FI95001B - Makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas sekä imukykyinen side - Google Patents

Description

, 95001

Makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas sekä imukykyinen side Tämä keksintö koskee makroskooppisesti kolmiulot-5 teisiksi venytettyjä muovikankaita, joissa on eri kokoisia kapillaareja sisältäviä verkostoja ja jotka on tarkoitettu tehokkaasti siirtämään sekä dynaamisesti tulevia että staattisessa kosketuksessa olevia nesteitä pinnalta toiselle keksinnön koskiessa myös imukykyistä sidettä.

10 Tämä keksintö koskee lisäksi makroskooppisesti kol miulotteisiksi venytettyjä muovikankaita, jotka on varustettu suhteellisen suuria kapillaareja sisältävillä verkostoilla voimakasvirtauksisten tapahtumien, kuten virtsaamisen, aikana dynaamisesti tulevien nesteiden siirtämi-15 seksi, samalla kun kankaan ylin pinta, josta suhteellisen suuria kapillaareja sisältävät verkostot alkavat, ts. kankaan ihoa vasten tuleva osa, on varustettu lukuisia paljon pienempiä kapillaareja sisältävillä verkostoilla staattisten nesteiden, jotka tulevat kosketukseen kankaan ylimmän 20 pinnan kanssa, siirtämiseksi kankaan vastakkaiselle puolelle kapillaarivoimien avulla.

Tämä keksintö koskee lisäksi tällaisten kankaiden käyttöä nestettä kontrolloidusti siirtävinä kalvoina, esimerkiksi kertakäyttövaippojen pintakerroksina, jolloin 25 suuria kapillaareja sisältävät verkostot estävät tai ainakin minimoivat tulevien nesteiden leviämisen sivusuuntaan käyttämällä hyväksi nesteen dynaamista ja gravitaatiosta aiheutuvaa painetta nesteen pakottamiseksi suuria kapillaareja sisältävän verkoston läpi ja sen alla olevaan 30 imukykyiseen alustaan, samalla kun käyttäjän ihoa vasten olevissa kankaan osissa sijaitsevat pieniä kapillaareja sisältävät verkostot on mitoitettu siten, että niillä saadaan aikaan suurempi kapillaarinen imu kuin mikä käyttäjän iholla on. Uskotaan, että kun pieniä kapillaareja sisältä-35 vät verkostot suuntautuvat päinvastaiseen suuntaan kuin 2 95001 suurista kapillaareista koostuvat verkostot, niin että ne kohdistuvat ulospäin imukykyisestä alustasta, ne toimivat pieninä ohjauselementteinä. Ohjausvaikutus pakottaa pintaan tulleet nesteet kulkemaan mutkallisemman tien imuky-5 kyisen välineen reunan saavuttamiseksi, jolloin kasvaa todennäköisyys, että pääosa nesteestä joutuu yhteen tai useampaan suurempaan kapillaariin ennen imukykyisen välineen reunan saavuttamista. Lisäksi uskotaan, että kankaassa olevien pienemmistä kapillaareista koostuvien verkosto-10 jen aikaansaama suurempi kapillaarinen imu auttaa poistamaan käyttäjän ihoon muuten jäävää staattista kosteutta, jolloin ihon kuivuus paranee.

Tämä keksintö koskee lisäksi kertakäyttöisiä imu-kykyisiä siderakenteita, joissa makroskooppisesti kolmi-15 ulotteiseksi venytetyssä kankaassa olevien pienemmistä kapillaareista koostuvien verkostojen kapillaarinen imu on suuruudeltaan käyttäjän ihon ja alla olevan imukykyisen alustan vastaavien voimien välillä. Tämä antaa imukykyi-selle alustalle mahdollisuuden poistaa nopeasti kosteus 20 pintakerroksen pieniä kapillaareja sisältävistä verkostoista, jolloin saadaan aikaan pitkitetty ihoa kuivaava vaikutus.

Tämä keksintö koskee vielä lisäksi makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytettyjä muovikankaita, joilla 25 on riittävä Z-akselin suuntainen paksuus ja kyky vastustaa pintojen joutumista samaan tasoon toistensa kanssa, niin että käyttäjän ihon ja pintakerroksen alla olevan imukykyisen alustan välinen kosketus estetään suurin piirtein kokonaan, kun mainitut kankaat joutuvat käyttäjän normaa-30 lien liikkeiden aiheuttamien puristuskuormitusten alaisiksi .

Kertakäyttöisten imukykyisten siteiden alalla on kauan tiedetty, että on äärimmäisen toivottavaa muodostaa imukykyisiä välineitä, kuten kertakäyttövaippoja, terveys-35 siteitä, pidätyskyvyttömille tarkoitettuja välineitä, haa- 3 95001 vesiteitä ja vastaavia, joilla on kyky imeä nopeasti suu-rivirtauksisten tapahtumien, kuten virtsaamisen, aikana erittyvät nesteet näiden leviämättä nopeasti ja vuotamatta imukykyisen siderakenteen reunojen yli. Kertakäyttöisten 5 imukykyisten siteiden alalla on lisäksi tiedostettu, että kertakäyttöisten siderakenteiden pinnan tulisi tuntua käyttäjästä kuivalta imuprosessin tapahduttua käyttömuka-vuuden parantamiseksi ja kosteuden pitkäaikaisesta vaikutuksesta aiheutuvien epätoivottavien iho-oireiden kehitty-10 misen estämiseksi.

Aiemmin tunnettuja rakenteita, joita on käytetty kertakäyttöisten siteiden, kuten kertakäyttövaippojen, käyttäjän ihoa vasten olevana pintana, on ollut kahta perustyyppiä, ts. luontaisesti nestettä läpäiseviä rakentei-15 ta, kuten kuitukankaita, ja nestettä läpäisemättömiä materiaaleja, kuten muovikankaita, joihin on aikaansaatu jonkin asteinen nesteenläpäisevyys tekemällä niihin reikiä, joiden kautta neste pääsee virtaamaan. Kummankin tyyppisiä ihoa vasten tulevia kankaita on käytetty muodoltaan taso-20 maisina ja makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytettyinä .

Tässä käytettynä termillä "makroskooppisesti venytetty", kun sitä käytetään kuvaamaan kolmiulotteisia kankaita, nauhoja ja kalvoja, tarkoitetaan kankaita, nauhoja 25 ja kalvoja, jotka on saatettu asettumaan kolmiulotteisen muotoilurakenteen pinnan mukaisesti, niin että niiden kummallakin pinnalla on mainitun muotoilurakenteen kolmiulotteinen kuvio, jonka normaalinäköinen ihminen pystyy helposti erottamaan paljain silmin, kun tarkkailijan silmän 30 ja kankaan tason välinen kohtisuora etäisyys on korkein-• taan noin 30 cm. Tällaiset makroskooppisesti venytetyt kankaat, nauhat ja kalvot saatetaan tyypillisesti mukautumaan mainittujen muotoilurakenteiden pintaan kohopakotta-malla, ts. käyttämällä muotoilurakenteita, joiden kuvio 35 muodostuu pääasiassa "urospuolisista" kohoumista, syväpä- 4 95001 kottamalla, ts. käyttämällä muotoilurakenteita, joiden kuvio koostuu pääasiassa "naaraspuolisista" kapillaariver-kostoista, tai suulakepuristamalla sulaa hartsia suoraan jompaa kumpaa tyyppiä olevan muotoilurakenteen pinnalle.

5 On havaittu, että kapillaariverkostot, joissa kapillaarien suurin poikkileikkausläpimitta on vähintään noin 0,25 mm, ovat normaalinäköisen erotettavissa paljain silmin noin 30 cm:n kohtisuoralta etäisyydeltä. Sitä vastoin termillä "tasomainen" käytettynä kuvaamaan kankaita, nauhoja ja 10 kalvoja, tarkoitetaan kankaan, nauhan tai kalvon kokonaistilaa tarkasteltuna makroskooppisesti paljain silmin. Tässä yhteydessä voi "tasomaisiin" kankaisiin, nauhoihin ja kalvoihin sisältyä kankaita, nauhoja ja kalvoja, joiden toisella tai kummallakin puolella on pienikokoisia pinnan 15 epäsäännöllisyyksiä, jotka eivät ole helposti paljain silmin erotettavissa, kun tarkkailijan silmän ja kankaan tason välinen kohtisuora etäisyys on vähintään noin 30 cm.

