ПРОВОДЯЩИЕ ПОЛОТНА
CONDUCTIVE FABRIC

Настоящая заявка устанавливает приоритет заявки США №11/888334, поданной 31 июля 2007, и заявки США №12/130573, поданной 30 мая 2008.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Впитывающие изделия, такие как подгузники, обучающие трусы, предметы для защиты от недержания, предметы женской гигиены, купальники и тому подобное, традиционно включают проницаемую для жидкости подкладку со стороны тела, не проницаемое для жидкости внешнее покрытие и впитывающую сердцевину. Впитывающая сердцевина обычно расположена между внешним покрытием и подкладкой для того, чтобы принимать и удерживать жидкости (например, мочу), выделяемые пользователем.
Впитывающая сердцевина может быть изготовлена из, например, супервпитывающих частиц. Многие впитывающие изделия, особенно продаваемые под торговой маркой HUGGIES™ Kimberly-Clark Corporation, настолько эффективны при поглощении жидкостей, что иногда трудно сказать, действительно ли впитывающее изделие подвергалось выделению физиологической жидкости.
Соответственно, различные типы индикаторов влажности или увлажнения были предложены для использования в впитывающих изделиях. Индикаторы увлажнения могут включать сигнальные устройства, которые разработаны, чтобы помогать родителям или ухаживающим сразу идентифицировать влажное состояние подгузника. Эти устройства могут производить звуковой сигнал.
В прошлом, например, индикаторы увлажнения включали открытый контур, встроенный в впитывающее изделие, который присоединен к источнику питания и сигнальному устройству. Когда проводящее вещество, такое как моча, обнаружено в впитывающем изделии, открытый контур замыкается, включая сигнальное устройство. Открытый контур может содержать, например, два проводящих элемента, которые могут быть изготовлены из металлического провода или фольги.
Проблемы, однако, порождали эффективность и надежность встраивания индикаторов увлажнения во впитывающие изделия при скоростях процесса, при которых производят впитывающие изделия. Таким образом, существует необходимость в улучшенных датчиках увлажнения, которые могут быть легко включены во впитывающие изделия.
Кроме того, также существует необходимость в проводящих элементах для использования в индикаторе увлажнения, которые изготовлены из не металлических материалов. Встраивание металлических компонентов во впитывающее изделие, например, может вызывать различные проблемы. Например, когда впитывающие изделия упаковывают, впитывающие изделия обычно подвергают действию металлоискателя, чтобы гарантировать, что металлические загрязняющие примеси не были случайно включены в упаковку. Создание проводящих элементов индикаторов увлажнения из металла, однако, может заставлять металлоискатель указывать ложный вызов. Встраивание металлических проводящих элементов в впитывающее изделие также может вызывать проблемы, когда носящий пытается проходить через ворота безопасности, которые также включают металлоискатель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание, в общем, направлено на проводящее нетканое полотно, которое может быть использовано в многочисленных применениях. Например, в одном варианте выполнения изобретения нетканое полотно может быть использовано, чтобы формировать проводящие элементы датчика увлажнения, встроенного во впитывающее изделие. В одном варианте выполнения изобретения проводящее нетканое полотно содержит значительное количество целлюлозных волокон в сочетании с проводящими волокнами и формируется в процессе производства материала. Готовое полотно, которое может иметь множество свойств, аналогичных тканому полотну, тогда может быть легко включено во впитывающее изделие в ходе его производства для формирования открытого контура внутри изделия. Например, в одном варианте выполнения изобретения две ленты или зоны проводящего нетканого полотна включают во впитывающее изделие для формирования открытого контура. Когда проводящее вещество распространяют между двумя лентами или проводящими зонами, сигнальное устройство может быть активировано, чтобы производить сигнал для указания присутствия проводящего вещества.
В одном варианте выполнения изобретения, например, нетканый материал по настоящему изобретению представляет собой нетканое основное полотно, содержащее целлюлозные волокна в количестве, по меньшей мере, около 50 вес.%. Нетканое основное полотно, кроме того, содержит проводящие волокна в количестве, по меньшей мере, 1 вес.%, как, например, по меньшей мере, 3 вес.%. Например, проводящие волокна могут присутствовать в нетканом основном полотне в количестве, достаточном, чтобы основное полотно было проводящим в, по меньшей мере, одном направлении и в, по меньшей мере, одной зоне. Проводящие волокна, включенные в основное полотно, могут представлять собой, например, углеродные волокна, металлические волокна, полимерные волокна, содержащие проводящий материал, или их смеси.
В одном варианте выполнения изобретения может быть желательным включать и концентрировать проводящие волокна внутри определенного слоя основного полотна. Например, основное полотно может представлять собой однослойное полотно, содержащее отдельные слои волокон. Основное полотно, например, может включать, по меньшей мере, первый слой и второй слой. Проводящие волокна могут все содержаться внутри второго слоя.
В одном конкретном варианте выполнения изобретения, например, однослойное полотно может содержать третий слой из волокон в дополнение к первому слою и второму слою. Второй слой, содержащий проводящие волокна, может быть расположен между первым слоем и третьим слоем. Первый слой и третий слой, например, могут содержать целлюлозные волокна, в то время как второй слой может содержать смесь из проводящих волокон и целлюлозных волокон. Этим способом поддерживают ощущение мягкого и неабразивного основного полотна при содержании проводящих волокон в количестве, достаточном, чтобы основное полотно проводило электричество.
Как описано выше, в одном варианте выполнения изобретения проводящие волокна могут представлять собой углеродные волокна. Углеродные волокна, например, могут быть сформированы из полиакрилонитрила. Углеродные волокна могут представлять собой штапелированные волокна, которые имеют длину от около 1 мм до около 12 мм, такую как от около 3 мм до около 6 мм. Эти волокна могут иметь диаметр, например, от около 3 микрон до около 15 микрон, такой как от около 5 микрон до около 10 микрон.
В дополнение к целлюлозным волокнам и проводящим волокнам, в одном варианте выполнения изобретения основное полотно может далее содержать синтетические или полимерные волокна, изготовленные из термопластичного материала. При включении термопластичного волокна в основное полотно, основное полотно может быть усилено и/или может быть подвергнуто термическому соединению к другим компонентам, таким как другие полотна и материалы.
Способ, которым формируют проводящие нетканые полотна по настоящему описанию, может меняться в зависимости от конкретного применения. В одном варианте выполнения изобретения, например, нетканое основное полотно может представлять собой полотно влажной укладки, изготовленное в соответствии с процессом изготовления тканей. Полотно влажной укладки, например, может представлять собой некрепированное полотно, такое как не крепированное полотно, высушенное в воздушном потоке.
В альтернативном варианте выполнения изобретения нетканое полотно может быть изготовлено нанесением водной суспензии волокон на пористую формирующую поверхность, чтобы сформировать влажную полотно. Водная суспензия волокон может содержать целлюлозные волокна и проводящие волокна. Проводящие волокна, например, могут присутствовать в водной суспензии в количестве, по меньшей мере, около 2 вес.% относительно веса всех присутствующих волокон. Влажное полотно может быть помещено на поверхность вращения нагретого сушильного барабана Янки и высушена. По настоящему изобретению высушенное полотно может быть удалено с поверхности барабана сушилки Янки без крепирования полотна. В одном варианте выполнения изобретения, например, высвобождаемый адгезив может быть нанесен на поверхность барабана, чтобы облегчать удаление полотна.
3
3
3
В еще одном варианте выполнения изобретения влажное полотно, сформированное, как описано выше, может быть запрессовано на последовательное множество цилиндров сушильного барабана, чтобы высушить полотно. В этом варианте выполнения изобретения, например, полотно может входить в контакт с, по меньшей мере, пятью последовательными цилиндрами сушильного барабана. Полотно может быть навернуто вокруг цилиндров на угол, по меньшей мере, около 150°, такой как, по меньшей мере, около 180°. При контакте с поверхностью цилиндров сушильного барабана полотно может быть спрессовано для соединения с поверхностью ткани. В процессе прессования на множество цилиндров сушильного барабана полотно может становиться уплотненным в ходе его сушки. В этом варианте выполнения изобретения, например, готовое полотно может иметь объемную плотность менее около 2 см/г, такую как менее около 1 см/г, такую как менее около 0,5 см/г.
Проводящие нетканые полотна, как описано выше, могут быть включены в различные ламинированные материалы, при желании. Например, в одном варианте выполнения изобретения проводящее основное полотно, изготовленное по настоящему изобретению, может быть ламинировано на полимерную пленку или на нетканое полотно, такое как полотно фильерного способа производства или полотно, выдуваемое из расплава.
В одном варианте выполнения изобретения однослойное основное полотно может быть сформировано как имеющее два отдельных слоя волокон. Например, основное полотно может включать первый слой, содержащий целлюлозные волокна, и второй слой, содержащий целлюлозные волокна в сочетании с проводящими волокнами. В одном варианте выполнения изобретения однослойное полотно может быть ламинировано на идентичное полотно. Например, слои проводящих волокон могут быть ламинированы вместе или, в ином случае, слои целлюлозных волокон могут быть ламинированы вместе.
Хотя нетканые материалы, описанные выше, имеют много различных применений, в одном варианте выполнения изобретения эти материалы могут быть включены во впитывающее изделие. Впитывающее изделие может содержать основной элемент, имеющий внешнее покрытие, впитывающую структуру и подкладку. Впитывающая структура, например, может быть размещена между внешним покрытием и подкладкой. В зависимости от изделия, основной элемент может включать область ластовицы, расположенную между передней стороной и задней стороной. Передняя сторона и задняя сторона могут образовывать область талии между ними.
По настоящему изобретению впитывающее изделие может, кроме того, включать датчик увлажнения, который активируется, когда проводящее вещество обнаруживается во впитывающем изделии. Датчик увлажнения включает, по меньшей мере, один проводящий элемент, такой как пара разнесенных друг от друга проводящих элементов в соединении с сигнальным устройством. Проводящие элементы могут формировать открытый контур внутри впитывающего изделия и могут быть изготовлены из проводящего нетканого полотна, содержащего смесь целлюлозных волокон и проводящих волокон. Когда проводящее вещество (такое как моча) входит в контакт с проводящими элементами, открытый контур становится замкнутым, заставляя сигнальное устройство производить сигнал, указывающий на присутствие проводящего вещества.
Первый и второй проводящие элементы, содержащиеся внутри датчика увлажнения, могут быть отдельными и различными лентами или структурами, либо могут содержаться в однослойном нетканом полотне. Например, в одном варианте выполнения изобретения нетканое полотно может включать проводящие зоны, которые содержат первый и второй проводящие элементы.
Как описано, проводящие элементы могут представлять собой полотно влажной укладки, содержащее целлюлозные волокна в сочетании с углеродными волокнами. Нетканое полотно может содержать проводящие волокна в количестве, достаточном, чтобы, по меньшей мере, одна зона нетканого полотна имела сопротивление менее около 1500 Ом/квадрат, такое как менее около 100 Ом/квадрат, такое как менее около 30 Ом/квадрат, такое как менее около 10 Ом/квадрат.
