гибкие слоистые структуры, имеющие закрытые отдельные области материала

Формула изобретения

1. Гибкая слоистая структура, включающая первую подложку и вторую подложку, выполненные из термопластичного полимера, при этом термопластичный полимер указанной первой подложки сплавлен с термопластичным полимером указанной второй подложки с образованием сплавленных частей и несплавленных частей, расположенных между указанными сплавленными частями, причем указанные несплавленные части указанной первой подложки и указанной второй подложки, образующие карманы, содержат отдельные области функционального материала, выбранного из группы, состоящей из частиц, жидкостей и их сочетания, а указанные карманы имеют приблизительное отношение ширины к высоте меньше 10 и приблизительное отношение длины к ширине менее 20.

2. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанные карманы имеют приблизительное отношение ширины к высоте между около 1 и около 8.

3. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанные карманы имеют приблизительное отношение ширины к высоте между около 1 и около 5.

4. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из нетканого полотна.

5. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из пленки.

6. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанная первая подложка и указанная вторая подложка выбраны из группы, состоящей из нетканых полотен, имеющих толщину менее около 0,1 дюйма, пленок, имеющих толщину менее около 0,05 дюйма, и их сочетания.

7. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанная первая подложка и указанная вторая подложка выбраны из группы, состоящей из нетканых полотен, имеющих толщину между около 0,015 дюйма и около 0,03 дюйма, пленок, имеющих толщину между около 0,0007 дюйма и около 0,002 дюйма, и их сочетания.

8. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из пленки, которая является по существу непроницаемой для жидкостей, но по существу проницаемой для газов.

9. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанные несплавленные части, по существу, проницаемы для жидкостей, а указанные сплавленные части, по существу, непроницаемы для жидкостей.

10. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из эластомерного компонента.

11. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанный функциональный материал имеет определенный цвет, причем указанные подложки, по существу, маскируют указанный цвет, когда указанные подложки сплавлены вместе.

12. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанный функциональный материал представляет собой частицы, выбранные из группы, состоящей из суперабсорбентов, дезодорантов, окрашивающих агентов, ароматических агентов, катализаторов, бактерицидных материалов, фильтрующих сред, протеинов, лекарств и их сочетаний.

13. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой площадь указанных сплавленных частей составляет между около 40 и около 60% от площади указанных несплавленных частей.

14. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой указанный функциональный материал представляет собой частицы.

15. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой каждая подложка текстурирована при использовании тепла и давления с образованием возвышений и углублений в каждой подложке, причем указанные углубления сплавлены вместе с образованием сплавленных частей, а указанные возвышения образуют несплавленные части.

16. Гибкая слоистая структура по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек является, по существу, непроницаемой для жидкостей, но, по существу, проницаемой для газов.

17. Гибкая слоистая структура, содержащая первую подложку и вторую подложку, выполненные из термопластичного полимера, при этом указанная первая подложка и указанная вторая подложка выбраны из группы, состоящей из нетканых полотен, имеющих толщину менее около 0,1 дюйма, пленок, имеющих толщину менее около 0,05 дюйма, и их сочетаний, при этом по меньшей мере одна из указанных подложек является, по существу, непроницаемой для жидкостей, и, по существу, проницаемый для газов, причем термопластичный полимер указанной первой подложки сплавлен вместе с термопластичным полимером указанной второй подложки с образованием сплавленных частей и несплавленных частей, расположенных между указанными сплавленными частями, причем указанные несплавленные части указанной первой подложки и указанной второй подложки образуют карманы, содержащие отдельные области функционального материала, выбранного из группы, состоящей из частиц, жидкостей и их сочетаний, а указанные карманы имеют приблизительное отношение ширины к высоте между около 1 и около 8 и приблизительное отношение длины к ширине менее 20.

18. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанные карманы имеют приблизительное отношение ширины к высоте между около 1 и около 5.

19. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанная первая подложка и указанная вторая подложка выбраны из группы, состоящей из нетканых полотен, имеющих толщину между около 0,015 дюйма и около 0,03 дюйма, пленок, имеющих толщину между около 0,0007 дюйма и около 0,002 дюйма, и их сочетаний.

20. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из пленки, которая является, по существу, непроницаемой для жидкостей, но, по существу, проницаемой для газов.

21. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанные несплавленные части, по существу, проницаемы для жидкостей, а указанные сплавленные части, по существу, непроницаемы для жидкостей.

22. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек выполнена из эластомерного компонента.

23. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанный функциональный материал имеет определенный цвет, а указанные подложки, по существу, маскируют указанный цвет, когда указанные подложки сплавлены вместе.

24. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанный функциональный материал представляет собой частицы, выбранные из группы, состоящей из суперабсорбентов, дезодорантов, окрашивающих агентов, ароматических агентов, катализаторов, бактерицидных материалов, фильтрующих сред, протеинов, лекарств и их сочетаний.

25. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой площадь указанных сплавленных частей составляет между около 40 и около 60% от площади указанных несплавленных частей.

26. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой указанный функциональный материал представляет собой частицы.

27. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой каждая подложка текстурирована при использовании тепла и давления с образованием возвышений и углублений в каждой подложке, причем указанные углубления сплавлены вместе с образованием сплавленных частей, а указанные возвышения образуют несплавленные части.

28. Гибкая слоистая структура по п.17, в которой по меньшей мере одна из указанных подложек является, по существу, непроницаемой для жидкостей, но, по существу, проницаемой для газов.

Описание изобретения к патенту

Родственные заявки

Настоящая заявка имеет приоритет от предварительной заявки США номер 60/259129, поданной 28 декабря 2000 г.

Уровень техники

Чтобы увеличить функциональные возможности слоистого материала, часто желательно закрыть определенные отдельные функциональные материалы внутри слоистого материала. Например, чтобы увеличить впитывающую способность одноразового подгузника, отдельные области супервпитывающих частиц могут быть заключены внутрь карманов, сформированных слоистым материалом подгузника, чтобы предотвратить нежелательные смещение, образование каналов, блокирование геля, образование пыли или отслоение в ходе его использования. Чтобы произвести такое осаждение отдельных частиц внутри карманов, было разработано множество методов. Например, патенты США №4327728 Элиас (Elias) и 4381783 Элиас описывают впитывающее изделие, которое включает по меньшей мере один карман, содержащий однородную смесь отдельных супервпитывающих частиц и отдельных частиц.

Одна проблема таких традиционных способов состоит в том, что эти карманы часто обеспечивают неадекватную работу, то есть неэффективное использование функционального материала, неадекватную удерживающую способность и т.д. В результате также были разработаны другие способы формирования карманов, содержащих отдельные области функционального материала. Например, патенты США №4715918 Ланг (Lang), 4994053 Ланг и 5030314 Ланг, которые принадлежат правопреемнику настоящей заявки, описывают устройство, которое включает валик, имеющий отдельные углубления для приема частиц материала и селективного переноса материала на полотно. Например, в одном варианте осуществления изобретения лист термозапечатываемого полимера осаждают с отдельной частью материала и затем присоединяют плавлением к покрывающему полотну, которое также формируют из плавящегося при нагревании материала. Полотна сплавляют вместе с образованием сплавленых областей, окружающих области кармана, содержащие частицы вещества.

