PL186958B1

PL186958B1 - Wyrób chłonny

Info

Publication number: PL186958B1
Application number: PL97334129A
Authority: PL
Inventors: David C. Strack; Ann L. Mccormack; Timothy R. Martin
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2004-04-30
Also published as: US6369292B1; CA2273854C; AU5717498A; DE69719217T2; AU737293B2; TR199901419T2; CA2273854A1; BR9714991A; CN1321623C; KR100499299B1; ID22485A; WO1998027920A1; CN1247464A; DE69719217D1; EP0957873B1; PL334129A1; KR20000069604A; EP0957873A1

Abstract

1. W yrób chlonny, zawierajacy przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zew netrzna w ar- stwe pokryciowa, usytuowana po przeciwnej stronie w stosunku do przepuszczalnej dla cie- czy warstwy wierzchniej, zawierajaca prze- wiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy folie, wklad chlonny, usytuowany pomiedzy ze- wnetrzna warstwa pokryciowa a warstwa wierzchnia oraz hydrofobowy material bariero- wy umieszczony pomiedzy przewiewna ze- wnetrzna warstwa pokryciowa, a wkladem chlonnym, znamienny tym, ze hydrofobowy material barierowy (18) zawiera material wlók- nisty o wytrzymalosci na cisnienie hydrauliczne co najmniej 18 hPa (18 mbarów) oraz grubosci co najmniej okolo 0,03 cm, gdzie laczna wartosc odwróconego wspólczynnika prze- puszczalnosci pary wodnej „W VTR” dla ze- wnetrznej warstwy pokryciowej (12) i m ate- rialu barierowego (18) wynosi ponizej okolo 15 000 g/m2 /dzien. FIG. 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy wyrobu chłonnego, a zwłaszcza wyrobu chłonnego takiego jak wyroby higieny osobistej o zmniejszonej wilgotności zewnętrznej warstwy pokryciowej.

Znane są wyroby chłonne, takie jak pieluchy dla niemowląt, wkłady ochronne dla osób nie panujących nad wydalaniem, podpaski higieniczne, wkłady ochronne do łóżek, wkłady ochronne do majtek, wkładki dla osób nie panujących nad wydalaniem oraz podobne. Wyroby tego typu są tanie, często jednorazowego użytku, a przy tym zdolne do wchłaniania i zatrzymywania płynów i innych odchodów. Wyroby chłonne tego typu mają zazwyczaj zewnętrzną warstwę pokryciową z nieprzepuszczalnej dla cieczy folii z tworzywa sztucznego, takiego jak polipropylen i/lub polietylen, zapobiegającej wyciekaniu cieczy zatrzymanej w wyrobie i zanieczyszczaniu przez nią odzieży, pościeli, mebli i podobnych. Jednakże jeszcze do niedawna w zewnętrznych warstwach pokryciowych nieprzepuszczalnych dla cieczy stosowano często folie, które były nieprzepuszczalne zarówno dla pary wodnej jak i dla cieczy. Ze względu na nieprzepuszczalność warstwy pokryciowej zarówno dla cieczy jak i pary wodnej, wyrób chłonny był często odczuwany przez użytkownika jako ciepły i wilgotny, nawet zanim jeszcze wchłonął jakiekolwiek odchody. Ponadto ten brak przepuszczalności dla pary wodnej powodował często podrażnienie skóry i w pewnych przypadkach poważne problemy dermatologiczne. Na przykład, wyroby chłonne, takie jak pieluchy, mogły być przyczyną wysypki u niemowląt noszących je przez dłuższy okres czasu. Oprócz wpływu na stan skóry, nieprzepuszczalne dla cieczy folie z tworzyw sztucznych stosowane na zewnętrzne warstwy pokryciowe często nie miały pożądanych dla wyrobów higieny osobistej, takich jak pieluchy jednorazowego użytku, właściwości estetycznych i dotykowych.

W reakcji na opisane powyżej problemy opracowano przepuszczalne dla gazów, albo inaczej przewiewne, podobne do odzieży, nieprzepuszczalne dla cieczy zewnętrzne warstwy pokryciowe. Struktury tego typu, zazwyczaj laminaty z kilku różnych arkuszy, pozostają na ogół nieprzepuszczalne dla cieczy, ale „przewiewne” w tym sensie, że przez zewnętrzną warstwę pokryciową może przechodzić para wodna. Przewiewne zewnętrzne warstwy pokrycio4

186 958 we stają się coraz bardziej popularne i coraz częściej używane w wyrobach chłonnych higieny osobistej, zwłaszcza w pieluchach jednorazowego użytku. Natomiast zapewniając użytkownikowi bardziej zdrowy i bardziej wygodny wyrób, przewiewne, nieprzepuszczalne dla cieczy zewnętrzne warstwy pokryciowe dają często odczucie niepożądanej i nieprzyjemnej wilgotności. Stałe używanie wyrobu chłonnego po wydaleniu cieczy i wchłonięciu jej przez wyrób może, nawet po krótkim czasie, być przyczyna odczuwania zewnętrznej warstwy pokryciowej jako mokrej lub wilgotnej. Jednakże takie nieprzyjemne odczucie wilgoci nie wynika zazwyczaj z przenikania cieczy przez nieprzepuszczalną dla cieczy zewnętrzną warstwę pokryciową lub jej wyciekania z wyrobu, ale po prostu ze skraplania się pary wodnej na zewnętrznej warstwie pokryciowej w wyniku przepływającego przez nią nadmiaru pary wodnej.

Istnieje zatem zapotrzebowanie na wyrób chłonny umożliwiający wystarczające przenikanie pary wodnej zapewniające, że wyroby chłonne pozostają zdrowe i wygodne dla użytkownika, ale uniemożliwiające przenikanie nadmiaru pary wodnej po wydaleniu płynu do wyrobu tak, żeby zewnętrzna warstwa pokryciowa nie była odczuwana jako mokra lub wilgotna.

Wyrób chłonny, zawierający przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy zewnętrzną warstwę pokryciową, usytuowaną po przeciwnej stronie w stosunku do przepuszczalnej dla cieczy warstwy wierzchniej, zawierającą przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy folię, wkład chłonny, usytuowany pomiędzy zewnętrzną warstwą pokryciową a warstwą wierzchnią oraz hydrofobowy materiał barierowy umieszczony pomiędzy przewiewną zewnętrzną warstwą pokryciową, a wkładem chłonnym, odznacza się według wynalazku tym, że hydrofobowy materiał barierowy zawiera materiał włóknisty o wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne co najmniej 18 hPa (mbarów) oraz grubości co najmniej około 0,03 cm, gdzie łączna wartość odwróconego współczynnika przepuszczalności pary wodnej „WVTR” dla zewnętrznej warstwy pokryciowej i materiału barierowego wynosi poniżej około 15 000 g/m²/dzień.

Korzystnie materiał barierowy zawiera wiele warstw materiału włókninowego, obejmujących co najmniej jedną warstwę z włókien typu „meltblown”, przy czym warstwy materiału włókninowego mają łącznie gramaturę większą niż 16 g/m2.

Korzystnie materiał barierowy zawiera wstęgę włókninową z włókien typu „meltblown” mającą gramaturę większą niż 20 g/m2.

Korzystnie materiał barierowy zawiera wiele warstw materiału włókninowego, w tym co najmniej jedną warstwę z włókien typu „meltblown”, przy czym te liczne warstwy włókninowe mają łączną gramaturę zawierającą się w granicach od 20 g/m2 do około 40 g/m2.

Korzystnie, wyrób chłonny zawiera hydrofobowy materiał barierowy o gramaturze wynoszącej około 25 g/m2.

Korzystnie, wyrób chłonny zawiera hydrofobowy materiał barierowy zawierający materiał włóknisty o grubości od 0,045 cm do około 0,05 cm.

Korzystnie, wyrób chłonny zawiera hydrofobowy materiał barierowy zawierający co najmniej jedną warstwę włókien typu „meltblown”, przy czym warstwa włókien typu „meltblown” jest usytuowana w sąsiedztwie wkładu chłonnego.

Korzystnie, hydrofobowy materiał barierowy jest rozmieszczany pod w zasadzie całą powierzchnią wkładu chłonnego.

Korzystnie, hydrofobowy materiał barierowy wystaje poza zewnętrzne krawędzie wkładu chłonnego.

