Аппрет, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ, лист с аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, изделия, имеющие лист с аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, и соответствующие способы
Предложены нетканые материалы (и пленки) для верхнего листа и принимающего/распределительного слоя, обработанные гидрофильным аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, впитывающие изделия для младенцев или для ухода при недержании, которые содержат указанные материалы, и способы нанесения подобных аппретов и/или изготовления подобных впитывающих изделий. Предложены верхний лист или другие принимающие/распределительные материалы из нового нетканого материала или пленки, который (-ая) имеет гидрофильный аппрет, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ, который пригоден для впитывающих изделий, которые предназначены для младенцев или для ухода при недержании и которые содержат указанные материалы. Указанные материалы изготовлены посредством тщательной обработки исходных материалов, не подвергнутых аппретированию, при отсутствии воздушных пузырьков посредством водного раствора гидрофильного аппрета, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ, и последующей сушки материалов. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 15 ил., 8 табл.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Указанная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент США № 62/079,879, поуказанной 14 ноября 2014, которая полностью включена в указанный документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится в целом к впитывающим изделиям одноразового использования, таким как подгузники для младенцев, урологические трусы для взрослых, натягиваемые предметы нижнего белья, прокладки, используемые при недержании мочи, наматрасники, и, более конкретно, но не в качестве ограничения, к верхнему листу и принимающим/распределительным слоям (ADLʹs) из нетканого материала, аппретированных стойкими, гидрофильными, не содержащими синтетических поверхностно-активных веществ аппретами, и к впитывающим изделиям, которые содержат верхние листы и принимающие/распределительные слои, обработанные аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ. Предлагаемые аппреты, не содержащие синтетических поверхностно-активных веществ, и способы их нанесения также могут быть полезными для тканых материалов, содержащих гидрофобные волокна, которые требуют гидрофильного покрытия/аппрета.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Впитывающие изделия, такие как подгузники для детей, тренировочные трусы, урологические изделия для взрослых и другие подобные впитывающие изделия, включают в себя верхний лист, который является ближайшим к носителю, наружный, влагонепроницаемый задний лист и впитывающую сердцевину. Впитывающие изделия одноразового использования широко распространены на рынке для различных применений, включая уход за младенцами и за взрослыми людьми, страдающими недержанием, вследствие того, что подобные изделия могут обеспечить эффективное и удобное впитывание и удерживание жидкости при одновременном сохранении комфорта для носителя. Тем не менее опыт показал, что существует потребность в более благоприятных для кожи, нетканых материалах верхних листов. Примеры конструкций впитывающих изделий, в которых могут быть использованы предлагаемые листы, раскрыты в публикациях заявок на патенты США № US 2006/0178650 и № US 2010/0280479.
[0004] Недолговечность или нестойкость синтетических поверхностно-активных веществ, используемых на всех полиолефиновых верхних листах и принимающих/распределительных слоях, применяемых в настоящее время, играет некоторую роль в характеристиках впитывающих изделий, связанных с приемом жидкости и повторным смачиванием, но потенциально может вызвать ухудшение состояния кожи. Синтетические поверхностно-активные вещества используются в качестве средств, способствующих проникновению, при трансдермальном введении лекарственных препаратов. Синтетические поверхностно-активные вещества, вымываемые из волокон нетканых материалов во время использования изделия, могут увеличить проницаемость рогового слоя по отношению ко всем потенциальным раздражающим веществам, включая само синтетическое поверхностно-активное вещество. Различные смягчающие вещества приходилось использовать с целью восстановления барьерной функции поврежденной кожи, но эффективным решением указанной проблемы является устранение всех синтетических поверхностно-активных веществ из нетканого материала. В указанном изобретении были идентифицированы потенциальные химические вещества для придания смачиваемости полиолефиновым нетканым материалам и пленкам и рассмотрено, как они могут быть эффективно нанесены, - без использования каких-либо обычных синтетических поверхностно-активных веществ и с целью улучшения состояния кожи.
[0005] Нетканые материалы, изготовленные из полипропилена, являются гидрофобными. При применении соответствующих материалов для обработки аппретированием можно придать сохраняющиеся в течение ограниченного срока, гидрофильные свойства нетканому материалу для обеспечения способности к пропусканию жидкостей и отводу жидкостей, которая требуется для их использования во впитывающих изделиях. Пригодные материалы для обработки аппретированием, как правило, представляют собой патентованные смеси растворов синтетических поверхностно-активных веществ, которые имеются на рынке, например, поставляются компаниями Schill & Seilacher AG (например, Silastol PHP 26, Silastol PHP 90 и Silastol 163) и Pulcra Chemicals (например, Stantex S 6327, Stantex S 6087-4 и Stantex РР 602). Их, как правило, наносят на нетканые материалы фильерного способа производства в количестве 0,004-0,006 г твердых частиц на 1 г нетканого материала (то есть 0,4-0,6% масс. от массы нетканого материала). Примером синтетического поверхностно-активного вещества, которое широко использовалось в промышленно изготавливаемых и имеющихся на рынке аппретах для верхних листов, является Triton GR-5M, анионогенное поверхностно-активное вещество на основе сульфосукцината, производимое Dow Chemical Company. Другие типы используемых поверхностно-активных веществ представляют собой поверхностно-активные вещества на основе сложных полиэтиленгликолевых эфиров жирных кислот.
[0006] В патентах США 5,938,649 и 5,944,705 на имя Ducker и др. раскрыто впитывающее изделие, содержащее алоэ вера на поверхности изделия, контактирующей с кожей носителя, для уменьшения сыпи. Предпочтительный вариант осуществления указанного изобретения представлял собой по существу обезвоженное алоэ вера в безводном смазывающем веществе, которое было нанесено на впитывающее изделие независимо от любого аппрета из поверхностно-активного вещества на нетканом материале верхнего листа. Компания Procter & Gamble в конце 1990-х/начале 2000-х годов серийно изготавливала подгузник для детей, который содержал смягчающий лосьон, нанесенный в виде полосок на обычный нетканый материал верхнего листа. В патенте США 6,459,04 В1 на имя Chmielewski и Erdman упоминаются вещества для регулирования водородного показателя рН, такие как лимонная кислота и цитрат натрия, которые могут быть добавлены к верхнему листу из нетканого материала вместе с возможным, но необязательным поверхностно-активным веществом. Тем не менее, все примеры в указанном патенте включали в себя синтетическое поверхностно-активное вещество, и не рассматривалось то, каким образом нетканый материал может быть успешно обработан раствором лимонной кислоты, не содержащим поверхностно-активных веществ, или то, мог ли он придать полезные гидрофильные свойства нетканому материалу. Кроме того, лимонная кислота и цитрат натрия легко растворяются в солевом растворе и не обеспечивают достаточно стойкое покрытие нетканого материала верхнего листа. Недавно в документе US 6,936,345 В2 на имя Wild и др. был описан способ аппретирования нетканых материалов таким образом, чтобы они отвечали требованиям в отношении стойкости гидрофильного аппрета и были способны обеспечить дополнительное преимущество, в указанном случае - подавление роста бактерий. Описано противомикробное покрытие на водной основе, содержащее сложный моноэфир глицерина, жирную кислоту и хитозан. Сложный моноэфир глицерина и жирная кислота представляют собой поверхностно-активные ингредиенты, которые способствуют растеканию противомикробного покрытия/аппрета на нетканом материале в процессе аппретирования.
[0007] Salas и др. в работе ʺWater-Wettable Polypropylene Fibers by Facile Surface Treatment Based on Soy Proteinsʺ, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 6541-6548, сообщили о модификации поведения полипропиленовых нетканых материалов при смачивании после адсорбции соевых белков. Используя кварцевую гравиметрию для тонких плоских пленок из полипропилена, они подтвердили большую склонность полипропилена к адсорбции соевого белка. Быстрая первоначальная адсорбция происходила в течение времени порядка секунд. Это показало, что адсорбция соевого белка действительно будет происходить на полипропилене, если раствор белка будет принудительно введен в контакт с поверхностью полимерного материала. При продолжении указанной работы с использованием полипропиленового нетканого материала вышеуказанные авторы заметили, что гидрофобный нетканый материал всплывал на поверхности белкового раствора и препятствовал эффективной адсорбции белка. Для преодоления указанной проблемы они сначала погружали полипропиленовые нетканые материалы в 2-пропанол для очистки нетканого материала, после чего следовало погружение в раствор катионогенного поверхностно-активного вещества на основе диоктадецилдиметиламмонийбромида в 2-пропаноле с концентрацией 1 мг/мл.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Предложены новые нетканые или пленочные материалы верхнего листа или других принимающих/распределительных слоев, которые имеют гидрофильный, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ аппрет, который пригоден для впитывающих изделий, предназначенных для ухода за младенцами или лицами, страдающими недержанием, и содержащих указанные материалы. Указанные материалы изготовлены посредством тщательной обработки исходных материалов, не подвергнутых аппретированию, при отсутствии воздушных пузырьков посредством водного раствора гидрофильного аппрета, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ, и последующей сушки материалов.
[0009] Некоторые варианты осуществления предлагаемых гидрофильных синтетических листов содержат: лист синтетического материала, имеющий первую поверхность, при этом указанный лист содержит гидрофильный аппрет, включающий в себя молекулы водорастворимых белков, диспергированные на указанной первой поверхности, и при этом аппрет по существу свободен от синтетических поверхностно-активных веществ. В некоторых вариантах осуществления аппрет не включает в себя синтетические материалы, способные уменьшить поверхностное натяжение воды до значений менее 50 миллиНьютонов на 1 м (мН/м). В некоторых вариантах осуществления лист содержит нетканый материал или пленку. В некоторых вариантах осуществления лист представляет собой верхний лист впитывающего изделия. В некоторых вариантах осуществления лист представляет собой распределительный-принимающий слой впитывающего изделия. В некоторых вариантах осуществления водорастворимый белок содержит белок с термически измененными естественными свойствами. В некоторых вариантах осуществления 0,4-1,2%-й водный раствор водорастворимого белка имеет поверхностное натяжение, превышающее 50 миллиНьютонов на метр (мН/м). В некоторых вариантах осуществления 1,2-10%-й водный раствор водорастворимого белка имеет поверхностное натяжение, превышающее 50 миллиНьютонов на метр (мН/м). В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, 0,004 грамма молекул водорастворимого белка диспергированы на листе на каждый грамм массы листа.
[0010] Некоторые варианты осуществления предлагаемых впитывающих изделий одноразового использования содержат: верхний лист, содержащий один вариант осуществления предлагаемых гидрофильных синтетических листов; задний лист и впитывающую сердцевину, расположенную между верхним листом и задним листом.
[0011] Некоторые варианты осуществления предлагаемых впитывающих изделий одноразового использования содержат: верхний лист; распределительный- принимающий слой, содержащий один вариант осуществления предлагаемых гидрофильных синтетических листов; задний лист и впитывающую сердцевину, расположенную между распределительным- принимающим слоем и задним листом.
[0012] Некоторые варианты осуществления предлагаемых способов (например, способов придания гидрофильных свойств листу полимерного материала) включают: нанесение водного раствора водорастворимого белка на лист полимерного материала в водном растворе и сушку указанного листа таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть белка удерживалась на поверхности листа, при этом водный раствор по существу не содержит синтетических поверхностно-активных веществ. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, часть водорастворимого белка подвергнута термической обработке для изменения естественных свойств. В некоторых вариантах осуществления лист содержит нетканый материл или пленку.
[0013] Некоторые варианты осуществления предлагаемых способов дополнительно включают перед нанесением водного раствора на лист: смешивание водорастворимого белка с водой, нагрев воды до температуры между 40° Цельсия (С) и 99°С и перемешивание смеси для растворения белка в воде. В некоторых вариантах осуществления воду нагревают перед подмешиванием водорастворимого белка. В некоторых вариантах осуществления температуру воды поддерживают в диапазоне между 40°С и 99°С во время, по меньшей мере, части перемешивания. В некоторых вариантах осуществления температуру воды поддерживают в диапазоне между 40°С и 99°С в течение промежутка времени, достаточного для термического изменения естественных свойств, по меньшей мере, части белка. Некоторые варианты осуществления дополнительно включают: регулирование водородного показателя рН смеси воды и белка перед повышением температуры смеси путем нагрева.
