Впитывающее изделие, включающее в себя упругий впитывающий композиционный материал
Настоящее изобретение относится к впитывающим композиционным материалам и впитывающим изделиям, изготовленным из впитывающих композиционных материалов. Впитывающее изделие содержит проницаемый для жидкости поверхностный слой; непроницаемый для жидкости барьерный слой и впитывающий композиционный материал, расположенный между поверхностным и барьерным слоями; в котором впитывающий композиционный материал состоит из волокнистого материала, включающего в себя множество отдельных волокон, которые образуют волокнистую основу, и связывающего вещества, присутствующего в количестве от около 20% до около 60% по массе волокнистого материала, имеющего противоположные верхнюю и нижнюю поверхности, суперабсорбирующего полимера, диспергированного в волокнистой основе и расположенного возле верхней поверхности волокнистого материала, и впитывающей смеси, содержащей суперабсорбирующий полимер и клей. 21 з.п. ф-лы, 14 ил.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение главным образом относится к впитывающему композиционному материалу и впитывающим изделиям, включающим впитывающий композиционный материал. Более конкретно, настоящее изобретение относится к впитывающему композиционному материалу для использования в гигиенических впитывающих изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, подгузники, впитывающие изделия при недержании мочи у взрослых и т.п.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хорошо известны упругие, эластичные нетканые материалы, которые являются неткаными материалами, обладающими высокой степенью упругости и способностью сохранять свою форму как в сухом, так и во влажном состоянии. Кроме того, хорошо известно, что такие упругие, эластичные нетканые материалы могут быть использованы в таких одноразовых гигиенических изделиях, как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, тампоны, подгузники, впитывающие изделия при недержании мочи у взрослых и т.п. Очевидным преимуществом упругих, эластичных нетканых материалов является то, что такие материалы могут быть очень комфортными для пользователя таких одноразовых гигиенических продуктов, поскольку упругие, эластичные нетканые материалы, как правило, способны соответствовать форме и движениям тела пользователя во время их использования.
Проблема упругих, эластичных нетканых материалов связана с упругостью данных материалов (т.е. их низкой плотностью), поскольку эти материалы не обладают выраженными впитывающими свойствами. Кроме того, такие материалы должны демонстрировать плохую способность к повторному намоканию. То есть такие материалы могут высвобождать или “восстанавливать” жидкость при воздействии внешнего давления.
В связи с вышеизложенным существует потребность в поглощающих композиционных материалах, которые включают исключительно эластичные, мягкие, комфортные нетканые материалы, и одновременно обладают превосходными характеристиками по удерживанию жидкости.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В связи с вышеизложенным настоящее изобретение представляет собой впитывающее изделие, включающее проницаемый для жидкости поверхностный слой, непроницаемый для жидкости барьерный слой и впитывающий композиционный материал, расположенный между поверхностным и барьерным слоем, где впитывающий композиционный материал включает в себя волокнистый материал, состоящий из множества отдельных волокон, образующих волокнистую основу, и связывающего вещества, присутствующего в количестве от около 20% до около 60% по массе волокнистого материала, волокнистый материал имеет первую и вторую противоположные поверхности, суперабсорбирующий полимер, диспергированный в волокнистой основе, и впитывающую смесь, расположенную возле первой поверхности волокнистого материала, впитывающая смесь включает в себя суперабсорбирующий полимер и клейкое вещество.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Примеры вариантов реализации настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на фигуры, а именно:
Фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе впитывающего композиционного материала в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой схематический вид аппарата для изготовления впитывающего композиционного материала, показанного на Фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе впитывающего композиционного материала в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 представляет собой схематический вид аппарата для изготовления впитывающего композиционного материала, показанного на Фиг. 3;
Фиг. 5 представляет собой схематический вид выделенной части аппарата, показанного на Фиг. 4, на которой изображена использующаяся в аппарате игла, верхняя поверхность волокнистого материала и впитывающие волокна, расположенные на верхней поверхности волокнистого материала;
Фиг. 6 представляет собой подробный вид выделенной части иглы, показанной на Фиг. 5;
Фиг. 7-10 изображают, каким образом игла вкрапляет впитывающие волокна в волокнистый материал;
Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе впитывающего изделия в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 12 представляет собой развернутый вид в перспективе изделия, показанного на фиг. 1, на которой показаны слои, из которых состоит данное изделие;
Фиг. 13 представляет собой вид в разрезе по линии x-x на Фиг. 11, показывающей один вариант осуществления впитывающего изделия, показанного на фиг. 11;
Фиг. 14 представляет собой вид в разрезе по линии x-x на Фиг. 11, показывающей альтернативный вариант осуществления впитывающего изделия, показанного на Фиг. 11.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к впитывающему композиционному материалу для использования в одноразовых впитывающих изделиях, таких как гигиенические прокладки, ежедневные прокладки, впитывающие изделия при недержании мочи и другие одноразовые гигиенические впитывающие изделия, прилегающие при ношении к телу пользователя. Хотя в соответствии с настоящим изобретением впитывающий композиционный материал будет здесь описываться со ссылкой на гигиенические прокладки, этот впитывающий композиционный материал может быть использован для изготовления других одноразовых гигиенических впитывающих изделий.
