настоящего изобретения обнаружили, что для скрепления полотен вместе можно использовать сравнительно низкие температуры. Например, температура скрепления (например, температура вальцов) может быть сравнительно низкой, как, например, от приблизительно 50°C до приблизительно 165°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80°C до приблизительно 160°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100°C до приблизительно 155°C. Подобным образом, давление между вальцами может находиться в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 150 фунтов на квадратный дюйм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 100 фунтов на квадратный дюйм и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 до приблизительно 60 фунтов на квадратный дюйм.

В настоящем изобретении также можно использовать другие типы методик скрепления для связывания первого и второго нетканых полотен. В одном варианте осуществления, например, можно использовать гидравлическое спутывание с использованием стандартного оборудования для гидравлического спутывания, такого, которое описано в патенте США № 3485706, выданном Evans. Гидравлическое спутывание можно осуществлять с помощью любой подходящей рабочей жидкости, такой как, например, вода. Рабочая жидкость может протекать по магистрали, который равномерно распределяет жидкость по группам отдельных полостей или выходных отверстий. Такие полости или выходные отверстия могут иметь от приблизительно 0,003 до приблизительно 0,015 дюйма в диаметре и могут быть расположены в один или несколько рядов, при этом с любым количеством выходных отверстий, например, 30—100 на дюйм, в каждом ряду. Тем не менее, следует понимать, что могут использоваться многие другие конфигурации и комбинации трубопроводов. Даже если не придерживаться какой-либо конкретной теории относительно режима работы, считается, что колончатые струи рабочей жидкости, которые непосредственно воздействуют на волокна одного из полотен и направляют эти волокна в другое полотно и частично через него, вызывают спутывание и скрепление волокон вместе. Для получения желаемого спутывания обычно требуется, чтобы гидроспутывание было выполнено с использованием показателей давления воды, составляющих от приблизительно 1000 до 3000 фунт/кв. дюйм изб. давления и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1200 до 1800 фунт/кв. дюйм изб. давления.

Получаемый в результате композиционный материал может быть двухслойным материалом, содержащим только первое и второе нетканые полотна. В таких вариантах осуществления первое нетканое полотно обычно составляет от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 80 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 70 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 60 вес. % композиционного материала, а второе нетканое полотно аналогичным образом составляет от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 80 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 70 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 60 вес. % композиционного материала. Обычно нетканый композиционный материал имеет базовый вес, составляющий от приблизительно 1 до приблизительно 45 грамм на квадратный метр или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 30 грамм на квадратный метр и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3 до приблизительно 20 грамм на квадратный метр.

Разумеется, следует понимать, что нетканое полотно можно также комбинировать с другими типами слоев, такими как нетканое полотно, пленка, нити и т. д., либо с нетканым полотном на основе этилена, описанным выше, либо без него. В одном варианте осуществления, например, композиционный материал может содержать три (3) или больше слоев, а в некоторых вариантах осуществления от трех (3) до десяти (10) слоев (например, 3 или 5 слоев). К примеру, нетканый композиционный материал может содержать внутренний нетканый слой (например, мелтблаун или спанбонд), размещенный между двумя наружными неткаными слоями (например, спанбонд). Внутренний нетканый слой может быть получен из полиолефиновой композиции на основе этилена, как описано выше, а один из наружных нетканых слоев или оба слоя могут быть получены в соответствии с настоящим изобретением. В другом варианте осуществления композиционный материал может содержать пять (5) нетканых слоев, включая центральный нетканый слой, два промежуточных нетканых слоя, перекрывающих центральный слой, и два наружных нетканых слоя, перекрывающих промежуточные слои. Центральный слой может быть, к примеру, получен из нетканого полотна по настоящему изобретению, а один из промежуточных слоев или оба слоя могут быть получены из полиолефиновой композиции на основе этилена. При необходимости наружные слои аналогичным образом могут быть получены из нетканого полотна по настоящему изобретению.

Композиционный материал сам по себе также можно использовать в многослойной слоистой структуре, в которой используется один или несколько дополнительных слоев. Например, слоистый материал может иметь другие конфигурации и содержать любое необходимое количество слоев, например слоистый материал спанбонд/мелтблаун/мелтблаун/спанбонд («SMMS»), слоистый материал спанбонд/мелтблаун («SM») и т. д. В таких вариантах осуществления композиционный материал по настоящему изобретению может предпочтительно образовывать один или несколько слоев спанбонд. В еще одном варианте осуществления композиционный материал может использоваться в многослойной слоистой структуре, в которой используется один или несколько дополнительных слоев пленки. Для получения пленки можно использовать любую известную методику, включая экструзию с раздувкой, литье, экструзию с помощью щелевой головки и т. д. Пленка может быть одно- или многослойной пленкой. Для образования слоя пленки в целом можно использовать любой из множества полимеров, такие как полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т. д.); политетрафторэтилен; сложные полиэфиры (например, полиэтилентерефталат, полимолочную кислоту и т. д.); полиамиды (например, найлон); поливинилхлорид; поливинилиденхлорид; полистирол и им подобные. В одном варианте осуществления, к примеру, пленка может быть получена из полиолефинового полимера, такого как линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) или полипропилен. Примеры преимущественно линейных полиолефиновых полимеров включают без ограничения полимеры, полученные из следующих мономеров: этилена, пропилена, 1-бутена, 4-метилпентена, 1-гексена, 1-октена и высших олефинов, а также coполимеры и терполимеры из вышеперечисленных соединений. Кроме того, coполимеры этилена и других олефинов, включая бутен, 4-метилпентен, гексен, гептен, октен, децен и т. д., также являются примерами преимущественно линейных полиолефиновых полимеров.

