НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ
NON-WOVEN MATERIAL AND METHOD OF ITS FORMATION

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к нетканому материалу; абсорбирующему изделию, содержащему нетканый материал; к использованию нетканого материала в абсорбирующем изделии, в частности, в гигиеническом абсорбирующем изделии; и к использованию абсорбирующего изделия, содержащего нетканый материал.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нетканые материалы широко применяются в одноразовых абсорбирующих изделиях для ухода за человеком или для личной гигиены, таких как, например, пеленки, женские гигиенические прокладки, изделия, для страдающих недержанием, и детские трусики для приучивания к горшку. Хотя основной особенностью таких гигиенических абсорбирующих изделий является способность абсорбировать и удерживать жидкости, выделяемые человеком, видимость скрепляющего рисунка также стала важным фактором, так как благодаря скрепляющему рисунку повышается привлекательность абсорбирующего изделия. Благодаря скрепляющему рисунку особенно повышается у потребителей восприятие мягкости абсорбирующего изделия и эстетическое восприятие геометрических рисунков на поверхности материала.
В Европейском патенте EP 2821043 A1 описаны нетканые материалы, сформированные из волокон, предпочтительно обладающих круглым поперечным сечением. Однако такие нетканые материалы обладают недостатком, заключающимся в том, что видимость скрепляющих рисунков оставляет большой простор для их усовершенствования, особенно для материалов с малым базовым весом.
Целью настоящего изобретения является создание нетканого материала, из которого могут быть изготовлены компоненты абсорбирующих изделий, в частности, гигиенических абсорбирующих изделий, которые обладают улучшенной видимостью скрепляющего рисунка и, благодаря этому, являются очень привлекательными для потребителей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время установлено, что это может быть достигнуто посредством применения нетканых материалов, содержащих нетканое полотно, сформированное из волокон особенного типа и обладающее малым базовым весом.
2
2
Соответствующим образом настоящее изобретение относится к нетканому материалу, содержащему нетканое полотно, сформированное из множества волокон с трехлучевым поперечным сечением, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 1,5 до 4,0; нетканое полотно обладает базовым весом в диапазоне от 5 г/мдо 20 г/м; нетканое полотно содержит сторону, обеспеченную рисунком скрепленных участков, которым определены один или большее количество нескрепленных участков; и где площадь поверхности скрепленных участков составляет от 10% до 32% общей площади поверхности стороны, а площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) составляет от 68% до 90% общей площади поверхности стороны.
Основное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что данный нетканый материал содержит скрепляющий рисунок с улучшенной видимостью, в сравнении с неткаными материалами, сформированными из волокон с круглым поперечным сечением, которые обычно используют и которые обладают сходной базовым весом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению нетканый материал содержит нетканое полотно, сформированное из множества волокон с трехлучевым поперечным сечением, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине (Д/Ш) в диапазоне от 1,5 до 4,0. Каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением предпочтительно обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 2,0 до 4,0; более предпочтительно - от 2,2 до 4,0, а наиболее предпочтительно - от 2,5 до 4,0. В контексте настоящего изобретения под длиной луча понимают расстояние между концевой точкой луча и центром сердцевины волокна с трехлучевым поперечным сечением [см. также линии (a) на фиг. 1 и 2]. Ширина определяется средним расстоянием между двумя противоположными сторонами отдельного луча [см. также линии (b) на фиг. 1 и 2].
Соответствующим образом, согласно настоящему изобретению, волокна с трехлучевым поперечным сечением изготавливают из термопластичных полимеров. Особенно пригодные нетканые полотна изготавливают из волокон из термопластичных полимеров, таких, как например: полиолефины, полиэфиры или полиамиды, и их сочетания, но нетканые полотна могут также содержать натуральные волока, такие, как например: древесные, хлопковые или вискозные волокна, в сочетании с волокнами из термопластичных материалов. Нетканое полотно может также быть композитным, изготовленным из смеси двух или большего количества различных <видов> волокон или из смеси волокон и частиц.
