Проводящие полотна и способ их изготовления

Проводящие полотна и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Впитывающие изделия, такие как подгузники, трусы для приучения ребенка к туалету, урологическая продукция, средства женской гигиены, белье, предназначенное для плавания, и т.п. обычно включают в себя пропускающую жидкость, обращенную к телу подкладку, не пропускающее жидкость наружное покрытие и впитывающую сердцевину. Впитывающая сердцевина обычно располагается между наружным покрытием и подкладкой с целью приема и удержания жидкостей (например, мочи) выделяемых пользователем.

Впитывающая сердцевина может быть изготовлена, например, из сверхвпитывающих частиц. Многие впитывающие изделия, особенно те, которые поступают в продажу под торговым наименованием HUGGIES™, производимые фирмой Kimberly-Clark Corporation, настолько эффективны в плане поглощения жидкостей, что иногда трудно определить, поступила или нет во впитывающее изделие физиологическая жидкость.

Соответственно, для использования во впитывающих изделиях предлагались различные виды индикаторов увлажнения или влажности. Индикаторы влажности могут включать в себя сигнальные устройства, которые выполнены таким образом, чтобы помогать родителям или обслуживающему персоналу определять влажное состояние подгузника на ранних стадиях. Эти устройства могут подавать звуковой сигнал.

Например, раньше индикаторы влажности включали в себя открытую схему, введенную во впитывающее изделие, которая была соединена с источником энергии и сигнальным устройством. Когда электропроводное вещество, такое как моча, обнаруживалось во впитывающем изделии, открытая схема замыкалась, что вызывало активацию сигнального устройства. Открытая схема может включать в себя, например, два проводящих элемента, которые могут быть изготовлены из металлической проволоки или фольги.

Однако возникли проблемы эффективности и надежности включения индикаторов влажности во впитывающие изделия, связанные с производственными скоростями при производстве впитывающих изделий. Таким образом, существует необходимость совершенствования датчиков влажности, которые могли бы быть легко введены во впитывающие изделия.

Дополнительно также существует необходимость в проводящих элементах для использования в индикаторах влажности, которые изготавливаются из несодержащих металл материалов. Включение металлических компонентов (элементов) во впитывающее изделие может, например, явиться причиной различных затруднений. Например, после упаковки впитывающих изделий, впитывающие изделия обычно пропускаются через металлодетектор для того чтобы убедиться, что никакие металлические включения случайно не попали внутрь упаковки. Однако выполнение проводящих элементов индикатора влажности из металла может явиться причиной того, что металлодетектор даст ложный положительный результат. Включение металлических проводящих элементов во впитывающее изделие может также явиться причиной затруднений в том случае, когда пользователь проходит через стойки безопасности, в которых также имеется металлодетектор.

Настоящее изобретение в основном относится к электропроводному нетканому полотну, которое может быть использовано в различных целях. Например, в одном варианте, нетканое полотно может быть использовано с целью создания проводящих элементов устройства обнаружения влажности, включенных во впитывающее изделие. В одном варианте, электропроводное нетканое полотно содержит значительное количество волокон целлюлозы, смешанных с проводящими волокнами, и изготавливается тем же способом, что и бумага. Полученное полотно затем может быть легко введено во впитывающее изделие в процессе производства для формирования открытой схемы внутри изделия. Например, в одном варианте, две полосы или зоны электропроводного нетканого полотна включены во впитывающее изделие с целью формирования открытой схемы. Когда электропроводное вещество распределяется между двумя полосами или проводящими зонами, сигнальное устройство приводится в действие и подает сигнал определения присутствия электропроводного вещества.

Следует учитывать, что проводящие полотна, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы во многих других случаях помимо включения их в систему определения влажности для впитывающих изделий. Например, проводящие полотна могут быть использованы в любом электронном устройстве в качестве электропроводного элемента и/или в качестве антенны.

В одном варианте, проводящий нетканый материал включает в себя нетканое основное полотно, содержащее волокна целлюлозы в количестве, по меньшей мере, около 50 вес.%. Могут быть использованы любые приемлемые волокна целлюлозы. В одном частном варианте, например, волокна целлюлозы включают в себя волокна древесины мягких пород, соответствующие Канадскому Стандарту помола (CSF), по меньшей мере, около 350 мл. Волокна древесины мягких пород могут присутствовать в нетканом основном полотне в количестве по меньшей мере около 85 вес.%.

