впитывающее изделие, содержащее контрафильный полимер

Формула изобретения

1. Впитывающее изделие, такое как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, содержащее в этом порядке:

проницаемый для жидкости покрывающий слой,

при желании по меньшей мере один дополнительный слой тканевого или пористого материала,

при желании впитывающий слой и

непроницаемый для жидкости покрывающий слой,

отличающееся тем, что по меньшей мере одна часть этого впитывающего изделия содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность после увлажнения.

2. Впитывающее изделие по п.1, в котором изменение гидрофильности к меньшей гидрофильности является обратимым.

3. Впитывающее изделие по п.1 или 2, в котором часть впитывающего изделия, содержащая полимер, становится гидрофобной после увлажнения.

4. Впитывающее изделие по п.1, в котором краевой угол смачивания неподвижной капли воды по отношению к полимеру изменяется по меньшей мере на 10° после увлажнения.

5. Впитывающее изделие по п.1, в котором краевой угол смачивания неподвижной капли воды по отношению к полимеру изменяется от 60-85° перед увлажнением до 95-120° после увлажнения.

6. Впитывающее изделие по п.1, в котором часть впитывающего изделия, содержащая полимер, выбрана из проницаемого для жидкости покрывающего слоя, по меньшей мере одного дополнительного слоя из тканевого или пористого материала или непроницаемого для жидкости покрывающего слоя.

7. Впитывающее изделие по п.6, в котором проницаемый для жидкости покрывающий слой, по меньшей мере один дополнительный слой или непроницаемый для жидкости покрывающий слой включают покрытие, содержащее полимер.

8. Впитывающее изделие по п.7, в котором шероховатость поверхности покрытия увеличена при помощи высокодисперсных частиц.

9. Впитывающее изделие по п.1, в котором полимер является блоксополимером, содержащим мягкие и твердые блоки.

10. Впитывающее изделие по п.9, в котором мягкий блок содержит основную цепь, по меньшей мере одну гидрофобную боковую цепь (а), имеющую по меньшей мере один атом водорода и по меньшей мере одну боковую цепь (b), имеющую функциональную группу, способную образовывать водородную связь по меньшей мере с одним атомом водорода гидрофобной боковой цепи (а).

11. Впитывающее изделие по п.10, в котором функциональная группа выбрана из кетонной, альдегидной, сложноэфирной, амидной и имидной групп.

12. Впитывающее изделие по п.10, в котором основная цепь относится к полиэфирному типу.

13. Впитывающее изделие по п.9, в котором жесткий участок относится к полиуретановому типу.

14. Проницаемый для жидкости покрывающий слой для впитывающего изделия, такого как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, в котором проницаемый для жидкости покрывающий слой содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность после увлажнения.

15. Тканевый или пористый материал для впитывающего изделия, такого как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, в котором тканевый или пористый материал содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность после увлажнения.

16. Непроницаемый для жидкости покрывающий слой для впитывающего изделия, такого как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, в котором непроницаемый для жидкости покрывающий слой содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность после увлажнения.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к впитывающему изделию, такому как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, содержащему по меньшей мере одну часть, измененную в ее характеристике гидрофильности/гидрофобности с помощью нового типа полимера. Эта измененная часть может представлять собой покрывающий слой (верхний слой или задний слой) или по меньшей мере один модифицированный соответствующим образом подстилающий тканевый или пористый слой («принимающий/распределяющий слой»).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Впитывающие изделия данного вида обычно включают в себя проницаемый для жидкости покрывающий слой (верхний слой), который прилегает к телу, непроницаемый для жидкости покрывающий слой (задний слой), который располагается на расстоянии от тела и прилегает к одежде, и впитывающий слой, помещенный между проницаемым для жидкости верхним слоем и непроницаемым для жидкости задним слоем. Однако также иногда в определенных впитывающих изделиях впитывающий слой может отсутствовать.

В качестве водопроницаемого прокрывающего слоя (верхние слои) принято использовать нетканые материалы и перфорированную пленку. Обычно их делают из заведомо гидрофобных синтетических полимерных материалов, таких как полиэтилен или полипропилен. Обычно, чтобы обеспечить этим материалам смачиваемость и чтобы усилить проницаемость для жидкости, их обрабатывают увлажняющими веществами (поверхностно-активными веществами).

