Многофункциональный абсорбирующий материал и изделия, изготовленные из него

Многофункциональный абсорбирующий материал и изделия, изготовленные из него

Реферат

 

Изобретение относится к структуре материала в абсорбирующем изделии индивидуального ухода пользователя. Многофункциональный материал имеет проницаемость между 100 и 10000 Дарси и капиллярное давление от 2 до 15 см. Структуры, содержащие этот многофункциональный материал, могут иметь степень вытекания менее 25 мл на 100 мл отправления в течение срока его службы. Многофункциональный материал должен иметь от 30 до 75 вес.% суперабсорбента низкой скорости, от 25 до 70 вес.% целлюлозной массы и положительное количество вплоть до 10% связующего компонента. Материал предпочтительно имеет плотность от 0,05 до 0,5 г/см³. Материал имеет проход жидкости на протяжении функционирования, который также десорбирует быстро впитывающий влагу материал во временных рамках в соответствии с состоянием пользователя и высвобождает жидкость для ее распределения в удаленные области скапливания. Материал в сочетании с быстро впитывающим влагу слоем и распределительным слоем определяет композитную структуру для применения в изделиях индивидуального ухода. Материал позволяет распределять жидкость по изделию в отделенные области накапливания и обеспечивает возможность изготовления изделия индивидуального ухода с узкой областью промежности. 5 с. и 15 з.п. ф-лы, 8 табл., 9 ил.

Настоящее изобретение относится к структуре материала в абсорбирующих изделиях индивидуального ухода, таких как подгузники, тренировочные брюки, изделия, используемые при недержании, или гигиенические прокладки.

Предпосылки создания изобретения В традиционных абсорбирующих системах, предназначенных для изделий индивидуального ухода, практически все жидкие отправления организма накапливаются в области промежности. Это приводит к тому, что область промежности становится значительно тяжелее в результате первого отправления организма, что в случае второго, третьего или последующих отправлений может привести к недостаточным функциональным возможностям изделия. Такое утяжеление изделия в области промежности может привести к его провисанию на пользователе, вызывая дискомфорт у пользователя и создавая возможность вытекания. При скапливании отправлений в области промежности также необходимо, чтобы изделие в области промежности было шире, чем это возможно при использовании системы, сохраняющей отправления в различных областях. Изделие, более широкое в области промежности, также приводит к дискомфорту у пользователя. Кроме того, при накапливании отправлений в области промежности изделие не используется целиком для такого накапливания, что приводит к бесполезному расходу абсорбирующего материала, который обычно распределяют по всей площади изделия. Скапливание в первую очередь в области промежности таким образом вызывает повышение стоимости изделия за счет неэффективного применения материалов. Система, в которой отправление будет впитываться изделием индивидуального ухода и распределяться по отдаленным областям изделия, а не накапливаться в области промежности таким образом, что область промежности изделия будет иметь возможность впитывания другого отправления, была бы предпочтительной по сравнению с моделью, где накапливание происходит в области промежности. Такая система могла бы довести до максимума полезное использование площади продукта, уменьшить провисание и дать возможность изготовления изделия индивидуального ухода с более узкой, более комфортабельной областью промежности. Более эффективное использование материалов изделия может привести к снижению потребительской стоимости.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в обеспечении многофункционального композитного материала, используемого при сообщении жидкости с распределяющим материалом для применения в области регулирования мочеиспускания. Такой материал будет впитывать жидкое отправление пользователя, сохранять часть его в течение некоторого периода времени и высвобождать контролируемым образом большую часть отправления в распределительный материал, по которому жидкость будет перемещаться в отдаленные области накапливания.

Другая задача изобретения заключается в обеспечении изделий индивидуального ухода с узкой областью промежности.