В соответствии с настоящим изобретением, нетканое основное полотно, кроме того, содержит проводящие волокна, например углеродные волокна, которые могут быть смешаны с волокнами целлюлозы. Например, в одном из вариантов, углеродные волокна гомогенно смешаны (создают однородную массу) с волокнами целлюлозы. Углеродные волокна могут присутствовать в основном полотне в количестве от около 5 вес.% до около 15 вес.%. Углеродные волокна могут иметь длину от около 1 мм до около 6 мм и могут иметь чистоту (беспримесность), по меньшей мере, около 85%, а также, по меньшей мере, около 88%. Чистота связана с количеством углерода, содержащегося в углеродных волокнах.

Основное полотно может иметь вес основы, составляющий менее чем около 60 г/см, а также от около 15 г/см до около 40 г/см. Основное полотно может также быть некрепированным и может иметь растяжимость в продольном направлении, по меньшей мере, около 5900 грамм-сила. Основное полотно может иметь массу менее чем около 2 см³/г, а также менее чем около 1 см³/г. Основное полотно может также иметь сопротивление менее чем около 100 Ом/квадрат.

В одном из вариантов, основное полотно может иметь влагостойкое вещество. Влагостойкое вещество может состоять, например, из полиаминоамид-эпихлорогидриновой смолы.

В одном из вариантов, нетканый материал может быть разрезан на полосы, имеющие ширину от около 3 мм до около 10 мм. Полосы могут быть намотаны на бобину. Например, в одном из вариантов, полосы могут быть перекрестно намотаны на бобину.

Основное полотно обычно бывает серого или черного цвета, в зависимости от количества углеродных волокон, содержащихся в полотне. В одном из вариантов, основное полотно может быть окрашено в любой приемлемый цвет. Например, полотно может быть окрашено в оттенки синего или оттенки фиолетового цвета.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления электропроводного бумажного полотна. Способ предусматривает стадии нанесения водной суспензии волокон на пористую формирующую поверхность с образованием влажного полотна. Водная суспензия волокон состоит из волокон мягких пород древесины в смеси с углеродными волокнами. Углеродные волокна и волокна мягких пород древесины могут соответствовать описанным выше.

После нанесения на пористую формирующую поверхность, полотно может быть разглажено, а затем высушено. Полотно может быть разглажено, например, будучи пропущенным через валки каландра. Валки каландра могут создавать давление, по меньшей мере, около 950 PLI (фунт/пог.дюйм). Полотно может быть высушено с использованием любого приемлемого сушильного устройства. Например, в одном из вариантов, полотно может быть помещено вблизи одного или многих сушильных цилиндров, от которых тепло поступает к полотну. Альтернативно, полотно может быть высушено на воздухе.

После высушивания полотно может быть нарезано на множество полос, имеющих ширину от около 3 мм до около 10 мм. Каждая полоса может быть намотана на отдельную бобину.

Другие элементы и объекты настоящего изобретения описаны более подробно ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Полное описание настоящего изобретения, включая предпочтительный вариант его выполнения, для специалиста в данной области изложено более подробно в оставшейся части описания, включая ссылку на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид сбоку одного из вариантов способа изготовления некрепированных высушиваемых на воздухе полотен по изобретению;

Фиг.2 - вид сбоку другого варианта способа изготовления проводящих полотен по изобретению;

Фиг.3 - вид сзади в перспективе одного из вариантов впитывающего изделия, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4 - вид спереди в перспективе впитывающего изделия по Фиг.3;

Фиг.5 - вид сверху впитывающего изделия по Фиг.3, где изделие находится в незакрепленном, несложенном и плоско разложенном виде, показывающем поверхность изделия, которая обращена в противоположную от пользователя сторону;

Фиг.6 - вид сверху, подобный Фиг.5, показывающий поверхность впитывающего изделия, обращенную к пользователю при ношении с отсеченными участками для показа внутренних деталей;

Фиг.7 - вид в перспективе варианта по Фиг.3, дополнительно включающего в себя один из вариантов сигнального устройства;

Фиг.8 - вид сбоку еще одного варианта способа изготовления проводящих полотен по изобретению;

Фиг.9 - вид сбоку одного из вариантов способа разрезания нетканого материала, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением на множество полос, которые наматывают на индивидуальные бобины; и

Фиг.10 - вид сбоку одного из вариантов бобины, которая используется для наматывания полос, показанных на Фиг.9.

