Гидроспутанные волокнистые структуры
HYDROENTANGLED FIBROUS STRUCTURES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение в сущности относится к гидроспутанным волокнистым структурам, характеризующимся улучшенными эксплуатационными характеристиками, включая жесткость при изгибе и свойства при контакте с текучим веществом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Одноразовые абсорбирующие изделия, такие как изделия для женской гигиены, предназначены для абсорбирования текучих веществ из тела пользователя. Пользователи изделий для женской гигиены сталкиваются с несколькими проблемами. Существенной проблемой являются протечки таких изделий, как менструальные прокладки и, в частности, гигиенические прокладки. Также важным фактором является ощущение изделия телом пользователя. Для обеспечения лучшего комфорта современные гигиенические прокладки обеспечены верхним листом, который является гибким, мягким на ощупь и не раздражающим кожу пользователя. Сам по себе верхний лист не удерживает выделяемые текучие вещества. Наоборот, верхний лист является проницаемым для текучих веществ для обеспечения протекания текучих веществ в абсорбирующую сердцевину.
[0003] На протяжении многих лет верхние листы усовершенствовались для обеспечения лучшей чистоты, более сухих и комфортных ощущений при использовании. В некоторых изделиях для женской гигиены верхний лист изготовлен из гидрофобного материала. Такие материалы могут включать гидрофобные нетканые материалы, высокоупругие нетканые материалы и более мягкие пленки со значительной текстурой (микроотверстия, неровности, которые могут удерживать текучее вещество внутри структуры пленки и т.п.), и могут быть изготовлены из широкого разнообразия материалов, таких как перфорированные пластмассовые пленки, натуральные волокна (например, деревянные или хлопковые волокна), синтетические волокна (например, полиэфирные или полипропиленовые волокна), или комбинации натуральных и синтетических волокон. Гидрофобная природа этих материалов способствует изолированию кожи пользователя от жидкостей, абсорбируемых изделием, и, таким образом, улучшает комфорт посредством уменьшения эффекта, известного как "повторное намокание".
[0004] Абсорбирующие сердцевины широко известны из уровня техники и содержат, как правило, массу из спутанных волокон, т.е., волокнистые полотна, которые могут поглощать текучие вещества как вследствие механизма абсорбции (при котором текучее вещество поглощается самим материалом волокна), так и благодаря механизму просачивания (при котором текучее вещество поглощается, распределяется и удерживается в капиллярных пустотах между волокнами).
[0005] Не смотря на то, что свойства гидрофобного нетканого верхнего листа способствуют удержанию текучих веществ в сердцевине, склонность таких верхних листов отталкивать текучее вещество создает риск того, что текучее вещество будет стекать с верхнего листа, а не протекать через верхний лист в абсорбирующую сердцевину. Эта проблема особенно присуща изделиям для женской гигиены, в которых обычно приходится иметь дело со скоростями потоков текучего вещества менее 1-3 грамм в час, а не с более высокими скоростями потоков, которые обычно характерны для изделий, предназначенных для людей, страдающих недержанием. Чтобы текучее вещество протекало в изделие для женской гигиены, оно должно не только преодолеть гидрофобные свойства верхнего листа, но также и естественную адгезию текучего вещества к поверхностям тела пользователя.
[0006] Для способствования протеканию текучих веществ в абсорбирующую сердцевину некоторые изделия для женской гигиены с гидрофобными верхними листами выполнены с элементами, которые иногда называют вспомогательными верхними листами (STS), расположенными непосредственно под верхними листами. Такой вспомогательный верхний лист предназначен для поглощения текучего вещества с проницаемого для жидкости верхнего листа и передачи его в находящуюся под ним абсорбирующую сердцевину. Для обеспечения передачи вспомогательным верхним листом текучего вещества в абсорбирующую сердцевину, вспомогательные верхние листы, как правило, обладают значительной капиллярностью для протягивания текучего вещества через верхний лист. Для того, чтобы поток текучего вещества в абсорбирующую сердцевину не прекращался, вспомогательный верхний лист, как правило, выполнен более проницаемым, чем абсорбирующая сердцевина, и с меньшей капиллярностью, чем абсорбирующая сердцевина.
[0007] Вспомогательные верхние листы (STS), как правило, изготавливаются из полотна айрлайд, изготовленного из гидрофильных целлюлозных волокон, и иногда именуются айрлайд-STS. Однако, такие вспомогательные верхние листы не могут быть прикреплены к верхнему листу посредством расплавления вследствие использования в полотне обычных целлюлозных волокон. Соответственно, в производственном процессе в качестве скрепляющего агента между айрлайд-STS и верхним листом применяется клей. В случае, если предпочтительным является скрепление при помощи расплавления, полиэтиленовый (РЕ) порошок может быть включен в айрлайд-STS, однако при этом требуется достаточно высокая основная масса, что может быть нежелательно.
[0008] Соответственно, предпочтительно обеспечение волокнистого полотна для применения в качестве вспомогательного верхнего листа, при этом волокнистое полотно должно характеризоваться относительно более низкой основной массой, но при этом также характеризоваться достаточной жесткостью при изгибе, а также требуемыми свойствами при контакте с текучим веществом и эксплуатационными характеристиками.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
2
[0009] В соответствии с одним из осуществлений изобретения, гидроспутанная волокнистая структура характеризуется основной массой от приблизительно 35 грамм на квадратный метр (г/м) до приблизительно 65 г/м, жесткостью при изгибе в направлении обработки (MD) от приблизительно 0,2 мН⋅см до приблизительно 7 мН⋅см, и показателем повторного намокания от приблизительно 0,2 г до приблизительно 7,0 г.
[0010] В соответствии с еще одним осуществлением, гидроспутанная волокнистая структура содержит от приблизительно 30% до приблизительно 60% по весу целлюлозных волокон, от приблизительно 5% до приблизительно 30% по весу нецеллюлозных волокон и от приблизительно 30% до приблизительно 55% по весу связующих волокон на основе полиолефинов.