Korzystnie, hydrofobowy materiał barierowy biegnie wzdłuż długości centralnej części wyrobu chłonnego.

Korzystnie, wyrób chłonny zawiera ponadto owiniecie usytuowane wokół wkładu chłonnego.

Korzystnie materiał barierowy zawiera co najmniej jedną warstwę włókninową o wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne wynoszące co najmniej około 30 hPa (30 mbarów) i łącznej gramaturze wynoszącej powyżej 20 g/m2.

Korzystnie w skład owinięcia wchodzi warstwa barierowa umieszczona na pierwszej stronie wkładu chłonnego oraz hydrofilowa warstwa włókninowa umieszczona na przeciwległej stronie tego wkładu chłonnego.

186 958

Korzystnie w skład owinięcia wchodzi ciągły arkusz mający część hydrofilową usytuowaną w pobliżu pierwszej strony wkładu chłonnego oraz część hydrofobową umieszczoną w pobliżu przeciwległej strony wkładu chłonnego, przy czym część hydrofilowa tego owinięcia jest usytuowana w sąsiedztwie warstwy wierzchniej wyrobu.

Korzystnie hydrofobowy materiał barierowy zawiera wiele wstęg włókninowych z poliolefinowych włókien typu „meltblown” o łącznej gramaturze wynoszącej co najmniej około 20 g/m² oraz wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne co najmniej około 30 hPa (30 mbarów), przy czym przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa i materiał barierowy mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości ponad 1500 g/m²/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej 12 000 g/m²/dzień.

Korzystnie materiał barierowy ma współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości co najmniej około 3000 g/m²/dzień.

Korzystnie hydrofobowy materiał barierowy ma wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne co najmniej około 30 hPa (30 mbarów) i gramaturę wynoszącą co najmniej około 25 g/m2, zaś przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa i materiał barierowy mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości powyżej 3500 g/m2/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej około 11 000 g/m2/dzień.

Korzystnie materiał barierowy zawiera warstwę włókien typu „meltblown” i warstwę włókien typu „spunbond” („spod filiery”), przy czym nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa i materiał barierowy mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości powyżej 4000 g/m2/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej około 12 000 g/m2/dzień.

Korzystnie materiał barierowy ma gramaturę wynoszącą co najmniej około 25 g/m2.

Zalety rozwiązania według wynalazku polegają na zapewnieniu wyrobu chłonnego, który rozwiązuje zarówno trudności i problemy omówione powyżej jak i problemy doświadczane przez osoby zajmujące się tą dziedziną, poprzez opracowanie wyrobu chłonnego, w którego skład wchodzą przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa, przepuszczalna dla cieczy warstwa wierzchnia, wkład chłonny pomiędzy warstwą zewnętrzną a warstwą wierzchnią oraz hydrofobowa warstwa barierowa (materiał) umieszczona pomiędzy przewiewną zewnętrzną warstwą pokryciową a wkładem chłonnym. W skład hydrofobowej warstwy barierowej wchodzi jedna lub więcej warstw materiału porowatego o wartości nośnej ciśnienia cieczy większej niż 18 cm i grubości co najmniej około 0,03 cm (0,012 cala), gdzie wartość odwróconego współczynnika przepuszczalności pary wodnej (WVTR) łącznie dla zewnętrznej warstwy pokryciowej i warstwy barierowej wynosi poniżej 15 000 g/m2/dzień. W kolejnym aspekcie, warstwa barierowa wyrobu chłonnego może zawierać wstęgę włókninową o przepuszczalności powietrza Fraziera ponad 1,12 m³/min (40 stóp sześciennych na minutę). W jednym z aspektów warstwa barierowa (materiał) może składać się z jednej lub więcej wstęg włókninowych z włókien formowanych z materiału w stanie stopionym typu „meltblown” o łącznej gramaturze ponad 16 g/m2 (gramy na metr kwadratowy). W jeszcze innym aspekcie, w skład warstwy barierowej może wchodzić wiele warstw, w tym warstwa z włókien typu „meltblown”, gdzie łączna gramatura tych warstw wynosi ponad około 20 g/m2, korzystnie od około 25 g/m² do około 40 g/m2. W kolejnym aspekcie, hydrofobowa warstwa barierowa może zawierać co najmniej jedną warstwę z włókien typu „spunbond” („spod filiery”) i jedną warstwę włókien typu „meltblown” formowanych techniką meltblown.

W kolejnym aspekcie, w skład wyrobu chłonnego wchodzi hydrofobowa warstwa barierowa rozciągająca się w zasadzie pod całą częścią wkładu chłonnego. Na przykład, hydrofobowa warstwa barierowa może rozciągać się poza zewnętrzne krawędzie wkładu chłonnego lub tylko wzdłuż długości centralnej części wkładu chłonnego. W kolejnym aspekcie, w skład warstwy barierowej może wchodzić co najmniej część arkusza owijającego wkład chłonny. Na przykład, w skład arkusza owijającego może wchodzić hydrofobową warstwa barierowa na pierwszej stronie wkładu chłonnego w sąsiedztwie zewnętrznej warstwy pokryciowej oraz hydrofilowa warstwa włókninowa na przeciwległej stronie wkładu chłonnego w sąsiedztwie

186 958 warstwy wierzchniej. Alternatywnie, w skład arkusza owijającego może wchodzić ciągły arkusz z częścią hydrofobową w sąsiedztwie nieprzepuszczalnej dla cieczy zewnętrznej warstwy pokryciowej oraz hydrofilowa część na przeciwległej stronie wspomnianego wkładu chłonnego w sąsiedztwie warstwy wierzchniej tak, że w skład hydrofobowej części arkusza owijającego wchodzi co najmniej część warstwy barierowej.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wyrób chłonny w postaci pieluchy według wynalazku, w stanie płaskim, nie skurczonym, w rzucie głównym, częściowo w wykroju, fig. 2 - wkład chłonny i arkusz owijający wyrobu chłonnego w przekroju poprzecznym, w rzucie z boku, fig. 3 - wkład chłonny i arkusz owijający wyrobu chłonnego w przekroju poprzecznym, w rzucie z boku.

Wyrób chłonny według wynalazku opisano korzystając z podanych niżej określeń i definicji.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „materiał włókninowy” lub „wstęga włókninowa” oznacza wstęgę o strukturze złożonej z pojedynczych włókien lub nitek, które są poprzeplatane, ale nie w dający się zidentyfikować sposób, jak w materiale dzianym. Materiały lub wstęgi włókninowe formuje się z zastosowaniem wielu technik, na przykład techniką „meltblown”, techniką „spunbond” („spod filiery”), techniką nanoszenia hydrotechnicznego oraz techniką wiązania wstęgi gręplowanej.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „włókna typu spunbond” („spod filiery”) odnosi się do włókien o małej średnicy, które formuje się wytłaczając stopiony materiał termoplastyczny w postaci włókien ciągłych z wielu drobnych, zazwyczaj okrągłych kapilar w filierze, przy czym następnie gwałtownie zmniejsza się średnicę wytłaczanych włókien w taki sposób, jak ujawniono, na przykład, w amerykańskich opisach patentowych nr US 4,340,583, nr US 3,692,818, nr US 3,802,817, nr US 3,338,992 i US 3,341,394, nr US 3,502,763, nr US 3,542,615 oraz nr uS 5,338,552 i innym i nr US 5,382,40θ. Włókna typu „spunbond” („spod filiery”) nie są na ogół kleiste po osadzeniu na powierzchni zbierającej. Zatem wstęgi z włókien typu „spunbond” („spod filiery”) na ogół poddaje się obróbce nadającej im dodatkową spójność, na przykład takiej jak ujawniono w opisie do amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr seryjny US 08/362,328 oraz w opisach patentowych nr US 4,374,888 i nr US 3,855,046. Na ogół włókna typu „spunbond” („spod filiery”) są ciągłe i często ich przeciętne średnice (z próbki wynoszącej co najmniej 10) są większe niż 7 mikrometrów, a zwłaszcza od około 10 do 50 mikrometrów. Można jednak wytwarzać materiały z drobniejszych włókien typu „spunbond” („spod filiery”) oraz, jak w niniejszym opisie, włókna o grubości denier 2 lub mniej.

