Связанные без растяжения эластичные материалы, содержащие нити и пленку
Изобретение относится к области композиционных нетканых эластичных материалов, для таких применений, как функциональные эластичные материалы, чистящие салфетки, медицинские ткани, защитная одежда, фильтрация, упаковка, изделия личной гигиены, и касается связанных без растяжения эластичных материалов, содержащих нити и пленку. Слоистый материал содержит сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок, при этом пластичная сердцевинная структура усиливает сердцевинный слой в машинном направлении; и нетканый первый лицевой слой, прикрепленный к первой поверхности. Изобретение представляет новый класс мягких, гибких и тканеподобных структур «нетканый материал/пленка». 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом направлено на способы образования композиционных нетканых эластичных полотен и на композиционные нетканые эластичные полотна, образованные при помощи этих способов. В частности настоящее изобретение охватывает композиционное нетканое эластичное полотно, содержащее эластичное полотно, соединенное с нетканым полотном, и способы образования таких композиционных нетканых эластичных полотен. В частности настоящее изобретение направлено на эластичные слоистые материалы и их использование в применениях к различным продуктам.
Современные эластичные материалы, применяемые в продуктах на мировом рынке, обычно основаны на технологии связанных при растяжении эластичных слоистых материалов с нетканым лицевым слоем. В способе получения связанных при растяжении эластичных слоистых материалов эластичные материалы (пленку или нити) перед связыванием с материалами лицевого слоя растягивают в 3—5 раз относительно их длины в нерастянутом состоянии. Анализ затрат на современные эластичные слоистые материалы показывает, что такие материалы лицевого слоя, как нетканые материалы спанбонд (SB) и спанбонд-мелтблаун-спанбонд (SMS), обусловливают более 50 % суммарной себестоимости эластичного слоистого материала по причине высокого коэффициента использования материалов лицевого слоя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Композиционные материалы, описанные в данном документе, представляют новый класс мягких, гибких и тканеподобных структур «нетканый материал/пленка», которые потенциально могут быть использованы во множестве таких применений, как функциональные эластичные материалы, чистящие салфетки, медицинские ткани, защитная одежда, фильтрация, упаковка, изделия личной гигиены и другие.
В одном аспекте слоистый материал содержит сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок, при этом пластичный сердцевинный слой усиливает сердцевинную структуру в машинном направлении, и нетканый первый лицевой слой, прикрепленный к первой поверхности.
В альтернативном аспекте предусмотрен способ получения композиционного нетканого эластичного полотна содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, при этом способ включает обеспечение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность; растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растяжения; и прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна. Способ также включает прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна и активацию нетканого эластичного полотна.
В другом аспекте предусмотрен способ получения композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, при этом способ включает получение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок; и растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растягивания. Способ также включает прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна, при этом волокнистое нетканое полотно содержит полимерные и/или целлюлозные волокна; прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна и активацию нетканого эластичного полотна с применением процесса прокатки в профилированных валках или процесса обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
Объекты и преимущества настоящего изобретения изложены ниже в следующем описании или могут быть изучены посредством практического применения настоящего раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Настоящее изобретение будет еще более понятным, а дополнительные признаки станут очевидными при рассмотрении в сочетании со следующим подробным описанием и прилагаемыми графическими материалами. Графические материалы являются исключительно иллюстративными и не предназначены для ограничения объема формулы изобретения.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение в покомпонентном виде эластичного слоистого материала, содержащего эластичный слой и пластичный слой, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлено схематическое изображение в разобранном виде эластичного слоистого материала, аналогичного материалу, показанному на фиг. 1, содержащего пластичный слой и эластичный слой, согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 3 представлена графическая иллюстрация эластичных свойств в отношении «места прилегания» трусов для приучения к горшку, и сравнение с эластичными материалами из известного уровня техники.
Повторное применение ссылочных позиций в настоящем описании и в графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения. Графические материалы являются иллюстративными и не обязательно вычерчены в масштабе. Некоторые их размеры могут быть преувеличены, тогда как другие могут быть преуменьшены.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Используемый в данном документе термин «нетканая ткань, или полотно» относится к полотну, имеющему структуру отдельных полимерных и/или целлюлозных волокон или нитей, которые переслаиваются, но не идентифицируемым образом, как в случае трикотажной ткани. Нетканые ткани, или полотна, образуют множеством способов, таких как, например, мелтблаун-способы, спанбонд-способы, способы создания связанного кардочесанного полотна, способы, используемые для изготовления ткани и полотенец, и т. д.