Kuitukankaiden toisiinsa kietoutuneiden kuitujen muodostamien sattumanvaraisten aukkojen suhteellisen pie-20 nen koon takia ei kuitukankaisilla pintakerroksilla aina ole kykyä nopeasti siirtää dynaamisesti tulevia nesteitä ällänsä olevaan imukykyiseen alustaan, erityisesti silloin kun pintaan tulevat nesteet ovat sangen jäykkäliik-keisiä, esimerkiksi kuukautisten, ripulitilojen, jne. yh-25 teydessä. Tämä voi johtaa epämiellyttävään kerääntymiseen pintakerroksen käyttäjää vasten olevalle pinnalle ja ääritapauksissa näiden aineiden vuotamiseen siteen reunojen yli, jolloin tuloksena on käyttäjän vaatteiden sotkeentuminen. Lisäksi on havaittu, että vaikka aiemmin tunnetut 30 kuitukangaspintakerrokset poistavat yleensä tehokkaasti • kosteutta käyttäjän iholta, sallii niiden nestettä läpäi sevä luonne vastakkaisen virtauksen tapahtumisen puristus-kuormituksen vaikuttaessa, ja aiheuttaa siten ihon kostu-misen uudelleen alla olevasta kosteasta imukykyisestä 35 alustasta tulevan kosteuden vaikutuksesta. Tämän uudel- 5 95001 leenkostumistaipumus on erityisen korostunut tasomaisten pintakerrosrakenteiden yhteydessä. Tähän asti tehdyt yritykset ratkaista näitä ongelmia ovat siten johtaneet koho-kuvioitujen, kolmiulotteisten kuitukangaspintakerrosten 5 kehittämiseen.

Erästä tällaista kohokuvioitua, kolmiulotteista kuitukangaspintakerrosrakennetta kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 041 951 (Sanford, 16. elokuuta 1977). Sanfor-din patentti julkistaa edullisen kertakäyttövaipparaken-10 teen, joka sisältää kosteutta imevän kerroksen, joka on sijoitettu pehmeän pintakerroksen ja kosteutta läpäisemättömän taustakerroksen väliin. Kuitukankainen pintakerros on edullisesti yhtenäinen rakenne, joka sisältää lukuisia alas painettuja alueita, jotka ovat läheisessä kosketuk-15 sessa kosteutta imevän kerroksen ylimmän pinnan kanssa.

Pintakerroksen ne alueet, joita ei ole painettu alas, ovat käytössä käyttäjän ihoa vasten. Eräässä erityisen edullisessa suoritusmuodossa kuitukangaspintakerros on suurin piirtein kostumatonta materiaalia, jolla on sellainen mär-20 käjoustavuus, että pintakerros pyrkii palautumaan suurin piirtein kolmiulotteiseen muotoonsa, kun käyttäjän liikkumisen pintakerrokseen aiheuttama paine poistuu. Sanfor-din tuotteessa olevien alaspainettujen alueiden muodostama vapaa tila auttaa vähentämään nopeasti pintaan tulevien 25 nesteiden vuotamista vaipan reunojen yli, samalla kun tällaisen pintakerroksen kolmiulotteisuuden ja märkäjoustavuuden aikaansaama fysikaalinen välimatka auttaa estämään kostean imukykyisen ytimen ja käyttäjän ihon välisen kosketuksen useimmissa tapauksissa. Kuitukangasmateriaalin 30 nestettä läpäisevä luonne voi kaikesta huolimatta sallia • ihon uudelleenkostumisen, kun käytössä esiintyy riittävän suuria puristuskuormituksia pintakerroksen kolmiulotteisuuden kumoamiseksi suurin piirtein kokonaan.

Muihin yrityksiin uudelleenkostumisongelman ratkai-35 semiseksi on liittynyt eri muotoisilla rei'illä varustet- 6 95001 tujen, nestettä läpäisemättömästä materiaalista koostuvien pintakerrosten käyttäminen. US-patenttijulkaisussa 3 814 101 (Kozak, 4. kesäkuuta 1974) ehdotetaan esimerkiksi ei-kuitumaisesta hydrofobisesta kalvosta koostuvaa pintaker-5 rosta, joka on varustettu lukuisilla venttiilimäisillä raoilla, joiden tarkoituksena on estää nesteen virtaaminen imukykyisestä osasta takaisin päin.

US-patenttijulkaisussa 3 929 135 (Thompson, 30.

joulukuuta 1975) ehdotetaan makroskooppisesti kolmiulot-10 teiseksi venytettyä pintakerrosta, joka koostuu nestettä läpäisemättömästä materiaalista mutta on varustettu kar-tiomaisilla kapillaareilla, joiden pohja-aukko on pintakerroksen tasossa ja kärkiaukko on läheisessä kosketuksessa kertakäyttöisessä imukykyisessä siteessä käytettävän 15 imevän kerroksen kanssa. Pintakerroksen käyttäjää vasten olevalle pinnalle tulevat nesteet pääsevät vapaasti siirtymään imukykyiseen alustaan, samalla kun kartiomaisten kapillaarien pienenevä poikkileikkaus estää virtaamisen vastakkaiseen suuntaan.

20 Vielä erästä materiaalia, jota on käytetty ihoa vasten olevana pintana kertakäyttöisten imukykyisten siteiden yhteydessä, kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 342 314 (Radel et ai., 3. elokuuta 1982). Radelin et ai. patentissa julkistettiin parannettu makroskooppisesti kol-25 miulotteiseksi venytetty muovikangas, jossa on hienojakoinen kolmiulotteinen mikrorakenne, joka koostuu säännellystä jatkuvasta kapillaariverkostosta, jossa kapillaarit alkavat kankaan toisesta pinnasta ja jatkuvat siitä kankaan vastakkaiseen pintaan, jossa ne muodostavat reiän. 30 Eräässä edullisessa suoritusmuodossa kapillaarien koko • pienenee nesteen kulkusuunnassa. Kankaan kuitumainen ul konäkö saadaan aikaan kuitumaisten rakenneosien jatkuvalla verkostolla, jossa kuitumaiset rakenneosat ovat poikkileikkaukseltaan suurin piirtein samanlaisia ja U:n muotoi-35 siä ja niiden molemmat päät ovat liittyneinä ainakin yh- 7 95001 teen toiseen mainitun kaltaisen kuitumaisen rakenneosaan. Eräässä erityisen edullisessa suoritusmuodossa toisiinsa liitetyt kuitumaiset rakenneosat ovat suurin piirtein eri suuntaisia toisiinsa nähden kuitumaisen ulkonäön paranta-5 miseksi.

Vaikka edellä mainituissa Thompsonin ja Radelin et ai. patenteissa yleisesti kuvattua tyyppiä olevilla makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytetyillä muovikankailla on onnistuttu hyvin sallimaan nopeasti pintaan tulevien 10 eritteiden, kuten virtsan, siirtyminen pinnalta, jolle ne ensin tulevat, sen alla olevaan imukykyiseen ydinosaan ja estämään tai tekemään hyvin vähäiseksi vuotaminen sidera-kenteen reunojen yli, on havaittu, että käyttäjän iho saattaa edelleen näyttää ja tuntua kostealta poistettaessa 15 side iholta. Koska on kvantitatiivisesti osoitettu, että edellä mainituissa Thompsonin ja Radelin et ai. patenteissa kuvattua tyyppiä olevat makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytetyt muovikankaat estävät tehokkaasti käyttäjän ihon kostumisen uudelleen, kun eritteet ovat siirtyneet 20 alla olevaan imukykyiseen alustaan, uskotaan että suuri osa kosteudesta, joka jää käyttäjän iholle, kun tämän tyyppisillä pintakerroksilla varustetut absorboivat rakenteet poistetaan siltä, ei ole alla olevasta kosteasta imu-kykyisestä ytimestä peräisin olevan uudelleenkostumisen 25 aiheuttamaa. Ennemminkin uskotaan, että tämä neste pääsee kosketukseen ihon kanssa niiden yhden tai useamman jakson aikana, jolloin nestettä erittyy suuri tilavuus, eikä yksinkertaisesti milloinkaan poistu käyttäjän iholta, sen jälkeen kun suurin osa erittyneestä nesteestä on siirtynyt 30 absorboivaan alustaan kankaassa olevien poikkileikkauksel-* taan makroskooppisten kapillaarien kautta. Tämän uskotaan johtuvan kankaassa olevien poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien pienestä kapillaarisesta imusta käyttäjän ihon suureen kapillaariseen imuun verrattuna.

8 95001 Tämän keksinnön pääasiallisena päämääränä on siten saada aikaan makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas, jolla on tarkasti säädellyt nesteensiir-to-ominaisuudet, joita ei ole laadittu vain nesteelle vaan 5 myös odotettavissa oleville erilaisille virtausolosuhteil le sopiviksi.

Tämän keksinnön toisena päämääränä on saada aikaan makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas, jolla on kyky siirtää äkilliset eritevirtaukset poikki-10 leikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien kautta alla olevaan imukykyiseen alustaan, ja joka ei muutu tasomaiseksi puristuskuormituksen alaisena, ja jolla on kyky kuivata käyttäjän iholta kosteus, joka sille jää, kun suurin osa äkillisesti erittyneestä nesteestä on siirretty raken-15 teen imukykyiseen ytimeen.

