RU2192834C2 - Гетерогенный поглощающий материал для абсорбирующих изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к изделиям личной гигиены. Поглощающий материал для изделий личной гигиены содержит слоистую структуру, по крайней мере, из одного слоя с относительно высокой проницаемостью на верхней стороне по отношению к пользователю. Содержит по крайней мере, один слой с относительно низкой проницаемостью, где структура имеет капиллярное поверхностное натяжение в диапазоне между примерно 1 и 5 см с разностью капиллярного поверхностного натяжения сверху донизу, при этом разность между верхом и низом составляет, по крайней мере, примерно 1 см. Поглощающий материал имеет слой с высокой проницаемостью, по крайней мере, 1000 Д. Материал имеет слой, а проницаемость меньшую чем 1000 Д. Поглощающий материал имеет слой с высокой проницаемостью, по крайней мере, на 250 Д большую, чем слой с низкой проницаемостью. Слоистая структура имеет значения оттока для первого поступления не более 30 мл для 100 мл выделения, поступающего со скоростью 20 мл/с. Поглощающий материал позволяет удерживать выделения организма и быть пригодным для использования в изделиях личной гигиены, подобных подгузникам, изолирующей одежде, абсорбирующему нижнему белью, изделиям для взрослых, страдающих недержанием, изделиям для гигиены женщин и тому подобное. 4 с. и 20 з.п. ф-лы., 5 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к изделиям, содержащим абсорбенты, в частности структуры с абсорбентами, которые являются пригодными для использования в изделиях личной гигиены, таких как одноразовые подгузники, изделия для страдающих недержанием, изолирующая одежда для детей или гигиенические прокладки. Более конкретно настоящее изобретение относится к абсорбирующим изделиям, которые содержат часть, сконструированную для быстрого приема жидкости, кратковременного распределения жидкости и последующего выхода многократно поступающих порций жидкости в другую часть изделия.

Изделия личной гигиены представляют собой содержащие абсорбент изделия, включая подгузники, изолирующую одежду, изделия для гигиены женщин, такие как гигиенические прокладки, устройства для страдающих недержанием и тому подобное. Эти изделия сконструированы для поглощения и удержания телесных выделений и, как правило, представляют собой одноразовые или заменяемые изделия, которые выбрасываются после относительно короткого периода использования (как правило, в течение нескольких часов) и не предназначаются для стирки и повторного использования. Такие изделия, как правило, размещают рядом с телом пользователя или поблизости от него для поглощения или удержания различных выделений из тела. Все эти изделия, как правило, включают проницаемую для жидкости прокладку или покрытие на стороне, прилегающей к телу, непроницаемое для жидкости наружное покрытие или внешний слой и абсорбирующую структуру, расположенную между прилегающей к телу прокладкой и наружным покрытием. Содержащая абсорбент структура может включать поглощающий слой, следующий за прилегающей к телу прокладкой и обеспечивающий сообщение жидкости с прилегающей к телу прокладкой, и содержащая абсорбент - наполнитель, часто формируемый из различных смесей вспушенных волокон целлюлозы и гелеобразных частиц абсорбента, следующий за поглощающим слоем и обеспечивающий сообщение жидкости с поглощающим слоем.

Желательно, чтобы абсорбирующие изделия для личной гигиены проявляли низкую протечку из изделия и чувство сухости для пользователя. Как обнаружено, мочеиспускание может осуществляться со скоростями вплоть до 15-20 мл/с и со скоростями вплоть до 280 см/с, и что содержащее абсорбент изделие, такое как подгузник, может давать протечку в областях, прилегающих к бедрам, или в передней или задней широких областях. Неспособность содержащего абсорбент изделия к быстрому впитыванию жидкости может также приводить к избыточному накоплению жидкости на прилегающей к телу поверхности внутренней прокладки до того, как жидкость впитается абсорбирующей структурой. Такая скопившаяся жидкость может смачивать кожу пользователя и может протекать через боковые, передние или задние щели в содержащем абсорбент изделии, вызывая дискомфорт, возможные проблемы с заболеваниями кожи, а также пачкать верхнюю одежду или постельное белье пользователя.

Протечки и накопления могут вызываться множеством недостатков в работе или конструкции изделия, или отдельных материалов внутри изделия. Одна из причин таких проблем представляет собой недостаточную скорость впитывания жидкости с содержащим абсорбент внутреннем слое, который функционирует, поглощая и удерживая телесные выделения. Следовательно, скорость впитывания жидкости данным содержащим абсорбент изделием и, в частности, прилегающей к телу прокладкой и поглощающими материалами, используемыми в абсорбирующем изделии, должно хотя бы в принципе быть равным или превосходить скорости поступления жидкости в содержащее абсорбент изделие. Недостаточная скорость впитывания становится еще более вредной для рабочих характеристик изделия при втором, третьем или четвертом поступлениях жидкости. Кроме того, протечка может осуществляться из-за плохого прилегания мокрого изделия, что приводит к тому, что когда множество поступлений скапливаются в области, где поступает жидкость, они вызывают прогиб и провисание влажной, тяжелой структуры удерживающего материала.

Для уменьшения или устранения протечек из содержащих абсорбенты изделий для личной гигиены предпринимались различные подходы. Например, в такие содержащие абсорбент изделия включались физические барьеры, такие как эластичные вырезы для бедер и эластичные удерживающие крылышки. Количество и конфигурация материала абсорбента в зоне структуры абсорбента, в которой, как правило, происходят выделения жидкости (иногда упоминается как зона, где поступает жидкость), также модифицировались.

Другие подходы для улучшения общего впитывания жидкости изделиями, содержащими абсорбенты, сосредотачивались на прилегающей к телу прокладке и ее способности быстро пропускать жидкость к содержащей абсорбент структуре изделия, содержащего абсорбент. Нетканые материалы, включая нетканые кардовые материалы и нетканые материалы, полученные из расплава, широко используются в качестве прилегающих к телу прокладок. Такие нетканые материалы, как правило, должны быть достаточно открытыми и/или пористыми, чтобы давать возможность жидкости быстро проходить через них, при этом также функционируя для поддержания кожи пользователя на удалении от смоченного абсорбента, лежащего под прокладкой. Попытки улучшить впитывание жидкости материалами прокладки включают, например, проделывание отверстий в материале прокладки, обработку волокон, образующих материал прокладки, поверхностно-активными веществами для увеличения смачиваемости прокладки, и изменение времени действия таких поверхностно-активных веществ.

Еще один подход представляет собой введение одного или нескольких дополнительных слоев материала, как правило, между прилегающей к телу прокладкой и внутренним слоем абсорбента, для улучшения рабочих характеристик впитывания жидкости абсорбирующим изделием и для обеспечения разделения между внутренним слоем абсорбента и внутренней прокладкой, прилегающей к коже пользователя. Один из таких дополнительных слоев, как правило, упоминаемый как поглощающий слой, может быть соответствующим образом сформирован из толстых, пухлых нетканых материалов. Поглощающие слои, в частности, волокнистые структуры с высокий шероховатостью, высоким объемом, устойчивые к сжатию, обеспечивают функцию кратковременного удержания или абсорбции для жидкости, еще не поглощенной внутренним слоем абсорбента, который имеет тенденцию уменьшить обратный поток или обратное выделение жидкости из внутреннего слоя абсорбента в прокладку.

Несмотря на эти усовершенствования, существует потребность в дальнейшем усовершенствовании рабочих характеристик поглощения жидкости для материалов прокладок, используемых в содержащих абсорбент изделиях. В частности, существует потребность в материалах прокладок, которые могут быстро впитывать, а затем контролировать распространение поступившей порции жидкости в лежащие под ними слои. Усовершенствованное действие является критичным для конструирования абсорбирующих изделий, узких в области промежности, которые используют меньше удерживающего материала в области, где поступает жидкость, и включают распределяющие детали, которые удаляют жидкость для удерживания в отдаленных областях в порядке устранения проблем с прилеганием как средства для уменьшения протечки. Настоящее изобретение предусматривает гетерогенный поглощающий материал, который обеспечивает такое улучшенное впитывание и контролируемое распределение жидкости, когда он используется в содержащих абсорбент изделиях.

