композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью и способ его производства (варианты)

Формула изобретения

1. Способ производства композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью, состоящего в основном из субстрата из волокнистой ватки, полимера с высокой впитывающей способностью и связующего для связывания указанного субстрата из волокнистой ватки и полимера с высокой впитывающей способностью, где в качестве указанного субстрата из волокнистой ватки используют свободную ватку, волокна которой практически не связаны друг с другом, полимер с высокой впитывающей способностью и связующее диспергируют в жидкой системе, содержащей водную среду и не поглощаемой полимером с высокой впитывающей способностью, полученную дисперсную систему добавляют к указанному субстрату с получением композиционной ватки, после чего из указанной композиционной ватки удаляют находящуюся в ней жидкость с обеспечением одновременного протекания процессов фиксации полимера с высокой впитывающей способностью на указанном субстрате из волокнистой ватки и связывания волокон субстрата из волокнистой ватки друг с другом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободная ватка представляет собой прочес или слоистый материал из слоев прочеса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободная ватка состоит из прочеса и подложки, поддерживающей прочес.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободная ватка представляет собой ватку, полученную аэродинамическим холстоформированием, или слоистый материал с такой ваткой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободная ватка представляет собой ватку, полученную формованием волокна путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха, или слоистый материал с такой ваткой.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что свободную ватку, полученную в сухом состоянии, предварительно подвергают обработке водной средой, состоящей из воды и раствора среды, смешиваемой с водой.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободная ватка представляет собой смоченную водой ватку, полученную способом мокрого формования, или выполненный из нее слоистый материал.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что свободная ватка представляет собой смоченную водой ватку, полученную только предварительным орошением свободной ватки струей воды под давлением, или выполненный из нее слоистый материал.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что свободная ватка состоит из комбинации термосоединяющихся волокон и синтетических волокон.

10. Способ по любому из пп.1-3, 6, 8 и 9, отличающийся тем, что свободная ватка содержит первый слой, состоящий в основном из гидрофобных волокон весовым номером 2 денье или грубее и 10 денье или тоньше, и второй слой, состоящий в основном из гидрофильных волокон весовым номером 3 денье или тоньше.

11. Способ по любому из пп.1, 4, 6-9, отличающийся тем, что свободная ватка состоит из волокон, полученных разрыхлением древесной массы, и термосоединяющихся волокон длиной 20 мм или короче.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что указанная жидкая система представляет собой суспензию, приготовленную диспергированием частиц полимера с высокой впитывающей способностью в растворе, в котором диспергирован 1% или меньше полиэтиленоксида высокой степени полимеризации с молекулярной массой 100000 или выше.

13. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что указанная жидкая система представляет собой суспензию, приготовленную диспергированием частиц полимера с высокой впитывающей способностью в водной эмульсии сополимера этилена и винилацетата.

14. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что указанная жидкая система представляет собой водную суспензию полимера с высокой впитывающей способностью, содержащую растворитель и полученную суспензионной полимеризацией с инверсией фаз.

15. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что указанной жидкой системе придают текучесть разбавлением агрегированного геля полимера, полученного полимеризацией в водном растворе, полипропиленгликолем.

16. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что указанная жидкая система представляет собой суспензию, приготовленную диспергированием частиц полимера с высокой впитывающей способностью в водной дисперсионной жидкости с микрофибриллированными волокнами, обладающими способностью к гидратации.

17. Способ по п.12, отличающийся тем, что в указанную жидкую систему добавляют микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что в указанную жидкую систему добавляют микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что в указанную жидкую систему добавляют микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации.

20. Способ по п.15, отличающийся тем, что в указанную жидкую систему добавляют микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации.

21. Способ по п.6, отличающийся тем, что в жидкость для указанной предварительной обработки добавляют микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации.

22. Способ по любому из пп.1-21, отличающийся тем, что указанный полимер с высокой впитывающей способностью имеет такую степень сетчатости структуры в поверхностной области, что при воздействии давления 20 г/см² его впитывающая способность под нагрузкой составляет 25 мл/г или выше в подсоленной воде с концентрацией соли 0,9%.

23. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что указанный полимер с высокой впитывающей способностью представляет собой полимер аминокислотного типа на основе аспарагиновой кислоты, обладающей способностью к биологическому разложению при отсутствия сетчатой структуры в поверхностной области.

24. Способ по любому из пп.1-21, отличающийся тем, что указанный полимер с высокой впитывающей способностью представляет собой полимер типа полиакриловой кислоты, не имеющий сетчатой структурой в поверхностной области.

25. Способ по любому из пп.16-24, отличающийся тем, что указанные микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации представляют собой микрофибриллированную целлюлозу или бактериальную целлюлозу.

26. Способ по любому из пп.16-25, отличающийся тем, что в качестве указанных микрофибриллированных волокон со способностью к гидратации используют микрофибриллированное целлюлозное волокно, которое равномерно диспергируют в смешанном растворителе из воды и пропиленгликоля в концентрации от 1,5 до 0,2%, при этом используют суспензию при концентрации частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости, составляющей от 5 до 50%.

27. Способ по любому из пп.16-25, отличающийся тем, что в качестве указанных микрофибриллированных волокон со способностью к гидратации используют микрофибриллированное целлюлозное волокно, которое равномерно диспергируют в смешанном растворителе из воды и этилового спирта в концентрации от 1,5 до 0,2%, при этом используют суспензию при концентрации частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости, составляющей от 5 до 50%.

28. Способ по любому из пп.16-25, отличающийся тем, что в качестве указанных микрофибриллированных волокон со способностью к гидратации используют микрофибриллированное целлюлозное волокно, которое равномерно диспергируют в смешанном трехкомпонентном растворителе из воды, этанола и пропиленгликоля в концентрации от 1,5 до 0,2%, при этом используют суспензию при концентрации частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости, составляющей от 5 до 50%.

29. Композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью, состоящий из свободной ватки (А), полимера с высокой впитывающей способностью (В) и связующего (С), получаемый способом по любому из пп.1-28, при этом отношение указанного полимера с высокой впитывающей способностью (В) ко всему композиционному листовому материалу составляет 50% или выше, удовлетворяя следующей формуле:

[B/(A+B+C)]10050.

30. Композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью, состоящий из свободной ватки (А), полимера с высокой впитывающей способностью (В) и связующего (С), получаемый способом по любому из пп.1-28, при этом отношение указанного полимера с высокой впитывающей способностью (В) к указанному полимеру с высокой впитывающей способностью (В) и связующему компоненту (С) вместе взятым, за исключением свободной ватки (А), составляет 70% или выше, удовлетворяя следующей формуле:

[B/(B+C)]10070.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам производства композиционных листовых материалов с высокой впитывающей способностью, в которых все операции по изготовлению нетканого материала из ватки (слоя волокна), связыванию этого нетканого материала с полимером, имеющим высокую впитывающую способность, и связыванию частиц указанного полимера друг с другом проводят с высокой эффективностью, а выпадение полимера с высокой впитывающей способностью из структуры материала во влажном и сухом состоянии незначительно. Настоящее изобретение относится также к композиционным листовым материалам с высокой впитывающей способностью, изготавливаемым любым из таких способов.