Сущность изобретения Многофункциональный материал разработан для применения в изделиях индивидуального ухода. Многофункциональный материал имеет проницаемость примерно между 100 и 10000 Дарси, капиллярное давление примерно от 2 до 15 см. Системы, включающие многофункциональный материал, в течение срока службы могут иметь степень вытекания менее 25 мл на 100 мл отправления. Многофункциональный материал должен содержать примерно от 30 до 75 вес.% суперабсорбента, от 25 до 70 вес.% целлюлозной массы и положительное количество вплоть примерно до 10% связующего компонента. Материал предпочтительно имеет плотность примерно между 0,05 и 0,5 г/см³. Материал пропускает жидкость во время функционирования, при котором он впитывает жидкость во время отправления естественных потребностей, и затем десорбирует впитывающий материал с течением времени в соответствии с состоянием пользователя и высвобождает жидкость для ее рассредоточения в удаленных областях скапливания. В сочетании со всасывающим жидкость и распределительным материалами этот материал определяет композитную слоистую структуру для применения в изделиях индивидуального ухода. За счет превосходных эксплуатационных характеристик материала изделия индивидуального ухода при использовании этого материала могут иметь более узкую ширину в области промежности, чем предшествующие изделия.

На фиг. 1 представлен вид в поперечном сечении подгузника, включающего многофункциональный материал данного изобретения.

На фиг.2 представлен вид сбоку лотковой опоры, используемой для оценочного испытания ИМО.

На фиг.3 представлен график данных АПН для сравнения материала примера 1 с коммерчески доступным подгузником Huggies Ultratrim. На фиг.4 представлен вид сбоку подгузника, изготовленного по примеру 1.

На фиг. 5 представлен график результатов вытекания для примера 1 (сплошная линия) и подгузника Huggies Supreme (пунктирная линия).

На фиг. 6 представлен график, иллюстрирующий распределение жидкости в конструкции примера 1 после первого отправления, где граммы жидкости отложены по оси Y, а время - по оси X. Первый столбик в каждой серии из трех столбиков показывает количество жидкости во впитывающем материале. Второй столбик показывает жидкость в многофункциональном материале. Третий столбик показывает жидкость в распределительном материале.

На фиг. 7 представлен график, иллюстрирующий распределение жидкости в системе по примеру 1 после второго отправления с использованием тех же обозначений, что и на фиг.6.

На фиг.8 представлен график распределения жидкости в системе по примеру 1 после третьего отправления с использованием тех же обозначений, что и на фиг.6.

На фиг.9 в графическом виде сравниваются профили жидкости для системы, в которой использован материал по данному изобретению, после 100 мл отправления (пунктирная линия) и после трех 100 мл отправлений (сплошная линия). Расстояние от места отправления указано по оси X.

Определения "Изделие одноразового использования" включает изделия, выбрасываемые после использования и не предназначенные для стирки и повторного применений.

"Передняя сторона" и "изнаночная сторона" используется в данном описании для обозначения взаимного соотношения сторон относительно самого изделия в большей мере, чем для указания какого-либо положения изделия, когда оно расположено на пользователе.

"Гидрофильный" описывает волокна или поверхности волокон, которые смачиваются водными жидкостями, находящимися в контакте с волокнами. Степень смачивания материалов может, в свою очередь, описываться в терминах контактных углов и поверхностных натяжений рассматриваемых жидкостей и материалов. Подходящее оборудование и способы определения смачиваемости конкретных волокнистых материалов обеспечивает анализирующая установка поверхностной силы Cahn SFA-222 или эквивалентная ей система. При измерении с помощью этой установки волокна, имеющие контактные углы менее 90^oС, рассматриваются как "смачиваемые" или гидрофильные, тогда как волокна, имеющие контактные углы, равные или превышающие 90^oС, рассматриваются как "несмачиваемые" или гидрофобные.

"Внутренняя" и "внешняя" относятся к положению относительно центра абсорбирующего изделия и конкретно к расположению ближе или дальше в поперечном и/или продольном направлении от продольного и поперечного центра абсорбирующего изделия.

"Слой" при использовании в единственном числе может иметь двойное значение или отдельного элемента или множества элементов.

"Жидкость" означает субстанцию и/или вещество, которое течет и может принимать внутреннюю форму емкости, в которую ее наливают или помещают.

"Сообщение жидкости" означает, что жидкость, такая как моча, может перемещаться из одного слоя в другой слой.

"Продольный" и "поперечный" имеют обычное значение, как показано линией поперечного сечения X-X на фиг.х. Продольная осевая линия лежит в плоскости изделия при укладывании его на плоской поверхности и полном расправлении и обычно она параллельна вертикальной плоскости, которая делит пополам стоящего пользователя на левую и правую половины тела, когда изделие надето на него. Поперечная осевая линия обычно лежит в плоскости изделия перпендикулярно продольной оси. Как показано, изделие длиннее в продольном направлении, чем в поперечном направлении.