Используемый в данном документе термин «полотно мелтблаун» обычно относится к нетканому полотну, образуемому с помощью способа, в котором расплавленный термопластичный материал экструдируют через множество мелких, обычно круглых, капилляров формующей головки в виде расплавленных волокон в сходящихся высокоскоростных потоках газа (например, воздуха), которые способствуют уменьшению диаметра волокон расплавленного термопластичного материала, которое может происходить до диаметра микроволокон. После этого волокна мелтблаун переносятся высокоскоростным потоком газа и осаждаются на принимающую поверхность с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон мелтблаун. Такой способ раскрыт, например, в патенте США №3849241, выданном Butin и др., который включен в данный документ во всей полноте посредством ссылки. В общем, волокна мелтблаун могут представлять собой микроволокна, которые являются практически непрерывными или дискретными, диаметром обычно менее 10 микрон, и обычно являются клейкими при укладывании на принимающую поверхность.
Используемый в данном документе термин «полотно спанбонд» обычно относится к полотну, содержащему практически непрерывные волокна небольшого диаметра. Волокна образуют путем экструдирования расплавленного термопластичного материала из множества мелких, обычно круглых, капилляров фильеры, при этом диаметр экструдированных волокон затем быстро уменьшают, например, путем выводящего протаскивания и/или с помощью других хорошо известных механизмов технологии спанбонд. Получение полотен спанбонд описано и проиллюстрировано, например, в патентах США №3692618, выданном Dorschner и др., №3802817, выданном Matsuki и др., №3338992, выданном Kinney, №3341394, выданном Kinney, №3502763, выданном Hartman, №3502538, выданном Levy, №3542615, выданном Dobo и др., №4340563, выданном Appel и др., и №5382400, выданном Pike и др., каждый из которых включен в данный документ во всей своей полноте посредством ссылки. Волокна спанбонд обычно не являются клейкими при их укладывании на принимающую поверхность. Волокна спанбонд иногда могут иметь диаметры менее приблизительно 40 микрон, а зачастую от приблизительно 5 до приблизительно 20 микрон.
Используемый в данном документе термин «штапельное волокно» означает волокна, которые имеют длину волокна, которая в общем находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 150 миллиметров. Штапельные волокна могут представлять собой целлюлозные волокна или нецеллюлозные волокна. Некоторые примеры подходящих нецеллюлозных волокон, которые могут быть использованы, включают без ограничения обработанные гидрофильными средствами полиолефиновые волокна, полиэфирные волокна, нейлоновые волокна, поливинилацетатные волокна и их смеси. Гидрофильная обработка может включать длительные обработки поверхности и обработки в смолах/смесях полимера. Целлюлозные штапельные волокна содержат, например, пульпу, термомеханическую пульпу, синтетические целлюлозные волокна, модифицированные целлюлозные волокна и т. п. Целлюлозные волокна могут быть получены из вторичных или переработанных источников. Некоторыми примерами подходящих источников целлюлозных волокон являются натуральные древесные волокна, такие как термомеханическая, беленая и небеленая пульпа мягких и твердых пород дерева. Вторичные или переработанные целлюлозные волокна могут быть получены из канцелярского мусора, газетной бумаги, оберточной бумаги и обрезков картона. Кроме этого, растительные волокна, такие как абака, лен, молочай, хлопок, модифицированный хлопок, хлопковый линтер, также могут использоваться в качестве целлюлозных волокон. В дополнение, могут быть использованы синтетические целлюлозные волокна, такие как, например, вискоза, вискозный шелк и лиоцелл. Модифицированные целлюлозные волокна обычно состоят из производных целлюлозы, образованных замещением соответствующих радикалов (например, карбоксила, алкила, ацетата, нитрата и т. д.) на гидроксильные группы вдоль углеродной цепи. Необходимые штапельные волокна для целей настоящей заявки являются гидрофильными, например, традиционные целлюлозные волокна (необходимым примером которых являются волокна древесной массы, которые можно обнаружить в свернутых тканях и полотенцах на основе бумаги).
Используемый в данном документе термин «практически непрерывные волокна» предназначен для обозначения волокон, которые имеют длину, которая превышает длину штапельных волокон. Термин предназначен для включения волокон, которые являются непрерывными, например, волокна спанбонд и волокна, которые не являются непрерывными, но имеют определенную длину, более приблизительно 150 миллиметров.
