Нетканое полотно
NONWOVEN WEB

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение по существу относится к нетканому полотну и изделию, содержащему такое нетканое полотно.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Верхние листы одноразовых абсорбирующих изделий выполняют важную функцию. Верхние листы обычно представляют собой поверхность раздела между одноразовым абсорбирующим изделием и пользователем. Сами по себе верхние листы должны быть тактильно приятными для пользователя. Кроме того, в частности в контексте гигиенических изделий, верхние листы должны размывать/маскировать загрязнения, вызванные менструальными выделениями и/или мочой. Если верхний лист не обеспечивает успешное размытие/маскировку загрязнений, вызванных менструальными выделениями/мочой, у пользователя может сложиться впечатление, что одноразовое абсорбирующее изделие не функционирует должным образом.
В данной области техники известно множество верхних листов. Например, в некоторых стандартных изделиях для женской гигиены верхние листы могут содержать пленку. Как правило, пленки являются предпочтительными, поскольку они обеспечивают хорошие благоприятные эффекты в плане размытия/маскировки в отношении загрязнений, вызванных менструальными выделениями/мочой. Тем не менее, пленки, как правило, не считаются мягкими без дополнительной обработки. Кроме того, даже при наличии дополнительной обработки, некоторые пользователи описывают пленочный верхний лист, как создающий "ощущение пластмассы". При этом в некоторых случаях пленки также могут оставлять остаточную жидкость, например менструальные выделения и/или мочу, контактировать с кожей пользователя, что может вызывать неприятные ощущения, а также создавать в воображении пользователя впечатление "загрязненности".
Другие стандартные изделия для женской гигиены содержат нетканые верхние листы. Нетканые верхние листы могут обеспечивать ощущение мягкости для пользователя; однако, нетканые верхние листы, как правило, не обладают хорошими характеристиками в плане размытия/маскировки загрязнений, вызванных менструальными выделениями/мочой.
Исходя из вышеизложенного, существует потребность в верхнем листе, обеспечивающем ощущение мягкости для пользователя, а также обеспечивающем хорошую маскировку загрязнений, вызванных менструальными выделениями/мочой.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем документе раскрыто нетканое полотно, которое может быть использовано в качестве верхнего листа одноразового абсорбирующего изделия. Нетканое полотно согласно настоящему изобретению при применении в качестве верхнего листа изделия для женской гигиены может обеспечивать ощущение мягкости для пользователя, а также может обеспечивать хорошие благоприятные эффекты в плане размытия/маскировки в отношении загрязнений, вызванных менструальными выделениями, а в некоторых воплощениях, в отношении загрязнений, вызванных мочой.
В одном воплощении нетканое полотно для применения в абсорбирующем изделии содержит первый нетканый слой и второй нетканый слой. Первый нетканый слой содержит первое множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Первый нетканый слой также содержит первое множество отверстий, протяженных через первый нетканый слой от первой поверхности ко второй поверхности, при этом первый нетканый слой содержит добавку, расположенную по меньшей мере частично по меньшей мере на части первого множества волокон. Второй нетканый слой содержит второе множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. При этом второй нетканый слой прикреплен к первому нетканому слою таким образом, чтобы по меньшей мере часть второго множества волокон находилась в жидкостном сообщении с первым множеством отверстий.
В другом воплощении нетканое полотно для применения в абсорбирующем изделии содержит первый нетканый слой и второй нетканый слой. Первый нетканый слой содержит первое множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем вторая поверхность содержит множество разрывов. При этом первый нетканый слой содержит добавку, расположенную по меньшей мере частично по меньшей мере на части первого множества волокон.
Второй нетканый слой содержит второе множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, и множество пучков, протяженных через по меньшей мере часть разрывов в первом нетканом слое, при этом второй нетканый слой прикреплен к первому нетканому слою таким образом, чтобы по меньшей мере часть второго множества волокон находилась в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем.
В еще одном воплощении нетканое полотно для применения в абсорбирующем изделии содержит первый нетканый слой и второй нетканый слой. Первый нетканый слой содержит первое множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем вторая поверхность содержит множество пучков. Первый нетканый слой содержит добавку, расположенную по меньшей мере частично по меньшей мере на части первого множества волокон.
Второй нетканый слой содержит второе множество волокон, первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Вторая поверхность содержит множество разрывов, при этом по меньшей мере часть пучков первого нетканого слоя выполнена протяженной через разрывы во втором нетканом слое. Второй нетканый слой прикреплен к первому нетканому слою таким образом, что по меньшей мере часть второго множества волокон находится в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Хотя данное описание заканчивается формулой изобретения, указывающей и четко заявляющей предмет настоящего изобретения, принято считать, что изобретение может быть более понятно из следующего ниже описания, приведенного в совокупности с сопроводительными фигурами, на которых:
Фиг. 1А - покомпонентный вид нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 1В - покомпонентный вид другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2А - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2В - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2С - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 3 - увеличенный вид пучка и выступающего элемента согласно воплощениям на фиг. 2А-2С;
Фиг. 4 - вид в поперечном сечении, выполненном вдоль линии 4-4 на фиг. 3, на котором показаны пучок и выступающий элемент согласно фиг. 3;
Фиг. 5 - вид сверху пучка и выступающего элемента, показанных на фиг. 3;
Фиг. 6 - вид сверху пучка и выступающего элемента, показанных на фиг. 3;
Фиг. 7 - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 8 - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 9 - вид сбоку другого воплощения нетканого полотна согласно настоящему изобретению;
Фиг. 10 - вид в перспективе, на котором показано устройство для изготовления некоторых нетканых полотен согласно настоящему изобретению;
Фиг. 11 - снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа ("СЭМ"), на котором изображено нетканое волокно с добавкой, проявившейся на поверхности волокна;
Фиг. 12 - СЭМ-снимок, на котором изображено другое нетканое волокно с добавкой, проявившейся на поверхности волокна;
Фиг. 13 - СЭМ-снимок, на котором изображено другое нетканое волокно с добавкой, проявившейся на поверхности волокна;
Фиг. 14 - СЭМ-снимок, на котором изображено другое нетканое волокно с добавкой, проявившейся на поверхности волокна;
Фиг. 15 - СЭМ-снимок, на котором изображено другое нетканое волокно с добавкой, проявившейся на поверхности волокна;
Фиг. 16 - СЭМ-снимок, на котором изображены другие нетканые волокна с добавкой, нанесенной на волокна;
Фиг. 17 - СЭМ-снимок, на котором изображены нетканые волокна с добавкой, сформировавшей пленку на поверхности волокон;
Фиг. 18 - СЭМ-снимок, на котором изображены нетканые волокна с добавкой, сформировавшей пленку и фибриллы на поверхности волокон;
Фиг. 19А-19С - СЭМ-снимки, на которых изображены нетканые материалы из извитых волокон, содержащие добавки для модификации свойств расплава; и
Фиг. 20А-20С - СЭМ-снимки, на которых изображена местная гидрофобная обработка, выполненная посредством распыления с обеспечением переменного базового веса.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термин "фибриллы" относится к выступам, продолговатым выступам или бугоркам, протяженным наружу от поверхности или по существу радиально наружу от внешней поверхности волокна. В некоторых случаях указанные выступы, продолговатые выступы или бугорки могут быть протяженными радиально наружу относительно продольной оси волокна. Радиально наружу - означает в пределах от 1 до 89 градусов относительно продольной оси. В других случаях указанные выступы, продолговатые выступы или бугорки могут быть протяженными радиально наружу от поверхности волокна по меньшей мере в продольной центральной трети волокна. Указанные выступы, продолговатые выступы или бугорки содержат, состоят из, или состоят по существу из (т.е. содержат в пределах от 51% до 100% или от 51% до 99%) добавок для модификации свойств расплава. Указанные выступы, продолговатые выступы или бугорки вырастают из волокон после формирования нетканой основы лишь по истечении некоторого периода времени (например, 6-100 часов) в условиях окружающей среды. Фибриллы можно увидеть через СЭМ при увеличении по меньшей мере в 1000 раз.
2
В рамках настоящего документа термин "нетканое полотно" относится к полотну, имеющему структуру из отдельных переслаивающихся между собой волокон или прядей, но не упорядоченным образом, как в тканых или вязаных тканях, которые, как правило, не имеют хаотично ориентированных волокон. Плотность нетканых материалов обычно выражается в граммах на квадратный метр (г/м). Плотность нетканого полотна представляет собой суммарную плотность составляющих слоев и любых других добавленных компонентов. Диаметры волокон обычно выражаются в микрометрах; размер волокна также может быть выражен в денье, причем данная единица измерения представляет собой единицу массы на длину волокна.
В рамках настоящего документа "фильный" и "фобный" имеют значения, хорошо известные в данной области применительно к углу контакта рассматриваемой жидкости с поверхностью материала. Таким образом, материал, характеризующийся углом контакта жидкости более приблизительно 75 градусов, считается фобным, а материал, характеризующийся углом контакта жидкости менее приблизительно 75 градусов, считается фильным.
Под выражением "по существу хаотично ориентированные" следует понимать, что вследствие условий обработки нетканого слоя может быть обеспечено большее количество волокон, ориентированных в машинном направлении (MD), чем поперечном направлении (CD), или наоборот.
Настоящее изобретение относится к нетканому полотну, подходящему для применения в одноразовом абсорбирующем изделии. В некоторых воплощениях нетканое полотно согласно настоящему изобретению является подходящим дли использования в качестве верхнего листа в одноразовом абсорбирующем изделии. Нетканые полотна согласно настоящему изобретению содержат множество слоев нетканого материала, которые могут составлять единое целое или быть отдельными, как описано в настоящем документе. В некоторых воплощениях нетканое полотно может содержать выступающие элементы и пучки, обеспечивающие благоприятный эффект в виде мягкости и маскировки. Кроме того, по меньшей мере один из нетканых слоев может содержать добавку, проявляющуюся на поверхности по меньшей мере части составляющих волокон по меньшей мере одного нетканого слоя. Изобретатели обнаружили, что добавка может обеспечивать благоприятные эффекты маскировки, при этом загрязнения, вызванные менструальными выделениями, становятся менее видимыми для пользователя одноразового абсорбирующего изделия. Кроме того, изобретатели обнаружили, что добавка может обеспечить обработанный нетканый слой лучшей отводящей способностью, чтобы меньшее количество текучего вещества прилипало к волокнам и/или оставалось в пустотах между пересекающимися волокнами. Добавка и ее нанесение на нетканый материал подобным образом описаны далее в настоящем документе. Лучшая отводящая способность может обеспечить улучшенное ощущение сухости для потребителя.
В дополнение к пучкам и/или выступающим элементам или независимо от них полотна согласно настоящему изобретению могут содержать гребни и/или углубления. Гребни и/или углубления, как правило, характеризуются намного большей длиной, чем пучки и/или выступающие элементы. Например, гребни и/или углубления могут быть выполнены протяженными по ширине полотна в поперечном направлении. В других воплощениях гребни и/или углубления могут быть выполнены протяженными параллельно машинному направлению в большей мере, чем пучки. В других примерах гребни и/или углубления могут характеризоваться длиной, большей, чем длина пучка и/или выступающего элемента. В некоторых воплощениях может быть обеспечено множество прерывистых гребней и/или углублений. Способы формирования гребней и/или углублений раскрыты более подробно в патенте US 7,954,213; публикациях патентных заявок US 2012/0045620; US 2012/0196091; US 2012/0321839; US 2013/0022784; и US 2013/0017370; а также в публикациях патентных РСТ заявок WO 2011/125893; и WO 2012/137553.
Нетканое полотно
Нетканые полотна согласно настоящему изобретению характеризуются машинным направлением (MD) (перпендикулярно плоскости листа, показанного на фиг. 1А, 1В, 2А-2С, и 7-9), а также поперечным направлением (CD) и направлением Z, что хорошо известно в области производства полотен. Как было указано ранее, нетканые полотна согласно настоящему изобретению содержат ламинатную структуру, в которой нетканое полотно содержит множество слоев из нетканого материала. Слои из указанного материала могут быть отдельными или составлять единое целое, что будет описано далее в настоящем документе. Кроме того, каждое из нетканых полотен согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере два слоя из нетканого материала, называемые в настоящем документе по существу плоскими, двухмерными полотнами. Также, каждый из составляющих нетканых слоев представляет собой волокнистое нетканое полотно.
На фиг. 1В показан покомпонентный вид первого воплощения нетканого полотна 100А согласно настоящему изобретению. Первый нетканый слой 110 имеет первую поверхность 115 и вторую поверхность 120, каждая из которых является по существу плоской. Подобным образом второй нетканый слой 150А имеет первую поверхность 155 и вторую поверхность 160, каждая из которых является по существу плоской. Первые поверхности 115 и 155, соответственно первого нетканого слоя 110 и второго нетканого слоя 150А, могут представлять собой обращенные к телу поверхности, при этом вторые поверхности 120 и 160, соответственно первого нетканого слоя 110 и второго нетканого слоя 150А, могут представлять собой обращенные к одежде поверхности.
Первый нетканый слой 110 и второй нетканый слой 150А могут представлять собой нетканое полотно, состоящее из по существу хаотично ориентированных волокон. Например, первый нетканый слой 110 содержит первое множество по существу хаотично ориентированных волокон, а второй нетканый слой 150А содержит второе множество по существу хаотично ориентированных волокон.
В одном воплощении первый нетканый слой 110 может содержать первое множество отверстий 125, протяженных через первый нетканый слой 110 от первой поверхности 115 ко второй поверхности 120. В другом воплощении, как показано на фиг. 1В, нетканое полотно 100В может содержать первый нетканый слой 110, содержащий первое множество отверстий 125, и второй нетканый слой 150В, содержащий второе множество отверстий 165. Второй нетканый слой 150В в других случая может быть выполнен подобно второму нетканому слою 150А.
В некоторых воплощениях второе множество отверстий 165 может быть по существу совмещено с первым множеством отверстий 125. Перфорирование первого нетканого слоя 110 и второго нетканого слоя 150А или 150В может быть выполнено любым подходящим способом, однако, для обеспечения благоприятных эффектов в виде размытия / маскировки, описанных ранее в настоящем документе, второй нетканый слой 150А, 150В должен находиться в жидкостном сообщении с первым множеством отверстий. Жидкостное сообщение подразумевает, что выбросы жидкости в первый нетканый слой переносятся во второй нетканый слой. Как правило, более интенсивное взаимодействие между составляющими волокнами второго нетканого слоя с первым нетканым слоем в результате может обеспечить лучшее жидкостное сообщение первого нетканого слоя со вторым нетканым слоем.
Предпочтительные способы перфорирования нетканых полотен описаны далее в настоящем документе. Первый нетканый слой 110 и второй нетканый слой 150А, 150В могут быть соединены по периферии каждого из первого множества отверстий 125. Например, в воплощениях, в которых отверстия создаются посредством расплавления волокон первого нетканого слоя 110, как правило, формируется периферия отверстия. Кроме того, во время расплавления расплавляемый материал волокна может формировать скрепления с окружающими волокнами, включая волокна второго нетканого слоя 150А или 150В. Если составляющие волокна первого нетканого слоя 150А и второго нетканого слоя 150В сплавлены вместе, жидкостное сообщение между первым нетканым слоем 150А и вторым нетканым слоем 150В может быть улучшено. То же самое может быть справедливо для воплощения, в котором и первый нетканый слой 110 и второй нетканый слой 150В содержат отверстия. В некоторых воплощениях первый нетканый слой 110 и второй нетканый слой 150А, 150В скреплены друг с другом вокруг по меньшей мере части периферии каждого из первого множества отверстий 125. В некоторых воплощениях первый нетканый слой 110 и второй нетканый слой 150А, 150В скреплены друг с другом вокруг по меньшей мере части периферии каждого из второго множества отверстий 165.
Полученные в результате нетканые полотна 100А и 100В, показанные на фиг. 1А и 1В, могут обеспечить для пользователя ощущение мягкости абсорбирующего изделия, содержащего любое из нетканых полотен 100А или 100В в качестве верхнего листа абсорбирующего изделия. Дополнительные благоприятные эффекты в виде мягкости и/или маскировки могут быть обеспечены с помощью конструктивных элементов, описанных применительно к фиг. 2А-2С и 8-10.
На фиг. 2А показано нетканое полотно 200А, выполненное в соответствии с настоящим изобретением. Нетканое полотно 200А может содержать первый нетканый слой 210А, имеющий по существу плоскую первую поверхность 215 и по существу плоскую вторую поверхность 220, противоположную первой поверхности 215, и второй нетканый слой 250А, имеющий по существу плоскую первую поверхность 255 и по существу плоскую вторую поверхность 260. Первый нетканый слой 210А содержит первое множество по существу хаотично ориентированных волокон, а второй нетканый слой 250А содержит второе множество по существу хаотично ориентированных волокон. По меньшей мере часть второго множества волокон во втором нетканом слое 250А находится в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем 210A. Подобно первому нетканому слою 110 и вторым нетканым слоям 150А и 150В (показаны на фиг. 1А и 1В), соответствующие поверхности первого нетканого слоя 210A и второго нетканого слоя 250А могут быть расположены так, чтобы первые поверхности 215 и 255, соответственно, представляли собой обращенные к телу поверхности, а вторые поверхности 220 и 260, соответственно, могли быть выполнены в виде обращенных к одежде поверхностей.
Как показано, в некоторых воплощениях вторая поверхность 220 первого нетканого слоя 210A может содержать первое множество разрывов 235. Первое множество разрывов 235 формируется, когда локализованные области составляющих волокон первого нетканого слоя 210A принудительно выгибают в направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими на первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210A. Такое расположение составляющих волокон в некоторых воплощениях может формировать выступающий элемент 230. Первый нетканый слой 210А может содержать множество выступающих элементов 230, расположенных над первой поверхностью 215. Каждый из множества выступающих элементов 230 может частично перекрывать по меньшей мере один из первого множества разрывов 235. Например, первый выступающий элемент может по меньшей мере частично перекрывать первый разрыв, при этом второй выступающий элемент может по меньшей мере частично перекрывать второй разрыв и так далее. Выступающие элементы 230 раскрыты более подробно далее в настоящем документе.