В соответствии с настоящим изобретением впитывающий композиционный материал, который подробно описывается ниже, структурирован и расположен таким образом, чтобы он мог обеспечивать превосходные впитывающие свойства и в то же время мог быть упругим. Используемый здесь термин "упругий" означает, что впитывающий композиционный материал стремится к восстановлению своей исходной формы как в сухом, так и во влажном состоянии, и при приложении сжимающей силы стремится принять свою исходную форму после прекращения действия этой силы. В соответствии с настоящим изобретением впитывающие изделия включают в себя изобретенный тонкий, упругий в направлениях x, y и z впитывающий композиционный материал, который обладает превосходными возможностями для удерживания жидкости. Используемое здесь выражение “упругий в направлениях x, y и z” означает, что впитывающее изделие обладает упругими свойствами в поперечном направлении, в продольном направлении и распространяющиеся по всему изделию.
Со ссылкой на Фиг. 1, Фиг. 1 показывает вид в разрезе впитывающего композиционного материала 10 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как было показано, впитывающий композиционный материал 10 включает, в частности волокнистый материал 12, состоящий из множества отдельных волокон 14, которые формируют волокнистую основу 16. Волокнистый материал 12 обычно имеет верхнюю (или первую) поверхность 18 и противоположную нижнюю (или вторую) поверхность 20.
Предпочтительно, чтобы волокнистый материал 12 был изготовлен из волокнистого нетканого материала, созданного по известным методикам производства нетканых материалов, таких как устройства для укладки ватки, процессы с использованием кардной ленты и окантовывания и процессы соединения материалов смолами и клеями. Предпочтительно, чтобы нетканый материал был нетканым материалом с плотной набивкой. В частности, предпочтительно, чтобы нетканый материал имел плотность менее 0,05 г/см3, более предпочтительно - от около 0,01 г/см3 до 0,03 г/см3. Отдельные волокна 14, образующие волокнистый нетканый материал, могут быть выбраны из синтетических невпитывающих волокон, которые могут быть или могут не быть смачиваемыми. Конкретные виды волокон включают, но не ограничиваются, полиэстром, нейлоном, сополиэстром, полиэтиленом, полипропиленом, полимолочной кислотой и двухкомпонентными волокнами, включающими эти вещества. Конечно, волокнистые нетканые материалы могут быть образованы как из одного невпитывающего вида перечисленных выше волокон, так и, в противном случае, могут быть образованы из смеси перечисленных выше видов волокон.
Поверхности невпитывающих волокон 14, образующих волокнистый материал 12, могут быть приданы смачивающие свойства соответствующей поверхностной обработки волокон, такой как обработка поверхностно-активными веществами и т.п. Предпочтительно, чтобы волокнистый материал 12 дополнительно включал в себя связывающее вещество, такое как связующий латекс. Предпочтительно, чтобы связывающее вещество присутствовало в волокнистом материале 12 в количестве, которое бы составляло от около 20% по массе до около 60% по массе волокнистого материала 12. Предпочтительно, чтобы отдельные волокна 14, образующие волокнистый материал, имели денье в диапазоне от около 5 до около 25, более предпочтительно - от около 6 до около 10. Предпочтительно, чтобы каждое из волокон 14, образующих волокнистый материал, имело диаметр в диапазоне от 11 мкм до 100 мкм. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения волокнистый материал 12 вообще не содержит целлюлозных материалов.
Предпочтительно, чтобы волокнистый материал 12 имел основную массу в диапазоне от около 50 г/м2 до около 150 г/м2, предпочтительно от около 60 г/м2 до около 90 г/м2 (включая связующее вещество). Предпочтительно, чтобы волокнистый материал 12 имел толщину от около 2 мм до около 6 мм, измеренную при помощи микрометра Ames (Ames Waltman Mass., модель ADP1132, 175 г на 2,86 см (1 1/8”) фута = 2,65 кПа (0,384 фунта на квадратный дюйм)). Волокнистый материал 12, который особенно подходит для использования в настоящем изобретении, является материалом, изготовленным из полотна, на которое в случайном порядке с обоих сторон было распылено связующее вещество и которое имеет основную массу 86 г/м2, образовано из 100% полиэстровых нитей 6 денье, имеющих толщину около 3 мм и включающих около 40% связующего латекса по массе; это полотно доступно в продаже под товарным кодом SCN09-038 компании Kem-Wove, Inc., Шарлотт, Северная Каролина.
Как показано на Фиг. 1, впитывающий композиционный материал 10 дополнительно содержит суперабсорбирующий полимер 22, диспергированный в волокнистой основе 16. Предпочтительно, чтобы суперабсорбирующий полимер 22 присутствовал в волокнистом материале 12 в количестве, составляющем от около 100% до около 150% по массе волокнистого материала 12, т.е. от около 80 г/м2 до около 120 г/м2.
