Трехмерная функциональная структура
Настоящее изобретение относится к функциональным структурам, которые содержат подложку и первое закрепляющее вещество, нанесенное на подложку. Первое закрепляющее вещество содержит водный полимер. Функциональная структура также содержит функциональный материал, который является смежным с первым закрепляющим веществом. Второе закрепляющее вещество является смежным с функциональным материалом. Первое закрепляющее вещество может представлять собой гидрофильный раствор, содержащий водный полимер, выбранный из поливинилового спирта и сшитого поливинилового спирта. Водные полимеры могут иметь молекулярный вес от 1500000 до 4000000. Пользой функциональных структур по настоящему изобретению является то, что они обеспечивают нацеленное размещение и конкретные концентрации функциональных материалов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На рынке доступен широкий ассортимент продуктов ограниченного применения, обеспечивающих функциональное преимущество. К одной категории таких продуктов относятся одноразовые впитывающие изделия. Одноразовые впитывающие изделия, как правило, представляют собой композиты обычно двухмерных материалов, которые расположены слоями относительно друг друга. К двухмерным материалам относятся нетканые материалы и функциональные материалы. Нетканые материалы обычно бывают на полимерной основе. Функциональные материалы могут включать впитывающие материалы, такие как «ворс» и сверхвпитывающие и дезодорирующие материалы, такие как древесный уголь или ароматизированные материалы.
Функциональные материалы впитывающего изделия могут быть некоторыми из самых дорогостоящих компонентов изделия, и поэтому производители желают максимизировать эффективное применение этих компонентов. Кроме того, для впитывающих изделий желательно размещать функциональные впитывающие материалы (сверхвпитывающие («SAP») и волокно / ворс) в точных местах расположения во впитывающей структуре изделия с целью обеспечения превосходных впитывающих рабочих характеристик. Производителями впитывающих изделий были проведены серьезные исследования с целью разработки впитывающих структур, которые максимизируют рабочие характеристики продукта путем сведения к минимуму утечки (то есть путем обеспечения быстрого впитывания жидкости и наличия достаточной вместимости) при обеспечении важных свойств продукта, таких как удобная посадка и не допущение влаги к коже. При хорошем контроле над местом расположения и размещением функциональных впитывающих материалов во впитывающем изделии обеспечивается лучшее управление себестоимостью продукта благодаря оптимизации количества функциональных впитывающих материалов.
Остается необходимость в технологии размещения функциональных материалов в дискретных местах и дискретных количествах на подложке для использования в продуктах, таких как одноразовые впитывающие изделия. Остается необходимость в наличии большего количества сверхвпитывающих частиц без изменения количества ворса во впитывающей сердцевине одноразового впитывающего изделия для достижения высокой впитывающей способности, тонкой структуры продукта, лучшей сухости и более высокой вместимости. Кроме того, существует необходимость в наличии разделения на зоны частиц SAP на предпочтительных участках впитывающей сердцевины для получения более высокой вместимости, быстрой впитывающей способности и сухости. Препятствием для достижения больших количеств частиц SAP служит то, что существующие конструктивные исполнения впитывающей сердцевины могут удерживать и распределять только ограниченное количество жидкости. Кроме того, большее количество частиц SAP может иметь следствием появление карманов гелеобразования SAP, что может оказывать неблагоприятное воздействие на просачивание жидкости и объемность впитывающего изделия во влажном состоянии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
В одном аспекте настоящее изобретение относится к функциональной структуре, которая содержит подложку и первое закрепляющее вещество, нанесенное на подложку. Первое закрепляющее вещество содержит водный полимер. Функциональная структура также содержит функциональный материал, смежный с первым закрепляющим веществом, и второе закрепляющее вещество, смежное с функциональным материалом. Подложка функциональной структуры может быть выполнена из разнообразных материалов, включая материалы, традиционно используемые для изготовления одноразовых впитывающих изделий, такие как материал кардочесанного полотна, материал спанбонд, материал мелтблаун, материал спанбонд-мелтблаун-спанбонд, коформный материал, материал спанлейс и тканевый материал. Подложка может также быть выполнена из комбинации таких материалов. Первое закрепляющее вещество представляет собой гидрофильный раствор, содержащий водный полимер, выбранный из поливинилового спирта и сшитого поливинилового спирта. Водные полимеры первого закрепляющего вещества имеют молекулярный вес от 1500000 до 4000000. Функциональный материал функциональной структуры может быть выбран из сверхвпитывающего материала, материала волокон пульпы, дезодорирующего материала и ароматизирующего материала. Второе закрепляющее вещество функциональной структуры может представлять собой гидрофильный раствор водного полимера, выбранного из поливинилпирролидона в спирте C1—C3. Водный полимер может иметь молекулярный вес по меньшей мере 30000.
Пользой функциональных структур по настоящему изобретению является то, что они обеспечивают нацеленное размещение и конкретные концентрации функциональных материалов. В одном аспекте функциональная структура имеет центр и по меньшей мере один наружный край; функциональный материал может иметь более высокую концентрацию в центре функциональной структуры, чем на наружном крае функциональной структуры. Альтернативно функциональный материал могут быть расположен таким образом, чтобы создавать градиент разных концентраций. Для получения преимущества оптимизированных рабочих характеристик может быть выбрана конкретная схема концентраций функционального материала. Это особенно полезно, когда функциональный материал обеспечивает целевое функциональное преимущество структуры. Например, функциональный материал может присутствовать в сеточной схеме из областей квадратной формы функционального материала. Дискретное размещение функционального материала на подложке может иметь преимущество улучшенных рабочих характеристик, таких как уменьшение блокирования гелем, когда функциональный материал представляет собой сверхвпитывающий материал.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к одноразовому впитывающему изделию, которое содержит компоненты обращенного к телу прокладочного материала, наружное покрытие и впитывающую сердцевину между обращенным к телу прокладочным материалом и наружным покрытием. Одноразовое впитывающее изделие может также содержать обертку сердцевины, окружающую впитывающую сердцевину. Обертка сердцевины может представлять собой функциональную структуру, содержащую подложку с первым закрепляющим веществом, нанесенным на подложку. Первое закрепляющее вещество содержит водный полимер. Функциональная структура может также содержать функциональный материал, смежный с первым закрепляющим веществом, и второе закрепляющее вещество, смежное с функциональным материалом. Первое закрепляющее вещество функциональной структуры может представлять собой гидрофильный раствор, содержащий водный полимер, выбранный из поливинилового спирта и сшитого поливинилового спирта. Водные полимеры первого закрепляющего вещества могут иметь молекулярный вес от 1500000 до 4000000. Функциональный материал функциональной структуры может быть выбран из сверхвпитывающего материала, материала волокон пульпы, дезодорирующего материала и ароматизирующего материала. Второе закрепляющее вещество функциональной структуры может представлять собой гидрофильный раствор водного полимера, выбранного из поливинилпирролидона в спирте C1—C3. Водный полимер второго закрепляющего вещества имеет молекулярный вес по меньшей мере 30000.
В другом аспекте одноразового впитывающего изделия по настоящему изобретению функциональная структура содержит центр и по меньшей мере один наружный край. Функциональный материал может иметь более высокую концентрацию в центре функциональной структуры, чем на наружном крае функциональной структуры. Альтернативно функциональный материал может быть размещен по схеме и в концентрации, которая лучше подходит целевой функции функционального материала. Например, функциональный материал может присутствовать в сеточной схеме из областей квадратной формы. Дискретное размещение функционального материала на подложке может иметь преимущество улучшенных рабочих характеристик, таких как уменьшение блокирования гелем, когда функциональный материал представляет собой сверхвпитывающий материал.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к одноразовым впитывающим изделиям, описанным выше, за исключением того, что вместо изделия, содержащего обертку сердцевины, окружающую впитывающую сердцевину, изделие содержит обращенный к телу прокладочный материал, наружное покрытие и впитывающую сердцевину, при этом впитывающая сердцевина содержит функциональную структуру, описанную в данном документе. Настоящее изобретение также относится к одноразовым впитывающим изделиям, содержащим обращенный к телу прокладочный материал, наружное покрытие и впитывающую сердцевину плюс слой приема выброса, расположенный между обращенным к телу прокладочным материалом и впитывающей сердцевиной, при этом слой приема выброса содержит функциональную структуру, описанную в данном документе.
Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, содержащее лучший вариант его осуществления, для специалиста в данной области техники, изложено более конкретно в оставшейся части описания, со ссылкой на сопроводительные фигуры, на которых:
На фиг.1 представлен вид в поперечном разрезе функциональной структуры по настоящему изобретению;
На фиг.2 представлен вид сверху подложки с матрицей, уложенной поверх подложки;
На фиг.3A и 3B представлены виды сверху подложки с функциональным материалом, закрепленным на ней; на фиг.3A и 3B изображены примеры градиентов разных концентраций функционального материала на подложке.
На фиг.4 представлен вид в перспективе иллюстративного впитывающего изделия для изображения общей конструкции.
На фиг.5 представлен вид в поперечном разрезе иллюстративного впитывающего изделия, представленного на фиг.4.
На фиг.6 представлен вид сверху варианта осуществления функциональной структуры в соответствии с настоящим изобретением.
Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термин «впитывающее изделие» в данном документе означает изделие, которое может быть размещено вплотную к телу носящего или вблизи него (т.е. в соприкосновении с телом) для впитывания и удержания различных жидких, твердых и полутвердых выделений, высвобождаемых организмом. Такие описываемые в данном документе впитывающие изделия следует выбрасывать после ограниченного периода применения вместо стирки или другого способа восстановления для повторного применения. Необходимо понимать, что настоящее изобретение применимо к различным одноразовым впитывающим изделиям, в том числе, помимо прочего, к подгузникам, трусам для приучения к горшку, трусам для подростков, плавкам, гигиеническим продуктам для женщин, включая, помимо прочего, менструальные прокладки, продуктам для страдающих недержанием, предметам медицинской одежды, хирургическим прокладкам и бандажам, другим предметам личной гигиены или предметам по уходу за здоровьем и т.п., без отступления от объема настоящего изобретения.
Термин «слой приема выброса» означает в данном документе слой, способный принимать и временно удерживать жидкие выделения организма для замедления и рассеивания выброса или потока жидких выделений организма и впоследствии для высвобождения оттуда жидких выделений организма в другие слой или слои впитывающего изделия.
Термин «связанный» в данном документе означает сочленение, склеивание, соединение, прикрепление или т.п. двух элементов. Два элемента будут считаться связанными, если они сочленены, склеены, соединены, прикреплены или т.п. непосредственно друг с другом или опосредованно друг с другом, например, если каждый непосредственно связан с промежуточными элементами.
Термин «кардочесанное полотно» в данном документе означает полотно, содержащее натуральные или синтетические штапельные волокна, как правило, имеющие значения длины волокон менее чем приблизительно 100 мм. Связки штапельных волокон можно подвергать процессу рыхления для разделения волокон, которые затем отправляют на процесс кардочесания, с помощью которого разделяют и расчесывают волокна для выравнивания их в направлении обработки, после чего волокна осаждают на движущуюся сетку для дальнейшей обработки. Такие полотна обычно подвергают какому-либо процессу связывания, такому как термосварка с помощью тепла и/или давления. В дополнение или вместо этого волокна можно подвергать процессам склеивания для связывания волокон друг с другом, например с применением разновидностей порошкового клея. Кардочесанное полотно можно подвергнуть струйному скреплению, такому как водоструйное скрепление, для дополнительного сплетения волокон и, таким образом, улучшения целостности кардочесанного полотна. Кардочесанные полотна благодаря выравниванию волокон в направлении обработки после связывания, как правило, будут иметь прочность в направлении обработки, превышающую прочность в поперечном направлении.
Термин «пленка» в данном документе означает термопластичную пленку, изготовленную с применением способа экструзии и/или формования, такого как способ экструзии пленки через щелевую головку или экструзии пленки с раздувом. Термин включает пленки с отверстиями, пленки, разрезанные на узкие ленточки, и другие пористые пленки, которые представляют собой пленки для переноса жидкости, а также пленки, которые не переносят текучие среды, такие как, помимо прочего, барьерные пленки, наполненные пленки, воздухопроницаемые пленки и ориентированные пленки.
Термин «г/см3» в данном документе означает грамм на кубический сантиметр.
Термин «г/м2» в данном документе означает грамм на квадратный метр.
Термин «гидрофильный» в данном документе означает волокна или поверхности волокон, которые смачиваются водными жидкостями при контакте с волокнами. Степень смачивания материалов, в свою очередь, можно описать с точки зрения краевых углов смачивания и значений поверхностного натяжения рассматриваемых жидкостей и материалов. Оборудование и методики, подходящие для измерения смачиваемости конкретных волокнистых материалов или смесей волокнистых материалов, могут быть представлены системой для анализа сил поверхностного натяжения Cahn SFA-222 или по существу эквивалентной системой. При измерении с помощью данной системы волокна с краевыми углами смачивания менее 90 градусов обозначают как «смачиваемые», или гидрофильные, а волокна с краевыми углами смачивания, превышающими 90 градусов, обозначают как «несмачиваемые», или гидрофобные.
Термин «непроницаемый для жидкости» в данном документе означает слой или многослойный слоистый материал, в котором жидкие выделения организма, такие как моча, не будут проходить через слой или слоистый материал при обычных условиях применения в направлении, в целом перпендикулярном плоскости слоя или слоистого материала в точке контакта с жидкостью.
Термин «проницаемый для жидкости» в данном документе означает любой материал, который не является непроницаемым для жидкости.
Термин «мелтблаун» в данном документе означает волокна, образованные посредством экструзии расплавленного термопластичного материала через множество мелких, обычно круглых, капилляров головки в виде расплавленных нитей или элементарных нитей в сходящихся высокоскоростных нагретых потоках газа (например, воздуха), которые делают более тонкими элементарные нити расплавленного термопластичного материала, уменьшая их диаметр, который может представлять собой диаметр микроволокна. После этого волокна мелтблаун переносятся высокоскоростным потоком газа и осаждаются на собирающую поверхность с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон мелтблаун. Такой способ раскрыт, например, в патенте США №3849241, выданном Butin и соавт., который включен в настоящий документ с помощью ссылки. Волокна мелтблаун являются микроволокнами, которые могут быть непрерывными или прерывающимися, обычно имеют толщину нити меньше чем приблизительно 0,6 денье, а также могут быть клейкими и самосвязывающимися при осаждении на собирающую поверхность.
Термин «нетканый» в данном документе означает материалы и полотна из материала, которые образованы без помощи ткацкого процесса или вязания ткани. Материалы и полотна из материалов могут иметь структуру отдельных волокон, элементарных нитей или нитей (совместно называемых «волокнами»), которые могут быть переслаивающимися, но не распознаваемым способом, как в случае трикотажного полотна. Нетканые материалы или полотна можно образовать с помощью многих способов, таких как, помимо прочего, способы создания мелтблаун, способы создания спанбонд, способы создания кардочесанного полотна и т.д.
Термин «податливый» в данном документе означает материалы, которые являются деформируемыми и которые легко приспосабливаются к общей форме и контурам тела носящего.