Задачи настоящего изобретения решаются с помощью поглощающего материала для изделий личной гигиены, который имеет слоистую структуру из одного, по крайней мере, слоя с относительно высокой проницаемостью и, по крайней мере, одного слоя с относительно низкой проницаемостью, где структура имеет капиллярное поверхностное натяжение в диапазоне между примерно 1 и 5 см, с разницей, по меньшей мере, примерно 1 см сверху (прилегающая к пользователю сторона) донизу. Такая слоистая структура должна иметь значение первого оттока не более 30 мл для 100 мл выделения, поступающего со скоростью 20 мл/с. Такой поглощающий материал является пригодным для использования в изделиях личной гигиены, подобных подгузникам, изолирующей одежде, абсорбирующему нижнему белью, изделиям для взрослых, страдающим недержанием, изделиям для гигиены женщин и тому подобное, и должен иметь толщину, меньшую чем 3 см. Поглощающий материал по настоящему изобретению является особенно пригодным для использования в подгузниках с узкой промежностью (максимальная ширина 7,6 см).

На чертеже дан карман для испытательного теста MIST, вид сбоку.

"Одноразовый" означает изделие, заменяемое, как правило, после одного использования и не предназначенное для стирки и повторного использования.

"Передний" и "задний" используются в настоящем описании для обозначения соответствия скорее по отношению к самой одежде, чем предусматривает какое-либо положение одежды в предположении, что она надета на пользователе.

"Гидрофильный" описывает волокна или поверхности волокон, которые смачиваются содержащими воду жидкостями, соприкасающимися с волокнами. Степень смачивания материалов может в свою очередь описываться в терминах контактных углов и поверхностных натяжений используемых жидкостей и материалов. Оборудование и методики, пригодные для использования при измерении смачиваемости конкретных волокнистых материалов, могут обеспечиваться Cahn SFA-222 Surfase Force Analyzer System или по существу эквивалентной системой. При измерении с помощью этой системы жидкости, имеющие контактные углы, меньшие, чем 90^o, обозначаются как "смачиваемые" или гидрофильные, в то время как волокна, имеющие контактные углы, равные или большие, чем 90^o, обозначаются как "несмачиваемые" или гидрофобные.

"Внутренний" и "внешний" относятся к положениям по отношению к центру содержащего абсорбент предмета одежды и, в частности, в поперечном и/или продольном направлении более близким или более далеким от продольного или поперечного центра содержащего абсорбент предмета одежды.

"Слой", когда он используется в единственном числе, может иметь двойное значение как единственного элемента или множества элементов.

"Жидкость" означает негазообразное вещество и/или материал, который течет и может принимать внутреннюю форму контейнера, в который его наливают или размещают.

"Сообщение жидкости" означает, что жидкость, такая как моча, способна перемещаться из одной области в другую область.

"Продольный" и "поперечный" имеют их обычные значения. Продольная ось лежит в плоскости изделия, когда оно расположено на плоскости и полностью разложено, и является в целом параллельной к вертикальной плоскости, которая рассекает стоящего пользователя на левую и правую половины тела, когда изделие уже надето. Поперечная ось лежит в плоскости изделия, в целом перпендикулярной к продольной оси.

"Частицы" относятся к любой геометрической форме, такой как, но, не ограничиваясь этим, сферические зерна, цилиндрические волокна или нити и тому подобное.

"Распыление" и его вариации включают принудительное выбрасывание жидкости либо в виде потока, такого как закрученные нити, либо как распыляемые частицы через отверстия, сопло и тому подобное, посредством приложенного давления воздуха или другого газа, с помощью силы тяжести или посредством центробежной силы. Распыление может быть прерывным или ненепрерывным.

"Полученные из расплава волокна" относятся к волокнам малого диаметра, которые формируются путем экструдирования расплавленного термопластичного материала в виде нитей из множества тонких, как правило, кругового сечения, капилляров из многоканального мундштука, при этом диаметр экструдированных нитей затем быстро уменьшают, например, как в патенте США 4340563 Appel et al. , и патенте США 3692618 Dorschner et al., патенте США 3802817 Matsuki et al., в патентах США 3338992 и 3341394 Kinney, патенте США 3502763 Hartman, и в патенте США 3542615 Dodo et al. Полученные из расплава волокна обычно не являются липкими, когда их осаждают на поверхность коллектора. Полученные из расплава волокна обычно являются непрерывными и имеют средние диаметры (по образцу, содержащему, по меньшей мере, 10 волокон), большие, чем 7 мкм, более конкретно между примерно 10 и 20 мкм. Волокна также могут иметь такие формы, как те, которые описаны в патентах США 5277976 Hogle et al., патенте США 5466410 Hills и 5069970 и 5057368 Largman et al., которые описывают волокна необычной формы.

"Волокна, полученные из расплава аэродинамическим способом", обозначают волокна, сформированные путем экструдирования расплавленного термопластичного материала через множество тонких, как правило, кругового сечения, капилляров фильер в виде расплавленных волокон или нитей в сходящиеся с большой скоростью потоки, как правило, горячего газа (например, воздуха), которые вытягивают нити из расплавленного термопластичного материала для уменьшения их диаметра, который может достигать диаметра микроволокон. Затем полученные аэродинамическим способом из расплава волокна уносятся потоками газа высокой скорости и осаждаются на поверхности коллектора с образованием материала из беспорядочно переплетенных волокон, получаемых из расплава аэродинамическим способом. Такой способ описан, например, в патенте США 3849241. Полученные из расплава аэродинамическим способом волокна являются микроволокнами, которые могут быть сплошными и прерывистыми, имеют средний диаметр, как правило, меньший, чем 10 мкм и являются, как правило, липкими, когда осаждаются на поверхность коллектора.

Как он используется здесь, термин "совместное формирование" обозначает способ, в котором, по меньшей мере, одна из головок экструдера для получения волокон из расплава аэродинамическим способом расположена вблизи желоба, через который другие материалы добавляются к материалу, когда он формируется. Эти другие материалы могут, например, быть древесной массой, частицами суперабсорбента, волокнами целлюлозы или штапельными волокнами. Способы совместного формирования представлены в совместных патентах США 4818464 Lau и 4100324 Anderson et al. Материалы, полученные с помощью способов совместного формирования, упоминаются, как правило, как материалы совместного формирования.

"Бикомпонентные волокна" относятся к волокнам, которые формируются из двух, по меньшей мере, источников полимера, экструдируемых из различных экструдеров, но спряденных вместе с образованием одного волокна. Бикомпонентные волокна также иногда упоминаются как многокомпонентные или двухкомпонентные волокна. Полимеры, как правило, отличаются друг от друга, хотя бикомпонентные волокна могут быть и однокомпонентными волокнами. Полимеры располагаются в равномерно по существу расположенных различных зонах по поперечному сечению бикомпонентных волокон и проходят непрерывно по всей длине бикомпонентных волокон. Конфигурация такого бикомпонентного волокна может быть, например, конфигурацией оболочка/сердцевина, где один полимер окружен другим, или может быть конфигурацией, где полимеры расположены рядом, слоистой конфигурацией или конфигурацией "острова в океане". Бикомпонентные волокна рассмотрены в патенте США 5108820 Kaneko et al., патенте США 5336552 Starck et al., и патенте США 5382400 Pike et al. Для двухкомпонентных волокон полимеры могут быть представлены в отношениях 75/25, 50/50, 25/75 или в других желаемых соотношениях. Волокна также могут иметь такие формы, как те, которые описаны в патентах США 5277976 Hogle et al., и 5069970 и 5057368 Largman et al. , которые включаются сюда в качестве ссылок по всей их полноте и которые описывают волокна необычной формы.

"Неупорядоченные бикомпонентные волокна" относятся к волокнам, которые формируются из двух, по меньшей мере, полимеров, экструдируемых из одного и того же экструдера в виде смеси. Термин "смесь" определяется ниже. Неупорядоченные бикомпонентные волокна не имеют различных полимерных компонентов, расположенных в относительно равномерно расположенных различных зонах по поперечному сечению волокна, и различные полимеры, как правило, не располагаются непрерывно по всей длине волокна; вместо этого они, как правило, образуют фибриллы или протофибриллы, которые начинаются и заканчиваются беспорядочно. Неупорядоченные бикомпонентные волокна иногда упоминаются как многокомпонентные волокна. Волокна этого общего типа обсуждаются, например, в патенте США 5108827, Gessner. Двухкомпонентные и неупорядоченные бикомпонентные волокна также обсуждаются в справочнике Polymer Blends and Composites, John A. Manson and Leslie H. Sperling, copyright 1976 by Plenum Press, подразделение Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, с. 273-277.