В рамках настоящего изобретения термин «суперабсорбирующий полимер» (или SAP) относится к материалам, которые способны впитывать и удерживать физиологическую жидкость весом, по меньшей мере, в 10 раз превосходящим собственный, при давлении 3,4 кПа (45 фунт/кв. дюйм). Частицы суперабсорбирующего полимера в настоящем изобретении могут являться неорганическими или органическими сшитыми гидрофильными полимерами, такими как поливиниловые спирты, полиэтиленоксиды, сшитые крахмалы, гуаровая смола, ксантановая смола и т.п. Частицы могут быть в форме порошка, зерен, гранул или нитей. Предпочтительными частицами суперабсорбирующего полимера, используемого в настоящем изобретении, являются сшитые полиакрилаты, такие как продукты, предлагаемые компанией Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., Осака, Япония, под названием SA70 и BA40B. Суперабсорбирующий полимер 22, присутствующий во впитывающем композиционном материале 10, может содержать один суперабсорбент, такой как SA70, или, наоборот, суперабсорбирующий полимер 22 может содержать смесь суперабсорбирующих полимеров, таких как смесь SA70 и BA40B. Кроме того, различные суперабсорбирующие полимеры могут быть расположены в виде последовательности слоев, например полимер с большей скоростью впитывания, BA40B, может быть расположен над SA70.
Снова возвращаясь к Фиг. 1, впитывающий композиционный материал 10 может дополнительно содержать впитывающую смесь 24, расположенную возле верхней поверхности 18 волокнистого материала 12. Впитывающая смесь 24 включает суперабсорбирующий полимер 26 и клейкое вещество 28. Предпочтительно, чтобы впитывающая смесь 24 состояла из смеси суперабсорбирующего полимера 26 и клейкого вещества 28. Предпочтительно, чтобы смесь 24 включала в себя от около 90% до около 98% суперабсорбента и от около 10% до около 2% клейкого вещества по массе. Предпочтительные для использования суперабсорбенты включают Sumitomo SA70 и Sumitomo BA40B, которые поставляются на рынок компанией Sumitomo Seika Chemicals, Co., Ltd., Осака, Япония. Предпочтительно, чтобы в качестве адгезива в смеси 24 использовался термоплавкий клей. Особенно подходящим клейким веществом является термоплавкий клей HB Fuller NW1023, который поставляется на рынок компанией HB Fuller Company, Сент-Пол, Миннесота. Предпочтительно, чтобы смесь 24 наносилась в качестве добавки на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12 в количестве от около 80 г/м2 до 100 г/м2. Это количество добавки к смеси 24 составляет от около 100% до 150% по массе волокнистого материала 12.
Вместо описанной выше впитывающей смеси 24 в противном случае на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12 может быть нанесен одиночный слой клея. В таком варианте осуществления настоящего изобретения клейкое вещество не будет обеспечивать дополнительную впитывающую способность композиционного материала 10 и скорее будет просто способствовать предотвращению "высыпания" суперабсорбирующего полимера 22 из волокнистой основы 16.
Снова обращаясь к Фиг. 1, впитывающий композиционный материал 10 дополнительно включает стабилизирующий слой суперабсорбента 30. Как показано на Фиг. 1, стабилизирующий слой суперабсорбента 30 расположен возле верхней поверхности 32 смеси 24 и удерживается на месте при помощи смеси 24. Функция стабилизирующего слоя суперабсорбента 30 заключается в предотвращении "высыпания" суперабсорбирующего полимера 22 из волокнистой основы 16.
Стабилизирующий слой суперабсорбента 30 также может быть приспособлен для впитывания жидкости в поперечном и продольном направлении композиционным материалом 10, поскольку композиционный материал 10 может в полной мере использовать свои впитывающие свойства.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения стабилизирующий слой суперабсорбента 30 может состоять из ткани, полученной гидравлическим холстоформированием, с основной массой в диапазоне от около 10 г/м2 до около 20 г/м2, такой как ткань, полученная гидравлическим холстоформированием с основной массой 17 г/м2, имеющаяся в продаже под названием Little Rapids type 2004 wetlaid tissue, Little Rapids Corp., Грин Бэй, Висконсин.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения стабилизирующий слой суперабсорбента 30 может состоять из волокнистого материала, включающего в себя целлюлозные древесные волокна, волокна полиэстра, вискозные волокна или их комбинации. Стабилизирующий слой суперабсорбента 30 может также содержать термопластические волокна для своей стабилизации и поддержания структурной целостности. Примерами материалов, которые подходят для стабилизирующего слоя суперабсорбента 30, являются воздухопроницаемая связанная целлюлоза, поставляемая компанией Buckeye Technologies, Inc., Мемфис, Теннеси, под названием Vizorb 3008, которая имеет основную массу 100 г/м2, и Vizorb 3010, которая имеет основную массу 90 г/м2.