Подобным образом в некоторых воплощениях вторая поверхность 260 второго нетканого слоя 250А может содержать второе множество разрывов 275. Второе множество разрывов 275 может быть сформировано, как изложено выше в отношении первого множества разрывов 235 в первом нетканом слое 210A. То есть, локализованные области составляющих волокон второго нетканого слоя 250А принудительно выгибают в направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими на первой поверхности 255 второго нетканого слоя 250А. В некоторых воплощениях такое принудительное выгибание в направлении Z также заставляет указанные составляющие волокна проходить через первое множество разрывов 235 во второй поверхности 220 первого нетканого слоя 210A. Принудительное выгибание составляющих волокон второго нетканого слоя 250А формирует пучки 270.
Пучки 270 протяжены через по меньшей мере часть первого множества разрывов 235 в первом нетканом слое 210A. Например, пучки 270 могут быть протяжены через по меньшей мере один из множества разрывов 235 во второй поверхности 220 первых нетканых слоев 210А и 210В. В других примерах пучки 270 могут быть протяжены через каждый из множества разрывов 235. Допускаются воплощения, в которых пучки 270 вторых нетканых слоев 250А и 250В протяжены через более приблизительно 90 процентов множества разрывов 235 во второй поверхности 220. В других воплощениях пучки 270 второго нетканого слоя 250А и 250В протяжены через более приблизительно 80 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 70 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 60 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 50 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 40 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 30 процентов множества разрывов 235, более приблизительно 20 процентов множества разрывов, и/или менее приблизительно 100 процентов, или менее приблизительно любого из вышеупомянутых значений, или любого значения в пределах диапазона, образованного вышеприведенными значениями, или любого диапазона в пределах вышеприведенных значений. Пучки 270 раскрыты более подробно далее в настоящем документе.
Резкое изменение ориентации, проявляемое ранее хаотично ориентированными волокнами первого нетканого слоя 210А и второго нетканого слоя 250А, определяет первое множество разрывов 235 и второе множество разрывов 275, соответственно. Каждый из первого множества разрывов 235 и второго множества разрывов 275 характеризуется линейностью, которая может быть описана, как имеющая продольную ось, по существу параллельную продольной оси L (показана на фиг. 3) выступающего элемента 230 и пучка 270.
Как показано на фиг. 2В, нетканое полотно 200В может содержать первый нетканый слой 210В, выполненный аналогично первому нетканому слою 210А, но который может дополнительно содержать первое множество отверстий 225. Нетканое полотно 200В может быть выполнено аналогично нетканому полотну 200А, за исключением того, что касается первого нетканого слоя 210В. Аналогично, как показано на фиг. 2С, нетканое полотно 200С может содержать первый нетканый слой 210В и второй нетканый слой 250В, содержащий второе множество отверстий 265. Второй нетканый слой 250В в других случая может быть выполнен подобно второму нетканому слою 250А. Нетканое полотно 200С может быть выполнено аналогично нетканому полотну 200А и 200В, за исключением того, что касается второго нетканого слоя 250В. Допускаются дополнительные воплощения, в которых при отсутствии отверстий в первом нетканом слое 210А отверстия содержит второй нетканый слой 250В.
Вернемся снова к фиг. 2В-2С, на которых показаны нетканые полотна 200В и 200С, в которых второе множество волокон вторых нетканых слоев 250А и 250В может находиться в жидкостном сообщении с первым множеством отверстий 225 в первом нетканом слое 210В, и/или может находиться в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем 210В. В некоторых воплощениях по меньшей мере часть отверстий 265 из второго множества может быть по существу совмещена с первым множеством отверстий 225 в первом нетканом слое 210В.
Первый нетканый слой 210В и второй нетканый слой 250В могут быть соединены по периферии каждого из первого множества отверстий 225. Например, в воплощениях, в которых отверстия могут быть выполнены посредством расплавления волокон первого нетканого слоя 210В или первого нетканого слоя 210В вместе со вторым нетканым слоем 250В, между первым нетканым слоем 210В и вторым нетканым слоем 250В может быть создано скрепление, в котором составляющие волокна сплавлены. В некоторых воплощениях первый нетканый слой 210В и вторые нетканые слои 250А или 250В скреплены друг с другом вокруг по меньшей мере части периферии каждого из первого множества отверстий 225. В некоторых воплощениях первый нетканый слой 210В и второй нетканый слой 250В скреплены друг с другом вокруг по меньшей мере части периферии каждого из второго множества отверстий 265. Второй нетканый слой 250А может быть скреплен вокруг периферии каждого из первого множества отверстий 225 первого нетканого слоя 210В.
Хотя первый нетканый слой 210А, второй нетканый слой 250А и нетканое полотно 200А упоминаются ниже, приведенное ниже раскрытие актуально для нетканых полотен 200В, 200С, а также для первого нетканого слоя 210В и второго нетканого слоя 250В, за исключением случаев, когда явно указано иное.
Показанные на фиг. 3-6 выступающие элементы 230 и пучки 270 также могут содержать множество петлеобразных волокон, по существу выровненных так, чтобы каждый из выступающих элементов 230 и пучков 270 имел определенную линейную ориентацию и продольную ось L. Под "петлеобразными" волокнами следует понимать волокна выступающих элементов 230, выполненные за одно целое с первым нетканым слоем 210А и начинающиеся и заканчивающиеся в нем, но протяженные по существу наружу в направлении Z от первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210А. Аналогично, под "петлеобразными" волокнами пучков 270 следует понимать волокна пучков 270, выполненные за одно целое со вторым нетканым слоем 250А и начинающиеся и заканчивающиеся в нем, но протяженные по существу наружу в направлении Z от первой поверхности 255 второго нетканого слоя 250А, и протяженные за пределы первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210А. Под "совмещенными" следует понимать, что все петлеобразные волокна ориентированы таким образом, чтобы при взгляде сверху, как показано на фиг. 5, каждое из петлеобразных волокон имело значимую компоненту вектора, параллельную поперечной оси Т, и могло иметь главную компоненту вектора, параллельную поперечной оси Т. Поперечная ось Т по существу перпендикулярна продольной оси L в плоскости MD-CD, при этом продольная ось L по существу параллельна направлению MD.
Не смотря на то, что петлеобразные волокна выступающих элементов 230 не показаны, как петлеобразные волокна 408 пучков 270, петлеобразные волокна выступающих элементов 230 могут быть расположены аналогично петлеобразным волокнам 408 пучков 270, за исключением того, как показано, что петлеобразные волокна выступающих элементов 230 могут быть расположены лежащими на петлеобразных волокнах пучков 270. То есть, ссылка на петлеобразные волокна в настоящем документе должна быть актуальна для петлеобразных волокон выступающих элементов 230 и петлеобразных волокон пучков 270, если не указано иное.
В рамках настоящего документа петлеобразное волокно 408, ориентированное под углом более 45 градусов относительно продольной оси L (если смотреть сверху, как показано на фиг. 5), может иметь значимую компоненту вектора, параллельную поперечной оси Т. В рамках настоящего документа петлеобразное волокно 408, ориентированное под углом более 60 градусов относительно продольной оси L (если смотреть сверху), может иметь главную компоненту вектора, параллельную поперечной оси Т. В некоторых воплощениях по меньшей мере 50%, по меньшей мере 70% и по меньшей мере 90% петлеобразных волокон 408 пучка 270 имеют значимую и главную компоненты вектора, параллельные поперечной оси Т. Ориентация волокон может быть определена с применением увеличительных средств, при необходимости, таких как микроскоп, снабженный подходящей измерительной шкалой 45. По существу, для нелинейного сегмента волокна (если смотреть сверху), для определения угла, под которым расположены петлеобразные волокна 408 относительно продольной оси L, линейная аппроксимация может применяться как для продольной оси L, так и для петлеобразных волокон 408. Например, как показано на фиг. 5, одно волокно 408А показано выделенным жирной линией, при этом его линейная аппроксимация 408 В показана пунктирной линией. Это волокно образует угол приблизительно 80 градусов с продольной осью (измеренный против часовой стрелки от оси L).
В одном воплощении пучки 270 могут быть пространственно разнесены со смежными пучками 270, при этом выступающие элементы 230 могут быть аналогично пространственно разнесены со смежными выступающими элементами 230. В некоторых воплощениях каждый из пространственно разнесенных пучков 270 и/или пространственно разнесенных выступающих элементов 230 имеют по существу параллельные продольные оси L. Количество пучков 270 и/или выступающих элементов 230 на единицу площади нетканого полотна согласно настоящему изобретению, т.е. поверхностная плотность пучков 270 и/или выступающих элементов 230, может варьироваться от одного пучка на единицу площади (например, квадратный сантиметр) до 100 пучков на квадратный сантиметр, или аналогично в отношении выступающих элементов 230. В зависимости от конечного применения, поверхностная плотность может составлять по меньшей мере 10 или по меньшей мере 20 пучков 270 и/или выступающих элементов 230 на квадратный сантиметр. В целом, поверхностная плотность не обязательно должна быть равномерной по всей площади нетканых полотен согласно настоящему изобретению; в некоторых воплощениях пучки 270 и/или выступающие элементы 230 могут присутствовать лишь в определенных областях нетканых полотен согласно настоящему изобретению, например, в областях, имеющих предварительно заданные формы, такие как, линии, полоски, ленты, круги и т.п. В некоторых воплощениях пучки 270 и/или выступающие элементы 230 могут быть пространственно разнесены на довольно близком расстоянии с обеспечением эффективного закрывания первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210A.
Пучки 270 в некотором смысле являются "пробитым сверху" первым нетканым слоем 210A и могут быть "зафиксированы" на месте посредством фрикционного сцепления с разрывами 235 второй поверхности 220. В некоторых воплощениях, например, поперечная ширина разрыва 235 (т.е. размер, измеренный параллельно его поперечной оси) может быть меньше, чем максимальная ширина зубца, с помощью которого был сформирован разрыв (согласно способу, описанному ниже). Это свидетельствует о наличии определенного уровня восстановления разрыва, который стремится удержать пучок 270 от вытягивания обратно через разрыв 235. Фрикционное сцепление пучков 270 с разрывами 235 может обеспечивать конструктивный элемент с перманентным тафтингом на одной стороне, который может быть сформирован без применения адгезивов или термоскрепления. Такой тафтинг может обеспечивать благоприятный эффект в виде мягкости для пользователя изделия, содержащего нетканое полотно.
Хотя в воплощениях, описанных применительно к фиг. 2А-2С, продольные оси L пучков 270 и/или выступающие элементы 230 по существу совмещены в направлении MD, пучки 270 и/или выступающие элементы 230 и, таким образом, продольные оси L могут, в принципе, быть совмещены в любой другой ориентации относительно направлений MD или CD. Таким образом, можно сказать, что в каждом пучке 270 и/или выступающем элементе 230 петлеобразные совмещенные волокна 408 (показанные на фиг. 3 и 4) совмещены по существу перпендикулярно продольной оси L так, чтобы их значимая компонента вектора была параллельна поперечной оси Т, и чтобы их главная компонента вектора могла быть параллельна поперечной оси Т.
Вернемся снова к фиг. 3 и 4, на которых в некоторых воплощениях, как описано ниже, другой характеристикой пучков 270 может быть их по существу открытая конструкция, характеризующаяся наличием открытой полой области 433, образованной внутри пучков 270. Полая область 433 может иметь более широкую и крупную форму в дистальной части 431 пучка 270 и более узкую форму в месте основания 417 пучка 270. Это противоположно форме зубца, применяемого для формирования пучка 270, что будет рассмотрено далее в настоящем документе. Термин "полая область" не предполагает ссылки на какую-либо область, полностью свободную от любых волокон. Наоборот, указанный термин подразумевает общее описание общего внешнего вида пучков 270. Таким образом, может быть, что в полой области 433 в некоторых пучках 270 может присутствовать непетлеобразное волокно 418 или множество свободных непетлеобразных волокон 418. Под "открытой" полой областью следует понимать, что два продольных конца пучка 270 являются по существу открытыми и свободными от волокон, при этом пучок 270 может формировать что-то в виде "туннельной" конструкции в несжатом состоянии, как показано на фиг. 4. По существу, разрывы 275 в основании 417 пучка являются узкими. Закрытие или сужение, или сжатие других волокон в месте основания 417 пучка может способствовать стабилизации пучков 270. Общая форма выступающих элементов 230 может быть подобна общей форме пучков 270; однако, как показано на фиг. 2А-2С, полое пространство выступающего элемента 230 может быть частично занято пучком 270.
Вследствие природы множества нетканых полотен, пригодных для использования в качестве второго нетканого слоя 250А (показан на фиг. 2А), разрывы 275 могут быть не так хорошо заметны, как пучки 270. По этой причине разрывы 275 на второй поверхности 260 второго нетканого слоя 250А могут быть незаметными и могут быть по существу неразличимыми, за исключением случаев осмотра нетканого полотна 200А (показано на фиг. 2А) с близкого расстояния. Сама по себе вторая поверхность 260 второго нетканого слоя 250А может иметь вид и ощущаться, как первый нетканый слой без тафтинга. Таким образом, в некоторых воплощениях нетканые полотна 200А могут иметь текстурированный внешний вид и характеризоваться ощущением махровой ткани при контакте с одной поверхностью, при этом они могут также иметь относительно гладкий, мягкий внешний вид и характеризоваться ощущением мягкости при контакте со второй поверхностью. В других воплощениях разрывы 275 могут быть выполнены в виде отверстий, при этом они могут представлять собой отверстия через второй нетканый слой 250А сквозь концы туннелеобразных пучков 270.
Петлеобразные волокна 408 и/или непетлеобразные волокна 418 пучка 270 могут исходить и быть выполнены протяженными или из первой поверхности 255, или из второй поверхности 260 второго нетканого слоя 250А. Разумеется, петлеобразные волокна 408 или непетлеобразные волокна 418 пучка 270 могут также быть выполнены протяженными изнутри второго нетканого слоя 250А. В целом, что касается пучков 270, петлеобразные волокна 408 и непетлеобразные волокна 418 содержат волокна, выполненные за одно целое с волокнами второго нетканого слоя 250А и протяженные из них.
Аналогично, выступающие элементы 230 могут содержать петлеобразные волокна и/или непетлеобразные волокна, исходящие и протяженные или из первой поверхности 215, или из второй поверхности 220 первого нетканого слоя 210A. Петлеобразные волокна и/или непетлеобразные волокна могут также быть выполнены протяженными изнутри первого нетканого слоя 210A. Петлеобразные волокна и/или непетлеобразные волокна выступающих элементов 230 выполнены за одно целое с волокнами первого нетканого слоя 210А и протяженными из них.
В некоторых воплощениях вытягивание и принудительное выгибание петлеобразных волокон 408 и непетлеобразных волокон 418 может быть выполнено посредством общего уменьшения размера поперечного сечения волокна (например, диаметра круглого волокна) вследствие пластической деформации волокон и влияния коэффициента Пуассона. Таким образом, совмещенные петлеобразные волокна 408 выступающих элементов 230 и/или пучки 270 могут характеризоваться средним диаметром волокна в пучке, меньшим, чем средний диаметр волокон первого нетканого слоя 210А и второго нетканого слоя 250А, соответственно. Считается, что такое уменьшение диаметра волокна может оказывать положительное влияние на ощущаемую мягкость. В других воплощениях волокна/нетканый материал могут быть выбраны так, чтобы присутствовало небольшое уменьшение поперечного сечения волокна, или чтобы такого уменьшения не присутствовало при принудительном выгибании волокон или в направлении Z, или в отрицательном направлении Z, что обусловлено подвижностью волокон. Допускаются воплощения, в которых первый и/или второй нетканые слои выбраны таким образом, чтобы снизить вероятность утончения волокон и улучшить подвижность волокон.
Подвижность волокон по отношению друг к другу может быть увеличена посредством уменьшения или исключения скреплений волокон друг с другом (например, посредством уменьшения площади скрепления или посредством более крупных промежутков между скреплениями, или посредством применения более низкой температуры скрепления в точке скрепления нетканых материалов, или посредством сниженной температуры воздуха, дующего на скрепляемые с помощью воздуха нетканые материалы). В определенных нетканых материалах для увеличения подвижности волокон по отношению друг к другу от термических скреплений можно полностью избавиться (т.е., не выполнять такие скрепления) или значительно сократить их. Аналогично, для уменьшения подвижности волокон по отношению друг к другу гидроспутанные полотна могут быть выполнены менее спутанными. В случае любого волокна его смазывание перед обработкой, как раскрыто в настоящем документе, может увеличить подвижность волокон по отношению друг к другу. Например, может быть нанесено минеральное масло или силиконовая смазка. В некоторые полотна из синтетических волокон, таких как полиэтиленовые или полипропиленовые волокна, может быть дополнительно добавлена антифрикционная добавка или пластификатор.
Что касается фиг. 4 и 6, в некоторых воплощениях полое пространство 433 пучков 270 может содержать первый проход 451 полого пространства, который может иметь аркообразную форму, при этом первый проход 451 полого пространства является наиболее широким вблизи первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210A и становится по существу более узким в направлении к части выступающего элемента, закрывающей дистальную часть 431 пучка 270. Выступающий элемент 230 может иметь основание 471, расположенное вблизи первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210A, 210В. Основание 471 выступающего элемента может быть более узким, чем часть выступающего элемента 230, расположенная далее от основания 471 выступающего элемента. То есть, расстояние между местами 454 вытягивания может быть меньше максимальной поперечной протяженности выступающего элемента 230 от (т.е. выше) основания 471 выступающего элемента. В некоторых воплощениях первый проход 451 полого пространства может иметь форму заглавной буквы омега (Ω), при этом первый проход 451 полого пространства выполнен более узким вблизи первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210А, чем в месте, расположенном посредине между основанием 417 пучка и дистальной частью 431 пучка 270. Аналогично, если присутствует второй проход 452 полого пространства, то он может иметь аркообразную форму, при этом второй проход 452 полого пространства является наиболее широким вблизи первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210А и по существу сужается в направлении к части выступающего элемента 230, закрывающей дистальную часть 431 пучка 270. Второй проход 452 полого пространства может иметь форму заглавной буквы омега (Ω), при этом второй проход 452 полого пространства выполнен более узким вблизи первой поверхности 215 первого нетканого слоя 210A, чем в месте, расположенном посредине между основанием 417 пучка и дистальной частью 431 пучка 270. Второй проход 452 полого пространства может быть противоположен первому проходу 451 полого пространства, поскольку по меньшей мере часть пучка 270 расположена между вторым проходом 452 полого пространства и первым проходом 451 полого пространства. Первый проход 451 полого пространства, второй проход 452 полого пространства и любые дополнительные проходы могут обеспечить проницаемость нетканого полотна 200А для жидкости. В некоторых воплощениях пучки 270 и/или выступающие элементы 230 могут иметь форму, подобную форме перевернутой заглавной буквы "U" - в частности, в воплощениях, в которых пучки 270 и/или выступающие элементы 230 обеспечены в положительном направлении Z. В других воплощениях, в которых пучки и/или выступающие элементы обеспечены в отрицательном направлении Z, пучки и/или выступающие элементы могут иметь форму заглавной буквы "U". U-образные пучки и/или выступающие элементы могут выглядеть на полотне, как множество выпуклостей.
