УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВПИТЫВАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE AND METHOD OF MAKING ABSORBENT ELEMENT FOR HYGIENIC PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к впитывающему элементу для гигиенических изделий и к устройству и способу изготовления такого элемента.
В частности, впитывающий элемент представляет собой элемент такого типа, который включает в себя множество полостей или карманов, в которых размещается увеличивающийся в объеме материал со сверхвысокой впитывающей способностью.
Предпосылки создания изобретения
На рынке имеется ряд гигиенических изделий с функцией впитывания, например, подгузники для младенцев, изделия, используемые при сенильном и слабом недержании, впитывающие изделия для женщин, а также медицинские изделия в целом.
Эффективность и комфорт при использовании таких изделий зависят в первую очередь от их способностей к впитыванию и удерживанию, чтобы избежать необходимости в слишком частых заменах или нежелательных утечек жидкости. В последнее десятилетие были созданы так называемые материалы «со сверхвысокой впитывающей способностью», в частности, так называемые "SAP" (порошки со сверхвысокой впитывающей способностью), обладающие способностью впитывать жидкость за счет увеличения их объема.
Однако потенциальные возможности при использовании таких материалов используются не полностью. Это обусловлено ограничениями, связанными с современными впитывающими элементами, при обеспечении возможности полного расширения компонента со сверхвысокой впитывающей способностью и, следовательно, полного использования его максимальной впитывающей способности при сохранении, тем не менее, стабильной структуры элемента в целом и комфорта при использовании.
Сущность изобретения
Следовательно, техническая проблема, поставленная и решенная посредством настоящего изобретения, состоит в выполнении впитывающего элемента и обеспечении обусловленной им способности к удерживанию выделяемых организмом, текучих сред для гигиенического изделия, позволяющего устранить недостатки, упомянутые выше в связи с предшествующим уровнем техники.
Такая проблема решена посредством впитывающего элемента согласно пункту 1 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением дополнительно предложены способ изготовления указанного впитывающего элемента согласно пункту 18 формулы изобретения и соответствующее устройство согласно пункту 12 формулы изобретения.
Предпочтительные признаки настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению предложен впитывающий элемент, имеющий улучшенную структуру и обеспечивающий возможность полного расширения материала со сверхвысокой впитывающей способностью, содержащегося внутри него.
Одновременно можно избежать прямого контакта впитывающего элемента с кожей субъекта.
Таким образом, впитывающий элемент обеспечивает оптимизацию использования материала со сверхвысокой впитывающей способностью в отношении количества и качества.
Впитывающий элемент дополнительно гарантирует надежность и комфорт при использовании гигиенического изделия, в которое он включен.
Другие преимущества, признаки и способы использования настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного подробного описания некоторых вариантов осуществления, показанных в качестве примера, а не для ограничения.
Краткое описание фигур
Будет сделана ссылка на фигуры приложенных чертежей, в которых:
- фиг. 1А и 1В относятся к первому предпочтительному варианту осуществления впитывающего элемента согласно настоящему изобретению, при этом каждая из них показывает его иллюстративный схематический вид в разрезе соответственно в исходной конфигурации и конфигурации при максимальном впитывании;
- фиг. 2А и 2В относятся ко второму предпочтительному варианту осуществления впитывающего элемента согласно настоящему изобретению, при этом каждая из них показывает его иллюстративный схематический вид в разрезе соответственно в исходной конфигурации и конфигурации при максимальном впитывании;
- фиг. 3А, 3В и 3С относятся к третьему предпочтительному варианту осуществления впитывающего элемента согласно настоящему изобретению, при этом каждая из них показывает его иллюстративный схематический вид в разрезе соответственно в исходной конфигурации, первой конфигурации при максимальном впитывании и второй возможной конфигурации при максимальном впитывании;
- фиг. 4 показывает иллюстративный схематический вид сверху впитывающего элемента по предыдущим фигурам, на котором «прозрачно» выделен имеющийся материал со сверхвысокой впитывающей способностью и на котором линия А-В обозначает плоскость сечения, используемую на предыдущих фигурах;
- фиг. 5 показывает иллюстративное схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления устройства для изготовления впитывающего элемента по фиг. 1А на виде сбоку; и
- фиг. 6 показывает иллюстративное схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления устройства для изготовления впитывающего элемента по фиг. 2А или 3А на виде сбоку.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Ряд вариантов осуществления и разновидностей изобретения будет описан в дальнейшем, и это выполнено со ссылкой на вышеупомянутые фигуры.