Кроме того, патенты США №5425725 Танзер (Tanzer) и др., 5433715 Танзер и др. и 5593399 Танзер и др., которые также принадлежат правопреемнику настоящей заявки, описывают впитывающее изделие, которое содержит области карманов. Например, в одном варианте осуществления чувствительное к воде средство крепления обеспечивает соединение вместе несущих слоев, чтобы обеспечить по существу присоединенные зоны и по существу не присоединенные зоны. По существу не присоединенные зоны обеспечивают создание множества областей карманов, которые содержат частицы супервпитывающего материала.

Несмотря на эти усовершенствования, обеспечиваемые методами, описанными выше, тем не менее остается необходимость в дальнейшем усовершенствовании. Например, некоторые традиционные слоистые структуры, содержащие карманы с отдельными областями функционального материала, не всегда подходят для использования в применениях, где требуется гибкость структуры (например, гибкая повязка для тела, предназначенная, чтобы обертывать часть тела человека). В частности, функциональный материал, включенный в карманы таких слоистых структур, может иногда быть относительно негибким, что может препятствовать полной гибкости слоистой структуры.

В настоящее время существует сама по себе необходимость в слоистой структуре, которая способна содержать отдельные области функционального материала внутри карманов и в то же время иметь улучшенную гибкость.

Краткое содержание изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивается гибкая слоистая структура, которая включает первую подложку, содержащую термопластичный полимер, и вторую подложку, содержащую термопластичный полимер. В некоторых случаях одна или несколько подложек может представлять собой нетканый материал, имеющий толщину меньше около 0,1 дюйма. В других случаях одна или несколько подложек могут представлять собой пленку, имеющую толщину меньше около 0,05 дюйма. Как правило, термопластичные полимеры каждой подложки сплавлены вместе с образованием сплавленных частей и не сплавленных частей, расположенных между сплавленными частями. Не сплавленные части образуют карманы, которые содержат отдельные области функционального материала, такого как частицы и/или жидкости. Например, в некоторых вариантах осуществления функциональный материал может быть первоначально нанесен на первую подложку с использованием способа нанесения, такого как матричное нанесение, вакуумное нанесение, адгезивное нанесение, изготовление текстурированных подложек, электростатическое, ксерографическое, печатное (например, глубокая печать), прокатка с нанесением узора (вакуумная или адгезивная) и т.п.

В большинстве вариантов осуществления карманы имеют приблизительное соотношение ширины и высоты меньше около 10, в некоторых вариантах осуществления между около 1 и около 8, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 1 и около 5. Помимо наличия определенного соотношения веса и высоты, другие приблизительные размеры карманов также могут попадать в определенный диапазон. Например, в некоторых вариантах осуществления карманы могут иметь приблизительное соотношение длины и ширины меньше около 20.

В общем, подложки гибкой слоистой структуры могут быть выполнены из множества различных материалов. Например, подложки могут содержать нетканые полотна, пленки или их сочетания. Если желательно, проницаемость одной или более подложек может быть выбрана так, чтобы обеспечивать определенные характеристики полученной слоистой структуры. Например, в одном варианте осуществления может быть использована пленка, которая является по существу непроницаемой для жидкостей, но по существу проницаемой для газов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления одна или несколько подложек могут содержать эластомерный компонент.

Другие признаки и объекты настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

Полное и действенное описание изобретения, включающее предпочтительный вариант осуществления, предназначенное для специалиста в данной области, более подробно описано в оставшейся части описания со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 представляет собой схематический вид стадий формирования одного варианта осуществления слоистой структуры по изобретению, в котором фиг.1А показывает частицы, нанесенные на первую подложку, фиг.1Б показывает вторую подложку, размещенную над этими частицами, а фиг.1В показывает эти две подложки, сплавленные вместе.

Фиг.2 представляет собой вид сбоку варианта осуществления кармана, сформированного в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой вид сверху кармана, показанного на фиг.2.

Фиг.4 представляет собой схематическую иллюстрацию одного способа, который может быть использован, чтобы получить один вариант осуществления слоистой структуры настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет собой вид сверху другого варианта осуществления слоистой структуры, сформированной в соответствии с настоящим изобретением.

Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах предназначено для обозначение одинаковых или аналогичных средств или элементов изобретения.

Подробное описание представленных вариантов осуществления изобретения

Определения

Как используется здесь, фраза «соединенное кардованное полотно» относится к полотнам, которые изготовлены из штапельных волокон, которые пропускают сквозь чесальное или кардочесальное устройство, которое разделяет или разрывает и выравнивает штапельные волокна с формированием нетканого полотна. Когда полотно сформировано, его соединяют посредством одного или нескольких известных способов соединения. Один такой способ соединения представляет собой порошковое соединение, где измельченный порошковый адгезив распределяют по полотну и затем активируют, обычно путем нагревания полотна и адгезива горячим воздухом. Другой подходящий способ соединения представляет собой декоративное соединение, при котором используют нагретые вальцы каландра или оборудование ультразвукового соединения, чтобы соединить волокна вместе, обычно при локализованном декоративном соединении, хотя полотно может быть соединено по всей его поверхности, если это желательно. Другой подходящий и хорошо известный способ соединения, особенно при использовании бикомпонентных штапельных волокон, представляет собой соединение посредством переплетения в воздушном потоке.

Как используется здесь, «выдутые из расплаве волокна» относятся к волокнам, формируемым экструдированием расплавленного термопластичного материала сквозь множество мелких, обычно круглых капилляров фильеры в виде расплавленных нитей или элементарных нитей в сходящиеся высокоскоростные потоки обычно горячего газа (например, воздуха), которые ослабляют элементарные нити термопластичного материала, уменьшая их диаметр, который может быть доведен до диаметра микроволокна. После этого выдутые из расплава волокна переносят высокоскоростным потоком газа и наносят на собирающую поверхность с образованием полотна из почти статистически распределенных выдутых из расплава волокон. Такой способ описан, например, в патенте США №3849241 Бутан (Butin) и др. Например, выдутые из расплава волокна могут быть микроволокнами, которые являются непрерывными или прерывистыми и имеют диаметр менее 10 микрон.

Как используется здесь, термин «нетканое полотно» или «нетканое» относится к полотну, имеющему структуру из отдельных волокон или нитей, которые переплетены, но не таким же способом, посредством которого производят трикотажное полотно. Нетканые полотна или ткани формировали многими способами, такими как, например, процессы выдувания из расплава, процессы фильерного производства и процессы соединения кардованного полотна.