Если присутствуют первый проход 451 полого пространства и второй проход 452 полого пространства, выступающий элемент 230 может быть выполнен протяженным в виде неотъемлемой части из первого нетканого слоя 210А по меньшей мере в двух местах 454 вытягивания, пространственно разнесенных друг по отношению к другу первым проходом 451 полого пространства и вторым проходом 452 полого пространства. Указанные по меньшей мере два места 454 вытягивания могут быть расположены в противоположных положениях на противоположных сторонах пучка 270. Выступающий элемент 230 может быть выполнен протяженным в виде неотъемлемой части из первого нетканого слоя 210А по меньшей мере в двух местах 454 вытягивания.
Выступающие элементы согласно настоящему изобретению предназначены для маскировки или частичной маскировки текучего вещества, собираемого нетканым полотном и остающегося в капиллярах между волокнами 408 пучков. Такое нетканое полотно, применяемое в абсорбирующем изделии, таком как салфетка, гигиеническая прокладка, тампон или подгузник, может быть приятным для пользователя (или для лица, осуществляющего уход), причем потенциально неприглядные текучие вещества, удерживаемые в капиллярах между волокнами 408 пучков, заграждаются или частично заграждаются от обзора смотрящего. Выступающие элементы закрывают или частично закрывают пучки, в которых может удерживаться текучее вещество, и могут обеспечивать менее загрязненный внешний вид нетканого полотна.
На фиг. 7-9 представлены воплощения, включающие дополнительные конструкции выступающих элементов и/или пучков. На фиг. 7 показано нетканое полотно 700, содержащее первый нетканый слой 710 и второй нетканый слой 750. Первый нетканый слой 710 содержит по существу плоскую первую поверхность 715 и по существу плоскую вторую поверхность 720, противоположную первой поверхности 715, и при этом второй нетканый слой 750 имеет по существу плоскую первую поверхность 755 и по существу плоскую вторую поверхность 760. Первый нетканый слой 710 содержит первое множество по существу хаотично ориентированных волокон, а второй нетканый слой 750 содержит второе множество по существу хаотично ориентированных волокон. По меньшей мере часть второго множества волокон во втором нетканом слое 750 находится в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем 710. Подобно первому нетканому слою 110 и вторым нетканым слоям 150А и 150В (показаны на фиг. 1А и 1В), соответствующие поверхности первого нетканого слоя 710 и второго нетканого слоя 750 могут быть расположены так, чтобы первые поверхности 715 и 755, соответственно, представляли собой обращенные к телу поверхности, а вторые поверхности 720 и 760, соответственно, могли быть выполнены в виде обращенных к одежде поверхностей.
Хотя в воплощении на фиг. 7 показан первый нетканый слой 710, содержащий первое множество отверстий 725, и второй нетканый слой 750, содержащий второе множество отверстий, это является опциональным. Например, допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой 710 содержит первое множество отверстий 725, тогда как второй нетканый слой 750 не содержит отверстий. В качестве другого примера, второй нетканый слой 750 может содержать второе множество отверстий 765, тогда как первый нетканый слой 710 не содержит отверстий. Допускаются дополнительные воплощения, в которых и первый нетканый слой 710 и второй нетканый слой 750 не содержат отверстий.
Как показано, в некоторых воплощениях вторая поверхность 720 первого нетканого слоя 710 может содержать первое множество разрывов 735. Первое множество разрывов 735 формируется, когда локализованные области составляющих волокон первого нетканого слоя 210A принудительно выгибают в направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими на первой поверхности 715 первого нетканого слоя 710. Однако, вместо формирования выступающего элемента 230 (показан на фиг. 2А-2С и 3-6), принудительное выгибание составляющих волокон первого нетканого слоя 710 в направлении Z может осуществляться так, чтобы множество волокон разрывалось, тем самым формируя первое множество разрывов 735.
Как показано, в некоторых воплощениях вторая поверхность 760 второго нетканого слоя 750 может содержать второе множество разрывов 775, которое может быть сконфигурировано, как описано применительно ко второму множеству разрывов 275 (показано на фиг. 2А-2С и 3-4). То есть, локализованные области составляющих волокон второго нетканого слоя 750 принудительно выгибают в направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими на первой поверхности 755 второго нетканого слоя 750. Такое принудительное выгибание в направлении Z также заставляет указанные составляющие волокна проходить через первое множество разрывов 735 во второй поверхности 720 первого нетканого слоя 710. Вытягивание составляющих волокон второго нетканого слоя 250А обеспечивает формирование пучков 770.
Пучки 770 протяжены через по меньшей мере часть первого множества разрывов 735 в первом нетканом слое 710. Пучки 770 могут быть сконфигурированы, как описано в настоящем документе применительно к пучкам 230 (показаны на фиг. 2А-2С и 3-4). Как показано, в некоторых воплощениях пучки 770 могут быть незакрыты соответствующим выступающим элементом, сформированным составляющими волокнами первого нетканого слоя 710.
На фиг. 8 показано нетканое полотно 800, выполненное в соответствии с настоящим изобретением. Нетканое полотно 800 может содержать первый нетканый слой 810, имеющий по существу плоскую первую поверхность 815 и по существу плоскую вторую поверхность 820, противоположную первой поверхности 815, и второй нетканый слой 850, имеющий по существу плоскую первую поверхность 855 и по существу плоскую вторую поверхность 860. Первый нетканый слой 810 содержит первое множество по существу хаотично ориентированных волокон, а второй нетканый слой 850 содержит второе множество по существу хаотично ориентированных волокон. По меньшей мере часть второго множества волокон во втором нетканом слое 850 находится в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем 810. Подобно первому нетканому слою 110 и вторым нетканым слоям 150А и 150В (показаны на фиг. 1А и 1В), соответствующие поверхности первого нетканого слоя 810 и второго нетканого слоя 850 могут быть расположены так, чтобы первые поверхности 815 и 855, соответственно, представляли собой обращенные к телу поверхности, а вторые поверхности 820 и 860, соответственно, могли быть выполнены в виде обращенных к одежде поверхностей.
Хотя в воплощении на фиг. 8 показан первый нетканый слой 810, содержащий первое множество отверстий 825, и второй нетканый слой 850, содержащий второе множество отверстий, это является опциональным. Например, допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой 810 содержит первое множество отверстий 825, тогда как второй нетканый слой 750 не содержит отверстий. В качестве другого примера, второй нетканый слой 850 может содержать второе множество отверстий 865, тогда как первый нетканый слой 810 не содержит отверстий. Допускаются дополнительные воплощения, в которых и первый нетканый слой 810 и второй нетканый слой 850 не содержат отверстий.
Как показано, в некоторых воплощениях первая поверхность 815 первого нетканого слоя 810 может содержать первое множество разрывов 835. Первое множество разрывов 835 формируется, когда локализованные области составляющих волокон первого нетканого слоя 810 принудительно выгибают в отрицательном направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими под первой поверхностью 815 первого нетканого слоя 810, тем самым формируя пучки 870. В некоторых воплощениях пучки 870 могут быть выполнены протяженными за пределы второй поверхности 860 второго нетканого слоя 850 таким образом, чтобы по меньшей мере часть пучка 870 была расположена лежащей под второй поверхность 860.
Второй нетканый слой 850 может содержать второе множество разрывов 875. Как показано, в некоторых воплощениях множество пучков 870 может быть выполнено протяженным через второе множество разрывов 875. Второе множество разрывов 875 может быть сформировано, когда локализованные области составляющих волокон второго нетканого слоя 850 принудительно выгибают в отрицательном направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими под первой поверхностью 855 второго нетканого слоя 850. Однако, вместо формирования выступающего элемента 230 (показан на фиг. 2А-2С и 3-6), принудительное выгибание составляющих волокон второго нетканого слоя 850 в направлении Z может осуществляться так, чтобы множество волокон разрывалось, тем самым формируя второе множество разрывов 875.
Пучки 870 протяжены через по меньшей мере часть второго множества разрывов 875 во втором нетканом слое 850. Например, пучки 870 могут быть протяжены через по меньшей мере один из множества разрывов 875 во второй поверхности 860 второго нетканого слоя 850. Пучки 870 могут быть сконфигурированы, как описано в настоящем документе применительно к пучкам 230 (показаны на фиг. 2А-2С и 3-4). Как показано, в некоторых воплощениях пучки 870 могут быть незакрыты соответствующим выступающим элементом, сформированным составляющими волокнами второго нетканого слоя 860. Нетканое полотно 800 может обеспечивать благоприятный эффект в виде мягкости, а также улучшенную связь по текучей среде с абсорбирующей сердцевиной одноразового абсорбирующего изделия, содержащего такое нетканое полотно 800.
На фиг. 9 показано нетканое полотно 900, выполненное в соответствии с настоящим изобретением. Нетканое полотно 900 может содержать первый нетканый слой 910, имеющий по существу плоскую первую поверхность 915 и по существу плоскую вторую поверхность 920, противоположную первой поверхности 915, и второй нетканый слой 950, имеющий по существу плоскую первую поверхность 955 и по существу плоскую вторую поверхность 960. Первый нетканый слой 910 содержит первое множество по существу хаотично ориентированных волокон, а второй нетканый слой 950 содержит второе множество по существу хаотично ориентированных волокон. По меньшей мере часть второго множества волокон во втором нетканом слое 950 находится в жидкостном сообщении с первым нетканым слоем 910. Подобно первому нетканому слою 910 и вторым нетканым слоям 150А и 150В (показаны на фиг. 1А и 1В), соответствующие поверхности первого нетканого слоя 910 и второго нетканого слоя 950 могут быть расположены так, чтобы первые поверхности 915 и 955, соответственно, представляли собой обращенные к телу поверхности, а вторые поверхности 920 и 960, соответственно, могли быть выполнены в виде обращенных к одежде поверхностей.
Хотя в воплощении на фиг. 9 показан первый нетканый слой 910, содержащий первое множество отверстий 925, и второй нетканый слой 950, содержащий второе множество отверстий 965, это является опциональным. Например, допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой 910 содержит первое множество отверстий 925, тогда как второй нетканый слой 950 не содержит отверстий. В качестве другого примера, второй нетканый слой 950 может содержать второе множество отверстий 965, тогда как первый нетканый слой 910 не содержит отверстий. Допускаются дополнительные воплощения, в которых и первый нетканый слой 910 и второй нетканый слой 950 не содержат отверстий.
Как показано, в некоторых воплощениях первая поверхность 955 второго нетканого слоя 950 может содержать второе множество разрывов 975. Второе множество разрывов 975 сформировано, когда локализованные области составляющих волокон второго нетканого слоя 950 принудительно выгибают в отрицательном направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими под второй поверхностью 960 второго нетканого слоя 950. Такое расположение составляющих волокон в некоторых воплощениях может формировать выступающий элемент 930. Второй нетканый слой 950 может содержать множество выступающих элементов 930, протяженных ниже второй поверхности 960. Каждый из множества выступающих элементов 930 может частично перекрывать по меньшей мере один из второго множества разрывов 975. Например, первый выступающий элемент по меньшей мере частично перекрывает первый разрыв, при этом второй выступающий элемент по меньшей мере частично перекрывает второй разрыв и так далее.
Аналогично, в некоторых воплощениях первая поверхность 915 первого нетканого слоя 910 может содержать первое множество разрывов 935. Первое множество разрывов 935 может быть сформировано, когда локализованные области составляющих волокон первого нетканого слоя 910 принудительно выгибают в отрицательном направлении Z таким образом, чтобы эти составляющие волокна были расположены лежащими под второй стороной 920 первого нетканого слоя 910. Такое принудительное выгибание в отрицательном направлении Z также заставляет указанные составляющие волокна проходить через второе множество разрывов 975 в первой поверхности 955 второго нетканого слоя 950. Вытягивание составляющих волокон первого нетканого слоя 910 обеспечивает формирование пучков 970.
Пучки 970 протяжены через по меньшей мере часть второго множества разрывов 975 во втором нетканом слое 950. Пучки 970 могут быть сконфигурированы аналогично тому, как описано применительно к пучкам 270 (показаны на фиг. 2А-2С и 3-4).
Кроме того, допускаются воплощения, в которых нетканое полотно содержит единственный нетканый слой с внесенной в него добавкой. Добавка, подобно описанным выше воплощениям, может быть внесена в нетканый материал в виде части мастербатча, или она может быть нанесена после изготовления волокон посредством распыления, нанесения через щелевую головку и т.п. Как описано в настоящем документе, единственный нетканый слой может быть подвергнут обработке. Например, часть волокон единственного нетканого слоя может быть принудительно выгнута в направлении Z и/или в отрицательном направлении Z. В комбинации с принудительным выгибанием в направлении Z и/или отрицательном направлении Z или независимо от такого выгибания, единственный нетканый слой может также содержать множество отверстий. Единственный нетканый слой может содержать множество нетканых основ, как описано далее в настоящем документе.
Обработка нетканого полотна
В зависимости от ориентаций выступающих элементов и пучков, описанных ранее в настоящем документе, обработка нетканых полотен согласно настоящему изобретению может варьироваться. Рассмотрим фиг. 10, на которой показано устройство 1000 и способ для изготовления нетканых полотен согласно настоящему изобретению. Устройство 1000 содержит пару взаимно сцепленных валов 1002 и 1004, каждый из которых вращается вокруг оси А, причем оси А параллельны и проходят в одной плоскости. Вал 1002 содержит множество гребней 1006 и соответствующих углублений 1008, протяженных непрерывно вокруг окружности вала 1002.
Вал 1004 подобен валу 1002, однако вместо гребней, протяженный непрерывно вокруг всей окружности, вал 1004 содержит множество рядов протяженных по окружности гребней, которые были модифицированы, с тем чтобы представлять собой ряды пространственно разнесенных по окружности зубцов 1010, протяженных вокруг приблизительно по меньшей мере части вала 1004 с обеспечением их пространственного разнесения. Отдельные ряды зубцов 1010 вала 1004 разделены соответствующими углублениями 1012. При работе валы 1002 и 1004 взаимно зацепляются таким образом, что гребни 1006 вала 1002 входят в углубления 1012 вала 1004, а зубцы 1010 вала 1004 входят в углубления 1008 вала 1002. Между вращающимися в противоположных направлениях взаимно сцепленными валами 1002 и 1004 образуется зона 1016 контакта. Оба или любой из валов 1002 и/или 1004 может быть нагрет при помощи способа, известного в данной области техники, например, путем использования валов, заполненных нагретым маслом, или валов с электрическим подогревом.
Устройство 1000 показано в конфигурации, содержащей один рельефный вал, например вал 1004, и один нерельефный вал 1002 с углублениями. Тем не менее, в определенных воплощениях может быть предпочтительным применение двух рельефных валов, подобных валу 1004, содержащих или точно такие же, или отличающиеся рельефы в одних и тех же или отличающихся областях соответствующих валов. Такое устройство может обеспечивать изготовление полотен с пучками, выступающими из обеих сторон нетканого полотна.
Нетканые полотна согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены посредством механической деформации первого нетканого слоя 210А и второго нетканого слоя 250А, каждый из которых перед обработкой устройством, показанным на фиг. 10, может быть описан, как по существу плоский и двухмерный. Термины "плоский" и "двухмерный" просто означают, что полотна в начале процесса находятся по существу в плоском состоянии по сравнению с готовым нетканым полотном 200А, характеризующимся четко выраженной внеплоскостной трехмерностью в направлении Z, обусловленной формированием пучков 270 и/или выступающих элементов 230. Термины "плоский" и "двухмерный" не подразумевают какой-либо конкретной плоскостности, гладкости или протяженности в конкретном измерении. Кроме того, нетканое полотно 700 (показанное на фиг. 7) может быть обработано, как описано выше.
Нетканые полотна 800 и 900 (показанные на фиг. 8 и 9, соответственно) могут быть обработаны, как описано выше, но с некоторыми вариациями, описанными далее в настоящем документе. Например, для обеспечения принудительного выгибания в отрицательном направлении Z, как описано в настоящем документе, нетканые слои могут подаваться в устройство 1000 таким образом, чтобы второй нетканый слой 850 или 950 был расположен лежащим на первом нетканом слое 810 или 910. Однако, переворачивание получаемого в результате нетканого полотна при высоких скоростях производства в целях обработки является сложным в реализации и вносит много сложностей в процесс производства таких нетканых полотен. В некоторых воплощениях, в частности, в которых необходимое получаемое в результате нетканое полотно является таким, как описанное применительно к нетканым полотнам 800 и 900, валы 1002 и 1004 устройства 1000 могут быть поменяны местами. Например, рельефный вал 1004 может быть расположен лежащим на нерельефном вале 1002 с углублениями.