Tämän keksinnön päämääränä on myös saada aikaan tällainen kangas, jossa kankaan ihoa vasten tuleva pinta, josta poikkileikkaukseltaan makroskooppiset kapillaarit alkavat, on varustettu lukuisilla kapillaareilla, joilla 20 on oleellisesti pienempi poikkileikkaus ja joilla on riittävä kapillaari-imukyky staattisen nesteen siirtämiseksi kosteilta esineiltä, jotka ovat kosketuksessa kankaan pinnan kanssa, yleisesti alla olevan imukykyisen alustan suuntaan kapillaarivoimien vaikutuksesta.

25 Tämän keksinnön päämääränä on vielä lisäksi saada aikaan tällainen kangas, jossa mainitut pienemmät kapillaarit suuntautuvat absorboivasta alustasta poispäin, jolloin muodostuu mutkikas reitti, jota erittyneiden nesteiden täytyy noudattaa saavuttaakseen imukykyisen välineen 30 reunan, jolloin todennäköisyys, että erittynyt neste joutuu yhteen tai useampaan suurempaan kapillaariin ennen imukykyisen välineen reunan saavuttamista, tulee suuremmaksi .

Näihin päämääriin päästään keksinnön mukaisella 35 kankaalla, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty 9 95001 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja siteellä, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 11 tunnusmerk-kiosan tunnusmerkit.

Tämä keksintö koskee eräässä erityisen edullisessa 5 suoritusmuodossaan makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytettyä nestettä käsittelevää muovikangasta, jossa on suurin piirtein yhdensuuntaisissa tasoissa, jotka ovat kaukana toisistaan, olevat ensimmäinen ja toinen pinta. Kangas sisältää lukuisia nestettä käsitteleviä, poikki-10 leikkaukseltaan makroskooppisia kapillaareja, jotka on tarkoitettu nopeasti siirtämään nesteitä, joita tulee dynaamisesti kankaan ensimmäiselle pinnalle, kankaan toiseen pintaan käyttämällä hyväksi nesteen dynaamista ja gravitaation aiheuttamaa painetta pääasiallisena kuljetettavana 15 voimana. Kukin poikkileikkaukseltaan makroskooppinen kapillaari alkaa kankaan ensimmäisessä pinnassa olevana aukkona, ja siinä on kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvä sivuseinämä, joka jatkuu kankaan toisen pinnan suuntaan. Kankaan muihin osiin saumattomasti liittynyt sivu-20 seinämä päättyy siten, että se muodostaa ainakin yhden kankaan toisessa pinnassa olevan aukon, jolloin suurin osa pinnalle dynaamisesti tulevasta nesteestä siirtyy kankaan ensimmäiseltä pinnalta toiselle poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien välityksellä. Kankaan ensimmäi-25 nen pinta, josta poikkileikkaukseltaan makroskooppiset kapillaarit alkavat, sisältää lisäksi lukuisia nestettä käsitteleviä kapillaareja, jotka ovat poikkileikkaukseltaan oleellisesti pienempiä ja normaalisti kokonaispituudeltaan oleellisesti lyhyempiä kuin poikkileikkaukseltaan 30 makroskooppiset nestettä käsittelevät kapillaarit. Nämä pienemmät kapillaarit voivat suuntautua sisään päin imuky-kyistä alustaa kohti tai ulospäin mainitusta imukykyisestä alustasta pois päin. Näillä pienemmillä nestettä käsittelevillä kapillaareilla on riittävä kapillaari-imukyky kan-35 kaan ensimmäisen pinnan kanssa kosketuksessa olevien esi- 10 95001 neiden pinnalla olevan staattisen nesteen siirtämiseksi yleisesti kankaan toista pintaa kohti kapillaarivoimien vaikutuksesta.

Kun kangasta käytetään ihoa vasten tulevana pinta-5 kerroksena kertakäyttöisen imukykyisen siteen, kuten ker-takäyttövaipan, yhteydessä, kankaan ensimmäisessä pinnassa olevat pienemmät nestettä käsittelevät kapillaarit mitoitetaan siten, että niillä on suurempi kapillaarinen imukyky kuin käyttäjän iholla. Tällaisen ihoa vasten tule-10 van kerroksen käyttäminen sen alla olevan imukykyisen alustan yhteydessä, jolla on vielä suurempi kapillaari-imukyky kuin kankaan ensimmäisessä pinnassa olevilla pienillä kapillaareilla, saa aikaan yksisuuntaisen kuljettavan voiman, joka pyrkii kuivaamaan iholta staattisen kos-15 teuden, samalla kun kankaan joustava kolmiulotteinen luonne estää ihon uudelleenkostumisen, kun kangas joutuu pu-ristuskuormituksen alaiseksi käyttäjän liikkuessa. Siten tämän keksinnön mukaisissa makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytetyissä muovikankaissa on jäljellä tähän asti 20 tunnettujen muovikankaiden, jotka ovat edellä mainituissa Thompsonin ja Radelin et ai. patenteissa kuvattua tyyppiä, äkillisten virtausten käsittelykyky ja kyky vastustaa uu-delleenkostumista. Niillä voidaan kuitenkin lisäksi saada aikaan tarkasti säädelty ihonkuivauskyky, joka etu on 25 aiemmin ollut saavutettavissa vain rajoitetusti, jos ollenkaan, valitsemalla empiirisin perustein tiettyjä kuitukankaita.

Niissä kangassuoritusmuodoissa, joissa pienemmät kapillaarit suuntautuvat ulospäin, imukykyisestä alustas-30 ta pois päin, on näillä pienillä kapillaareilla taipumus toimia pieninä ohjauskappaleina, jotka pakottavat pinnalle tulleen nesteen kulkemaan mutkikasta tietä absorboivan välineen reunan saavuttaakseen. Tuloksena on se, että suurempi osa pinnalle tulleesta nesteestä joutuu suurempiin 35 kapillaareihin ennen ehtimistään imukykyisen välineen reu- 11 95001 naan. Tämä johtaa vähentyneeseen vuotamiseen imukykyisestä välineestä. Ulospäin suuntautuvien pienempien kapillaarien toisena etuna on se, että pienten kapillaarien pienet rei'itetyt päät muodostavat pehmeämmän, mukavamman ihoa 5 vasten olevan pinnan.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on yksinkertaistettu perspektiivikuva tait-tamattomasta kertakäyttövaipasta, jossa käytetään tämän 10 keksinnön mukaista kangasta ihoa vasten tulevana pintakerroksena ja josta on leikattu pois osia komponenteista; kuvio 2 on voimakkaasti suurennettu, yksinkertaistettu perspektiivikuva osasta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytettyä muovikangasta, joka soveltuu käytettä-15 väksi kertakäyttövaipan, kuten kuvion 1 mukaisen vaipan, pintakerroksena; kuvio 2A on voimakkaasti suurennettu perspektiivi-valokuva osasta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytettyä muovikangasta, joka on kuviossa 2 yleisesti esitet-20 tyä tyyppiä; kuvio 3 on voimakkaasti suurennettu, yksinkertaistettu perspektiivikuva tämän keksinnön mukaisesta vaihtoehtoisesta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetystä muovikankaasta; 25 kuvio 4 on yksinkertaistettu kaavamainen esitys edullisesta menetelmästä, jota voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisten makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytettyjen muovikankaiden valmistukseen; kuvio 5 on voimakkaasti suurennettu perspektiiviku-30 va osasta muotoilurakennetta, joka soveltuu muovikankaan, kuten kuvion 3 mukaisen kankaan, valmistamiseen kuviossa 4 kaavamaisesti esitetyllä menetelmällä; kuvio 6 on voimakkaasti suurennettu, ylhäältä päin otettu valokuva tämän keksinnön mukaisesta vaihtoehtoises-35 ta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetystä muovi-kankaasta; 12 95001 kuvio 7 on vielä voimakkaammin suurennettu valokuva kuvion 6 esittämästä kankaasta.

Vaikka tätä keksintöä kuvataan makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyn, joustavan muovikankaan, joka 5 soveltuu käytettäväksi imukykyisen siteen, kuten kerta-käyttövaipan tai vastaavan, pintakerroksena, yhteydessä, ei tämä keksintö millään tavalla rajoitu tällaiseen käyttöön. Tätä keksintöä voidaan itse asiassa soveltaa suurta etua saavuttaen monissa tilanteissa, joissa halutaan siir-10 tää nesteitä, jotka joko tulevat dynaamisesti kankaan toiselle pinnalle tai ovat sen kanssa staattisesti kosketuksessa, kankaan vastakkaiselle pinnalle ja estää tai ainakin minimoida virtaaminen vastakkaiseen suuntaan. Tässä oleva yksityiskohtainen kuvaus, joka koskee edullista ra-15 kennetta ja sen käyttöä kertakäyttövaipan pintakerroksena, antaa alan ammattimiehelle mahdollisuuden helposti soveltaa tätä keksintöä muihin välineisiin.

