PL176063B1

PL176063B1 - Zespół mocujący typu haczyka i pętelki, zwłaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobistej

Info

Publication number: PL176063B1
Application number: PL94315149A
Authority: PL
Inventors: Andrew S. Burnes; Ann L. Mccormack
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1999-03-31
Also published as: EP0735830B1; ZA9410129B; TW337152U; DE69425274T2; PL315149A1; DE69425274D1; GB2285093A; GB9425785D0; CA2120645C; BR9408371A; SV1994000080A; KR100321458B1; CA2120645A1; UY23878A1; FR2714122A1; WO1995017111A1; GB2285093B; US5707707A; PE46695A1; FR2714122B1

Abstract

1. Zespól mocujacy typu haczyka i petelki, zwlaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobi- stej zawierajacy strukture haczykowa i strukture petelkowa skladajaca sie z materialu podlozowego posiadajacego dlugosc, szerokosc i grubosc oraz powierzchnie górna i dolna i przy powierzchni dolnej materialu podlozowego jest umieszczona warstwa wlókien petelkowych zawierajaca liczne wlókna petelkowe wystajace przez material podlozowy od dolnej powierzchni poprzez górna powierzchnie, tworzac liczne petelki, które wystaja z górnej po- wierzchni dla polaczenia z haczykiem, znamienny tym, ze material podlozowy (12) jest elastyczny tak, ze posiada grubosc niescisnieta (26), przy której petelki (24) maja pierwsza przecietna wysokosc mierzona od powierzchni górnej (16) materialu podlozowego (12) oraz grubosc scisnieta (28), przy której petelki (24) maja druga przecietna wysokosc mierzona od powierzchni górnej (16) materialu pod- lozowego (12), przy czym druga przecietna wyso- kosc jest wieksza niz pierwsza przecietna wysokosc. FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół mocujący typu haczyka i pętelki, zwłaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobistej.

Materiały haczykowe i pętelkowe stały się obecnie szeroko stosowanymi materiałami na rynku konsumenta. Każdego dnia system mocujący innego produktu jest zastępowany pewnym rodzajem mechanicznego mocowania typu haczyka i pętelki. Początkowo, systemy mocujące były stosunkowo drogie i stąd rzadko stosowane. Jednakże obecnie, z powodu spadku cen na tego typu materiały, stosowanie ich staje się coraz bardziej powszechne. Dodatkowo, takie upowszechnienie doprowadziło do wielkiej różnorodności materiałów o zmiennej wytrzymałości na odrywanie i ścinanie, jak również trwałości.

Wytrzymałość na odrywanie jest terminem stosowanym do opisania wielkości siły wymaganej do oddzielenia części męskiej i żeńskiej zespołu mocującego. Część haczykowa jest często określana jako część męska, a część pętelkowa jako część żeńska. Jednym ze sposobów mierzenia wytrzymałości na odrywanie, jest oddzielenie elementów od siebie pod kątem 90 stopni lub co jest bardziej popularne, siły oddzierania jednego z dwóch kawałków.

Wytrzymałość na ścinanie jest innym pomiarem wytrzymałości zespołu mocującego typu haczyka i pętelki. Wytrzymałość na ścinanie mierzy się szczepiając męską i żeńską część i oddziafywując siłą wzdłuż płaszczyzny łączącej obie szczepione powierzchnie, w celu rozdzielenia obu części materiału.

176 063

Wiele pętelkowych i haczykowych materiałów stosuje się w miejscach, gdzie poddawane są one znacznym ruchom, ruchom skrętnym i obrotowym. Jednym z takich zastosowań są wyroby absorbcyjne higieny osobistej, w tym pieluszki dziecięce i produkty dla osób nie trzymających moczu. Są to na ogół produkty jednorazowego użytku, które są zazwyczaj wyrzucane po względnie krótkim stosowaniu - na ogół po kilku godzinach. Dlatego też, korzystnie jest unikać drogich składników do ich produkcji. Tym niemniej, te mechaniczne mocowania, muszą sprostać wymaganiom wynikającym z ich zastosowań, w przeciwnym razie rozdzielenie męskiego i żeńskiego elementu może doprowadzić do potencjalnie kłopotliwej sytuacji dla użytkownika. Tak więc, należy wyważyć pomiędzy względami ekonomicznymi, a przydatnością.

Uważa się, że jedna z przyczyn przedwczesnego oddzielenia się obu elementów takiego systemu wynika ze zbyt dużej możliwości ruchu części haczykowej wewnątrz części pętelkowej. Jeśli oba elementy są przekrzywione, haczyki i pętelki poruszają się względem siebie.W ten sposób niektóre z haczyków są odepchnięte od szczytów pętelek. Z powodu przestrzeni pomiędzy podłożem pętelek, a ich szczytami, niektóre lub wszystkie haczyki mogą się przemieszczać z pętelek, powodując w ten sposób zmniejszenie siły trzymającej mocującego systemu lub oba elementy mogą całkowicie oddzielić się od siebie. Inna przyczyna przedwczesnego rozdzielania się obu elementów takiego systemu jest taka, że ilość indywidualnych połączeń haczyka i pętelki jest niewystarczająca, aby zapewnić dokładne połączenie, co wynika z niemożności utrzymania przez włókna pętelki kierunku osi z (90°), w stosunku do powierzchni materiału pętelki, tak aby pozwolić elementom haczyka połączyć się z pętelkami, zwiększając w ten sposób ilość indywidualnych połączeń. I stąd, istnieje potrzeba opracowania części pętelkowej systemu mocującego typu haczyka i pętelki, o takim kształcie, który utrudni oddzielanie się części haczykowej od części pętelkowej systemu.

Celem wynalazku jest zespół mocujący typu haczyka i pętelki, zwłaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobistej.