Без отступления от сущности и объема настоящего изобретения можно выполнять различные дополнительные потенциально возможные виды обработки и/или завершающие стадии, известные из уровня техники, такие как продольное разрезание, растягивание и т. д. К примеру, нетканое полотно и/или композиционный материал необязательно можно механически растянуть в поперечном и/или продольном направлениях для увеличения растяжимости. Например, полотно и/или композиционный материал могут перемещаться между двух или больше роликов с углублениями в CD и/или MD направлениях, которые постепенно растягивают композиционный материал в CD и/или MD направлении. Расположения таких рифленых вспомогательных/опорных роликов с углублениями описаны в публикациях заявок на патент США №№ 2004/0110442 Rhim с соавт. и 2006/0151914 Gerndt с соавт. Ролики с углублениями могут быть выполнены из стали или другого твердого материала (такого как жесткий каучук). Для механического растягивания композиционного материала в одном или нескольких направлениях помимо роликов с углублениями можно использовать другие технические средства. Например, полотно и/или композиционный материал можно пропустить через ширильную раму, которая растягивает композиционный материал. Такие ширильные рамы хорошо известны из уровня техники и описаны, к примеру, в публикации заявки на патент США № 2004/0121687 Morman с соавт. Композиционный материал также может быть сужен, как описано выше.

Подобно нетканому полотну по настоящему изобретению, описанному выше, получаемый в результате композиционный материал также может обладать высокой степенью истирания, а также повышенной прочностью и ударной вязкостью. Например, композиционный материал может характеризоваться сравнительно высокой «максимальной нагрузкой», которая означает предельную нагрузку на разрыв, выраженную в единицах «грамм-сила на дюйм». Максимальная нагрузка MD композиционного материала может, к примеру, составлять приблизительно 2000 грамм-силы («г_с») или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 3000 г_с или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4000 до приблизительно 15000 г_с. Максимальная нагрузка CD может аналогичным образом составлять приблизительно 1200 г_с или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 1500 г_с или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2000 до приблизительно 10000 г_с. Кроме того, нетканый композиционный материал также способен проявлять улучшенные свойства «максимального удлинения», т. е. процент удлинения композиционного материала при его максимальной нагрузке. Например, нетканый композиционный материал по настоящему изобретению может характеризоваться максимальным удлинением в продольном направлении («MD»), составляющим приблизительно 20% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 30% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40% до приблизительно 70%. Нетканый композиционный материал может также характеризоваться максимальным удлинением в поперечном направлении («CD»), составляющим приблизительно 35% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 45% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50% до приблизительно 80%. Нагрузка при продавливании шариком композиционного материала также может составлять приблизительно 200 г_с или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 150 г_с или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 100 г_с. Аналогичным образом коэффициент трения MD и/или CD может составлять приблизительно 0,885 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,850 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,500 до приблизительно 0,800.

IV. Изделия

Нетканое полотно и/или композиционный материал по настоящему изобретению можно использовать в широком спектре применений. Например, нетканое полотно можно включать во «впитывающее изделие», способное поглощать воду или другие жидкости. Примеры некоторых впитывающих изделий включают без ограничения впитывающие изделияличной гигиены, такие как подгузники, трусы, приучающие к горшку, впитывающие трусы, изделия, применяемые при недержании, женские гигиенические продукты (например, гигиенические прокладки), купальники, детские влажные салфетки, салфетки для рук и так далее; медицинские впитывающие изделия, такие как одежда, материалы для фенестрации, подкладные пеленки, наматрасники, перевязочные материалы, впитывающие хирургические салфетки и медицинские салфетки; полотенца для общественного питания; изделия одежды; сумки и так далее. Материалы и способы, подходящие для получения таких впитывающих изделий, хорошо известны специалистам в данной области. Впитывающие изделия обычно включают, по сути, непроницаемый для жидкости слой (например, тыльный лист), проницаемый для жидкости слой (например, верхний лист, принимающий слой и т. п.) и впитывающую сердцевину.