Kuvio 1 on perspektiivikuva kertakäyttöisestä imu-kykyisestä siteestä, joka on taittamattomassa tilassa ole-20 va vaippa. Vaipasta on leikattu pois eri kerroksia tämän suoritusmuodon rakenteellisten yksityiskohtien selventämiseksi. Kertakäyttövaipasta yleisesti käytetään numeromerkintöä 1. Tämän keksinnön mukaista nestettä läpäisevää pintakerrosta merkitään numerolla 2. Kertakäyttövaipan 1 25 muut kaksi päärakenneosaa ovat imukykyinen osa eli tyyny 3 ja nestettä läpäisemätön taustakerros 4. Taustakerroksen 4 reunat 5 on yleensä käännetty siten, että ne peittävät imukykyisen osan 3 ja pintakerroksen 2 reunat. Pintakerros 2 käännetään yleensä siten, että se kokonaan sulkee si-30 säänsä imukykyisen osan 3 päät. Kuviossa 1 oleva piirros vaipasta 1 on yksinkertaistettu esitys kertakäyttövaipasta. Yksityiskohtaisempi kuvaus kertakäyttövaipan eräästä edullisesta suoritusmuodosta on US-patenttijulkaisussa 3 952 745 (Duncan, 27. huhtikuuta 1976).

13 95001

Kuten alan asiantuntijat tietävät, kuviossa 1 yleisesti esitetyltä kertakäyttöiseltä imukykyiseltä siteeltä odotettavat täsmälliset toimintaparametrit riippuvat siitä, millaiseen käyttöön rakenteen on määrä tulla. Jos ra-5 kennetta on esimerkiksi määrä käyttää vauvanvaippana, on havaittu, etteivät virtsan virtausnopeudet, jotka ovat suuruusluokkaa 6-12 ml/s, ja määrät, jotka ovat suuruusluokkaa 20 - 120 ml/virtsauskerta, ole harvinaisia. Jos kertakäyttöistä imukykyistä sidettä on määrä käyttää pidä-10 tyskyvyttömien aikuisten vaippana, saatetaan tavata virtsan virtausnopeuksia, jotka ovat suuruusluokkaa 10 - 25 ml/s, ja määriä, jotka ovat suuruusluokkaa 100 - 500 ml/ virtsauskerta. Kuten jäljempänä kuvataan yksityiskohtaisemmin, pintakerroksen 2 äkillisten virtausten käsittely-15 ominaisuuksia voidaan tarpeen mukaan säädellä, jotta saadaan aikaan dynaamisesti pintaan tulevien nesteiden nopea siirtyminen alla olevaan imukykyiseen alustaan ilman merkittävää vuotamista siteen reunoista.

Kyseessä olevan nesteen virtausnopeuden vaihtelun 20 lisäksi täytyy ihoa vasten tulevan pintakerroksen suunnittelussa ottaa huomioon myös se, minkä tyyppisiä yhtä tai useampaa materiaalia on määrä siirtää kankaan pinnalta toiselle, ja se että erilaiset materiaalit virtaavat erilaisella nopeudella. Virtsan viskositeetti on esimer-25 kiksi noin 1 cP normaalilämpötilassa. Jos pintakerroksen tarkoituksena on kuitenkin siirtää juoksevaa ulostetta alla olevaan imukykyiseen alustaan ja saada se jäämään sinne, ovat viskositeetit usein alueella 50 - 1400 cP. Lasten ollessa kyseessä on viimeksi mainitun materiaalin 30 virtausnopeus ulostamisen tapahtuessa usein noin 15 ml/s , ja määrä noin 90 ml/ulostuskerta. Jo tämän keksinnön mu kaisia pintakerroksia on toisaalta määrä käyttää sellaisina kertakäyttöisinä imukykyisinä tuotteina kuin terveyssiteinä, jolloin kuukautisveri on pääasiallinen absorboitava 35 neste, ovat viskositeetit noin 5 - 50 cP tavallisia. Kuu- 14 95001 kautisveren virtausnopeus on usein noin 3 ml/s, ja pur-kaustilavuudet ovat noin 5 ml kerralla.

Kun makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytettyjä, revitettyjä muovikankaita, jotka ovat edellä maini-5 tun Radelin et ai. patentin kuviossa 6C yleisesti kuvattua tyyppiä, käytetään vauvanvaipan pintakerroksena, on havaittu, että vuotaminen vaipan reunoista voidaan suurin piirtein kokonaan välttää tyypillisissä lasten virtsausti-lanteissa. Edellä mainittua tyyppiä olevan esimerkkipinta-10 kerroksen avoin pinta-ala, joka saatiin aikaan poikkileikkaukseltaan makroskooppisilla kapillaareilla, oli kaikkiaan noin 35 % kankaan ihoa vasten olevasta pinnasta, ja kullakin mainitulla poikkileikkaukseltaan makroskooppisella kapillaarilla oli kuusikulmion muotoinen poikkileik-15 kaus, jonka suurin poikkileikkausläpimitta oli noin 0,8 mm.

Vaikka vaipoilla, joissa käytetään mainitun kaltaisia pintakerroksia, on kyky käsitellä tällaisia äkillisiä virtaustilanteita, jää käyttäjän ihoon silti staattista 20 kosteutta poistettaessa vaippa käyttäjän iholta. Kuten aiemmin mainittiin, uskotaan, ettei käyttäjän iholla oleva kosteus johdu alla olevan kostean imukykyisen ytimen aiheuttamasta uudelleenkostumisesta, vaan ennemminkin siitä, että käyttäjän iholla on suurempi kapillaari-imukyky kuin . 25 makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyssä muovikan- kaassa olevilla paljon suuremmilla, poikkileikkaukseltaan makroskooppisilla kapillaareilla, joiden kapillaarinen imukyky on suhteellisen pieni. Uskotaan, että ihon suurempi kapillaari-imukyky estää kankaassa olevia poikkileik-30 kaukseltaan makroskooppisia kapillaareja poistamasta tätä kosteutta käyttäjän iholta vuodon tapahduttua.

Kuvio 2 esittää tämän keksinnön mukaisen makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyn, rei'itetyn muo-vikankaan 20 erästä edullista suoritusmuotoa. Kangas 20 35 soveltuu erityisen hyvin lähtömateriaaliksi kuviossa 1 esitetyn kaltaisen kertakäyttövaipan pintakerrokselle 2.

1S 95001

Makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyssä, rei'itetyssä muovikankaassa 20 on lukuisia sylinterimäi-siä kapillaareja 21 ja 31, jotka ovat ylhäältä päin katsottuina poikkileikkaukseltaan makroskooppisia, ts. ne 5 ovat normaalinäköisen ihmisen paljain silmin erotettavissa katsottuina kohtisuorasti korkeintaan 30 cm:n etäisyydeltä. Kuten kuviosta 2 on nähtävissä, makroskooppiset kapillaarit 21 ovat yleisesti suurempia kuin makroskooppiset kapillaarit 31. Tämä kokoero ei ole tämän keksinnön kan-10 naita välttämätöntä, vaan se näkyy kuvassa vain sen osoittamiseksi, ettei kaikkien makroskooppisten kapillaarien tarvitse olla samankokoisia kankaan 20 koko pinnan alueella. On kuitenkin tiedossa, että tilanteissa, joissa pinnalle todennäköisesti tulee erilaisia juoksevia aineita, 15 saattavat poikkileikkaukseltaan erikokoiset makroskooppiset kapillaarit olla edullisia.

Kyseessä olevan makroskooppisen kapillaarin tulisi yleisesti olla niin suuri, että pääasiallinen kuljettava voima, joka siirtää dynaamisesti pinnalle tulleet nesteet 20 kankaan 20 ensimmäiseltä pinnalta 1 5 toiselle pinnalle 16, johtuu nesteen dynaamisesta ja gravitaation aiheuttamasta paineesta eikä kapillaarin geometrian aikaansaamasta kapillaari-imusta.

Kuten kuviosta 2 voidaan nähdä, kukin poikkileik-. 25 kaukseltaan makroskooppinen kapillaari 21 alkaa aukkona 23 kankaan ensimmäisessä pinnassa 15. Kukin aukko 23 saatetaan virtausyhteyteen kankaan toisessa pinnassa 16 olevan toisen aukon 25 kanssa kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvän sivuseinämän 24 avulla. Tämä järjestely on sama 30 kussakin poikkileikkaukseltaan makroskooppisessa kapillaarissa 3 1, joka alkaa kankaan ensimmäisessä pinnassa 15 olevana aukkona 33 ja on yhdistetty kankaan kolmannessa pinnassa 116 olevaan aukkoon 35 kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvällä sivuseinämällä 32.

