Распределительный слой с улучшенным переносом жидкости в удерживающий слой
Изобретение относится к медицине. Описан волокнистый слой, который содержит облагороженную смесь сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон. В одном варианте осуществления слой содержит примерно 85% по весу сшитых волокон и примерно 15% по весу несшитых волокон. Абсорбирующая структура, которая содержит волокнистый слой и слой, удерживающий жидкость. Абсорбирующие изделия для личной гигиены, которые содержат распределительный слой. Распределительный слой обладает преимуществами в прочности и мягкости. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 22 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к целлюлозному волокнистому слою для распределения полученной жидкости в удерживающий слой, в который жидкость может проходить из распределительного слоя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Абсорбирующие изделия для личной гигиены, например детские подгузники, средства, используемые при недержании у взрослых, и средства женской гигиены, могут содержать слои получения и/или распределения жидкости, которые служат для быстрого получения и последующего распределения полученной жидкости в удерживающий слой для удержания. Для достижения быстрого получения и распределения эти слои часто содержат целлюлозные волокна. Эти слои могут содержать сшитые целлюлозные волокна для придания объемности и упругости слою и волокна древесной целлюлозы для увеличения распространения жидкости в слое и облегчения распределения жидкости по всему слою и, в конечном итоге, в другой слой, такой как удерживающий слой, который сообщается с распределительным слоем для прохождения жидкости. Однако, несмотря на достижения в этой области, существует необходимость в более эффективном слое распределения жидкости, который эффективно распределяет и переносит полученную жидкость в сопутствующий удерживающий слой. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этих потребностей и обеспечивает дальнейшие связанные с этим преимущества.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение предлагает волокнистый слой, который содержит облагороженную смесь сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон. В одном варианте осуществления слой содержит примерно 85% по весу сшитых волокон и примерно 15% по весу несшитых волокон.
В еще одном аспекте изобретения представлена абсорбирующая структура, которая содержит слой распределения жидкости и слой удержания жидкости. Распределительный слой содержит облагороженную смесь сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон.
В других аспектах изобретение представляет абсорбирующие изделия для личной гигиены, которые содержат распределительный слой, и способы изготовления распределительного слоя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные аспекты и сопутствующие преимущества настоящего изобретения будут более легко оценены и лучше поняты со ссылкой на последующее подробное описание, взятое вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 является схемой типичного двухпроводного формующего устройства и способа для изготовления типичного слоя по настоящему изобретению;
Фиг.2 является схемой типичного двухпроводного формующего устройства и способа для изготовления типичного слоя по настоящему изобретению;
Фиг.3 представляет график времени распространения, прочности на разрыв в сухом состоянии и свободнонесущей жесткости для типичного слоя по настоящему изобретению;
Фиг.4 представляет график сравнения переноса жидкости для трех типичных слоев по настоящему изобретению в удерживающий слой, как функцию времени;
Фиг.5 является гистограммой сравнения времени получения четвертой дозы жидкости абсорбирующими структурами: контрольным тренировочным бельем, контрольным бельем и типичным слоем по настоящему изобретению; контрольным бельем с удерживающим слоем; контрольным бельем, типичньм слоем по настоящему изобретению и удерживающим слоем;
Фиг.6 является гистограммой сравнения общего объема жидкости перед утечкой из абсорбирующих структур: контрольного тренировочного белья; контрольного белья и типичного слоя по настоящему изобретению; контрольного белья с удерживающим слоем; контрольного белья, типичного слоя по настоящему изобретению и удерживающего слоя;
Фиг.7 иллюстрирует распределение жидкости в тренировочном белье: контрольном тренировочном белье; контрольном белье и типичном слое по настоящему изобретению, имеющем базовую массу примерно 90 г/м2; контрольном белье и типичном слое по настоящему изобретению, имеющем базовую массу примерно 180 г/м2;
Фиг.8 иллюстрирует распределение жидкости в тренировочном белье: контрольном тренировочном белье; контрольном белье с удерживающим слоем; контрольном белье, удерживающем слое и типичном слое по настоящему изобретению, имеющем базовую массу примерно 90 г/м2; контрольном белье, удерживающем слое и типичном слое по настоящему изобретению, имеющем базовую массу примерно 180 г/м2;
Фиг.9 является гистограммой сравнения скорости получения третьей дозы жидкости абсорбирующими структурами: контрольным тренировочным бельем; контрольным бельем и типичным слоем по настоящему изобретению; контрольным бельем с удерживающим слоем; контрольным бельем, типичным слоем по настоящему изобретению и удерживающим слоем;
Фиг.10 представляет график сравнения скорости получения как функцию номера дозы жидкости для абсорбирующих структур: контрольного тренировочного белья; контрольного белья и типичного слоя по настоящему изобретению; контрольного белья с удерживающим слоем; контрольного белья, типичного слоя по настоящему изобретению и удерживающего слоя;
Фиг.11 является гистограммой сравнения четвертой дозы жидкости для увлажнения абсорбирующих структур: контрольного тренировочного белья, контрольного белья и типичного слоя по настоящему изобретению; контрольного белья с удерживающим слоем; контрольного белья, типичного слоя по настоящему изобретению и удерживающего слоя;
На Фиг.12 А-С представлены виды в поперечном разрезе частей типичных абсорбирующих структур, которые содержат распределительный слой по настоящему изобретению;
На Фиг.13 А-D представлены виды в поперечном разрезе частей типичных абсорбирующих изделий, которые содержат распределительный слой по настоящему изобретению;
На Фиг.14 А-F суммированы значения скорости поглощения жидкости типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
На Фиг.15 суммированы изменения в скорости поглощения жидкости типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
На Фиг.16 А-Е суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
На Фиг.17 А-Е суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
На Фиг.18 А-С суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
Фиг.19 представляет собой график, показывающий скорость поглощения жидкости распределительным слоем как функцию от базовой массы;
Фиг.20 представляет собой график, показывающий объемы переноса типичными распределительными слоями по настоящему изобретению;
Фиг.21 представляет собой график, показывающий скорость переноса как функцию времени для типичных распределительных слоев по настоящему изобретению;
Фиг.22 представляет собой график, показывающие воздействие высоты затекания на скорость переноса объемов типичными распределительными слоями по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение представляет целлюлозный волокнистый слой, который распределяет и переносит жидкость, полученную этим слоем, в удерживающий слой, в который жидкость может проходить из первого слоя. Целлюлозный волокнистый слой по настоящему изобретению является распределительным слоем, который может быть введен в абсорбирующие средства личной гигиены, такие как детские подгузники, средства, используемые при недержании у взрослых, или предметы женской гигиены, помимо всех прочих. В абсорбирующих средствах личной гигиены распределительный слой может использоваться в сочетании с одним или несколькими другими слоями. Другими слоями могут быть, например, удерживающий слой для получения и удержания жидкости, перенесенной из распределительного слоя, или удерживающий слой и приемный слой.
Распределительный слой по настоящему изобретению содержит целлюлозные волокна. Целлюлозными волокнами могут являться волокна древесной целлюлозы. В одном варианте осуществления слой содержит сочетание сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон.
Сшитые целлюлозные волокна распределительного слоя придают объем и упругость слою и создают для слоя в общем открытую структуру для распределения жидкости. Подходящими сшитыми целлюлозными волокнами являются целлюлозные волокна с химическими поперечными связями между волокон, которые описаны ниже. Слой содержит сшитые целлюлозные волокна в объеме примерно от 50 до примерно 90% по весу от общей массы волокон в слое. В одном варианте осуществления слой содержит сшитые целлюлозные волокна в объеме от примерно 75 до примерно 90% по весу от общей массы волокон в слое. В еще одном варианте осуществления слой содержит примерно 85% по весу сшитых целлюлозных волокон от общей массы волокон в слое. Слой может содержать облагороженные сшитые волокна. Слой может содержать облагороженную смесь сшитых и несшитых волокон.
