Абсорбирующая структура и абсорбирующие изделия, содержащие абсорбирующую структуру
Изобретение относится к медицине. Описана абсорбирующая структура, имеющая смесь волокон и частиц суперабсорбента, причем частицы суперабсорбента присутствуют в структуре в количестве от 2% до 60% масс. от массы структуры, причем частицы суперабсорбента имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под низкой нагрузкой по меньшей мере приблизительно 42 г/г и выраженную в процентах удерживающую способность по меньшей мере приблизительно 80,5% под нагрузкой 0,30 фунта на кв. дюйм. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к абсорбирующей структуре, имеющей улучшенные абсорбционные свойства, и к гигиеническим абсорбирующим изделиям, таким как гигиенические прокладки, содержащим абсорбирующую структуру.
Предпосылки создания изобретения
Гигиенические абсорбирующие изделия находят широкое и разнообразное применение при поглощении и улавливании выделяемых организмом текучих сред и поддержании поверхностей тела в состоянии сухости и комфорта. Разработка материалов, обладающих высокой способностью к абсорбции жидкостей на единицу объема позволила уменьшить требуемую общую толщину гигиенических абсорбирующих изделий при одновременном получении изделий, которые менее подвержены износу. Такие изделия находят применение, например, в предназначенных для женщин защитных приспособлениях, таких как гигиенические абсорбирующие прокладки. Гигиенические прокладки, как правило, содержат верхний лист, который расположен ближе всего к поверхности тела пользователя, принимающий или транспортирующий лист с относительно открытой структурой, имеющей относительно большой объем пустот для приема текучей среды и перемещения текучей среды в абсорбирующую центральную часть, которая служит в качестве основного хранилища для жидкости, абсорбированной прокладкой, барьерный лист, который является непроницаемым для жидкости, абсорбированной в абсорбирующей центральной части, и служит в качестве защитного барьера между материалом абсорбирующей центральной части и предметом одежды пользователя. Абсорбирующая центральная часть имеет высокую способность к абсорбции жидкости по сравнению с верхним и транспортирующим листами и может быть изготовлена из таких материалов, как древесная целлюлоза, крепированная целлюлозная вата, абсорбирующие вспененные материалы и губки, полимерные волокна и полимерные гелеобразующие агенты.
Проблема, связанная со многими обычными гигиеническими абсорбирующими прокладками, заключается в обеспечении их способности удерживать абсорбированную жидкость при подвергании их воздействию механических нагрузок, которые будут приложены со стороны пользователя в процессе использования. При подвергании гигиенических прокладок такому нагружению жидкость может просочиться из абсорбирующей центральной части и вызвать повторное смачивание расположенных выше слоев, через которые жидкость исходно прошла в абсорбирующую центральную часть. Поскольку транспортирующий и покрывающий слои выполнены из материалов с малой абсорбционной способностью, жидкость, вытесненная из абсорбирующей центральной части, будет стремиться находиться рядом с поверхностью тела пользователя, что приводит к дискомфорту и возможному пачканию предметов одежды. Как правило, в абсорбирующих изделиях по известному уровню техники эту проблему решали путем использования материалов для создания тонкого гигиенического абсорбирующего изделия, в которых использовались суперабсорбенты, имеющие высокую «абсорбционную способность под нагрузкой», или AUL (absorbency under load). Для достижения высокой абсорбционной способности под нагрузкой стремятся использовать суперабсорбенты, которые имеют высокую плотность полимерной сетки, которая приводит к ограниченной собственной потенциальной абсорбционной способности (характеризуемой набуханием в свободном состоянии при отсутствии нагрузки или под очень малой нагрузкой). Это был очевидный выбор, поскольку другим решением было бы использование материала с небольшой плотностью полимерной сетки, который обладал бы очень высокой способностью к набуханию в свободном состоянии, но не обеспечивал бы очень хорошего удерживания под действием сжимающих нагрузок, и, кроме того, этот материал имеет склонность к сохранению высокого содержания остаточного мономера.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена абсорбирующая структура, содержащая смесь волокон и частиц суперабсорбента, при этом частицы суперабсорбента присутствуют в структуре в количестве от 2% до 60% масс. от массы структуры, причем частицы суперабсорбента имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под низкой нагрузкой по меньшей мере приблизительно 42 г/г и удерживающую способность в процентах по меньшей мере приблизительно 80,5% под давлением 0,30 фунта на кв. дюйм.
