Патент на изобретение №2188039
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭЛАСТИЧНЫЙ ГАЗОПРОНИЦАЕМЫЙ ЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ
(57) Реферат: Изобретение относится к нетканым материалам, предназначенным для использования в различных предметах личной гигиены, таких как пеленки, тренировочные брюки, предметы, используемые при недержании у взрослых людей, предметы женской гигиены и любые другие изделия, используемые для удерживания жидких выделений человеческого организма. Предусматривается полностью эластичный газопроницаемый защитный материал, содержащий слой нетканого полотна из волокон, имеющего гидронапор не менее 0,4 кПа, основную массу менее 68 г/м2 и выполненного из эластичного полиолефина. Если материал является ламинатом, он может быть РАР-, РСЛ- или ССЛ-ламинатом. Этот материал особенно пригоден для использования в качестве защитного клапана предметов личной гигиены, таких как пеленки, предметы от недержания и предметы женской гигиены, и защищающих от инфекции изделий. Материал также может использоваться в качестве прокладки в предметах личной гигиены. Материал согласно изобретению также имеет лучшую скрепляемость с другими полимерами, используемыми в предметах личной гигиены, и может быть изготовлен более тонким и легким, чем известные. Особенно важно, что этот материал имеет повышенную мягкость и способность принимать форму тела, чем известные, т.к. он используется однослойным. 4 с. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл. Предпосылки создания изобретения Изобретение относится к нетканым материалам, предназначенным для использования в различных предметах личной гигиены, таких как пеленки, тренировочные брюки, предметы, используемые при недержании у взрослых людей, предметы женской гигиены и любые другие изделия, используемые для удерживания жидких выделений человеческого организма. Более конкретно такие предметы личной гигиены обычно включают защитные клапаны, которые служат для удерживания выделений от протекания из изделия и загрязнения одежды или постельных принадлежностей пользователя. Предметы личной гигиены также обычно включают прокладки, которые прилегают к коже владельца и служат для отвода жидкостей от кожи к поглощающим слоям изделия. Такие защитные клапаны и прокладки являются особенно подходящими для раскрытия сущности изобретения. Для того чтобы такие защитные изделия функционировали эффективно, материал должен иметь достаточные защитные свойства для того, чтобы выполнить свою главную функцию удерживания жидкостей, а также должен быть газопроницаемым с тем, чтобы не ухудшить комфортность для кожи. Материал должен быть идеально эластичным, чтобы принимать форму тела пользователя и не растягиваться при его движении, постоянно продолжая выполнять свою защитную функцию. В настоящее время защитные клапаны выполняются из отдельных материалов, несущих различные требуемые функции. Эластичные нити, например, соединяются с неэластичными материалами, придавая требуемую эластичность. Несмотря на то, что эти попытки решить проблему газопроницаемости с защитными свойствами для эластичного элемента являлись отчасти успешными, остается потребность в едином материале, который имеет требуемые защитные свойства и газопроницаемость, и который является эластичным. Кроме того, предпочтительно, чтобы материал имел эти свойства без применения какой-либо локальной обработки. При функционировании в качестве прокладки материал должен давать приятное ощущение по отношению к коже и должен также быстро пропускать любые жидкости к следующему поглощающему слою (слоям). Поскольку материал является защитным, желательно, чтобы он был обработан для увеличения его смачиваемости или имел бы природную гидрофильность при функционировании в качестве прокладки. Такие локальные обработки, например, смачивающими агентами известны в технике. Целью данного изобретения является обеспечение единого полностью эластичного газопроницаемого барьерного нетканого материала, который мог бы быть использован в предметах личной гигиены и который был бы комфортным и эффективным средством удерживания жидкости в изделии. Дополнительной целью данного изобретения является обеспечение прокладочного материала, который быстро пропускал бы жидкости через себя. Дополнительной целью данного изобретения является обеспечение цельной прокладки и защитного клапанного материала. Краткое содержание изобретения Цели изобретения осуществляются с помощью эластичного газопроницаемого защитного материала, содержащего полотно из нетканых волокон, имеющих гидронапор не менее 0,4 кПа, и которое является эластичным. Эта ткань является особенно хорошо пригодной для использования в качестве защитного клапана и/или прокладки для предметов личной гигиены, таких как пеленки, предметы против недержания и предметы женской гигиены. Определения Используемый здесь термин “нетканый материал или полотно” означает полотно, имеющее структуру отдельных волокон или нитей, которые являются проклеенными, но не определенным образом, как в трикотажной ткани. Нетканые материалы или полотна получаются многими способами, такими как, например, аэродинамические способы, способы прядения из расплава и способы получения полотен на кардочесальных машинах. Основная масса нетканых материалов обычно выражается в граммах материала на квадратный метр (г/м2) или в унциях на квадратный ярд (унция/ярд2), а диаметр используемых волокон обычно выражается в микронах (мкм). (Заметим, что для перевода унция/ярд2 в г/м2 нужно первое значение умножить на 33,91). Используемый здесь термин “микроволокна” означает волокна малого диаметра, имеющие средний диаметр не более примерно 75 мкм, например имеющие средний диаметр от примерно 0,5 мкм до примерно 50 мкм, или более конкретно микроволокна могут иметь средний диаметр от примерно 2 мкм до примерно 40 мкм. Другим часто используемым выражением диаметра волокна является денье, которое определяется как граммы на 9000 м волокна и может быть рассчитано как диаметр волокна в квадратных микронах, умноженный на плотность в г/см3, умноженный на 0,00707. Более низкое денье указывает более тонкое волокно, а более высокое денье указывает более толстое или более тяжелое волокно. Например, диаметр полипропиленового волокна, данный как 15 мкм, может быть превращен в денье возведением в квадрат, умножением результата на 0,89 г/см3 и умножением на 0,00707. Таким образом, 15 мкм полипропиленовое волокно имеет денье около 1,42 (152  890,00707=1,415). Кроме США, более распространенной единицей измерения является “текс”, которая определяется как граммы на километр волокна и которая может быть рассчитана как денье, деленное на 9.