Повторное использование ссылочных позиций в данном описании и на чертежах предназначено для обозначения одних и тех же аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Специалисту в данной области понятно, что данное описание является только описанием примерных вариантов выполнения и не предназначено для ограничения более широких объектов настоящего изобретения.

В общем, настоящее изобретение по существу относится к нетканым полотнам, содержащим проводящие волокна. Проводящие волокна могут быть включены в полотно, например, таким образом, чтобы обеспечить электропроводность полотна, по меньшей мере, в одном направлении. Например, нетканое полотно может быть изготовлено таким образом, чтобы оно имело возможность передавать электрический ток в продольном направлении, в поперечном направлении или в любом приемлемом направлении.

В соответствии с настоящим изобретением, проводящие нетканые полотна могут содержать значительное количество волокон целлюлозы и могут быть изготовлены с использованием способа производства бумаги. Например, в одном из вариантов, проводящие волокна могут быть смешаны с волокнами целлюлозы и водой для получения водной суспензии волокон, которая затем наносится на пористую поверхность для формирования тонкого бумажного электропроводного полотна. Электропроводность тонкого бумажного полотна может контролироваться посредством отбора специфических проводящих волокон, расположения волокон в специфических местах внутри полотна и посредством контроля различных других факторов и переменных величин. Например, в одном из вариантов, проводящие волокна, введенные в нетканое полотно, включают в себя измельченные углеродные волокна.

После того как проводящий нетканый материал изготовлен в соответствии с настоящим изобретением, этот материал может быть нарезан на множество полос, которые затем наматываются на бобины. Например, каждая полоса может иметь ширину от около 1 мм до около 15 мм, а также от около 3 мм до около 10 мм. После намотки на бобину каждая полоса может быть затем введена в любой приемлемый продукт.

Нетканые полотна, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы во множестве различных случаев. Например, в одном из вариантов, проводящий нетканый материал может быть введен в любое приемлемое электронное устройство. Например, нетканый материал может быть использован в качестве мембраны топливного электролизера, в качестве электрода батареи или может быть использован в печатной электронике. Например, в одном частном варианте, проводящие волокна могут формировать фигурные линии внутри основного полотна для любого приемлемого конечного применения.

В одном конкретном варианте, проводящие нетканые полотна, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы для изготовления устройств определения влажности, находящихся внутри впитывающего изделия. Например, устройство определения влажности может быть выполнено таким образом, чтобы издавать сигнал, например звуковой сигнал и/или визуальный сигнал, когда электропроводное вещество, например моча или фекалии, обнаруживаются во впитывающем изделии. Например, в одном из вариантов, одно или множество нетканых полотен, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, могут быть скомпонованы таким образом, чтобы сформировать проводящие элементы внутри впитывающего изделия для создания открытой схемы, которая выполнена таким образом, чтобы замыкаться, когда электропроводное вещество присутствует в изделии.

Например, впитывающее изделие может представлять собой подгузник, трусы для приучения ребенка к туалету, урологическую продукцию, предметы женской гигиены, медицинскую продукцию, перевязочный материал и т.п. Обычно, впитывающие изделия, содержащие открытую схему, являются одноразовыми, и предполагается, что они разработаны таким образом, чтобы утилизироваться после ограниченного срока использования, а не быть выстиранными или восстановленными другим способом для повторного использования.

Открытая схема, содержащаяся во впитывающих изделиях, изготовленных из нетканых полотен по настоящему изобретению, выполнена таким образом, чтобы взаимодействовать с сигнальным устройством. Сигнальное устройство может подавать энергию на открытую схему, а также включает в себя некоторый вид звукового и/или визуального сигнала, который оповещает пользователя о присутствии физиологической жидкости. Хотя впитывающее изделие само по себе является одноразовым, сигнальное устройство может быть многоразовым.