Термин «спанбонд» в данном документе означает волокна малого диаметра, которые формируют путем экструдирования расплавленного термопластичного материала в виде элементарных нитей из множества мелких капилляров экструдера с круглой или другой конфигурацией, при этом диаметр экструдированных элементарных нитей затем быстро уменьшают с помощью традиционного способа, такого как, например, эжекторное вытягивание, и способов, которые описаны в патенте США №4340563, выданном Appel и соавт., в патенте США №3692618, выданном Dorschner и соавт., в патенте США №3802817, выданном Matsuki и соавт., в патентах США №3338992 и №3341394, выданных Kinney, в патенте США №3502763, выданном Hartmann, в патенте США №3502538, выданном Peterson, и в патенте США №3542615, выданном Dobo и соавт., каждый из которых включен в данный документ с помощью ссылки в полном его объеме. Волокна спанбонд обычно являются непрерывными и зачастую имеют средние значения толщины нити в денье, превышающие приблизительно 0,3, и согласно одному варианту осуществления от приблизительно 0,6, 5 и 10 до приблизительно 15, 20 и 40. Волокна спанбонд обычно не являются клейкими при их осаждении на собирающую поверхность.
Термин «сверхвпитывающий» в данном документе означает набухающий в воде, нерастворимый в воде органический или неорганический материал, способный при наиболее благоприятных условиях впитывать по меньшей мере приблизительно в 15 раз больше своего веса и согласно одному варианту осуществления по меньшей мере приблизительно в 30 раз больше своего веса, в водном растворе, содержащем 0,9 весового процента хлорида натрия. Сверхвпитывающими материалами могут быть натуральные, синтетические и модифицированные натуральные полимеры и материалы. Кроме того, сверхвпитывающими материалами могут быть неорганические материалы, такие как силикагели, или органические соединения, такие как сшитые полимеры.
Термин «термопластичный» в данном документе означает полимерный материал, который становится податливым или пригодным к формованию выше конкретной температуры и возвращается в твердое состояние при охлаждении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Специалисту в данной области техники необходимо понимать, что в этом документе представлено описание только иллюстративных вариантов осуществления, которое не предназначено для ограничения более широких аспектов настоящего изобретения.
В целом, настоящее изобретение относится к функциональным структурам, которые используются во впитывающих изделиях. Функциональные структуры по настоящему изобретению могут быть использованы в одном или более местах во впитывающем изделии. В целях организации описания и пояснений по настоящему изобретению будут описаны функциональные структуры с последующим описанием впитывающих изделий, в которых могут применяться функциональные структуры. На фиг.1 представлено иллюстративное изображение функциональной структуры 100 по настоящему изобретению. Функциональная структура 100 состоит преимущественно из двухмерных слоев; способ изображения относительной толщины слоев на фиг.1 является исключительно иллюстративным, и не предусматривается ограничение изобретения конкретной толщиной слоя. Основанием функциональной структуры 100 является подложка 200; подложка 200 представляет собой слой, на котором формируют другие слои. Подложка 200 может быть выполнена из подходящего нетканого материала, такого как материал кардочесанного полотна, материал спанбонд, материал мелтблаун, тканевый материал, коформный материал, материал спанлейс или комбинации одного или более таких материалов. Размер и форму подложки 200 выбирают исходя из размера впитывающего изделия, в котором предполагается использовать функциональную структуру 100, и целевого места расположения функциональной структуры 100 во впитывающем изделии. Форма подложки 200 может также быть выбрана исходя из оптимизации целевого назначения функциональной структуры 100. Форма подложки 200 может быть многоугольной, например прямоугольной или треугольной, или форма может быть замкнутой формой, которая содержит кривые, такие как окружность. Кроме того, форма подложки 200 может содержать края с прямыми линиями в сочетании с кривыми краями, в зависимости от целевого назначения функциональной структуры 100.
Следующим слоем функциональной структуры является первое закрепляющее вещество 300. Первое закрепляющее вещество 300 предназначено для подготовки подложки к нанесению функционального материала 400. Первое закрепляющее вещество 300 может быть выбрано из растворов водных полимеров, включая поливиниловые спирты и сшитые поливиниловые спирты с молекулярным весом от 1500000 до 4000000. Сшитые поливиниловые спирты могут быть выбраны из поливиниловых спиртов, смешанных с водным раствором Borax (борат натрия, тетраборат натрия или динатрийтетраборат). В иллюстративном варианте осуществления первое закрепляющее вещество 300 представляет собой 10% водный раствор поливинилового спирта с молекулярным весом приблизительно 2000000. Первое закрепляющее вещество 300 может образовывать сплошной слой поверх подложки 200, или первое закрепляющее вещество 300 может располагаться на прерывистых участках на подложке 200. Первое закрепляющее вещество 300 может быть наложено по схеме на подложке 200.
Следующий слой функциональной структуры 100, смежный с первым закрепляющим веществом 300, представлен функциональным материалом 400. Функциональный материал 400 является компонентом функциональной структуры 100, который обеспечивает «рабочее» или «активное» целевое назначение функциональной структуры 100. Функциональный материал 400 может быть выбран из впитывающих материалов, таких как сверхвпитывающий материал и целлюлозное волокно, также называемое пульпой. Функциональный материал 400 также может быть выбран из дезодорирующего материала, такого как древесный уголь, или ароматизирующего материала. Функциональный материал 400 может образовывать сплошной слой поверх первого закрепляющего вещества 300, или функциональный материал 400 может располагаться на прерывистых участках на первом закрепляющем веществе 300. Кроме того, как показано на фиг.2, функциональный материал 400 может быть представлен по схеме на первом закрепляющем веществе 300 и подложке 200. На фиг.2 показана подложка 200 с подобной сетке матрицей 600, размещенной поверх нее до формирования слоя первого закрепляющего вещества 300 и слоя функционального материала 400. Хотя матрица 600, показанная на фиг.2, имеет прямые линии, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга с образованием сетки квадратов одинакового размера, в функциональных структурах 100 по настоящему изобретению могут применяться матрицы 600 любых форм и схем, которые соответствуют целевому назначению функциональной структуры 100. Целью использования матрицы 600 при формировании функциональной структуры 100 по настоящему изобретению является размещение функционального материала 400 в точно определенных местах на подложке 200. Матрица 600 также может быть использована для размещения функционального материала 400 в разных концентрациях на подложке 200. Например, матрица 600 может быть использована для образования градиента концентраций функционального материала 400 от центра функциональной структуры 100 (имеющего более высокую концентрацию функционального материала 400) к наружным краям функциональной структуры 100 (имеющим постепенно снижающиеся концентрации функционального материала 400 по мере перемещения наружу от центра функциональной структуры 100). В общем, матрицу 600 используют для размещения функционального материала 400 в требуемых местах и в требуемых концентрациях на подложке 200 для максимизации рабочих характеристик функциональной структуры 100. Первое закрепляющее вещество 300 может быть нанесено на подложку 200 по схеме, обеспечиваемой матрицей 600, до размещения функционального материала 400.
На фиг.3 изображены иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых матрицу 600 используют для размещения как первого закрепляющего вещества 300, так и функционального материала 400 на подложке 200. На фиг.3A сформированная схема представляет собой сетку из квадратов, каждый из которых имеет равные концентрации (или количества) функционального материала 400. Функциональный материал 400, показанный на фиг.3A и фиг.3B, представляет собой сверхвпитывающий материал. На фиг.3B сформированная схема также представляет собой сетку из квадратов, но имеет место градиент концентраций функционального материала 400. Иллюстративный градиент функционального материала 400 характеризуется более высокой концентрацией функционального материала 400 в центре подложки 200 и постепенно убывающей концентрацией функционального материала 400 по мере отдаления от центра подложки 200. Градиент функционального материала 400 также может быть обратным, при котором функциональный материал 400 будет иметь более высокую концентрацию (соответствующую большему количеству) на внешних краях подложки 200 с постепенно убывающей концентрацией функционального материала 400 по мере перемещения к центру подложки 200. Требуемые схемы, размещения и концентрации функционального материала 400 на подложке 200 могут быть выбраны исходя из целевого назначения и рабочих характеристик функциональной структуры 100.