Уровень техники

В качестве впитывающего элемента для таких изделий, как детские подгузники, подгузники для взрослых, страдающих недержанием, женские гигиенические средства, материалы, впитывающие кровь, и накладные подушечки на грудь для кормящих матерей, в последнее время стали интенсивно разрабатываться листовые материалы с высокой впитывающей способностью, состоящие в основном из полимера с высокой впитывающей способностью (ПВВС) и измельченной и взбитой древесной массы, при этом ПВВС держится в более тонкой и стабильной в отношении постоянства размеров структуре из нетканого материала.

Чтобы нетканый материал был способен удерживать ПВВС, применяются различные способы, например: способ, предусматривающий приготовление нетканого материала определенной структуры, предпочтительно в виде субстрата (основы), и пропитку этого нетканого материала мономером акриловой кислоты, в результате чего происходит полимеризация этого мономера; способ, согласно которому мономер акриловой кислоты полимеризуют на нетканом материале, в качестве покрытия для этого нетканого материала используют желатинированный полимер, не имеющий сетчатой структуры (поперечных связей), и затем проводят его структурирование (сшивание с образованием поперечных связей); или способ, согласно которому в качестве покрытия для нетканого материала используют суспензию ПВВС, диспергированного в определенной среде.

Для начала среди требований, предъявляемых к субстрату из нетканого материала, могут быть три основополагающих качества: (1) способность выполнять функцию поддерживающего элемента, (2) способность удерживать в себе и фиксировать ПВВС и (3) способность пропускать и рассеивать жидкость. Чтобы нетканый материал мог удерживать в себе ПВВС, он должен иметь объемистую, рыхлую структуру с промежутками между его волокнами. Иными словами, чем выше рыхлость нетканого материала, тем лучше. Вместе с тем, если такой нетканый материал поступает от изготовителя скатанным в объемный рулон, транспортировка становится гораздо дороже, а количество нетканого материала, скатанного в рулон, - сильно ограниченным.

Возможным решением в таких случаях было бы соединение стадии изготовления нетканого материала непосредственно со стадией его заполнения ПВВС, и в практике промышленного производства существует пример соединения стадии изготовления нетканого материала из термически связанных холстов непосредственно со стадией его заполнения ПВВС, что может, однако, усложнить технологический процесс и требует более высоких начальных капиталовложении.

Таким образом, в качестве альтернативы вышеупомянутому варианту может быть рассмотрена возможность одновременного проведения стадий изготовления нетканого материала и его заполнения ПВВС как стадии производства нетканого материала. Например, один из таких способов предусматривает изготовление такого композиционного материала введением порошка ПВВС посредством воздушной струи в древесную или целлюлозную массу. Однако при этом может образовываться пыль, а порошок ПВВС попадает внутрь впитывающего элемента, что нежелательно. Существует также запатентованный способ так называемого мокрого производства: ПВВС диспергируют в суспензии целлюлозы или волокнистой суспензии, с последующим формованием листового материала. Такому способу свойственен серьезный недостаток, заключающийся в том, что содержание волокон является слишком низким, а стоимость производства при этом возрастает.

Для решения любых таких проблем нужно найти способ, который для фиксации ПВВС предусматривал бы использование компонента, такого как связующее, присутствующего в композиции параллельно с ПВВС, что позволило бы этому компоненту одновременно действовать в качестве фиксатора ПВВС и связующего для связывания (фиксации) нетканого материала. В общем случае нетканый материал является наиболее рыхлым, когда он представляет собой свободную ватку (т. е. ватку, волокна которой не связаны друг с другом), и уменьшается в объеме, когда он в конечном итоге превращается в нетканый материал.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение делает возможным производство композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью при небольшом выпадении ПВВС в сухом и влажном состоянии за счет способа, предусматривающего приготовление свободной ватки в виде исходного материала, приготовление жидкой фазы, в которой размешивают компонент, который должен присутствовать в ватке параллельно с другими компонентами материала, впоследствии связывая частицы ПВВС между собой и действуя в качестве связующего для связывания ватки, затем эту жидкую систему добавляют к ватке для ее стабилизации в качестве композиционного материала, из ватки удаляют оставшуюся в ней жидкость, ватку подвергают термической обработке, а затем сушке, в результате чего она превращается в нетканый материал, при этом происходит окончательное соединение ватки с ПВВС и соединение частиц ПВВС друг с другом.

Другими словами, настоящее изобретение относится к способу производства композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью, состоящего в основном из субстрата из волокнистой ватки, полимера с высокой впитывающей способностью и связующего для связывания субстрата из волокнистой ватки и полимера с высокой впитывающей способностью, при этом субстрат из волокнистой ватки представляет собой свободную (еще не связанную) ватку, волокна которой связаны друг с другом незначительно. Способ предусматривает использование жидкой системы, состоящей в основном из среды, содержащей указанные полимер с высокой впитывающей способностью и связующее. Эту жидкую систему добавляют к указанному субстрату с получением композиционной ватки, после чего из указанной композиционной ватки удаляют оставшуюся в ней жидкость, в результате чего полимер с высокой впитывающей способностью фиксируется в соединении с субстратом из волокнистой ватки, а волокна этой ватки в то же самое время скрепляются между собой.

В предпочтительном варианте изобретения свободная ватка может представлять собой прочес или слоистый материал из прочеса, а в качестве поддерживающего элемента для укладки слоев прочеса может использоваться подложка.

Свободная ватка после ее получения в сухом состоянии может быть предварительно подвергнута обработке жидкостью, состоящей из воды и смешивающейся с водой среды.

Кроме того, свободная ватка может быть водной ваткой, получаемой способом мокрого формирования, или выполненным из нее слоистым материалом. Такую свободную ватку можно получить предварительной обработкой прочеса или ватки, полученной способом мокрого формирования, струей воды под высоким давлением.

Волокно, из которого собственно состоит свободная ватка, предпочтительно представляет собой комбинацию термосоединяющихся волокон и синтетических волокон, при этом эти волокна предпочтительно имеют весовой номер тоньше 2 денье и образуют первый слой, в основном состоящий из гидрофобных синтетических волокон весовым номером тоньше 10 денье, и второй слой, в основном состоящий из гидрофильных волокон весовым номером тоньше 3 денье.

Свободная ватка может быть получена из разрыхленного волокна древесной массы и легко термосоединяющихся волокон длиной 20 мм или короче.

В качестве примеров жидких систем, применимых в настоящем изобретении, можно назвать: систему, приготовленную диспергированием частиц полимера с высокой впитывающей способностью в расплавленном растворе 1% или меньше полиэтиленоксида высокой молекулярной массы 100000 или выше с получением суспензии; систему, где в водной эмульсии сополимера этилена и винилацетата диспергирован полимер в виде макрочастиц с высокой впитывающей способностью с получением суспензии; систему, где водная суспензия полимера с высокой впитывающей способностью, содержащая сложный растворитель и получаемая суспензионной полимеризацией с инверсией фаз, и агрегированный гель полимера с высокой впитывающей способностью, получаемый полимеризацией в водном растворе, разбавлены полипропиленгликолем с получением смеси с хорошей текучестью; а также систему, где в водной дисперсионной жидкости с микрофибриллированными волокнами, обладающими способностью к гидратации, диспергированы частицы полимера с высокой впитывающей способностью с образованием суспензии.

К такой жидкой системе можно добавлять микрофибриллированные волокна, обладающие способностью к гидратации.

Кроме того, микрофибриллированные волокна со способностью к гидратации можно добавлять к жидкости для предварительной обработки свободной ватки.