"Частицы" определение относится к любым геометрическим формам, таким как, но не ограничиваясь ими, сферические волокна, цилиндрические волокна или одиночные нити, плоские поверхности или шероховатые поверхности, пластины, ленты, нити, скрученные нити, или тому подобным.

"Распыление" и его различные варианты включают выдавливание жидкости под действием силы в виде или потока, или скрученных нитей, или распыленных частиц через сопло, форсунку или тому подобное, при использовании давления воздуха или другого газа, под действием силы гравитации или под действием центробежной силы. Распыление может быть постоянным или прерывистым.

"Нетканые волокна фильерного способа производства" относится к волокнам небольшого диаметра, которые образуются при экструдировании расплавленного термопластичного материала в виде волокон из множества тонких, обычно кольцевых капилляров из фильеры при быстром дальнейшем уменьшении диаметра экструдируемых волокон, таким образом как, например, в патенте США 4340563, Appel и др. и патенте США 3692618, Dorschner и др., патенте США 3802817, Matsuki и др., патентах США 3338992 и 3341394, Kinney, патенте США 3502763, Kartman и патенте США 3542615, Dobo и др. Нетканые волокна фильерного способа производства обычно не являются скрепленными при их размещении на собирающей поверхности. Нетканые волокна фильерного способа производства обычно являются непрерывными и имеют средний диаметр (для образца из по крайней мере 10 волокон) более 7 микрон, более конкретно, от 10 до 30 микрон. Волокна также могут иметь различную конфигурацию, как описанные в патентах США 5277976, Hogle и др., патенте США 5466410, Hill, и 5069970 и 5057368 Largman и др., в которых описаны волокна с нетрадиционной формой.

"Волокна, полученные из расплава с раздувом" означает волокна, образованные посредством экструзии расплавленного термопластичного материала через множество тонких, обычно кольцевых фильерных капилляров в виде расплавленных нитей или волокон в сходящиеся с высокой скоростью, обычно горячие, потоки газа (например, воздуха), что приводит к уменьшению диаметра волокон расплавленного термопластичного материала, который может достигать диаметра микроволокон. Таким образом, волокна, полученные из расплава с раздувом, получают при высокой скорости газового потока и размещают на общей поверхности с образованием полотна из произвольно расположенных волокон, полученных из расплава с раздувом. Такие способы описаны, например, в патенте США 3849241. Волокна, полученные из расплава с раздувом, представляют собой микроволокна, которые могут быть непрерывными или прерывающимися, их средний диаметр обычно меньше 10 микрон, и обычно они являются закрепленными при расположении на собирающей поверхности.

"Сопряженные волокна" относятся к волокнам, которые образованы по крайней мере из двух полимеров, экструдированных из отдельных экструдеров, но спряденных вместе с образованием одного волокна. Термин "сопряженные волокна" также иногда упоминается по отношению к мультикомпонентным или двухкомпонентным волокнам. Обычно при этом используют различные полимеры, хотя сопряженные волокна могут быть и монокомпонентным волокном. Полимеры расположены, по существу, в различных зонах с постоянным расположением вдоль поперечного сечения сопряженных волокон и простираются непрерывно вдоль длины сопряженного волокна. Конфигурация такого сопряженного волокна может быть, например, типа оболочка/сердцевина, где один полимер окружен другим, или полимеры могут располагаться рядом друг с другом, возможно смешанное расположение типа "острова-в-море". Сопряженные волокна описаны в патенте США 5108820, Kaneko и др., патенте США 5336552, Strack и др., и патенте США 5382400 Рikе и др. В двухкомпонентных волокнах полимеры могут присутствовать в соотношениях 75/25, 50/50, 25/75 или в любых других желательных соотношениях. Волокна могут иметь такую форму, как волокна, описанные в патентах США 5277976, Hogle и др., и 5069970 и 5057368, Largman и др., включенных в данное описание в полном своем объеме в качестве ссылки, в которых описываются волокна нетрадиционной формы.