Краткое описание чертежей
Примеры вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой вид сверху гигиенической прокладки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом покрывающий слой гигиенической прокладки частично удален, чтобы показать абсорбирующую систему, и
фиг.2 представляет собой боковое местное сечение варианта осуществления гигиенической прокладки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
В абсорбирующей структуре, такой как гигиеническая прокладка, не каждая часть изделия находится под давлением в любой один момент времени и ни одна часть изделия не находится под давлением постоянно. Таким образом, значительно более важно, чтобы частицы суперабсорбента обладали высокой способностью к удерживанию текучей среды, то есть могли под действующим иногда давлением удерживать текучую среду, которую они абсорбировали, находясь под небольшим давлением или не находясь под давлением. Следовательно, желательно использовать на практике суперабсорбенты, которые обладают высокой абсорбционной способностью при набухании в свободном состоянии и высокой удерживающей способностью, даже если значения их абсорбционной способности под нагрузкой могут быть очень низкими. Суперабсорбенты, пригодные для использования в данном изобретении, обладают как очень высокой абсорбционной способностью при набухании в свободном состоянии, так и высокой удерживающей способностью под нагрузкой, несмотря на то, что их абсорбционная способность под нагрузкой может быть низкой. Также желательно использовать те суперабсорбенты, которые имеют низкое содержание остаточного мономера. Однако, как правило, высокая способность к набуханию в свободном состоянии связана с высоким содержанием остаточного мономера. Настоящее изобретение направлено на суперабсорбенты с высокой способностью к набуханию в свободном состоянии/высокой удерживающей способностью при содержании остаточного мономера менее 300 частей на миллион. Более точно, частицы суперабсорбента по настоящему изобретению имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под нагрузкой, превышающую 42 г/г, выраженную в процентах удерживающую способность под нагрузкой 0,3 фунта на кв. дюйм более 80,5%, предпочтительно свыше 74%. Кроме того, частицы суперабсорбента предпочтительно имеют отношение удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой (RAR - ratio of retention to absorbency under load), превышающее 1,6 при давлении 0,3 фунта на кв. дюйм и превышающее 5,0 при давлении 0,7 фунта на кв. дюйм.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на абсорбирующую структуру, содержащую смесь волокон и частиц суперабсорбента, при этом частицы суперабсорбента присутствуют в структуре в количестве от 2% до 60% масс. от массы структуры, причем частицы суперабсорбента имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под низкой нагрузкой по меньшей мере приблизительно 42 г/г и выраженную в процентах удерживающую способность по меньшей мере приблизительно 80,5% под нагрузкой 0,30 фунта на кв. дюйм. Абсорбирующая структура по настоящему изобретению пригодна для использования в различных абсорбирующих изделиях, включая гигиенические прокладки, подгузники, изделия, используемые при недержании, прокладки для ухода за больными, но абсорбирующие изделия не ограничены вышеуказанными. В целях иллюстрации будет описано использование абсорбирующей структуры в гигиенической прокладке, однако для специалистов в данной области техники очевидны возможности использования абсорбирующей структуры в других абсорбирующих изделиях.
На фиг.1 и 2 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором абсорбирующая структура применяется в используемой женщинами гигиенической прокладке 20. Гигиеническая прокладка 20 имеет основное тело 22 с первым поперечным концом 26, ограничивающим переднюю часть гигиенической прокладки, и вторым поперечным концом 28, ограничивающим заднюю часть гигиенической прокладки, и при этом расстояние между указанными концами определяет длину гигиенической прокладки. Каждый из этих концов предпочтительно выполнен дугообразным. Основное тело также имеет две проходящие в продольном направлении боковые стороны 30 и 32 прокладки, и при этом расстояние между указанными противолежащими сторонами прокладки определяет ее ширину. Гигиеническая прокладка 20 имеет продольную осевую линию 34, которая представляет собой воображаемую линию, делящую гигиеническую прокладку 20 пополам на две по существу идентичные половины. Основное тело 22 также имеет воображаемую поперечную линию 36, перпендикулярную продольной осевой линии 34.
Как изображено на фиг.2, основное тело 22 имеет многослойную структуру и предпочтительно содержит волокнистый проницаемый для текучих сред, обращенный к телу, покрывающий слой 42, абсорбирующую систему 44 и непроницаемый для текучих сред барьерный слой 50. Абсорбирующая система может быть образована из одного слоя абсорбирующего материала или, в альтернативном варианте, может быть образована в виде ламината из двух или более слоев абсорбирующего материала. В предпочтительном варианте осуществления абсорбирующая система содержит два составляющих ее слоя, а именно первый абсорбирующий слой 46 (широко известный как «транспортирующий слой») и абсорбирующую структуру 48 (широко известную как «абсорбирующая центральная часть»). В альтернативном варианте один слой, а именно абсорбирующая структура 48, может образовывать абсорбирующую систему 44. Ниже описан каждый из этих слоев.
Основное тело - покрывающий слой
Покрывающий слой 42 может быть образован из любого гибкого, проницаемого для жидкости материала, который является не раздражающим для пользователя. Пригодные проницаемые для жидкости материалы включают в себя тканые материалы, нетканые материалы, пластиковые пленки с отверстиями и т.п., но не ограничены указанными материалами. Покрывающий слой 42 предпочтительно представляет собой объемный высокосортный нетканый материал относительно низкой плотности. Покрывающий слой 42 может состоять из волокна только одного типа, такого как сложный полиэфир или полипропилен, или он может состоять из двухкомпонентных волокон, имеющих компонент с низкой температурой плавления и компонент с высокой температурой плавления. Волокна могут быть выбраны из множества натуральных и синтетических материалов, таких как найлон, сложный полиэфир, гидратцеллюлозное волокно (в сочетании с другими волокнами), хлопок, полиакрилонитрильное волокно и т.п.и их комбинации. Двухкомпонентные волокна могут быть образованы из слоя сложного полиэфира и полиэтиленовой оболочки. Использование соответствующих двухкомпонентных материалов приводит к получению плавкого нетканого материала. Примеры таких плавких материалов описаны в патенте США 4555446, выданном в 1985 г. на имя Mays. Использование плавкого материала облегчает крепление покрывающего слоя к соседнему первому абсорбирующему слою и/или к барьерному слою.