После слоя функционального материала 400 функциональные структуры 100 по настоящему изобретению содержат второе закрепляющее вещество 500. Второе закрепляющее вещество 500 закрепляет или уплотняет функциональный материал 400 в его месте расположения на подложке 200. Второе закрепляющее вещество 500 может быть нанесено в виде сплошного или прерывистого слоя на функциональный материал 400. Второе закрепляющее вещество 500 может быть выбрано из спиртовых или водных растворов полимеров. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения второе закрепляющее вещество 500 выбирают из поливинилпирролидона, который является растворимым в метаноле, этаноле или пропаноле и имеет молекулярный вес по меньшей мере 30000. В более конкретном иллюстративном варианте осуществления второе закрепляющее вещество 500 представляет собой 10% раствор поливинилпирролидона в этаноле и имеет молекулярный вес 90000.
Как описано в данном документе, функциональные структуры 100 по настоящему изобретению могут быть использованы в качестве одного или более компонентов одноразового впитывающего изделия. Упрощенный вариант (то есть вариант, не демонстрирующий каждый признак современного одноразового впитывающего изделия) впитывающего изделия, относящегося к типу одноразовых подгузников, показан на фиг.4 и 5. Целью упрощенного варианта является обеспечение контекста, в котором функциональная структура 100 по настоящему изобретению может быть использована в качестве компонента. Обращаясь к фиг.4, одноразовое впитывающее изделие 700 обычно содержит наружное покрытие 710, которое содержит внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность. Впитывающая сердцевина 730 расположена смежно с внутренней поверхностью. Одноразовое впитывающее изделие 700 может также содержать проницаемый для жидкости обращенный к телу прокладочный материал 760. Впитывающая сердцевина 730 может быть размещена между наружным покрытием 710 и обращенным к телу прокладочным материалом 760.
Одноразовое впитывающее изделие 700, как показано на фиг.4, может быть изготовлено из различных материалов. Наружное покрытие 710 может быть изготовлено из материала, который является по существу непроницаемым для жидкости, и может быть эластичным, поддающимся растяжению или не поддающимся растяжению. Наружное покрытие 710 может представлять собой один слой непроницаемого для жидкости материала или может содержать многослойную слоистую структуру, в которой по меньшей мере один из слоев является непроницаемым для жидкости. Например, наружное покрытие 710 может содержать проницаемый для жидкости наружный слой и непроницаемый для жидкости внутренний слой, которые надлежащим образом соединены с помощью клея для слоистого материала. Например, в одном варианте осуществления проницаемый для жидкости наружный слой может представлять собой полипропиленовое нетканое полотно спанбонд. Полотно спанбонд может иметь, например, базовый вес от приблизительно 15 г/м2 до приблизительно 25 г/м2. В свою очередь, внутренний слой может быть непроницаемым как для жидкости, так и для пара, или он может быть непроницаемым для жидкости и проницаемым для пара. Внутренний слой надлежащим образом изготавливают из тонкой пластиковой пленки, хотя также могут быть использованы и другие гибкие непроницаемые для жидкости материалы. Внутренний слой предотвращает увлажнение продуктами жизнедеятельности изделий, таких как простыни и одежда, а также носящего и обеспечивающего уход. Подходящей непроницаемой для жидкости пленкой может быть полиэтиленовая пленка толщиной приблизительно 0,2 мм. Подходящим воздухопроницаемым материалом, который может быть использован в качестве внутреннего слоя, является микропористая полимерная пленка или нетканый текстильный материал, на который было нанесено покрытие или который был обработан другим способом для придания требуемого уровня непроницаемости для жидкости. Другие «воздухонепроницаемые» эластичные пленки, которые могут быть использованы в качестве внутреннего слоя, включают пленки, изготовленные из блок-сополимеров, таких как блок-сополимеры стирола, этилена и бутилена с чередованием блоков или блок-сополимеры стирола и изопрена с чередованием блоков.
Как описано выше, впитывающая сердцевина 730 расположена между наружным покрытием 710 и обращенным к телу прокладочным материалом 760. Обращенный к телу прокладочный материал 760 является надлежащим образом деформируемым, мягким на ощупь и не раздражающим кожу носящего. Обращенный к телу прокладочный материал 760 может быть изготовлен из широкого ряда полотняных материалов, таких как синтетические волокна, натуральные волокна, комбинация натуральных и синтетических волокон, пористых пеноматериалов, сетчатых пеноматериалов, перфорированных пластиковых пленок или т.п. Различные тканые и нетканые текстильные материалы могут быть использованы для обращенного к телу прокладочного материала 760. Например, обращенный к телу прокладочный материал 760 может быть изготовлен из полотна мелтблаун или спанбонд, состоящего из полиолефиновых волокон. Обращенный к телу прокладочный материал 760 может также представлять собой связанное кардочесанное полотно, состоящее из натуральных и/или синтетических волокон. Подходящий проницаемый для жидкости обращенный к телу прокладочный материал 760 представляет собой нетканое двухкомпонентное полотно, имеющее базовый вес приблизительно 27 г/м2. Нетканое двухкомпонентное полотно может представлять собой двухкомпонентное полотно спанбонд или связанное кардочесанное двухкомпонентное полотно. Подходящие двухкомпонентные штапельные волокна включают двухкомпонентное полиэтиленовое / полипропиленовое волокно. В этом конкретном варианте осуществления полипропилен образует сердцевину, а полиэтилен образует оболочку волокна. Однако также возможны и другие ориентации волокна.
Материал, используемый для формирования впитывающей сердцевины 730, например, может содержать целлюлозные волокна (например, волокна древесной пульпы), другие натуральные волокна, синтетические волокна, тканые или нетканые листы, сетчатый материал по типу марли или другие стабилизирующие структуры, сверхвпитывающий материал, связующие материалы, поверхностно-активные вещества, выбранные гидрофобные материалы, пигменты, лосьоны, вещества для устранения запаха или т.п., а также их комбинации. В конкретном варианте осуществления впитывающая сердцевина 730 представляет собой матрицу из целлюлозного ворса и сверхвпитывающих частиц, образующих гидрогель. Целлюлозный ворс может включать смесь ворса из древесной пульпы. Один предпочтительный тип ворса идентифицирован торговым обозначением CR 1654, доступен в продаже от «US Alliance Pulp Mills of Coosa», Алабама, США и является выбеленной древесной пульпой с высокой впитывающей способностью, содержащей преимущественно волокна из древесины мягких пород. Как правило, обычно сверхвпитывающий материал присутствует во впитывающей сердцевине 730 в количестве от приблизительно 0 до приблизительно 90 весовых процентов, исходя из общего веса полотна. Сверхвпитывающий материал может составлять даже 100 весовых процентов впитывающей сердцевины 730. Полотно может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,45 грамм на кубический сантиметр.
Сверхвпитывающие материалы хорошо известны из уровня техники и могут быть выбраны из натуральных, синтетических и модифицированных натуральных полимеров и материалов. Сверхвпитывающие материалы могут представлять собой неорганические материалы, такие как силикагели, или органические соединения, такие как сшитые полимеры. Как правило, сверхвпитывающий материал способен впитывать жидкости по меньшей мере приблизительно в 15 раз больше своего веса и надлежащим образом способен впитывать жидкости приблизительно более чем в 25 раз больше своего веса. Подходящие сверхвпитывающие материалы имеются в продаже или ранее имелись в продаже у различных поставщиков. Например, сверхвпитывающий материал FAVOR SXM 880 имеется в продаже (или ранее имелся в продаже) у компании «Stockhausen, Inc.», Гринсборо, Северная Каролина, США; и Drytech 2035 имеется в продаже (или ранее имелся в продаже) у компании «Dow Chemical Company», Мидленд, Мичиган, США.