2
2
[0011] В соответствии с еще одним осуществлением, абсорбирующее изделие содержит верхний лист, абсорбирующую сердцевину и вспомогательный верхний лист, расположенный между верхним листом и абсорбирующей сердцевиной, при этом вспомогательный верхний лист содержит гидроспутанную волокнистую структуру, характеризующуюся основной массой от приблизительно 35 грамм на квадратный метр (г/м) до приблизительно 65 г/м, жесткостью при изгибе в направлении обработки (MD) от приблизительно 0,2 мН⋅см до приблизительно 7 мН⋅см, и показателем повторного намокания от приблизительно 0,2 г до приблизительно 7,0 г.
[0012] В соответствии с еще одним осуществлением, одноразовое абсорбирующее изделие содержит верхний лист, абсорбирующую сердцевину и гидроспутанный вспомогательный верхний лист, расположенный между верхним листом и абсорбирующей сердцевиной. Верхний лист, абсорбирующая сердцевина и гидроспутанный вспомогательный верхний лист взаимодействуют для обеспечения высокой скорости поглощения и отличных показателей в плане повторного намокания.
[0013] В соответствии с еще одним осуществлением, нетканое полотно изготавливают с помощью определенного способа. Указанный способ включает гидроспутывание волокнистой структуры, при этом волокнистая структура включает первый волокнистый компонент, второй волокнистый компонент и третий волокнистый компонент, причем третий волокнистый компонент сформирован из двухкомпонентных волокон, содержащих первый материал и второй материал, причем первый материал, входящий в состав двухкомпонентного волокна, характеризуется температурой размягчения ниже, чем температура размягчения второго материала. Указанный способ также включает, в сущности, высушивание гидроспутанной волокнистой структуры с целью удаления влаги, а также нагревание в сущности высушенной гидроспутанной волокнистой структуры до температуры, при которой обеспечивается упрочнение волокнистой структуры, при этом данная температура выше, чем температура размягчения первого материала и ниже, чем температура размягчения второго материала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] Фиг. 1 - вид в перспективе одного из осуществлений гигиенической прокладки, содержащей гидроспутанный вспомогательный верхний лист.
[0015] Фиг. 2 - вид в поперечном сечении гигиенической прокладки согласно фиг. 1, выполненном по линии 2-2.
[0016] Фиг. 3 - упрощенное схематическое изображение одного из примеров способа изготовления непрерывной гидроспутанной волокнистой структуры.
[0017] Фиг. 4 - упрощенное схематическое изображение другого примера способа изготовления непрерывной гидроспутанной волокнистой структуры.
[0018] Несмотря на то, что настоящее описание завершается формулой изобретения, конкретно указывающей и четко заявляющей объект изобретения, который рассматривается, как образующий настоящее изобретение, можно полагать, что изобретение будет более понятно из следующего описания, приведенного в сочетании с сопроводительными чертежами. Некоторые из фигур могут быть упрощены посредством удаления определенных элементов, с целью более наглядного представления других элементов. Такое удаление элементов на некоторых фигурах не обязательно свидетельствует о наличии или отсутствии определенных элементов в любом из примеров осуществлений, за исключением случаев, когда это может быть четко заявлено в соответствующей части описания. Чертежи не обязательно приведены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] Используемые в настоящем описании следующие термины должны подразумеваться в значениях, определенных ниже:
[0020] Термин "абсорбирующее изделие" относится к носимым устройствам, которые абсорбируют и/или удерживают жидкость, и более конкретно, относится к устройствам, которые размещаются на теле или вблизи тела пользователя для поглощения и удержания различных продуктов выделения, выделяемых телом. Абсорбирующие изделия могут включать подгузники, трусы для приучения к горшку, нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием, предметы женской гигиены.
[0021] "Продольное" направление представляет собой направление, проходящее параллельно максимальному линейному размеру, как правило параллельно продольной оси изделия, и включает направления, находящиеся в пределах 45° продольного направления. Термин "длина" изделия или его компонента, если используется в настоящем документе, в сущности относится к размеру/протяженности максимального линейного размера, или, в частности, к размеру/протяженности продольной оси изделия или его части.
[0022] "Боковое" или "поперечное" направление является перпендикулярным продольному направлению, т.е. проходит в той же плоскости, что и основная часть изделия и продольная ось, но при этом поперечное направление параллельно поперечной оси. Термин "ширина" изделия или его компонента, если используется в настоящем документе, относится к размеру/протяженности размера, перпендикулярного продольному направлению изделия или его компонента, т.е. перпендикулярного длине изделия или его компонента, и, как правило, данный термин относится к расстоянию/величине размера, параллельного поперечной оси изделия или компонента.
[0023] "Направление Z" перпендикулярно в отношении как продольного, так и поперечного направлений.
[0024] Термин "направление обработки" или "MD", используемый в настоящем описании, означает направление, параллельное движению гидроспутанной волокнистой структуры через машину для изготовления гидроспутанной волокнистой структуры и/или через производственное оборудование для изготовления абсорбирующего изделия.
[0025] Термин "поперечное направление" или "CD", используемый в настоящем описании, означает направление, параллельное ширине машины для изготовления гидроспутанной волокнистой структуры и/или ширине производственного оборудования для изготовления абсорбирующего изделия, и перпендикулярное направлению обработки.
[0026] Термин "одноразовый" используется в настоящем документе для обозначения изделий, которые не предназначены для стирки или иного восстановления, или для повторного использования (т.е., они предназначены для выбрасывания после одного использования, могут быть переработаны, превращены в компост или иным образом утилизированы экологически безопасным способом).
[0027] Термин "абсорбирующая сердцевина" относится к структуре, как правило размещенной между верхним листом и нижним листом абсорбирующего изделия, с целью поглощения и удерживания жидкости, принимаемой абсорбирующим изделием. Абсорбирующая сердцевина может содержать один или более подлежащих слоев, абсорбирующий материал, расположенный на одном или более подлежащих слоях, и термопластичную адгезивную композицию на абсорбирующем материале. Термопластичная адгезивная композиция может находиться на абсорбирующем материале и по меньшей мере на части одного или более подлежащих слоев. Абсорбирующая сердцевина не включает поглощающую систему, верхний лист или нижний лист абсорбирующего изделия. В определенном осуществлении абсорбирующая сердцевина может состоять в сущности из одного или более подлежащих слоев, абсорбирующего материала, термопластичной адгезивной композиции и, опционально, покровного слоя.