Zespół mocujący typu haczyka i pętelki, zwłaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobistej zawierający strukturę haczykową i strukturę pętelkową składającą się z materiału podłożowego posiadającego długość, szerokość i grubość oraz powierzchnię górną i dolną i przy powierzchni dolnej materiału podłożowego jest umieszczona warstwa włókien pętelkowych zawierająca liczne włókna pętelkowe wystające przez materiał podłożowy od dolnej powierzchni poprzez górną powierzchnię, tworząc liczne pętelki, które wystają z górnej powierzchni dla połączenia z haczykiem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał podłożowy jest elastyczny tak, że posiada grubość nieściśniętą, przy której pętelki mają pierwszą przeciętną wysokość mierzoną od powierzchni górnej materiału podłożowego oraz grubość ściśniętą, przy której pętelki mają drugą przeciętną wysokość mierzoną od powierzchni górnej materiału podłożowego, przy czym druga przeciętna wysokość jest większa niż pierwsza przeciętna wysokość.

Korzystnie, materiał podłożowy składa się z materiału piankowego.

Korzystnie, materiał podłożowy składa się z włóknistej siatki nietkanej.

Korzystnie, włóknista siatka nietkana ma gramaturę w zakresie od około 10 do około 100 gramów na metr kwadratowy.

Korzystnie, warstwa włókien pętelkowych jest przymocowana do dolnej powierzchni materiału podłożowego.

Korzystnie, różnica grubości pomiędzy grubością nieściśniętą, a grubością ściśniętą materiału podłożowego jest większa niż 0,250 mm.

Niniejszy wynalazek dotyczy ulepszonej struktury pętelkowej zespołu mocującego typu haczyka i pętelki. Takie zespoły mają część męską, która zawiera bardzo dużo półsztywnych występów o kształcie haczyka przymocowanych do podłoża materiałowego. Występy te są tak zaprojektowane, aby zahaczały o pętelki wystające z części pętelkowej zespołu mocującego typu haczyka i pętelki. Struktura pętelkowa według niniejszego wynalazku, obejmuje elastyczny materiał podłoża przez który pętelki są przeciągnięte, przeszyte

176 063 lub inaczej przeprowadzone od dolnej do górnej powierzchni. Elastyczny materiał podłoża zrobiony jest z nietkanego lub piankowego materiału, który posiada powierzchnię górną, dolną i pierwotną grubość. Warstwę materiału pętelkowego formuje się albo bezpośrednio na powierzchni materiału podłożowego albo kontaktuje się z nim. Materiałem pętelkowym może być nietkana włóknista siatka, taka jak formowana wirowo lub siatka z gręplowanego włókna ciętego. Alternatywnie, warstwa ta może być właściwie przędzą lub pakułami. We wszystkich przypadkach, pętelki na górnej powierzchni materiału podłoża są formowane przez przeszywanie lub igłowanie włókien/przędzy/pakuł, ogólnie włókien warstwy pętelkowej przez górną powierzchnię materiału podłoża. Rozmiar pętelek i zakres, do którego mogą być rozciągnięte powyżej górnej części materiału podłoża może być określony przez stopień przyszycia lub przeciągnięcia włókien pętelki przez materiał podłoża. Po utworzeniu pętelek włókna tworzące pętelki mogą być umiejscowione przez połączenie pozostałych włókien pętelki znajdujących się wciąż na dolnej powierzchni materiału podłoża do tegoż podłoża. Takie związanie możliwe jest przy użyciu ciepła i/lub klejów lub innych odpowiednich środków.

Otrzymany materiał ma swoją pierwotną nieściśniętą grubość i drugą grubość po ściśnięciu, mniejszą od pierwotnej. Gdy męska część haczyka zahacza się o żeńską pętelkę, elastyczny materiał podłożowy jest ściskany do mniejszej grubości, w wyniku naciskania części haczykowej na materiał podłożowy. W wyniku tego, większa część każdej z pętelek jest odsłonięta, co umożliwia łatwiejsze połączenie tych dwóch elementów. Po połączeniu elementów męskich i żeńskich, ustaje nacisk i elastyczny materiał podłożowy rozszerza się do trzeciej grubości, która jest równa całkowitej lub co najmniej większej części pierwotnej wysokości. To z kolei pozostawia haczykom mniej miejsca na ruch wewnątrz pętelek. Poza tym, z powodu względnej grubości materiału podłożowego, elastyczny materiał podłoża wymusza na włóknach pętelki ustawienie w kierunku osi Z, zwiększając prawdopodobieństwo zahaczania. Zwiększenie ilości zahaczeń haczyka i pętelki i szczepień włókien pętelki na szczycie haczyka, daje w wyniku strukturę pętelkową, która wykazuje lepszą wytrzymałość na odrywanie.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 jest perspektywicznym widokiem części pętelkowej systemu mocującego typu haczyka i pętelki według niniejszego wynalazku, fig. 2 jest przekrojem części pętelkowej według niniejszego wynalazku całkowicie połączonej z częścią haczykową, fig. 3 jest przekrojem poprzecznym części pętelkowej według niniejszego wynalazku w trakcie łączenia z częścią haczykową, fig. 4 jest przekrojem poprzecznym części pętelkowej w innym przykładzie wykonania według niniejszego wynalazku, fig. 5 jest częściowo wyciętym widokiem z góry artykułu absorbcyjnego, w tym przypadku pieluszki, z zastosowanym systemem mocującym typu haczyka i pętelki według niniejszego wynalazku.

Wynalazek niniejszy dotyczy nowej części pętelkowej mechanicznego zespołu mocującego typu haczyka i pętelki. Tylko w celu zilustrowania, niniejszego wynalazku zostanie on opisany oddzielnie i w związku z zastosowaniami do wyrobów absorbcyjnych higieny osobistej obejmujących pieluszki, spodnie części garderoby dla osób nie trzymających moczu, opaski sanitarne, bandaże i podobne artykuły. Wynalazek nie powinien być ograniczony do tych specyficznych zastosowań, jako że zamierzeniem są wszystkie zastosowania, gdzie elementy łączące typu haczyk i pętelka można stosować.

