ПРОДУКТЫ С МАТЕРИАЛАМИ, КОТОРЫЕ ДАЮТ УСАДКУ В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ И РАСШИРЯЮТСЯ В ДРУГОМ НАПРАВЛЕНИИ
PRODUCTS WITH MATERIALS SHRINKING IN ONE DIRECTION AND EXPANDING IN THE OTHER DIRECTION

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в общем направлено на одноразовые впитывающие продукты, в которых используются впитывающие и дающие усадку материалы. В частности, настоящее изобретение направлено на материалы, которые дают усадку в одном направлении и расширяются в другом направлении при впитывании жидкости, такой как вода или биологическая жидкость.
Необходимы чувствительные материалы, которые потенциально могут удовлетворять многие неудовлетворенные потребности потребителя, связанные с существующими продуктами. Новые варианты применения данных чувствительных материалов могут также способствовать исследованию и разработке новых продуктов, выходящих за рамки существующих категорий.
Связанные материалы могут включать волокна, подверженные усадке под действием воды; однако, они не являются гидрогелями, они не дают усадку до одинаковой величины, и они не характеризуются эластичными свойствами. Предыдущие попытки получения чувствительных материалов включают материалы, такие как описанные в патенте США № 4942089, выданном Genba et al., относящиеся к подверженному усадке волокну, пряже, дающей усадку при впитывании воды, и другим подобным материалам. Были получены подверженные усадке волокна, которые являются труднорастворимыми в воде и способными к усадке в воде при 20 °C не менее чем на 30 % в течение не более чем 10 секунд, например, посредством формования, вытягивания и тепловой обработки карбокси-модифицированного поливинилового спирта при конкретных условиях. Пряжа, изготовленная из волокна данного типа, в сочетании с неткаными материалами, изготовленными посредством включения в данные нетканые материалы пряжи, содержащей такие подверженные усадке волокна, которые дают усадку при впитывании воды, были предложены для использования в плотно прилегающих к бедрам крайних частях одноразовых подгузников.
Приспосабливаемая посадка долгое время представляла собой проблему для средств личной гигиены, включая подгузники, подгузники-трусики, трусы для подростков, женские гигиенические прокладки, тампоны, прокладки для страдающих недержанием и предметы одежды для взрослых. Проблемы посадки делятся на четыре основных категории: 1) существующие продукты не подходят хорошо для всех типов тела и для роста в пределах размера; 2) существующие продукты не находятся в полном контакте или не имеют достаточного контактного давления в определенных участках тела во время динамичных движений, изменений позы и сложных положениях тела; 3) существующие продукты не остаются на месте во время динамического движения (например, смещение вниз во время движения) или при определенных формах тела (например, сползают вниз спереди, если у носящего есть живот); и 4) существующие продукты не сохраняют свою основную форму после излияния (например, быстрое набухание при небольших заполнениях, провисание спереди, смятие/скручивание/провисание в области промежности).
Кроме того, управление жидкостью также долгое время представляло собой проблему для таких средств личной гигиены. Одна из проблем конструкции, например, заключается в обеспечении достаточно эффективного объема сосуда в подгузнике для захвата и удержания жидкости, пока она не впитается, без какой-либо утечки. Настоящее изобретение описывает инновационный подход для создания управляемого динамического рельефа поверхности для эффективного управления текучей средой.
Несмотря на способность впитывать жидкости, традиционные гидрогели главным образом являются мягкими и хрупкими в гидратированном состоянии, и хрупкими и твердыми в высушенном или дегидратированном состоянии. Традиционные гидрогели имеют неудовлетворительные механические свойства с неудовлетворительной способностью к растяжению и устойчивостью при испытании на удар с надрезом.
Кроме того, в публикации заявки на патент США № 2015/038613, выданный Sun et al., описана композиция на основе гидрогеля, но не раскрыто высушивание/дегидратирование такой композиции, находящейся под действием напряжения. В публикации патентной заявки согласно PCT № WO06132661, выданный Muratoglu et al., описан гидрогель, который выполнен «более жестким» посредством дегидратирования гидрогеля после «деформации» гидрогеля с помощью силы сжатия.
Как результат, существует потребность в обеспечении возможности получения одноразового впитывающего продукта со свойствами, описанными в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Неудовлетворенные потребности для существующих продуктов включают прилегание, комфорт и уменьшение протекания. В данном документе раскрыт новый тип чувствительных материалов в различных формах, которые могут одновременно давать усадку в одном направлении и расширяться в одном или более других направлениях при контакте с водной средой и биологическими жидкостями с образованием материалов на основе гидрогеля. Материалы также характеризуются значительной способностью впитывания воды и других жидкостей на водной основе. Материалы являются гибкими.