В некоторых вариант осуществления, например, нетканое полотно по настоящему изобретению можно использовать для получения верхнего листа и/или тыльного листа впитывающего изделия. Нетканое полотно, используемое для получения тыльного листа, может также быть наслоено на пленку, как описано выше. Пленка обычно является непроницаемой для жидкости и либо паропроницаемой, либо паронепроницаемой. Пленки, которые являются непроницаемыми для жидкости и паропроницаемыми, зачастую называют «воздухопроницаемыми», и они, как правило, характеризуются скоростью проникновения водяного пара («WVTR»), составляющей приблизительно 100 граммов на квадратный метр за 24 часа (г/м²/24 часа) или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500 до приблизительно 20000 г/м²/24 часа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1000 до приблизительно 15000 г/м²/24 часа. Воздухопроницаемая пленка также может представлять собой микропористую или монолитную пленку. Микропористые пленки, как правило, получают путем включения наполнителя (например, карбоната кальция) в состав полимерной матрицы и последующего растягивания пленки с созданием пор. Примеры таких пленок описаны, например, в патентах США №№ 5843057, выданном McCormack; 5855999, выданном McCormack; 5932497, выданном Morman и соавт.; 5997981, выданном McCormack и соавт.; 6002064, выданном Kobylivker и соавт.; 6015764, выданном McCormack и соавт.; 6037281, выданном Mathis и соавт.; 6111163, выданном McCormack и соавт.; и 6461457, выданном Taylor и соавт.

Независимо от того, как используется нетканое полотно, один особенно благоприятный аспект настоящего изобретения состоит в том, что нетканое полотно, которое получено из композиции на основе пропилена, которая включает жесткий пропиленовый полимер, пластичный пропиленовый полимер и добавку, улучшающую скольжение, может быть размещено так, что определяет обращенную наружу поверхность впитывающего изделия. Более конкретно, уникальные свойства композиции на основе пропилена могут позволить ей придать мягкость поверхности, обращенной наружу, и на ощупь сделать ее подобной ткани, чего, как правило, можно было частично добиться в случае полиэтиленовых материалов (например, проницаемой пленки LLDPE) и, как правило, невозможно было добиться в случае полипропиленовых материалов. Кроме того, в противоположность полиэтиленовым материалам, нетканое полотно на основе пропилена может характеризоваться улучшенной степенью износостойкости и механической прочностью, что делает его еще лучше при определении характеристик обращенной наружу поверхности впитывающего изделия. При использовании в тыльном листе, например, второе нетканое полотно может определять «обращенную к одежде поверхность», что в целом относится к обращенной наружу поверхности впитывающего изделия, которая при обычном использовании должна быть расположена в противоположную от тела пользователя сторону. Поверхность, как правило, размещается вплотную к нижнему белью, когда изделие надето. Аналогичным образом, при использовании в верхнем листе второе нетканое полотно может определять «обращенную к телу поверхность», что в целом относится к обращенной наружу поверхности впитывающего изделия, которая при обычном использовании должна быть размещена по направлению к телу пользователя или располагаться рядом с ним.

Далее более подробно будут описаны различные варианты осуществления впитывающего изделия, которое может быть получено согласно настоящему изобретению. Что касается фиг. 1, например, то на ней показан один из вариантов осуществления впитывающего изделия 201 в виде подгузника. Тем не менее, как указано выше, настоящее изобретение может быть в других видах впитывающих изделий, таких как изделия, используемые при недержании, гигиенические прокладки, трусы-подгузники, женские прокладки, трусы для приучения к горшку и так далее. В иллюстративном варианте осуществления показано впитывающее изделие 201, имеющее форму песочных часов в расстегнутом виде. Однако, разумеется, можно использовать другие формы, такие как в целом прямоугольная форма, T-образная форма или I-образная форма. Как показано, впитывающее изделие 201 включает основу 202, образованную с помощью различных компонентов, в том числе тыльного слоя 217, верхнего слоя 205, впитывающей сердцевины 203 и принимающего слоя 207. Однако следует понимать, что в настоящем изобретении можно также использовать другие слои. Аналогичным образом, в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения можно также исключить один или несколько слоев, указанных на фиг. 1.

Как указано выше, тыльный лист 217 может быть получен из нетканого полотна по настоящему изобретению. Фактически, как уже было сказано, нетканое полотно может определять обращенную к одежде поверхность 333 впитывающего изделия 201. Впитывающее изделие 201 также содержит верхний лист 205. Как правило, верхний слой 205 используют для того, чтобы помочь изолировать кожу потребителя от жидкостей, удерживаемых во впитывающей сердцевине 203. Например, верхний лист 205 может определять обращенную к телу поверхность 218, которая обычно является эластичной, мягкой на ощупь и не вызывает раздражение кожи носящего. При необходимости, верхний лист 205 может быть получен из нетканого полотна по настоящему изобретению. Фактически, как уже было сказано, при необходимости нетканое полотно может быть расположено так, чтобы второе нетканое полотно определяло обращенную к телу поверхность 218. В качестве альтернативы, верхний лист может включать стандартное нетканое полотно (например, полотно спанбонд, полотно мелтблаун или скрепленное кардочесанием полотно). Другие приводимые в качестве примеров конструкции верхнего листа, которые содержат нетканое полотно, описаны в патентах США №№ 5192606; 5702377; 5931823; 6060638 и 6150002, а также в публикациях заявок на патент США №№ 2004/0102750, 2005/0054255 и 2005/0059941.