"Нетканый кардовый материал" относится к материалам, которые производятся из штапельных волокон, которые проходят через текстурирующий или кардочесальный узел, который отделяет или размалывает их и располагает штапельные волокна в направлении вдоль по ходу процесса с получением в целом ориентированного по ходу процесса нетканого волокнистого материала. Такие волокна обычно приобретаются в кипах, которые помещают в открыватель/смеситель или сортировщик, который разделяет волокна перед поступлением в кардочесальный узел. Когда материал формируется, он затем склеивается с помощью одного или нескольких известных способов связывания. Один из таких способов связывания представляет собой порошковое склеивание, при котором по материалу распределяют порошкообразный адгезив и затем активируют, как правило, путем нагрева материала и адгезива с помощью горячего воздуха. Другим пригодным для использования способом склеивания является структурированное связывание, при котором нагретые каландровые валки или оборудование ультразвукового склеивания используют для связывания волокон друг с другом, как правило, со структурой локализованных связей, хотя материал может быть склеен и по всей его поверхности, если это желательно. Другим пригодным для использования и хорошо известным способом связывания, особенно при использовании бикомпонентных штапельных волокон является прямое связывание на воздухе.

"Наслаивание на воздухе" представляет собой хорошо известный способ, с помощью которого может быть сформирован слой из нетканых волокон. В способе наслаивания на воздухе пучки мелких волокон, имеющие типичные длины в диапазоне от около 3 до около 19 мм, разделяются и вводятся в устройство для подачи воздуха, а затем осаждаются на формирующее сито, как правило, с помощью вакуумного устройства. Беспорядочно расположенные волокна затем связываются друг с другом, используя, например, горячий воздух или распыляемый адгезив.

"Изделие личной гигиены" обозначает подгузники, изолирующие одежду, поглощающее нижнее белье, изделия для страдающих недержанием взрослых и изделия гигиены женщин.

Испытание с многократными поступлениями (испытание MIST): при этом исследовании ткань, материал или структура, состоящая из двух или более материалов, размещается в акриловом кармане для симуляции кривизны тела пользователя, такого как маленький ребенок. Карман имеет ширину 33 см, и его концы не замкнуты, высоту 19 см, внутреннее расстояние между верхними краями 30,5 см и угол между верхними краями 60^o. Карман имеет щель шириной 6,5 мм в нижней точке по длине кармана в глубь страницы.

Материал, подвергаемый испытанию, размещают на куске полиэтиленовой пленки того же размера, что и образец, и размещают в кармане. Затем материал, подвергаемый испытанию, подвергают воздействию 100 мл солевого раствора с концентрацией 8,5 г/л хлорида натрия со скоростью 20 см³/с с помощью сопла, расположенного по нормали к центру материала на ¹/₄ дюйма (6,4 мм) выше материала. Количество непоглощенной жидкости регистрируют. Материал немедленно удаляют из кармана, взвешивают и размещают на сухом слое из древесной массы/суперабсорбента в отношении 40/60, имеющей плотность 0,2 г/см³, в горизонтальном положении при давлении 0,01 фунт/дюйм² (0,62 г/см²) и взвешивают через 5, 15 и 30 мин для определения десорбции жидкости из материала в слой суперабсорбента, а также удержания жидкости в материале. Древесная масса и суперабсорбент, используемые в этом испытании, представляют собой древесную массу Kimberly-Clark's (Dallas TX) CR-2054 и суперабсорбент Stockhausen Company's (Greensboro, NC 27406) FAVOR 870, хотя могут быть использованы и другие сравнимые древесные массы и суперабсорбенты при условии, что их выход при десорбции в слой с удельной массой 500 г/м² и плотностью 0,2 г/см³, который после погружения в солевой раствор при условиях без набухания в течение 5 мин содержит, по меньшей мере, 20 г солевого раствора на 1 г десорбционного слоя, после того как подвергается воздействию разности давлений воздуха, например, с помощью вакуумного отсоса, около 0,5 фунт/дюйм² (около 3,45 кПа), прилагаемого по толщине слоя в течение 5 мин. Если исследуемый образец сделан из других компонентов (например, является ламинатом), компоненты или слои разделяют и взвешивают для определения распределения жидкости между ними, а затем повторно собирают после каждого взвешивания и помещают опять на древесную массу/суперабсорбент. Это испытание повторяют, используя свежие десорбционные слои для каждой порции жидкости, так что в целом вводят три порции жидкости, и измеряют распределение жидкости в течение 1,5 ч с 30-минутными перерывами между порциями. Рекомендуется проведение пяти испытаний каждого образца материала.

Проницаемость: проницаемость (k) может быть вычислена с помощью уравнения Козени-Кармана. Это широко используемый метод. Ссылки включают статью R. W. Hoyland and Field в журнале Paper Technology and Industry, December 1976, p.291-299 и Porous Media Fluid Transport and Pore Structure by F.A.L. Dullien, 1979, Academic Press, Inc. ISBN 0-12-223650-5 (см. табл. А).

Для структуры, которая содержит 57% древесных волокон полыни, 40% суперабсорбента и 3% связующих волокон, и имеет удельную массу 617,58 г/кв. м и объемную толщину 5,97 мм при 0,5 фунт дюйм² (3,1 г/см²), следует вычисление проницаемости образца.

Свойства компонентов являются следующими (заметим, что форма является приблизительной) (см. табл. Б).

Мерная толщина материала
Мерная толщина материала является мерой толщины и измеряется при 0,05 фунт/дюйм² с помощью объемного тестера типа Starret в единицах миллиметров.

Плотность
Плотность материалов вычисляется путем деления массы на единицу площади образца в граммах на квадратный метр (г/м²) на объем образца в миллиметрах (мм) при 68,9 Па и умножения результата на 0,001 с преобразованием величины в граммы на кубический сантиметр (г/см³). В целом три образца должны оцениваться и усредняться для получения величины плотности.

Время капиллярного затекания и вертикальный поток жидкости структуры, содержащей абсорбент
Полоска образца материала размером приблизительно 2 дюйма (5 см) на 15 дюймов (38 см) размещается таким образом, что, когда полоска образца располагается выше резервуара с жидкостью в начале испытаний, нижний край полоски образца должен как раз касаться поверхности жидкости. Используемая жидкость представляет собой солевой раствор с концентрацией 8,5 г/л. Относительная влажность во время испытания должна поддерживаться в пределах от около 90 до около 98 %. Полоску материала размещают над жидкостью с известной массой и объемом и, как только нижний край полоски образца коснется поверхности раствора, включают хронометр.

Регистрируется вертикальное расстояние, проходимое фронтом жидкости вверх по полоске образца, и масса жидкости, абсорбируемая полоской образца при различных временах. График зависимости времени от высоты фронта жидкости используется для определения времени натекания для высоты около 5 см и при высоте около 15 см. Масса жидкости, абсорбированной полоской образца от начала испытаний до достижения высоты около 5 см и до около 15 см, также определяется из этих данных. Значение вертикального потока жидкости полоски образца для конкретной высоты вычисляют путем деления граммов жидкости, абсорбированной полоской образца, на каждый из следующих параметров: удельная масса (г/м²) полоски образца; время в минутах, необходимое жидкости для достижения конкретной высоты; и ширина в дюймах полоски образца. Капиллярное поверхностное натяжение в материалах, не содержащих суперабсорбентов (например, в поглощающих материалах), измеряется просто с помощью равновесной высоты вертикального натекания солевого раствора с концентрацией 8,5 г/л через 30 мин.

Традиционные абсорбирующие системы для изделий личной гигиены могут быть определены в общем виде как имеющие функции распределения выделений и их удержания или SC.