Другие признаки и объекты настоящего изобретения обсуждаются подробно ниже.
Краткое описание чертежей
Полное и дающее возможность выполнения описание настоящего изобретения, включающее лучший его вариант выполнения для специалистов в данной области, сформулировано более точно в остальной части описания, включая ссылку на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид сбоку одного варианта выполнения способа формирования многослойных полотен по настоящему изобретению;
Фиг.2 - вид сбоку одного варианта выполнения способа формирования не крепированных полотен воздушной сушки по настоящему изобретению;
Фиг.3 - вид сзади одного варианта выполнения по изобретению впитывающего изделия, изготовленного по настоящему раскрытию;
Фиг.4 - вид спереди впитывающего изделия, показанного в фигуре 3;
Фиг.5 - вид сверху впитывающего изделия, показанного в фигуре 3, причем изделие находится в не застегнутом, развернутом и плоско разложенном состоянии, показывающий поверхность изделия, которая обращена от носящего;
Фиг.6 - вид сверху, аналогичный Фиг.5, показывающий поверхность впитывающего изделия, которая обращена к носящему, когда он его надел, причем некоторые части срезаны, чтобы показать лежащие ниже элементы;
Фиг.7 - вид в перспективе варианта выполнения изобретения, показанного на Фиг.3, дополнительно включающий один вариант выполнения сигнального устройства по изобретению;
Фиг.8 - вид в перспективе одного варианта выполнения проводящего нетканого полотна по изобретению, выполненного по настоящему изобретению, включающего различные зоны проводимости;
Фиг.9 - вид сбоку другого варианта выполнения способа формирования проводящих полотен по изобретению;
Фиг.10 - вид сбоку еще одного варианта выполнения способа формирования проводящих полотен по изобретению;
Фиг.11 - вид в перспективе одного варианта выполнения ламината, выполненного по настоящему изобретению;
Фигура 12 представляет собой вид в сечении другого варианта выполнения ламината, выполненного по настоящему изобретению;
Фиг.13 - вид в разрезе еще одного варианта выполнения ламината, изготовленного по настоящему изобретению; и
Фиг.14 - вид в разрезе еще одного варианта выполнения ламината, изготовленного по настоящему изобретению.
Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах предназначено, чтобы представить те же или аналогичные признаки или элементы по настоящему описанию.
Подробное описание
Специалистам должно быть понятно, что настоящее описание представляет собой только описание примерных вариантов выполнения изобретения и не предназначено для ограничения более широких объектов настоящего описания.
В общем, настоящее описание обычно направлено на нетканые полотна, содержащие проводящие волокна. Проводящие волокна могут быть включены в полотно, например, так, что полотно является токопроводящим в, по меньшей мере, одной зоне. Например, нетканое полотно может быть выполнено так, чтобы оно было способно переносить электрический ток в направлении длины, в направлении ширины или в любом подходящем направлении.
По настоящему описанию проводящие нетканые полотна могут содержать значительное количество целлюлозных волокон и могут быть изготовлены с использованием процесса производства ткани. Например, в одном варианте выполнения изобретения проводящие волокна могут быть объединены с целлюлозными волокнами и водой, чтобы сформировать водную суспензию волокон, которую затем наносят на пористую поверхность для формирования проводящего тканевого полотна. Удельная электропроводность тканевого полотна может быть проконтролирована выбором специфических проводящих волокон, причем волокна расположены в конкретных местах внутри полотна, и контролем различных других факторов и переменных. В одном варианте выполнения изобретения, например, проводящие волокна, включенные в нетканое полотно, содержат штапелированные углеродные волокна.
Нетканые полотна, изготовленные по настоящему изобретению, могут быть использованы в многочисленных различных применениях. Например, в одном варианте выполнения изобретения проводящий нетканый материал может быть включен в любое подходящее электронное устройство. Например, нетканое полотно может быть использовано в качестве мембраны топливного элемента, в качестве электрода батареи или может быть использовано в печатной электронике. Например, в одном конкретном варианте выполнения изобретения проводящие волокна могут формировать узорный контур внутри основных полотен для использования в любом подходящем конечном применении.
В одном конкретном варианте выполнения изобретения, например, проводящие нетканые полотна, изготовленные по настоящему описанию, могут быть использованы, чтобы формировать датчики увлажнения внутри впитывающих изделий. Этот датчик увлажнения, например, может быть сконфигурирован, чтобы испускать такой сигнал, как звуковой сигнал и/или видимый сигнал, когда проводящее вещество, такое как моча или фекальная масса, обнаруживается во впитывающем изделии. В одном варианте выполнения изобретения, например, одно или несколько нетканых полотен, изготовленных по настоящему описанию, могут быть сконфигурированы, чтобы формировать проводящие элементы внутри впитывающего изделия для создания открытого контура, который сконфигурирован, чтобы замыкаться, когда проводящее вещество присутствует в изделии.
Впитывающее изделие может быть, например, подгузником, трусами для приучения к туалету, предметом для защиты от недержания, предметом женской гигиены, медицинской одеждой, бинтом и тому подобным. Обычно впитывающие изделия, содержащие открытый контур, являются одноразовыми, что означает, что они предназначены, чтобы быть выброшенными после ограниченного использования, а не выстиранными или иначе восстановленными для повторного использования.
Открытый контур, содержащийся внутри впитывающих изделий, изготовленных из нетканых полотен по настоящему описанию, сконфигурирован, чтобы быть присоединенным к сигнальному устройству. Сигнальное устройство может обеспечивать энергию открытому контуру, в то же время включающему некоторый тип звукового и/или видимого сигнала, который указывает потребителю на присутствие физиологической жидкости. Хотя само впитывающее изделие является одноразовым, сигнальное устройство может быть многократного использования, из одного изделия к другому.
Как описано выше, основные полотна по настоящему описанию изготовлены путем сочетания проводящих волокон с целлюлозными волокнами, чтобы сформировать нетканые полотна. В одном варианте выполнения изобретения процесс производства ткани используют, чтобы сформировать эти полотна.
Проводящие волокна, которые могут быть использованы по настоящему описанию, могут варьироваться в зависимости от конкретного применения и желательного результата. Проводящие волокна, которые могут быть использованы, чтобы формировать нетканые полотна, включают углеродные волокна, металлические волокна, проводящие полимерные волокна, включая волокна, изготовленные из проводящих полимеров, или полимерные волокна, содержащие проводящий материал, волокна, покрытые металлом, и их смеси. Металлические волокна, которые могут быть использованы, включают, например, медные волокна, алюминиевые волокна и тому подобное. Полимерные волокна, содержащие проводящий материал, включают термопластичные волокна, покрытые проводящим материалом, или термопластичные волокна, пропитанные проводящим материалом, или смешанные с ним. Например, в одном варианте выполнения изобретения могут быть использованы термопластичные волокна, которые покрыты серебром.
Проводящие волокна, включенные в нетканый материал, могут иметь любые подходящие длину и диаметр. В одном варианте выполнения изобретения, например, проводящие волокна могут иметь отношение длины к ширине от около 100:1 до около 1000:1.
Количество проводящих волокон, содержащихся в нетканом полотне, может меняться на основании многих различных факторов, таких как тип проводящего волокна, включенного в полотно, и конечное использование полотна. Проводящие волокна могут быть встроены в нетканое полотно, например, в количестве от около 1 вес.% до около 90 вес.% или даже больше. Например, проводящие волокна могут присутствовать в нетканом полотне в количестве от около 3 вес.% до около 60 вес.%, таком как от около 3 вес.% до около 20 вес.%.
Углеродные волокна, которые могут быть использованы в настоящем раскрытии, включают волокна, изготовленные полностью из углерода, или волокна, содержащие углерод в количествах, достаточных, чтобы волокна были электропроводными. В одном варианте выполнения изобретения, например, могут быть использованы углеродные волокна, которые формируют из полимера полиакрилонитрила. В частности, углеродные волокна формируют нагреванием, окислением и карбонизацией полимерных волокон полиакрилонитрила. Такие волокна обычно имеют высокую чистоту и содержат относительно высокомолекулярные молекулы. Например, эти волокна могут содержать углерод в количестве более около 90 вес.%, таком как количество более 93 вес.%, таком как количество более около 95 вес.%.
Чтобы сформировать углеродные волокна из полимерных волокон полиакрилонитрила, волокна полиакрилонитрила сначала нагревают в среде кислорода, такой как воздух. При нагревании цианогруппы внутри полимера полиакрилонитрила формируют повторяющиеся циклические звенья тетрагидропиридина. Когда нагревание продолжается, полимер начинает окисляться. В ходе окисления освобождается водород, вынуждая углерод формировать ароматические циклы.
После окисления волокна затем далее нагревают в среде с недостатком кислорода. Например, волокна могут быть нагреты до температуры более около 1300°С, такой как более 1400°С, такой как от около 1300°С до около 1800°С. В ходе нагревания волокна подвергаются карбонизации. В ходе карбонизации смежные полимерные цепи соединяются вместе, образуя слоистые, в основном, плоские структуры почти чистого углерода.
Углеродные волокна на основе полиакрилонитрила доступны из многочисленных коммерческих источников. Например, такие углеродные волокна могут быть получены от Toho Тепах America, Inc. из Роквуда, Теннесси.
Другое используемое сырье для изготовления углеродных волокон представляют собой искусственные волокна и нефтяной пек.
Для специфического преимущества, сформированные углеродные волокна могут быть расщеплены до любой подходящей длины. В одном варианте выполнения изобретения, например, могут быть включены в основное полотно расщепленные углеродные волокна, имеющие длину от около 1 мм до около 12 мм, такие как от около 3 мм до около 6 мм. Волокна могут иметь средний диаметр от около 3 микрон до около 15 микрон, такой как от около 5 микрон до около 10 микрон. В одном варианте выполнения изобретения, например, углеродные волокна могут иметь длину около 3 мм и средний диаметр около 7 микрон.
В одном варианте выполнения изобретения углеродные волокна, включенные в нетканые основные полотна, имеют шлихту, растворимую в воде. Шлихта может быть в количестве 0,1-10 вес.%. Растворимые в воде шлихты могут представлять собой, но не ограничены ими, полиамидные соединения, сложноэфирную эпоксидную смолу и поливинилпирролидон. Этим способом шлихту растворяют при размешивании углеродных волокон в воде, чтобы обеспечить хорошую дисперсию углеродных волокон в воде перед формированием нетканого полотна.