35 Kuten aiemmin on mainittu, poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien 21 ja 31 tehtävänä on hoi- 16 95001 taa äkilliset virtaustilanteet, ts. kankaan ylimmälle pinnalle 15 nopeasti tulevat nesteet siirtyvät suurempien kapillaarien 21 ja 31 kautta kankaan alla olevaan imuky-kyiseen alustaan ilman, että tapahtuu oleellista vuotoa 5 imukykyisen siteen, johon pintakerros on kiinnitetty, reunoista. Kankaan 20 ensimmäisessä pinnassa 15 olevat pienemmät kapillaarit 41 ovat sitä vastoin poikkileikkaukseltaan niin pieniä, etteivät ne mainittavasti toimi äkillisissä virtaustilanteissa nopeasti pintaan tulleen nesteen 10 siirtämiseksi merkittävinä määrinä suoraan kankaan alla olevaan absorboivaan alustaan. Kapillaarit 41, jotka alkavat kankaan pinnassa 15 olevina suhteellisen pieninä aukkoina 43, jatkuvat suhteellisen lyhyen matkan kankaan 20 toista pintaa 15 ja kolmatta pintaa 116 kohden, ts. 15 kukin kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvä sivusei-nämä 42 saattaa olla kokonaispituudeltaan, joka on mitattu kapillaarin pituusakselin suunnassa, vain hieman isompi kuin alkuperäinen tasomainen muovisulatekalvo, josta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty kangas 20 muo-20 dostetaan. Kuten kuviosta 2 on nähtävissä, kapillaarien 41 sivuseinämät 42 päättyvät muodostaen kankaan 20 neljännessä pinnassa 216 olevat aukot 45.

Kuten alan ammattimiehet ymmärtävät, ovat kankaan 20 ensimmäinen pinta 15 ja toinen pinta 16 edullisesti 25 niin etäällä toisistaan, että estetään käyttäjän ihon ja kankaan alla olevan imukykyisen alustan välinen kosketus silloinkin, kun kankaaseen 20 kohdistuu puristuskuormituk-sia, joiden suuruusluokka on 3,5-7 kPa. (Kokemus on osoittanut, että kankaaseen voi kohdistua suuruusluokal-30 taan tällaisia puristuskuormituksia käyttäjän ruumiin liikkeiden takia sellaisissa tilanteissa kuin istuttaessa). Samoin kuin edellä mainituissa Thompsonin ja Radelin et ai. patenteissa mainittua tyyppiä olevien muovikankai-den ollessa kyseessä on tämä kyky olla litistymättä taso-35 maiseksi toivottava myös tämän keksinnön mukaisissa kan- I? 95001 käissä, jotta estetään ihon uudelleenkostuminen imukykyi-seen alustaan jo absorboituneiden nesteiden vaikutuksesta.

Toisin kuin tähän asti tunnetut makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytetyt, rei'itetyt muovikankaat, tä-5 män keksinnön mukaisissa muovikankaissa on kuitenkin myös lukuisia paljon pienempiä kapillaareja kankaan ihoa vasten tulevassa pinnassa. On havaittu, että nämä pienet kapillaarit 41, jos ne ovat oikean kokoisia ja sopivasti sijoitettu absorboivan alustan, jolla on vielä suurempi kapil-10 laari-imukyky, lähelle, kilpailevat hyvin tehokkaasti käyttäjän ihon kanssa ihon pinnalle jääneen kosteuden poistamisesta.

Kuten alan asiantuntijat ymmärtävät, ei kapillaarien 41 tarvitse olla sylinterimäisiä, kuten kuviossa 2, 15 toimiakseen halutulla tavalla. Ne voivat olla muodoltaan joko säännöllisiä tai epäsäännöllisiä ja toimivat silti halutulla tavalla sillä edellytyksellä, että ne ovat oikealla kokoalueella ja muodoltaan ja pintakemialtaan sopivia. Jos tämän selityksen tarkoituksia varten kapillaarin 20 poikkileikkauksen muodon määräävät isoakseli, joka on sama kuin kapillaarin suurin poikkileikkausläpimitta, ja pikku-akseli, joka on sama kuin kapillaarin poikkileikkauksen pienin läpimitta mitattuna kohtisuoraan kapillaarin iso-akseliin nähden, määrää pikkuakseli normaalisti kapillaa-25 rin kapillaari-imukyvyn. Tässä suhteessa on havaittu, että kun kapillaarin pikkuakselin pituus on pienempi kuin noin 0,25 mm, kapillaari kilpailee hyvin tehokkaasti staattisessa kosketuksessa olevasta virtsasta käyttäjän ihon kanssa. Pikkuakselin pituuden ollessa noin 0,25 -30 0,51 mm tapahtuu kapillaari-imukyvyn heikkeneminen. Ihoa kuivaavien kapillaarien, kuten kapillaarin 41, pikkuakselin pituus on edullisesti korkeintaan noin 0,25 mm, kun taas poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien, kuten kapillaarien 21 ja 31, pikkuakselin pituus on edul-35 lisesti vähintään noin 0,51 mm.

18 95001

Samalla kun on yleisesti toivottavaa, että makroskooppisten kapillaarien 21 ja 31 pikkuakseli on suhteellisen suuri, jotta tarjotaan mahdollisimman suuri poikkipinta-ala nesteiden, joita tulee dynaamisesti kankaan 20 5 ylimmälle pinnalle 15, virtaukselle, määräävät pääasiassa uudelleenkostumisnäkökohdat pikkuakselin pituuden ylärajan. Tämä tarkoittaa sitä, että makroskooppisten kapillaarien, joilla pikkuakseli on hyvin pitkä, ollessa kyseessä on olemassa kasvava mahdollisuus siihen, että imu-10 kykyinen alusta ja käyttäjän iho pääsevät kosketukseen toistensa kanssa kankaan joutuessa kasvavien puristuskuor-mitusten kohteeksi. Poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien pikkuakselin pituuden yläraja valitaan siten yleensä käyttäen perusteena absorboivan alustan ja käyttä-15 jän ihon välisen kosketuksen estämistä kyseeseen tulevassa ympäristössä odotettavissa olevalla puristuskuormitusalu-eella.

Makroskooppisten kapillaarien 21 ja 31 tiheys ja etäisyys toisiinsa nähden riippuu samoin pääasiassa käy-20 tön aikana odotettavissa olevista virtausolosuhteista.

Tämän keksinnön yhteydessä on myös mahdollista muodostaa kaksitoimisia kapillaareja, joissa yhdistyvät pienempien kapillaarien ja poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien toiminnot yhdessä kapillaar.issa. Esi-25 merkkinä voisi olla tähden muotoinen kapillaari, jossa tähden kärjet toimivat pienten kapillaarien tavoin, kun taas tähden keskiosat käyttäytyvät poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien tavoin. Muita esimerkkejä tällaisista kaksitoimisista kapillaareista voisivat olla 30 lumihiutaleen muotoiset kapillaarit, "puruluun" muotoiset kapillaarit, jne.

Yleisesti on havaittu, että kankaan alla oleva kostean imukykyisen alustan ja käyttäjän ihon välisen riittävän fysikaalisen eristämisen ja uudelleenkostumisen eston 35 aikaansaamiseksi on fysikaalinen välimatka ensimmäisen ja

II

19 95001 toisen pinnan välillä, ts. kankaan 20 pintojen 15 ja 16 kohtisuora etäisyys, edullisesti vähintään noin 0,18 - 0,25 mm, edullisimmin vähintään noin 0,38 mm. Kuten kuviosta 2 havaitaan, määrää pintojen 15 ja 16 välisen etäi-5 syyden makroskooppisten kapillaarien sivuseinämien 24 kokonaispituus. Sivuseinämän pituus kapillaarin pituusakselia pitkin mitattuna on yleensä suuruusluokaltaan puolet leveimmän kapillaarin isoakselista. Tämä johtuu siitä, että jos jätetään huomiotta materiaalin oheneminen makro-10 skooppisen venytyksen aikana, muodostaa kapillaarin sivuseinämän 24 sama materiaali, joka alussa peitti aukon 23 reunustaman alueen ennen kankaan makroskooppista venytystä. Edellä mainitun perusteella ymmärretään, että makroskooppisten kapillaarien, joilla on lyhyemmät iso- ja pik-15 kuakselit, esimerkiksi kapillaarien 31, kohdalla asettuu kolmas pinta 116 tasoon, joka on yhdensuuntainen pintojen 15 ja 16 kanssa ja niiden välissä. Sama pätee myös paljon pienempiin kapillaareihin 41, jotka muodostavat neljännen pinnan 216 tasoon, joka on yhdensuuntainen pintojen 15 ja 20 116 kanssa ja niiden välissä. Yleisesti ilmaistuna kukin kapillaariryhmä, jolla on erilainen koko ja muoto kuin muilla ryhmillä, muodostaa uuden pinnan, joka on pinnan 15 alapuolella ja sen kanssa yhdensuuntainen. Kankaassa 20 on siten niin monta välipintaa kuin siinä on eri kokoisia ja 25 muotoisia, kankaan pinnasta 15 alkavia kapillaareja.

Kuvio 2A on voimakkaasti suurennettu perspektiivi-valokuva todellisesta kangasnäytteestä 20, joka on kuviossa 2 yleisesti esitettyä tyyppiä.