Используемый в настоящем изобретении полимер с высокой впитывающей способностью предпочтительно имеет сетчатую структуру в поверхностной области, таким образом, что при воздействии давления 20 г/см² его впитывающая способность под нагрузкой составляет 25 мл/г или выше в подсоленной воде с концентрацией соли 0,9%.

Другими конкретными примерами полимера с высокой впитывающей способностью являются полимер аминокислотного типа, главным компонентом которого является аспарагиновая кислота, полимер типа полиакриловой кислоты, не имеющий сетчатой структуры в поверхностной области.

Микрофибриллированными волокнами со способностью к гидратации являются, в частности, микрофибриллированная целлюлоза или бактериальная целлюлоза.

Целлюлозные микрофибриллированные волокна можно использовать в таких системах, как, например: система, в которой целлюлозное микроволокно равномерно диспергировано в среде из смеси воды и пропиленгликоля в концентрации от 1,5 до 0,2%, при этом в получаемой суспензии концентрация частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости составляет от 5 до 50%; система, в которой микрофибриллированное целлюлозное волокно равномерно диспергировано в среде из смеси воды и этиленового спирта, при этом в получаемой суспензии концентрация частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости составляет от 5 до 50%; и система, в которой микрофибриллированное целлюлозное волокно равномерно диспергировано в среде из трехкомпонентной смеси воды, этанола и пропиленгликоля в концентрации от 1,5 до 0,2%, при этом в получаемой суспензии концентрация частиц полимера с высокой впитывающей способностью в дисперсионной жидкости составляет от 5 до 50%.

Предложенный композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью предпочтительно состоит из свободной ватки (А), полимера с высокой впитывающей способностью (В) и связующего компонента (С), при этом отношение полимера (В) с высокой впитывающей способностью ко всему композиционному листовому материалу составляет 50% или выше, удовлетворяя следующей формуле:

[В/(А+В+С)]10050.

В еще более предпочтительном варианте изобретения композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью предпочтительно состоит из свободной ватки (А), полимера с высокой впитывающей способностью (В) и связующего компонента (С), при этом отношение указанного полимера с высокой впитывающей способностью (В) к указанному полимеру с высокой впитывающей способностью (В) и связующему компоненту (С), вместе взятым, за исключением свободной ватки (А), составляет 70% или выше, удовлетворяя следующей формуле:

[В/(В+С)]10070.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая первый производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.2 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая второй производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.3 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая третий производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.4 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая четвертый производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.5 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая пятый производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.6 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая шестой производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

На фиг.7 представлена принципиальная схема производственной линии, иллюстрирующая седьмой производственный процесс, основанный на предложенном способе производства композиционного материала с высокой впитывающей способностью.

Наилучший вариант выполнения изобретения

Изготовление свободной ватки

Согласно настоящему изобретению нетканый материал связывается при помощи связующего вещества, который присутствует в композиции параллельно с ПВВС таким образом, что для получения нетканого материала достаточно изготовить ватку. Иными словами, операции связывания, сушки и термической обработки нетканого материала как таковые не требуются. Ватку можно использовать независимо от того, является ли она сухой или влажной, если приготовлена мокрым методом.

Очень важно, насколько рыхлой является такая свободная ватка после ее приготовления, а ее прочность достаточна, если она не рвется при транспортировке в рулонах или сетках. Например, для использования в качестве такой свободной ватки хорошо подходят прочес из синтетического волокна, материал, полученный способом аэродинамического холстоформирования из синтетического волокна, материал, изготовленный мокрым способом из коротко нарезанного синтетического волокна и целлюлозы. Обычно мокрое формирование не может придать ватке рыхлость, поэтому согласно настоящему изобретению предпочтительно использовать такие специальные приемы, как добавление гидрофобного синтетического волокна и изготовление продукта, подобного пенобумаге.

Однако чтобы сделать нетканый материал как можно более рыхлым, недостаточно просто оставить его в свободном состоянии, поэтому для повышения рыхлости такого нетканого материала предусмотрены различные приемы. Одним из таких приемов является использование в качестве основного в составе ватки волокна гидрофобного волокна более грубого весового номера, имеющего высокую упругость, или смешанного волокна, способного к закручиванию. Например, вполне приемлемыми вариантами являются синтетическое виниловое волокно (грубое и пустотелое полиэфирное волокно) весового номера 5 денье или более грубого, созданное для набивки хлопчатобумажных матрацев и повышения их удобства, или двухкомпонентное полиэтилен-полиэфирное волокно.

Вместе с тем такое волокно с высокой рыхлостью и упругостью имеет следующие недостатки:

1) материал из такого волокна не способен удерживать в себе частицы другого материала и слишком непрочен для того, чтобы его можно было обрабатывать и использовать;

2) в недостаточной степени способно впитывать и распределять жидкость, что требуется от субстрата, удерживающего ПВВС.

Эти недостатки волокна такого типа с высокой рыхлостью и упругостью создают серьезные проблемы. Для решения таких проблем применяются способ укладки рыхлой ватки на лист подложки, способ изготовления и использования листа подложки из тонкого нетканого материала с поверхностной плотностью более или менее 10-15 г/м², выполненной в виде гидрофильного материала типа американского отборного или пятнистого хлопка "стрикт миддлинг", способ изготовления и использования подложки из нитей хлопка и вискозной штапельной пряжи и способ изготовления и использования подложки, в которой проложены ленты сетчатого материала из относительно гидрофильных и прочных в продольном направлении нитей, спряденных из искусственного волокна. Наиболее удобным и надежным методом является предварительное орошение нескольких слоев рыхлой ватки из синтетического волокна и тонкой ватки из искусственного волокна, уложенных друг на друга, низконапорной (20-30 кг/см²) струей воды с достижением эффекта предварительного иглопрокалывания. При использовании этой методики волокна рыхлой ватки из синтетического волокна не сплетаются в струе воды, и ватка сохраняет свою рыхлость, тогда как волокна слоя ватки из искусственного волокна слегка сплетаются, впоследствии выполняя в готовом материале функцию слоя, пропускающего и рассеивающего жидкость, и в то же время играет роль листа подложки в процессе изготовления рыхлой ватки. Слой ватки, подвергнутый орошению струей воды, не сушат, а направляют во влажном состоянии на следующую стадию, где его заполняют ПВВС.

Как нетрудно понять из вышеизложенного, термин "свободная ватка", используемый при описании настоящего изобретения, означает ватку, волокна которой еще окончательно не связаны друг с другом. То есть под термином "свободная ватка" понимается ватка, еще не достигшая своих прочностных качеств, толщины и состояния поверхности, которые она приобретает при ее превращении в "связанную ватку" в процессе изготовлении нетканого материала, когда ее волокна соединяются друг с другом. Если попробовать выразить это в цифрах путем сравнения предела прочности на разрыв (Р1) и толщины (Т1) свободной ватки с пределом прочности на разрыв (Р2) и толщиной (Т2) связанной ватки, прошедшей обычный процесс изготовления нетканого материала, то отношение Р1/Р2 будет равно 0,5 или ниже, а Т1/Т2 равно 1,2 или выше. Например, в случае свободной ватки, содержащей термосоединяющиеся волокна, скрепляющиеся между собой под действием температуры, отношение Р1/Р2 в среднем составляло 0,2 или ниже, а Т1/Т2 - 1,5 или выше. Кроме того, в случае орошения прочеса струей воды для повышения степени сплетения его волокон, при сравнении характеристик прочеса, прошедшего только предварительное орошение, с прочесом, прошедшим полную обработку с повышением степени сплетения волокон, отношение Р1/Р2 в среднем составляло 0,4 или ниже, а Т1/Т2 - 1,3 или выше.

