Подложка, содержащая вспененные полезные агенты, и способ ee получения

Подложка, содержащая вспененные полезные агенты, и способ ee получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на приоритет патентной заявки US 12/979852, поданной 28 декабря 2010 года, содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к крепированной нетканой подложке (основе), содержащей вспененный полимер и дополнительные усилители мягкости, и к способу ее получения.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Абсорбирующие нетканые изделия, такие как бумажные полотенца, санитарно-гигиеническая бумага, подгузники и другие аналогичные изделия, конструируют таким образом, чтобы они имели требуемые значения пухлости, мягкости и прочности. Например, мягкость некоторых изделий из санитарно-гигиенической бумаги повышают за счет нанесения поверхностной композиции добавки, например, смягчающего агента, на внешнюю поверхность (поверхности) полотна санитарно-гигиенической бумаги. Такая композиция добавки может представлять собой связующий агент, который наносят на поверхность подложки, например, нетканого материала, с помощью отдельной операции или операции в комбинации с крепированием. Крепирование может представлять собой этап способа изготовления нетканого материала, во время которого санитарно-гигиеническую бумагу приклеивают к горячей поверхности вращающегося сушильного цилиндра с помощью композиции добавки. Высушенную санитарно-гигиеническую бумагу и композицию добавки совместно счищают с сушильного цилиндра с помощью ракельного устройства. Крепирование повышает пухлость листов основы для санитарно-гигиенической бумаги, что, в свою очередь, повышает мягкость, определяемую на ощупь. Крепирование также влияет на другие свойства, например, прочность, гибкость, вид складок крепирования и подобные им свойства. Обычно композиции добавок распыляют на сушильный цилиндр американского сушильного устройства (янки-цилиндра). Однако, из-за потерь композиции добавки, вызываемых наличием граничного слоя воздуха вблизи поверхности сушильного устройства и относительно высокими температурами сушильного устройства, распыление обеспечивает лишь низкую массовую эффективность нанесения химического вещества (от 40% до 70%). Ввиду технических требований аппликатор (устройство для нанесения) обычно находится на расстоянии приблизительно 4 дюймов (101,6 мм) от поверхности сушильного устройства. Из-за высокой скорости вращения сушильного устройства граничный слой воздуха вблизи поверхности сушильного устройства движется вместе с поверхностью, создавая барьер давления, затрудняющий перемещение частиц распыляемого вещества к поверхности сушильного устройства.

Кроме того, модифицирование добавок с целью включения дополнительных твердых частиц и коротких волокон, которые повышают общую мягкость подложки, вызывает определенные затруднения. Множество дополнительных частиц, которые могут улучшать тактильные свойства готовой подложки, необходимо смешивать с образованием дисперсии, распыляемой на сушильное устройство. Поскольку размер множества таких частиц превышает размер распыляющих форсунок, закупоривание форсунок представляет собой проблему, которая затрудняет правильное нанесение дисперсии добавок на поверхность сушильного устройства. Таким образом, имеется необходимость создания способа нанесения композиции добавки, как таковой или в комбинации с частицами, усиливающими мягкость, на поверхность сушильного устройства и, в конечном итоге, на подложку, с целью получения подложки с повышенной мягкостью.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к нетканой подложке, включающей волокнистое полотно, имеющее поверхность, и слой полезного агента, где полезный агент выбран из композиции добавки, усиливающего компонента и их комбинаций; при этом полезный агент находится во вспененном состоянии и закреплен на поверхности волокнистого полотна в результате выполнения крепирования.

Настоящее изобретение также относится к способу крепирования нетканой подложки, включающему следующие этапы (а) обеспечение наличия нетканой подложки; (b) расположение аппликатора вблизи горячей непроницаемой сушильной поверхности; (с) нанесение с помощью аппликатора на сушильную поверхность водного вспененного полезного агента; (d) образование вспененным полезным агентом на сушильной поверхности клейкой (адгезионной) пленки; (е) непосредственное скрепление нетканой подложки с клейкой пленкой, находящейся на сушильной поверхности; и (f) счистку закрепленной нетканой подложки и клейкой пленки с сушильной поверхности.