Используемый здесь термин “композитный эластичный материал” относится к эластичному материалу, который может быть многокомпонентным материалом или многослойным материалом, в котором один слой является эластичным. Эти материалы могут быть, например, растянутыми скрепленными ламинатами (РСЛ) и сжатыми скрепленными ламинатами (ССЛ).
Традиционно “растянутый скрепленный” относится к эластичному элементу, скрепленному с другим элементом, когда эластичный элемент является растянутым. “Растянутый скрепленный ламинат” или РСЛ относится к композитному материалу, имеющему не менее двух слоев, в котором один слой является собирающимся слоем, а другой – эластичным слоем. Слои скрепляются вместе, когда эластичный слой находится в растянутом состоянии, так что при рекламации слоев собирающийся слой растягивается. Такой многослойный композитный эластичный материал может быть растянут до такой степени, насколько неэластичный материал, собранный между местами скрепления, позволяет удлиняться эластичному материалу. Один тип многослойного композитного эластичного материала рассматривается, например, в патенте США 4720415 (Vander Wielen et al.), который приводится здесь в качестве ссылки во всей своей полноте и в котором используется множество слоев одного и того же полимера, получаемых из множества групп экструдеров. Другие композитные эластичные материалы рассматриваются в патенте США 4789699 (Kieffer et al.), патенте США 4781966 (Taylor), патентах США 4657802 и 4652487 (Morman) и 4692371 (Morman et al.).
Традиционно “сжатый скрепленный” относится к эластичному элементу, скрепленному с неэластичным элементом, когда неэластичный элемент растягивается или сужается. “Сжатый скрепленный ламинат” или ССЛ относится к композитному материалу, имеющему не менее двух слоев, в котором один слой является сжатым неэластичным слоем, а другой слой является эластичным слоем. Слои скрепляются вместе, когда неэластичный слой находится в несжатом состоянии. Примерами сжатых скрепленных ламинатов являются ламинаты, описанные в патентах США 5226992, 4981747, 4965122 (Morman).
Используемый здесь термин “спряденные из расплава волокна” относится к волокнам малого диаметра, которые получаются экструдированием расплавленных термопластичных материалов в виде одиночных нитей из множества тонких обычно круглых капилляров многоканального мундштука с диаметром экструдированных одиночных нитей, который затем быстро уменьшается, как, например, это описано в патенте США 4340563 (Appel et al.), патенте США 3692618 (Dorshner et al. ), патенте США 3802817 (Masuki et al.), патентах США 3338992 и 3341394 (Kinney), патенте США 3502763 (Hartman), патенте США 3502538 (Leyy) и патенте США 3542615 (Dobo et al.). Спряденные из расплава волокна обычно являются горячесхватывающимися, когда они наносятся на собирающую поверхность. Спряденные из расплава волокна являются микроволокнами, которые являются непрерывными и имеют средние диаметры (от размера образца не менее 10) более 7 мкм, более конкретно между примерно 10 и 30 мкм.
Используемый здесь термин “получаемые аэродинамическим способом волокна” означает волокна, полученные экструдированием расплавленного термопластичного материала через множество мелких обычно круглых капилляров фильеры в виде расплавленных нитей или филаментов в обрабатывающих газовых (например, воздушных) высокоскоростных потоках, которые ослабляют тенденцию одиночных нитей расплавленного термопластичного материала к уменьшению их диаметра, который может быть диаметром микроволокна. Затем получаемые аэродинамическим способом волокна формуются высокоскоростным газовым потоком и осаждаются на собирающей поверхности с образованием полотна хаотически распределенных получаемых аэродинамическим способом волокон. Такой способ рассматривается, например, в патенте США 3849241 (Bintin). Получаемые аэродинамическим способом волокна являются микроволокнами, которые могут быть непрерывными или дискретными и обычно составляют менее 10 мкм в среднем диаметре и являются обычно, хотя это необязательно, схватывающимися при осаждении на собирающую поверхность.