Другим примером материала, который подходит для стабилизирующего слоя суперабсорбента 30, является описанный тип материалов суховоздушного формирования, поставляемый на рынок компанией EAM Corporation, Джессап, Джорджия, под названием Novathin. При использовании каландрированных материалов суховоздушного формования в качестве стабилизирующего слоя суперабсорбента 30 такие материалы предпочтительно должны иметь основную массу в диапазоне от около 40 г/м2 до около 90 г/м2. Предпочтительно, чтобы стабилизирующий слой суперабсорбента 30 не содержал суперабсорбирующих полимеров.
Другим примером материалов, которые подходят для стабилизирующего слоя суперабсорбента 30, являются имеющиеся на рынке материалы для бумажных полотенец.
Метод изготовления впитывающего композиционного материала 10 будет описываться со ссылкой на Фиг. 2, которая содержит схематическое изображение аппарата 40 для изготовления впитывающего композиционного материала 10. Как показано на Фиг. 2, полотно волокнистого материала 12 подается с рулона 42 и переносится в продольном направлении множеством рулонов 44, 46 и 48 к устройству нанесения суперабсорбента 50. Устройство нанесения суперабсорбента 50 содержит измерительное устройство 52, структурированное и расположенное для нанесения выбранного количества суперабсорбирующего полимера 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Измерительные устройства для нанесения определенных веществ на субстрат хорошо известны специалистам в данной области. Конечно, любые подходящие средства, известные специалистам в данной области, такие как фильера с подачей вещества под давлением, щеточный дозирующий валик и т.п., могут быть использованы для нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. После того как суперабсорбирующий полимерный материал 22 будет нанесен на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12, волокнистый материал 12 перемещается через высокочастотный вибратор 54, функция которого заключается в механическом нагнетании суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую основу 16 волокнистого материала 12. В другом случае вакуум, расположенный под нижней поверхностью 20 волокнистого материала 12, может быть использован для всасывания суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую основу 16.
После этого волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении при помощи множества валиков 56, 58 и 60 к устройству для нанесения впитывающей смеси 62. Устройство для нанесения впитывающей смеси 62 включает измерительное устройство 64 для поточного нанесения суперабсорбирующего полимера 26 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12.Устройство для нанесения впитывающей смеси 62 дополнительно содержит аппликатор для нанесения термоплавкого клея 66, который обращен к волокнистому материалу 12 и приспособлен для поточного нанесения клея 28 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Предпочтительно, чтобы поток клея 28 и поток суперабсорбирующего полимера 26 смешивались в воздухе, тем самым образуя впитывающую смесь 24, после чего впитывающая смесь 24 распределяется по верхней поверхности 18 волокнистого материала 12.
После этого волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении при помощи множества валиков 66, 68 и 70. Стабилизирующий слой суперабсорбента 30 затем наносится на верхнюю поверхность 32 смеси 24 при помощи валиков 72 и 74. Затем субстрат 12 и стабилизирующий слой суперабсорбента 30 пропускается через зазор между валиками 75 и 76, тем самым приклеивая стабилизирующий слой суперабсорбента 30 к впитывающей смеси 24. После этого готовый впитывающий композиционный материал 10 переносится далее в продольном направлении при помощи валиков 77 и 78 и может быть свернут для хранения или может быть перенесен далее для включения в одноразовое гигиеническое впитывающее изделие, такое как гигиеническая прокладка, ежедневная прокладка, тампон, подгузник, гигиеническое изделие при недержании у взрослых и т.п.
В соответствии с Фиг. 3, которая изображает вид в разрезе впитывающего композиционного материала 10a, приводится второй вариант осуществления настоящего изобретения. Впитывающий композиционный материал 10a имеет те же описанные выше свойства, характерные для композиционного материала 10; таким образом, впитывающий композиционный материал 10a дополнительно включает в себя множество впитывающих волокон 17. Как было показано, впитывающие волокна 17 вкраплены в волокнистую основу 16. Предпочтительно, чтобы впитывающие волокна 17 присутствовали в волокнистом материале 12 в количестве от около 5% до около 100% по массе волокнистого материала 12, что соответствует массе от около 3 г/м2 до около 60 г/м2. Предпочтительно, чтобы впитывающие волокна 17 выбирались из волокон целлюлозного типа, включающих, но не ограничивающих, твердую древесную пульпу, мягкую древесную пульпу, вискозу и хлопок. Впитывающий материал 10 может иметь в своем составе один вид перечисленных выше впитывающих волокон или, в противном случае, может включать различные виды перечисленных выше волокон (т.е. смесь впитывающих волокон). Предпочтительно, чтобы каждое впитывающее волокно 17 имело диаметр в диапазоне от 10 мкм до 40 мкм. Отдельные волокна 14, образующие волокнистый материал 12, и впитывающие волокна 17 выбираются так, чтобы каждое из отдельных волокон 14 имело диаметр волокна по меньшей мере на 1 мкм больший, чем диаметр каждого из впитывающих волокон 17.