Дополнительно настоящее изобретение относится к нетканой подложке, включающей клейкую пленку, состоящую из водного вспененного полезного агента, где полезный агент выбран из композиции добавки, выбранной из синтетического водорастворимого полимера, натурального водорастворимого полимера и их смесей; усиливающий компонент выбран из группы, состоящей из микрочастиц, терморасширяемых (способных увеличиваться в размерах под действием нагревания) микросфер, нарезанных волокон, дисперсий дополнительных полимеров, душистых веществ, антибактериальных агентов, увлажняющих веществ, смягчающих веществ, медикаментов и их комбинаций; и смесей перечисленных средств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Графические материалы представлены в неогранивающей форме и для иллюстрации изобретения; следует понимать, что изобретение не ограничено представленными конкретными структурами и оборудованием.

На Фиг.1 схематично представлены этапы способа, применяемого для получения одного из примеров осуществления пены согласно настоящему изобретению.

На Фиг.2 схематично представлен вид сбоку американского сушильного цилиндра, показанного на Фиг.1, на котором представлено нанесение пены на поверхность сушильного устройства согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 схематично представлен вид сбоку отдельно выполняемого способа крепирования согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения, в частности, показано нанесение пены на поверхность непористого цилиндра.

На Фиг.4 схематично представлен способ изготовления санитарно-гигиенической бумаги с использованием крепирующего оборудования.

На Фиг.5 схематично представлен способ изготовления санитарно-гигиенической бумаги, не включающий использование крепирующего оборудования.

На Фиг.6 представлен ряд фотографических изображений, полученных с помощью СЭМ (сканирующего электронного микроскопа), на которых показано изменение структуры санитарно-гигиенического материала после обработки согласно одному из примеров осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг.7 представлен вид сбоку в разрезе параболического аппликатора для нанесения химической добавки согласно предшествующему уровню техники.

На Фиг.8 представлен вид сбоку в разрезе параболического аппликатора для нанесения химической добавки согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.9 представлен вид в аксонометрии спереди параболического аппликатора, показанного на Фиг.8.

На Фиг.10 представлен вид в аксонометрии спереди параболического аппликатора, показанного на Фиг.9, модифицированного с целью присоединения к нему скребков (устройств для снятия лишнего материала) согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.11 представлен частичный вид сбоку в аксонометрии параболического аппликатора, показанного на Фиг.10, модифицированного с целью присоединения к нему концевых порогов согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.12 представлен вид в аксонометрии спереди параболического аппликатора, показанного на Фиг.9, модифицированного с целью присоединения к нему валиков согласно дополнительному примеру осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.13 представлен частичный вид сбоку параболического аппликатора, показанного на Фиг.12.

На Фиг.14 представлена морфология структур поверхностей и морфология структур в разрезе для поверхностей, на которые нанесен усиливающий компонент согласно настоящему изобретению.

На Фиг.15 представлены нанесенная пленка и санитарно-гигиеническая бумага, включающая комбинированный полезный агент согласно настоящему изобретению.

На Фиг.16 представлен график зависимости GMT (среднего геометрического значения предела прочности на растяжение, англ. Geometric Mean Tensile Strength) от логарифма перевесов для мягкости двухслойных изделий из санитарно-гигиенической бумаги для гигиены лица, включающих комбинированный полезный агент согласно настоящему изобретению.

На Фиг.17 представлен график зависимости GMT от увеличения калибра (толщины) двухслойных изделий из санитарно-гигиенической бумаги для гигиены лица, включающих комбинированный полезный агент согласно настоящему изобретению.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Несмотря на то что изобретение имеет приведенную в конце данного описания формулу изобретения, частично обозначающую и явно ограничивающую изобретение, можно предположить, что лучшее понимание настоящего изобретения будет достигнуто после прочтения приведенного ниже описания.

Если не указано иное, все процентные содержания, части и отношения приведены в пересчете на общую массу композиций согласно настоящему изобретению. Все массы, относящиеся к перечисленным ингредиентам, относятся к активному веществу и, таким образом, если не указано иное, не включают массы растворителей или побочных продуктов, которые могут содержаться в коммерчески доступных материалах. В настоящем описании термин "массовый процент" может быть обозначен "% масс." За исключением конкретных примеров, содержащих реальные измеренные значения, цитируемые в настоящем описании числовые значения должны рассматриваться как величины, включающие модификатор "приблизительно".