Недавно был разработан новый класс гидрогелей — гидрогели с двойной сетью, имеющие механические свойства, представляющие особый интерес, такие как высокая эластичность, ударная вязкость и устойчивость при испытании на удар с надрезом в гидратированном состоянии. Такие материалы можно применять для удовлетворения неудовлетворенных потребностей во многих различных областях.
Этот подход является новым в категории средств личной гигиены, поскольку он использует реагирующие на стимулы материалы для изменения формы для умного реагирования средств. Этот подход решает ключевые проблемы посадки и обеспечивает фундаментальные знания для технической и перцептивной посадки. Рельеф поверхности и другие изменения размеров, выполненные по требованию, служат для функциональных преимуществ удержания жидкости в целевой зоне, управление распределением жидкости и уменьшение контакта кожи с жидкостью. Как результат, посредством использования данной технологии достигается быстрое поглощение, меньшее протекание и польза для здоровья кожи.
При воздействии влаги дающий усадку материал описан в одновременно рассматриваемых заявках на патент США № 15/561595 и 15/564766, в которых описан тип материалов на основе гидрогеля с двойной сетью, которые при воздействии влаги заметно дают усадку и становятся эластичными после гидратирования. В целях настоящего изобретения такие материалы на основе гидрогеля с двойной сетью включены в одноразовые впитывающие продукты для создания рельефа поверхности, карманов и других изменений размеров в результате изменения формы при воздействии влаги материала для лучшей посадки на теле и удержания жидкостей.
В одном аспекте, одноразовый впитывающий продукт содержит элемент на основе полимера с двойной сетью, включающий сшитый ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, при этом элемент имеет уровень влажности менее чем или равный 15 процентам от общего веса элемента, при этом элемент имеет скрытую стягивающую силу, и при этом элемент выполнен с возможностью высвобождения стягивающей силы для достижения изменения в размерах в одноразовом впитывающем продукте при воздействии на элемент жидкости на водной основе.
В альтернативном аспекте, одноразовый впитывающий продукт включает элемент на основе полимера с двойной сетью, включающий сшитый ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями, при этом элемент имеет уровень влажности менее чем или равный 15 процентам от общего веса элемента, при этом элемент имеет скрытую стягивающую силу, при этом элемент выполнен с возможностью высвобождения стягивающей силы для достижения изменения в размерах в одноразовом впитывающем продукте при воздействии на элемент жидкости на водной основе, и при этом высвобождение стягивающей силы приводит к тому, что элемент дает усадку по меньшей мере в одном направлении и расширяется в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления, где происходит усадка.
В другом аспекте, способ изготовления одноразового впитывающего продукта включает производство гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями; удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия по меньшей мере в одном направлении; дегидратирование все еще удлиненного гидрогеля с двойной сетью с образованием по сути дегидратированного элемента на основе полимера с двойной сетью; снятие усилия с получением элемента, при этом удлинение и дегидратирование заключают скрытую стягивающую силу в элемент; и размещение элемента в одноразовом впитывающем продукте так, что изменение в размерах в одноразовом впитывающем продукте достигается посредством воздействия на элемент жидкости на водной основе.
Объекты и преимущества настоящего изобретения изложены ниже в следующем описании или могут быть установлены посредством осуществления настоящего изобретения на практике.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая лучший способ его осуществления для специалиста в данной области, изложено ниже, в частности, в описании, включая ссылку на соответствующие фигуры, на которых показано следующее.
На фиг. 1 представлен схематический вид в плане одноразового впитывающего продукта в форме подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлена вертикальная проекция контрольного образца подгузника в сравнении с прототипом подгузника по фиг. 1, оба после излияния, где наружный профиль подгузников выделен пунктирными линиями;
на фиг. 3 представлено графическое изображение наружных профилей контрольного образца и прототипа подгузников по фиг. 2, оба после излияния;
на фиг. 4 представлен схематический вид в плане одноразового впитывающего продукта в форме женской прокладки с элементом на основе полимера с двойными сетями согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 представлен вид в перспективе прототипа женской прокладки по фиг. 4 после излияния;
на фиг. 6 представлен вид в плане прототипа подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью в пределах вторичных отворотов, один из которых удерживается руками человека для перспективного представления;
на фиг. 7 представлен схематический вид в плане одноразового впитывающего продукта в форме женской прокладки с элементом на основе полимера с двойными сетями согласно настоящему изобретению;
на фиг. 8 представлен вид в перспективе прототипа женской прокладки по фиг. 7 до излияния;
на фиг. 9 представлен вид в перспективе прототипа женской прокладки по фиг. 7 после излияния;
на фиг. 10 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению до излияния;
на фиг. 11 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника по фиг. 10 с элементами на основе полимера с двойной сетью после излияния;
на фиг. 12 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению до излияния;
на фиг. 13 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника по фиг. 12 с элементами на основе полимера с двойной сетью после излияния;
на фиг. 14 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению до излияния;
на фиг. 15 представлено схематическое изображение в плане части прототипа подгузника по фиг. 14 с элементами на основе полимера с двойной сетью после излияния;
на фиг. 16 представлено схематическое изображение в плане прототипа подгузника с элементами на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению до излияния;
на фиг. 17 представлено схематическое изображение в плане прототипа подгузника по фиг. 16 с элементами на основе полимера с двойной сетью после излияния; и
на фиг. 18 представлено схематическое изображение в плане контрольного образца подгузника (слева) в сравнении с прототипом подгузника по фиг. 16 (справа), оба после применения имитирующего испражнения средства.