"Двухсоставные волокна" - волокна, которые образованы по крайней мере из двух полимеров, экструдируемых в виде смеси из одного и того же экструдера. Термин "смесь" определен далее. В бисоставных волокнах различные полимерные компоненты не располагаются в постоянно расположенных различных зонах вдоль поперечного сечения волокна, и разные полимеры обычно не простираются вдоль всей длины волокна, вместо этого обычно образуются фибриллы (элементарные волокна) или протофибриллы, начинающиеся и заканчивающиеся в произвольном порядке. Двухсоставные волокна иногда упоминаются как мультисоставные волокна. Волокна этого общего типа обсуждаются, например, в патенте США 5108827, Gessner. Двухкомпонентные и двухсоставные волокна также обсуждаются в книге Polymer Вlend and Composites (Полимерные смеси и композиты), John A. Manson и Leslie H. Sperling, напечатанной в 1976 Plenum Press, являющейся отделением компании Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, стр. с 273 по 277.

"Склеенный нетканый кардный материал" относится к нетканым материалам, полученным из штапельных волокон, которые пропускают через гребнечесальную или кардочесальную установку, которая разделяет или разъединяет поврозь и выравнивает штапельные волокна в направлении движения установки с образованием нетканого волокнистого полотна, обычно ориентированного в направлении работы установки. Такие волокна обычно поставляют в тюках, которые помещают в жгуторасправитель/измельчитель или трепальную машину, где волокна разделяют перед поступлением в кардочесальную установку. Как только нетканое волокно образовалось, его после этого скрепляют одним или несколькими из известных способов скрепления. Одним из таких способов является порошкообразная склейка волокон, при которой порошкообразный клей распределяют вдоль нетканого материала и затем активируют обычно путем нагревания нетканого материала и клея горячим воздухом. Другой подходящий способ склейки волокон представляет собой трафаретное связывание, при котором для склейки волокна используют нагретые каландры или ультразвуковое склеивающее оборудование, обычно на локализованных участках, хотя, если это необходимо, нетканый материал может быть скреплен по всей поверхности. Другим подходящим и хорошо известным способом связывания волокон, особенно при использовании двухкомпонентного штапельного волокна, является воздушное склеивание.

Аэродинамическое холстоформование - хорошо известный способ, при использовании которого может быть образован волокнистый нетканый слой. В способе аэродинамического холстоформования пучки небольших волокон, имеющих типичную длину в диапазоне примерно от 3 до примерно 19 мм, разделяют и увлекают воздушным потоком, а затем располагают на формующем фильтре обычно с помощью вакуума. Случайным образом расположенные волокна после этого склеивают друг с другом с использованием, например, горячего воздуха или распыляющего клея.

"Изделия индивидуального ухода" это подгузники, тренировочные брюки, абсорбирующее нижнее белье, изделия, используемые при недержании у взрослых, и женские гигиенические прокладки.

Методы испытаний Абсорбционный временной показатель (АВП): В этом испытании определяют абсорбционную емкость суперабсорбирующего материала в зависимости от времени, вплоть до 200 мин, при легком давлении, например, примерно 0,01 фунта на квадратный дюйм (68,95 Па).

В цилиндр с внутренним диаметром 1 дюйм (25,4 мм), имеющий встроенный на одном конце сетчатый фильтр 100 меш из нержавеющей стали, помещают 0,160,005 г сухого суперабсорбента. Суперабсорбент следует осторожно помещать в цилиндр, так, чтобы суперабсорбент не прилипал к боковым стенкам цилиндра. По цилиндру следует постучать легкими ударами для более равномерного распределения суперабсорбента по фильтру. Затем в цилиндр помещают пластиковый поршень весом 4,4 г, диаметром 0,995 дюйма (252,73 мм), и цилиндр, поршень и суперабсорбент взвешивают в сборке. Устройство в сборе помещают на глубину 1 см в резервуар с жидкостью размером 3 дюйма на 3 дюйма (76,4 мм на 76,4 мм), содержащий 0,875 вес.% солевого раствора NaCl. По цилиндру легко постукивают для удаления воздуха, который мог находиться под ним, и поддерживают глубину солевого раствора равной 1 см на всем протяжении испытания.