Покрывающий слой 42 предпочтительно имеет довольно высокую степень смачиваемости, несмотря на то, что отдельные волокна, образующие покрывающий слой, могут не быть особенно гидрофильными. Покрывающий материал также должен содержать большое количество относительно больших пор. Это обусловлено тем, что покрывающий слой 42 предназначен для быстрого приема выделяемой организмом текучей среды и перемещения ее от тела и места осаждения. Предпочтительно, чтобы волокна, которые образуют покрывающий слой 42, не теряли свои физические свойства в смоченном состоянии, другими словами, они не должны сплющиваться или терять свою упругость при подвергании их воздействию воды или выделяемой организмом текучей среды. Покрывающий слой 42 может быть подвергнут обработке для обеспечения возможности легкого прохода текучей среды через него. Покрывающий слой 42 также служит для быстрого перемещения текучей среды в другие слои абсорбирующей системы 44. Таким образом, покрывающий слой 42 предпочтительно является смачиваемым, гидрофильным и пористым. В том случае, когда покрывающий слой 42 состоит из синтетических гидрофобных волокон, таких как полиэфирные или двухкомпонентные волокна, покрывающий слой 42 может быть обработан поверхностно-активным веществом для придания ему заданной степени смачиваемости. В качестве альтернативного варианта осуществления можно предусмотреть образование покрывающего слоя 42 из пленки с отверстиями.
Покрывающий слой 42 может быть прикреплен, например, путем тиснения, к остальной части абсорбирующей системы 44 за счет крепления покрывающего слоя к лежащему под ним слою, чтобы способствовать перемещению текучей среды из покрывающего слоя в абсорбирующую систему. Такое крепление может быть осуществлено локально, во множестве мест или по всей поверхности контакта покрывающего слоя 42 с абсорбирующей системой 44. Приведенными в качестве примера средствами крепления покрывающего слоя к абсорбирующей системе 44 являются приклеивание и сплавление.
Основное тело - абсорбирующая система - первый абсорбирующий слой
Первый абсорбирующий слой 46, который образует часть абсорбирующей системы 44, расположен рядом с покрывающим слоем 42 с его внутренней стороны и присоединен к покрывающему слою 42. Первый абсорбирующий слой 46 представляет собой средство для приема выделяемой организмом текучей среды из покрывающего слоя 42 и удерживания ее до тех пор, пока расположенная под ним абсорбирующая структура не сможет абсорбировать текучую среду, и, следовательно, этот слой служит в качестве слоя для перемещения или приема текучей среды.
Первый абсорбирующий слой 46, предпочтительно, выполнен более плотным и имеет большую долю более мелких пор по сравнению с покрывающим слоем 42. Эти признаки позволяют первому абсорбирующему слою 46 удерживать выделяемую организмом текучую среду и отводить ее от наружной стороны покрывающего слоя 42, в результате чего предотвращается повторное смачивание текучей средой покрывающего слоя 42 и его поверхности. Однако плотность первого абсорбирующего слоя 46 предпочтительно не является такой высокой, которая могла бы предотвратить проход текучей среды через слой 46 в расположенную под ним абсорбирующую структуру 48.
Первый абсорбирующий слой 46 может состоять из волокнистых материалов, таких как древесная целлюлоза, сложный полиэфир, гидратцеллюлозное волокно или их комбинаций. В альтернативном варианте первый абсорбирующий слой 46 может состоять из неволокнистых материалов, таких как гибкий вспененный материал. В предпочтительном варианте осуществления первый абсорбирующий слой 46 состоит из волокнистых материалов и может содержать термопластичные волокна для стабилизации слоя и поддержания его структурной целостности. Первый абсорбирующий слой 46 может быть обработан поверхностно-активным веществом с одной или обеих сторон с целью повышения его смачиваемости, хотя, как правило, первый абсорбирующий слой 46 является относительно гидрофильным, и его обработка может не потребоваться. Первый абсорбирующий слой 46 предпочтительно присоединен с обеих сторон к соседним слоям, то есть к покрывающему слою 42 и к нижележащей абсорбирующей структуре 48.
Материалы, в особенности пригодные для использования в первом абсорбирующем слое 46, имеют плотность в диапазоне от приблизительно 0,04 до 0,12 г/см3, удельный вес в диапазоне от приблизительно 30 до 110 г/м2 и толщину в диапазоне от приблизительно 2 до 3 мм и в особенности толщину 2,6 мм. Примерами пригодных материалов для первого абсорбирующего слоя являются соединенная с помощью проходящего насквозь воздуха целлюлоза, продаваемая фирмой Buckeye, Мемфис, Теннесси, под обозначением VIZORB 3008, которая имеет удельный вес 110 г/м2, и VIZORB 3010, которая имеет удельный вес 90 г/м2.
Основное тело - абсорбирующая система - абсорбирующая структура
Абсорбирующая структура 48 примыкает непосредственно к первому абсорбирующему слою 46 и присоединена к нему. Как было указано выше, абсорбирующая система предпочтительно содержит как первый абсорбирующий слой, так и абсорбирующую структуру. В одном варианте осуществления абсорбирующий слой 46 имеет ширину, которая, по меньшей мере, приблизительно такая же, как ширина абсорбирующей структуры 48. В другом варианте осуществления первый абсорбирующий слой 46 имеет ширину, которая превышает ширину абсорбирующей структуры 48.