Несшитые волокна распределительного слоя повышают способность слоя принимать затекающую жидкость. Подходящими несшитыми целлюлозными волокнами являются волокна древесной целлюлозы, способные принимать затекающую жидкость, которые описаны ниже. Слой содержит несшитые целлюлозные волокна в объеме от примерно 10 до примерно 50% по весу от общей массы волокон в слое. В одном варианте осуществления слой содержит несшитые целлюлозные волокна в объеме от примерно 10 до примерно 25% по весу от общей массы волокон в слое. В еще одном варианте осуществления слой содержит несшитые целлюлозные волокна в объеме примерно 15% по весу от общей массы волокон в слое. Несшитыми волокнами могут являться волокна целлюлозы из хвойной древесины (например волокна южной сосны) и волокна целлюлозы из лиственной древесины (например волокна Westvaco или волокна эвкалипта).
В одном варианте осуществления слой содержит волокна целлюлозы из южной сосны, поступающие в продажу от компании Weyerhaeuser Company под маркой NB416. В еще одном варианте осуществления слой содержит волокна целлюлозы из южной сосны, которые были облагорожены. В еще одном варианте осуществления слой содержит волокна целлюлозы из эвкалипта. В еще одном варианте осуществления слой содержит смесь волокон из южной сосны и эвкалипта. В еще одном варианте осуществления слой содержит смесь волокон из эвкалипта и облагороженных волокон из южной сосны. В еще одном варианте осуществления слой содержит облагороженную смесь волокон из южной сосны и эвкалипта.
Для вариантов осуществления, которые содержат смеси волокон южной сосны и эвкалипта, соотношение волокон южной сосны с волокнами эвкалипта может находиться в интервале от примерно 0,5 до примерно 1,0 или от примерно от 1,0 до примерно 0,5. В одном варианте осуществления слой содержит примерно 8% по весу волокон эвкалипта и примерно 7% по весу волокон южной сосны, а также примерно 85% по весу сшитых волокон от общей массы волокон в слое. В еще одном варианте осуществления слой содержит примерно 8% по весу волокон эвкалипта, примерно 7% по весу облагороженных волокон южной сосны и примерно 85% по весу сшитых волокон от общей массы волокон в слое. В еще одном варианте осуществления слой содержит облагороженную смесь волокон эвкалипта и южной сосны, причем слой содержит примерно 8% по весу волокон эвкалипта, примерно 7% по весу волокон южной сосны и примерно 85% по весу сшитых волокон от общей массы волокон в слое. В еще одном варианте осуществления слой содержит облагороженную смесь волокон эвкалипта, южной сосны и сшитых волокон, причем слой содержит примерно 8% по весу волокон эвкалипта, примерно 7% по весу волокон южной сосны и примерно 85% по весу сшитых волокон от общей массы волокон в слое.
В одном варианте осуществления распределительный слой содержит примерно 85% по весу сшитых волокон, примерно 5 - 15% по весу облагороженных волокон южной сосны, имеющих стандартную канадскую степень помола примерно 500, и 0-10% по весу волокон южной сосны. В одном варианте осуществления сшитые волокна, облагороженные волокна южной сосны и волокна южной сосны облагораживаются как смесь перед формированием слоя.
В еще одном варианте осуществления распределительный слой содержит примерно 85% по весу сшитых волокон, примерно 3-5% по весу волокон целлюлозы из лиственной древесины и примерно 10-12% по весу волокон южной сосны. В одном варианте осуществления сшитые волокна, волокна целлюлозы из лиственной древесины и волокна южной сосны облагораживаются как смесь перед формированием слоя.
В одном варианте осуществления распределительный слой имеет базовую массу в интервале примерно 20-200 г/м2. В еще одном варианте осуществления распределительный слой имеет базовую массу в интервале примерно 50-180 г/м2. Распределительный слой имеет плотность в интервале примерно 0,1-0,2 г/см.
Характеристики четырех типичных распределительных слоев суммированы в таблицах 1 и 2 ниже. В таблицах 1 и 2 не размягченный слой А содержит облагороженную смесь сшитых волокон (85% по весу сшитых волокон полиакриловой кислоты) и волокон южной сосны (15% по весу облагороженных волокон с канадской стандартной степенью помола 500); неразмягченный слой В содержит облагороженную смесь сшитых волокон (80% по весу сшитых волокон полиакриловой кислоты) и волокон южной сосны (20% по весу облагороженных волокон с канадской стандартной степенью помола 500); неразмягченный слой С содержит облагороженную смесь сшитых волокон (85% по весу сшитых волокон диметилдигидроксиэтиленмочевины (ДМеДГЕМ), поступающих в продажу от компании Weyerhaeuser Co. под маркой NHB 416, и волокон южной сосны (15% по весу облагороженных волокон с канадской стандартной степенью помола 500); и размягченный (тисненый) слой D содержит облагороженную смесь сшитых волокон (85% по весу сшитых волокон ДМеДГЕМ) и волокон южной сосны (15% по весу облагороженных волокон с канадской стандартной степенью помола 500). Используемый здесь термин "неразмягченный" относится к слою, который не подвергался механической обработке, например каландрованию, тендеризации или тиснению. Данные, представленные в таблице 1, были получены с использованием автоматического порозиметра TRI.
| Таблица 1 | ||||||||
| Характеристики типичных распределительных слоев | ||||||||
| Слой | Испытание жесткости по разрушению кольца (г) | НМ,ПН жесткость по Герли, sgu/mm | Макс. геометрическая средняя прочность на разрыв (г/см) | Соотношение СДД:СДП | СДД | СДП | СП | Поверхностное натяжение (дин/см) |
| А | 3405 | 1137,562 | 858,0 | 1,81:1 | 24,2 | 13,4 | 10,0 | 65,5 |
| В | 1500 | 650,266 | 763,5 | 1,72:1 | 22,1 | 12,9 | 9,5 | 69,6 |
| С | 1500 | 623,390 | 725,5 | 1,91:1 | 29,0 | 15,2 | 9,2 | 66,8 |
| D | 900 | 351,163 | 546,5 | 1,98:1 | 28,5 | 14,4 | 8,1 | 66,8 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Характеристики типичных распределительных слоев | ||||||||
| Слой | Средняя базовая масса при распределении (г/м2) | Средняя базовая масса после сушки (г/м2) | Время затекания до 15 см (секунд) | Высота затекания через 15 мин (см) | Объем затекания на 15 см через 15 мин (г/г) | HM, ПН прочность на разрыв (г/см) | НМ, ПН удлинение (%) | |
| А | 88 | 0,114 | 174 | 21,8 | 8,6 | 1020,696 | 2,6, 5,6 | |
| В | 52 | 0,117 | 291 | 19,8 | 7,3 | 952,575 | 2,4, 4,1 | |
| С | 53 | 0,126 | 277 | 19,2 | 7,7 | 899,552 | 2,7, 3,8 | |
| D | 53 | 0,165 | 326 | 18,6 | 7,5 | 651,442 | 2,8, 5,1 |
В дополнение к целлюлозным волокнам распределительный слой может содержать вещество для придания прочности в мокром состоянии. Подходящие вещества для придания прочности в мокром состоянии описаны ниже. Вещество для придания прочности в мокром состоянии присутствует в слое в количество примерно 5-20 фунтов на тонну волокна. В одном варианте осуществления веществом для придания прочности в мокром состоянии является полиамидно-эпихлоргидриновая смола, присутствующая в слое в количестве примерно 10 фунтов на тонну волокна.