W celu uzyskania stałych danych, jeśli chodzi o niniejszy wynalazek, zastosowano jeden rodzaj materiału haczykowego, aby ocenić materiał według niniejszego wynalazku. Jak to można zobaczyć na fig. 2 i 3, materiał haczykowy 9, obejmuje warstwę bazową 11 z dużą ilością haczyków 13, wystających z niej zasadniczo prostopadle. Haczyki 13, mają przeciętną całkowitą wysokość mierzoną od górnej powierzchni 15, warstwy bazowej 11, do najwyższego punktu haczyka 13. Przeciętna wysokość haczyków 13 stosowanych w związku z mniejszym wynalazkiem wynosi 0,889 mm. Materiał haczykowy 9 jest dostępny o szerokości 4 cali i stosowany o długościach jak pokazano w przykładach.

176 063

Na figurze 1 pokazano strukturę pętelkową 10 zespołu mocującego typu haczyka i pętelki. W swojej najprostszej postaci, struktura pętelkowa 10 składa się z elastycznego materiału podłożowego 12 i materiału pętelkowego lub warstwy włókien pętelkowych 14. Elastyczny materiał podłożowy 12, może być wykonany z dowolnych materiałów, które są elastyczne przy ściskaniu, jak to zostanie wyjaśnione szczegółowo poniżej. Odpowiednie materiały obejmują materiały włóknistych nietkanych siatek, takie jak siatki formowane wirowo, rozdmuchiwane na gorąco, układane powietrzem, filcowane i gręplowane, żeby wymienić kilka z nich. Materiały piankowe, zarówno z otwartymi jak i zamkniętymi porami mogą być również stosowane, według niniejszego wynalazku. Ponadto, mogą być stosowane połączenia wymienionych materiałów, aby uzyskać różnorodne własności wytrzymałości, elastyczności i gramatury. Przykładowo, dla wytworzenia materiału podłożowego 12, można stosować wielowarstwowe kompozycje. Zazwyczaj, gramatura materiału podłożowego 12, zmienia się w zakresie od około 10 do 100 g/m². Jednakże, aktualna gramatura może się zmieniać w zależności od rodzaju zastosowania końcowego.

Elastyczny materiał podłożowy 12, w postaci nietkanej, może być wytworzony z dowolnego polimeru lub związku, najkorzystniej termoplastycznego, który daje się ekstrudować do włókien. Tytułem przykładów polimery takie obejmują, ale nie ograniczają się do nich, poliolefiny, poliestry i poliamidy. Polimery te, niezależnie od tego czy są stosowane w postaci ciągłej (siatki formowane wirowo, rozdmuchiwane na gorąco i siatki z pakuł), czy w postaci ciętej (gręplowane siatki), zazwyczaj mają średnicę włókna od około 1 do 100 mikronów. Jednakże średnice te mogą się zmieniać lub różne średnice i polimery mogą być łączone dla spełnienia szczególnych wymagań. Jeśli stosuje się włókna cięte, długość włókna wynosi od około 5 do 80 mm. Ponadto, włókna mogą być samowiążące, wiążące się termicznie lub chemicznie dla zwiększenia wytrzymałości materiału. Należy jednak uważać, aby zachować elastyczność materiału podłożowego 12, na ściskanie, gdy wiąże się włókna razem.

Elastyczny materiał podłożowy 12, może mieć też postać pianki, bądź z otwartymi bądź z zamkniętymi porami. Pianki takie, wyłącznie przykładowo, mogą być zrobione z materiałów obejmujących poliuretan i polietylen. Na ogół, pianki te mają grubość w zakresie 0,300-5 mm.

Przedstawiony na fig. 1 i 2, elastyczny materiał podłożowy 12, posiada górną powierzchnię 16, dolną powierzchnię 18, długość 20 i szerokość 22. Z dolnej powierzchni 18, poprzez górną powierzchnię 16, wystają liczne pętelki 24, wytworzone z warstwy materiału pętelkowego 14. Aby wytworzyć pętelki 24 na omówionym materiale pętelkowym 14, warstwa nietkanego materiału kontaktuje się z dolną powierzchnią 18 elastycznego materiału podłożowego 12. Zazwyczaj, tę nietkaną warstwę materiału pętelkowego 14 wytwarza się lub osadza na dolnej powierzchni elastycznego materiału podłożowego 12. Włókna mogą być włóknami ciągłymi jak włókna rozdmuchiwane na gorąco i formowane wirowo lub nieciągłymi jak włókna cięte.

Siatki nietkane rozdmuchiwane na gorąco są uzyskiwane z włókien, które są kształtowane poprzez ekstruzję stopionego termoplastycznego materiału przez liczne drobne, na ogół okrągłe, kapilarne dysze w postaci stopionych włókien lub filamentów do strumienia powietrza o dużej szybkości, który uderzając w filamenty stopionego termoplastycznego materiału zmniejsza jego średnicę. Następnie, włókna rozdmuchiwane na gorąco niesione przez strumień powietrza o dużej szybkości, osadzają się na powierzchni zbierającej, tworząc siatkę o statystycznie rozrzuconych włóknach. Proces rozdmuchiwania na gorąco jest dobrze znany i opisany w różnych opisach patentowych i publikacjach.

Siatki formowane wirowo są wykonane z włókien o małej średnicy i/lub filamentów, które są formowane poprzez ekstruzję stopionego termoplastycznego materiału przez liczne drobne, na ogół okrągłe, kapilary w dyszy przędzalniczej o średnicy eksrudowanych filamentów gwałtownie zmniejszanej, za pomocą znanych mechanizmów formowania wirowego.