Как было описано выше, основные полотна по настоящему изобретению изготавливаются посредством смешивания проводящих волокон с волокнами целлюлозы с целью формирования нетканых полотен. В одном из вариантов, для формирования полотен используется способ производства ткани или способ производства бумаги.

Проводящие волокна, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, могут различаться в зависимости от частного применения и желаемого результата. Проводящие волокна, которые могут быть использованы для изготовления нетканых полотен, включают в себя углеродные волокна, металлические волокна, проводящие полимерные волокна, включающие волокна, изготовленные из проводящих полимеров, или полимерные волокна, содержащие проводящий материал, металлизированные волокна и их смеси. Металлические волокна, которые могут быть использованы, включают в себя, например, медные волокна, алюминиевые волокна и т.п. Полимерные волокна, содержащие проводящий материал, включают волокна термопластика, покрытые проводящим материалом, или волокна термопластика, пропитанные или смешанные с проводящим материалом. Например, в одном из вариантов, волокна термопластика, которые могут быть использованы, покрыты серебром. Проводящие волокна, включенные в нетканый материал, могут иметь любую приемлемую длину и диаметр. В одном из вариантов, например, проводящие волокна могут иметь соотношение сторон от около 100:1 до около 1000:1.

Количество проводящих волокон, содержащихся в нетканом полотне, может варьироваться на основании многих различных факторов, таких как вид проводящих волокон, включенных в полотно, и основного конечного применения полотна. Проводящие волокна могут быть включены в нетканое полотно, например, в количестве от около 1 вес.% до около 90 вес.% или даже более. В одном из вариантов, проводящие волокна могут присутствовать в нетканом полотне в количестве от около 5 вес.% до около 15 вес.%, а также от около 8 вес.% до около 12 вес.%.

Углеродные волокна, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают волокна, изготовленные в основном из углерода или волокна, содержащие углерод в значительном количестве, в связи с чем волокна являются проводящими. Например, в одном из вариантов, могут быть использованы углеродные волокна, которые изготовлены из полиакрилонитрильного (или ПАН) полимера. В частности, углеродные волокна формируются посредством нагревания, окисления и карбонизации полиакрилонитрильных ПАН полимерных волокон. Такие волокна обычно имеют высокую степень чистоты и содержат молекулы с относительно высоким молекулярным весом. Например, волокна могут содержать углерод в количестве, превышающем около 85 вес.%. В одном из вариантов, например, степень чистоты углеродных волокон может составлять от 85% до около 95%, а также от около 88% до около 92%. Хотя волокна, имеющие более высокую степень чистоты, обладают лучшими свойствами электропроводности, волокна, имеющие высокую степень чистоты, могут быть более дорогостоящими. С другой стороны, удовлетворительные электрические характеристики могут быть получены при использовании волокон, обладающих чистотой в пределах, описанных выше.

Для того чтобы изготовить углеродные волокна из полиакрилонитрильных ПАН полимерных волокон, полиакрилонитрильные ПАН волокна первоначально нагреваются в кислородной среде, например на воздухе. В процессе нагревания, цианоблоки в полиакрилонитрильном ПАН полимере формируют вторичные циклические молекулы тетрагидропиридина. По мере нагревания, полимер начинает окисляться. Во время процесса окисления, водород освобождается вследствие чего углерод формирует ароматические кольца.

После завершения процесса окисления волокна затем продолжают нагревать в безкислородной среде. Например, волокна могут быть нагреты до температуры, превышающей около 1300°С, а также превышающей 1400°С, а также температуры в пределах от около 1300°С до около 1800°С. В процессе нагревания, волокна подвергаются карбонизации. В процессе карбонизации, расположенные рядом полимерные цепи соединяются, формируя слоистую, основную плоскую структуру из почти чистого углерода.

Углеродные волокна на основе полиакрилонитрила поставляются рядом коммерческих предприятий. Например, такие углеродные волокна могут поставляться ф. Toho Тепах Americajnc, Роквуд, Теннесси.

Другими сырьевыми материалами для изготовления углеродных волокон являются вискоза и нефтяной пек.