Используемый в данном документе термин «связанное кардочесанное полотно», или «BCW», относится к нетканым полотнам, образованным посредством способов кардочесания, известных специалистам в данной области техники и описанных дополнительно, например, в патенте США № 4488928, выданном Ali Khan и др., который включен в данный документ посредством ссылки. Кратко, способы кардочесания включают образование исходной смеси, например, штапельных волокон со связывающими волокнами или другими связывающими компонентами в виде объемного клубка, который расчесывают или другим образом обрабатывают для получения в целом однородной основной массы. Это полотно нагревают или другим образом обрабатывают для активации адгезивного компонента, что в результате приводит к образованию объединенного, как правило, высококачественного нетканого материала.
Базовый вес нетканых тканей обычно выражают в унциях материала на квадратный ярд (унц./кв. ярд) или граммах на квадратный метр (г/кв. м), а диаметры волокна обычно выражают в микронах, или в случае штапельных волокон, денье. Следует отметить, для преобразования унц./кв. ярд в г/кв. м, необходимо унц./кв. ярд умножить на 33,91.
Используемые в данном документе термины «машинное направление» или «MD» обычно относятся к направлению, в котором получают материал. Также часто означают направление перемещения образующейся поверхности, на которой расположены волокна во время образования нетканого полотна. Термин «направление, поперечное машинному» или «CD» относится к направлению, перпендикулярному машинному направлению. Размеры, измеренные в направлении, поперечном машинному (CD), обозначаются как размеры «ширины», а размеры, измеренные в машинном направлении (MD), обозначаются как размеры «длины». Размеры длины и ширины плоского листа составляют направления X и Y листа. Размер в направлении глубины плоского листа также обозначается как Z-направление.
Используемые в данном документе термины «эластомерный» и «эластичный» используются взаимозаменяемо и под ними понимают слой, материал, слоистый материал или композиционный материал, который главным образом обладает способностью восстанавливать свою форму после деформации, когда убирают деформирующее усилие. В частности, при использовании в данном документе, «эластичный» или «эластомерный» означает то свойство любого материала, которое при применении смещающего усилия, обеспечивает возможность растяжения материала до длины в растянутом смещенном состоянии, которая по меньшей мере на приблизительно пятьдесят (50) процентов больше, чем его длина в нерастянутом несмещенном состоянии, и это приведет к восстановлению материала на по меньшей мере сорок (40) процентов от его удлиненного состояния при прекращении действия растягивающего усилия. Гипотетическим примером, который бы удовлетворял это определение эластомерного материала, может являться образец материала размером один (1) дюйм, который может удлиняться до по меньшей мере 1,50 дюйма и который, при удлинении до 1,50 дюйма и высвобождении, будет восстанавливаться до длины менее 1,30 дюйма. Многие эластичные материалы можно растягивать на более чем пятьдесят (50) процентов от их длины в нерастянутом состоянии и многие из них восстановятся практически до их первоначальной длины в нерастянутом состоянии при прекращении действия растягивающего усилия.
Используемый в данном документе термин «восстановление» относится к сокращению растянутого материала при прекращении действия смещающего усилия после растяжения материала путем применения смещающего усилия. Например, если материал, имеющий в нерастянутом, несмещенном состоянии длину один (1) дюйм, был удлинен на 50 процентов путем растяжения до длины полтора (1,5) дюйма, то материал в растянутом состоянии будет иметь длину, составляющую 150 процентов его длины в нерастянутом состоянии. Когда данный примерный растянутый материал после прекращения действия смещающего и растягивающего усилия сокращается, то есть восстанавливается, до длины одна целая одна десятая (1,1) дюйма, материал является восстановившимся на 80 процентов (0,4 дюймов) его удлинения.
Используемый в данном документе термин «г/куб. см» обычно обозначает граммы на кубический сантиметр.
Используемый в данном документе термин «гидрофильный» в целом относится к волокнам или поверхностям волокон или пленок, которые смачиваются жидкостями на водной основе при контакте с волокнами. Термин «гидрофобный» включает такие материалы, которые не являются гидрофильными, как было определено. Фраза «естественно гидрофобный» относится к таким материалам, которые являются гидрофобными по состоянию их химического состава без добавок или обработок, влияющих на гидрофобность.
Степень смачивания материалов, в свою очередь, можно описать на основании краевых углов и значений поверхностного натяжения рассматриваемых жидкостей и материалов. Оборудование и методики, подходящие для измерения смачиваемости конкретных волокнистых материалов или смесей волокнистых материалов могут быть предоставлены системой для анализа сил поверхностного натяжения Cahn SFA-222, или по сути эквивалентной системой. При измерении с помощью данной системы волокна с краевыми углами менее 90 градусов обозначают как «смачиваемые» или гидрофильные, а волокна с краевыми углами, превышающими 90 градусов, обозначают как «несмачиваемые» или гидрофобные.