Как отмечалось выше, распределительный слой по настоящему изобретению содержит сшитые целлюлозные волокна. Любой один из ряда сшивающих агентов и катализаторов сшивания при необходимости может использоваться для обеспечения наличия сшитых волокон в слое. Ниже представлен типовой перечень применимых сшивающих агентов и катализаторов. Каждый из упомянутых ниже патентов четко включен в описание по ссылке в ее полноте.
Подходящими сшивающими агентами на основе мочевины являются замещенные карбамиды, такие как метилолкарбамиды, циклические метилолкарбамиды, циклические метилолкарбамиды с нижним алкилом, циклические метилолдигидроксикарбамиды, циклические дигидроскикарбамиды и циклические замещенные карбамиды с нижним алкилом. Конкретно, сшивающими агентами на основе мочевины являются диметилдигидроксимочевина (ДМДГМ, 1,3-диметил-4,5-дигидрокси-2-имидазолидинон), диметилолдигидроксиэтиленмочевина (ДМДГЭМ, 1,3-дигидроксиметил-4,5-дигидрокси-2-имидазолидинон), диметилолмочевина (ДММ, bis[N-гидкоксиметил]мочевина), дигидроксиэтиленмочевина (ДГЭМ, 4,5-дигидрокси-2-имидазолидинон), диметилолэтиленмочевина (ДМЭМ, 1,3-дигидроксиметил-2-имидазолидинон) и диметилдигидроксиэтиленмочевина (ДМеДГЭМ или ДДИ, 4,5-дигидрокси-1,3-диметил-2-имидазолидинон).
Подходящими сшивающими агентами являются диальдегиды, такие как диальдегиды C2-C8 (например, глиоксал), аналоги диальдегидной кислоты C2-C8, имеющие по меньшей мере одну альдегидную группу, и олигомеры этих аналогов альдегидной и диальдегидной кислот, которые описаны в патентах США №№4,822,453; 4,888,093; 4,889,595; 4,889,596; 4,889,597 и 4,898,642. Другими подходящими диальдегидными сшивающими агентами являются описанные в патентах США №№4,853,086; 4,900,324 и 5,843,061.
Другими подходящими сшивающими агентами являются альдегидные и мочевино-формальдегидные добавки. Смотрите, например, патенты США №№3,224,926; 3,241,533; 3,932,209; 4,035,147; 3,756,913; 4,689,118; 4,822,453; 3,440,135; 4,935,022; 3,819,470 и 3,658,613.
Подходящими сшивающими агентами являются глиоксальные аддукты мочевины, например, патент США №4,968,774, и глиоксально/циклические аддукты мочевины, описанные в патентах США №№4,285,690; 4,332,586; 4,396,391; 4,455,416 и 4,505,712.
Другими подходящими сшивающими агентами являются сшивающие агенты карбоновых кислот, такие как поликарбоновые кислоты. Сшивающие агенты поликарбоновых кислот (например, уксусной кислоты, пропантрикарбоновой кислоты и бутантетракарбоновой кислоты) и катализаторы описаны в патентах США №№3,526,048; 4,820,307; 4,936,865; 4,975,209 и 5,221,285. Использование поликарбоновых кислот С2-С9, которые содержат по меньшей мере три карбоксильные группы (например, уксусная кислота и оксидисукциновая кислота), в качестве сшивающих агентов описано в патентах США №№5,137,537; 5,183,707; 5,190,563% 5,562,740 и 5,873,979.
Полимерные поликарбоновые кислоты также являются подходящими сшивающими агентами. Подходящие полимерные поликарбоновые кислоты в качестве сшивающих агентов описаны в патентах США №№4,391,878; 4,420,368; 4,431,481; 5,049,235; 5,160,789; 5,442,899; 5,698,074; 5,496,476; 5,496,477; 5,728,771; 5,705,475 и 5,981,739. Полиакриловые кислоты и соответственные сополимеры в качестве сшивающих агентов описаны в патентах США №№5,549,791 и 5,998,511. Сшивающие агенты полималеиновой кислоты описаны в патенте США №5,998,511.
Конкретно подходящими сшивающими агентами поликарбоновых кислот являются уксусная кислота, винная кислота, яблочная кислота, сукциновая кислота, глутаровая кислота, цитраконовая кислота, итаконовая кислота, тартратная моносукциновая кислота, малеиновая кислота, полиакриловая кислота, полиметакриловая кислота, полималеиновая кислота, сополимер полиметилвинилэфирмалеат, сополимер полиметилвинилэфиритаконат, сополимеры акриловой кислоты и сополимеры малеиновой кислоты.
Другие подходящие сшивающие агенты описаны в патентах США №№5,225,047; 5,366,591; 5,556,976 и 5,536,369.
Подходящими катализаторами могут являться соли кислот, такие как хлорид аммония, сульфат аммония, хлорид алюминия, хлорид магния, нитрат магния и соли щелочных металлов фосфорсодержаших кислот. В одном варианте осуществления катализатором сшивания является гипофосфит натрия.
Также могут быть использованы смеси сшивающих агентов и катализаторов.
Сшивающий агент добавляется к целлюлозным волокнам в количестве, достаточном для образования поперечных связей между волокнами. Количество, добавляемое к целлюлозным волокнам, может варьироваться от примерно 1 до 10% по весу от общей массы волокон. В одном варианте осуществления сшивающий агент добавлен в количестве от примерно 4 до примерно 6% по весу от общей массы волокон.
В дополнение к сшитым волокнам распределительный слой по настоящему изобретению также содержит несшитые целлюлозные волокна. Подходящими целлюлозными волокнами являются волокна, известные специалистам в данной области техники и являющиеся любыми волокнами или смесью волокон, из которых может быть сформовано волокнистое полотно или лист.
Хотя они могут быть получены и из других источников, целлюлозные волокна получают главным образом из древесной целлюлозы. Подходящие волокна древесной целлюлозы для использования в настоящем изобретении могут быть получены на выходе известных химических процессов, таких как процессы получения крафт-целлюлозы и сульфитной целлюлозы с последующим белением или без него. Волокна целлюлозы также могут обрабатываться термомеханическими, химико-термомеханическими способами или их сочетаниями. Предпочтительное целлюлозное волокно получается химическими способами. Могут быть использованы волокна древесной массы, волокна переработанной или волокна вторичной древесной целлюлозы и беленой или небеленой древесной целлюлозы. Подробная информация о выборе волокон древесной целлюлозы хорошо известная специалистам в данной области техники. Эти волокна поступают в продажу от ряда компаний, включая Weyerhaeuser Company, правопреемника настоящего изобретения. Например, подходящие целлюлозные волокна, полученные из южной сосны, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, поступают в продажу от Weyerhaeuser Company под марками CF416, NF405, PL416,FR516 и NB416.
Волокна древесной целлюлозы, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть также обработаны перед использованием. Эта предварительная обработка может заключаться в физической обработке, например обработке волокон паром, или в химической обработке. Также в ходе предварительной обработке к волокнам могут быть добавлены антибактериальные средства, пигменты, красители и агенты, повышающие или понижающие плотность. Волокна, обработанные другими химическими средствами, например термопластичными и термоусадочными смолами, также могут использоваться. Также могут быть применены сочетания способов предварительной обработки. Обработка также может проводиться после формирования волокнистого продукта в процессах после обработки, примерами которых являются добавление поверхностно-активных веществ или других жидкостей, которые модифицируют химические свойства поверхности волокон, и введение антибактериальных средств, пигментов, красителей и агентов для повышения или понижения плотности.