[0028] Термин "нетканый материал" относится к полотну, изготовленному из направленно или хаотично ориентированных волокон, за исключением бумаги и изделий, являющихся ткаными, вязаными, прошитыми, скрепленными швом с включением связующих нитей или волокон, или валяными посредством влажного валяния, в том числе дополнительно сшитые иглой. Из уровня техники известны нетканые материалы, а также способы их изготовления. Как правило, способы изготовления нетканых материалов включают укладывание волокон на формующую поверхность, причем указанное укладывание может включать применение технологии спанлейд, технологии мелтблаун, кардование, суховоздушное формование, мокрое формование, коформинг и их комбинации. Волокна могут быть натурального или искусственного происхождения, а также могут быть штапельными или непрерывными волокнами, или могут быть сформированы на месте.
[0029] Термин "гидрофильные" описывает волокна или поверхности волокон, которые могут смачиваться водными текучими веществами (например, водными текучими веществами тела), контактирующими с этими волокнами. Гидрофильность и смачиваемость, как правило, определяют по величине угла контакта и времени просачивания, например, через нетканый материал. Это рассмотрено подробно в публикации American Chemical Society (Химического общества США), озаглавленной "Contact angle, wettability and adhesion", под редакцией Robert F. Gould (Copyright 1964). Волокно или поверхность волокна обычно смачиваются текучим веществом (т.е., являются гидрофильными), если угол контакта текучего вещества с волокном или его поверхностью составляет менее 90°, или если текучее вещество имеет склонность к спонтанному распространению по поверхности волокна, при этом оба эти условия могут выполняться одновременно. И наоборот, волокно или его поверхность является "гидрофобной" если угол контакта составляет более 90°, и текучее вещество не распространяется самопроизвольно по поверхности волокна.
[0030] Используемый в настоящем документе термин "содержит" означает, что различные компоненты, ингредиенты или этапы могут быть задействованы совместно при реализации настоящего изобретения на практике. Соответственно, термин "содержит" является неограничивающим и охватывает более ограничивающие термины, такие как "состоит в сущности из" и "состоит из".
[0031] Гидроспутанная волокнистая структура, такая как раскрытая в настоящем документе, может быть использована в множестве одноразовых абсорбирующих изделий, однако она являет особенно пригодной для применения в изделиях для женской гигиены, таких как гигиенические прокладки, прокладки, прикрепляемые к нижнему белью, и прокладки для страдающих недержанием. Одно из осуществлений одноразового абсорбирующего изделия, содержащего гидроспутанную волокнистую структуру, показано в виде гигиенической прокладки на фиг. 1 и 2.
[0032] Гигиеническая прокладка 10 может иметь любую форму, известную из уровня техники изделий для женской гигиены, включая в сущности симметричные формы в виде "песочных часок", как показано на фиг. 1, а также грушевидные формы, формы в виде велосипедного седла, трапецеидальные формы, клиновидные формы или другие формы, в которых один конец шире, чем другой. Гигиенические прокладки и прокладки, прикрепляемые к нижнему белью, могут также быть снабжены боковыми выступами, известными из уровня техники, как "клапана" или "крылышки" (не показаны на фиг. 1). Такие выступы могут выполнять множество функций, включая кроме прочих функцию защиты трусов пользователя от загрязнения, а также функцию надежного удерживания гигиенической прокладки на месте. Показанное абсорбирующее изделие имеет обращенную к телу верхнюю сторону, контактирующую с телом пользователя при использовании. Противоположная, обращенная к одежде нижняя сторона, контактирует с одеждой пользователя при использовании.
[0033] Верхняя сторона гигиенической прокладки 10 как правило имеет верхний лист 14, который может быть проницаемым для жидкости. Нижняя сторона (видна на фиг. 2) имеет нижний лист 16, который может быть в сущности непроницаемым для жидкости, при этом он скреплен с верхним листом 14 на кромках 12 гигиенической прокладки 10. Абсорбирующая сердцевина 18 расположена между верхним листом 14 и нижним листом 16.
[0034] Вспомогательный верхний лист 20 может быть обеспечен сверху абсорбирующей сердцевины 18 под верхним листом 14. Как описано более подробно ниже, вспомогательный верхний лист 20 может содержать гидроспутанную волокнистую структуру, изготовленную в соответствии с настоящим изобретением. Верхний лист 14, нижний лист 16 и абсорбирующая сердцевина 18 могут быть собраны в виде множества широко известных конфигураций, включая так называемые "трубчатые" изделия или боковые клапаны. Примеры конфигураций гигиенических прокладок в сущности описаны в патенте США №4,950,264, "Thin, Flexible Sanitary napkin" (Osborn), выданном 21 августа 1990 г., патенте США №4,425,130, "Compound Sanitary napkin" (DesMarais), выданном 10 января 1984 г.; патенте США №4,321,924, "Bordered Disposable Absorbent Article" (Ahr), выданном 30 марта 1982 г.; патенте США №4,589,876, "Shaped Sanitary napkin With Flaps" (Van Tilburg), выданном 18 августа 1987 г.
[0035] Нижний лист 16 и верхний лист 14, как показано на фиг.1 и 2, могут быть скреплены друг с другом различными способами. Удовлетворительными являются адгезивы, производимые Н.В. Fuller Company из Сент-Пола, Миннесота под маркой HL-1258 или Н-2031. Альтернативно, верхний лист 14 и нижний лист 16 могут быть соединены друг с другом посредством термоскрепления, скрепления давлением, ультразвуковой сваркой, динамическим механическим скреплением, обжимного уплотнения или посредством любого другого подходящего способа соединения. Как показано на фиг. 2, непроницаемое для текучего вещества уплотнение 24 может препятствовать боковым протечкам ("просачиванию") текучего вещества через кромки изделия, замедляя загрязнение нижнего белья пользователя по бокам.
[0036] Что является типичным для гигиенических прокладок и подобных изделий, гигиеническая прокладка 10 согласно настоящему изобретению может иметь адгезив для прикрепления к трусам, расположенный на обращенной к белью стороне нижнего листа 16. Указанный адгезив для прикрепления к трусам может представлять собой любой из известных адгезивов, используемых в уровне техники для этой цели, при этом он может быть до использования укрыт отрываемой пленкой, как известно из уровня техники. Если присутствуют клапаны или крылышки, адгезив для приклеивания к трусам может быть нанесен на обращенную к одежде сторону таким образом, чтобы он контактировал и приклеивался к изнанке трусов пользователя.
