НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ ФОРМОВАННЫЕ, МЯГКИЕ И ТЕКСТУРИРОВАННЫЕ НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
NON-WOVEN MATERIALS AND ABSORBENT PRODUCTS CONTAINING MOLDED, SOFT AND TEXTURED NON-WOVEN MATERIALS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится к абсорбирующим изделиям, содержащим формованные, мягкие и текстурированные нетканые материалы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Абсорбирующие изделия используются для удержания и впитывания физиологических выделений (т.е. мочи, продуктов кишечной перистальтики и менструальных выделений) у младенцев, детей и взрослых. Абсорбирующие изделия могут включать в себя, без ограничений, подгузники, трусы, продукты для страдающих недержанием взрослых, продукты женской гигиены и гигроскопические прокладки. Различные компоненты этих абсорбирующих изделий содержат нетканые материалы. Два приведенных в качестве примера компонента, содержащих нетканые материалы, представляют собой внешний покровный нетканый материал и верхний слой. Потребители хотят, чтобы эти два компонента, составляющие соответственно по меньшей мере участки обращенной к одежде поверхности и обращенной к пользователю поверхности абсорбирующего изделия, обладали определенным внешним видом и мягкостью на ощупь, сохраняя при этом превосходные характеристики. Превосходные характеристики верхнего слоя могут представлять собой мягкое ощущение на ощупь, при этом имея текстуру для обеспечения надлежащего обращения с физиологическими выделениями, воздухопроницаемости, а также сухости кожи. Превосходные характеристики внешнего покровного нетканого материала могут представлять собой эстетически приятную текстуру, передающую ощущение мягкости и нежности, и в то же время мягкую на ощупь при прикосновении. Текстура и мягкость являются важными характеристиками, которые потребители ожидают от этих двух компонентов. Однако, как правило, чем более текстурирован нетканый материал, тем менее мягким он является и наоборот. Таким образом, необходимо улучшить нетканые материалы.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем описании предложены абсорбирующие изделия, содержащие формованные, мягкие и текстурированные нетканые материалы, которые устраняют несоответствие между текстурой и мягкостью. Как правило, чем более текстурирован нетканый материал, тем менее мягким он является. Аналогично более мягкие нетканые материалы имеют, как правило, очень низкую текстуру (если таковая вообще имеется). В настоящем описании предложено решение этой проблемы за счет предоставления абсорбирующих изделий, содержащих нетканые материалы с высокой мягкостью и высокой текстурой. В настоящем описании дополнительно предложено решение, которое устраняет несоответствие между высокой мягкостью и высокой текстурой, одновременно обеспечивая некоторые улучшения в обращении с текучими средами, включая быстрое протекание физиологических выделений и повышенную сухость кожи и верхнего слоя. Как правило, нетканые материалы по настоящему описанию могут составлять по меньшей мере участок обращенной к пользователю поверхности (например, верхнего слоя) и по меньшей мере участок обращенной к одежде поверхности (например, внешнего покровного нетканого материала). Мягкость, текстуру (т.е. гладкость) и/или жесткость можно измерить при помощью анализатора мягкости ткани Emtec в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec. Мягкость на ощупь измеряют как TS7. Текстуру/гладкость измеряют как TS750. Жесткость измеряют как D.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Указанные и другие особенности и преимущества настоящего изобретения, а также способы их осуществления будут очевидны, а суть изобретения станет более понятной после ознакомления с последующим описанием приведенных в качестве примера вариантов осуществления изобретения совместно с сопроводительными графическими материалами:
На Фиг. 1 представлена фотография приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 2 представлена фотография приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 3 представлена фотография приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении участка нетканого материала в соответствии с настоящим описанием, выполненном по линии 4–4, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 5A представлено схематичное изображение, иллюстрирующее вид в поперечном сечении нити, изготовленной с использованием первичного компонента А и вторичного компонента В, расположенных рядом друг с другом.
На Фиг. 5B представлено схематичное изображение, иллюстрирующее вид в поперечном сечении нити, изготовленной с использованием первичного компонента А и вторичного компонента В, расположенных эксцентричным образом в оболочке/сердцевине.
На Фиг. 5C представлено схематичное изображение, иллюстрирующее вид в поперечном сечении нити, изготовленной с использованием первичного компонента А и вторичного компонента В, расположенных концентрическим образом в оболочке/сердцевине.
На Фиг. 6 представлен вид в перспективе фотографии трехслойного двухкомпонентного волокна.
На Фиг. 7 представлено схематичное изображение приведенного в качестве примера устройства для изготовления нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 8 представлена деталь части устройства, показанного на Фиг. 7, для соединения участка материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 9 представлена дополнительная деталь части устройства для соединения участка материала в соответствии с настоящим описанием, взятая из детали, показанной на Фиг. 9 и Фиг. 8.
На Фиг. 10 представлена деталь части устройства для необязательного дополнительного соединения участка нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 11 представлена фотография приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 12 представлена фотография части формирующего ленточного конвейера, используемого для формирования нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 13 представлен вид в поперечном сечении части формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 12.
На Фиг. 14 представлено изображение части маски, используемой по меньшей мере частично для создания формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 12.
На Фиг. 15 представлено изображение части маски, используемой по меньшей мере частично для создания формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 16.
На Фиг. 16 представлена фотография части формирующего ленточного конвейера, используемого для формирования нетканого материала в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 17 представлено изображение части маски, используемой по меньшей мере частично для создания формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 18.
На Фиг. 18 представлена фотография части формирующего ленточного конвейера, используемого для формирования нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 19 представлена фотография части формирующего ленточного конвейера, используемого для формирования нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 20 представлено изображение маски, используемой по меньшей мере частично для создания формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 19.
На Фиг. 21 представлена фотография нетканого материала в соответствии с настоящим изобретением, изготавливаемого на формирующем ленточном конвейере, показанном на Фиг. 19.
На Фиг. 22 представлен схематичный вид в перспективе формирующего ленточного конвейера в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 23 представлен вид в горизонтальной проекции нетканой подложки, включающей нетканые материалы в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 24 представлен вид в горизонтальной проекции нетканой подложки, включающей нетканые материалы в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 25 представлена фотография приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 26 представлена фотография вида в поперечном сечении приведенного в качестве примера нетканого материала, показанного на Фиг. 25.
НА Фиг. 27 на снимке микро-КТ представлен вид в перспективе приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
НА Фиг. 28 на снимке микро-КТ представлен вид в перспективе приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 29 на снимке микро-КТ представлен вид в перспективе приведенного в качестве примера нетканого материала, показанного на Фиг. 27 и 28.
На Фиг. 30 на снимке микро-КТ представлен вид в горизонтальной проекции приведенного в качестве примера нетканого материала, показанного на Фиг. 27 и 28.
На Фиг. 31 показано графическое изображение различных преимуществ нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 32 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 33 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 34 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 35 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 36 представлена фотография вида в поперечном сечении приведенного в качестве примера нетканого материала, показанного на Фиг. 36 и 35.
На Фиг. 37 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 38 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 39 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 40 представлена фотография участка приведенного в качестве примера нетканого материала в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 41 на снимке микро-КТ представлен вид в горизонтальной проекции приведенного в качестве примера нетканого материала, показанного на Фиг. 27 и 28, после того, как его подвергали дополнительной обработке.
На Фиг. 42 показано графическое изображение различных преимуществ нетканых материалов, показанных на Фиг. 41.
На Фиг. 43 представлена иллюстрация приведенной в качестве примера страницы, содержащей множество абсорбирующих изделий.
На Фиг. 44 представлен вид спереди в перспективе абсорбирующего изделия, содержащего один или более нетканых материалов.
На Фиг. 45 представлен вид сзади в перспективе абсорбирующего изделия, показанного на Фиг. 44.
На Фиг. 46–48 представлены приведенные в качестве примера узоры нетканых верхних слоев в соответствии с настоящим описанием.
На Фиг. 49–50 представлены приведенные в качестве примера узоры внешних покровных нетканых материалов в соответствии с настоящим описанием.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Для более полного понимания конструкции, принципов работы, технологии производства и использования двухсторонних и изменяемых абсорбирующих изделий, описанных в настоящем документе, ниже приведено описание некоторых не имеющих ограничительного характера вариантов осуществления настоящего изобретения. Один или более примеров таких не имеющих ограничительного характера форм изображены в сопроводительных графических материалах. Специалистам в данной области будет понятно, что двухсторонние и изменяемые абсорбирующие изделия, описанные в настоящем документе и проиллюстрированные сопроводительными чертежами, представляют собой не имеющие ограничительного характера примеры осуществления и что объем различных не имеющих ограничительного характера примеров осуществления настоящего изобретения определяется только формулой изобретения. Особенности, показанные или описанные в связи с одной не имеющей ограничительного характера формой, можно комбинировать с особенностями других не имеющих ограничительного характера форм. Предполагается, что такие модификации и изменения включены в объем настоящего описания.
В настоящем описании предлагаются формованные, мягкие и текстурированные нетканые материалы, непосредственно сформированные на формирующем ленточном конвейере с использованием непрерывных скрепленных прядением нитей в рамках одного процесса формования. Нетканый материал по настоящему описанию может принимать форму, соответствующую форме формирующего ленточного конвейера. Нетканые материалы по настоящему описанию устраняют несоответствие между мягкостью и текстурой и обеспечивают высокую текстуру, обеспечивая при этом высокую мягкость.
Фотографии репрезентативных примеров формованных нетканых материалов 10 показаны на Фиг. 1–3. Формованные нетканые материалы можно использовать, например, в качестве верхних слоев и/или внешних покровных нетканых материалов. Формованные нетканые материалы также можно использовать в качестве других нетканых компонентов абсорбирующих изделий или других потребительских продуктов, таких как, например, очищающие и пылевые продукты и медицинские халаты.
Формованный нетканый материал 10 может представлять собой нетканую подложку, скрепленную прядением, которая имеет первую поверхность 12 и вторую поверхность 14. На Фиг. 1–3 вторая поверхность 14 обращена стороной для просмотра и противоположна первой поверхности 12, которую не видно на Фиг. 1–3, но она показана на Фиг. 4. Термин «поверхность» используется в широком смысле в качестве ссылки на две стороны полотна для описательных целей и не предназначен для заключения о какой-либо необходимой ровности или гладкости. Хотя формованный нетканый материал 10 является мягким и гибким, он будет описан в уплощенном состоянии в контексте одной или более плоскостей X–Y, параллельных уплощенному состоянию, которые при этом соответствуют в технологии изготовления полотна плоскости поперечного направления в машине (CD) и направления обработки (MD) соответственно, как показано на Фиг. 1–3. Длина (L) в MD и ширина (W) в CD определяют общую площадь A для нетканого материала 10. Как показано на Фиг. 4, которая представляет собой вид в поперечном сечении участка нетканого материала 10, показанного на Фиг. 1 для описательных целей, описаны трехмерные элементы формованного нетканого материала как проходящего наружу в направлении Z от плоскости X–Y первой поверхности 16 (см. Фиг. 4). Максимальный размер трехмерных элементов в направлении Z может определять максимальное расстояние между плоскостью первой поверхности 16 и плоскостью X–Y второй поверхности 18, причем это расстояние можно измерить как средний размер AC нетканого материала 10. Средний размер можно определить с помощью оптических бесконтактных средств или можно определить с помощью приборов, включая находящиеся на расстоянии друг от друга плоские пластины, которые измеряют размер нетканого материала, размещенного между ними под заданным давлением. Необязательно, чтобы все трехмерные элементы имели одинаковый максимальный размер в направлении Z, однако множество трехмерных элементов может иметь по существу одинаковый максимальный размер в направлении Z, определяемый процессом укладки волокон и свойствами описанного ниже формирующего ленточного конвейера.
Нетканые материалы, показанные на Фиг. 1–4, а также другие материалы, описанные в настоящем документе, являются проницаемыми для текучей среды. Весь нетканый материал может считаться проницаемым для текучей среды. Проницаемыми для текучей среды могут быть области или зоны (которые описаны ниже). Под «проницаемым для текучей среды» в настоящем документе применительно к нетканому материалу понимается, что нетканый материал имеет по меньшей мере одну зону, пропускающую жидкость в условиях эксплуатации потребительского продукта. Например, при использовании в качестве верхнего слоя в одноразовом подгузнике нетканый материал может иметь по меньшей мере одну зону, в которой уровень проницаемости для текучей среды позволяет моче проходить к нижележащей абсорбирующей сердцевине. В настоящем документе под «проницаемым для текучей среды» применительно к области понимается, что область имеет пористую структуру, обеспечивающую пропускание жидкости.
Как показано на Фиг. 1–4, нетканый материал 10 может иметь регулярный, повторяющийся узор множества дискретных, распознаваемых различных трехмерных элементов, включая первый трехмерный элемент 20, второй трехмерный элемент 22 и третий трехмерный элемент 24, как показано на Фиг. 2 и 3. Например, на ФИГ. 1 сердцевидный первый трехмерный элемент 20 распознаваемо отличается от более мелкого второго трехмерного элемента 22, который обычно имеет треугольную форму. Распознаваемые различия могут быть визуальными, такими как распознаваемые разные размеры и/или формы.
Трехмерные элементы нетканого материала 10 можно образовать путем укладки, например кардования, воздушной укладки, прядения из раствора или прядения из расплава волокон, непосредственно на формирующем ленточном конвейере, имеющем узор соответствующих трехмерных элементов. В некотором смысле нетканый материал 10 формуют методом литья на формирующем ленточном конвейере, который определяет формы трехмерных элементов материала 10. Однако, важно, что, как описано в настоящем документе, с помощью устройства и способа по настоящему изобретению производят такой нетканый материал 10, который помимо принятия формы формирующего ленточного конвейера благодаря характеристикам формирующего ленточного конвейера и устройства для формирования ткани получает полезные свойства для применения в абсорбирующих изделиях, предметах одежды, медицинских изделиях и средствах для очистки. В частности, из-за особенностей формирующего ленточного конвейера и других элементов устройства, как описано ниже, трехмерные элементы нетканого материала 10 имеют интенсивные свойства, которые могут отличаться между первой и второй областью в пределах микрозоны (более подробно описано ниже) или между элементами, чтобы обеспечивались полезные свойства нетканого материала 10 при использовании в изделиях для личной гигиены, предметах одежды, медицинских изделиях и средствах для очистки. Например, первый трехмерный элемент 20 может иметь основную массу или плотность, которые отличаются от основной массы или плотности второго трехмерного элемента 22, и они оба могут иметь основную массу или плотность, которые отличаются от основной массы или плотности третьего трехмерного элемента 24, обеспечивая полезные эстетические и функциональные свойства, связанные с накоплением, распределением и/или поглощением текучей среды в подгузниках или гигиенических прокладках.
Считается, что различие в интенсивных свойствах между различными трехмерными элементами нетканого материала 10 обусловлено распределением и уплотнением волокон, которые возникают в результате применения устройства и способа, описанных в настоящем документе. Распределение волокон происходит во время процесса укладки волокон, в отличие, например, от следующего за изготовлением процесса, такого как процессы тиснения. Поскольку волокна могут свободно перемещаться во время процесса, такого как процесс прядения из расплава, при движении, определяемом характером элементов и проницаемостью для воздуха формирующего ленточного конвейера и другими параметрами обработки, считается, что волокна являются более стабильными и окончательно формируются в нетканом материале 10.
Как можно видеть на Фиг. 1–3 и как понятно из описания, представленного в настоящем документе, различные трехмерные элементы могут быть связаны визуально различимыми областями (по отношению к внутренней части трехмерного элемента), которые могут иметь форму замкнутой фигуры (например, форму сердца, показанную на Фиг. 1 и 3, и ромбовидную форму, показанную на Фиг. 2 и 3). Замкнутая фигура может быть криволинейной замкнутой фигурой, такой как форма сердца, показанная на Фиг. 1 и 3. Контурные визуально различимые области могут представлять собой области нетканого материала 10, которые ближе всего расположены смежно в направлении Z к первой поверхности 12, такие как области 21, как показано на Фиг. 4, которые могут по меньшей мере частично находиться в первой плоскости 16, когда она находится в уплощенном состоянии, или на ней. Например, как показано на Фиг. 1, первый трехмерный элемент 20 имеет форму сердца, и, как указано в качестве одного приведенного в качестве примера первого трехмерного элемента 20А, определяется криволинейным замкнутым элементом в форме сердца. Криволинейный элемент можно понимать как линейный элемент, имеющий в любой точке своей длины тангенциальный вектор V, причем замкнутая форма является такой, что тангенциальный вектор V имеет как MD, так и CD компоненты, которые изменяют значения более чем на 50% длины линейного элемента замкнутой фигуры. Конечно, фигура не должна быть полностью замкнута на 100%, но линейный элемент может иметь разрывы, которые не отвлекают от общего впечатления замкнутой фигуры. Как описано ниже в контексте формирующего ленточного конвейера, визуально различимый контурный криволинейный замкнутый элемент в форме сердца образуют с помощью соответствующего замкнутого выступающего элемента в форме сердца на формирующем ленточном конвейере, чтобы сделать замкнутую фигуру сердца на материале 10. В повторяющемся узоре отдельные формы (в случае первого трехмерного элемента, показанного на Фиг. 1, форма сердца) могут создавать эстетически приятные мягкие пушистые элементы по общей площади ОА второй поверхности 14 материала 10. В случае, когда подразумевается, что нетканый материал 10 используется в качестве верхнего слоя для подгузника или гигиенической прокладки, вторая поверхность 14 нетканого материала 10 может быть обращена к пользователю для обеспечения превосходных эстетических и эксплуатационных преимуществ, связанных с мягкостью, сопротивлением при сжатии и поглощением текучей среды.
В настоящем описании возможно использование процесса прядения волокна из расплава. При прядении волокна из расплава нет потери массы в экструдате. Прядение волокна из расплава отличается от другого способа прядения, например мокрого или сухого прядения из раствора, где растворитель удаляется путем улетучивания или диффузии из экструдата, что приводит к потере массы.