Как используется здесь, фразы «не соединенный узор», «не соединенное место» или «НСМ» обычно относятся к тканевому узору, имеющему непрерывные термически соединенные области, образующие множество отдельных несоединенных областей. Волокна или элементарные нити внутри отдельных несоединенных областей размерно стабилизированы непрерывно соединенными областями, которые окружают или охватывают каждую несоединенную область. Несоединенные области специфически сконструированы так, чтобы обеспечивать промежутки между слоями или элементарными нитями внутри несоединенных областей. Подходящий процесс для формирования несоединенной конфигурации нетканого материала по этому изобретению, такой как описанный в патенте США №5962117, включает пропускание нагретого нетканого материала (например, нетканого полотна или множества слоев нетканого полотна) между вальцами каландра с помощью по меньшей мере одного вальца, имеющего соединительный узор на его самой наружной поверхности, содержащей непрерывный узор контактных областей, образующих множество отдельных отверстий, углублений, апертур или каналов. Каждое из отверстий в вальце (или вальцах), образованное непрерывными контактными областями, формирует отдельную несоединенную область в по меньшей мере одной поверхности полученного нетканого материала, в котором волокна или элементарные нити являются по существу или полностью несоединенными. Альтернативные варианты осуществления процесса включают предварительное соединение нетканого материала или полотна перед пропусканием материала или полотна в зажим, образованный вальцами каландра.

Как используется здесь, «волокна фильерного способа производства» относятся к волокнам малого диаметра, которые формируют экструдированием расплавленного термопластичного материала в виде элементарных нитей из множества мелких, обычно круглых капилляров фильеры с диаметром экструдируемых элементарных нитей, который затем быстро уменьшают, как, например, в патентах США №4340563 Аппель (Appel) и др., 3692618 Доршнер (Dorschner) и др., 3802817 Мацуки (Matsuki) и др., 3338992 Кинни (Kinney), 3341394 Кинни, 3502763 Хартман (Hartman) и 3542615 Добо (Dobo) и др. Волокна фильерного способа производства обычно не слипаются, когда их наносят на собирающую поверхность. Волокна фильерного способа производства обычно являются непрерывными и имеют диаметры, превышающие около 7 микрон, и особенно между около 10 и 40 микронами.

Как используется здесь, термин «супервпитывающий материал» (СВМ) обычно относится к любому по существу набухающему в воде, нерастворимому в воде материалу, способному впитывать, набухать или образовывать гель из по меньшей мере около 10 количеств своего веса, а в некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере около 30 количеств своего веса в водном растворе, таком как вода. Кроме того, супервпитывающий материал может, в общем, впитывать по меньшей мере около 20 граммов водного раствора на грамм СВМ, в частности по меньшей мере около 50 граммов, более конкретно по меньшей мере около 75 граммов и в самых особых случаях между около 100 грамм и около 350 грамм водного раствора на грамм СВМ. Некоторые подходящие супервпитывающие материалы, которые можно использовать, включают неорганические и органические материалы. Например, некоторые подходящие неорганические супервпитывающие материалы могут включать абсорбирующие глины и силикагели. Кроме того, некоторые подходящие супервпитывающие органические материалы включают природные материалы, такие как агар-агар, пектин, гуаровую смолу и т.д., а также синтетические материалы, такие как синтетические полимерные гидрогели. Например, одним подходящим супервпитывающим материалом является FAVOR 880, поставляемый компанией Stockhausen, Inc., расположенной в Гринсборо, Северная Каролина.

Как используется здесь, фраза «термическое точечное соединение» обычно относится к пропусканию материала (например, волокнистого полотна или множества слоев волокнистого полотна) либо полотен для соединения между нагретыми валиками каландра. Один валик обычно имеет некоторый узор так, чтобы все полотно не соединялось по всей поверхности, а другой валик обычно является гладким. В результате были разработаны различные узоры для вальцов каландра в силу функциональных, а также эстетических причин. Один пример узора, который имеет точки, представляет собой узор конфигурацию Хансена-Пиннингса (Hansen-Pennings) или «Н&Р» с приблизительно 30% площади соединения с приблизительно 200 точками на квадратный дюйм, как указано в патенте США №3855046. Узор Н&Р имеет квадратные области точечного или игольчатого соединения. Другой типичный точечный соединительный узор представляет собой растянутый узор Хансена-Пиннингса или узор «ЕНР», который обеспечивает площадь соединения 15%. Еще один типичный узор точечного соединения, обозначаемый «714», имеет квадратные области игольчатого соединения, где полученный узор имеет площадь соединения около 15%. Другие распространенные узоры включают ромбовидный узор с повторяющимися и слегка смещенными ромбами с около 16% площади соединения и узор проволочного переплетения, выглядящий в соответствии с названием, например, подобно сетке на окне, с площадью соединения около 18%. Как правило, каландр обеспечивает от около 10% до около 30% площади соединения полученного полотна. Как хорошо известно в данной области, точечное соединение скрепляет полученное полотно.

Как используется здесь, «ультразвуковое соединение» обычно относится к процессу, выполняемому, например, путем пропускания подложки между источником звука и опорным валом, как показано в патенте США номер 4374888 Борнслегера (Bornslaeger).

Подробное описание

Теперь будет сделана подробная ссылка на различные варианты осуществления изобретения, один или несколько примеров из которых приведены ниже. Каждый пример обеспечивается путем объяснения изобретения, не ограничивая изобретение. Действительно, специалисту в данной области будет очевидно, что могут быть сделаны различные модификации и изменения в настоящем изобретении без отхода от объема или духа изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления изобретения, могут быть использованы в другом варианте осуществления изобретения, чтобы обеспечить еще один вариант осуществления. Таким образом, имеют в виду, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, которые находятся в объеме приложенных пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

В общем, настоящее изобретение направлено на гибкую слоистую структуру, которая содержит карманы, сформированные сплавлением по меньшей мере двух подложек. Карманы содержат отдельные области функционального материала, такого как частицы (например, супервпитывающие материалы, фильтрующие материалы и т.д.) и/или жидкости (например, вода, водные жидкости, жидкости на основе масел и т.д.). В результате настоящего изобретения было обнаружено, что относительно негибкие функциональные материалы могут быть включены в слоистую структуру без по существу ослабления гибкости структуры. Например, в некоторых вариантах осуществления карманы могут быть сформированы так, чтобы иметь относительно небольшие размеры, чтобы увеличить гибкость слоистой структуры. Кроме того, толщина подложек, материалы, используемые при формировании подложек, и т.п., могут быть изменены, чтобы обеспечивать гибкость получающейся слоистой структуры.

Гибкая слоистая структура по изобретению обычно может быть сформирована из двух или более подложек, каждая из которых может содержать один или более слоев. Например, подложки могут быть гидрофобными или гидрофильными. Кроме того, подложки, используемые в настоящем изобретении, могут также быть изготовлены из множества различных материалов, поскольку по меньшей мере часть из двух или более подложек является плавкой, когда их подвергают термическому, ультразвуковому, адгезивному или другим подобным соединительным воздействиям. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения подложки могут обычно не содержать целлюлозных материалов, чтобы увеличивать способность подложек к сплавлению. Например, подложка, используемая в настоящем изобретении, может быть сформирована из пленок, нетканых полотен или их комбинаций (например, нетканого полотна, ламинированного на пленку).