Используемый в настоящем описании термин "включающий" означает, что могут быть добавлены другие этапы и другие ингредиенты, не влияющие на конечный результат. Этот термин включает термины "состоящий из" и "по существу состоящий из". Композиции и способы согласно настоящему изобретению могут включать, состоять из и по существу состоять из существенных элементов и граничных элементов изобретения, рассмотренных в настоящем описании, а также из любых дополнительных или необязательных ингредиентов, компонентов, этапов или граничных элементов, рассмотренных в настоящем описании.

Используемый в настоящем описании термин "композиция добавки" относится к химическим добавкам (иногда называемым химическими веществами, химикатами, химической композицией и добавкой), которые наносят на поверхность подложки. Нанесение на поверхность в соответствии со способом согласно настоящему изобретению может быть выполнено во время этапа сушки или этапа конвертирования. Композиции добавки согласно настоящему изобретению могут быть нанесены на любую подложку (например, на санитарно-гигиеническую бумагу или нетканые материалы) и могут включать, без ограничений, дисперсии полимеров, растворы полимеров или их смеси.

Используемый в настоящем описании термин "полотно, полученное суховоздушным формованием" означает полотно, полученное формованием с помощью воздуха, при котором группы мелких волокон, длина которых обычно составляет от приблизительно 3 до приблизительно 52 миллиметров (мм), разделяют и захватывают током воздуха, а затем осаждают на формующей сетке, обычно с использованием источника вакуума. Затем осажденные неупорядоченным образом волокна скрепляют друг с другом, например, под действием горячего воздуха или распыляемого клеящего вещества. Получение нетканых композиционных материалов суховоздушным формованием всесторонне рассмотрено в литературе и документах, относящихся к данной области техники. Неограничивающие примеры получения включают способ DanWeb, рассмотренный в патенте US 4640810, Laursen et al., правообладателем которого является Scan Web, North America Inc.; способ Kroyer, рассмотренный в патенте US 4494278, Kroyer et al., и в патенте US 5527171, Soerensen, правообладателем которого является Niro Separation a/s; и способ, рассмотренный в патенте US 4375448, Appel et al., правообладателем которого является Kimberly-Clark Corporation, или другие аналогичные способы.

"Полезные агенты" представляют собой композиции или компоненты, обеспечивающие полезный эффект на обработанной части подложки, например, мягкость, гладкость, влажность, аромат и подобные свойства. Неограничивающие примеры полезных агентов согласно настоящему изобретению включают "композиции добавок" и "усиливающие компоненты".

"Скрепленное кардочесанное полотно" (сокращенно СКП, англ. Bonded Carded Web, сокращенно "BCW") означает нетканое полотно, получаемое способами кардочесания, известными специалистам в данной области техники и дополнительно рассмотренными, например, в патенте US 4488928, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в той части, которая согласуется с настоящим изобретением. В способе кардочесания может быть использована смесь штапельных волокон, связующих волокон и, возможно, других связующих компонентов, например, клеящее вещество. Эти компоненты формуют в виде объемного шара, который расчесывают или иным образом обрабатывают, получая полотно с по существу равномерной поверхностной плотностью. Это полотно нагревают или иным образом обрабатывают для активации клеящего компонента, что приводит к получению целостного пушистого нетканого материала.

Используемый в настоящем описании термин "совместно формуемое (полотно)" означает полимерный материал, полученный аэродинамическим способом из расплава (материал "мелтблаун"), в который могут быть добавлены другие волокна или другие компоненты. В наиболее общем смысле совместно формуемый материал может быть получен при размещении по меньшей мере одной экструзионной головки для аэродинамического формования из расплава вблизи желоба, через который по мере формования полотна к материалам, получаемым из расплава, добавляют другие материалы. Эти "другие материалы" могут представлять собой натуральные волокна, суперабсорбирующие частицы, волокна из натурального полимера (например, вискозы) и/или волокна из синтетического полимера (например, полипропилена или сложного полиэфира). Волокна могут иметь штапельную длину. Совместно формуемый материал может содержать целлюлозный материал в количестве, составляющем от приблизительно 10% масс. до приблизительно 80% масс., например, от приблизительно 30% масс. до приблизительно 70% масс. Например, в одном из примеров осуществления может быть получен совместно формуемый материал, содержащий волокна из целлюлозной массы в количестве, составляющем от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс.