Обработка увлажняющими веществами делает заведомо гидрофобный материал гидрофильным. В некоторых аспектах эта обработка не удовлетворяет требованиям. Во-первых, должно быть предусмотрено, что увлажняющее вещество прочно связывается с поверхностью верхнего слоя, поскольку в противном случае уже первые выделения жидкости организма (мочи) могут смыть увлажняющее вещество. Кроме того, связывание увлажняющих веществ с поверхностью верхнего слоя также делает поверхность верхнего слоя склонной к адсорбции влаги, которая может вызвать неприятное «ощущение сырости» у пользователя впитывающего изделия. Более того, было бы желательно предоставить материал верхнего слоя, который также обнаруживает некоторую барьерную функцию по отношению к повторному увлажнению от поглощающей сердцевины, если таковое имеет место или превышена его поглощающая способность. Впрочем, гидрофильные материалы верхнего слоя едва ли способны содействовать распределению жидкости после адсорбции.

Улучшенное распределение жидкости, сухость верхней поверхности и/или пониженное повторное увлажнение могут быть достигнуты посредством вкладывания распределяющих жидкость слоев, также частично называемых «принимающие/распределяющие слои», между верхним слоем и внутренним поглощающим слоем, при желании в сочетании со средствами для увеличения адсорбционной способности внутреннего поглощающего слоя, например применением суперадсорбирующих полимеров (SAP). Это сообщается, например, в US 5558655, EP 0640330 A1, EP 0631768 A1, WO 95/01147 или WO 00/35502. Тем не менее, даже при использовании высокоэффективных принимающих/распределяющих жидкость слоев не преодолеваются вышеупомянутые недостатки. Также из EP 1003454 A1 от лица настоящего заявителя известно, что чтобы достичь сухости верхней поверхности, используются проницаемые для жидкости покрывающие слои, содержащие в себе один слой из гидрофильного и один слой из гидрофобного материала. Первый слой материала подвергают плазменной обработке или обработке коронным разрядом, он обладает гидрофильной поверхностью и располагается на расстоянии от пользователя. Второй слой материала делают из заведомо гидрофобного материала, находящегося в контакте с кожей пользователя, а значит, что эта поверхность остается сухой даже после смачивания. В этом варианте осуществления EP 1003454 A1 первый слой материала, который представляет собой внутреннюю волокнистую структуру, выполняет функцию дренажного материала, который обладает способностью оттягивать жидкость от верхнего (второго) слоя, ближайшего к пользователю.

В связи с вышеизложенным существует одна техническая задача согласно настоящему изобретению - предоставить впитывающее изделие с улучшенной сухостью поверхности.

Существует еще одна дополнительная техническая задача согласно настоящему изобретению - предоставить впитывающее изделие, проявляющее оптимальные гидрофильные/гидрофобные свойства, для достижения хорошего распределения жидкости после увлажнения.

Существует еще одна дополнительная техническая задача согласно настоящему изобретению - предоставить впитывающее изделие, проявляющее барьерную функцию по отношению к повторному увлажнению от основной части адсорбента.

Существует еще одна дополнительная техническая задача согласно настоящему изобретению - решить вышеуказанные задачи с минимально возможным количеством слоев материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к впитывающему изделию, такому как подгузник, подгузник-трусы, гигиеническая прокладка, гигиеническая салфетка, приспособление при недержании или тому подобное, включающему в себя в этом порядке:

проницаемый для жидкости покрывающий слой,

при желании по меньшей мере один дополнительный слой тканевого или пористого материала,

при желании впитывающий слой и

непроницаемый для жидкости покрывающий слой, характеризующемуся тем, что по меньшей мере одна часть впитывающего изделия содержит полимер (в дальнейшем называемый также «контрафильный» полимер), который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность, предпочтительно - гидрофобность, после увлажнения. «Одна часть впитывающей прокладки содержит полимер» означает, что эта часть изготовлена при использовании контрафильного полимера, или что эту часть обработали (например, покрыли) контрафильным полимером, который к тому же предпочтительно присутствует как полимерный слой на этой части впитывающего изделия.

Часть, включающая в свой состав контрафильный полимер, предпочтительно представляет собой проницаемый для жидкости покрывающий слой (верхний слой), при желании по меньшей мере один дополнительный слой тканевого или пористого материала или непроницаемый для жидкости покрывающий слой (задний слой).

Также данное изобретение распространяется на соответствующий верхний слой, задний слой, тканевый или пористый материал, включающие в свой состав полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность после увлажнения.