Используемый в данном документе термин «средство личной гигиены» относится к подгузнику, трусам для приучения к горшку, впитывающему нижнему белью, продуктам для взрослых с недержанием, гигиеническим салфеткам и гигиеническим средствам для женщин, таким как гигиенические прокладки, прокладки и тонкие прокладки и т.п. Термин «впитывающий медицинский продукт» используется для обозначения таких продуктов, как медицинские бинты, тампоны, предназначенные для медицинского, стоматологического, хирургического и/или носового применения, хирургические салфетки и одежда, покрытия в медицинских учреждениях и т.п.
Термин «композиционный материал» в данном документе обозначает пленочный материал, который связан или иначе сосуществует с нетканым полотном, содержащим волокна. Сам пленочный материал может являться однослойным, многокомпонентным или многослойным. Композиционный материал может содержать отверстия и являться воздухопроницаемым, или пленочный материал композиционного материала может являться по существу целым.
В настоящем изобретении описан эластичный слоистый материал, связанный без растяжения или с низким растяжением (растяжение <100 %), который содержит один или два внешних нетканых слоя, внутренний пластичный слой, смежный с внутренним эластичным слоем, и адгезивные слои между неткаными слоями и пленочным/эластичным слоями. Пленочный и/или эластичный слои могут иметь форму пленки, полосок, нитей и т.д. Пленка может являться воздухопроницаемой. Слоистый материал активируют посредством процесса прокатки в профилированных валках или обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
Эластичный слоистый материал испытывает почти полный разрыв нетканых слоев с сохранением непрерывности пластичного слоя. Это обеспечивает возможность расчета свойств слоистого материала при напряжении/деформации с одновременным сохранением требований растяжения до останова для предпочтительных для потребителя характеристик прилегания. Это обеспечивает низкую себестоимость и предусматривает более мягкий/нежный, подобный нижнему белью эластичный материал для применений в одежде для личной гигиены.
Современные эластичные материалы, применяемые в продуктах на мировом рынке, обычно основаны на технологии связанных при растяжении эластичных слоистых материалов с нетканым лицевым слоем. В способе получения связанных при растяжении эластичных слоистых материалов эластичные материалы (пленку или нити) перед связыванием с материалами лицевого слоя растягивают в 3—5 раз относительно их длины в нерастянутом состоянии. Анализ затрат на современные эластичные слоистые материалы показывает, что такие материалы лицевого слоя, как нетканые материалы спанбонд (SB) и спанбонд-мелтблаун-спанбонд (SMS), обусловливают более 50 % суммарной себестоимости эластичного слоистого материала по причине высокого коэффициента использования материалов лицевого слоя.
В результате описанной в данном документе работы было обнаружено, например, что связанные без растяжения эластичные нити в комбинации с тонкой/прочной пластичной пленкой и материалами лицевого слоя могут обеспечивать превосходные характеристики при менее высокой себестоимости, чем у современных связанных при растяжении эластичных слоистых материалов. Кроме того, в связанном без растяжения эластичном слоистом материале согласно настоящему изобретению также неожиданно создается требуемая текстура и внешний вид поверхности, что может обеспечивать более предпочтительный для потребителя внешний вид в том, что касается большей легкости, мягкости/нежности и подобия такой ткани, как нижнее белье.
Конкретнее, эластичный слоистый материал согласно настоящему изобретению может содержать либо эластичную нить и пластичную пленку, без растяжения связанные с нетканым материалом, либо эластичную пленку и пластичную нить, без растяжения связанные с нетканым материалом, либо любую форму эластичного материала и любую форму пластичного материала, без растяжения связанные с нетканым материалом. Эластичный и пластичный слои могут иметь форму пленки, полосок, нитей и т.д. Слоистый материал активируют посредством процесса прокатки в профилированных валках. Такой эластичный слоистый материал обеспечивает предпочтительный для потребителя внешний вид и прочность, а также поддающиеся расчету кривые растяжения до останова (S-S).
Процесс прокатки в профилированных валках приводит к почти полному разрыву нетканых слоев с сохранением непрерывности пластичного слоя. Это обеспечивает возможность расчета свойств слоистого материала при напряжении/деформации с одновременным сохранением требований растяжения до останова для предпочтительных для потребителя характеристик прилегания. Это обеспечивает низкую себестоимость и предусматривает более мягкий/нежный, подобный нижнему белью эластичный материал для применений в одежде для личной гигиены.