[0014] В некоторых вариантах осуществления предлагаемых способов температура раствора находится в диапазоне между 20°С и 40°С во время, по меньшей мере, части нанесения водного раствора на лист.
[0015] В некоторых вариантах осуществления предлагаемых способов нанесение водного раствора на лист включает: погружение листа в первый раз в раствор и погружение листа во второй раз в раствор. Некоторые варианты осуществления дополнительно включают: каландрирование листа перед погружением листа в первый раз и погружением листа во второй раз.
[0016] В некоторых вариантах осуществления предлагаемых способов нанесение водного раствора на лист выполняют посредством, по меньшей мере, одного устройства для нанесения покрытий, выбранного из группы, состоящей из: щелевой экструзионной головки, ножевого устройства для нанесения покрытий, устройства для нанесения покрытий контактным способом, устройства для нанесения покрытий рифленым валиком, устройства для нанесения покрытий множеством валиков и устройства для нанесения покрытий сетчатым валиком.
[0017] В некоторых вариантах осуществления предлагаемых способов водный раствор содержит консервант. В некоторых вариантах осуществления консервант содержит один или более консервантов, выбранных из группы, состоящей из: Plantservative (ботанического консерванта), MicroSilver (микрочастиц серебра) и Nutrabiol.
[0018] В некоторых вариантах осуществления предлагаемых способов белок содержит изолят соевого белка (SPI).
[0019] Некоторые варианты осуществления предлагаемых аппретов (например, для синтетического нетканого материала или пленки) содержат: водный раствор водорастворимого белка, подвергнутого термическому изменению естественных свойств, при этом раствор имеет поверхностное натяжение, превышающее 50 миллиНьютонов на метр (мН/м). В некоторых вариантах осуществления водный раствор содержит консервант. В некоторых вариантах осуществления консервант содержит один или более консервантов, выбранных из группы, состоящей из: Plantservative, MicroSilver и Nutrabiol.
[0020] Термин «соединенный (coupled)» определен как соединенный (connected), хотя и необязательно напрямую и необязательно механически; два предмета, которые «соединены», могут составлять одно целое друг с другом. Термины (артикли) ʺaʺ и ʺanʺ определены как один или более, если указанное раскрытие изобретения явным образом не требует иного. Термин «в основном, по существу» определен как в значительной степени, но необязательно полностью то, что указано, (и охватывает то, что указано; например, выражение «в основном 90 градусов» охватывает/включает «90 градусов», и выражение «по существу параллельный» включает/охватывает «параллельный»), как будет понятно среднему специалисту в указанной области техники. В любом раскрытом варианте осуществления термины «по существу», «приблизительно» и «около» могут быть заменены выражением «в пределах (процентного содержания)», которое указано, при этом процентное содержание включает 0,1, 1, 5 и 10 процентов.
[0021] Термины «впитывающее изделие» и «впитывающий предмет одежды» используются в указанном раскрытии изобретения для упоминания предметов одежды или изделий, которые выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность впитывания и удерживания экссудатов, и, более конкретно, для упоминания предметов одежды или изделий, которые размещают у или вблизи тела носителя для впитывания и удерживания экссудатов, выделяемых из тела носителя. К примерам подобных впитывающих изделий или впитывающих предметов одежды относятся подгузники, тренировочные трусы, гигиенические изделия для женщин, детские нагрудники, раневые повязки, наматрасники и урологические изделия для взрослых. Термин «одноразовый» при его использовании вместе с термином «впитывающее изделие» и «впитывающий предмет одежды» относится к предметам одежды и изделиям, которые предназначены для выбрасывания после однократного использования.
[0022] Термин «впитывающая сердцевина» используется в указанном раскрытии изобретения для упоминания конструктивного элемента, размещенного между верхним листом и задним листом впитывающего изделия для впитывания и удерживания жидкости, принятой впитывающим изделием. Впитывающая сердцевина может содержать одну или более основ, впитывающий полимерный материал, адгезивы и/или другие материалы для скрепления впитывающих материалов во впитывающей сердцевине.
[0023] Устройство или система, которое (-ая) конфигурировано (-а) определенным образом, конфигурировано (-а), по меньшей мере, указанным образом, но оно (она) также может быть конфигурировано (-а) иначе, чем конкретно описано.
[0024] Элемент/признак или элементы/признаки одного варианта осуществления могут быть применены для других вариантов осуществления, даже несмотря на то, что они не описаны или не проиллюстрированы, за исключением случаев, когда это явным образом не допускается указанным раскрытием изобретения или вследствие сущности вариантов осуществления.
[0025] Некоторые подробности, связанные с вариантами осуществления, описанными выше, и другие подробности описаны ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0026] Нижеуказанные чертежи приводят иллюстрации в качестве примера, а не ограничения. Для краткости и ясности каждый элемент определенной конструкции не всегда обозначен на каждой фигуре, на которой появляется указанная конструкция. Идентичные ссылочные позиции необязательно обозначают идентичную конструкцию/структуру. Точнее, одна и та же ссылочная позиция может быть использована для обозначения аналогичного элемента или элемента с аналогичной функциональностью, для чего также могут быть использованы неидентичные ссылочные позиции.
[0027] Фиг.1 показывает вид в плане одного примера предлагаемых впитывающих изделий.
[0028] Фиг.2-3 показывают таблицы с различными характеристиками предлагаемых листов и/или аппретов.
[0029] Фиг.4-5 показывают график зависимости впитывающей способности от квадратного корня длительности для испытаний на смывание для одного варианта осуществления предлагаемых листов.
[0030] Фиг.6-15 показывают таблицы с различными характеристиками предлагаемых листов и/или аппретов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0031] Если обратиться теперь к чертежам и, более конкретно, к фиг.1, то видно, что на фиг.1 показан и обозначен ссылочной позицией 1 пример предлагаемых впитывающих изделий. В показанном варианте осуществления изделие 1 включает в себя переднюю часть 2, заднюю часть 3, сердцевинную часть 4 и ленточные части 5. В указанном варианте осуществления впитывающее изделие 1 выполнено с конфигурацией подгузника; в других вариантах осуществления предлагаемые впитывающие изделия могут быть выполнены с конфигурацией прокладок и/или тому подобного.
[0032] В показанном варианте осуществления передняя часть 2 включает в себя скрепляющие средства 6 (например, адгезив, накладки, образующие застежки-«липучки», или другие скрепляющие конструктивные элементы), и ленточные части 5 включают в себя скрепляющие средства 6ʹ и 7 (например, адгезив, накладки, образующие застежки-«липучки», или другие скрепляющие конструктивные элементы). В указанном варианте осуществления изделие 1 содержит впитывающую сердцевину 8 с наружной зоной 9 и средней зоной 10. В показанном варианте осуществления изделие 1 также содержит вторую впитывающую сердцевину 12; другие варианты осуществления могут включать в себя только одну впитывающую сердцевину. В указанном варианте осуществления изделие 1 дополнительно содержит распределительный-принимающий слой 13, который перекрывает, по меньшей мере, впитывающую сердцевину 8 (например, и впитывающую сердцевину 12).
[0033] В показанном варианте осуществления изделие 1 ограничено задним листом 18 (который обращен наружу при ношении) и верхним листом 19 (который прилегает к коже носителя при ношении). В указанном варианте осуществления верхний лист 19 и задний лист 18 имеют одинаковую протяженность и имеют размеры, превышающие размеры впитывающей сердцевины. Задний лист 18, как правило, предотвращает смачивание жидкостью, впитанной и удерживаемой во впитывающей сердцевине, изделий (например, одежды), которые контактируют с впитывающим изделием 1. Во многих (если не во всех) вариантах осуществления задний лист 18 является не проницаемым для жидкостей и может содержать тонкую пластиковую (например, полиэтиленовую) пленку, несмотря на то, что также могут быть использованы другие гибкие материалы, не проницаемые для жидкостей. В некоторых вариантах осуществления задний лист 18 может быть воздухопроницаемым или может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выхода паров из впитывающей сердцевины при одновременном предотвращении прохода экссудатов через задний лист 18.
[0034] В показанном варианте осуществления верхний лист 19 соединен с задним листом 18 и наложен на задний лист 18, в результате чего образуется периферия изделия 1. В некоторых вариантах осуществления верхний лист 19 является податливым, мягким на ощупь и не раздражающим кожу носителя. Во многих (если не во всех) вариантах осуществления верхний лист 19 является проницаемым для жидкостей и позволяет жидкостям легко и быстро проходить через его толщину. Верхний лист 19 может быть изготовлен из широкого ряда материалов, таких как пористые вспененные материалы, сетчатые вспененные материалы, пластиковые пленки с отверстиями, натуральные волокна (например, древесные или хлопковые волокна), синтетические волокна (например, полиэфирные, полиэтиленовые или полипропиленовые волокна), или из комбинации натуральных и синтетических волокон. В некоторых вариантах осуществления верхний лист 19 включает в себя как гидрофильный, так и гидрофобный материалы (например, расположенные в разных зонах для удовлетворения различных потребностей, например, таких как изоляция кожи носителя от жидкостей во впитывающей сердцевине). В различных вариантах осуществления верхний лист 19 может представлять собой тканый материал, нетканый материал, нетканый материал, полученный фильерным способом производства, нетканый материал, полученный кардочесанием, или тому подобное.
[0035] В показанном варианте осуществления слой 13 для приема-распределения текучих сред выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность сбора и временного удерживания выделенной организмом, текучей среды. Например, часть выделенной текучей среды может (например, в зависимости от позы носителя) проникать в принимающий-распределительный слой 13 и может впитываться впитывающей зоной в зоне, проксимальной по отношению к месту выделения. Тем не менее, поскольку текучая среда часто выделяется в виде внезапных потоков, участок впитывающей сердцевины в подобной зоне может не впитать текучую среду так же быстро, как она выделяется, и принимающий-распределительный слой выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность перемещения текучей среды из места исходного контакта текучей среды в другие части принимающего-распределительного слоя для впитывания впитывающей сердцевиной.
[0036] Как описано ниже, предлагаемые аппреты и способы создают возможность изготовления не содержащих синтетических поверхностно-активных веществ, гидрофильных листов, которые пригодны для использования в качестве верхнего листа (например, 19) и/или в качестве принимающего-распределительного слоя (например, 13) во впитывающих изделиях (например, 1). Как описано ниже более подробно, предлагаемые аппреты и способы предусматривают нанесение белков с измененными естественными свойствами на листы, содержащие гидрофобный материал (например, пленки или нетканые материалы), для придания гидрофильных свойств. Как правило, предлагаемые аппреты содержат белки в растворе, и предлагаемые способы предусматривают нанесение раствора на лист для распределения белков и последующую сушку листа таким образом, чтобы белки оказались осажденными на листе.
I. Свойства раствора изолята соевого белка (SPI)
[0037] Clarisoy® 100 представляет собой растворимый в воде на 100% изолят соевого белка (SPI), поставляемый на рынок компаниями Archer Daniels Midland (ADM) и Burcon NutraScience Corporation. Влияние температуры и водородного показателя рН были исследованы на растворах изолята соевого белка, приготовленных в соответствии с протоколом подготовки концентрированной предварительной смеси, перемешивания и тепловой обработки. Повышенные температуры были использованы с целью по меньшей мере частичного изменения естественных свойств белка и придания адгезионной способности и стойкости аппрету для нетканого материала. Свойства белков, которые способствуют адгезионному сцеплению с волокнами нетканого материала и стойкости, относятся к свойствам, которые могут привести к нежелательному эффекту биологического загрязнения в медицинских устройствах/приспособлениях при подвергании поверхностей, образованных гидрофобным полимером, воздействию растворов белков.