Метод изготовления впитывающего композиционного материала 10а будет описываться со ссылкой на Фиг. 4, которая содержит схематическое изображение аппарата 40а для изготовления впитывающего композиционного материала 10. Как показано на Фиг. 4, полотно волокнистого материала 12 подается с рулона 42 и переносится в продольном направлении множеством рулонов 44, 46 и 48 к устройству нанесения суперабсорбента 50. Устройство нанесения суперабсорбента 50 содержит измерительное устройство 52, структурированное и расположенное для нанесения выбранного количества суперабсорбирующего полимера 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Измерительные устройства для нанесения определенных веществ на субстрат хорошо известны специалистам в данной области. Конечно, любые подходящие средства, известные специалистам в данной области, такие как фильера с подачей вещества под давлением, щеточный дозирующий валик и т.п., могут быть использованы для нанесения суперабсорбирующего полимерного материала 22 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. После того как суперабсорбирующий полимерный материал 22 будет нанесен на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12, волокнистый материал 12 перемещается через высокочастотный вибратор 54, функция которого заключается в механическом нагнетании суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую основу 16 волокнистого материала 12. В другом случае вакуум, расположенный под нижней поверхностью 20 волокнистого материала 12, может быть использован для всасывания суперабсорбирующего полимера 22 в волокнистую основу 16.
После этого волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении при помощи множества валиков 100, 102 и 104 к питателю с подачей собственным весом 106 или подобному устройству, которое используется для нанесения выбранного количества впитывающих волокон 17 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. При необходимости материал, образующий впитывающие волокна, может быть пропущен через приемный барабан или молотковую дробилку перед тем, как впитывающие волокна будут помещены в питатель с подачей собственным весом (не показано на фигурах). После этого волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении и пропускается через стандартную иглопробивную машину 108 типа, известного специалистам в данной области. Иглопробивная машина 108 служит для вкрапления впитывающих волокон 17 в волокнистый материал 12 при помощи множества игл 110.
Как известно специалистам в данной области, стандартная иглопробивная машина имеет множество игл, которые обычно приспособлены для механического распределения и скрепления волокон фильерного нетканого материала или кардочесанного полотна. В настоящем изобретении иглы 110 иглопробивной машины 108 используются для вкрапления впитывающих волокон 17 в волокнистый материал 12. Игла 110 подходит для использования в приведенных здесь методах, которые изображены на Фиг. 5 и Фиг. 6. Как показано на Фиг. 6, игла 110 обычно имеет острие 112, бородку 114 и горловины 116. Общая глубина бородки 114 обозначена буквой “d” на Фиг. 6.
Для целей настоящего изобретения критично, чтобы глубина бородки “d”, выбранная в соответствии с радиусом каждого впитывающего волокна 17, была меньше, чем глубина бородки “d”. Радиус каждого впитывающего волокна 17 должен быть по меньшей мере на 0,5 мкм меньше, например, на 1 мкм меньше, чем глубина бородки. Кроме того, глубина бородки “d” должна выбираться так, чтобы каждое отдельное волокно 14 волокнистого материала 12 имело больший радиус, чем глубина бородки “d”. Радиус каждого отдельного волокна 14 волокнистого материала 12 должен быть, по меньшей мере, на 0,5 мкм больше, например, на 1 мкм, чем глубина бородки. Если волокнистый материал 12 имеет разные денье, то диаметр волокна 14 с наименьшим диаметром должен быть больше, чем диаметр каждого впитывающего волокна 17.
За счет описанного выше выбора глубины бородки “d” множество игл 110 в иглопробивной машине эффективно захватывает впитывающие волокна 17, и поэтому может вкраплять эти впитывающие волокна 17 в волокнистый материал 12, как показано на Фиг. 7-10. С другой стороны, множество игл 110 не захватывает отдельные волокна 14 волокнистого материала 12, и поэтому не может разрушить плотную набивку волокнистого материала 12. Таким образом, готовый впитывающий композиционный материал 10 обладает как превосходной способностью к удерживанию жидкости, так и сохраняет высокоупругие свойства волокнистого материала 12. Особенно подходящие для данного метода иглы поставляются на рынок компанией Foster Needle Co., Inc., Манитовок, Висконсин, под наименованием “The Foster Formed Barb”.
После этого волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении при помощи множества валиков 56, 58 и 60 к устройству для нанесения впитывающей смеси 62. Устройство для нанесения впитывающей смеси 62 включает измерительное устройство 64 для поточного нанесения суперабсорбирующего полимера 26 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Устройство для нанесения впитывающей смеси 62 дополнительно содержит аппликатор для нанесения термоплавкого клея 66, который обращен к волокнистому материалу 12 и приспособлен для поточного нанесения клея 28 на верхнюю поверхность 18 волокнистого материала 12. Предпочтительно, чтобы поток клея 28 и поток суперабсорбирующего полимера 26 смешивались в воздухе, тем самым образуя впитывающую смесь 24, после чего впитывающая смесь 24 распределяется по верхней поверхности 18 волокнистого материала 12.