[0037] Для обеспечения мягких ощущений для тела верхний лист 14 показанной гигиенической прокладки 10 может быть сформирован из мягкого, гладкого, эластичного пористого материала, не раздражающего кожу пользователя. Верхний лист 14 является проницаемым для текучих веществ тела, собираемых изделием, и, таким образом, гигиеническая прокладка является проницаемой для влагалищных выделений. Как правило, верхние листы для абсорбирующих изделий могут изготавливаться из широкого диапазона материалов, таких как тканые и нетканые материалы; полимерные материалы, такие как штампованные перфорированные термопластичные пленки, перфорированные пленки, выполненные из пластмассы и термопластичные пленки, полученные гидравлическим прессованием; поропласты; сетчатые пеноматериалы; сетчатые термопластичные пленки и термопластичные холсты. Подходящие тканые и нетканые материалы могут содержать в своем составе натуральные волокна (например, древесные или хлопковые волокна), синтетические волокна (например, полимерные волокна, такие как полиэфирные, полипропиленовые или полиэтиленовые волокна) или комбинации из натуральных и синтетических волокон.
[0038] Гидрофобные верхние листы в меньшей степени способствуют прохождению текучих веществ обратно и повторному намоканию кожи пользователя. Таким образом, контактирующая с телом поверхность сформованной пленки (или нетканого материала) остается сухой, тем самым уменьшая загрязнение тела и обеспечивая более комфортные ощущения для пользователя.
[0039] Некоторые примеры верхних листов представляют собой гидрофобные верхние листы, выбранные из листов, произведенных посредством стандартных технологий формирования нетканых материалов, таких как технология спанбонд, кардование, гидроспутывание, прокалывание иглами, скрепление с помощью воздуха, или высокоупругие нетканые верхние листы и перфорированные верхние листы на основе двухмерных или трехмерных пленок. Также могут быть использованы верхние листы на основе сформованных упругих перфорированных пленок со значительной текстурой (неровности, микротекстура или подобные нитям выступы на обращенной к телу поверхности, которые могут захватывать выделения из тела и удерживать не сильные потоки текучего вещества по направлению к телу), которые могут быть гидрофобными или гидрофильными по своей природе. Сформованные перфорированные пленки являются особенно предпочтительными для применения в качестве верхнего листа 14, поскольку они являются проницаемыми для выделений тела и не обладают абсорбирующими свойствами.
[0040] Опять же, как показано на фиг. 1, абсорбирующая сердцевина 18 гигиенической прокладки служит для хранения текучих веществ тела, выделяющихся при ее использовании. Абсорбирующая сердцевина 18 может быть изготовлена в широком разнообразии размеров и форм и может быть спрофилирована таким образом, чтобы она имела переменную толщину, гидрофильные градиенты, суперабсорбирующие градиенты, плотности или средние основные массы в разных положениях на поверхности гигиенической прокладки 10.
[0041] Абсорбирующая сердцевина 18 может иметь слой распределения текучего вещества, а также слой хранения текучего вещества. Слой распределения текучего вещества переносит получаемое текучее вещество как вниз, так и в боковом направлении, и в сущности характеризуется большей проницаемостью и меньшей капиллярностью, чем слой хранения текучего вещества.
[0042] В дополнение к стандартным абсорбирующим материалам, таким как крепированная целлюлозная вата, вспушенные целлюлозные волокна, волокна из древесной массы, также известные как "воздушный войлок" и текстильные волокна, слой хранения текучего вещества часто включает суперабсорбирующий материал, который поглощает текучие вещества и образует гидрогели. Эти материалы обычно способны абсорбировать большие количества текучих веществ тела и удерживать их под умеренным давлением. Слой хранения текучего вещества абсорбирующей сердцевины 18 может быть изготовлен исключительно из суперабсорбирующего материала, или он может включать такие материалы, диспергированные в подходящем носителе, таком как целлюлозные волокна во вспушенной форме или жесткие волокна. Также могут быть использованы синтетические волокна, включая ацетатцеллюлозу, поливинилфторид, поливинилиденхлорид, акрилопласты (такие как ORLON), поливинилацетат, нерастворимый поливиниловый спирт, полиэтилен, полипропилен, полиамиды (такие как нейлон), полиэфиры, двухкомпонентные волокна, трехкомпонентные волокна, их смеси и подобное. Слой хранения текучего вещества также может включать наполнители, такие как PERLITE, диатомитовую землю, VERMICULITE или другие подходящие материалы, которые уменьшают вероятность возникновения проблемы повторного намокания.
[0043] Не смотря на то, что абсорбирующая сердцевина является структурированной, общая абсорбирующая способность абсорбирующей сердцевины 18 должна соответствовать нагрузке на конструкцию, а также предполагаемому применению изделия (например, гигиенической прокладки 10). Таким образом, размер и абсорбирующая способность абсорбирующей сердцевины 18 могут варьироваться для соответствия различным применениям, например, в прокладках для страдающих недержанием, прокладках, прикрепляемых к нижнему белью, стандартных гигиенических прокладках и ночных гигиенических прокладках.
[0044] Нижний лист 16, покрывающий нижнюю сторону абсорбирующей сердцевины 18, предотвращает намачивание текучими веществами, находящимися в абсорбирующей сердцевине 18, изделий, контактирующих с гигиенической прокладкой 20, таких как трусы, пижамы и нижнее белье. Соответственно, нижний лист 16 предпочтительно изготовлен из непроницаемой для жидкости тонкой пленки или непроницаемого для жидкости, но проницаемого для пара ламината пленка/нетканый материал, микропористой пленки, сформованной перфорированной пленки или другой полимерной пленки, которая является проницаемой для пара или может быть выполнена проницаемой для пара, но в сущности непроницаемой для текучего вещества.
[0045] Вспомогательный верхний лист 20 расположен между абсорбирующей сердцевиной 18 и верхним листом 14 и служит для быстрого вытягивания выделяемых телом текучих веществ, в частности менструальных текучих веществ, через смежный (основной) верхний лист 14. Это позволяет поверхности основного верхнего листа 14 изделия, смежной с пользователем, оставаться относительно чистой и сухой. Вспомогательный верхний лист 20 в показанной гигиенической прокладке 10 имеет гидроспутанное (например, полученное по технологии спанлейс) волокнистое полотно или матрицу, состоящую из волокон множества типов.