Количество, пространственное разнесение и размеры пучков и/или выступающих элементов могут варьироваться для придания изменяющейся текстуры нетканым полотнам согласно настоящему изобретению. Например, если пучки и/или выступающие элементы пространственно разнесены на достаточно близком расстоянии, то получаемое в результате нетканое полотно может характеризоваться тактильным ощущением, как от махровой ткани. Альтернативно, пучки и/или выступающие элементы могут быть расположены в виде узоров, например в виде линий или заполненных форм, с целью создания частей полотна, характеризующихся более выраженной текстурой, мягкостью, объемом, абсорбирующей способностью или привлекательным внешним видом. Например, когда пучки и/или выступающие элементы расположены в виде узора из линии или линий, пучки и/или выступающие элементы могут иметь внешний вид в виде строчки. Аналогично, размеры, такие как высота, длина и ширина отдельных пучков, могут варьироваться.
Отдельные пучки и/или выступающие элементы могут иметь длину приблизительно 3 см и могут быть выполнены отдельностоящими или распределенными среди пучков и/или выступающих элементов различных размеров. В некоторых воплощениях пучки и/или выступающие элементы могут иметь длину в диапазоне от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм. В некоторых воплощениях пучки и/или выступающие элементы могут иметь длину в диапазоне от приблизительно 2 мм до приблизительно 8 мм; от приблизительно 3 мм до приблизительно 7 мм, или в любых диапазонах в пределах указанных значений, или их длина может составлять любое значение в пределах указанных значений.
Кроме того, допускаются воплощения, в которых нетканое полотно содержит множество пучков и/или выступающих элементов, сконфигурированных по-разному. Например, нетканое полотно согласно настоящему изобретению может содержать пучок 270 и выступающий элемент 230 (показанные на фиг. 2А-2С) в первой области нетканого полотна и может содержать пучок 770 (показанный на фиг. 7) во второй области нетканого полотна. В других воплощениях нетканое полотно может содержать пучок 770 (показанный на фиг. 7) в первой области нетканого полотна и может содержать пучок 970 и выступающий элемент 930 (показанные на фиг. 9) во второй области нетканого полотна. В других воплощениях нетканое полотно может содержать пучок 770 (показанный на фиг. 7) в первой области нетканого полотна и пучок 870 (показанный на фиг. 8) во второй области нетканого полотна. В других воплощениях нетканое полотно может содержать пучок 270 и выступающий элемент 230 (показанные на фиг. 2А-2С) в первой области нетканого полотна и пучок 870 (показанный на фиг. 8) во второй области нетканого полотна. В некоторых воплощениях нетканое полотно может содержать пучок 270 и выступающий элемент 230 (показанные на фиг. 2А-2С) в первой области нетканого полотна и пучок 970 и выступающий элемент 930 (показанные на фиг. 9) во второй области нетканого полотна. В других воплощениях нетканое полотно может содержать пучок 970 и выступающий элемент 930 (показанные на фиг. 9) в первой области нетканого полотна и может содержать пучок 870 (показанный на фиг. 8) во второй области нетканого полотна. В нетканых полотнах согласно настоящему изобретению могут быть использованы любые и все комбинации пучков и/или выступающих элементов, описанные применительно к фиг. 2А-2С, 7, 8 и 9 в соответствии с вышеприведенными воплощениями, например, первая область с первым набором пучков и/или выступающих элементов, вторая область со вторым набором пучков и/или выступающих элементов, третья область с третьим набором пучков и/или выступающих элементов и так далее, в которых каждый из первого, второго и третьего наборов пучков и/или выступающих элементов отличается.
Хотя первый нетканый слой и второй нетканый слой представляют собой слои 210А и 250А, следует понимать, что любой из первых нетканых слоев и вторых нетканых слоев, описанных в настоящем документе, может быть обработан аналогичным образом. Первый нетканый слой 210А и второй нетканый слой 250А подаются или непосредственно с их соответствующих процессов изготовления полотен, или опосредованно с подающих валов (не показаны) и перемещаются в машинном направлении в зону 1016 контакта вращающихся в противоположных направлениях взаимно сцепленных валов 1002 и 1004. Первый нетканый слой 210A и второй нетканый слой 250А предпочтительно удерживаются с обеспечением достаточного натяжения полотна, с тем чтобы обеспечивалось их поступление в зону 1016 контакта во по существу уплощенном состоянии с помощью средств, хорошо известных в области обработки полотен. По мере того, как каждый из первого нетканого слоя 210A и второго нетканого слоя 250А проходит через зону 1016 контакта, зубцы 1010 вала 1004, взаимно зацепляющиеся с углублениями 1008 вала 1002, одновременно принудительно выгибают волокна первого нетканого слоя 210А из плоскости первого нетканого слоя 210А, тем самым формируя выступающие элементы 230, и принудительно выгибают волокна второго нетканого слоя 250А из плоскости второго нетканого слоя 250А и через плоскость первого нетканого слоя 210А с формированием пучков 270.
При необходимости, количество, расстояние друг относительно друга и размер пучков 270 и/или выступающих элементов 230 (показанных на фиг. 3 и 4) можно варьировать за счет изменения количества, расстояния друг относительно друга и размера зубцов 1010, а также соответствующего изменения размеров вала 1004 и/или вала 1002. Такое изменение, вместе с изменением, которое допустимо для первого нетканого слоя 210А и второго нетканого слоя 250А, обеспечивает возможность изготовления множества различных нетканых полотен 200А для множества предназначений. Размеры зубца, а также дополнительные подробности, относящиеся к обработке нетканых материалов и ламинатов, содержащих нетканые материалы, могут быть найдены в патентах US 7,410,683; US 7,789,994; US 7,838,099; US 8,440,286; и US 8,697,218.
Как было указано ранее, первый нетканый слой и второй нетканый слой, описанные в настоящем документе, могут быть выполнены в виде отдельных слоев. Например, допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой получен с первого подающего вала, характеризующегося первым специфическим составом волокна, при этом второй нетканый слой получен со второго подающего вала, характеризующегося вторым специфическим составом волокна. В некоторых воплощениях состав волокна на первом подающем вале и втором подающем вале могу отличаться, как описано ниже.
Допускаются воплощения, в которых и первый нетканый слой, и второй нетканый слой представляют собой нетканые материалы, полученные по технологии спанбонд. В некоторых воплощениях первый нетканый материал и второй нетканый материал изготовлены с помощью различных фильерных балок на одной линии производства нетканого материала по технологии спанбонд. В рамках настоящего документа термин "волокна спанбонд" относится к волокнам малого диаметра, формуемым посредством экструдирования расплавленного термопластичного материала в виде нитей из множества мелких, как правило круглых капилляров фильеры, вследствие чего диаметр экструдируемых нитей резко уменьшается. Волокна спанбонд, как правило, не являются липкими, когда их укладывают на принимающую поверхность. Волокна спанбонд обычно являются непрерывными и имеют средние диаметры (при объеме выборки по меньшей мере 10 волокон) более 7 микрометров, в частности приблизительно от 8 до 40 микрометров. Например, первый нетканый слой может быть изготовлен с помощью первой фильерной балки, тогда как второй нетканый слой изготовлен с помощью второй фильерной балки.
В некоторых воплощениях первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут содержать нетканые материалы, полученные по технологии мелтблаун. В некоторых воплощениях первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут содержать более тонкие волокна, включая волокна со средними диаметрами менее одного микрометра или 1000 нанометров ("N-волокно"), могут включать фибриллирование из расплава, усовершенствованную технологию мелтблаун или электропрядение. Усовершенствованная технология мелтблаун описана, например, в патентах US 4,818,464 (Lau), 5,114,631 (Nyssen et al.), 5,620,785 (Watt et al.) и 7,501,085 (Bodaghi et al.). Технология фибриллирования пленок из расплава в качестве примера фибриллирования из расплава представляет собой общий класс изготовления волокон и заключается в том, что один или более полимеров расплавляют и экструдируют в виде множества различных конфигураций (например, в виде полых трубок из пленок, листов из пленок, совместно экструдированных, гомогенных или двухкомпонентных пленок или нитей) и затем фибриллируют или распускают на нити. Примеры таких технологий описаны в патентах US 4,536,361 (Torobin), 6,110,588 (Perez et al.), 7,666,343 (Johnson et al.), 6,800,226 (Gerking). Технологии электропрядения, применимые для изготовления тонких волокон, описаны в патентах US 1,975,504 (Formhals et al.), 7,585,437 (Jirsak et al.), 6,713,011 (Chu et al.), 8,257,641 (Qi et al.); а также в "Electrospinning", A. Greiner and J. Wendorff, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46(30), 5670-5703.
В некоторых воплощениях первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут содержать нетканые материалы, полученные по технологии спанлейд или спанбонд. Волокна, полученные по технологии спанлейд или спанбонд, обычно характеризуются средним диаметром в диапазоне от приблизительно 8 микрометров для приблизительно 40 микрометров, или линейной плотностью волокна в диапазоне от 0,5 до 10 денье. Волокна, полученные по технологии мелтблаун, характеризуются диаметром, в среднем, как правило в диапазоне от 0,5 микрометров для 10 микрометров, или от 0,001 денье до 0,5 денье, при этом диапазон составляет от приблизительно 0,1 микрометра до более 10 микрометров. Тонкие волокна характеризуются средним или медианным диаметром в диапазоне от 0,1 микрометра до 2 микрометров, при этом некоторые тонкие волокна характеризуются среднечисловым диаметром менее приблизительно 1 микрометра, среднемассовым диаметром менее приблизительно 1,5 микрометра, и соотношением среднемассового диаметра к среднечисловому диаметру менее приблизительно 2.
Нетканые основы, полученные сухим и мокрым формованием
В дополнение к нетканым основам, изготовленным с помощью технологий вытягивания из расплавленных материалов, первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут быть изготовлены и другими способами из предварительно сформованных волокон (включая натуральные волокна), например, посредством технологий сухого и мокрого формования. Технологии сухого формования включают кардование и воздушную укладку. Эти технологии могут быть скомбинированы друг с другом, например, технология сухого формования с технологией формования из расплава для формирования многослойных функциональных нетканых основ.
При процессе кардования используются волокна, разрезанные на отдельные отрезки, называемые штапельными волокнами. Тип волокна, а также требуемые свойства конечного продукта определяют длину волокна и диаметр в денье. Типичные штапельные волокна характеризуются длиной в диапазоне от 20 мм до 200 мм и линейной плотностью в диапазоне от 1 д/в до 50 д/в (денье на волокно), хотя штапельные волокна с характеристиками за указанными пределами также используются для кардования. Технология кардования преобразует такие штапельные волокна в сформованную основу. Штапельные волокна обычно продают в уплотненных брикетах, которые необходимо разрыхлить для изготовления однородных нетканых основ. Такой процесс рыхления может быть выполнен посредством комбинирования процесса рыхления брикета, грубого рыхления, деликатного рыхления или подобного процесса. Штапельные волокна зачастую перемешивают для смешивания волокон различных типов и/или для улучшения однородности. Волокна могут быть перемешаны с помощью перемешивающих бункеров для волокон, разрыхляющих устройств для брикетов, перемешивающих камер или подобными способами. Разрыхленные и смешанные волокна транспортируют к желобу, который укладывает волокна по ширине кардочесальной машины и с плотностью, настолько равномерной, насколько практично для изготовления нетканой основы с требуемой равномерностью базового веса. Кардочесальная машина содержит множество параллельных валков и/или зафиксированных пластин, покрытых металлическим кожухом, жесткие проволоки с зубцами особой геометрии, между которыми пропускаются штапельные волокна. Кардование происходит, когда на указанном металлическом кожухе пучки волокон перемещаются между точками касания двух поверхностей, которые имеют отличающиеся скорости поверхностей и противоположные угловые направления. Кардочесальные машины могут иметь один основной цилиндр для кардования или множество цилиндров. Кардочесальные машины могут иметь один съемный барабан или множество съемных барабанов для удаления чесанных волокон, при этом кардочесальные машины могут содержать перемешивающие валки или собирающие валки для уменьшения чрезмерно высокой изотропной ориентации отдельных волокон в полотне. Процесс кардования может включать использование одной кардочесальной машины или множества кардочесальных машин, согласованных друг с другом, при этом волокна из каждой последующей кардочесальной машины укладываются поверх волокон из предыдущей кардочесальной машины и, таким образом, может быть сформировано множество слоев, например, из волокон различных составов. Ориентация таких кардочесальных машин может быть параллельной по отношению к операции, находящейся ниже по технологической схеме, или перпендикулярной по отношению операции, находящейся ниже по технологической схеме, посредством обеспечения поворота или преобразования прочеса.
При технологии айрлайд также используются волокна в виде отдельных отрезков, хотя такие волокна зачастую бывают короче, чем штапельные волокна, используемые для кардования. Длина волокон, используемых при воздушной укладке, как правило находится в диапазоне от 2 мм до 20 мм, хотя также могут быть использованы значения длины за пределами данного диапазона. Во время процесса воздушной укладки в волокнистую структуру также могут быть внесены частицы. Некоторые волокна для воздушной укладки могут быть приготовлены таким же образом как и для кардования, например, посредством рыхления и смешивания, как было описано выше. Для разделения других волокон, таких как целлюлозные, могут быть использованы мельницы, например, молотковая мельница или дисковая мельница. Для повышения однородности свойств готовой нетканой основы могут быть смешаны различные волокна. Формующее устройство для воздушной укладки комбинирует внешний воздух и волокна и/или частицы таким образом, чтобы указанные волокна и/или частицы захватывались воздушным потоком. После их захвата волокна и/или частицы собирают в виде рыхлого материала на движущейся перфорированной поверхности, такой как, например, лента конвейера в виде проволочной сетки. Технология воздушной укладки может включать применение одного формующего устройства для воздушной укладки или множества формующих устройств для воздушной укладки, объединенных в линию, при этом волокна и/или частицы из последующего формующего устройства для воздушной укладки укладываются поверх волокон и/или частиц из предыдущего формующего устройства для воздушной укладки, таким образом обеспечивая изготовление многослойной нетканой основы.
Нетканые материалы, получаемые мокрым формованием, изготавливают с помощью модифицированного способа изготовления бумаги, при этом используют волокна длиной от 2 мм до 20 мм, хотя значения длины за пределами данного диапазона также могут быть использованы. Некоторые волокна для мокрого формования могут быть приготовлены таким же образом как и для кардования, например, посредством рыхления и смешивания, как было описано выше. Для разделения других волокон, таких как целлюлозные, могут быть использованы мельницы, например, молотковая мельница или дисковая мельница. Волокна взвешивают в воде, возможно с другими добавками, такими как связующие агенты, и этот раствор обычно помещают в напорный ящик, из которого он вытекает на формующее устройство для мокрого формования для создания листа материала. После удаления исходной воды полотно скрепляют и высушивают.
Нетканые материалы, полученные по технологии спанлейс, как правило представляют собой кардные и гидроспутанные материалы. Волокна нетканого материала, полученного по технологии спанлейс, сначала прочесывают. Для обеспечения кардных волокон целостностью в направлении Z и направлении CD, кардные волокна затем подвергают гидроспутыванию. В отличие от кардных нетканых материалов, нетканые материалы, полученные по технологии спанлейс, могу быть получены методом воздушной укладки или методом мокрой укладки с последующим гидроспутыванием.
Допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой и/или второй нетканый слой содержат множество составляющих нетканых основ. В описанных ниже примерах материал спанбонд обозначен буквой "S"; материал мелтблаун обозначен буквой "М"; материал спанлейс обозначен буквами "SL"; кардный материал обозначен буквой "С"; при этом слои из тонких волокон обозначены буквой "N". Первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут содержать первую основу из S и вторую основу из М. Могут быть добавлены дополнительные основы, например, может быть создана структура SMS. В других примерах составляющие основы первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя могут содержать основу из S и С; основы из S и SL; основы со структурой SNMS или любые их комбинации. В некоторых воплощениях первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут содержать ламинат со структурой "SNL", включающей материал спанбонд и тонкие волокна.
Составляющие основы первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя могут быть обеспечены конструктивной целостностью посредством множества различных способов. Некоторые примеры способов включают термическое точечное скрепление, воздушное скрепление, гидроспутывание и иглопрокалывание, каждый из которых хорошо известен в данной области техники. Аналогично, скрепление первого нетканого слоя со вторым нетканым слоем может быть реализовано с помощью множества различных способов. Примеры таких способов рассмотрены далее в настоящем документе.
Допускаются воплощения, в которых составляющие основы первого нетканого слоя и второго нетканого слоя подвергаются схожим способам скрепления. Например, каждая из составляющих основ первого нетканого слоя и второго нетканого слоя может быть подвергнута процессу гидроспутывания, процессу воздушного скрепления, процессу иглопрокалывания или процессу термоскрепления. В таких воплощениях способы прикрепления для первого нетканого материала и/или второго нетканого материала могут отличаться. Например, составляющие основы первого нетканого слоя могут быть подвергнуты первому процессу гидроспутывания, при этом составляющие основы второго нетканого слоя подвергаются второму процессу гидроспутывания. В некоторых воплощениях первый процесс гидроспутывания может обеспечивать более высокую степень конструктивной целостности в первом нетканом слое, по сравнению с конструктивной целостностью, придаваемой второму нетканому слою посредством второго процесса гидроспутывания. Альтернативно, в некоторых воплощениях первый процесс гидроспутывания может обеспечивать меньшую степень конструктивной целостности в первом нетканом слое, по сравнению с конструктивной целостностью, придаваемой второму нетканому слою посредством второго процесса гидроспутывания. Допускаются подобные воплощения, относящиеся к воздушному скреплению, иглопрокалыванию и термическому точечному скреплению.
Кроме того, допускаются воплощения, в которых составляющие основы первого нетканого слоя и второго нетканого слоя подвергаются различным способам формования и скрепления. Например, составляющие основы первого нетканого слоя могут быть подвергнуты процессу гидроспутывания, при этом составляющие основы второго нетканого слоя подвергаются процессу воздушного скрепления. Другие примеры включают подвергание одного из первого нетканого слоя или второго нетканого слоя процессу гидроспутывания, а другого нетканого слоя процессу иглопрокалывания, воздушного скрепления или термического точечного скрепления. Другой пример включает подвергание одного из первого нетканого слоя или второго нетканого слоя процессу иглопрокалывания, а другого нетканого слоя процессу воздушного скрепления или термического точечного скрепления. Еще один пример включает подвергание одного из первого нетканого слоя или второго нетканого слоя процессу воздушного скрепления, а другого нетканого слоя процессу термического точечного скрепления. Допускаются воплощения, в которых способ формования или скрепления первого нетканого слоя обеспечивает более высокую степень конструктивной целостности, чем способ формования или скрепления второго нетканого слоя. Альтернативно, допускаются воплощения, в которых способ формования или скрепления первого нетканого слоя обеспечивает более низкую степень конструктивной целостности, чем способ формования или скрепления второго нетканого слоя.