Применение контрафильного полимера в производстве частей подгузника, таких как верхние слои или подстилающий, по меньшей мере один, дополнительный слой, приводит к заметным преимуществам в рабочих параметрах впитывающих изделий. Увлажнение поступающими жидкостями организма усиливается гидрофильной природой контрафильных полимеров в сухом состоянии. В то же самое время поступающая жидкость организма легче отводится вследствие изменения к менее гидрофильным (более гидрофобным) свойствам после увлажнения.

Покрытие контрафильным полимером по меньшей мере одной стороны заднего слоя (предпочтительно стороны, обращенной к пользователю) позволяет использовать очень мягкие воздухопроницаемые материалы. Причина состоит в том, что материал является гидрофильным, когда сухой, и таким образом легко позволяет проходить парам воды. После воздействия жидкой воды контрафильный полимер станет гидрофобным и предотвратит прохождение капель воды.

Более того, сниженная гидрофильность (повышенная гидрофобность) верхнего слоя или следующего слоя (слоев) после увлажнения способствует высыханию контрафильной поверхности, таким образом предотвращая неприятное ощущение сырости от некоторых гидрофильных материалов. Помимо всего прочего, изменение к менее гидрофильным (более гидрофобным) свойствам создаст барьерное действие по отношению к жидкости, просачивающейся из впитывающего слоя (повторное увлажнение), таким образом увеличивая сухость поверхности верхнего слоя, находящегося в соприкосновении с кожей пользователя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Под «гидрофобным» в данной области обычно понимается материал или часть молекулы, созданной из особого материала, которые при увлажнении водой гладкой ровной поверхности, состоящей исключительно из этого материала, приводят к краевому углу смачивания неподвижной капли более чем 90°. С другой стороны, гладкая ровная поверхность (в тех случаях, когда не наблюдается эффектов, связанных с шероховатой поверхностью), которая приводит к краевым углам смачивания неподвижной капли воды менее чем 90°, или в случае если капля воды растекается спонтанно по поверхности, обычно считается «гидрофильной». Это также является предпочтительной интерпретацией для применения в настоящем изобретении. Краевой угол смачивания может быть определен в соответствии с методом TAPPI T558PM-95 (1995), рассматривая нижеследующее:

1. Тестируемые материалы должны быть акклиматизированы при 23°C, 50% относительной влажности в течение подходящего периода времени (по меньшей мере 4 часа) перед измерением. Измерение должно осуществляться в помещении с контролируемой атмосферой (23°C, относительная влажность 50%).

2. Тестируемые материалы должны быть представлены в виде одного слоя материала, который может использоваться со стандартным штативом для проб, при использовании двусторонней липкой ленты, как, например, рекомендовано производителем.

3. Подходящими параметрами для измерения являются:

a) жидкая вода реагентного качества,

b) объем капли 5 л,

c) количество измеряемых капель для усреднения результатов: 25,

d) в гипотетическом случае, где ни T558PM-95, ни настоящие комментарии не рассматривают специфические условия измерения, могут быть использованы значения по умолчанию, которые рекомендованы производителем контрольно-измерительного оборудования. Названия компаний-поставщиков пригодного контрольно-измерительного оборудования могут быть найдены в обязательном наборе методов испытания TAPPI или могут быть доступны в центре информационных ресурсов TAPPI. Предпочтительные приборы выпускаются Fibro System AB, Stockholm и продаются под торговой маркой FibroDat^® , как, например, прибор для определения краевого угла смачивания FibroDat 1100.

4. Для тех материалов (например, гидрофильных, адсорбирующих материалов), у которых краевой угол смачивания изменяется в зависимости от времени, измерение осуществляют 0,05 с после нанесения капли.

5. Для крайне гидрофобных поверхностей измерение краевого угла смачивания может потерпеть неудачу в результате образования капли и скатывания с тестовой поверхности. Эти поверхности считаются супергидрофобными.

Под «впитывающей прокладкой» понимают изделия, способные впитывать жидкости организма, такие как моча, водянистый кал, женские выделения или менструальные выделения. Эти впитывающие изделия охватывают, но не ограничиваются этим, подгузники, подгузники-трусы, гигиенические прокладки, гигиенические салфетки или приспособления при недержании (как, например, используемые для взрослых).