Используемый в настоящем описании термин "крепирование" означает процесс, происходящий при счистке полотна, приклеенного к поверхности сушильного устройства, ножом, например, ракельным ножом.

"Усиливающие компоненты" согласно настоящему изобретению представляют собой полезные агенты, которые являются дополнительными компонентами и могут быть добавлены в композицию добавки для придания ей других тактильных или дополнительных полезных свойств, которые не могут быть достигнуты при использовании самой композиции добавки. Усиливающие компоненты включают, без ограничений, микрочастицы, расширяемые (вспениваемые) микросферы, волокна, дисперсии дополнительных полимеров, отдушки, антибактериальные агенты, увлажняющие вещества, медикаменты, смягчающие вещества и подобные вещества.

Используемый в настоящем описании термин "пена" означает жидкую пену. Согласно настоящему изобретению, при нагревании вспениваемой композиции согласно настоящему изобретению на поверхности сушильного устройства, она не образует твердую вспененную структуру. Напротив, при нанесении на нагретую поверхность, вспениваемая композиция превращается в по существу сплошную пленку, внутри которой заключены пузырьки воздуха.

"Полученное водоструйным скреплением полотно" согласно настоящему изобретению означает полотно, в котором под действием вертикальных струй текучей среды происходило перепутывание волокон полотна. Водоструйное скрепление полотна обычно повышает прочность полотна. В одном из аспектов волокна из целлюлозной массы могут быть сформованы водоструйным скреплением в виде материала из непрерывного волокна, например, полотна, полученного из расплава полимера фильерным способом (полотна "спанбонд"). Полученное водоструйным скреплением полотно, из которого изготавливают нетканый композиционный материал, может содержать волокна из целлюлозной массы в количестве, составляющем от приблизительно 50% до приблизительно 80% масс., например, в количестве приблизительно 70% масс. Полотна на основе композиционного материала, полученного водоструйным скреплением, рассмотренные выше, коммерчески доступны, и могут быть поставлены Kimberly-Clark Corporation под наименованием HYDROKNIT^®. Гидравлическое перепутывание рассмотрено, например, в патенте US 5389202, Everhart.

Используемый в настоящем описании термин "нетканый материал" означает класс полотен, обычно получаемых скреплением волокон между собой. Нетканое полотно изготавливают с помощью механических, химических, термических средств, с использованием клеящего вещества или растворителя или любой комбинации указанных средств. Изготовление нетканых материалов отличается от ткачества, получения трикотажного полотна или тафтинга (ворсопрошивного производства). Нетканые полотна могут быть получены из синтетических термопластических полимеров или натуральных полимеров, например, целлюлозы. Одним из примеров нетканого материала является санитарно-гигиеническая бумага из целлюлозы.

Используемый в настоящем описании термин "получение аэродинамическим способом из расплава" относится к способу получения нетканых полотен, который включает экструзию и вытяжку расплавленного полимера в высокоскоростном потоке нагретого воздуха с образованием тонких волокон. Волокна охлаждают и собирают в виде полотна на движущейся сетке. Способ аналогичен получению из расплава полимера фильерным способом (спанбонд), но волокна, полученные аэродинамическим способом из расплава, гораздо тоньше, обычно толщиной порядка микронов.

Используемый в настоящем описании термин "технологические добавки (добавки, улучшающие технологические свойства)" относится к композициям, которые могут облегчать обработку в процессе получения обработанных подложек согласно настоящему изобретению. Например, подходящими технологическими добавками согласно настоящему изобретению могут служить вспениватели (пенообразующие агенты). Дополнительно, добавки, улучшающие крепирование, могут дополнительно усиливать или снижать адгезию при крепировании подложки на сушильном цилиндре.