Абсорбирующая структура 48 содержит полимер со сверхвысокой абсорбционной способностью (SAP - superabsorbent polymer). В целях раскрытия настоящего изобретения термин «полимер со сверхвысокой абсорбционной способностью» (или «суперабсорбент») относится к материалам, которые способны абсорбировать выделяемые организмом текучие среды в количестве, по меньшей мере, приблизительно в 10 раз превышающем их собственную массу. Частицы полимера со сверхвысокой абсорбционной способностью по изобретению могут представлять собой неорганические или органические сетчатые гидрофильные полимеры, такие как поливиниловые спирты, полиэтиленоксиды, сшитые крахмалы, хьюаровая камедь, ксантановая камедь и т.п.Частицы могут быть в виде порошка, зерен, гранул или волокон. Предпочтительные частицы полимера со сверхвысокой абсорбционной способностью для использования в настоящем изобретении представляют собой сетчатые полиакрилаты, такие как продукт, предлагаемый фирмой Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd, Осака, Япония, под обозначением SA70N. В одном варианте осуществления абсорбирующая структура 48 представляет собой смесь целлюлозных волокон и суперабсорбента, расположенного в волокнах и среди волокон этой целлюлозной массы. В конкретном примере абсорбирующая структура 48 представляет собой материал, содержащий от приблизительно 40% масс. до приблизительно 98% масс. целлюлозных волокон и, более точно, от приблизительно 60 до приблизительно 80% масс. целлюлозных волокон. Такой материал может содержать от приблизительно 2% масс. до приблизительно 60% масс. полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью, предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 55% масс. полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью, и даже более предпочтительно от приблизительно 20 до 45% масс. полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью, и наиболее предпочтительно от приблизительно 25 до 35% масс. полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью.
Целлюлозные волокна, которые могут быть использованы в абсорбирующей структуре 48, хорошо известны в данной области техники и включают в себя древесную целлюлозу, хлопковую целлюлозу, лен и торфяной мох (сфагнум). Предпочтительна древесная целлюлоза. Целлюлоза может быть получена из древесной массы или химико-механической древесной массы, сульфитной целлюлозы, крафт-целлюлозы, из отходов после варки целлюлозы, из древесной массы с органическими растворителями и т.д. Пригодны сорта как мягкой, так и твердой древесины. Предпочтительна древесная масса из мягкой древесины. Отсутствует необходимость в обработке целлюлозных волокон химическими разрыхляющими агентами, сшивающими агентами и т.п.для использования в качестве материала для настоящего изобретения.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что композиционные структуры, содержащие описанные суперабсорбенты, могут иметь очень высокую абсорбционную способность и удерживающую способность. Кроме того, вследствие более высоких потенциальных абсорбционной способности и удерживающей способности можно ограничиться меньшим содержанием суперабсорбента, тем самым улучшая механические свойства композиционной структуры. По той же причине можно использовать композиционную структуру с меньшим общим удельным весом, что позволяет получить более тонкое изделие.
Абсорбирующая структура 48 может быть изготовлена путем использования средств для пневмоукладки. В соответствии с обычными способами изготовления, хорошо известными в данной области техники (не показанными на чертежах), целлюлозные волокна (например, древесную целлюлозу) обрабатывают путем использования молотковой дробилки с целью разделения волокон, и эти волокна могут быть смешаны с синтетическими волокнами, то есть полиэфирными волокнами, ацетатными волокнами, плавкими двухкомпонентными волокнами, целлюлозными штапельными волокнами, такими как штапельные гидратцеллюлозные волокна, и т.п. и их комбинациями. Разделенные волокна транспортируют к ряду формующих головок и смешивают с гранулами полимера со сверхвысокой абсорбционной способностью в системе смешивания. Можно управлять смешиванием и распределением волокон и гранул полимера со сверхвысокой абсорбционной способностью отдельно для каждой формующей головки. Полимер со сверхвысокой абсорбционной способностью может быть тщательно и равномерно смешан со всем материалом и распределен по всему материалу или он может содержаться только в определенных слоях за счет того, что его распределяют в заданных камерах для формования. Волокна (и полимер со сверхвысокой абсорбционной способностью) из каждой камеры для формования осаждают с помощью вакуума на проволоке для формования, тем самым образуя многослойный абсорбирующий холст. После этого используют средства для образования химических связей, термоскрепления или для образования водородных связей или их комбинации для скрепления холста. Соединение с образованием химических связей предусматривает применение связующего, предпочтительно латекса на водной основе, который распыляют или наносят в виде покрытия на поверхности холста с помощью вакуума, и после этого холст (нетканый материал) высушивают и подвергают отверждению. Термоскрепление осуществляют путем пропускания горячего воздуха через структуру, которая получена пневмоукладкой и которая содержит двухкомпонентные или другие плавкие волокна. При соединении с образованием водородных связей холст сжимают путем использования нагретых каландров для достижения заданной плотности. Скрепленный холст сматывают в рулон путем использования обычного оборудования для сматывания. Проволока для формования может быть покрыта папиросной бумагой для уменьшения потери материала. Слой папиросной бумаги может быть удален перед скреплением или включен в образуемый материал. В возможном варианте первый абсорбирующий слой 46 может быть образован в виде одного целого с абсорбирующей структурой 48 для получения составной абсорбирующей системы 44. Это может быть достигнуто путем выполнения устройства с дополнительной формующей головкой для осаждения слоя материала, предназначенного для образования первого абсорбирующего слоя 46, на абсорбирующей структуре 48 посредством пневмоукладки и перед скреплением.