Например, в одном варианте осуществления подложки могут быть сформированы из одного или нескольких нетканых полотен. В некоторых случаях вес единицы площади и/или толщина нетканых полотен могут быть выбраны внутри определенного интервала, чтобы увеличивать гибкость слоистой структуры. Например, было обнаружено, что в некоторых случаях увеличение толщины отдельной подложки может вызывать увеличение жесткости подложки втрое с увеличением толщины. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения толщина нетканых полотен может быть меньше около 0,1 дюйма, в некоторых вариантах осуществления между около 0,005 дюйма и около 0,06 дюйма, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,015 дюйма и около 0,03. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения вес единицы площади нетканых полотен может быть меньше около 5 унций на квадратный ярд, в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,5 и около 4 унций на квадратный ярд, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,5 и около 2 унций на квадратный ярд.

Обычно нетканые полотна, используемые в настоящем изобретении, содержат синтетические волокна или элементарные нити. Синтетические волокна или элементарные нити могут быть сформированы из различных термопластичных полимеров. Например, некоторые подходящие термопластичные материалы включают поли(винил) хлориды, полиэфиры, полиамиды, полиолефины (например, полиэтилен, полипропилены, полибутилены и т.д.), полиуретаны, полистиролы, поли(виниловые) спирты, сополимеры, тройные сополимеры и их смеси и т.п., но не ограничиваются ими.

Некоторые подходящие полиолефины, например, могут включать полиэтилены, такие как линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) РЕ XU 61800.41 компании Dow Chemical и полиэтилены высокой плотности (ПЭВП) 25355 и 12350. Кроме того, другие подходящие полиолефины могут включать полипропилены, такие как полипропилен Escorene 7 PD 3445 компании Exxon Chemical Company и PF-304 и PF-015 компании Montell Chemical Co.

Кроме того, некоторые подходящие полиамиды могут быть найдены в "Polymer Resins" Дон Э.Флойда (Don E.Floyd) (Библиотека Конгресса, номер по каталогу 66-20811, Reinhold Publishing, Нью-Йорк, 1966). Поступающие в продажу полиамиды, которые могут быть использованы, включают Нейлон-6, Нейлон 6,6, Нейлон-11 и Нейлон-12. Эти полиамиды доступны из ряда источников, таких как Emser Industries из Самтер, Южная Каролина (нейлоны Grilon^® и Grilamid ^®), Atochem Inc. Polymer Division из Глен Рок, Нью-Джерси (Нейлоны Rilsan^®), Nyltech из Манчестера, Нью Гемпшир (Нейлон 6 марки 2169), и Custom Resins из Гендерсона, Кентукки (Nylene 401-D), среди прочих.

В некоторых вариантах осуществления могут также быть использованы бикомпонентные волокна. Бикомпонентные волокна представляют собой волокна, которые могут содержать два материала, но не ограничиваются ими, такие как в смежной конфигурации, в конфигурации матрица-фибрилла, где полимер сердцевина имеет сложную форму поперечного сечения, или в конфигурации сердцевина-оболочка. В волокне типа сердцевина-оболочка обычно полимер оболочки имеет более низкую температуру плавления, чем полимер сердцевины, чтобы облегчать термическое склеивание волокон. Например, полимером сердцевины в одном варианте осуществления изобретения может быть нейлон или сложный полиэфир, в то время как полимером оболочки может быть полиолефин, такой как полиэтилен или полипропилен. Такие коммерчески доступные бикомпонентные волокна включают волокна "CELBOND", продаваемые Hoechst Celanese Company.

Как указано выше, одна или более пленок также могут быть использованы при формировании подложки слоистой структуры по изобретению. В некоторых случаях толщина пленок может быть выбрана внутри определенного интервала, чтобы увеличивать гибкость слоистой структуры. Например, как указано выше, увеличение толщины отдельной подложки может вызывать увеличение жесткости подложки втрое, с увеличением толщины. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения толщина пленок может быть меньше около 0,05 дюйма, в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,0003 дюйма и около 0,01 дюйма, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,0007 дюйма и около 0,02 дюйма.

Для формирования пленок может быть использовано множество материалов. Например, некоторые подходящие термопластичные полимеры, используемые при изготовлении пленок, могут включать полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен и т.д.), включая гомополимеры, сополимеры, тройные сополимеры и их смеси, сополимеры этилена с винилацетатом, этилена с этилакрилатом, этилена с акриловой кислотой, этилена с метилакрилатом, этилена с н-бутилакрилатом, полиуретан, сополимеры простых и сложных эфиров, блоксополимеры амидов и простых эфиров и т.п., но не ограничиваются ими.

В зависимости от содержания пленок и/или нетканых полотен, проницаемость подложки, используемой в настоящем изобретении, также может изменяться для конкретного применения. Например, в некоторых вариантах осуществления одна или более подложек может быть проницаемой для жидкостей. Такие подложки, например, могут быть полезны в различных типах применения для поглощения жидкостей и фильтрации. В других вариантах осуществления изобретения одна или более подложек может быть непроницаемой для жидкостей, такие как пленки, которые сформированы из полипропилена или полиэтилена. Кроме того, в других вариантах осуществления изобретения может быть желательно, чтобы одна или более подложек была непроницаемой для жидкостей, но проницаемой для газов и водяного пара (то есть воздухопроницаемыми).

Например, некоторые подходящие воздухопроницаемые, непроницаемые для жидкости подложки могут включать такие подложки, как описано в патенте США №4828556 Браун (Braun) и др., который включен сюда посредством ссылки. Воздухопроницаемая подложка по патенту Брауна и др. представляет собой многослойный барьер, типа ткани, который включает по меньшей мере три слоя. Первый слой представляет собой пористое нетканое полотно, второй слой, который присоединен к одной стороне первого слоя, содержит непрерывную пленку из поливинилового спирта, а третий слой, который присоединен либо ко второму слою, либо к другой стороне первого слоя, не соединенной со вторым слоем, содержит другое пористое нетканое полотно. Второй слой непрерывной пленки из поливинилового спирта не является микропористым, что означает, что он по существу не содержит пустот, которые соединяют верхние и нижние поверхности пленки.

В других случаях различные подложки могут быть сконструированы с пленками, содержащими микропоры, чтобы обеспечивать воздухопроницаемость подложки. Форму микропор часто упоминают как «извилистые каналы» сквозь пленку. В частности, жидкости, контактирующие с одной стороной пленки, не имеют прямого прохода сквозь пленку. Вместо этого сетка из микропористых каналов в пленке предотвращает прохождение жидкой воды, но позволяет прохождение водяного пара.

В некоторых случаях воздухопроницаемые, не проницаемые для жидкости подложки выполнены из полимерных пленок, которые содержат любое подходящее вещество, такое как карбонат кальция. Эти пленки выполнены воздухопроницаемыми путем растягивания наполненной пленки, чтобы создать микропористые проходы, поскольку полимер отделяется от карбоната кальция в процессе растяжения.