Повторное использование ссылочных позиций в настоящей заявке и в графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Используемый в данном документе термин «нетканая ткань или полотно» относится к полотну, имеющему структуру отдельных волокон или нитей, которые переслаиваются, но не идентифицируемым образом, как в случае трикотажной ткани. Нетканые материалы или полотна образуют множеством способов, таких как, например, способы создания мелтблаун, способы создания спанбонд, способы создания связанного кардочесанного полотна и т. д.
Используемые в данном документе термины «эластомерный» и «эластичный» используются взаимозаменяемо, и под ними понимают слой, материал, слоистый материал или композиционный материал, которые, как правило, выполнены с возможностью восстановления своей формы после деформации при устранении деформирующей силы. В частности, при использовании в данном документе термины «эластичный» или «эластомерный» подразумевают то свойство любого материала, которое при приложении смещающей силы обеспечивает возможность растяжения материала до длины в растянутом смещенном состоянии, которая на по меньшей мере приблизительно пятьдесят (50) процентов больше, чем его длина в нерастянутом несмещенном состоянии, и это приведет к восстановлению материала на по меньшей мере сорок (40) процентов от его удлиненного состояния при высвобождении силы растяжения. Гипотетическим примером, который бы удовлетворял это определение эластомерного материала, может являться образец материала размером один (1) дюйм, который может удлиняться до по меньшей мере 1,50 дюйма, и который после удлинения до 1,50 дюйма и высвобождения будет восстанавливаться до длины менее 1,30 дюйма. Многие эластичные материалы можно растягивать на более чем пятьдесят (50) процентов от их длины в нерастянутом состоянии и многие из них восстановятся практически до своей первоначальной длины в нерастянутом состоянии при прекращении действия растягивающего усилия.
Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные аспекты настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример предоставлен в целях объяснения, а не ограничения настоящего изобретения. В действительности, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что по отношению к настоящему изобретению могут быть выполнены различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного аспекта, могут быть использованы в другом аспекте c получением еще одного аспекта. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.
В настоящем изобретении описана модификация гидрогеля с двойной сетью. Гидрогель с двойной сетью представляет собой гидрогель, который включает два типа полимеров. В этом случае один представляет собой сшитый/ковалентно связанный полимер; второй представляет собой обратимо сшитый/связанный ионными связями. Сообщалось, что гидрогели с двойной сетью характеризуются превосходными механическими свойствами, такими как прочность, эластичность и устойчивость при испытании на удар с надрезом.
Гидрогель с двойной сетью по настоящему изобретению модифицируют посредством растягивания гидрогеля с двойной сетью во влажном состоянии/приложения напряжения в отношении него, и затем при поддержании такого растяжения высушивают его до уровня содержания влаги менее чем приблизительно 10—15 %. Материал на основе полученного в результате продукта, представляющий собой элемент на основе полимера с двойной сетью, который не является гидрогелем, остается прочным и гибким в сухом состоянии, однако не является эластичным. Сшитый полимер, входящий в состав элемента на основе полимера с двойной сетью, обеспечивает прочность, тогда как некоторые связи полимера, связанного ионными связями, разрываются. Не ограничиваясь теорией, считается, что разрыв данных связей во время высушивания создает запас энергии в виде скрытой стягивающей силы в сухом элементе на основе полимера с двойной сетью.
В обычном гидрогеле регидратация приводит к расширению во всех трех направлениях. Кроме того, не ограничиваясь теорией, считается, что при регидратации сухого элемента на основе полимера с двойной сетью по настоящему изобретению некоторые из разорванных ионных связей образуются заново. Элемент на основе полимера с двойной сетью дает усадку в одном направлении (например, в плоскости x-y), при этом она расширяется в другом направлении (например, z-направлении, причем z-направление перпендикулярно плоскости x-y). Например, образец сухого элемента на основе полимера с двойной сетью в виде нити показал стягивание длиной от приблизительно 5 дюймов до 1 дюйма при регидратации, в то же время образец также расширялся в диаметре. Дискообразный образец из сухого элемента на основе полимера с двойной сетью стягивался в диаметре, но увеличивался в толщине.