W stosowanym tu znaczeniu, termin włókna typu „meltblown” odnosi się do włókien wytwarzanych techniką wytłaczania stopionego materiału termoplastycznego przez wiele drobnych, zazwyczaj okrągłych kapilar dyszowych w postaci stopionych nitek lub włókien do zwężającego, płynącego z dużą prędkością, zazwyczaj gorącego strumienia gazu (np. powietrza), który zwęża włókna ze stopionego materiału termoplastycznego, zmniejszając ich średnicę, która może osiągnąć średnicę mikrowłókien. Następnie uformowane techniką meltblown włókna są unoszone przez płynący z duzą prędkością strumień gazu i osadzane na powierzchni zbierającej, gdzie tworzą wstęgę w postaci chaotycznie rozmieszczonych włókien typu „meltblown”. Technikę tego typu ujawniono w różnorodnych patentach i publikacjach, na przykład w opisie patentowym nr US 3,849,241, Raporcie NRL nr 4364 „Wytwarzanie bardzo cienkich włókien organicznych” sporządzonym przez V.A. Wendta, E.L. Boone'a i C.O. Fluharty'ego; Raporcie NRL nr 5265 „Ulepszone urządzenie do wytwarzania bardzo cienkich włókien termoplastycznych sporządzonym przez K.D. Lawrence'a, R.T. Lukasa i J.A. Younga. Włókna typu „meltblown” są na ogół mikrowłókienkami, które mogą być ciągłe lub nieciągłe i na ogół ich przeciętna średnica jest mniejsza niz 10 mikrometrów.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „polimer” odnosi się na ogół, ale nie wyłącznie, do homopolimerów, kopolimerów, takich jak, na przykład, kopolimery blokowe, szczepione, bezładne i przemienne, terpolimery, itp., oraz ich mieszanki i modyfikacje. Ponadto, o ile wyraźnie nie zaznaczono, termin „polimer” obejmuje wszystkie możliwe konfiguracje geome186 958 tryczne molekuł. Do takich konfiguracji należą, ale nie wyłącznie, symetrie izotaktyczne, syndiotaktyczne i bezładne.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „laminat wielowarstwowy” odnosi się do laminatu, w którym niektóre warstwy są typu „spunbond” („spod filiery”) a niektóre typu „meltblown”, takiego jak laminat w rodzaju warstwa typu „spunbond” („spod filiery”) warstwa typu „meltblown” warstwa typu „spunbond” („spod filiery”) (SMS) oraz inne, jak na przykład ujawnione w amerykańskich opisach patentowych nr US 4,041,203, nr US 4,374,888, nr US 5,169,708, nrUS 5,145,727, nr US 5,178,931 oraz nr US 5,188,885. Laminat tego typu można wytwarzać osadzając kolejno na biegnącej taśmie formującej pierwszą warstwę włókien typu „spunbond” („spod filiery”), następnie warstwę włókien typu „meltblown” i na końcu inną warstwę włókien typu „spunbond” („spod filiery”), po czym spajając laminat w sposób opisany we wspomnianych powyżej przytoczonych ujawnieniach. Alternatywnie, warstwy materiału można wytwarzać indywidualnie, nawijać na szpule, a następnie łączyć ze sobą w oddzielnym etapie spajania. W laminatach wielowarstwowych mogą również być różne liczby warstw włókien typu „meltblown” lub wiele warstw włókien typu „spunbond” („spod filiery”) w wielu różnorodnych konfiguracjach, a także inne materiały, takie jak folie (F) lub materiały współformowane, na przykład typu SMMS, SFS, itp.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „współformowany” odnosi się do procesu, w którym w pobliżu rynny zsypowej, przez którą dodaje się do formowanej wstęgi inne materiały, znajduje się co najmniej jedna matryca do formowania włókien typu „meltblown”. Takimi innymi materiałami mogą być, na przykład, pulpa, cząstki materiału superchłonnego, włókna celulozy lub włókna staplowe. Techniki współformowania ujawniono w amerykańskich opisach patentowych nr US 4,818,464 nr US 4,100,324.

W stosowanym tu znaczeniu „spajanie punktowe” odnosi się do spajania jednej lub więcej warstw materiału włóknistego w wielu dyskretnych punktach spajania. Na przykład, termiczne spajanie punktowe obejmuje na ogół przepuszczanie jednej lub wielu warstw, które mają być spojone, pomiędzy ogrzanymi walcami, takimi jak, na przykład, walec deseniowy i gładki walec kalandrujący. Walec deseniowy ma pewien rodzaj wzoru taki, ze materia) włóknisty nie jest spajany na swojej całej powierzchni, natomiast walec oporowy jest zazwyczaj płaski. W rezultacie, zarówno ze względów funkcjonalnych jak i estetycznych, stosuje się walce deseniowe z różnymi wzorami. Jeden z przykładów takiego wzoru ma punkty i jest wzorem Hansen Pennings lub „H&P” z powierzchnią spajania w stanie nowym wynoszącą około 30% i z około 31 spojeniami na cm'¹ (200 spojeniami na cal kwadratowy), jak ujawniono w opisie patentowym nr US 3,855,046. Inne typowe spajanie punktowe ma kwadratowe kołkowe obszary spajania, gdzie każdy kołek ma wymiary boczne 0,06 cm (0,023 cala), odległości pomiędzy kołkami wynoszą 1,575 mm (0,062 cala), a głębokość spajania wynosi 0,838 mm (0,033 cala). Utworzony w ten sposób wzór ma w stanie nowym obszar spajania około 15%. Jeszcze innym powszechnie znanym wzorem jest wzór C-Star, którego powierzchnia spajania, w stanie nowym, wynosi około 16,9%. Wzór C-Star ma postać krzyżowego paska lub „sztruksowy” poprzedzielanego gwiazdkami. Do jeszcze innych powszechnie znanych wzorów należy wzór rombowy z powtarzającymi się i nieco odsądzonymi rombami o powierzchni spajania około 16%. Typowo, procentowe pole spojenia wynosi poniżej około 50%, a bardziej korzystnie wynosi od około 10% do około 30% pola powierzchni wstęgi z laminatu materiału włóknistego.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „superabsorbent” lub „materiał superchłonny” odnosi się do pęczniejącego w wodzie, rozpuszczalnego w wodzie materiału organicznego lub nieorganicznego zdolnego, w pewnych korzystnych warunkach, do wchłaniania roztworu wodnego zawierającego 0,9 procent wagowych chlorku sodowego, w ilości przewyzszającej co najmniej około 20 razy jego wagę, a bardziej korzystnie co najmniej około 30 razy jego wagę. Materiałami organicznymi nadającymi się do używania jako materiały superchłonne w niniejszym wynalazku są, ale nie wyłącznie, materiały naturalne, takie jak guma guar, agar, pektyna i podobne; jak również materiały syntetyczne, takie jak syntetyczne polimery hydrozelowe. Do takich polimerów hydrozelowych należą, na przykład, sole metali alkalicznych kwasów poliakrylowych, poliakryloamidy, polialkohol winylowy, etylen, kopolimery bez8

186 958 wodnika maleinowego, polietery winylowe, metyloceluloza, karboksymetyloceluloza, hydroksypropyloceluloza, poliwinylomorfolinon oraz polimery i kopolimery kwasu winylosulfonowego, poliakrylany, poliakryloamidy, poliwinylopirrydyna i podobne. Do innych, odpowiednich do tego celu polimerów należą hydrolizowana skrobia szczepiona akrylonitrylem, skrobia szczepiona kwasem akrylowym i polimery bezwodnika maleinowego izobutylenu oraz ich mieszaniny. Korzystnie, polimery hydrożelowe są lekko usieciowane w celu nadania materiałom nierozpuszczalności w wodzie. Sieciowanie takie można zrealizować, na przykład, techniką napromieniania lub techniką spajania kowalencyjnego, jonowego, van der Waalsa lub wodorowego. Materiały superchłonne mogą być w dowolnej postaci nadającej się do użycia w kompozytach chłonnych, na przykład w formie cząstek, włókien, płatków, kulek i podobnej. Typowo, ilość materiału superchłonnego we wkładzie chłonnym wynosi od około 5 do około 95 procent wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi wkładu chłonnego. Wielkość cząstek superabsorbentów wynosi na ogół od około 20 do około 1000 mikrometrów. Przykładem odpowiedniego, znajdującego się na rynku superabsorbenta jest SANWET IM - 3900 oraz DRYTECH 203 5LD.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „przewiewny” odnosi się do materiału, który przepuszcza parę wodną w stopniu mierzonym omówioną dalej techniką pomiaru współczynnika przepuszczalności pary wodnej, mającego wartość współczynnika „WVTR” co najmniej około 1500 g/m“/24 godziny.