Другой пример воздухопроницаемой, но не проницаемой для жидкости подложки описан в патенте США №5591510 Джанкер (Junker) и др., который включен сюда посредством ссылки для всех целей. Тканевый материал, описанный Джанкер и др., содержит воздухопроницаемый внешний слой из бумажной массы и слой из воздухопроницаемого, устойчивого к жидкости нетканого материала. Ткань также включает термопластичную пленку, имеющую множество перфораций, которые позволяют пленке быть воздухопроницаемой и в то же время устойчивой к непосредственному прохождению жидкости сквозь нее.

В дополнение к подложкам, указанным выше, могут быть использованы различные другие воздухопроницаемые подложки. Например, один тип подложки, который может быть использован, представляет собой непористую непрерывную пленку, которая из-за своей молекулярной структуры способна к формированию проницаемого для пара барьера. Например, среди различных полимерных пленок, которые могут относиться к этому типу, находятся пленки, изготовленные из достаточного количества поливинилового спирта, поливинилацетата, сополимера этилена с виниловым спиртом, полиуретана, сополимера этилена с метилакрилатом и сополимера этилена с метилакриловой кислотой, чтобы они были воздухопроницаемыми.

Кроме этого, другие воздухопроницаемые подложки, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают пленки с отверстиями. Например, в одном варианте осуществления изобретения может быть использована пленка с отверстиями, которая выполнена из термопластичной пленки, такой как полиэтилен, полипропилен, сополимеры полипропилена или полиэтилена или из пленок, наполненных карбонатом кальция. Специфические методы выполнения отверстий, используемые, чтобы получить слой пленки с отверстиями, могут быть различными. Пленка может быть сформирована как пленка с отверстиями, либо она может быть сформирована как непрерывная, пленка, не имеющая отверстий и затем подвергнута процессу механического выполнения отверстий.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения одна или более подложек, используемых в гибкой слоистой структуре, могут содержать эластомерный компонент, который включает по меньшей мере один эластомерный материал. Например, эластомерный или эластичный материал может относиться к материалу, который при приложении усилия является растяжимым до растянутой, смещенной длины, которая составляет по меньшей мере около 150%, или в полтора раза больше его длины в свободном, нерастянутом состоянии, и которая будет восстанавливать по меньшей мере приблизительно 50% от его удлинения после устранения растягивающего, смещающего усилия. В некоторых случаях эластомерный компонент может увеличивать гибкость полученной слоистой структуры, позволяя структуре легче сгибаться и деформироваться. При своем присутствии в подложке эластомерный компонент может принимать различные формы. Например, эластомерный компонент может занимать всю подложку или формировать часть подложки. В некоторых вариантах осуществления изобретения, например, эластомерный компонент может содержать эластичные полосы или участки, распределенные по всей подложке равномерным или случайным образом. Альтернативно эластомерный компонент может быть эластичной пленкой или эластичным нетканым полотном. Эластомерный компонент может также быть однослойным или многослойным материалом.

В общем, любой материал, известный специалистам как обладающий эластомерными характеристиками, может быть использован в настоящем изобретении в эластомерном компоненте. Например, подходящие эластомерные полимеры включают блоксополимеры, имеющие общую формулу А-Б-А' или А-Б, где А и А' являются каждый термопластичным полимерным концевым блоком, который содержит стирольный компонент, такой как поли(виниларен), и где Б представляет собой эластомерный полимерный внутренний блок, такой как полимер сопряженного диена или низшего алкена. Блоксополимеры для блоков А и А' и присутствующие блоксополимеры предназначены для включения линейных, разветвленных и радиальных блоксополимеров. В этом отношении радиальные блоксополимеры могут быть обозначены (A-Б)_m-X, где Х представляет собой полифункциональный атом или молекулу, и в котором каждый (А-Б)_m - отходит от Х так, что А является концевым блоком. В радиальном блоксополимере Х может быть многофункциональным атомом, органической или неорганической молекулой, a m может быть целым числом, имеющим ту же самую величину, что и число функциональных групп, первоначально присутствовавших в X, которое обычно составляет по меньшей мере 3, а часто составляет 4 или 5, но не ограничивается этим. Таким образом, выражение «блоксополимер», в частности блоксополимеры «А-Б-А» и «А-Б», может включать все блоксополимеры, имеющие такие полимерные блоки и термопластичные блоки, как описано выше, которые могут быть экструдированы (например, путем выдувания из расплава), и без ограничения относительно количества блоков. Например, могут быть использованы эластомерные материалы, такие как блоксополимеры (полистирол/сополимер бутилена и этилена/полистирол). Промышленными примерами таких эластомерных сополимеров являются, например, сополимеры, известные как материалы KRATON®, которые доступны от Shell Chemical Company из Хьюстона, Техас. Блоксополимеры KRATON^® доступны в нескольких различных составах, ряд из которых описаны в патентах США №4663220, 4323534, 4834738, 5093422 и 5304599, которые включены сюда посредством ссылки для всех целей.

Полимеры, состоящие из эластомерных тетраблоксополимеров А-Б-А-Б также могут быть использованы. Такие полимеры описаны в патенте США №5332613 Тейлора (Taylor) и др. В этих полимерах А представляет собой блок термопластичного полимера, а Б представляет собой мономерное звено изопрена, гидрированное до по существу мономерного звена сополимера пропилена и этилена. Пример такого тетраблоксополимера представляет собой эластомерный блоксополимер стирол-поли(этилен-пропилен)-стирол-поли(этилен-пропилен) или S-EP-S-EP, доступный от Shell Chemical Company из Хьюстона, Техас, под торговым обозначением KRATON^® G-1657.

Другие типичные эластомерные материалы, которые могут быть использованы, включают полиуретановые эластомерные материалы, такие как, например, материалы, доступные под торговой маркой ESTANE^® от B.F.Goodrich & Co., или MORTHANE^® от Morton Thiokol Corp., и эластомерные материалы из сложных полиэфиров, такие как, например, сложные сополиэфиры, доступные под торговым обозначением HYTREL^® от E.I. DuPont De Nemours & Company, и сложные сополиэфиры, известные как ARNITEL ^®, прежде доступные от Akzo Plastics из Амхена, Голландия, а теперь доступные от DSM из Ситтарда, Голландия.

Другой подходящий материал представляет собой блок-сополимер сложного полиэфира и амида, имеющий формулу

где n представляет собой положительное целое число, ПА представляет сегмент полиамидного полимера, а ПЭ представляет сегмент полимера простого полиэфира. В частности, блоксополимер простого полиэфира и амида имеет температуру плавления от около 150 до около 170°С при измерении в соответствии с ASTM D-789; индекс расплава от около 6 граммов на 10 минут до около 25 граммов на 10 минут при измерении в соответствии с ASTM D-1238, условия Q (235°С/1 кг нагрузки); модуль упругости при изгибе от около 20 МПа до около 200 МПа при измерении в соответствии с ASTM D-790; предел прочности на разрыв от около 29 МПа до около 33 МПа при измерении в соответствии с ASTM D-638 и удлинение при разрыве от около 500 до около 700% при измерении в соответствии с ASTM D-638. В специфическом варианте осуществления изобретения блоксополимер простого полиэфира и амида имеет температуру плавления около 152°С при измерении в соответствии с ASTM D-789; индекс расплава около 7 граммов на 10 минут при измерении в соответствии с ASTM D-1238, условия Q (235°С/ кг нагрузки); модуль упругости на изгиб около 29,50 МПа при измерении в соответствии с ASTM D-790; предел прочности на разрыв около 29 МПа при измерении в соответствии с ASTM D-639 и удлинение при разрыве около 650% при измерении в соответствии с ASTM D-638. Такие материалы различных марок доступны под торговым обозначением РЕВАХ ^® от компании ELF Atochem Inc. из Глен Рок, Нью-Джерси. Примеры использования таких полимеров могут быть найдены в патентах США №4724184, 4820572 и 4923742 Киллиан (Killian).