Материалы для распределения выделений "S" в SC предназначены для быстрого приема поступающей порции жидкости и либо поглощения, либо удержания, либо каналирования жидкости или ее распределения другим образом, таким образом, чтобы она не вытекала наружу из изделия. Поглощающий слой также может упоминаться как приемный слой, транспортный слой, слой для переноса и тому подобное. Поглощающий материал должен, как правило, быть способен к приему приходящей порции жидкости от около 60 до около 100 см³ с объемной скоростью поступления этой порции от около 5 до около 20 см³/с, например, для маленьких детей.

Удерживающие или сохраняющие материалы "С" в SC должны абсорбировать приходящую порцию жидкости быстро и эффективно. Они должны быть способны извлекать жидкость из распределительного слоя и абсорбировать жидкость без значительной "блокировки, вызванной гелеобразованием", или блокировки проникновения жидкости далее в абсорбент из-за расширения наружных слоев абсорбента. Удерживающие материалы часто представляют собой материалы - суперабсорбенты с высокой скоростью абсорбции, такие как смеси полиакрилатного суперабсорбента и вспушенных древесных волокон. Эти материалы быстро абсорбируют и удерживают жидкость.

Как указано выше, традиционные системы абсорбентов, имеющие функции распределения и удерживания выделений, как правило, удерживают основную часть любого поступления в области, где поступает жидкость, как правило, в области промежности. Это приводит к тому, что изделия для личной гигиены имеют промежности, которые являются очень широкими. Примеры удерживающей способности и областей удерживания для
различных коммерческих подгузников представлены в таблице 3 заявки на патент США номер 08/755136, зарегистрированной в тот же день и теми же авторами, что и настоящая заявка, и озаглавленной АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ЗАПОЛНЯЕМЫМИ СТРУКТУРАМИ.

В противоположность традиционным системам абсорбентов заявка на патент АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ЗАПОЛНЯЕМЫМИ СТРУКТУРАМИ представляет собой абсорбирующую систему, которая включает компоненты, которые сконструированы, расположены и собраны вместе таким образом, что в пределах определенного времени после каждого поступления жидкость будет располагаться в заданной области системы абсорбентов, то есть удаляться из области, где поступает жидкость. Используя абсорбирующую систему, произвольным образом разделенную на пять зон, эти системы абсорбентов имеют "отношение заполнения" в граммах жидкости, расположенной в центральной конечной зоне, как правило, в промежности, к каждой из двух конечных зон, которое составляет меньше чем 5: 1, после трех поступлений по 100 мл через каждые 30 мин. Является предпочтительным, чтобы это отношение заполнения было меньшим чем 3: 1, а наиболее предпочтительно, чтобы оно было меньшим чем 2,5:1. Многие доступные в настоящее время коммерческие подгузники имеют отношения заполнения 20:1, 50:1 или даже больше, то есть они удерживают большую часть поступающей жидкости в промежности.

В дополнение к материалам для распределения и удерживания выделений в традиционных системах абсорбентов в последней работе вводится еще один слой, расположенный между слоями S и С. Этот новый слой представляет собой распределительный слой, создающий систему с контролем, распределением и удерживанием выделений или "SDC".

Распределительные материалы "D" в SDC должны быть способны перемещать жидкость от точки начального осаждения до области, где является желательным удерживание. Распределение должно иметь место с приемлемой скоростью так, чтобы область, где поступает жидкость, как правило, область промежности, была готова для следующего выделения. Под "готовой для следующего выделения" подразумевается, что значительная часть жидкости перемещается из зоны, где поступает жидкость, так что следующее поступление приводит к поглощению и оттоку жидкости в пределах приемлемых объемов. Время между поступлениями может изменяться от нескольких минут до часов и зависит, как правило, от возраста пользователя.

Абсорбирующие изделия, такие как, например, подгузники, как правило, также имеют прокладку, которая обращена к пользователю, и покрытие с обратной стороны, которое представляет собой самый наружный слой. Абсорбирующее изделие может также содержать другие слои, такие как мультифункциональные материалы, описанные в заявке на патент номер 08/754414, поданной в тот же день и принадлежащей тем же авторам, что и настоящая заявка, и озаглавленной МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АБСОРБИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ. Удерживающие материалы в содержащем абсорбент изделии также могут быть разделены на зоны, чтобы обеспечить отдельные заполняемые структуры и перемещать жидкости от зоны, где поступает жидкость, к удаленным областям для хранения, как описано в заявке на патент номер 08/755136, поданной в тот же день и принадлежащей тем же авторам, что и настоящая заявка, и озаглавленной АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ЗАПОЛНЯЕМЫМИ СТРУКТУРАМИ. Хотя это может показаться очевидным, необходимо отметить, что в порядке эффективного функционирования материалы, используемые в абсорбирующих системах изделий личной гигиены, должны иметь достаточный контакт для переноса жидкости между ними.

Прокладка иногда упоминается как прокладка, прилегающая к телу, или верхнее покрытие и является прилегающей к поглощающему материалу. В направлении вдоль по толщине изделия материал прокладки представляет собой слой, находящийся рядом с кожей пользователя, и таким образом первый слой при контакте с жидкостью или другим выделением пользователя. Кроме того, прокладка дополнительно служит для изоляции кожи пользователя от жидкостей, удерживаемых в структуре абсорбентов, и должна быть приятной, мягкой на ощупь и не вызывающей раздражения.

Различные материалы могут быть использованы при формировании прилегающей к телу прокладки по настоящему изобретению, включая апертурированные пластиковые пленки, тканые материалы, нетканые материалы, пористые пены, мозаичные пены и тому подобное. Нетканые материалы, как обнаружено, являются особенно пригодными для использования при формировании прилегающей к телу прокладки, включая полученные из расплава непосредственно или аэродинамическим способом материалы из нитей полиолефинов, полиэфиров, полиамидов (или других подобных волокнообразующих полимеров) или нетканые кардовые материалы из природных полимеров (например, волокна хлопка или вискозы) и/или волокон синтетических полимеров (например, полипропилена или полиэфиров). Например, прилегающая к телу прокладка может быть нетканым, полученным из расплава материалом из волокон синтетического полипропилена, имеющим средний размер волокна (по образцу, содержащему, по меньшей мере, 10 волокон), изменяющийся в пределах от около 12 до около 48 мкм, а более конкретно от около 18 до около 43 мкм. Нетканый материал может иметь удельную массу (например, изменяющуюся в пределах от около 10,0 до около 68,0 г/м², а более конкретно от около 14,0 до около 42,0 г/м²), объем или толщину, изменяющуюся в пределах от около 0,13 до около 1,0 мм, а более конкретно от около 0,18 до около 0,55 мм, и плотность между примерно 0,025 и около 0,12 г/см³, а более конкретно между примерно 0,068 и около 0,083 г/cм³. Кроме того, проницаемость такого нетканого материала может составлять от около 150 до около 5000 Д. Нетканый материал может быть поверхностно обработан заданным количеством поверхностно-активного вещества, такого как поверхностно-активное вещество Triton X-102 с концентрацией 0,28%, или обработан другим способом для предания заданного уровня смачиваемости и гидрофильности. Если используется поверхностно-активное вещество, оно может быть внутренней добавкой или наноситься на материал с помощью любых обычных средств, таких как распыление, нанесение с помощью валиков, погружение, покрытие с помощью кисти и тому подобное.

Поглощающий слой чаще всего располагается между прилегающей к телу прокладкой и другим слоем, таким как распределительный или удерживающий слой, и находится с ними в тесном контакте, делающим возможным сообщение жидкости. Поглощающий слой, как правило, располагается вслед за внутренней (неоткрытой) поверхностью прилегающей к телу прокладки. Для дальнейшего увеличения переноса жидкости может быть желательным прикрепить верхнюю и/или нижнюю поверхности поглощающего слоя к прокладке и распределительному слою соответственно. Могут быть использованы соответствующие обычные методики прикрепления, включая без ограничения адгезивное связывание (используя адгезивы на основе воды, на основе растворителей и термически активируемые адгезивы), термическое связывание, ультразвуковое связывание, иглопробивное связывание и игольчатое апертурирование, а также сочетания указанных выше и других соответствующих способов скрепления. Если, например, поглощающий слой адгезивно связан с прилегающей к телу прокладкой, количество добавляемого адгезива должно быть достаточным для обеспечения желаемого уровня (уровней) связывания без излишнего ограничения потока жидкости из прокладки в поглощающий слой. Поглощающий материал по настоящему изобретению будет обсуждаться более подробно ниже.