Распределительный слой по выбору может содержать агент, повышающий прочность в мокром состоянии. Подходящими агентами повышения прочности в мокром состоянии являются: модифицированный крахмал, имеющий азотсодержащие группы (например, аминогруппы), такие, как предлагаются National Starch and Chemical Corp., Бриджуотер, Нью-Джерси; латекс; смолы, повышающие прочность в мокром состоянии, такие как полиамидно-эпихлоргидриновая смола (Например, KYMENE 557LX, Hercules, Inc., Уилмингтон, Делавэр) и полиакриламидная смола (см., например, патент США № 3,556,932, а также доступный в продаже поликриламид от American Cyanamid Co., Стенфорд, Коннектикут, под фирменным наименованием PAREZ 631 NC), мочевино-формальдегидные и меламино-формальдегидные смолы и полиэтилениминные смолы. Общее обсуждение смол для повышения прочности в мокром состоянии, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности и в общем применимых в настоящем изобретении, можно найти в серии монографий TAPPI № 29 "Прочность бумаги и картона на разрыв в мокром состоянии", Техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности (Нью-Йорк, 1965).
В еще одном аспекте настоящего изобретения представлены способы формования распределительного слоя. Типичные распределительные слои могут быть сформованы с использованием традиционных бумагоделательных машин, включая, например, "Rotoformer", "Fourdrinier", формующей машины "Delta" и машин с двойным проводом.
Слой может быть сформован устройствами и способами, которые включают конфигурацию двух проводов (т.е. двойных формующих проводов). Типичные способы формования, применимые для формования распределительного слоя по настоящему изобретению, описаны в заявках PCT/US99/05997 (Способ формования гофрированного композитного материала) и PCT/US99/27625 (Сетчатый абсорбирующий композитный материал), каждая из которых включена сюда по ссылке во всей полноте. Типичная двухпроводная машина для формования слоя показана на Фиг.1. Со ссылкой на Фиг.1, машина 200 содержит двойные формующие провода 202 и 204, на которые осаждаются компоненты слоя. В основном, жидкий раствор целлюлозы 124 вводится в питатель 212 и отлагается на формующих проводах 202 и 204 на выходе из питателя. Вакуумные элементы 206 и 208 обезвоживают волокнистую жидкую массу, отложившуюся на проводах 202 и 204, соответственно, для получения частичного обезвоженного полотна, которое выходит из участка машины с двумя проводами как частично обезвоженное полотно 126. Полотно 126 продолжает проходить по проводу 202 и продолжает обезвоживаться дополнительными вакуумными элементами 210 для получения мокрого композитного материала 120, который затем высушивается сушильным средством 216 для получения слоя 10.
В одном варианте осуществления композит формуется способом мокрой укладки с использованием вышеуказанных компонентов. Способ мокрой укладки может осуществляться на формующей машине "Delta" с наклонным проводом. В еще одном варианте осуществления композит формуется способом формования пены с использованием вышеуказанных компонентов. Способы мокрой укладки и формования пены могут быть осуществлены на формующей машине с двумя проводами.
Типичный способ формования распределительного слоя по настоящему изобретению включает следующие этапы:
(а) подготовка жидкого раствора целлюлозных волокон в водной дисперсионной среде; для способа, использующего пену, жидкий раствор целлюлозы является пеной, которая содержит, в дополнение к волокнам, поверхностно-активное вещество;
(б) движение первого перфорированного элемента (например, формующего провода) в первом направлении;
(в) движение второго перфорированного элемента во втором направлении;
(г) пропускание первой порции жидкого раствора в соприкосновение с первым перфорированным элементом, движущемся в первом направлении;
(д) пропускание второй порции жидкого раствора в соприкосновение со вторым перфорированным элементом, движущемся во втором направлении; и
(е) формование волокнистого полотна из жидкого раствора путем удаления жидкости из раствора через первый и второй перфорированные элементы.
Как отмечалось выше, способ формования пены можно осуществлять на формующей машине с двумя проводами, предпочтительно на вертикальной машине, и еще более предпочтительно на вертикальной формующей машине с двумя проводами и нисходящим потоком. В вертикальной формующей машине пути перфорированных элементов в сущности вертикальные.
Типичная вертикальная формующая машина с двумя проводами и нисходящим потоком, которая может быть использована для практического осуществления настоящего изобретения, показана на Фиг.2. Со ссылкой на Фиг.2, формующая машина содержит узел вертикального формующего устройства, имеющий закрытый первый конец (верхний), закрытые первую и вторую стороны и внутреннее пространство. Второй конец (нижний) формующего устройства определяется движущимися первым и вторым перфорированными элементами, 202 и 204, и формующим зазором 213. Внутреннее пространство, определяемое закрытым первым концом, закрытыми первой и второй сторонами и первым и вторым перфорированными элементами формующей машины, содержит внутреннюю конструкцию 230, проходящую от первого конца формующего устройства к второму концу. Эта внутренняя конструкция определяет первый объем 232 на одной ее стороне и второй объем 234 на другой ее стороне. Формующая машина, кроме того, содержит питатель 242 и средство 243 для ввода первой порции раствора волокон/пены в первый объем, питатель 244 и средство 245 для ввода второй порции раствора волокон/пены во второй объем и питатель 246 и средство 247 для ввода третьего материала (например, первой или второй порции волокон/пены) во внутреннюю конструкцию. Средство для извлечения жидкости/пены (например, коробки всасывания 206 и 208) из первой и второй порций раствора через перфорированные элементы для формования полотна также включены в узел формующего устройства.
В данном способе формовочная машина с двумя проводами содержит средство для ввода по меньшей мере третьего материала (например, первой или второй порции раствора волокон/пены) через внутреннюю конструкцию. Первая и вторая порции раствора волокон/пены могут содержать те же компоненты (например, сшитые целлюлозные волокна, волокна южной сосны, волокна эвкалипта) и иметь одинаковый состав.
В зависимости от свойств формуемого композита первая и вторая порции раствора волокон/пены могут быть такими же или разными, и такими же как третий материал или отличаться от него.
Средства для удаления жидкости/пены из первой и второй порций раствора через перфорированные элементы для формования полотна на перфорированных элементах также включены в узел формующего устройства. Средствами для удаления жидкости/пены могут являться любые средства, традиционно используемые в этих целях, например всасывающие валки, грузовые валки или другие традиционные конструкции. В предпочтительном варианте осуществления предусмотрены первый и второй узлы коробок всасывания, которые монтируются на противоположных сторонах внутренней конструкции от перфорированных элементов (обозначения 206 и 208 на Фиг.1 и 2).
Распределительный слой по настоящему изобретению обладает преимуществами в прочности (например, структурной целостности) и мягкости. В дополнение к эластичности и мягкости, подходящих для абсорбирующих средствах личной гигиены, композитные материалы по настоящему изобретению обладают преимуществами в структурной целостности. На структурную целостность может указывать прочность на разрыв. Подходящие слои имеют прочность на разрыв больше примерно 10 Н/50 мм.