Абсорбирующие материалы, полученные пневмоукладкой, как правило, имеют низкую плотность. Однако предпочтительная абсорбирующая структура 48 по настоящему изобретению представляет собой структуру, скрепленную с помощью каландров до высокой плотности, и в конкретном примере имеет плотность, превышающую приблизительно 0,25 г/см3. В частности, абсорбирующая структура 48 может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,25 г/см3 до приблизительно 0,50 г/см3. Более точно, плотность составляет от приблизительно 0,25 г/см3 до приблизительно 0,40 г/см3, и даже более точно от приблизительно 0,25 г/см3 до приблизительно 0,35 г/см3.
Удельный вес получаемой абсорбирующей структуры 48 может находиться в широком диапазоне. Абсорбирующая структура 48 может иметь удельный вес в диапазоне от приблизительно 100 г/м2 до приблизительно 700 г/м2. В конкретном примере удельный вес находится в диапазоне от приблизительно 150 г/м2 до приблизительно 400 г/м2. Предпочтительно удельный вес находится в диапазоне от приблизительно 180 г/м2 до приблизительно 350 г/м2 и более предпочтительно до приблизительно 200 г/м2.
Первый абсорбирующий слой 46 служит для быстрой абсорбции и удерживания текучей среды, которая затем более медленно абсорбируется абсорбирующей структурой 48. Первый абсорбирующий слой, имеющий относительно открытую пористую структуру, легко абсорбирует и распределяет жидкость в поперечном направлении внутри своего объема и обеспечивает быстрое перемещение жидкости к принимающей поверхности абсорбирующей центральной части. В свою очередь, абсорбирующая центральная часть, имеющая структуру с относительно меньшими порами по сравнению с первым абсорбирующим слоем, обладает хорошим капиллярным действием, которое обеспечивает эффективное втягивание жидкости в объем этой части из первого абсорбирующего слоя. Как только жидкость будет абсорбирована полимером со сверхвысокой абсорбционной способностью, последующее приложение давления не сможет вызвать выделения жидкости. Следовательно, жидкость, абсорбированная суперабсорбентом, оказывается «захваченной». Одновременно сила, с которой абсорбирующая структура втягивает жидкость из первого абсорбирующего слоя, помогает уменьшить долю жидкости, удерживаемой в первом абсорбирующем слое, в результате чего уменьшается количество жидкости, которая возвращается к покрывающему слою при подвергании прокладки воздействию механических нагрузок. Кроме того, первый абсорбирующий слой имеет относительно высокую капиллярность, так что любая концентрация жидкости в первом абсорбирующем слое, возникшая из-за механического нагружения, может быть перераспределена внутри материала для уменьшения концентрации жидкости, что снова приводит к уменьшению количества жидкости, которая может вернуться к покрывающему слою.
Основное тело - барьерный слой
Под абсорбирующей системой 44 расположен барьерный слой 50, содержащий непроницаемый для жидкости пленочный материал с тем, чтобы предотвратить выход жидкости, которая захвачена в абсорбирующей системе 44, из гигиенической прокладки и пачкание предмета нижнего белья пользователя. Барьерный слой 50 предпочтительно образован из полимерной пленки, хотя он может быть образован из непроницаемого для жидкости, воздухопроницаемого материала, такого как обработанные репеллентом, нетканые или микропористые пленки или вспененные материалы.
Покрывающий слой 42 и барьерный слой 50 соединяют вдоль их краевых частей с тем, чтобы образовать ограждающее или фланцевое герметичное соединение, которое позволяет образовать единое абсорбирующее изделие и удерживать абсорбирующую систему 44 внутри. Соединение может быть выполнено с помощью клеев, термоскрепления, ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, механического обжатия и комбинаций этих способов. Линия периферийного герметичного соединения показана на фиг.1 ссылочным номером 52.
Крылышки
Крылышко 38, 40 выступает в поперечном направлении наружу соответственно от каждой из продольных боковых сторон 30, 32. Крылышки 38, 40 имеют форму равнобедренной трапеции с верхней стороной, примыкающей к продольной боковой стороне прокладки, и основанием на дальнем конце. Крылышки 38 и 40 предпочтительно выполнены в виде выступающих частей покрывающего слоя 42 и барьерного слоя 50, образующих одно целое с этими слоями. Эти образующие одно целое с указанными слоями выступающие части соединены друг с другом с образованием герметичного соединения вдоль их краевых частей с помощью клеев, термоскрепления, ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, механического обжатия и комбинаций этих способов. Наиболее предпочтительно, если такое соединение образуют в то же время, когда покрывающий слой 42 и барьерный слой 50 присоединяют друг к другу для схватывания абсорбирующей системы 44. В альтернативном варианте крылышки могут содержать абсорбирующий материал между выступающими частями покрывающего слоя и барьерного слоя. Такой абсорбирующий материал может представлять собой выступающую часть первого абсорбирующего слоя 46, абсорбирующей структуры 48 или обоих этих элементов.