В предыдущих попытках получения материалов, дающих усадку при воздействии влаги, которые становятся эластичными после гидратирования, применяли способы, которые являются относительно трудоемкими. Более того, как правило, материалы не будут начинать давать усадку в течение нескольких минут после смачивания, если все размеры материалов составляют более чем 100 микрометров. В некоторых случаях этот промежуток времени может не являться проблемой. Однако скорость отклика может быть недостаточно быстрой в других случаях, таких как уплотнение зазоров для избежания утечки во впитывающих изделиях. Улучшенный вариант материалов, дающих усадку при воздействии влаги, раскрыт в данном документе, где материалы содержат большое количество микро- и наноразмерных пор в материалах, дающих усадку при воздействии влаги, которые становятся эластичными при гидратации. Кроме того, также раскрыт упрощенный способ получения непористых и пористых материалов, дающих усадку при воздействии влаги. Пористые материалы, дающие усадку при воздействии влаги, содержат полимеры с двойной сетью и начинают давать усадку и завершают процесс усадки гораздо быстрее, чем непористые аналоги с таким же размером и такой же общей характеристикой материала.
Традиционные гидрогели, как правило, являются мягкими и непрочными в своем гидратированном состоянии, а в высушенном состоянии — хрупкими и твердыми. Традиционные гидрогели имеют неудовлетворительные механические свойства наряду с неудовлетворительной способностью к растяжению и устойчивостью при испытании на удар с надрезом. Недавно был разработан новый класс гидрогелей — гидрогели с двойной сетью, имеющие механические свойства, представляющие особый интерес, такие как высокая эластичность, ударная вязкость и устойчивость при испытании на удар с надрезом, в их гидратированном состоянии. В настоящем изобретении раскрыты пористые материалы на основе гидрогеля с двойной сетью, дающие усадку при воздействии влаги, которые реагируют на смачивание гораздо быстрее, чем непористые аналоги. Кроме того, был разработан упрощенный способ получения пористых материалов, дающих усадку.
В различных аспектах настоящего изобретения нить, прядь, лист или волокно в сухом состоянии (с содержанием воды менее чем 10—15 %) содержат большое количество пор. Поры могут быть различных размеров, от микрометров до нанометров. Поры могут быть открытыми или закрытыми, однако открытые поры являются предпочтительными.
Этот элемент на основе полимера с двойной сетью может впитывать воду, вес которой многократно превышает ее вес. Примеры подробно рассмотрены ниже в настоящем раскрытии.
В конкретном аспекте настоящего изобретения материал получают из по меньшей мере одного сшитого полимера, образующего гидрогель, и по меньшей мере второго полимера, образующего гидрогель с обратимыми сшивающими средствами, в котором значительная часть сшивающих средств (например, 30 %) является не полностью сшитой и находится в свободном или частично свободном состоянии с полимером в сухом состоянии.
Сшитый полимер может представлять собой полиакриламид, полиакриловую кислоту, любой другой подходящий полимер или любую их комбинацию. Обратимый сшиватель может представлять собой альгинат с ионами натрия, желатин с ионами алюминия, любой другой подходящий полимер или любую их комбинацию. В сухом состоянии ионы натрия не являются в значительной степени сшитыми с альгинатом.
Ранее описанные способы получения материалов основы включают применение ультрафиолетового (УФ) излучения для полимеризации, сшивания и отверждения после смешивания всех компонентов в контейнере. Посредством этого способа иногда получают материалы, которые являются непрочными и легко разрываются. Вероятно, УФ-излучение может повреждать некоторые материалы в ходе процесса полимеризации и отверждения. В улучшенном способе, используемом в данном документе, применяется самогенерируемое тепло для ускорения полимеризации и отверждения для получения материалов без использования излучения УФ-света. Материалы, полученные с помощью этого улучшенного способа, являются более соответствующими в отношении характеристик прочности и усадки. Путем помещения всех ингредиентов в условия вакуума для удаления кислорода в результате полимеризации начинает генерироваться тепло, которое способствует ускорению полимеризации, сшивания и отверждения. В отличие от ранее применяемого способа, в данном улучшенном способе не требуется длительный период отверждения для получения материалов с достаточными характеристиками.
Данное новое изобретение является улучшенным вариантом, который содержит большое количество микро- и наноразмерных пор. Данный новый вариант начинает давать усадку гораздо быстрее (например, начинает давать усадку в 8 раз быстрее) и завершает процесс усадки гораздо быстрее (например, усадка завершается в 3 раза быстрее).