Используемый в настоящем описании термин "спанбонд" относится к способу получения нетканого полотна, включающему экструзию, вытяжку и укладывание волокон на движущуюся сетку, в результате чего получают полотно. Термин "спанбонд" часто используют взаимозаменяемо с термином "спанлейд", но в данной отрасли промышленности для обозначения конкретного способа получения полотна принят термин спанбонд (получение из расплава полимера фильерным способом). Это отличает данный способ получения полотна от двух других форм получения полотна спанлейд, которые представляют собой получение аэродинамическим способом из расплава (англ. meltblowing) и экструзией из раствора с мгновенным испарением растворителя (англ. flashspinning).

Используемый в настоящем описании термин "композиционный материал спанбонд/мелтблаун" относится к слоистому композиционному материалу, представляющему собой многослойное полотно, которое обычно изготовлено из различных чередующихся слоев полотен спанбонд ("S") и мелтблаун ("М"): SMS, SMMS, SSMMS и т.д.

Используемый в настоящем описании термин "санитарно-гигиеническая бумага" обычно относится к различным бумажным изделиям, например, к косметическим салфеткам для лица, санитарно-гигиеническим полотенцам для бани, бумажным полотенцам, сервировочным салфеткам, гигиеническим салфеткам и подобным изделиям. Изделие из санитарно-гигиенической бумаги согласно настоящему изобретению обычно получают из целлюлозного полотна, включающего один или множество слоев. Например, в одном из примеров осуществления целлюлозное или "бумажное" изделие может содержать однослойное бумажное полотно, полученное из смеси волокон. В другом примере осуществления бумажное изделие может содержать многослойное (т.е. слоистое) бумажное полотно. Дополнительно, бумажное изделие также может представлять собой изделие, состоящее из одного или множества пластов (например, содержащее более одного бумажного полотна), причем один или более пластов могут содержать бумажное полотно, полученное согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение является альтернативой применяемого в настоящее время способа распыления на поверхность сушильного устройства (например, американского сушильного цилиндра или горячего каландра) водной дисперсии или раствора химических веществ для крепирования. В отличие от жидких химических веществ, благодаря достаточно высокой вязкости, вспениваемые химические вещества обладают достаточной структурной целостностью и могут достигать поверхности сушильного устройства, невзирая на силы тяготения. Использование вспениваемых химических веществ согласно настоящему изобретению позволяет размещать устройство для нанесения химических веществ (аппликатор) гораздо ближе к поверхности сушильного устройства. Дополнительно, применение вспениваемых химических веществ согласно настоящему изобретению позволяет включать дополнительные полезные вещества, нанесение которых иным образом было бы затруднительным.

Другим преимуществом настоящего изобретения является меньшее потребление энергии сушильным устройством. Близкое расположение устройства для нанесения химических веществ к поверхности сушильного устройства повышает эффективность массопереноса химических веществ (т.е. позволяет снижать потери при нанесении) и эффективность утилизации энергии. Эффективность повышается за счет того, что воздух, вводимый в пену согласно настоящему изобретению, действует как разбавитель. В результате для удаления воды из вспениваемого химического вещества для крепирования (т.е. из полезных агентов) при сушке требуется меньшее количество тепла. Это представляет собой усовершенствование относительно способа распыления, в котором для разбавления полезного агента используют воду.

Дополнительно, после проведения этапа крепирования, на поверхности нетканой подложки остается слой полезного агента, придающий подложке более высокую пухлость и мягкость. Пухлость повышается за счет воздуха, захваченного слоем покрытия. Повышенную мягкость придают полезные агенты, которые могут вспениваться на поверхности сушильного устройства и затем переноситься или прилипать к поверхности подложки при проведении крепирования. Несмотря на то, что при проведении этапа сушки вспениваемые полезные агенты превращаются в пленку, благодаря повышенной вязкости, обусловленной более высоким содержанием твердых веществ во вспененной композиции добавки, не весь воздух, захваченный пеной, улетучивается из нее во время сушки.

Согласно настоящему изобретению могут быть обработаны различные подложки, отличные от санитарно-гигиенической бумаги. Неограничивающие примеры таких подложек включают полотна, полученные мокрым формованием, полотна, полученные суховоздушным формованием, полотна спанбонд, совместно формуемые полотна, скрепленные и кардочесанные полотна (сокращенно СКП), сплошные пленки и полученные водоструйным скреплением полотна. Полезный агент обычно наносят на одну сторону любой подложки, но при необходимости он может быть нанесен на обе стороны подложки.