W stosowanym tu znaczeniu, termin „wyrób higieny osobistej” odnosi się do pieluch, spodenek gimnastycznych, wkładów do majtek, wyrobów dla osób dorosłych nie panujących nad wydalaniem, wyrobów higienicznych dla kobiet i podobnych.

Wyrób chłonny w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku, podobnie jak w przypadku innych wyrobów chłonnych zawiera przepuszczalną dla cieczy warstwę wierzchnią, która jest zwrócona ku użytkownikowi, oraz nieprzepuszczalną dla cieczy warstwę spodnią lub zewnętrzną warstwę pokryciową. Pomiędzy warstwą wierzchnią a zewnętrzną warstwą pokryciową znajduje się wkład chłonny, przy czym często warstwa wierzchnia i zewnętrzna warstwa pokryciowa są szczelnie spojone ze sobą, otaczając wkład chłonny. Dalszy szczegółowy opis powiązano z pieluchą jednorazowego użytku, ale rozumie się samo przez się, ze koncepcje wynalazku mogą być również użyte w odniesieniu do innych typów wyrobów chłonnych, zwłaszcza do innych wyrobów higieny osobistej. Ponadto wynalazek opisano w kontekście kilku specyficznych konfiguracji, ale rozumie się samo przez się, że każda osoba znająca te zagadnienia jest w stanie zrealizować inne kombinacje lub dokonać zmian w specyficznych konfiguracjach, nie wychodząc poza istotę i zakres wynalazku.

W skład pieluchy 10, jak widać na fig. 1, może wchodzić nieprzepuszczalna dla cieczy, przewiewna zewnętrzna warstwa pokryciowa 12, przepuszczalna dla cieczy warstwa wierzchnia 14 usytuowana naprzeciwko zewnętrznej warstwy pokryciowej 12, oraz wkład chłonny 16 usytuowany pomiędzy zewnętrzną warstwą pokryciową 12 a warstwą wierzchnią 14. Pomiędzy wkładem chłonnym 16 a przewiewną zewnętrzną warstwą pokryciową 12 znajduje się hydrofobowy, przewiewny materiał barierowy 18.

Pielucha 10 może mieć różne kształty, takie jak, na przykład, kształt prostokąta, kształt litery T lub kształt klepsydry. Warstwa wierzchnia 14 jest na ogół współbieżna z zewnętrzną warstwą pokryciową 12, ale, w razie konieczności, może ewentualnie pokrywać powierzchnię większą lub mniejszą niż pole powierzchni zewnętrznej warstwy pokryciowej 12. Części pieluchy 10, takie jak sekcja obrzezowa zewnętrznej warstwy pokryciowej 12, mogą wychodzić poza krawędzie końcowe wkładu chłonnego 16. Na przykład w pokazanym przykładzie wykonania zewnętrzna warstwa pokryciowa 12 może wychodzić na zewnątrz poza końcowe krawędzie obrzeżowe wkładu chłonnego 16, tworząc obrzeża boczne 22 i obrzeża końcowe 24 pieluchy 10.

Warstwa wierzchnia 14, jak pokazano na fig. 1, ma, korzystnie, powierzchnię zwróconą ku ciału, która jest podatna, miękka w dotyku i nie drażniąca skóry użytkownika. Warstwa wierzchnia 14 jest odpowiednio dobrana w taki sposób, że pomaga izolować skórę użytkownika od cieczy znajdujących się we wkładzie chłonnym 16. W celu zachowania suchego stanu powierzchni stykającej się z użytkownikiem, warstwa wierzchnia 14 może być mniej hydro186 958 filowa niż wkład chłonny 16, a także na tyle porowata, żeby była łatwo przepuszczalna dla cieczy. Warstwy wierzchnie są dobrze znane w tej dziedzinie i można je wytwarzać z różnorodnych materiałów, takich jak porowate pianki, pianki siatkowe, perforowane folie z tworzyw sztucznych, włókna naturalne (np. włókna wełny lub bawełny), włókna syntetyczne (np. poliestrowe, polipropylenowe, polietylenowe, itp.), lub z kombinacji włókien naturalnych z syntetycznymi. Na przykład, warstwa wierzchnia może zawierać wstęgę z włókien poliolefinowych uformowanych techniką „meltblown” lub „spunbond” („spod filiery”) albo wstęgę spajaną z włókien gręplowanych złozonych z włókien naturalnych i/lub syntetycznych. W tym aspekcie, warstwa wierzchnia może być wykonana z materiału w zasadzie hydrofobowego obrobionego za pomocą środka powierzchniowo czynnego lub innego w celu nadania jej odpowiedniego poziomu zwilżalności i przepuszczalności. Na przykład można zastosować środek powierzchniowo czynny w ilości odpowiedniej do pożądanego stopnia hydrofilowości nakładany typowymi technikami, takimi jak natryskiwanie, drukowanie, powlekanie za pomocą pędzla lub podobnymi. W zalecanym przykładzie wykonania w skład warstwy wierzchniej może wchodzić wstęga włókninowa z polipropylenowych włókien typu „spunbond” („spod filiery”) lub wieloelementowych włókien typu „spunbond” („spod filiery”) z polietylenu i polipropylenu, obrobionych za pomocą środka powierzchniowo czynnego, oktylofeonoksypolietoksyetanolu, pod nazwą handlową Triton Χ-102.

Warstwa podkładkowa, albo zewnętrzna warstwa pokryciowa 12 może być przewiewną strukturą nieprzepuszczalną dla cieczy i często może być wielowarstwowym laminatem. W konkretnym przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, zewnętrzna warstwa pokryciowa zawiera przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy folię 26 oraz jedną lub więcej dodatkowych warstw włókninowych 28 (pokazanych na fig. 1 jako pojedyncza warstwa). Konkretną strukturę i skład zewnętrznej warstwy pokryciowej można wybrać z różnych kombinacji folii i/lub włóknin; warstwy włókninowe wybiera się na ogół w taki sposób, żeby uzyskać pożądaną wytrzymałość mechaniczną, wytrzymałość na ścieranie, właściwości dotykowe i/lub estetyczne. W szczególności zaleca się, żeby skrajnie zewnętrzna część zewnętrznej warstwy pokryciowej 12, taka jak warstwa włókninowa 28 widoczna na fig. 1, zawierała materiał trwały przypominający w dotyku odzież i mający dobrą wytrzymałość na ścieranie, na przykład taki jak laminat SMS. Znane są w tej dziedzinie nieprzepuszczalne dla cieczy zewnętrzne warstwy pokryciowe zawierające laminaty wielowarstwowe z cienkimi foliami nieporowatymi, takimi jak folia z polialkoholu winylowego, umożliwiające migracje pary wodnej przez samą folię. Ponadto znane są również folie, którym nadaje się właściwości przewiewne, ale które pozostają nieprzepuszczalne dla cieczy, tworząc mikroporowate puste przestrzenie o wymiarach umożliwiających przenikanie przez nie pary wodnej. Zaleca się na ogół laminaty wielowarstwowe zawierające ten ostatni typ folii przewiewnych. Foliom tym można nadać przepuszczalność dla par dodając do materiałów, z jakich są wykonane, cząstki wypełniacza i walcując lub rozciągając folię, co powoduje powstawanie w nich pęknięć w tych miejscach, w których znajdują się cząstki wypełniacza. Ilość wypełniacza w folii oraz stopień jej rozciągnięcia i/lub walcowania reguluje się w taki sposób, żeby uzyskać odpowiedni stopień przepuszczalności pary wodnej. Folie te wytwarza się na ogół z folii poliolefmowej, takiej jak polietylenowa lub polipropylenowa. Przykłady przewiewnych, nieprzepuszczalnych dla cieczy laminatów wielowarstwowych ujawniono w amerykańskich opisach patentowych nr US 4,777,073, nr US 4,818,600 i innym oraz w World Publication nr W095/16562 i World Publication nr WO 96/19346 oraz w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr US 08/929,562 złozonym 15 września 1997, na które powołuje się w całości niniejszy dokument. Szczególnie pożądanym materiałem na nieprzepuszczalne dla cieczy, przewiewne laminaty wielowarstwowe jest orientowany dwuosiowo, polietylenowy, mikroporowaty materiał foliowy zawierający około 50 procent wagowych węglanu wapniowego, pod nazwa handlową EXXAlRE.