Клеящая система
Как показано на фиг.2 и 3, для повышения устойчивости гигиенической прокладки обращенная к предмету одежды поверхность барьерного слоя снабжена клеящим веществом 58, предназначенным для крепления к предмету нижнего белья или для позиционирования относительно него, при этом указанное клеящее вещество, как правило, представляет собой термоплавкий безрастворный клей, способный создавать временное соединение с материалом предмета нижнего белья. Пригодный материал представляет собой состав, обозначенный HL-1491 XZP, поставляемый на рынок фирмой Н.В.Fuller Canada, Торонто, Онтарио, Канада. Позиционирующее клеящее вещество 58 может быть нанесено на обращенную к предмету одежды поверхность барьерного слоя 50 в виде различных рисунков, включая полное покрытие клеящим веществом, параллельные продольные линии, линию клеящего вещества, проходящую по периметру структуры, поперечные линии клеящего вещества.
Полоска съемной бумаги 82 (показанная только на фиг.3) закрывает позиционирующее клеящее вещество 58 до того, как прокладка будет использована, чтобы предотвратить нежелательное прилипание прокладки к самой себе или к посторонним предметам. Съемная бумага имеет обычную структуру (например, может быть получена из древесной небеленой сульфатной целлюлозы мокрого формования, покрытой силиконом), и пригодные сорта бумаги поставляет фирма Tekkote Corporation (Leonia, Нью-Джерси, США), и они имеют обозначение FRASER 30#/61629.
Каналы
В предпочтительном варианте осуществления гигиеническая прокладка выполнена, по меньшей мере, с одним и предпочтительно с более чем одним каналом, предназначенным для направления жидкости вдоль канала (или каналов) для последующей абсорбции ее первым абсорбирующим слоем. Каналы образованы путем выдавливания и уплотнения одной или более зон прокладки. Было установлено, что выполнение каналов рядом с покрывающим слоем позволяет жидкости быстро перемещаться по прокладке, так что различные зоны первого абсорбирующего слоя эффективно абсорбируют жидкость параллельно, и существенно способствует снижению способности к повторному смачиванию. Это гарантирует то, что жидкость будет находиться на большей части площади поверхности абсорбирующей структуры, что повышает эффективность абсорбирующей структуры при втягивании жидкости из первого абсорбирующего слоя. Предпочтительно прокладка имеет множество удлиненных каналов, образованных в ней, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга и выполнены с такой конфигурацией, чтобы жидкость могла проходить в поперечном направлении по обращенной к телу поверхности прокладки или рядом с частью обращенной к телу поверхности прокладки в сторону от зоны исходного осаждения. Прокладка может быть выполнена с одним каналом или с множеством каналов, например, проходящих вдоль или параллельно продольной оси вдоль длины прокладки, под углом к продольной оси, например, от одной боковой стороны прокладки к другой, или по существу перпендикулярно продольной оси. Канал(ы) может (могут) иметь любую форму, которая может быть выбрана в соответствии с конкретным случаем применения, например, каналы могут быть линейными, дугообразными или иметь змеевидную конфигурацию или «смесь» данных конфигураций, а также другие формы, включая спиральную и зигзагообразную форму.
В одном варианте осуществления прокладка имеет множество отдельных каналов, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга и пересекают друг друга. Пример такого варианта осуществления показан на фиг.1. Как показано на фиг.1, прокладка 20 выполнена с множеством дугообразных каналов 10, которые проходят по существу под углом к продольной осевой линии 34 от одной половины поверхности прокладки, образованной посредством осевой линии 34, до другой половины. Такая конфигурация обеспечивает эффективное перемещение жидкости одновременно вдоль длины и по ширине прокладки. Каналы могут быть образованы в покрывающем слое и/или в первом абсорбирующем слое. Каналы предпочтительно могут быть образованы путем приложения локализованного давления к материалу, как, например, происходит при тиснении. Приложение давления вызывает уплотнение материала, который образует днище канала, делая его менее проницаемым для жидкости и тем самым обеспечивая увеличение расстояния, которое может пройти жидкость перед ее абсорбцией. Первый абсорбирующий (транспортирующий) слой предпочтительно выполнен с относительно большой толщиной по сравнению с другими слоями прокладки, что позволяет образовать сравнительно глубокие каналы. Предпочтительно участки транспортирующего слоя, расположенные рядом с каналом в поперечном направлении, остаются сравнительно толстыми и сохраняют свою первоначальную структуру с относительно открытыми порами, что позволяет эффективно втягивать жидкость из канала. Предпочтительно, если транспортирующий слой содержит термопластичные волокна. Наличие термопластичных волокон способствует образованию стабильного и постоянного канала, когда термопластичные волокна подвергают нагреву. При подаче тепла термопластичные волокна стремятся к сплавлению друг с другом с образованием более жесткой структуры, так что первоначальная форма каналов сохраняется в процессе использования и с течением времени. Подвод тепла может быть рациональным образом объединен с процессом выдавливания (тиснения).