Как описано в упоминаемой ранее совместной заявке на патент МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОДЕРЖАЩИЕ АБСОРБЕНТ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ, мультифункциональный материал сконструирован таким образом, чтобы помочь функционировать поглощающему материалу, принимая часть объема выделения во время принудительного потока, то есть во время самого выделения, десорбируя жидкость из поглощающего материала во время и после выделений, давая возможность части объема выделения проходить через него (мультифункциональный материал) в распределительный материал и непрерывно поглощая часть выделяемой жидкости. Если используется такой мультифункциональный материал, этот мультифункциональный материал и поглощающий материал должны быть сконструированы для совместного функционирования, как описано в упоминаемой ранее заявке на патент МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОДЕРЖАЩИЕ АБСОРБЕНТ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ. Основной структурой мультифункционального материала является уникальная смесь из материала суперабсорбента, упругих древесных волокон, сохраняющих большой объем во влажном состоянии, и компонента, стабилизирующего структуру, такого как связующее из полиолефиновых волокон. Мультифункциональный материал обладает проницаемостью примерно 100 и 10000 Д, капиллярным поверхностным натяжением между примерно 2 и 15 см, скоростью оттока меньшей чем 25 мл на 100 мл выделения, в течение всего времени жизни. "Жизнь" мультифункционального материала, как предполагается, составляет три выделения по 100 мл каждое, при этом перерывы между выделениями составляют 30 мин. В порядке достижения требуемого капиллярного поверхностного натяжения и проницаемости является предпочтительным, чтобы мультифункциональный материал содержал между 30 и 75 вес.% суперабсорбента с медленной абсорбцией, между 25 и 70 вес.% древесных волокон и вплоть до примерно 10 % связующего компонента. Материал может иметь плотность в пределах между примерно 0,05 и 0,5 г/см³. Удельная масса материала будет изменяться в зависимости от применения изделия, но в целом должна составлять между примерно 200 и 700 г/м². Мультифункциональный материал предпочтительно располагается между поглощающим и распределительным слоями.

Распределительный слой должен быть способен перемещать жидкость из точки начального поступления в область, где ее хранение является желательным. Распределение должно иметь место при такой приемлемой скорости, чтобы конечная область выделения, как правило, область промежности, была готова к следующему выделению. Время между поступлениями выделений может изменяться в пределах от всего нескольких минут до часов, как правило, в зависимости от возраста пользователя. В порядке достижения этой функции переноса распределительный слой должен иметь высокое значение капиллярного поверхностного натяжения. Капиллярное поверхностное натяжение в распределительных материалах измеряется просто путем опускания в равновесии в солевой раствор с концентрацией 8,5 г/мл согласно тесту на вертикальную скорость потока, а не с помощью метода тестирования, применяемого для материалов, содержащих суперабсорбенты. Успешно работающий распределительный слой должен иметь капиллярное поверхностное натяжение большее, чем соседний слой (по направлению к пользователю), и предпочтительно капиллярное поверхностное натяжение, по меньшей мере, около 15 см. Из-за обратного, как правило, соотношения между капиллярным поверхностным натяжением и проницаемостью такое высокое капиллярное поверхностное натяжение указывает на то, что распределительный слой будет, как правило, иметь низкую проницаемость.

Другим свойством в отношении переноса жидкости, желательным для соответствующего распределительного материала, является то, чтобы он проявлял скорость вертикального потока жидкости на высоте около 15 см хотя бы, по меньшей мере, около 0,002 г/мин жидкости в минуту на квадратный метр (г/м²) распределительного материала и на дюйм ширины поперечного сечения распределительного материала, г/ (мин-г/м²-дюйм), вплоть до примерно 0,01 г/(мин-г/м²дюйм) (0,004 г/(мин-г/м²-см)). Как она здесь используется, величина скорости вертикального потока жидкости для распределительного материала, как подразумевается, представляет собой количество жидкости, переносимое через границу на заданном вертикальном расстоянии от положения централизованного выделения жидкости в минуту на нормированное количество распределительного материала. Скорость вертикального потока жидкости на высоте около 15 см для распределительного материала может быть измерена согласно методу испытаний, описанному здесь.

Другим свойством в отношении переноса жидкости, желательным для распределительного материала, является то, чтобы он проявлял скорость вертикального потока жидкости на высоте около 5 см хотя бы, по меньшей мере, от около 0,01 г/(мин-г/ м²-дюйм) (0,004 г/(мин-г/м²-см)) до около 0,5 г/(мин-г/м²-дюйм) (0,02 г/(мин-г/м²-см)). Скорость вертикального потока жидкости на высоте около 5 см для структуры абсорбента может быть измерена согласно методу испытаний, описанному здесь.

Материалы, из которых может быть сделан распределительный слой, включают тканые материалы и нетканые материалы. Например, распределительный слой может быть слоем нетканого материала, состоящего из полученной из расплава непосредственно или аэродинамическим способом сетки из волокон полиолефинов, полиэфиров, полиамидов (или других образующих сетки полимеров). Такие слои нетканого материала могут включать бикомпонентные, неупорядоченные двухкомпонентные и гомополимерные волокна малой или другой длины и смеси таких волокон с другими типами волокон. Распределительный слой также может представлять собой нетканый кардовый материал, полученную на воздухе сетку или полученную из влажных древесных волокон структуру, состоящую из природных и/или синтетических волокон, или их сочетание. Распределительный слой может иметь удельную массу от 35 до 300 г/м², или более предпочтительно от 80 до 200 г/м², плотность между около 0,1 до 0,5 г/см³, и проницаемость между около 50 и 1000 Д.

Удерживающие материалы, как правило, представляют собой целлюлозные материалы или суперабсорбенты, или их смеси. Такие материалы, как правило, конструируются для быстрого поглощения жидкостей и их удерживания, как правило, без высвобождения. Суперабсорбенты являются коммерчески доступными от ряда производителей, включая Dow Chemical Company, Midland, MI и Stockhausen Corporation, Greensboro, NC. Как описано в упоминаемой ранее заявке на патент, озаглавленной АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ЗАПОЛНЯЕМЫМИ СТРУКТУРАМИ, удерживающие материалы могут быть разделены на зоны, и их композиция может быть выбрана для переноса жидкостей из зоны, где поступает жидкость, до более удаленных областей хранения. Такая конструкция более эффективно использует изделие с абсорбентом в целом, и в случае подгузника, например, помогает сделать возможным производство изделия с более узкой промежностью, где "узкая промежность" означает подгузники, имеющие ширину самое большее 7,6 см. Заполняемые структуры и материалы, рассмотренные в заявке АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ЗАПОЛНЯЕМЫМИ СТРУКТУРАМИ, приводят к тому, что масса жидкости в зоне, где поступает жидкость, составляет в 5 раз меньше, чем в удаленных областях для хранения, а это является значительным усовершенствованием по сравнению с предыдущими конструкциями.

Обратное покрытие иногда упоминается как наружное покрытие и является самым удаленным от пользователя слоем. Наружное покрытие, как правило, формируется из тонкой термопластичной пленки, такой как полиэтиленовая пленка, которая по существу непроницаема для жидкости. Наружное покрытие функционирует, чтобы предотвратить смачивание или загрязнение телесными выделениями, находящимися в абсорбирующей структуре одежды или постельного белья пользователя или других материалов, соприкасающихся с подгузником. Наружное покрытие может, например, быть полиэтиленовой пленкой, имеющей начальную толщину от около 0,012 миллиметра до около 0,12 миллиметра. Наружное покрытие из полимерной пленки может быть профилировано и/или иметь матовую отделку для придания более эстетичного внешнего вида. Другие альтернативные конструкции для наружного покрытия включают тканые или нетканые материалы из волокон, которые конструируются или обрабатываются для придания желаемого уровня проницаемости для жидкости, или ламинаты, сформированные из тканого или нетканого материала и термопластичной пленки. Наружное покрытие необязательно может состоять из проницаемого для паров или газов микропористого "дышащего" материала, который является проницаемым для паров или газов, но остается по существу непроницаемым для жидкости. Такая проницаемость может придаваться полимерным пленкам, например, путем использования наполнителей при приготовлении полимера или пленки, экструдирования препарата наполнитель/полимер в виде пленки, а затем растягивания пленки в степени, достаточной, чтобы образовать пустоты вокруг частиц наполнителя, тем самым создавая дышащую пленку. Как правило, чем больше используется наполнителя и чем больше степень растяжения, тем больше степень проницаемости для паров и газов. Подкладки могут также исполнять функцию подкладочной детали для механических креплений в случае, например, когда нетканый материал является наружной поверхностью.