Прядение волокна из расплава может происходить при температуре от около 150°C до около 280°C или от около 190°C до около 230°C. Скорость прядения волокна может составлять более 100 метров/минуту, и может составлять от около 1000 метров/минуту до около 10000 метров/минуту, и может составлять от около 2000 метров/минуту до около 7000 метров/минуту, и может составлять от около 2500 метров/минуту до около 5000 метров/минуту. Скорость прядения может влиять на хрупкость формованного волокна, и, как правило, чем выше скорость прядения, тем меньше хрупкость волокна. Непрерывные волокна можно получать с помощью способов скрепления прядением или способов аэродинамического распыления расплава.
Нетканый материал 10 по настоящему описанию может содержать непрерывные многокомпонентные полимерные нити, содержащие первичный полимерный компонент и вторичный полимерный компонент. Нити могут быть непрерывными двухкомпонентными нитями, содержащими первичный полимерный компонент А и вторичный полимерный компонент В. Двухкомпонентные нити имеют поперечное сечение, длину и периферийную поверхность. Компоненты А и В могут быть расположены в по существу различных зонах по поперечному сечению двухкомпонентных нитей и могут непрерывно проходить вдоль длины двухкомпонентных нитей. Вторичный компонент В составляет по меньшей мере часть периферийной поверхности двухкомпонентных нитей непрерывно вдоль длины двухкомпонентных нитей. Полимерные компоненты A и B можно спрясти из расплава в многокомпонентные волокна на обычном оборудовании для прядения из расплава. Оборудование будет выбрано на основе желаемой конфигурации многокомпонентного волокна. Коммерчески доступное оборудование для прядения из расплава можно приобрести в компании Hills, Inc., расположенной в г. Мельбурн, штат Флорида. Температура для прядения находится в диапазоне от около 180°C до около 230°C. Двухкомпонентные нити, скрепленные прядением, могут иметь средний диаметр от около 6 мкм до около 40 мкм или от около 12 мкм до около 40 мкм.
Компоненты A и B могут быть расположены либо рядом друг с другом, как показано на Фиг. 5А, или эксцентричным образом в оболочке/сердцевине, как показано на Фиг. 5В, для получения нитей, которые имеют естественную спиральную извитость. Альтернативно компоненты A и B могут быть расположены концентричным образом в оболочке/сердцевине, как показано на Фиг. 5C. Кроме того, компоненты A и B могут быть расположены в многослойной оболочке/сердцевине, как показано на Фиг. 6. Другие многокомпонентные нити можно получать с использованием композиций и способов по настоящему описанию. Двухкомпонентные и многокомпонентные нити могут быть сегментированы в виде конфигурации пирога, ленты, островов в море или любой их комбинации. Оболочка может быть непрерывной или прерывистой вокруг сердечника. Волокна по настоящему описанию могут иметь разные геометрические конфигурации, которые включают в себя круглые, эллиптические, звездообразные, прямоугольные и другие различные эксцентричности.
Способы экструдирования многокомпонентных полимерных нитей в такие расположения, как правило, известны специалистам в данной области техники.
Широкое разнообразие полимеров подходит для осуществления настоящего описания, включая полиолефины (такие как полиэтилен, полипропилен и полибутилен), полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, эластомерные материалы и т.п. Примеры полимерных материалов, которые могут быть спрядены в нити, могут включать природные полимеры.
Первичный компонент А и вторичный компонент В могут быть выбраны таким образом, чтобы полученная двухкомпонентная нить обеспечивала улучшенное нетканое соединение и мягкость подложки. Первичный полимерный компонент А может иметь температуру плавления ниже температуры плавления вторичного полимерного компонента В.
Первичный полимерный компонент А может содержать полиэтилен или статистический сополимер пропилена и этилена. Вторичный полимерный компонент В может содержать полипропилен или статистический сополимер пропилена и этилена. Полиэтилены включают в себя линейный полиэтилен низкой плотности и полиэтилен высокой плотности. Кроме того, вторичный полимерный компонент В может содержать добавки для усиления естественной спиральной извитости нитей, снижения температуры соединения нитей и повышения стойкости к истиранию, прочности и мягкости полученного материала.
В качестве недорогих наполнителей или вспомогательных веществ, используемых в производственном процессе, например, можно добавлять неорганические наполнители, такие как оксиды магния, алюминия, кремния и титана.
Нити по настоящему изобретению также могут содержать добавку, улучшающую скольжение, в количестве, достаточном для придания волокну желаемой тактильной обратной связи. В настоящем документе термин «добавка, улучшающая скольжение» или «скользящее вещество» означает наружную смазку. Скользящее вещество при смешивании в расплаве со смолой постепенно выделяется или мигрирует на поверхность во время охлаждения или после изготовления, тем самым образуя однородное, невидимо тонкое покрытие, что обеспечивает постоянные смазывающие эффекты. Скользящее вещество может представлять собой быстродействующее скользящее вещество, способствующее быстрому цветению.
Во время изготовления или после обработки или в ходе обоих процессов нетканые материалы по настоящему описанию можно обрабатывать поверхностно-активными веществами или другими веществами, чтобы либо гидрофилизировать полотно, либо сделать его гидрофобным. Например, нетканые материалы, используемые для верхнего слоя, можно обрабатывать гидрофилизирующим материалом или поверхностно-активным веществом, чтобы сделать их проницаемыми для телесных выделений, например мочи. Для других абсорбирующих изделий верхний слой может оставаться в своем естественном гидрофобном состоянии или стать еще более гидрофобным путем добавления гидрофобизирующего материала или поверхностно-активного вещества.
Подходящие материалы для получения многокомпонентных нитей материала по настоящему описанию могут включать в себя полипропилен PP3155, получаемый от Exxon Mobil Corporation, и полипропилен PP3854, получаемый от Exxon Mobil Corporation.
В случае, когда полипропилен представляет собой компонент A, а вторая полипропиленовая композиция представляет собой компонент B, расположенные рядом друг с другом двухкомпонентные нити могут содержать от около 5 мас.% до около 95 мас.% полипропилена и от около 95 мас.% до около 5 мас.% другой полипропиленовой композиции. Нити могут содержать от около 30 мас.% до около 70 мас.% полиэтилена и от около 70 мас.% до около 30 мас.% каждого компонента.
Как показано на Фиг. 7, описан образец технологической линии 30 для получения материала 10 по настоящему описанию. Технологическая линия 30 выполнена с возможностью получения ткани из двухкомпонентных непрерывных нитей, но следует понимать, что настоящее описание охватывает нетканые материалы, изготовленные из однокомпонентных или многокомпонентных нитей, имеющих более двух компонентов. Двухкомпонентные нити могут быть трехслойными.
Технологическая линия 30 содержит пару экструдеров 32 и 34, приводимых в действие приводами 31 и 33 экструдеров соответственно для отдельной экструзии первичного полимерного компонента А и вторичного полимерного компонента В. Полимерный компонент А подается в соответствующий экструдер 32 из первого бункера 36, а полимерный компонент В подается в соответствующий экструдер 34 из второго бункера 38. Полимерные компоненты A и B могут подаваться из экструдеров 32 и 34 через соответствующие полимерные трубопроводы 40 и 42 в фильтры 44 и 45 и расплавные насосы 46 и 47, которые накачивают полимер в фильерный комплект 48. Прядильные механизмы для экструдирующих двухкомпонентных нитей, как правило, известны специалистам в данной области техники и, таким образом, подробно не описаны в настоящем документе.
Как правило, фильерный комплект 48 содержит корпус, который содержит множество пластин, уложенных одна поверх другой с узорами отверстий, выполненных с возможностью создания путей протока для направления полимерных компонентов А и В отдельно через прядильный механизм. Фильерный комплект 48 имеет отверстия, расположенные в одном или более рядах. Отверстия прядильных механизмов образуют проходящую вниз занавеску нитей, когда полимеры экструдируют через прядильные механизмы. Для целей настоящего описания прядильные механизмы могут быть расположены так, чтобы образовывать оболочку/сердцевину или расположенные рядом друг с другом двухкомпонентные нити, показанные на Фиг. 5А, 5В и 5С, а также некруглые волокна, такие как трехслойные волокна, как показано на Фиг. 6. Кроме того, волокна могут быть однокомпонентными, содержащими один полимерный компонент, такой как полипропилен.
Технологическая линия 30 также содержит вентилятор 50 для охлаждения, расположенный смежно с занавеской нитей, выходящих из прядильного механизма. Воздух из вентилятора 50 для охлаждения охлаждает нити, выходящие из прядильного механизма. Охлаждающий воздух может быть направлен с одной стороны занавески нитей или с обеих сторон занавески нитей.
Аттенюатор 52 расположен ниже прядильного механизма и принимает охлажденные нити. Как правило, известны устройства образования волокон или аспираторы для применения в качестве аттенюаторов при применении с полимерами для прядения из расплава. Подходящие устройства образования волокон для применения в технологическом процессе настоящего описания включают в себя линейный волоконный аттенюатор типа, показанного в патенте США № 3,802,817, и эдуктивные пистолеты типа, показанного в патенте США № 3,692,618 и патенте США № 3,423,266.
Как правило, аттенюатор 52 содержит удлиненный вертикальный проход, через который нити протягиваются подаваемым воздухом, поступающим со стороны прохода и протекающим вниз через проход. Сформованный бесконечный по меньшей мере частично перфорированный формирующий ленточный конвейер 60 расположен ниже аттенюатора 52 и принимает непрерывные нити из выпускного отверстия аттенюатора 52. Формирующий ленточный конвейер 60 представляет собой ленту и перемещается вокруг направляющих валиков 62. Вакуум 64, расположенный под формирующим ленточным конвейером 60, на котором расположены нити, вытягивает нити против поверхности формования. Хотя формирующий ленточный конвейер 60 показан в виде ленты на Фиг. 8, следует понимать, что формирующий ленточный конвейер также может быть представлен в других формах, таких как барабан. Ниже приведена подробная информация о конкретных формирующих ленточных конвейерах.
При работе технологической линии 30 бункеры 36 и 38 заполняются соответствующими полимерными компонентами А и В. Полимерные компоненты А и В расплавляются и экструдируются соответствующими экструдерами 32 и 34 через полимерные трубопроводы 40 и 42, а также фильерный комплект 48. Хотя температуры расплавленных полимеров варьируются в зависимости от используемых полимеров, когда полиэтилены используются в качестве первичного компонента А и вторичного компонента В соответственно, температуры полимеров могут находиться в диапазоне от около 190°С до около 240С.
Поскольку экструдированные нити проходят ниже прядильного механизма, поток воздуха из вентилятора 50 для охлаждения по меньшей мере частично охлаждает нити, а для определенных нитей вызывает кристаллизацию расплавленных нитей. Поток охлаждающего воздуха может проходить в направлении, по существу перпендикулярному длине нитей, при температуре от около 0°С до около 35°С и скорости от около 30 м (100 футов) в минуту до около 122 м (400 футов) в минуту. Нити можно охлаждать в достаточной степени до того, как они будут собраны на формирующем ленточном конвейере 60, так что нити могут быть расположены принудительным потоком воздуха, проходящим через нити и формирующую поверхность. Охлаждение нитей уменьшает липкость нитей таким образом, что нити не прилипают друг к другу слишком сильно перед их соединением и их можно перемещать или размещать на формирующем ленточном конвейере во время сбора нитей на формирующем ленточном конвейере и формирования полотна.
После охлаждения нити втягивают в вертикальный проход аттенюатора 52 потоком устройства образования волокон. Аттенюатор можно расположить на расстоянии от 76 сантиметров до 152 сантиметров (от 30 дюймов до 60 дюймов) ниже нижней части прядильного механизма.
Нити можно накладывать через выходное отверстие аттенюатора 52 на формованный перемещающийся формирующий ленточный конвейер 60. Когда нити контактируют с формующей поверхностью формирующего ленточного конвейера 60, вакуум 64 вытягивает воздух и нити относительно формирующего ленточного конвейера 60 для образования нетканого полотна из непрерывных волокон, которое принимает форму, соответствующую форме формирующей поверхности. Как было описано выше, поскольку нити охлаждают, нити становятся не слишком липкими, и вакуум может перемещать или размещать нити на формирующем ленточном конвейере 60, когда нити собирают на формирующем ленточном конвейере 60 и образуют материал 10.
2
Технологическая линия 30 содержит одно или более соединительных устройств, таких как уплотняющие валики 70 и 72 в форме цилиндра, которые образуют зазор, через который материал может быть уплотнен (например, изготовлен в форме пленки) и который также можно нагреть для соединения волокон. Один или оба уплотняющих валика 70, 72 можно нагреть, чтобы обеспечить улучшенные свойства и преимущества нетканого материала 10 путем соединения частей нетканого материала. Например, считается, что нагрев, достаточный для обеспечения термического соединения, улучшает свойства растяжения материала 10. Уплотняющие валики могут представлять собой пару валиков из нержавеющей стали с гладкой поверхностью с независимыми регуляторами нагрева. Уплотняющие валики могут нагреваться электрическими элементами или циркуляцией горячего масла. Зазор между уплотняющими валиками можно гидравлически регулировать, чтобы оказывать необходимое давление на материал при его прохождении через уплотняющие валики на формирующем ленточном конвейере. В качестве примера, с размером формирующего ленточного конвейера 1,4 мм и нетканым материалом, скрепленным прядением, с основной массой 25 г/м зазор между уплотняющими валиками 70 и 72 может составлять около 1,4 мм.
Верхний уплотняющий валик 70 можно нагреть в достаточной степени, чтобы расплавить соединительные волокна на первой поверхности 12 нетканого материала 10, чтобы приложить к нетканому материалу силу таким образом, чтобы его можно было удалить из формирующего ленточного конвейера 60 без потери целостности. Как показано на ФИГ. 8 и 9, например, валики 70 и 72 вращают в направлении, указанном стрелками, ленточный конвейер 60 с наложенным на него скрепленным прядением материалом, который вводит в зазор, образованный валиками 70 и 72. Нагретый рулон 70 может нагревать участки нетканого материала 10, которые прижимаются к нему с помощью выступающих элементов из смолы ленточного конвейера 60, т.е. в областях 21, для создания соединенных волокон 80 по меньшей мере на первой поверхности 12 материала 10. Как можно понять из приведенного в настоящем документе описания, сформированные таким образом соединенные области могут принимать форму выступающих элементов формирующего ленточного конвейера 60. Например, образованные таким образом соединенные участки могут представлять собой по существу непрерывную сеть или по существу полунепрерывную сеть на первой поверхности 12 областей 21, которые образуют тот же узор, что и сердца, показанные на Фиг. 1 и Фиг. 11. С помощью регулирования температуры и времени задержки, соединение может быть ограничено прежде всего волокнами, расположенными ближе всего к первой поверхности 12, или термического соединения можно достигнуть на второй поверхности 14, как показано на Фиг. 11 (которая также показывает точечные соединения 90, более подробно описанные ниже) и Фиг. 34–38. Соединение также может представлять собой прерывистую сеть, например, как описанные ниже точечные соединения 90.
Выступающие элементы формирующего ленточного конвейера 60 можно выбрать для установления различных характеристик сети формирующего ленточного конвейера и соединенных областей нетканой подложки 11 или нетканого материала 10. Сеть соответствует смоле, образующей выступающие элементы формирующего ленточного конвейера 60, и может содержать по существу непрерывные, по существу полунепрерывные, прерывистые сети или их комбинации. Эти сети могут описывать выступающие элементы формирующего ленточного конвейера 60, поскольку это относится к их внешнему виду или составу в плоскостях X–Y формирующего ленточного конвейера 60, или трехмерные элементы, содержащие нетканую подложку 11 или нетканый материал 10 по настоящему описанию.
Термин «по существу непрерывная» сеть относится к участку, на котором можно соединить любые две точки непрерывной линией, полностью проходящей внутри этого участка по всей длине линии. Таким образом, по существу непрерывная сеть имеет существенную «непрерывность» во всех направлениях, параллельных первой плоскости, и заканчивается только на краях этой области. Сочетание в термине слов «по существу» и «непрерывный» означает, что, хотя можно достичь абсолютной непрерывности, незначительные отклонения от абсолютной непрерывности могут быть допустимыми, если эти отклонения не оказывают существенного влияния на характеристики волокнистой структуры (или формовочного элемента), как предусмотрено и предназначено в настоящем документе.
Термин «по существу полунепрерывная сеть» относится к области, которая имеет «непрерывность» во всех, но по меньшей мере в одном направлении, параллельном первой плоскости, и в случае области невозможно соединить любые две точки непрерывной линией, проходящей полностью внутри этой области по всей длине линии. Полунепрерывная структура может иметь непрерывность только в одном направлении, параллельном первой плоскости. По аналогии с непрерывной областью, которая описана выше, в то время как предпочтительна абсолютная непрерывность во всех направлениях, но по меньшей мере в одном направлении, небольшие отклонения от такой непрерывности могут быть допустимыми, если эти отклонения не оказывают существенного влияния на характеристики волокнистой структуры.
Термин «прерывистая» сеть относится к дискретным и отделенным друг от друга участкам, которые являются прерывистыми во всех направлениях, параллельных первой плоскости.