Спряденные из расплава и получаемые аэродинамическим способом материалы могут комбинироваться в РАР-ламинаты, в которых ряд слоев являются спряденными из расплава (Р) и ряд слоев являются полученными аэродинамическим способом (А), такие как расплавный/аэродинамический/расплавный (РАР) ламинат, как рассмотрено в патенте США 4041203 (Brock et al.), патенте США 5169706 (Collier et al.) и патенте США 4374888 (Bomslaeger). Такой ламинат может быть получен последовательным отложением на подвижную формующую ленту сначала слоя спряденной из расплава ткани, затем слоя полученной аэродинамическим способом ткани и последнего другого спряденного из расплава слоя и затем скреплением ламината описанным ниже способом. Альтернативно тканевые слои могут быть выполнены отдельно, собраны в рулоны и скреплены на отдельной стадии скрепления. Такие ткани обычно имеют основную массу от примерно 6 до 400 г/м2 (0,1-12 унция/ярд2) или более конкретно примерно 25-102 г/м2 (0,75-3 унция/ярд2).
Используемый здесь термин “полимер” обычно включает, но не ограничивается этим, гомополимеры, сополимеры, такие как, например, блок-сополимеры, привитые сополимеры, статические сополимеры и чередующиеся сополимеры, терполимеры и т.д., и их смеси и модификации. Кроме того, если не указано иное, термин “полимер” включает все возможные геометрические конфигурации материала. Эти конфигурации включают, но не ограничиваются этим, изотактические, синдиотактические и статистические симметрии.
Используемый здесь термин “сопряженные волокна” относится к волокнам, которые формуются, по крайней мере, из двух полимеров, экструдированных из отдельных экструдеров, но спряденных вместе с образованием одного волокна. Сопряженные волокна также называются иногда многокомпонентными или бикомпонентными волокнами. Полимеры обычно отличаются друг от друга, хотя сопряженные волокна могут быть однокомпонентными волокнами. Полимеры располагаются в фактически постоянно расположенных различных зонах поперечного сечения сопряженных волокон и распространяются по длине сопряженных волокон. Конфигурация такого сопряженного волокна может быть, например, структурой оболочка-ядро, где один полимер окружен другим, или может быть структурой бок о бок, хаотической структурой или структурой “острова-в-море”. Сопряженные волокна описываются в патенте США 5108820 (Kaneko et al.), патенте США 5336552 (Strack et al.) и патенте США 5382400 (Pike et al.). Для бикомпонентных волокон полимеры могут присутствовать в соотношении 75:25, 50:50, 25:75 или в любых других желаемых соотношениях.
Используемый здесь термин “двухсоставные волокна” относится к волокнам, которые формуются, по крайней мере, из двух полимеров, экструдированных из одного экструдера в виде смеси. Двухсоставные волокна не имеют различных полимеров компонентов, размещенных в относительно постоянно расположенных различных зонах поперечного сечения волокна, и различные полимеры обычно не являются непрерывными по всей длине волокна, образуя вместо этого обычно фибриллы или протофибриллы, которые начинаются и заканчиваются статистически. Двухсоставные волокна иногда также называются многосоставными волокнами. Волокна этого общего типа рассматриваются, например, в патенте США 5108827 (Gessner). Двухкомпонентные и двухсоставные волокна также рассматриваются в руководстве Polymer Blends and Composites by John A.Manson and Lesile N.Sperling, copyright 1976 by Plenum Press, a drivision of Plenum Publishing Sorporation of New Jork, IBSN 0-306-30831-2, at pages 273-277.
Используемый здесь термин “машинное направление” или МН означает длину ткани в направлении, в котором она изготавливается. Термин “поперечное машинному направление” или ПН означает ширину ткани, т.е. направление, обычно перпендикулярное МН.
Используемый здесь термин “однокомпонентное волокно” относится к волокну, формуемому из одного или более экструдеров с использованием только одного полимера. Это не означает исключения волокон, формуемых из одного полимера, в который вводятся небольшие количества добавок для окрашивания, придания антистатических свойств, смазки, гидрофильности и т.д. Эти добавки, например двуокись титана, для окрашивания обычно присутствуют в количестве менее 5 мас.% и более обычно примерно 2 мас.%.
Используемый здесь термин “воздушное скрепление” или ВС означает способ скрепления нетканого полотна из бикомпонентного волокна, в котором воздух, который является достаточно горячим для расплавления одного из полимеров, из которых состоят волокна полотна, нагнетается через полотно. Скорость воздуха составляет между 30 и 150 м/мин, и время выдержки может быть 6 с. Плавление и повторное затвердевание полимера обеспечивает скрепление. Воздушное скрепление имеет затрудненную варьируемость и обычно рассматривается как двухстадийный способ скрепления. Поскольку ВС требует плавления, по крайней мере, одного компонента для осуществления скрепления, это является ограничением для полотен с двумя компонентами, таких как полотна из бикомпонентного волокна.
Используемый здесь термин “скрепленный прикаткой” означает, например, прикатку материала в соответствии с патентом США 4891857 (Strack et al.) или патентом США 4631933 (Carey Jr).
Используемый здесь термин “ультразвуковое скрепление” означает способ, осуществляемый, например, путем пропускания ткани между ультразвуковым сигналом и нижним опорным валком, как показано в патенте США 4374888 (Bornslaeger).