Полезные агенты

I. Композиция добавки

В предпочтительном примере применения количество композиции добавки может составлять от приблизительно 50 мг/м² до приблизительно 10000 мг/м², или от приблизительно 50 мг/м² до приблизительно 1000 мг/м² или от приблизительно 100 мг/м² до приблизительно 1000 мг/м². Отличия в упомянутых диапазонах зависят от того, наносят ли композицию добавки на подложку на единой производственной линии (например, с помощью машины для получения санитарно-гигиенической бумаги) или на машине, не входящей в состав единой производственной линии (например, на линии конвертирования нетканых изделий). Композиции добавки согласно настоящему изобретению могут представлять собой дисперсии полимера или растворы полимера, описанные ниже.

A. Дисперсии полимеров

Вспениваемые композиции нерастворимых в воде полимеров могут представлять собой дисперсии. Нерастворимые в воде твердые полимерные материалы, например, порошок, гранулы и подобные формы, могут быть превращены во вспениваемые дисперсии смешиванием с водой и поверхностно-активным веществом (веществами) в определенных технологических условиях, например, посредством экструзии при высоком давлении и повышенной температуре. Затем дисперсия полимера может быть смешана с воздухом и вспенивателем для образования пены.

Примеры дисперсий согласно настоящему изобретению включают, без ограничений, дисперсию полиолефина, например, HYPOD 8510^®, поставляемую Dow Chemical, Freeport, Техас, США; дисперсию полиизопрена, например, KRATON^®, поставляемую Kraton Polymers U.S. LLC, Houston, Техас, США; дисперсию блок-сополимера полибутадиена и стирола, например, Butanol^®, поставляемую BASF Corporation, Florham Park, New Jersey, США; латексную дисперсию, например, E-PLUS^®, поставляемую Wacker, Мюнхен, Германия; дисперсию сополимера поливинилпирролидона и стирола и дисперсию сополимера поливинилового спирта и этилена, поставляемые Aldrich, Milwaukee, Wisconsin, США.

B. Растворы полимеров

Вспениваемые композиции водорастворимых полимеров также могут представлять собой растворы. Твердые водорастворимые полимерные материалы, например, порошок, гранулы и подобные формы, могут быть растворены с образованием раствора. Затем раствор полимера может быть смешан с воздухом и вспенивателем для образования пены.

Примеры растворов полимеров согласно настоящему изобретению включают как синтетические водорастворимые полимеры, так и водорастворимые полимеры на основе натуральных веществ. Синтетические водорастворимые полимеры включают, без ограничений, полиспирты, полиамины, полиимины, полиамиды, поликарбоновые кислоты, полиоксиды, полигликоли, простые полиэфиры, сложные полиэфиры, сополимеры и смеси перечисленных выше веществ.

Неограничивающие примеры водорастворимыех полимеров на основе натуральных веществ включают модифицированную целлюлозу, например, простые эфиры и сложные эфиры целлюлозы, модифицированный крахмал, хитозан и его соли, каррагенан, агар-агар, геллановую камедь, ксантановую камедь, другие модифицированные полисахариды и белки и комбинации упомянутых соединений. В одном из конкретных примеров осуществления водорастворимые полимеры также включают: полиакриловую кислоту и ее соли, сложные эфиры полиакриловой кислоты и сополимеры полиакриловой кислоты. Другие подходящие водорастворимые полимеры включают полисахариды с длиной цепочки, достаточной для образования пленки, неограничивающие примеры которых включают пуллулан и пектин. Например, водорастворимые полимеры могут содержать дополнительные моноэтиленненасыщенные мономеры, не имеющие кислотных групп в боковых цепях, но способные сополимеризоваться с мономерами, имеющими кислотные группы. Такие соединения включают, например, моноакриловые сложные эфиры и монометакриловые сложные эфиры полиэтиленгликоля или полипропиленгликоля, в которых молярные массы (Mn) полиалкиленгликолей составляют, например, до приблизительно 2000.