В конкретном аспекте настоящего изобретения, представленном на фиг. 1, эластичный слоистый материал 10 содержит сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой 20 и пластичный сердцевинный слой 40. Эластичный сердцевинный слой 20 представляет собой одно из следующего: пленка, множество нитей и множество полосок. пластичный сердцевинный слой 40 также представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок. Эластичный сердцевинный слой 20 и пластичный сердцевинный слой 40 могут иметь одинаковый формат или разные форматы. пластичный сердцевинный слой 40 усиливает сердцевинную структуру в машинном направлении. Эластичный слоистый материал 10 также содержит два материала 70, 80 лицевого слоя с низким базовым весом (~8 г/м2), прикрепленных к сердцевинной структуре любыми подходящими средствами. В одном аспекте настоящего изобретения материалы 70, 80 лицевого слоя прикреплены к сердцевинной структуре при помощи адгезивных связывающих слоев 50, 60. В других аспектах эластичный слоистый материал 10 может быть изготовлен без одного или обоих материалов 70, 80 лицевого слоя.
В альтернативном аспекте настоящего изобретения, представленном на фиг. 2, эластичный слоистый материал 10 содержит сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой 20 и пластичный сердцевинный слой 40. Эластичный сердцевинный слой 20 представляет собой одно из следующего: пленка, множество нитей и множество полосок. пластичный сердцевинный слой 40 также представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок. Эластичный сердцевинный слой 20 и пластичный сердцевинный слой 40 могут иметь одинаковый формат или разные форматы. пластичный сердцевинный слой 40 усиливает сердцевинную структуру в машинном направлении. Эластичный слоистый материал 10 также содержит два материала 70, 80 лицевого слоя с низким базовым весом (~8 г/м2), прикрепленных к сердцевинной структуре любыми подходящими средствами. В одном аспекте настоящего изобретения материалы 70, 80 лицевого слоя прикреплены к сердцевинной структуре при помощи адгезивных связывающих слоев 50, 60. В других аспектах эластичный слоистый материал 10 может быть изготовлен без одного или обоих материалов 70, 80 лицевого слоя.
Возвращаясь к аспекту, показанному на фиг. 1, эластичный сердцевинный слой 20 адгезионно связан с пластичным сердцевинным слоем 40 и материалами 70, 80 лицевого слоя с небольшим удлинением (<100 %) или без удлинения. После изготовления эластичного слоистого материала 10 он имеет чрезвычайно низкую эластичность, и слоистый материал 10 в этот момент не является эластичным материалом (максимальное удлинение составляет менее 20 % при минимальном натяжении). Слоистый материал 10 затем растягивают (на 200—300 %) в машинном направлении (MD) с использованием методики прокатки в профилированных валках, процесса обработки в зацепляющихся зубчатых колесах или любого другого подходящего способа. Данное растяжение вызывает местный разрыв материалов 70, 80 лицевого слоя, удлиняет пластичный сердцевинный слой 40 на 20—300 % в зависимости от условий обработки и превращает слоистый материал 10 в чрезвычайно эластичный материал с удлинением 150—250 %, поддающимся расчету натяжением и кривыми S-S, представленными на фиг. 3, более подробно описанной ниже.
Эластичный слоистый материал 10 в данном аспекте постоянно проявляет регулярную и периодическую тонкую трехмерную структуру даже в условиях максимального растяжения. Для сравнения, современные связанные при растяжении эластичные слоистые материалы в условиях максимального растяжения демонстрируют в целом плоскую поверхность. Тонкая трехмерная структура поверхности слоистого материала 10 обеспечивает более предпочтительный для пользователя, улучшенный внешний вид и большую мягкость/нежность на ощупь. В данном аспекте пластичный сердцевинный слой 40 выполняет функцию придания слоистому материалу 10 прочности и свойства растяжения до останова. Эластичный сердцевинный слой 20 вносит вклад эластичных свойств в функции уплотнения, прилегания и комфорта при использовании в изделии личной гигиены. Материалы 70, 80 лицевого слоя обеспечивают тканеподобный внешний вид эластичного слоистого материала 10.