Pomiędzy przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy zewnętrzną warstwą pokryciową 12 a przepuszczalną dla cieczy warstwą wierzchnią 14 znajduje się wkład chłonny 16, w skład którego wchodzą typowo cząstki materiału superchłonnego i, ewentualnie, dodatkowe materiały chłonne, takie jak włókna chłonne, w tym, ale nie wyłącznie, spulchnione włókna pulpy drzewnej, syntetyczne włókna pulpy drzewnej, włókna syntetyczne oraz ich kombinacje. Jed10

186 958 nakże w przypadku spulchnionej pulpy drzewnej często spotykanym problemem jest brak spójności i skłonność do zapadania się w stanie mokrym. Zatem, korzystnie, często dodaje się do niej usztywniające włókna wzmacniające, takie jak włókna poliolefinowe formowane techniką „meltblown” lub krótsze włókna staplowe, na ogół wytwarzane jako materiał współ formowany. Na przykład, jak juz wspomniano, cząstki superabsorbentu i/lub włókna staplowe, takie jak pulpa drzewna, można wstrzykiwać w strumień włókien wykonanych techniką „meltblown” tak, żeby zostały uwięzione lub spojone z włóknami wykonanymi techniką „meltblown”. Materiały superchłonne można w zasadzie równomiernie mieszać z włóknami hydrofilowymi albo można je wybiórczo umieszczać w odpowiednich strefach wkładu chłonnego dla lepszego odbierania i wchłaniania odchodów. Stężenie materiałów superchłonnych może również się zmieniać wzdłuż grubości wkładu chłonnego. Alternatywnie, wkład chłonny może zawierać laminat wstęgi z włókien i materiałów superchłonnych albo innych odpowiednich substancji do utrzymywania materiału superchłonnego w zlokalizowanych miejscach.

Wkład chłonny może mieć wiele różnorodnych kształtów. Na przykład, wkład chłonny może być prostokątny, może mieć kształt litery I lub litery T. Na ogół zaleca się, żeby wkład chłonny był węższy w obszarze krokowym niż w przedniej lub tylnej części pieluchy. Wymiary wkładu chłonnego oraz dobór materiałów, z jakich się składa, zmieniają się w zależności od wymaganej pojemności chłonnej, zamierzonego użycia wyrobu chłonnego oraz innych czynników, powszechnie znanych w tej dziedzinie.

Opcjonalnie, w skład wkładu chłonnego 16 może wchodzić owinięcie z hydrofilowej bibułki (nie pokazane na fig. 1). Owinięcie z bibułki pomaga w utrzymaniu spójności niektórych struktur chłonnych, takich jak formowane pneumatycznie struktury włókniste. Ponadto owinięcie z bibułki pomaga również w rozprowadzaniu cieczy w całej masie wkładu chłonnego, zwłaszcza w przypadku stosowania materiału o znakomitych właściwościach przesiąkalnych, takich jak chłonne materiały celulozowe. Przykłady powszechnie znanych owinięć bibułkowych to marszczona watolina lub bibułka o wysokiej wytrzymałości mechanicznej w stanie mokrym. Ponadto na owinięcia wkładu chłonnego można również stosować hydrofilowe materiały włókninowe na przykład ujawnione w amerykańskim opisie patentowym nr US 5,458,592, na który w całości powołuje się niniejszy dokument.

Wkład chłonny 16 jest oddzielony od przewiewnej zewnętrznej warstwy pokryciowej 12 przewiewną, hydrofobową warstwą materiału barierowego 18. W tym aspekcie, nieoczekiwanie stwierdzono, że pewne materiały nie ograniczają w zauwazalny sposób współczynnika przepuszczalności pary wodnej (WVTR) pieluchy wstanie suchym, natomiast znacznie zmniejszają wartość tego współczynnika „WVTR” pieluchy po wchłonięciu cieczy przez wkład chłonny. Zatem hydrofobowa warstwa barierowa według wynalazku umożliwi wystarczające przepuszczanie pary wodnej kiedy wyrób chłonny jest w stanie suchym, taki, że wartość współczynnika przepuszczalności pary wodnej (WVTR) pieluchy nie spada w znaczący sposób i pielucha pozostaje przewiewna. Natomiast, po wchłonięciu przez wkład chłonny cieczy wydalonej z ustroju, hydrofobowa warstwa materiału barierowego działa w kierunku znaczącego obniżenia wartości współczynnika przepuszczalności pary wodnej (WVTR) wyrobu chłonnego (w stosunku do takiego samego wyrobu bez hydrofobowej warstwy barierowej), zmniejszając lub eliminując zatem wilgotne lub lepkie odczucie, jakie może dawać zewnętrzna część podkładki ze względu na skraplanie.

Przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa 12 i materiał barierowy 18 mają łącznie odwrócony współczynnik WVTR, jak opisano dalej, o wartości poniżej 15 000 g/m²/dzień, korzystnie poniżej około 12 000 g/m2/dzień, a jeszcze bardziej korzystnie poniżej około 11 000 g/m2/dzień. Natomiast zewnętrzna warstwa pokryciowa 12 i materiał barierowy mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej WVTR ponad 1500 g/m2/dzień, korzystnie ponad 4000 g/m²/dzień. Co prawda hydrofobowa warstwa materiału barierowego 18 nie musi mieć właściwości barierowych dla cieczy o takiej samej wartości jak opisane powyżej nieprzepuszczalne dla cieczy zewnętrzne warstwy pokryciowe, ale powinna mieć pewne właściwości „barierowe” w celu wybiórczego regulowania wartości WVTR i ograniczania wilgotności zewnętrznej warstwy pokryciowej. W tym aspekcie, odpowiednimi

186 958 do tego celu materiałami są takie, które są hydrofobowe o wartości odporności na ciśnienie hydrauliczne (hydrohead) co najmniej około 18 cm, a korzystnie od około 30 cm do około 50 cm. Ponadto bariera hydrofobowa powinna mieć grubość lub puszystość co najmniej około 0,03 cm (0,012 cala), bardziej korzystnie od około 0,046 cm (0,018 cala) do około 0,122 cm (0,048 cala). Korzystnie, włókninowa warstwa barierowa ma również przepuszczalność powietrza według Fraziera co najmniej około 6095 litra na metr kwadratowy na minutę (20 stóp sześciennych na stopę kwadratową na minutę) w bardziej korzystnie ponad około 12192 litrów na metr kwadratowy na minutę (40 stóp sześciennych na stopę kwadratową na minutę).

Warstwa barierowa może zawierać przewiewne materiały włókniste, takie jak materiał tkany lub włókninowy, o opisanych wcześniej właściwościach, w tym, ale nie wyłącznie, wstęgi wytwarzane techniką „meltblown”, wstęgi wykonane techniką „spunbond” („spod filiery”) z włókien o bardzo małej średnicy, takie jak te o numerze denier około 2 lub mniejszym, wstęgi spajane i gręplowane, włókna wiązane techniką hydrodynamiczną oraz inne włókna o podobnych właściwościach. Odpowiednimi materiałami polimerowymi do wytwarzania warstwy barierowej są takie, które są zdolne do formowania wstęg włóknistych; przykładami, ale nie jedynymi, są poliamidy, poliestry i poliolefiny, takie jak polietylen i/lub polipropyleny. W zalecanym aspekcie warstwa barierowa może składać się ze wstęgi uformowanej techniką „meltblown” z włókien polipropylenowych o gramaturze od 16 g/m² do około 64 g/m², bardziej korzystnie ponad około 20 g/m² do około 40 g/m². Włóknisty materiał barierowy 18 może zawierać pojedynczy arkusz lub arkusze wielowarstwowe, które łącznie mają pożądane właściwości. Natomiast w przypadku używania arkuszy wielowarstwowych, korzystnie, trzeba je umieszczać obok siebie bez ich spajania punktowego na w zasadzie całym polu powierzchni warstw lub innego spajania w sposób, który ograniczyłby znacznie przewiewność warstw. Podobnie, w zalecanym przykładzie wykonania warstwa barierowa nie jest termicznie spojona punktowo ani w inny sposób połączona techniką laminowania z nieprzepuszczalną dla cieczy zewnętrzną warstwą pokryciową w sposób niszczący przewiewność wyrobu. W tym kontekście, może okazać się pożądane mocowanie przewiewnej, hydrofobowej warstwy barierowej do wyrobu chłonnego głównie na obrzeżach warstwy barierowej. Warstwy te można spajać ze sobą termicznie, ultradźwiękowo, za pomocą kleju lub innymi sposobami znanymi w tej dziedzinie.