При формировании проводящих нетканых полотен по настоящему описанию указанные выше проводящие волокна объединяют с другими волокнами, пригодными для использования в процессах производства ткани. Волокна, объединенные с проводящими волокнами, могут представлять собой любые натуральные или синтетические целлюлозные волокна, включая, но не ограничиваясь ими, недревесные волокна, такие как хлопок, абаку, кенаф, сабаи, лен, эспарто, солому, джутовую пеньку, багассу, волокна из млечников и волокна листьев ананаса; и древесные или целлюлозные волокна, такие как те, что получают из лиственных и хвойных деревьев, включая волокна мягкой древесины, такие как крафт-волокна из древесины северных и южных хвойных пород; волокна из твердой древесины лиственных пород, таких как эвкалипт, клен, береза и осина. Целлюлозные волокна могут быть получены в формах с высоким или малым содержанием альфа-целлюлозы и могут быть превращены в пульпу любым известным методом, включая сульфатный, сульфитный методы варки целлюлозы, методы варки целлюлозы с большим содержанием альфа-целлюлозы и другие известные методы. Также могут быть использованы волокна, полученные методами варки целлюлозы с органическими растворителями, включая волокна и методы, раскрытые в патенте США №4793898, выданном 27 декабря 1988 Laamanen и др.; патенте США №4594130, выданном 10 июня 1986 Chang и др.; и патенте США №3585104. Используемые волокна также могут быть произведены антрахиноновым методом варки целлюлозы, представленным в патенте США №5595628, выданном 21 января 1997 Gordon и др.
Часть волокон, такая как до 50% или меньше сухого веса, или от около 5% до около 30% сухого веса, может быть синтетическими волокнами, такими как вискозное волокно, полиолефиновые волокна, волокна сложных полиэфиров, волокна поливинилового спирта, двухкомпонентные волокна типа ядро-оболочка, многокомпонентные связующие волокна и тому подобное. Типичное полиэтиленовое волокно представляет собой Pulpex, доступный от Hercules, Inc. (Вилмингтон, Делавер). Типы синтетических целлюлозных волокон включают вискозу во всем ее многообразии и другие волокна, производные из вискозы или химически модифицированной целлюлозы.
Встраивание термопластичных волокон в нетканое полотно может обеспечивать различные преимущества и выгоды. Например, включение термопластичных волокон в полотно может позволять термически соединять полотна со смежными структурами. Например, полотна могут быть термически связаны с другими неткаными материалами, такими как подкладка подгузника, которая может представлять собой, например, полотно фильерного способа производства или полотно, выдуваемое из расплава.
Также могут быть использованы химически обработанные натуральные целлюлозные волокна, такие как мерсеризованные целлюлозы, химически усиленные или сшитые волокна, или сульфонированные волокна. Для хороших механических свойств при использовании волокон бумажного производства может быть желательным, чтобы волокна были относительно не поврежденными и в значительной степени не очищенными или только слегка очищенными. Могут быть использованы мерсеризованные волокна, регенерированные целлюлозные волокна, целлюлоза, произведенная микробами, вискоза и другие целлюлозные материалы или производные целлюлозы. Подходящие волокна также могут включать повторно используемые волокна, первичные волокна или их смеси. В некоторых вариантах выполнения изобретения волокна могут иметь стандартную канадскую степень помола, по меньшей мере, 200, более точно, по меньшей мере, 300, еще более точно, по меньшей мере, 400, и наиболее точно, по меньшей мере, 500.
Другие волокна бумажного производства, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают бумажный брак или волокна повторного использования и волокна с высоким выходом. Целлюлозные волокна с высоким выходом представляют собой волокна бумажного производства, произведенные процессами варки целлюлозы, обеспечивающими выход продукции около 65% или больше, более конкретно, около 75% или больше, и еще более конкретно, около 75% до около 95%. Выход продукции представляет собой готовое количество произведенных волокон, выраженное как процентная доля от исходной массы древесины. Такие процессы варки целлюлозы включают отбеленную целлюлозу химикотермомеханической варки (ВСТМР), целлюлозу химикотермомеханической варки (ТМХВ), целлюлозу варки под давлением/термомеханической под давлением (ДТМВ), целлюлозу термомеханической варки (ТМВ), целлюлозу термомеханической и химической варки (ТМХВ), целлюлозу сульфитной варки с высоким выходом и целлюлозы сульфатной варки с высоким выходом, которые все оставляют готовые волокна с высокими уровнями лигнина. Волокна с высоким выходом известны из-за их жесткости как в сухом, так и во влажном состояниях относительно обычных волокон химической варки.
В общем, любой процесс, способный формировать бумажные полотна, может быть использован в формировании проводящего полотна. Например, процесс бумажного производства по настоящему изобретению может использовать тиснение, влажное прессование, прессование воздухом, сушку воздухом, сушку воздухом не крепированной ткани, гидропереплетение, воздушную укладку, а также другие стадии, известные специалистам. Бумажное полотно может быть сформировано из волокнистой композиции, содержащей целлюлозные волокна в количестве, по меньшей мере, 50 вес.%, таком как, по меньшей мере, 60 вес.%, таком как, по меньшей мере, 70 вес.%, таком как, по меньшей мере, 80 вес.%, таком как, по меньшей мере, 90 вес.%.
Нетканые полотна могут также быть узорно уплотненными или на них может быть нанесена печать, как, например, бумажные листы, описанные в любом из следующих патентов США Nos: 4514345, выданный 30 апреля 1985 Johnson и др.; 4528239, выданный 9 июля 1985 Trokhan; 5098522, выданный 24 марта 1992; 5260171, выданный 9 ноября 1993 Smurkoski и др.; 5275700, выданный 4 января 1994, Trokhan; 5328565, выданный 12 июля 1994, Rasch и др.; 5334289, выданный 2 августа 1994 Trokhan и др.; 5431786, выданный 11 июля 1995 Rasch и др.; 5496624, выданный 5 марта 1996 Steltjes, Jr. и др.; 5500277, выданный 19 марта 1996 Trokhan и др.; 5514523, выданный 7 мая 1996 Trokhan и др.; 5554467, выданный 10 сентября 1996 Trokhan и др.; 5566724, выданный 22 октября 1996 Trokhan и др.; 5624790, выданный 29 апреля 1997 Trokhan и др.; и 5628876, выданный 13 мая 1997, Ayers и др., описания которых включены сюда посредством ссылки до степени, в которой они не противоречат указанному здесь. Такие отпечатанные бумажные листы могут иметь сетку уплотненных областей, которые были отпечатаны барабанной сушилкой при печати на материале, и области, которые относительно меньше уплотнены (например, "купола" в листе ткани), отвечающие изогнутым контурам в отпечатанном материале, где лист материала, положенного на изогнутые контуры, изгибают разностью давления воздуха по изогнутому контуру, чтобы сформировать подушкообразную область с более низкой плотностью или купол в листе материала.
Бумажное полотно также может быть сформировано без существенного количества внутренней прочности соединения волокна с волокном. В этом отношении, волокнистая композиция, используемая, чтобы сформировать основное полотно, может быть обработана химическим разрыхляющим агентом. Этот разрыхляющий агент может быть добавлен к суспензии волокна в ходе процесса варки целлюлозы или может быть добавлен непосредственно в напорный ящик. Подходящие разрыхляющие агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают катионные разрыхляющие агенты, такие как соли жирных диалкиловых кватернизованных аминов, соли жирных моноалкиловых третичных аминов, соли первичных аминов, имидазолиновые кватернизованные соли, силиконовые кватернизованные соли и соли ненасыщенных жирных алкиламинов. Другие подходящие разрыхляющие агенты раскрыты в патенте США №5529665 Kaun, который включен сюда посредством ссылки. В частности, Kaun раскрывает использование катионных силиконовых композиций в качестве разрыхляющих агентов.
В одном варианте выполнения изобретения разрыхляющий агент, используемый в способе по настоящему изобретению, представляет собой органический кватернизованный хлорид аммония и, в особенности, соль амина на основе силикона хлорида кватернизованного аммония. Например, разрыхляющий агент может быть PROSOFT TQ1003, продаваемым Hercules Corporation. Разрыхляющий агент может быть добавлен к суспензии волокна в количестве от около 1 кг на метрическую тонну до около 10 кг на метрическую тонну волокон, присутствующих внутри суспензии.
В альтернативном варианте выполнения изобретения разрыхляющий агент может быть агентом на основе имидазолина. Разрыхляющий агент на основе имидазолина может быть получен, например, от Witco Corporation. Разрыхляющий агент на основе имидазолина может быть добавлен в количестве от 2,0 до около 15 кг на метрическую тонну.
В одном варианте выполнения изобретения разрыхляющий агент может быть добавлен к композиции волокна по способу, раскрытому в заявке РСТ, международная публикация WO 99/34057, зарегистрированная 17 декабря 1998, или в заявке РСТ, международная публикации WO 00/66835, зарегистрированной 28 апреля 2000, обе из которых включены сюда посредством ссылки. В указанных выше публикациях раскрыт способ, в котором химическая добавка, такая как разрыхляющий агент, адсорбируется на целлюлозных волокнах бумажного производства при высоких уровнях. Этот способ включает стадии обработки суспензии волокна избытком химической добавки, позволяя достаточное время выдержки для того, чтобы произошла адсорбция, фильтрования суспензии, чтобы удалить не адсорбированные химические добавки, и повторного диспергирования отфильтрованной целлюлозы пресной водой для формирования нетканого полотна.
Упрочняющие агенты во влажном и сухом состоянии также могут быть нанесены на лист основы или включены в него. Как используется здесь, "упрочняющие агенты во влажном состоянии" относятся к материалам, используемым для иммобилизации связи между волокнами во влажном состоянии. Как правило, способы, при которых волокна удерживаются вместе в бумаге и бумажных продуктах, включают водородные связи и иногда комбинации водородных связей и ковалентных и/или ионных связей. В настоящем изобретении может быть полезным обеспечить материал, который будет позволять связывание волокон таким способом, как иммобилизация волокон друг с другом в точках связи, которая будет делать их устойчивыми к разрушению во влажном состоянии.
Любой материал, который, когда его добавляют к бумажному ткани или листу, приводит к обеспечению листа ткани средним отношением геометрической прочности в воде к геометрической прочности в сухом состоянии более около 0,1, будет, для целей настоящего изобретения, называться агентом прочности во влажном состоянии. Обычно эти материалы называют либо постоянными агентами прочности во влажном состоянии, либо временными агентами прочности во влажном состоянии. Для целей отличия постоянных агентов прочности во влажном состоянии от временных агентов прочности во влажном состоянии, постоянные агенты прочности во влажном состоянии будут определены как те смолы, которые, когда их включают в бумагу или бумажные продукты, будут обеспечивать бумагу или бумажные продукты тем, что они сохраняют более 50% их первоначальной прочности во влажном состоянии после выдержки в воде за период, по меньшей мере, пять минут. Временные агенты прочности во влажном состоянии представляют собой те, которые показывают около 50% или менее от их первоначальной прочности во влажном состоянии после насыщения водой в течение пяти минут. Оба класса агентов прочности во влажном состоянии находят применение в настоящем изобретении. Количество агента прочности во влажном состоянии, добавленного к волокнам целлюлозы, может быть, по меньшей мере, около 0,1 процента сухого веса, более конкретно, около 0,2 процента сухого веса или больше, и еще более конкретно, от около 0,1 до около 3 процентов сухого веса относительно сухого веса волокон.
Постоянные агенты прочности во влажном состоянии обычно обеспечивают более или менее долговременную эластичность во влажном состоянии структуре бумажного листа. Напротив, временные агенты прочности во влажном состоянии будут обычно обеспечивать структуры листа ткани, которые имели низкую плотность и высокую эластичность во влажном состоянии, но не обеспечивают структуру, которая имеет долговременную устойчивость при выдержке в воде или физиологической жидкости.