Используемый здесь термин “точечное термоскопление” включает пропускание материала полотна из волокон, скрепляемых между нагретым валком каландра и нижним опорным валком. Валок каландра обычно, хотя не всегда, имеет шаблонную поверхность так, что весь материал не скрепляется по всей его поверхности. В результате разрабатываются различные шаблоны валков каландра по функциональным, а также эстетическим основаниям. Один пример шаблона имеет точки и является шаблоном Хансен и Пеннинигс или ХиП с 30% площади скрепления с примерно 30 скреплений/см2, как описано в патенте США 3855046 (Hansen and Pennings). ХиП шаблон имеет квадратные или игольчатые участки точечного скрепления, где каждая игла имеет размер стороны 0,965 мм (0,038 дюйма), интервал 1,778 мм (0,070 дюйма) между иглами и глубину скрепления 0,584 мм (0,023 дюйма). Готовый шаблон имеет площадь скрепления около 29,5%. Другим типичным шаблоном точечного термоскопления является расширенный шаблон Хансен и Пеннингс (или РХП) термоскопления, который дает 15% площадь термоскопления с квадратной иглой, имеющей размер стороны 0,94 мм (0,037 дюйма), интервал между иглами 2,464 мм (0,097 дюйма) и глубину 0,991 мм (0,039 дюйма). Другой типичный шаблон точечного термоскопления, обозначенный “714”, имеет квадратные игольчатые участки термоскопления, где каждая игла имеет размер стороны 0,584 мм (0,023 дюйма), интервал между иглами 1,575 мм (0,062 дюйма) и глубину термоскопления 0,838 мм (0,033 дюйма). Готовый шаблон имеет термоскопления примерно 15%. Еще одним распространенным шаблоном является шаблон С-звезда, который имеет площадь скрепления примерно 16,9%. Шаблон С-звезда имеет поперечно направленный стержень или “вельветный” рисунок, прерываемый падающими звездами. Другие распространенные шаблоны включают ромбический шаблон с повторяющимися и слегка офсетными ромбами и шаблон проволочного плетения, который выглядит, как предполагает название, например, подобно оконной сетке. Обычно процент площади термоскопления варьируется от примерно 10 до примерно 30% площади тканевого лиминированного полотна. Как хорошо известно в технике, термоскопление пятнами удерживает слои ламината вместе, а также придает целостность каждому отдельному слою при связывании филаментов и/или волокон в каждом слое.
Используемый здесь термин “предмет личной гигиены” означает пеленки, тренировочные брюки, поглощающие штаны, предметы, используемые при недержании у престарелых и предметы женской гигиены.
Используемый здесь термин “защищающее от инфекции изделие” означает предметы медицинского назначения, такие как хирургические халаты и простыни, лицевые маски, головные повязки, подобные широким шапкам, хирургическим шапочкам и колпакам, обувь, подобная чехлам для ботинок, чехлам для сапог, тапочкам, перевязочный материал, бандажи, стерильные повязки, полотенца, одежда, например лабораторные халаты, рабочие комбинезоны, фартуки и рубашки, белье пациентов, полотна носилок и качалок и т.п.
Методы испытанийГидронапор Мерой защитных свойств по отношению к жидкостям является испытание на гидронапор. Испытание на гидронапор определяет давление воды (в кПа), которое ткань воспринимает до того, как определенное количество жидкости пропускается через нее. Ткань с более высокими данными по гидронапору означает, что она имеет более высокий барьер к проницаемости жидкости, чем ткань с более низким гидронапором. Испытания на гидронапор проводятся в соответствии с федеральным стандартом 191А, метод 5514. Подробное описание изобретения Термопластичные полимеры используются в производстве пленок, волокон и холстов для использования в ряде изделий, таких как предметы личной гигиены, защищающие от инфекции изделия, одежда и защитные покрытия. Во многих случаях применения желательно, чтобы пленка, волокно или холст были эластичными с тем, чтобы изделия, выполненные из пленки, волокна или холста, могли быть комфортными для субъекта, или так, чтобы они могли частично растягиваться без повреждения. Частичным применением эластичных материалов является область предметов личной гигиены, подобных предметам женской гигиены, предметам против недержания, пеленкам и тренировочным брюкам, и область защищающих от инфекции изделий. Более конкретно в области предметов личной гигиены имеется потребность в защитном по отношению к жидкости материалу с высокой способностью принимать форму тела, который функционирует как барьер с одновременным принятием формы тела. Отдельными примерами этого является использование в качестве защитного клапана для пеленок, а также в качестве наружнопокровных материалов. Также желательно, чтобы такой материал был бы применим в качестве прокладки для предметов личной гигиены, где желательно быстрое пропускание жидкостей. В таких случаях применения вероятно необходимы обработки для увеличения гидрофильности. Защитные клапаны пеленок в настоящее время выполняются, например, из неэластичных нетканых материалов с присоединенными к ним стренгами из эластичного материала Ликра. Этот материал функционирует, но имеет тот недостаток, что он может оставлять покраснения на ногах ребенка, т.