Аналогичные компоненты обозначены на разных фигурах одними и теми же ссылочными позициями.
В нижеприведенном подробном описании рассмотрение дополнительных вариантов осуществления и разновидностей по отношению к вариантам осуществления и разновидностям, уже рассмотренным в том же описании, будет ограничено отличиями от того, что уже показано.
Кроме того, различные варианты осуществления и разновидности, описанные в дальнейшем, могут быть использованы в комбинации в случае их совместимости.
Сначала рассматривается фиг. 1А, на которой впитывающий элемент для биологических жидкостей согласно первому варианту осуществления изобретения обозначен в целом ссылочной позицией 1.
Впитывающий элемент 1 пригоден для включения в гигиеническое изделие, например, в подгузник для младенцев или вообще в изделие, используемое при недержании.
В данном варианте осуществления впитывающий элемент 1 по существу имеет вид многослойного листа.
В частности, впитывающий элемент 1 содержит первый слой многослойного материала 11, имеющий множество первых полостей или «мешочков», каждая(-ый) из которых обозначена (обозначен) 111.
Каждая первая полость 111 имеет вогнутую поверхность или вогнутость 112 и выпуклую поверхность или выпуклость 113, противоположную вогнутой поверхности 112.
В нижней части полости 111 размещена масса 10 материала С со сверхвысокой впитывающей способностью. В данном примере последний представляет собой материал в виде порошка или гранул. В частности, материал может представлять собой сшитый полимер на основе полиакрилата, растворимый в воде с дополнительными органическими элементами. Кроме того, могут быть использованы различные типы порошков или гранул, которые помимо основного признака впитывания текучих сред обладают даже способностью к поглощению и/или нейтрализации неприятных запахов или обеспечению отдушивания изделия. Материалы могут иметь в качестве основных веществ диоксид кремния, цеолит, хитин и/или хитозан или другие вещества.
Впитывающий элемент 1 дополнительно содержит второй слой из многослойного материала 12. Последний имеет множество вторых полостей или «мешочков», каждая(-ый) из которых обозначена (обозначен) 121. Каждая вторая полость 121 имеет вогнутую поверхность или вогнутость 122 и выпуклую поверхность или выпуклость 123, противоположную вогнутой поверхности 122.
Каждая вторая полость 121 размещена внутри соответствующей первой полости 111 и так, что ее выпуклость 123 обращена к вогнутости 112 первой полости 111 и, следовательно, к соответствующей массе 10 материала со сверхвысокой впитывающей способностью, размещенной в ней.
Следовательно, каждая первая полость 111 взаимодействует со второй полостью 121 для ограничения гнезда, которое принимает соответствующую массу 10 материала со сверхвысокой впитывающей способностью. При этом последняя размещается на нижней части вогнутой поверхности 112 первой полости 111 и закрыта нижней частью выпуклой поверхности 123 второй полости 121.
В представленном примере первая и вторая полости 111 и 121 имеют одинаковый профиль. В частности, они имеют в целом круглую геометрическую форму на виде в плане с поперечным сечением, сужающимся, в частности, подобно усеченному конусу, с сечением, уменьшающимся в направлении к их собственному дну.
В разновидностях данного варианта осуществления может быть предусмотрена цилиндрическая геометрическая форма одной или обеих полостей.
Первый и второй слои 11 и 12 из многослойных материалов прикреплены друг к другу, по меньшей мере, в соответствующих частях 114, 124, промежуточных в продольном направлении и не имеющих полостей 111, 121.