В отношении поглощающих материалов для конструирования поглощающего слоя могут быть использованы различные ткани и нетканые материалы. Например, поглощающий слой может быть слоем нетканого материала, состоящего из полученной из расплава непосредственно или аэродинамическим способом сетки из полиолефиновых нитей. Такие слои нетканого материала могут включать бикомпонентные, неупорядоченные двухкомпонентные и гомополимерные волокна малой или иной длины и смеси таких волокон с другими типами волокон. Поглощающий слой также может быть нетканым кардовым материалом или полученным на воздухе материалом, состоящим из природных и/или синтетических волокон. Нетканый кардовый материал может, например, быть кардовым материалом, склеенным с помощью порошка, кардовым материалом, склеенным с помощью инфракрасного излучения, или склеенным на воздухе кардовым материалом. Нетканые кардовые материалы могут необязательно включать различные смеси из различных волокон, и длины волокон в выбранном материале могут изменяться в пределах от около 3 до около 60 мм. Используемые ранее поглощающие слои имели удельную массу, по меньшей мере, около 0,50 унции на квадратный ярд (около 17 г/м²), плотность, по меньшей мере около 0,010 г/см³ при давлении 68,9 Па, толщину, по меньшей мере, около 1,0 мм при давлении 68,9 Па, восстановление объема, по меньшей мере, примерно на 75 %, проницаемость от около 500 до около 5000 Д, и площадь поверхности на единичный объем пустот, по меньшей мере, около 20 см²/см³. Примеры поглощающих материалов могут быть найдены в патенте США 5490846 Ellis et al. и в патенте США 5364382 Latimer. Гомогенный поглощающий материал описан в заявке на патент номер 08755514, поданной в тот же день и принадлежащей тем же авторам, что и настоящая заявка, и озаглавленной ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АБСОРБИРУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ. Поглощающие слои могут состоять из гидрофобного по существу материала и гидрофобный материал может необязательно обрабатываться поверхностно-активным веществом или обрабатываться другим образом для придания желаемого уровня смачиваемости и гидрофильности. Поглощающие слои могут иметь в целом однородную толщину и площадь поперечного сечения.

Материалы для распределения выделений должны принимать выделения жидкости с такой скоростью и объемом их поглощения, чтобы предотвратить заполнение или отток с верхней поверхности и удерживать жидкость внутри структуры материала, когда она поглощена ею, для предотвращения оттока. Традиционные материалы для распределения выделений представляют собой структуры низкой плотности и высокой проницаемости с низким капиллярным поверхностным давлением, что облегчает поглощение и распространение, особенно во время выделения. Однако эти структуры с высокой проницаемостью и низким капиллярным поверхностным натяжением обладают низким уровнем контроля распределения жидкости, и распространяющаяся жидкость может легко достичь периметра материала для распределения выделений и вытечь наружу. Это представляет собой источник протечек в области промежности для изделий личной гигиены, где ширина изделия, как правило, меньше, чем длина изделия, и представляет собой отдельную проблему в изделиях личной гигиены с узкой промежностью (меньшей, чем 7,6 см).

Если поддерживается мертвый объем материала для распределения выделений, толщина материала для распределения выделений с узкой промежностью должна быть выше, чем у образцов с более широкой промежностью, или большее количество материала должно быть доступно для распределения выделений в направлении по длине изделия. Дополнительная толщина и/или длина не будут давать никакой выгоды до тех пор, пока этот дополнительный объем пустот не будет заполнен жидкостью до ее вытекания. Требуются более низкие проницаемости, чтобы вызвать заполнение во время выделения более толстых материалов для распределения выделений до большей высоты, и более высокие капиллярные поверхностные натяжения требуются для распределения жидкости, удержания ее в структуре по мере смачивания жидкостью, чтобы можно было использовать больше объема пустот вдоль длины продукта. Более низкая проницаемость действует в направлении увеличения высоты жидкости и замедления распространения ее в плоскости до достижения краев материала, в то время как более высокое капиллярное поверхностное натяжение действует в направлении удерживания жидкости в материале, так что она не будет доходить до краев во время и после заполнения.

Преимущества материалов для распределения выделений с более низкой проницаемостью и высоким капиллярным поверхностным натяжением продемонстрировано в заявке на патент, озаглавленной ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АБСОРБИРУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ. Однако, когда проницаемость понижается, увеличивается и вероятность для сбора жидкости внутри поверхности или ее вытекания через край верхней поверхности материала, особенно при высоких скоростях выделения или тогда, когда выделение поступает на поверхность материала для распределения выделений под острым углом, ограничивая проникновения жидкости через структуру для распределения выделений. Эти эффекты могут зависеть очень сильно от размеров пользователя и условий использования. Обнаружено, что материал для распределения выделений с уменьшающимся градиентом проницаемости в z-направлении, где создается также градиент капиллярного поверхностного натяжения, обеспечивает улучшенные характеристики поглощения и распределения, особенно для условий поступления выделений с высокой скоростью и объемом для изделий с узкой промежностью и для различных условий использования.

Поглощающий материал по настоящему изобретению сконструирован с учетом ряда важных аспектов поглощения и контроля распространения жидкости.

Поглощение жидкости является важным, поскольку было обнаружено, что мочеиспускание может осуществляться с объемными скоростями вплоть до 15-20 мл/с и со скоростями вплоть до 280 см/с. Невозможность быстрого поглощения этой жидкости может приводить к протечкам в передних, задних или прилегающих к бедрам областях. Неспособность абсорбирующего изделия к быстрому поглощению жидкости может также приводить к избыточному накоплению жидкости на прилегающей к телу поверхности внутренней прокладки до того, как жидкость впитается в структуру абсорбента. Такая накопившаяся жидкость может увлажнять кожу пользователя и может протекать из щелей спереди, сзади или вблизи бедер у содержащего абсорбент изделия, вызывая дискомфорт, возможные проблемы с заболеваниями кожи, а также загрязнение верхней одежды или постельного белья пользователя.

Контролируемое распространение жидкости из выделения является важным, особенно в содержащих абсорбент изделиях с узкой промежностью, поскольку это увеличивает площадь контакта слоя, следующего за поглощающим слоем, при поступлении выделения жидкости. Эта более высокая площадь контакта более эффективно использует всю массу последующих слоев.

Цели поглощения и контролируемого распространения для настоящего изобретения достигаются путем использования поглощающего материала, имеющего градиент проницаемости в z-направлении в сочетании с ростом уровня капиллярного распределения в z-направлении. Более конкретно поглощающий материал по настоящему изобретению имеет относительно высокую проницаемость на той стороне материала, которая находится ближе к пользователю, и относительно более низкую проницаемость на той стороне, которая находится дальше от пользователя и ближе к последующим слоям. Еще более конкретно поглощающий материал по настоящему изобретению имеет проницаемость на стороне, ближайшей к пользователю, большую чем 1000 Д, и на стороне, дальней от пользователя, меньшую чем 1000 Д. Еще более конкретно поглощающий материал по настоящему изобретению должен иметь разность проницаемостей между слоями, по меньшей мере, около 250 Д, а более конкретно по меньшей мере, 500 Д.