Как проиллюстрировано на фиг. 1, впитывающее изделие 201 также может включать в себя принимающий слой 207, который помогает замедлять и распределять выбросы или потоки жидкости, которые могут быть быстро введены во впитывающую сердцевину 203. Предпочтительно, чтобы принимающий слой 207 быстро принимал и временно удерживал жидкость перед ее высвобождением в части впитывающей сердцевины 203 для хранения или удерживания. В иллюстративном варианте осуществления, например, принимающий слой 207 размещен между направленной внутрь поверхностью 216 верхнего слоя 205 и впитывающей сердцевиной 203. В качестве альтернативы, слой 207 приема выброса может быть расположен на обращенной наружу поверхности 218 верхнего листа 205. Слой 207 приема выброса обычно выполнен из высокопроницаемых для жидкости материалов. Подходящие материалы могут включать пористые тканые материалы, пористые нетканые материалы и пленки с отверстиями. В одном варианте осуществления слой 207 приема выброса также может быть получен из нетканого полотна по настоящему изобретению. Другие примеры подходящих слоев приема выброса описаны в патентах США №№ 5486166, выданном Ellis и соавт., и 5490846, выданном Ellis и соавт.

Помимо вышеупомянутых компонентов, впитывающее изделие 201 может также содержать различные другие компоненты, известные из уровня техники. Например, впитывающее изделие 201 может также содержать в основном гидрофильный оберточный слой (не проиллюстрирован), который помогает поддерживать целостность волокнистой структуры впитывающей сердцевины 203. Оберточный слой, как правило, размещен вокруг впитывающей сердцевины 203, по меньшей мере поверх ее двух основных лицевых поверхностей, и состоит из впитывающего целлюлозного материала, такого как крепированная вата или ткань с высокой устойчивостью к воздействию влаги. Оберточный слой может быть выполнен с возможностью обеспечения влагоотводящего слоя, который помогает быстро распределить жидкость по всей массе впитывающих волокон впитывающей сердцевины 203. Материал оберточного слоя с одной стороны впитывающей волокнистой массы может быть связан с оберточным слоем, расположенным на противоположной стороне волокнистой массы, для эффективного задерживания впитывающей сердцевины 203. Кроме того, впитывающее изделие 201 может также включать вентиляционный слой (не показан), который расположен между впитывающей сердцевиной 203 и тыльным слоем 217. При использовании вентиляционного слоя, он может помочь отделить тыльный слой 217 от впитывающей сердцевины 203, уменьшая тем самым влажность в тыльном слое 217. Примеры таких вентиляционных слоев могут включать нетканое полотно, наслоенное на воздухопроницаемую пленку, как, например, описано в патенте США № 6663611, выданном Blaney и соавт. При необходимости, такие нетканые полотна могут быть получены в соответствии с настоящим изобретением.

В некоторых вариантах осуществления впитывающее изделие 201 может также содержать пару ушек (не показаны), которые проходят от боковых кромок 232 впитывающего изделия 201 к одному из участков, прилегающих к талии. Ушки могут быть сформированы как единое целое с выбранным компонентом подгузника. Например, ушки могут быть сформированы как единое целое с тыльным слоем 217 или из материала, используемого для создания верхней поверхности. В альтернативных конфигурациях ушки могут быть представлены элементами, соединенными и собранными с тыльным листом 217, верхней поверхностью, расположенными между тыльным листом 217 и верхней поверхностью или в различных других конфигурациях.

Как иллюстративно показано на фиг. 1, впитывающее изделие 201 может также содержать пару герметичных отворотов 212, которые выполнены с возможностью создания барьера и сдерживания растекания выделений организма в поперечном направлении. Герметичные отвороты 212 могут быть размещены вдоль боковой линии противоположных боковых краев 232 верхнего слоя 205, примыкающего к боковым краям впитывающей сердцевины 203. Герметичные отвороты 212 могут проходить продольно по всей длине впитывающей сердцевины 203 или могут проходить по длине впитывающей сердцевины 203 лишь частично. Если герметичные отвороты 212 короче по длине, чем впитывающая сердцевина 203, они могут быть выборочно расположены где угодно вдоль боковых краев 232 впитывающего изделия 201 в области промежности 210. В одном из вариантов осуществления герметичные отвороты 212 проходят вдоль всей длины впитывающей сердцевины 203 для лучшего удерживания выделений организма. Такие герметичные отвороты 212, как правило, хорошо известны специалистам в данной области. Например, подходящие конструкции и варианты расположения герметичных отворотов 212 описаны в патенте США № 4704116, выданном Enloe.

Впитывающее изделие 201 может включать различные эластичные или поддающиеся растяжению материалы, такие как пара эластичных элементов 206 для ног, прикрепленных к боковым краям 232 для дополнительного предотвращения протекания выделений организма и для поддержания впитывающей сердцевины 203. Кроме того, пара упругих элементов 208 для талии может быть прикреплена к противолежащим в продольном направлении кромкам, прилегающим к талии, 215 впитывающего изделия 201. Упругие элементы 206 для ног и упругие элементы 208 для талии, как правило, приспособлены для плотного облегания ног и талии носящего при применении для поддержания положительной контактной связи с носящим и для эффективного снижения или устранения просачивания выделений организма из впитывающего изделия 201. Впитывающее изделие 201 может также содержать одну или более застежек 230. Например, две гибких застежки 130, проиллюстрированные на фиг. 1 на противоположных боковых кромках участков, прилегающих к талии, предусмотрены для создания отверстия для талии и пары отверстий для ног носящего. Форма застежек 230, как правило, может варьировать, но может включать, например, в целом прямоугольные формы, квадратные формы, округлые формы, треугольные формы, овальные формы, линейные формы и т. п. Застежки могут включать, например, материал с крючками. В одном конкретном варианте осуществления каждая застежка 230 включает отдельный кусок материала с крючками, прикрепленный к внутренней поверхности гибкой подкладки.