Kuvio 3 esittää tämän keksinnön mukaista vaihtoeh-30 toista makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytettyä muo-·. vikangassuoritusmuotoa 730. Kuvion 3 esittämä kangas 730 on samanlainen kuitumainen kangas kuin se, jota yleisesti valaistaan ja kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 342 314 (Radel et ai., 3. elokuuta 1982) kuvion 6C yhteydessä. 35 Kangassuoritusmuodossa 730 on lukuisia aukkoja, esimerkik- 20 95001 si aukkoja 731, joista kukin muodostuu joukosta risteäviä kuitumaisia rakenneosia, joiden poikkileikkaus on yleisesti U:n muotoinen, esimerkiksi rakenneosista 701, 702, 703, 704, 705 ja 706, ja jotka liittyvät toisiinsa kankaan en-5 simmäisessä pinnassa 734. Kukin kuitumainen rakenneosa sisältää perusosan, esimerkiksi perusosan 703a, joka sijaitsee ensimmäisessä pinnassa 734. Kunkin perusosan kumpaankin reunaan on liittyneenä sivuseinämäosa, esimerkiksi sivuseinämäosat 703b. Sivuseinämäosat jatkuvat yleisesti 10 kankaan toista pintaa 735 kohti. Kuitumaisten rakenneosien risteävät sivuseinämäosat liittyvät toisiinsa kankaan ensimmäisen ja toisen pinnan välisessä tilassa, ja päättyvät suurin piirtein samassa tasossa toistensa kanssa kankaan toisessa pinnassa 735 muodostaen aukot 731'. Kuitumaisten 15 rakenneosien sivuseinämäosat voivat olla suurin piirtein kohtisuorassa rakenneosien perusosaan nähden tai ne voivat olla tietyssä kulmassa siihen nähden, jolloin kankaan toiseen pintaan 735 muodostuu aukkoja 731', jotka ovat pienempiä kuin kankaan ensimmäisessä pinnassa 734 olevat au-20 kot 731. Tässä viimeksi mainitussa tapauksessa kukin tuloksena oleva kapillaari 750, joka muodostuu kustakin toisiinsa liittyvien sivuseinämäosien muodostamasta ryhmästä, pienenee poikkileikkaukseltaan toista pintaa kohti siirryttäessä.

25 Huolimatta edellä mainituista yhtäläisyyksistä, tämän keksinnön mukainen kangas 730 eroaa edellä mainitun Radelin et ai. patenttijulkaisun kuvion 6C mukaisesta kankaasta eräässä tärkeässä suhteessa. Sen ylin pinta nimittäin sisältää lukuisia suhteellisen pieniä sylinterimäisiä 30 kapillaareja 741, jotka alkavat pinnassa 734 olevina auk-• koina 74 1, jotka ovat kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvien sivuseinämien 742 välityksellä yhteydessä kankaan kolmannessa pinnassa 736 oleviin aukkoihin 745.

Samoin kuin kuvioiden 2 ja 2A esittämät kankaat, 35 siirtää kangas 730 sille dynaamisesti tulleet nesteet 2i 95001 ylimmältä pinnalta 734 alimpaan pintaan 735 lukuisten poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien 750 kautta, jotka muodostuvat risteävistä kuitumaisista rakenneosista 701, 702, 703, 704, 705, 706 jne. Pienemmät 5 kapillaarit 741 ovat puolestaan saman kokoisia kuin kuvioiden 2 ja 2A mukaisen kankaan pienemmät kapillaarit 41. Ne pystyvät siten tehokkaasti kilpailemaan kankaan pinnan 734 kanssa kosketuksessa olevien kohteiden pinnalle jäävästä kosteudesta ja siirtämään tällaisen kosteuden kan-10 kaan pintaa 736 ja sen alla olevaa imukykyistä alustaa kohden kapillaarivoimien vaikutuksesta.

Erästä tällaista edullista menetelmää tämän keksinnön mukaisen makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyn, rei'itetyn muovikankaan valmistamiseksi kuvataan 15 yksinkertaistetussa muodossa kaavamaisesti kuviossa 4. Edullinen menetelmä alkaa siitä, että suulakepuristetaan sulaa muovia 400 tavanomaisesta suulakepuristimesta 401 kolmiulotteiselle muotoilurakenteelle, joka on valmistettu tavalla, jota kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 342 314 20 (Radel et ai., 3. elokuuta 1982).

Kolmiulotteinen muotoilurakenne 405 kulkee läpi ensimmäisen paine-erovyöhykkeen, joka edullisesti koostuu paikallaan olevasta alipainekammiosta 410. Alipainekammiossa 410 vallitseva alipaine saa kuumennetun sulan muo-25 vin 400 asettumaan kolmiulotteisesti muotoilurakenteen 405 pinnan mukaisesti ja rei'ittää sen jälkeen siten muodostuneet poikkileikkaukseltaan makroskooppiset kapillaarit.

Ohjauskappale 415 estää sulaa muovia sekoittumasta nopeasti liikkuvan ilman vaikutuksesta, jota imetään ali-30 painekammioon 410, kun polymeerisulaan 400 tulee aukko. Sen varmistamiseksi, että vakuumilla aikaansaatu makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muoto säilyy kankaassa, kankaan lämpötilaa alennetaan nopeasti kankaan ollessa vielä muodostusalipaineen alaisena esimerkiksi 35 kylmällä vedellä, jota suihkutetaan pienellä, esimerkiksi 22 95001 alle noin 340 kPa:n, paineella. Tämä tehdään edullisesti pienipaineisella suihkutussuuttimella 425, jolla yhdessä ohjauskappaleen 420 kanssa muodostetaan pieni jäähdytys-vesilammikko, joka imetään alipainekammion 410 loppupäähän 5 painovoiman ja kammiossa vallitsevan alipaineen vaikutuksesta. Kankaan lämpötilan alentaminen, ennen kuin se ylittää alipainekammion jättöreunan 410, auttaa estämään kankaan vetäytymistä takaisin ja sitä seuraavaa paksuuden pienentämistä ja kankaaseen tehtyjen aukkojen sulkeutumis-10 ta. Vaikka vesiavusteinen jäähdytys ei yleensä ole välttämätöntä nopeuden ollessa pienempi kuin noin 15 m/min, tekee tämä vesiavusteinen jäähdytys mahdolliseksi prosessin toimimisen paljon suuremmilla nopeuksilla ilman haittavaikutuksia .

15 Kun kuviossa 4 yleisesti kuvatun menetelmän vesi avusteinen jäähdytysvaihe on saatettu loppuun, makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetyllä muovikankaalla on, yhtä ja jäljempänä kuvattavaa poikkeusta lukuun ottamatta, kolmiulotteinen muoto, joka yleisesti vastaa muotoilura-20 kenteen 405 joka esitetään voimakkaasti suurennettuna kuviossa 5, muotoa. Kankaan 730 pinnassa 735 olevat aukot 731’, jotka vastaavat muotoilurakenteessa 405 olevia aukkoja 831, on tähän mennessä jo muodostettu vakuumikammion 410 avulla. Jos läsnä on suuria aukkoja 731' ja muotoilu-25 rakenteessa 405 olevat aukot 841 ovat suhteellisen pieniä, ei alipainekammion 410 aikaansaama imu normaalisti riitä tekemään reikää muovikankaan niihin osiin, jotka ovat muo-toilurakenteen aukkojen 841 kohdalla. Makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas ei siten tässä 30 vaiheessa sisällä pienempiä kapillaareja 741.

·. Siksi kangas pidetään muotoilurakenteella 405 ai nakin siihen asti, että se saavuttaa toisen alipainekammion 430, jonka alku- ja loppureunojen kohdalla ovat oh-jauskappaleet 435 ja vastaavasti 440. Ohjauskappaleiden 35 435 ja 440 välissä on suuripaineinen, ts. yleensä noin 23 95001 2800 - 8300 kPa:n paineen muodostava, vesisuihkusuutin 445, joka ulottuu kankaan leveyden tai ainakin pienillä rei'illä varustettavaksi tarkoitetun kankaan osan yli. Vesisuihkun paljon suuremman paineen takia, varsinkin ver-5 rattaessa sitä alipainekammion 410 kankaaseen kohdistamiin voimiin, kangas asettuu ja rei'ittyy täydellisesti muotoi-lurakenteen mukaisesti. Täten saadaan aikaan täysin rei'ittyneet kapillaarit niihin kankaan 730 osiin, jotka ovat muotoilurakenteessa 405 olevien reikien 841 kohdalla. 10 Jos jätetään huomiotta kalvon paksuuden vaikutuk set, muotoilurakenteessa 405 olevat suurin piirtein kaikki aukot, ts. makroskooppiset aukot 831 ja pienemmät reiät 841, muodostavat vastaavat samankokoiset ja -muotoiset kapillaarit tuloksena olevaan, makroskooppisesti kolmiulot-15 teiseksi venytettyyn, rei'itettyyn muovikankaaseen 730.

Vesi, jota käytetään pienten kapillaarien 741 muodostamiseen muovikankaaseen, kerätään edullisesti alipainekammion 430 sisälle ja kierrätetään sopivan erotuslait-teen (ei kuviossa) avulla suurpainepumppuun, joka syöttää 20 veden takaisin paineistettuna suuttimeen 445.