176 063

Najłatwiejszym sposobem formowania włóknistej, nietkanej siatki materiału pętelkowego 14, jest bezpośrednie wytwarzanie jej na dolnej powierzchni 18 elastycznego materiału podłożowego 12. Nietkana warstwa materiału pętelkowego 14, może być również wytwarzana niezależnie i łączona z materiałem podłożowym 12, tuż przed igłowaniem lub przeszywaniem. Włókna do produkcji materiału podłożowego 12, mogą być wytwarzane z dowolnego polimeru wymienionego powyżej. Jeżeli warstwę materiału pętelkowego 14 robi się przez formowanie wirowe, włókna są na ogół ciągłe i mają średnicę w zakresie od około 10-50 mikronów. Jeśli warstwę materiału pętelkowego 14 robi się przez rozdmuchiwanie na gorąco, włókna mają średnicę w zakresie od około 5-70 mikronów. Jeśli stosuje się włókna cięte, takie jak siatki gręplowane, włókna mają na ogół długość w zakresie od około 25-210 mm i średnicę od około 10-100 mikronów. Ciągłe włókno pakuł, które na ciągłą długość i średnicę włókna w zakresie 10-100 mikronów, może być również stosowane. Tak więc, włókna stosowane do wytwarzania warstwy materiału pętelkowego 14, mogą mieć długość od tak małej jak 25 mm i rozszerzać się do konfiguracji ciągłego filamentu. Dodatkowo, średnice włókien mogą zmieniać się w zakresie od około 5-100 mikronów. Można również stosować połączenia włókien oparte na selekcji polimerów, rozmiarze włókna i jego długości, do specyficznie szytych warstw i charakterystyk pętelki. Zazwyczaj, wytrzymałe materiały pętelkowe wykonuje się z grubych i długich włókien o dużej wytrzymałości na rozciąganie. Typowa gramatura zmienia się w zakresie od około 0,25 do 5 uncji na yard kwadratowy (osy)(8-170 g/m²).

Po położeniu warstwy włókien pętelkowych 14 na materiale podłożowym 12, są one następnie igłowane lub przeszywane poprzez grubość elastycznego materiału podłożowego 12, tworząc w ten sposób liczne pętelki 24 wystające ponad górną powierzchnię 16, elastycznego materiału podłożowego. Igłowanie może być wykonane bądź za pomocą środków hydraulicznych, bądź mechanicznych. Do wytwarzania pętelek 24 można stosować typowe urządzenia, które są dobrze znane i nie ma potrzeby szczegółowego ich opisywania. Krosno igłowe składa się z wejściowych i wy'ściowych wałków napędzających materiał, posuwisto-zwrotnej belki z igłami, płyty oddzielającej (górnej), i płyty podstawowej (dolnej). Materiał wchodzi przez wejściowy zacisk, a następnie przechodzi pomiędzy płytą oddzielającą i podstawową. Obie płyty są metalowymi płytami, perforowanymi odpowiednio do każdej igły umiejscowionej na belce igłowej. Belka igłowa przesuwa się pod kątem 90° lub wzdłuż osi Z w stosunku do płaszczyzny wyznaczonej przez płyty. W swoim ruchu w dół, igła przechodzi przez płytę oddzielającą, materiał pętelkowy 14, elastyczny materiał podłożowy 12 i w końcu przez płytę podstawową. Kolce na igłach zahaczają włókna materiału pętelkowego 14 i motają je lub jak w tym zastosowaniu przepychają włókna poprzez elastyczny materiał podłożowy 12. Gdy belka igłowa wycofuje się, włókna są osadzane w postaci pętelek 24 na górnej powierzchni 16 materiału podłożowego 12. Charakterystyki pętelek 24, takie jak wysokość pętelki 24 i ich gęstość są kontrolowane poprzez kilka parametrów. Mianowicie, głębokość penetracji igły poprzez materiał podłożowy 12 i umiejscowienie kolców na igle, określają wysokość pętelki 24. Częstotliwość ruchu posuwisto-zwrotnego belki z igłami, szybkość przesuwania się materiałów w krośnie i gęstość osadzenia igieł na płycie igłowej, określają gęstość pętelek 24 (wyrażoną ilością penetracji na cal kwadratowy lub PPI).

Alternatywnie, można stosować inny typ urządzenia igłowego do wytwarzania materiału pętelkowego 14 według niniejszego wynalazku. Ten typ igłowania zwany jest strukturalnym nakłuwaniem igłowym, który jest dobrze znany i nie ma potrzeby szczegółowego opisywania. Ten typ krosna igłowego ma wiele cech podobnych do krosna poprzednio opisanego; tym niemniej zamiast stosowania płyty podstawowej jak w poprzednim krośnie, stosuje się tutaj szczotkę taśmową, która przesuwa się w kierunku maszyny i z tą samą prędkością co materiał. Szczotka taśmowa jest produkowana według bardzo ścisłych parametrów, jeśli chodzi o jej gęstość i jednorodność. Jest to szczególnie wskazany sposób igłowania materiału pętelkowego 14, ponieważ szczotka utrzymuje wyraźną prostopadłość lub zgodność z osią Z pętelek 24, w stosunku do górnej powierzchni 16, elastycznego

176 063 materiału podłożowego 12. Z powodu, że szczotka taśmowa porusza się razem z materiałem, możliwe jest również stosowanie materiałów lżejszych, a zatem tańszych.

Alternatywnym sposobem, w stosunku do opisanego, wytwarzania pętelek 24 z nietkanego materiału, może być wytwarzanie pętelek 24 poprzez przeszywanie materiałów włóknistych, takich jak przędza lub monofilamenty poprzez materiał podłożowy 12, od dolnej powierzchni 18, do górnej powierzchni 16. Taki sposób przeszywania jest dobrze znany i nie ma potrzeby omawiania go.

Po zszyciu włókien materiału pętelkowego 14 z materiałem podłożowym 12, uformowane na górnej powierzchni 16, materiału podłożowego 12, pętelki 24 powinny wystarczająco wystawać ponad górną powierzchnię 16, tak aby było wystarczająco dużo przestrzeni do bezpiecznego zahaczania haczyków 13, kiedy materiał podłożowy 12 jest w nieściśniętym stanie. Na ogół, w stanie nieściśniętym odległość pomiędzy górną powierzchnią 16, a szczytami pętelek 24, powinna wynosić około 1 - 10 mm. Kiedy zachodzi łączenie haczyków 13 z pętelkami 24, haczyki 13 najpierw napotykają na szczyty pętelek 24, które są w pozycji stojącej wynikającej z działania elastycznego materiału podłożowego 12. Ta 'postawa pętelek 24 w stosunku do haczyków 13, sama w sobie, zwiększa ilość połączeń haczykpętelka. Ponadto, czubki haczyków 13 uderzając o elastyczny materiał podłożowy 12, ściskają go wzdłuż osi Z materiału, tak, że większość struktury pętelkowej jest wystawiona i dostępna do zahaczania. Charakterystyka powrotu materiału do stanu pierwotnego po ściśnięciu elastycznego materiału podłożowego, zapewnia elastyczność odbicia po zahaczeniu, a to służy sczepieniu włókien, które zostały zahaczone haczykami 13, co prowadzi do wysokich wartości ścinania i rozdzierania.