После уплотнения нетканый материал 10 может покидать формирующий ленточный конвейер 60 и может быть каландрирован через зазор, образованный каландровыми валиками 71, 73, после чего материал 10 можно намотать на катушку 75. Как показано на схематичном поперечном сечении на Фиг. 10, каландровые валики 71, 73 могут представлять собой валики из нержавеющей стали, содержащие гравированный валик 84 с узором и гладкий валик 86. Гравированный валик может иметь выступающие части 88, которые могут обеспечить дополнительное уплотнение и соединение с материалом 10. Выступающие части 88 могут представлять собой правильный узор относительно небольших разнесенных друг от друга «штифтов», которые образуют узор относительно небольших точечных соединений 90 в зазоре каландровых валиков 71 и 73. Процент точечных соединений в нетканом материале 10 может составлять от около 3% до около 30% или от около 7% до около 20%. Выгравированным узором может быть множество близко расположенных, имеющих правильную форму, преимущественно цилиндрических, преимущественно п-образных форм, причем высота штифтов находится в диапазоне от около 0,5 мм до около 5 мм или от около 1 мм до около 3 мм. Каландровые валики для соединения штифтов могут образовывать близко расположенные, регулярные точечные соединения 90 в нетканом материале 10, как показано на Фиг. 11. Например, дополнительное соединение может осуществляться посредством горячего воздуха.
Под «точечным соединением» в настоящем документе понимается способ термического соединения нетканого материала, полотна или подложки. Этот способ включает в себя пропускание полотна через зазор между двумя валиками, включающими нагретый металлический валик с выпуклым или выгравированным рисунком и гладкий или имеющий рисунок металлический валик. Валик с выпуклым рисунком может иметь множество приподнятых, по существу имеющих цилиндрическую форму штифтов, создающих круглые точечные соединения. Гладкий валик может нагреваться или не нагреваться, в зависимости от сферы применения. На линии производства нетканого материала нетканый материал, который может представлять собой полотно из несоединенных волокон, подается в зазор каландра, а температуру волокон поднимают до величины, когда волокна термически сплавляются друг с другом в выпуклых точках, прижатых к гладкому валику. Время нагрева, как правило, измеряется миллисекундами. Свойства материала зависят от параметров процесса, таких как температура валиков, скорость линии подачи полотна и давление в зазоре, и все эти параметры специалист в данной области техники может определить для достижения требуемой степени точечного соединения. В других типах точечных соединений, известных в целом как соединение, полученное методом горячего каландрирования, могут использоваться различные геометрические формы для соединений (отличные от круговой формы), такие как, например, овальные формы, линии, круги. В одном примере точечное соединение создает рисунок точечных соединений, представляющих собой круги диаметром 0,5 мм с 10%-й общей площадью соединения. Другие формы соединения могут включать приподнятые штифты, в которых наибольший размер соединяющей поверхности штифта составляет от около 0,1 мм до 2,0 мм, а общая площадь соединения находится в диапазоне от около 5% до около 30%.
Как показано на Фиг. 11, нагретый уплотняющий валик 70 может образовывать узор соединения, который может представлять собой узор 80 соединения по существу непрерывной сети (например, соединенные между собой сердца) на первой поверхности 12 нетканого материала 10 (не показано на Фиг. 11, поскольку он обращен к зрителю другой стороной), а гравированный каландровый валик 73 может образовывать относительно небольшие точечные соединения 90 на второй поверхности 14 материала 10. Точечные соединения 90 могут фиксировать разрыхленные волокна, которые в противном случае имели бы тенденцию к взлохмачиванию или скатыванию во время применения материала 10. Преимущество получаемой структуры нетканого материала 10 наиболее очевидно при использовании в качестве верхнего слоя в абсорбирующем изделии, таком как, например, подгузник или гигиеническая прокладка. При использовании в абсорбирующем изделии первая поверхность 12 нетканого материала 10 может быть относительно плоской (относительно второй поверхности 14) и иметь относительно большую степень соединения благодаря нагретым уплотняющим валикам, образующим соединения 80, на участках ткани, прессованных выступающими элементами формирующего ленточного конвейера 60. Это соединение обеспечивает структурную целостность нетканого материала 10, но может быть относительно жестким или грубым для кожи пользователя. Следовательно, первая поверхность 12 нетканого материала 10 может быть ориентирована в подгузнике или гигиенической прокладке во внутреннюю часть изделия, т.е. подальше от тела пользователя или может быть обращена к одежде. Аналогично вторая поверхность 14 может быть обращена к пользователю при применении и находиться в контакте с телом. Относительно небольшие точечные соединения 90 могут быть менее восприимчивы пользователем визуально или тактильно, а относительно мягкие трехмерные элементы визуально могут не иметь тенденции к взлохмачиванию или скатыванию и по ощущениям оставаться мягкими для тела пользователя. Вместо или в дополнение к вышеупомянутому соединению можно использовать дополнительное соединение.
Формирующий ленточный конвейер 60 может быть изготовлен в соответствии со способами и технологическими процессами, описанными в патенте США № 6,610,173, выданном Lindsay et al. 26 августа 2003 г., или в патенте США № 5,514,523, выданном Trokhan et al. 7 мая 1996 г., или в патенте США № 6,398,910, выданном Burazin et al. 4 июня 2002 г., или в публикации США № 2013/0199741, опубликованной под именем Stage et al. 8 августа 2013 г., каждый из которых имеет улучшенные характеристики и узоры, описанные в данном документе для изготовления полотен нетканого материала, скрепленного прядением. В изобретениях Lindsay, Trokhan, Burazin и Stage описаны ленточные конвейеры, которые являются характерными для ленточных конвейеров для бумажного производства, которые изготовлены из отвержденной смолы, на тканом укрепляющем элементе, причем ленточные конвейеры с улучшениями можно использовать в соответствии с настоящим описанием, приведенным в настоящем документе.
Пример формирующего ленточного конвейера 60 используемого в настоящем описании типа, который может быть изготовлен в соответствии с описанием, приведенном в патенте США № 5,514,523, показан на Фиг. 12. В соответствии с представленным описанием укрепляющий элемент 94 (такой как тканый ленточный конвейер из нитей 96) тщательно покрывают жидкой светочувствительной полимерной смолой до достижения предварительно выбранной толщины. На жидкую светочувствительную смолу накладывают пленку или отрицательную маску, включающую требуемые выступающие элементы повторяющихся узоров (например, на Фиг. 14). Затем смолу подвергают воздействию света соответствующей длины волны через пленку, например, УФ-излучение для УФ-отверждаемой смолы. Это воздействие света вызывает отверждение смолы на подверженных воздействию участках (т.е. белые участки или незапечатанные участки в маске). Неотвержденную смолу (смолу под непрозрачными участками в маске) удаляют из системы, оставляя за отвержденной смолой формирование узора, представляющего, например, элементы 92 из отвержденной смолы, показанные на Фиг. 12. Также могут быть сформированы другие узоры.
На Фиг. 12 показана часть формирующего ленточного конвейера 60, подходящего для изготовления нетканого материала 10, показанного на Фиг. 1. Как показано на фигуре, формирующий ленточный конвейер 60 может содержать элементы 92 из отвержденной смолы на тканом укрепляющем элементе 94. Укрепляющий элемент 94 может быть выполнен из тканых нитей 96, как в целом известно в области ленточных конвейеров для бумажного производства, включая ленточные конвейеры для бумажного производства с покрытием из смолы. Элементы из отвержденной смолы могут иметь общую структуру, показанную на Фиг. 12, и выполнены с использованием маски 97, имеющей размеры, указанные на Фиг. 14. Как показано на схематичном виде в поперечном сечении на Фиг. 13, элементы из отвержденной смолы 92 обтекают и отверждаются для «фиксации» к усиливающему элементу 94 и могут иметь ширину на дистальном конце DW от около 0,051 сантиметра до около 0,152 сантиметра (от около 0,020 дюйма до около 0,060 дюйма) или от около 0,064 сантиметра до около 0,076 сантиметра (от около 0,025 дюйма до около 0,030 дюйма) и общую высоту над усиливающим элементом 94, называемую перегрузкой OB, от около 0,076 сантиметра до около 0,305 сантиметра (от около 0,030 дюйма до около 0,120 дюйма) или от около 1,27 сантиметра до около 2,03 сантиметра (от около 0,50 дюйма до около 0,80 дюйма), или около 0,15 сантиметра (0,060 дюйма). На Фиг. 14 представлена часть маски 97, показывающая конструктивные и репрезентативные размеры для одного повторяющегося блока конструкции повторяющихся сердец на нетканом материале 10, показанном на Фиг. 1. Белая часть 98 прозрачна для УФ-излучения и в процессе изготовления ленточного конвейера в соответствии с описанием, представленным в патенте США № 5,514,523, позволяет УФ-излучению отверждать нижний слой смолы, который отверждается для образования выступающих элементов 92 на укрепляющем элементе 94. После смывания неотвержденной смолы формирующий ленточный конвейер 60, имеющий отвержденную конструкцию смолы, как показано на Фиг. 12, обеспечивается путем скрепления концов длины ленточного конвейера, длина которого может быть определена конструкцией устройства, как показано на Фиг. 7.
Аналогичным образом на Фиг. 15 представлена часть маски 97, показывающая конструкцию для одного повторяющегося блока повторяющейся конструкции на нетканом материале 10, показанном на Фиг. 2. Белая часть 98 прозрачна для УФ-излучения и в процессе изготовления ленточного конвейера позволяет УФ-излучению отверждать нижний слой смолы, который отверждается на укрепляющем элементе 94. После смывания неотвержденной смолы формирующий ленточный конвейер 60, имеющий отвержденную конструкцию смолы, как показано на Фиг. 16, обеспечивается путем скрепления концов длины ленточного конвейера, длина которого может быть определена конструкцией устройства, как показано на Фиг. 7.
Кроме того, в качестве примера, на Фиг. 17 представлена часть маски, показывающая конструкцию для одного повторяющегося блока повторяющейся конструкции на нетканом материале 10, показанном на Фиг. 18. Белая часть 98 прозрачна для УФ-излучения и в процессе изготовления ленточного конвейера позволяет УФ-излучению отверждать нижний слой смолы, который отверждается на укрепляющем элементе 94. После смывания неотвержденной смолы формирующий ленточный конвейер 60, имеющий отвержденную конструкцию смолы, как показано на Фиг. 18, обеспечивается путем скрепления концов длины материала 10.
Другой пример части формирующего ленточного конвейера 60 используемого в настоящем изобретении типа показан на Фиг. 19. Часть формирующего ленточного конвейера 60, показанного на Фиг. 19, представляет собой дискретный рисунок 61 ленточного конвейера, который может иметь длину L и ширину W, которые соответствуют длине L и ширине W общей площади OA нетканого материала 10. Таким образом, формирующий ленточный конвейер 60 может иметь дискретные рисунки 61 ленточного конвейера (как более подробно описано ниже со ссылкой на Фиг. 22), каждый из которых имеет общую площадь дискретного рисунка ленточного конвейера DPOA, которая соответствует общей площади OA нетканого материала 10. На Фиг. 20 представлена часть маски, показывающая конструкцию для одного повторяющегося блока повторяющейся конструкции на нетканом материале 10, показанном на Фиг. 21. Белая часть 98 прозрачна для УФ-излучения и в процессе изготовления ленточного конвейера позволяет УФ-излучению отверждать нижний слой смолы, который отверждается на укрепляющем элементе 94. После смывания неотвержденной смолы формирующий ленточный конвейер 60, имеющий отвержденную конструкцию смолы, как показано на Фиг. 19, обеспечивается путем скрепления концов длины ленточного конвейера.
Часть формирующего ленточного конвейера, показанного на Фиг. 19, иллюстрирует другое преимущество настоящего описания. Часть формирующего ленточного конвейера 60, показанного на Фиг. 19, может изготавливать материал 10, показанный на Фиг. 21. Нетканый материал 10, показанный на Фиг. 21 может иметь ширину W и длину L и общую площадь OA, что делает его подходящим для применения в качестве верхнего слоя, например, в одноразовом подгузнике. Нетканый материал 10, изготовленный на формирующем ленточном конвейере 60, как показано на Фиг. 19, отличается от показанных на Фиг. 1–3 тем, что узор трехмерных элементов, образованных дискретными элементами 92 из смолы на формирующем ленточном конвейере 60, не является регулярным повторяющимся узором по всей общей площади. Пожалуй, узор трехмерных выступающих элементов в общей области дискретного рисунка ленточного конвейера DPOA может быть описан как нерегулярный узор, охватывающий различные участки, называемые зонами. Различие между зонами может быть визуальным, т.е. визуально различимым различием, или в нетканом материале 10 различие может приводить к различию в средних интенсивных свойствах, таких как основная масса или плотность, или в комбинации визуальных и интенсивных свойств. Визуально различимое различие существует, если наблюдатель в обычных условиях внутреннего освещения (видение 20/20, например, достаточное для чтения освещение) может визуально определять различие в узорах между зонами, такими как первая зона 112 и вторая зона 122.
Нетканый материал 10 также может иметь визуально различимые зоны, соответствующие зонам формирующего ленточного конвейера. Как показано на Фиг. 21, например, материал 10 может иметь по меньшей мере две, три или четыре визуально различимые зоны. Первая зона 110, имеющая первый узор трехмерных элементов и первые средние интенсивные свойства, может иметь первую область, обычно расположенную центрально внутри общей площади ОА. Вторая зона 120, имеющая второй узор трехмерных элементов и вторые средние интенсивные свойства, может иметь вторую область, распределенную обычно вокруг и с полным окружением первой зоны 110 внутри общей площади ОА. Третья зона 130, имеющая третий узор трехмерных элементов и третьи средние интенсивные свойства, может иметь третью область, распределенную обычно вокруг и с полным окружением второй зоны 120 внутри общей площади ОА. Четвертая зона 140, имеющая четвертые трехмерные элементы и четвертые средние интенсивные свойства, может иметь четвертую область, расположенную внутри общей площади ОА в любом месте, например в передней области верхнего слоя, например, конструкция сердца, показанная на Фиг. 21. В целом могут быть n зоны, причем n представляет собой положительное целое число. Каждая из n зон может иметь n-й узор трехмерных элементов и n-ю площадь и n-е средние интенсивные свойства.
Визуально различимые зоны, как показано на Фиг. 21, могут содержать визуально различимые трехмерные элементы. Эти различные трехмерные элементы могут быть связаны областями относительно более высокой плотности (по отношению к внутренней части трехмерного элемента), которые могут иметь форму замкнутой фигуры, например форму сердца, показанную на Фиг. 1 и 3, и ромбовидную форму, показанную на Фиг. 2 и 3. В целом, как более подробно описано ниже, в том числе в контексте микрозон, трехмерные элементы могут быть образованы первой областью и второй областью, причем первая область и вторая область визуально различимы, и имеется общее интенсивное свойство, связанное с каждой из первой и второй областей, и существует различие в значениях общего интенсивного свойства первой области и второй области. Трехмерные элементы могут быть образованы первой областью и второй областью, причем для первой области характерно более высокое поднятие (измерение в направлении Z), чем для второй области, относительно плоскости первой поверхности. Трехмерные элементы могут быть образованы первой областью и второй областью, причем первая область имеет более высокое основание, чем вторая область.
Как можно понять, вместо постоянного повторяющегося узора, который является одинаковым по всему формирующему ленточному конвейеру, формирующий ленточный конвейер 60 настоящего описания позволяет производить нетканый материал, который может иметь повторы нерегулярных дискретных рисунков 61 ленточного конвейера, причем каждый дискретный рисунок 61 ленточного конвейера такой же, как и дискретный рисунок ленточного конвейера, показанный на Фиг. 19. Дискретные рисунки 61 ленточного конвейера можно использовать для формирования одного нетканого материала 10, имеющего общую площадь ОА, подходящую для применения в одноразовом абсорбирующем изделии, таком как, например, подгузник или гигиеническая прокладка. Нетканые материалы 10 могут быть получены последовательно, т.е. на линии и необязательно последовательно на параллельных дорожках, причем каждая дорожка является последовательной линией нетканого материала 10. Последовательная линия нетканого материала 10 может быть изготовлена в направлении обработки вдоль оси, параллельной направлению обработки. Затем нетканый материал можно разрезать вдоль или иным способом разделить на части по размеру для получения нетканых материалов 10, используемых в качестве верхних слоев в одноразовых абсорбирующих изделиях.
Узор в каждой общей площади дискретного рисунка ленточного конвейера DPOA может быть одинаковым или различным. Таким образом, последовательные разнесенные дискретные рисунки ленточного конвейера могут быть по существу идентичными, или они могут отличаться по внешнему виду и/или интенсивным свойствам, полученным на нетканых подложках. Например, как схематично показано на Фиг. 22 узор трехмерных выступающих элементов в первой формирующей зоне 112 дискретного рисунка 61А ленточного конвейера может отличаться от узора трехмерных выступающих элементов в первой зоне 112 формирования дискретного рисунка 61В ленточного конвейера. Таким образом, формирующий ленточный конвейер 60 обеспечивает гибкость при производстве нетканых полотен 10, подходящих для применения в потребительских товарах, включая одноразовые абсорбирующие изделия.
Со ссылкой на Фиг. 22 показан формирующий ленточный конвейер, имеющий ось А, параллельную продольному направлению, которое является направлением обработки. Формирующий ленточный конвейер 60 может иметь множество дискретных рисунков 61 ленточного конвейера, упорядоченных по меньшей мере в одном последовательном отношении относительно продольного направления. Каждый дискретный рисунок 61 ленточного конвейера может иметь определенную общую площадь дискретного рисунка ленточного конвейера DPOA, в прямоугольной форме узора, длиной L и шириной W, как указано относительно дискретного рисунка 61A ленточного конвейера. Каждый дискретный рисунок ленточного конвейера в рамках общей площади DPOA может иметь первую зону 112 формирования, имеющую первый узор трехмерных выступающих элементов, проходящих наружу от плоскости первой поверхности, и вторую зону 122 формирования, имеющую второй узор трехмерных выступающих элементов, проходящих наружу от плоскости первой поверхности. Первая зона формирования может иметь первое значение проницаемости для воздуха, а вторая зона формирования может иметь второе значение проницаемости для воздуха, и первое значение проницаемости для воздуха может отличаться от второго значения проницаемости для воздуха. Узор в каждой последовательно упорядоченной общей площади дискретного рисунка ленточного конвейера DPOA может быть одинаковым или различным.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В качестве примера, и со ссылкой на дискретный рисунок 61 ленточного конвейера формирующего ленточного конвейера 60, показанного на Фиг. 19, а также нетканый материал 10, показанный на Фиг. 21, были определены следующие свойства. Первая зона 110 нетканого материала 10 может иметь среднюю основную массу от около 5 г/м до около 30 г/м; вторая зона 120 может иметь среднюю основную массу от около 50 г/м до около 70 г/м; а третья зона 130 может иметь среднюю основную массу от около 25 г/м до около 60 г/м. Различие основной массы в зависимости от зоны можно объяснить различием проницаемости для воздуха формирующего ленточного конвейера 60. В связи с нетканым материалом 10, показанным на Фиг. 20, где значения основной массы для зон 110, 120 и 130 составляют 15 г/м, 53 г/м и 25 г/м соответственно, проницаемость для воздуха соответствующих зон 112, 122 и 132 формирующего ленточного конвейера 60 составляет 179 л/с, 380 л/с и 295 л/с (379 куб. фт/мин, 805 куб. фт/мин и 625 куб. фт/мин) соответственно. Таким образом, изменяя проницаемость для воздуха в зонах на формирующем ленточном конвейере 10, можно способствовать обеспечению интенсивных свойств средней основной массы и средней плотности в зонах по общей площади материала 10.