В другом конкретном примере осуществления водорастворимые полимеры могут представлять собой гидроксипропилцеллюлозу (англ. hydroxypropyl cellulose, сокращенно НРС), поставляемую Ashland, Inc. под торговым наименованием KLUCEL^®. Водорастворимые полимеры могут присутствовать в композиции добавки в любом функциональном количестве, которое зависит от типа выбранного химического компонента, а также от требуемых свойств готового материала. Например, в иллюстративном примере KLUCEL^® для придания композиции улучшенных свойств композиция добавки может содержать биоразлагаемые водорастворимые полимеры в количестве от приблизительно 1% до приблизительно 75%, или по меньшей мере приблизительно 1%, по меньшей мере приблизительно 5%, или по меньшей мере приблизительно 10%, или до приблизительно 30%, до приблизительно 50% или до приблизительно 75% от общей массы композиции добавки. Другие примеры подходящих водорастворимых полимеров включают метилцеллюлозу, поставляемую Ashland, Inc. под торговым наименованием BENECEL^®; гидроксиэтилцеллюлозу, поставляем Ashland, Inc. под торговым наименованием NATROSOL^®; и гидроксипропилкрахмал, поставляемый Chemstar (Minneapolis, Minnesota, США) под торговым наименованием GLUCOSOL 800^®. После разбавления водой любое из этих химических веществ наносят на горячую непористую поверхность сушильного устройства, откуда химическое вещество затем тщательно распределяется по поверхности полотна. Неограничивающие примеры водорастворимых полимеров, входящих в состав этих химических веществ, включают поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, полиэтиленоксид, гидроксипропилкрахмал, гидроксипропилцеллюлозу и их комбинации.

Традиционные химические вещества, применяемые для получения крепированной санитарно-гигиенической бумаги, могут включать растворы водорастворимых полимеров, например, водную смесь, содержащую поливиниловый спирт и полимер на основе полиамида и эпигалогенгидрина. Несмотря на то что эти традиционные химические вещества для крепирования включают растворы водорастворимых полимеров, их использование не приводит к получению полезных свойств, обеспечиваемых настоящим изобретением, то есть повышенной мягкости без снижения прочности листа санитарно-гигиенической бумаги.

Композиция добавки согласно настоящему изобретению может быть коммерчески доступной, например, представлять собой дисперсию HYPOD 8510^®, поставляемую Dow Chemical Corporation, которая содержит воду, полиэтиленоктеновый сополимер и сополимер этилена и акриловой кислоты. Полиэтиленоктеновый сополимер может быть поставлен Dow Chemical Corporation под наименованием AFFINITY^® (тип 2980I), а сополимер этилена и акриловой кислоты может быть поставлен Dow Chemical Corporation под наименованием PRIMACOR^® (тип 59081). PRIMACOR^® действует как поверхностно-активное вещество, эмульгируя и стабилизируя диспергированные частицы AFFINITY^®. Сомономер, представляющий собой акриловую кислоту, входящий в состав PRIMACOR^®, нейтрализован гидроксидом калия до достижения степени нейтрализации, составляющей приблизительно 80%. Таким образом, PRIMACOR^® более гидрофилен чем AFFINITY^®. PRIMACOR^® действует в дисперсии как поверхностно-активное вещество или диспергирующее вещество. В отличие от PRIMACOR^®, диспергированное в дисперсии средство AFFINITY^® принимает форму мелких капель, диаметр которых составляет порядка нескольких микрон. Молекулы PRIMACOR^® окружают капли AFFINITY^®, образуя структуру "мицеллы", которая стабилизирует капли. Реактив HYPOD 8510 содержит приблизительно 60% AFFINITY^® и 40% PRIMACOR^®.