Tak uformowane pętelki 24, muszą być przymocowane do materiału podłożowego 12 w taki sposób, aby haczyki 13 nie wyciągały pętelek 24 z elastycznego materiału podłożowego 12. Aby to uzyskać, część włókien/haczyków 24 pozostających na dolnej powierzchni 18 materiału podłożowego 12 lub przylegających do niej, powinna być przyczepiona do niej. Najbardziej pożądane jest, aby włókna materiału pętelkowego 14 były związane z powierzchnią dolną 18 materiału podłożowego 12 -za pomocą środków adhezyjnych, wiązania termicznego, ultradźwiękowego lub kombinacji. Duża różnorodność środków adhezyjnych obejmuje, ale nie ogranicza się do środków opartych na rozpuszczalnikach, środków opartych na wodzie, topionych na ciepło i ciśnieniowych środków adhezyjnych. Można również stosować sproszkowane środki adhezyjne, a następnie ogrzewać dla zaktywowania proszku adhezyjnego i doskonałego wiązania. Zazwyczaj, ilość dodatków adhezyjnych jest w zakresie 10-40 mg/cal² (15 g/m-61 g/m²).

W niektórych sytuacjach, stosowanie tylko środka adhezyjnego do związania włókien/pętelki 24 materiału pętelkowego 14 z materiałem podłożowym 12, może nie zapewniać wystarczającej wytrzymałości. W rezultacie, możliwe jest dodanie pomocniczej warstwy 25, od strony materiału pętelkowego 14, po przeciwnej stronie warstwy podłożowej 12, z użyciem tego samego lub dodatkowego kleju do umocowania włókien materiału pętelkowego 14 do warstwy podłożowej 12. Patrz fig. 4.

Szczególna zaleta wrażliwych na ciśnienie środków adhezyjnych, wynika z tego, że mogą one być też stosowane do sklejenia powstałej struktury pętelkowej 10 do innej struktury, takiej jak zewnętrzne pokrycie pieluszki. Na fig. 5 pokazano absorbcyjny artykuł higieny osobistej 40, w tym przypadku pieluszkę 40. Pieluszka 40, tak jak większość absorbcyjnych artykułów higieny osobistej posiada przylegającą do ciała warstwę 42 i pokrycie zewnętrzne 44. Pomiędzy tymi warstwami umieszczony jest rdzeń absorbcyjny 46. Dla zamocowania pieluszki 40 na użytkowniku, posiada ona pewien rodzaj środków mocujących 48, zamocowanych do pokrycia zewnętrznego 44. Na fig. 5, środkiem mocującym 48 jest zespół mocujący typu haczyka i pętelki, składający się z części haczykowej 50 i części pętelkowej 52, wykonanych z materiału według niniejszego wynalazku. Jeśli stosowanym klejem mocującym pętelki 24 z materiałem podłożowym 12, jest ciśnieniowy środek adhezyjny, klej można również stosować do przyklejenia części pętelkowej 52 do pokrycia zewnętrznego 44.

176 063

Jak to pokazano na fig. 1, materiał podłożowy 42 posiada pierwotną lub nieściśniętą grubość 26 oraz ściśniętą grubość 28, jak pokazano na fig. 2. Nieściśniętą grubość 26 dotyczy momentu, kiedy materiał pętelkowy 14 jest zasadniczo w spoczynku, bądź zanim materiał haczykowy 9 zostanie wprowadzony wraz z pętelkami 24 lub pewnego momentu po zahaczeniu materiału haczykowego 9, kiedy to materiał podłożowy 12 miał czas na zrelaksowanie i powrót, w pewnych granicach, do swojego normalnego stanu odprężenia. Grubość ściśnięta 28, dotyczy grubości elastycznego materiału podłożowego 12, kiedy haczyki 13 są zahaczane o pętelki 24 systemu. Podczas ściskania, materiał podłożowy 12 jest obniżany, jako że haczyki 13 są wciskane do pętelek 24, zmniejszając w ten sposób grubość materiału podłożowego 12 i odsłaniając bardziej pętelki 24. Podczas ściskania, materiał podłożowy 12 zwiększa swoją gęstość i wspomaga włókna pętelki w utrzymaniu orientacji 90° w stosunku do płaszczyzny materiału podłożowego 12, dla zahaczania z haczykami 13. Po odprężeniu materiału podłożowego 12, powraca on do swojej nieściśniętej grubości 26, także mniej pętelek 24 wystaje ponad górną powierzchnię 16 materiału podłożowego 12. W wyniku tego, haczyki 13 szczepiają się lepiej z pętelkami 24, utrudniając w ten sposób rozszczepianie haczyków 13. To z kolei wywołuje zwiększenie wytrzymałości na ścinanie i odrywanie materiału haczykowego 9 i pętelkowego 14, a zatem zwiększa silę mocującego systemu.

Podczas gdy elastyczny materiał podłożowy 12 jest w stanie nieściśniętym, jak na fig. 2, posiada nieściśniętą grubość 26 i pętelki 24 mają pierwszą przeciętną wysokość, którą mierzy się od górnej powierzchni 16 elastycznego materiału podłożowego 12 do szczytu 17, pętelki 24. Podczas gdy elastyczny materiał podłożowy 12 jest w stanie ściśniętym, jak na fig. 3, posiada ściśniętą grubość 28 i pętelki 24 mają drugą przeciętną wysokość, którą również mierzy się od górnej powierzchni 16 elastycznego materiału podłożowego 12 do szczytu 17, pętelki 24. Druga przeciętna wysokość powinna być większa od pierwszej z powodu, że grubość ściśnięta 28 jest mniejsza od grubości nieściśniętej 26. Aby obliczyć przeciętną wysokość, mierzy się wysokość dwudziestu pętelek 24, odrzuca się dwie najmniejsze i największe wartości, a sumę całkowitą pozostałych wysokości dzieli się przez 16.