Saatu makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty muovikangas 730 poistetaan sitten muotoilurakenteen 405 pinnalta syöttämällä se kannatintelan 455 yli, minkä jälkeen se voidaan johtaa jatkokäsittelytoimenpiteisiin (ei 25 kuvassa) tai soveltuvalle kelauslaitteelle (ei kuvassa).

Kuviot 6 ja 7 ovat ylhäältä päin otettuja, todelliseen kokoon nähden moninkertaisiksi suurennettuja valokuvia tämän keksinnön mukaisesta vaihtoehtoisesta kankaasta 1010, jossa on pienikokoisten ylöspäin suuntautuvien, 30 rei'itettyjen kapillaarien 1011 muodostama kuvio, jossa • kapillaarit päättyvät silkkimäisen tuntuisiin päihin.

Koska kankaan koko pinnalle tehdään hienojakoinen rei'itys ensimmäisellä muotoilurakenteella ennen makroskooppista venytystä ja suurten aukkojen muodostamista vastakkaiseen 35 suuntaan toisella muotoilurakenteella, on näitä pieniä 24 95001 kapillaareja 1011 sekä kalvon niillä alueilla, joihin ei ole tehty syvennyksiä, että poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien 1012 sivuseinämillä. Pienten kapillaarien 1011 kankaalle antaman tunnun vuoksi, kangasta 5 1010 pidetään normaalisti hyvin soveltuvana pitkäaikaiseen ihokosketukseen. Poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien 1012 ja pienempien kapillaarien 1011 poikkileikkauksien suuren kokoeron takia on kuvioissa 6 ja 7 olevilla kalvoilla lisäksi etuna erinomainen nesteen kä-10 sittely- ja ihon kuivaamiskyky, ts. kankaan käyttäjää vasten olevalle pinnalle tulevat suuret nestetilavuudet siirtyvät nopeasti kankaan vastakkaiseen pintaan ja sen alla olevaan imukykyiseen alustaan kapillaarien 1012 suhteellisen suuren poikkileikkauksen ansiosta, kun taas ihonkuivu-15 misedut saavutetaan pienillä kapillaareilla 1011, joita on syvennyksettömillä alueilla, jotka ovat normaalikäytössä käyttäjän ihoa vasten. Lisäksi uskotaan, että pieniin ka-pillaareihin 1011 liittyvät kohoumat toimivat ohjauskappa-leverkostona voimakkaiden virtausten yhteydessä, ts. käyt-20 täjää vasten olevalle pinnalle tulevat suuret nestemäärät saatetaan virtaamaan moneen eri suuntaan ennen absorboivan rakenteen reunan saavuttamista, jolloin todennäköisyys kasvaa, että neste joutuu yhteen tai useampaan poikkileikkaukseltaan makroskooppiseen kapillaariin 1012 ennen ehti-. 25 mistään absorboivan rakenteen reunalle.

Kuvioiden 6 ja 7 esittämä makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty, revitetty muovikangas muodostettiin 0,025 mm:n paksuisesta polyeteenistä, joka ensin revitettiin hienojakoisella verkkovirralla, joka koostui 30 0,094 mm:n paksuisista monofilamenttilangoista, joiden * lukumäärä oli 120 tuumaa kohden kumpaankin suuntaan (mesh- luku 120). Pienillä rei'illä varustettu kangas siirrettiin sitten nurinpäin makroskooppiselle muotoilurakenteel-le, jonka kokonaispaksuus oli 0,41 mm ja jossa oli suurin 35 piirtein pyöreistä aukoista, joista kunkin suurin halkai- 25 95001 sija oli noin 0,66 mm, muodostettu säännöllinen kuvio, jossa aukkojen etäisyys toisistaan oli noin 1,7 mm aukkojen keskipisteistä mitattuna. Kangas muodostettiin käyttämällä kaksivaiheista muodostusmenetelmää, joka toteutet-5 tiin käyttämällä 6900 kPa:n painetta ja virtausnopeutta 15 1/min senttimetriä kohden kankaan leveyttä ensimmäisessä suuripaineisessa nestesuuttimessa ja 3450 kPa:n painetta ja veden virtausnopeutta 12 1/min senttimetriä kohden kankaan leveyttä toisessa suuripaineisessa nestesuuttimes-10 sa. Kummassakin alipainekammiossa vallitsi 51 mmHg:n paine. Saadun kankaan 1010 kokonaispaksuus oli noin 0,51 mm kuormittamattomana mitattuna, ja se oli pehmeän ja miellyttävän tuntuista, erityisesti syvennyksettömiltä alueilta, jotka ovat muotoilukappaleen reiättömiä alueita vas-15 taavia.

Niitä nimenomaisia olosuhteita, joissa makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty kangas 1010 valmistettiin, ja käytettyä laitetta kuvataan tarkemmin seuraa-vassa esimerkissä 1.

20 Esimerkki 1

Kuvioiden 6 ja 7 esittämä makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty, rei'itetty muovikangas 1010 valmistettiin kaksivaiheisesti. Lähtöainekangas oli 0,025 mm: n paksuista LD-polyeteeniä (Consolidated Thermoplas-25 ties, # 24765, Harrington, Delaware 19952). Tämä kangas johdettiin ohuesta langasta tehdylle muotoilurakenteelle nopeudella 150 m/min, ja siihen suunnattiin suuripaineinen vesisuihku. Veden lämpötila oli 74 °C, veden paine noin 6900 kPa ja virtausnopeus noin 15 l/(min*cm) koneen poik-30 kisuuntaan mitattua kankaan leveyttä. Ensimmäinen muotoi-• lurakenne oli langasta kudottu 120 meshin seula, jossa lankojen paksuus oli 0,094 mm (Cambridge Wire Cloth Co., Cambridge, Maryland 21613). Tässä ensimmäisessä vaiheessa saatiin kangas, joka sisälsi lukuisia pieniä kapillaareja 35 1011, joiden läpimitta oli noin 0,1 mm ja tiheys 120 kpl 26 95001 tuumaa kohden kumpaankin suuntaan (noin 47/cm). Tämä pienillä rei'illä varustettu kangas käärittiin sitten vas-taanottotelalle. Toinen vaihe toteutettiin kiinnittämällä pala edellä mainittua pienireikäistä kangasta (15 x 30 cm) 5 erilaiselle muotoilurakenteelle. Tämä muotoilurakenne sisälsi aukkoja, joiden läpimitta oli noin 0,66 mm, keskipisteiden välinen etäisyys 1,7 mm ja keskipisteitä yhdistävien suorien välinen kulma 60°. Pienireikäinen kangas asetettiin nurinpäin (pienet kapillaarit toista suuripai-10 neista nestesuutinta kohden) viimeksi mainitulle muotoilu-kappaleelle, ja siihen suunnattiin toinen suuripainei-nen vesisuihku kankaan liikkumisnopeuden ollessa noin 150 m/min. Veden lämpötila oli 68 °C, veden paine noin 3450 kPa ja virtausnopeus noin 12 l/(min-cm) kankaan le-15 veyttä koneen poikkisuunnassa. Saatu makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty, rei'itetty kangas, joka esitetään voimakkaasti suurennettuna kuvioissa 6 ja 7, sisälsi pieniä soikion muotoisia kapillaareja, joiden isoakseli oli noin 0,1 mm, ja poikkileikkaukseltaan makroskooppisia, 20 soikion muotoisia kapillaareja, joiden isoakseli oli noin 0,6 mm. Venytetyn kankaan kokonaispaksuus kuormittamattomana oli noin 0,38 mm.

Edellä olevasta kuvauksesta käy ilmi, että tämän keksinnön mukaisilla kankailla on kyky toimia äkillisissä . 25 virtaustilanteissa ja estää uudelleenkoostuminen, mikä on saavutettavissa myös edellä mainituissa Thompsonin ja Ra-delin et ai. patenteissa kuvattua tyyppiä olevilla makroskooppisesti kolmiulotteisiksi venytetyillä muovikankail-la. Tämän keksinnön mukaisilla kankailla voidaan, toisin 30 kuin tähän asti tunnetuilla kankailla, kuitenkin saada . aikaan myös ennalta määrätty kapillaarinen imupaine, joka on aiemmin ollut saavutettavissa vain sattumanvaraisesti kuitukankailla, jos niilläkään. Toisin kuin tähän asti tunnettujen kuitukankaiden, joilla on valmistusmenetel-35 miensä takia sattumanvarainen huokosrakenne, ollessa ky- li 27 95001 seessä voidaan tämän keksinnön mukaisten muovikankaiden käyttäytymistä äkillisissä virtaustilanteissa ja niiden kapillaari-imuominaisuuksia lisäksi säätää tarkasti ja toistettavasta, ja näitä ominaisuuksia voidaan säätää ha-5 luttuun suuntaan valitsemalla huolellisesti poikkileikkaukseltaan makroskooppisten ja pienten kapillaarien koko, muoto ja määrä. Tämän keksinnön mukaisista kankaista voidaan lisäksi tehdä hyvin miellyttävän tuntuisia ja näköisiä. Alan ammattimiehille lienee lisäksi selvää se, että 10 tätä keksintöä voidaan käyttää hyväksi erityisen edullisesti tilanteissa, joissa käyttäjä toivoo hyvin spesifisiä nesteensiirto-ominaisuuksia eivätkä nämä nimenomaiset ominaisuudet satu olemaan sopusoinnussa tavanomaisten tähän asti tunnettujen kankaiden luontaisten ominaisuuksien 15 kanssa.