Как можно понять из описания формирующего ленточного конвейера 60, описанного на Фиг. 22 и со ссылкой на Фиг. 23, нетканая подложка 11, изготовленная на ленточном конвейере 60, может быть описана как нетканая подложка 11, содержащая множество частей, описанных в настоящем документе как материалы 10, упорядоченные по меньшей мере в одном последовательном отношении относительно продольного направления, т. е. в направлении обработки, в случае изготовления на формирующем ленточном конвейере 60. На ФИГ. 23 представлено схематичное изображение нетканой подложки 11, скрепленной прядением, на котором показаны последовательно упорядоченные материалы 10, причем каждый материал 10 имеет различный узор в различных зонах. Каждый материал 10 может иметь определенную общую площадь OA, в прямоугольной форме узора, длиной L и шириной W. Каждый последовательно расположенный материал 10 может иметь в общей площади OA по меньшей мере первую зону 110, имеющую первый узор трехмерных элементов и первые средние интенсивные свойства, и первую область, расположенную в общей площади ОА; вторую зону 120, имеющую второй узор трехмерных элементов и вторые средние интенсивные свойства, имеющую вторую область, расположенную в общей площади ОА. Необязательно возможно наличие большего числа зон, например, третьей зоны 130, имеющей третий узор трехмерных элементов и третье среднее интенсивное свойство, имеющей третью область в общей площади ОА. Как показано на Фиг. 23, первый узор 110А материала 10А может отличаться от первого узора 110В материала 10В и может отличаться от первого узора 110С материала 10С. То же самое может относиться и ко вторым зонам 120A, 120B и 120C.
В целом последовательно упорядоченные нетканые материалы 10 нетканого материала 11, изготовленные на формирующем ленточном конвейере 60, могут отличаться по своим соответствующим площадям, интенсивным свойствам и внешнему виду. Общим интенсивным свойством является интенсивное свойство, которым обладает более чем одна зона (по отношению к зональным узорам, показанным на Фиг. 21) или область (для трехмерных элементов, таких как регулярные повторяющиеся узоры, например, показанные на ФИГ. 1). Такие интенсивные свойства нетканых материалов 10 могут быть средними значениями и могут включать в себя, без ограничений, плотность, объемную плотность, основную массу, толщину и непрозрачность. Например, если плотность является общим интенсивным свойством двух дифференциальных зон или областей, значение плотности в одной зоне или области может отличаться от значения плотности в другой зоне или области. Зоны (такие как, например, первая зона и вторая зона) могут быть идентифицируемыми областями, отличающимися друг от друга визуально и различными интенсивными свойствами, усредненными внутри зоны.
После изготовления отдельные нетканые материалы 10 можно разрезать по размеру и использовать в соответствии с предполагаемыми целями, например, для верхних слоев в одноразовых абсорбирующих изделиях. Один материал 10 разрезается до соответствующей общей площади и приклеивается к подгузнику, например, способами, известными в данной области техники. Материалы 10 можно разрезать перед сборкой в подгузник или во время процесса изготовления подгузника нетканую подложку 11 можно собрать вместе с другими компонентами подгузника в виде полотна и отрезать по размеру после сборки.
Как можно понять со ссылкой на Фиг. 24, нетканая подложка 11, изготовленная на ленточном конвейере 60, может быть описана как нетканый материал 11, содержащий множество частей, описанных в настоящем документе как материалы 10, упорядоченные по меньшей мере в одном последовательном отношении относительно продольного направления, т.е. в направлении обработки, в случае изготовления на формирующем ленточном конвейере 60, по меньшей мере в одном соотношении рядом друг с другом, т.е. в поперечном направлении обработки, в случае изготовления на формирующем ленточном конвейере 60. На Фиг. 24 представлено схематичное изображение нетканой подложки 11, скрепленной прядением, на котором показаны последовательно упорядоченные материалы 10 на смежных дорожках 13 направления обработки, смежные дорожки, имеющие боковые стороны каждого материала 10, выведены на Фиг. 24 как 10D, 10E и 10F. Каждый материал 10 может иметь определенную общую площадь OA, в прямоугольной форме узора, длиной L и шириной W. Каждый последовательно расположенный материал 10 может иметь в общей площади OA по меньшей мере первую зону 110, имеющую первый узор трехмерных элементов и первые средние интенсивные свойства, и первую область, расположенную в общей площади ОА; вторую зону 120, имеющую второй узор трехмерных элементов и вторые средние интенсивные свойства, имеющую вторую область, расположенную в общей площади ОА. Необязательно возможно наличие большего числа зон, например, третьей зоны 130, имеющей третий узор трехмерных элементов и третье среднее интенсивное свойство, имеющей третью область в общей площади ОА. Каждый материал 10 на дорожках, расположенных рядом друг с другом, может быть по существу идентичным или может отличаться по размеру, внешнему виду и/или интенсивным свойствам. После изготовления нетканую подложку 11 можно намотать для продольной резки на дорожки для переработки в потребительские товары или разрезать вдоль, а затем намотать.
Другой аспект настоящего описания относится к коммерческим линиям способа производства материала, скрепленного прядением, в которых используются многочисленные балки для улучшения непрозрачности и однородности материала. В некоторых случаях устройство может содержать тройные балки, скрепленные прядением, (известные в данной области техники как SSS), и возможно объединение с технологией «мелтблаун» (M), аэродинамического распыления расплава, например, в устройстве, известном как линия способа производства со скреплением прядением SSMMS.
Посредством прессования нетканого материала 10, имеющего точечные соединения 90, можно уменьшить взлохмачивание. Взлохмачивание означает тенденцию к тому, что волокна ослабляются и удаляются из материала 10. Ослабление и удаление могут быть вызваны фрикционным взаимодействием с производственным оборудованием при производстве одноразовых абсорбирующих изделий или с другой поверхностью, такой как кожа человека, при взаимодействии с материалом 10. В некоторых сферах применения, например, для верхних слоев в одноразовых абсорбирующих изделиях, взлохмачивание является отрицательным явлением для потребления. Но соединение волокон на месте также может быть отрицательным явлением для потребителя, поскольку оно может вызвать шероховатость поверхности обычно мягкой нетканой подложки. Авторы изобретения предположили и обнаружили, что нетканые подложки и нетканые материалы настоящего описания могут выдержать увеличение сцепления (и последующее уменьшение взлохмачивания) с минимальной потерей мягкости. Соединение может выполняться относительно близко расположенными точечными соединениями 90, причем интервал определяется желаемым уровнем уменьшения взлохмачивания. Соединение также можно обеспечить известными способами для химически или термически соединяемых нетканых волокон, таких как термическое соединение, ультразвуковое соединение, соединение под давлением, латексное адгезивное соединение и комбинации таких способов.
Дополнительное описание характеристик по настоящему описанию можно осуществить, сконцентрировавшись на трехмерных элементах внутри визуально различимой зоны. Каждую зону, например, вышеописанные зоны 110, 120 и 130, можно дополнительно описать в отношении к микрозонам. Микрозона представляет собой участок нетканого материала 10 внутри зоны, которая имеет по меньшей мере две визуально различимых области, и между этими двумя областями имеется различие в общем интенсивном свойстве. Микрозона может содержать участок нетканого материала 10, пересекающую границы двух или более зон, и имеющую по меньшей мере две визуально различимые области, и между этими двумя областями имеется различие в общем интенсивном свойстве.
Преимущество рассмотрения микрозон в настоящем описании состоит в иллюстрации того, что помимо различий в средних интенсивных свойствах в зоне, например в вышеописанных зонах 110, 120 и 130, в настоящем описании также предусмотрены материалы, имеющие различия в фактических и/или средних интенсивных свойствах между областями, образованными трехмерными элементами внутри зоны, причем трехмерные элементы расположены точно в соответствии с конструкцией формирующего ленточного конвейера, используемого для производства материалов. Различие в интенсивных свойствах между областями трехмерных элементов обеспечивает дополнительные визуальные, а также функциональные преимущества. Четкий визуальный контраст между областями может обеспечивать чрезвычайно тонкий визуально отличимый дизайн внутри зоны и между зонами. Аналогично точное размещение областей, обеспечиваемое точно изготовленным формирующим ленточным конвейером, может обеспечить прекрасную и специально подобранную мягкость, прочность и параметры работы с текучей среды в зонах. Таким образом, в настоящем описании предложено неожиданное сочетание различий в средних интенсивных свойствах между зонами и одновременно различий в интенсивных свойствах областей, составляющих микрозону.
Области, образованные трехмерными элементами, можно понять при изучении Фиг. 25 и Фиг. 26. На Фиг. 25 показано полученное световым микроскопом изображение участка материала 10 в соответствии с настоящим описанием, а на Фиг. 26 показана сделанный сканирующим электронным микроскопом (SEM) снимок поперечного сечения участка материала, показанного на Фиг. 25. Таким образом, на Фиг. 25 и 26 показан при увеличении участок нетканого материала 10 для более точного описания в ином случае визуально различимых элементов материала. Часть нетканого материала 10, как показано на Фиг. 25, имеет размер около 36 мм в направлении CD, и на ней видны участки по меньшей мере трех визуально различающихся зон, как описано ниже.
На Фиг. 25 и 26, где показана часть узора нетканого материала 10, первая зона 110 (слева на Фиг. 25) характеризуется ориентированными по существу в направлении MD рядами первых областей 300 с переменной шириной, которые разделены ориентированными в направлении MD рядами вторых областей 310 с переменной шириной. Первая область также представляет собой трехмерный элемент 20, образующий первую и вторую области 300, 310. Трехмерный элемент представляет собой участок нетканого материала 10, образованный среди или вокруг приподнятого элемента формирующего ленточного конвейера, что в настоящем описании представляет собой первую область 300, в результате чего полученная структура имеет относительно больший размер в направлении Z. Смежная вторая область 310 по существу имеет общее с первой областью 300 интенсивное свойство и может иметь относительно меньшее значение толщины, т. е. меньший размер в направлении Z. Относительные размеры в направлении Z относительно плоскости первой поверхности 16, как описано выше, можно видеть на Фиг. 26. Абсолютные значения не являются критичными; однако различия в размерах могут быть визуально различимыми на нетканом материале 10 без увеличения.
Настоящее описание обеспечивает полезные характеристики, лучше всего выраженные применительно к областям, образованным трехмерными элементами в микрозонах. Например, как показано на Фиг. 25, в зоне 110 для каждого из трехмерных элементов 20 имеется видимое различие между первой областью 300 и второй областью 310. Как указано выше, в нетканом материале 10 может существовать различие, видимое без использования увеличения; увеличенные изображения используются в настоящем документе для ясности описания. Любой участок, который проходит через границу между первой областью 300 и второй областью 310 таким образом, что в этом участке можно выявить различия в соответствующих интенсивных свойствах, может представлять собой микрозону. Кроме того, для установления местоположения областей и участка микрозоны можно использовать снимки микро-КТ или световую микроскопию структуры.
Часть нетканого материала 10, показанная на Фиг. 25, дополнительно показывает еще одну полезную характеристику материала 10, которая состоит в том, что различия в интенсивных свойствах между смежными областями могут представлять собой различия между зонами. Таким образом можно выявить микрозону, охватывающую участок, включающий в себя вторую область 310 зоны 120 и первую область 300 зоны 130. В связи с нетканым материалом 10, показанным на Фиг. 25 и 26, различие в интенсивных свойствах, наблюдаемое в областях в микрозонах, которые являются границами зон, может существенно отличаться по величине от различий между интенсивными свойствами, наблюдаемыми в областях в пределах зоны.
Независимо от того, какую зону или какую границу между зонами включает в себя конкретная микрозона, трехмерные элементы можно охарактеризовать различиями между интенсивными свойствами образуемых ими областей. В целом нетканый материал настоящего описания может представлять собой нетканый материал, скрепленный прядением, имеющий первую поверхность, образующую плоскость первой поверхности. Материал может иметь множество трехмерных элементов, причем каждый трехмерный элемент образует первую область и вторую область, причем области имеют общее интенсивное свойство, которое у этих областей имеет разное значение. Первую область можно отличить как имеющую более высокое поднятие, чем вторая область относительно плоскости первой поверхности, и, следовательно, наблюдается различие в толщине как общем интенсивном свойстве каждой из областей. Эти две области также можно различать как имеющие разные значения плотности, основной массы и объемной плотности. Таким образом, две области можно различать в пределах микрозоны нетканого материала, скрепленного прядением, как разные по общим интенсивным свойствам, включая такие свойства, как толщина, плотность, основная масса и объемная плотность. Одна или обе области микрозоны могут быть проницаемыми для текучей среды. Область с более высокой плотностью в микрозоне может быть проницаемой для текучей среды.
2
3
В пределах зоны 110 участка материала, показанного на Фиг. 25, например, возможно наличие трехмерных элементов 20, образующих по меньшей мере две области, первую область 300 и вторую область 310. Различие в толщине, основной массе и объемной плотности между первой и второй областями зоны 110, показанной на Фиг. 25, может составлять, например, 274 мкм, 1 г/м и 0,437 г/см соответственно.
2
3
Аналогично в пределах зоны 130 участка материала, показанного на Фиг. 25, например, возможно наличие трехмерных элементов 20, образующих по меньшей мере две области, первую область 300 и вторую область 310. Различие в толщине, основной массе и объемной плотности между первой и второй областями зоны 130, показанной на Фиг. 25, может составлять, например, 2083 мкм, 116 г/м и 0,462 г/см соответственно.
2
3
Кроме того, в пределах зоны 120 участка материала, показанного на Фиг. 25, например, возможно наличие трехмерных элементов 20, образующих по меньшей мере две области, первую область 300 и вторую область 310. Различие в толщине, основной массе и объемной плотности между первой и второй областями участка материала, показанного на Фиг. 25, может составлять, например, 204 мкм, 20 г/м и 0,53 г/см соответственно. Формируется зона 120, которая на неувеличенном изображении нетканого материала 10 выглядит прошитой границей между зонами 110 и 130.
2
3
Кроме этого, в зоне, которая охватывает границу между зонами 120 и 130 участка материала, показанного на Фиг. 25, например, присутствуют по меньшей мере две области, первая область 300 в зоне 130 и вторая область 310 в зоне 120. Различие в толщине, основной массе и объемной плотности между первой и второй областями участка материала, показанного на Фиг. 38, может составлять, например, 2027 мкм, 58 г/м и 0,525 г/см соответственно.
Микрозоны более подробно описаны с ссылкой на Фиг. 27–29 и данные, показанные на Фиг. 31. Фиг. 27–29 представляют собой снимки микро-КТ участка нетканого материала 10, сходного по узору с нетканым материалом 10, показанным на Фиг. 25. Снимки микро-КТ позволяют описать те же элементы, которые показаны на Фиг. 25, несколько иным образом и способом, позволяющим очень точно измерить интенсивные свойства.
Как показано на Фиг. 27, зоны 110, 120, и 130 с соответствующими трехмерными элементами 20 четко видны. Как показано на Фиг. 27 и 28, трехмерные элементы представляют собой темно-окрашенные участки, причем темный цвет также представляет первую область 300 трехмерного элемента 20, а смежные светло-окрашенные участки представляют собой вторую область 310 трехмерного элемента 20.
Снимок микро-КТ позволяет «разрезать» и делать поперечные срезы изображения, как показывает плоскость 450 среза на Фиг. 28. Плоскость среза можно поместить в любом месте изображения; для целей настоящего описания плоскость 450 среза делает поперечное сечение по существу параллельно оси Z с получением изображения поперечного сечения, показанного на Фиг. 29.
Технология микро-КТ позволяет точно и напрямую измерять интенсивные свойства. Измерения толщины можно делать непосредственно на изображениях поперечных сечений, учитывая масштаб увеличения, как на поперечном сечении, показанном на Фиг. 29. Кроме того, различия в цвете между первыми областями и вторыми областями являются репрезентативными и пропорциональны различиям в основной массе, объемной плотности и других интенсивных свойствах, которые также можно измерять аналогичным образом. Методология микро-КТ разъясняется ниже в разделе «Способы испытаний».
На Фиг. 30 представлен снимок микро-КТ участка нетканого материала 10, показанного на Фиг. 27 и 28. С его помощью можно проанализировать конкретные первую и вторую области, показанные в виде нумерованных участков нетканого материала 10. На Фиг. 30 вручную выбраны и проанализированы конкретные области для измерения толщины, основной массы и объемной плотности, и данные представлены на Фиг. 31.