Вновь ссылаясь на Фиг. 4, видно, что волокнистый материал 12 переносится далее в продольном направлении при помощи множества валиков 66, 68 и 70. Стабилизирующий слой суперабсорбента 30 затем наносится на верхнюю поверхность 32 смеси 24 при помощи валиков 72 и 74. Затем субстрат 12 и стабилизирующий слой суперабсорбента 30 пропускаются через зазор между валиками 75 и 76, тем самым приклеивая стабилизирующий слой суперабсорбента 30 к впитывающей смеси 24. После этого готовый впитывающий композиционный материал 10 переносится далее в продольном направлении при помощи валиков 77 и 78 и может быть свернут для хранения или может быть перенесен далее для включения в одноразовое гигиеническое впитывающее изделие, такое как гигиеническая прокладка, ежедневная прокладка, тампон, подгузник, гигиеническое изделие при недержании у взрослых и т.п.
В соответствии с настоящим изобретением, как было описано выше, впитывающие композиционные материалы 10 являются тонкими, эластичными и обладают превосходной способностью поддерживать свою форму как в сухом, так и во влажном состоянии. Как ни удивительно, в соответствии с настоящим изобретением впитывающие композиционные материалы 10 демонстрируют описанные выше свойства и в то же время обладают превосходной способностью к удержанию жидкости.
В соответствии с настоящим изобретением на Фиг. 11-14, на которых изображено впитывающее изделие, в частности показана гигиеническая прокладка 80. Как показано на Фиг. 12, гигиеническая прокладка 80 обычно имеет проницаемый для жидкости поверхностный слой 82, непроницаемый для жидкости барьерный слой 84 и впитывающий композиционный материал 10, который располагается между ними. Гигиеническая прокладка 80 может также дополнительно иметь слой для накопления жидкости 85, расположенный между поверхностным слоем 82 и впитывающим композиционным материалом 10.
Поверхностный слой 82 может представлять собой объемный верхний слой из нетканого ленточного материала с относительно низкой плотностью. Поверхностный слой 82 может состоять только из одного типа волокна, такого как полиэстер или полипропилен, либо представлять собой смесь, содержащую более одного типа волокна. Поверхностный слой может состоять из двухкомпонентных или конъюгатных волокон, включающих компонент с низкой температурой плавления и компонент с высокой температурой плавления. Волокна могут быть выбраны из множества натуральных и синтетических материалов, таких как нейлон, полиэстер, вискоза (в комбинации с другими волокнами), хлопок, акриловое волокно и подобные им, а также из их комбинаций. Предпочтительно, чтобы верхний слой 82 имел основную массу в диапазоне примерно от 10 г/м2 до 75 г/м2.
Двухкомпонентные волокна могут состоять из слоя полиэстера и полиэтиленовой оболочки. Использование подходящих двухкомпонентных волокон приводит к получению плавких нетканых материалов. Примеры подобных плавких материалов приведены в патенте США № 4555430, выданном Chicopee 26 ноября 1985 г. Использование плавких материалов упрощает прикрепление поверхностного слоя к впитывающему слою и (или) барьерному слою.
Поверхностный слой 82 предпочтительно должен иметь относительно высокий уровень смачиваемости, хотя отдельные волокна, составляющие этот слой, могут быть не особенно гидрофильными. Поверхностный материал также должен содержать множество относительно больших пор. Это необходимо потому, что поверхностный слой 82 предназначен для быстрого впитывания биологической жидкости и удаления ее от тела и того места на прокладке, в которое она попадает. Поэтому время прохождения через поверхностный слой занимает малую часть от того отрезка времени, за который прокладка впитывает определенное количество жидкости (время проникновения).
Преимуществом является, если волокна, из которых выполнен поверхностный слой 82, не теряют своих физических свойств при намокании, другими словами, они не должны разрушаться или утрачивать эластичность при попадании воды или биологической жидкости. Поверхностный слой 82 можно обработать таким образом, чтобы жидкость легко проходила через него. Поверхностный слой 82 также выполняет функцию быстрой транспортировки жидкости к нижним слоям прокладки. Таким образом, поверхностный слой 82 является по преимуществу смачиваемым, гидрофильным и пористым. Когда он состоит из синтетических гидрофобных волокон, таких как полиэфир или двухкомпонентные волокна, поверхностный слой 82 можно обработать поверхностно-активным веществом (ПАВ), чтобы придать ему желательную степень смачиваемости.
Нетканными покровными материалами, особенно подходящими для использования в настоящем изобретении, являются воздухопроницаемые и теплопроницаемые склеенные покровные материалы, поставляемые на рынок компанией Shalag Industries, Ltd., Верхняя Галилея, Израиль, под товарным кодом STA4ETW27, STA5ETW27, STAFEPW27, STA5EPW27, STAPPER22 и STAFETW22.