Особым преимуществом является то, что сформированные углеродные волокна могут быть порезаны на куски любой приемлемой длины. В одном из вариантов настоящего изобретения, например, нарезанные углеродные волокна, которые могут быть включены в основное полотно, имеют длину от около 1 мм до около 6 мм, а также от около 2 мм до около 5 мм. Эти волокна могут иметь средний диаметр от около 3 микрон до около 15 микрон, а также от около 5 микрон до около 10 микрон. В одном из вариантов, например, углеродные волокна могут иметь длину около 3 мм и средний диаметр около 7 микрон.

В одном из вариантов, углеродные волокна, включенные в нетканые основные полотна, могут включать в себя водорастворимый клей. Клей может составлять 0,1-10% от веса. Водорастворимыми клеями могут быть, но не лимитировано, полиамидные соединения, сложные эфиры эпоксидных смол и поли(винил пирролидон). В этом случае клей растворяется при смешивании с углеродными волокнами в воде,таким образом, обеспечивая хорошую дисперсию углеродных волокон в воде до формирования нетканого полотна. Клей также содействует обработке волокон, не позволяя им стать летучими соединениями, будучи добавленным в процессе производства.

При изготовлении проводящих нетканых полотен в соответствии с настоящим изобретением, вышеупомянутые проводящие волокна комбинируются с другими волокнами, пригодными для использования в процессе изготовления ткани или бумаги. Эти волокна, комбинированные с проводящими волокнами, могут содержать любые натуральные или синтетические волокна целлюлозы, включая, но не лимитировано, недревесные волокна, такие как хлопок, абака, кенаф, трава sabai, лен, трава эспарто, солома, джутовая пенька, жмых, волокна пуха молочая, волокна водорослей и волокна листьев ананаса; и древесные или целлюлозные волокна, те которые возможно получать из лиственных и мягких пород, включая волокна мягких пород деревьев, таких как северные и южные крафт волокна мягких пород деревьев; волокна твердых пород деревьев (лиственных), таких как эвкалипт, клен, береза и осина. Волокна целлюлозы могут быть подготовлены в форме целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы или с низким содержанием альфа-целлюлозы и могут быть превращены в пульпу любым известным способом, включая способы сульфатной, сульфитной варки целлюлозы, варки целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы и другими известными способами варки целлюлозы. Волокна, полученные органосольвентными способами варки целлюлозы, могут также быть использованы, включая волокна и способы, описанные в Патенте США US №4793,898 от 27 декабря 1988 г., авт. Лааманен и др.; в Патенте США US №4,594,130 от 10 июня 1986 г.. авт. Чэнг и др.; и в Патенте США US №3,585,104. Полезные волокна могут также быть изготовлены способом антрахинонной варки целлюлозы, пример которой приведен в Патенте США US №5,595,628 от 21 января 1997 г., авт. Гордон и др.

В одном из вариантов, волокна мягких пород древесины используются для изготовления нетканого материала, так как волокна мягких пород древесины длиннее, что уменьшает выброс твердых частиц во время процесса производства и преобразования. Более длинные волокна целлюлозы также имеют склонность лучше переплетаться с проводящими волокнами, такими как углеродные волокна.

Волокна целлюлозы, включенные в нетканый материал, например волокна древесины мягких пород, могут также быть очищены с целью увеличения количества узлов сцепления на каждом волокне. Увеличение узлов сцепления усиливает механическое переплетение волокон целлюлозы с проводящими волокнами в конечном материале. Это позволяет очень разглаженной однородной бумаге с уменьшенным количеством углеродных волокон удаляться во время обработки. Например, в одном из вариантов, волокна целлюлозы могут иметь Канадский Стандарт помола, превышающий около 350 мл, а также превышающий около 375 мл. Например, волокна целлюлозы могут быть очищены таким образом, чтобы иметь Канадский Стандарт помола от около 350 мл до около 600 мл.

Участок волокон до 50% или менее от сухого веса, или от около 5% до около 30% сухого веса может представлять собой синтетическое волокно, такое как вискоза, волокна полиолефина, полиэфирные волокна, волокна поливинилового спирта, двухкомпонентные волокна с защищенной сердцевиной, многокомпонентные связующие волокна и т.п. В качестве примера полиэтиленового волокна может служить Hulpex®, поставляемый ф. Hercules, Inc. (Вилминггон, DE). Виды волокон синтетической целлюлозы включают вискозу во всех ее вариантах и другие волокна, производные от вискозы или химически-модифицированной целлюлозы.