В представленном варианте осуществления впитывающий элемент 1 содержит еще третий слой 13 из многослойного материала, присоединенный ко второму слою 12 со стороны, противоположной по отношению к соединению последнего с первым слоем 11. Другими словами, конфигурация такова, что второй слой 12 размещен в трехслойной структуре между первым и третьим слоями 11 и 13.
Вышеупомянутые соединения между слоями 11, 12 и 13 могут быть получены посредством адгезива и посредством термоскрепления.
Кроме того, формирование полостей в материалах может быть осуществлено термоформованием.
Как показано на фиг. 1В, при использовании массы 10 материала со сверхвысокой впитывающей способностью впитывают биологическую жидкость при расширении и деформировании соответствующих вторых полостей 121 вплоть до переворачивания их вогнутости/выпуклости 122/123.
В данном примере даже третий слой 13 в результате деформируется для копирования перевернутого профиля вторых полостей 121.
Пространство, остающееся пустым внутри полостей, когда впитывающий элемент находится в сухом состоянии, может быть задано с учетом степени набухания сухого/мокрого материала С. Соотношение объемов сухого и мокрого материала в среднем составляет, например, 1:25 (1 г SAP может впитать 25 г жидкости при явном увеличении объемной массы).
2
Материал первого слоя 11, второго слоя 12 и/или третьего слоя 13 может быть выбран из группы, содержащей полимерные материалы и природные материалы. Структура материала может представлять собой структуру эластичного, нетканого и/или перфорированного материалов, например, с микроотверстиями с диаметром, находящимся в диапазоне 0,2-5,0 мм, и плотностью расположения отверстий, составляющей приблизительно 100 отверстий на 1 см.
На фиг. 2А и 2В впитывающий элемент, выполненный на основе второго предпочтительного варианта осуществления изобретения, обозначен в целом ссылочной позицией 2.
В этом случае каждая первая полость, обозначенная 211, имеет профиль с двумя отделениями. В частности, в данной полости на ее вогнутой поверхности 212 образованы основное отделение 215 и вспомогательное отделение 216. В данном примере последнее образует подчасть основного отделения 215 в нижней части полости 211.
В состоянии отсутствия впитывания соответствующая масса 10 материала со сверхвысокой впитывающей способностью предпочтительно полностью или почти полностью размещена во вспомогательном отделении 216.
Вспомогательное отделение 216 предпочтительно размещено в центре в основном отделении 215.
В данном варианте осуществления даже отделение 216 имеет по существу геометрическую форму усеченного конуса.
Фиг. 3А относится к третьему варианту осуществления впитывающего элемента согласно изобретению, обозначенного в данном случае в целом ссылочной позицией 3. В отличие от второго варианта осуществления впитывающий элемент 3 имеет каждое вспомогательное отделение, обозначенное в данном варианте ссылочной позицией 316, с по существу цилиндрической геометрической формой. Аналогичным образом, геометрическая форма соответствующей первой полости, обозначенной в данном примере ссылочной позицией 311, и соответствующей второй полости, обозначенной в данном примере ссылочной позицией 312, также является цилиндрической.
Даже если это не показано, впитывающий элемент 3 также может иметь третий слой из многослойного материала аналогично тому, что проиллюстрировано в связи с предыдущими вариантами осуществления.
Каждая из фиг. 3В и 3С показывает соответствующий возможный вариант расширения масс 10 во впитывающем элементе 3 при использовании.
На фиг. 4 показан впитывающий элемент 1, соединенный с аналогичными впитывающими элементами 1', 1'' для формирования композиционной структуры 100. В последней несколько впитывающих элементов 1, 1' и 1'' расположены рядом друг с другом и соединены на их боковых краях 110, 120, не имеющих полостей.
Аналогичная структура может быть получена посредством впитывающих элементов, обозначенных 2 и 3 в остальных вариантах осуществления, или даже посредством комбинации элементов 1, 2 и 3.
На фиг. 5 устройство для изготовления вышеописанного впитывающего элемента 1 согласно предпочтительному варианту осуществления обозначено в целом ссылочной позицией 500.