W jednym z aspektów, jak widać na fig. 1, arkusz materiału barierowego 18 można umieścić pomiędzy wkładem chłonnym 16, zawierającym ewentualnie hydrofitowe owinięcie (nie pokazane) oraz zewnętrzną warstwę pokryciową 12. Warstwa barierowa powinna rozciągać się pod co najmniej tymi obszarami wkładu chłonnego 16, które typowo zatrzymują większość odchodów. Korzystnie, materiał barierowy 18 biegnie również pod w zasadzie całą częścią wkładu chłonnego 16 oraz może również dodatkowo wychodzić poza jej krawędzie. Jak widać na fig. 1, materiał barierowy 18 może biec wzdłuż długości centralnej części pieluchy 10 pod wkładem chłonnym 16. Bardzo pożądane są takie konfiguracje pieluchy, w których warstwa barierowa biegnie pod całym wkładem chłonnym, tam gdzie wkład chłonny 16 zawiera owinięcie hydrofitowe o dobrej przesiąkalności, na przykład podczas używania bibułkowego owinięcia wkładu.

W kolejnym aspekcie wynalazku, w skład warstwy materiału barierowego może wchodzić co najmniej część owinięcia wkładu chłonnego. Warstwa materiału barierowego może być na tyle szeroka, żeby można ją było składać na siebie, a następnie szczelnie zamykać za pomocą, na przykład, kleju, ciepła, ultradźwięków i/lub ciśnienia działającego albo na górną część, na dno lub na boki owinięcia. Składanie warstwy materiału barierowego można zrealizować stosując typowe środki do składania, takie jak krzywoliniowe płyty, które składają warstwę barierową na samą siebie. Jednakże w przypadku stosowania ciągłego arkusza barierowego materiału włókienniczego do zamknięcia wkładu chłonnego 16, takiego jak owinięcie 30, wybrane części arkusza, korzystnie, poddaje się obróbce w taki sposób, zęby te obszary, które sąsiadują z przepuszczalną dla cieczy warstwą wierzchnią 14 były hydrofitowe. Można to zrealizować techniką strefowej obróbki warstwy materiału barierowego za pomocą środka powierzchniowo czynnego nadającego konkretnym obszarom zwilżalność.

186 958

Zatem, jak widać na fig. 2, owinięcie 30 wkładu chłonnego może składać się z ciągłego arkusza mającego obszary - części hydrofilowe 32 na pierwszej stronie wkładu chłonnego 16 oraz obszary - części hydrofobowe 34 na przeciwległej stronie wkładu chłonnego 16. Po zespoleniu z pieluchą, jak widać na fig. 1, obszary hydrofilowe będą zwrócone ku przepuszczalnej dla cieczy warstwie wierzchniej 14, a przeciwległy obszar hydrofobowy będzie zawierał co najmniej część warstwy barierowej.

W alternatywnym przykładzie wykonania wkład chłonny może mieć owinięcie 30 złożone z dwóch lub więcej warstw połączonych ze sobą. Na przykład, jak widać na fig. 3, owinięcie 30 może zawierać przepuszczalną dla cieczy hydrofitową warstwę 36 włókninową na stronie wkładu chłonnego 16 sąsiadującej ze stroną użytkownika, która sąsiaduje z warstwą wierzchnią 14 z fig. 1, oraz hydrofobową warstwę barierową 38 sąsiadującą z przeciwległą stroną wkładu chłonnego 16. Dwa arkusze warstwa hydrofilowa 36 i warstwa barierowa 38 tworzą razem owinięcie 30 i można je szczelnie zamknąć jednym z różnych sposobów znanych w tej dziedzinie, takich jak klejenie, spajanie termiczne, ultradźwiękowe i/lub spajanie ciśnieniowe.

Ponadto w skład pieluchy 10, jak widać na fig. 1, może ponadto wchodzić para łączników 40, które służą do mocowania pieluchy 10 wokół talii użytkownika (nie pokazano). Do odpowiednich łączników należą łączniki typu haczykowo-pętelkowego, łączniki przylepne, guziki, zatrzaski, łączniki typu grzybkowo-pętelkowego i podobne. Ponadto, pomimo, że nie wspomniano o tym powyżej, łatwo można się zorientować, że z pieluchą można scalić różnorodne elementy, nie wychodząc poza istotę wynalazku. Na przykład, w pieluchach stosuje się powszechnie elastyczne opaski na nogi (nie pokazane) pomagające mocować pieluchę do użytkownika, a tym samym zmniejszające przecieki z pieluchy. Podobnie, znane jest również stosowanie pary uelastycznionych, biegnących podłużnie skrzydełek ograniczających (nie pokazanych), które są skonfigurowane w taki sposób, żeby podtrzymywały w przybliżeniu stojący, prostopadły układ wzdłuż centralnej części pieluchy, pełniący rolę dodatkowej bariery dla bocznych przepływów odchodów ustrojowych. Ponadto, powszechnie znane jest również umieszczanie warstwy rozprowadzającej pomiędzy warstwą wierzchnią 14 a wkładem chłonnym 16 w celu zapobiegania gromadzeniu się cieczy w kałużach na tej części pieluchy, która sąsiaduje ze skórą użytkownika. Te i inne elementy składowe są dobrze znane oraz sposób ich stosowania i metoda ich włączania w wyrób chłonny według wynalazku mogą być z łatwością zastosowane przez osoby biegłe w tej dziedzinie.

Różne elementy składowe pieluchy scala się ze sobą za pomocą różnych środków mocowania, powszechnie znanych w tej dziedzinie, takich jak, na przykład, spajanie za pomocą kleju, spajanie ultradźwiękowe, spajanie termiczne, albo ich kombinacje.

Procedury badawcze

Puszystość: Pomiar grubości materiału włóknistego. Puszystość lub grubość można wyznaczyć sposobem podanym w normie ASTM Metoda pomiaru grubości materiałów włókninowych D 5729-95, stosując płytkę akrylową o grubości 7,62 cm zapewniającą obciążenie 0,0003 MPa.

Odporność na ciśnienie hydrauliczne (hydrohead): Pomiar właściwości barierowych materiału włóknistego dla cieczy przeprowadza się podczas testu wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne (hydrohead test). W trakcie tego testu wyznacza się wysokość słupa wody lub wielkość ciśnienia wody (w milibarach), jaką jest w stanie wytrzymać materiał włóknisty zanim nie przebije się przez niego ciecz. Materiał włóknisty o wyższej wartości ciśnienia hydraulicznego (hydrohead) sygnalizuje, że jest bardziej barierowy dla przenikania cieczy niz materiał o mniejszej wartości ciśnienia hydraulicznego (hydrohead). Pomiar odporności na ciśnienie hydrauliczne (hydrohead) można przeprowadzić według Federal Test Standard 191 A, Metoda 5514. Przytaczane tu dane odnoszące się do wartości ciśnienia hydraulicznego (hydrohead) uzyskano z testu podobnego do wspomnianej powyżej Federal Test Standard, z tym wyjątkiem, ze została zmodyfikowana zgodnie z dalszym opisem. Wartość ciśnienia hydraulicznego hydrohead spiętrzenia wyznaczano za pomocą hydrostatycznego urządzenia testującego. Próbkę poddaje się działaniu znormalizowanego ciśnienia wody, zwiększanego ze stałą prędkością do czasu pojawienia się pierwszego śladu przecieku na powierzchni mate186 958 riału włóknistego w trzech oddzielnych obszarach. (Należy zignorować przecieki na krawędzi, w pobliżu uchwytów.) Materiały bez warstwy nośnej, takie jak cienka folia, można podtrzymać w celu zapobiegnięcia przedwczesnemu pęknięciu próbki.

Przepuszczalność według Fraziera: Pomiar przepuszczalności powietrza przez materiał włóknisty lub wstęgę określa się mianem Przepuszczalności Fraziera, a przeprowadza się go według Federal Test Standard 191 A, Metoda 5450 z dnia 20 lipca 1978, przy czym podaje się ją jako wartość średnią z 3 odczytów dla próbek. Przepuszczalność Fraziera mierzy wartość natężenia przepływu powietrza przez wstęgę w stopach sześciennych powietrza na stopę kwadratową wstęgi na minutę lub w CFM. Przeliczenie CFM na litry na metr kwadratowy na minutę (LMM) dokonuje się mnożąc CFM przez 304,8.