Волокна соответствующим образом соединяют посредством скрепления для формирования полотна со связанной структурой. Пригодные технологии скрепления включают (но их набор не ограничен приведенным перечнем): химическое скрепление и термическое скрепление, например, термическое каландрирование или скрепление струей горячего газа.
Особенно предпочтительными являются полиолефиновые волокна. Согласно настоящему изобретению можно использовать широкий набор пригодных полиолефиновых волокон. Соответствующие примеры включают: полиэтилен, полипропилен, сополимеры этилена с бутеном, гексеном или октеном; сополимеры полипропилена и этилена. Полиолефины могут содержать гомополимер или сополимер, например, сополимеры пропилен-α-олефинов. В частности, последние сополимеры могут быть привлекательными для использования согласно настоящему изобретению. Предпочтительными являются полиолефиновые материалы, содержащие пропилен-α-олефиновый сополимер и пропиленовый гомополимер.
Скорость течения расплава (СТР) полиолефинового материала соответствующим образом составляет меньше 90 дг/мин. СТР определяют, используя методику испытаний согласно стандарту ASTM D1238, 2.16 kg (ASTM - Американское общество испытания материалов - Прим. перевод.). СТР полиолефинового материала предпочтительно составляет от 15 дг/мин до 50 дг/мин, более предпочтительно - в диапазоне от 15 дг/мин до 35 дг/мин.
Волокна предпочтительно формуют из полиэтиленового или полипропиленового гомополимеров, их сополимеров, смесей полиэтилена и полипропилена, полиэфира, сополимеров полиэфиров и/или смесей полиэфиров.
Соответствующим образом используют гомополимер или сополимер на основе пропилена или на основе этилена. В случае использования полимеров на основе пропилена полимеры могут содержать группы, полученные из сомономеров, выбранные из этилена и α-олефинов, содержащих 4-10 атомов углерода. В случае использования полимеров на основе этилена полимеры могут содержать группы, полученные из сомономеров, выбранных из α-олефинов, содержащих 3-10 атомов углерода. Пригодные примеры полиолефиновых материалов включают: пропиленовые гомополимеры, этиленовые гомополимеры, пропиленовые сополимеры и этиленовые сополимеры, такие, как например: линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), и полиэтилен низкой плотности (LDPE).
Пригодные полиэфиры могут быть алифатическими полиэфирами, такими, как например, полимолочная кислота; или ароматическими полиэфирами, такими, как например: полиэтилентерефталат (PET) и политриметилентерефталат) (PTT).
Помимо добавок, уже содержащихся в используемых полимерах, возможно введение дополнительных добавок для придания волокнам дополнительных свойств. Пригодные дополнительные добавки включают: термостабилизаторы, светостабилизаторы, добавки, улучшающие скольжение, воски; и добавки для придания материалам либо гидрофильности, либо гидрофобности. Иногда может быть также благоприятным добавление наполнителей. Пригодные наполнители включают органические и неорганические наполнители. Пригодные примеры неорганических наполнителей включают: минералы, такие, как например, карбонат кальция; металлы, такие, как например, алюминий и нержавеющая сталь. Пригодные примеры органических наполнителей включают полимеры на основе сахара. Волокна с трехлучевым поперечным сечением, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, могут быть однокомпонентными или многокомпонентными волоками, такими, как например, бикомпонентные волокна. В случае использования бикомпонентных волокон лучи изготавливают из одного типа полимера, а сердцевину, к которой прикрепляют лучи, изготавливают из другого типа полимера. Наиболее предпочтительными являются бикомпонентные волокна со структурой сердцевина-оболочка, содержащие полиэтилен и полипропилен, но также возможно любое другое сочетание других пригодных полимеров, например, сочетания полиэфиров с полиолефинами. Бикомпонентные волока могут содержать различные типы полипропилена. Более предпочтительно, чтобы бикомпонентное волокно содержало сердцевину из полипропилена, обладающего более высокой температурой плавления, а лучи - из полипропилена, обладающего более низкой температурой плавления. В другом варианте осуществления бикомпонентное волокно содержит два вида полипропиленов с различными температурами плавления, или индексами текучести расплава.