Используют таймер на 2.00 мин с односекундными интервалами. Начинают отсчет времени и через 5 мин пребывания в растворе вынимают устройство и промокают его впитывающей бумагой. Предпочтительной бумагой является Kleenex Premium Dinner Napkins (столовые салфетки Premium) от Kimberly-Clark Corp., хотя можно использовать любую другую эффективную бумагу. При промакивании плотно прижимают бумагу к цилиндру, чтобы добиться хорошего контакта. Касаются цилиндра трижды сухой бумагой и на третий раз должно удалиться уже очень мало жидкости. Взвешивают устройство и возвращают его в резервуар с жидкостью. Промакивание и взвешивание должно занимать около 5 с, и таймер следует оставить включенным на протяжении всего испытания. Снимают показания через 5, 10, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 120, 160 и 200 мин. Используют свежие сухие салфетки для каждого показания. После конечного показания рассчитывают граммы абсорбированной жидкости на грамм суперабсорбента. Количество абсорбированной жидкости за конкретные промежутки времени, деленное на количество, абсорбированное за 200 мин, может быть представлено в виде графика от времени для графического представления скорости абсорбции.

АВП рассчитывают следующим образом: АВП=t₁₀+t₂₀+t₃₀+t₄₀+t₅₀+t₆₀+t₇₀+t₈₀+t₉₀)/9, где t_n представляет время в минутах, в течение которого использовано n процентов от всей абсорбционной емкости за 200 мин, например, t₃₀ представляет собой время, в течение которого использовано 30% общей емкости.

Испытание абсорбции под натяжением (АПН): Это испытание представляет собой модифицированный вариант способа TAPPI Т561рm-96, который озаглавлен: "скорость сорбции и емкость впитывающих влагу бумажных изделий с использованием гравиметрических принципов". Приложение А2 способа TAPPI Т561рm-96 обсуждает нестандартные варианты.

Образец помещают на горизонтальной плоскости для испытания таким образом, чтобы его нижняя поверхность покоилась на плоскости, а его верхняя поверхность была покрыта грузом для испытания. Образец окружают ограничителем таким образом, чтобы образец мог расширяться только в одном направлении: направлении, покрытом грузом. Испытательную плоскость соединяют с емкостью, содержащей жидкость, посредством сифоновой трубки. Образец находится в контакте с элюентом (8,5 г/л солевого раствора) из сифоновой трубки, и верхняя поверхность в резервуаре с жидкостью может регулироваться относительно образца во время испытания. Резервуар с жидкостью помещают на подходящее взвешивающее устройство. Во время испытания жидкость поглощается образцом, и такая абсорбция приводит к уменьшению количества жидкости, находящейся в резервуаре, что измеряется с помощью взвешивающего устройства. Уменьшение веса резервуара с жидкостью может быть непосредственно представлено графически или, при делении на граммы образца, может быть представлено в виде абсорбционной емкости на грамм образца с течением времени.

В использованном здесь способе испытания образец имел 6,25 см (2,75 дюйма) в диаметре, а высота образца и его масса зависели от плотности образца. Образец окружали круглым стеклянным кольцом диаметром 6,25 см для избежания расширения по горизонтали. Груз для испытания весил 674,14 г/м², оказывая давление на образец 0,25 фунта на квадратный дюйм (1,72 кПа). Разница в высоте между поверхностью жидкости в резервуаре и образцом поддерживалась на уровне нуля сантиметров.

Испытание на множество отправлений (оценка ИМО): В этом испытании материал, вещество или композицию, составленную из двух или более материалов, помещают в акриловую лотковую опору для моделирования изгиба тела пользователя, например младенца. Такая опора показана на фиг.2. Лотковая опора имеет ширину, как показано на чертеже, равную 33 см, и ее концы отсечены, высоту 19 см, внутреннее расстояние между верхними участками 30,5 см, а угол между верхними участками составляет 60^o. Лотковая опора имеет паз шириной 6,5 мм в нижней точке, где на чертеже сходятся длины опоры.