При контакте с горячей поверхностью сушильного устройства дисперсия переходит в расплавленное жидкое состояние, и AFFINITY^® образует непрерывную фазу, a PRIMACOR^® - дисперсионную фазу, образующую островки в "океане" AFFINITY^®. Такое фазовое превращение называется инверсией фаз. Однако протекание инверсии фаз зависит от внешних условий, например, температуры, продолжительности обработки, молекулярной массы твердых веществ и концентрации. В конечном итоге, инверсия фаз протекает только в том случае, когда полимеры (или две фазы) имеют время релаксации, достаточное для завершения инверсии фаз. Согласно настоящему изобретению, нанесенная пленка HYPOD 8510^® сохраняет морфологию дисперсии, что указывает на неполную инверсию фаз. Полезные эффекты остаточной морфологии дисперсии включают, без ограничений, получение более гидрофильного слоя покрытия благодаря воздействию фазы PRIMACOR^® и повышенную мягкость материала с покрытием, благодаря пузырькам воздуха, захваченным внутри нанесенного слоя HYPOD 8510^®, что дополнительно повышает пухлость.

Разбавленная дисперсия может иметь очень низкую вязкость (приблизительно 1 сантипуаз, как у воды). При нанесении на горячий сушильный цилиндр из дисперсии с низкой вязкостью испаряется вода, что приводит к завершению инверсии фаз AFFINITY^®. Таким образом, полученная непрерывная расплавленная пленка включает внедренные островки дисперсии PRIMACOR^®. Пленка, полученная в результате полного испарения воды, представляет собой твердый материал, не содержащий захваченных пузырьков воздуха. После переноса расплавленной пленки на полотно в результате крепирования, тонкая пленка, покрывающая поверхность обработанной санитарно-гигиенической бумаги, состоит из отдельных, но соединенных между собой участков, см. Фиг.6 с и обсуждение ниже.

В способе согласно настоящему изобретению может быть использована высоковязкая дисперсия с высоким содержанием твердых веществ (от приблизительно 10% до приблизительно 30%), которая может содержать большое количество пузырьков воздуха (объем воздуха в по меньшей мере 10 раз превышает объем дисперсии). Предпочтительно, вязкость коммерчески доступной дисперсии HYPOD 8510^® (содержание твердых веществ, включая AFFINITY^® и PRIMACOR^® составляет приблизительно 42%) составляет приблизительно 500 сантипуазов, в то время как вязкость воды составляет приблизительно 1 сантипуаз. Вязкость дисперсии, содержащей приблизительно 20% HYPOD 8510^®, может составлять приблизительно 200 сантипуазов, то есть быть относительно высокой, в то время как вязкость дисперсии, содержащей менее приблизительно 1% HYPOD 8510^®, может быть близка к вязкости воды (1 сантипуаз). После захвата большого относительного количества воздуха, вязкость вспененной дисперсии HYPOD 8510^® возрастает экспоненциально по сравнению с дисперсией до вспенивания.

При рассмотрении Фиг.1 можно отметить, что после нанесения вспененной дисперсии на непористую поверхность сушильного устройства 23, из дисперсии быстро испаряется ограниченное количество воды. Полагают, что медленное испарение дисперсии, обусловленное высоким содержанием твердых веществ в сочетании с высокой вязкостью, предотвращает завершение инверсии фаз дисперсии AFFINITY^®-PRIMACOR^® (при котором AFFINITY^® становится непрерывной, a PRIMACOR^® - дисперсионной фазой) и затрудняет выделение захваченного воздуха. Это приводит к образованию уникальной микроструктурированной расплавленной пленки на горячей поверхности сушильного устройства.

Представленные на Фиг.6 фотографии, полученные с помощью СЭМ, подтверждают изложенную выше гипотезу. При рассмотрении санитарно-гигиенической бумаги, поверхность которой обработана согласно предшествующему уровню техники, и санитарно-гигиенической бумаги, поверхность которой обработана согласно настоящему изобретению, можно сразу отметить два преимущества последней по сравнению с первой. Во-первых, благодаря захвату пузырьков 21 воздуха, способ согласно настоящему изобретению позволяет получать более мягкую санитарно-гигиеническую бумагу с более высокой пухлостью (см. Фиг.6b). Во-вторых, благодаря неполной инверсии фаз, которая, в свою очередь, приводит к воздействию на поверхность гидрофильного компонента, поверхность санитарно-гигиенической бумаги согласно настоящему изобретению отличается более высокой смачиваемостью.

Визуально сравним изображения, представленные на Фиг.6а, 6b и 6с, с изображениями, представленными на Фиг.6а′, 6b′ и 6с′. Как было показан