Если взять другое определение, для получения композиционного материала жидкую систему, содержащую полимер с высокой впитывающей способностью и связующее, добавляют к "свободной ватке", а затем проводят сушку и термическую обработку, в результате чего получают "композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью". Если предел прочности на разрыв (Р1) и толщины (Т1) "свободной ватки" сравнить с пределом прочности на разрыв (Р3) и толщиной (Т3) "композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью", то отношение Р3/Р1 в среднем будет равно 3,0 или выше, в предпочтительном случае - 5,0 или выше, а Т1/Т2 равно 1,2 или выше. Что касается сравнения Т1 и ТЗ, поскольку полимер с высокой впитывающей способностью испытывает сдавливание со стороны окружающих его волокон, несмотря более чем вдвое больший вес композиционного материала Т1 будет больше Т3. То есть в предпочтительном случае Т1>Т3.

Толщина измеряется согласно настоящему изобретению следующим образом: в случае свободной ватки, поскольку она восприимчива к нагрузке, образцы материала площадью 100 см² или больше складывают по меньшей мере в пять слоев с получением образца для измерения толщины, после чего к образцу прикладывают давление величиной менее 3 г/см², действующее по всей поверхности образца.

Приготовление смешанной жидкой системы

Ниже рассматриваются полимер с высокой впитывающей способностью, добавляемый к свободной ватке для получения описанного выше композиционного материала, и жидкая система, содержащая связующее для соединения полимера и ватки.

Прежде всего, следует отметить, что "жидкая система" - это понятие, относящееся к растворам, суспензиям, золям и жидким гелям. Рассматривая примеры использования таких систем в настоящем изобретении, первую группу представляет способ равномерного диспергирования полимера с высокой впитывающей способностью в растворе полимера, обладающего качествами связующего, в органическом растворителе. Например, если полимер с высокой впитывающей способностью диспергирован в растворителе, таком как раствор ацетата целлюлозы в ацетоне или раствор целлюлозы в аминооксиде, раскрытые в описании к патенту 9-299399, Hei, спиртовой раствор гидроксипропилцеллюлозы, раскрытый в описании к патенту 60-217241, Sho, или раствор полиэтиленоксида в органическом растворителе, например ацетонитриле, как указано в описании к патенту 1-182362, Hei, то этот полимер равномерно рассеивается, не набухая при этом, и преобразуется в стабильную суспензию, не коагулируя благодаря высокой вязкости раствора. Раствор полимера удовлетворительно действует в качестве связующего полимера с высокой впитывающей способностью или свободной ватки. Однако если используется клеящее вещество, полностью покрывающее полимер с высокой впитывающей способностью в получаемом композиционном листовом материале подобно пленке, это может затруднить просачивание жидкости, впитываемой полимером. В таком случае нужно применять такое средство, как добавление в жидкую систему порошка неорганического вещества, или вспенивание материала. К другим примерам использования органических растворителей относятся способ диспергирования порошка полимера с высокой впитывающей способностью в эмульсии связующего вещества типа каучука в органическом растворителе, обычно используемой в качестве основы под покрытие. В первой группе предпочтительный способ заключается в диспергировании полимера с высокой впитывающей способностью в разбавленном растворителе полиэтиленоксиде с высокой степенью полимеризации, составляющей 100000 или выше или 5000000 или ниже, поскольку при использовании этого способа просачивание жидкости является сравнительно хорошим. Концентрация полиэтиленоксида в разбавленном растворе составляет 1% или ниже и предпочтительно от 0,1 до 0,5%.

Ко второй группе относится способ диспергирования полимера с высокой впитывающей способностью в водном растворе полимера со склеивающей способностью. Например, существует способ диспергирования полимера с высокой впитывающей способностью в вязком водном растворе поливинилхлорида, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилпирролидона, акриламида или полиэтиленоксида или способ диспергирования полимера с высокой впитывающей способностью в водной эмульсии, очень часто используемой в качестве эмульсионного связующего для нетканых материалов, как, например, сополимере этилена и винилацетата или водной суспензии полиэтилена. При любом из этих двух способов, поскольку полимер с высокой впитывающей способностью приобретает способность легче желатинизироваться в воде, нужно добавлять ингибитор набухания, способный присутствовать в композиции параллельно со смешанной жидкой системой, например, небольшое количество неорганической соли или водорастворимый органический растворитель, что позволяет контролировать набухание и препятствует коагуляции и распаду эмульсии. Во второй группе предпочтительным является способ, предусматривающий добавление порошка полимера с высокой впитывающей способностью в систему, где в водную эмульсию сополимера этилена и винилацетата с относительно высоким содержанием винилацетата, например, типа Everflex (производства компании Mitsui Chemical Co. , Ltd. ) и Sumikaflex (производства компании Sumitomo Chemical Co., Ltd.), введен пропиленгликоль.

В третьей группе способов предпочтительным является способ, предусматривающий диспергирование полимера с высокой впитывающей способностью в водной дисперсионной жидкости микрофибриллированных волокон со способностью к гидратации или в смешанном растворителе из воды и водорастворимого органического растворителя с получением жидкой массы.

Используемая в настоящем изобретении сетевая структура, удерживающая частицы полимера с высокой впитывающей способностью на месте, составлена из так называемых микрофибриллированных волокон. Эта сетевая структура препятствует коагуляции частиц ПВВС друг с другом при изготовлении композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью, стабилизируя дисперсное состояние и обеспечивая его равномерность, и одновременно играя роль связующего, склеивающего частицы ПВВС друг с другом и с листовой подложкой.

Эти микрофибриллированные волокна обычно являются очень мелкими, со средним диаметром от 2,0 до 0,01 мкм при среднестатистическом значении 0,1 мкм или меньше, и обладают водостойкостью, достаточной для предотвращения быстрого разрушения структуры композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью, когда ПВВС впитывает воду и набухает, но при этом не препятствуют просачиванию воды и набуханию ПВВС. Здесь нужно особо отметить, что такие микрофибриллированные волокна имеют исключительно сильную способность к гидратации, связываясь с водой по типу сольватации, и что благодаря такой сильной способности к гидратации волокна, при их диспергировании в водной среде, связываются с водой, приобретая высокую вязкость и стабильно сохраняя свое дисперсное состояние. Способность к гидратации измеряется количеством содержащейся воды, когда после диспергирования волокон в воде их отжимают в центрифуге при перегрузке 2000 G в течение 10 минут, а в предпочтительном случае способность к гидратации, выраженная через количество связанной воды, равна 200% или выше, что соответствует 20 мл/г или больше при проведении измерения по методике Технического общества целлюлозно-бумажной промышленности.

В данном описании термин "микрофибриллированные волокна" используется как собирательное понятие, означающее волокнистые материалы, проявляющие сильную способность к гидратации, а в некоторых случаях - волокна, имеющие средний диаметр 2,0 мкм или более грубые, или даже смесь волокон с микроволокнами.

Далее, компоненты, составляющие волокна, в основном являются целлюлозными, но также могут быть представлены фибриллированным полиэтиленом, полипропиленом, сополимером этилена и винилацетата и механической смесью любого из таких синтетических полимеров с целлюлозой. Эти волокна можно готовить любым из способов, описанных в описании к выданному патенту 49-1245, Sho.