Временные агенты прочности во влажном состоянии могут быть катионными, не ионными или анионными. Такие соединения включают временные агенты прочности во влажном состоянии PAREZ™ 631 NC и PAREZ 725, которые представляют собой катионный глиоксилированный полиакриламид, доступный от Cytec Industries (Вест Патерсон, Нью-Джерси). Эта и подобные смолы описаны в патенте США номер 3556932, выданном 19 января 1971 Coscia и др., и патенте США номер 3556933, выданном 19 января 1971 Williams и др. Hercobond 1366, произведенный Hercules, Inc., расположенной в Вилмингтоне, Делавер., представляет собой другой коммерчески доступный катионный глиоксилированный полиакриламид, который может быть использован по настоящему изобретению. Дополнительные примеры временных агентов прочности во влажном состоянии включают диальдегиды крахмала, такие как Cobond 1000 от National Starch and Chemical Company, и другие полимеры, содержащие альдегид, такие как те, что описаны в патенте США номер 6224714, выданном 1 мая 2001 Schroeder и др.; патенте США номер 6274667, выданном 14 августа 2001 Shannon и др.; патенте США номер 6287418, выданном 11 сентября 2001 Schroeder и др.; и патенте США номер 6365667, выданном 2 апреля 2002 Shannon и др., описания которых включены сюда посредством ссылки в той степени, в которой они не противоречат указанному здесь.
Постоянные агенты прочности во влажном состоянии, содержащие катионные олигомерные или полимерные смолы, могут быть использованы в настоящем изобретении. Смолы типа полиамид-полиамин-эпихлоргидрин, такие как KYMENE 557H, продаваемый Hercules, Inc., расположенной в Вилмингтоне, Делавер, являются наиболее широко используемыми постоянными агентами прочности во влажном состоянии и пригодны для использования в настоящем изобретении. Такие материалы были описаны в следующих патентах США номера: 3700623, выданный 24 октября 1972 Keim; 3772076, выданный 13 ноября 1973 Keim; 3855158, выданный 17 декабря 1974 Petrovich и др.; 3899388, выданный 12 августа 1975 Petrovich и др.; 4129528, выданный 12 декабря 1978 Petrovich и др.; 4147586, выданный 3 апреля 1979 Petrovich и др.; и 4222921, выданный 16 сентября 1980 van Eenam. Другие катионные смолы включают полиэтилениминовые смолы и смолы аминопласта, получаемые реакцией формальдегида с меламином или мочевиной. Может быть предпочтительным использовать как постоянные, так и временные смолы прочности во влажном состоянии в производстве тканевых продуктов.
Агенты прочности в сухом состоянии хорошо известны специалистам и включают, но не ограничены ими, модифицированные крахмалы и другие полисахариды, такие как катионные, амфотерные и анионные крахмалы и кизельгур и смолы плодов рожкового дерева, модифицированные полиакриламиды, карбоксиметилцеллюлоза, сахара, поливиниловый спирт, хитозаны и тому подобное. Такие агенты прочности в сухом состоянии обычно добавляют к суспензии волокна перед формированием листа ткани или в качестве части крепирующей упаковки.
Дополнительные типы химикатов, которые могут быть добавлены в нетканое полотно, включают, но не ограничены ими, средства повышения абсорбции обычно в форме катионных, анионных или не ионных поверхностно-активных веществ, увлажнители и пластификаторы, такие как низкомолекулярные полиэтиленгликоли и полигидроксильные соединения, такие как глицерин и пропиленгликоль. Материалы, которые являются средствами оздоровления кожи, такие как минеральное масло, экстракт алоэ, витамин Е, силикон, лосьоны в общем, и тому подобное, также могут быть включены в конечные продукты.
В общем, продукты по настоящему описанию могут быть использованы в сочетании с любыми известными материалами и химикатами, которые не антагонистичны к предназначенному их использованию. Примеры таких материалов включают, но не ограничены ими, детскую присыпку, бикарбонат натрия, хелатирующие агенты, цеолиты, духи или другие маскирующие ароматом агенты, соединения циклодекстрина, окислители и тому подобное. Особенно предпочтительно, когда углеродные волокна используют в качестве проводящих волокон, они также служат в качестве поглотителей запаха. Также могут быть использованы супервпитывающие частицы, синтетические волокна или пленки. Дополнительные варианты включают красители, оптические осветлители, увлажнители, мягчители и тому подобное.
Нетканые полотна, изготовленные по настоящему описанию, могут включать один гомогенный слой волокон или могут включать слоистую или многослойную конструкцию. Например, слой нетканого полотна может включать два или три слоя волокон. Каждый слой может иметь различный состав волокон. Например, на Фиг.1 показан один вариант выполнения устройства для формирования многослойной слоистой композиции целлюлозы. Как показано, трехслойный напорный ящик 10 обычно включает верхнюю стенку напорного ящика 12 и нижнюю стенку напорного ящика 14. Напорный ящик 10, кроме того, включает первый делитель 16 и второй делитель 18, которые разделяют три слоя волокна.
Каждый из слоев волокон содержит разбавленную водную суспензию волокон. Конкретные волокна, содержащиеся в каждом слое, обычно зависят от продукта, который формируют, и желательных результатов. В одном варианте выполнения изобретения, например, средний слой 20 содержит целлюлозные волокна в сочетании с проводящими волокнами. Наружные слои 22 и 24, с другой стороны, могут содержать только целлюлозные волокна, такие как волокна мягкой древесины и/или волокна твердой древесины.
Размещение проводящих волокон внутри среднего слоя 20 может обеспечивать различные преимущества и выгоды. Размещение проводящих волокон в центре полотна, например, может производить проводящий материал, который все еще имеет мягкое ощущение на его поверхностях. Концентрирование волокон в одном из слоев полотна также может улучшать проводимость материала без необходимости добавления больших количеств проводящих волокон. В одном варианте выполнения изобретения, например, формируют трехслойное полотно, в котором каждый слой составляет от около 15 вес.% до около 40 вес.% полотна. Наружные слои могут быть изготовлены только из целлюлозных волокон или сочетания целлюлозных волокон и термопластичных волокон. Средний слой, с другой стороны, может содержать целлюлозные волокна в сочетании с проводящими волокнами. Проводящие волокна могут содержаться в среднем слое в количестве от около 10 вес.% до около 90 вес.%, таком как в количестве от около 30 вес.% до около 70 вес.%, таком как в количестве от около 40 вес.% до около 60 вес.%.
Постоянно перемещающийся формующий материал 26, должным образом поддерживаемый и перемещаемый роликами 28 и 30, получает слоистое бумагоделательное сырье, выходящее из напорного ящика 10. При удержании на материале 26 через суспензию слоистых волокон проходит вода через материал, как показано стрелками 32. Удаления воды достигают сочетаниями силы тяжести, центробежной силы и вакуумного всасывания в зависимости от формирующей конфигурации.
Формирование многослойных бумажных полотен также описано и раскрыто в патенте США номер 5129988 Farrington, Jr., который включен сюда посредством ссылки.
Как только водную суспензию волокон формируют в нетканое полотно, это полотно может быть обработано с использованием различных методик и способов. Например, на Фиг.2 показан способ создания не крепированных просушенных листов материала. В одном варианте выполнения изобретения может быть желательным формировать нетканое полотно с использованием процесса сушки воздухом без крепирования. Было обнаружено, что крепирование нетканого полотна в ходе формирования может вызывать повреждение проводящих волокон, разрушая полотно проводящих волокон внутри нетканого полотна. Тем самым нетканое полотно становится не проводящим.
Для простоты показаны, но не обозначены цифрами различные натягивающие ролики, схематично используемые, чтобы образовывать несколько пробегов ткани. Будет оценено, что варианты устройства и способа, показанные на Фиг.2, могут быть изготовлены без отхода от общего процесса. Показано двухсеточное формующее устройство, имеющее напорный ящик 34 бумажного производства, такой как многослойный напорный ящик, который вводит или осаждает поток 36 водной суспензии волокон бумажного производства на формирующий материал 38, расположенный на формирующем валу 39. Формирующий материал служит, чтобы поддерживать и нести вновь сформированное влажное полотно по ходу в процесс, где полотно частично обезвоживают до содержания около 10 процентов сухого веса. Может быть проведено дополнительное обезвоживание влажного полотна, такое как вакуумное отсасывание, в то время как влажное полотно поддерживается формирующим материалом.
Влажное полотно затем перемещают от формирующего материала к переносящему материалу 40. В одном возможном варианте выполнения изобретения переносящий материал может быть перемещен при более медленной скорости, чем формирующий материал, чтобы увеличить вытягивание полотна. Это обычно упоминают как "быстрый" перенос. Разность относительной скорости между этими двумя тканями может составлять от 0 до 15 процентов, более точно, от около 0 до 8 процентов. Перенос предпочтительно проводят с помощью вакуумной направляющей 42 так, что формирующий материал и переносящий материал одновременно сходятся и отклоняются передним краем вакуумной щели.
Полотно затем перемещают от переносящего материала на высушивающий материал 44 при помощи вакуумного переносящего ролика 46 или переносящей вакуумной направляющей, возможно, вновь используя фиксированный зазор переноса, как описано ранее. Высушивающий материал может быть перемещен при около той же скорости или отличной скорости, относительно переносящего материала. Если желательно, высушивающий материл может быть перемещен при более медленной скорости, чтобы далее увеличить вытяжку. Перемещение может быть проведено с помощью вакуума, чтобы гарантировать деформацию листа, чтобы соответствовать высушивающему материалу, тем самым давая желательную объемную плотность и внешний вид, если желательно. Подходящие высушивающие материалы описаны в патенте США номер 5429686, выданном Kai F. Chiu и др., и патенте США номер 5672248 Wendt и др., которые включены сюда посредством ссылки.
В одном варианте выполнения изобретения высушивающий материал обеспечивает относительно гладкую поверхность. В ином случае, этот материал может содержать высокие и длинные выдавленные отпечатки.
Сторону полотна, имеющую контакт с высушивающим материалом, обычно называют как "обращенная к материалу сторона" нетканого полотна. Обращенная к материалу сторона полотна, как описано выше, может иметь форму, которая соответствует поверхности высушивающего материала после того, как материал высушен на ней. Противоположную сторону бумажного полотна, с другой стороны, обычно называют "воздушной стороной". Воздушная сторона полотна обычно более гладкая, чем обращенная к материалу сторона в ходе нормального процесса высушивания.
Уровень вакуума, используемый для перемещения полотна, может быть от около 3 до около 15 дюймов ртутного столба (от 75 до около 380 миллиметров ртутного столба), предпочтительно около 5 дюймов (125 миллиметров) ртутного столба. Вакуумная направляющая (давление ниже атмосферного) может быть дополнена или заменена использованием давления выше атмосферного с противоположной стороны полотна, чтобы надуть полотно на следующий материал в дополнение к или вместо всасывания его на следующий материал вакуумом. Также могут быть использованы вакуумный барабан или вальцы, заменяющие вакуумную (-ые) направляющую (-ие).