Такие впитывающие изделия имеют проницаемый для жидкости покрывающий слой (верхний слой), который во время использования прилегает к телу. Кроме того, они содержат непроницаемый для жидкости покрывающий слой (задний слой), например пленку из пластика, покрытый пластиком нетканый или гидрофобный нетканый и предпочтительно впитывающий слой, заключенный между проницаемым для жидкости верхним слоем и непроницаемым для жидкости задним слоем. В некоторых адсорбирующих продуктах без впитывающего слоя, таких как определенные гигиенические прокладки, продаваемые настоящим заявителем под различными товарными знаками вместе с названием изделия «Freshness everyday», впитывающая способность верхнего слоя и заднего слоя является достаточной для поглощения небольших количеств женских выделений.

При желании по меньшей мере один дополнительный слой тканевого или пористого материала располагается между впитывающим слоем и верхним слоем. По меньшей мере один дополнительный слой может, например,

быть присоединенным к верхнему слою для образования многослойного верхнего слоя,

способствовать удалению жидкостей организма, проходящих через верхний слой, и/или способствовать распределению поступающих жидкостей организма поверх всей поверхности впитывающего слоя, как и в так называемых «принимающих/распределяющих слоях», или

принадлежать покрытию сердцевины для впитывающего слоя.

В частности может существовать по меньшей мере один слой тканевого или пористого материала, который является эффективным при быстром проведении поступающей жидкости от верхнего слоя и при распределении жидкости в перпендикулярном направлении к поверхности верхнего слоя, чтобы создать оптимальное использование доступной поверхности основной адсорбирующей части.

Согласно одному варианту осуществления заявленного впитывающего изделия проницаемый для жидкости покрывающий слой (верхний слой) содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность, предпочтительно гидрофобность, после увлажнения («контрафильный» полимер).

Пригодный верхний слой может быть произведен из широкого спектра материалов, таких как тканые и нетканые материалы (например, нетканый холст из волокон), полимерные материалы, такие как пленки из пластика с отверстиями, например формованные термопленки из пластика с отверстиями и гидроформованные термопленки из пластика; поропласты; сетчатые пеноматериалы; сетчатые термопленки из пластика; и термопластические холсты. Подходящие тканые и нетканые материалы могут состоять из натуральных волокон или из комбинации натуральных и синтетических волокон. Примеры подходящих синтетических волокон, которые могут содержать в себе весь верхний слой или его часть, включают, но не ограничиваются этим, полиамид (например, нейлон), акриловый полимер (например, полиакрилонитрил), ароматический полиамид (например, арамид), полиолефин (например, полиэтилен и полипропилен), полиэфир, блоксополимеры бутадиена и стирола, природный каучук, латекс, спандекс (полиуретан) и их комбинации. Синтетические волокна, которые содержат более чем один тип повторяющихся единиц, могут происходить из сочетания повторяющихся единиц на молекулярном уровне в пределах каждой макромолекулярной нити (сополимера), между макромолекулярными нитями (гомополимерные смеси) или их сочетанием (сополимерные смеси); или они могут происходить из сочетания повторяющихся единиц на более крупном уровне с разными наноскопическими, микроскопическими или макроскопическими фазами (например, многокомпонентные волокна). Каждый компонент многокомпонентного волокна может содержать в себе гомополимер, сополимер или их смеси. Бикомпонентные волокна представляют собой распространенные варианты многокомпонентных волокон. Два или более типов повторяющихся единиц в сополимере могут располагаться нерегулярно или чередующимися группами каждого типа. Группы разных типов повторяющихся единиц могут соединяться одна с другой на их соответствующих концах (блоксополимеры) или между соответствующим концом по меньшей мере одной группы (графтсополимеры).

Нетканые материалы могут образовываться при прямой экструзии, во время которой волокна и нетканые материалы формируются примерно в один и тот же момент времени, или при помощи предварительно подготовленных волокон, которые могут быть помещены в нетканые материалы в отдельный последующий момент времени. Иллюстративные технологические стадии прямой экструзии включают в себя, но не ограничиваются этим: скрепление прядением, вспучивание, прядение из раствора, электропрядение и их сочетания, обычно формирующие слои. Иллюстративные процессы «укладывания» включают в себя мокрое укладывание и сухое укладывание. Иллюстративные стадии сухого укладывания охватывают, но не ограничиваются этим, аэродинамическое укладывание, ворсование и их сочетания, обычно формирующие слои. Сочетания вышеупомянутых стадий дают нетканые материалы, обычно называемые гибридами или композитами.