к. стренги материала находятся только в нескольких местах и эти стренги являются сильно растянутыми. Эластичный стренговый материал Ликра сделан на основе спряденной из расплава ткани. Другим эластичным материалом, который может быть использован в предметах личной гигиены, является спряденный из расплава или полученный аэродинамическим способом материал, использующий полиуретановый эластомер. Этот материал поставляется фирмой Канебо корпорейшн. Другим эластичным материалом является получаемый аэродинамическим способом материал на основе сополимера простого эфира и сложного эфира, поставляемый под торговой маркой Демик фирмой Кимберли-Кларк Корпорейшн из Далласа (Техас). Эластомерная ткань Демик выполнена из полимерного материала, известного как Арнител, первоначально поставляемого фирмой Экзоу Пластикс из Амгема (Голландия), а теперь поставляемого фирмой ДиЭсЭм из Ситтарда (Голландия). Эластомерная ткань Демик имеет относительно плохую сторону тем, что она иногда ощущается резиноподобной при соприкосновении. Еще одним материалом, используемым в предметах личной гигиены, является получаемая аэродинамическим способом ткань, выполненная из блок-сополимерного эластомера, поставляемого под торговой маркой Кратон фирмой Шелл Кемикал Ко. из Хьюстона (Техас). Эластомерное нетканое полотно может быть сформовано, например, из эластомерных блок-сополимеров (полистирол/поли(этиленбутилен)/полистирол. Блок-сополимеры Кратон поставляются в виде нескольких различных рецептур, целый ряд которых идентифицирован в патентах США 4663220 и 5304599, приведенных здесь в качестве ссылки. Ткань Кратон подобно ткани Демик имеет одну резиноподобную сторону, которая делает ее иногда нежелательной для изделия, которое должно контактировать с кожей, и поэтому используется с лицевым материалом с другой стороны. Установлено, что традиционные эластичные получаемые аэродинамическим способом ткани в отдельности имеют неадекватные защитные свойства при функционировании в качестве защитного клапана. Материал, пригодный для использования в таком предмете личной гигиены, как, например, защитный клапан, должен иметь хорошие защитные свойства, способность к газопропусканию и идеально быть полностью эластичным и одновременно предпочтительно не быть неприятным (например, резиноподобным) при соприкосновении. Защитный клапан, выполненный из материала, имеющего такие свойства, является предметом данного изобретения. Защитные свойства материала могут быть определены с использованием испытания на гидронапор. Это испытание определяет давление воды (в кПа), которое выдерживает материал до того, как определенное количество жидкости проходит через него. Материал с большим показателем гидронапора означает, что он имеет большую защиту от проникновения жидкости, чем материал с более низким гидронапором. Значение гидронапора материала зависит от таких факторов, как размер волокон, причем более тонкие волокна дают более мелкие поры для прохождения через него жидкости, и гидрофобность волокон. При функционировании в качестве защитного клапана в предмете личной гигиены, например, значение гидронапора материала должно быть достаточно высоким для предотвращения прохождения жидкости через материал и вытекания. Авторы изобретения считают, что материал, имеющий значение гидронапора не менее 0,4 кПа, является необходимым для применения в защитном клапане, причем значение гидронапора, которое, являясь не чрезмерно высоким, является достаточным в большинстве случаев. Материал согласно данному изобретению может быть переработан в защитный клапан и присоединен к прокладке предмета личной гигиены, как традиционно делается с существующим защитным клапаном. Альтернативно из материала данного изобретения могут быть изготовлены единые прокладка и защитный клапан для предмета личной гигиены, в котором прокладка может включать выполненный как единое целое защитный клапан, в результате чего исключается стадия соединения отдельных клапана и прокладки. Прокладочная часть данного варианта может также включать обработку для увеличения гидрофильности. Это преимущество является экономичным в результате исключения стадии изготовления, а также улучшает комфортность в результате исключения шва в изделии. Для материала данного изобретения при использовании в качестве защитного клапана нет необходимости иметь какие-либо обработки, примененные к нему. Прокладки для предметов личной гигиены, однако, часто обрабатываются таким образом, обычно локально, в некоторых зонах для усиления отдельных свойств. Прокладка может быть локально обработана для увеличения смачиваемости в некоторых зонах для того, чтобы увеличить скорость, с которой жидкость проходит через прокладку к расположенному ниже впитывающему материалу. Такие обрабатывающие химические вещества, например смачивающие агенты, известны в технике и включают Тритон Х-102. В материале прокладки могут быть выполнены отверстия или перфорация также для увеличения проницаемости. Эти примеры прокладки, защитного клапана и объединенных защитного клапана и прокладки, обработанных и/или перфорированных, приводятся в объеме изобретения. Предпочтительно, чтобы материал согласно данному изобретению использовался в отдельности в виде однослойной ткани. Для некоторых применений, однако, может быть желательно комбинировать этот материал с полотнами в ССЛ-, РСЛ- или РАР-структуру. Такие структуры предназначены быть в объеме данного изобретения. Эластичность является ключевым свойством в таких применениях, как защитные клапаны, так как