Эластомерные полимеры могут также включать сополимеры этилена и по меньшей мере одного винилового мономера, такого как, например, винилацетат, ненасыщенные алифатические монокарбоновые кислоты и сложные эфиры таких монокарбоновых кислот. Эластомерные сополимеры и образование эластомерных нетканых полотен из этих эластомерных сополимеров раскрыты, например, в патенте США №4803117.

Термопластичные эластомерные сложные сополиэфиры включают смешанные сополиэфирэфиры, имеющие общую формулу

где G выбрана из группы, состоящей из поли(оксиэтилен)-альфа, омега-диол, поли(оксипропилен)-альфа, омега-диол, поли(окситетраметилен)-альфа, омега-диол, и «а» и «b» представляют собой положительные целые числа, включающие 2, 4 и 6, а «m» и «n» представляют собой положительные целые числа, включающие 1-20. Такие материалы обычно имеют удлинение при разрыве от около 600 до 750% при измерении в соответствии с ASTM D-638 и температуру плавления от около 350 до около 400°F (от 176 до 205°С) при измерении в соответствии с ASTM D-2117.

Кроме того, некоторые примеры подходящих эластомерных олефиновых полимеров доступны от Exxon Chemical Company из Бэйтауна, Техас, под торговым названием ACHIEVE^® для полимеров на основе полипропилена и EXACT^® и EXCEED^® для полимеров на основе полиэтилена. Dow Chemical Company из Мидленда, Мичиган, имеет полимеры, коммерчески доступные под названием ENGAGE ^®. Эти материалы, как полагают, производят с использованием не стереоселективных металлоценовых катализаторов. Exxon обычно ссылается на свою технологию металлоценовых катализаторов как «одноцентровых» катализаторов, в то время как Dow ссылается на свою, как катализаторов с «напряженной геометрией» под названием INSIGHT^®, чтобы отличать их от традиционных катализаторов Циглера-Натта, которые имеют несколько активных центров.

При включении эластомерного компонента, содержащего эластомерный материал, такого как описанный выше, в подложку иногда желательно, чтобы эластомерный компонент был эластичным слоистым материалом, который содержит эластомерный материал в одном или более слоев, таких как пены, пленки, пленки с отверстиями, и/или нетканые полотна. Эластичный слоистый материал обычно содержит слои, которые могут быть соединены вместе так, что по меньшей мере один из слоев имеет характеристики эластичного полимера. Эластичный материал, используемый в эластичных слоистых материалах, может быть выполнен из материалов, таких как описанные выше, которые сформированы в пленки, такие как микропористая пленка, волокнистые полотна, такие как полотно, выполненное из выдутых из расплава волокон, волокон фильерного способа производства, пены и тому подобное.

Например, в одном варианте осуществления изобретения эластичный слоистый материал может быть слоистым материалом, сформированным с вытяжкой в шейку. Слоистый материал, сформированный с вытяжкой в шейку, относится к композитному материалу, имеющему по меньшей мере два слоя, в которых один слой представляет собой не эластичный слой с вытяжкой в шейку, а другой слой является эластичным слоем. Полученный слоистый материал представляет собой, таким образом, материал, который является эластичным в поперечном сечении. Некоторые примеры слоистых материалов, сформированных с вытяжкой в шейку, описаны в патентах США №5226992, 4981747, 4965122 и 5336545, все Морман (Morman), все они включены сюда во всей их полноте для всех целей посредством ссылки.

Эластичный слоистый материал может также быть слоистым материалом, сформированным вытяжкой с растяжением, который относится к композитному материалу, имеющему, по меньшей мере, два слоя, из которых один слой является слоем, способным к образованию складок, а другой слой является эластичным слоем. Слои соединены вместе, когда эластичный слой находится в вытянутом состоянии так, что после ослабления слоев, способный к образованию складок слой собирается в складки. Например, один эластичный элемент может быть соединен с другим элементом, в то время как эластичный элемент вытянут на по меньшей мере около 25% от его длины в ослабленном состоянии. Такой многослойный композитный эластичный материал может быть вытянут до тех пор, пока неэластичный слой не будет полностью растянут.

Например, один подходящий тип слоистого материала, сформированного с вытяжкой, представляет собой слоистый материал фильерного способа производства, такой как раскрытый в патенте США номер 4720415 Ван-дер-Вилена (VanderWielen) и др., который включен сюда во всей своей полноте для всех целей посредством ссылки. Другой подходящий тип слоистого материала, сформированного с вытяжкой, представляет собой слоистый материал из непрерывной элементарной нити фильерного способа производства, такой как раскрыто в патенте США номер 5385775 Райт (Wright), который включен сюда во всей своей полноте для всех целей посредством ссылки. Например, Райт описывает композитный эластичный материал, который включает (1) анизотропное эластичное волокнистое полотно, имеющее по меньшей мере один слой из эластомерных выдутых из расплава волокон и по меньшей мере один слой из эластомерных элементарных нитей, соединенных самопроизвольно с по меньшей мере частью эластомерных выдутых из расплава волокон, и (2) по меньшей мере один способный к образованию складок слой, присоединенный в пространственно разнесенных местах к анизотропному эластичному волокнистому полотну так, что способный к образованию складок слой имеет складки между разнесенными в пространстве местами. Способный к образованию складок слой присоединяют к эластичной волокнистой сетке, когда эластичная сетка находится в вытянутом состоянии так, чтобы, когда эластичная сетка релаксирует, способный к образованию складок слой складывался между пространственно разделенными местами. Другие композитные эластичные материалы описаны и раскрыты в патентах США номера 4789699 Киффер (Kieffer) и др., 4781966 Тейлор, 4657802 Морман и 4655760 Морман и др., которые все включены здесь при ссылке во всей своей полноте для всех целей.

В одном варианте осуществления изобретения эластичный слоистый материал также может быть слоистым материалом, сформированным с вытяжкой в шейку. Как используется здесь, слоистый материал, сформированный с вытяжкой в шейку, образован как слоистый материал, выполненный из сочетания слоистого материала, сформированного с вытяжкой в шейку, и слоистого материала, сформированного с растяжением. Примеры слоистых материалов, сформированных с вытяжкой в шейку, раскрыты в патентах США номера 5114781 и 5116662, которые оба включены сюда во всей своей полноте для всех целей посредством ссылки. Среди специфических преимуществ слоистый материал, сформированный с вытяжкой в шейку, может растягиваться как в направлении выработки, так и в поперечном направлении.