Подходящие слои имеют прочность на разрыв в направлении машины (НМ) больше примерно 205 мН и прочность на разрыв в поперечном направлении (ПН) больше примерно 260 мН. Прочность на разрыв типичных распределительных слоев по настоящему изобретению была определена по Методу ASTM # Р-326-5. По этому методу была измерена прочность на разрыв в направлении машины и в поперечном направлении 10 образцов типичных слоев (1-3 в Таблице 1 ниже). Слой 1 содержал 85% по весу сшитых волокон, 8% по весу эвкалиптовых волокон и 7% по весу волокон южной сосны. Слой 2 содержал 85% по весу сшитых волокон, 8% по весу эвкалиптовых волокон и 7% по весу облагороженных волокон южной сосны. Слой 3 содержал 85% по весу сшитых волокон, 8% по весу волокон лиственной древесины (Westvaco) и 7% по весу облагороженных волокон южной сосны. Средние, максимальные, минимальные значения прочности на разрыв, а также разница между ними (в мН) суммированы в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Прочность на разрыв типичных распределительных слоев | ||||
| Слой | Среднее | Максимальное | Минимальное | Разница |
| 1(НМ) | 242,2 | 284,4 | 215,7 | 68,6 |
| 1(ПН) | 322,6 | 362,8 | 304,0 | 58,8 |
| 2(НМ) | 419,7 | 431,5 | 402,1 | 29,4 |
| 2(ПН) | 531,5 | 559,0 | 490,3 | 68,6 |
| 3(НМ) | 388,3 | 431,5 | 362,8 | 68,6 |
| 3(ПН) | 514,8 | 588,4 | 460,9 | 127,5 |
Образцы подходящих слоев имеют поверхностное натяжение больше примерно 50 дин/см. Способ определения поверхностного натяжения образцов целлюлозы описан ниже.
Подходящие слои имеют мягкость, измеренную способом испытания жесткости по разрушению кольца, менее примерно 1200 г.
Распределительный слой по настоящему изобретению имеет преимущества в жидкостных свойствах. Эти свойства могут быть определены различными способами, включая скорость получения жидкости, повторное увлажнение, затекание, давление десорбции в средней точке, давление получения в средней точке и поглощение в средней точке.
Слой имеет давление десорбции в средней точке (СДД) больше 20 см. В одном варианте осуществления слой имеет СДД больше примерно 30 см. В еще одном варианте осуществления слой имеет СДД больше примерно 40 см.
Слой имеет давление получения в средней точке (СДП) меньше примерно 25 см. В одном варианте осуществления слой имеет СДП меньше примерно 20 см.
Слой имеет значение поглощения в средней точке больше примерно 5 г/г.
Описание способа определения СДД, СДП и СП приведено в публикации "Liquid Porosimetry: New Methodology and Applications", B. Miller and I. Tomkin, Journal of Colloid Interface Science, 162:163-170, 1994, включенной в данное описание по ссылке в ее полноте.
Скорость переноса жидкости была определена путем пропитывания полоски типичного распределительного слоя (шириной 10 см) синтетической мочой. Пропитайному слою дали стечь в течение 3 минут на контрольном устройстве. Контрольное устройство, на которое был помещен образец слоя, имел горизонтальную поверхность, примыкающую к поверхности, имеющей наклон 60°. Образец распределительного слоя был уложен на горизонтальный и наклонный участки устройства, причем его один конец был опущен в емкость, содержащую известное количество синтетической мочи. Горизонтальная поверхность была на 11 см выше нижнего края наклонной поверхности. Принимающий слой (например, удерживающий слой, образец 10×10 см) был помещен на верх распределительного слоя на горизонтальной поверхности. Груз (704 г, 10×10 см, развивающий давление 0,10 фунта на кв. дюйм) был помещен на верх принимающего слоя. Принимающий слой впитывал жидкость в течение 20 минут при напоре 15 см. Количество жидкости, перенесенное из емкости, было измерено, и была вычислена скорость переноса.
Слой по настоящему изобретению обеспечивает скорость переноса больше нуля при высоте затекания 11 см при его введении в качестве распределительного слоя в имеющийся в продаже детский подгузник (памперс).
Другие физические и рабочие характеристики типичных распределительных слоев по настоящему изобретению (слои 4-8) суммированы в таблице 4 ниже. Слой 4 содержал 85% по весу сшитых волокон, 8% по весу эвкалиптовых волокон и 7% по весу волокон южной сосны. Слои 5-8 были получены из слоя 4 путем умягчения при разных условиях (4, 12, 16 и 17, соответственно), как указано в таблице 4 ниже. Слой 5 умягчался путем приложения давления 35 бар холодным каландром; слой 6 умягчался путем приложения давления 35 бар холодным каландром и 2 бар в направлении машины; слой 7 умягчался путем приложения давления 35 бар холодным каландром и тиснением верхней и нижней поверхностей слоя (2 прохода) при давлении 8 бар; и слой 8 умягчался путем приложения давления 8 бар в направлении машины и поперечном направлении.
| Таблица 4 | |||||
| Физические и рабочие характеристики типичного распределительного слоя | |||||
| Распределительный слой | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Испытание | |||||
| Абсорбция | |||||
| СДД (см) | 32,2 | 44,2 | 43,5 | 42 | 35,3 |
| СДП (см) | 17,5 | 23,6 | 22,3 | 22,3 | 18,8 |
| СП (г/г) | 7 | 5,4 | 5,8 | 5,3 | 6,8 |
| Мягкость (испытание по разрушению кольца, г) | 2700 | 1070 | 320 | 330 | 250 |
| Прочность на разрыв (Н/50 мм) | 29,2 | 20,8 | 12,2 | 8,9 | 2,3 |
| Поверхностное натяжение | 48 | 53 | 52 | 52 | 53 |
| Светлота | 72,2 | 73,7 | 73,7 | 74,1 | 73,1 |
| Базовая масса (г/м2) | 152 | 152 | 153 | 153 | 137 |
| Толщина (мм) | 1,29 | 0,54 | 0,77 | 0,72 | 1,30 |
| Плотность (г/см3) | 0,118 | 0,283 | 0,200 | 0,212 | 0,105 |
| Время затекания до 15 см (сек) | 273 | 238 | 240 | 248 | 710 |
| Впитывающая способность на 15 см (г/г) | 6,6 | 6 | 6,2 | 6,4 | 7,1 |
| Высота затекания за 15 мин (см) | 19,2 | 21 | 21,2 | 20,2 | 15,2 |
| Мягкость | |||||
| Свободнонесущая жесткость, НМ (мм) | 107 | 59 | 53 | 41 | 39 |
| Свободнонесущая жесткость, ПН (мм) | 83 | 51 | 29 | 27 | 37 |
| Прочность | |||||
| Сухая на разрыв, НМ (Н/50 мм) | 29,2 | 20,8 | 12,2 | 8,9 | 2,3 |
| Удлинение в сухом состоянии (мм) | 4,3 | 4,9 | 5,5 | 6,5 | 9,7 |
| Удлинение в сухом состоянии (%) | 2,1 | 2,5 | 2,7 | 3,2 | 4,8 |
| Мокрая на разрыв, НМ (Н/50 мм) | 8,9 | 5,1 | 3,4 | 2,1 | 0,7 |
| Удлинение в мокром состоянии (мм) | 11,3 | 12,4 | 13,3 | 13,1 | 10,4 |
| Удлинение в мокром состоянии (%) | 5,7 | 6,2 | 6,7 | 6,6 | 5,2 |
| Прочность в мокром состоянии (М/П%) | 31 | 25 | 28 | 24 | 28 |
| Поглощающая способность (г/г прокладки) | 3,8 | 3,6 | 3,6 | 3,8 | 3,7 |
Время затекания и прочность на разрыв против свободнонесущей жесткости для слоев 4-8 показаны графически на Фиг.3.
Перенос жидкости в основном слой против времени для слоев 4, 5 и 8 показан графически на Фиг.4.