[0038] Фиг.2 показывает определенные свойства различных смесей, полученных посредством изолята соевого белка, и способы, посредством которых указанные смеси были получены. Как показано, Раствор № 1 был приготовлен посредством первоначального предварительного перемешивания твердых частиц изолята соевого белка при концентрации 0,25% в дистиллированной воде, нагретой до 90°С, при большом усилии сдвига до тех пор, пока соевый порошок не был равномерно диспергирован в жидкости. Затем раствор разбавляли равным объемом дистиллированной воды, нагретой до 90°С, и перемешивали при малом усилии сдвига в течение приблизительно 10 минут. Перед этапом тепловой обработки водородный показатель рН смеси был отрегулирован до рН 8 посредством 0,1 N NaOH. После регулирования рН смесь подвергали тепловой обработке или удерживали при повышенной температуре при перемешивании с малым усилием сдвига в течение 60 минут для имитации применения смеси в промышленном способе. Внешний вид указанной смеси был мутным при 90°С. После охлаждения до 22°С из смеси осаждался осадок, что указывает на наличие нерастворенных твердых частиц. Образование осадка было связано с регулированием рН, в то время как диспергирование происходило при повышенной температуре. Когда растворы готовят без регулирования рН, изолят соевого белка может быть диспергирован в воде или при температуре внутри помещения, или при повышенной температуре для образования прозрачных растворов. Также было определено, что сопоставимые свойства раствора были получены, когда предварительное перемешивание устраняли, и время тепловой обработки сокращали до времени, необходимого для доведения раствора до температуры (см. смеси № 3 и № 4). Смесь, которая образовывала осадок, может быть не лучшим вариантом для получения зауказанного покрытия на нетканых материалах. Вследствие указанных выше различий в свойствах растворов в центре внимания исследования способности изолята соевого белка придавать гидрофильное покрытие нетканым материалам были растворы, перемешанные при повышенной температуре как при предшествующей модификации, так и без предшествующей модификации рН раствора. В экспериментах, в которых выполнялось регулирование рН, изолят соевого белка был диспергирован в воде при температуре внутри помещения перед перемешиванием при повышенной температуре.
II. Гидрофильность в зависимости от температур растворов
при перемешивании и нанесении
[0039] Было показано, что нагрев раствора изолята соевого белка перед нанесением на нетканый материал обеспечивает улучшение характеристик нетканого материала при использовании во впитывающем изделии. Нагрев соевых белков вызывает диссоциацию их четвертичных структур, обеспечивает изменение естественных свойств их субъединиц и ускорение образования скоплений белков посредством электростатического, гидрофобного механизмов и механизма обмена дисульфидами. Ожидается, что помимо нагрева регулирование рН и ионной силы, гидролиз и ковалентное присоединение других составляющих вызовут модификацию характеристик нетканого материала, обработанного аппретом на основе изолята соевого белка. Сводные указанные по гидрофильности нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, в зависимости от температуры при перемешивании, температуры при нанесении и привеса твердых частиц соевого белка были приведены на фиг.3.
[0040] Нетканый материал представлял собой гидрофобный (то есть необработанный) полипропиленовый нетканый материал со структурой SSS (слой (S - spunbond), полученный фильерным способом производства, - слой (S), полученный фильерным способом производства, - слой (S), полученный фильерным способом производства) и поверхностной плотностью 12,5 г/м2, поставляемый компанией Fitesa, Simpsonville, Южная Каролина (США). Растворы Clarisoy 100™ перемешивали при зауказанных температурах в диапазоне от 22°С до 80°С. В указанных экспериментах водородный показатель рН растворов изолята соевого белка не регулировали. Значения рН растворов находились в диапазоне от 2,3 до 2,9. Температура, составляющая 22°С, была задана как температура внутри помещения, несмотря на то, что на практике она могла варьироваться от приблизительно 15°С до 30°С. Clarisoy 100™ представляет собой изолированный соевый белок (ISP), поставляемый компанией Archer Daniels Midland (ADM, Decatur, Иллинойс (США)). Нетканый материал был подвергнут аппретированию или обработке растворами Clarisoy 100™ при зауказанных температурах в диапазоне от 22°С до 70°С посредством использования лабораторной плюсовки. Образцы были подготовлены посредством использования двухэтапного процесса окунания и отжима для гарантирования равномерного смачивания нетканого материала.
[0041] Растворы с зауказанными концентрациями были приготовлены в виде порций от 1500 мл до 3000 мл посредством водопроводной воды средней жесткости. Порошок Clarisoy 100® медленно добавляли в энергично перемешиваемую воду, которую поддерживали при зауказанной температуре перемешивания с использованием электрической плитки, снабженной термопарой и предусмотренной с регулированием температуры. После диспергирования порошка в нагретой воде скорость перемешивания уменьшали и сохраняли в течение 30 минут. Раствор становился прозрачным после 15-20 минут перемешивания. Приблизительно в середине этапа перемешивания был добавлен 0,04%-й n-бутанол для уменьшения вспенивания. Биобутанол, такой как Butamax®, который производят из возобновляемых ресурсов, если требуется, может быть использован для уменьшения вспенивания. Отсутствует необходимость в использовании бутанола при перемешивании в условиях менее интенсивного перемешивания. Бутанол не оказывал существенного влияния на поверхностное натяжение раствора. 0,04%-й раствор (то есть 0,0054 М) n-бутанола уменьшает поверхностное натяжение воды от значения, составляющего 72 мН/м, только до приблизительно 62 мН/м. После перемешивания при зауказанной температуре обеспечивали возможность охлаждения раствора до достижения зауказанной температуры обработки. Образцы были подвергнуты обработке при температуре, которая представляет собой зауказанную температуру обработки с отклонениями±5°С.
[0042] Лабораторная плюсовка имела два вертикальных вала с резиновым покрытием и диаметром 8 дюймов (203,2 мм). Было приложено давление отжима, достаточное для получения зауказанного приклея раствора на нетканом материале в пределах 1,0 г раствора на 1 г нетканого материала. Каждый отрезок нетканого материала с размерами 430 мм х 430 мм погружали в раствор с объемом, составляющим приблизительно 1500 мл, при зауказанной температуре обработки перед каландрированием между валами плюсовки. Двухэтапный процесс окунания и отжима был использован для обработки нетканого материала. Раствор не был впитан равномерно на гидрофобном нетканом материале после первого цикла окунания и отжима. Непосредственно после первого цикла образец нетканого материала снова погружали в раствор и подвергали каландрированию или отжиму во второй раз. В результате указанного двухэтапного процесса окунания и отжима был получен равномерно смоченный/увлажненный нетканый материал, и указанный двухэтапный процесс окунания и отжима способствовал равномерному распределению растворенных твердых частиц по поверхностям волокон. Массу образца в смоченном состоянии регистрировали для определения приклея раствора перед подвешиванием образца в печи при 107°С в течение 15 мин. для сушки.
[0043] Показатели каплепадения на фиг.3 были определены посредством использования капельного испытания с 4 отверстиями (4-Hole Drop Test) для получения степени гидрофильности обработанного нетканого материала. Привес твердых частиц рассчитывали исходя из концентрации раствора и приклея раствора на нетканом материале (выраженного в граммах раствора на грамм нетканого материала). Средний приклей был рассчитан исходя из массы каждого из трех листов в смоченном и сухом состоянии, когда они были обработаны. Обобщенное стандартное отклонение для приклея составило 0,7 г/г. В капельном испытании с 4 отверстиями пластиковую пластину с размерами 75 мм х 75 мм х 13 мм и с четырьмя отверстиями, расположенными с равными интервалами, каждое из которых имело диаметр 15 мм, размещали на образце нетканого материала, который находился на одном куске фильтровальной бумаги Whatman № 4 (с диаметром 90 мм). Посредством использования капельницы четыре капли водопроводной воды были накапаны в одно отверстие с высоты, равной толщине пластиковой пластины. Значение показателя каплепадения, составляющее 2, 1 или 0, было присвоено в соответствии с тем, насколько быстро капля проникала в нетканый материал и впитывалась фильтровальной бумагой. Значение показателя каплепадения, составляющее 2, было использовано для указания того, что жидкость спонтанно впитывалась нетканым материалом в течение пяти секунд. Значение показателя каплепадения, составляющее 1, указывало на то, что жидкость впитывалась, когда комплект, состоящий из фильтровальной бумаги, образца нетканого материала и пластиковой пластины, плавно встряхивали через пять секунд. Значение показателя каплепадения, составляющее 0, указывало на то, что жидкость не впитывалась. Средние значения показателей каплепадения были рассчитаны исходя из средних значений, полученных для каждого из четырех отверстий на четырех образцах нетканого материала, при этом всего было выполнено 16 измерений.
[0044] Не подвергнутый обработке, гидрофобный нетканый материал имел средние показатели каплепадения в диапазоне от 0 до 0,5. Показатели каплепадения, составляющие 2,0, были определены для верхних листов из нетканых материалов со структурами SSS и SMS (слой (S), полученный фильерным способом производства, - слой (M - meltblown), полученный аэродинамическим способом из расплава, - слой (S), полученный фильерным способом производства), которые были подвергнуты обработке обычными аппретами. Средний показатель каплепадения, превышающий приблизительно 1,2, обеспечивал достаточную гидрофильность для приема жидкости во впитывающем изделии. Показатели каплепадения, составляющие менее 1,2, показаны с затенением на фиг.3. Фиг.3 показывает, что средние показатели каплепадения, превышающие 1,2, были получены для привеса твердых частиц, превышающего 0,5% (или 0,005 г твердых частиц на 1 г нетканого материала), когда температура при перемешивании раствора была равна или превышала приблизительно 50°С - 70°С. На показатели каплепадения не влияла температура при нанесении раствора, то есть показатели каплепадения, превышающие 1,2, были получены, когда нетканый материал был обработан раствором при температуре окружающей среды или приблизительно 22°С при условии, что раствор перемешивали при температуре, равной или превышающей 50°С. Обобщенное стандартное отклонение для средних значений показателей каплепадения составляло 0,9.
III. Определение смачиваемости нетканых материалов-
прототипов посредством использования гравиметрической
системы для проведения испытаний для определения
впитывающей способности
[0045] Были изготовлены образцы для испытаний в гравиметрической системе, предназначенной для проведения испытаний для определения впитывающей способности (GATS - Gravimetric Absorbency Test System), с целью определения способности нетканого материала к впитыванию солевого раствора при следующих друг за другом циклах впитывания. Испытание GATS было использовано для оценки стойкости аппрета к воздействию множества доз солевого раствора. После каждого испытания нетканый материал извлекали из прибора и промывали погружением в 100 мл 0,9%-го солевого раствора при температуре внутри помещения в течение 1 минуты, после чего протирали насухо бумажным полотенцем. Образец сразу же подвергали повторному испытанию после каждого промывания. Фиг.4 показывает массу (г) солевого раствора, впитанного тремя слоями нетканого материала, в зависимости от квадратного корня длительности (с0,5). Жидкость впитывалась через одно отверстие образцом нетканого материала, опертым на ребристую пластину. Ребристая пластина уменьшала количество побочной жидкости, которая могла бы быть впитана между образцом нетканого материала и пластиной. Результаты на фиг.4 были получены при использовании промышленно изготавливаемого нетканого материала фильерного способа производства с поверхностной плотностью 12,5 г/м2, который был обработан промышленно изготавливаемым и имеющимся на рынке, запатентованным аппретом с ограниченным сроком действия.
[0046] Как показано на фиг.4, жидкость впитывалась медленнее после каждого из четырех промываний. Это было ожидаемым результатом для смачивания нетканого материала, который имел аппрет с ограниченной стойкостью. Тем не менее, следует отметить, что время проявления индукции для впитывания увеличивалось после каждого из первых трех промываний, в то время как фактическая скорость впитывания после периода индукции оставалась довольно постоянной. Время индукции для смачивания после четвертого промывания было очень продолжительным, превышающим 300 с, и скорость впитывания после начала смачивания значительно уменьшилась.