После поддержки высушивающим материалом полотно окончательно высушивают до содержания сухого веса около 94 процентов или больше сушкой 48 и затем перемещают на несущий материал 50. Высушенный основной лист 52 транспортируют на катушку 54, используя несущий материал 50 и возможный несущий материал 56. Возможный давящий поворотный ролик 58 может быть использован для облегчения переноса полотна от несущего материала 50 на материал 56. Подходящие несущие материалы для этой цели представляют собой Albany International 84M или 94М и Asten 959 или 937, все из которых являются относительно гладкими материалами, имеющими тонкую структуру. Хотя и не показано, может быть использован катушка-каландр или последовательный каландр вне линии для улучшения гладкости и мягкости основного листа. Каландрование полотна также может вынуждать проводящие волокна ориентироваться в определенной плоскости или в определенном направлении. Например, в одном варианте выполнения изобретения полотно может быть каландровано, чтобы заставить, прежде всего, все проводящие волокна лежать в плоскости X-Y, а не в Z направлении. Этим способом может быть улучшена электропроводность полотна также при улучшении мягкости полотна.
В одном варианте выполнения изобретения нетканое полотно 52 представляет собой полотно, которое было высушено в плоском состоянии. Например, полотно может быть сформировано, пока находится на гладком высушивающем материале. Способы создания не крепированного высушивающего материала раскрыты, например, в патенте США номер 5672248 Wendt и др.; патенте США номер 5656132 Farrington и др.; патенте США номер 6120642 Lindsay и Burazin; патенте США номер 6096169 Hermans и др., патенте США номер 6197154 Chen и др.; и патенте США номер 6143135 Hada и др., все из которых включены сюда полностью посредством ссылки.
На Фиг.2 показан способ создания не крепированного полотна, высушенного в воздушном потоке. Должно быть понятно, однако, что может быть использован любой подходящий способ или методика, которые не используют крепирование, чтобы сформировать проводящее нетканое полотно. Например, на Фиг.9 показан другой способ, который может быть использован, чтобы сформировать нетканое полотно по настоящему изобретению. В варианте выполнения изобретения, показанном на Фиг.9, вновь сформированное полотно повергают прессованию во влажном состоянии в ходе процесса.
В этом варианте выполнения изобретения напорный ящик 60 выпускает водную суспензию волокон на формирующий материал 62, который поддерживают и перемещают множеством направляющих валиков 64. Напорный ящик 60 может быть аналогичным напорному ящику 34, показанному на Фиг.2. Кроме того, водная суспензия волокон может содержать проводящие волокна, как описано выше. Вакуумная камера 66 расположена ниже формирующего материала 62 и приспособлена удалять воду из композиции волокон, чтобы помогать в формировании полотна. От формирующего материала 62 сформированное полотно 68 перемещают на второй материал 70, который может быть либо жгутом, либо фетром. Материал 70 поддерживают для перемещения вокруг непрерывного пути множеством направляющих валиков 72. Также включен захватывающий ролик 74, предназначенный, чтобы облегчать передачу полотна 68 от материала 62 к материалу 70.
От материала 70 полотно 68 в этом варианте выполнения изобретения перемещают на поверхность поворотного нагретого барабана сушилки 76, такой как сушилка Янки. Как показано, когда полотно 68 проходит через часть вращательной поверхности сушилки, тепло передают полотну, заставляя большую часть влаги, содержащейся внутри полотна, испаряться. Полотно 68 затем удаляют с барабана сушилки 76 без крепирования полотна.
Чтобы удалить полотно 68 с барабана сушилки 76, в одном варианте выполнения изобретения может быть нанесен высвобождаемый агент на поверхность барабана сушилки или на сторону полотна, которая имеет контакт с барабаном сушилки. В общем, любой подходящий высвобождаемый агент может быть использован, чтобы облегчать удаление полотна с барабана, чтобы избежать необходимости крепирования полотна.
Высвобождаемые агенты, которые могут быть использованы, включают, например, полимеры полиамидоамина и эпихлоргидрина, такие как те, которые продают под торговой маркой REZOSOL Hercules Chemical Company. Конкретные высвобождаемые агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают Release Agent 247, Rezosol 1095, Crepetrol 874, Rezosol 974, ProSoft TQ-1003, все доступны от Hercules Chemical Company, Busperse 2032, Busperse 2098, Busperse 2091, Buckman 699, все доступны от Buckman Laboratories, и 640С release, 640D release, 64575 release, DVP4V005 release, DVP4V008 release, все доступны от Nalco.
В другом варианте выполнения изобретения может быть предпочтительно уплотнять полотно. Уплотненное полотно, например, может быть более легким для работы с ним и включения в другие продукты. Полотно может быть уплотнено с использованием любой подходящей методики или способа. Например, в одном варианте выполнения изобретения полотно может быть уплотнено подачей через зазор противоположных вальцов каландра.
В альтернативном варианте выполнения изобретения, как показано на Фиг.10, полотно может быть прессовано множеством сушильных цилиндров, которые не только сушат полотно, но и уплотняют его. Например, на Фиг.10 показано множество последовательных сушильных цилиндров 80. В этом варианте выполнения изобретения показаны шесть последовательных сушильных цилиндров. Должно быть понятно, однако, что в других вариантах выполнения изобретения может быть использовано больше или меньше сушильных цилиндров. Например, в одном варианте выполнения изобретения могут быть включены в процесс от восьми до двенадцати последовательных сушильных цилиндров.
Как показано, влажное полотно 82, сформированное по любому подходящему способу, прессуют в контакте с первым сушильным цилиндром 80. Например, в одном варианте выполнения изобретения может быть использован тканевый или подходящий конвейер, чтобы прессовать полотно на поверхности сушильного цилиндра. Полотно оборачивают вокруг сушильного цилиндра на угол, по меньшей мере, около 150°, такой как, по меньшей мере, около 180° перед прессованием вторым сушильным цилиндром. Каждый из сушильных цилиндров может быть нагрет до оптимальной температуры для сушки полотна в ходе этого процесса.
2
2
2
2
2
2
Нетканые полотна по настоящему изобретению могут иметь множество различных свойств и характеристик в зависимости от применения, в котором полотна должны быть использованы, и желательных результатов. Например, нетканое полотно может иметь вес основы от около 15 г/м до около 200 г/м или больше. Например, вес основы нетканого полотна может быть от около 15 г/м до около 100 г/м, такой как от около 15 г/м до около 50 г/м.
3
3
3
3
3
3
3
Если желательно, в одном варианте выполнения изобретения нетканое полотно может быть изготовлено с относительно высокой объемной плотностью. Например, объемная плотность может быть от около 2 см/г до около 20 см/г, такой как от около 3 см/г до около 10 см/г. В других вариантах выполнения изобретения, однако, нетканое полотно может быть изготовлено с относительно низкой объемной плотностью. Например, как описано выше, в некоторых способах, полотно может быть уплотнено при его формировании. Объемная плотность этих полотен, например, может быть менее около 2 см/г, такой как менее около 1 см/г, такой как менее около 0,5 см/г.
"Объемную плотность" листа рассчитывают как частное толщины сухого листа ткани, выраженной в микронах, разделенной на сухой вес основы, выраженной в граммах на квадратный метр. Полученную объемную плотность листа выражают в кубических сантиметрах на грамм. Более определенно, толщину измеряют как полную толщину набора из десяти представленных листов и делят полную толщину набора на десять, где каждый лист внутри этого набора помещен той же самой стороной. Толщину измеряют по методу испытания TAPPI T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board" («Толщина (калибр) бумаги, картона и объединенной панели») с замечанием 3 для сложенных листов. Микрометр, используемый для выполнения T411 om-89, представляет собой испытательный прибор Emveco 200-А для толщины ткани, доступный от Emveco, Inc., Ньюберг, Орегон. Этот микрометр имеет груз 2,00 килопаскаля (132 граммов на квадратный дюйм), площадь прижима 2500 квадратных миллиметров, диаметр нажимной основы 56,42 миллиметра, время выдержки 3 секунды и понижающий коэффициент 0,8 миллиметров в секунду.
Нетканые полотна по настоящему изобретению также могут иметь достаточную прочность так, чтобы облегчать обработку. Например, в одном варианте выполнения изобретения полотна могут иметь прочность более около 1500 граммов на дюйм (3810 г/см) в машинном направлении, такую как более около 3000 граммов на дюйм (7620 г/см) в машинном направлении, такую как даже более около 5000 граммов на дюйм (12700 г/см) в машинном направлении.
Проводимость нетканого полотна также может варьироваться в зависимости от типа проводящих волокон, включенных в это полотно, количества проводящих волокон, включенных в полотно, и способа, которым проводящие волокна расположены, сконцентрированы или ориентированы в полотне. В одном варианте выполнения изобретения, например, нетканое полотно может иметь сопротивление менее около 1500 Ом/квадрат, такое как менее около 100 Ом/квадрат, такое как менее около 10 Ом/квадрат.
Проводимость листа рассчитывают как частное измеренного сопротивления листа, выраженного в омах, разделенное на отношение длины к ширине листа. Итоговое сопротивление листа выражают в омах на квадрат. Более определенно, измерение сопротивления проводят по "Методу определения электрического сопротивления печатного проводящего материала" по ASTM F 1896-98. Прибор измерения сопротивления (или омметр), используемый для выполнения ASTM F 1896-98, представляет собой комбинированный прибор Fluke (модель 189), оборудованный зажимами Fluke типа «крокодилов» (модель АС120); оба доступны от Fluke Corporation, Эверетт, Вашингтон.
Готовый проводящий материал, изготовленный по настоящему изобретению, может быть использован в качестве однослойного продукта или может быть объединен с другими полотнами или пленками, чтобы сформировать многослойный продукт. В одном варианте выполнения изобретения проводящий нетканый материал может быть объединен с другими неткаными полотнами, чтобы сформировать продукт с 2 слоями или продукт с 3 слоями. Другие нетканые полотна, например, могут быть изготовлены полностью из целлюлозных волокон и могут быть изготовлены по любому из способов, описанных выше.
В альтернативном варианте выполнения изобретения проводящий нетканый материал по настоящему изобретению может быть ламинированным с использованием адгезива или иначе ламинирован с другими неткаными или полимерными пленочными материалами. Например, в одном варианте выполнения изобретения проводящий нетканый материал может быть ламинирован на полотно, выдуваемое из расплава, и/или полотно фильерного способа производства, которые изготовлены из полимерных волокон, таких как волокна полипропилена. Как описано выше, в одном варианте выполнения изобретения проводящее нетканое полотно может содержать синтетические волокна. В этом варианте выполнения изобретения нетканое полотно может быть связано с противолежащим полотном, содержащим синтетические волокна, таким как выдуваемое из расплава полотно или полотно фильерного способа производства.