Испытуемый материал помещают на кусок полиэтиленовой пленки такого же размера, что и образец, и помещают в лотковую опору. На испытуемый материал выливают 100 мл солевого раствора, содержащего 8,5 г хлорида натрия на литр, со скоростью 20 см³/с при расположении патрубка в центре материала и на расстоянии 1/4 дюйма (6,4 мм) над материалом. Регистрируют количество вытекшей жидкости. Материал сразу же удаляют из лотковой опоры, взвешивают и помещают на сухую прокладку из 40/60 целлюлозной массы/суперабсорбента, имеющую плотность 0,2 г/см³ в горизонтальном положении под давлением 0,01 фунта на квадратный дюйм (68,95 Па) и взвешивают через 5, 15 и 30 мин для определения десорбции жидкости из материала в суперабсорбирующую прокладку, а также удерживания жидкости. Целлюлозная вспушенная масса и суперабсорбент, использованные в этом испытании, представляли собой целлюлозную массу Kimberly-Clark's (Dallas TX) CR-2054 и суперабсорбент FAVOR 870 от Stockhausen Company's (Greensboro, NC 27406), хотя могут использоваться и другие сравнимые целлюлозные массы и суперабсорбенты при условии, что они дают десорбирующую прокладку с параметрами 500 г/м² и 0,2 г/см³, которая после погружения в солевой раствор в условиях свободного набухания в течение 5 мин удерживает по крайней мере 20 г солевого раствора на грамм десорбирующей прокладки после действия перепада давления воздуха, например, действия вакуум-отсоса, например, под давлением примерно 0,5 фунта на квадратный дюйм (примерно 3,45 КПа), приложенным вдоль толщины прокладки в течение 5 мин. Если испытуемый образец изготовлен из других компонентов (например, ламината), то компоненты или слои разделяют и взвешивают для определения распределения жидкости между ними, а затем вновь собирают вместе после каждого взвешивания и расположения на целлюлозной массе/суперабсорбенте. Это испытание повторяют с использованием свежей десорбирующей прокладки для каждого отправления таким образом, что получается общее значение для трех отправлений, и распределение жидкости измеряется в течение 1,5 ч с 30-минутными перерывами между отправлениями. Для каждого представителя материала рекомендуется проводить пять испытаний.

Исследование изображения в рентгеновских лучах: Это испытание используют для определения количества жидкости в каждой из пяти зон абсорбирующих систем. Изображение в рентгеновских лучах известно в данной области техники, как это обсуждается в статье, озаглавленной "Liquid Distribution: comparison of X-ray Imaging Data" (Распределение жидкости: сравнение данных отображения в рентгеновских лучах) авторов David F. Ring, Oscar Lijap и Joseph Pascente в журнале Nonwovens World, лето 1995, стр. 65-70. Обычно в этом способе сравнивают рентгеновское изображение сырого и сухого образцов для расчета содержания жидкости. Такие рентгеновские системы доступны от Tronic Inc., 31 Business park Drive, Branford, CT 06045 в виде модели 10561 HF 100 Вт/камеру. В этой системе используется программное обеспечение от Optumus Inc. , Ft. Collins, СО в виде Bio-scan Optimate S/N ОРМ4101105461, версия 4.11.

Капиллярное давление: Капиллярное давление (к.д.), выраженное в сантиметрах (см), жидкости рассчитывают из характеристик волокна и нетканого материала путем приравнивания капиллярного давления, действующего в материале, к гидростатическому давлению, оказываемому столбиком жидкости, по способу, известному в данной области техники и описываемому во множестве ссылок, например, Textile Science and Technology, vol.7, Pronoy K. Chatterjее, опубликовано Elsevier Science Publishers B.V., 1985, ISBNN 0-444-42377-X (vol. 7), части 2, 4, 5. В этих расчетах поверхностное натяжение предполагают равным 68 дин/см, что соответствует солевому раствору 8,5 г/л, используемому для аппроксимированного приближения или моделирования мочи. Моча может сильно отличаться по поверхностному натяжению.

Капиллярное давление может быть рассчитано или определено экспериментально путем исследования описанного здесь вертикального капиллярного затекания. Расчеты используются в присутствии испытуемых жидкостей, особенно материалов, содержащих суперабсорбент, когда их подвергают действию солевого раствора.