[0047] Как показано на фиг.5, нетканый материал с привесом изолята соевого белка, составляющим 0,006 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала, продемонстрировал значительно отличающееся поведение в указанном испытании. Указанный нетканый материал был подвергнут аппретированию на опытной линии, описанной ниже в Разделе V. Впитывание жидкости не подвергнутым промыванию, нетканым материалом с аппретом на основе изолята соевого белка было сопоставимым с впитывающей способностью промышленно изготавливаемого и имеющегося на рынке, нетканого материала с обычным аппретом на основе синтетического поверхностно-активного вещества. После первого промывания было явное увеличение времени индукции смачивания и незначительное снижение скорости смачивания после периода индукции, сопоставимое с образцом, не подвергнутым промыванию. Тем не менее, в отличие от нетканого материала с промышленно изготавливаемым и имеющимся на рынке аппретом на основе синтетического поверхностно-активного вещества способность к впитыванию жидкости, проявляемая нетканым материалом с аппретом на основе изолята соевого белка, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, улучшилась как после второго, так и после третьего промываний. Характеристика после третьего промывания, как правило, была такой же хорошей или лучшей, чем характеристика образца, не подвергнутого промыванию. Указанный результат был неожиуказанным, но он может быть объяснен тем, что аппрет был чрезвычайно стойким и улучшался, поскольку он подвергался гидратации во время использования.
IV. Распределение раствора изолята соевого белка в нетканом
материале посредством использования отжима в каландре
[0048] Как показано ниже в Разделе V, солевой раствор с большим поверхностным натяжением (то есть синтетическая моча) распределяют на полипропиленовом нетканом материале, и он впитывается полипропиленовым нетканым материалом, который был обработан гидрофильным аппретом, состоящим из изолята соевого белка. Тем не менее, раствор изолята соевого белка с большим поверхностным натяжением нелегко растекается по гидрофобному полипропиленовому нетканому материалу. Нетканый материал может быть обработан посредством его погружения в раствор изолята соевого белка и принудительного удаления захваченного воздуха для гарантирования плотного контакта между раствором и волокнами нетканого материала. Когда раствор входит в контакт с гидрофобным полипропиленовым волокном нетканого материала, белок адсорбируется на поверхности волокна и делает нетканый материал более гидрофильным, но белок не может адсорбироваться на волокне в зонах нетканого материала, до которых раствор не может дойти.
[0049] Вода с поверхностным натяжением 72,8 мН/м не растекается на твердом материале с малой поверхностной энергией, подобном полипропилену. Обычные аппреты для нетканых материалов, которые широко используются в настоящее время, состоят из синтетических поверхностно-активных веществ, которые обеспечивают уменьшение поверхностного натяжения воды до диапазона значений, составляющих приблизительно 30-37 мН/м (см. Таблицу 1, приведенную ниже). Указанные растворы поверхностно-активных веществ с малым поверхностным натяжением растекаются по полипропиленовым волокнам и обеспечивают равномерное распределение аппрета из поверхностно-активных веществ при сушке. Раствор, содержащий 0,1% твердых частиц изолята соевого белка, имел поверхностное натяжение 64 мН/м. Указанный раствор не будет легко растекаться в полипропиленовом нетканом материале. Категории материалов, которые могут быть использованы для получения аппрета для нетканых материалов, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ и описанного в указанном изобретении, являются гидрофильными, но растворы указанных материалов не вызывают уменьшения поверхностного натяжения воды до значений менее 49 мН/м. Указанные растворы не впитываются спонтанно гидрофобными неткаными материалами и требуют специальной обработки для обеспечения равномерного распределения аппрета по всей структуре нетканого материала.
[0050] Поверхностные натяжения растворов изолята соевого белка с концентрациями в диапазоне 0,4% - 1,2% твердых частиц находились в диапазоне 49-68 мН/м при 22°С. Среднее значение составляло 58±9,9 мН/м. При указанных концентрациях поверхностное натяжение не зависело от концентрации раствора. Поверхностное натяжение измеряли, используя метод капиллярного подъема. Капиллярный подъем измеряли после подъема и опускания жидкости в капиллярной трубке и измерения значений в состоянии равновесия через 10 мин.
Таблица 1: Поверхностные натяжения жидкостей и растворов
| Жидкость |
Поверхностное натяжение
(мН/м) |
| Вода Раствор изолята соевого белка (0,4% -1,2%) 0,1% 7В Соевая мука Silastol 163 (0,4% - 6%) Silastol PHP 26 (0,4%) Stantex S 6757 (0,4% - 6%) 0,1% Triton X-100 Изопропиловый спирт |
72 49-68 61 35 -37 30 31-36 33 22 |
[0051] Материалы Silastol и Stantex в Таблице 1 представляют собой материалы для обработки поверхности, состоящие из патентованных смесей синтетических поверхностно-активных веществ, которые используются для придания гидрофильности полипропиленовому нетканому материалу фильерного способа производства. Silastol 163 представляет собой не содержащий силикона, анионогенный аппрет для изготовления долговечных гидрофильных полиолефиновых нетканых материалов, в особенности верхних листов. Silastol РНР 26 представляет собой катионогенный/амфотерный аппрет для изготовления долговечных гидрофильных полиолефиновых штапельных волокон фильерного способа производства, пригодных для верхнего листа. Stantex S 6757 представляет собой стойкий гидрофильный аппрет для полипропиленовых материалов фильерного способа производства, в особенности для применений в гигиенических изделиях. Указанные поверхностно-активные вещества часто наносят на нетканый материал, используя концентрации раствора в пределах 6%. При концентрациях твердых частиц в диапазоне 0,4% - 6% растворы указанных материалов имели поверхностное натяжение в диапазоне 31-37 мН/м. Малое поверхностное натяжение указанных растворов способствует смачиванию гидрофобного полипропиленового нетканого материала и позволяет нетканому материалу спонтанно впитывать раствор поверхностно-активного вещества.
[0052] Для обеспечения растекания и контакта между раствором изолята соевого белка и гидрофобным нетканым материалом нетканый материал погружали в раствор изолята соевого белка и подвергали каландрированию для того, чтобы удалить захваченный воздух и способствовать плотному контакту даже в течение короткого периода между волокном нетканого материала и раствором. Лабораторный каландр с регулируемым жалом валов каландра был использован для моделирования того, что могло бы быть получено при использовании клеильного пресса с затопленным зазором на промышленной производственной линии. В Таблице 2 показано, как концентрацию изолята соевого белка в растворах увеличивали для компенсации уменьшенного приклея раствора после каландрирования. Критический размер зазора, составляющий приблизительно 0,150 (в произвольных единицах), требовался для обеспечения равномерного смачивания нетканого материала в указанном каландре. Имело место значительное уменьшение приклея для каландрированного нетканого материала, но отсутствовало значимое изменение приклея при малых изменениях размера зазора, близких к критической величине.
Таблица 2: Характеристики определенных способов изготовления
предлагаемых листов
| Масса образца нетканого материала в сухом состоянии |
Концентрация раствора
(г изолята соевого белка/г нетканого материала) |
Размер зазора |
Приклей
(г раствора/г нетканого материала) |
Привес изолята соевого белка
(г изолята соевого белка/г нетканого материала) |
| 0,08 0,08 |
0,001 0,001 |
Отсутствует 0,200 |
6,0 2,3 |
0,006 0,002 |
| 0,08 0,08 0,08 0,08 |
0,002 0,002 0,002 0,002 |
Отсутствует 0,200 0,150 0,125 |
6,4 2,8 3,0 3,0 |
0,013 0,006 0,006 0,006 |
| 0,08 | 0,004 | 0,125 | 3,0 | 0,012 |
[0053] Испытания на стекание по поверхности были использованы для оценки способности потока жидкости проникать в нетканый материал верхнего листа и впитываться впитывающей сердцевиной до того, как жидкость сможет пройти по поверхности нетканого материала верхнего листа до конца или боковой стороны впитывающего изделия. В указанной работе были использованы два испытания на стекание по поверхности. В одном испытании использовали модель впитывающей сердцевины, и в другом использовали впитывающие сердцевины из реальных подгузников для детей. В указанном разделе было использовано испытание с моделью впитывающей сердцевины, подобной описанной ниже в Разделе X.C. Другое испытание будет рассмотрено в нижеприведенном разделе для оценки свойств прототипов нетканых материалов, которые были изготовлены на опытной линии и подвергнуты оцениванию в подгузниках для детей.
[0054] Как показано на фиг.6, характеристики нетканых материалов фильерного способа производства с поверхностной плотностью 12-13 г/м2, аппретированных посредством аппрета для верхних листов, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ, с концентрацией 0,006 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала сравнивали с характеристиками, полученными для промышленно изготавливаемого и имеющегося на рынке, нетканого материала, аппретированного синтетическим поверхностно-активным веществом с ограниченной стойкостью. Указанные ясно показывают сопоставимые характеристики для аппрета для верхних листов, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ. Имело место незначительное уменьшение или улучшение показателя стекания жидкости по поверхности для нетканых материалов с аппретом, не содержащим поверхностно-активных веществ, даже несмотря на то, что перемещение жидкости могло быть несколько бóльшим, чем измеренное для промышленно изготавливаемого верхнего листа из нетканого материала с аппретом на основе поверхностно-активного вещества с ограниченной стойкостью.
V. Аппреты для нетканых материалов, не содержащие
синтетических поверхностно-активных веществ и нанесенные
на опытной линии
[0055] Водный раствор изолята соевого белка с большим поверхностным натяжением не будет легко растекаться по гидрофобному полипропиленовому нетканому материалу. В ранее приведенных разделах было показано, что лабораторные прототипы могут быть успешно подготовлены посредством погружения образца в раствор и его каландрирования для равномерного распределения раствора по всему нетканому материалу. Опытная линия с клеильным прессом с затопленным зазором в Университете штата Северная Каролина была использована для проверки указанного подхода. Идентификация процесса, который не требует спонтанного растекания водного раствора, не содержащего синтетических поверхностно-активных веществ, на гидрофобном, не подвергнутом обработке, нетканом материале, рассматривалась как имеющая важное значение для промышленного использования, по меньшей мере, некоторых из предлагаемых вариантов осуществления. Затопленный зазор на опытной линии был задан и отрегулирован для обеспечения равномерного смачивания холста в направлении движения полуфабриката в машине и в поперечном направлении. Нетканый материал был успешно подвергнут обработке посредством конфигурации со стальным валиком над резиновым валиком, при этом твердость резинового валика по дюрометру имела значение 72. Давление валиков регулировали до тех пор, пока приклей раствора на нетканом материале не стал количественно однородным при оценке по внешнему виду и на ощупь как в направлении MD движения полуфабриката в машине, так и в поперечном направлении CD. Изменчивость приклея проверяли путем взвешивания образцов, которые были вырезаны из холста. После регулирования приклей на нетканом материале изменялся менее, чем на 10%. Равномерный приклей раствора невозможно было обеспечить при использовании более твердого резинового валика с твердостью по дюрометру, составляющей 90.
[0056] Приготовление раствора изолята соевого белка для пробных обработок на опытной линии выполняли с обеспечением как можно большего соответствия лабораторному протоколу, описанному выше. Порошок изолята соевого белка смешивали с дистиллированной водой (с проводимостью < 10 мкСм) в баке емкостью пять галлонов (18,925 л), используя мешалку с большим усилием сдвига при 6000-7000 об/мин в течение 15 минут при температуре внутри помещения. Водородный показатель рН раствора регулировали от его естественного рН, составляющего 2,7-3,0, до рН, составляющего 8,0±0,2, перед размещением в резервуаре с паровой рубашкой на опытной линии. Потребовалось приблизительно 15 минут, чтобы раствор достиг температуры на опытной линии. Температуру раствора поддерживали на уровне, составляющем приблизительно 90°С, в резервуаре для гарантирования температуры при нанесении, составляющей 80°С, в затопленном зазоре. Приклей раствора на опытной линии был меньшим, чем достигнутый при использовании лабораторного каландра. Прототипы, изготовленные в лаборатории, имели приклей, составляющий приблизительно 3 г раствора на 1 г нетканого материала, но только приблизительно 1 г раствора на 1 г нетканого материала оставалось на нетканом материале на опытной линии после того, как давление валиков в затопленном зазоре было увеличено для обеспечения равномерного смачивания. Концентрации раствора регулировали путем увеличения во время пробных обработок на опытной линии для достижения зауказанного привеса изолята соевого белка в диапазоне 0,006-0,008 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала. Валики сушильного устройства поддерживали при температуре 110°С на опытной линии для сушки нетканого материала при линейной скорости, составляющей 30 футов в минуту (9,144 м/мин). Прототипы, изготовленные на опытной линии, приведены ниже в Таблице 3.