Целлюлозные микрофибриллированные волокна, которые предпочтительны для применения в данном изобретении, можно получать микрофибриллированием целлюлозы или любых ее производных. Например, такие волокна можно получить из целлюлозной массы перетиранием и тонким разрыхлением путем взбивания. Такие микроволокна сокращенно называются МФЦ (микрофибриллированная целлюлоза) или в случае более глубокого микрофибриллирования СМФЦ (супермикрофибриллированная целлюлоза).

Такие волокна также можно получить из коротко нарезанных штапелей волокон искусственной целлюлозы (полиноза, медно-аммиачный шелк марки "бемберг", или волокна марки "лиоселл", полученные прядением из раствора) перетиранием и тонким разрыхлением путем взбивания.

Кроме того, микрофибриллированные волокна можно получать, также используя метаболизм микроорганизмов. Обычно для этого в среде, содержащей подходящий источник углерода, выращивают так называемые уксуснокислые бактерии, например Acetobactor Xylinum, при перемешивании с получением грубых микроволокон, которые затем дополнительно перетирают. Эти микрофибриллированные волокна называют БЦ (бактериальная целлюлоза).

Также микрофибриллоподобный материал, который можно использовать в настоящем изобретении, готовят путем разложения так называемого фибриллоподобного материала, получаемого коагулированием под действием касательных напряжений медно-аммиачного раствора прядомой целлюлозы, аминооксидного раствора, водного раствора ксантогената целлюлозы или водного раствора диацетилцеллюлозы.

Подробная характеристика этих микрофибриллированных волокон приведена в описании к патенту 48-6641, Sho, и описании к патенту 50-38720, Sho, и такие волокна поставляются на рынок под товарными знаками "Celcream" (производства компании Asahi Chemical Industry Co. Ltd.) и "Celish" (производства компании Daicel Chemical Industries Co. Ltd.).

Особенно подходят для применения в настоящем изобретении МФЦ, СМФЦ и БЦ. Подробная характеристика СМФЦ дана в описании к выданному патенту 8-284090, Hei, и описании заявки на изобретение 5-80484, Hei.

Ниже более подробно раскрываются особенности использования МФЦ и СМФЦ, далее обобщенно называемых МФЦ. На рынке имеется МФЦ, содержание сухого вещества в которой достигает 30%, и такую МФЦ нужно разводить и размельчать, так что высокая концентрация целлюлозы связана с определенными трудозатратами. Для настоящего изобретения более предпочтительна МФЦ с более высоким содержанием воды и содержанием сухого вещества 10% и ниже. Однако если содержание сухого вещества снизить до 2% или ниже, содержание воды становится слишком высоким, и диапазон располагаемых значений для выбора содержания МФЦ в жидкой системе из органического растворителя и воды становится слишком узким. В случае использования такой МФЦ, в которой содержание сухого вещества слишком мало, рекомендуется проводить микрофибрилляцию исходной целлюлозной массы не в чистой воде, а в системе, приготовленной из органического растворителя и воды, что позволяет использовать в настоящем изобретении МФЦ с содержанием сухого вещества около 2%, если на рынке предлагается именно такая МФЦ.

Особенности использования БЦ также раскрываются более подробно. Поскольку БЦ получают как продукт метаболизма бактерий, концентрация и форма БЦ зависят от технологии выращивания и сбора продукта. Для достижения однородности после сбора и размалывания в состоянии, разбавленном до концентрации 2% или ниже, БЦ нужно размельчить при помощи перемешивающего устройства или дефибрера, в результате чего пучки коагулировавших волокон дополнительно распадаются, дисперсная фаза становится более однородной, а сама суспензия БЦ становится гораздо более вязкой, тем самым лучше связывая ПВВС. БЦ, прошедшая такую размельчающую обработку, более подходят для настоящего изобретения.

Для приготовления системы из микрофибриллированных волокон, представленных, например, МФЦ, и полимера с высокой впитывающей способностью, сначала готовят жидкую систему из воды и органического растворителя, и в этой жидкости диспергируют МФЦ, получая таким образом дисперсионную жидкость с содержанием МФЦ от 2 до 1%. Затем в МФЦ-содержащей дисперсионной жидкости диспергируют полимер с высокой впитывающей способностью, получая суспензию. Этот способ является общепринятым для приготовления суспензии. Органический растворитель, используемый в этом способе, выбирают из таких растворителей, которые растворяются в воде, препятствуют коагуляции полимера с высокой впитывающей способностью и регулируют набухание этого полимера. Типичными составами является гликоль/вода в пропорции 70 на 30 или этанол/вода в пропорции 60 на 40. Содержание в суспензии дисперсной фазы полимера с высокой впитывающей способностью предпочтительно составляет от 10 до 50%.

Четвертую группу представляет способ, согласно которому полимер с высокой впитывающей способностью, находящийся в состоянии золя или геля, получаемых при изготовлении этого полимера, используется в двойном качестве: связывает свободную ватку и служит впитывающим компонентом, используя вязкость, которая у него может быть до его дегидратации и удаления оставшегося растворителя. Этот способ можно разделить на два составляющих способа: один из которых относится к использованию водного геля, получаемого после суспензионной полимеризации с инверсией фаз, а другой - к использованию водного геля после полимеризации в водном растворе.

А) Использование водного геля, получаемого после суспензионной полимеризации с инверсией фаз

Например, в раствор, в который введен и растворен в циклогексане сорбитмоностеарат, добавляют акриловую кислоту, которую затем нейтрализуют NaOH. Затем добавляют растворитель и переносчик кинетической цепи, и образовавшуюся систему нагревают для осуществления радикальной полимеризации при перемешивании с получением водной полимерной жидкости, содержащей растворитель в суспензии. Эта суспензия содержит водный полимер в количестве более или менее 30%, а содержание воды в водном полимере составляет примерно 60%. Эту суспензию добавляют к свободной ватке, которую затем пропускают через зону с вакуумом для удаления всего оставшегося в ней растворителя и воды и получения композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью. Полученный таким образом композиционный листовой материал можно использовать в некоторых случаях, однако выяснилось, что связь частиц ПВВС между собой и с ваткой недостаточна. Затем в суспензию после реакции полимеризации добавляют водную жидкость с диспергированной в ней МФЦ (содержание МФЦ - 1%) в виде микрофибриллированных волокон, таким образом, чтобы количество добавленной МФЦ составляло от 2 до 10% по отношению к полимеру, что обеспечивает хорошее смешение дисперсионной жидкости с водной суспензией полимера с получением стабильной вязкой суспензии. Эту суспензию с МФЦ наносят путем распыления на свободную ватку, и по завершении сушки после вытяжки и отжимания растворителя получают композиционный листовой материал с впитывающей способностью, в котором частицы полимера крепко связаны друг с другом и субстратом в виде ватки.

МФЦ можно вводить в составе водной дисперсионной среды или в композиции с полипропиленгликолем или этанолом.