Наряду с целлюлозными волокнами и сверхвпитывающими материалами впитывающая сердцевина 730 может также содержать клейкие элементы и/или синтетические волокна, которые обеспечивают стабилизацию и скрепление при надлежащей активации. Добавки, такие как разновидности клея, могут быть одного и того же или отличного аспекта от целлюлозных волокон; например, такие добавки могут быть волокнистыми, зернистыми или в жидкой форме, разновидности клея могут обладать свойством или отверждения, или схватывания при нагреве. Такие добавки могут улучшать целостность всего объема впитывающей структуры и альтернативно или дополнительно могут обеспечивать склеивание между обращенными друг к другу слоями складчатой структуры.
Впитывающие материалы могут быть сформированы в сеточную структуру с использованием различных стандартных способов и методик. Например, впитывающая сердцевина 730 может быть образована с помощью методики сухого формования, методики укладки воздухом, методики прочесывания, методики мелтблауна или спанбонда, методики мокрого формования, методики формования с помощью вспененного слоя или им подобных, а также их комбинаций. Также могут быть подходящими многослойные и/или слоистые структуры. Способы и устройство для осуществления таких методик хорошо известны из уровня техники.
Впитывающая сердцевина 730 может также представлять собой коформный материал. Термин «коформный материал» обычно означает композитные материалы, содержащие смесь или стабилизированную матрицу термопластичных волокон и второго нетермопластичного материала. Например, коформные материалы могут быть получены с помощью процесса, при котором по меньшей мере одна экструзионная головка для процесса мелтблаун расположена около желоба, через который в полотно в процессе его формирования добавляют другие материалы. К таким другим материалам могут относиться, помимо прочего, волокнистые органические материалы, такие как древесная или недревесная пульпа, такая как хлопок, целлюлозные химические волокна, бумага вторичной переработки, ворс из пульпы, а также сверхвпитывающие частицы или волокна, неорганические впитывающие материалы, обработанные полимерные штапельные волокна и т.п. Любой из множества синтетических полимеров может быть использован в качестве полученного прядением из расплава компонента коформного материала. Например, в некоторых вариантах осуществления могут быть использованы термопластичные полимеры. Некоторые примеры подходящих термопластов, которые могут быть использованы, включают полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т.п.; полиамиды и сложные полиэфиры. В одном варианте осуществления термопластичный полимер представляет собой полипропилен. Некоторые примеры таких коформных материалов описаны в патентах США №4100324, выданном Anderson и соавт.; №5284703, выданном Everhart и соавт.; №5350624, выданном Georger и соавт.; которые включены в данный документ во всей своей полноте с помощью ссылки для всех целей.
В дополнение к основным компонентам наружного покрытия 710, впитывающей сердцевины 730 и обращенного к телу прокладочного материала 760, как показано на фиг.4, одноразовые впитывающие изделия 700 могут иметь дополнительные компоненты, которые улучшают рабочие характеристики продукта. Например, одноразовые впитывающие изделия часто содержат обертку 740 сердцевины, которая окружает (или частично, или полностью) впитывающую сердцевину 730. Компонент обертки 740 сердцевины обычно помогает поддерживать структурную целостность впитывающей сердцевины 730 во время использования одноразового впитывающего изделия 700. По мере того как впитывающая сердцевина 730 одноразового впитывающего изделия 700 впитывает жидкость, она может терять форму и целостность; также желательно предотвратить выход компонентов впитывающей сердцевины 730 из впитывающего изделия 700. Обертка 740 сердцевины помогает удерживать и сохранять целостность компонентов впитывающей сердцевины 730. Обертка 740 сердцевины показана на фиг.4, и ее взаимосвязь со впитывающей сердцевиной 730 можно увидеть на виде в поперечном разрезе на фиг.5. Обертка 740 сердцевины может быть связана со впитывающей сердцевиной 730. Связывание обертки 740 сердцевины со впитывающей сердцевиной 730 может происходить любым способом, известным специалисту в данной области техники, таким как, помимо прочего, с помощью разновидностей клея. Обертка 740 сердцевины может состоять из отдельных листов материала, которые могут быть использованы для того, чтобы частично или полностью охватывать впитывающую сердцевину 730, и которые могут быть уплотнены вместе с помощью уплотняющего средства, такого как устройство ультразвуковой сварки или другое средство образования термохимической связи, или использование клея. Обертка 740 сердцевины может содержать, помимо прочего, натуральные и синтетические волокна, такие как сложный полиэфир, полипропилен, ацетат, нейлон, полимерные материалы, целлюлозные материалы, такие как древесная пульпа, хлопок, целлюлозные химические волокна, вискоза, LYOCELL®, как, например, производства «Lenzing Company», Австрия, или смеси этих или других целлюлозных волокон и их комбинации. Натуральные волокна могут включать шерсть, хлопок, лен, коноплю и древесную пульпу. Материал, образующий обертку 740 сердцевины, может быть выбран из текстильного материала мелтблаун-спанбонд-мелтблаун, текстильного материала спанбонд, текстильного материала мелтблаун, текстильного коформного материала, кардочесанного полотна, связанного кардочесанного полотна, двухкомпонентного текстильного материала спанбонд, спанлейса, ткани и их комбинаций. Кроме того, обертка 740 сердцевины может быть изготовлена из материала спанбонд-мелтблаун-спанбонд («SMS»), такого как материал спанбонд-мелтблаун-спанбонд c базовым весом 10 г/м2.
Обертка 740 сердцевины может быть менее гидрофильной, чем абсорбирующая сердцевина 730, но достаточно пористой, чтобы таким образом позволять жидким выделениям организма проникать через обертку 740 сердцевины для достижения впитывающей сердцевины 730. Желательно обертка 740 сердцевины обладает достаточной структурной целостностью для того, чтобы выдерживать собственное смачивание и смачивание впитывающей сердцевины 730. Для поддержки этого функционального свойства обертки 740 сердцевины на обертку 740 сердцевины может быть нанесено придающее влагостойкость средство. Неограничивающим примером придающего влагостойкость средства может быть Kymene 6500 (557LK) или аналог, поставляемые компанией «Ashland Inc.» из Ашленда, Кентукки, США. Аналогично в обертку 740 сердцевины может быть включено поверхностно-активное вещество.
Другим полезным компонентом, который обычно включают в структуру одноразового впитывающего изделия 700, является разделительный слой 720. Разделительный слой 720 обычно расположен между впитывающей сердцевиной 730 и наружным покрытием 710. Разделительный слой 720 предназначен для предотвращения перемещения влаги из впитывающей сердцевины 730 наружу к наружному покрытию 710 и через него. Когда происходит перемещение влаги такого типа, наружное покрытие 710 может казаться влажным, что может быть воспринято как утечка в продукте. Размеры разделительного слоя 720 обычно соответствуют размерам впитывающей сердцевины 730 и обычно меньше, чем размеры наружного покрытия 710. Одноразовые впитывающие изделия зачастую выполнены таким образом, что имеют воздухопроницаемые наружные покрытия 710, которые позволяют прохождение водяного пара (но не жидкостей); разделительный слой 720 обычно выполняют таких размеров, чтобы не создавать помехи для этой функции наружного покрытия 710. Разделительный слой может быть выполнен из известных нетканых материалов, включая материалы спанбонд-мелтблаун-спанбонд.