Волокна могут быть изготовлены согласно технологиям прядения, известным в данной области техники. Наиболее широко используемыми являются способы «спанбонд», согласно которым можно непосредственно формировать нетканые материалы.
Волокна по способу «спанбонд» обычно изготавливают посредством экструдирования расплавленного полимера через большую фильеру, содержащую несколько тысяч отверстий на погонный метр, или через ряд меньших фильер, например, содержащих (каждая) всего 40 отверстий. После выхода из фильеры, расплавленные волокна охлаждают, используя систему подачи поперечного потока охлаждающего воздуха, а затем вытягивают от фильеры и утоняют посредством высокоскоростного потока воздуха. Формирование слоя нетканого материала осуществляют путем укладки элементарных нитей на воздухопроницаемую транспортерную ленту. Волокна по способу «спанбонд» обычно являются непрерывными, а диаметр волокна приблизительно составляет от 10 мкм до 100 мкм.
Нетканый материал согласно изобретению может быть дополнительно обработан для придания особых свойств. Наиболее широко используют актуальные обработки для придания материалу либо гидрофильности, либо гидрофобности. Наиболее широко используют обработку материала либо поверхностно-активными веществами для придания гидрофильности, либо фторуглеродом или силиконом. Согласно настоящему изобретению поверхность нетканого материала или нетканого полотна является "гидрофильной", если краевой угол смачивания водой, нанесенной на поверхность, составляет менее приблизительно 90 градусов, и поверхность является "гидрофобной", если краевой угол смачивания водой, нанесенной на поверхность, составляет более 90 градусов или равен 90 градусам.
Нетканые материалы согласно изобретению предпочтительно являются гидрофобными неткаными материалами.
Нетканый материал согласно изобретению может состоять только из одного типа волокон или волокнистых слоев, например, из слоя «спанбонд», но он соответствующим образом может содержать дополнительно волокнистые слои, которые могут быть различными. Пригодные многослойные материалы могут, например, включать один или большее количество слоев «спанбонд» (S) и один или большее количество слоев (M) волокон, распыленных в расплавленном состоянии, с образованием таких структур, как например: SMS, SММS, SSММS и т.п., склеенных для формирования нетканого материала согласно настоящему изобретению. Обычно эти многослойные материалы изготавливают в ходе выполнения одного этапа на одной линии с множеством балок, посредством которых обычно охватывают сочетание процессов «спанбонд» и формирования волокон, распыляемых в расплавленном состоянии. В некоторых случаях может быть благоприятным или технически необходимым изготовление ряда слоев согласно изобретению в два или более отдельных этапов.
Возможно также сочетание слоев «спанбонд» с натуральными волокнами. Предпочтительно, чтобы дополнительные нетканые полотна, подлежащие использованию согласно настоящему изобретению, были изготовлены из волокон, распыленных в расплавленном состоянии.
2
2
2
2
2
2
Основным преимуществом настоящего изобретения является то, что нетканые материалы обеспечены скрепляющими рисунками, обладающими улучшенной видимостью, в сравнении с неткаными материалами из волокон с круглым поперечным сечением, которые обычно используют. Это усовершенствование достигнуто посредством использования особенных волокон с трехлучевым поперечным сечением в сочетании с нетканым полотном с малым базовым весом. Нетканое полотно, подлежащее использованию согласно настоящему изобретению, обладает базовым весом в диапазоне от 5 г/мдо 20 г/м, предпочтительно - в диапазоне от 6 г/мдо 18 г/м, а более предпочтительно - в диапазоне от 8 г/мдо 16 г/м. Базовым вес может быть определен согласно методике по стандарту DIN EN 29073-1 (DIN - Немецкий институт стандартов).