Пленка может являться либо пластичной, либо эластичной. Один пример подходящей пленки содержит пластичную пленку с высокой прочностью и/или растяжимостью, либо однослойную, либо многослойную, включенную в слоистый материал 10 с целью обеспечения прочности на разрыв/прокол, а также управляемые кривые растяжения до останова для применения продукта и предпочтительных для потребителя атрибутов внешнего вида. Другие примеры подходящих пленок включают без ограничения оберточную полипленку, как на основе полипропилена (РР), так и на основе полиэтилена (РЕ), воздухопроницаемую пленку для наружного покрытия, пленку нанокомпозита на основе органоглины и эластичную пленку.
Нити и полоски могут также являться пластичными или эластичными. Одним примером материала нити, подходящего для обеспечения превосходных характеристик эластичности, может являться готовая нить или нить, экструдированная из термопластичных эластомеров. Готовые нити включают эластичные нити торговой марки LYCRA, доступные от INVISTA, и эластичные волокна торговой марки CREORA, доступные от Hyosung. Другим примером подходящих нитей является выполненная с возможностью экструдирования нить, содержащая термопластичный полиуретан (TPU), доступный от Huntsman. Другие примеры подходящих нитей включают без ограничения термоэластомер на основе полипропилена, такой как эластомерные полимеры торговой марки VISTAMAXX, доступные от ExxonMobil Chemical, стирольный блок-сополимер (SBC), такой как SBC торговой марки KRATON, доступный от Kraton Performance Polymers, и олефиновые блок-сополимеры (OBC), такие как олефиновые блок-сополимеры торговой марки INFUSE, доступные от Dow Chemical. Аналогично, пластичные нити могут являться либо готовыми, либо экструдированными из термопластичных полимеров.
Материалы лицевого слоя могут представлять собой любой подходящий материал, содержащий такие нетканые материалы, как ткань, спанбонд, мелтблаун или любой другой подходящий материал на целлюлозной или полимерной основе. Нетканые материалы с низким базовым весом и/или низкой прочностью после активации могут обеспечивать тканеподобный внешний вид с более мягким и нежным ощущением при прикосновении. Все компоненты могут являться изготовленными путем адгезионного изготовления слоистого материала или экструзионного изготовления слоистого материала.
Адгезив, используемый для связывания материалов лицевого слоя с эластичным/пластичным слоями, может представлять собой адгезив любого подходящего типа.
В других аспектах настоящего изобретения связывание без растяжения слоев эластичного слоистого материала 10 также может быть выполнено при помощи любого другого подходящего способа, в том числе без ограничения наслоения с применением связывания посредством тепла, ультразвука и экструзии.
В данной области техники хорошо известна раскатка. Примеры описаний данного способа включают описания из патентной заявки EP650714, поданной Coles и др., озаглавленной «Method of making an absorbent article using an activatable composite elastic member».
Связанные без растяжения эластичные слоистые материалы, содержащие нити/пленку, описанные в данном документе, демонстрируют улучшение характеристик, в том числе улучшенный внешний вид, нежное и мягкое ощущение при прикосновении и на ощупь, повышенную прочность за счет усиления нитей, управляемые кривые растяжения до останова (100—250 %) и характеристики воздухопроницаемости и непроницаемости для жидкостей. В дополнение, эластичный слоистый материал 10, описанный в данном документе, демонстрирует себестоимость, меньшую чем у современных эластичных слоистых материалов, поскольку эластичный слоистый материал 10 имеет базовый вес, который можно уменьшить до 50 процентов базового веса современных эластичных слоистых материалов, изготовленных при помощи способов изготовления связанных при растяжении слоистых материалов.
Материалы, которые могут быть использованы для образования волокнистого нетканого полотна, или материалов 70, 80 лицевого слоя, включают любой нетканый материал, допускающий возможность выполнения вышеописанных действий. Например, материалы 70, 80 лицевого слоя могут быть образованы из смеси неэластичного материала с эластичным материалом, одного или нескольких неэластичных материалов, или смеси одного или нескольких эластичных материалов с двумя или более неэластичными материалами. Предпочтительно, материалы 70, 80 лицевого слоя образованы из образующего волокна, пригодного для получения по технологии мелтблаун или спанбонд и собирания в сборки неэластичного материала. Однако материалы 70, 80 лицевого слоя могут быть образованы путем укладывания кардочесанного полотна на поверхность сердцевинной структуры или любым другим способом, который можно использовать для образования материалов 70, 80 лицевого слоя на поверхности сердцевинной структуры. Примерными образующими волокна материалами для использования при образовании материалов 70, 80 лицевого слоя являются полиэфирные материалы, полиолефиновые материалы или смеси одного или нескольких полиэфирных материалов с одним или несколькими полиолефиновыми материалами. Примерным образующим волокна полиэфирным материалом является полиэтилентерефталат. Примерным образующим волокна полиолефиновым материалом является полипропилен. Предпочтительные полипропиленовые материалы могут быть получены от Himont Company под торговыми обозначениями PC 973 и PF 301.