Таблица 3: Прототипы, полученные на опытной линии
|
Прототип
№ |
Базовый нетканый материал |
Концентрация раствора
(г изолята соевого белка/г раствора |
Приклей
(г раствора/г нетканого материала) |
Привес изолята соевого белка (г изолята соевого белка/г нетканого материала) |
| 1 2 |
SSS с поверхностной плотностью 12 г/м2 | 0,0025 0,0050 |
1,0 1,2 |
0,003 0,006 |
| 3 4 5 |
SMS с поверхностной плотностью 15 г/м2 | 0,0025 0,0050 0,0100 |
1,1 1,0 0,8 |
0,003 0,005 0,008 |
[0057] Как описано ниже, некоторые из указанных прототипов были включены в подгузники для детей, предназначенные для испытаний, и определенные характеристики и результаты испытаний приведены на фиг.7. Методы испытаний описаны ниже в разделе «Методы проведения экспериментов».
А. Пример № 1
[0058] Указанный пример показывает полученные при лабораторных испытаниях характеристики фирменного подгузника для детей (размер 4), производимого ведущей фирмой и преобразованного посредством верхнего листа из нетканого материала фильерного способа производства со структурой SSS (слой (S), полученный фильерным способом производства, - слой (S), полученный фильерным способом производства, - слой (S), полученный фильерным способом производства) и поверхностной плотностью 12 г/м2, который был обработан аппретом на основе изолята соевого белка, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ (вышеприведенный Прототип № 2 с 0,006 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала). Верхний лист промышленно изготавливаемого и имеющегося на рынке подгузника был аккуратно снят посредством слабого нагрева феном для сушки волос с нагнетанием воздуха и заменен верхним листом-прототипом. Все остальные материалы, включая принимающий/распределительный слой с поверхностной плотностью 60 г/м2, используемый в промышленно изготавливаемом подгузнике, оставались теми же. Для минимизации влияния преобразования подгузника на интерпретацию результатов испытаний, особенно для испытаний на стекание по поверхности, верхний лист контрольного или промышленно изготавливаемого подгузника также был снят и затем снова размещен в его исходном положении. Верхний лист промышленно изготавливаемого подгузника содержал нетканый материал с поверхностной плотностью 15 г/м2.
[0059] Подгузник, содержащий верхний лист из гидрофобного нетканого материала фильерного способа производства, не подвергнутого аппретированию, был включен для сравнения на фиг.7. При указанном гидрофобном верхнем листе были получены худшие характеристики времени приема жидкости (ACQ3 & ACQ4) из третьей и четвертой доз и худшие характеристики утечки в боковом направлении в указанном испытании. Бóльшая утечка в боковом направлении в испытании для определения времени приема жидкости/повторного смачивания (ACQ/REW) была связана с очень большими объемами стока по поверхности, демонстрируемыми гидрофобным нетканым материалом. Для сравнения характеристики подгузника, который содержал верхний лист из нетканого материала, который был обработан аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, были сопоставимы с характеристиками подгузника, содержащего исходный верхний лист, аппретированный синтетическим поверхностно-активным веществом. Гидрофильный аппрет на основе изолята соевого белка, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ, придавал полезные свойства исходно гидрофобному нетканому материалу верхнего листа. В испытании Anarewet было заметное преимущество в отношении утечки в боковом направлении для подгузника, содержащего верхний лист, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ. Стекание по поверхности улучшалось после каждой последующей дозы для подгузника, который содержал верхний лист, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ. Утечка на манекене, выраженная в виде количестве жидкости, впитанной перед утечкой (ABL - absorption before leakage), значительно улучшилась от 206 г до 250 г для подгузника, содержащего верхний лист из нетканого материала с аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ.
В. Пример № 2
[0060] Указанный пример показывает полученные при лабораторных испытаниях характеристики фирменного подгузника для детей (размер 4), производимого ведущей фирмой и преобразованного посредством верхнего листа из нетканого материала фильерного способа производства со структурой SМS (слой (S), полученный фильерным способом производства, - слой (М), полученный аэродинамическим способом из расплава, - слой (S), полученный фильерным способом производства) и поверхностной плотностью 15 г/м2, который был обработан аппретом на основе изолята соевого белка, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ (0,008 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала). Не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ, верхний лист, использованный с указанным подгузником, представлял собой Прототип № 5, который был изготовлен при пробных испытаниях опытной линии, описанных выше. Верхний лист промышленно изготавливаемого и имеющегося на рынке подгузника был аккуратно снят посредством слабого нагрева феном для сушки волос с нагнетанием воздуха и заменен верхним листом-прототипом. Все остальные материалы, включая принимающий/распределительный слой с поверхностной плотностью 60 г/м2, используемый в промышленно изготавливаемом подгузнике, оставались теми же. Для минимизации влияния преобразования подгузника на интерпретацию результатов испытаний, особенно для испытаний на стекание по поверхности, верхний лист контрольного подгузника также был снят и затем снова размещен в его исходном положении.
[0061] Подгузник, содержащий верхний лист гидрофобного нетканого материала со структурой SMS, не подвергнутого аппретированию, был включен для сравнения на фиг.7. Подгузник, содержащий верхний лист со структурой SMS и с аппретом, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, продемонстрировал характеристики, сопоставимые с промышленно изготавливаемым и имеющимся на рынке подгузником, но обеспечил значительное преимущество в отношении утечки в боковом направлении в испытании Anarewet. Стекание по поверхности также улучшалось после каждой последующей дозы для подгузника, который содержал верхний лист, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ. Обработка изолятом соевого белка, не содержащим синтетических поверхностно-активных веществ, придавала эффективное гидрофильное покрытие нетканому материалу верхнего листа.
[0062] Дальнейшая оптимизация характеристик нетканых материалов верхнего листа и принимающего/распределительного слоя (ADL), аппретированных изолятом соевого белка, а также других материалов может происходить при использовании концентрации растворов, водородного показателя рН растворов, температуры при перемешивании растворов, температуры обработки нетканых материалов, каландрирования для улучшения растекания жидкости и температуры сушки. Изобретение может быть «расширено» для охвата других гидрофильных, но не поверхностно-активных материалов. Их примеры будут рассмотрены в нижеприведенном разделе.
VI. Дополнительные примеры
[0063] Примеры 3-6 показывают характеристики приема жидкости и повторного смачивания для подгузников, которые были преобразованы посредством нетканого материала верхнего листа, который был подвергнут аппретированию посредством использования лабораторной плюсовки, как описано в ранее приведенном разделе «Гидрофильность в зависимости от температуры растворов при перемешивании и нанесении». Преобразованный подгузник представляет собой подгузник фабричного изготовления, у которого исходный нетканый материал верхнего листа был разрезан и заменен испытуемым материалом. У контрольных подгузников для указанного эксперимента исходный верхний лист был также разрезан и заменен для воспроизведения любых различий в отношении передачи жидкости, которые могли быть обусловлены процессом преобразования. Подгузники размера Size Large от ведущего производителя с собственной товарной маркой были использованы для оценки верхних листов. Впитывающая сердцевина подгузника состояла из 45% вспушенной измельченной целлюлозы и 55% полимера со сверхвысокой впитывающей способностью (SAP). Во впитывающей сердцевине подгузника было приблизительно 11,5 г полимера со сверхвысокой впитывающей способностью. На части длины сердцевины принимающий слой, скрепленный пропусканием воздуха насквозь и имеющий поверхностную плотность 50 г/м2, был использован между верхним листом и сердцевиной. Примеры 3-6 представляют результаты испытания для определения времени приема жидкости и повторного смачивания (ACQ/REW) для подгузников, преобразованных посредством нетканых материалов со структурой SSS для верхних листов, которые были подвергнуты аппретированию посредством использования различных комбинаций концентраций растворов изолята соевого белка, типов изолята соевого белка, уровней привеса изолята соевого белка, температур при перемешивании растворов и температур при нанесении растворов. Водородный показатель рН растворов изолята соевого белка, используемых для изготовления указанных образцов, не регулировали. Их естественный рН находился в диапазоне 2,2-2,9. Показатели каплепадения для нетканых материалов верхних листов, используемых в указанных примерах, находились в диапазоне 1,4-2,0. Пример 7 обеспечивает комплексную оценку подгузника фабричного изготовления, который был изготовлен с нетканым материалом фабричного изготовления, используемым для верхнего листа, имеющим структуру SSS и подвергнутым аппретированию изолятом соевого белка.
[0064] Нетканый материал верхнего листа, аппретированный посредством изолята соевого белка, в Примере 3 (1,2%-й раствор Clarisoy® 100, перемешанный при 80°С и нанесенный при 22°С) такой, как показанный в Таблице 4 и оцениваемый в подгузнике, преобразованном в лабораторных условиях. Результаты испытаний для Примера 3 показаны на фиг.8.
Таблица 4: Свойства Примера 3
| Clarisoy 100® | ||||
| Концентрация раствора (%) |
Привес изолята соевого белка (г твердых частиц/г нетканого материала х 100%) | Температура при перемешивании (°С) |
Температура при нанесении (°С) |
Показатель каплепадения в испытании с 4 отверстиями |
| 1,2% | 2,0% | 80°С | 22°С | 2,0 |
[0065] Пример 4 включал изготовленный в лабораторных условиях, нетканый материал, аппретированный посредством изолята соевого белка, оцениваемый в преобразованном в лабораторных условиях подгузнике (1,2%-й раствор Clarisoy® 150, перемешанный при 80°С и нанесенный при 22°С), подобный показанному в Таблице 5. Результаты испытаний для Примера 4 показаны на фиг.9.
Таблица 5: Свойства Примера 4
| Clarisoy 150® | ||||
| Концентрация раствора (%) |
Привес изолята соевого белка (г твердых частиц/г нетканого материала х 100%) | Температура при перемешивании (°С) |
Температура при нанесении (°С) |
Показатель каплепадения в испытании с 4 отверстиями |
| 1,2% | 2,0% | 80°С | 22°С | 2,0 |
[0066] Пример 5 включал изготовленный в лабораторных условиях, нетканый материал, аппретированный посредством изолята соевого белка, оцениваемый в преобразованном в лабораторных условиях подгузнике (0,8%-й раствор Clarisoy® 100, перемешанный при 80°С и нанесенный при 50°С), подобный показанному в Таблице 6. Результаты испытаний для Примера 5 показаны на фиг.10.
Таблица 6: Свойства Примера 5
| Clarisoy 100® | ||||
| Концентрация раствора (%) |
Привес изолята соевого белка (г твердых частиц/г нетканого материала х 100%) | Температура при перемешивании (°С) |
Температура при нанесении (°С) |
Показатель каплепадения в испытании с 4 отверстиями |
| 0,8% | 1,1% | 80°С | 50°С | 2,0 |
[0067] Пример 6 включал изготовленный в лабораторных условиях, нетканый материал, аппретированный посредством изолята соевого белка, оцениваемый в преобразованном в лабораторных условиях подгузнике (0,8%-й раствор Clarisoy® 100, перемешанный при 50°С и нанесенный при 22°С), подобный показанному в Таблице 7. Результаты испытаний для Примера 6 показаны на фиг.11.