Как описано далее в примерах ниже настоящее изобретение предусматривает изготовление элементов на основе полимера с двойной сетью. Во-первых, гидрогели с двойной сетью изготавливают в гидратированном состоянии в соответствии с опубликованной литературой. Гидрогели с двойной сетью можно изготавливать в виде нити, листа или в любой другой подходящей форме. После отверждения гидрогели с двойной сетью механически растягивают или удлиняют в одном или двух выбранных направлениях и высушивают во время удлинения. При высвобождении силы удлинения высушенные материалы (элементы на основе полимера с двойной сетью) сохраняют размеры, которые они приобрели при удлинении, без значительных изменений в течение длительного периода времени в условиях окружающей среды.
Хотя это не показано, может быть целесообразным использование конечных стадий и/или способов последующей обработки, чтобы придать выбранные свойства сухому элементу на основе полимера с двойной сетью. Например, к элементу на основе полимера с двойной сетью могут быть добавлены на более поздней стадии химические вещества для последующей обработки, или элемент на основе полимера с двойной сетью можно перенести на устройства для резки, устройства для продольной резки или другое оборудование для обработки с целью превращения элемента на основе полимера с двойной сетью в конечный продукт. Дополнительно, посредством известных способов на внешние поверхности элемента на основе полимера с двойной сетью может быть помещен узор. Элемент на основе полимера с двойной сетью может быть в форме волокон, полотна, нити, диска, листа, твердой призмы или любой другой подходящей формы.
Для целей настоящего изобретения были получены образцы гидрогелей с двойной сетью с использованием полиакриламида в качестве сшитого полимера и альгината натрия в качестве полимера, связанного ионными связями. Дополнительные подробности относительно получения таких гидрогелей с двойной сетью и их характеристик можно найти в публикации заявки на патент США № 2015/038613, выданный Sun et al., которая включена в данный документ посредством ссылки в той степени, в которой она не противоречит данному документу.
Потенциальные пути применения элемента на основе полимера с двойной сетью включают введение элементов на основе полимера с двойной сетью в состав продуктов личной гигиены, впитывающих медицинских изделий и полотенец с различной длиной нитей или различных форм. Сухой элемент на основе полимера с двойной сетью в составе продукта будет менять форму или плотно прилегать при смачивании, что потенциально приведет к изменению формы или внешнего вида таких продуктов.
Положения введенных в состав пористых материалов могут изменяться в зависимости от конкретных потребностей. Способы введения в состав также могут изменяться. Конкретные способы включения в состав включают методики, основанные на применении адгезивов, ультразвука, нанесении расплава, или методики механического связывания, такие как шитье или иглопробивание. Примеры впитывающих изделий включают подгузники, трусы для приучения к горшку, женские гигиенические прокладки и тонкие прокладки, белье для страдающих недержанием.
В различных аспектах настоящего изобретения нить/полоса, или полотно, или волокно в сухом состоянии (с содержанием воды, равным 10—15 % или меньше) стягивается в по меньшей мере одном направлении и расширяется в по меньшей мере одном другом направлении при контакте с водной средой. Кроме того, нити/полосы, листы или волокна впитывают воду, вес которой по меньшей мере в четыре раза превышает их вес. Например, в случае нити, изготовленной из элемента на основе полимера с двойной сетью, длина нити при смачивании становится намного короче, чем в первоначальном сухом состоянии без приложения внешней силы, при этом диаметр нити в то же время увеличивается при смачивании. В другом примере лист, изготовленный из элемента на основе полимера с двойной сетью, может давать усадку по длине и ширине при смачивании или гидратировании, при этом его толщина в то же время увеличивается.
Первый пример применения продукта схематично показан на фиг. 1. Подгузник 10 в целом содержит основу 15, переднюю панель 20 и заднюю панель 25. Основа 15 содержит впитывающую сердцевину (внутренняя, не показана) и прокладочный материал 30. В этом аспекте основа 15 также содержит один или более элементов на основе полимера 35 с двойной сетью в форме пучка волокон, выполненного из полимера с двойной сетью. Элементы 35 на основе полимера с двойной сетью выборочно размещаются в центре основы 15 в виде X-образной формы. Элементы 35 на основе полимера с двойной сетью могут крепиться 40 к прокладочному материалу 30, как показано на фиг. 1, или к другому материалу в подгузнике 10. Крепежные элементы 40 показаны в виде X-образных форм в иллюстративных целях и могут иметь любую подходящую форму в фактическом подгузнике.
На фиг. 2 и 3 показано действие такого прототипа подгузника в сравнении с контрольным образцом подгузника без элементов на основе полимера с двойной сетью. После смачивания, в данном случае трех нанесений 60 мл соляного раствора в общей сложности 180 мл соляного раствора, элементы на основе полимера с двойной сетью в прототипе подгузника дают усадку, приводящее к изменению в размерах, которые не наблюдаются в контрольном образце подгузника. На фиг. 3 показана наружная кривизна прототипа подгузника и контрольного образца подгузника после излияния, показывающая лучшую форму в случае прототипа подгузника, что означает, что контуры прототипа подгузника лучше прилегают по форме тела. Прототип подгузника также приводит к уменьшенному провисанию, поскольку подверженное усадке волокно противодействует направленным вниз усилиям загрязненной впитывающей сердцевины, удерживая загрязненную впитывающую сердцевину и сам подгузник вплотную к телу. Изменение формы подгузника завершилось за 2 минуты.