материал находится в контакте с кожей и должен быть способен изгибаться и растягиваться в результате активности нормального владельца (или даже в результате активности обычного двухлетнего ребенка) с сохранением других его свойств без “покраснений”. Неэластичная ткань растягивается без возврата в это состояние и провисает и поэтому мало используется или не используется для предотвращения вытекания наружу. Ткань, имеющая эластичность, обеспеченную даже несколькими отдельными стренгами, может дать в результате покраснение, что также является хуже идеальной. Полностью эластичная ткань может принимать форму тела владельца без покраснения и разрыва или провисания. Три наиболее критические необходимые характеристики, рассмотренные выше (защита, газопроницаемость, эластичность), удовлетворяются материалом данного изобретения при одновременном обеспечении сравнительной комфортности по сравнению, например, с тканями Кратон и Демик. Материал данного изобретения обеспечивает гидронапор выше 0,4 кПа, является эластичным и, что важно, может быть использован в качестве защитного клапана без каких-либо других слоев, присоединенных к нему в качестве подложки или других функций. В прошлом для таких применений использовались эластомерные полимеры, которые иногда ограничиваются присущими им свойствами, как показано выше (например, резиноподобная сторона, плохие защитные свойства). Эти материалы недавно объединены новым классом полимеров, который, будучи переработан в ткань, имеет превосходные защитные свойства, газопроницаемость, эластичность и комфортную поверхность. Новый класс полимеров относится к “металлоценовым” полимерам или получается в соответствии с металлоценовым способом. Металлоценовый способ обычно использует металлоценовый катализатор, который активируется, т.е. ионизируется, сокатализатором. Металлоценовые катализаторы включают (среди прочих) бис(н-бутилциклопентадиенил)титандихлорид, бис(н-бутилциклопентадиенил)цирконийдихлорид, бис(циклопентадиенил)скандийхлорид, бис(инденил)цирконийдихлорид, бис(метилциклопентадиенил)титандихлорид, бис(метилциклопентадиенил)цирконийдихлорид, кобальтоцен, циклопентадиенилтитантрихлорид, ферроцен, гафноцендихлорид, изопропил(циклопентадиенил,-1-фторенил)цирконийдихлорид, молибдендихлорид, никелецен, ниобоцендихлорид, рутеноцен, титаноцендихлорид, цирконоценхлоридгидрид, цирконоцендихлорид. Более расширенный перечень таких соединений включен в патент США 5374696 (Rosen et al.) и относится к Дау Кемикал Компани. Такие соединения рассматриваются также в патенте США 5064802 (Stevens et al.) и также относятся к Дау Кемикал Компани. Металлоценовый способ и, в частности, каталитические системы без носителя и на носителях являются предметом изобретения ряда патентов. Патент США 4542199 (Kaminsky et al.) описывает способ, в котором метилолюмоксан (МАО) вводится в толуол, добавляется металлоценовый катализатор общей формулы (циклопентадиенил)2MeRHal, где Me – переходный металл, Hal – галоген, R – циклопентадиенил, или 1-6-алкил-радикал, или галоген, и затем вводится этилен с образованием полиэтилена. Патент США 5189192 (Lapointe et al.), относящийся к Дау Кемикал, описывает способ получения катализаторов полимеризации присоединением через металл – центр окисления. Патент США 5352749 Эксксон Кемикал Патентс Инк. описывает способ полимеризации мономеров в псевдоожиженных слоях. Патент США 5349100 описывает хиральные металлоценовые соединения и их получение через создание хирального центра путем энантиселективного гидридного перехода. Сокатализаторами являются материалы, такие как метилалюмоксан (МАО), который является наиболее распространенным, другие алюминийалкилы и борсодержащие соединения, подобные трис(пентафторофенил)бору, лититетракис(пентафторфенил)бору и диметиланилинтетракис(пентафторфенил)бору. Продолжается поиск других систем сокатализаторов или предметом рассмотрения является возможность минимизации или даже исключения алюминийалкилов из-за обработки и загрязнения продукта. Важным моментом является то, что металлоценовый катализатор должен активизироваться или ионизироваться в катионной форме для реакции с полимеризуемым мономером (мономерами). Полимеры, полученные с использованием металлоценовых катализаторов, имеют уникальное преимущество в том, что имеют узкое молекулярно-массовое распределение. Для полимеров, полученных с использованием металлоценов, являются возможными показатели полидисперсности (МwМn) ниже 4 и даже ниже 2. Эти полимеры также имеют узкое короткоцепочечное распределение по сравнению с другими подобными полимерами, полученными с катализаторами Циглера-Натта. Металлоценовую каталитическую систему можно также использовать для очень точного регулирования показателя стереорегулярности полимера при использовании стереоселективных металлоценовых катализаторов. Действительно получаются полимеры, имеющие показатель стереорегулярности выше 99%. С использованием этой системы можно также получать высокостереорегулярный полипропилен. Регулирование показателя стереорегулярности полимера может также дать в результате полимер, который содержит блоки изотактического и блоки атактического материала, чередующиеся по длине полимерной цепи. Это строение дает эластичный полимер благодаря атактической части. Такие синтезы полимеров рассматриваются в