Многослойные материалы, образующие первый, второй и третий слои 11, 12 и 13, упомянутые выше, подаются в устройство 500 и внутри последнего. Для простоты подобные материалы обозначены в данном случае такими же ссылочными позициями слоев, которые они будут образовывать. Такая подача происходит посредством известных средств, например, неприводных и/или подающих роликов, схематически показанных на фигуре, которые не будут описаны дополнительно.
Устройство 500 обеспечивает изготовление впитывающего элемента 1 посредством последовательности этапов тиснения и соединения многослойных материалов.
В частности, устройство 500 содержит первый валик 510 для тиснения, имеющий множество первых выступающих элементов 511 или элементов для тиснения и выполненный с возможностью контактного взаимодействия с первым многослойным материалом 11 при использовании.
Первый валик 510 для тиснения взаимодействует с всасывающим валиком 550, сопряженным с ним, в соответствии с направлениями вращения, обозначенными на фигуре. Всасывающий валик 550 содержит множество окон или отверстий или гнезд 551, каждое из которых выполнено с возможностью приема соответствующего выступающего элемента 511 первого валика 510.
При этом конфигурация такова, что первые выступающие элементы 511 и отверстия 551 взаимодействуют для выполнения первых полостей 111 в материале 11 впитывающего элемента 1. В частности, во время соответствующего вращения один впитывающий элемент 511 в каждый момент времени входит в отверстие 551 при размещении материала 11 между ними.
Всасывающий валик 550 имеет средство 570 всасывания или соединен со средством 570 всасывания, оказывающим воздействие через часть отверстий 551 для осуществления всасывания. В частности, такое всасывание выполняется в одном или более отверстий, которые при использовании обращены к резервуару или баку 560 с материалом С со сверхвысокой впитывающей способностью.
Резервуар 560 расположен по ходу за первым валиком 510 для тиснения по отношению к месту его взаимодействия со всасывающим валиком 550 при вращении.
Внутри резервуара 560 предпочтительно предусмотрены средства 561 перемешивания, например, на основе двух вращающихся элементов с осями, параллельными осям вращения валиков. Такие средства перемешивания могут представлять собой перемешивающие элементы или вращающиеся лопасти.
Всасывающий валик 550 всегда остается «погруженным» в резервуар 560, что гарантирует надлежащее и непрерывное всасывание материала С.
Кроме того, резервуар 560 остается всегда полным, и постоянная подача в него осуществляется, например, под действием силы тяжести/самотеком.
Как указано выше, всасывающая система разделена на зоны: только в зоне, в которой образуются полости 111, создается пустое пространство благодаря наличию перфорированной сетки, обеспечивающей возможность всасывания.
Благодаря всасыванию массы 10 материала С со сверхвысокой впитывающей способностью всасываются в соответствующие первые полости 111, только что сформированные в первом материале 11.
За резервуаром 520 по ходу потока предусмотрен второй валик 520 для тиснения, имеющий множество вторых выступающих элементов 521 или элементов 521 для тиснения. Второй валик 520 взаимодействует с всасывающим валиком 550 при совместном вращении так, что при соответствующем вращении один выступающий элемент 511 в каждый момент времени входит в отверстие 551. Такое взаимодействие происходит при размещении материала 11 и материала 12, который подается ко второму валику 520, между ними. Таким образом на втором материале 12 образуются вторые полости 121.
В представленном примере конфигурация выступающих элементов 511 и 521 для тиснения и конфигурация отверстий 551 предназначена для образования полостей 111 и 121 с вышеописанной формой усеченного конуса.
По ходу перед первым или вторым валиком 510, 520 для тиснения может быть предусмотрен ракельный нож или эквивалентное средство для удаления возможного материала со сверхвысокой впитывающей способностью, который был осажден вне полостей 111. Материал С, удаленный таким ракельным ножом, может снова падать в резервуар 560 для последующего повторного использования.
В представленном варианте осуществления дополнительно предусмотрен третий валик 530, к которому подается третий многослойный материал 13.