WVTR: Współczynnik przepuszczalności pary wodnej (WVTR) dla materiałów próbkowych obliczano według normy ASTM Standard E96-80. Z każdego z materiałów testowych oraz z materiału kontrolnego, którym był kawałek materiału CELGUARD™ 2500, wycinano okrągłe próbki o średnicy 7,62 cm (trzech cali). Folia CELGUARD™ 2500 jest mikroporowatą folią polipropylenową. Dla każdego materiału przygotowano trzy próbki. Zlewką testową była zlewka 60-1 Vapometer. Do każdej zlewki Vapometer wlewano sto mililitrów wody, po czym na otwartej górnej części poszczególnych zlewek umieszczano poszczególne próbki badanych materiałów i materiału kontrolnego. Na każdą zlewkę nakręcano szczelnie kołnierz w celu uszczelnienia wzdłuż jej krawędzi, pozostawiając odpowiedni materiał badawczy lub kontrolny pod działaniem otoczenia zewnętrznego na koło o średnicy 6,5 centymetra, co dawało odsłonięte pole powierzchni wynoszące około 33,17 centymetrów kwadratowych. Zlewki umieszczano w piecu z wymuszonym przepływem powietrza o temperaturze 32°C (100°F) na jedną godzinę w celu doprowadzenia do wyrównania warunków. Piec był piecem o stałej temperaturze z krążącym wewnątrz powietrzem z otoczenia w celu zapobiegnięcia gromadzeniu się wewnątrz par. Odpowiednim do tego celu piecem z wymuszonym obiegiem powietrza jest, na przykład, Blue M Power-O-Matic 60. Po zakończeniu wyrównywania warunków, zlewki wyjmowano z pieca, ważono i natychmiast umieszczano z powrotem w piecu. Po 24 godzinach zlewki wyjmowano z pieca i ponownie ważono.

Wstępne wartości współczynnika przepuszczalności pary wodnej obliczano za pomocą Równania (I) poniżej:

(I) WVTR z badań = (spadek wagi w gramach w ciągu 24 godzin) x 315,5 g/m²/24 godziny.

Nie kontrolowano w jakiś specjalny sposób wilgotności wewnątrz pieca.

W z góry ustalonych warunkach wynoszących 32°C (100°F) i wilgotności względnej otoczenia, wyznaczono wartość WVTR materiału kontrolnego CELGUARD™ 2500 otrzymując wartość 5000 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny. Odpowiednio, w każdym badaniu używano próbkę kontrolną, a wstępne wyniki badań sprowadzano do zadanych warunków za pomocą Równania (II) poniżej:

(II) WVTR = (Wartość WVTR z badań/wartość WVTR dla próbki kontrolnej) x (5000 g/m²/24 godziny)

Odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej WVTR: Badanie to jest podobne do omówionego powyżej wyznaczania wartości współczynnika przepuszczalności pary wodnej WVTR, z tym, że kubek jest odwrócony w taki sposób, żeby woda stykała się z badanym materiałem. Ponadto, ponieważ w badaniu odwróconego współczynnika WVTR wartość współczynnika WVTR dla materiału CELGUARD 2500 nie wynosi 5000 g/m²/24 godziny, badania próbki kontrolnej i korekcje usunięto z obliczeń z testu odwróconego współczynnika przepuszczalności pary wodnej. Sądzi się, że badanie to bardziej dokładnie odtwarza przenikanie pary wodnej występujące w napełnionym cieczą wyrobie chłonnym.

Przykład 1

Wykonano wstęgę włókninową z włókien polipropylenowych wytworzonych techniką „meltblown” z polimeru polipropylenowego Himont PF-015. Wstęgę z włókien typu „meltblown” wykonano techniką ujawnioną w opisie patentowym nr US 5,458,592 za pomocą wielostanowiskowego urządzenia do wytwarzania materiałów typu „meltblown”. Wytłaczano polipropylen przez wielostanowiskowy zespół dysz do formowania materiałów typu „melt-blown”

186 958 z wydajnością 44,64 g/mm/godzinę (2,5 funta na cal na godzinę) (PIH). Wytłoczone strumienie stopionego polimeru zwężano za pomocą głównego strumienia powietrza o natężeniu przepływu około 48,14 -r 56 m³/min (1700 do 2000 stóp sześciennych na minutę) w temperaturze 277°C (530°F). Powstały w ten sposób materiał typu „meltblown” miał gramaturę 8,0 gramów na metr kwadratowy (g/m2) i puszystość 0,015 cm (0,006 cala). Średnie wymiary przepływowe porów dla próbki wynosiły około 25 mikrometrów, a maksymalny wymiar przepływowy porów wynosił 47 mikrometrów, przy czym 0,5 procenta wszystkich porów miało wymiary porów większe niz 50 mikrometrów. Wartość wytrzymałości podpartej wstęgi na ciśnienie hydrauliczne wynosiła 17,60 hPa (17,6 mbara), wartość wytrzymałość niepodpartej wstęgi na ciśnienie hydrauliczne wynosiła 19,5 hPa (19,5 mbara), a przepuszczalność powietrza według Fraziera wynosiła 8,036 m3/m²/minutę (287 stóp sześciennych na metr kwadratowy na minutę) (CFM). Próbkę z wstęgi z materiału typu „meltblown” umieszczono następnie obok folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując obu materiałów ze sobą w jakikolwiek sposób. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej, nieprzepuszczalnej dla cieczy folii i warstwy materiału typu „meltblown” 5154 g/m2/dzień a odwróconego współczynnika WVTR 19396 g/m2/dzień. Omówione powyżej wyniki przedstawiono również w tabeli I.

Przykład 2

W niniejszym przykładzie również stosowano włókninową wstęgę z włókien polipropylenowych formowanych techniką „meltblown”, jak opisano powyżej w Przykładzie 1. Trzy warstwy włókninowej wstęgi umieszczano obok siebie, nie spajając ich ze sobą ani w żaden inny sposób nie laminując, przy czym łączna puszystość tych warstw wynosiła 0,03 cm (0,012 cala), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie podpartym 37,7 hPa (37,7 mbara), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie nie podpartym wynosiła 37,4 hPa (37,4 mbara), a wartość Przepuszczalności Powietrza według Fraziera wynosiła 81,4 CFM. Następnie 3 warstwy materiału włókninowego umieszczano na przewiewnej, nieprzepuszczalnej dla cieczy warstwie barierowej z folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując w żaden sposób odpowiednich materiałów. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej folii i warstwy materiału włókninowego około 5154 g/m²/dzień a odwróconego współczynnika WVTR 10367 g/m²/dzień. Omówione powyżej wyniki przedstawiono również w tabeli I.

Przykład 3

W niniejszym przykładzie również stosowano włókninową wstęgę z włókien polipropylenowych formowanych techniką „meltblown”, jak opisano powyżej w Przykładzie 1. Pięć warstw włókninowej wstęgi umieszczano obok siebie, nie spajając ich ze sobą ani w żaden inny sposób nie laminując, przy czym łączna puszystość tych warstw wynosiła 0,04 cm (0,017 cala), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie podpartym 50,5 hPa (50,5 mbara), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie nie podpartym wynosiła 46,1 hPa (46,1 mbara), a wartość Przepuszczalności Powietrza według Fraziera wynosiła 81,4 CFM. Następnie pięć warstw materiału włókninowego umieszczano na przewiewnej, nieprzepuszczalnej dla cieczy warstwie barierowej z folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując w żaden sposób odpowiednich materiałów. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej folii i warstwy materiału włókninowego około 4528 g/m²/dzień a odwróconego współczynnika WVTR 12055 g/m2/dzień. Omówione powyżej wyniki przedstawiono również w tabeli I.