статье K.B.Wagner, I.Science, vol. 267 (13 January 1995), р. 191. Вагнер при рассмотрении работы авторов Coates and Waymouth объясняет, что катализатор колеблется между стереохимическими формами с получением в результате полимерной цепи, имеющей длины хода изотактических стереоцентров, связанных с длинами хода атактических центров. Изотактическое преобладание является сниженным с получением эластичности. В статье G.W.Coates and P.M. Waymouth “Oscillating Stereosontrol: A Strategy for the Syntesis of Thermoplastic Elastomeric Polyprorylene”, p. 217 на ту же тему авторы рассматривают их работу, в которой используется металлоцен бис-(2-фенилинденил)цирконийдихлорид в присутствии метилалюмоксана (МАО), и при варьировании давления и температуры в реакторе получают полимерную форму между изотактической и атактической. Промышленное получение металлоценовых полимеров является относительно ограниченным, но растущим. Такие полимеры поставляются фирмой Эксксон Кемикал Компани (Байтаун, Техас) под торговой маркой Эйчив для полимеров на основе полипропилена и Игзакт для полимеров на основе полиэтилена. Фирма Дау Кемикал Компани (Мидленд, Мичиган) имеет полимеры, выпускаемые серийно под торговой маркой Ангейдж. Считается, что эти материалы должны получаться с использованием нестереоселективных металлоценовых катализаторов. Фирма Эксксон обычно называет их технологию с металлоценовыми катализаторами “одноцентровыми” катализаторами, тогда как фирма Дау называет их катализаторами “стесненной конфигурации” под торговой маркой Инсайт в отличие от традиционных катализаторов Циглера-Натта, которые имеют множественные центры реакции. Другие изготовители, такие как Файней Ойл, БАСФ, Амкоу, Хехст и Мобил, являются активными в этой области, и предполагается, что доступность полимеров, получаемых в соответствии с этой технологией, значительно возрастает в следующем десятилетии. При осуществлении данного изобретения эластичные полиолефины, подобные полипропилену, являются предпочтительными, особенно эластичный полипропилен. При рассмотрении эластомерных полимеров на основе металлоценов патент США 5204429 (Kaminsky et al.) описывает способ, который может дать эластичные сополимеры циклоолефинов и линейных олефинов с использованием катализатора, которым является стереожесткое хиральное металлоценовое соединение переходного металла и алюмоксан. Полимеризация проводится в инертном растворителе, таком как алифатический или циклоалифактический углеводород, такой как толуол. Реакция может также осуществляться в газовой фазе с использованием полимеризующихся мономеров в качестве растворителя. Патенты США 5278272 и 5272236 (оба выданы Lai et al.) фирмы Дау Кемикал, озаглавленные “Elastic Substantially Linear Olefin Polimers” (“Эластичные по существу линейные полиолефины”), описывают полимеры, имеющие особые эластичные свойства. Целый ряд образцов материала был испытан для определения их защитных свойств. Материалы описываются ниже, и результаты приводятся в таблице. Сравнительный пример 1 Материал получен аэродинамическим способом и является эластомерным материалом Демик, выполненным из полимера марки Арнител. Этот материал имеет основную массу 35 г/м2 с волокнами, имеющими средний диаметр менее 10 мкм. Сравнительный пример 2 Материал получен аэродинамическим способом и является эластичным полиуретановым материалом от фирмы Канебо Корпорейшн. Этот материал имеет основную массу 54 г/м2 с волокнами, имеющими средний диаметр менее 10 мкм. Сравнительный пример 3 Материал получен аэродинамическим способом и является эластичным материалом, выполненным из полимера Кратон. Этот эластичный материал является блок-сополимером стирол/этилен/пропилен/стирола (СЭПС), имеющим показатель текучести расплава 16 г/10 мин при 230oС и 2160 г в соответствии со стандартом ASTM 1238-90в, и конкретная марка была Кратон G-2755. Этот материал имеет основную массу 34 г/м2. Сравнительный пример 4 Материал является ламинатом спряденного из расплава/полученного аэродинамическим способом/спряденного из расплава (РАР) полотна, используемым в серийном производстве в качестве защитного клапана в пеленках, поставляемых фирмой Кимберли-Кларк Корпорейшн под торговой маркой индивидуальных пеленок Хаггис. Этот материал имеет спряденный из расплава слой полипропиленового полимера, точечно термоскрепленный с полученным аэродинамическим способом слоем полипропилена. Спряденный из расплава и полученный аэродинамическим способом слои присутствуют в массовом соотношении между примерно 1:1 и 1:4. Пример 1 Материал является полученным аэродинамическим способом эластичным материалом, выполненным из полимера, поставляемого фирмой Дау Кемикал Ко. (Мидленд, Майами) под торговой маркой эластичного полимера Ангаж. Этот материал имеет основную массу 34 г/м2 (1 унция/ярд2). Материал является сополимером ПЭ, имеющим показатель текучести расплава 30 г/10 мин при 190oС и 2160 г согласно ASTM 1238-90в. Размер отверстий многоканального мундштука равнялся 368,5 10-6 см с расходом полимера 9 кг/м/ч при высоте 20 см (8 дюймов) выше формующего провода. Волокна пряли из расплава при температуре расплава 215oС (420oF) с воздушным зазором 23010-6 см и в сдвинутом положении 320-97010-6 см. Первоначальное давление воздуха равнялось 6,9 Па и первоначальная температура воздуха 297oС (567oF).