[0046] В гидроспутанное волокнистое полотно может быть включен целлюлозный волокнистый компонент, нецеллюлозный волокнистый компонент и связующий волокнистый компонент на основе полиолефина. Связующий волокнистый компонент на основе полиолефина может представлять собой двухкомпонентное волокно. Используемый далее в настоящем документе термин "двухкомпонентные волокна" относится к волокнам, содержащим два компонента. Как правило, двухкомпонентные волокна состоят из относительно схожих компонентов, которые отличаются, например, температурой плавления или температурой размягчения. Некоторые гидроспутанные волокнистые структуры, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой полипропиленовые/полиэтиленовые двухкомпонентные волокна. Другие комбинации, такие как полиэфир/полиэтилен, полиэфир/полипропилен, полиамид/полиэфир, полиамид/полиэтилен, полиамид/полипропилен также являются пригодными.
[0047] Двухкомпонентные волокна могут иметь любой тип поперечного сечения, например, бок-о-бок, концентрическое или эксцентрическое. Используемый в настоящем документе термин "бок-о-бок" относится к волокнам, имеющим два компонента, разделенные вдоль длины на две или более отдельные области. Используемые в настоящем документе термины "концентрическое" и "эксцентрическое" указывают на то, что оболочка двухкомпонентного волокна имеет толщину, являющуюся равномерной или неравномерной на протяжении области поперечного сечения двухкомпонентного волокна. Эксцентрические двухкомпонентные волокна могут быть более предпочтительны в плане обеспечения большей прочности на сжатие при меньшей толщине волокна. Подходящие двухкомпонентные волокна для использования в настоящем изобретении могут быть или неизвилистыми (т.е. несогнутыми), или извилистыми (т.е. согнутыми). Двухкомпонентные волокна могут быть выполнены извилистыми с помощью стандартных текстильных средств, таких как, например, завивка методом напрессовывания или завивка методом прокатывания между шестерен для получения преимущественно двухмерной или "плоской" волнистости.
[0048] Как правило, вспомогательный верхний лист 20, изготовленный с применением гидроспутанной волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает капиллярное всасывание для "протягивания" текучего вещества через верхний лист 14, который борется с условиями просачивания/слабого потока. Вспомогательный верхний лист 20 также может удерживать поток посредством обеспечения проницаемости для перемещения текучего вещества к абсорбирующей сердцевине 18, при этом он также может обеспечивать промежуточное хранение до момента, когда абсорбирующая сердцевина 18 сможет принять текучее вещество.
2
2
2
2
2
2
2
2
[0049] Вспомогательный верхний лист 20 также может обеспечивать прочность и жесткость при изгибе, которые в сущности необходимы для предотвращения или по меньшей мере уменьшения нагромождения материала в поперечном направлении (CD), при этом сохраняя комфорт и прилегание к телу. Гидроспутанное волокнистое полотно вспомогательного верхнего листа 20 может характеризоваться основной массой 90 грамм на квадратный метр (г/м) или менее; или основной массой 65 г/м или менее; или основной массой в диапазоне от приблизительно 35 г/м до приблизительно 65 г/м; или в диапазоне от приблизительно 45 г/м до приблизительно 60 г/м; или в диапазоне от приблизительно 50 г/м до приблизительно 55 г/м. Гидроспутанная волокнистая структура вспомогательного верхнего листа 20 может характеризоваться жесткостью при изгибе в направлении обработки (MD) от приблизительно 0,2 мН⋅см до приблизительно 12 мН⋅см. В некоторых осуществлениях гидроспутанная волокнистая структура характеризуется жесткостью при изгибе в направлении MD от приблизительно 1,0 мН⋅см до приблизительно 7 мН⋅см,
[0050] Гидроспутанная волокнистая структура вспомогательного верхнего листа 20 может быть изготовлена из набора волокон подходящих типов, обеспечивающих требуемые механические свойства, а также свойства при контакте с текучим веществом. Например, целлюлозный волокнистый компонент может формировать от приблизительно 30% до приблизительно 60% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. Для некоторых примеров вспомогательных верхних листов целлюлозный волокнистый компонент может формировать от приблизительно 35% до 55% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. В других осуществлениях целлюлозный волокнистый компонент может формировать от приблизительно 36% до 45% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. Кроме того, целлюлозные волокна гидроспутанной волокнистой структуры могут быть гидрофильными.
[0051] Целлюлозные волокна могут представлять собой вискозу, например вискозное волокно, или другие подходящие целлюлозные волокна, известные из уровня техники, например, хлопковые волокна. В гидроспутанных волокнистых структурах, включая вискозные, вискозные волокна могут характеризоваться линейной плотностью (дтекс) в диапазоне от приблизительно 1,3 до приблизительно 7,0. Некоторые гидроспутанные волокнистые структуры могут включать вискозные волокна, характеризующиеся линейной плотностью (дтекс) в диапазоне от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,9. Штапельная длина вискозного волокна может находиться в диапазоне от приблизительно 30 мм до приблизительно 75 мм, или от приблизительно 35 мм до приблизительно 45 мм.
[0052] Нецеллюлозный или синтетический волокнистый компонент может формировать от приблизительно 5% до приблизительно 70% по весу гидроспутанной волокнистой структуры вспомогательного верхнего листа 20. Для некоторых примеров вспомогательных верхних листов нецеллюлозный волокнистый компонент может формировать от приблизительно 10% до 25% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. Другой пример вспомогательных верхних листов может включать гидроспутанную волокнистую структуру, сформированную с нецеллюлозным волокнистым компонентом в количестве приблизительно от 15% до 24% по весу.