Распределительный слой, сформованный в соответствии с настоящим изобретением, может быть введен в абсорбирующее изделие, такое как подгузник. Композит может использоваться индивидуально или в сочетании с одним или более других слоев, таких как слой получения и/или удержания, для получения полезных абсорбирующих конструкций.
Типичные абсорбирующие конструкции, которые содержат распределительный слой, показаны на Фиг.12 А-С. Со ссылкой на Фиг.12А, типичный распределительный слой 10 может быть объединен с удерживающим слоем 20 для получения конструкции 100. Со ссылкой на Фиг.12В, приемный слой 30 может быть объединен с распределительным слоем 10 и удерживающим слоем 20 для получения конструкции 110, имеющей распределительный слой 10, приемный слой 30 и удерживающий слой 20. Со ссылкой на Фиг.12С, приемный слой 30 может быть объединен с распределительным слоем 10 и удерживающим слоем 20 для получения конструкции 120, имеющей удерживающий слой 20, промежуточный приемный слой 30 и распределительный слой 10.
Как отмечалось выше, распределительный слой может быть введен в абсорбирующие средства личной гигиены, такие как детские подгузники, тренировочное белье и средства, используемые при недержании. Типичные абсорбирующие изделия, которые содержат распределительный слой, показаны на Фиг.13А - D. В общем, абсорбирующие изделия содержат абсорбирующую конструкцию между пропускающим жидкость листом, обращенным к телу, и не пропускающим жидкость лист на наружной стороне. Обычно в таких абсорбирующих изделиях лист, обращенный к телу, соединен с наружным листом. Со ссылкой на Фиг.13А, изделие 200 содержит лист 40, обращенный к телу, распределительный слой 10, удерживающий слой 20 и наружный слой 50. В данном изделии распределительный слой 10 примыкает к листу 40, обращенному к телу. Со ссылкой на Фиг.13В, изделие 205 содержит лист 40, обращенный к телу, приемный слой 30, распределительный слой 10, удерживающий слой 20 и наружный лист 50. В данном изделии распределительный слой 10 находится между приемным слоем 30 и удерживающим слоем 20. Со ссылкой на Фиг.13D, изделие 220 содержит обращенный к телу лист 40, приемный слой 30, удерживающий слой 20, распределительный слой 10 и наружный лист 50. В данном изделии распределительный слой 10 примыкает к наружному листу 50.
Будет понято, что абсорбирующие конструкции и изделия, которые содержат распределительный слой по настоящему изобретению, могут иметь разные конструкции и входить в объем изобретения.
Распределительный слой был испытан в тренировочном белье.
В следующих испытаниях тренировочное белье содержало САП. Используемый здесь термин "САП", или "сверхабсорбирующие частицы", или "сверхабсорбирующий материал" относится к полимерному материалу, который способен впитывать большие объемы жидкости, набухая и образуя гидрогель. В дополнение в впитыванию больших объемов жидкости сверхабсорбирующие материалы могут также удерживать значительные объемы жидкостей тела при умеренном давлении.
Сверхабсорбирующие материалы обычно делятся на три класса: привитые сополимеры крахмала, сшитые производные карбоксиметилцеллюлозы и модифицированные гидрофильные полиакрилаты. Примерами таких абсорбирующих полимеров являются гидролизованные привитые сополимеры крахмала-акрилонитрила, нейтрализованные привитые сополимеры крахмала - акриловой кислоты, омыленные сополимеры акриловой кислоты и эстервинилацетата, гидролизованные сополимеры акрилонитрила или акриламида, модифицированный сшитый поливиниловый спирт, нейтрализованные полиакриловые кислоты с собственными поперечными связями, сшитые соли полиакрилата, карбоксилатная целлюлоза и нейтрализованные сшитые сополимеры изобутилена-малеинового ангидрида.
Сверхабсорбирующие материалы имеются в продаже, например полиакрилаты от компании Clariant, Портсмут, Вирджиния. Эти сверхабсорбирующие полимеры выпускаются в широкой гамме размеров, морфологии и абсорбирующих свойств (выпускает Clariant под фирменными обозначениями, такими как IM 3500 и IM 3900). Другие сверхабсорбирующие материалы продаются под товарными знаками SANWET (поставляется компанией Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) и SXM77 (поставляется компанией Stockhausen, Гринсборо, Северная Каролина). Другие сверхабсорбирующие материалы описаны в патентах США №№4,160,059; 4,676,784; 4,673,402; 5,002,814; 5,057,166; 4,102,340 и 4,818,598, все из которых включены в данное описание путем ссылке. Изделия, такие как подгузники, которые содержат сверхабсорбирующие материалы описаны в патенте США №3,699,103 и патенте США №3,670,731.
Первым контрольным тренировочным бельем было большое белье для детей "Members Mark" (образцовое тренировочное белье), которое имело удерживающий слой, содержащий примерно 46% САП. Удерживающий слой имеет вместимость примерно 380 мл мочи. Слой содержит 13 г САП, смешанного с 15 г пористой рыхлой целлюлозы.
Это контрольное белье сравнивалось с двумя испытываемыми видами тренировочного белья. Каждое из испытываемого тренировочного белья использовалось то же контрольное тренировочное белье. В каждом из этих видов испытываемого тренировочного белья распределительный слой был помещен под удерживающий слой.
В первом испытываемом тренировочном белье, также называемом "Paragon Training Pant" с UDL 1049-5, распределительный слой UDL имел массу 180 г/м2 и впитывающую способность 48 мл мочи. Он содержал 8 г волокна.
Во втором испытываемом белье, также называемом "Paragon Training Pant" с UDL 1081-8, распределительный слой UDL имел массу 90 г/м2 и впитывающую способность 24 мл мочи. Он содержал 4 г волокна.
Вторым контрольным тренировочным бельем было большое белье для детей ("Paragon Training Pant with 70% core"), которое имело удерживающий слой, содержащий примерно 70% САП. Удерживающий слой имел впитывающую способность примерно 320 мл мочи. Слой содержит 13 г САП в смеси с 5,5 г обработанной воздухом рыхлой целлюлозы. Целлюлоза смешивалась со смесью из равных молекулярных объемов пропиленгликоля, молочной кислоты и лактата натрия. Количестве смеси в целлюлозе составляло 7 - 9% от массы целлюлозы.
Это контрольное белье также сравнивалось с двумя испытываемыми видами тренировочного белья. Каждое из испытываемого тренировочного белья использовалось то же контрольное тренировочное белье. В каждом из этих видов испытываемого тренировочного белья распределительный слой был помещен под удерживающий слой.
В первом испытываемом тренировочном белье, также называемом "Paragon Training Pant" с 70% САП и UDL 1049-5, распределительный слой UDL имел массу 180 г/м2 и впитывающую способность 48 мл мочи. Он содержал 8 г волокна.
Во втором испытываемом белье, также называемом "Paragon Training Pant" с 70% САП и UDL 1081-8, распределительный слой UDL имел массу 90 г/м2 и впитывающую способность 24 мл мочи. Он содержал 4 г волокна.
Седловое испытание затекания
Седловое затекание, включая скорость получения, распределение и высоту затекания, определялось способом, описанным ниже.
Порядок операций:
1) Взять и пометить 6 равных ячеек, используя шаблон и постоянный маркер.
2) Поставить "X" в средней точке линии между 3-й и 4-й ячейками.
3) Поместить подгузник в седловое устройство так, чтобы "X" был прямоугольно расположен на дне устройства, и затем поместить разделительную воронку на 250 мл примерно на 1 см прямо над "X".
4) Отмерить 75 мл синтетической мочи (банк крови с 0,9% физраствора) и налить в воронку.