Например, на Фиг.11 показан один вариант выполнения изобретения ламината 84 по изобретению. В этом варианте выполнения изобретения ламинат 84 включает проводящее нетканое полотно 86 по изобретению, соединенное со вторым материалом 88. Второй материал 88 может представлять собой, например, полимерную пленку или нетканое полотно, изготовленное из синтетических волокон, таких как выдуваемое из расплава полотно или полотно фильерного способа производства. Нетканое полотно 86 может быть присоединено ко второму материалу 88 с использованием любого подходящего способа или методики. Например, как описано выше, может быть использован адгезив, чтобы соединить эти два материала вместе. В ином случае эти два материала могут быть термически связаны вместе или связаны вместе с помощью ультразвука.
На Фиг.12 показан другой вариант выполнения ламината 90 по изобретению. В этом варианте выполнения изобретения ламинат 90 содержит первое нетканое полотно 92, присоединенное ко второму нетканому полотну 94. Каждое нетканое полотно 92 и 94 содержит проводящее полотно, содержащее углеродные волокна. Более точно, как показано, каждое полотно включает два отдельных слоя волокон. Один слой волокон изготовлен из целлюлозных волокон и не содержит значительного количества проводящих волокон. Другой отдельный слой волокон, однако, содержит проводящие волокна, одни или в сочетании с волокнами целлюлозы. В этом варианте выполнения изобретения слой, содержащий проводящие волокна в полотне 92, имеет контакт со слоем, содержащим проводящие волокна в полотне 94, и присоединен к нему. Этим способом формируют проводящий центральный слой в ламинате 90.
Первое нетканое полотно 92 может быть присоединено ко второму нетканому полотну 94 с использованием любой подходящей методики. Например, эти полотна могут быть присоединены путем переплетения волокон, через гофрирование, путем термического соединения, ультразвукового соединения или с использованием адгезива. При использовании адгезива в одном варианте выполнения изобретения может быть использован проводящий адгезив, чтобы дополнительно увеличить проводимость ламината.
На Фиг.13 показан другой вариант выполнения ламината 90, изготовленного по настоящему изобретению. Одинаковые ссылочные позиции использованы, чтобы указывать аналогичные элементы. В этом варианте выполнения изобретения, аналогичном Фиг.12, ламинат 90 включает первое нетканое полотно 92, присоединенное ко второму нетканому полотну 94. Нетканые полотна как 92, так и 94 включают два отдельных слоя волокон. В этом варианте выполнения изобретения, однако, не проводящие слои волокон, содержащие, прежде всего, целлюлозные волокна, соединяют вместе. Проводящие слои тем самым формируют вне поверхностей ламината 90. Таким образом ламинат включает проводящие внешние поверхности.
На Фиг.14 показан еще один вариант выполнения ламината 90 по изобретению. В этом варианте выполнения изобретения ламинат 90 содержит проводящее нетканое полотно 92, изготовленное по настоящему изобретению, присоединенное к не проводящему нетканому полотну 96. Более точно, нетканое полотно 92 включает два отдельных волокнистых слоя. Первый волокнистый слой содержит предпочтительно целлюлозные волокна, в то время как второй отдельный слой волокон содержит проводящие волокна, такие как углеродные волокна. Второе нетканое полотно 96, однако, может быть изготовлено либо из синтетических волокон, либо из целлюлозных волокон, либо из смеси синтетических и целлюлозных волокон. В этом варианте выполнения изобретения нетканое полотно 96 присоединено к отдельному слою волокон в нетканом полотне 92, содержащем проводящие волокна.
В одном варианте выполнения изобретения ламинат 90, как показано на Фиг.14, может быть изготовлен в системе, формирующей полотно, которая включает двойные оправки. Одна оправка может быть использована, чтобы формировать нетканое полотно 92, в то время как другая оправка может быть использована, чтобы формировать нетканое полотно 96. Два сформированных полотна 92 и 96 могут быть объединены в ходе процесса перед сушкой. Готовый ламинат, как показано на Фиг.14, может иметь отдельную слоистую структуру.
Включение проводящего нетканого полотна в многослойный продукт может обеспечивать различные преимущества и выгоды. Например, готовый многослойный продукт может иметь лучшую прочность, может быть более мягким, может иметь лучшие проводящие свойства и/или может иметь лучшие капиллярные свойства для жидкости.
В одном варианте выполнения изобретения проводящие волокна могут содержаться внутри нетканого полотна так, чтобы формировать отдельные проводящие зоны. Например, в одном варианте выполнения изобретения напорный ящик может быть использован вместо или в дополнение к разделению волокон вертикально, как показано на Фиг.1, напорный ящик может быть предназначен, чтобы также отделять волокна горизонтально. Этим способом проводящие волокна могут содержаться только в некоторых зонах по длине (машинное направление) полотна. Проводящие зоны могут быть разделены не проводящими зонами, которые содержат только не проводящие материалы, такие как целлюлозные волокна.
В альтернативном варианте выполнения изобретения нетканые полотна, имеющие проводящие зоны, могут быть произведены включением в процесс формирования полотна формирующего материала с изменяющейся пористостью. В частности, формирующий материал может иметь области пористости и отдельные области, по существу, без пористости. В ходе формирования полотна из водной суспензии волокон, углеродные волокна будут собраны в областях пористости, создающих проводящие зоны. Малое количество вплоть до отсутствия углеродных волокон, с другой стороны, будет собираться в областях полотна, которые расположены поверх областей формирующей ткани, которые, по существу, не имеют пористости. Этим способом может быть сформировано нетканое полотно, имеющее проводящие зоны. В одном варианте выполнения изобретения сформированные зоны проводящих волокон могут быть удалены из формирующего материала разматыванием другого нетканого полотна и контактом этого полотна с зонами из проводящих волокон.
Например, на Фиг.8 показано проводящее нетканое полотно 152, изготовленное по изобретению. В этом варианте выполнения изобретения проводящие зоны 266 и 268 формировали в полотне в направлении длины. Как показано на Фиг.8, проводящие зоны 266 и 268 могут быть окружены не проводящими зонами 260, 262 и 264.
Как описано выше, нетканые основные полотна, изготовленные по настоящему раскрытию, могут быть использованы в многочисленных применениях. Например, основные полотна могут быть использованы из-за их способности проводить электрический ток. В других вариантах выполнения изобретения, однако, при использовании углеродных волокон, основные полотна могут быть использованы из-за их свойств контроля запахов. В следующих вариантах выполнения изобретения проводящие волокна могут присутствовать на поверхности нетканого полотна, обеспечивая абразивный продукт.
В одном конкретном применении, например, проводящее нетканое полотно может быть включено в датчик увлажнения, который сконфигурирован, чтобы указывать присутствие физиологической жидкости внутри впитывающего изделия. Этот датчик увлажнения, например, может содержать открытый контур, изготовленный из проводящего нетканого материала. Этот открытый контур может быть связан с сигнальным устройством, которое сконфигурировано, чтобы испускать звуковой, визуальный или сенсорный сигнал, когда проводящая жидкость закрывает открытый контур.
Специфическая заданная проводящая жидкость или физиологическая жидкость могут варьироваться в зависимости от специфического типа впитывающего изделия и желательного применения. Например, в одном варианте выполнения изобретения впитывающее изделие представляет собой пеленку, тренировочные штаны или аналогичное, и датчик увлажнения сконфигурирован, чтобы указывать на присутствие мочи. В ином случае, сигнализирующее о влажности устройство может быть сконфигурировано, чтобы указывать присутствие метаболита, который указывал бы на раздражение кожи от пеленок. Для предметов защиты от недержания у взрослых и предметов женской гигиены, с другой стороны, устройство, сигнализирующее о влажности, может быть сконфигурировано, чтобы указывать присутствие дрожжей или специфических компонентов в моче, таких как полисахариды.
На фиг.3 и 4 для примера показано впитывающее изделие 120, которое может быть изготовлено по настоящему изобретению. Впитывающее изделие 120 может быть одноразовым или нет. Понятно, что настоящее изобретение пригодно для использования с различными другими впитывающими изделиями, предназначенными для личного использования, включая, но не ограничивая ими, подгузники, трусы для приучения к туалету, плавки, предметы женской гигиены, предметы для защиты от недержания, предметы медицинской одежды, хирургические подушечки и бандажи, другие предметы одежды личной гигиены или здравоохранения и тому подобное без отхода от объема настоящего изобретения.
Только для иллюстрации раскрыты различные материалы и способы выполнения впитывающих изделий, таких как подгузники 120, из различных объектов настоящего изобретения в публикации международной заявки РСТ WO 00/37009, опубликованной 29 июня 2000 (A.Fletcher) и др.; в патенте США 4940464, выданном 10 июля 1990 Van Gompel и др.; патенте США 5766389, выданном 16 июня 1998 Brandon и др., и патенте США 6645190, выданном 11 ноября 2003 Olson и др., которые включены сюда посредством ссылки в той степени, в которой они не противоречат указанному здесь.
Подгузник 120 показан на Фиг.3 в частично застегнутом состоянии. Подгузник 120, показанный на фиг.3 и 4, также представлен на Фиг.5 и 6 в открытом и развернутом состоянии. Так, Фиг.5 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий внешнюю сторону подгузника 120, в то время как Фиг.6 показывает внутреннюю сторону подгузника 120. Как показано на Фиг.5 и 6, подгузник 120 образует продольное направление 148, которое продолжается от передней части изделия, когда его носят, до задней части изделия. Напротив продольного направления 148 находится боковое направление 149.
Подгузник 120 образует пару продольных концевых областей, иначе называемых здесь как передняя область 122 и задняя область 124, и центральную область, иначе называемую здесь как область ластовицы 126, продолжающуюся продольно между ними и соединяющую переднюю и заднюю области 122, 124. Подгузник 120 также образует внутреннюю поверхность 128, приспособленную в использовании (например, расположенную относительно других компонентов изделия 120), так, чтобы быть расположенной по направлению к носящему, и внешнюю поверхность 130, противоположную внутренней поверхности. Передняя и задняя области 122, 124 представляют собой те части подгузника 120, которые, когда его используют, полностью или частично закрывают или окружают талию или место ниже средней части туловища носящего. Область ластовицы 126, в общем, представляет собой ту часть подгузника 120, которая при использовании расположена между ногами носящего и закрывает нижнюю часть туловища и область ягодиц носящего. Впитывающее изделие 120 имеет пару поперечных противоположных краев 136 и пару продольных противоположных краев талии, соответственно, обозначаемых как передняя часть талии 138 и задняя часть талии 139.