Соответствующим образом нетканое полотно согласно настоящему изобретению обладает пределом прочности на разрыв согласно стандарту WSP 110.4 в продольном направлении (ПрН) в диапазоне от 1 Н до 4 Н на грамм базового веса, предпочтительно - в диапазоне от 1,2 Н до 3,5 Н на грамм базового веса, а более предпочтительно - в диапазоне от 1,3 Н до 3,0 Н на грамм базового веса. При использовании нетканых полотен с таким пределом прочности на разрыв получаются изделия из нетканого материала с высоким пределом прочности на разрыв.
Методика испытаний WSP является, по мнению специалистов в данной области, международно признанной методикой испытаний в области производства нетканых материалов.
Данные нетканые материалы соответствующим образом изготавливают из волокон, обладающих плотностью в диапазоне от 1 дтекс до 6 дтекс, предпочтительно - в диапазоне от 1,5 дтекс до 5,0 дтекс, а более предпочтительно - в диапазоне от 1,8 дтекс до 4,0 дтекс.
Соответствующим образом нетканые полотна, подлежащие использованию согласно настоящему изобретению, содержат не более 25 масс. % волокон, распыленных в расплавленном состоянии, от общей массы нетканого полотна. Предпочтительно нетканые полотна содержат не более 20 масс. % волокон, распыленных в расплавленном состоянии, от общей массы нетканого полотна.
Соответствующим образом данные нетканые полотна содержат только волокна «спанбонд» и не содержат смесей волокон «спанбонд» и волокон другого типа.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что основная часть нетканого материала состоит из волокна. Соответствующим образом, по меньшей мере 90 масс. % нетканого материала состоит из волокна, предпочтительно по меньшей мере 95 масс. % нетканого материала состоит из волокна, и даже более предпочтительно по меньшей мере 98 масс. % нетканого материала состоит из волокна.
Нетканые материалы согласно настоящему изобретению содержат нетканое полотно, содержащее сторону, которая обеспечена рисунком скрепленных участков, которым определен один или большее количество нескрепленных участков, и где площадь поверхности скрепленных участков составляет от 10% до 32% общей площади поверхности стороны, а площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) составляет от 68% до 90% общей площади поверхности стороны.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что при применении волокон с трехлучевым поперечным сечением, подлежащих использованию согласно настоящему изобретению, обеспечивается возможность создания более открытого скрепляющего рисунка (с меньшей площадью скрепления), в сравнении с рисунком, получающимся при применении волокон с круглым поперечным сечением, при использовании которых требуется создавать более плотные скрепляющие рисунки для достижения той же степени некоторых физических свойств, включая жесткость. При применении такого более открытого скрепляющего рисунка с успехом поддерживается оптическое впечатление большей мягкости, вызываемое лучшей видимостью скрепляющего рисунка, большей пушистостью материала, что является непосредственным результатом применения более открытой скрепленной площади.
Благодаря большой площади поверхности одного или большего количества нескрепленных участков, подлежащих формированию согласно настоящему изобретению, обеспечивается привлекательное впечатление большой мягкости. Кроме того, благодаря большой площади поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) обеспечивается возможность выпучивания волокон и увеличения объемности материала. Это воспринимается как даже большая мягкость и визуально, и на ощупь. Площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) составляет от 68% до 90% общей площади поверхности стороны. Площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) предпочтительно составляет от 75% до 85% общей площади поверхности стороны.
Площадь поверхности скрепленных участков предпочтительно составляет от 10% до 32%, более предпочтительно - в диапазоне от 15% до 25% общей площади поверхности стороны.
Нетканое полотно, подлежащее использованию согласно настоящему изобретению, обеспечено рисунком скрепленных участков, которым определены один или большее количество нескрепленных участков. Соответствующим образом, согласно настоящему изобретению, нетканое полотно содержит сторону, обеспеченную первым рисунком отдельных скрепленных участков, которым определен второй рисунок нескрепленных участков.