Различные участки и/или компоненты впитывающего изделия 201 могут быть собраны вместе с помощью какого-либо известного механизма присоединения, такого как адгезионное скрепление, ультразвуковое скрепление, термоскрепление и т. д. Подходящие адгезивы могут включать, например, термоплавкие адгезивы, адгезивы, склеивающие при надавливании, и т. п. При использовании адгезива его можно наносить в виде равномерного слоя, структурированного слоя, рисунка распыления или в виде любых из отдельных линий, спиралей или точек. В иллюстративном варианте осуществления, например, тыльный слой 217 и верхний слой 205 объединены друг с другом и с впитывающей сердцевиной 203 с помощью клея. В качестве альтернативы, впитывающая сердцевина 203 может быть соединена с тыльным слоем 217 с помощью традиционных креплений, таких как кнопки, крючки и крепления петлевого типа, крепления типа клейкой ленты и так далее. Аналогично, другие компоненты подгузника, такие как упругие элементы 206 для ног, упругие элементы 208 для талии и застежки 230, также могут быть собраны во впитывающее изделие 201 с помощью любого механизма скрепления.

Хотя выше были описаны различные конфигурации подгузника, следует понимать, что другие конфигурации подгузника и впитывающего изделия также включены в объем настоящего изобретения. Кроме того, настоящее изобретение никоим образом не ограничено подгузниками. В действительности в соответствии с настоящим изобретением можно получить любое другое впитывающее изделие, в том числе без ограничения другие впитывающиеизделия для личной гигиены, такие как трусы для приучения к горшку, впитывающие трусы, продукты для взрослых, используемые при недержании, женские гигиенические продукты (например, гигиенические прокладки), купальники, детские салфетки и т. п.; медицинские впитывающие изделия, такие как предметы одежды, материалы для фенестрации, подкладные пеленки, перевязочные материалы, впитывающие хирургические салфетки и медицинские салфетки; полотенца для использования в сфере общественного питания; швейные изделия и им подобные.

Нижеследующие примеры будут способствовать большему пониманию настоящего изобретения.

Способы испытания

Термические свойства

Температуру плавления и степень кристалличности материала можно определять с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии («DSC») в соответствии с ASTM D-3417. Дифференциальным сканирующим калориметром был DSC Q 2000 (T-нулевая ячейка 0), который может быть оснащен вспомогательным устройством для охлаждения с помощью жидкого азота и аналитическим программным обеспечением UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (версия 4.6.6), оба из которых доступны от T.A. Instruments Inc. Во избежание непосредственного контакта с образцами можно использовать щипцы или другие инструменты. Образец (например, 4 миллиграмма) можно помещать в алюминиевую чашку и взвешивать с точностью 0,01 миллиграмма на аналитических весах. Чашку над образцом материала можно закрыть крышкой. Как правило, образец размещают непосредственно в весовой чашке. Дифференциальный сканирующий калориметр можно откалибровать с использованием в качестве стандарта металлического индия и проведения корректировки исходного уровня, как описано в руководстве по эксплуатации дифференциального сканирующего калориметра. Образец можно поместить в испытательную камеру дифференциального сканирующего калориметра для испытания, а в качестве эталона можно использовать пустую чашку. Все испытания можно проводить с продувкой испытательной камеры азотом (промышленного сорта) при расходе 55 кубических сантиметров в минуту. Программа нагревания и охлаждения может представлять собой 2-цикловое испытание, которое начинается с уравновешивания камеры до -50°C с последующим первым периодом нагревания при скорости нагревания 10°C за минуту до температуры 225°C, уравновешиванием образца при 225°C в течение 3 минут и первым периодом охлаждения при скорости охлаждения 10°C за минуту до температуры -50°C, вторым периодом нагревания при скорости нагревания 10°C за минуту до температуры 225°C, уравновешиванием образца при 225°C в течение 3 минут, а затем вторым периодом охлаждения при скорости охлаждения 10°C за минуту до температуры -50°C. Все испытание можно проводить в атмосфере инертного газа (например, гелия).

Оценку результатов можно провести с использованием аналитического программного обеспечения UNIVERSAL ANALYSIS 2000, с помощью которого идентифицируют и выражают количественно эндотермические и экзотермические пики, а также площади под пиками на графиках DSC. Температуру плавления определяют с использованием автоматического подсчета перегибов. Площади под пиками на графиках DSC определяют в джоулях на грамм образца (Дж/г). Например, теплоту плавления образца (∆H_f) определяют путем интегрирования площади эндотермического пика. Величины площадей определяют путем преобразования площадей под графиками DSC (например, площадь эндотермы) в единицы джоулей на грамм (Дж/г) с использованием компьютерного программного обеспечения. Экзотермическую теплоту кристаллизации (∆H_c) можно определить в ходе первого цикла охлаждения. При необходимости % кристалличности также может быть рассчитан следующим образом:

% кристалличности = 100*(A-B)/C,

где

A – сумма площадей эндотермических пиков в ходе цикла нагревания (Дж/г);

B – сумма площадей экзотермических пиков в ходе цикла нагревания (Дж/г), и

C – теплота плавления для выбранного полимера, где такой полимер имеет 100% кристалличность (Дж/г). Площади под какими-либо экзотермическими пиками, появляющиеся на скане DSC из-за недостаточной кристалличности, могут также быть вычтены из площади под эндотермическим пиком, чтобы должным образом отобразить степень кристалличности.