Wytrzymałość materiału na odrywanie jest miarą funkcjonalności materiału. Aby określić wytrzymałość struktury pętelkowej według niniejszego wynalazku, przeprowadzono dwie serie testów. Pierwszą stanowił test na statyczne ścinanie, a drugim był test T-Peel. W każdym z testów stosowano haczyki formowane wtryskowo. Materiał haczykowy 9 miał gramaturę 325 gramów na metr kwadratowy i grubość 12 milimetrów. Ilość haczyków 13 wynosiła 1 110 000 na metr kwadratowy. Standardowe wymiary próbek stosowanych haczyków w obu testach wynosiły 25,4 mm x 101,6 mm, z haczykami 13 tak ukierunkowanymi, że haczyki 13 skierowane były poprzecznie w stosunku do krótszej osi próbki.

Test statycznego ścinania

Test statycznego ścinania stosowano początkowo do określania trwałości systemu haczyk- pętelka po szczepieniu, przy stosowaniu obciążenia ścinającego. Jest to test typu przejdzie/nie przejdzie, w którym elementy mocujące są szczepione, a ciężar jest zawieszony na materiale pętelkowym w ciągu 24 godzin. Jeśli system mocujący utrzymuje ciężar przez 24 godziny, uważa się, że materiał przeszedł test pozytywnie.

Procedura testu jest następująca:

1. Tnie się testowany materiał pętelkowy, na kawałki o wymiarach 50,8 mm x 101,6 mm.

2. Układa się materiał pętelkowy częścią pętelkową do góry na płaskiej powierzchni i kładzie się na nim wyżej opisany materiał haczykowy tak, że 645,16 mm² (1 cal kwadratowy) materiału haczykowego pokrywa materiał pętelowy.

3. Łączy się te oba materiały przez dociskanie próbki ręcznym wałkiem o ciężarze 2 kg (4,5 funta), pięciokrotnym ruchem w przód i w tył.

4. Mocuje się materiał haczykowy pionowo, w taki sposób, że materiał pętelkowy zwisa swobodnie.

176 063

5. Doczepia się ciężar 500 gramowy do dolnej krawędzi materiału pętelkowego i rozpoczyna się mierzenie czasu.

6. Jeśli system mocujący w sposób ciągły utrzymuje ciężar po 24 godzinach, uważa się, że przeszedł test pozytywnie.

Test wytrzymałości na odrywanie pod kątem 90°

Test wytrzymałości na odrywanie pod kątem 90° lub test T-peel, obejmuje przyłączenie haczykowej części do części pętelkowej systemu mocującego typu haczyka i pętelki, a następnie rozdzielenie tych dwóch elementów pod kątem 90°. Siłę potrzebną do rozdzielenia tych dwóch warstw mierzy się w gramach. Dla przeprowadzenia tego testu potrzebny jest tester rozciągający z ładunkiem całkowitym 2000 gramów, taki jak Instron### Model 6021 i poprzecznie poruszający się przyrząd dla utrzymania punktu rozdzielania pomiędzy częścią haczykową, a częścią pętelkową umieszczoną pionowo pośrodku pomiędzy szczękami testera rozciągającego. Przyrządem jest płyta płaska ze stali nierdzewnej o wymiarach 5,08 cm x 15,24 cm x 0,159 (2 cale x 6 cali x 1/16 cala) grubości i jest przymocowana do dolnej szczęki. Poniżej na całej długości płyty ze stali nierdzewnej przyczepiony jest jeden kawałek klejącej taśmy dwustronnej o szerokości 1,27 cm (1/2 cala). Następnie, próbkę 2,54 x 10,16 cm (1 x 4 cale) materiału pętelkowego umieszcza się na górze taśmy samoprzylepnej. Aby zapewnić dokładne, jednorodne przyklejenie pomiędzy taśmą, a częścią pętelkową, używa się 2 kilogramowego (4,5 funtowego) ręcznego wałka, którym przyciska się materiał pętelkowy w dwóch cyklach, ruchem do przodu i do tyłu. Następnie, umiejscawia się część haczykową o wymiarach 2,54 x 10,16 cm ponad i układa na części pętelkowej. Aby połączyć ze sobą część haczykową i pętelkową, ponownie używa się wałka ręcznego 2 kilogramowego, ugniatając te części razem w 5 kolejnych cyklach. Następnie, odrywa się kawałek materiału haczykowego od materiału pętelkowego i umieszcza na górnej szczęce testera rozciągającego. Uruchamia się tester rozciągający z prędkością obciążenia próbki 300 mm na minutę i notuje się przeciętny ciężar w gramach, jaki jest potrzebny do rozdzielania dwóch materiałów pod kątem 90°.

Po tak ogólnym opisaniu parametrów materiału według niniejszego wynalazku, sposobów jego wytwarzania i metod testowania, przygotowano próbkę przykładową i przetestowano ją, aby zademonstrować cechy niniejszego wynalazku.

Przykład I. W przykładzie I przygotowano próbkę części pętelkowej według niniejszego wynalazku i próbkę z materiału kontrolnego, a następnie oceniono je. Część pętelkowa według niniejszego wynalazku, składała się z elastycznego materiału podłożowego, materiału pętelkowego i środka adhezyjnego. W próbce kontrolnej użyto tego samego materiału pętelkowego i adhezyjnego, jednak błonę polietylenową zastąpiono elastycznym materiałem podłożowym.

Jako materiał podłożowy zastosowano trójwymiarową nietkaną siatkę z polietylenu rozdmuchiwanego na gorąco o gramaturze 1,2 osy (40,8 g/m²) i przeciętnej średnicy włókna 10 mikronów, otrzymaną zgodnie z US opisem patentowym Nr 4 741 941, Englebert'a i in., który jest dołączony w całości do niniejszego tekstu jako referencja. Charakterystyka elastyczności i grubości objętościowej materiału podłożowego jest zdefiniowana za pomocą danych, dotyczących obciążenia ściskającego i po usunięciu obciążenia. Dane te przedstawiono poniżej. Jak wykazują dane poniżej, to elastyczność jest odpowiedzialna za podwyższoną wytrzymałość na odrywanie tego materiału w porównaniu z próbką kontrolną z materiału podłożowego nieelastycznego.