В качестве варианта, поверхностный слой 82 может быть изготовлен из полимерной пленки с большими порами. Благодаря высокой пористости пленка выполняет функцию быстрой транспортировки физиологической жидкости к внутренним уровням нижних впитывающих слоев.
Поверхностный слой 82 может быть прикреплен к нижележащему впитывающему композиционному материалу 10 и/или к барьерному слою 84 приклеиванием и/или другими способами, известными специалистам в данной области. Поверхностный слой 82 может также может быть прикреплен к нижележащему слою для накопления жидкости 85, если он имеется в изделии.
Под поверхностным слоем 82 есть необязательный слой для накопления жидкости 85. Слой для накопления жидкости 85 необходим для вмещения жидкостей организма, проникающих через поверхностный слой 82, и их удержания до тех пор, пока впитывающий композиционный материал 10 сможет поглотить эти жидкости. Предпочтительно, чтобы слой для накопления жидкости 85 был более плотным и имел большее количество мелких пор, чем поверхностный слой 82. Эти свойства позволяют слою для накопления жидкости 85 вмещать жидкости организма и удерживать их под поверхностным слоем 82, тем самым предотвращая их просачивание через поверхностный слой 82.
Слой для накопления жидкости 85 может состоять из волокнистых материалов, включая целлюлозные волокна, волокна полиэстра, вискозные волокна и их комбинации. Слой для накопления жидкости также может содержать термопластические волокна для стабилизации слоя и поддержания его структурной целостности. Примерами материалов, которые подходят для изготовления слоя для накопления жидкости 85, являются воздухопроницаемые сшитые целлюлозные материалы, поставляемые компанией Buckeye Technologies, Inc., Мемфис, Теннеси, под названием Vizorb 3008, который имеет основную массу 100 гм2, и Vizorb 3010, который имеет основную массу 90 гм2.
Другими примерами материалов, которые подходят для изготовления слоя для накопления жидкости 85, являются каландрированные материалы суховоздушного формования, поставляемые на рынок компанией EAM Corporation, Джессап, Джорджия, под названием Novathin. Предпочтительно, чтобы слой для накопления жидкости 85 не содержал суперабсорбирующие полимеры.
Под впитывающим композиционным материалом 10 расположен барьерный слой 84, состоящий из непроницаемого для жидкости пленочного материала для предупреждения просачивания жидкости, которая была захвачена впитывающим композиционным слоем 10 гигиенической прокладки, и окрашивания белья пользователя. Барьерный слой 84 предпочтительно состоит из полимерной пленки, хотя может быть выполнен из непроницаемых для текучей среды, но проницаемых для воздуха материалов, таких как обработанные водоотталкивающим составом нетканые или микропористые пленки или пенистые материалы.
Барьерный слой 84 может быть проницаемым для воздуха, то есть способствовать испарению. Известные материалы для этой цели включают в себя нетканые материалы и микропористые пленки, микропористость которых достигается, среди прочего, растягиванием ориентированной пленки. Одиночные или множественные слои проницаемых пленок, тканей, материалов, полученных при помощи плавления с раздувом, и их комбинации, создающие извилистый путь для жидкости, а также (или) те материалы и комбинации, поверхностные свойства которых создают жидкую поверхность, препятствующую проникновению жидкостей, могут быть использованы для создания воздухопроницаемой нижней поверхности. Предпочтительно, чтобы поверхностный слой 82 и барьерный слой 84 были соединены друг с другом по краям в виде полости или воротникового уплотнения, которые позволяют удерживать слой впитывающего композиционного материала 10. Шов можно сделать при помощи клеящих материалов, термоскрепления, ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, механической гофрировки и другими подобными способами либо их комбинациями.
Фиксирующий липкий слой может быть нанесен на изделие со стороны барьерного слоя 84 для прикрепления прокладки 80 к одежде во время использования. Фиксирующий клеящий слой может быть закрыт до использования удаляемым кусочком разделительной бумаги.
Впитывающие изделия, описываемые настоящим изобретением, могут иметь или не иметь крылышки, отвороты или петли для прикрепления впитывающего изделия к нижнему белью. Крылышки, которые также называют отворотами или петлями, а также их использование в гигиенических защитных изделиях описаны в патенте США № 4687478, выданном Van Tilburg; в патенте США № 4589876, также выданном Van Tilburg, патенте США № 4900320, выданном McCoy, и патенте США № 4608047, выданном Mattingly. Содержание этих патентов включено в настоящий документ путем ссылки на них во всем их объеме. Как описано в вышеупомянутых документах, крылышки в общем виде являются гибкими и имеют специальную форму, которая позволяет перегнуть их через кромку белья таким образом, чтобы они располагались между краями белья.