В другом примере применения продукта, схематически изображенного нафиг. 4, женская прокладка 50 содержит впитывающую сердцевину (внутреннюю, не показана) и прокладочный материал 55. Женская прокладка 50 также содержит один или более элементов на основе полимера 60 с двойной сетью в форме пучка волокон, выполненного из полимера с двойной сетью. Элементы 60 на основе полимера с двойной сетью выборочно размещаются в центре женской прокладки 50 в видеX-образной формы. Элементы 60 на основе полимера с двойной сетью могут крепиться 65 к прокладочному материалу 55, как показано на фиг. 4, или к другому материалу в женской прокладке 50. Крепежные элементы 65 показаны в виде X-образных форм в иллюстративных целях и могут иметь любую подходящую форму в фактической женской прокладке.
На фиг. 5 показано действие такого прототипа женской прокладки. После смачивания соляным раствором для имитации мочи, элементы на основе полимера с двойной сетью в прототипе женской прокладки дают усадку, вызывая изменение в размерах, при котором концы прокладки поднимаются с образованием U-образной формы. Полученная в результате изогнутая форма прокладки лучше огибает форму тела. Изменение формы женской прокладки завершилось за 45 секунд.
В еще одном примере применения продукта, схематически изображенного на фиг. 6, подгузник 10 содержит пару вторичных отворотов 18, прикрепленных к основе 15. В этом аспекте каждый вторичный отворот 18 содержит один или более элементов на основе полимера с двойной сетью в форме пучка волокон, выполненного из полимера с двойной сетью, встроенного в отвороты 18. В состоянии перед излиянием, вторичный отворот 18 остается плоским относительно основы 15. После смачивания соляным раствором для имитации мочи, элементы на основе полимера с двойной сетью во вторичном отвороте 18 дают усадку, что приводит к изменению в размерах. Изменение в размерах приводит к тому, что клапан 18 поднимается для сохранения более тесного контакта с телом пользователя. Полученный в результате поднятый вторичный отворот 18 также является эластичным.
В четвертом примере применения продукта, схематически изображенного на фиг. 7, женская прокладка 70 содержит впитывающую сердцевину (внутреннюю, не показана) и прокладочный материал 75. Женская прокладка 70 также содержит один или более элементов на основе полимера 80 с двойной сетью в форме пучка волокон, выполненного из полимера с двойной сетью. Элементы 80 на основе полимера с двойной сетью выборочно размещаются вдоль продольных краев женской прокладки 70 и заключены в нетканый материал с образованием плоского отворота 78. Элементы 80 на основе полимера с двойной сетью со своими неткаными кожухами могут крепиться 85 к прокладочному материалу 75, как показано на фиг. 7, или к другому материалу в женской прокладке 70. Крепежные элементы 85 показаны в виде X-образных форм в иллюстративных целях и могут иметь любую подходящую форму в фактической женской прокладке.
На фиг. 8 и 9 показано действие такого прототипа женской прокладки 70. Перед излиянием женская прокладка 70 является плоской (фиг. 8). После смачивания соляным раствором для имитации мочи, элементы на основе полимера с двойной сетью в прототипе женской прокладки 70 дают усадку, что приводит к изменению в размерах (фиг. 9). Полученная в результате изогнутая форма прокладки и поднятые отвороты 78 лучше огибают форму тела и лучше сохраняют контакт с телом носящего. Полученный в результате отворот 78 является таким же эластичным, как и традиционный эластичный материал. Такой прототип также работает подобным образом с имитирующим менструальные выделения средством.
Элементы на основе полимера с двойной сетью также могут использоваться в одноразовых впитывающих продуктах с образованием карманов после излияния, как показано на фиг. 10—15. Дающие усадку при воздействии жидкости элементы 35 на основе полимера с двойной сетью могут выборочно располагаться между неткаными материалами (например, между прокладочным материалом и другим материалом) в центре основы 15 подгузника 10. Примеры такого расположения показаны на фиг. 10, 12 и 14. На фиг. 10 элементы 35 на основе полимера с двойной сетью расположены в центре основы 15 в виде X-образной формы. На фиг. 12 элементы 35 на основе полимера с двойной сетью расположены в центре основы 15 в виде рисунка в виде оконной рамы. На фиг. 14 элементы 35 на основе полимера с двойной сетью расположены в центре основы 15 в виде круга. При загрязнении подгузников 10 соляным раствором в качестве имитирующего мочу средства волокна элемента на основе полимера с двойной сетью дают усадку, что приводит к формированию карманов 90 различной формы. X-образная форма превращается в карман 92 в форме ромба/звезды, показанный на фиг. 11; рисунок в виде оконной рамы превращается в прямоугольные карманы 94, показанные на фиг. 13; и круг превращается в круглый карман 96, показанный на фиг. 15. Эти карманы 90 могут отделяться перегородками и удерживать жидкость. Карманы 90 также могут отделять испражнения (BM) от мочи, что может быть благоприятным для здоровья кожи.