Параметр для длинных цилиндров для сфер , где = поверхностное натяжение жидкости (дин/см); ₁ = перемещающийся контактный угол жидкость-твердое тело (градусы) для компонента I; _мат = плотность нетканого материала (г/см³); _ср = средневзвешенная плотность компонента (г/см³); d_i = диаметр компонента i (микроны); _I = плотность компонента i (г/см³); X_i = масса фракции компонента i в нетканом материале; r_i,эфф. = эффективный радиус волокна (см); BW = вес образца/площадь (г/м²); t = толщина образца (мм) при нагрузке 0,05 фунта на квадратный дюйм (23,9 дин/см²) или 2,39 Паскаль (Н/м²); L = длина цилиндра (см); V_i = объем компонента i (см³); SA_i = площадь поверхности компонента i (см²) Пример расчета капиллярного давления Приведен следующий пример расчета капиллярного давления для структуры, которая содержит 57% целлюлозной массы сосны колючей, 40% суперабсорбента и 3% связующего волокна и имеет базовый вес 617,58 г/м² и объемную толщину 5,97 мм при нагрузке 0,05 фунта на квадратный дюйм (344,738 Па).

Свойства компонентов приведены в табл.1.

Пример расчета проницаемости Приведен следующий пример расчета проницаемости для структуры, которая содержит 57% целлюлозной массы древесины сосны колючей, 40% суперабсорбента и 3% связующего волокна и имеет базовый вес 617,58 г/м² и объемную толщину 5,97 мм при нагрузке 0,05 фунта на квадратный дюйм (344,738 Па).

Свойства компонентов (указанная форма является приблизительной) приведены в табл.2.

Калибр материала (толщина) представляет собой меру его толщины и измеряется при давлении 0,05 фунта на квадратный дюйм (23,9 дин/см²) с помощью тестера объема типа Starret, где единицы измерения - миллиметры.

Плотность: Плотность материала рассчитывают путем деления веса на единицу площади образца, в граммах на квадратный метр (г/м²), при толщине образца в миллиметрах (мм) при 68,9 Паскаль и умножения результата на 0,001 для перевода значения в граммы на кубический сантиметр (г/см³). Оценивают общее значение для трех образцов и усредняют его для получения значения плотности.

Время капиллярного затекания и вертикальный поток жидкости в абсорбирующей структуре. Образец материала в виде полосы размерами примерно 2 дюйма (5 см) на 15 дюймов (38 см) помещают вертикально таким образом, что когда полоска образца расположена над резервуаром с жидкостью в начале испытания, то нижний край полоски образца едва касается поверхности жидкости. Используемая жидкость представляла собой солевой раствор 8,5 г/л. Во время измерения относительная влажность поддерживается примерно от 90 до 98%. Полоску образца помещают над жидкостью с известным весом и объемом и включают секундомер, как только нижний край полоски образца коснется поверхности раствора.

Фиксируют в различные моменты времени расстояние по вертикали фронта жидкости, поднявшегося по полоске образца, и вес жидкости, поглощенной полоской образца. Строят график высоты фронта жидкости от времени для определения времени капиллярного затекания примерно на 5 см и примерно на 15 см. Из данных также определяют вес жидкости, абсорбированной полоской образца с начала испытания и до подъема примерно на 5 см и примерно на 15 см. Значение вертикального потока жидкости в полоске образца при конкретной высоте рассчитывают путем деления граммов абсорбированной образцом жидкости на каждую из следующих величин: базовый вес (г/м²) полоски образца; время, в минутах, необходимое для достижения жидкостью определенной высоты, и ширину в дюймах полоски образца. Капиллярное давление в материале, не содержащем суперабсорбентов (например, впитывающие материалы), измеряют просто высотой равновесного вертикального капиллярного подъема солевого раствора 8,5 г/л через 30 мин.

Подробное описание изобретения Предшествующие попытки усовершенствования одноразовых изделий индивидуального ухода включали распределение частиц вспушенной целлюлозной массы или суперабсорбирующего материала (САМ) в определенных областях изделия или создание различных по форме областей накапливания или удерживания, которые поглощают отправления перед их абсорбцией в абсорбирующей сердцевине. Такие способы обычно не используют всю доступную внутреннюю поверхность изделия или не используют ее в нужной степени, приводя таким образом к неэффективному применению подложки продукта в изделии.

Предшествующие попытки также приводили к системам, в которых большая часть абсорбированной жидкости оставалась в области промежности изделия. Сконструированная таким образом система должна быть достаточно широкой в области промежности и поэтому неудобной для пользователя, особенно после абсорбирования жидкости абсорбирующей сердцевиной и последующего набухания абсорбирующего материала. Накапливание жидкости в области промежности также увеличивает тенденцию изделия к провисанию на теле пользователя.