Следует понимать, что в некоторых воплощениях для обеспечения формирования петлеобразных волокон 408 (показаны на фиг. 3 и 4) подходящие первый и второй нетканые слои должны содержать волокна, характеризующиеся значительной пластической деформацией и удлинением при растяжении, или характеризующиеся значительной подвижностью волокон. Однако, известно, что определенный процент волокон, принудительно выгибаемых из плоскости первой поверхности второго нетканого слоя, не будет формировать петли, а будет ломаться и формировать свободные концы. Такие волокна в настоящем документе называются "свободными" волокнами или непетлеобразными волокнами (т.е., концы свободных волокон) 418 (показаны на фиг. 3 и 4).
В некоторых воплощениях большинство или все волокна пучков могут представлять собой непетлеобразные волокна. Непетлеобразные волокна также могут являться результатом формирования пучков из нетканых полотен, состоящих из нарезанных штапельных волокон или содержащих их. В таком случае некоторое количество концов штапельных волокон может выступать в пучок, в зависимости от таких параметров, как количество штапельных волокон в полотне, отрезная длина штапельных волокон и высота пучков. В некоторых случаях может быть предпочтительно использование смеси волокон различной длины в заготовке полотне или волокон различной длины в различных слоях. Это может обеспечить избирательное отделение более длинных волокон от более коротких волокон. Более длинные волокна могут в большинстве случаев формировать пучок, тогда как более короткие волокна в большинстве случаев остаются в части полотна, не формирующей пучок. Смесь волокон различной длины может включать более длинные волокна длиной приблизительно от 2 до 8 сантиметров и более короткие волокна длиной менее приблизительно 1 сантиметра.
Что касается нетканых полотен 200А, 200В и 200С (показанных на фиг. 2А-2С), то для воплощений, в которых нетканое полотно используется в качестве верхнего листа в одноразовом абсорбирующем изделии, может быть предпочтительно увеличение вероятности формирования непетлеобразных волокон 418 в выступающих элементах. Увеличение количества непетлеобразных волокон 418 в выступающих элементах может улучшить комфорт для пользователя абсорбирующего изделия. Соответственно, более короткие волокна (по сравнению с волокнами второго нетканого слоя) могут применяться для первого нетканого слоя или в тех областях первого нетканого слоя, которые будут принудительно выгибаться в выступающие элементы. Подобным образом, в некоторых воплощениях волокна первого нетканого слоя могут характеризоваться более высокой пластической деформацией до момента разрушения, чем волокна второго нетканого слоя. В некоторых воплощениях комбинация вышеприведенных подходов может быть использована в отношении составляющих волокон первого нетканого слоя, а не в отношении составляющих волокон второго нетканого слоя.
Аналогично, что касается фиг. 7, поскольку пучок 770 может формировать часть обращенной к пользователю поверхности одноразового абсорбирующего изделия, надлежащий выбор волокон для второго нетканого слоя 750 может быть предпочтительным для увеличения вероятности формирования непетлеобразных волокон 418 в пучках 770. Кроме того, непетлеобразные волокна 418 могут быть предпочтительными для нетканых полотен 800 и 900 (показаны на фиг. 8 и 9). Например, поскольку пучки 870 и 970 ориентированы в отрицательном направлении Z, большое количество непетлеобразных волокон 418 в первом нетканом слое 810 или 910 может повысить проницаемость первого нетканого слоя 810 или 910. Такое повышение проницаемости может уменьшить необходимость в отверстиях, или в некоторых воплощениях для адекватного переноса жидкости в лежащие ниже слои одноразового абсорбирующего изделия может потребоваться меньшее количество отверстий.
Первый нетканый слой и второй нетканый слой, как обсуждалось ранее, в некоторых воплощениях содержат множество хаотично ориентированных волокон. Указанное множество хаотично ориентированных волокон первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя может содержать любой подходящий термопластичный полимер.
Подходящие термопластичные полимеры, применяемые в раскрытых композициях, представляют собой полимеры, которые плавятся и затем кристаллизуются или затвердевают при охлаждении, но при этом могут быть повторно расплавлены при последующем нагреве. Подходящие термопластичные полимеры, применимые в настоящем изобретении, характеризуются температурой плавления (также называемой температурой застывания) от приблизительно 60°С до приблизительно 300°С, от приблизительно 80°С до приблизительно 250°С или от 100°С до 215°С. При этом молекулярная масса термопластичного полимера должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечивалось переплетение между молекулами полимера, но достаточно низкой, чтобы обеспечивалось его вытягивание из расплава.
В некоторых воплощениях термопластичные полимеры могут быть получены из возобновляемых источников или из полезных ископаемых, или из различных сортов нефти. Термопластичные полимеры, полученные из возобновляемых источников, представляют собой термопластичные полимеры из биологических источников, например, этиленовые и пропиленовые мономеры из биологических источников, применяемые при производстве полипропилена и полиэтилена. Характеристики этих материалов по существу идентичны эквивалентным материалам, полученным из полезных ископаемых, за исключением присутствия в термопластичном полимере изотопа углерода С14. Термопластичные полимеры из возобновляемых источников, а также полученные из полезных ископаемых, могут быть скомбинированы в настоящем изобретении в любом соотношении, в зависимости от стоимости и доступности на рынке.
Также могут применяться переработанные термопластичные полимеры как в чистом виде, так и в комбинации с термопластичными полимерами, полученными из возобновляемых источников и/или из полезных ископаемых. Переработанные термопластичные полимеры могут предварительно выдерживаться в определенных условиях для обеспечения удаления любых нежелательных загрязнений перед приготовлением смеси, или они могут применяться во время приготовления смеси и процесса экструзии, а также просто подмешиваться в смесь. Такие загрязнения могут включать следовые количества других полимеров, целлюлозу, пигменты, неорганические соединения, органические соединения и другие добавки, как правило обнаруживаемые в обрабатываемых полимерных композициях. Загрязнения не должны оказывать отрицательного влияния на конечные характеристики смеси, например, они не должны вызывать разрывы при вытягивании во время процесса вытягивания волокна.
Некоторые подходящие примеры термопластичных полимеров включают полиолефины, полиэфиры, полиамиды, их сополимеры и их комбинации. В некоторых воплощениях термопластичный полимер может быть выбран из группы, состоящей из полипропилена, полиэтилена, сополимера полипропилена, сополимера полиэтилена, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, полимолочной кислоты, полигидроксиалканоатов, полиамида-6, полиамида-6,6 и их комбинаций. Полимер может представлять собой полимер на основе полипропилена, полимер на основе полиэтилена, полимерные системы на основе полигидроксиалканоата, сополимеры и их комбинации.
В некоторых воплощениях термопластичные полимеры включают полиолефины, такие как полиэтилен или его сополимеры, включая полиэтилены низкой плотности, высокой плотности, линейные низкой плотности или сверхнизкой плотности, при этом плотность полиэтилена составляет от 0,90 грамма на кубический сантиметр до 0,97 грамма на кубический сантиметр, от 0,92 до 0,95 грамма на кубический сантиметр или любые значения в этих диапазонах или любых диапазонах в пределах указанных значений. Плотность полиэтилена может быть определена по количеству и типу ответвлений и зависит от технологии полимеризации и типа сомономера. Также могут использоваться полипропилен и/или сополимеры полипропилена, включая атактический полипропилен; изотактический полипропилен, синдиотактический полипропилен и их комбинация. Сополимеры полипропилена, в частности этилен, могут применяться для снижения температуры плавления и улучшения характеристик. Такие полипропиленовые полимеры могут производиться с помощью металлоценовых каталитических систем, а также каталитических систем на основе катализатора Циглера-Натта. Такие композиции на основе полипропилена и полиэтилена могут быть скомбинированы для оптимизации конечных свойств. Полибутилен также представляет собой применимый полиолефин и может применяться в некоторых воплощениях.
Другие подходящие полимеры включают полиамиды или их сополимеры, такие как нейлон 6, нейлон 11, нейлон 12, нейлон 46, нейлон 66; полиэфиры или их сополимеры, такие как сополимер малеинового ангидрида и полипропилена, полиэтилентерефталат; сополимеры олефина и карбоновой кислоты, такие как сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимер этилена и малеиновой кислоты, сополимер этилена и метакриловой кислоты, сополимеры этилена и винилацетата или их комбинации; полиакрилаты, полиметакрилаты и их сополимеры, такие как поли(метилметакрилаты). Другие неограничивающие примеры полимеров включают поликарбонаты, поливинилацетаты, поли(оксиметилен), сополимеры стирола, полиакрилаты, полиметакрилаты, поли(метилметакрилаты), сополимеры полистирола и метилметакрилата, полиэфиримиды, полисульфоны или их комбинации. В некоторых воплощениях термопластичные полимеры включают полипропилен, полиэтилен, полиамиды, поливиниловый спирт, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимеры полиолефинов и карбоновой кислоты, полиэфиры и их комбинации.
6
2
Биоразлагаемые термопластичные полимеры также рассматриваются для применения в настоящем изобретении. Биоразлагаемые материалы подвержены поглощению микроорганизмами, такими как плесени, грибки и бактерии при захоронении биоразлагаемого материала в земле или при другом контакте с микроорганизмами (включая контакт в условиях окружающей среды, приводящий к росту микроорганизмов). Подходящие биоразлагаемые полимеры также включают биоразлагаемые материалы, разлагающиеся в окружающей среде вследствие процессов аэробного или анаэробного разложения, или вследствие воздействия условий окружающей среды, таких как солнечный свет, дождь, влага, ветер, воздействие температуры и т.п. Биоразлагаемые термопластичные полимеры могут применяться отдельно или в виде комбинации биоразлагаемых или бионеразлагаемых полимеров. Биоразлагаемые полимеры включают полиэфиры, содержащие алифатические компоненты. Среди полиэфиров присутствуют продукты поликонденсации сложных эфиров, содержащие алифатические составляющие и поли(гидроксикарбоновую) кислоту. Продукты поликонденсации сложных эфиров включают алифатические полиэфиры дикислот/диола, такие как полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинат со-адипат, алифатические/ароматические полиэфиры, такие как терполимеры, изготовленные из бутилендиолов, адипиновой кислоты и терефталевой кислоты. Поли(гидроксикарбоновые) кислоты включают гомополимеры и сополимеры на основе молочной кислоты, полигидроксибутират (РНВ), или другие полигидроаксиалканоатные гомополимеры и сополимеры. Такие полигидроксиалканоаты включают сополимеры РНВ с мономерами с более длинными цепями, такими как С-Cl и выше, полигидроксиалканоаты, такие как раскрытые в патентах US RE 36,548 и US 5,990,271.
Пример подходящей коммерчески доступной полимолочной кислоты представляет собой NATUREWORKS от компании Cargill Dow и LACEA от компании Mitsui Chemical. Один из примеров подходящего коммерчески доступного двукислотного/диольного алифатического полиэфира представляет собой сополимеры полибутиленсукцината/адипата, продаваемые под названием BIONOLLE 1000 и BIONOLLE 3000 компанией Showa High Polymer Company, Ltd. (Tokyo, Japan). Один из примеров подходящего коммерчески доступного алифатического/ароматического полиэфира представляет собой поли(тетраметиленадипат-котерефталат), продаваемый под названием EASTAR BIO Copolyester компанией Eastman Chemical, или ECOFLEX, доступный от компании BASF.
Неограничивающие примеры коммерчески доступного полипропилена или его сополимеров включают Basell Profax РН-835 (изотактический полипропилен с показателем текучести 35, полученный с применением катализаторов Циглера-Натта, от компании Lyondell-Basell), Basell Metocene MF-650W (металлоценовый изотактический полипропилен с показателем текучести 500 от компании Lyondell-Basell), Polybond 3200 (сополимер малеинового ангидрида и полипропилена с показателем текучести 250 от компании Crompton), Exxon Achieve 3854 (металлоценовый изотактический полипропилен с показателем текучести 25 от компании Exxon-Mobil Chemical), Mosten NB425 (изотактический полипропилен с показателем текучести 25, полученный с применением катализаторов Циглера-Натта, от компании Unipetrol), Danimer 27510 (полигидроксиалканоатный полипропилен от компании Danimer Scientific LLC), Dow Aspun 6811А (сополимер полиэтилена и полипропилена с индексом расплава 27 от компании Dow Chemical) и Eastman 9921 (полиэфирный терефталевый гомополимер с номинальной характеристической вязкостью 0,81 от компании Eastman Chemical).
Полипропилен может характеризоваться индексом текучести расплава более 5 г/10 мин при измерении в соответствии со стандартом ASTM D-1238, применяемым для измерения характеристик полипропилен. Другие допустимые индексы текучести расплава для полипропилена включают индексы более 10 г/10 мин, более 20 г/10 мин или от приблизительно 5 г/10 мин до приблизительно 50 г/10 мин.
Термопластичный полимерный компонент может представлять собой полимер одного вида, описанного выше, или смесь из двух или более термопластичных полимеров, описанных выше.
В некоторых воплощениях первый нетканый слой и второй нетканый слой могут представлять собой волокнистые тканые или нетканые полотна, содержащие эластичные или эластомерные волокна. Эластичные или эластомерные волокна могут растягиваться по меньшей мере приблизительно на 50% и возвращаться к оригинальному размеру с точностью в пределах 10%. Пучки могут быть сформированы из эластичных волокон в случае, если волокна просто смещают вследствие подвижности волокон в нетканом материале, или если волокна растягивают с превышением их предела упругости и обеспечением их пластической деформации.
В некоторых воплощениях составляющие волокна первого нетканого слоя могут состоять из полимеров, таких как полипропилен и смеси полипропилена и полиэтилена. В некоторых воплощениях второй нетканый слой может содержать волокна, выбранные из полипропилена, смесей полипропилена/полиэтилена и смесей полиэтилена/полиэтилентерефталата. В некоторых воплощениях второй нетканый слой может содержать волокна, выбранные из целлюлозной вискозы, хлопка, других гидрофильных материалов волокон и их комбинаций. Волокна могут также содержать суперабсорбирующий материал, такой как полиакрилат, или любую комбинацию подходящих материалов.
В одном воплощении составляющие волокна первого нетканого слоя выбраны таким образом, чтобы первый нетканый слой был гидрофобным, при этом составляющие волокна второго нетканого слоя выбраны таким образом, чтобы второй нетканый слой был гидрофильным. Например, в некоторых воплощениях волокна первого нетканого слоя могут содержать полипропилен, тогда как волокна второго нетканого слоя содержат вискозу. В одном специфическом воплощении волокна второго нетканого слоя содержат термопластичные волокна, обработанные местным поверхностно-активным веществом, или содержат гидрофильную добавку для модификации свойств расплава, проявляющуюся на поверхности для придания гидрофильных свойств второму нетканому слою. В таких воплощениях второй нетканый слой может содержать волокна, упомянутые выше в отношении первого нетканого слоя. Некоторые примеры подходящих средств для гидрофильной обработки включают Silastol РН26, доступное от компании Schill & Seilacher, или Stantex S6327, доступное от компании Pulcra Chemicals GmbH, каждое из которых представляет собой средство для гидрофильной обработки волокон после их изготовления. Подходящие гидрофильные добавки для модификации свойств расплава доступны от компании Polyvel, Inc., продаются под торговыми названиями VW351 (смачивающее средство), и от компании Goulston Technologies Inc. под торговым названием Hydrosorb 1001. Другие подходящие гидрофильные добавки доступны от компании Techmer РМ, LLC под торговыми названиями РРМ15560, ТРМ12713, РРМ19913, РРМ19441, РРМ 19914 (для полипропилена) и РРМ19668 (для полиэтилена). Дополнительные примеры гидрофильных добавок как в виде мастербатча, так и в виде добавок, наносимых на волокна после их изготовления, описаны в патентной заявке US 2012/0077886; патентах US 5,969,026; и US 4,578,414.
Волокна нетканого слоя и/или второго нетканого слоя могут быть однокомпонентными, двухкомпонентными и/или двухсоставными, круглыми или некруглыми (т.е., волокна с капиллярными каналами) и могут иметь размеры основного поперечного сечения (например, диаметр в случае круглого волокна) в диапазоне от 0,1 до 500 микрометров. Например, один тип волокон, подходящих для нетканого полотна, включает нановолокна. Нановолокна описаны, как волокна, характеризующиеся средним диаметром менее 1 микрометра. Нановолокна могут составлять все из волокон в нетканом полотне, или часть волокон в нетканом волокне. Составляющие волокна заготовки нетканого полотна могут также представлять собой смесь волокон различных типов, отличающихся такими параметрами, как химический состав (например, полиэтилен и полипропилен), количеством компонентов (однокомпонентные и двухкомпонентные), толщиной в денье (микроденье и >20 денье), формой (например, капиллярные и круглые) и подобными параметрами. Толщина составляющих волокон может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1 денье до приблизительно 100 денье.
Допускаются воплощения, в которых первое множество волокон и/или второе множество волокон в дополнение к их основному химическому составу содержат агенты. Например, подходящие добавки включают добавки для окрашивания, придания антистатических свойств, смазывающих свойств, гидрофильных свойств и т.п., а также их комбинаций. Эти добавки, например диоксид титана для окрашивания, по существу присутствуют в количестве менее приблизительно 5 вес. % и более типично менее приблизительно 2 вес. %.
Используемый в настоящем документе термин "однокомпонентное волокно" относится к волокну, сформованному с помощью одного экструдера с использованием одного или более полимеров. Это не предполагает исключения волокон, сформованных из одного полимера, но к которым были добавлены небольшие количества добавок для окрашивания, придания антистатических свойств, смазки, гидрофильности и т.п.