Б) Использование водного геля после полимеризации в водном растворе

Например, для проведения полимеризации в реакционную жидкость, полученную добавлением полиэтиленгликольдиакриалата в качестве сшивающего агента, к 30%-ному водному раствору акриловой кислоты (со степенью нейтрализации 75%), вводят катализаторную систему окислительно-восстановительного типа, состоящую из персульфата натрия и L-аскорбиновой кислоты, получая в результате агрегированный водный гель. Этот гель содержит 70% воды или около того, и в таком состоянии с ним трудно обращаться, поскольку он желатинизирован целиком. Поэтому, если в гель добавить от 0,5 до 2 частей пропиленгликоля на одну часть геля и размешать, этот гель превратится в жидкий вязкий гель. Этот гель можно формовать экструзией в виде пленки при помощи экструдера или подобных средств. Затем этот пленочный продукт добавляют к вышеупомянутой свободной ватке, получая после операций вакуумного удаления всей оставшейся жидкости и уплотнения промежуточный композиционный материал с компонентами, связанными в одно целое. Затем этот промежуточный материал в таком состоянии подвергают дегидратации, удалению оставшегося растворителя и сушке, получая композиционный листовой материал с впитывающей способностью. Однако у полученного таким образом листового материала можно заметить один недостаток, заключающийся в недостаточно крепких связях между его элементами: при проверке его поверхностной прочности с помощью клейкой ленты видно, что частицы полимера с высокой впитывающей способностью выпадают из структуры, а связь элементов ПВВС друг с другом и с ваткой недостаточно крепка. Кроме того, испытание такого материала на впитывающую способность показывает, что его поверхность становится пленчатой, а скорость впитывания является низкой.

Учитывая это, в гель после вышеупомянутой полимеризации добавляют дисперсионную жидкость, приготовленную введением 1,5% МФЦ в растворитель, состоящий из 80% пропиленгликоля и 20% воды, таким образом, чтобы количество МФЦ составляло от 2 до 10% по отношению к гелю, и перемешивают эту смесь в мешалке, в результате чего гель приобретает вязкость и текучесть. Этот гель дополнительно разбавляют с получением продукта типа суспензии, который подобно обычной суспензии легко транспортируется насосами для подачи суспензий.

Затем суспензию, получаемую введением дисперсионной жидкости с МФЦ в двойном - по сравнению с агрегированным гелем - количестве, добавляют к свободной ватке при помощи насоса для подачи суспензий через щелевые раздаточные устройства. После вакуумного удаления всей оставшейся жидкости и уплотнения получают промежуточный композиционный материал с компонентами, связанными в одно целое, который затем подвергают дегидратации горячим воздухом и удалению оставшегося растворителя, получая композиционный листовой материал с впитывающей способностью. При испытании этого композиционного листового материала клейкой лентой видно, что элементы ПВВС связаны друг с другом и с ваткой достаточно крепко для того, чтобы отшелушивание полимера с высокой впитывающей способностью было незначительным.

Как предложено в заявке на изобретение 10-120818, Hei, с целью улучшения впитывающей способности и проницаемости, в качестве такого геля после полимеризации можно использовать гель, содержащий пузырьки воздуха при содержании воды от 30 до 90%, получаемый введением пенообразующего вещества, присутствующего во время реакции полимеризации. И в этом случае введением микрофибриллированных волокон, присутствующих в композиции в качестве пластификатора параллельно с многовалентным спиртом, может быть достигнуто существенное улучшение впитывающей способности материала.

Полимер с высокой впитывающей способностью (ПВВС) и формы его использования

В качестве полимера с высокой впитывающей способностью, сокращенно - ПВВС, в основном используются карбоксиметилцеллюлоза, полиакриловая кислота и ее соли, полиакрилат с сетчатой структурой (поперечными связями), привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, привитой сополимер продукта гидролиза крахмала и акрилонитрила, полиоксиэтилен с сетчатой структурой, карбоксиметилцеллюлоза с сетчатой структурой, полиоксиэтиленоксид, частично сшитый полимер со способностью набухать в воде, например полиакриламид, или сополимер бутилена и малеиновой кислоты. При сушке любого такого полимера получают базовые полимерные частицы. Затем обычно проводят дополнительную обработку поверхности такого полимера для повышения плотности поперечных связей и одновременно вводят антиадгезив для уменьшения склонности к слипанию, вызываемой поглотительной способностью частиц продукта.

Также можно использовать биологически разлагаемый аминокислотный сетчатый полимер или полимер с высокой впитывающей способностью бактериального происхождения, также можно использовать продукт культивирования Alcaligenes Latus.

Полимеры с высокой впитывающей способностью могут принимать различные формы частиц, гранул, пленок, золей, суспензий, гелей или нетканых материалов. В настоящем изобретении можно использовать любые из таких ПВВС. В настоящем изобретении ПВВС предпочтительно применяют в виде частиц, гранул, хлопьев, катышков или коротких иголок, равномерно диспергируемых в дисперсионной среде. В данном описании такие формы ПВВС обобщенно называются частицами или макрочастицами.

Как правило, ПВВС с сетчатой структурой в поверхностной области имеет высокую впитывающую способность под нагрузкой. В частности, в условиях давления 20 г/см² этот показатель составляет по меньшей мере 20 мл/г, а обычно - 25 мл/г и выше. Такие ПВВС совместимы с широким спектром дисперсионных сред, что делает возможным их равномерное диспергирование в средах, приготовленных смешением органических растворителей и воды, среди других органических веществ.

Однако, с другой стороны, без сшивки структуры полимера в поверхностной области или в случае, когда такая сшивка затруднена, выбор дисперсионных сред, подходящих для таких ПВВС, довольно узок - их нужно диспергировать в гидрофобной среде, такой как циклогексан, с использованием поверхностно-активного вещества или в трехкомпонентной системе, например, состоящей из пропиленгликоля, этанола и воды в заданных подходящих условиях.

Чтобы достичь эффективного связывания частиц ПВВС между собой и ПВВС с ваткой, как это предусмотрено настоящим изобретением, обработка поверхности ПВВС должна ограничиваться сшиванием структуры в поверхностной области. Например, обработку поверхности с использованием антиадгезивов или веществ, препятствующих слеживанию, проводить не следует, так как это может отрицательно повлиять на сцепление в материале.

Нанесение жидкой системы на свободную ватку

Существуют различные средства нанесения жидкой системы на свободную ватку, т. е. приготовления промежуточного композиционного материала на основе ватки, которые рассматриваются ниже. Здесь особенно важным является предварительная обработка свободной ватки.

Свободную ватку, используемую в настоящем изобретении, можно получить разными способами, например, описанными выше, и в любом случае такая ватка является очень рыхлой, с кажущимся удельным весом, рассчитанным по толщине, измеренной в условиях действия давления 3 г/см², равным по крайней мере 0,1 г/см² или меньше, и предпочтительно - от 0,08 до 0,005 г/см², имеет впадины и неровную поверхность, очень подверженную изменениям при приложении давления или воздействии других факторов, и поэтому ее нужно перемещать на стадию нанесения жидкой системы на ватку на несущем листе или ленточном транспортере, не прижимая валком. Ватка, находящаяся на таком несущем листе или ленточном транспортере, имеет еще большую склонность к возникновению неровностей или неоднородностей, поскольку на несущем листе или транспортере в полостях находится воздух, и между ваткой и листом или транспортером могут возникать промежутки, поэтому нужно применять то или иное средство, обеспечивающее хорошее прилегание ватки к несущему листу или транспортеру.