[0053] Нецеллюлозный волокнистый компонент может представлять собой полиэтилентерефталатные (PET) волокна или другие подходящие нецеллюлозные волокна, известные из уровня техники. В гидроспутанных волокнистых структурах, включающих PET волокна, PET волокна могут характеризоваться линейной плотностью (дтекс) в диапазоне от приблизительно 3,5 до приблизительно 12,0. Некоторые гидроспутанные волокнистые структуры могут включать PET волокна, характеризующиеся линейной плотностью (дтекс) в диапазоне от приблизительно 3,8 до приблизительно 5,1. Хотя, при этом другие гидроспутанные волокнистые структуры могут включать PET волокна, характеризующиеся линейной плотностью (дтекс) в диапазоне от приблизительно 4,1 до приблизительно 4,7. Штапельная длина PET волокон может находиться в диапазоне от приблизительно 28 мм до приблизительно 48 мм, или от приблизительно 37 мм до приблизительно 43 мм. Некоторые гидроспутанные волокнистые структуры включают PET волокна, характеризующиеся штапельной длиной приблизительно от 38 мм до 48 мм. PET волокна могут иметь любую подходящую структуру или форму. Например, PET волокна могут быть круглыми или иметь другие формы, такие как спиральная форма, форма вогнутого овала, трехдольчатая форма, форма вогнутой ленты и т.п. Кроме того, PET волокна могут быть сплошными, пустотелыми или они могут содержать множество полостей. Двухкомпонентный волокнистый компонент, иногда именуемый связующим волокнистым компонентом на основе полиолефина, может формировать от приблизительно 30% до приблизительно 55% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. Для некоторых примеров вспомогательных верхних листов двухкомпонентный волокнистый компонент образует от приблизительно 35% до 50% по весу гидроспутанной волокнистой структуры. Другие гидроспутанные волокнистые структуры могут формировать приблизительно от 36% до 45% по весу двухкомпонентного волокнистого компонента.
[0054] При конкретном рассмотрении двухкомпонентных волокон, состоящих из композиции полипропилена/полиэтилена, в виде поперечного сечения волокна материал с более высокой температурой размягчения может обеспечивать центральную часть (т.е., сердцевину) волокна. Сердцевина, как правило, отвечает за способность двухкомпонентного волокна передавать усилия и обладает определенной жесткостью или иным образом обеспечивает упругость конструкции. Внешнее покрытие на сердцевине (т.е., оболочка) волокна может характеризоваться более низкой точкой плавления и используется для обеспечения термического скрепления основ, содержащих такие волокна. В одном из осуществлений полипропиленовая сердцевина снаружи обеспечена полиэтиленовым покрытием, при этом приблизительно 50% по весу материала волокна представляет собой полипропилен, и 50% по весу материала волокна представляет собой полиэтилен. Естественно, также могут быть выбраны и другие количественные показатели. Например, двухкомпонентные волокна могут иметь состав, включающий от приблизительно 30% до приблизительно 70% по весу полиэтилена, в то время как другие волокна могут иметь состав, включающий от приблизительно 35% до приблизительно 65% по весу полиэтилена. В некоторых осуществлениях двухкомпонентные волокна могут иметь состав, включающий от приблизительно 40% до приблизительно 60% или от приблизительно 45% до приблизительно 55% по весу полиэтилена.
[0055] Гидроспутанная волокнистая структура вспомогательного верхнего листа 20, сформированная в соответствии с настоящим изобретением, придает ему множество полезных физических свойств, включая просачивание/капиллярность, сопротивляемость смятию в направлении Z в мокром состоянии, жесткость при изгибе, а также способность прикрепления сплавлением к пленочному или нетканому верхнему листу (т.е., верхнему листу 14). Как правило, целлюлозный волокнистый компонент гидроспутанной волокнистой структуры, такой как вискоза, обеспечивает капиллярность, что служит для транспортировки текучего вещества от верхнего листа 14 к абсорбирующей сердцевине 18. Нецеллюлозный волокнистый компонент гидроспутанной волокнистой структуры, такой как PET, обеспечивает прочность в направлении Z для предотвращения, или по меньшей мере уменьшения смятия вспомогательного верхнего листа 20 при намокании, при этом он также обеспечивает требуемую проницаемость. Волокнистый компонент на основе полиолефина гидроспутанной волокнистой структуры, такой как полипропиленовые/полиэтиленовые волокна, служит для обеспечения капиллярности, при этом он также обеспечивает возможность прикрепления вспомогательного верхнего листа 20 к верхнему листу 14 и друг к другу для увеличения жесткости вспомогательного верхнего листа 20 до требуемого уровня.
Способы изготовления гидроспутанных волокнистых структур
[0056] На фиг. 3 показано упрощенное схематическое изображение одного из примеров способа изготовления непрерывной гидроспутанной волокнистой структуры. Следует понимать, что гидроспутанная волокнистая структура, изготавливаемая с помощью способа, показанного на фиг. 3, может использоваться при изготовлении множества абсорбирующих изделий, таких как гигиеническая прокладка 10, показанная на фиг. 1-2, а также множество других абсорбирующих изделий, включая подгузники, трусы для приучения к горшку, нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием и подобные.
[0057] Как в сущности известно из уровня техники, гидроспутывание (иногда именуется технологией спанлейс, струйным спутыванием, спутыванием с помощью воды, гидроспутыванием или гидравлическим прокалыванием) представляет собой процесс механического скрепления, при котором волокна нетканого полотна спутывают с помощью водяных струй высокого давления. Текстурирование может быть получено посредством использования текстурированных барабанов или ремней, которые формируют на ткани вдавленное изображение, присутствующее на барабане. Сформированное полотно из различных волокнистых компонентов (как правило, полученных по технологии айрлайд, посредством мокрого формования или кардования, при этом иногда также могут быть использованы технологии спанбонд или мелтблаун и т.п.) сначала может быть уплотнено и предварительно смочено для устранения воздушных карманов, затем может быть произведено водяное прокалывание. Показанная на фиг. 3 волокнистая структура 30 сформирована из целлюлозных волокон, нецеллюлозных волокон и двухкомпонентных волокон. Волокнистая структура 30 имеет нескрепленную часть 30А перед прохождением струйной головки 32 и скрепленную (т.е., гидроспутанную) часть 30В после прохождения струйной головки 32. В ходе процесса гидроспутывания волокнистую структуру 30 пропускают под струйной головкой 32, содержащей множество форсунок, расположенных таким образом, чтобы в сущности формировать водяную завесу (для простоты изображения, на фиг. 3 показана лишь одна форсунка 34). Водяную струю 36 под высоким давлением (например, 150 или 400 бар) направляют через волокнистую структуру 30. Также следует понимать, что хоть и не показано, как правило, может быть использовано множество рядов форсунок 34, которые могут быть расположены с одной или с обеих сторон волокнистой структуры 30.