Элементы 105 на основе полимера с двойной сетью также могут использоваться в одноразовых впитывающих продуктах для образования активируемых мочой отворотов 100 для BM, как показано на фиг. 16—18. Дающие усадку при воздействии жидкости элементы 105 на основе полимера с двойной сетью могут выборочно располагаться между неткаными материалами (например, между прокладочным материалом и другим материалом) в центре основы 15 подгузника 10. Пример такого расположения показан на фиг. 16, при этом элементы 105 на основе полимера с двойной сетью расположены в центре основы 15 в виде многоугольника, хотя может использоваться любая подходящая форма. При загрязнении подгузника 10 соляным раствором в качестве имитирующего мочу средства волокна элемента на основе полимера с двойной сетью дают усадку, образуя отворот 100 для BM, как показано на фиг. 17 и 18. Такой отворот 100 для BM может остановить имитирующее BM средство 110 от перетекания путем удерживания имитирующего BM средства 110 на расстоянии от передней части подгузника 10 и, следовательно, на расстоянии от передней части тела, как показано на фиг. 18.
Аспекты, показанные на фиг. 1—18, являются примерами различных способов расположения элементов на основе полимера с двойной сетью. Также могут использоваться и другие способы расположения, приводящие к другим результатам после излияния. Другие варианты расположения элементов на основе полимера с двойной сетью приведут к различным характеристикам посадки и удержания. Например, элементы на основе полимера с двойной сетью могут располагаться над или под прокладочным материалом чтобы обеспечить изменение формы продукта для лучшего прилегания в объеме по контуру тела. Элементы на основе полимера с двойной сетью также могут использоваться для создания динамического отворота, который активируется по требованию после излияния и управляет свободной текучей средой, пока текучая среда не впитается полностью впитывающим слоем или сердцевиной.
В других аспектах может использоваться пористый элемент на основе полимера с двойной сетью. Такой полимер с двойной сетью является высокопористым благодаря его обработке органическим растворителем; пористость обеспечивает быструю скорость диффузии жидкости и, следовательно, быструю динамику усадки. В других аспектах элементы на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению проявляют высокую и регулируемую скорость усадки. Элементы на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению могут давать усадку 70—80 % при смачивании. Такой уровень усадки может достигаться путем регулирования состава материала и путем постсинтетической обработки.
ПРИМЕРЫ
Примеры, демонстрирующие подготовку, использование и испытание различных элементов на основе полимера с двойной сетью представлены в одновременно рассматриваемых заявках на патент США № 15/561595 и 15/564766, которые включены в данный документ до той степени, в которой они не противоречат данному документу. В этих заявках описаны материалы на основе гидрогеля с двойной сетью, которые при воздействии влаги существенно дают усадку и становятся эластичными после гидратирования.
Дополнительные сравнения с традиционными материалами и преимущественными свойствами элементов на основе полимера с двойной сетью описаны ниже.
Элементы на основе полимера с двойной сетью, описанные в данном документе, могут обеспечивать описанные в данном документе преимущества от изменения в размерах без ущерба для характеристик традиционных материалов. Одним из таких свойств является свойство эластичности элементов на основе полимера с двойной сетью после излияния и усадки. Дающие усадку волокна на основе полимера с двойной сетью показали хорошую эластичность после смачивания, как показано в таблице 1. Дающие усадку волокна на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению сравниваются с коммерчески доступными дающими усадку волокнами (такими как нити SOLVRON компании Nitivy Co.) и с эластичными материалами, коммерчески используемыми в настоящий момент в подгузниках бренда HUGGIES, эластичные волокна LYCRA HYFIT от компании Invista. Дающие усадку волокна на основе полимера с двойной сетью согласно настоящему изобретению показали сопоставимое с коммерческим эластичным волокном натяжение при пиковых нагрузках. При сравнении с коммерчески доступными дающими усадку волокнами, дающее усадку волокно на основе полимера с двойной сетью продемонстрировало лучшую растяжимость (боле высокое натяжение при пиковых нагрузках) и более низкие гистерезисные потери. Эластичные свойства дающих усадку волокон на основе полимера с двойной сетью после смачивания обеспечивают посадку и комфорт одноразовых впитывающих продуктов.