Используемый в настоящем документе термин "двухкомпонентные волокна" относится к волокнам, которые были сформованы по меньшей мере из двух различных полимеров, экструдируемых из отдельных экструдеров, но вытягиваемых вместе с целью образования одного волокна. Двухкомпонентные волокна также иногда называют бикомпонентными волокнами или многокомпонентными волокнами. Полимеры расположены во по существу равномерно расположенных отдельных зонах поперечного сечения двухкомпонентных волокон и протяжены непрерывно вдоль длины двухкомпонентных волокон. Конфигурация такого двухкомпонентного волокна может представлять собой, например, конфигурацию в виде оболочки/сердцевины, в которой один полимер окружен другим полимером, или она может представлять собой конфигурацию с расположением бок-о-бок, конфигурацию в виде сектора, или конфигурацию в виде "островков". Некоторые специфические примеры волокон, которые могут быть использованы в первом нетканом слое, включают двухкомпонентные волокна из полиэтилена/полипропилена в конфигурации с расположением бок-о-бок. Другой пример представляет собой двухкомпонентное волокно из полипропилена/полиэтилена, в котором полиэтилен сконфигурирован в виде оболочки, а полипропилен сконфигурирован в виде сердцевины, расположенной внутри оболочки. Еще один пример представляет собой двухкомпонентное волокно из полипропилена/полипропилена, в котором два различных пропиленовых полимера сконфигурированы в конфигурации бок-о-бок. Кроме того, допускаются воплощения, в которых составляющие волокна первого нетканого слоя выполнены извитыми.
Используемый в настоящем документе термин "двухсоставные волокна" относится к волокнам, которые были сформованы по меньшей мере из двух полимеров, экструдируемых в виде смеси из одного экструдера. Двухсоставные волокна не содержат различных полимерных компонентов, находящихся в относительно равномерно расположенных отдельных зонах области поперечного сечения волокна, при этом различные полимеры, как правило, не являются непрерывными вдоль всей длины волокна, вместо этого они, как правило, образуют фибриллы, начинающиеся и заканчивающиеся хаотично. Иногда двухсоставные волокна также называют многокомпонентными волокнами.
В рамках настоящего документа термин "некруглые волокна" описывает волокна, имеющие некруглое поперечное сечение, и включает "профилированные волокна" и "волокна с капиллярными каналами." Такие волокна могут быть сплошными или полыми и они могут иметь трехдольчатый или дельтообразный профиль, при этом они могут представлять собой волокна, содержащие капиллярные каналы на своих внешних поверхностях. Капиллярные каналы могут иметь различные формы поперечного сечения, например, "U-образную", "Н-образную", "С-образную" и "V-образную". Одним применимым на практике примером волокна с капиллярными каналами является волокно Т-401, обозначенное как волокно 4DG, доступное от компании Fiber Innovation Technologies, Джонсон-Сити, Теннеси. Волокно Т-401 представляет собой полиэтилентерефталат (PET полиэфир).
В некоторых воплощениях первый нетканый слой и/или второй нетканый слой представляют собой нетканое полотно, в котором присутствует минимальное количество межволоконных скреплений. Например, первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут представлять собой нетканое полотно, содержащее узоры из отдельных термических точечных скреплений, что хорошо известно в данной области техники в отношении нетканых полотен. В целом, однако, предпочтительной является минимизация количества точек скрепления и максимизация расстояний между скреплениями, с тем чтобы обеспечить максимальную подвижность волокон и их смещение при формировании пучков и/или выступающих элементов. В целом, применение волокон, характеризующихся относительно большими диаметрами и/или относительно большим удлинением до разрыва, и/или относительно высокой подвижностью, могут в результате обеспечивать лучшее или более отчетливое формирование пучков и/или выступающих элементов. В другом воплощении первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут представлять собой скрепленный воздухом нетканый материал.
Хотя нетканые полотна согласно настоящему изобретению, раскрытые в настоящем документе, описаны, как двухслойные полотна, изготовленные из двух нетканых слоев, они не обязательно ограничиваются двумя слоями. Например, из трех нетканых слоев может быть выполнен трехслойный или содержащий большее количество слоев ламинат. Допускаются воплощения, в которых присутствуют три или более слоев нетканого материала.
Первый нетканый слой и второй нетканый слой нетканых полотен 200А, 200В, 200С, 700, 800 и 900 (показанных на фиг. 2А-2С и 7-9, соответственно), могут удерживаться поверхностью к поверхности в ламинате посредством силы эффекта "запирания" пучков, протяженных через разрывы в первом нетканом слое или втором нетканом слое, как описано в настоящем документе. В некоторых воплощениях (включая нетканые полотна 100А и 100В, показанные на фиг. 1А и 1В) может быть предпочтительно применение адгезивов или термического скрепления, или других средств скрепления, в зависимости от конечного применения нетканого полотна. Кроме того, может быть предпочтительно нанесение адгезива по меньшей мере на часть одного из первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя. Например, в некоторых воплощениях адгезив, химическое скрепление, скрепление смолой или порошком или термическое скрепление между слоями может избирательно наноситься на определенные области или на все нетканые слои. В случае нанесения адгезива, адгезив, например, может наноситься непрерывно, например посредством нанесения через щелевую головку, или прерывистым образом, например посредством распыления, экструдирования и т.п. Прерывистое нанесение адгезива может быт реализовано в виде полос, лент, капель и тому подобного. Может применяться любой подходящий адгезив.
В одном воплощении после формирования пучков и/или выступающих элементов нетканый материал (составляющие первого нетканого слоя и/или составляющие второго нетканого слоя, и/или получаемое в результате нетканое полотно, которое представляет собой комбинацию первого нетканого слоя и второго нетканого слоя) может скрепляться, как описано в патенте US 7,682,686. Например, первый нетканый слой и второй нетканый слой могут скрепляться вблизи основания 471 выступающего элемента (показанного на фиг. 4). В качестве другого примера первый нетканый слой и второй нетканый слой могут скрепляться вблизи вершины выступающего элемента. В еще одном примере первый нетканый слой и второй нетканый слой могут скрепляться вблизи основания 471 выступающего элемента и вблизи вершины выступающего элемента. Принимая во внимание вышеописанные воплощения, скрепление может осуществляться применительно к каждому присутствующему выступающему элементу, или не для всех выступающих элементов.
Для перфорирования первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя может применяться любой подходящий способ. Тем не менее, выбираемый способ перфорирования не должен препятствовать жидкостному сообщению между первым нетканым слоем и вторым нетканым слоем. Некоторые подходящие способы перфорирования первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя раскрыты в патентах US 5,628,097; 5,916,661; 5,658,639; 6,884,494; и 7,037,569. Дополнительные подходящие способы описаны в патентах US 8,679,391; 8,241,543; и 8,158,043. Кроме того, в некоторых воплощениях перфорирование может быть реализовано с помощью технологии спанлейс. Например, первый нетканый слой и/или второй нетканый слой могут транспортироваться в устройство для осуществления гидроспутывания. Носитель для транспортировки первого и/или второго нетканых слоев может содержать крупные отверстия, обеспечивающие прохождение текучего вещества через них. Во время процесса гидроспутывания составляющие волокна первого и/или второго нетканых слоев могут перемещаться через гидроспутывающие водяные струи и при этом они по существу воспроизводят узор на носителе. По сути, первый и/или второй нетканые слои могут содержать отверстия, воспроизводящие отверстия в носителе.
2
2
2
2
Перфорирование первого и/или второго нетканых слоев может осуществляться по отдельности или одновременно, если первый нетканый слой и второй нетканый слой сконфигурированы в виде ламинатного полотна. Площадь каждого из отдельных отверстий согласно настоящему изобретению может составлять от приблизительно 0,8 мм до приблизительно 4,0 мм или, в некоторых воплощениях, от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 2,5 мм, включая при этом любые значения, находящиеся в пределах этих диапазонов или любых диапазонов, образованных ими. В некоторых воплощениях общая открытая область первого нетканого слоя и/или второго нетканого слоя может составлять от приблизительно 9 процентов до приблизительно 30 процентов, включая при этом все значения, находящиеся в пределах этого диапазона и любых диапазонов, образованных в нем. Размер открытой области в процентах определяется в виде соотношения суммы площадей отверстий, деленной на общую площадь слоя (отверстия, плюс выступающие участки).
Стоит отменить, что следует соблюдать внимательность как при выборе площади отверстий, так и при выборе площади общей открытой области. Например, хотя более крупные отверстия могут улучшить поглощение текучего вещества более нижними слоями абсорбирующего изделия, более крупные отверстия могут являться причиной проблемы, заключающейся в повторном намокании. Кроме того, более крупные размеры отверстий могут ослаблять нетканый материал до такой степени, что могут возникать случаи разрывов при производстве или при использовании пользователем.
Гидрофобная добавка
Как упоминалось ранее, первые нетканые слои, описанные в настоящем документе, содержат первое множество по существу хаотично ориентированных волокон. Кроме того, первые нетканые слои, описанные в настоящем документе, могут содержать добавку, проявляющуюся на поверхности по меньшей мере части волокон из первого множества волокон. Добавка может быть нанесена на волокна после их изготовления или она может быть добавлена в качестве добавки для модификации свойств расплава в полимерный расплав непосредственно или в виде мастербатча во время вытягивания нитей. В тех воплощениях, в которых добавка добавляется в расплав при изготовлении нитей, добавка может проявляться на поверхности волокон и создавать пленку, закрывающую часть внешней поверхности волокна, и/или может создавать фибриллы, хлопья, частицы и/или другие элементы на поверхности. В тех воплощениях, в которых добавка наносится на волокна после их изготовления, добавка может формировать частицы, пленки, хлопья и/или капли. В случае волокон, содержащих фибриллы, фибриллы могут быть выполнены протяженными радиально наружу от поверхности.
Хотя фибриллы выполнены протяженными наружу от поверхности отдельных волокон, фибриллы также могут быть выполнены протяженными до или от (т.е., контактировать с) других волокон в том же слое или в другом слое нетканой основы и/или до фибрилл, протяженных от волокон в том же слое или в другом слое нетканой основы. Если фибриллы выполнены протяженными между волокнами и/или другими фибриллами, нетканая основа может характеризоваться большим углом контакта жидкости как для полярных, так и для неполярных жидкостей. Подобный эффект может быть получен для добавок, наносимых на первое множество волокон после их изготовления. Если не ограничиваться теорией, можно считать, что добавка, независимо от того, является ли она добавкой для модификации свойств расплава или наносится на волокна после их изготовления, изменяет поверхностную энергию составляющих волокон. Изменение поверхностной энергии усиливает гидрофобную природу составляющих волокон и, тем самым, гидрофобную природу первого нетканого слоя. Кроме того, можно полагать, что добавка, независимо от того, является ли она добавкой для модификации свойств расплава или наносится на волокна после их изготовления, увеличивает шероховатость поверхности составляющих волокон, что может повысить гидрофобность. Принято считать, что повышение гидрофобности вследствие шероховатости поверхности достигается благодаря метастабильному состоянию несмачивания Венцеля и стабильному состоянию несмачивания Касси-Бакстера.
Добавка, подходящая для применения в настоящем изобретении, может представлять собой любую подходящую гидрофобную добавку. Таким образом, добавки могут повышать гидрофобность волокон, на поверхности которых они проявляются. Это может приводить к увеличенному времени просачивания текучего вещества с низким поверхностным натяжением и более высокой гидрофобности первого нетканого слоя и/или при сравнении со вторым нетканым слоем.
Некоторые примеры подходящих добавок включают сложные эфиры жирных спиртов и жирных кислот. Неограничивающие примеры подходящих жирных спиртов, содержащих от приблизительно 12 до приблизительно 24 атомов углерода, включают насыщенные, ненасыщенные, одноатомные спирты или их комбинации, характеризующиеся температурой плавления менее приблизительно 110°С, предпочтительно от приблизительно 45°С до приблизительно 110°С. Специфические примеры носителей на основе жирных спиртов для применения в композициях для ухода за кожей согласно настоящему изобретению включают, но не ограничиваются ими, цетиловый спирт, стеариловый спирт, цетеариловый спирт, бегениловый спирт, арахидиловый спирт, лигнокариловый спирт, а также их комбинации. Примером коммерчески доступного цетеарилового спирта является Stenol 1822, а бегенилового спирта - Lanette 22, оба из которых доступны от компании Cognis Corporation, расположенной в Цинциннати, Огайо.
12
28
1
8
1
3
16
24
1
8
1
3
12
28
12
16
Неограничивающие примеры подходящих сложных эфиров жирных кислот включают сложные эфиры жирных кислот, полученные из смеси С-С жирных кислот и короткоцепочечных (C-C, предпочтительно С-С) одноатомных спиртов, предпочтительно из смеси С-С насыщенных жирных кислот и короткоцепочечных (С-C, предпочтительно С-С) одноатомных спиртов. Репрезентативные примеры таких сложных эфиров включают метилпальмитат, метилстеарат, изопропиллаурат, изопропилмиристат, изопропилпальмитат, этилгексилпальмитат и их смеси. Подходящие сложные эфиры жирных кислот также могут быть получены из сложных эфиров длинноцепочечных жирных спиртов (С-С, предпочтительно С-С) и короткоцепочечных жирных кислот, таких как молочная кислота, специфические примеры которой включают лауриллактат и цетиллактат.
В некоторых воплощениях добавки согласно настоящему изобретению могут характеризоваться температурой плавления в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 80°С, от приблизительно 55°С до приблизительно 75°С, от приблизительно 60°С до приблизительно 73°С, включая при этом все приращения величиной 1°С в пределах указанных диапазонов и все диапазоны, образованные в них или ими. В различных воплощениях добавки согласно настоящему изобретению могут характеризоваться температурой плавления более 30°С, более 40°С или более 50°С, но менее 80°С, включая при этом все диапазоны в пределах указанных значений и все значения в пределах диапазонов, образованных указанными значениями.
В некоторых воплощениях добавка может характеризоваться значением гидрофильно-липофильного баланса ("HLB") менее приблизительно 4. В некоторых воплощениях значения HLB могут составлять более приблизительно 0 и менее приблизительно 4, от приблизительно 1 до приблизительно 3,5, от приблизительно 2 до приблизительно 3,3, или они могут находиться в любых диапазонах в пределах указанных значений, или представлять собой любое значение в пределах приведенных диапазонов. Принято считать, что при значениях HLB более 4, добавка начнет проявлять более гидрофильные свойства, аналогичные поверхностно-активному веществу, и тем самым уменьшит преимущество, обеспечиваемое высокогидрофобной добавкой. То есть, как упоминалось ранее, гидрофобная добавка может обеспечить благоприятный эффект в виде маскировки, что обеспечивает более "чистый" внешний вид одноразового абсорбирующего изделия, в котором применяется нетканое полотно согласно настоящему изобретению, после выброса жидкости.
В некоторых воплощениях добавка может характеризоваться показателем баланса IOB (неорганический показатель/органический показатель) более приблизительно 0 и менее приблизительно 0,4, от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,35, от приблизительно 0,2 до 0,33, включая при этом все значения, находящиеся в пределах этих диапазонов и любых диапазонов, образованных ими. Показатель баланса IOB раскрыт более подробно в публикации заявки ЕР 2517689.
Применимые добавки могут содержать производные жирных кислот, например, сложный эфир жирной кислоты; обычно, сложный эфир, образованный из спирта с двумя или более гидроксильными группами и из одной или более жирных кислот, содержащих от по меньшей мере 12 атомов углерода до 22 атомов углерода или по меньшей мере 14 атомов углерода, при этом в одном эфирном соединении могут присутствовать группы, полученные из различных жирных кислот (в настоящем документе именуются сложными эфирами жирных кислот).
Соединение в виде сложного эфира жирной кислоты может представлять собой сложный эфир спирта, содержащего две или более, или три или более функциональные гидроксильные группы на молекулу спирта, при этом каждая из гидроксильных групп формируют эфирную связь с жирными кислотами (как с жирными кислотами, так и с их смесями).
В одном из воплощений спирт может иметь три гидроксильные функциональные группы. Следует понимать, что в сложных эфирах жирной кислоты, имеющих более одной эфирной связи, таких как ди- или триглицериды, группа, полученная из жирной кислоты, может быть одинаковой, или они могут представлять собой группы, полученные из двух или даже трех различных жирных кислот. Следует понимать, что добавляемый компонент, не выходя за рамки настоящего изобретения, может содержать смесь из сложных моно-, ди- и/или триэфиров жирных кислот (т.е., из моно-, ди- и/или триглицеридных) сложных эфиров с группой, полученной из одной и той же жирной кислоты, на молекулу, и/или с группами, полученными из разных жирных кислот. Предпочтительные жирные кислоты по меньшей мере в одном воплощении могут находиться в диапазоне от С8 жирных кислот до С30 жирных кислот, или в другом воплощении - в диапазоне от С12 жирных кислот до С22 жирных кислот. Подходящие растительные жирные кислоты обычно включают ненасыщенные жирные кислоты. Жирная кислота может быть предпочтительно выбрана из группы, содержащей арахидиновую кислоту, стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту, миристиновую кислоту, тетрадеценовую кислоту, олеиновую кислоту, линолевую кислоту, линоленовую кислоту и арахидоновую кислоту. В другом дополнительном воплощении предпочтительной является по существу насыщенная жирная кислота, в частности, когда насыщение происходит в результате гидрогенизации предшественника жирной кислоты. Жирные кислоты могут находиться в диапазоне от С12 жирных кислот до С22 жирных кислот, как показано в формуле [1],
где каждый из R1' R2 и R3 характеризуется количеством атомов углерода в диапазоне от 11 до 21. По меньшей мере в одном другом воплощении жирные кислоты могут находиться в диапазоне от С16 жирных кислот до С20 жирных кислот.
По меньшей мере в одном дополнительном воплощении предпочтительной является по существу насыщенная жирная кислота, в частности, когда насыщение происходит в результате гидрогенизации предшественника жирной кислоты. По меньшей мере в одном дополнительном воплощении предпочтительными являются С18 жирные кислоты и стеариновая кислота. Одним из примеров жирных кислот, замещенных стеариновой кислотой, является [2-октадеканоилокси-1-(октадеканоилокси)этил]октадеканоат с регистрационным CAS-номером 555-43-1. Следует понимать, что предпочтительный триглицеридный сложный эфир имеет этерифицированный глицериновый остов, не содержащий неводородных заместителей.