В дополнение к требованиям к поглощающему материалу по настоящему изобретению относительно проницаемости такой поглощающий материал должен также иметь градиент капиллярного поверхностного натяжения в z-направлении, где поглощающий материал имеет относительно низкое капиллярное натяжение на стороне материала, ближайший к пользователю, и относительно более высокое капиллярное поверхностное натяжение на стороне, дальней от пользователя и ближней к последующим слоям. Более конкретно поглощающий материал по настоящему изобретению имеет диапазон капиллярного поверхностного натяжения в пределах между примерно 1,5 см при разности между верхом и низом, по меньшей мере, около 1 см.

Точные значения проницаемости законченного поглощающего материала будут зависеть от ширины содержащего абсорбент изделия, а также от толщины слоев поглощающего материала. При уменьшении толщины верхнего слоя поглощающего материала с высокой проницаемостью, например проницаемость нижнего слоя должна уменьшаться. Когда общая ширина поглощающего материала уменьшается, проницаемость нижнего слоя поглощающего материала также должна уменьшаться. Например, если ширина поглощающего материала составляет 7,6 см, и верхний слой имеет проницаемость 1000 Д и толщину 1,1 см, толщина и проницаемость нижнего слоя должны быть 1,1 см и 980 Д соответственно. Если ширина поглощающего материала уменьшается до 5,1 см при той же самой проницаемости и толщине верхнего слоя, толщина и проницаемость нижнего слоя должны составлять 4 см и 74 Д соответственно. Если ширина поглощающего материала составляет 7,6 см, и проницаемость верхнего слоя составляет 2000 Д, а толщина - 0,77 см, толщина и проницаемость нижнего слоя должны составлять 1,4 см и 590 Д соответственно.

Слои поглощающего материала могут также быть ориентированы, что определяется с помощью тестов на разрыв, в направлении процесса (MD) или в поперечном направлении (CD). Они могут быть ориентированы, по меньшей мере, до отношения MD:CD, равного 3:1 или более. Такой поглощающий материал представлен в примере 6.

Проницаемость и толщина верхнего и нижнего слоев поглощающего материала могут контролироваться путем выбора соответствующего сочетания размера волокон и плотности материала. Далее материалы, из которых конструируются поглощающие слои, могут быть выбраны так, чтобы обеспечить поддержание заданных конечных уровней проницаемости при многочисленных поступлениях жидкости. Кроме того, хотя для целей обсуждения поглощающий материал упоминается, как имеющий два слоя, поглощающий материал может иметь любое количество слоев при условии, что проницаемость и капиллярное поверхностное натяжение слоистой структуры в целом находятся в пределах, определяемых настоящим изобретением.

Несколько различных слоев поглощающего материала испытываются согласно испытаниям MIST для определения оттока. Ширина поглощающего материала составляет 5,1 см, а длина -17,4 см, в примерах 1-6, что дает доступный объем пустот около 100 см³. Выделение поступает со скоростью 20 мл/с в общем количестве 100 мл солевого раствора с концентрацией 8,5 г/л при комнатной температуре. Данные представлены в таблице 3, где плотность (Плотн.) представлена в г/см³, число слоев в образце представлено в столбце "" слоев", проницаемость (Прон. ) представлена в дарси, капиллярное поверхностное натяжение (К. Н.) представлено в сантиметрах и соответствует равновесной вертикальной пропитке, общая толщина образца (Толщ.) представлена в сантиметрах (см), отток после первого выделения (1-й О и т.д.) представлен в миллилитрах (мл) и жидкость, удерживаемая после каждого поступления (1-я Ж и т.д.), в трех колонках справа представлена в граммах. Заметим, что примеры 4 и 5 представляют многослойные поглощающие материалы, как указано в столбцах для проницаемости и капиллярного поверхностного натяжения, которые представляют данные для слоя каждого компонента.

В примерах в табл.1-3 приведены свойства компонентов, используемые при вычислениях.

Заметим, что соотношение между денье и диаметром является следующим:
диаметр (микроны) = (денье/π • плотность волокна • 9 • 10⁵)^1/2 • 10⁴.

Для поглощающего материала по настоящему изобретению значение оттока после первого поступления должно быть равным или меньшим, чем 30 мл из выделения в 100 мл, поступающего со скоростью 20 мл/с, при этом оттоки при оставшихся двух поступлениях, каждый, равны или меньше чем 30 мл. В наиболее предпочтительных воплощениях все три поступающих выделения имеют значения оттока равные или меньше чем 25 мл.

Материалы, описанные в примерах 1-4, представляют собой склеенные на воздухе кардовые сетчатые структуры, произведенные на двойной кардовой пилотной линии в 40 дюймов (102 см). Натканые кардовые сетчатые структуры производятся с удельной массой примерно 100 г/м². Испытываемые образцы для примеров 1-4 имеют размеры по длине и ширине 6 дюймов (15 см) на 2 дюйма (5,1 см) соответственно. Слои материала с удельной массой 100 г/м² соединяют, как показано в таблице, с получением требуемой толщины, также указанной в таблице. Полученные испытываемые образцы содержат примерно 150 см³ общего объема, который вычисляется путем умножения длины на ширину и толщину. Испытываемая конфигурация, однако, составляет менее чем 10,2 из 15,2 см длины, доступной и использующейся для выделений, и имеет приблизительно 100 см³ доступного объема пустот. Эмпирически обнаружено, что образцы в кармане для MIST испытаний используют около 2 дюймов длины в каждую сторону от точки выделения или 4 дюйма (10,2 см), а не всю длину образца, что приводит к вычисленному объему пустот в 100 см³.

Пример 1
Пример 1 представляет собой склеенный на воздухе кардовый материал, который содержит 90 вес.% бикомпонентных волокон полиэтилен/полиэтилентерефталата (ПЭ/ПЭТ) 1,8 денье, 1,5 дюйма (3,8 см) и 10 вес.% волокна вискозы, 1,5 денье, 1,5 дюйма. Волокна ПЭ/ПЭТ доступны от BASF Fibers, 6805 Morrison Boulevard, Charlotte, NC 28211-3577 и представляют собой бикомпонентные полиэтилен/полиэтилентерефталатные волокна типа оболочка/сердцевина (ПЭ/ПЭТ) с наружным покрытием С S-2 на основе полиэтиленгликоля. Волокна вискозы представляют собой 1,5 денье волокна Merge 18453 от Courtaulds Fibers Incorporated of Axis, Alabama.

Пример 2
Примеры 2 представляет собой склеенный на воздухе кардовый материал, который содержит 90 вес.% бикомпонентных волокон полиэтилен/полиэтилентерефталата (ПЭ/ПЭТ) 3,0 денье, 1,5 дюйма и 10 вес.% волокна вискозы, 1,5 денье, 1,5 дюйма. Волокна ПЭ/ПЭТ доступны от BASF Fibers, 6805 Morrison Boulevard, Charlotte, NC 28211-3577 и представляют собой бикомпонентные полиэтилен/полиэтилентерефталатные волокна типа оболочка/сердцевина (ПЭ/ПЭТ) с наружным покрытием С S-2 на основе полиэтиленгликоля.

Пример 3
Пример 3 представляет собой склеенный на воздухе кардовый материал, который содержит 90 вес.% бикомпонентных волокон полиэтилен/полиэтилентерефталата (ПЭ/ПЭТ) 10,0 денье, 1,5 дюйма и 10 вес. % волокна вискозы, 1,5 денье, 1,5 дюйма. Волокна ПЭ/ПЭТ доступны от BASF Fibers, 6805 Morrison Boulevard, Charlotte, NC 28211-3577 и представляют собой бикомпонентные полиэтилен/полиэтилентерефталатные волокна типа оболочка/сердцевина (ПЭ/ПЭТ) с наружным покрытием С S-2 на основе полиэтиленгликоля.

Пример 4
Пример 4 представляет собой двухкомпонентную градиентную структуру, удовлетворяющую критериям настоящего изобретения. Верхний компонент является таким, как представлен в примере 3, а нижний таким, как представлен в примере 1.

Пример 5
Пример 5 представляет собой двухкомпонентную градиентную структуру, удовлетворяющую критериям настоящего изобретения. Верхний компонент является таким, как представлен в примере 2, а нижний таким, как представлен в примере 1.