Включение волокон термопластика в нетканое полотно может обеспечить различные выгоды и преимущества. Например, включение волокон термопластика в полотно может позволить полотну термически соединяться с расположенными вблизи структурами. Например, полотна могут быть термически соединены с другими неткаными материалами, такими как подкладка подгузника, которая может содержать, например, полотно фильерного способа производства или полотно из волокон, выдуваемых из расплава.

Химически обработанные волокна натуральной целлюлозы могут также быть использованы, например мерсеризованная целлюлоза, химически отвержденные или с поперечными связями волокна, или сульфонированные волокна. Для придания хороших механических характеристик при использовании волокон для производства бумаги может быть желательным то, что волокна относительно не повреждены и в большей степени не очищены или только слегка очищены. Мерсеризованные волокна, восстановленные волокна целлюлозы, целлюлоза, полученная в результате деятельности микробов, вискоза и другой целлюлозный материал или производные целлюлозы могут быть использованы. Приемлемые волокна могут также включать в свое число регенерированные волокна, свежевытянутые волокна или их смеси.

Другие волокна для производства бумаги, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в свое число измельченную бумагу или переработанные волокна и волокна с высоким содержанием альфа-целлюлозы. Волокна с высоким содержанием альфа-целлюлозы являются теми волокнами для производства бумаги, которые получаются в результате процессов пульпирования, обеспечивающих выход около 65% или выше, более точно около 75% или выше, а еще более точно от около 75% до около 95%. Выход - это конечное количество обработанного волокна, выраженное в процентном содержании к исходной древесной массе. Такие процессы пульпирования включают в себя беленное химико-термомеханическое пульпирование (ВСТМР), химико-термомеханическое пульпирование (СТМР), нагнетательное/нагнетательно-термомеханическое пульпирование (РТМР), термомеханическое пульпирование (ТМР), термомеханическое химическое пульпирование (ТМСР), сульфитное пульпирование с высоким содержанием альфа-целлюлозы и крафт-пульпирование с высоким содержанием альфа-целлюлозы, которые все дают конечные волокна с высоким уровнем лигнина. Волокна с высоким содержанием альфа-целлюлозы хорошо известны своей жесткостью как в сухом, так и в увлажненном состоянии по сравнению с обычными химически пульпированными волокнами.

В общем, любой процесс формирования тканевого или бумажного полотна может быть применен для формирования электропроводного полотна. Например, в процессе изготовления бумаги по настоящему изобретению может применяться тиснение, влажное прессование, воздушное прессование, высушивание на воздухе, некрепированное высушивание на воздухе, гидропереплетение, укладка воздухом, а также другие стадии, известные в технике. Тканевое полотно может быть сформировано из волокон, в состав которых входят волокна целлюлозы в количестве, по меньшей мере, 50 вес.%, а также, по меньшей мере, 60 вес.%, а также, по меньшей мере, 70 вес.%, а также по меньшей мере 85 вес.%.

Нетканые полотна могут также быть снабжены уплотненным рисунком или проштампованы таким же образом, как тонкие бумажные листы, описанные в любом из следующих Патентов США: №№4,514,345 от 30 апреля 1985 г., авт. Джонсон и др.; 4,528,239 от 9 июля 1985 г., авт. Трохан; 5,098,522 от 24 марта 1992 г.; 5,260.171 от 9 ноября 1993 г., авт. Смурковски и др.; 5.275.700 от 4 января 1994 г., авт. Трохан; 5,328,565 от 12 июля 1994 г., авт. Расч и др.; 5,334,289 от 2 августа 1994 г., авт. Трохан и др.; 5,431,786 от 11 июля 1995 г.. авт. Расч и др.; 5,496,624 от 5 марта 1996 г., авт. Стелтджес Джр. и др.; 5,500.277 от 19 марта 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,514,523 от 7 мая 1996 г.. авт. Трохан и др.; 5,554,467 от 10 сентября 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,566,724 от 22 октября 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,624,790 от 29 апреля 1997 г., авт. Трохан и др.; и 5,628.876 от 13 мая 1997 г., авт. Айэрс и др., которые все включены сюда посредством ссылки и не противоречат данному изобретению. Такие проштампованные тонкие листы бумаги могут иметь сеть уплотненных участков, которая отштамповывается на сушильном барабане при помощи импринтинг-ткани, и участки, являющиеся менее уплотненными (например, «купола» в тонком бумажном листе), соответствующие вогнутым каналам в импринтинг-ткани, где тонкий бумажный лист, наложенный на вогнутые желобки, был вогнут в результате перепадов давления воздуха на вогнутые желобки для формирования в тонком бумажном листе подушкообразных участков или куполов с низкой плотностью.