В одном из воплощений одна или более добавок могут содержать моно- и/или диглицериридный сложный эфир, и/или триглицеридный сложный эфир, (с одной, двумя или тремя полученными из жирной кислоты группами). Следует понимать, что хотя в формуле [1] показан простой триглицерид, в котором все боковые жирные кислоты могут быть одинаковыми, другие воплощения могут включать смешанный триглицерид, в котором, не выходя за рамки настоящего изобретения, присутствуют две или даже три различные боковые жирные кислоты. Также следует понимать, что хотя триглицеридный сложный эфир, показанный в формуле [1], представляет собой композицию с одним триглицеридный сложным эфиром, триглицеридный сложный эфир, применяемый при приготовлении мастербатча, может включать множество триглицеридных сложных эфиров, содержащих различные боковые группы жирных кислот и/или одну или более производных жирных кислот, не выходя за рамки настоящего изобретения. Также следует понимать, что хотя триглицеридный сложный эфир, показанный в формуле [1], представляет собой мономер, триглицеридный сложный эфир, применяемый при приготовлении мастербатча, может включать полимеризованный триглицеридный сложный эфир, такой как полимеризованный насыщенный глицеридный сложный эфир, не выходя за рамки настоящего изобретения. Также следует понимать, что полимеризованный триглицеридный сложный эфир может содержать смесь полимеров, характеризующихся различными количествами мономерных звеньев, включенных в полимер. Например, полимеризованный триглицеридный сложный эфир может включать смесь сложных моноэфиров, сложных диэфиров и т.п.
Жирные кислоты, используемые для образования эфирных соединений, в целях настоящего изобретения включают производные жирных кислот. Сложный моноэфир жирной кислоты или, например, моноглицерид, содержит одну жирную кислоту, например, соединенную с глицерином; сложный диэфир жирной кислоты, или, например, диглицерид содержит две жирные кислоты, например, соединенные с глицерином; сложный триэфир жирной кислоты или, например, триглицерид, содержит три жирные кислоты, например, соединенные с глицерином. В одном из воплощений добавка может содержать по меньшей мере триглицеридный сложный эфир жирных кислот (т.е., одной и той же, или разных жирных кислот).
Следует понимать, что триглицеридный сложный эфир может иметь этерифицированный глицериновый остов, не имеющий неводородных заместителей на глицериновом остове; однако, указанный глицериновый остов также может содержать другие заместители.
В одном из воплощений глицериновый остов глицеринового сложного эфира может содержать только водород. Глицеридные сложные эфиры также могут содержать полимеризованные (например, три-) глицеридные сложные эфиры, например, полимеризованные насыщенные глицеридные сложные эфиры.
В сложных эфирах жирной кислоты, имеющих более одной эфирной связи, таких как ди- или триглицериды, группа, полученная из жирной кислоты, может быть одинаковой, или они могут представлять собой группы, полученные из двух или даже трех различных жирных кислот.
Добавка может содержать смесь из сложных моно-, ди- и/или триэфиров жирных кислот (т.е., из сложных моно-, ди- и/или триглицеридных) сложных эфиров с группой, полученной из одной и той же жирной кислоты на молекулу, и/или с группами, полученными из разных жирных кислот.
Жирные кислоты могут быть получены из растительных, животных и/или искусственных источников. Некоторые жирные кислоты могут находиться в диапазоне от С8 жирных кислот до С30 жирных кислот, или от С12 жирных кислот до С22 жирных кислот. Подходящие растительные жирные кислоты обычно включают ненасыщенные жирные кислоты, такие как олеиновая кислота, пальмитиновая кислота, линолевая кислота и линоленовая кислота. Жирная кислота может представлять собой арахидиновую, стеариновую, пальмитиновую, миристиновую, тетрадеценовую, олеиновую, линолевую, линоленовую и/или арахидоновую кислоты.
В другом воплощении может быть использована по существу насыщенная жирная кислота, в частности, когда насыщение происходит в результате гидрогенизации предшественника жирной кислоты. В одном из воплощений С18 жирная кислота или октадекановая кислота, или, чаще называемая стеариновой кислотой, может быть использована для образования эфирных связей в сложном эфире жирной кислоты согласно настоящему изобретению; стеариновая кислота может быть получена из животного жира и масел, а также из некоторых растительных масел. Стеариновая кислота также может быть приготовлена посредством гидрогенизации растительных масел, например, хлопкового масла. Сложный эфир жирной кислоты согласно настоящему изобретению может содержать жирные кислоты из смешанного гидрогенизированного растительного масла, например, из масла с регистрационным CAS-номером 68334-28-1.
По меньшей мере одна стеариновая кислота, по меньшей мере две или три стеариновых кислоты соединяют с глицерином для образования тристеарата глицерина для добавки согласно настоящему изобретению. В одном из воплощений добавка может содержать тристеарат глицерина (CAS-номер 555-43-1), также известный под такими названиями, как тристеарин или 1,2,3-триоктадеканоилглицерол. (В дальнейшем будет использоваться название тристеарат глицерина, и в случае сомнения, в качестве основного идентификатора должен рассматриваться CAS-номер).
В других воплощениях могут применяться добавки с химическими структурами, подобными тристеарату глицерина или тристеарину, такие как триацилглицерины (триглицериды), включающие, но не ограничивающиеся ими, тримиристин, трипальмитин, трилаурин, тримаргарин и воски, такие как дистеарин, а также смеси насыщенных и ненасыщенных глицеридов, такие как 1,3-дистеароил-2-олеоилглицерин (SOS). Неограничивающие примеры добавок, характеризующихся молекулярными и кристаллическими структурами, подобными тристеарину, включают алкилкетеновые димеры (AKD), неорганические и органические соли жирных кислот (также известных, как алкилкарбоновые кислоты), состоящие из алкильных звеньев, преимущественно насыщенных и содержащих от 12 до 22 атомов углерода. Неограничивающие примеры солей жирных кислот включают стеарат цинка, стеарат кальция, стеарат магния, стеарат титана, стеарат серебра, дистеарат и тристеарат алюминия, трипальмитат алюминия, тримиристат алюминия, трилаурат алюминия, сорбитантристеарат, сорбитантрипальмитат, сорбитантримиристат, сорбитантрилаурат и их комбинации, которые, предположительно, вследствие их проявления обеспечивают формирование хлопьевидных и фибриллярных ламеллярных структур на поверхностях.
В одном из воплощений сложный эфир жирной кислоты добавки может иметь усредненную молекулярную массу в диапазоне от 500 до 2000, от 650 до 1200 или от 750 до 1000, включая при этом все целочисленные приращения в пределах вышеприведенных диапазонов и любые диапазоны, образованные в них или ими.
Добавка может содержать очень мало, или не содержать атомов галогенов; например, добавка может содержать менее 5 вес. % атомов галогенов (по весу добавки), или менее 1 вес. %, или менее 0,1 вес. % по весу добавки; добавка может быть по существу свободной от галогенов.
В одном из воплощений добавка может представлять собой или может содержать жирный сложный эфир или тристеарат глицерина. В различных воплощениях фибриллы могут содержать, состоять из, или состоять по существу из (т.е., содержать от 51% до 100%, от 51% до 99%, от 60% до 99%, от 70% до 95%, от 75% до 95%, от 80% до 95%, включая при этом все приращения величиной 0,1% в пределах вышеприведенных диапазонов и все диапазоны, образованные в них или ими) добавки.
12
22
Неограничивающие примеры подходящих алкилэтоксилатов включают этоксилаты С-С жирных спиртов, характеризующиеся средней степенью этоксилирования от приблизительно 2 до приблизительно 30. Неограничивающие примеры подходящих низших спиртов, содержащих от приблизительно 1 до приблизительно 6 атомов углерода, включают этанол, изопропанол, бутандиол, 1,2,4-бутантриол, 1,2 гександиол, эфирпропанол и их смеси. Неограничивающие примеры подходящих гликолей с низкой молекулярной массой и полиолов включают этиленгликоль, полиэтиленгликоль (например, с молекулярной массой 200-600 г/моль), бутиленгликоль, пропиленгликоль, полипропиленгликоль (например, с молекулярной массой 425-2025 г/моль) и их смеси.
Мастербатч, добавляемый в композицию, из которой формуют волокна согласно настоящему изобретению, может представлять собой мастербатч, раскрытый в патенте US 8,026,188 (Mor).
В одном из воплощений фибриллы могут вырастать из волокон после формирования нетканой основы в условиях окружающей среды. Фибриллы можно заметить при использовании СЭМ по истечении приблизительно 6 часов после формирования нетканой основы в условиях окружающей среды. Рост фибрилл может прекращаться по истечении приблизительно 50 часов, 75 часов, 100 часов, 200 часов или 300 часов после формирования нетканой основы в условиях окружающей среды. В некоторых воплощениях рост фибрилл может продолжаться намного дольше 300 часов. Диапазон времени заметного роста фибрилл после формирования нетканой основы может представлять собой диапазон от 1 минуты до 300 часов, от 5 часов до 250 часов, от 6 часов до 200 часов, от 6 часов до 100 часов, от 6 часов до 24 часов, от 6 часов до 48 часов или от 6 часов до 72 часов в условиях окружающей среды, включая при этом все приращения величиной 1 минута в пределах вышеприведенных диапазонов и все диапазоны, образованные в них или ими. Время для обеспечения полного роста фибрилл после формирования нетканой основы может составлять, например, 12 часов, 24 часа, 48 часов, 60 часов, 72 часа, 100 часов или 200 часов в условиях окружающей среды. В некоторых воплощениях рост фибрилл может происходить практически сразу же после изготовления нетканого материала.
Типичная шкала размеров фибрилл или хлопьев или других поверхностных элементов, выступающих из поверхности вследствие проявления, может составлять от порядка нескольких нанометров до нескольких десятков микрометров. Например, средняя длина проявившихся на поверхности элементов может составлять от приблизительно 5 нанометров до приблизительно 50 микрометров, от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 30 микрометров или от приблизительно 500 нанометров до приблизительно 20 микрометров. Предпочтительная средняя ширина проявившихся на поверхности элементов может составлять от приблизительно 5 нанометров до приблизительно 50 микрометров, от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 20 микрометров или от приблизительно 500 нанометров до приблизительно 5 микрометров. Предпочтительная средняя толщина проявившихся на поверхности элементов составляет от приблизительно 5 нанометров до приблизительно 10 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 50 нанометров до приблизительно 5 микрометров и наиболее предпочтительно от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 1 микрометров. Предпочтительный средний гидравлический диаметр, вычисленный как 4*(площадь поперечного сечения)/(периметр поперечного сечения), проявившегося на поверхности элемента может составлять от приблизительно 5 нанометров до приблизительно 20 микрометров, от приблизительно 50 нанометров до приблизительно 10 микрометров или от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 1,5 микрометров. В одном из специфических воплощений средний гидравлический диаметр фибриллы может находиться в диапазоне от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 800 нанометров. Среднее разделение проявившихся на поверхности элементов может составлять от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 20 микрометров, от приблизительно 500 нанометров до приблизительно 10 микрометров или от приблизительно 500 нанометров до приблизительно 5 микрометров.
Нетканые основы согласно настоящему изобретению, имеющие по меньшей мере один слой, содержащий волокна, содержащие фибриллы, могут быть выполнены таким образом, чтобы они были мягче или жестче, или имели такую же мягкость, как у стандартных нетканых основ и/или они могут иметь более грубые, мягки или точно такие же тактильные свойства, по сравнению со стандартными неткаными основами. Мягкость, жесткость и/или тактильные свойства нетканых основ могут варьироваться, например, в зависимости от типа и количества жирных сложных эфиров, присутствующих в композиции, используемой для формования волокон, а также длины фибрилл. Мягкость, жесткость и/или текстура также могут варьироваться в зависимости от того, где в нетканой основе расположены указанные один или более слоев волокон, содержащих фибриллы.
В одном из воплощений фибриллы/капли могут иметь цвет, отличающийся от цвета волокон, из которых они вырастают. Другими словами, фибриллы могут иметь первый цвет, а волокна, из которых они растут, могут иметь второй цвет в областях волокон, где отсутствуют фибриллы. Первый цвет может отличаться от второго цвета (например, области волокон, где отсутствуют фибриллы, могут быть белыми, а фибриллы при этом могут быть голубыми, или же области волокон, где отсутствуют фибриллы, могут быть светло-голубыми, а фибриллы при этом могут быть темно-голубыми). Такое изменение цвета может быть реализовано посредством добавления окрашивающего средства, такого как пигмент или краситель в жирные сложные эфиры перед их добавлением в состав композиции, используемой для формования волокон. Когда добавка проявляется на волокнах, они могут отличаться по цвету от волокон, из которых они растут, таким образом обеспечивая контраст по цвету между фибриллами и волокнами, из которых они растут. В одном из воплощений первый нетканый слой, содержащий волокна, содержащие фибриллы, может менять цвет через некоторый период времени (например, период времени, на протяжении которого, или его части, растут фибриллы) вследствие контрастирования цвета фибрилл относительно волокон, из которых они растут. Различные слои волокон могут иметь фибриллы и/или волокна разных цветов в пределах одной и той же нетканой основы. В одном из воплощений краситель, добавленный в жирные сложные эфиры, может быть растворимым в моче, менструальных выделениях, жидких испражнениях, других жидкостях тела или других жидкостях (например, в воде). В различных воплощениях растворимый краситель в фибриллах может быть использован, например, в качестве индикатора намокания в абсорбирующем изделии.
2
2
2
В воплощениях, в которых гидрофобная добавка наносится после изготовления волокон, добавка может наноситься избирательно. Например, добавка может быть нанесена в первой области нетканого полотна, но при этом не нанесена во второй области. В другом примере, добавка может быть нанесена в виде специфических узоров с пустыми пространствами для улучшения отведения текучего вещества во второй нетканый слой. Добавка может быть нанесена с обеспечением базового веса от приблизительно 0,1 г/м до 10 г/м, предпочтительно менее 1 г/м. Добавка может быть смешана с другой добавкой для модификации свойств расплава или ингредиентами для местного нанесения, например в композиции лосьона. Добавка может наноситься равномерно по всему нетканому материалу или, альтернативно, она может наноситься в виде зон или слоев, или градиентов, например, преимущественно в центральной части верхнего листа. В воплощениях, в которых применяются двухкомпонентные волокна, добавка может присутствовать в одинаковом количестве в каждом из составляющих компонентов двухкомпонентного волокна, может присутствовать в различных количествах относительно составляющих компонентов двухкомпонентного волокна или же она может присутствовать в одном составляющем компоненте, но отсутствовать в другом составляющем компоненте двухкомпонентного волокна.
В воплощениях, в которых гидрофобная добавка применяется в качестве добавки для модификации свойств расплава, т.е., в качестве части мастербатча, она предпочтительно составляет от 0,5 вес. % до приблизительно 20 вес. %, предпочтительно менее 10 вес. % или любой диапазон в пределах указанных значений, или любое значением в пределах этих диапазонов.
Добавка может быть нанесена на волокна нетканого полотна любым подходящим способом. Некоторые примеры включают распыление, нанесение через щелевую головку или подобные способы. Другие подходящие гидрофобные добавки доступны от компании Techmer РМ, LLC.
Допускаются воплощения, в которых первый нетканый слой и/или второй нетканый слой в дополнение к добавке включают композиции. Некоторые примеры включают лосьоны, активные вещества для ухода за кожей, вещества, абсорбирующие или маскирующие запах, ароматизаторы, пигменты, красители, вещества, влияющие на коэффициент трения, противомикробные/антибактериальные агенты и подобные вещества или их комбинации.
Примеры
На фиг. 11 показан СЭМ-снимок полипропиленового волокна с добавкой в виде тристеарата глицерина, добавленной в волокна в виде мастербатча (8 вес. % Techmer РРМ 17000 High Load Hydrophobic). Мастербатч содержал приблизительно 60 вес. % полипропилена и приблизительно 40 вес. % тристеарата глицерина. Как показано, волокно 1191 содержит множество фибрилл 1192, протяженных от его поверхности.
На фиг. 12 показан СЭМ-снимок двухкомпонентного волокна 1291 из полиэтилена и полипропилена в конфигурации 30/70 оболочка/сердцевина, причем полиэтилен представляет собой оболочку. В волокна была добавлена добавка (тристеарат глицерина) в виде мастербатча (17% Techmer РРМ 17000 High Load Hydrophobic). Мастербатч содержал приблизительно 60 вес. % полиэтилена и приблизительно 40 вес. % тристеарата глицерина. Оболочка волокна содержала 17 вес. % мастербатча и 83 вес. % полиэтилена. Как показано, волокно 1291 содержит множество протяженных от него фибрилл 1292.
На фиг. 13 показан СЭМ-снимок двухкомпонентного волокна 1391 из полиэтилена и полипропилена в конфигурации 30/70 оболочка/сердцевина, причем полиэтилен представляет собой оболочку. В волокна была добавлена добавка (тристеарат глицерина) в виде мастербатча. Мастербатч содержал приблизительно 60 вес. % полиэтилена и приблизительно 40 вес. % тристеарата глицерина. Оболочка волокна содержала 30 вес. % мастербатча и 70 вес. % полиэтилена. Как показано, волокно 1391 содержит множество протяженных от него фибрилл 1392.
На фиг. 14 и 15 показано, что добавка может быть добавлена переменным образом применительно к различным компонентам волокна. На фиг. 14 показан СЭМ-снимок двухкомпонентного волокна 1491 из полипропилена/полиэтилена, в котором полипропилен и полиэтилен сконфигурированы бок-о-бок - полиэтилен 1491А и полипропилен 1491В. Добавка была добавлена в виде мастербатча с обеспечением переменного уровня добавления (Techmer РРМ17000 High Load Hydrophobic) - 10% мастербатча было добавлено к полипропиленовому компоненту и 5% точно такого же мастербатча было добавлено к полиэтиленовому компоненту.