На Фиг. 31 представлены данные для групп измерений первой и второй областей, сделанных в трех зонах, показанных на Фиг. 30. Ось x представляет области, и числа соответствуют нумерованным областям на Фиг. 30. Измерения первых областей обозначены как Fn (например, F1), а измерения вторых областей обозначены как Sn (например, S1). Таким образом, области 1–5 представляют собой первые области F1, каждая из которых относится к зоне 110. Области 6–10 представляют собой вторые области S1, которые также относятся к зоне 110. Аналогично первые области F2 представляют собой области 16–20 в зоне 120, а области 11–15 и 21–25 представляют собой вторые области S2 в зоне 120. Наконец, области 31–35 представляют собой первые области F3 в зоне 130, а области 26–30 представляют собой вторые области S2 в зоне 130. Нумерованные области представлены единообразно на всех трех графиках на Фиг. 31, но для простоты зоны 110, 120, и 130 показаны только на карте толщины.
3
3
Графики, показанные на Фиг. 31, графически представляют величину различий в интенсивных свойствах между первыми областями и вторыми областями в пределах любой из зон, и их можно использовать для того, чтобы графически увидеть различие в интенсивных свойствах для пар областей, составляющих микрозону. Например, можно видеть, что в зоне 110 основная масса в двух областях может быть по существу одинаковой, однако толщина (размер) может варьироваться от около 400 мкм в первых областях до около 40 мкм во вторых областях, или примерно в 10 раз. Объемная плотность в зоне 110 может варьироваться от около 0,1 г/см до около 0,6 г/см. Аналогичные количественно определимые различия можно понять для каждой из показанных зон.
Следовательно, применительно как к Фиг. 30, так и к Фиг. 31 можно понять дальнейшее определение характеристик имеющей преимущества структуры 10 по настоящему описанию. Нетканый материал 10 можно описать как имеющий по меньшей мере две визуально различимых зоны, например зоны 110 и 120, причем каждая из зон имеет узор из трехмерных элементов, и каждый из трехмерных элементов образует микрозону, содержащую первую и вторую области, например области 300, 310, и причем различия в значениях для по меньшей мере одной из микрозон в первой зоне являются количественно иными, чем различия в значениях для по меньшей мере одной из микрозон во второй зоне. Например, на Фиг. 30 две характерных микрозоны 400 в зоне 130 обозначены как пара областей, помеченных как элементы 31 и 27 и 33 и 26. Таким образом, первая область 31 и вторая область 27 образуют микрозону, и первая область 33 и вторая область 26 образуют микрозону. Аналогично две характерных микрозоны 400 в зоне 120 обозначены как пара областей, помеченных как элементы 19 и 24 и 17 и 22. По Фиг. 31 можно заполнить таблицы 4–7, как показано ниже.
Таблица 1. Иллюстративные примеры различий толщины в микрозонах
Толщина (мкм)
Различие в толщине (мкм)
Зона 130
Микрозона 1
Первая область 31
1802
1709
Вторая область 27
93
Микрозона 2
Первая область 33
2548
2484
Вторая область 26
64
Зона 120
Микрозона 1
Первая область 19
242
172
Вторая область 24
70
Микрозона 2
Первая область 17
235
183
Вторая область 23
52
Таблица 2. Иллюстративные примеры различий в основной массе в микрозонах
Основная масса (г/м<sup>2</sup>)
Различие в основной массе (г/м<sup>2</sup>)
Зона 130
Микрозона 1
Первая область 31
124
107
Вторая область 27
17
Микрозона 2
Первая область 33
106
72
Вторая область 26
34
Зона 120
Микрозона 1
Первая область 19
32
5
Вторая область 24
27
Микрозона 2
Первая область 17
42
30
Вторая область 23
12
Таблица 3. Иллюстративные примеры различий в объемной плотности в микрозонах
Объемная плотность (г/см<sup>3</sup>)
Различие в объемной плотности (г/см<sup>3</sup>)
Зона 130
Микрозона 1
Первая область 31
0,069
0,116
Вторая область 27
0,185
Микрозона 2
Первая область 33
0,041
0,49
Вторая область 26
0,531
Зона 120
Микрозона 1
Первая область 19
0,133
0,251
Вторая область 24
0,384
Микрозона 2
Первая область 17
0,185
0,044
Вторая область 23
0,229
Таблица 4. Иллюстративные примеры различий в интенсивных свойствах внутри разных зон
Толщина (мкм)
Различия в толщине
Основная масса (г/м<sup>2</sup>)
Различия в основной массе
Объемная плотность (г/см<sup>3</sup>)
Различия в объемной плотности
Первая область 32 зоны 130
2147
2118
149
135
0,069
0,423
Вторая область 8 зоны 110
29
14
0,492
Четыре репрезентативные микрозоны из двух зон показаны в таблицах 1–4 в целях иллюстрации. Однако следует понимать, что также можно количественно оценить каждую пару из первой и второй областей на Фиг. 30 и заполнить дополнительные строки в таблице 1, однако это не было сделано для краткости. В целом для любого материала, имеющего две или более зоны, где каждая зона имеет узор из трехмерных элементов, образующих микрозоны, можно измерить и занести в таблицу интенсивные свойства, как показано в настоящем документе со ссылкой на Фиг. 30 и 31, с целью понимания как различий в значениях интенсивных свойств в пределах зоны, так и различий в значениях интенсивных свойств между одной областью в первой зоне и другой областью во второй зоне.
2
2
2
3
3
3
Микрозона, охватывающая две зоны, например зону 110 и зону 130, может иметь еще большее различие в интенсивных свойствах, чем микрозона в пределах одной зоны. Например, если рассмотреть данные для микрозоны, охватывающей первую область зоны 130, например, в первой области 32, и вторую область зоны 110, например, во второй области 8, то в микрозоне видны существенные различия по каждому параметру из толщины, основной массы и объемной плотности. Толщина первой области 32 зоны 130 составляет около 2100 мкм, а толщина второй области 8 зоны 110 составляет около 29 мкм, т. е. различие примерно в 72 раза или более чем около 25 мкм. Аналогично основная масса первой области 32 зоны 130 может составлять 150 г/м, а основная масса второй области 8 зоны 110 может составлять около 14 г/м, т.е. различие примерно в 10 раз или более чем 5 г/м. Кроме того, объемная плотность первой области 32 зоны 130 может составлять около 0,069 г/см, а объемная плотность второй области 8 зоны 110 может составлять 0,492 г/см, т.е. различие примерно в 7 раз или более чем около 0,042 г/см.
Для каждого из измеренных параметров интенсивных свойств в разных областях микрозоны такое измерение проводится с использованием метода микро-КТ, описанного в настоящем документе. Разрешение способа позволяет установить значения интенсивных свойств в областях микрозон таким образом, что можно сравнивать различия и соотношения между областями, как описано в настоящем документе.
Дополнительную характеризацию материала 10 можно осуществить со ссылкой на Фиг. 32–36, которые представляют собой сделанные сканирующим электронным микроскопом (SEM) снимки, более подробно показывающие аспекты нетканого материала 10 и его области. На Фиг. 32–36 представлены фотографии при увеличении участков зоны 110 материала, показанного на Фиг. 25. Нетканый материал 10, показанный на Фиг. 25, был изготовлен в соответствии с процессом, описанным выше со ссылкой на Фиг. 7, в котором материал пропускали через зазор, образованный уплотняющими валиками 70 и 72, причем валик 72, контактирующий с первой стороной 12, нагревается, приводя к частичному скреплению волокон во вторых областях 301. На Фиг. 32 (сторона, обращенная к ленточному конвейеру) и 46 (сторона, обращенная к нагретому уплотняющему валику) представлены сделанные SEM снимки участка второй поверхности 14 и первой поверхности 12 соответственно с увеличением в 20 раз. Фиг. 34 (сторона, обращенная к ленточному конвейеру) и 48 (сторона, обращенная к нагретому уплотняющему валику) представляют собой фотографии участка второй поверхности 14 и первой поверхности 12 соответственно с увеличением в 90 раз, и на них подробно показаны полезные структурные характеристики частичного скрепления волокон, образованного уплотняющими валиками 70 и 72.
Как лучше всего видно на Фиг. 34 и 35, а также на виде в поперечном сечении на Фиг. 36, нагретые уплотняющие валики могут вызывать термическое соединение волокон с полезным эффектом с разным уровнем для всего материала 10. Как показано на фигуре, волокна, контактирующие с нагретым валиком, например валиком 70, контактирующим с первой поверхностью 12 материала 10, могут скрепляться путем расплавления, так что первая поверхность 12 претерпевает относительно более сильное скрепление между волокнами, чем вторая поверхность 14. Соединенные волокна 80 первой поверхности могут быть по существу полностью соединены расплавлением с образованием в результате пленочного поверхностного слоя из соединенных волокон, тогда как волокна во второй области 310 на второй стороне 14 могут быть соединены в меньшей степени или не соединены совсем. Эта особенность позволяет применять нетканый материал 10 для одноразового абсорбирующего изделия, например, в качестве верхнего слоя, для поддержания физической целостности в процессе производства и эксплуатации, а также обеспечения относительной мягкости с одной стороны, которая может быть обращена к пользователю и контактировать с кожей.
Даже в микрозонах с наибольшим различием в толщине такой эффект «образования повехностного слоя» служит цели поддержания целостности полотна и при этом не влияет существенно на мягкость или другие полезные свойства, такие как параметры работы с текучей средой. Из Фиг. 37–40 понятно, что различие в степени термического соединения волокон может быть таким, что волокна на первой поверхности 12 во второй области 310 могут быть полностью или по существу полностью соединенными, а степень термического соединения волокон на второй поверхности 14 в первой области 300 может быть минимальной или вовсе отсутствовать.
На Фиг. 37 также показан участок нетканого материала 10, показанного на Фиг. 25. На Фиг. 38–40 показаны увеличенные изображения одной микрозоны, обозначенной на Фиг. 37 в качестве первой области 300 и второй области 310, которая визуально выглядит как дырка или отверстие. На Фиг. 38 и 39 показана микрозона, которая видна на второй поверхности 14, с увеличением в 40 раз и в 200 раз соответственно. На Фиг. 40 показана вторая область 310, которая видна на первой стороне 12, с увеличением в 200 раз. Волокна во второй области 310 являются полностью или по существу полностью соединенными, а волокна в первой области 300 являются полностью или по существу полностью не соединенными. Преимущество показанной структуры состоит в том, что микрозона может функционировать как проницаемое для текучей среды отверстие, тогда как соединенными области второй области 310 одновременно обеспечивают поддержание физической целостности материала 10.
Следовательно, микрозоны играют важную роль в общей физической структуре и функционировании материала 10 по настоящему описанию. Полотно 10 с относительно близко расположенными, точно спроектированными трехмерными элементами, полученными формирующим ленточным конвейером по настоящему описанию, может содержать визуально различные зоны, микрозоны и трехмерные элементы, которые обеспечивают функциональное превосходство в сферах по меньшей мере мягкости и параметров работы с текучей средой, а также визуально привлекательного эстетичного дизайна. Потенциальное различие в физических свойствах первой и второй поверхностей позволяет разработать нетканый материал 10 с учетом прочности и мягкости, формы и функции.
На Фиг. 41 представлен снимок микро-КТ участка нетканого материала 10, аналогичного показанным на Фиг. 27 и 28, который подвергали дополнительной стадии обработки с формированием точечных соединений 90 в зазоре каландровых валиков 71 и 73. Как описано выше применительно к описанию Фиг. 30 и 31, в случае конкретных микрозон 400 с точечными соединениями можно проанализировать первую и вторую области, показанные в виде пронумерованных участков нетканого материала 10, и сюда относятся области точечных соединений, в частности, нумерованные области 31–35. Например, смежные области 32 и 26 образуют микрозону 400 в третьей зоне 130. На Фиг. 41 были визуально выделены конкретные области с целью идентификации областей, включающих добавленные области точечного соединения, и они были проанализированы для измерения толщины, основной массы и объемной плотности, а полученные данные представлены на Фиг. 42, где количественно определяются и сравниваются толщина, основная масса и объемная плотность всех областей, включающих области точечных соединений.
На Фиг. 42 представлены данные для групп измерений первой и второй областей, сделанных в трех зонах, показанных на Фиг. 41. Ось x представляет области, и числа соответствуют нумерованным областям на Фиг. 30. Измерения первых областей обозначены как Fn (например, F1), а измерения вторых областей обозначены как Sn (например, S1). Таким образом, области 1–5 представляют собой первые области F1, каждая из которых относится к зоне 110. Области 6–10 представляют собой вторые области S1, которые также относятся к зоне 110. Аналогично первые области F2 представляют собой области 16–20 в зоне 120, а области 11–15 и 21–25 представляют собой вторые области S2 в зоне 120. Наконец, области 31–35 представляют собой вторые области, но они являются точечными соединениями 90, обозначенными на Фиг. 55 как B1, с целью выделения их в настоящем описании как сформированных процессом точечного соединения. Первые области F3 в зоне 130 представляют собой области 26–30 и 36–40, а области 41–44 представляют собой вторые области S2 в зоне 130. Нумерованные области представлены единообразно на всех трех графиках на Фиг. 42, но для простоты зоны 110, 120, и 130 показаны только на карте толщины.
3
3
Графики, показанные на Фиг. 42, графически представляют величину различий в интенсивных свойствах между первыми областями и вторыми областями в пределах любой из зон материала, прошедшего стадию каландерного точечного соединения, и их можно использовать для того, чтобы графически увидеть различие в интенсивных свойствах для пар областей, составляющих микрозону. Например, можно видеть, что в зоне 110 основная масса в двух областях может варьироваться в более узком диапазоне, чем толщина или объемная плотность. Например, толщина (размер) может варьироваться от около 325 мкм в первых областях до около 29 мкм во вторых областях зоны 110, т.е. различие примерно в 10 раз. Объемная плотность в зоне 110 может варьироваться от около 0,08 г/см до около 0,39 г/см. Аналогичные количественно определимые различия можно понять для каждой из показанных зон.
В целом области микрозоны могут иметь значения основной массы, толщины и объемной плотности, которые варьируются в широком диапазоне.
Следовательно, применительно как к Фиг. 41, так и к Фиг. 42 можно понять дальнейшее определение характеристик имеющей преимущества структуры 10 настоящего описания в отношении термических каландерных точечных соединений 90. Если для целей описания сконцентрироваться на зоне 130, можно идентифицировать трехмерные элементы, образующие микрозону, которая содержит первую и вторую области, представляющие собой области точечных соединений, и количественно оценить интенсивные свойства. Например, на Фиг. 41 репрезентативная микрозона 400 точечных соединений в зоне 130 может представлять собой пару областей, помеченных как элементы 26 и 32 или 30 и 35. Таким образом, первая область 26 и вторая область 32 образуют микрозону 400 точечных соединений, а первая область 30 и вторая область 35 образуют микрозону 400 точечных соединений.
2
3
3
Различия в некоторых интенсивных свойствах в микрозонах точечных соединений можно видеть на Фиг. 42. Например, если взять две вышеописанные микрозоны 400 точечных соединений, например, две микрозоны 400 точечных соединений областей 26 и 32 и 30 и 35 соответственно, можно увидеть наличие небольшого различия в основной массе между первыми областями и вторыми областями в диапазоне от около 55 до около 60 г/м, но те же области демонстрируют существенное различие в толщине от около 430–460 мкм до около 125 мкм и существенное различие в объемной плотности от около 0,13–0,14 г/см до около 0,41–0,48 г/см. Другие различия в интенсивных свойствах можно наблюдать со ссылкой на Фиг. 42.
Точечные соединения 90 могут играть важную роль в общей физической структуре и функционировании материала 10 по настоящему описанию. Путем добавления точечных соединений 90 в материал 10, содержащий относительно близко расположенные, точно спроектированные трехмерные элементы, полученные формирующим ленточным конвейером настоящего изобретения, материал 10 можно дополнительно улучшить, чтобы он продемонстрировал неожиданную комбинацию визуально различных зон, микрозон и трехмерных элементов, которые обеспечивают функциональное превосходство в плане высокоэффективной комбинации мягкости, прочности, низкого взлохмачивания и параметров работы с текучей средой, а также визуально привлекательный эстетичный дизайн. Функция точечного соединения позволяет получать нетканый материал 10 с наиболее эффективной комбинацией прочности, мягкости, параметров работы с текучей средой и визуальных эстетических качеств, особенно в плане формы и функции.
Упаковки
Абсорбирующие изделия настоящего изобретения могут быть помещены в упаковки. Упаковки могут содержать полимерные пленки и/или другие материалы. Графические изображения и/или знаки, относящиеся к свойствам абсорбирующих изделий, можно образовать, нанести в виде печатного изображения, расположить и/или поместить на внешние части упаковок. Каждая упаковка может содержать множество абсорбирующих изделий. Абсорбирующие изделия можно упаковать под давлением так, чтобы уменьшить размер упаковки, одновременно обеспечивая достаточное количество абсорбирующих изделий на упаковку. Упаковка абсорбирующих изделий под давлением позволяет лицу, осуществляющему уход, легко обращаться с упаковками и хранить их, а также обеспечивает производителям экономию затрат на распространение благодаря размеру упаковок.
Соответственно, упаковки абсорбирующих изделий настоящего изобретения могут иметь высоту стопки в пакете менее чем около 110 мм, менее чем около 105 мм, менее чем около 100 мм, менее чем около 95 мм, менее чем около 90 мм, менее чем около 85 мм, менее чем около 80 мм, менее чем около 78 мм, менее чем около 76 мм, менее чем около 74 мм, менее чем около 72 мм или менее чем около 70 мм, где конкретно учитываются все приращения до 0,1 мм в указанных диапазонах и все диапазоны, которые они образуют, в соответствии с испытанием на высоту стопки в пакете, описанным в настоящем документе. В качестве альтернативного варианта упаковки абсорбирующих изделий настоящего изобретения могут иметь высоту стопки в пакете от около 70 мм до около 110 мм, от около 70 мм до около 105 мм, от около 70 мм до около 100 мм, от около от 70 мм до около 95 мм, от около 70 мм до около 90 мм, от около 70 мм до около 85 мм, от около 72 мм до около 80 мм, от около 74 мм до около 78 мм, где конкретно учитываются все приращения до 0,1 мм в указанных диапазонах и все диапазоны, которые они образуют, в соответствии с испытанием на высоту стопки в пакете, описанным в настоящем документе.