Кроме того, как отмечено ниже, если жидкая система наносится на ватку при помощи устройства для нанесения покрытий контактного типа, то такое покрытие обычно бывает неравномерным, и поэтому требуется предварительная обработка, чтобы придать поверхности ватки равномерность, а поверхности субстрата- гладкость. Также, поскольку рыхлость ватки означает еще и то, что она является пористой, в случае если устройство для нанесения покрытий поливом нанесло на ватку относительно большое количество суспензии в области, под которой создана зона вакуума (разрежения), нанесенная сверху жидкая система может просочиться снизу через пористую свободную ватку. В таком случае любые пустоты, которые могут образоваться, должны быть заполнены на стадии предварительной обработки до нанесения жидкой системы. При взаимодействии со свободной ваткой, содержащей волокнистый материал с гидрофобными или водоотталкивающими свойствами, жидкая смесь, как правило, плохо совмещается с ваткой, и может произойти расслоение. В таком случае предпочтительно требуется предварительная обработка для придания ватке гидрофильных качеств.

По изложенным выше причинам при осуществлении настоящего изобретения предпочтительно наносить жидкую систему только после предварительной обработки свободном ватки. Типичным способом такой обработки является способ предварительного насыщения ватки в среде, такой как жидкая смесь, например в воде, если такая система является водной. Обычно вода или такого рода жидкая система наносится при помощи устройства для нанесения покрытий поливом, и после того как избыток воды стек, ватку направляют на стадию нанесения на нее жидкой системы, при этом поверхность ватки сглажена и тем самым приобрела скользкость, впадины на поверхности заполнены, а находившийся в них воздух частично вытеснен. В данном описании такой процесс называется более общим термином "обработка нанесением предварительного покрытия". Для такой обработки нанесением предварительного покрытия предпочтительно используют воду или водный раствор. В другом варианте вышеупомянутые микрофибриллированные волокна можно диспергировать так, чтобы они находились в присутствии воды или такого водного раствора. Необходимо отметить, что такая обработка нанесением предварительного покрытия может не проводиться, когда ватка получена способом мокрого формирования и находится во влажном состоянии, или когда применяется обработка ватки водой для сплетения ее волокон.

Для получения композиционного материала на такую ватку, прошедшую обработку нанесением предварительного покрытия, наносят жидкую систему, контактным или неконтактным путем. Покрытие из композиционного материала может наноситься по определенному рисунку в различных формах, например в виде точек, линий, сплошным слоем или отдельными участками. Устройство для нанесения покрытия выбирают соответственно заданному рисунку. Системы для нанесения покрытий могут работать с пропитывающими составами и могут быть представлены такими устройствами для нанесения покрытий, как валковая машина, ножевое устройство (ракля), устройство для переноса покрытий, устройство для нанесения покрытий экструдером, контактным путем или поливом, устройство для экструзии через фильеру, устройство для пленочной экструзии, или распылительное устройство.

После нанесения жидкой системы на свободную ватку эта система соединяется с ваткой в одно целое при прохождении через зону вакуума и зону повышенного давления. В зоне вакуума и повышенного давления избыток содержащихся в ватке воды и растворителя удаляется и затем улавливается, и одновременно с этим происходит формирование структуры, в которой полимер с высокой впитывающей способностью и связующее располагаются между волокнами, образующими ватку.

Затем сформированный при повышенном давлении композиционный материал подвергают сушке и термической обработке, удаляя при этом всю остающуюся в материале воду и растворитель, и одновременно происходит фиксация структуры. На стадиях сушки и термической обработки происходит соединение элементов материала под действием температуры (термосоединение), и в то же время ватка превращается в нетканый материал, если в свободном состоянии ватка содержит термосоединяющиеся волокна, что является важной особенностью настоящего изобретения.

Ниже рассматриваются технологические процессы производства предложенных композиционных листовых материалов с высокой впитывающей способностью, поясняемые чертежами, на которых представлены конкретные установки для проведения этих процессов.

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат из прочеса

На фиг.1 представлен пример технологической линии для производства субстрата в виде нетканого материала, включающей в себя линию для изготовления прочеса и предназначенной для реализации предложенного способа производства композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью. Как показано на фиг.1, волокно, поступающее от разрыхлителя, обрабатывается на кардочесальной установке и в виде прочеса направляется на транспортере в установку для нанесения покрытий. Состав прочеса может быть, например, следующим.

Верхний слой: полиэтилентерефталат (5 денье) и двухкомпонентное волокно (2 денье), плотность 20 г/м²;

Нижний слой: вискоза (1,5 денье) и двухкомпонентное волокно (2 денье), плотность 20 г/м².

Нанесение покрытия происходит во время перемещения прочеса по плоскому участку обработки, выполненному в форме бесконечной конвейерной ленты, при этом сначала прочес обрабатывают водой из устройства нанесения предварительного покрытия, а затем покрывают суспензией из устройства нанесения основного покрытия.

Суспензия, подаваемая из устройства для нанесения основного покрытия, готовится соединением и перемешиванием пропиленгликоля (ПГ), микрофибриллированных волокон целлюлозы (МФЦ), полимера с высокой впитывающей способностью (ПВВС) и воды в установке для приготовления суспензии. После нанесения, когда содержащиеся в суспензии жидкости при прохождении через участок обработки удаляются, эта суспензия превращается в покрытие заданной толщины.

На участке обработки из устройства для нанесения предварительного покрытия на прочес наносится вода из устройства для нанесения предварительного покрытия, и суспензия из устройства для нанесения основного покрытия, а дальше на участке обработки предусмотрено всасывающее устройство, установленное на нижней поверхности конвейерной ленты для удаления из прочеса избытка воды и растворителя. Каждое всасывающее устройство служит для отсасывания любых жидкостей, которые присутствуют в избытке в прочесе, лежащем на конвейерной ленте, посредством вакуумного насоса через устройство разделения газовой и жидкой фаз. После отсасывания такие жидкости поступают в устройство разделения газовой и жидкой фаз, где происходит отделение жидкой фазы от газов, и та часть жидкой фазы, которая поступает из всасывающего устройства, расположенного за устройством для нанесения основного покрытия, и содержит много пропиленгликоля, улавливается устройством регенерации пропиленгликоля. Этот пропиленгликоль затем повторно используется в установке для нанесения покрытий.

После обработки в установке для нанесения покрытий прочес подвергают термической обработке и сушке, последовательно пропуская его через нагревательные и сушильные валки, и в завершение процесса сматывают в рулон на мотальном устройстве.

Этот производственный процесс предусматривает одновременное формирование нетканого материала из свободной ватки и фиксацию частиц полимера с высокой впитывающей способностью на этом нетканом материале.

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат, составленный из прочеса и нетканого материала, полученного формованием волокна путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха

Способ, иллюстрируемый фиг. 2, предусматривает использование нетканого материала (ватки), полученного способом формования волокна путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха, который вытягивают из разматывающего устройства. Во время перемещения этого нетканого материала в установку для нанесения покрытий на конвейерной ленте на него укладывают прочес. После укладки слоя прочеса полученный материал направляется в установку для нанесения покрытий. Нетканый материал, полученный способом формования волокна путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха, представляет собой подложку для накладываемого на него прочеса, и за счет этой подложки прочес, который сам по себе имеет недостаточную прочность, можно надежно транспортировать. Остальные конструктивные и функциональные характеристики данного варианта способа идентичны варианту, показанному на фиг.1, поэтому их подробное описание опускается.

В предпочтительном варианте прочес имеет следующий состав: полиэтилентерефталат (5 денье), вискоза (1,5 денье) и двухкомпонентное волокно (2 денье), плотность 20 г/м².