Пример 2Этот материал является полученным аэродинамическим способом эластичным материалом, выполненным из полиэтиленового полимера, поставляемого фирмой Эксксон Кемикал Компани (Хьюстон, Техас) под маркой Игзакт 4014. Этот материал имеет основную массу 34 г/м2 (1 унция/ярд2). Размер отверстий многоканального мундштука равнялся 370 10-6 см с расходом полимера 10 кг/м/ч при высоте 23 см (9 дюймов) выше формующего провода. Волокна пряли из расплава при температуре расплава 249oС (480oF) с воздушным зазором 23010-6 см и в сдвинутом положении 320-97010-6 см. Первоначальное давление воздуха равнялось 6,9 Па, и первоначальная температура воздуха составляла 266oС (510oF).
Отметим, что один кусок ткани из примера 2 был испытан и имел пять н.р. данных, хотя авторы предполагают, что этот кусок ткани был дефектным из-за трудностей изготовления.
Результаты, приведенные в таблице, показывают, что материал данного изобретения имеет защитные свойства. Полотно является также эластичным. К тому же полотно не имеет резиноподобной поверхности и при соприкосновении создает более тканеподобное ощущение, чем большинство других испытанных эластомерных тканей, т.е. тканей без лицевых материалов. Это является существенным преимуществом, т.к. большинство эластомерных материалов с таким уровнем скрепления и растяжения имеют тенденцию быть резиноподобным или липким на ощупь. Материал данного изобретения имеет мягкую комфортную не резиноподобную, а текстилеподобную поверхность и внешний вид.
Также установлено, что материал согласно данному изобретению обеспечивает ряд других преимуществ, которые не являются совершенно очевидными при поверхностном исследовании. В частности, было установлено, что материал данного изобретения имеет хорошую скрепляемость с полиолефинами, и поскольку барьерные свойства и газопроницаемость являются хорошими, материал может быть выполнен более тонким, чем сравнительные материалы, с сохранением примерно таких же свойств, как у сравнительных материалов, что дает в результате меньшую массу для размещения.
Скрепляемость является очень важной для материала, такого как материал, используемый в предметах личной гигиены, поскольку превращение в конечный продукт требует, чтобы материал был скреплен таким же образом, как другие части предмета. Многие материалы при использовании в предметах личной гигиены должны быть адгезионно соединены с ним. Материал данного изобретения благодаря тому, что он является полиолефиновым, подобным полеолефиновому нетканому неэластичному материалу, из которого изготавливается большинство предметов личной гигиены, может быть термоскреплен с остальной частью предмета. Способы термоскрепления, подобные точечному скреплению и воздушному скреплению, являются наиболее простыми и удобными в осуществлении способами по сравнению со скреплением прикатыванием или адгезивным скреплением.
Малые толщина и вес являются критическими характеристиками предмета личной гигиены, т.к. он находится в непосредственном контакте с телом. Материал согласно данному изобретению может быть тоньше и легче аналогичных материалов, подобных РАР-тканям, поскольку он может содержать только полученный аэродинамическим способом слой. Это имеет дополнительную выгоду в том смысле, что меньше материала используется в каждом предмете личной гигиены, благодаря чему стоимость для потребителя может быть ниже и стоимость расположения как в экономическом плане, так и в плане экологии ниже для ткани данного изобретения, чем для известных аналогичных тканей.
Таким образом, из вышеизложенного видно, что газопроницаемый защитный эластичный материал с высокой способностью принимать форму тела имеет комплекс характеристик, которые отличны от и являются более высокими, чем у существующих аналогичных материалов. Материал согласно изобретению также имеет лучшую скрепляемость с другими полимерами, используемыми в предметах личной гигиены, и может быть изготовлен более тонким и легким, чем известные. Особенно важно, что этот материал имеет повышенную мягкость и способность принимать форму тела, чем известные, т.к. он используется однослойным.
Несмотря на то, что только несколько вариантов данного изобретения в виде примеров описано выше, специалисты легко заметят, что многие модификации возможны в приведенных в виде примеров вариантах без отхода от описания и преимуществ данного изобретения. Соответственно все такие модификации должны быть включены в объем данного изобретения. В формуле изобретения смысл плюс функция формулы изобретения предназначены охватить структуры, описанные здесь как осуществление указанной функции и не только структурных эквивалентов, но также и эквивалентных структур. Так, хотя гвоздь и винт не могут быть структурными эквивалентами в том, что гвоздь использует цилиндрическую поверхность для скрепления деревянных частей вместе, тогда как винт использует винтовую поверхность, в отношении скрепляющих и деревянных частей, гвоздь и винт могут быть эквивалентными структурами.
Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