На фиг. 15 показан СЭМ-снимок двухкомпонентного волокна 1591 из полипропилена/полиэтилена, в котором полипропилен и полиэтилен сконфигурированы бок-о-бок - полипропилен 1591А и полиэтилен 1591В, содержащий фибриллы 1592. Добавка была добавлена в виде мастербатча с обеспечением переменного уровня добавления (Techmer РРМ17000 High Load Hydrophobic) - 16% мастербатча было добавлено к полипропиленовому компоненту и 8% мастербатча было добавлено к полиэтиленовому компоненту. В некоторых случаях добавка может более интенсивно проявляться на одной стороне двухкомпонентного волокна 1591, чем на другой стороне.
На фиг. 16 показан СЭМ-снимок, на котором изображено множество волокон нетканого материала, причем добавка была нанесена после изготовления волокон. Как показано, добавка формирует множество капель/частиц 1692 на поверхности волокон.
На фиг. 17 и 18 показаны СЭМ-снимки, на которых изображены волокна, содержащие добавку для модификации свойств расплава. На фиг. 17 добавка проявилась на поверхности волокон с формированием пленки, а на фиг. 18 добавка проявилась на поверхности волокон с формированием комбинации пленка/фибриллы. На фиг. 17 показаны полипропиленовые волокна с 16 вес. % мастербатча (Techmer РРМ17000 High Load Hydrophobic).
На фиг. 18 волокна представляют собой двухкомпонентные волокна из полипропилена/полиэтилена в конфигурации бок-о-бок. Полипропилен содержит 16 вес. % мастербатча (Techmer РРМ 17000 High Load Hydrophobic), при этом полиэтиленовый компонент содержит 8 вес. % такого же мастербатча.
2
На фиг. 19А-19С показаны нетканые слои, содержащие волокна с гидрофобной добавкой для модификации свойств расплава; тем не менее, сама добавка для модификации свойств расплава не присутствует в форме фибрилл. На фиг. 19А волокна имеют толщину 2,6 денье на нить и содержат полипропилен/полипропилен в пропорции 60/40 в конфигурации бок-о-бок, с применением Lyondell Basell HP561R в первом компоненте и Lyondell Basell НР552 R во втором компоненте. Оба компонента дополнительно содержат 16% мастербатча Techmer РРМ 17000 High Load Hydrophobic, и 1% мастербатча TiO (MBWhite009). На фиг. 19А гидрофобная добавка для модификации свойств расплава создает сморщенную текстуру на поверхности волокон.
2
На фиг. 19В и 19С показан нетканый слой, содержащий волокна, имеющие толщину 2,0 денье и содержащие полипропилен/полипропилен в пропорции 60/40 в конфигурации бок-о-бок, с применением Lyondell Basell HP561R в первом компоненте и Lyondell Basell НР552 R во втором компоненте. Оба компонента дополнительно содержат 10% мастербатча Techmer РРМ 17000 High Load Hydrophobic, и 1% мастербатча TiO (MBWhite009). Как показано, меньшее количество гидрофобной добавки для модификации свойств расплава не обеспечивает такую же структуру поверхности, как показано в отношении фиг. 19А. Однако, некоторые морщинистые структуры заметны на фиг. 19В.
2
2
2
На фиг. 20А-20С показаны примеры нетканых полотен, содержащих нанесенную распылением гидрофобную добавку. Например, как показано на фиг. 20А, волокна 2091 нетканого полотна были посредством распыления покрыты тристеаратом глицерина 2092 с обеспечением базового веса приблизительно 5 г/м. Следует отметить, что после нанесения распылением остаются значительные непокрытые части волокон 2091. На фиг. 20 В волокна 2091 были посредством распыления покрыты тристеаратом глицерина 2092 с обеспечением базового веса приблизительно 10 г/м. На фиг. 20С волокна 2091 были посредством распыления покрыты тристеаратом глицерина 2092 с обеспечением базового веса приблизительно 20 г/м.
Ламинаты, содержащие примеры.
Было изготовлено всего четыре ламината, причем два ламината содержали вышеприведенные примеры. После суммарного выброса жидкости в количестве приблизительно 21 мл искусственных менструальных выделений для ламинатов были собраны данные касательно повторного намокания.
2
Ламинат 1 представлял собой нетканый материал спанбонд с плотностью 25 г/м из двухкомпонентных волокон. Нити имели толщину 2,5 денье на нить и содержали конфигурацию в виде оболочки/сердцевины в пропорции 50/50 из полиэтилена/полипропилена. Нижний слой представлял собой слой, как описанный применительно к Ламинату 2.
2
Ламинат 2 содержал верхний слой, описанный в отношении фиг. 12, и нижний слой, содержащий материал спанбонд из двухкомпонентных волокон с местным гидрофильным поверхностно-активным веществом. Плотность нижнего слоя составляла 28 г/м, толщина нитей 2,8 денье на нить, конфигурация - в виде оболочки/сердцевины в пропорции 50/50 из полиэтилена/полипропилена 50/50. Полотно было покрыто поверхностно-активным веществом Silastol РНР26 в количестве 0,4% вес. % от компании Schill & Seilacher, Германия.
2
Ламинат 3 аналогичен Ламинату 4, но не содержит добавки для модификации свойств расплава в верхнем слое. Ламинат 4 содержал верхний слой, описанный в отношении фиг. 19В и 19С, и нижний слой, содержащий материал спанбонд из извитых волокон с местным гидрофильным поверхностно-активным веществом. Нижний слой содержал волокна, имеющие толщину 2,6 денье на нить и содержащие полипропилен/полипропилен в пропорции 70/30 в конфигурации бок-о-бок, с применением Lyondell Basell HP561R в первом компоненте и Lyondell Basell НР552 R во втором компоненте. Оба компонента дополнительно содержат 1% мастербатча ТiO (MBWhite009). Нижний слой был покрыт поверхностно-активным веществом Silastol РНР26 в количестве 0,4% вес. % от компании Schill & Seilacher, Германия.
Ламинаты 2 и 4 получили более низкие оценки в плане повторного намокания, чем Ламинаты 1 и 3. Поскольку Ламинаты 2 и 4 содержали верхний нетканый слой, содержащий гидрофобную добавку для модификации свойств расплава, можно полагать, что гидрофобная добавка для модификации свойств расплава может обеспечить ламинаты благоприятным эффектом в отношении повторного намокания.
ИСПЫТАНИЯ
HLB (гидрофильно/липофилъный баланс)
Термины "HLB" или "значение HLB" поверхностно-активного вещества относятся к гидрофильно-липофильному балансу и означают показатель степени, в которой оно является гидрофильным или липофильным, определенный посредством вычисления значений для различных областей молекулы. Для неионных поверхностно-активных веществ HLB=20*Mb/M, где М - молекулярная масса всей молекулы, a Mb - молекулярная масса гидрофильной части молекулы. Значение HLB равное 0 соответствует абсолютно липофильной/гидрофобной молекуле, а значение равное 20 соответствует абсолютно гидрофильной/липофобной молекуле. Вышеприведенная информация отражает метод Гриффина для определения HLB, хорошо известный в данной области техники.
Испытание на плотность
2
2
2
Используют большой кусок нетканой основы площадью 9,00 см, т.е., шириной 1,0 см и длиной 9,0 см. Образец может быть вырезан из потребительского товара, например, салфетки или абсорбирующего изделия или их упаковочных материалов. Образец должен быть сухим и не содержать других материалов, таких как клей или пыль. Образцы выдерживают в условиях при температуре 23° по Цельсию (±2°С) и относительной влажности 50% (±5%) в течение 2 часов до достижения равновесного состояния. Массу вырезанной нетканой основы измеряют на весах с точностью до 0,0001 г. Полученное в результате значение массы делят на площадь образца для получения результата в граммах/м (г/м). Повторяют точно такую же процедуру по меньшей мере для 20 образцов 20 идентичных потребительских товаров или их упаковочных материалов. Если потребительский товар или его упаковочные материалы достаточно большие, то из каждого из них может быть получено более одного образца. Одним из примеров образца является часть верхнего листа абсорбирующего изделия. Если выполняется испытание на локальное изменение базового веса, те же самые образцы и данные используются для вычисления и регистрации среднего базового веса.
Испытание на определение физического диаметра и диаметра в денье
Диаметр волокон в образце нетканой основы определяют с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и программного обеспечения для анализа изображений. Выбирают увеличение от 500 до 10000 раз для обеспечения надлежащего увеличения волокон для проведения измерений. На образцы напыляют соединения на основе золота или палладия для предотвращения электрического заряда и вибраций волокон в электронном пучке. Используют ручную процедуру определения диаметров волокон. Используя мышь и курсор отыскивают край произвольно выбранного волокна и затем осуществляют измерение поперечно его ширине (т.е. перпендикулярно направлению волокна в данной точке) до другого края волокна. Для некруглых волокон площадь поперечного сечения измеряют с использованием программного обеспечения для анализа изображений. Затем вычисляют эффективный диаметр посредством вычисления диаметра, как если бы найденная площадь была бы кругом. Поверенный и откалиброванный инструмент анализа изображения обеспечивает определение размеров после увеличения с целью получения реальных значений в микрометрах (мкм). Таким образом хаотично выбирают несколько волокон в пределах образца нетканой основы с использованием СЭМ. По меньшей мере два образца отрезают от нетканой основы и испытывают таким образом. В общей сложности выполняют по меньшей мере 100 таких измерений и затем данные регистрируют для статистического анализа. Зарегистрированные данные используют для расчета усредненного (среднего) диаметра волокон, среднеквадратического отклонения диаметра волокон и медианного диаметра волокон. Другим полезным статистическим анализом является расчет количества волокон, характеризующихся параметром, находящимся ниже определенного верхнего предела. Для получения таких статистических данных программное обеспечение запрограммировано для подсчета того, сколько результатов диаметров волокон находится ниже верхнего предела, и данное число (деленное на общее количество данных и умноженное на 100%) выдается в процентах, как процентное количество, находящееся ниже верхнего предела, например, процентное количество волокон с диаметром менее 1 микрометра или, например, процентное количество волокон субмикронного диаметра.
При необходимости получения результатов в денье, производят следующие расчеты.
2
3
Диаметр волокна в денье = площадь поперечного сечения (в м) * плотность (в кг/м) * 9000 м * 1000 г/кг.
Для круглых волокон, площадь поперечного сечения определяется из уравнения:
2
A=π*(D/2).
3
Плотность полипропилена, например, может быть принята равной 910 кг/м.
Если известен диаметр волокна в денье, физический диаметр круглого волокна в метрах (или микрометрах) может быть найден в соответствии с этими соотношениями и наоборот. Мы указываем измеренный диаметр (в мкм) отдельного круглого волокна как D.
В случае волокон характеризующихся некруглыми поперечными сечениями значение диаметра волокна определяется как и приравнивается к гидравлическому диаметру, рассмотренному выше).
Удельная площадь поверхности
2
Удельную площадь поверхности нетканых основ согласно настоящему изобретению определяют на основании адсорбции газа криптона с использованием Micromeritic ASAP 2420 или эквивалентного прибора по методу постоянного давления насыщенного пара (Ро) (согласно стандарту ASTM D-6556-10), а также следуя принципам и расчетам Brunauer, Emmett и Teller на основании адсорбции газа Kr по методу БЭТ, включая автоматическую коррекцию дегазации и температуры. Следует отметить, что, исходя из рекомендаций согласно указанному методу, образцы не должны дегазироваться при 300 градусах по Цельсию, вместо этого они должны дегазироваться при комнатной температуре. Удельная площадь поверхности должна регистрироваться в м/г.
Получение образцов нетканых основ
Каждое измерение площади поверхности осуществляют применительно к образцу, представляющему собой 1 г нетканой основы согласно настоящему изобретению. Для того, чтобы получить 1 г материала, множество образцов может быть взято из одного или более абсорбирующих изделий, одной или более упаковок или одной или более салфеток, в зависимости от того, какой продукт из абсорбирующих изделий, упаковок или салфеток испытывают. Образцы влажных салфеток высушивают при 40°С в течение двух часов до состояния, в котором прекращается вытекание жидкости из образца при оказании на него легкого давления. Указанные образцы с помощью ножниц вырезают из абсорбирующих изделий, упаковок или салфеток (в зависимости от того, какой продукт из абсорбирующих изделий, упаковок или салфеток испытывают) в областях, не содержащих, или по существу не содержащих адгезивов. Затем образцы помещают в камеру анализа ультрафиолетовой флуоресценции для обнаружения присутствия адгезивов, поскольку адгезивы будут флуоресцировать при таком освещении. Также могут быть использованы и другие способы обнаружения адгезивов. Области образцов, на которых присутствуют адгезивы, отрезают от образцов таким образом, чтобы образцы не содержали адгезивов. Теперь образцы могут быть испытаны согласно методу испытания на удельную площадь поверхности фибрилл, описанному выше.
Испытание на измерение длины фибрилл
1) С использованием программного обеспечения, такого как Image J, измеряют количество пикселей в пределах длины условного обозначения на СЭМ-снимке нетканой основы с применением прямой линии (например, линии, имеющей длину и не имеющей толщины). Регистрируют длину линии и число микрометров, которым соответствует указанное условное обозначение.
2) Выбирают фибриллу и измеряют ее длину от свободного конца до конца, исходящего из волокна, которые наиболее четко визуализированы. Регистрируют длину линии.
3) Делят эту длину на длину условного обозначения в пикселях и затем умножают на длину условного обозначения в микрометрах для получения длины фибриллы в микрометрах.
Если фибриллы длинные и извилистые, тогда длину таких фибрилл определяют на основании линейных приращений.
Испытание на измерение ширины фибрилл
1) С использованием программного обеспечения, такого как Image J, измеряют количество пикселей в пределах длины условного обозначения на СЭМ-снимке нетканой основы с применением прямой линии (например, линии, имеющей длину и не имеющей толщины). Регистрируют длину линии и число микрометров, которым соответствует указанное условное обозначение.
2) Выбирают фибриллу и измеряют ее наиболее четко визуализированную ширину. Регистрируют длину линии.
3) Делят эту ширину на длину условного обозначения в пикселях и затем умножают на длину условного обозначения в микрометрах для получения ширины фибриллы в микрометрах.
Если фибриллы извилистые, тогда ширину таких фибрилл определяют на основании линейных приращений.
Испытание на измерение толщины фибрилл
1) С использованием программного обеспечения, такого как Image J, измеряют количество пикселей в пределах длины условного обозначения на СЭМ-снимке нетканой основы с применением прямой линии (например, линии, имеющей длину и не имеющей толщины). Регистрируют длину линии и число микрометров, которым соответствует указанное условное обозначение.
2) Выбирают фибриллу и измеряют ее наиболее четко визуализированную толщину. Регистрируют длину линии.
3) Делят эту толщину на длину условного обозначения в пикселях и затем умножают на длину условного обозначения в микрометрах для получения толщины фибриллы в микрометрах.
Если фибрилла имеет переменную толщину на протяжении ее ширины, тогда толщина такой фибриллы определяется, как среднечисловое значение измерений на протяжении ее ширины.
Испытание на измерение разделения фибрилл
1) С использованием программного обеспечения, такого как Image J, измеряют количество пикселей в пределах длины условного обозначения на СЭМ-снимке нетканой основы с применением прямой линии (например, линии, имеющей длину и не имеющей толщины). Регистрируют длину линии и число микрометров, которым соответствует указанное условное обозначение.
2) Выбирают фибриллу и измеряют расстояние до нее от одного из ближайших к ней визуализированных соседних элементов. Регистрируют длину линии.
3) Делят эту толщину на длину условного обозначения в пикселях и затем умножают на длину условного обозначения в микрометрах для получения толщины фибриллы в микрометрах.
Повторяют описанные выше этапы (2) и (3) для измерения расстояния до фибриллы от остальных ближайших к ней соседних элементов. Определяют среднечисловое значение измеренных расстояний для определения среднего расстояния разделения фибрилл.
Среднемассовый диаметр
Среднемассовый диаметр волокон вычисляют следующим образом:
среднемассовый диаметр,
где
предполагается, что волокна в образце круглые/цилиндрические,
i
того
d = измеренный диаметр i волокна в образце,
∂х = бесконечно малая продольная часть волокна, на которой измеряют его диаметр - одинакова для всех волокон в образце,
i
того
m = масса i волокна в образце,
n = число волокон в образце, диаметр которых измеряют,
ρ = плотность волокон в образце - одинакова для всех волокон в образце,
i
того
V = объем i волокна в образце.
Среднемассовый диаметр волокна должен регистрироваться в мкм.
Гравиметрическое испытание на потерю веса
Гравиметрическое испытание на потерю веса выполняют для определения количества жирного сложного эфира (например, GTS) в нетканой основе согласно настоящему изобретению. Помещают в ацетон один или более образцов нетканой основы, при этом наименьший размер образца составляет не более 1 мм, при соотношении 1 г нетканой основы на 100 г ацетона, с использованием системы на базе сосуда с обратным холодильником. Сначала образец взвешивают перед помещением в сосуд с обратным холодильником, а затем смесь образца с ацетоном нагревают до 60°С в течение 20 часов. Затем образец извлекают и высушивают на воздухе в течение 60 минут и определяют конечную массу образца. Уравнение для определения содержания в образце жирного сложного эфира в весовых процентах выглядит следующим образом:
Размеры и значения, раскрытые в данной заявке, не следует понимать как строго ограниченные указанными точными числовыми значениями. Наоборот, если не указано иначе, каждый такой размер следует подразумевать и как указанное значение, и как функционально эквивалентный диапазон, охватывающий данное значение. Например, размер, указанный как "40 мм", следует понимать, как "приблизительно 40 мм".
Каждый документ, упомянутый в настоящем описании, в том числе любая перекрестная ссылка или родственные патент или заявка, настоящим в полном объеме включены в данное описание посредством ссылки, за исключением четко указанных исключений или иных ограничений. Цитирование любого документа не является допущением того, что он является прототипом любого раскрытого или заявленного в настоящем описании изобретения, или того, что он сам, или в комбинации с другим источником или источниками, дает пояснения, предположения или раскрывает любое из этих изобретений. Также, в том случае, если любое значение или определение какого-либо термина в данном документе противоречит любому значению или определению такого же термина в документе, включенном по ссылке, значение или определение, присвоенное такому термину в данном документе, должно иметь главенствующее значение.
Хотя были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что могут быть выполнены различные другие изменения и модификации без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Таким образом, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации, входящие в объем настоящего изобретения.