Таблица 7: Свойства Примера 6
| Clarisoy 100® | ||||
| Концентрация раствора (%) |
Привес изолята соевого белка (г твердых частиц/г нетканого материала х 100%) | Температура при перемешивании (°С) |
Температура при нанесении (°С) |
Показатель каплепадения в испытании с 4 отверстиями |
| 0,8% | 0,7% | 50°С | 22°С | 1,4 |
[0068] Примеры 3-6 показывают, что нетканые материалы, обработанные изолятом соевого белка, пригодны для использования во впитывающем изделии и могут обеспечить значимое улучшение показателя увлажнения поверхности (Surface Wetness) по сравнению с обычным нетканым материалом, который подвергнут аппретированию синтетическим поверхностно-активным веществом. Для испытаний в Примерах 3-6 температуру солевого раствора поддерживали на уровне 22°С. В целом подгузники, содержащие нетканые материалы, обработанные изолятом соевого белка, имели несколько меньшие (то есть лучшие) времена приема жидкости и бóльшие (то есть худшие) показатели повторного смачивания после первой дозы. Указанное поведение согласуется с изолятом соевого белка, обеспечивающим более стойкое гидрофильное покрытие, чем синтетическое поверхностно-активное вещество. Синтетическое поверхностно-активное вещество, используемое в обычном аппрете, вымывается из нетканого материала при использовании, и нетканый материал становится менее гидрофильным после каждой дозы. Это приводит к бóльшим временам приема и меньшему повторному смачиванию при последующих дозах жидкости по сравнению с характеристиками подгузника, изготовленного с использованием нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка. Уменьшение времен приема жидкости для подгузников с верхними листами из нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, не было статистически значимым при р=0,05, но согласованным и направленным при значениях р, как правило, меньших, чем 0,20. Имело место значимое снижение увлажнения поверхности для подгузников, изготовленных с верхними листами из нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка. Например, после четвертой дозы увлажнение поверхности для подгузников с верхними листами, обработанными изолятом соевого белка, находилось в диапазоне 0,000-0,027 г по сравнению со значением 0,050 г для подгузника с обычным верхним листом. Увлажнение поверхности представляет собой показатель, характеризующий малые количества солевого раствора, которые могут оставаться захваченными между кожей носителя и нетканым материалом на поверхности изделия. Это важный показатель, поскольку синтетическое поверхностно-активное вещество из нестойкого покрытия нетканого материала может растворяться в моче и контактировать с кожей. Наличие синтетического поверхностно-активного вещества на коже может быть связано с раздражением кожи и временным покраснением, а также с увеличением проницаемости кожи по отношению к любому раздражителю, который может присутствовать. Утечка в боковом направлении для подгузников с верхними листами, обработанными изолятом соевого белка, была меньше, чем для подгузников с верхним листом, который обработан обычным синтетическим поверхностно-активным веществом.
[0069] Пример 7 включал нетканый материал фабричного изготовления, обработанный изолятом соевого белка и оцениваемый в подгузнике фабричного изготовления (раствор перемешивали при 80°С и наносили при 65°С), подобный показанному в Таблице 8. Результаты испытаний Примера 7 показаны на фиг.12.
Таблица 8: Свойства Примера 7
| Clarisoy 100® | ||||
| Концентрация раствора (%) |
Привес изолята соевого белка (г твердых частиц/г нетканого материала х 100%) | Температура при перемешивании (°С) |
Температура при нанесении (°С) |
Показатель каплепадения в испытании с 4 отверстиями |
| 1,4% | 0,6% | 80°С | 65°С | 2,0 |
[0070] Промышленная линия аппретирования на предприятии TSG Finishing (Hickory, Северная Каролина) была использована для изготовления 5000 погонных метров нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, для изготовления подгузников-прототипов на промышленной перерабатывающей машине. Базовый нетканый материал представлял собой гидрофобный (то есть не подвергнутый аппретированию) нетканый материал Fitesa фильерного способа производства со структурой SSS и поверхностной плотностью 12,5 г/м2. Процесс плюсования был модифицирован для аппретирования верхнего листа посредством использования двухэтапного процесса окунания и отжима со скоростью 50 ярдов в минуту (45,72 м/мин) с раствором Clarisoy 100, температура которого поддерживалась на уровне 60°С - 70°С. Раствор был приготовлен при 1,2% масс. Clarisoy® 100 и 0,04% масс. n-бутанола, однако вследствие потерь от испарения во время пробного прогона средняя концентрация раствора составляла приблизительно 1,4%. Водопроводную воду нагревали до температуры 80°С перед добавлением Clarisoy 100 и перемешиванием в течение 30 минут. Раствор использовали при его естественном водородном показателе рН в диапазоне 2,2-2,9. Привес твердых частиц, рассчитанный исходя из приклея раствора на нетканом материале, составлял 0,006 г твердых частиц на 1 г нетканого материала. Нетканый материал высушивали на сушильно-ширильной раме в печи с вихревым потоком воздуха при 225°F (107,22°С). Рулоны нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, были использованы для изготовления подгузников для младенцев напромышленной перерабатывающей машине в компании Domtar Personal Care, Delaware, Огайо. Подгузники большого размера (Size Large), используемые для указанной оценки, были изготовлены с впитывающей сердцевиной, состоящей из 45% вспушенной измельченной целлюлозы/55% полимера со сверхвысокой впитывающей способностью (SAP) и содержащей 11,5 г полимера со сверхвысокой впитывающей способностью. Принимающий/распределительный слой (Shalag Nonwovens, Oxford, Северная Каролина) с поверхностной плотностью 50 г/м2, образованный из синтетических волокон, скрепленных пропусканием воздуха насквозь, был размещен в подгузнике между впитывающей сердцевиной и верхним листом. Подгузники были изготовлены как с обычным нетканым материалом верхнего листа, имеющим структуру SMS и поверхностную плотность 13,5 г/м2, так и с нетканым материалом верхнего листа с поверхностной плотностью 12,5 г/м2, подвергнутым обработке изолятом соевого белка, и были оценены посредством использования испытаний на каплепадение с 4 отверстиями (4-Hole Drop), обычного испытания для определения времени приема жидкости/повторного смачивания (Conventional Liquid Acquisition/Rewet), времени приема жидкости в испытании Anarewet (Anarewet Liquid Acquisition), стекания жидкости по поверхности (Liquid Runoff) и утечки на манекене (Mannequin Leakage).
[0071] Указанный нетканый материал верхнего листа, обработанный изолятом соевого белка, был равномерно смачиваемым и пригодным для использования в качестве нетканого материала верхнего листа во впитывающем изделии. Показатели каплепадения, полученные с использованием испытания 4-Hole Drop, составляли 2,0±0,01 для нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка и полученного как в начале, так и в конце пробного прогона.
[0072] Показатели времени приема жидкости и повторного смачивания для подгузников, изготовленных с верхним листом из обычного нетканого материала и верхним листом, который был обработан изолятом соевого белка, были по существу сопоставимыми (фиг.12). Испытания были проведены с использованием солевых растворов при 22°С и 37°С. Имели место статистически достоверные (то есть p < 0,05) улучшения времен приема жидкости при 22°С для всех доз для подгузника, изготовленного с нетканым материалом, который был обработан изолятом соевого белка. При 37°С вследствие большей изменчивости времен приема имело место только направленное улучшение времени приема четвертой дозы при р=0,14. Имели место показатели повторного смачивания после третьей и четвертой доз, характеризующиеся недостаточной направленностью для нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка. Указанные увеличения повторного смачивания были незначительными и статистически не значимыми. Как было отмечено в ранее описанных испытаниях, увлажнение поверхности и утечка в боковом направлении были лучшими для подгузника, изготовленного с верхним листом, который был обработан изолятом соевого белка.
[0073] Аналогичным образом, имели место обладающие направленностью показатели улучшенных времен приема жидкости в испытании Anarewet как при 22°С, так и при 37°С для нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, которые не были статистически значимыми (фиг.13). Скорость приема жидкости в испытании Anarewet зависит в большей степени от требуемой впитывающей способности, чем это имеет место в обычном испытании ACQ/REW для определения времени приема жидкости и повторного смачивания. Ожидается, что скорость приема в испытании Anarewet будет более чувствительна к гидрофильности и стойкости аппрета для верхнего листа. Для солевых растворов при 22°С имели место: статистически достоверные (p < 0,05) уменьшения времени приема жидкости при всех дозах для подгузника с нетканым материалом, который обработан изолятом соевого белка, обладающее направленностью в сторону увеличения, но статистически не значимое (р=0,152) повторное смачивание после 4-й дозы для подгузника с нетканым материалом, который обработан изолятом соевого белка, сопоставимое увлажнение поверхности и бóльшая утечка в боковом направлении для подгузника с обычным верхним листом. Для солевых растворов при 37°С имели место: отсутствие статистически значимых различий в отношении времени приема жидкости, обладающее направленностью в сторону уменьшения время приема жидкости из 4-й дозы для подгузника с нетканым материалом, который обработан изолятом соевого белка, (р=0,138), обладающее направленностью в сторону увеличения, но статистически не значимое (р =0,402), повторное смачивание после 4-й дозы для подгузника с нетканым материалом, который обработан изолятом соевого белка, сопоставимое увлажнение поверхности и бóльшая утечка в боковом направлении для подгузника с обычным верхним листом.
[0074] Характеристика стекания жидкости по поверхности для подгузника, содержащего нетканый материал, обработанный изолятом соевого белка, была значительно лучше, чем соответствующая характеристика контрольного подгузника, который содержал обычный нетканый материал (фиг.14). Солевой раствор в испытании для определения стекания жидкости по поверхности регулировали до поверхностного натяжения 60 мН/м посредством изопропилового спирта, и температуру указанного солевого раствора поддерживали на уровне 37°С. После первой дозы имело место значимое уменьшение стекания по поверхности для подгузников, содержащих нетканый материал, обработанный изолятом соевого белка. Уменьшение стекания жидкости по поверхности и уменьшение времени приема жидкости при множестве доз представляют собой результат наличия более стойкого гидрофильного покрытия нетканого материала, которое получено посредством обработки изолятом соевого белка.
[0075] Ожидается, что уменьшение стекания жидкости по поверхности обеспечит уменьшение утечки мочи во впитывающих изделиях. Подтверждение уменьшенной утечки мочи было продемонстрировано в испытании для определения утечки на манекене младенца. Имело место статистически достоверное (р=0,015) увеличение (то есть улучшение) количества жидкости, впитанной перед утечкой (ABL), в подгузниках, предназначенных для младенцев и изготовленных с нетканым материалом, который был обработан изолятом соевого белка. Значения количества жидкости, впитанной перед утечкой, составляющие 226 г и 200 г, были получены для подгузников с верхними листами соответственно из нетканого материала, обработанного изолятом соевого белка, и обычного нетканого материала. Количество жидкости, впитанной перед утечкой, для впитывающего изделия, как правило, может быть увеличено посредством увеличения емкости сердцевины, а также посредством улучшения удерживания, связанного с конструкцией и прилеганием изделия, тем не менее, неожиуказанным результатом указанного изобретения было определение 13%-го увеличения количества жидкости, впитанной перед утечкой, при использовании только нетканого материала верхнего листа, обработанного изолятом соевого белка.
VII. Консерванты для растворов изолята соевого белка
[0076] Соевый белок может обеспечить питательные вещества для дрожжей и роста бактерий при наличии достаточного количества влаги. При нормальных условиях хранения и использования существует незначительная озабоченность в отношении роста микроорганизмов на нетканом материале, аппретированном поверхностно-активным веществом. Когда водные растворы соевого белка готовят и хранят перед изготовлением нетканого материала, обрабатываемого поверхностно-активным веществом, может возникнуть необходимость в добавлении консерванта в раствор для обеспечения достаточного срока годности при хранении. Перуксусная кислота может быть использована для стерилизации раствора, и обычные консерванты, такие как сульфиты, бензойная кислота и бензоаты натрия, могут быть эффективными. Также могут быть эффективными такие консерванты, как аскорбиновая кислота, сорбиновая кислота, натамицин, таурин/аминоэтансульфокислота, аспартам, низин, полигексаметиленбигуанид гидрохлорид и элементарное серебро. Важно гарантировать то, чтобы консервант не ухудшал гидрофильность или стойкость покрытия нетканого материала, образованного из поверхностно-активного вещества. Plantservative WSr (ботанический консервант) (BioOrganic Concepts, Santa Fe Springs, Калифорния), полученный из жимолости японской, и Nutrabiol T30 WD (Food Ingredient Solutions LLC, Teterboro, Нью-Джерси), производное токоферола, обеспечивают сохранение показателей каплепадения в испытании 4-Hole Drop на уровне > 1,2 для нетканых материалов с привесом изолята соевого белка в диапазоне 0,02-0,020 г изолята соевого белка на 1 г нетканого материала в том случае, когда консерванты включены в аппрет на основе изолята соевого белка так, что соотношение консерванта и изолята соевого белка не превышает значения, составляющего приблизительно 0,08-1, или консервант составляет не более приблизительно 8% от количества изолята соевого белка на нетканом материале.