Materiał pętelkowy igłuje się do materiału podłożowego formując w ten sposób właściwą strukturę pętelkową. Materiał pętelkowy składa się z gręplowanej siatki o gramaturze 2,5 ose (85 g/m2) o włóknach ciętych poliestrowych 9 denier o długości 15,24 cm (6 cali). Pomarszczenie i wykończenie włókien było typowe jak dla włókna gręplowanego. Zwartość włókna była także typowa dla poliestru o 4 gramach/denier. Środkiem adhezyjnym był wrażliwy na ciśnienie środek adhezyjny.

176 063

Proces łączenia tych komponentów rozpoczyna się od gręplowania pociętych włókien pętelkowych na 2,5 uncji/yard kwadratowy (osy) (85 g/m^) z siatki gręplowanej z włókien MD/CD w stosunku 3-6:1. Niezwiązany materiał pętelkowy zgręplowanej siatki włókna nawija się następnie z 1,2 osy (40,8 g/m2) materiałem podłożowym rozdmuchiwanym na gorąco. Niezwiązany materiał pętelkowy z siatki z gręplowanego włókna i materiał rozdmuchiwany na gorąco, są następnie podawane do 60θ mm szerokości (w skali pilotowej) maszyny Di-Lour II z materiałem podłożowym ustawionym na przeciwko szczotki taśmowej.

Proces igłowania prowadzi się przy następujących parametrach:

Typ igły: Foster 35 gauge Star Blade Crown (0,003 cala głębokości kolca)

Gęstość igieł na płycie: 150 igieł/liniowy cal (2,54 cm)

Głębokość penetracji: 8 mm

Wysokość płyty rozdzierającej: 8 mm

Penetracja/cal kwadratowy (PPI): 800

Szybkość liniowa: 20 stóp na minutę (FPM)

Następnie, łączy się ze sobą adhezyjnie igłowane włókno/siatka rozdmuchiwana na gorąco. Środek adhezyjny dodaje się do niezwiązanego włókna siatki gręplowanej po stronie nie zawierającej pętelek materiału podłożowego i następnie próbkę kompozycji zaciska się na błonie polietylenowej o w przybliżeniu 2 mm grubości standardowej pieluszki, w taki sposób jak pokazano na fig. 5, używając środka adhezyjnego wrażliwego na ciśnienie. Parametry procesowe były jak poniżej:

Rodzaj kleju: Findley 2096

Gram/min przy 25,4 cm (10 calowej) szerokości nakładania: 175

Przerwa na zacisku: 0,00 cala (0 cm)

Rozmiar szczeliny: 0,005 cala (0,0127 cm)

Rozmiar podkładki: 0,010 cala (0,0254 cm)

Szybkość liniowa: 50 stóp/min (15,25 m/min)

Temperatura nakładania: 330°F (438,70°K)

Środek adhezyjny pełni w tej strukturze podwójną rolę. Po pierwsze środek adhezyjny działa tak, aby stabilizować włókna pętelkowe gdy stosuje się go od strony nie-pętelkowej materiału podłożowego, a także zapewnia środek do przylegania materiału do błony pokrywającej pieluszkę od zewnątrz. Stosowanym w tym wypadku środkiem adhezyjnym był Findley 2096, środek wrażliwy na ciśnienie z Findley Adhesives, Inc. of Wauatosa, Visconsin, który nakładano za pomocą szczelinowego aplikatora. Powierzchniowo dodawane środki adhezyjne muszą być dostatecznie mocne, aby przyczepić włókna pętelki do produktu, a w tym przypadku do błony polietylenowej pokrywającej z zewnątrz pieluszkę. Ilość stosowanego środka adhezyjnego wynosiła 19,2 mg/cal kwadratowy (2,98 mg/cm²).

Próbkę kontrolną o identycznych parametrach procesowych i składnikach, za wyjątkiem materiału podłożowego przygotowano również tak, aby służyła jako porównanie z materiałem według niniejszego wynalazku. Kontrolowanym materiałem podłożowym była wtłaczana błona polietylenowa o grubości 0,06 mm. Materiał podłożowy próbki kontrolnej nie miał charakterystyki elastyczności przy ściskaniu materiału podłożowego według niniejszego wynalazku. Podczas gdy procentowy odzysk grubości objętościowej był wyższy po ściśnięciu, to pomiędzy ściśniętą a nieściśniętą grubością było niewystarczające zróżnicowanie grubości objętościowej.

Zarówno materiał według niniejszego wynalazku jak i materiał kontrolny testowano stosując test T-peel 90°, który został opisany powyżej. Do każdego materiału stosowano serię 5 powtórzeń. Materiał według niniejszego wynalazku dla którego zastosowano elastyczny materiał podłożowy o 1,2 osy miał wytrzymałość na odrywanie 1020 g, podczas gdy kontrolny materiał podłożowy z błony polietylenowej miał wytrzymałość tylko 548 g, co wykazuje przewagę wytrzymałości materiału według niniejszego wynalazku.

Π6 063

Dodatkowo do testu odrywania pod kątem 90°, zastosowano testy na ścinanie statyczne dla materiału kontrolnego i materiału według niniejszego wynalazku. Obydwa materiały przeszły te testy pozytywnie.

Ważną cechą niniejszego wynalazku jest zdolność elastycznego materiału podłożowego 12 posiadania naturalnej grubości bez obciążenia, podatność na ściskanie do drugiej i mniejszej grubości po przyłożeniu obciążenia, a następnie sprężyste odprężenie po zdjęciu obciążenia do nieściśniętej trzeciej i końcowej grubości, która stanowi 60% lub więcej pierwotnej grubości. Stosując grubość objętościową jako miarę grubości elastycznego materiału podłożowego, przeprowadzono test elastyczności przy ściskaniu dla obydwu materiałów pętelkowych kontrolnego i według niniejszego wynalazku. Dla obydwu materiałów podłożowych oznaczano początkową grubość objętościową. Następnie, każdy materiał był oddzielnie umieszczany pod obciążeniem 1,5 funta/cal kwadratowy (10,35 kPa) przez 60 sekund, a następnie obciążenie usuwano. Mierzono grubość objętościową pod obciążeniem 1,5 funta/cal kwadratowy (10,35 kPa) jak i grubość objętościową po usunięciu obciążenia. Dane przedstawione są w Tabeli I, poniżej. Dane ze ściskania pod obciążeniem dla materiału kontrolnego uzyskano z ręcznych pomiarów, z wolnymi obciążnikami stosując Mitutoyo Digimatic Indicator Serial Nr 000269, podczas gdy dane dla elastycznego materiału podłożowego rozdmuchiwanego na gorąco pod obciążeniem, otrzymano z tester rozciągającego Instron### Model 6021.