Влажные и сухие добавки, повышающие прочность, могут быть нанесены или включены в основный лист. Используемый здесь термин «влажные добавки, повышающие прочность» обозначает материалы, используемые для иммобилизации связей между волокнами во влажном состоянии. Обычно, средства, при помощи которых волокна удерживаются вместе в бумаге и тонкой бумажной продукции, включают в себя водородные связи, а иногда комбинации из водородных связей и ковалентных и/или ионных связей. В настоящем изобретении может быть полезным применение материала, который позволит осуществлять соединение волокон таким образом, чтобы закрепить точки соединения волокно-волокно и сделать их устойчивыми к разрыву во влажном состоянии. В описанной практике, добавки, улучшающие прочность во влажном состоянии, также способствуют соединению проводящих волокон, например углеродных волокон, с остальными волокнами, содержащимися в полотне. Таким образом, проводящие волокна удерживаются от выпадения из полотна в процессе дальнейшей обработки.

Любой материал, добавляемый в тонкий бумажный лист или лист, обеспечивающий в конечном результате тонкий бумажный лист средней геометрической прочностью на растяжение во влажном состоянии/геометрической прочностью на растяжение в сухом состоянии в соотношении, превышающем около 0,1, будет для целей настоящего изобретения именоваться влажной добавкой, повышающей прочность. Обычно эти материалы именуются либо как постоянные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, либо как «временные» добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, с целью дифференциации постоянных добавок, повышающих прочность во влажном состоянии, от временных добавок, повышающих прочность во влажном состоянии, постоянные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, будут обозначаться как смолы, которые при введении в бумагу или продукцию из тонкой бумаги обеспечат бумаге или продукту из тонкой бумаги сохранение более 50% от первоначальной прочности в мокром состоянии после воздействия воды в течение, по меньшей мере, пяти минут. Временные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии - это те, которые обеспечивают 50% или менее от первоначальной прочности в мокром состоянии после насыщения водой в течение пяти минут. Оба класса добавок, повышающих прочность во влажном состоянии, находят применение в настоящем изобретении. Количество добавок, повышающих прочность во влажном состоянии, добавляемых в волокна целлюлозы, может составлять, по меньшей мере, около 0,1 процента сухого веса, более конкретно, около 0,2 процента сухого веса или более, и еще более конкретно, от около 0,1 до около 3 процентов сухого веса, основываясь на сухом весе волокон.

Постоянные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, обычно будут обеспечивать более или менее долговременную влагоустойчивость конструкции из тонкого бумажного листа. Напротив, временные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, обычно будут создавать конструкции из тонкого бумажного листа, которые имеют низкую плотность и высокую устойчивость, но не создадут конструкции, которая имела бы долговременную устойчивость к воздействию воды или физиологических жидкостей.

Временные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, могут быть катионными, неионными или анионными. Такие соединения включают PAREZ™631 NC и PAREZ® 725, временно повышающие прочность во влажном состоянии смолы, которые являются катионными глиоксилированными полиакриламидами, поставляемыми ф. Cytec Industries (Вест Патерсон, Нью Джерси). Эта и подобные смолы описаны в Патенте США US №3,556,932, от 19 января 1971 г., авт. Коссиа и др. и в Патенте США US №3,556,933 от 19 января 1971 г., авт. Вилльямс и др. Hercobond 1366, производимая ф.Hercules. Inc., расположенной в г.Вилмингтон, Делавер, является еще одним коммерчески доступным катионным глиоксилированным полиакриламидом, который может быть применен в соответствии с настоящим изобретением. Дополнительные примеры временных добавок, повышающих прочность во влажном состоянии, включают в себя диальдегидные крахмалы, такие как Cobond® 1000, производимый National Starch and Chemical Company, и другие альдегидсодержащие полимеры, например, такие, которые описаны в Патенте США US №6,224,714 от 1 мая, 2001 г., авт. Шредер и др.; в Патенте США US №6,274,667 от 14 августа 2001 г., авт. Шэннон и др.; в Патенте США US №6.287,418 от 11 сентября 2001 г., авт. Шредер и др.; и в Патенте США US №6,365,667 от 2 апреля, 2002 г., авт. Шэннон и др., которые включены сюда посредством ссылки в той мере, в которой они не противоречат настоящему изобретению.