VIII. Другие гидрофильные, не являющиеся поверхностно-
активными материалы для аппретов для нетканых материалов
А. Примеры других соевых материалов
[0077] Pro-Fam 974 представляет собой другой изолят соевого белка. Arcon S и Arcon SM представляют собой концентраты соевого белка с лучшей способностью диспергироваться в воде по сравнению с изолятами соевого белка. 7В Soy Flour, Bakers Soy Flour и Bakers Soy Flour представляют собой обезжиренную соевую муку. Помимо указанных материалов, производимых компанией ADM, компания Cargill Incorporated производит обезжиренную соевую муку Prolia.
[0078] Растворы других соевых материалов были получены при использовании 0,001 г порошка на 1 г раствора и перемешаны при 80°С в течение 60 минут. Все указанные материалы легче поддавались диспергированию в воде, чем Clarisoy 100. Не было выполнено никакого регулирования рН. Значения рН растворов показаны на фиг.15. Гидрофобный нетканый материал фильерного способа производства (спанбонд) был обработан погружением в раствор при 80°С в течение 30 секунд и высушен в печи при 120°С. Испытание на каплепадение, рассмотренное в предыдущем разделе, было использовано для оценки гидрофильности обработанных нетканых материалов, результаты которой показаны на фиг.15. Как показано, все нетканые материалы, обработанные соевыми материалами, имели такие же характеристики, как промышленно изготавливаемый и имеющийся на рынке, верхний лист, изготовленный с аппретом из поверхностно-активного вещества с ограниченной стойкостью. Имелось некоторое свидетельство того, что после промывания теплой водопроводной водой указанные соевые аппреты, не содержащие синтетических поверхностно-активных веществ, были более стойкими, чем промышленно производимые аппреты из поверхностно-активных веществ. Хорошие характеристики указанных других соевых материалов позволяют предположить, что многие другие натуральные и синтетические материалы могут находиться в пределах идеи указанного изобретения.
В. Гидролизованные белки и желатин
[0079] Различные биополимеры растительного и животного происхождения могут дать дополнительные примеры для предлагаемых аппретов. Например, гидролизованный коллаген, гидролизованный альбумин, гидролизованный ячменный белок, гидролизованный казеин, гидролизованный белок семян хлопчатника, гидролизованный желатин, гидролизованный белок конопляного семени, гидролизованный белок молочной сыворотки, казеин, гидролизованный шелк, глютелиновые белки, серицин - белковый клейкий компонент шелкового волокна, аравийская камедь, альбумин бычьей сыворотки и различные растительные белки. Особые интерес представляют изоляты горохового белка Peazazz® и белка канолы Supertein®, производимые компанией Burcon NutraScience Corporation, и зеин (белок кукурузного зерна), производимый компанией Flo Chemical Corporation.
С. Поливинилпирролидон (PVP)
[0080] Поливинилпирролидон представляет собой растворимый в воде, неионогенный полимер, которые прилипает к различным основам. Компании BASF (Kollidon®), Harke Group и International Specialty Products (ISP) производят PVP-полимеры с различными классами вязкости и с молекулярной массой от низкой до высокой. Поливинилпирролидон используется главным образом в качестве связующего при мокрой грануляции и в изделиях, представляющих собой лаки для волос в аэрозольных упаковках. Также промышленно изготавливаются и имеются на рынке сополимеры винилпирролидона и винилацетата. Поливинилпирролидон подвергается сшиванию в воздухе при 150°С и становится не растворимым в воде. Сшивание/образование поперечных связей придает исключительную стойкость аппрету для нетканого материала, состоящему из поливинилпирролидона. Указанные свойства позволяют предположить, что поливинилпирролидон будет особенно хорошо функционировать в качестве гидрофильного аппрета для нетканого материала, а также в качестве инертного остова для включения микрочастиц серебра или ингредиентов для поддержания здоровья кожи.
D. Другие гидрофильные полимеры
[0081] Гидрофильные водорастворимые полимеры, подобные карбоксиметилцеллюлозе (и другим производным полимеров на основе целлюлозы), крахмалам, поливиниловому спирту и полиэтиленгликолю и полипропиленгликолю, обеспечивают получение менее стойких аппретов для нетканых материалов. Многие полисахариды могут также обеспечить примеры по указанному изобретению.
IX. Стойкие аппреты, не содержащие синтетических
поверхностно-активных веществ, как носитель для
ингредиентов для поддержания здоровья кожи
[0082] Стойкие аппреты, не содержащие синтетических поверхностно-активных веществ и описанные в указанном изобретении, также могут быть использованы в качестве носителя или остова для включения ингредиентов для поддержания здоровья кожи в аппрет для нетканого материала, предназначенный для применения во впитывающих изделиях. Стойкость аппрета можно регулировать для адаптации к зауказанной скорости подачи любого конкретного активного ингредиента на влажную кожу. К примерам ингредиентов для поддержания здоровья кожи относятся противоинфекционные средства, такие как микрочастицы серебра, сульфадиазин серебра, повидон-йод и пероксиды, стабилизированные поливинилпирролидоном; противовирусные средства, такие как лимонная кислота, оксид меди и соли Zn, и различные ингредиенты для омоложения кожи, широко используемые в косметической промышленности. Аппрет на основе изолята соевого белка, не содержащий синтетических поверхностно-активных веществ, обеспечивает новый, благоприятный для кожи носитель для включения биополимеров, таких как 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин (МРС) и его производные, в аппрет для нетканого материала с целью придания биоинертных свойств и образования гидратной оболочки из воды вокруг волокон нетканого материала.
X. Методы проведения экспериментов
А. Испытание для определения времени приема жидкости и
повторного смачивания (ACQ/REW)
[0083] Обычное испытание для определения времени приема жидкости и повторного смачивания было проведено в соответствии со следующей методикой. Время приема жидкости представляет собой время в секундах, требуемое для того, чтобы часть сердцевины впитала известный объем (обычно 75 или 100 мл) 0,9%-го солевого раствора, подаваемого через дозирующую головку с диаметром 48 мм. Изделия приводили в определенное состояние в течение ночи и подвергали испытаниям при температуре внутри помещения, поддерживаемой на уровне 22°С, и относительной влажности (RH) 50%. Солевой раствор был использован при температуре внутри помещения, составляющей 22°С. Дозирующая головка была взвешена и имела сетку на одном конце для приложения одинакового давления, составляющего 0,5 фунта на квадратный дюйм (3,4474 кПа) к сердцевине в месте дозирования жидкости. Остальную часть сердцевины удерживали под пластиной с размерами 150 мм х 300 мм, которая весила 600 г. Дозирующая головка проходила через отверстие, просверленное в пластине, удерживающей сердцевину, и была расположена над центром принимающего слоя, используемого на впитывающей сердцевине. Доза, составляющая 75 мл, была отмерена в дозирующую головку со скоростью, составляющей приблизительно 20 мл/с, и время впитывания жидкости регистрировали в качестве времени приема (±0,1 с). Через 30 минут удерживания в состоянии равновесия удерживающую пластину снимали, и стопу из десяти листов фильтровальной бумаги (Whatman 4, 70 мм) размещали на зоне дозирования под цилиндрической латунной гирей с диаметром 60 мм. Гиря обеспечивала приложение давления, составляющего 0,8 фунта на кв. дюйм. (5,5158 кПа). Через две минуты гирю снимали, и определяли повторное смачивание из разности массы влажных и сухих листов фильтровальной бумаги (±0,01 г). Испытание для определения времени приема и повторного смачивания повторяли для 4 доз.
[0084] В указанном испытании также были определены увлажнение поверхности и утечка в боковом направлении. Увлажнение поверхности было определено, когда удерживающая пластина была снята с сердцевины. Бумажное полотенце было использовано для сбора жидкости, по-прежнему присоединенной к пластине после удаления пластины с сердцевины. Одно бумажное полотенце было использовано для удаления жидкости с трех - пяти пластин, используемых для реплицированных образцов. Масса жидкости с пластин была определена исходя из разности масс влажного и сухого бумажного полотенца (±0,01 г). Среднее увлажнение поверхности для каждого реплицированного образца было определено делением общей массы жидкости, собранной с пластин, на число реплицированных образцов. Указанные шаги были повторены для четырех доз жидкости, составляющих 75 мл.
[0085] Испытания для определения утечки в боковом направлении были также проведены совместно с испытанием для определения времени приема жидкости и повторного смачивания. Утечка в боковом направлении может происходить при стекании жидкости с поверхности сердцевины, а также при перемещении жидкости через саму сердцевину и вытекании из боковой стороны. В указанном испытании впитывающий наматрасник одноразового использования был вырезан с шириной, которая была на 50 мм больше (то есть по 25 мм с каждой стороны), чем ширина подгузника, и был размещен под подгузником в начале испытания. Указанная подстилка была использована для удерживания любой жидкости для испытаний, которая не была впитана сердцевиной подгузника во время испытания. В конце испытания материал наматрасника снова взвешивали для определения величины утечки, которая произошла во время испытания. Показатели утечки в боковом направлении, полученные для каждого реплицированного образца, складывали для получения среднего значения показателя утечки в боковом направлении для испытания.
В. Испытание ANAREWET
[0086] Испытание Anarewet было использовано для определения времен приема жидкости для изделий без образования гидростатического напора над зоной дозирования. В частности, устройство Anarewet обеспечивает дозирование жидкости только тогда, когда испытываемое изделие может ее впитать. Доза 0,9%-го солевого раствора объемом 75 мл при 22°С была нанесена на изделие под давлением 20 миллибар, и было измерено время приема или впитывания (без гидростатического напора).
С. Методика испытаний для определения стекания для фиг.6
[0087] Указанное испытание для определения стекания по поверхности имитирует вымывание/смывание (или его отсутствие) поверхностно-активных веществ или других веществ для обработки нетканого материала, которое часто происходит при последующих излияниях солевого раствора на верхнюю поверхность верхнего листа или через верхний лист нетканого материала. Указанное испытание для определения стекания по поверхности проводили с впитывающей сердцевиной и верхним листом, которые были закреплены на плексигласовой пластине, которая была наклонена под углом 20° над горизонталью так, чтобы жидкость стекала в боковом направлении по поверхности изделия. Поддон был размещен под нижним концом образца для сбора стока. Шесть доз 0,9%-го солевого раствора, каждая из которых имела объем 75 мл, при 22°С были затем поданы со скоростью 420 мл/мин с пятиминутными интервалами из трубки, один конец которой был расположен над сердцевиной на 1 см выше нее и которая обеспечивала выдачу жидкости под углом параллельно наклону изделия в направлении от передней стороны к задней стороне изделия. Для каждой дозы солевой раствор, который сразу же стекал с верхнего листа (не вытекая из сердцевины через некоторое время), собирали в поддоне, и измеряли изменение массы.