Показанный подгузник 120 включает основной элемент 132, который, в этом варианте выполнения изобретения, охватывает переднюю сторону 122, заднюю сторону 124 и область ластовицы 126. Что касается фиг.3-6, основной элемент 132 включает внешнее покрытие 140 и подкладку со стороны тела 142 (фиг.3 и 6), которая может быть присоединена к внешнему покрытию 140 в накладном отношении с ним с помощью адгезивов, ультразвуковых соединений, термических соединений или других обычных методик. На Фиг.6 подкладка 142 может быть подходящим образом присоединена к внешнему покрытию 140 по периметру основного элемента 132, чтобы сформировать передний шов талии 162 и задний шов талии 164. Как показано на Фиг.6, подкладка 142 может подходящим образом быть присоединена к внешнему покрытию 140, чтобы сформировать пару боковых швов 161 в передней стороне 122 и задней стороне 124. Подкладка 142 может быть обычно приспособлена, то есть располагаться относительно других компонентов изделия 120 так, чтобы быть обращенной к коже носящего в ходе использования впитывающего изделия. Основной элемент 132 может далее включать впитывающую структуру 144, в частности, показанную на Фиг.6, расположенную между внешним покрытием 140 и подкладкой со стороны тела 142, для поглощения жидких экссудатов тела, выделяемых носящим, и может далее включать пару клапанов удерживания 146, защищенных подкладкой со стороны тела 142 для предотвращения протечек по бокам тела.
Эластичные клапаны удерживания 146, как показано на Фиг.6, образуют частично неприсоединенный край, который принимает вертикальную конфигурацию в, по меньшей мере, области ластовицы 126 подгузника 120, чтобы формировать герметичное соединение с телом носящего. Клапаны удерживания 146 могут продолжаться продольно по всей длине основного элемента 132 или могут продолжаться только частично по длине этого основного элемента. Подходящие конструкции и расположения для клапанов удерживания 146, в общем, известны специалистам и описаны в патенте США 4704116, выданном 3 ноября 1987 Enloe, который включен сюда посредством ссылки.
Для дальнейшего улучшения удерживания и/или поглощения экссудатов тела подгузник 120 может также подходящим образом включать эластичные элементы для ног 158 (фиг.6), как известно специалистам. Эластичные элементы для ног 158 могут быть возможно присоединены к внешнему покрытию 140 и/или подкладке со стороны тела 142 и расположены в области ластовицы 126 впитывающего изделия 120.
Эластичные элементы для ног 158 могут быть сформированы из любого подходящего эластичного материала. Как известно специалистам, подходящие эластичные материалы включают листы, полоски или ленты из натурального каучука, синтетического каучука или термопластичных высокоэластичных полимеров. Эластичные материалы могут быть растянуты и адгезивно прикреплены к субстрату, адгезивно прикреплены к сложенному субстрату или адгезивно прикреплены к субстрату и затем сделаны эластичными или подвергнуты усадке, например, с применением тепла так, чтобы силу эластичного растяжения передавать субстрату. В одном конкретном объекте, например, эластичные элементы для ног 158 могут включать множество объединенных скрученных элементарных нитей из спандекса сухого формования, продаваемых под торговой маркой LYCRA и доступных от Invista, Вилмингтон, Делавер, США.
В некоторых вариантах выполнения изобретения впитывающее изделие 120 может далее включать волнистый управляющий слой (не показан), который может быть, возможно, расположен смежно впитывающей структуре 144 и присоединен к различным компонентам в изделии 120, таким как впитывающая структура 144 или подкладка со стороны тела 142, способами, известными специалистам, такими как использование адгезива. Волнистый управляющий слой помогает замедлять и рассеивать выделения или потоки жидкости, которая может быстро вводиться в впитывающую структуру изделия. По желанию, волнистый управляющий слой может быстро принимать и временно удерживать жидкость до отведения жидкости на хранение или частичного удерживания впитывающей структурой. Примеры подходящих волнистых управляющих слоев описаны в патенте США №5486166 и патенте США №5490846. Другие подходящие волнистые управляющие материалы описаны в патенте США №5820973. Полные описания этих патентов тем самым включены сюда посредством ссылки в той степени, в которой они соответствуют (то есть, не противоречат) указанному здесь.
Как показано на Фиг.3-6, впитывающее изделие 120, кроме того, включает пару противоположных эластичных боковых панелей 134, которые присоединены к задней области основного элемента 132. Как показано, в частности, на Фиг.3 и 4, боковые панели 134 могут продолжаться вокруг талии и/или бедер носящего, чтобы фиксировать предмет одежды на месте. Как показано на Фиг.5 и 6, эластичные боковые панели присоединены к основному элементу вдоль пары противоположных продольных краев 137. Боковые панели 134 могут быть присоединены или прикреплены к основному элементу 132 с использованием любой подходящей методики соединения. Например, боковые панели 134 могут быть присоединены к основному элементу посредством адгезивов, ультразвуковым соединением, термическими соединением или другими обычными методиками.
В альтернативном варианте выполнения изобретения эластичные боковые панели также могут быть интегрально сформированы с основным элементом 132. Например, боковые панели 134 могут содержать удлинение подкладки со стороны тела 142, внешнего покрытия 140, или как подкладки со стороны тела 142, так и внешнего покрытия 140.
В вариантах выполнения изобретения, показанных на чертежах, боковые панели 134 соединены с задней областью впитывающего изделия 120 и продолжаются по передней области изделия при фиксировании изделия на месте потребителем. Должно быть понятно, однако, что боковые панели 134 могут в ином случае быть связаны с передней областью изделия 120 и продолжаться по задней области, когда изделие надето.
При впитывающем изделии 120 в застегнутом положении, как частично иллюстрировано на Фиг.3 и 4, эластичные боковые панели 134 могут быть соединены застегивающей системой 180, чтобы образовать 3-мерную конфигурацию подгузника, имеющую отверстие для талии 150 и пару отверстий для ног 152. Отверстие для талии 150 изделия 120 образует края талии, 138 и 139, которые охватывают талию носящего.
В вариантах выполнения изобретения, показанных на чертежах, боковые панели обратимо присоединены к передней области 122 изделия 120 застегивающей системой. Должно быть понятно, однако, что в других вариантах выполнения изобретения боковые панели могут быть постоянно присоединены к основному элементу 132 на каждом конце. Боковые панели могут быть постоянно связаны вместе, например, при формировании обучающих трусов или впитывающей одежды для плавания.
Эластичные боковые панели 134, каждая, имеет продольный внешний край 168, ножной концевой край 170, расположенный по направлению продольного центра подгузника 120, и поясные концы 172, расположенные по направлению к продольному концу впитывающего изделия. Ножные концевые края 170 впитывающего изделия 120 могут быть подходящим образом изогнуты и/или направлены под углом к боковому направлению 149, чтобы обеспечивать лучшую посадку на ноги носящего. Однако понимают, что только один из ножных концевых краев 170 может быть изогнут или направлен под углом, такой как задний ножной концевой край 124, или, в ином случае, ни один из ножных концевых краев не может быть изогнут или направлен под углом, без отхода от объема настоящего изобретения. Как показано на Фиг.6, внешние края 168 обычно параллельны продольному направлению 148, в то время как поясные края 172 обычно параллельны поперечной оси 149. Должно быть понятно, однако, что в других вариантах выполнения изобретения внешние края 168 и/или поясные края 172 могут быть наклонены или изогнуты, как желательно. В конечном счете, боковые панели 134 обычно выравнивают с областью талии 190 каркаса.
Застегивающая система 180 может включать латерально противоположные первые застегивающие компоненты 182, приспособленные для прикрепления к соответствующим вторым застегивающим компонентам 184. В варианте выполнения изобретения, показанном на чертежах, первый застегивающий компонент 182 расположен на эластичных боковых панелях 134, в то время как второй застегивающий компонент 184 расположен на передней области 122 основного элемента 132. В одном объекте передняя или внешняя поверхность каждого из застегивающих компонентов 182, 184 включает множество закрепляющих элементов. Закрепляющие элементы первых застегивающих компонентов 182 приспособлены, чтобы повторно застегивать и расстегивать соответствующие закрепляющие элементы второго застегивающего компонента 184 для высвобождаемой фиксации изделия 120 в его трехмерной конфигурации.
Застегивающие компоненты 182, 184 могут быть любыми расстегивающимися застежками, подходящими для впитывающих изделий, такими как липкие застежки, когезионные застежки, механические застежки или подобное. В конкретных объектах застегивающие компоненты включают механические застегивающие элементы для улучшения характеристик. Подходящие механические застегивающие элементы могут быть обеспечены взаимозамыкающимися геометрически формируемыми материалами, такими как крючки, петли, выступы, грибовидные застежки, застежки в виде стрелок, шарики на стволах, стыкующиеся компоненты, пряжки, защелки или аналогичное.
В показанном объекте первые застегивающие компоненты 182 включают крючковые застежки, а вторые застегивающие компоненты 184 включают дополнительные петельные застежки. В ином случае, первые застегивающие компоненты 182 могут включать петельные застежки, а вторые застегивающие компоненты 184 могут быть дополнительными крючковыми застежками. В другом объекте застегивающие компоненты 182, 184 могут быть взаимозамыкающимися аналогичными поверхностными застежками, или адгезионными и когезионными застегивающими элементами, такими как липкая застежка и воспринимающая липкость зона или материал; либо аналогичное. Специалисту будет понятно, что форма, плотность и полимерный состав крючков и петель могут быть выбраны так, чтобы получить желаемый уровень зацепления между застегивающими компонентами 182, 184. Подходящие застегивающие системы также раскрыты в предварительно включенной международной заявке РСТ, публикация WO 00/37009, опубликованной 29 июня 2000, A.Fletcher и др., и предварительно включенном патенте США 6645190, выданном 11 ноября 2003 Olson и др.
В варианте выполнения изобретения, показанном на чертежах, застегивающие компоненты 182 присоединены к боковым панелям 134 вдоль краев 168. В этом варианте выполнения изобретения застегивающие компоненты 182 не являются эластичными или растяжимыми. В других вариантах выполнения изобретения, однако, застегивающие компоненты могут быть выполнены за одно целое с боковыми панелями 134. Например, застегивающие компоненты могут быть присоединены непосредственно к боковым панелям 134 на их поверхности.
В дополнение к, возможно, имеющимся эластичным боковым панелям, впитывающее изделие 120 может включать различные эластичные элементы на талии для обеспечения упругости вокруг отверстия талии. Например, как показано на чертежах, впитывающее изделие 120 может включать передний эластичный элемент талии 154 и/или задний эластичный элемент талии 156.
Как описано выше, настоящее раскрытие, в частности, направлено на включение системы указания физиологической жидкости, такой как датчик увлажнения, во впитывающее изделие 120. В этом отношении, как показано на Фиг.3-6, впитывающее изделие 120 включает первый проводящий элемент 200, отделенный от второго проводящего элемента 202. В этом варианте выполнения изобретения проводящие элементы продолжаются от передней области 122 впитывающего изделия до задней области 124 без пересечения. По настоящему изобретению проводящие элементы 200 и 202 могут быть изготовлены из проводящего нетканого материала, который описан выше. В варианте выполнения изобретения, показанном на Фиг.4, проводящие элементы 200 и 202 содержат отдельные и различные ленты или листы.
Первый проводящий элемент 200 не пересекает второй проводящий элемент 202, чтобы сформировать открытый контур, который может быть замкнут, например, когда проводящая жидкость располагается между проводящими элементами. В других вариантах выполнения изобретения, однако, первый проводящий элемент 200 и второй проводящий элемент 202 могут быть присоединены к датчику внутри основного элемента. Датчик может быть использован, чтобы чувствовать изменения в температуре, или может быть использован, чтобы чувствовать присутствие специфического вещества, такого как метаболит.