Традиционные одноразовые впитывающие изделия 700 обычно содержат дополнительный компонент, известный как слой 750 приема выброса, который подобно обертке 740 сердцевины и разделительному слою 720 помогает в управлении жидкостью во впитывающем изделии 700. Слой 750 приема выброса, обычно расположенный между обращенным к телу прокладочным материалом 760 и впитывающей сердцевиной 730 (или между обращенным к телу прокладочным материалом 760 и оберткой 740 сердцевины, при наличии обертки 740 сердцевины), помогает замедлять и рассеивать выбросы или потоки жидких выделений организма, проникающих через обращенный к телу прокладочный материал 760. Слой 750 приема выброса выполняет эту задачу за счет поглощения и распределения выделений организма для впитывания впитывающей сердцевиной 730. Как показано на фиг.4, слой 750 приема выброса расположен под местом расположения обращенного к телу прокладочного материала 760, где у мужчин и женщин происходят выбросы жидкости. Как показано на виде в поперечном разрезе на фиг.5, приблизительные размеры слоя 750 приема выброса меньше, чем размеры обращенного к телу прокладочного материала 760, и приблизительно такие же, как ширина впитывающей сердцевины 730. Слой 750 приема выброса обычно имеет меньшую длину, чем впитывающая сердцевина 730. Слой 750 приема выброса может находиться в контакте и/или быть связан с обращенным к телу прокладочным материалом 760. Связывание слоя 750 приема выброса с обращенным к телу прокладочным материалом 760 может происходить за счет использования клея и/или путем связывания точечным сплавлением. Связывание точечным сплавлением можно выбрать из связывания способом ультразвуковой сварки, связывания под действием давления, связывания способом термосварки и их комбинаций. Связывание точечным сплавлением может быть выполнено по любой схеме, которая считается уместной.
Слой 750 приема выброса может включать натуральные волокна, синтетические волокна, сверхвпитывающий материал, тканый материал, нетканый материал, гидравлически уложенные волокнистые полотна, по существу несвязанное уложенное воздухом волокнистое полотно, функционально связанное стабилизированное уложенное воздухом волокнистое полотно или т.п., а также их сочетания. В одном варианте осуществления слой 750 приема выброса может быть выполнен из материала, который является по существу гидрофобным, такого как нетканое полотно, состоящее из полипропилена, полиэтилена, сложного полиэфира и т.п., и их комбинаций. Слой 750 приема выброса может быть сформирован из одного или более материалов, выбранных из текстильного материала мелтблаун-спанбонд-мелтблаун, текстильного материала спанбонд, текстильного материала мелтблаун, текстильного коформного материала, кардочесанного полотна, связанного кардочесанного полотна, двухкомпонентного текстильного материала спанбонд, спанлейса, ткани и их комбинаций.
В приведенном выше описании одноразового впитывающего изделия 700 предоставлен контекст, в котором могут быть использованы функциональные структуры 100 по настоящему изобретению. Функциональные структуры 100 по настоящему изобретению могут быть использованы для выполнения или могут являться компонентом любого из наружного покрытия 710, разделительного слоя 720, впитывающей сердцевины 730, обертки 740 сердцевины, слоя 750 приема выброса и/или обращенного к телу прокладочного материала 760. Функциональная структура 100 может быть использована для образования всего или части одного или более из этих компонентов одноразового впитывающего изделия 700 в зависимости от требуемого размещения функционального материала 400. В соответствии с уже реализованным функциональным назначением двумя компонентами, которые, как ожидается, будут содержать варианты осуществления функциональных структур 100, являются обертка 740 сердцевины и впитывающая сердцевина 730. Без ограничения предполагаемого объема изобретения ожидается, что эти два компонента будут демонстрировать выгоды, связанные с настоящим изобретением, ввиду их существующего назначения, заключающегося во впитывании жидкостей. В частности, если функциональный материал 400 представляет собой впитывающий материал, такой как сверхвпитывающий материал или волокна пульпы, обертка 740 сердцевины и впитывающая сердцевина 730 могли бы получить улучшенную эффективность посредством включения одной или более функциональных структур 100. В контексте обертки 740 сердцевины или впитывающей сердцевины 730 функциональная структура 100 обеспечивает выгоду лучшего управления размещением впитывающих материалов для предотвращения такого ограничивающего эффективность явления, как блокирование гелем. Блокирование гелем представляет собой явление, которое происходит, когда набухание сверхвпитывающего полимера во время впитывания жидкости блокирует прохождение жидкости в центр или по длине впитывающей сердцевины 730, тем самым снижая впитывающую способность. За счет использования одной или более функциональных структур 100 по настоящему изобретению в качестве обертки 740 сердцевины или в качестве впитывающей сердцевины 730 можно ослабить неблагоприятные воздействия блокирования гелем и повысить впитывающую способность одноразового впитывающего изделия 700. На фиг.6 в качестве иллюстрации показано применение функциональной структуры 100 в качестве впитывающей сердцевины 730 для одноразового впитывающего изделия 700. Функциональная структура 100, представленная на фиг.6, была образована с использованием матрицы 600 в форме сетки, которая направляла размещение функционального материала 400 (сверхвпитывающих частиц) в дискретные области квадратной формы на подложке 200. Полученная в результате функциональная структура 100 имеет более контролируемое распределение и размещение сверхвпитывающего функционального материала 400. При использовании в качестве впитывающей сердцевины 730 эта функциональная структура 100 будет более эффективно использовать функциональный материал 400 и будет иметь более высокую впитывающую способность благодаря уменьшению блокирования гелем. Можно ожидать, что при использовании одноразовые впитывающие изделия 700, содержащие функциональную структуру 100, будут проявлять более хорошие эксплуатационные качества в плане меньшего количества случаев утечек, меньшего обратного потока жидкости из впитывающей сердцевины 730 через обращенный к телу прокладочный материал 760 в направлении кожи носящего и повышенной вместимости.
Различные аспекты настоящего изобретения могут быть лучше поняты при обращении к следующим примерам.
Пример 1: Приготовление первого закрепляющего вещества 300 и второго закрепляющего вещества 500 для использования в функциональной структуре 100 по настоящему изобретению. Приготовление 10% водного раствора поливинилового спирта («PVA»; первое закрепляющее вещество 300), 10% раствора поливинилпирролидона («PVP») в этаноле и геля сшитого PVA. Для приготовления 10% водного раствора PVA 10 грамм гранул PVA помещают в мензурку. Берут 1000 мл воды и нагревают до 100°C над колбонагревателем. Затем 1000 миллилитров воды, имеющей температуру 100°C, медленно добавляют к гранулам PVA, при этом размешивая для обеспечения полного растворения. Раствор затем охлаждают, и до использования его можно хранить при комнатной температуре. Для приготовления 10% раствора PVP (второе закрепляющее вещество 500), 1000 миллилитров этанола добавляют к 10 граммам PVP и размешивают при комнатной температуре в течение 1 часа. После полного растворения PVP раствор до применения можно хранить при комнатной температуре. Для приготовления геля сшитого PVA (первое закрепляющее вещество 300) добавляют 1% водный раствор Borax в 10% водный раствор PVA и размешивают при комнатной температуре в течение 10 минут. Добавляют достаточное количество воды для разбавления образованного сшитого геля. Раствор геля сшитого PVA можно хранить до применения при комнатной температуре.