2
2
Настоящее изобретение, таким образом, также относится к нетканому материалу, содержащему нетканое полотно, сформированное из множества волокон с трехлучевым поперечным сечением, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 1,5 до 4,0; где нетканое полотно обладает базовым весом в диапазоне от 5 г/мдо 20 г/м и где нетканое полотно содержит сторону, обеспеченную первым рисунком отдельных скрепленных участков, которым определены один или большее количество нескрепленных участков, и где площадь поверхности скрепленных участков составляет от 10% до 32% общей площади поверхности стороны, а площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) составляет от 68% до 90% общей площади поверхности стороны.
Отдельные скрепленные участки могут быть соответствующим образом равномерно расположены по всей площади поверхности стороны нетканого полотна. Такие рисунки используют для скрепления уже в течение многих лет, и они известны любому специалисту в данной области техники.
Отдельные скрепленные участки соответствующим образом имеют симметричную форму, например, круга, ромба, прямоугольника, квадрата, овала, треугольника, сердечка, лунного месяца, шестиугольника, восьмиугольника, или другую многоугольную форму. Скрепленные участки предпочтительно имеют круглую или шестиугольную форму. Скрепленные участки более предпочтительно имеют круглую форму. В других вариантах осуществления изобретения отдельные скрепленные участки имеют линейную форму. Отдельные скрепленные участки предпочтительно имеют форму стержня, более предпочтительно они имеют форму стержня в поперечном направлении (ПН) нетканого полотна.
В одном варианте осуществления рисунком скрепленных участков определен один большой нескрепленный участок. Это имеет место, например, в случае, когда все скрепленные участки имеют одинаковую форму и размеры (например, стержней, расположенных в поперечном направлении нетканого полотна) и все равномерно распределены по стороне нетканого полотна (см. фиг. 3). В другом варианте осуществления изобретения рисунком скрепленных участков может быть определен рисунок ряда нескрепленных участков; при этом нескрепленные участки могут иметь различные формы. Пригодные формы нескрепленных участков включают: квадраты, круги и шестиугольники. Нескрепленные участки предпочтительно имеют шестиугольную форму (см. фиг. 4). Рисунок скрепленных участков может состоять из отдельных скрепленных участков, которые (все) имеют одинаковую форму; или альтернативно отдельные скрепленные участки могут иметь различные формы. Например, в последнем случае можно использовать сочетание кругов и стержней. В еще одном варианте осуществления можно использовать два или большее количество рисунков отдельных скрепленных участков, которыми определены один или большее количество рисунков нескрепленных участков.
Сторона нетканого материала предпочтительно содержит только первый рисунок скрепленных участков, которым определен второй рисунок нескрепленных участков; и это означает, что на стороне нетканого материала не обеспечивается дополнительный рисунок скрепленных или нескрепленных участков.
2
2
2
2
2
2
Соответствующим образом отдельные скрепленные участки обладают площадью поверхности в диапазоне от 0,30 ммдо 5,0 мм, предпочтительно - в диапазоне от 0,40 ммдо 3,50 мм, а более предпочтительно - в диапазоне от 0,50 ммдо 2,0 мм. Дискретные нескрепленные участки соответствующим образом обладают глубиной в диапазоне от 0,4 мм до 1,5 мм, предпочтительно - в диапазоне от 0,4 мм до 0,9 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 0,4 мм до 0,8 мм, а наиболее предпочтительно - в диапазоне от 0,5 мм до 0,7 мм.
Настоящее изобретение также относится к абсорбирующему изделию, содержащему нетканый материал согласно настоящему изобретению. Соответствующим образом абсорбирующее изделие согласно настоящему изобретению является одноразовым, гигиеническим, абсорбирующим изделием, выбранным из группы, включающей: изделия для людей, страдающих недержанием, пеленки, протирочные салфетки и гигиенические изделия для женщин. Пригодные, одноразовые, гигиенические, абсорбирующие изделия согласно настоящему изобретению включают изделия, выбранные из группы, включающей: детские подгузники, трусики, трусики для приучивания к горшку, подштанники и пеленки для пожилых людей, страдающих недержанием.