В некоторых вариантах осуществления изобретения материал(ы), используемые при формировании подложки по изобретению, могут обеспечивать эффект «рассеяния света», чтобы маскировать цвет функционального материала, содержащегося в нем. Например, как описано более подробно ниже, функциональный материал может иногда содержать частицы, имеющие определенный цвет. Во многих применениях может быть желательно, чтобы цвет не был заметен сквозь получающуюся слоистую структуру. Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения подложки могут быть сформированы и сплавлены с другими подложками так, что цвет частиц по существу замаскирован. Например, в одном варианте осуществления изобретения выдутые из расплава нетканые полотна, которые сформированы из синтетических волокон, могут быть использованы как подложки с черными частицами (например, активированный уголь), прослоенными между ними. В этом варианте осуществления изобретения тонкая волокнистая сетка из выдутых из расплава нетканых подложек может преимущественно маскировать цвет частиц, содержащихся внутри карманов слоистой структуры.

В соответствии с настоящим изобретением, как указано выше, функциональный материал также предусматривается для нанесения на одну или более подложек. Как используется здесь, термин "функциональный" обычно относится к любому материалу, который обеспечивает некоторое функциональное преимущество слоистой структуре. Таким образом, функциональный материал может включать материал, который является химически реакционоспособным или инертным, поскольку этот материал обеспечивает некоторое функциональное свойство получающейся структуре. Например, если желательно, функциональный материал может быть химически инертным материалом, который используют, чтобы упростить добавление веса гибкой слоистой структуре. Кроме того, функциональный материал может также иметь множество различных форм. Например, как указано выше, функциональный материал может содержать частицы, жидкости (например, воду, масла и т.д.) и тому подобное. При использовании жидкости могут быть нанесены на подложку с использованием хорошо известных методов нанесения жидкости.

Кроме того, как указано, в качестве функционального материала могут быть использованы частицы. В общем, частицы могут быть любых размеров, формы, и/или типа. Например, частицы могут быть сферическими или полусферическими, кубическими, стержнеобразными, многоугольными и т.д., хотя также включают и другие формы, такие как иглы, хлопья и волокна. Кроме того, некоторые примеры подходящих частиц могут включать суперабсорбенты, дезодоранты, окрашивающие агенты (например, капсулированные красители), ароматизаторы, катализаторы, бактерицидные материалы, фильтрующие среды (например, активированный уголь), протеины, частицы лекарств и т.д., но не ограничиваются ими. Например, частицы могут быть выбраны из неорганических твердых частиц, органических твердых частиц и т.д. Некоторые неорганические твердые частицы, которые могут быть использованы, включают кремнеземы, металлы, комплексы металлов, оксиды металлов, цеолиты и глины, но не ограничиваются ими. Кроме того, некоторые примеры подходящих органических твердых частиц, которые могут быть использованы, включают активированный углерод, активированные угли, молекулярные сита, микрогубчатые полимеры, полиакрилаты, сложные полиэфиры, полиолефины, поливиниловые спирты и поливинилидингалогениды, но не ограничиваются ими. Другие твердые частицы, которые могут быть использованы, могут включать целлюлозные материалы, такие как микрокристаллическая целлюлоза, высоко очищенная целлюлозная пульпа, бактериальная целлюлоза и тому подобное.

Функциональный материал может быть по существу нанесен на подложку с использованием различных методов нанесения. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть использована матрица для нанесения желаемого узора функционального материала на подложку. В частности, матрица может иметь структуру, которая позволяет физически предохранять области, подлежащие соединению, от нанесения функционального материала. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения могут быть использованы вакуумные пластины. Вакуумные пластины используют силы всасывания, чтобы доставить функциональный материал в желательные области. Кроме того, может быть также использовано адгезивное нанесение. Например, адгезив может быть нанесен на подложку там, где желательно нанесение функционального материала. Функциональный материал тогда будет селективно приклеен к тем участкам подложки, которые содержат адгезив.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения одна или более подложек могут быть текстурированы так, что подложка содержит углубления и возвышения. В таких случаях функциональный материал может быть нанесен на текстурированную подложку так, что он собирается по существу в углублениях подложки. Помимо вышеуказанных методов нанесения также могут быть использованы другие методы. Например, некоторые другие известные методы нанесения функционального материала на подложку могут включать электростатические, ксерографические, методы отпечатывания (например, глубокой печати), прокатки с нанесением узора (вакуумной или адгезивной) и тому подобные, но не ограничиваются ими.

Например, ссылаясь на фиг.1, показан один вариант выполнения способа для включения функционального материала из частиц внутрь слоистой структуры. Как показано на фиг.1А, частицы первоначально можно наносить на первую подложку 12. После нанесения вторая подложка 14 может затем быть сплавлена с участками первой подложки 12.

В соответствии с настоящим изобретением подложки обычно сплавляют вместе только в тех частях, на которые не были нанесены отдельные области частиц. Например, как показано на фиг.1Б-1В, в одном варианте осуществления вторая подложка 14 может быть сплавлена с первой подложкой 12 в некоторых сплавленных частях 24. В результате отдельные области частиц 28 могут содержаться внутри несплавленных частей или карманов 20. В некоторых вариантах осуществления изобретения эти карманы 20 могут обеспечивать существенные преимущества получающейся слоистой структуре. Например, при использовании слоистой структуры, которая, как намечено, будет абсорбентом, может быть желательно направлять поток жидкостей к отдельным областям частиц (например, суперабсорбентам). Таким образом, в таких случаях сплавленные части слоистой структуры могут быть сформированы из определенных материалов, таких как пленки или нетканые полотна, которые являются или становятся преимущественно непроницаемыми для жидкостей, когда они сплавлены вместе. Однако несплавленные части подложек могут оставаться преимущественно проницаемыми для жидкостей, так что любая жидкость, контактирующая со слоистой структурой, в первую очередь, направляется к несплавленным частям или карманам слоистой структуры так, чтобы они вошли в контакт с отдельными областями супервпитывающих частиц.

Однако помимо использования во впитывающих изделиях, подложки, содержащие сплавленные части и несплавленные части (то есть, карманы), могут также быть выгодны в ряде других применений. Например, слоистая структура может иногда использоваться в качестве гибкой обертка на теле, которую конфигурируют так, чтобы она была обернута вокруг одной или нескольких частей тела человека или животного. В таких случаях карманы могут содержать жидкости, такие как вода, либо отдельные частицы, такие как частицы лекарства для доставки на кожу пользователя. Кроме того, в других вариантах осуществления изобретения слоистая структура может быть использована как фильтрующая среда, в которой карманы содержат отдельные области фильтрующей среды, такой как активированный уголь. Однако, хотя выше описаны различные применения, должно быть понятно, что слоистая структура настоящего изобретения не ограничивается любым специфическим применением. Фактически любой возможный тип функционального материала может быть включен в карманы слоистой структуры так, чтобы получающийся слоистый материал мог быть использован в широком спектре применений.