5) Открыть воронку и пустить таймер. Замерить время, за которое вся жидкость уйдет из воронки в точку, где жидкость впитывается в пробу. Записать это время как время получения.
6) Повторять операции 7 и 8 каждые 20 минут, пока из тренировочного белья не начнет вытекать влага (свободная жидкость в тренировочном белье через 20 минут после подачи дозы или добавления жидкости).
7) После того, как из подгузника начнет вытекать жидкость, извлечь свободную жидкость из тренировочного белья, пользуясь шприцем.
8) Измерить и записать объем свободной жидкости, извлеченной в операции 7.
9) Вынуть тренировочное белье и разрезать пробу, поместив ее в указанные ячейки.
10) Взвесить каждую ячейку и записать массу в мокром состоянии.
11) Поместить каждую ячейку в печь для сушки.
12) Взвесить и записать сухую массу каждой ячейки.
13) Определить количество жидкости в каждой ячейке (мокрая масса - сухая масса).
14) Определить впитывающую способность до утечки ((количество доз × 75 мл) - извлеченная свободная жидкость).
Результаты седловых испытаний затекания показаны на Фиг.5-11. На Фиг.5 показано время в секундах для получения жидкости при 4-й дозе для контрольного и испытываемого тренировочного белья и продемонстрирована эффективность распределительного слоя в переносе жидкости так, чтобы основа могла получать жидкость с большей скоростью. На Фиг.6 показано общее количество поглощенной жидкости в миллилитрах до момента утечки. На Фиг.7 и 8 показано распределение жидкости в граммах в каждой зоне тренировочного белья.
Испытание получения жидкости плоской товарной целлюлозой
Время получения и повторного увлажнения было определено для контрольного белья и испытываемого тренировочного белья.
Время получения и повторного увлажнения были определены в соответствии с испытанием на повторное увлажнение после нескольких доз, как описано ниже.
Вкратце, при испытании повторного увлажнения после нескольких доз измеряется количество синтетической мочи, высвобожденное из абсорбирующей структуры после каждых трех доз жидкости, и время, необходимое каждой из трех доз жидкости для затекания в изделие.
В ходе испытаний использовался водный раствор, составленный из одной части синтетической мочи и девяти частей деионизированной воды.
Тренировочное белье было закреплено на пластине с помощью зажимов, полностью растянуто нетканой стороной вверх. Тренировочное белье было подготовлено для испытания путем определения центра основной массы структуры, отмеривания 2,5 см вперед для определения точки приложения жидкости и нанесения метки "X" на это место. Дозирующее кольцо ( нержавеющая сталь 5/32 дюйма, внутренний диаметр 2 дюйма, высота 3 дюйма) было помещено на отметку "X" на пробах. Воронка для жидкости (минимальная емкость 100 мл, расход 5-7 мл/с) была помещена на 2 - 3 см выше дозирующего кольца над отметкой "X". После подготовки пробы испытание было проведено следующим образом.
В воронку было залито 75 мл (одна доза) синтетической мочи. Первая доза синтетической мочи была подана в дозирующее кольцо. Время приема жидкости было зарегистрировано с помощью секундомера в секундах от момента открывания крана воронки до затекания жидкости в продукт с низа дозирующего кольца. Скорость получения жидкости была определена путем деления количества синтетической мочи (75 мл) на время получения, чтобы определить скорость получения в граммах в секунду. 1 мл синтетической мочи равен 1 г.
После 20-минутного периода выдержки определялось повторное увлажнение. В течение 20 минут после подачи первой дозы была взвешена стопа фильтровальной бумаги (19-22 г, ватман №3, 11,0 см или эквивалентная, выдержана при комнатной влажности в течение минимум двух часов перед испытанием). Стопа взвешенной фильтровальной бумаги была помещена в центр увлажняемой зоны. Цилиндрический груз (диаметр 8,9 см, масса 9,8 фунта) был помещен на верх этой стопы. После двух минут груз был снят, фильтровальная бумага была взвешена, и изменение в ее массе записано.
Эта операция была повторена еще два раза. Еще одна доза синтетической мочи была добавлена в подгузник; было определено время и скорость получения, фильтровальная бумага была помещена на пробу на две минуты, и было определено изменение в массе. Для второй дозы масса сухой фильтровальной бумаги была 29-32 г, а для третьей дозы масса фильтровальной бумаги была 39-42 г. Сухая бумага от прежних доз была пополнена дополнительными листами.
На Фиг.9 показана скорость получения третьей дозы в г/с. На Фиг.10 показана скорость получения жидкости для трех последовательных доз в г/с.
Повторным увлажнением называется количество жидкости (в граммах), впитывающееся в фильтровальную бумагу после каждой дозы жидкости (т.е. разница между массой мокрой фильтровальной бумаги и массой сухой фильтровальной бумаги). На Фиг.11 показано повторное увлажнение после четвертой дозы.
Способ поверхностного натяжения пробы целлюлозы
Следующий способ использовался для определения поверхностного натяжения проб целлюлозы. По данному способу волокна целлюлозы смешиваются с водой для извлечения осадка и загрязняющих веществ. Поверхностное натяжение фильтрата измеряется для того, чтобы показать поверхностную активность экстрактивных веществ и их соответственную концентрацию на волокнах целлюлозы. Порядок операций описан ниже.
А. Одев перчатки для предотвращения загрязнения, удалить пробу целлюлозы массой 2,0 г из листа целлюлозы и поместить ее в сухую и чистую колбу Нальгена емкостью 125 мл.
Б. Добавить 100 мл деионизированной воды и плотно закрыть колбу.
В. Поместить колбу в ручной шейкер и встряхивать с высокой интенсивностью в течение одного часа.
Г. Удалить колбу из шейкера и дать постоять в течение 10 минут. Это поможет отделить волокна от воды перед фильтрованием.
Д. Собрать фильтровальное устройство, используя чистую и сухую колбу Нальгена внутри фильтровальной коробки с помещенной наверх воронкой Бюхнера. Поместить фильтровальную бумагу 11,0 см сорта ватман № 4 в воронку Бюхнера. Можно использовать другой равноценный фильтр, если он имеет следующие характеристики:
быстрый качественный тип, скорость фильтрации 100 мл/12 с, содержание золы 0,06%, удержание частиц размером 20-25 мкм.
Е. Подсоединить узел фильтра к стандартной вакуумной системе (25 дюймов ртутного столба).
Ж. Включить вакуумную систему, открыть колбу с пробой и вылить содержимое на фильтровальную бумагу в воронке Бюхнера. Весь фильтрат должен быть удален из волокон целлюлозы на 15-30 секунд.
3. Выключить вакуумную систему и удалить приемную колбу из фильтровальной коробки. Тщательно перемешать фильтрат в колбе путем покачивания колбы.
И. Откалибровать тензиометр Розано с пластинкой путем использования деионизированной воды при комнатной температуре (25 °С) и платиновой пластинки, размеченной для поверхностно-активных веществ. Подготовить пластинку, окунув ее в ацетон и проводя через пламя бунсеновской горелки до нагрева до красного цвета. Дать пластинке остыть в течение 10 секунд перед использованием. Подготовку следует проводить перед каждой пробой и каждой повторной пробой.
И. Налить 20 мл деионизированной воды в чистую и сухую стеклянную чашку Петри на 25 мл. Измерить поверхностное натяжение и повторить измерение. Поверхностное натяжение деионизированной воды при 25°С равно 71,8 дин/см. Тензиометр считается откалиброванным, если каждое повторное показание дает 71,8±1 дин/см.