Таблица 1. Сравнение эластичности волокон после смачивания
В первом конкретном аспекте одноразовый впитывающий продукт содержит элемент на основе полимера с двойной сетью, включающий сшитый ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, при этом элемент имеет уровень влажности менее чем или равный 15 процентам от общего веса элемента, при этом элемент имеет скрытую стягивающую силу, и при этом элемент выполнен с возможностью высвобождения стягивающей силы для достижения изменения в размерах в одноразовом впитывающем продукте при воздействии на элемент жидкости на водной основе.
Второй конкретный аспект включает первый конкретный аспект, где элемент является пористым.
Третий конкретный аспект включает первый и/или второй аспект, где сшитый ковалентно связанный полимер представляет собой полиакриламид.
Четвертый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—3, где обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, представляет собой альгинат натрия.
Пятый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—4, где элемент является гибким и неэластичным.
Шестой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—5, где высвобождение стягивающей силы приводит к тому, что элемент дает усадку в по меньшей мере одном направлении и расширяется в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления, где происходит усадка.
Седьмой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—6, где одноразовый впитывающий продукт представляет собой подгузник, трусы для приучения к горшку, женские прокладки, прокладочный материал для женщин или продукт, используемый при недержании.
Восьмой конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—7, где изменение в размерах представляет собой перемещение отворота.
Девятый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—8, где изменение в размерах представляет собой кривизну одноразового впитывающего продукта.
Десятый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—9, где изменение в размерах представляет собой изменение рельефа поверхности продукта.
Одиннадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 1—10, где элемент становится эластичным при воздействии на элемент жидкости на водной основе.
В двенадцатом конкретном аспекте, одноразовый впитывающий продукт включает элемент на основе полимера с двойной сетью, включающий сшитый ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, частично связанный ионными связями, при этом элемент имеет уровень влажности менее чем или равный 15 процентам от общего веса элемента, при этом элемент имеет скрытую стягивающую силу, при этом элемент выполнен с возможностью высвобождения стягивающей силы для достижения изменения в размерах в одноразовом впитывающем продукте при воздействии на элемент жидкости на водной основе, и при этом высвобождение стягивающей силы приводит к тому, что элемент дает усадку по меньшей мере в одном направлении и расширяется в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления, где происходит усадка.
Тринадцатый конкретный аспект включает двенадцатый конкретный аспект, где элемент является пористым.
Четырнадцатый конкретный аспект включает двенадцатый и/или тринадцатый аспект, где одноразовый впитывающий продукт представляет собой подгузник, трусы для приучения к горшку, женские прокладки, прокладочный материал для женщин или продукт, используемый при недержании.
Пятнадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 12—14, где элемент становится эластичным при воздействии на элемент жидкости на водной основе.
В шестнадцатом конкретном аспекте способ изготовления одноразового впитывающего продукта включает производство гидрогеля с двойной сетью, включающего сшитый, ковалентно связанный полимер и обратимо сшитый полимер, связанный ионными связями; удлинение гидрогеля с двойной сетью под действием усилия по меньшей мере в одном направлении; дегидратирование все еще удлиненного гидрогеля с двойной сетью с образованием по сути дегидратированного элемента на основе полимера с двойной сетью; снятие усилия с получением элемента, при этом удлинение и дегидратирование заключают скрытую стягивающую силу в элемент; и размещение элемента в одноразовом впитывающем продукте так, что изменение в размерах в одноразовом впитывающем продукте достигается посредством воздействия на элемент жидкости на водной основе.
Семнадцатый конкретный аспект включает шестнадцатый конкретный аспект, и дополнительно включает обработку гидрогеля с двойной сетью с помощью органического растворителя, с помощью летучего и смешиваемого с водой органического растворителя, с вытеснением большей части воды из гидрогеля с двойной сетью; при этом дегидратирование включает выпаривание органического растворителя, в то время как гидрогель с двойной сетью все еще удлинен, с образованием практически высушенной системы на основе полимера с двойной сетью; и при этом элемент является пористым.
Восемнадцатый конкретный аспект включает шестнадцатый и/или семнадцатый аспект, где элемент выполнен с возможностью высвобождения стягивающей силы при воздействии на элемент водным раствором, и при этом высвобождение стягивающей силы приводит к тому, что элемент дает усадку по меньшей мере в одном направлении и расширяется в по меньшей мере одном направлении, которое отличается от направления, где происходит усадка.
Двенадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 16—18, где одноразовый впитывающий продукт представляет собой подгузник, трусы для приучения к горшку, женские прокладки, прокладочный материал для женщин или продукт, используемый при недержании.
Двадцатый конкретный аспект включает один или более из аспектов 16—19, где элемент становится эластичным при воздействии на элемент жидкости на водной основе.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных аспектов, следует понимать, что специалисты в данной области техники после ознакомления и понимания вышеизложенного будут иметь полное представление об альтернативах, вариациях и эквивалентах данных аспектов. Соответственно, объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.