Чтобы сплавить подложки вместе так, как описано выше, может быть использовано множество способов. В частности, может быть использован любой способ, который позволяет сплавлять подложки в конфигурации, соответствующие частям подложки, которые не содержат отдельные области функционального материала. Например, методы термического соединения, такие как термическое точечное соединение, шаблонное укладывание без сцепления и т.д. и ультразвуковое соединение представляют собой некоторые примеры методов, которые могут быть использованы в настоящем изобретении для сплавления подложек. Кроме того, если желательно, могут также быть использованы адгезивы вместе с методами соединения, чтобы облегчить присоединение подложки в сплавленных частях. Например, некоторые подходящие адгезивы описаны в патентах США номера 5425725 Танзер (Tanzer) и др., 5433715 Танзер и др. и 5593399 Танзер и др., которые включены сюда во всей их полноте для всех целей посредством ссылки.

Ссылаясь на фиг.4, она иллюстрирует специфический вариант осуществления изобретения для сплавления второй подложки 14 с подложкой 12. Как показано, функциональный материал 28 сначала наносят распределяющим устройством 35 на подложку 12 в предварительно выбранной конфигурации. Подложку 12 перемещают под распределяющим устройством 35 при помощи валика 37. Далее, в этом варианте осуществления изобретения, чтобы облегчить нанесение функционального материала 28 на подложку 12, используют вакуумный валик 33. В частности, вакуумный валик 33 может использовать всасывающую силу по отношению к нижней поверхности подложки 12 для лучшего контроля расположения функционального материала 28 внутри отдельной области подложки 12.

После этого подложку 12, содержащую функциональный материал 28, пропускают ниже подложки 14. В этом варианте осуществления изобретения каждая из подложек 12 и 14 содержит сплавляемый при нагревании материал, такой как полипропилен. Как показано, подложки 12 и 14 пропускают под валиком 30, который нагрет и содержит поверхность, имеющую различные выступающие участки 32. Выступающие участки 32 образуют конфигурацию, которая соответствует участкам подложки 12, не содержащим функционального материала 28. В этом варианте осуществления изобретения также используют другой нагретый валик 34, который имеет гладкую поверхность, чтобы облегчить плавление подложек 12 и 14. Однако необходимо понимать, что валик 34 не требуется во всех случаях. Кроме того, валик 34 может также иметь определенную конфигурацию выступающих участков и/или может оставаться не нагретым. В иллюстрируемом варианте осуществления изобретения, поскольку нагретые валики 30 и 34 давят на плавкие подложки 12 и 14, области выступающих участков 32 сплавляют их, формируя сплавленные области, окружающие карманы, содержащие функциональный материал.

В некоторых случаях может быть желательно контролировать уровень склеивания слоистой структуры. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения склеиваемая площадь поверхности может быть между приблизительно 10% и приблизительно 500% от несклеенной площади, в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 10% и около 100% от несклеенной площади, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 40% и около 60% от несклеенной площади.

Карманы слоистой структуры, которые формируют в соответствии с настоящим изобретением, такие как описанные выше, могут быть специфическими по размеру и форме. Например, карманы могут иметь правильные или неправильные формы. Некоторые правильные формы могут включать, например, круги, овалы, эллипсы, квадраты, шестиугольники, прямоугольники, форму песочных часов, трубчатую и т.д. Кроме того, в некоторых случаях некоторые карманы слоистой структуры могут иметь иные формы и/или размеры, чем другие карманы.

Независимо от используемой специфической формы карманы обычно имеют относительно небольшие размеры так, чтобы они преимущественно не препятствовали гибкости получающейся слоистой структуры. Например, что касается фиг.2, приблизительное отношение ширины «w» к высоте «h» карманов 20 (то есть w/h) в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть меньше 10, в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 1 и около 8, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между 1 и около 5. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения приблизительная высота «h» может быть меньше около 1 дюйма, в некоторых вариантах осуществления изобретения меньше около 0,5 дюйма, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,005 дюйма и около 0,4 дюйма.

Далее, как показано на фиг.2-5, приблизительное отношение длины «l» к ширине «w» карманов 20 (то есть l/w) в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть меньше около 100, в некоторых вариантах осуществления изобретения меньше около 50, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 1 и около 20. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения приблизительная величина длины «l» карманов 20 может быть меньше около 2 дюймов, в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,0625 дюйма и около 2 дюйма, а в некоторых вариантах осуществления изобретения между около 0,25 дюйма и около 2 дюйма.

Кроме того, расстояние между карманами также можно изменять. Например, как показано на фиг.5, приблизительное расстояние «x», которое может разделять карманы 20, в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть больше около 0,0625 дюйма. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения расстояние «x» может быть равно ширине «w» карманов 20.

Хотя выше были установлены различные размеры, должно быть понятно, что другие размеры также рассматриваются в настоящем изобретении. Например, специфические размеры карманов могут изменяться в зависимости от общих размеров слоистой структуры. Кроме того, должно быть также понятно, что размеры, установленные выше, представляют собой приблизительные «максимальные» или «минимальные» размеры для данного направления. Таким образом, карман, имеющий определенную приблизительную высоту, например, может иметь другие высоты в различных местах по ширине кармана. В некоторых случаях некоторые из высот кармана могут фактически слегка превышать данный размер.

Хотя это не обязательно требуется во всех вариантах осуществления изобретения, авторы настоящего изобретения обнаружили, что использование карманов, имеющих такие относительно малые размеры, может позволять получающейся слоистой структуре оставаться гибкой, даже когда она содержит негибкий функциональный материал. Например, если негибкий функциональный материал, такой как активированный уголь, был просто зажат между двумя гибкими подложками, получающаяся гибкость слоистой структуры будет, вероятно, строго ограничиваться гибкостью функционального материала. Однако, заключая такой негибкий функциональный материал внутри относительно малых карманов в соответствии с настоящим изобретением, получающаяся слоистая структура может сохранять существенную долю гибкости подложек.

Как установлено, гибкие слоистые структуры, сформированные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы в широком спектре применений. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения гибкая слоистая структура может использоваться в качестве бинта, перевязочного материала или опоры для одной или нескольких частей тела пользователя. В таких случаях функциональный материал может включать множество материалов, таких как, но не ограничиваясь ими, суперабсорбирующие материалы для поглощения крови и других физиологических жидкостей, частиц лекарств, поглотители запахов и т.д. Функциональный материал также может быть жидкостью, такой как вода, которая способна замерзать, так что получающаяся слоистая структура может функционировать в качестве замороженной гибкой упаковки. В дополнение к вышеуказанным применениям, другие применения также предполагаются в соответствии с настоящим изобретением. Например, гибкая слоистая структура может также быть использована в качестве гибкой фильтрующей среды.

Хотя это изобретение было описано подробно относительно его специфических вариантов осуществления, специалисту в данной области должны быть понятны альтернативы, модификации и эквиваленты этим вариантам осуществления изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения должен быть оценен в рамках прилагаемых пунктов формулы изобретения и их возможных эквивалентов.