Свойства при растяжении

Величины прочности при растяжении полосок определяли, по сути, в соответствии со стандартом ASTM D-5034. На этот раз образец разрезали или иным образом придавали ему параметры размера, которые составляли 3 дюйма (76,2 миллиметра) (в ширину) x 6 дюймов (152,4 миллиметра) (в длину). Использовали тип прибора для испытания на растяжение с постоянной скоростью растягивания. Система для проведения испытаний на растяжение представляла собой прибор для испытания на растяжение Sintech (Sintech Tensile Tester), который поставляется MTS Corp., Иден Прейри, Миннесота. Для обеспечения испытания прибор для испытания на растяжение был оснащен программным обеспечением TESTWORKS 4.08B от MTS Corporation. Соответствующий датчик нагрузки выбирали так, чтобы испытуемая величина находилась в пределах диапазона 10—90% от полной нагрузки. Образец закрепляли между зажимами, имеющими лицевую и заднюю поверхность с размерами 1 дюйм (25,4 миллиметра) x 3 дюйма (76 миллиметров). Поверхности зажимов были прорезиненными, и более длинный размер зажима был перпендикулярным направлению растягивания. Сжимающее усилие зажимов поддерживали пневматическим способом при давлении от 60 до 80 фунтов на кв. дюйм. Испытание на растяжение выполняли при норме 20 дюймов за минуту с рабочей длинной 4 дюйма и чувствительностью к разрыву 40%. Три образца испытывали вдоль продольного направления («MD») и три образца испытывали вдоль поперечного направления («CD»). Кроме того, также регистрировали предел прочности при растяжении («максимальную нагрузку») и максимальное удлинение.

Испытание прочности на истирание по Мартиндейлу

С помощью данного испытания можно измерить относительную стойкость образца к истиранию согласно стандартному испытанию № 20.5 (08) ассоциации «Всемирные стратегические партнеры» («WSP»). Образец в виде круга диаметром 165 мм ± 6,4 мм и площадью 18258 кв. мм подвергают предусмотренному числу циклов (10 или 60) с использованием абразива под давлением 9 килопаскалей (кПа). Абразив представляет собой колесо из силиконового каучука размером 36 дюймов на 4 дюйма, толщиной 0,05, упрочненное стекловолокном, имеющим поверхностную твердость каучука по дюрометру 81A, твердость по Шору 81 + 9. Образец проверяли на наличие поверхностной ворсистости (поднятия волокна), пиллингуемости (небольших комочков волокон), слипания, расслаивания или полостей и присваивают числовой показатель 1, 2, 3, 4 или 5, исходя из сравнения с набором стандартных фотографий, пронумерованных подобным образом, при этом «1» указывает на наибольший износ, а «5» на наименьший. Испытание проводят с помощью прибора для испытания на износ и истирание по Мартиндейлу, такого как модель № 103 или 403 от James H. Heal & Company, Ltd., Уэст-Йоркшир, Англия.

Испытание на мягкость с продавливанием шариком

Мягкость образца также может быть измерена согласно испытанию при «продавливании шариком» в соответствии со стандартным испытанием WSP № 402.0 (09), с помощью которого оценивают мягкость путем измерения максимальной нагрузки («нагрузки при продавливании шариком»), которая требуется опоре полусферической формы (диаметром 4,5 см) для продавливания образца (23 см x 23 см) с получением обратной чашеобразной формы (диаметром примерно 6,5 см x 6,5 см высоту), в то время как образец чашеобразной формы остается в окружении цилиндра (диаметром приблизительный 6,5 см) для поддержания равномерной деформации. Используют среднее значение 10 показаний. Опору и образец устанавливают так, чтобы избежать контакта между стенками образца и опорой, что может оказать влияние на показания. Максимальную нагрузку измеряют в то время, пока опора опускается со скоростью в приблизительно 380 мм за минуту, при этом измерение проводят в граммах. Испытание с продавливанием шариком также дает величину общей энергии, требуемой для продавливания образца (энергия продавливания шариком), которая представляет собой энергию от начала испытания до точки максимальной нагрузки, т. е. площадь под кривой, полученной за счет нагрузки в граммах на одной оси и расстояния, которое проходит опора, в миллиметрах на другой. Поэтому энергия продавливания шариком указана в г*мм. Более низкие величины при продавливании шариком служат признаком более мягкого материала. Одним из подходящих устройств для измерения продавливания шариком является датчик нагрузки модели FTD-G-500 (500-граммовый диапазон), поставляемый компанией Schaevitz, Пеннсокен, Нью-Джерси.