Способ изготовления
Описанный выше вариант осуществления гигиенической прокладки 20 изготавливают обычным образом в соответствии с традиционными способами. В частности, создают ламинированную структуру, иногда называемую в данной области техники холстом. Ламинированная структура содержит материалы, из которых будет образована прокладка и которые имеют некоторую протяженность. Другими словами, ламинированная структура содержит следующие слои материалов, перечисленные в порядке их расположения сверху вниз: имеющий некоторую протяженность материал покрывающего слоя; имеющий некоторую протяженность материал первого абсорбирующего слоя; имеющий некоторую протяженность материал абсорбирующей структуры (изготовленной, как описано выше) и, в завершение, имеющий некоторую протяженность материал барьерного слоя. Некоторые из материалов необязательно должны проходить непрерывно внутри ламинированной структуры, и в таком случае их располагают друг относительно друга точно в таких местах, которые они будут занимать в готовых изделиях. После этого материал покрывающего слоя и материал барьерного слоя соединяют вместе путем приложения давления в соответствующих местах и образуют то, что представляет собой периферийное герметичное соединение [шов]. (Герметичное соединение также может быть образовано посредством термоскрепления, ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, механического обжатия и т.п.и с помощью комбинаций этих способов.) Структуру с герметичным соединением затем отрезают с помощью обычных средств (то есть посредством высечки, отрезки струей текучей среды или с помощью лазера) от холста для получения отдельного изделия.
Как указано выше, один или более каналов могут быть образованы рядом с обращенной к телу поверхностью прокладки, и канал(ы) может (могут) быть образован(ы), например, путем выдавливания. Канал(ы) может (могут) быть образован(ы) другими способами, включая вырезание, выемку материала, травление, формование и обработку щелочью, а также другими способами, известными специалистам в данной области техники. При использовании выдавливания способ может предусматривать пропускание гигиенической прокладки между парой валиков, в которой один из валиков имеет выступы, конфигурация которых соответствует заданному рисунку выдавливания. Выступы обеспечивают локальное сдавливание и уплотнение материала и могут быть приложены к покрывающему слою, абсорбирующей системе (в частности, к первому абсорбирующему слою) или к комбинации из двух элементов. Величина сдавливающего усилия, приложенного во время операции тиснения, зависит от типа материала и его физической целостности. Нахождение оптимальных условий выполнения процесса в соответствии с конкретным случаем применения - это задача в рамках компетенции специалиста в данной области техники. По существу давление при тиснении должно быть выбрано таким, чтобы обеспечить достаточное локальное уплотнение материала для образования каналов, но не таким большим, которое могло бы вызвать разрезание материала. Как указано выше, материал также может быть нагрет, и это может быть выполнено рациональным образом за счет нагрева валиков для тиснения. Для образования канала(ов) также может быть использовано тиснение посредством ультразвука.
Тиснение предпочтительно способствует удерживанию различных слоев гигиенической прокладки вместе и снижает вероятность отделения покрывающего слоя или барьерного слоя от соседних слоев или ослабления их соединения при сгибании гигиенической прокладки. Предпочтительно прокладку подвергают тиснению с образованием тисненых (выдавленных) элементов с постоянными интервалами на большей части и предпочтительно на всей ее поверхности.
После этого позиционирующее клеящее вещество наносят на барьерный слой в соответствующих местах, и съемную бумагу накладывают, чтобы закрыть позиционирующий клей. В альтернативном варианте позиционирующий клей или позиционирующий клей и съемная бумага могут быть нанесены на холст перед отрезкой отдельных изделий от него.
Пример
Выбранные порошки суперабсорбентов были исследованы для определения абсорбционной способности под низкой нагрузкой, удерживающей способности, и отношения удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой определяли следующим образом.
Порошок был предварительно просеян для сохранения только тех частиц, которые удерживались на верхней поверхности стандартной сетки с номером сита 100 (число отверстий на линейный дюйм) по стандарту США.
Устройство, использованное при исследовании, состояло из полого плексигласового цилиндра с внутренним диаметром 1 дюйм и металлической сеткой с номером сита 100, закрывающей один конец, при этом другой конец был открытым.
0,10 г порошка помещали в цилиндр с распределением его как можно более равномерно на сетке.
Устройство устанавливали на верхнюю поверхность испытательной камеры с множеством отверстий, которая представляла собой часть системы для гравиметрического определения абсорбционной способности: фильтровальная бумага GF/A закрывала отверстия, создавая пористую среду для пропускания жидкости для проведения испытания. Испытательную камеру поднимали так, чтобы фильтровальная камера находилась на 1 см выше уровня текучей среды в резервуаре. Текучая среда для испытаний представляла собой 0,9%-ный солевой раствор.
«Абсорбционная способность при набухании в свободном состоянии» определяется как абсорбционная способность под ограниченной нагрузкой 0,01 фунта на кв. дюйм (описание испытательного устройства см. в патенте США 5601542, выданном на имя Melius, который полностью включен в данную заявку путем ссылки). Плексигласовый диск массой 4,4 г, обработанный таким образом, что он может быть установлен в цилиндре по плотной посадке, но при этом не происходит заедания, установили сверху на распределенном порошке для создания давления 0,01 фунта на кв. дюйм. Испытание для определения абсорбционной способности при набухании в свободном состоянии проводили в течение часа для того, чтобы все суперабсорбенты могли достичь их абсорбционной емкости в состоянии равновесия. Абсорбционную способность при набухании в свободном состоянии определяли в граммах поглощенной текучей среды на один грамм сухого суперабсорбента.