Таким образом, сохраняется необходимость в одноразовых изделиях индивидуального ухода, в которых большая часть доступной области изделия используется для поглощения выделяемых организмом жидкостей и в которых объем отправления организма не остается в области промежности. Это позволит получать изделия с более узкой областью промежности, более соответствующие телу, приводя таким образом к лучше сидящим изделиям, дающим больший комфорт пользователю, и к более эффективному использованию материалов. Что касается подгузников и тренировочных брюк, то для узкой области промежности ширина составляет как максимум 7,6 см, более конкретно, как максимум 5 см в ширину.

Традиционные абсорбирующие системы для изделий индивидуального ухода могут быть в обобщенном виде представлены как имеющие назначение всасывания жидкости (контролирование при гидравлическом ударе) и локализации (удерживания) или ВУ.

Материалы контроля гидравлического удара (буква "В" в ВУ) предназначены для быстрого впитывания вытекающего отправления так, чтобы оно не просачивалось наружу изделия. Быстро впитывающий влагу слой также может упоминаться как всасывающий слой, слой переноса, транспортирующий слой и тому подобные. Быстро впитывающий влагу материал обычно должен быть способным функционировать при вытекающем отправлении емкостью примерно от 60 до 100 см³ при объемной скорости потока от 5 до 20 см³/с как, например, в случае младенцев.

Локализующие или удерживающие материалы "У" в ВУ должны быстро и эффективно поглощать отправление. Они должны быть способными абсорбировать жидкость без значительного "гелеблокирования" или блокирования проникновения жидкости далее в абсорбент путем расширения внешних слоев абсорбента. Удерживающие материалы часто являются высокоскоростными суперабсорбирующими материалами, такими как смеси полиакрилатного суперабсорбента и вспушенной целлюлозной массы. Эти материалы быстро поглощают и удерживают жидкость. Примеры удерживающих материалов, которые можно найти в патенте США 5350370 Jackson et аl., широко распространены.

Как отмечено выше, традиционные абсорбирующие системы, имеющие назначение впитывания и удерживания, обычно удерживают большую часть любого отправления в целевой области, обычно в области промежности. В таких системах жидкости выходят из области промежности только после переполнения емкостной возможности в области промежности. Это приводит к изделиям индивидуального ухода с достаточно широкой областью промежности. Примеры удерживающей способности и локализации распространения для различных промышленных подгузников представлены в табл. 3 заявки на патент США 08/755136, поданной в тот же день и принадлежащей тому же заявителю, что и данная заявка, и озаглавленной "Абсорбирующие изделия с контролируемыми характеристиками заполнения".

В противоположность традиционным абсорбирующим системам заявка на патент "Абсорбирующие изделия с контролируемыми характеристиками заполнения" представляет абсорбирующие системы, которые включают компоненты, которые были разработаны, расположены и скомпонованы таким образом, что через некоторое время после каждого отправления жидкость будет локализоваться в предварительно установленной области абсорбирующей системы, т.е. удаляться из целевой области. С использованием абсорбирующей системы, произвольно разделенной на пять зон, эти абсорбирующие системы имеют для жидкости, в граммах, находящейся в центральной целевой зоне, обычно в области промежности, и в каждой из двух концевых зон, "соотношение заполнения", составляющее меньше чем 5:1 после трех отправлений, разделенных 30-минутными интервалами. Является предпочтительным, чтобы такое соотношение заполнения было менее 3:1, и более предпочтительно, чтобы оно не превышало 2,5:1. Многие коммерчески доступные в настоящее время подгузники имеют соотношение заполнения, равное 20: 1, 50:1 или даже больше этого, т.е. они удерживают большую часть жидкости отправления в области промежности.

Кроме материалов контроля гидравлического удара и локализации в традиционных абсорбирующих системах, исследования последнего времени привели к введению другого компонента, расположенного между слоями В и У. Этот новый компонент является распределительным материалом, образующим систему гидравлического контроля, распределения и удерживания или "ВРУ".

Распределительные материалы "Р" в "ВРУ" должны обладать способностью перемещения жидкости из места первоначального расположения в ту область, где желательно ее накапливание. Распред