Статический и динамический коэффициент трения

Испытание для определения коэффициента трения может быть выполнено в соответствии с ASTM D 1894-08, используя высокоглянцевую гладкую скользкую поверхность виниловой плитки. Салазки, к которым прикреплен испытуемый образец, могут быть протянуты по высокоглянцевой гладкой поверхности виниловой плитки. Испытуемый образец и поверхность виниловой плитки контактируют друг с другом по типу поверхность-поверхность. Величину коэффициента трения определяют как показатель относительного затруднения при скольжении поверхности испытуемого образца по поверхности зафиксированной виниловой плитки. «Статический» коэффициент трения представляет собой наибольшую мгновенную величину, полученную вначале движения, между поверхностями, а «динамический» коэффициент трения представляет собой среднее значение величин, полученных на протяжении 60 секунд испытания (длина перемещения в 6 дюймов). Устройствами для проведения испытания могут быть лабораторная модель LAB MASTER станка для определения скольжения и трения 32-90 с испытательными салазками с номером модели 32-90-06; оба из которых поставляются Testing Machines, Inc., Лонг-Айленд, Нью-Йорк, 11722, США.

Салазки, используемые для испытания, могут иметь вес 200 грамм. Испытание проводят в помещении с температурой от приблизительно 22°C до приблизительно 24°C и относительной влажностью приблизительно 50%. Испытуемый материал, прикрепленный с использованием двусторонней клейкой ленты к пластине (столу), имеет длину в приблизительно 305 миллиметров и ширину от приблизительно 102 до 127 миллиметров. Испытуемый образец имеет длину в приблизительно 100 миллиметров и ширину в приблизительно 63 миллиметра. Перед испытанием салазки опускаются испытательным оборудованием, а когда начинается испытание, их без приложения усилий размещают на испытуемом материале, чтобы предотвратить появление любого несвойственного контакта. Длина салазок и длина установленной панели являются аналогичными. Затем подвижную пластину приводят в движение со скоростью 6 дюймов за минуту. Измерительный прибор снимает показания и продолжает это выполнять в течение приблизительно 60 секунд (длина перемещения в 6 дюймов). Измерительный прибор измеряет и регистрирует «статическую» величину для наиболее высокой мгновенной величины коэффициента трения, полученной вначале движения, между поверхностями в пределах первого дюйма растягивания. «Динамическую» величину получают и запоминают в виде среднего значения величин, полученных в течение 60 секунд испытания (пройденное расстояние в 6 дюймов).

Оценку коэффициента трения проводили пять раз для каждого образца.

ПРИМЕР 1

Получали полиолефиновую композицию, которая содержала 88 вес. % PP 3155 (ExxonMobil), 5 вес.% L-MODU™ S400 (Idemitsu), 5 вес. % Exxon Vistamaxx™ 7050 и 2 вес. % эрукамида. PP 3155 (ExxonMobil) представляет собой жесткий пропиленовый гомополимер, имеющий плотность 0,9 г/см³, температуру плавления приблизительно 165°C и модуль упругости от приблизительно 1300 до 2000 МПа. L-MODU™ S400 (Idemitsu) представляет собой пластичный пропиленовый гомополимер, имеющий плотность 0,87 г/см³, температуру плавления 70°C, модуль упругости 80 МПа и скорость течения расплава 2000 г/10 мин. (230°C, 2,16 кг). Полиолефиновую композицию формовали с образованием нетканого полотна, используя следующие условия: число оборотов насоса 13,7 об./мин., пропускная способность 100 кг/ч, температура плавления 225°C, давление в установке для вытягивания волокна (FDU) 0,50 бар и температура технологического воздуха 20°C. Полученное в результате нетканое полотно имело общий базовый вес 15 грамм на квадратный метр.

ПРИМЕР 2

Нетканое полотно получали, как описано в примере 1, за исключением того, что в полиолефиновой композиции было 88 вес. % PP 3155 (ExxonMobil), 5 вес. % L-MODU™ S400 (Idemitsu), 5 вес. % Vistamaxx™ 2330 и 2 вес. % эрукамида.

ПРИМЕР 3

Нетканое полотно получали, как описано в примере 1, за исключением того, что в полиолефиновой композиции было 88 вес. % PP 3155 (ExxonMobil), 10 вес. % L-MODU™ S400 (Idemitsu) и 2 вес. % эрукамида.

ПРИМЕР 4

Нетканое полотно получали, как описано в примере 1, за исключением того, что в полиолефиновой композиции было 93 вес. % PP 3155 (ExxonMobil), 5 вес. % L-MODU™ S400 (Idemitsu) и 2 вес. % эрукамида. Затем исследовали износостойкость (по Мартиндейлу), мягкость (продавливание шариком) и свойства при растяжении (максимальная нагрузка и удлинение) образцов, как описано выше, полученных согласно примерам 1—4. Результаты изложены ниже в таблицах 1—3.

Таблица 1. Износостойкость по Мартиндейлу

Таблица 2. Испытание на мягкость с продавливанием шариком

Таблица 3. Свойства при растяжении

Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных вариантов осуществления, следует понимать, что специалисты в данной области, при достижении понимания вышеизложенного, смогут легко понять альтернативы, варианты и эквиваленты в отношении этих вариантов осуществления. Объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.