Удерживающую способность определяли на том же образце после достижения абсорбционной емкости при набухании в свободном состоянии: груз устанавливали на верхнюю поверхность диска массой 4,4 г для приложения заданного давления (или 100 г для давления 0,3 фунта на кв. дюйм, или 250 г для давления 0,73 фунта на кв. дюйм) и удерживали его там до тех пор, пока не было достигнуто новое состояние равновесия, как правило, от 15 до 30 минут. Количество текучей среды, удержанной образцом, определяли в граммах удержанной текучей среды на 1 г сухого суперабсорбента.
В испытании, предназначенном для определения абсорбционной способности под нагрузкой, соответствующий груз устанавливали на верхней поверхности заглушки в начале испытания. Содержание влаги, указанное производителем для каждого приведенного материала, определяло сухое состояние образцов. Образцы не подвергали сушке для испытания. Подвергнутыми испытанию суперабсорбентами были суперабсорбенты J-550, SA-60N тип 2, SA-65N, SA-70N, SA-70S, 10-SH, промышленно изготавливаемые фирмой Sumitomo, суперабсорбент IM-1000A, промышленно изготавливаемый фирмой Sanyo Corporation, изолированные порошки полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью из подгузников HUGGIES®, промышленно изготавливаемых фирмой Kimberly-Clark, и изолированные порошки полимеров со сверхвысокой абсорбционной способностью из подгузников PAMPERS®, которые промышленно изготавливает фирма Procter & Gamble.
Данные приведены в таблице I; отношения удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой приведены в двух столбцах справа. Данные дополнительного анализа выраженной в процентах удерживающей способности приведены в таблице II.
Можно видеть, что наиболее достойным внимания суперабсорбентом был IM-1000A. Несмотря на то, что абсорбционная способность под нагрузкой была низкой, его способность к удерживанию уже абсорбированной текучей среды была поразительно высокой. В таблице I в двух столбцах справа приведено отношение удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой. В таблице II приведенные проценты представляют собой «выраженную в процентах удерживающую способность», то есть удерживающую способность, деленную на способность к набуханию в свободном состоянии, при этом данные по удерживающей способности взяты из таблицы I.
Изделия и способы по настоящему изобретению в случае их применения для гигиенических и медико-санитарных нужд могут быть реализованы с помощью любых способов и технологий, применяемых в области изготовления гигиенических защитных приспособлений, приспособлений, используемых при недержании, медицинских и абсорбирующих приспособлений, которые в настоящее время известны специалистам в данной области техники. Таким образом, предусмотрено, что настоящая заявка охватывает модификации и варианты данного изобретения при условии, что они находятся в рамках объема приложенных пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.
1. Абсорбирующая структура, содержащая смесь волокон и частиц суперабсорбента, в которой частицы суперабсорбента присутствуют в структуре в количестве от 2 д 60% от массы структуры, причем частицы суперабсорбента имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под низкой нагрузкой по меньшей мере приблизительно 42 г/г и удерживающую способность по меньшей мере приблизительно 80,5% под нагрузкой 0,30 фунта на кв. дюйм.
2. Абсорбирующая структура по п.1, в которой частицы суперабсорбента имеют удерживающую способность по меньшей мере приблизительно 74% под нагрузкой 0,70 фунта на кв. дюйм.
3. Абсорбирующая структура по п.1, в которой частицы суперабсорбента имеют отношение удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой 0,30 фунта на кв. дюйм, составляющее по меньшей мере приблизительно 1,60.
4. Абсорбирующая структура по п.1, в которой частицы суперабсорбента имеют отношение удерживающей способности к абсорбционной способности под нагрузкой 0,70 фунта на кв. дюйм, составляющее по меньшей мере приблизительно 5,00.
5. Абсорбирующее изделие, имеющее абсорбирующую структуру по п.1, причем абсорбирующее изделие выбирают из группы, состоящей из гигиенических прокладок, подгузников, изделий, используемых при недержании, и прокладок для ухода за больными.
6. Гигиеническая прокладка, приспособленная для ношения в промежностной части предмета нижнего белья, причем указанная прокладка имеет центральную абсорбирующую зону, содержащую проницаемый для текучих сред, обращенный к телу покрывающий слой, не проницаемый для текучих сред, обращенный к предмету одежды барьерный слой и абсорбирующую систему, при этом указанная центральная абсорбирующая зона имеет абсорбирующую структуру, содержащую смесь волокон и частиц суперабсорбента, в которой частицы суперабсорбента присутствуют в структуре в количестве от 2 до 60% от массы структуры, причем частицы суперабсорбента имеют содержание остаточного мономера менее 300 частей на миллион, абсорбционную способность под низкой нагрузкой по меньшей мере приблизительно 42 г/г и удерживающую способность по меньшей мере приблизительно 80,5% под нагрузкой 0,30 фунта на кв. дюйм.
7. Гигиеническая прокладка по п.6, в которой указанная абсорбирующая структура имеет толщину от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,5 мм.
8. Гигиеническая прокладка по п.6, в которой дополнительно имеется пара гибких крылышек, причем каждое крылышко проходит в боковом направлении от продольной боковой стороны центральной абсорбирующей зоны.
9. Гигиеническая прокладка по п.6, в которой дополнительно имеются каналы, полученные выдавливанием.