Tabela I

	Kontrolny PE błona	Materiał podłożowy rozdmuchiwany na gorąco
Pierwotna grubość obj.	0,06 mm (A)	1,041 mm (A)
Grubość obj. przy 1,5 psi	0,05 mm (B)	0,279 mm (B)
Grubość obj. przy 0 psi (0 kPa)	0,06 mm (C)	0,762 mm (C)

Początkową nieściśniętą grubość obj. oznaczono A, podczas gdy grubość objętościową ściśniętą oznaczono B, a grubość objętościową po jednym cyklu ściskania oznaczono C. Zależność pomiędzy tymi trzema wartościami przedstawiono poniżej dwoma równaniami:

A - B > 0,3 A > 0,250 mm i C > 0,6 A

Aby materiał według mniejszego wynalazku był dobrym elastycznym materiałem podłożowym, różnica pomiędzy grubością objętościową pierwotną, a grubością objętościową po ściśnięciu, powinna być większa niż 30% pierwotnej grubości objętościowej, a ta wartość z kolei powinna być większa niż 0,250 mm. Po usunięciu siły nacisku, wielkość C powinna być większa niż 60% pierwotnej nieściśniętej grubości objętościowej lub grubości A.

Podstawiając wartości z Tabeli I do dwóch powyższych równań, można zauważyć, że ilość A minus B dla próbki kontrolnej była równa 0,01 mm, co stanowiło mniej niż 0,3 raza pierwotnej grubości (0,06 mm) i mniejsze od wartości 0,250 mm. W ten sposób, kontrolny materiał podłożowy nie spełniał pierwszej części wyżej podanej zależności, to znaczy nie był wystarczająco ściśliwy. Z powodu wyjątkowej gęstości błony polietylenowej, wartość C kontrolnego podłoża po usunięciu obciążenia była równa pierwotnej grubości objętościowej A i dlatego materiał spełniał drugą połowę zależności.

Przeprowadzając taką samą analizę materiału podłożowego rozdmuchiwanego na gorąco według niniejszego wynalazku, różnica pomiędzy pierwotną wartością A i wartością B, przy 1,5 psi (10,35 kPa) była równa 0,762 mm, co stanowiło więcej niż 0,3 razy A (0,312 mm) i większa niż 0,250 mm. W ten sposób materiał według niniejszego wynalazku spełnia pierwszą część zależności, to znaczy, że materiał może być ściskany i nie zapada się zbytnio. Materiał według niniejszego wynalazku spełnia również drugą część zależności w

176 063 ten sposób, że grubość objętościowa C po ściśnięciu była 0,762 mm, co stanowiło więcej niż 0,6 razy A (0,625 mm). Dowodzi to, że materiał według niniejszego wynalazku może być ściśnięty, a po usunięciu sił ściskających, materiał może odzyskać co najmniej 60% swojej poprzedniej grubości.

Rozważając całość danych, można zauważyć, że struktura pętelkowa według niniejszego wynalazku ma doskonałą wytrzymałość na odrywanie, w przybliżeniu dwukrotnie większą niż próbka kontrolna, dobre własności statycznego ścinania, a elastyczny materiał podłożowy jest taki, że po ściśnięciu odsłania więcej pętelek, a następnie odpręża się w wystarczającym stopniu, aby utrzymać dobre zamknięcie pomiędzy częścią haczykową i pętelkową sys1;emu mocującego typu haczyka i pętelki.

Opisując wynalazek szczegółowo, staje się jasne, że mogą być poczynione w ramach niniejszego wynalazku różne modyfikacje i zmiany nie wychodząc poza zakres i niżej następujących zastrzeżeń.

176 063 \ z i .Zi > z 1 z>

^FIG! Ζ?ΛΛΛ

-ti.......

176 063

FIG. I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół mocujący typu haczyka i pętelki, zwłaszcza do wyrobu absorbcyjnego higieny osobistej zawierający strukturę haczykową i strukturę pętelkową składającą się z materiału podłożowego posiadającego długość, szerokość i grubość oraz powierzchnię górną i dolną i przy powierzchni dolnej materiału podłożowego jest umieszczona warstwa włókien pętelkowych zawierająca liczne włókna pętelkowe wystające przez materiał podłożowy od dolnej powierzchni poprzez górną powierzchnię, tworząc liczne pętelki, które wystają z górnej powierzchni dla połączenia z haczykiem, znamienny tym, że materiał podłożowy (12) jest elastyczny tak, że posiada grubość nieściśniętą (26), przy której pętelki (24) mają pierwszą przeciętną wysokość mierzoną od powierzchni górnej (16) materiału podłożowego (12) oraz grubość ściśniętą (28), przy której pętelki (24) mają drugą przeciętną wysokość mierzoną od powierzchni górnej (16) materiału podłożowego (12), przy czym druga przeciętna wysokość jest większa niż pierwsza przeciętna wysokość.
2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał podłożowy (12) składa się z materiału piankowego.
3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał podłożowy (12) składa się z włóknistej siatki nietkanej.
4. Zespół według zastrz. 3, znamienny tym, że włóknista siatka nietkana ma gramaturę w zakresie od około 10 do około 100 gramów na metr kwadratowy.
5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa włókien pętelkowych (14) jest przymocowana do dolnej powierzchni (18) materiału podłożowego (12).
6. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że różnica grubości pomiędzy grubością nieściśniętą (26), a grubością ściśniętą (28) materiału podłożowego (12) jest większa niż 0,250 mm.