На Фиг. 43 представлен пример упаковки 1000, содержащей множество абсорбирующих изделий 1004. Упаковка 1000 образует внутреннее пространство 1002, в котором расположено множество абсорбирующих изделий 1004. Множество абсорбирующих изделий 1004 расположено в виде одной или более стопок 1006.
Абсорбирующие изделия
Нетканые материалы по настоящему описанию могут образовывать участки абсорбирующих изделий. Абсорбирующие изделия могут включать в себя подгузники с липкой лентой, трусы, подгузники или прокладки для страдающих недержанием взрослых, гигиенические прокладки, прокладки, прикрепляемые к нижнему белью, и/или другие подходящие абсорбирующие изделия. Нетканые материалы также могут использоваться в других потребительских товарах. В контексте абсорбирующего изделия нетканые материалы могут образовывать внешний покровный нетканый материал, верхний слой, накопительный слой, распределяющий слой, участок оболочки сердцевины, внешний нетканый материал вставок-ушек, вторичный верхний слой, слоистый материал пояса поясной области и/или могут образовывать другие подходящие компоненты нетканого абсорбирующего изделия. Нетканые материалы также могут образовывать участки данных компонентов.
На Фиг. 44 и 45 проиллюстрировано приведенное в качестве примера абсорбирующее изделие в виде трусов, хотя подгузники с липкой лентой тоже входят в объем настоящего описания. Трусы могут содержать нетканые материалы по настоящему описанию, такие как, например, верхний слой и/или внешний покровный нетканый материал, или участки верхнего слоя и/или внешнего покровного нетканого материала. На Фиг. 44 представлен вид спереди в перспективе абсорбирующего изделия, содержащего один или более нетканых материалов по настоящему описанию. На Фиг. 45 представлен вид сзади в перспективе абсорбирующего изделия, показанного на Фиг. 44.
Снова со ссылкой на Фиг. 44 и 45 проиллюстрировано абсорбирующее изделие 710 в виде трусов с поясом. Абсорбирующее изделие 710 содержит переднюю область 712, промежностную область 714 и заднюю область 716. Абсорбирующее изделие может содержать центральную основную часть 726, проходящую по меньшей мере частично между передней областью 712 и задней областью 716. Абсорбирующее изделие 710 может образовывать отверстия 760 для ног и содержать передний пояс 754 поясной области и задний пояс 756 поясной области. Передний и задний пояса 754, 756 могут содержать первый растяжимый материал и второй растяжимый материал. Эластичная деталь, такая как эластичная пленка или множество эластичных прядей, может быть расположена между первым растяжимым материалом и вторым растяжимым материалом. Первый пояс 754 поясной области и второй пояс 756 поясной области могут быть прикреплены друг к другу своими боковыми краями с образованием боковых швов 758. Боковые швы могут включать в себя стыковые швы или швы внахлест.
Центральная основная часть 752 может содержать верхний слой 760, пленку 761 внешнего слоя, абсорбирующую сердцевину, расположенную по меньшей мере частично между верхним слоем и пленкой внешнего слоя. Верхний слой 760 может образовывать участок обращенной к пользователю поверхности абсорбирующего изделия 710 и может содержать один или более нетканых материалов, описанных в настоящем документе. Центральная основная часть 752 может содержать внешний покровный нетканый материал 762, образующий участок обращенной к одежде поверхности абсорбирующего изделия и быть обращена к пленке внешнего слоя лицом к лицу. Внешний покровный нетканый материал 762 может включать в себя один или более нетканых материалов, описанных в настоящем документе. Центральная основная часть может содержать один или более накопительных слоев и/или один или более распределяющих слоев, по меньшей мере частично расположенных между верхним слоем и абсорбирующей сердцевиной. Нетканые материалы могут содержать извитые волокна.
Emtec
В настоящем описании предложено решение проблемы, обсуждаемой в части предпосылки создания изобретения, за счет обеспечения абсорбирующих изделий, содержащих нетканые материалы с улучшенной мягкостью, но сохраняющих высокую текстуру. Настоящее описание дополнительно устраняет несоответствие между высокой мягкостью и высокой текстурой, одновременно обеспечивая некоторые улучшения в обращении с текучими средами, включая быстрое протекание физиологических выделений и повышенную сухость кожи и верхнего слоя. Как правило, нетканые материалы по настоящему описанию могут составлять по меньшей мере участок обращенной к пользователю поверхности (например, верхнего слоя) и по меньшей мере участок обращенной к одежде поверхности (например, внешнего покровного нетканого материала). Мягкость, текстуру (т.е. гладкость) и/или жесткость можно измерить при помощи анализатора мягкости ткани Emtec в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec. Мягкость на ощупь измеряют как TS7. Текстуру/гладкость измеряют как TS750. Жесткость измеряют как D.
2
Все примеры 1–10, приведенные ниже, представляют собой расположенные рядом друг с другом двухкомпонентные фильерные нетканые материалы, полученные путем формования в соотношении 30:70 полипропилена (PP3155, полученного от Exxon Mobil Corporation) и смеси полипропиленов 25/75 (PP3155 и PP3854, полученной от Exxon Mobil Corporation) в конфигурации волокна круглого сечения. Для повышения белизны и мягкости к полимерам добавляли около 1% диоксида титана и 1% эрукамида. В верхний слой по примеру 2 добавляли синюю пигментную плавкую добавку в количестве 0,25 мас.% нетканого материала для улучшения визуального восприятия трехмерности. Все нетканые материалы были спрядены на формирующем ленточном конвейере, имеющем трехмерный рисунок, как в целом описано со ссылкой на Фиг. 16, хотя рисунки отличаются друг от друга. Ленточные конвейеры перемещались с линейной скоростью около 28 метров в минуту с образованием нетканых материалов с массой 25 г/м. Ленточный конвейер запускали с более низкими линейными скоростями для нетканых внешних покровных материалов с более высокой основной массой в примерах 7–10. Волокна нетканых материалов из примеров 1–10 прессовали с помощью нагретых уплотняющих валиков 70, 72 и дополнительно соединяли с помощью каландрового валика с 8%-м точечным узором при температуре около 140°C.
Таблица 5. Свойства по Emtec сравнительных приведенных в качестве примера верхних слоев и примеров верхнего слоя по настоящему описанию
Изделие
Сравнительный пример 1. Goon Premium, приобретенный в ноябре 2018 г. в Китае
Сравнительный пример 2. Merries, приобретенный в ноябре 2018 г. в Китае
Сравнительный пример 3. P&G Pampers Premium Care, произведен в апреле 2017 г. в Японии
Пример 1. Узор в соответствии с Фиг. 46, 25 г/м<sup>2</sup>
Пример 2. Узор в соответствии с Фиг. 47, 25 г/м<sup>2</sup>, 0,25% синей плавкой добавки
Пример 3. Узор в соответствии с Фиг. 47, 25 г/м<sup>2</sup>
Пример 4. Узор в соответствии с Фиг. 48, 25 г/м<sup>2</sup>
Жесткость (D) мм/Н
4,9
4,4
4,3
3,95
3,16
3,9
3,9
Мягкость (TS7)-микро дБ V<sup>2</sup> скв
6,4
4,9
7,0
3,8
2,85
3,7
3,8
Гладкость (TS750)-макро дБ V<sup>2</sup> скв
2,9
15,1
4,1
8,29
9,6
7,3
7
* Все значения, представленные в таблице 5, измерены в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Значение TS7 участка или всех обращенных к пользователю поверхностей верхних слоев по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 1 дБ V скв до около 4,5 дБ V скв, от около 2 дБ V скв до около 4,5 дБ V скв или от около 2 дБ V скв до около 4,0 дБ V скв. Также значение TS750 участка или всех обращенных к пользователю поверхностей верхних слоев по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 4 дБ V скв до около 30 дБ V скв, тт около 6 дБ V скв до около 30 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 20 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 15 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 12 дБ V скв или от около 6,5 дБ V скв до около 10 дБ V скв. Также значение D участка или всех обращенных к пользователю поверхностей верхних слоев по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 1 мм/Н до около 10 мм/Н, от около 3 мм/Н до около 8 мм/Н, от около 2 мм/Н до около 6 мм/Н, от около 2 мм/Н до около 4 мм/Н или от около 3 мм/Н до около 4 мм/Н. Все значения измерены в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec. Значение TS7 представляет собой мягкость на ощупь, поэтому желательны низкие значения (чем ниже значение, тем более мягким является материал). Значение TS750 представляет собой текстуру, поэтому желательно высокое значение (чем выше значение, тем более высокую текстуру имеет материал). Наличие низкого значения TS7 и высокого значения текстуры является несоответствующим в том смысле, что, как правило, чем более высокую текстуру имеет нетканый материал, тем менее мягким он является. Заявители, не желая быть связанными теорией, получили неожиданные результаты относительно высокотекстурированных нетканых материалов, которые все еще очень мягкие, обеспечивая выбранный диапазон зон области 1 и области 2 в нетканых материалах, описанных ниже.
Таблица 6. Свойства по Emtec сравнительных приведенных в качестве примера внешних покровных нетканых материалов и примеров внешних покровных материалов по настоящему описанию
* Все значения, представленные в таблице 6, измерены в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Значение TS7 участка обращенной к одежде поверхности внешних покровных нетканых материалов по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 1 дБ V скв до около 4,5 дБ V скв, от около 2 дБ V скв до около 4,5 дБ V скв или от около 2 дБ V скв до около 4,0 дБ V скв. Также значение TS750 участка обращенных к одежде поверхностей внешних покровных нетканых материалов по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 4 дБ V скв до около 30 дБ V скв, тт около 6 дБ V скв до около 30 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 20 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 15 дБ V скв, от около 6 дБ V скв до около 12 дБ V скв или от около 6,5 дБ V скв до около 10 дБ V скв. Также значение D участка обращенных к одежде поверхностей внешних покровных нетканых материалов по настоящему описанию может находиться в диапазоне от около 1 мм/Н до около 10 мм/Н, от около 3 мм/Н до около 8 мм/Н, от около 2 мм/Н до около 6 мм/Н, от около 2 мм/Н до около 4 мм/Н или от около 3 мм/Н до около 4 мм/Н. Все значения измерены в соответствии с описанным в настоящем документе тестом Emtec. Наличие низкого значения TS7 и высокого значения текстуры является несоответствующим в том смысле, что, как правило, чем более высокую текстуру имеет нетканый материал, тем менее мягким он является. Заявители, не желая быть связанными теорией, получили неожиданные результаты относительно высокотекстурированных нетканых материалов, которые все еще очень мягкие, обеспечивая выбранный диапазон зон области 1 и области 2 в нетканых материалах, описанных ниже.
Может быть желательно иметь определенные свойства TS7 и TS750, описанные выше, как для внешнего покровного нетканого материала, так и для верхнего слоя. Это обеспечивает мягкую текстуру с обеих сторон (т.е. стороны, обращенной к пользователю, и стороны, обращенной к одежде) абсорбирующего изделия.
2
2
Абсорбирующее изделие может содержать нетканый верхний слой, внешний слой, абсорбирующую сердцевину, расположенную по меньшей мере частично между верхним слоем и внешним слоем, и нетканую внешний покровный материал, соединенный с внешним слоем. Значение TS7 каждого из первого участка обращенной к пользователю стороны нетканого верхнего слоя и второго участка обращенной к одежде стороны нетканого внешнего покровного материала может быть в диапазоне от около 1 дБ V скв до около 4,5 дБ V скв, в соответствии с тестом Emtec. Значение TS750 второго участка обращенной к одежде стороны нетканого внешнего покровного материала может быть примерно в 1,2–4 раза, примерно в 1,3–3 раза или примерно в 1,5–2 раза больше значения TS750 первого участка обращенной к пользователю стороны нетканого верхнего слоя.
% площадей области 1 и области 2
Для достижения желаемых результатов по настоящему описанию в отношении повышенной мягкости вместе с повышенной текстурой в нетканых материалах, таких как внешние покровные нетканые материалы и верхние слои, может быть желательно иметь общую площадь первой области (например, площади с низкой основной массой) участка нетканых материалов (соответствующей рисунку смолы на ленточном конвейере) в диапазоне от около 5% до около 25%, от около 5% до около 20% или от около 10% до около 20% общей площади нетканых материалов, при этом остальная площадь участка нетканых материалов представляет собой общую площадь второй области (например, площади с высокой основной массой) (соответствующую площадям на ленточном конвейере, не содержащим смолы). Площади с более высокой основной массой являются, как правило, более мягкими, чем площади с низкой основной массой, поскольку площади с более высокой основной массой содержат больше волокон. Нетканые материалы, имеющие площади с низкой основной массой в диапазоне от около 5% до около 20% общей площади нетканого материала, как правило, могут обеспечивать хорошую сухость и хорошую мягкость. При значении менее 5% площадей с низкой основной массой, как правило, может достигаться высокая мягкость, но, как правило, недостаточная сухость. При значении выше 25% площадей с низкой основной массой, как правило, может достигаться хорошая сухость, но, как правило, недостаточная мягкость.
В дополнение к преимуществам, подробно описанным выше, другое преимущество формованных, мягких и текстурированных нетканых материалов по настоящему описанию заключается в возможности получения нетканого материала с микрозонами, которые содержат одну или более гидрофобных областей и одну или более отдельных гидрофильных областей. Гидрофильность и/или гидрофобность в конкретной области микрозоны можно определить посредством измерения времени впитывания влаги с применением способа определения времени впитывания влаги, как описано в настоящем документе, и/или измерения угла смачивания с применением способа определения угла смачивания, как описано в настоящем документе. Используемый в настоящем документе термин «гидрофильный» в отношении конкретной области микрозоны означает, что при испытании с использованием метода определения времени впитывания влаги время впитывания влаги для этого конкретного участка составляет менее 10 секунд. Используемый в настоящем документе термин «гидрофобный» в отношении конкретной области микрозоны означает, что при испытании с использованием способа определения угла смачивания угол смачивания для этого конкретного участка составляет 90° или более.
В таблице 7 ниже приведены измеренные значения угла смачивания и времени впитывания влаги для формованных, мягких и текстурированных нетканых материалов, как подробно описано в настоящем документе. Для обоих примеров 11 и 12, описанных ниже, нетканый материал был изготовлен на ленточном конвейере, как описано на Фиг. 16, причем нетканые материалы имеют внешний вид, аналогичный показанному на Фиг. 2.
Таблица 7. Значения угла смачивания и времени впитывания влаги для формованных, мягких и текстурированных нетканых материалов по настоящему описанию
№ примера
Область
Угол смачивания (θc)
Время впитывания влаги (секунды)
Пример 11
Первая область
135
60
Вторая область
0
0,307
Пример 12
Первая область
126
60
Вторая область
0
2,360
Пример 11.
Двухкомпонентное нетканое полотно, скрепленное прядением, которое получали путем формования в соотношении 50:50 полиэтиленовой оболочки (Aspun-6850-A, полученной от химической компании Dow) и полипропиленового сердечника (PH-835, полученного от компании LyondellBasell) в конфигурации трехслойного волокна. Нетканый материал формировали на формирующем ленточном конвейере, имеющем повторяющийся узор, как описано на Фиг. 16, при перемещении с линейной скоростью около 25 метров в минуту, чтобы образовать материал 10, имеющий среднюю основную массу 25 грамм на квадратный метр с повторяющимся узором ромбовидной формы, как показано на Фиг. 2. Волокна ткани прессовали с помощью уплотняющих валиков 70, 72, но вместо каландрования дополнительное соединение было достигнуто с помощью блока для соединения горячим воздухом при температуре 145°C.
2
2
Затем на заднюю боковую поверхность нетканого материала (т.е. на плоскую боковую поверхность напротив стороны с относительно мягкими трехмерными элементами, расположенными на ней) контактным способом наносили поверхностно-активное вещество Stantex S 6327 (комбинация этоксилатов касторового масла со сложными эфирами ПЭГ). Процесс нанесения покрытия выполняли с использованием способа сушки Reicofil на основе увлажняющего валика и Omega, оба из которых, как правило, известны в данной области техники. Поверхностно-активное вещество, используемое в способе на основе увлажняющего валика, имело концентрацию 6% в воде при температуре 40°C. Угол смачивания увлажняющего валика устанавливали на 250°, а температура сушки составляла 80°C. Затем нетканый материал ввели в контакт с увлажняющим валиком, вращающимся с частотой 13 об/мин, с подачей 0,45 мас.% по поверхностно-активного вещества на нетканый материал (% поверхностно-активного вещества представляет собой массу добавленного поверхностно-активного вещества на 1 м, деленный на массу 1 м нетканого материала).
Пример 12.
Двухкомпонентное нетканое полотно, скрепленное прядением, который получали путем формования в соотношении 50:50 полиэтиленовой оболочки (Aspun-6850-A, полученной от химической компании Dow) и полипропиленового сердечника (PH-835, полученного от компании LyondellBasell) в конфигурации трехслойного волокна. Нетканый материал формировали на формирующем ленточном конвейере, имеющем повторяющийся узор, как описано на ФИГ. 16, при перемещении с линейной скоростью около 25 метров в минуту, чтобы образовать материал 10, имеющий среднюю основную массу 25 грамм на квадратный метр с повторяющимся узором ромбовидной формы, как показано на ФИГ. 2. Волокна ткани прессовали с помощью уплотняющих валиков 70, 72, но вместо каландрования дополнительное соединение было достигнуто с помощью блока для соединения горячим воздухом при температуре 145°C.