Przykład 4

Wytworzono materiał typu „spunbond” („spod filiery”) w opisany tu wcześniej sposób, otrzymując wstęgę o grubości 17 g/m2 (0,5 osy) z ciągłych włókien typu „spunbond” („spod filiery”). Warstwę materiału typu „spunbond” („spod filiery”) złożono z dwiema warstwami wstęg typu „meltblown” z Przykładu 1, tak, żeby warstwa typu „spunbond” („spod filiery”) znalazła się pomiędzy dwiema warstwami typu „meltblown”. Materiał złozony z warstw typu „meltblown” typu spunbond („spod filiery”) typu „meltblown” nie był spojony ze sobą ani w żaden inny sposób nie laminowany. Łączna puszystość tych 3 warstw wynosiła 0,04 cm (0,016 cala), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie podpartym 38,0 hPa (38,0 mba186 958 ra), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie nie podpartym wynosiła 39,7 hPa (39,7 mbara), a wartość Przepuszczalności Powietrza według Fraziera wynosiła 112,4 CFM. Te 3 warstwy materiału włókninowego umieszczano następnie na przewiewnej, nieprzepuszczalnej dla cieczy warstwie barierowej z folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując w żaden sposób odpowiednich materiałów. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej folii i warstwy materiału włókninowego około 4609 g/m²/dzień a odwróconego współczynnika WVTR 10739 g/m²/dzień. Omówione powyżej wyniki przedstawiono również w tabeli I.

Przykład 5

Wstęgę uformowaną techniką „meltblown” jak w Przykładzie 1 umieszczano obok siebie z dwiema wstęgami typu „spunbond” („spod filiery”) z Przykładu 4 tak, żeby wstęga typu „meltblown” znalazła się pomiędzy dwiema warstwami materiału typu „spunbond” („spod filiery”). Łączna puszystość tych 3 warstw wynosiła 0,05 cm (0,019 cala), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie podpartym 27,4 hPa (27,4 mbara), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne wstanie nie podpartym wynosiła 29,3 hPa (29,3 mbara), a wartość Przepuszczalności Powietrza według Fraziera wynosiła 181 CFM. Te 3 warstwy materiału włókninowego umieszczano następnie na folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując w żaden sposób odpowiednich materiałów. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej nieprzepuszczalnej dla cieczy folii i 3 warstwowego materiału około 4415 g/m/dzień a odwróconego współczynnika WVTR 11486 g/m²/dzień.

Przykład 6

Folię CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm umieszczono obok siebie z dwiema warstwami włókien typu „spunbond” („spod filiery”) z Przykładu 4, tak, żeby folia przewiewna znalazła się pomiędzy dwiema warstwami włókien typu „spunbond” („spod filiery”). Łączna puszystość tych 3 warstw wynosiła 0,046 cm (0,018 cala), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie podpartym 206,8 hPa (206,8 mbara), wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne w stanie nie podpartym wynosiła 190,9 hPa (190,9 mbara), a wartość Przepuszczalności Powietrza według Fraziera wynosiła 0,172 CFM. Te 3 warstwy materiału umieszczano następnie na folii CELGUARD 2500 o grubości 0,0025 cm, nie spajając ani nie laminując w żaden sposób odpowiednich materiałów. Wartość współczynnika WVTR wynosiła łącznie dla przewiewnej folii i 3 warstwowego materiału około 4652 g/m2/dzień, a odwróconego współczynnika WYTR 12315 g/m2/dzień. Omówione powyżej wyniki przedstawiono również w tabeli I.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wyrób chłonny, zawierający przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy zewnętrzną warstwę pokryciową, usytuowaną po przeciwnej stronie w stosunku do przepuszczalnej dla cieczy warstwy wierzchniej, zawierającą przewiewną, nieprzepuszczalną dla cieczy folię, wkład chłonny, usytuowany pomiędzy zewnętrzną warstwą pokryciową a warstwą wierzchnią oraz hydrofobowy materiał barierowy umieszczony pomiędzy przewiewną zewnętrzną warstwą pokryciową, a wkładem chłonnym, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) zawiera materiał włóknisty o wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne co najmniej 18 hPa (18 mbarów) oraz grubości co najmniej około 0,03 cm, gdzie łączna wartość odwróconego współczynnika przepuszczalności pary wodnej „WVTR” dla zewnętrznej warstwy pokryciowej (12) i materiału barierowego (18) wynosi poniżej około 15 000 g/m²/dzień.
2. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał barierowy (18) zawiera wiele warstw materiału włókninowego, obejmujących co najmniej jedną warstwę z włókien typu „meltblown”, przy czym warstwy materiału włókninowego mają łącznie gramaturę większą niż 16 g/m2.
3. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał barierowy (18) zawiera wstęgę włókninową z włókien typu „meltblown” mającą gramaturę większą niż 20 g/m2.
4. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał barierowy (18) zawiera wiele warstw materiału włókninowego, w tym co najmniej jedną warstwę z włókien typu „meltblown”, przy czym te liczne warstwy włókninowe mają łączną gramaturę zawierającą się w granicach od 20 g/m² do około 40 g/m².
5. Wyrób chłonny według zastrz. 2, znamienny tym, że zawiera hydrofobowy materiał barierowy (18) o gramaturze wynoszącej około 25 g/m2.
6. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera hydrofobowy materiał barierowy (18) zawierający materiał włóknisty o grubości od 0,045 cm do około 0,05 cm.
7. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera hydrofobowy materiał barierowy (18) zawierający co najmniej jedną warstwę włókien typu „meltblown”, przy czym warstwa włókien typu „meltblown” jest usytuowana w sąsiedztwie wkładu chłonnego (16).
8. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) jest rozmieszczany pod w zasadzie całą powierzchnią wkładu chłonnego (16).
9. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) wystaje poza zewnętrzne krawędzie wkładu chłonnego (16).
10. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) biegnie wzdłuz długości centralnej części wyrobu chłonnego.
11. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto owinięcie (30) usytuowane wokół wkładu chłonnego (16).
12. Wyrób chłonny według zastrz. 10, znamienny tym, że materiał barierowy (18) zawiera co najmniej jedną warstwę włókninową o wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne wynoszące co najmniej około 30 KPa (30 mbarów) i łącznej gramaturze wynoszącej powyżej 20 g/m2.
13. Wyrób chłonny według zastrz. 11, znamienny tym, że w skład owinięcia (30) wchodzi warstwa barierowa (38) umieszczona na pierwszej stronie wkładu chłonnego (16) oraz hydrofilowa warstwa włókninowa (36) umieszczona na przeciwległej stronie tego wkładu chłonnego (16).
14. Wyrób chłonny według zastrz. 11, znamienny tym, że w skład owinięcia (30) wchodzi ciągły arkusz mający część hydrofitową (32) usytuowaną w pobliżu pierwszej strony wkładu chłonnego (16) oraz część hydrofobową (34) umieszczoną w pobliżu przeciwległej strony wkładu chłonnego (16), przy czym część hydrofilowa (32) tego owinięcia (30) jest usytuowana w sąsiedztwie warstwy wierzchniej (14) wyrobu.

186 958
15. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) zawiera wiele wstęg włókninowych z poliolefinowych włókien typu „meltblown 0 łącznej gramaturze wynoszącej co najmniej około 20 g/m² oraz wytrzymałości na ciśnienie hydrauliczne co najmniej około 30 HPa (30 mbarów), przy czym przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa (12) i materiał barierowy (18) mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości ponad 1500 g/m2/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej 12 000 g/m2/dzień.
16. Wyrób chłonny według zastrz. 15, znamienny tym, że materiał barierowy (18) ma współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości co najmniej około 3000 g/m2/dzień.
17. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrofobowy materiał barierowy (18) ma wytrzymałość na ciśnienie hydrauliczne co najmniej około 30 hPa (30 mbarów) i gramaturę wynoszącą co najmniej około 25 g/m2, zaś przewiewna, nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa (12) i materiał barierowy (18) mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości powyżej 3500 g/m2/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej około 11 000 g/m2/dzień.
18. Wyrób chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał barierowy (18) zawiera warstwę włókien typu „meltblown” i warstwę włókien typu „spunbond” („spod filiery”), przy czym nieprzepuszczalna dla cieczy zewnętrzna warstwa pokryciowa (12) i materiał barierowy (18) mają współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości powyżej 4000 g/m2/dzień i odwrócony współczynnik przepuszczalności pary wodnej „WVTR” o wartości poniżej około 12 000 g/nr/dzień.
19. Wyrób chłonny według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał barierowy (18) ma gramaturę wynoszącą co najmniej około 25 g/m2.