К. Используя фильтрат из колбы с пробой, налить равные количества по 20 мл в три чистые и сухие чашки Петри.
Л. Измерить поверхностное натяжение каждой пробы и записать среднее значение. Каждое повторное измерение должно быть в пределах ± 2 дин/см. Измерение должно быть повторено, если на поверхности или в растворе есть пузырьки, которые искажают показание.
Распределительный слой по настоящему изобретению эффективно распределяет полученную жидкость в прилегающий слой удержания жидкости. Распределительный слой может эффективно переносить полученную жидкость в удерживающие слои мокрой укладки и сформованные из пены.
На Фиг.14 А-F суммированы значения скорости поглощения жидкости для типичных распределительных слоев по настоящему изобретению. В таблицах показана скорость поглощения жидкости для типичных распределительных слоев мокрой укладки и сформованных из пены. Распределительные слои по настоящему изобретению имеют скорость поглощения при 10 см больше примерно 4 г/г-мин. В одном варианте осуществления слой имел скорость поглощения при 10 см больше примерно 6 г/г-мин. В одном варианте осуществления слой имел скорость поглощения при 10 см больше примерно 8 г/г-мин.
На Фиг.15 суммированы изменения в скорости поглощения жидкости типичными распределительными слоями по настоящему изобретению, включая слои мокрой укладки и сформированные из пены.
На Фиг.16 А-Е суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению. В этих таблицах суммированы значения скорости поглощения жидкости как функция высоты затекания в удерживающий слой, имеющий базовую массу примерно 99 г/м2 и плотность 0,11 г/см.
На Фиг.17 А - Е суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению. В этих таблицах суммированы значения скорости поглощения жидкости как функция высоты затекания в удерживающий слой, имеющий базовую массу примерно 144 г/м2 и плотность 0,11 г/см3.
Находясь в сочетании с удерживающим слоем мокрой укладки или образованным из пены, распределительный слой по настоящему изобретению дает структуру, имеющую скорость поглощения на 10 см больше примерно 1 г/г-мин. В одном варианте осуществления распределительный слой по настоящему изобретению имеет скорость поглощения на 10 см больше примерно 2 г/г-мин.
На Фиг.18 А-С суммированы значения переноса жидкости в удерживающий слой типичными распределительными слоями по настоящему изобретению. В таблицах суммированы значения скорости переноса при высоте затекания 10 см для нескольких удерживающих слоев, включая слои мокрой укладки и сформованные из пены.
Фиг.19 представляет собой график, показывающий скорость поглощения жидкости распределительным слоем как функцию от базовой массы. У распределительных слоев по настоящему изобретению скорость поглощения возрастает с увеличением базовой массы.
Фиг.20 представляет собой график, показывающий объемы переноса (г/г) типичными распределительными слоями по настоящему изобретению как функцию времени при высоте затекания 5 см.
Фиг.21 представляет собой график, показывающий скорость переноса (г/г-мин) для типичных распределительных слоев по настоящему изобретению как функцию времени при высоте затекания 5 см.
Фиг.22 представляет собой график, показывающие воздействие высоты затекания на скорость переноса объемов типичными распределительными слоями по настоящему изобретению.
Вкратце, слой по настоящему изобретению эффективно распространяет полученную жидкость в соседний удерживающий слой. Эффективное распределение позволяет полностью использовать поглощающую способность удерживающего слоя. При выполнении функции распределения слой избегает проблем утечки из абсорбирующего средства личной гигиены, которая бывает обычно вызвана неспособностью средства полностью и быстро принять жидкость, поступающую в такое средство. При выполнении функции распределения слой эффективно распределяет жидкость в соседний удерживающий слой в отдалении от места попадания жидкости, этим избегая проблемы утечки, которая обычно является результатом насыщения жидкостью удерживающего слоя вблизи от места поступления жидкости. Абсорбирующие изделия, имеющие относительно тонкую и узкую форму, особенно чувствительны к утечке и больше всего выигрывают от преимуществ распределительного слоя по настоящему изобретению. Также посредством эффективного распределения полученной жидкости слой обеспечивает использование полной абсорбирующей способности соседнего удерживающего слоя, этим избегая чрезмерной объемности и дискомфорта, который является результатом насыщения удерживающего слоя в отдельных местах. Кроме того, так как слой эффективно переносит полученную жидкость в соседний удерживающий слой, распределительный слой по настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в его способности получать, распределять и, в конечном итоге, переносить жидкость, полученную в результате последовательных поступлений. Так как преимущество распределительного слоя по настоящему изобретению заключается в быстром поглощении, распределении и высвобождении жидкости в соседний удерживающий слой как первоначально, так и при последующих поступлениях, этот слой особенно хорошо подходит для ввода в абсорбирующие средства личной гигиены, такие как детские подгузники, тренировочное белье и средства, используемые при недержании, для получения абсорбирующих средств с улучшенными характеристиками.
Хотя был продемонстрирован и описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, будет понято, что в него могут быть внесены различные изменения без ущерба для идеи и объема настоящего изобретения.
1. Волокнистый слой для распределения в абсорбирующее изделие, содержащий облагороженную смесь сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон, отличающийся тем, что сшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве от примерно 50 до примерно 90% по весу от общей массы слоя, а несшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве от примерно 10 до примерно 50% по весу от общей массы слоя, указанный слой имеет скорость поглощения жидкости при 10 см больше примерно 4 г/г-мин.
2. Слой по п.1, отличающийся тем, что скорость поглощения при 10 см больше примерно 6 г/г-мин.
3. Слой по п.1, отличающийся тем, что скорость поглощения при 10 см больше примерно 8 г/г-мин.
4. Слой по п.1, отличающийся тем, что сшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве от примерно 75 до примерно 90% по весу от общей массы слоя.
5. Слой по п.1, отличающийся тем, что сшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве примерно 85% по весу от общей массы слоя.
6. Слой по п.1, отличающийся тем, что несшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве от примерно 10 до примерно 25% по весу от общей массы слоя.
7. Слой по п.1, отличающийся тем, что несшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве примерно 15% по весу от общей массы слоя.
8. Слой по п.1, отличающийся тем, что несшитые целлюлозные волокна являются волокнами южной сосны.
9. Слой по п.1, отличающийся тем, что несшитые целлюлозные волокна являются волокнами лиственной целлюлозы.
10. Абсорбирующая структура, содержащая распределительный слой, жидкость из которого проходит в удерживающий слой, указанный распределительный слой содержит облагороженную смесь сшитых целлюлозных волокон и несшитых целлюлозных волокон, отличающаяся тем, что сшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве примерно от 50 до 90% по весу от общей массы слоя, а несшитые целлюлозные волокна присутствуют в количестве примерно от 10 до 50% по весу от общей массы слоя, а структура имеет скорость поглощения при 10 см больше примерно 1 г/г-мин.
11. Структура по п.10, отличающаяся тем, что скорость поглощения при 10 см больше примерно 2 г/г-мин.
12. Структура по п.10, отличающаяся тем, что удерживающий слой содержит абсорбирующий материал.
13. Структура по п.10, отличающаяся тем, что удерживающий слой содержит волокнистый целлюлозный слой мокрой укладки.
14. Структура по п.10, отличающаяся тем, что удерживающий слой содержит волокнистый целлюлозный слой, сформованный из пены.
15. Абсорбирующее изделие, содержащее слой по п.1.
16. Абсорбирующее изделие, содержащее структуру по п.10.
17. Абсорбирующие изделия по п.15 или 16, отличающиеся тем, что изделие является по меньшей мере одним из детского подгузника, тренировочного белья и средств, используемого при недержании у взрослых.