2
2
2
2
Затем на переднюю боковую поверхность нетканого материала (т. е. на сторону с относительно мягкими трехмерными элементами, расположенными на ней) посредством способа струйной печати наносили поверхностно-активное вещество Stantex S 6327 (комбинация этоксилатов касторового масла со сложными эфирами ПЭГ), поставляемое компанией Pulcra Chemicals. Способ струйной печати выполняли с использованием струйного принтера Dimatix DMP 2831, оснащенного моделью картриджа № DMC-11610/PM 700-10702-01 (10pL). Температура печатающей головки составляла 40°C. Поверхностно-активное вещество, использованное в процессе струйной печати, состояло из 75 мас.% Stantex S 6327 и 25 мас.% этанола. Поверхностно-активное вещество печатали во вторых областях микрозон нетканого материала путем ориентирования образца нетканого материала таким образом, чтобы вторые области первого ряда микрозон были выровнены относительно направления печатающей головки, и печатания первой серии прямых линий с расстоянием между каплями, настроенным на 170 мкм. Затем образец нетканого материала поворачивали под углом таким образом, чтобы вторые области второго ряда микрозон были выровнены относительно печатающей головки, а вторая серия прямых линий была напечатана при 170 мкм. Основная масса волокон второй области составляет приблизительно 16,0 г/м. Основная масса поверхностно-активного вещества, нанесенного струйной печатью на вторую область, составляет приблизительно 0,25 г/м. Соответственно, было определено, что количество поверхностно-активного вещества, нанесенного печатью локально на второй области, составляет приблизительно 1,6 мас.% поверхностно-активного вещества (0,25 г/м/16,0 г/м) В целом количество поверхностно-активного вещества, нанесенного печатью на образец нетканого материала, определяли по отношению между шириной напечатанной линии и интервалом между строками, составляющим приблизительно 0,2 мас.% поверхностно-активного вещества.
В дополнение к Stantex S 6327 использование других поверхностно-активных веществ для придания первой и/или второй области конкретных микрозон гидрофильности и/или гидрофобности (посредством любого способа нанесения) рассматривается в пределах объема настоящего описания.
Описанные подробно выше нетканые материалы содержат микрозоны с областями, имеющими различия в интенсивных свойствах, таких как, например, основная масса, плотность или толщина. Такие же нетканые материалы также могут одновременно содержать такие области микрозон, которые являются, в частности и по отдельности, гидрофобными и/или гидрофильными. Любой из примеров нетканых материалов, подробно описанных в настоящем документе (например, образцы, которые включают зоны и/или микрозоны с областями, имеющими различия в толщине, основной массе и/или объемной плотности, и/или поверхности с различными значениями TS7, TS750 и D, описанными в настоящем документе), может дополнительно иметь области микрозоны с различиями в гидрофильности, как подробно описано в настоящем документе. Гидрофильность может обеспечиваться за счет целевого нанесения (нанесений) поверхностно-активного вещества (веществ) на конкретные области микрозон нетканого материала. Например, вторая область микрозоны может иметь поверхностно-активное вещество, расположенное на ней, в то время как первая область той же микрозоны может не иметь поверхностно-активного вещества, расположенного на ней. Кроме того, первая область микрозоны может иметь поверхностно-активное вещество, расположенное на ней, а вторая область той же микрозоны может не иметь поверхностно-активного вещества, расположенного на ней. Например, в одной микрозоне первая или вторая область может иметь от приблизительно 0,01% до приблизительно 5,0%, от приблизительно 0,05% до приблизительно 4,0%, от приблизительно 1,0% до приблизительно 3,0% и любой диапазон, симметричный относительно среднего значения диапазона от приблизительно 0,01% до приблизительно 5,0% поверхностно-активного вещества, а другая область не имеет поверхностно-активного вещества (т.е. без поверхностно-активного вещества). В качестве примера, в одной микрозоне вторая область может иметь от около 0,01% до около 5,0%, от около 0,05% до около 4,0%, от около 1,0% до около 3,0% и любой диапазон, симметричный относительно среднего значения диапазона от около 0,01% до около 5,0% поверхностно-активного вещества, а вторая область не имеет поверхностно-активного вещества (т.е. без поверхностно-активного вещества). Соответственно, некоторые нетканые материалы, описанные в настоящем документе, имеют микрозону, причем по меньшей мере одна из первой и второй областей имеет поверхностно-активное вещество, а отношение % поверхностно-активного вещества в первой области к % поверхностно-активного вещества во второй области составляет менее 1. Кроме того, некоторые нетканые материалы, описанные в настоящем документе, имеют микрозону, причем по меньшей мере вторая область микрозоны имеет поверхностно-активное вещество, а отношение % поверхностно-активного вещества в первой области к % поверхностно-активного вещества во второй области составляет менее 1.
В качестве другого примера вторая область микрозоны может иметь определенное количество поверхностно-активного вещества или % поверхностно-активного вещества, расположенного на ней, тогда как первая область той же микрозоны может иметь другое количество поверхностно-активного вещества или % поверхностно-активного вещества, расположенного на ней. Например, в одной микрозоне первая область может иметь от приблизительно 0,01% до приблизительно 2,0%, от приблизительно 0,05% до приблизительно 1,5%, от приблизительно 0,1% до приблизительно 1,0% и любой диапазон, симметричный относительно среднего значения диапазона от приблизительно 0,01% до приблизительно 2,0% поверхностно-активного вещества, а вторая область может иметь другое количество. Более того, в одной микрозоне вторая область может иметь от около 0,01% до около 5,0%, от около 0,05% до около 4,0%, от около 1,0% до около 3,0% и любой диапазон, симметричный относительно среднего значения диапазона от около 0,01% до около 5,0% поверхностно-активного вещества, а первая область может другое количество. % поверхностно-активного вещества для конкретной области микрозоны может быть определен путем взятия количества грамм на квадратный метр поверхностно-активного вещества, расположенного в конкретной области, и деления его на основную массу волокон формованного нетканого материала, содержащегося в той же области. Количество грамм на квадратный метр поверхностно-активного вещества, расположенного в конкретной области, можно определить с использованием любого известного в настоящее время способа в данной области техники (например, гравиметрического и т.д.). Основная масса волокон нетканого материала, содержащихся в конкретной области микрозоны, также может быть определена с использованием любого известного в настоящее время способа в данной области техники (например, гравиметрического, микро-КТ и т.д.).
Поверхностно-активное вещество может быть расположено на нетканых материалах любым способом, как правило, известным специалистам в данной области техники. Конкретные примеры включают нанесение контактным способом, струйную печать, гравюрную печать, офсетную гравюрную печать, флексографическую печать поверхностно-активного вещества и совмещенную печать поверхностно-активного вещества. Любой такой способ может размещать поверхностно-активное вещество на первой и/или на второй поверхности нетканых материалов. Для общего формованного нетканого материала (с учетом всех индивидуальных зон и микрозон на ткани) поверхностно-активное вещество может быть добавлено в формированный нетканый материал в количестве от около 0,01% до около 2,0%, от около 0,05% до около 1,5%, от около 0,1% до около 1,0% и в любом диапазоне концентраций в пределах диапазона от около 0,01% до около 2,0%. Для расчета % поверхностно-активного вещества, добавляемого к общему формованному нетканому материалу, делят количество грамм на квадратный метр поверхностно-активного вещества в общем формованном нетканом материале на основную массу общего формованного нетканого материала. Количество грамм на квадратный метр поверхностно-активного вещества, расположенного в общем формованном нетканом материале, можно определить с использованием любого известного в настоящее время способа в данной области техники (например, гравиметрического и т.д.). Основная масса общего формованного нетканого материала также может быть определена с использованием любого известного в настоящее время способа в данной области техники (например, гравиметрического, микро-КТ и т.д.).
Как показано на Фиг. 25 и 26, где представлен участок узора нетканого материала 10, первая зона 110 (слева на Фиг. 25) характеризуется ориентированными по существу в направлении MD рядами первых областей 300 с переменной шириной, которые разделены ориентированными в направлении MD рядами вторых областей 310 с переменной шириной (при этом первая и вторая области расположены в пределах микрозоны). Первая область также представляет собой трехмерный элемент 20, образующий первую и вторую области 300, 310. Трехмерный элемент может представлять собой участок нетканого материала 10, образованный среди или вокруг приподнятого элемента формирующего ленточного конвейера, что в настоящем описании представляет собой первую область 300, в результате чего полученная структура имеет относительно больший размер в направлении Z, относительно большую основную массу и меньшую объемную плотность по сравнению со второй областью 310. Более того, первая область 300 может быть гидрофобной, а вторая область 310 может быть гидрофильной. Целевое добавление поверхностно-активного вещества во вторую область 310 микрозоны может привести к тому, что вторая область станет гидрофильной. Соответственно, первая область 300 микрозоны может иметь угол смачивания более чем около 90° или от около 90° до около 140°, или от около 110° до около 135°, или от около 125° до около 135°, или любой диапазон, симметричный относительно среднего значения диапазона от около 90° до около 140° при испытании с применением способа определения угла смачивания, подробно описанного в настоящем документе. Вторая область 310 микрозоны может иметь угол смачивания менее 90° при испытании с применением способа определения угла смачивания, подробно описанного в настоящем документе. Первая область 300 микрозоны может иметь значение времени впитывания влаги более чем около 10 секунд, или от около 10 секунд до 60 секунд при измерении с применением способа определения времени впитывания влаги, подробно описанного в настоящем документе. Вторая область 310 микрозоны может иметь значение времени впитывания влаги менее чем около 10 секунд, менее чем около 5 секунд, или менее чем около 2,5 секунды, менее чем около 1 секунды, менее чем около 0,5 секунды, или в диапазоне от около 0,5 секунды до около 10 секунд, или от около 0,5 секунды до около 5 секунд, при измерении с применением способа определения времени впитывания влаги, подробно описанного в настоящем документе. Нетканые материалы, рассматриваемые в настоящем документе, включают в себя любой из описанных выше диапазонов параметров для измерения угла смачивания и/или времени впитывания влаги для первой области и/или второй области в комбинации с любыми другими описанными в настоящем документе интенсивными свойствами/отличиями свойств для одинаковых или разных областей в той же или другой микрозоне формованного нетканого материала.
Формованные нетканые материалы, имеющие описанные выше микрозоны с областями, имеющими различия, например, в основной массе, плотности или толщине, при этом одновременно имеющие такие области конкретной микрозоны, являющиеся по отдельности гидрофобными и/или гидрофильными, могут обеспечивать множество полезных областей применения, таких как материалы верхнего слоя для абсорбирующих изделий, а также для использования в медицинских прокладках, полотенцах и чистящих салфетках.
Способы испытаний
Локализованная основная масса
2
Локализованную основную массу нетканого материала можно определить несколькими доступными способами, но простой репрезентативный способов включает перфорирующую матрицу, имеющую площадь 3,0 см, которая используется для вырезания участка образца полотна из выбранной области из общей площади нетканого материала. Затем кусок образца взвешивают и делят на участки, чтобы получить локализованную основную массу нетканого материала в единицах грамм на квадратный метр. Результаты представлены как среднее из 2 образцов на выбранную область.
Испытание на высоту стопки в пакете
Высоту стопки в пакете упаковки абсорбирующих изделий определяют в соответствии с представленным ниже описанием.
Оборудование
Используют толщиномер с плоской жесткой горизонтальной скользящей пластиной. Толщиномер выполнен с возможностью свободного перемещения горизонтальной скользящей пластины в вертикальном направлении, при этом горизонтальная скользящая пластина всегда сохраняет горизонтальную ориентацию непосредственно над плоской жесткой горизонтальной пластиной основания. Толщиномер включает в себя устройство, подходящее для измерения зазора между горизонтальной скользящей пластиной и горизонтальной пластиной основания с точностью в пределах ± 0,5 мм. Горизонтальная скользящая пластина и горизонтальная пластина основания больше поверхности упаковки абсорбирующего изделия, контактирующей с каждой пластиной, т.е. каждая пластина выходит за пределы поверхности контакта упаковки абсорбирующего изделия во всех направлениях. Горизонтальная скользящая пластина оказывает на упаковку абсорбирующего изделия направленное вниз усилие 850 ± 1 грамм-сила (8,34 Н), которое может достигаться путем помещения соответствующей массы на центр верхней поверхности горизонтальной скользящей пластины, не контактирующей с упаковкой, так, что общая масса скользящей пластины с добавленной массой составляет 850 ± 1 грамм.
Процедура испытания
Упаковки абсорбирующих изделий уравновешивают при температуре 23°C ± 2°C и относительной влажности воздуха 50% ± 5% перед измерением.
Горизонтальную скользящую пластину поднимают и упаковку абсорбирующего изделия помещают по центру под горизонтальной скользящей пластиной таким образом, чтобы абсорбирующие изделия внутри упаковки были ориентированы горизонтально (см. Фиг. 43). Любую ручку или другой элемент упаковки на поверхностях упаковки, которые будут контактировать с любой из пластин, сгибают к поверхности упаковки до плоского состояния, чтобы свести к минимуму их влияние на измерение. Горизонтальную скользящую пластину медленно опускают вниз до контакта с верхней поверхностью упаковки, а затем высвобождают. Зазор между горизонтальными пластинами измеряют с точностью до ± 0,5 мм в течение десяти секунд после высвобождения горизонтальной скользящей пластины. Измеряют пять идентичных упаковок (упаковки одинакового размера, содержащие одинаковое количество абсорбирующих изделий) и регистрируют среднее арифметическое значение как ширину упаковки. Рассчитывают «высоту стопки в пакете» (ширина упаковки / количество абсорбирующих изделий на стопку) × 10 и указывают с точностью до ± 0,5 мм.
Способ микро-КТ для измерения интенсивных свойств
Способ микро-КТ для измерения интенсивных свойств измеряет значения основной массы, толщины и объемной плотности в визуально различимых областях образца подложки. Он основан на анализе трехмерного рентгеновского изображения образца, полученного прибором для микро-КТ (подходящим инструментом является Scanco µCT 50 производства Scanco Medical AG, Швейцария, или эквивалент). Прибор для микро-КТ представляет собой микротомограф с коническим пучком, имеющий экранированную камеру. В качестве источника рентгеновского излучения с фокальным пятном регулируемого диаметра выступает необслуживаемая рентгеновская трубка. Рентгеновский пучок проходит сквозь образец, и часть рентгеновских лучей ослабляется образцом. Степень ослабления коррелирует с массой материала, через который должны пройти рентгеновские лучи. Прошедшие рентгеновские лучи попадают на цифровую матрицу детекторов и создают двухмерное проекционное изображение образца. Трехмерное изображение образца создают путем сбора нескольких отдельных проекционных изображений образца в процессе вращения, из которых потом реконструируется одно трехмерное изображение. Прибор взаимодействует с компьютером, на котором работает программное обеспечение, управляющее получением изображения и сохраняющее необработанные данные. Трехмерное изображение далее анализируют с использованием программного обеспечения для анализа изображений (подходящим является ПО для анализа изображения MATLAB производства The Mathworks, Inc., г. Натик, штат Массачусетс, или эквивалент), измеряя в областях образца такие интенсивные свойства, как основная масса, толщина и объемную плотность.
Подготовка образцов
Для получения образца для измерений раскладывают ровно один слой сухого материала подложки и вырезают штампом круглый кусок диаметром 30 мм.
Если материал подложки представляет собой слой абсорбирующего изделия, например нетканый материал верхнего слоя, внешнего слоя, накопительный слой, распределяющий слой или слой другого компонента; абсорбирующее изделие приклеивают лентой к жесткой ровной поверхности в плоской конфигурации. Осторожно отделяют отдельный слой подложки от абсорбирующего изделия. При необходимости для отделения слоя подложки от дополнительных нижележащих слоев можно использовать скальпель и/или криогенный спрей (например, Cyto-Freeze, Control Company, г. Хьюстон, штат Техас), чтобы избежать продольного или бокового растяжения материала. После отделения слоя подложки от изделия переходят к описанному выше вырезанию штампом.
Если материал подложки имеет форму влажной салфетки, вскрывают новую упаковку влажных салфеток и из пачки извлекают всю стопку. Из середины стопки берут одну салфетку, раскладывают ее ровно и дают полностью высохнуть, после чего вырезают штампом образец для анализа.
Образец можно вырезать из любого места, содержащего анализируемую визуально различимую зону. В пределах зоны анализируемые области — это области, связанные с трехмерным элементом, образующим микрозону. Микрозона содержит по меньшей мере две визуально различимые области. Зона, трехмерный элемент или микрозона могут быть визуально различимыми из-за изменения текстуры, поднятия или толщины. Можно анализировать и сравнивать друг с другом области в пределах разных образцов, взятых из одного материала подложки. При выборе места забора образца следует соблюдать осторожность и избегать складок, морщин и разрывов.
Получение изображения
Прибор для микро-КТ настраивают и калибруют в соответствии с описаниями производителя. Образец помещают в соответствующий держатель, между двумя кольцами из материала с низкой плотностью, которые имеют внутренний диаметр 25 мм. Это позволяет уложить центральную часть образца горизонтально и провести сканирование без наличия каких-либо материалов смежно с верхней и нижней поверхностями образца. Измерения следует выполнять в этой области. Поле зрения трехмерного изображения составляет около 35 мм с каждой стороны в плоскости xy, с разрешением около 5000 на 5000 пикселей, и при достаточном количестве получаемых срезов толщиной 7 мкм, чтобы полностью покрыть измерение z образца. Реконструированное трехмерное изображение содержит изотропные воксели размером 7 мкм. Изображения получают с настройками источника энергии 45 кВ на пике и 133 мкA, без дополнительного фильтра низких энергий. Эти настройки тока и напряжения можно оптимизировать для получения максимального контраста проекционных данных при достаточном проникновении рентгеновских лучей сквозь образец, но после оптимизации параметры должны быть постоянными для всех по существу аналогичных образцов. Всего было получено 1500 проекционных изображений при времени интегрирования 1000 мс и 3 усреднениях. Проекционные изображения реконструируют в трехмерное изображение и сохраняют в 16-битный формат RAW с целью сохранения для анализа всего выходного сигнала детектора.