[0058] Волокнистая структура 30 может поддерживаться с помощью любой подходящей опорной системы 40, например, с помощью движущейся проволочной сетки (как показано) или, например, на вращающемся пористом барабане. Хотя и не показано, следует понимать, что системы для осуществления гидроспутывания подвергают волокнистую структуру 30 воздействию множества струйных головок 32 вдоль направления обработки, при этом каждая доставляющая воду форсунка доставляет воду под отличающимся давлением. Конкретное количество используемых струйных головок может основываться, например, на требуемой основной массе, требуемой степени скрепления, свойствах полотна и т.п. Когда водяная струя 36 проникает в полотно, всасывающий канал 38, расположенный вблизи под волокнистой структурой 30, собирает воду таким образом, что она может быть отфильтрована и возвращена обратно в струйную головку 32 для последующего впрыскивания. Водяная струя 36, доставляемая струйной головкой 32, расходует большую часть своей кинетической энергии преимущественно на реконфигурацию волокон внутри волокнистой структуры 30 с целью сгибания и скручивания волокон для формирования множества переплетающихся узлов.
[0059] Сразу после осуществления гидроспутывания волокнистой структуры 30 (показана в виде скрепленной части 30В), гидроспутанную волокнистую структуру 30 затем пропускают через устройство удаления воды, которое удаляет лишнюю воду. В способе, показанном на фиг. 3, устройство удаления воды представляет собой сушильный аппарат 42. Сушильный аппарат 42 может представлять собой любую подходящую сушильную систему, например, сушилку с многосегментным многоуровневым слоем, вакуумную систему и/или сушилку на базе воздушного барабана. Сушильный аппарат 42 или другое устройство удаления воды служит в сущности для высушивания гидроспутанной волокнистой структуры 30 перед последующей термообработкой. Термин "в сущности сухая" используется в настоящем документе для указания того, что гидроспутанная волокнистая структура 30 характеризуется содержанием жидкости, как правило воды, или содержанием других растворов, составляющим менее приблизительно 10%, менее приблизительно 5% или менее приблизительно 3% по весу.
[0060] Как только гидроспутанная волокнистая структура 30 становится в сущности сухой, гидроспутанная волокнистая структура 30 может быть нагрета до повышенной температуры. Посредством нагревания гидроспутанной волокнистой структуры 30 до определенной температуры или температурного диапазона, жесткость при изгибе волокнистой структуры может быть увеличена (т.е. она может стать более жесткой). Увеличение жесткости волокнистой структуры влечет за собой множество эффектов. Например, увеличение жесткости гидроспутанной волокнистой структуры 30 позволяет структуре выдерживать последующие производственные процессы. Кроме того, при последующем включении гидроспутанной волокнистой структуры 30 в абсорбирующее изделие, такое как, например, гигиеническая прокладка 10, уменьшается нагромождение материала в поперечном направлении (CD), что приводит к меньшим протечкам и большему комфорту пользователя.
[0061] Вследствие обеспечения дополнительного теплового воздействия на гидроспутанную волокнистую структуру 30 для увеличения ее температуры во время процесса термического скрепления сначала начнет плавиться оболочка двухкомпонентных волокон. По мере того, как указанные размягченные двухкомпонентные волокна соприкасаются друг с другом, между их оболочками формируются скрепления, таким образом увеличивая общую жесткость при изгибе структуры вследствие формирования таких мест скрепления. Однако, указанная повышенная температура гидроспутанной волокнистой структуры 30 является достаточно высокой для того, чтобы волокна других типов внутри гидроспутанной волокнистой структуры потекли или иным образом размягчились, скрепились или сжались. Формирование мест скрепления внутри гидроспутанной волокнистой структуры 30 увеличивает жесткость полотна, при этом свойства гидроспутанной волокнистой структуры 30 при контакте с текучим веществом остаются неизменными. Следует понимать, что повышение температуры на финальной стадии высыхания (или иное дополнительное тепловое воздействие на гидроспутанную волокнистую структуру) до уровня выше температуры размягчения части двухкомпонентного волокна обеспечивает улучшение механических характеристик, при этом также сохраняет свойства при контакте с жидкостью. Однако, если гидроспутанная волокнистая структура будет нагрета слишком сильно, жесткость структуры повысится, а свойства структуры при контакте с жидкостью могут пострадать.
[0062] Для повышения температуры в сущности сухая гидроспутанная волокнистая структура 30 может быть передана в другое нагревательное устройство (схематически показано в виде устройства 44 термического скрепления на фиг. 3). В других осуществлениях гидроспутанная волокнистая структура 30 может быть смотана после значительного высушивания с помощью сушильного аппарата 42. Позже, предположительно после транспортировки в другое здание, гидроспутанная волокнистая структура 30 может быть размотана и затем термически упрочнена с использованием устройства 44 термического скрепления. В этот момент термически упрочненная гидроспутанная волокнистая структура может быть или смотана снова для дальнейшей обработки, или быть включена в абсорбирующее изделие или продукт после обработки устройством 44 термического скрепления.
[0063] Теперь рассмотрим фиг. 4, на которой в одном примере осуществления высушивание волокнистой структуры 30 и последующее термическое скрепление гидроспутанной волокнистой структуры 30 осуществляются в пределах одной сушильной системы, показанной как нагревательное устройство 46, которое может представлять собой стандартную печь или сушилку, применяемые при технологии спанлейс. Нагревательное устройство 46 может ступенчато обеспечивать различные уровни нагрева гидроспутанной волокнистой структуры 30. Первые стадии используют для значительного высушивания гидроспутанной волокнистой структуры 30. Во время финальных стадий процесса высушивания в нагревательном устройстве 46 температуру гидроспутанной волокнистой структуры 30 повышают до такого уровня, чтобы по меньшей мере части двухкомпонентных материалов размягчалась и начинали скрепляться друг с другом. Хотя на фиг. 4 показан многоступенчатый процесс нагревания, настоящее изобретение не ограничивается им. Например, гидроспутанная волокнистая структура 30 может быть в значительной степени высушена и термически скреплена с применением одноступенчатого процесса нагревания. В одном примере процесса из гидроспутанной волокнистой структуры 30 удаляют воду, в значительной степени высушивают и термически расплавляют с применением лишь воздушной сушилки.