После образования материалов 70, 80 лицевого слоя на верхней поверхности или их прикрепления к верхней поверхности сердцевинной структуры композиционное нетканое эластичное полотно 10, по причинам, изложенным выше, пропускают через валики, которые необязательно нагревать, или которые необязательно прикладывают какое-либо избыточное давление к сердцевинной структуре. Затем действие растягивающего и смещающего усилия на сердцевинную структуру прекращают, для того чтобы ослабить и сократить композиционное нетканое эластичное полотно 10.
Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные аспекты настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример предоставлен в целях объяснения, а не ограничения данного изобретения. В сущности, специалистам в данной области техники 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, проиллюстрированные или описанные как часть одного аспекта, могут быть использованы в другом аспекте для получения еще одного аспекта. Таким образом, предполагается, что аспекты настоящего изобретения охватывают такие модификации и изменения.
Предпочтительно, эластичные пленки, используемые в настоящем изобретении, могут растягиваться по меньшей мере на 50—100% относительно их длины в нерастянутом состоянии. В некоторых случаях требуется, чтобы пленки можно было растянуть на 100—200%, 200—400% или 400—600%.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
В Примере 1 использовали следующие эластичные нити: эластичные волокна торговой марки CREORA 940 с плотностью 5 нитей/дюйм, в качестве пластичной пленки: оберточную пленку из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE) с толщиной 0,6 мил, и в качестве материала лицевого слоя: волокно мелтблаун с базовым весом 8 г/м2, доступное от Biax-Fiberfilm Corp. Все компоненты связывали адгезионно при упругом удлинении приблизительно 40 %. Слоистый материал затем активировали с использованием машины для прокатки в профилированных валках от Biax-Fiberfilm Corp.
Пример 2
В Примере 2 эластичный материал готовили таким же образом, как в Примере 1, за исключением того, что компоненты адгезионно связывали при упругом удлинении приблизительно 100%.
В таблице 1 представлены основные свойства связанного без растяжения слоистого материала, содержащего нити и пленку, согласно настоящему изобретению в сравнении с современными эластичными слоистыми материалами, изготовленными при помощи используемого для современных продуктов способа связывания при растяжении с волокном спанбонд в качестве материала лицевого слоя. Как показано на фиг. 3, результаты «натяжения для прилегания» показали лучшие кривые S-S для эластичного материала согласно настоящему изобретению, и то, что они могут обеспечить соответствие более широкому применению продукта c улучшенным управлением натяжением. Прочность в том, что касается натяжения и кривых растяжения до останова, можно регулировать путем замены таких компонентов слоистого материала, как эластичный материал, пластичная пленка и материалы лицевого слоя, а также путем оптимизации условий обработки (например, привлечения промежуточного валка).
Таблица 1. Сравнение связанного без растяжения эластичного слоистого материала согласно настоящему изобретению и типичного связанного при растяжении эластичного слоистого материала.
Листовые материалы, полученные согласно настоящему изобретению, могут быть использованы во множестве применений в конечных продуктах. Предполагается, что такие листовые материалы имеют применения в конечных продуктах, в том числе в технических областях фильтрации, медицинской одежде, покровах и бинтах, в области личной гигиены, как, например, в «ушках», или боковых участках подгузников для младенцев/детей, и применениях в гигиенических средствах для взрослых женщин. Изделия, изготовленные согласно настоящему изобретению, являются очень гибкими и мягкими, а также тканеподобными на ощупь.
В первом конкретном аспекте слоистый материал содержит сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок, при этом пластичный сердцевинный слой усиливает сердцевинную структуру в машинном направлении; и нетканый первый лицевой слой, прикрепленный к первой поверхности.
Второй конкретный аспект включает первый конкретный аспект, при этом множество нитей расположены между пленочным слоем и первым лицевым слоем.
Третий конкретный аспект включает первый и/или второй аспект, при этом первый лицевой слой прикреплен к первой поверхности адгезивом.
Четвертый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—3 и дополнительно содержит нетканый второй лицевой слой, прикрепленный ко второй поверхности.
Пятый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—4, при этом нетканый первый лицевой слой является выполненным на основе целлюлозы.
Шестой конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—5, при этом нетканый первый лицевой слой является выполненным на основе полимера.