Постоянные добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, содержащие катаонные олигомерные или полимерные смолы, могут быть использованы по настоящему изобретению. Смолы типа полиамид-полиамин-эпихлорогидрин, также относящиеся к полиаминоамид-эпихлорогидриновым смолам, например, KYMENE 557H, продаваемая ( ф.Hercules. Inc., г.Вилмингтон, Делавер, являются наиболее широко известными постоянными добавками, повышающими прочность во влажном состоянии, и применимы для использования по настоящему изобретению. Такие материалы были описаны в следующих Патентах США: №№:3,700,623 от 24 октября 1972 г., авт. Кейм; 3,772.076 от 13 ноября 1973 г., авт. Кейм; 3,855,158 от 17 декабря 1974 г., авт. Петрович и др.; 3,899,388 от 12 августа 1975 г., авт. Петрович и др.; 4,129,528 от 12 декабря 1978 г., авт. Петрович и др.; 4,147.586 от 3 апреля 1979 г., авт. Петрович и др.; и 4,222,921 от 16 сентября 1980 г., авт. Ванн Инэм. Другие катионные смолы включают в себя полиэтилэниминовые смолы и аминопластовые смолы, получаемые в результате реакции между формальдегидом и меламином или мочевиной. Может иметь преимущество использование как постоянных, так и временных повышающих прочность во влажном состоянии смол при производстве тканевой продукции.

В одном из вариантов, относительно большое количество добавки, повышающей прочность во влажном состоянии, включается в нетканый материал. Добавка, повышающая прочность во влажном состоянии, может также увеличить прочность продукта в сухом состоянии. Дополнительно, добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, способствуют химическому переплетению волокон в материале, что повышает удерживание проводящих волокон. Количество добавки, повышающей прочность во влажном состоянии, добавленной в нетканый материал, может зависеть от многих различных факторов. В общем, например, добавка, повышающая прочность во влажном состоянии, может быть добавлена в количестве от около 1 кг/мт(он) до около 12 кг/мт(он), а также от около 5 кг/мт до около 10 кг/мт. В конкретных вариантах, может быть желательным добавление максимально возможного количества добавки, повышающей прочность во влажном состоянии. В этих вариантах, например, добавка, повышающая прочность во влажном состоянии, может быть добавлена в количестве превышающем около 7 кг/мт, а также в количестве, превышающем около 8 кг/мт.

Сухие добавки, повышающие прочность, хорошо известны в технике и включают в себя модифицированные крахмалы и другие полисахариды, такие как катионные, амфотерные и анионные крахмалы, а также гуаровую смолу и смолу плодов рожкового дерева, модифицированные полиакриламиды, карбоксиметилцеллюлозу, сахара, поливинил алкоголь, хитозаны и т.п., но не ограничиваются ими. Такие добавки, повышающие прочность, в сухом состоянии, обычно добавляются в гидросмесь волокон до формирования бумажного листа или как часть процесса крепирования.

Дополнительные виды химикатов, которые могут быть добавлены в нетканое полотно, включают в себя, но не ограничиваясь этим, впитывающие вспомогательные вещества обычно в форме катионных, анионных или неионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), гигроскопических веществ и пластификаторов, например, полиэтиленгликоли с низким молекулярным весом и полигидроксильные составы, например глицерин и пропилен гликоль. Материалы, которые обеспечивают здоровое состояние кожи, такие как минеральные масла, экстракт алоэ, витамин В, силикон, лосьоны в целом и подобные могут также быть введены в конечный продукт.

В общем, продукция по настоящему изобретению может быть использована в сочетании с любыми известными материалами и химикатами, которы