Как только гидроспутанная волокнистая структура 30 изготовлена в соответствии с настоящим изобретением, она может быть включена, например, в абсорбирующий материал. Применительно к гигиенической прокладке 10 согласно фиг. 1-2, вспомогательный верхний лист 20, включающий гидроспутанную волокнистую структуру 30, может быть термически скреплен с или иным образом прикреплен к верхнему листу 14. В некоторых осуществлениях применяют термическое точечное каландрование или другие подходящие способы скрепления. В других осуществлениях гидроспутанная волокнистая структура 30 может выполнять функцию абсорбирующей сердцевины абсорбирующего изделия. Например, прокладки, прикрепляемые к нижнему белью, и прокладки для страдающих недержанием могут быть сформированы с гидроспутанной волокнистой структурой 30, расположенной между верхним листом и нижним листом, и выполняющей функцию абсорбирующей сердцевины, как описано выше применительно к фиг. 1-2. Кроме того, в некоторых осуществлениях гидроспутанная волокнистая структура 30 не содержит связующий компонент. Методы испытаний
2
2
[0064] Были приготовлены образцы гидроспутанной волокнистой структуры с основной массой 55 г/м из гомогенной смеси волокон с гладкой поверхностью, включающей (1) приблизительно 40% вискозных волокон (1,7 дтекс со штапельной длиной 38 мм), (2) приблизительно 40% двухкомпонентных волокон, сформированных из полипропилена (РР) и полиэтилена (РЕ) (1,7 дтекс с длиной 40 мм, при этом РЕ оболочка составляет 50% по весу, и РР сердцевина составляет 50% по весу), которая также включает приблизительно 1,0% диоксида титана (TiO) и (3) приблизительно 20% полиэтилентерефталата (PET) (со штапельной длиной 40 мм). Если не указано иное, все испытания, описанные в настоящем документе, проводились на образцах, находившихся в условиях с температурой 73°F±4°F (приблизительно 23°C±2,2°C) и относительной влажности 50%±4% в течение 2 часов перед проведением испытаний. Как показано ниже в таблицах 1-5, повышение температуры образцов в сущности сухой гидроспутанной волокнистой структуры до определенной температуры служит для увеличения жесткости при изгибе (таблица 1), при этом сохраняя свойства при контакте с текучим веществом (таблицы 2-5).
[0065] В таблице 1 ниже приведены примеры значений жесткости при изгибе в направлении обработки (MD) образца гидроспутанной волокнистой структуры, о котором упоминалось выше. Данные, приведенные в таблице 1, были сгенерированы в соответствии с методом испытания EDANA no. WSP 090.5 (Bending Length). Температура, указанная в таблице 1, а также в таблицах 2, 3, 4 и 5 ниже, отражает температуру на финальной стадии высыхания (т.е., температуру термического скрепления) гидроспутанной волокнистой структуры. Как показано, повышение температуры на финальной стадии высыхания до значения немного выше температуры размягчения (т.е., 131°C) обеспечивает увеличение жесткости при изгибе приблизительно в десять раз, при этом также сохраняются свойства при контакте с жидкостью. Однако, при более высокой температуре жесткость при изгибе продолжает увеличиваться, но при этом свойства при контакте с жидкостью ухудшаются:
[0066] В таблице 2 ниже приведены примеры значений времени просачивания жидкости для образца гидроспутанной волокнистой структуры, о котором упоминалось выше. Данные, приведенные в таблице 2, были собраны в соответствии с методом испытания EDANA no. WSP 070.7 (Repeated Liquid Strike-Through Time):
[0067] В таблице 3 ниже приведены примеры данных касательно повторного намокания для образца гидроспутанной волокнистой структуры, о котором упоминалось выше. Данные, приведенные в таблице 3, были собраны в соответствии с методом испытания EDANA no. WSP 080.10 (Coverstock Wetback):
[0068] В таблице 4 ниже приведены примеры данных касательно вытекания для образца гидроспутанной волокнистой структуры, о котором упоминалось выше. Данные, приведенные в таблице 4, были собраны в соответствии с методом испытания EDANA no. WSP 080.9 (Run-Off):
[0069] В таблице 5 ниже приведены примеры данных касательно просачивания для образца гидроспутанной волокнистой структуры, о котором упоминалось выше. Данные, приведенные в таблице 5, были собраны в соответствии с методом испытания EDANA no. WSP 010.1 (Nonwoven Absorption):
2
2
[0070] В таблице 6 ниже приведены примеры гидроспутанных волокнистых структур согласно настоящему изобретению, при этом указанные структуры характеризуются основной массой от приблизительно 45 г/м до приблизительно 85 г/м.
[0071] Размеры и значения, раскрытые в данной заявке, не следует понимать, как строго ограниченные указанными точными числовыми значениями. Наоборот, если не указано иначе, каждый такой размер следует подразумевать, и как указанное значение, и как функционально эквивалентный диапазон, охватывающий данное значение. Например, размер, указанный как "40 мм", следует понимать, как "приблизительно 40 мм".
[0072] Каждый документ, упомянутый в настоящем описании, в том числе любая перекрестная ссылка или родственные патент или заявка, настоящим в полном объеме включены в данное описание посредством ссылки, за исключением четко указанных исключений или иных ограничений. Цитирование любого документа не является допущением того, что он является прототипом любого раскрытого или заявленного в настоящем описании изобретения, или того, что он сам, или в сочетании с другим источником или источниками, дает пояснения, предположения или раскрывает любое из этих изобретений. Также, в том случае, если любое значение или определение какого-либо термина в данном документе противоречит любому значению или определению такого же термина в документе, включенном посредством ссылки, значение или определение, присвоенное такому термину в данном документе, должно иметь приоритетное значение.
[0073] Хотя были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что могут быть выполнены различные другие изменения и модификации без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Таким образом, приложенной формулой изобретения предполагается охватить все такие изменения и модификации, входящие в объем данного изобретения.