Седьмой конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—6, при этом нетканый первый слой содержит полимер и целлюлозу.
Восьмой конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—7, при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
Девятый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 1—8, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
В десятом конкретном аспекте способ получения композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, включает обеспечение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность; растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растяжения; прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна; прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна и активацию нетканого эластичного полотна.
Одиннадцатый конкретный аспект включает десятый конкретный аспект, при этом активация включает применение процесса прокатки в профилированных валках или обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
Двенадцатый конкретный аспект включает десятый и/или одиннадцатый аспект, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок.
Тринадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—12, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
Четырнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—13, при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
Пятнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—14, при этом волокнистое нетканое полотно прикрепляют к эластичному полотну посредством способа наслоения с применением тепла, адгезива, ультразвука или совместной экструзии.
Шестнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—15 и дополнительно включает прикрепление второго волокнистого нетканого полотна ко второй поверхности.
Семнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—16, при этом волокнистое нетканое полотно является выполненным на основе целлюлозы.
Восемнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—17, при этом волокнистое нетканое полотно является выполненным на основе полимера.
Девятнадцатый конкретный аспект включает один или несколько из аспектов 10—18, при этом волокнистое нетканое полотно содержит полимер и целлюлозу.
В двадцатом конкретном аспекте способ получения композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, включает обеспечение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок; растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растяжения; прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна, при этом волокнистое нетканое полотно содержит полимерные и/или целлюлозные волокна; прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна; и активацию нетканого эластичного полотна с применением процесса прокатки в профилированных валках или процесса обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных аспектов, следует понимать, что специалисты в данной области техники после ознакомления и понимания вышеизложенного будут иметь полное представление об альтернативах, вариациях и эквивалентах данных аспектов. Соответственно, объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.
1. Способ получения композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, при этом способ включает:
обеспечение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность;
растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растяжения;
прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна;
прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна и активацию нетканого эластичного полотна.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активация включает применение процесса прокатки в профилированных валках или обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что пластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волокнистое нетканое полотно прикрепляют к эластичному полотну посредством способа наслоения с применением тепла, адгезива, ультразвука или совместной экструзии.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает прикрепление второго волокнистого нетканого полотна ко второй поверхности.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волокнистое нетканое полотно является выполненным на основе целлюлозы.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волокнистое нетканое полотно является выполненным на основе полимера.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волокнистое нетканое полотно содержит полимер и целлюлозу.
11. Способ получения композиционного нетканого эластичного полотна, содержащего эластичное полотно, соединенное с волокнистым нетканым полотном, при этом способ включает:
обеспечение эластичного полотна, содержащего сердцевинную структуру, содержащую эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичное полотно имеет первую поверхность и вторую поверхность, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок;
растягивание эластичного полотна до менее чем 100-процентного растяжения;
прикрепление волокнистого нетканого полотна к первой поверхности растянутого эластичного полотна с образованием композиционного нетканого эластичного полотна, при этом волокнистое нетканое полотно содержит полимерные и/или целлюлозные волокна;
прекращение растягивания композиционного нетканого эластичного полотна и
активацию нетканого эластичного полотна с применением процесса прокатки в профилированных валках или процесса обработки в зацепляющихся зубчатых колесах.
12. Слоистый материал, полученный способом по п. 1 или п. 11, содержащий:
сердцевинную структуру, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом сердцевинная структура содержит эластичный сердцевинный слой и пластичный сердцевинный слой, при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленку, множество нитей и множество полосок, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой одно из следующего: пленочный слой, множество нитей и множество полосок, при этом пластичный сердцевинный слой усиливает сердцевинную структуру в машинном направлении; и
нетканый первый лицевой слой, прикрепленный к первой поверхности.
13. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что множество нитей расположены между пленочным слоем и первым лицевым слоем.
14. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что первый лицевой слой прикреплен к первой поверхности посредством адгезива.
15. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно содержит нетканый второй лицевой слой, прикрепленный ко второй поверхности.
16. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что нетканый первый лицевой слой выполнен на основе целлюлозы.
17. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что нетканый первый лицевой слой выполнен на основе полимера.
18. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что нетканый первый слой содержит полимер и целлюлозу.
19. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что пластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом эластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
20. Слоистый материал по п. 12, отличающийся тем, что эластичный сердцевинный слой представляет собой пленку, и при этом пластичный сердцевинный слой представляет собой множество нитей или множество полосок.