Vaikka tätä keksintöä on kuvattu kertakäyttöisen imukykyisen siteen pintakerroksen yhteydessä, on luonnollisesti selvää, että tätä keksintöä voidaan käyttää hyödyksi monissa muissa ympäristöissä, joissa halutaan sää-20 deltyä nesteen läpäisevyyttä ja/tai läpäisemättömyyttä.

Alan asiantuntijoille lienee ilmeistä, että keksintöön voidaan tehdä erilaisia muutoksia ja muunnoksia poikkeamatta sen hengestä ja piiristä, ja liitteenä olevien patenttivaatimusten tarkoituksena on kattaa kaikki tällai-25 set keksinnön piiriin kuuluvat muunnokset.

Claims (18)

28 95001

1. Makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty, nestettä käsittelevä muovikangas (20, 730, 1010), t u n -5 n e t t u siitä, että sillä on ensimmäinen ja toinen pinta (15, 16, 116, 734, 735), jotka sijaitsevat suurin piirtein yhdensuuntaisissa tasoissa, jotka ovat kaukana toisistaan, että kangas (20, 730) sisältää lukuisia poikkileikkaukseltaan makroskooppisia nestettä käsitteleviä ka-10 pillaareja (21, 31, 750, 1011) nesteiden, joita tulee dynaamisesti kankaan (20, 730) ensimmäiselle pinnalle (15, 734), siirtämiseksi nopeasti kankaan (20, 730) toiseen pintaan (16, 116, 735) käyttämällä hyväksi nesteen dynaamista ja gravitaatioon perustuvaa painetta pääasiallisena 15 kuljetettavana voimana, joista poikkileikkaukseltaan makroskooppisista kapillaareista (21, 31, 750) kukin alkaa kankaan ensimmäisessä pinnassa (15, 734) olevana aukkona (23, 33, 731) ja kullakin on kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvä sivuseinämä (24, 32, 703b), joka jatkuu 20 kankaan toisen pinnan suuntaan ja päättyy muodostaen kankaan (20, 730) toisessa pinnassa (16, 116, 735) olevan ainakin yhden aukon (25, 35, 731), jolloin suurin osa dynaamisesti tulevasta nesteestä siirtyy kankaan (20, 730) ensimmäiseltä pinnalta (15, 734) toiseen pintaan (16, 116, 25 735) poikkileikkaukseltaan makroskooppisten kapillaarien (21, 31, 750) kautta, että kankaan (20, 730) ensimmäisessä pinnassa (15, 734), josta poikkileikkaukseltaan makroskooppiset kapillaarit (21, 31, 750) alkavat, on lisäksi lukuisia nestettä käsitteleviä kapillaareja (41, 741, 30 1012), jotka ovat poikkileikkaukseltaan oleellisesti pie- . nempiä kuin poikkileikkaukseltaan makroskooppiset nestettä käsittelevät kapillaarit (21, 31, 750) ja joilla pienemmillä nestettä käsittelevillä kapillaareilla (41, 741) on riittävästi kapillaari-imukykyä kankaan (20, 730) ensim- 35 maisen pinnan (15, 734) kanssa kosketuksessa olevien koh- 29 95001 teiden pinnalla olevan staattisen nesteen siirtämiseksi yleisesti kankaan (20, 30) toista pintaa (16, 116, 735) kohden kapillaarivoimien vaikutuksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kangas, t u n -5 n e t t u siitä, että oleellisesti yhdensuuntaiset tasot ovat ainakin 0,178 mm:n päässä toisistaan, ja että kunkin poikkileikkaukseltaan makroskooppisen kapillaarin (21, 31, 750) määrittelee isoakseli, joka on sama kuin kapillaarin poikkileikkauksen suurin läpimitta, ja pikkuakseli, joka 10 on sama kuin kapillaarin poikkileikkauksen pienin läpimitta mitattuna kohtisuoraan kapillaarin isoakselia vastaan, ja että pikkuakselin pituus on vähintään 0,71 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kangas, tunnettu siitä, että poikkileikkaukseltaan pie- 15 nemmät kapillaarit (41, 741, 1012) alkavat kankaan (20, 730. ensimmäisessä pinnassa (15, 734) olevana aukkona ja niillä on kankaan muihin osiin saumattomasti liittyvä si-vuseinämä, joka ulottuu päinvastaiseen suuntaan kuin kankaan toista pintaa (16, 116, 735) kohti ja päättyy muodos- 20 taen vähintään yhden aukon, joka ei ole kankaan ensimmäisen ja toisen pinnan välissä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kangas, tunnettu siitä, että kankaan (20, 730) kolmannessa pinnassa olevat aukot muodostavat tulivuorta muistuttavia • 25 kärkiä, jotka ovat pehmeän ja silkkimäisen tuntuisia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kangas, tunnettu siitä, että kankaan (20, 730) ensimmäisen (15, 734) ja toisen pinnan (16, 116, 735) välinen kohtisuora etäisyys on vähintään noin 0,38 mm.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kan- • gas, tunnettu siitä, että kunkin pienemmän kapillaarin (41, 741, 1012) poikkileikkauksen muodon määräävät isoakseli, joka on sama kuin kapillaarin poikkileikkauksen suurin läpimitta, ja pikkuakseli, joka on sama kuin kapil- 35 laarin poikkileikkauksen pienin läpimitta mitattuna kohti- 30 95001 suoraan kapillaarin isoakselia vastaan, ja että pikkuakse-lin pituus on korkeintaan noin 0,5 mm, edullisesti alle 0,25 mm.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 5 kangas, tunnettu siitä, että poikkileikkaukseltaan makroskooppiset kapillaarit ovat epäsäännöllisen muotoisia.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kangas, tunnettu siitä, että pienempien kapillaa- 10 rien poikkileikkaus on epäsäännöllinen.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kangas, tunnettu siitä, että poikkileikkaukseltaan makroskooppisilla kapillaareilla on keskenään erilainen poikkileikkauspinta-ala.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kangas, tunnettu siitä, että pienemmillä kapillaareilla on keskenään erilainen poikkileikkauspinta-ala.

11. Imukykyinen side, tunnettu siitä, että se sisältää imukykyisen rakenneosan (3), jonka päälle on 20 kiinnitetty käyttäjää vasten tuleva pintakerros, joka koostuu jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaisesta makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetystä nestettä käsittelevästä muovikankaasta (20, 30, 1010).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen imukykyinen 25 side, tunnettu siitä, että imukykyisillä rakenneosilla on suurempi kapillaari-imukyky kuin pintakerroksen pienemmillä kapillaareilla, jolloin staattinen neste imeytyy pienempien kapillaarien läpi ja imukykyiseen rakenneosaan.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen imukykyinen side, tunnettu siitä, että se sisältää kosteutta läpäisemättömän taustakerroksen (4), joka on kiinnitetty imukykyisen rakenneosan (3) siihen pintaan, joka on pintakerroksen (2) vastapuolella. 3X 95001

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen makroskooppisesti kolmiulotteiseksi venytetty nestettä käsittelevä muovikangas, tunnettu siitä, että lukuista nestettä käsittelevät kapillaarit ovat kaksitoimisia, jolloin 5 niissä on poikkileikkaukseltaan makroskooppinen osa nesteiden, joita tulee dynaamisesti kankaan ensimmäiselle pinnalle, siirtämiseksi nopeasti kankaan toiseen pintaan käyttämällä hyväksi nesteen dynaamista ja gravitaatioon perustuvaa painetta pääasiallisena kuljettavana voimana, 10 ja että kukin kaksitoiminen kapillaari käsittää myös vähintään yhden osan, jolla on oleellisesti pienempi poikkileikkaus kuin poikkileikkaukseltaan makroskooppisella osalla.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kangas, t u n -15 n e t t u siitä, että kaksitoimisten kapillaarien poikkileikkaus on tähden muotoinen.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kangas, tunnettu siitä, että kaksitoimisten kapillaarien poikkileikkaus on lumihiutaleen muotoinen.

17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kangas, tun nettu siitä, että kaksitoimisten kapillaarien poikkileikkaus on "puruluun" muotoinen.

18. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kangas, tunnettu siitä, että tähden kärjet muodostavat poikki-25 leikkaukseltaan pienemmän osan nestettä käsittelevästä kapillaarista. 32 95001