Пример 2: Приготовление преимущественно двухмерной («2D») функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из спанбонда или SMS, которая содержит сверхвпитывающие частицы («SAP»). Послойное («L-B-L») формирование композита с помощью метода мягкой матрицы применяют для формирования функциональной обертки 740 сердцевины (см. также Пример 10 ниже). Сначала слой водного PVA или геля сшитого PVA наносят на кусок размером 50 сантиметров на 20 сантиметров («см») из материала спанбонд (базовый вес 12 г/м2) или SMS (также 12 г/м2) (материалы спанбонд и SMS являются подложкой 200). Концентрацию PVA на материале спанбонд или SMS можно выбирать и регулировать, исходя из конечной концентрации частиц SAP. Может быть получена концентрация от 0,1 г/м2 до 1,5 г/м2 (сухой вес). Затем материал спанбонд / SMS обрызгали требуемым количеством частиц SAP (от 0,1 грамма до 6 грамм; частицы SAP являются функциональным материалом 400). Частицы SAP сразу прилипают к слою спанбонд благодаря связующему слою из PVA / сшитого PVA (служащему первым закрепляющим веществом 300). Водный раствор PVA или раствор сшитого геля действует как связующее вещество и контролирует набухание частиц SAP. После нанесения частиц SAP набухание осадка было очень малым и трудно наблюдаемым невооруженным глазом. Затем 10% раствор этанол–PVP (второе закрепляющее вещество 500) распылили над слоем частиц SAP с помощью распылителя краски. Давление находилось в диапазоне от 1 миллибара до 3,5 миллибара. Концентрацию PVP над частицами SAP можно выбирать и регулировать исходя из конечной концентрации частиц SAP. Во время экспериментов может быть достигнута концентрация от 0,1 г/м2 до 1,5 г/м2 (сухой вес). Приготовленную функциональную структуру L-B-L сушили при комнатной температуре в течение приблизительно 30 минут, и она приобрела готовое состояние для использования в качестве компонента в одноразовом впитывающем изделии. Конечная концентрация частиц SAP над материалом спанбонд / SMS может составлять от 0,1 г/м2 до 175 г/м2.
Пример 3: Приготовление функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из ткани, коформного материала или спанлейса, которая содержит сверхвпитывающие частицы («SAP»). Так же, как и в Примере 2, за исключением того, что тканевый материал (25 г/м2) используют для формирования подложки 200 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 4: Приготовление трехмерной («3D») функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из спанбонда или SMS, которая содержит сверхвпитывающие частицы («SAP»). Послойное («L-B-L») формирование композита с помощью метода мягкой матрицы применяют для формирования функциональной обертки 740 сердцевины (см. также Пример 11 ниже). Сначала размещают требуемый трехмерный силиконовый лист (как матрицу / форму 600, имеющие требуемые размеры и геометрические свойства) над куском размером 50 см на 20 см из материала спанбонд (12 г/м2) или SMS (12 г/м2). Затем распыляют водный раствор PVA или раствор геля сшитого PVA над трехмерной силиконовой матрицей / формой, как поясняется в Примере 11. Концентрацию раствора PVA (первое закрепляющее вещество 300) над материалом спанбонд или SMS можно выбирать и регулировать исходя из конечной концентрации частиц SAP. Для первого закрепляющего вещества 300 можно получить концентрацию от 0,1 г/м2 до 1,5 г/м2 (сухой вес). Затем требуемое количество частиц SAP (от 0,1 грамма до 6 грамм; функциональный материал 400) может быть разбрызгано над трехмерной силиконовой матрицей / формой 600. Разделение на зоны или градиент плотности частиц SAP могут быть выполнены путем разбрызгивания большего или меньшего количества частиц в конкретных секциях или областях матрицы 600. Частицы SAP (функциональный материал 400) сразу прилипают к слою спанбонд (подложка 200) благодаря первому закрепляющему веществу 300 раствора PVA или связующему раствору сшитого PVA. Водный раствор PVA или раствор геля сшитого PVA может служить связующим веществом и может контролировать набухание частиц SAP. После нанесения частиц SAP набухание осадка может быть очень малым и трудно наблюдаемым невооруженным глазом. Затем 10% раствор этанол–PVP (второе закрепляющее вещество 500) распыляют над трехмерной силиконовой матрицей / формой 600 и слоем частиц SAP с помощью распылителя краски. Давление может находиться в диапазоне от 1 миллибара до 3,5 миллибара. Концентрацию раствора PVP над частицами SAP можно выбирать и регулировать исходя из конечной концентрации частиц SAP. Может быть получена концентрация раствора PVP от 0,1 г/м2 до 1,5 г/м2 (сухой вес). Трехмерную функциональную структуру 100, содержащую частицы SAP, используемую в качестве обертки 740 сердцевины в одноразовом впитывающем изделии 700, можно сушить при комнатной температуре приблизительно в течение 30 минут. Конечная концентрация частиц SAP над материалом спанбонд или материалом SMS может составлять от 0,1 г/м2 до 175 г/м2.
Пример 5: Приготовление трехмерной функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из ткани, коформного материала или спанлейса, которая содержит сверхвпитывающие частицы («SAP»). Так же, как и в Примере 4, за исключением того, что тканевый материал (25 г/м2) используют для формирования подложки 200 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 6: Приготовление двухмерной функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из материала спанбонд или SMS, которая содержит волокно из ворса. Так же, как и в Примере 2, за исключением того, что волокна из ворса (с длиной волокна приблизительно 1 миллиметр) используют для формирования функционального материала 400 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 7: Приготовление двухмерной функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из тканевого материала, которая содержит волокно из ворса. Так же, как и в Примере 3, за исключением того, что волокна из ворса (с длиной волокна приблизительно 1 миллиметр) используют для формирования функционального материала 400 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 8: Приготовление трехмерной функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из материала спанбонд или SMS, которая содержит волокно из ворса. Так же, как и в Примере 4, за исключением того, что волокна из ворса (с длиной волокна приблизительно 1 миллиметр) используют для формирования функционального материала 400 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 9: Приготовление трехмерной функциональной структуры 100, которую можно использовать в качестве обертки 740 сердцевины из тканевого материала, коформного материала или материала спанлейс, которая содержит волокно из ворса. Так же, как и в Примере 5, за исключением того, что волокна из ворса (с длиной волокна приблизительно 1 миллиметр) используют для формирования функционального материала 400 функциональной структуры 100, которую предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины.
Пример 10: Процедура приготовления двухмерной послойной («L-B-L») функциональной структуры 100 с помощью метода мягкой матрицы. Путем формирования функциональной структуры 100 L-B-L можно создать несколько слоев поверх подложки 100 с помощью различных методов осаждения. Требуемые материалы обертки сердцевины, такие как спанбонд, SMS или тканевый материал, могут быть использованы в качестве подложки 200, если функциональную структуру 100 предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины. Водный раствор PVA или раствор геля сшитого PVA можно наносить поверх подложки 200 с использованием погружения, распыления или покрытия. Желательно первое закрепляющее вещество 300 должно иметь ограниченную растворимость в воде при комнатной температуре, для того чтобы крепко удерживать функциональный материал 400 (например, частицы SAP или волокно из ворса) во время использования. Дополнительно первое закрепляющее вещество 300 должно быть гидрофильным и не должно ухудшать впитывающую способность частиц SAP или волокон из ворса. Кроме того, раствор PVA или раствор геля сшитого PVA желательно имеют ограниченную растворимость в воде при комнатной температуре и после нанесения частиц SAP или волокна из ворса, для того чтобы сохранять первоначальную форму даже после набухания частиц SAP или волокна из ворса. Затем функциональный материал 400 разбрызгивают поверх первого закрепляющего вещества 300. Слой функционального материала 400 является по природе пористым и быстро прилипает к первому закрепляющему веществу 300. После нанесения функционального материала 400 второе закрепляющее вещество 500 (например, раствор PVP) наносят путем распыления под давлением. Второе закрепляющее вещество 500 может покрывать функциональный материал 400 (частицы SAP или волокна из ворса) и может служить системой поглощения во время использования, так чтобы функциональная структура 100 обладала хорошей поглощающей и впитывающей способностью.