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат, составленный из прочеса и нитей хлопка

Способ, представленный на фиг.3, предусматривает использование в качестве подложки множества хлопковых нитей (хлопковой пряжи), вытягиваемых из держателя бобин хлопковой пряжи, расположенных параллельно с заданным интервалом, например 5 мм, и укладку на эти нити слоя прочеса из кардочесального устройства во время перемещения указанных хлопковых нитей в установку для нанесения покрытий на конвейерной ленте. После укладки слоя ватки на хлопковые нити полученный слоистый материал направляют в установку для нанесения покрытий. Остальные конструктивные и функциональные признаки данного варианта способа идентичны варианту, показанному на фиг.1.

В предпочтительном варианте прочес имеет следующий состав: полиэтилентерефталат (5 денье), вискоза (1,5 денье) и двухкомпонентное волокно (2 денье), плотность 20 г/м².

Следует отметить, что вместо хлопковых нитей в качестве подложки можно использовать сетчатый нетканый материал, нарезанный в виде лент подходящей ширины, например около 10 мм, расположенных параллельно друг другу.

Также существует техническая возможность расширения прочеса после формирования слоистого материала за счет увеличения интервалов по ширине между нитями или лентами, играющими роль подложки.

В вышеописанном варианте способа хлопковые нити, вытягиваемые из держателя бобин хлопковой пряжи, направляются под прочес, но вместе с тем могут укладываться и на прочес, образуя слоистый материал, подаваемый в установку для нанесения покрытий.

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат, включающий стадию орошения струей воды

Способ, представленный на фиг.4, предусматривает использование двух кардочесальных устройств. Во время перемещения на транспортере первого прочеса, получаемого на первом кардочесальном устройстве, на этот первый прочес укладывают второй прочес, получаемый на втором кардочесальном устройстве, и образованный таким образом двухслойный материал подается транспортером в оросительное устройство.

Оросительное устройство выполнено таким образом, что прочес, проходящий по боковой поверхности барабана, имеющей перфорацию, сначала орошается водой, в результате чего он намокает, а затем попадает под струю воды, сплетающую волокна прочеса между собой. Такое спутывание прочеса водной струей проводят для фиксации формы материала в такой степени, при которой не возникает проблем при его последующей транспортировке и обработке, поэтому такая фиксация может быть сравнительно слабой. Избыток любой жидкости, выходящей из оросительного устройства, отсасывается всасывающим устройством, подобным тем, которые используются вместе с установкой для нанесения покрытий, и выводится из системы посредством устройства разделения газовой и жидкой фаз. В остальном данный вариант конструктивно и функционально идентичен варианту, показанному на фиг.1, за исключением того, что в нем не предусмотрено нанесение предварительного покрытия.

Предпочтительным составом первого прочеса является, например, следующий: полиэтилентерефталат (5 денье), волокно "Мелти" (2 денье), плотность 20 г/м², а для второго прочеса: вискоза (1 денье), плотность 20 г/м².

Достоинство данного способа заключается в том, что после стадии сплетения волокон в оросительном устройстве материал находится в таком же состоянии, как и после нанесения предварительного покрытия, необходимость нанесения предварительного покрытия отпадает, а также не требуется проводить отдельную стадию удаления из материала воды после орошения.

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат, включающий стадию мокрого формирования субстрата со вспениванием

Способ, включающий формирование субстрата со вспениванием, представленный на фиг.5, предусматривает введение в суспензию коротко нарезанных волокон (например, волокон полиэтилена и полиэтилентерефталата и древесной массы пенообразующего вещества и активирующей добавки для вспенивания этой суспензии. Из такой вспененной смеси на листе транспортера бумагоделательной машины формируют влажную ватку.

Влажная ватка, полученная формированием со вспениванием, направляется на транспортере в установку для нанесения покрытий, где на нее наносится суспензия. Как и в предыдущем случае, перед поступлением в установку для нанесения покрытий ватка уже смочена, поэтому нанесение предварительного покрытия здесь также не требуется. Остальные стадии данного способа идентичны соответствующим стадиям способа, представленного на фиг.1. В этом случае также не требуется отдельно проводить удаление воды.

Поточный способ нанесения покрытий на субстрат, включающий стадию аэродинамического холстоформирования

Устройство аэродинамического холстоформирования - это аппарат для изготовления волокнистого холста из укладываемых потоком воздуха коротко нарезанных волокон, например волокон полиэтилена/полиэтилентерефталата и полипропилена/полиэтилена. Способ, представленный на фиг.6, предусматривает размещение устройства аэродинамического холстоформирования в начале транспортера, проходящего через плоский участок обработки и выполненного в виде бесконечной ленты, а установки для нанесения покрытий - в конце указанного транспортера.

В установке для нанесения покрытий на поверхность свободной ватки, сформированной в виде аэродинамически уложенного холста, наносится суспензия, после чего ватку подвергают термической обработке и сушке, как и для вышеописанных способов. Все последующие стадии выполняются так же, как и для способов, представленных на фиг.1-5.

В свободной ватке, полученной аэродинамическим холстоформированием, может происходить разделение слоев, поэтому иногда предпочтительным является использование параллельно расположенной подложки, как, например, лент из пряжи или сетчатого нетканого материала, рассмотренных выше на фиг.3.

Поточный способ изготовления субстрата из свободной и связанной ваток, получаемых формованием волокна путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха

На фиг.7 показан пример способа изготовления субстрата из нетканого материала, состоящего из соединенных слоев свободной и связанной ваток, получаемых формованием волокна путем эжектироваиия высокоскоростным потоком воздуха. Этот способ является одним из вариантов предложенного способа производства композиционного листового материала с высокой впитывающей способностью. Субстрат изготавливают соединением сравнительно плотного слоя из тонких волокон (предпочтительно 2 денье или тоньше), являющегося первым слоем волокна, формованного путем эжектирования высокоскоростным потоком воздуха, и относительно рыхлого слоя из грубых волокон (предпочтительно 3 денье или грубее), при этом с точки зрения соединения первого и второго слоев является предпочтительным, чтобы первый слой был связан относительно крепко, а второй - относительно слабо. Поэтому в данном варианте изобретения второй слой свободной ватки укладывается на первый слой связанной ватки. Связывание первого слоя проводят при помощи нагревательного тиснительного валка, уложенные слои предварительно обрабатывают водной дисперсией МФЦ для придания ватке гидрофильных свойств и направляют в установку для нанесения покрытий.

Применение изобретения в промышленности

Как пояснялось выше, предложенный способ позволяет осуществлять получение нетканого материала, заполнение этого нетканого материала полимером с высокой впитывающей способностью и фиксацию структуры такого композиционного материала практически одновременно. Кроме того, при этом не образуется пыли, и не происходит выпадения частиц полимера во впитывающий элемент. Основные качества нетканого материала как субстрата в достаточной мере сохраняются, а получаемый композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью выполняет все свои три функции: поддержка, размещение и фиксация ПВВС, пропускание и рассеивание жидкости.

Такой композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью целесообразно использовать в качестве впитывающего элемента для таких изделий, как детские подгузники, подгузники для взрослых, страдающих недержанием, женские гигиенические средства, гигиенические салфетки, материалы, впитывающие кровь, и накладные подушечки на грудь для кормящих матерей.

Кроме того, отпадает необходимость перевозок ватки с объемной рыхлой структурой, стоимость транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ значительно снижается, и поэтому предложенный композиционный листовой материал с высокой впитывающей способностью имеет замечательные преимущества с точки зрения его себестоимости.