Устройство 500 дополнительно содержит устройство 581 для нанесения клея на второй материал, расположенное по ходу перед вторым валиком 520 для тиснения. В устройстве 581 может использоваться адгезив так называемого «термоплавкого» типа.
В качестве альтернативы аппликатору для «термоплавких» клеев может быть использована ультразвуковая система с нагретыми каландрами.
Устройство 500 дополнительно содержит устройство 582 для соединения первого и второго материалов 11 и 12, предпочтительно расположенное по ходу за вторым валиком 520 для тиснения. Такое устройство 582 может функционировать, например, посредством ультразвукового ламинирования.
Аналогичное устройство, обозначенное 583, может быть предусмотрено для соединения третьего многослойного материала 13 с остальной структурой.
При этом устройство 500 включает в себя средства регулирования относительного расстояния между различными валиками, в частности, между валиками 510, 520 и 550 для изменения глубины проникновения выступающих элементов 511, 521 в отверстия 551.
В разновидности варианта осуществления, представленной на фиг. 5, может быть предусмотрен четвертый многослойный материал 130, присоединяемый к остальной структуре, в частности, к первому слою 11 со стороны, противоположной по отношению ко второму слою 12.
В показанном примере соединение происходит посредством «термоплавкого» склеивания адгезивом, подаваемым на материале 130 в устройстве 584, и последующего прохождения через устройство 583.
Материалы 13 и 130 могут быть даже одинаковыми.
В описанной конфигурации все валики и, в частности, те, которые обозначены ссылочными позициями 510, 520, 550 и предпочтительно 530, имеют параллельные оси вращения.
Кроме того, один или более валиков могут приводиться в движение независимо, например, посредством бесщеточных электродвигателей и прецизионных редукторных средств.
Один или более валиков, в частности, всасывающий валик 550, могут быть выполнены из металла (как правило, из бронзы и/или тому подобного).
Шаг и диаметр отверстий 551 и выступающих элементов 511 и 521 определяются на основе конечных характеристик, в частности, впитывающей способности, которая требуется от впитывающего элемента, подлежащего изготовлению.
В примере осуществления каждое отверстие 551 имеет диаметр, равный приблизительно 3-4 мм, при шаге между отверстием и отверстием (измеряемом как периферическое расстояние), равном приблизительно 4-5 мм.
Для гарантирования надлежащей температуры в производственном процессе температура одного или более валиков может регулироваться.
Такое регулирование температуры может даже обеспечить возможность образования полостей 111 и/или 121 посредством термоформования.
Фиг. 6 показывает предпочтительный вариант осуществления устройства для изготовления вышеописанного впитывающего элемента 2, при этом указанное устройство обозначено в целом ссылочной позицией 600.
По отношению к устройству 500 по предыдущему варианту осуществления устройство 600 дополнительно содержит вспомогательный валик 540, сопряженный с первым валиком 510 для тиснения по ходу перед всасывающим валиком 550.
Вспомогательный валик 540 имеет множество вспомогательных отверстий 541, каждое из которых выполнено с возможностью приема первого выступающего элемента 511 первого валика 510 во время соответствующего скоординированного вращения данных двух валиков.
В частности, конфигурация такова, что такое соединение между элементами 511 и отверстиями 541 имеет место при размещении первого многослойного материала 11 между ними по ходу перед образованием первых полостей 111 на нем.
В представленном примере конфигурация выступающих элементов 511 и 521 для тиснения и конфигурация отверстий 551 и 541 предназначены для образования полостей и отделений впитывающего элемента 2, имеющих вышеупомянутую форму усеченного конуса.
В разновидностях вариантов осуществления может быть предусмотрено выполнение впитывающего элемента 3 с полостями с цилиндрической геометрической формой.
В общем случае форму полостей, образуемых в конечном впитывающем элементе, можно регулировать посредством придания определенной формы выступающим элементам и/или отверстиям и/или посредством расстояния между ними и схемы их расположения.
До сих пор настоящее изобретение описывалось со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Следует понимать, что могут существовать другие варианты осуществления, которые все соответствуют одной и той же ключевой идее изобретения, определяемого объемом охраны нижеприведенной формулы изобретения.