Пример 11: Процедура приготовления трехмерной послойной («L-B-L») функциональной структуры 100 с помощью метода мягкой матрицы. Путем формирования функциональной структуры 100 L-B-L можно создать несколько слоев поверх подложки 100 с помощью различных методов осаждения. Требуемые материалы обертки сердцевины, такие как спанбонд, SMS или тканевый материал, могут быть использованы в качестве подложки 200, если функциональную структуру 100 предполагается использовать в качестве обертки 740 сердцевины. Трехмерный силиконовый лист, служащий матрицей 600, размещают поверх подложки 200. Матрица 600 может иметь различные геометрические свойства или формы и может помогать предпочтительным образом распределять другие компоненты функциональной структуры 100. Водный раствор PVA или раствор геля сшитого PVA можно наносить поверх подложки 200 с использованием погружения, распыления или покрытия. Желательно первое закрепляющее вещество 300 должно иметь ограниченную растворимость в воде при комнатной температуре, для того чтобы крепко удерживать функциональный материал 400 (например, частицы SAP или волокно из ворса) во время использования. Дополнительно первое закрепляющее вещество 300 должно быть гидрофильным и не должно ухудшать впитывающую способность частиц SAP или волокон из ворса. Кроме того, раствор PVA или раствор геля сшитого PVA желательно имеют ограниченную растворимость в воде при комнатной температуре и после нанесения частиц SAP или волокна из ворса, для того чтобы сохранять первоначальную форму даже после набухания частиц SAP или волокна из ворса. Затем функциональный материал 400 разбрызгивают поверх первого закрепляющего вещества 300. Слой функционального материала 400 является по природе пористым и быстро прилипает к первому закрепляющему веществу 300. После нанесения функционального материала 400 второе закрепляющее вещество 500 (например, раствор PVP) наносят путем распыления под давлением. Второе закрепляющее вещество 500 может покрывать функциональный материал 400 (частицы SAP или волокна из ворса) и может служить системой поглощения во время использования, так чтобы функциональная структура 100 обладала хорошей поглощающей и впитывающей способностью. После высушивания функциональной структуры 100 матрица 600 может быть удалена.
Для того, чтобы продемонстрировать преимущества рабочих характеристик функциональных структур 100 по настоящему изобретению, было проведено испытание впитывающего изделия 700, имеющего функциональные структуры 100 некоторых из Примеров (приведенных выше) в качестве обертки 740 сердцевины, с использованием стандартных методов оценки впитывающей способности через поглощение и повторное смачивание, как показано в Таблице 1 ниже. Обертки сердцевины были размещены над или под впитывающей сердцевиной 730.
Таблица 1.
* После взаимодействий продукт стал очень разбухшим за счет свободных жидкостей. Он напоминал мешок, наполненный водой, что, как ожидается, может вызвать негативное восприятие у потребителя.
Вышеприведенные результаты показывают, что функциональные структуры 100 по настоящему изобретению имеют превосходное время поглощения и хорошие свойства повторного смачивания. Первое, второе и третье времена поглощения относятся к первому, второму и третьему воздействиям жидкости, примененным к образцам.
Эти и другие модификации и изменения настоящего изобретения могут быть выполнены на практике специалистами в данной области техники без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые более конкретно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что аспекты различных вариантов осуществления могут быть полностью или частично взаимозаменяемыми. Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что вышеизложенное описание приведено только в качестве примера и не предназначено для ограничения изобретения, дополнительно описанного в этой прилагаемой формуле изобретения.
1. Функциональная структура, содержащая:
подложку;
первое закрепляющее вещество, нанесенное на подложку; при этом первое закрепляющее вещество содержит водный полимер;
функциональный материал, смежный с первым закрепляющим веществом; и
второе закрепляющее вещество, смежное с функциональным материалом.
2. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что подложка выбрана из материала кардочесанного полотна, материала спанбонд, материала мелтблаун, материала спанбонд-мелтблаун-спанбонд, коформного материала, материала спанлейс и тканевого материала.
3. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что первое закрепляющее вещество представляет собой гидрофильный раствор, содержащий водный полимер, выбранный из поливинилового спирта и сшитого поливинилового спирта.
4. Функциональная структура по п. 3, отличающаяся тем, что водные полимеры имеют молекулярный вес от 1500000 до 4000000.
5. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что функциональный материал выбран из сверхвпитывающего материала, материала волокон пульпы, дезодорирующего материала и ароматизирующего материала.
6. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что функциональная структура имеет центр и по меньшей мере один наружный край, и при этом функциональный материал имеет более высокую концентрацию в центре функциональной структуры, чем на наружном крае функциональной структуры.
7. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что функциональный материал присутствует в сеточной схеме из областей квадратной формы функционального материала.
8. Функциональная структура по п. 1, отличающаяся тем, что второе закрепляющее вещество представляет собой гидрофильный раствор водного полимера, выбранного из поливинилпирролидона в спирте C1-C3.
9. Функциональная структура по п. 8, отличающаяся тем, что водный полимер имеет молекулярный вес по меньшей мере 30000.
10. Одноразовое впитывающее изделие, содержащее:
обращенный к телу прокладочный материал;
наружное покрытие;
впитывающую сердцевину между обращенным к телу прокладочным материалом и наружным покрытием; и
обертку сердцевины, окружающую впитывающую сердцевину, при этом обертка сердцевины представляет собой функциональную структуру, содержащую подложку;
первое закрепляющее вещество, нанесенное на подложку, при этом первое закрепляющее вещество содержит водный полимер;
функциональный материал, смежный с первым закрепляющим веществом; и
второе закрепляющее вещество, смежное с функциональным материалом.
11. Одноразовое впитывающее изделие по п. 10, отличающееся тем, что первое закрепляющее вещество представляет собой гидрофильный раствор, содержащий водный полимер, выбранный из поливинилового спирта и сшитого поливинилового спирта.
12. Одноразовое впитывающее изделие по п. 11, отличающееся тем, что водные полимеры имеют молекулярный вес от 1500000 до 4000000.
13. Одноразовое впитывающее изделие по п. 10, отличающееся тем, что функциональный материал выбран из сверхвпитывающего материала, материала волокон пульпы, дезодорирующего материала и ароматизирующего материала.
14. Одноразовое впитывающее изделие по п. 10, отличающееся тем, что функциональная структура имеет центр и по меньшей мере один наружный край, и при этом функциональный материал имеет более высокую концентрацию в центре функциональной структуры, чем на наружном крае функциональной структуры.
15. Одноразовое впитывающее изделие по п. 10, отличающееся тем, что функциональный материал присутствует в сеточной схеме из областей квадратной формы функционального материала.
16. Одноразовое впитывающее изделие по п. 10, отличающееся тем, что второе закрепляющее вещество представляет собой гидрофильный раствор водного полимера, выбранного из поливинилпирролидона в спирте C1-C3.
17. Одноразовое впитывающее изделие по п. 16, отличающееся тем, что водный полимер имеет молекулярный вес по меньшей мере 30000.
18. Одноразовое впитывающее изделие, содержащее:
обращенный к телу прокладочный материал;
наружное покрытие; и
впитывающую сердцевину между обращенным к телу прокладочным материалом и наружным покрытием, при этом впитывающая сердцевина представляет собой функциональную структуру, содержащую подложку;
первое закрепляющее вещество, нанесенное на подложку, при этом первое закрепляющее вещество содержит водный полимер;
функциональный материал, смежный с первым закрепляющим веществом; и
второе закрепляющее вещество, смежное с функциональным материалом.
19. Одноразовое впитывающее изделие по п. 18, отличающееся тем, что функциональная структура имеет центр и по меньшей мере один наружный край, и при этом функциональный материал представляет собой сверхвпитывающий материал, который имеет более высокую концентрацию в центре функциональной структуры, чем на наружном крае функциональной структуры.
20. Одноразовое впитывающее изделие по п. 18, отличающееся тем, что функциональный материал присутствует в сеточной схеме из областей квадратной формы функционального материала.