D. Методика испытаний для определения стекания для фиг.14
[0088] Указанное испытание для определения стекания по поверхности было проведено с целыми подгузниками. Подгузники были закреплены на плексигласовой пластине, которая была наклонена под углом 33° над горизонталью, и ориентированы так, чтобы жидкость из сопла текла под действием силы тяжести от передней стороны к задней стороне подгузника. Сопло было сцентрировано над принимающим слоем в подгузнике в вертикальной ориентации на расстоянии 1 см от поверхности подгузника. Для каждой дозы объемную скорость потока жидкости поддерживали постоянной на уровне 420 мл/мин для соответствующих доз, составляющих 35, 70 и 105 мл. Диаметр соплового отверстия был выбран так, чтобы обеспечить максимальную скорость течения жидкости, составляющую 200 см/с, при скорости потока/расходе 1200 мл/мин. Жидкость для испытаний представляла собой 0,9%-й солевой раствор, поверхностное натяжение которого было уменьшено до 60 мН/м (при 22°С) посредством изопропанола. Раствор нагревали так, чтобы температура раствора на выходе из сопла составляла 35°С. После каждой дозы жидкость, которая не была впитана подгузником, собирали у основания наклона. Две дополнительные дозы с тем же объемом доз были введены с интервалом в две минуты. Сток определяли в зависимости от объема дозы посредством использования объемов доз, составляющих 35, 70 и 105 мл на дозу.
Е. Испытание на манекене
[0089] Для испытаний на манекене подгузники с размером Large Size 4 были созданы так, чтобы они включали в себя верхние листы в соответствии с предлагаемыми вариантами осуществления. Указанные подгузники были подвергнуты испытаниям на устройстве для испытаний подгузников на лежачем манекене Courtray, пригодном для подгузников размера 4, которое промышленно изготавливается и поставляется на рынок компанией SGS Courtray EURL, Douai, Франция, посредством использования протокола Courtray для определения количества жидкости, впитанной перед утечкой (ABL), поставляемого вместе с устройством.
[0090] Манекен изготовлен из мягкого силиконового каучука и имеет размеры, соответствующие ребенку, носящему подгузник размера Large Size 4. В указанном испытании подгузник надевали на манекен и «нагружали» до тех пор, пока не происходила утечка, множеством доз жидкости для испытаний, представляющей собой 0,9%-й солевой раствор и поставляемой компанией Lab Chem Inc., Cat. № 07933, которая представляла собой раствор хлорида натрия с концентрацией 0,9%±0,005%. Изделия приводили в определенное состояние в течение ночи и подвергали испытаниям при температуре внутри помещения, поддерживаемой на уровне 22°С, и относительной влажности 50%. Используемый солевой раствор имел температуру внутри помещения, составляющую 22°С. Количество жидкости, впитанной перед утечкой (ABL), было определено как масса жидкости, которую впитал подгузник (±0,01 г) в условиях испытаний до того, как произошла утечка. Предпочтительны бóльшие значения показателя ABL=(Конечная масса подгузника после утечки) -(Исходная масса подгузника в сухом состоянии). Манекен был снабжен дозирующими трубками для имитации выделений у носителей женского и мужского пола. «Мужской» вариант был использован во всех испытаниях. Жидкость подавали к манекену со скоростью 7 мл/с, используя цифровой привод Masterflex L/S Digital Drive, Model No. HV-07523-80, и насосную головку Masterflex L/S Easy-Load II Pump Head, Model No.EW-77200-62. Манекен был размещен на прямоугольной прокладке из вспененного материала, которая имела водонепроницаемое покрытие. Утечку визуально обнаруживали на листе санитарно-гигиенической бумаги, размещенном под манекеном. Время измеряли, используя секундомер с точностью±1 с.
[0091] Далее следуют общие инструкции по надеванию подгузника на манекен. Подгузник следует сложить в продольном направлении с образованием кармана, вогнутого внутрь, между ногами манекена. Стоячие сборки изделия должны подниматься во время надевания изделия на манекен, при этом должно быть обращено особое внимание на то, как они будут размещены в паховой области. Правильное положение достигается, когда стоячие сборки остаются вытянутыми и равномерно окружают «мужскую» переходную насадку. Наружные эластичные элементы для ног загибают наружу в промежностной зоне так, чтобы внутренняя поверхность изделия оставалась в контакте с оболочкой манекена. Язычки подгузника отгибают и плавно надевают. Подгузник расправляют до ровного состояния с передней и задней сторон для обеспечения равномерного прилегания. После этого подгузник закрепляют в зауказанном положении посредством язычков из липкой ленты. Язычки должны быть сцентрированы на принимающей зоне. Для подгузника с размером Large Size 4 концы язычков должны почти соприкасаться (1 мм±0,5 мм) в середине принимающей зоны. Передний и задний концы подгузника должны оставаться на одинаковой высоте на туловище манекена. Небольшие корректировки могут быть выполнены для выравнивания переднего и заднего концов подгузника в случае необходимости. Различия в размерах подгузников могут влиять на плотность прилегания подгузника вокруг талии манекена. При испытании, описанном ниже, сложенные многослойные сердцевины были подвергнуты испытаниям на несущей части промышленно изготавливаемых и имеющихся на рынке подгузников.
[0092] Протокол дозирования жидкости на изделие приведен ниже в таблице. Начальная доза, составляющая 75 мл, была подана в момент времени t=0, когда манекен лежал на его животе. Во момент времени t=4 мин. манекен был перевернут на его спину. В момент времени t=5 мин. доза, составляющая 25 мл, была подана при манекене, лежащем на его спине. В момент времени t=9 мин. манекен был перевернут на его живот, при этом туловище поворачивали в том же направлении, в котором его поворачивали вначале. В момент времени t=10 мин. доза, составляющая 75 мл, была подана при манекене, лежащем на его животе. Манекен оставался лежащим на животе в течение остального времени испытания, и дозы, составляющие 25 мл, подавали каждые 2 мин. (например, в моменты времени t=12, 14, 16 мин. и т.д.) до тех пор, пока не происходила утечка. Солевой раствор, который вытекает из подгузника, будет впитан слоем санитарно-гигиенической бумаги и будет растекаться по указанному слою санитарно-гигиенической бумаги, который покрывает прокладку, и будет образовывать видимое темное пятно. После того как произошла утечка, подгузник был снят и взвешен. Разность масс подгузника в мокром и исходном сухом состоянии была определена как количество жидкости, впитанной перед утечкой (ABL).
| Время (мин) | Положение | Доза № | Объем дозы (мл) |
| 0 4 5 9 10 |
На животе На спине На спине На животе На животе |
1 -- 2 -- 3 |
75 -- 25 -- 75 |
| Через 10 мин. манекен оставался лежащим на его животе, и дозы, составляющие 25 мл, подавали каждые 2 мин. до тех пор, пока не происходила утечка. |
[0093] Несущая часть подгузника, используемая для изготовления подгузников, содержащих предлагаемые верхние листы, представляла собой промышленно изготавливаемый и имеющийся на рынке, фирменный подгузник одноразового использования. Подгузники были размещены на манекене Courtray, и показатель ABL определяли и регистрировали в соответствии с методикой, поставляемой производителем манекена.
[0094] Исходя из вышеприведенного, следует отметить, что многочисленные модификации и изменения могут быть выполнены без отхода от истинной сущности и объема новой идеи настоящего изобретения. Следует понимать, что не предусмотрено или не должно предполагаться никаких ограничений в отношении определенных вариантов осуществления, раскрытых в указанном документе. Раскрытие изобретения предназначено для охвата - посредством приложенной формулы изобретения - всех подобных модификаций, которые находятся в пределах объема формулы изобретения.
1. Гидрофильный синтетический лист, содержащий:
лист синтетического материала, имеющий первую поверхность;
при этом указанный лист содержит гидрофильный аппрет, включающий молекулы водорастворимых белков, диспергированные на указанной первой поверхности; и
при этом аппрет по существу не содержит синтетических поверхностно-активных веществ.
2. Лист по п.1, в котором аппрет не включает синтетические материалы, уменьшающие поверхностное натяжение воды до значений менее 50 миллиНьютонов на 1 м (мН/м).
3. Лист по п.1, содержащий нетканый материал или пленку.
4. Лист по п.1, представляющий собой верхний лист впитывающего изделия.
5. Лист по п.1, представляющий собой распределительный-принимающий слой впитывающего изделия.
6. Лист по п.1, в котором водорастворимый белок содержит белок с термически измененными естественными свойствами.
7. Лист по п.6, в котором 0,4-1,2%-й водный раствор водорастворимого белка имеет поверхностное натяжение, превышающее 50 миллиНьютонов на метр (мН/м).
8. Лист по п.7, в котором 1,2-10%-й водный раствор водорастворимого белка имеет поверхностное натяжение, превышающее 50 миллиНьютонов на метр (мН/м).
9. Лист по п.1, в котором по меньшей мере 0,004 грамма молекул водорастворимого белка диспергированы на листе на каждый грамм массы листа.
10. Впитывающее изделие одноразового использования, содержащее:
верхний лист, содержащий гидрофильный синтетический лист по п.1;
задний лист и
впитывающую сердцевину, расположенную между верхним листом и задним листом.
11. Впитывающее изделие одноразового использования, содержащее:
верхний лист;
распределительный-принимающий слой, содержащий гидрофильный синтетический лист по п.1;
задний лист и
впитывающую сердцевину, расположенную между распределительным-принимающим слоем и задним листом.
12. Способ придания гидрофильных свойств листу полимерного материала, включающий:
нанесение водного раствора водорастворимого белка на лист полимерного материала в водном растворе; и
сушку указанного листа таким образом, чтобы по меньшей мере часть белка удерживалась на поверхности листа;
при этом водный раствор по существу не содержит синтетических поверхностно-активных веществ.
13. Способ по п.12, в котором по меньшей мере часть водорастворимого белка подвергнута термической обработке для изменения естественных свойств.
14. Способ по п.12, в котором лист содержит нетканый материл или пленку.
15. Способ по п.12, дополнительно включающий перед нанесением водного раствора на лист:
смешивание водорастворимого белка с водой;
нагрев воды до температуры между 40° Цельсия (С) и 99°С; и
перемешивание смеси для растворения белка в воде.
16. Способ по п.15, в котором воду нагревают перед подмешиванием водорастворимого белка.
17. Способ по п.15, в котором температуру воды поддерживают в диапазоне между 40°С и 99°С во время по меньшей мере части перемешивания.
18. Способ по п.16, в котором температуру воды поддерживают в диапазоне между 40°С и 99°С в течение промежутка времени, достаточного для термического изменения естественных свойств по меньшей мере части белка.
19. Способ по п.15, дополнительно включающий:
регулирование водородного показателя рН смеси воды и белка перед повышением температуры смеси путем нагрева.
20. Способ по п.12, в котором температура раствора находится в диапазоне между 20°С и 40°С во время по меньшей мере части нанесения водного раствора на лист.
21. Способ по п.12, в котором нанесение водного раствора на лист включает:
погружение листа в первый раз в раствор; и
погружение листа во второй раз в раствор.
22. Способ по п.21, дополнительно включающий:
каландрирование листа перед погружением листа в первый раз и погружением листа во второй раз.
23. Способ по п.12, в котором нанесение водного раствора на лист выполняют посредством по меньшей мере одного устройства для нанесения покрытий, выбранного из группы, состоящей из: щелевой экструзионной головки, ножевого устройства для нанесения покрытий, устройства для нанесения покрытий контактным способом, устройства для нанесения покрытий рифленым валиком, устройства для нанесения покрытий множеством валиков и устройства для нанесения покрытий сетчатым валиком.
24. Способ по п.12, в котором водный раствор содержит консервант.
25. Способ по п.24, в котором консервант содержит один или более консервантов, выбранных из группы, состоящей из: Plantservative, MicroSilver и Nutrabiol.
26. Способ по п.12, в котором белок содержит изолят соевого белка (SPI).
27. Аппрет для синтетического нетканого материала или пленки, при этом аппрет содержит:
водный раствор водорастворимого белка, подвергнутого термическому изменению естественных свойств, при этом раствор имеет поверхностное натяжение, составляющее от 51 до 64 миллиНьютонов на метр (мН/м).
28. Аппрет по п.27, в котором водный раствор содержит консервант.
29. Аппрет по п.28, в котором консервант содержит один или более консервантов, выбранных из группы, состоящей из: Plantservative, MicroSilver и Nutrabiol.