Обработка изображения
Трехмерное изображение загружают в программное обеспечение для анализа изображений. К трехмерному изображению применяют порог, который выделяет и убирает фоновый сигнал, обусловленный воздухом, но сохраняет сигнал от волокон образца в подложке.
Из трехмерного изображения, к которому применен порог, получают три двухмерных изображения интенсивных свойств. Первое изображение — это изображение основной массы. Для получения этого изображения значение каждого вокселя среза в плоскости xy суммируют со всеми соответствующими значениями вокселей в других срезах в направлении z, содержащих сигнал от образца. При этом получается двухмерное изображение, в котором каждый пиксель имеет значение, равное совокупному сигналу по всему образцу.
2
2
Для превращения исходных значений данных на изображении основной массы в реальные значения получают калибровочную кривую основной массы. Получают подложку, имеющую по существу сходный с анализируемым образцом состав и однородную основную массу. Для получения по меньшей мере десяти повторов для образца подложки, предназначенной для построения калибровочной кривой, выполняют вышеописанные процедуры. Точно измеряют основную массу каждого из однослойных калибровочных образцов, округлив до ближайшего 0,0001 г, разделив на площадь образца, преобразовав в граммы на квадратный метр (г/м), и вычислив среднее с округлением до 0,01 г/м. В соответствии с вышеописанными процедурами получают микро-КТ изображение одного слоя подложки, являющейся калибровочным образцом. В соответствии с вышеописанной процедурой обрабатывают микро-КТ изображение и получают изображение основной массы, содержащее исходные значения данных. Фактическое значение основной массы для этого образца представляет собой среднее значение основной массы, измеренное на калибровочных образцах. Далее накладывают друг на друга два слоя образцов калибровочной подложки и получают изображение микро-КТ двух слоев калибровочной подложки. Получают изображение основной массы с исходными данными для двух слоев вместе, и фактическая основная масса для них равна двукратному среднему значению основной массы, измеренной на калибровочных образцах. Повторяют процедуру с накладыванием отдельных слоев калибровочной подложки, получая микро-КТ изображение всех слоев, генерируя изображение основной массы с исходными данными для всех слоев, для которого фактическое значение основной массы равно количеству слоев, умноженному на среднее значение основной массы, измеренное на калибровочных образцах. Всего получают по меньшей мере четыре разных калибровочных изображения основной массы. Значения основной массы калибровочных изображений должны включать в себя значения, которые больше и меньше значений основной массы оригинального анализируемого образца, для обеспечения точной калибровки. Калибровочную кривую генерируют, строя линейную регрессию по исходным данным в сравнении с фактическими значениями основной массы для четырех калибровочных образцов. Эта линейная регрессия должна иметь значение R2 по меньшей мере 0,95, и если это не так, необходимо повторить всю процедуру калибровки. Эту калибровочную кривую далее используют для преобразования исходных данных в фактические значения основной массы.
Второе двухмерное изображение интенсивного свойства  —  это изображение толщины. Для получения этого изображения идентифицируют верхнюю и нижнюю поверхности образца и вычисляют расстояние между этими поверхностями с получением толщины образца. Верхнюю поверхность образца идентифицируют, начиная с самого верхнего в направлении z среза и анализируя каждый срез при движении сквозь образец, получая воксель направления z для всех положений пикселей в плоскости xy, в которой впервые регистрировался сигнал от образца. Такую же процедуру выполняют для идентификации нижней поверхности образца, за исключением того, что вокселями направления z будут все положения в плоскости xy, в которой сигнал от образца регистрировался в последний раз. После идентификации верхней и нижней поверхностей их сглаживают с помощью медианного фильтра 15 x 15 для удаления сигнала от случайно выступающих волокон. Далее генерируют двухмерное изображение толщины, подсчитывая количество вокселей между верхней и нижней поверхностями для каждого из положений пикселей в плоскости xy. Это исходное значение толщины далее преобразуют в фактическое расстояние в мкм, умножая количество вокселей на 7 мкм, т.е. на разрешение толщины среза.
2
3
Третье двухмерное изображение интенсивного свойства — это изображение объемной плотности. Для получения этого изображения делят значение каждого пикселя в плоскости xy на изображении основной массы, выраженное в г/м, на соответствующее значение пикселя на изображении толщины, выраженное в мкм. Единицами на изображении объемной плотности являются граммы на кубический сантиметр (г/см).
Микро-КТ для интенсивных свойств: основная масса, толщина и объемная плотность
2
2
3
Начинают с идентификации области для анализа. Анализируемая область — это область, связанная с трехмерным элементом, образующим микрозону. Микрозона содержит по меньшей мере две визуально различимые области. Зона, трехмерный элемент или микрозона могут быть визуально различимыми из-за изменения текстуры, поднятия или толщины. Далее идентифицируют границу анализируемой области. Границу области идентифицируют по визуальному выявлению различий в интенсивных свойствах по сравнению с другими областями в образце. Например, границу области можно идентифицировать на основе визуального выявления различия в толщине по сравнению с другой областью в образце. Границы областей можно выявлять с использованием любого из интенсивных свойств либо на самом физическом образце, либо на любом из микро-КТ изображений интенсивных свойств. После выявления границы области рисуют овальную или круглую «область интереса» (ROI) во внутренней части области. ROI должна иметь площадь по меньшей мере 0,1 мм выбирается так, чтобы измерять участок со значениями интенсивного свойства, характерными для идентифицированной области. По каждому из трех изображений интенсивных свойств вычисляют среднюю основную массу, толщину и объемную плотность внутри ROI. Эти значения записывают для области в качестве основной массы с округлением до ближайшего 0,01 г/м, толщины с округлением до ближайшего 0,1 мкм и объемной плотности до ближайшего 0,0001 г/см.
Тест Emtec
Тест Emtec выполняют на представляющих интерес участках внешних покровных нетканых материалов или верхних слоев. В этом тесте значения TS7, TS750 и D измеряют при помощи анализатора мягкости ткани Emtec (TSA Emtec) (Emtec Electronic GmbH, Лейпциг, Германия) подключенного к компьютеру под управлением программного обеспечения Emtec TSA (версия 3.19 или эквивалентная). Прибор Emtec TSA содержит ротор с вертикальными лезвиями, которые вращаются на испытываемом образце с заданной и калиброванной частотой вращения (установленной изготовителем) и усилием контакта 100 мН. Контакт между вертикальными лезвиями и испытуемым образцом создает вибрации как в лезвиях, так и в испытываемой части, а полученный звук записывается микрофоном внутри измерительного прибора. После этого записанный звуковой файл анализируют с помощью программного обеспечения Emtec TSA для определения значений TS7 и TS750. Значение D представляет собой меру жесткости образца и основано на вертикальном расстоянии, необходимом для увеличения усилия контакта лезвий на испытательном образце с 100 мН до 600 мН. Подготовку образцов, использование измерительного прибора и процедуры испытаний выполняют в соответствии с техническими требованиями изготовителя измерительного прибора.
Подготовка образцов
Испытываемый образец получают путем вырезания представляющего интерес квадратного или кругового участка из внешнего покровного нетканого материала или верхнего слоя абсорбирующего изделия. Предпочтительно спрей для заморозки не применяют для удаления участка внешнего покровного нетканого материала или верхнего слоя, подлежащего анализу, хотя допускается применение спрея для заморозки в дистальной области для облегчения процесса отделения слоев. Испытываемые образцы нарезают по длине и ширине (диаметр в случае образца круглой формы) не менее около 90 мм и не больше около 120 мм, чтобы обеспечить возможность надлежащего зажатия образца в приборе TSA. (Если абсорбирующее изделие не содержит достаточно большой участок представляющей интерес подложки для экстракции образца указанного выше размера, приемлемым является получение образца эквивалентного материала из катаного материала.) Испытываемые образцы выбирают таким образом, чтобы избежать необычно значительного образования морщин или складок в пределах области тестирования. Для тестирования готовят шесть, по существу, аналогичных повторных образцов.
Все образцы выдерживают при стандартной температуре и относительной влажности воздуха согласно требованиям TAPPI (23°C ± 2°C и 50% ± 2%) в течение по меньшей мере 2 часов перед проведением испытания с помощью TSA, которое также проводят в условиях согласно требованиям TAPPI.
Процедура проведения испытания
Прибор калибруют в соответствии с инструкциями компании Emtec, применяя 1-точечный способ калибровки с соответствующими эталонными стандартами (так называемые «эт. 2 образца» или эквивалентные, поставляемые компанией Emtec).
2
Испытуемый образец устанавливают в прибор с обращенной вверх представляющей интерес поверхностью и осуществляют тест в соответствии с инструкциями изготовителя. По завершению процедуры автоматического тестирования прибора программное обеспечение отображает значения для TS7, TS750 и D. TS7 и TS750 регистрируют с точностью до 0,01 дБ V скв и регистрируют D с точностью до 0,01 мм/Н. Затем испытываемый образец извлекают из прибора и утилизируют. Данную процедуру испытания выполняют отдельно на соответствующих представляющих интерес поверхностях для каждого из шести повторных образцов (поверхности, обращенной к пользователю, для образцов верхнего слоя и поверхности, обращенной к одежде, для образцов внешнего покровного нетканого материала).
2
Каждое из значений TS7, TS750 и D усредняют (среднее арифметическое) для шести повторных образцов. Средние значения TS7 и TS750 указывают с точностью до 0,01 дБ V скв. Среднее значение D указывают с точностью до 0,01 мм/Н.
Способы определения угла смачивания и времени впитывания влаги
Измерения угла смачивания и времени впитывания влаги выполняют с использованием метода покоящейся капли. Указанный объем лабораторной дистиллированной воды типа II (как указано в ASTM D1193) наносят на поверхность испытываемого образца с использованием автоматизированной системы подачи жидкости. Высокоскоростная видеокамера захватывает изображения капли с привязкой по времени в течение 60 секунд со скоростью 900 кадров в секунду. Угол смачивания между каплей и поверхностью испытываемого образца определяют для каждого захваченного изображения с помощью программного обеспечения для анализа изображений. Время впитывания влаги определяют как время, в течение которого угол смачивания при поглощении капли в испытываемый образец снижается до угла смачивания <10°. Все измерения выполняют при постоянной температуре (23°C ± 2°C) и относительной влажности воздуха (50% ± 2%).
Для проведения этого испытания требуется автоматизированный прибор для измерения угла смачивания. Система содержит источник света, видеокамеру, горизонтальный предметный столик, систему подачи жидкости с насосом и микрошприцем и компьютер, оснащенный программным обеспечением, подходящим для захвата видеоизображений, анализа изображений и регистрации данных угла смачивания. Подходящим прибором является оптическая система измерения угла смачивания OCA 20 (компания DataPhysics Instruments, г. Фильдерштадт, Германия) или его эквивалент. Система должна быть способна подавать каплю объемом 8,2 мкл и быть способна захватывать изображения со скоростью 900 кадров в секунду. Калибровку и использование системы выполняют в соответствии с инструкциями производителя, если в данной процедуре испытания не указано иное.
Для получения испытываемого образца один слой сухого материала подложки раскладывают ровно и отрезают прямоугольный испытываемый образец шириной 15 мм и длиной приблизительно 70 мм. Ширина образца может быть уменьшена по мере необходимости для обеспечения того, чтобы испытываемая область интереса не была закрыта окружающими элементами во время испытания. В отношении более узкой полоски образца следует соблюдать осторожность, чтобы капля жидкости не достигла края испытываемого образца во время испытания, в противном случае испытание необходимо повторить. Предварительное кондиционирование образцов выполняют при температуре 23°C ± 2°C и относительной влажности воздуха 50% ± 2% в течение 2 часов до испытания.
Подготовка образцов
Образец для испытания можно вырезать из любого места, содержащего анализируемую визуально различимую зону. В пределах зоны анализируемые области — это области, связанные с трехмерным элементом, образующим микрозону. Микрозона содержит по меньшей мере две визуально различимые области. Зона, трехмерный элемент или микрозона могут быть визуально различимыми из-за изменения текстуры, поднятия или толщины. Можно анализировать и сравнивать друг с другом области в пределах разных образцов для испытания, взятых из одного материала подложки. При выборе места забора образца следует соблюдать осторожность и избегать складок, морщин и разрывов.
Если материал подложки представляет собой слой абсорбирующего изделия, например верхний слой или внешний покровный нетканый материал, накопительный слой, распределяющий слой или слой другого компонента; абсорбирующее изделие приклеивают лентой к жесткой ровной поверхности в плоской конфигурации. Осторожно отделяют отдельный слой подложки от абсорбирующего изделия. При необходимости для отделения слоя подложки от дополнительных нижележащих слоев можно использовать скальпель и/или криогенный спрей (например, Cyto-Freeze, Control Company, г. Хьюстон, штат Техас), чтобы избежать продольного или бокового растяжения материала. После отделения слоя подложки от абсорбирующего изделия переходят к вырезанию образца для испытания. Если материал подложки имеет форму влажной салфетки, вскрывают новую упаковку влажных салфеток и из пачки извлекают всю стопку. Из середины стопки берут одну салфетку, раскладывают ее ровно и дают полностью высохнуть, после чего вырезают образец для анализа.
Процедура проведения испытания
Испытываемый образец располагают на горизонтальном предметном столике таким образом, чтобы испытываемая область находилась в поле обзора камеры под иглой системы подачи жидкости, причем испытываемая сторона должна быть обращена вверх. Испытываемый образец закрепляют таким образом, чтобы он лежал ровно, но свободно, и избегалось взаимодействие между каплей жидкости и нижележащей поверхностью для предотвращения нежелательных капиллярных сил. Над испытываемым образцом располагают иглу из нержавеющей стали с тупым наконечником 27 размера (ВД 0,23 мм, НД 0,41 мм) таким образом, чтобы по меньшей мере 2 мм наконечника иглы находились в поле обзора камеры. Выполняют регулирование предметного столика для достижения расстояния приблизительно 3 мм между наконечником иглы и поверхностью испытываемого образца. Каплю лабораторной дистиллированной воды объемом 8,2 мкл образуют со скоростью 1 мкл/с и позволяют ей свободно падать на поверхность испытываемого образца. Захват видеоизображения начинают до соприкосновения капли с поверхностью испытываемого образца, и затем выполняется сбор непрерывной серии изображений в течение 60 секунд после того, как капля соприкасается с поверхностью испытываемого образца. Данную процедуру повторяют для всего пяти (5) по существу аналогичных повторных испытываемых участков. Используют свежий испытываемый образец или принимают необходимые меры, чтобы исключить область, смоченную предыдущей каплей, во время последующих измерений.
На каждом из изображений, захваченных видеокамерой, поверхность испытываемого образца и контур капли определяют и используют в программном обеспечении для анализа изображений с целью расчета угла смачивания для каждого изображения капли и регистрируют с точностью до 0,1 градуса. Угол смачивания представляет собой угол, образованный поверхностью испытываемого образца и касательной к поверхности капли жидкости, соприкасающейся с испытываемым образцом. Для каждой серии изображений из испытания нулевой момент времени представляет собой момент времени, когда капля жидкости входит в контакт с поверхностью испытываемого образца. Измеряют и регистрируют угол смачивания на изображении капли, которое соответствует нулевому моменту времени плюс пять (5) секунд. Угол смачивания напяти секундах регистрируют как 0°, если капля полностью поглощена испытываемым образцом в течение 5 секунд. Данную процедуру повторяют для пяти повторных испытываемых областей. Рассчитывают среднее арифметическое значение угла смачивания в нулевой момент времени плюс пять секунд для пяти повторных испытываемых участков и регистрируют это значение как угол смачивания с точностью до 0,1 градуса.
Время впитывания влаги определяют как время, в течение которого угол смачивания при поглощении капли в испытываемый образец снижается до угла смачивания <1°. Время впитывания влаги измеряют путем определения первого изображения заданной серии, в котором угол смачивания уменьшился до угла смачивания <10°, а затем на основании этого изображения рассчитывают и регистрируют продолжительность времени, прошедшего с нулевого момента времени. Время впитывания влаги регистрируют равным 60 секундам, если угол смачивания менее 10° не достигнут в течение 60 секунд. Данную процедуру повторяют для пяти повторных испытываемых областей. Рассчитывают среднее арифметическое значение времени впитывания влаги для пяти повторных испытываемых участков и регистрируют это значение с точностью до 0,1 миллисекунды.
Размеры и величины, описанные в настоящем документе, не следует понимать как строго ограниченные перечисленными точными числовыми значениями. Напротив, если не указано иное, каждый такой размер должен обозначать как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, в который входит это значение. Например, размер, описанный как «40 мм», подразумевает «около 40 мм».
Каждый документ, упомянутый в настоящем описании, включая любой патент или заявку, на которые имеются перекрестные ссылки в других документах, и любую заявку на патент или патент, на который испрашивается приоритет или преимущество в данной заявке, полностью включен в настоящий документ путем ссылки, если какой-либо из документов не исключен намеренно или не ограничен иным образом. Упоминание любого документа не является признанием, что он представляет собой предшествующий уровень техники в отношении любого изобретения, описанного или заявленного в настоящем документе, или что в нем самом или в любой комбинации с любой другой ссылкой или ссылками представлено, предложено или описано любое такое изобретение. Кроме того, если какое-либо значение или определение термина в этом документе противоречит какому-либо значению или определению этого же термина в документе, включенном в настоящий документ путем ссылки, преимущество имеет значение или определение, закрепленное за этим термином в настоящем документе.
Несмотря на то, что в настоящем описании показаны и описаны конкретные примеры настоящего изобретения, специалистам в данной области будет понятно, что допустимы и другие различные изменения и модификации без отступления от сущности и объема настоящего описания. Таким образом, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все эти изменения и модификации в пределах объема настоящего описания.