В варианте выполнения изобретения, показанном на Фиг.3, проводящие элементы 200 и 202 продолжаются по всей длине впитывающего изделия 120. Должно быть понятно, однако, что в других вариантах выполнения изобретения проводящие элементы могут продолжаться только на область ластовицы 126 или могут продолжаться на любое конкретное место во впитывающем изделии, где физиологическая жидкость, как предполагается, будет ощущаться.
Проводящие элементы 200 и 202 могут быть включены в основной элемент 132 в любом подходящем месте, пока проводящие элементы расположены так, чтобы входить в контакт с физиологической жидкостью, которая поглощается впитывающим изделием 120. В этом отношении проводящие элементы 200 и 202 обычно лежат внутри внешнего покрытия 140. Фактически, в одном варианте выполнения изобретения проводящие элементы 200 и 202 могут быть присоединены или ламинированы на внутреннюю поверхность внешнего покрытия 140, которая обращена к впитывающей структуре 144. В ином случае, однако, проводящие элементы 200 и 202 могут быть расположены на впитывающей структуре 144 или расположены на подкладке 142.
Чтобы проводящие элементы 200 и 202 было легко связать с сигнальным устройством, первый проводящий элемент 200 может включать элемент первой проводящей подушки 204, в то время как второй проводящий элемент 202 может включать элемент второй проводящей подушки 206. Подушки 204 и 206 обеспечивают для создания надежного соединения между открытым контуром, формируемым проводящими элементами, и сигнальным устройством, которое предназначено, чтобы быть установленным на основном элементе потребителем.
Положение проводящих подушек 204 и 206 на впитывающем изделии 120 может варьироваться в зависимости от того, где желательно установить сигнальное устройство.
Например, на Фиг.3, 5 и 6, проводящие подушки 204 и 206 расположены в передней области 122 вдоль отверстия талии изделия. На Фиг.4, с другой стороны, проводящие подушки 204 и 206 расположены в задней области 24 вдоль отверстия талии изделия. Должно быть оценено, однако, что в других вариантах выполнения изобретения впитывающее изделие 20 может включать проводящие подушки, расположенные на каждом конце каждого проводящего элемента 200 и 202. Этим способом потребитель может определить, нужно ли устанавливать сигнальное устройство на передней или задней части изделия. В следующих вариантах выполнения изобретения должно быть понятно, что подушки могут быть расположены вдоль стороны изделия или по направлению области ластовицы изделия.
На Фиг.7, для примера, сигнальное устройство 210 показано присоединенным к проводящим подушкам 204 и 206. Сигнальное устройство 210 включает пару противоположных клемм, которые электрически связаны с соответствующими проводящими подушками. Когда физиологическая жидкость присутствует в впитывающем изделии 120, открытый контур, сформированный проводящими элементами 200 и 202, замыкается, что, в свою очередь, включает сигнальное устройство 210.
Сигнальное устройство 210 может испускать любой подходящий сигнал, чтобы указать потребителю, что контур замкнут.
На Фиг.7 проводящие элементы 200 и 202 представляют собой отдельные и различные ленты материала. В других вариантах выполнения изобретения, однако, оба из проводящих элементов могут содержаться в одном нетканом листе. Например, проводящие элементы могут содержаться в ламинате, который включен во впитывающее изделие. В альтернативном варианте выполнения изобретения проводящие элементы могут содержать проводящие зоны в нетканом полотне. Например, в одном варианте выполнения изобретения нетканый материал, показанный на Фиг.8, может быть включен во впитывающее изделие, показанное на Фиг.3.
Пример 1
Только для примера далее показана проводимость основных полотен, изготовленных по настоящему изобретению.
Были изготовлены по настоящему изобретению не крепированные, высушенные воздухом полотна влажной укладки, содержащие проводящие углеродные волокна. Используемый процесс получения не крепированного, высушенного воздухом полотна был аналогичен процессам, описанным в патенте США №6887348, патенте США №6736935, патенте США №6953516 и патенте США №5129988, все из которых включены сюда посредством ссылки.
Процесс изготовления ткани включал напорный ящик с тремя слоями, который использовали, чтобы сформировать влажное полотно. Более точно, производили трехслойное полотно, содержащее отбеленные крафт-волокна из северной мягкой древесины (LL19 от Terrace Bay Pulp Inc.) в этих двух наружных слоях, и смесь указанных выше волокон мягкой древесины, объединенных с углеродными волокнами, в среднем слое. Использованное углеродное волокно представляло собой волокна TENAX 150, полученные от Toho Тепах, имеющие длину нарезки 3 мм. Использованная композиция волокон давала средний слой, содержавший 50 вес.% волокон мягкой древесины и 50 вес.% углеродных волокон. Содержание смеси, загружаемой в напорный ящик, составляло около 0,09 вес.%.
Трехслойный лист формировали на роликовой формующей установке с всасыванием для двойного материала с использованием формирующих тканей Lindsay 2164-B и Asten 867a. Заново сформированное полотно обезвоживали до содержания от около 20 до около 27% с использованием вакуумного всасывания из расположенного ниже формирующего материала перед переносом на переносящий материал с долей быстрого переноса около 10%. Использовали переносящий материал Appleton Wire T807-1. Использовали давление вакуумной направляющей около от 6 до около 15 дюймов (от 15 до 35 мм) ртутного столба для перемещения полотна на переносящую ткань.
Затем полотно перемещали на высушивающий материал, который был также материалом Appleton Wire T807-1. Полотно перемещали в операции высушивания при температуре около 350°F (175°C) и высушивали до конечной степени содержания от около 94 до около 98%.
Готовое полотно затем испытывали на сопротивление. Были получены следующие результаты:
Пример 1
Пример 2
Линейная скорость (фут/мин)
1400
50
Наружный слой 1
35% мягкой древесины
31% мягкой древесины
Средний слой
15% углеродных волокон 15% мягкой древесины
19% углеродных волокон19% мягкой древесины
Наружный слой 2
35% мягкой древесины
31% мягкой древесины
Сопротивление (Ом/м<sup>2</sup>)
~26
~13
Пример 2
Только для примера далее показана проводимость основных полотен, изготовленных по настоящему изобретению.
Было изготовлено по настоящему изобретению проводящее нетканое полотно, содержащее проводящие углеродные волокна. Проводящее нетканое полотно было изготовлено на бумагоделательной машине Fourdrinier 36", которая находится при общедоступном научно-техническом центре HERTY Advanced Material, расположенном в Саваннахе, Джорджия.
Производили однослойное полотно, содержащее гомогенную смесь из беленых крафт-волокон северной мягкой древесины (LL19 от Terrace Bay Pulp Inc.), крафт-волокон южной мягкой древесины (эвкалипт от Aracruz Celulosa) и углеродных волокон. Использованное углеродное волокно было волокнами TENAX 150, полученными от Toho Тепах, имеющими длину нарезки 3 мм. Эту композицию волокон использовали, чтобы произвести полотно, содержащее 94 вес.% волокон древесной целлюлозы и 6 вес.% углеродных волокон. Смесь волокон древесной целлюлозы содержала 75 вес.% мягкой древесины и 25 вес.% жесткой древесины.
Композицию из мягкой древесины очищали с использованием очистителя 16" Beliot DD с механизмом Finebar до 365 CSF. Композицию жесткой древесины очищали с использованием очистителя 12" Sprout Twin Flow до 365 CSF. Цимол 6500 от Hercules (Вилмингтон, Делавер) добавляли к композиции в количестве 10 килограммов на тонну сухих волокон древесной целлюлозы. Содержание сухого вещества в смеси, подаваемой в напорный ящик, составляло около 2,43 вес.%.
Сформированное проводящее нетканое полотно также покрывали с обеих сторон крахмалом PG280 от Penford Products (Седар Рапидс, Айова) и латексом CP620NA (латекс карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука) от Dow Chemical (Мидленд, Мичиган), как показано в таблице ниже.
В производстве образцов влажное формируемое полотно было в контакте с первым набором сушильных барабанов. После первого набора сушильных барабанов полотно подавали через клеильный пресс и затем вводили в контакт со вторым набором сушильных барабанов.
Условия процесса для образцов были следующие:
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Скорость машины, ф/мин
200
200
200
Первичная скорость сырья, гал./мин
25
25
25
Первичная общая скорость, гал./мин
200
200
200
Перфорир. валики, направление
Вп.
Вп.
Вп.
Перфорир. валики, об./мин
1800
1800
1800
Первичный уровень Н.В., дюймы
5
5
5
Тряска, %
90
90
90
Вакуум, дюймы водяного столба
Ящик гидропланок #1
0
0
0
#2
8
9
9
#3
12
12
12
#4
22
20
20
#5
24
22
22
Вакуумный плоский ящик №1, дюймы рт.ст.
0
0
0
№2
1
1
1
№3
0
0
0
Гауч-вал, дюймы рт.ст. (мм рт.ст.)
9 (228,6)
6 (152,4)
6 (152,4)
Первый пресс, ф./лин. дюйм
280
280
280
Второй пресс, ф./лин. дюйм
980
980
980
Первая секция сушилки, давление паров, ф./кв. дюйм (кг/см<sup>2</sup>)
8 (0,562)
8 (0,562)
8 (0,562)
Клеильный пресс, ф./лин. дюйм
-
36
36
Скорость склеивания, фунты/тонна
140
140
Вторая секция сушилки, давление паров, ф./кв. дюйм (кг/см<sup>2</sup>)
11 (0,773)
21 (1,477)
21 (1,477)
Затем проверяли сопротивление готового полотна. Были получены следующие результаты:
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Покрытие в клеильном прессе
Нет
Добавка 6% по весу PG280
Добавка 10% по весу смеси 50:50 PG2800 и CP620NA
Воздушно-сухой вес основы (г/м<sup>2</sup>)
40
42
42
Сопротивление (Ом/м<sup>2</sup>)
70
80
81
Объемность (см<sup>3</sup>/г)
2.1
2,2
2,2
Прочность на растяжение в машинном направлении (г/дюйм)
7892
10297
10248
Образцы испытывали на прочность при растяжении с использованием прибора для испытаний на растяжение, производимого MTS из Эден Прейр, Миннесота, снабженного программным обеспечением TESTWORKS 3. Испытательный прибор устанавливали на следующие условия испытаний:
Базовая длина = 75 мм
Скорость траверса = 300 мм/мин
Ширина образца для испытания = 1 дюйм (25,4 мм)
Максимальная нагрузка при разрыве была зарегистрирована как предел прочности материала при растяжении.
Эти и другие изменения и варианты настоящего изобретения могут быть осуществлены специалистами без отхода от сущности и объема настоящего изобретения, которое более точно сформулировано в добавленных пунктах формулы изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что объекты различных вариантов выполнения изобретения могут быть взаимозаменяемы либо полностью, либо частично. Кроме того, специалисту понятно, что предшествующее описание служит только для примера и не предназначено для ограничения изобретения, далее описанного в пунктах формулы изобретения.