Нетканый материал согласно настоящему изобретению может соответствующим образом составлять часть верхнего слоя и/или нижнего слоя.
Настоящее изобретение дополнительно относится к использованию нетканого материала согласно настоящему изобретению в армирующем слое абсорбирующего изделия.
Настоящее изобретение также относится к использованию волокон с трехлучевым поперечным сечением в нетканом материале, содержащем рисунок скрепленных участков для усиления видимости рисунка скрепленного участка, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 1,5 до 4,0.
Настоящее изобретение также относится к использованию волокон с трехлучевым поперечным сечением для усиления видимости рисунка скрепленных участков, присутствующего на стороне нетканого полотна, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 1,5 до 4,0.
2
2
Настоящее изобретение также относится к использованию волокон с трехлучевым поперечным сечением в нетканом материале, содержащем рисунок скрепленных участков для усиления видимости рисунка скрепленных участков, где нетканый материал содержит нетканое полотно, сформированное из множества волокон с трехлучевым поперечным сечением, где каждый луч волокон с трехлучевым поперечным сечением обладает соотношением длины к ширине в диапазоне от 1,5 до 4,0; а нетканое полотно обладает базовым весом в диапазоне от 5 г/мдо 20 г/м; где нетканое полотно содержит сторону, обеспеченную рисунком скрепленных участков, которым определены один или большее количество нескрепленных участков; и где площадь поверхности скрепленных участков составляет от 10% до 32% общей площади поверхности стороны, а площадь поверхности нескрепленного участка (нескрепленных участков) составляет от 68% до 90% общей площади поверхности стороны.
На фиг. 1 и 2 показаны виды волокон с трехлучевым поперечным сечением, используемых согласно настоящему изобретению. На фиг. 1 показано волокно с трехлучевым поперечным сечением, с соотношением длины к ширине, составляющим 1:3, тогда как на фиг. 2 показано волокно с трехлучевым поперечным сечением, с соотношением длины к ширине, составляющим 1:2.
Примеры
В этих Примерах проведено сравнение нетканых материалов, изготовленных из волокон с круглым поперечным сечением, и нетканых материалов согласно настоящему изобретению, изготовленных из волокон с трехлучевым поперечным сечением. Видимость скрепляющих рисунков соответствующих нетканых материалов показана на фиг. 5 и 6.
Пример 1
2
В этом Примере нетканое полотно приготовлено из нетканого материала, изготовленного из волокон с трехлучевым поперечным сечением. Скрепляющий рисунок состоит из скрепленных участков, имеющих эллипсную форму. Площадь поверхности скрепленных участков составляла 18%, а площадь поверхности нескрепленных участков составляла 82% общей площади поверхности одной из сторон нетканого материала. Кроме того, базовый вес составлял 12 г/м, а плотность волокна составляла 2,4 дтекс. Толщину волокна с трехлучевым поперечным сечением определяли, как расстояние между концевыми точками двух соответствующих лучей, и она составляла 19 мкм. На фиг. 5 показан вид нетканого полотна.
Пример 2
(Сравнительный Пример)
2
В этом Примере нетканое полотно было приготовлено из нетканого материала, изготовленного из волокон с круглым поперечным сечением. В этом случае скрепляющий рисунок также состоял из скрепленных участков, имевших эллипсную форму. Площадь поверхности скрепленных участков составляла 18%, а площадь поверхности нескрепленных участков составляла 82% общей площади поверхности одной из сторон нетканого материала. Кроме того, базовый вес составлял 12 г/м, а плотность волокна составляла 2,0 дтекс. Толщина волокна с круглым поперечным сечением составляла 16,7 мкм. На фиг. 6 показан вид нетканого полотна.
При рассмотрении фиг. 5 и 6 отчетливо видно, что скрепляющий рисунок нетканого полотна согласно настоящему изобретению значительно более различим, в сравнении со скрепляющим рисунком нетканого полотна, приготовленного из волокон с круглым поперечным сечением.