В соответствии с Фиг. 13 и 14, которые изображают вид в разрезе по линии x-x на Фиг. 11, показан альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, представленного гигиенической прокладкой 80, показанной на Фиг. 11. Как показано на Фиг. 13, впитывающий композиционный материал 10 может быть расположен в гигиенической прокладке 80 так, что стабилизирующий слой суперабсорбента 30 будет непосредственно прилегать к барьерному слою 84. Вариант осуществления прокладки 80, показанной на Фиг. 13, включает слой для накопления жидкости 85. Конечно, несмотря на это, слой для накопления жидкости 85 может находится под нижней поверхностью 20 волокнистого материала 12, непосредственно прилегая к поверхностному слою 82.
В другом случае, как показано на Фиг. 14, впитывающий композиционный материал 10 может быть расположен в гигиенической прокладке 80 таким образом, что стабилизирующий слой суперабсорбента 30 будет непосредственно прилегать к поверхностному слою 82.
В соответствии с настоящим изобретением описанные выше впитывающие изделия являются тонкими, мягкими и комфортными и обладают превосходной способностью к восстановлению формы как в сухом, так и во влажном состоянии, а также демонстрируют превосходные возможности по удержанию жидкости.
1. Впитывающее изделие, содержащее:
проницаемый для жидкости поверхностный слой;
непроницаемый для жидкости барьерный слой; и
впитывающий композиционный материал, расположенный между поверхностным и барьерным слоями;
в котором впитывающий композиционный материал состоит из волокнистого материала, включающего в себя множество отдельных волокон, которые образуют волокнистую основу, и связывающего вещества, присутствующего в количестве от около 20% до около 60% по массе волокнистого материала, имеющего противоположные верхнюю и нижнюю поверхности, суперабсорбирующего полимера, диспергированного в волокнистой основе, и расположенной возле верхней поверхности волокнистого материала впитывающей смеси, содержащей суперабсорбирующий полимер и клей.
2. Впитывающее изделие по п. 1, в котором волокнистый материал является нетканым материалом с плотностью менее 0,05 г/см3.
3. Впитывающее изделие по п. 2, в котором волокнистый материал является высокоупругим нетканым материалом с плотностью от 0,01 г/см3 до 0,03 г/см3.
4. Впитывающее изделие по п. 3, в котором отдельные волокна являются невпитывающими.
5. Впитывающее изделие по п. 3, в котором каждое отдельное волокно выбирается из группы, которая включает полиэстр, нейлон, сополиэстр, полиэтилен, полипропилен, полимолочную кислоту и двухкомпонентные волокна, состоящие из этих материалов.
6. Впитывающее изделие по п. 1, в котором каждое отдельное волокно имеет денье в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 25.
7. Впитывающее изделие по п. 1, в котором каждое отдельное волокно имеет денье в диапазоне от приблизительно 6 до приблизительно 10.
8. Впитывающее изделие по п. 7, в котором волокнистый материал вообще не содержит целлюлозных материалов.
9. Впитывающее изделие по п. 8, в котором волокнистый материал имеет основную массу от около 50 г/м2 до 150 г/м2.
10. Впитывающее изделие по п. 1, в котором суперабсорбирующий полимер диспергирован в волокнистой основе и присутствует во впитывающем композиционном материале в количестве от около 50% до около 150 % по массе.
11. Впитывающее изделие по п. 10, в котором суперабсорбирующий полимер диспергирован в волокнистой основе и присутствует во впитывающем композиционном материале в количестве от около 80 г/м2 до около 150 г/м2.
12. Впитывающее изделие по п. 1, в котором впитывающая смесь состоит из суперабсорбирующего полимера и клея.
13. Впитывающее изделие по п. 1, в котором впитывающая смесь состоит из от около 90% до около 98% суперабсорбента по массе и от около 10% до 2% клея по массе.
14. Впитывающее изделие по п. 1, в котором впитывающий композитный материал дополнительно содержит стабилизирующий слой суперабсорбента.
15. Впитывающее изделие по п. 14, в котором стабилизирующий слой суперабсорбента расположен возле верхней поверхности впитывающей смеси.
16. Впитывающее изделие по п. 15, в котором стабилизирующий слой суперабсорбента является тканевым материалом.
17. Впитывающее изделие по п. 15, в котором стабилизирующий слой суперабсорбента является воздухопроницаемым сшитым целлюлозным материалом.
18. Впитывающее изделие по п. 15, в котором стабилизирующий слой суперабсорбента является каландрированным материалом суховоздушного формования.
19. Впитывающее изделие по п. 15, в котором впитывающий композиционный материал расположен так, что стабилизирующий слой суперабсорбента прилегает к барьерному слою.
20. Впитывающее изделие по п. 1, дополнительно содержащее слой для накопления жидкости, расположенный между поверхностным слоем и впитывающим композиционным материалом.
21. Впитывающее изделие по п. 1, дополнительно содержащее множество впитывающих волокон, расположенных в волокнистой основе.
22. Впитывающее изделие по п. 21, в котором впитывающие волокна присутствуют в волокнистом материале в количестве от около 5% до 100% по весу волокнистого материала.