Группа изобретений относится к продуктам, таким как подгузники одноразового использования и другие средствам личной гигиены. Раскрыто нетканое полотно для получения впитывающих изделий, содержащее множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции, где полиолефиновая композиция содержит от 80 до 99 вес. % по меньшей мере одного жесткого пропиленового полимера, от 0,2 до 15 вес. % по меньшей мере одного пластичного пропиленового гомополимера и от 0,5 до 5 вес. % по меньшей мере одной добавки, улучшающей скольжение, и дополнительно где пластичный пропиленовый гомополимер имеет индекс текучести расплава, составляющий более 1000 грамм за 10 минут, где жесткий пропиленовый полимер имеет модуль упругости от 800 до 4000 МПа и где пластичный пропиленовый гомополимер имеет модуль упругости от 1 до 500 МПа. Также раскрыты композиционный материал и впитывающее изделие, содержащие указанное нетканое полотно. Группа изобретений обеспечивает снижение жесткости волокон, получаемых из жесткого полиолефина, тем самым увеличивая их мягкость. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 4 пр.

1. Нетканое полотно для получения впитывающих изделий, содержащее множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции, где полиолефиновая композиция содержит от 80 до 99 вес. % по меньшей мере одного жесткого пропиленового полимера, от 0,2 до 15 вес. % по меньшей мере одного пластичного пропиленового гомополимера и от 0,5 до 5 вес. % по меньшей мере одной добавки, улучшающей скольжение, и дополнительно где пластичный пропиленовый гомополимер имеет индекс текучести расплава, составляющий более 1000 грамм за 10 минут, где жесткий пропиленовый полимер имеет модуль упругости от 800 до 4000 МПа и где пластичный пропиленовый гомополимер имеет модуль упругости от 1 до 500 МПа.

2. Нетканое полотно по п. 1, где пластичный пропиленовый гомополимер имеет индекс текучести расплава от 1500 до 5000 грамм за 10 минут.

3. Нетканое полотно по п. 1, где пластичный пропиленовый гомополимер имеет индекс текучести расплава от 1600 до 3000 грамм за 10 минут.

4. Нетканое полотно по п. 1, где полиолефиновая композиция имеет температуру плавления от 50°C до 145°C.

5. Нетканое полотно по п. 1, где жесткий пропиленовый полимер представляет собой изотактический гомополимер.

6. Нетканое полотно по п. 1, где жесткий пропиленовый полимер составляет от 80 вес. % до 99 вес. % полиолефиновой композиции.

7. Нетканое полотно по п. 1, где соотношение модуля упругости жесткого пропиленового полимера и модуля упругости пластичного пропиленового гомополимера составляет от 2 до 40.

8. Нетканое полотно по п. 1, где пластичный пропиленовый гомополимер имеет температуру плавления от 40°C до 120°C.

9. Нетканое полотно по п. 1, где пластичный пропиленовый гомополимер имеет степень кристалличности от 1% до 35%.

10. Нетканое полотно по п. 1, где пластичный пропиленовый гомополимер представляет собой гомополимер, получаемый посредством катализа металлоценами.

11. Нетканое полотно по п. 1, где жесткий пропиленовый полимер составляет от 85 вес. % до 98 вес. % полиолефиновой композиции, пластичный пропиленовый гомополимер составляет от 1 вес. % до 12 вес. % полиолефиновой композиции и добавка, улучшающая скольжение, составляет от 0,5 вес. % до 3 вес. % полиолефиновой композиции.

12. Нетканое полотно по п. 1, где добавка, улучшающая скольжение, включает производное жирной кислоты и предпочтительно амид жирной кислоты, например эрукамид, олеамид или их комбинацию.

13. Нетканое полотно по п. 1, где волокна характеризуются величиной денье, составляющей 3 или меньше.

14. Нетканое полотно по п. 1, где нетканое полотно представляет собой полотно спанбонд.

15. Нетканое полотно по п. 1, где нетканое полотно характеризуется показателем нагрузки при продавливании шариком, составляющим 200 грамм-силы или меньше, и/или коэффициентом трения в продольном направлении, составляющим 0,885 или меньше.

16. Композиционный материал для получения впитывающих изделий, содержащий нетканое полотно по любому из пп. 1-15 и по меньшей мере один дополнительный слой.

17. Композиционный материал по п. 16, где дополнительный слой включает второе нетканое полотно, которое содержит множество волокон, полученных из второй полиолефиновой композиции, где вторая полиолефиновая композиция содержит по меньшей мере один этиленовый полимер.

18. Композиционный материал по п. 16, где нетканое полотно составляет от 20 вес. % до 80 вес. % композиционного материала, а дополнительный слой составляет от 20 вес. % до 80 вес. % композиционного материала.

19. Композиционный материал по п. 16, где дополнительный слой включает пленку.

20. Впитывающее изделие, содержащее впитывающую сердцевину, расположенную между тыльным листом и верхним листом, где тыльный лист, верхний лист или оба содержат нетканое полотно по любому из пп. 1-15.