Пример 6
Пример 6 представляет собой двухкомпонентную градиентную структуру, удовлетворяющую критериям настоящего изобретения. Верхний компонент представляет собой гомогенную смесь 60 вес. % бикомпонентного волокна ПЭ/ПЭТ, 3,0 денье, 1,5 дюйма, и 40 вес.% волокна ПЭТ, 6 денье, 1,5 дюйма. Девять слоев каждого компонента соединяют вместе для получения материала для испытаний.

Волокна для верхних компонентов берут от Hoechst Celanese Corporation, Charlotte, NC под кодами Т256 и Т295 соответственно. Верхний компонент имеет удельную массу около 1,5 osy (50 г/м²) и плотность около 0,014 г/см³. Смесь для верхнего компонента кардируют, используя Master Card с приемными валками Web-Master^® от John D. Hollingwortn of Wheels, Inc., Greenville, NC. Верхний компонент имеет коэффициент ориентации волокна MD:CD, равное от около 3 до 5:1, как определяется по отношениям прочности на разрыв в MD и CD.

Нижний компонент представляет собой 100 вес.% полипропиленового волокна, 2,2 денье, 1,5 дюйма, доступного от Hercules Chemical Co., Wilmington, DE под кодом T186 и имеющего удельную массу около 1,0 osy (35 г/м²). После склеивания на воздухе этот слой имеет плотность около 0,067 г/см³. Этот слой кардируют, используя Master Card с приемными валками Dof-Master^® от John D. Hollingwortn of Wheels, Inc. Нижний компонент имеет коэффициент ориентации волокна MD: CD, равный от около 12 до 15:1, как определяется по отношениям прочности на разрыв.

Верхний компонент имеет капиллярное поверхностное натяжение около 0,6, а нижний - около 2,7 см.

Пример 7
Пример 7 представляет собой двухкомпонентную градиентную структуру, подобную примеру 6, удовлетворяющую критериям настоящего изобретения. Верхний компонент представляет собой гомогенную смесь 30 вес. % бикомпонентного волокна ПЭ/ПЭТ, 3,0 денье, 1,5 дюйма, и 70 вес. % волокна ПЭТ, 6 денье, 1,5 дюйма. Нижний компонент представляет собой 100 вес. % полипропиленового волокна, 2,2 денье, 1,5 дюйма. Поставщики и удельные массы для каждого слоя являются такими же, как в примере 6. Ни один из слоев не кардируют для увеличения ориентации.

Из анализа, данных в таблице 3, совершенно неожиданно становится ясно, что многослойный поглощающий материал примерно такой же толщины, как и один слой поглощающего материала, имеет лучшие (более низкие) результаты по оттоку. Это можно увидеть, сравнивая пример 3 с примерами 4 и 5, который хотя и является чуть более тонким в целом, имеет более низкие значения оттока, чем гомогенный, с высокой проницаемостью пример 3. Такой результат является интуитивно неожиданным.

Хотя только немногие примерные воплощения настоящего изобретения подробно описаны выше, специалисты в данной области легко обнаружат, что множество таких модификаций являются возможными в отношении этих примерных воплощений без существенного отклонения от новых особенностей и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно все такие модификации, как предполагается, должны включаться в рамки области действия настоящего изобретения, определяемой ниже в формуле изобретения. В формуле изобретения зависимые и независимые пункты предназначаются для включения в них структур, описанных здесь, в качестве осуществляющих упомянутую функцию, и не только структурных эквивалентов, но также и эквивалентных структур. Так, хотя гвоздь и шуруп не могут быть структурными эквивалентами, потому что гвоздь использует цилиндрическую поверхность для скрепления деревянных деталей вместе, в то время как шуруп использует геликоидальную поверхность, в окружении скрепляемых деревянных деталей гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными структурами.

Claims (24)

1. Поглощающий материал для изделий личной гигиены, содержащий слоистую структуру из, по меньшей мере, одного слоя с относительно высокой проницаемостью на верхней стороне, обращенной к пользователю, и, по меньшей мере, одного слоя с относительно низкой проницаемостью, причем указанная структура имеет диапазон значений капиллярного поверхностного натяжения между примерно 1 и 5 см, при этом разница между верхом и низом составляет, по меньшей мере, около 1 см.

2. Поглощающий материал по п. 1, в котором указанный слой с высокой проницаемостью имеет проницаемость, по меньшей мере, 1000 дарси, а указанный слой с низкой проницаемостью, имеет проницаемость, меньшую, чем 1000 дарси.

3. Поглощающий материал по п. 2, в котором указанный слой с высокой проницаемостью имеет проницаемость, по меньшей мере, на 250 дарси большую, чем указанный слой с низкой проницаемостью.

4. Поглощающий материал по п. 2, в котором указанный слой с высокой проницаемостью имеет проницаемость, по меньшей мере, на 500 дарси большую, чем указанный слой с низкой проницаемостью.

5. Поглощающий материал по п. 1, в котором указанный слой с высокой проницаемостью является ориентированным.

6. Поглощающий материал по п. 1, в котором указанный слой с низкой проницаемостью является ориентированным.

7. Поглощающий материал по п. 1, в котором указанные слои с высокой и низкой проницаемостью являются ориентированными.

8. Поглощающий материал по п. 2, имеющий толщину, меньшую, чем 3 см.

9. Поглощающий материал по п. 1, в котором значение оттока для первого поступления составляет не более 30 мл из 100 мл выделения, поступающего со скоростью 20 мл/с.

10. Поглощающий материал по п. 9, в котором оттоки для двух дополнительных выделений составляет не более 30 мл каждый.

11. Поглощающий материал по п. 10, в котором все три выделения имеют значения оттока не более 25 мл.

12. Изделие личной гигиены, выбираемое из группы, состоящей из подгузников, изолирующей одежды, поглощающего белья, изделий для взрослых, страдающих недержанием, и изделий для гигиены женщин, содержащее материал по п. 1.

13. Изделие по п. 12, в котором указанное изделие личной гигиены представляет собой изделие для гигиены женщин.

14. Изделие по п. 12, в котором указанное изделие личной гигиены представляет собой изделие для взрослых, страдающих недержанием.

15. Изделие по п. 12, в котором указанное изделие личной гигиены представляет собой подгузник.

16. Изделие по п. 15, имеющее ширину промежности не более 7,6 см.

17. Поглощающий материал для изделий личной гигиены, содержащий слоистую структуру из, по меньшей мере, одного слоя с относительно высокой проницаемостью на стороне, обращенной к пользователю, и, по меньшей мере, одного слоя с относительно низкой проницаемостью, причем указанный слой с относительно высокой проницаемостью имеет диапазон значений капиллярного поверхностного натяжения между примерно 1 и 2,5 см, а указанный слой с относительно низкой проницаемостью имеет диапазон значений капиллярного поверхностного натяжения между примерно 2,5 и 5 см.

18. Поглощающий материал по п. 17, в котором указанный слой с высокой проницаемостью является ориентированным.

19. Поглощающий материал по п. 17, в котором указанный слой с низкой проницаемостью является ориентированным.

20. Поглощающий материал по п. 17, в котором указанные слои с высокой и низкой проницаемостью являются ориентированными.

21. Поглощающий материал для изделий личной гигиены, содержащий слоистую структуру из, по меньшей мере, одного слоя с относительно высокой проницаемостью на стороне, обращенной к пользователю, и, по меньшей мере, одного слоя с относительно низкой проницаемостью, причем указанный слой с относительно высокой проницаемостью состоит из бикомпонентных микроволокон типа оболочка/сердцевина и имеет проницаемость, по меньшей мере, на 500 дарси большую, чем указанный слой с низкой проницаемостью, и диапазон значений капиллярного поверхностного натяжения между примерно 1 и 2 см, а указанный слой с относительно низкой проницаемостью содержит микроволокна гомополимера и имеет диапазон значений капиллярного поверхностного натяжения между примерно 2,5 и 5 см, причем, по меньшей мере, один из указанных слоев имеет ориентацию со значением MD: CD, равным, по меньшей мере, 3: 1.

22. Поглощающий материал по п. 21, в котором указанный слой с высокой проницаемостью является ориентированным.

23. Поглощающий материал по п. 21, в котором указанный слой с низкой проницаемостью является ориентированным.

24. Поглощающий материал по п. 21, в котором указанные слои с высокой и низкой проницаемостью являются ориентированными.

Images