Обычно волокна в нетканом материале соединяют с одним или более прилегающими волокнами при некоторых перекрывающихся соединениях. Это охватывает соединение волокон в пределах каждого слоя и соединение волокон между слоями, если существует более чем один слой. Волокна могут соединяться посредством механического сплетения, посредством химической связи или посредством их комбинации. Более подробное описание подходящих материалов верхнего слоя, которые могут быть применимы к настоящему изобретению и включены в виде ссылок, обнаружены в US 2004/0158214 A1, в частности в отрывке от параграфа [0043] до [0051].

В соответствии с данным изобретением предпочтительно применять пленки из пластика с отверстиями (например, термопленки из пластика) или нетканые материалы, образуемые синтетическими волокнами, например те, что получены из гомо- или сополимеров полиэтилена, или полипропилена, и полимерные композиции, полученные из них.

Согласно второму варианту осуществления заявленной впитывающей прокладки по меньшей мере один дополнительный слой, предусмотренный между верхним слоем и впитывающим слоем, содержит в себе контрафильный полимер.

По меньшей мере один дополнительный слой, находящийся между впитывающим слоем и верхним слоем, если таковой присутствует, может быть выбран из гидрофобных и гидрофильных тканевого и пористого материала. Под «тканевым материалом» понимают сцепленные плоские структуры на основе волокна бумажной ткани, тканого или нетканого типа. Нетканые материалы могут обладать теми же характеристиками, что описаны выше для верхних слоев.

Определенно, по меньшей мере один дополнительный слой может способствовать распределению жидкости, например, в виде по меньшей мере одного поглощающего/распределяющего слоя. О таких структурах сообщается, например, в US 5558655, EP 0640330 A1, EP 0631768 A1, WO 95/01147 или WO 00/35502.

«Пористые материалы» также хорошо известны в данной области и описываются, например, в EP 0878481 A1 или EP 1217978 A1 от лица настоящего заявителя.

Необязательный впитывающий слой может заключать в себе любой впитывающий материал, который, как правило, сжимаем, податлив, не раздражает кожу пользователя и способен впитывать и удерживать жидкости, такие как моча и прочие экссудаты организма. Впитывающий слой может быть частично или полностью окружен изолирующим слоем. Также в некоторых конкретных средствах он может быть полностью исключен.

Впитывающий слой может содержать в себе широкий спектр впитывающих жидкость материалов, обычно используемых в одноразовых подгузниках и прочих впитывающих изделиях, как, например, измельченная древесная целлюлоза, которая, как правило, называется воздушный войлок или пух. Примеры прочих подходящих адсорбирующих материалов охватывают крепированную целлюлозную вату; вспученные полимеры, включая коформу; химически усиленные, модифицированные или перекрестно сшитые целлюлозные волокна; ткани, включая тканевые упаковки и слоистый пластик, усиленный бумагой, впитывающие пеноматериалы, впитывающие губки, суперадсорбирующие полимеры (такие как суперадсорбирующие волокна), впитывающие гелеобразующие материалы или любые другие известные адсорбирующие материалы или комбинации материалов. Примеры некоторых комбинаций пригодных адсорбирующих материалов это: пух с впитывающими гелеобразующими материалами и/или суперадсорбирующими полимерами и впитывающие гелеобразующие материалы и суперадсорбирующие волокна и т.д.

Задний слой не позволяет экссудатам, адсорбированным впитывающим слоем и содержащимся в изделии, загрязнять другие наружные вещи, которые могут соприкасаться с впитывающим изделием, такие как постельное белье и нижнее белье. В предпочтительных вариантах осуществления задний слой является в значительной степени непроницаемым для жидкостей (например, для мочи) и заключает в себе слоистый материал из нетканой и тонкой пленки из пластика, такой как термопленка из пластика, имеющая толщину приблизительно от 0,012 мм приблизительно до 0,051 мм. Подходящие пленки для заднего слоя охватывают пленки, выпускаемые Tredegar Industries Inc. of Terre Haute, Ind. и продаваемые под торговыми названиями X15306, X10962 и X10964. Прочие пригодные материалы для заднего слоя могут охватывать воздухопроницаемые материалы, которые позволяют парам выйти из впитывающей прокладки, тогда как все еще не позволяют экссудатам проходить через задний слой. Иллюстративные воздухопроницаемые материалы могут охватывать материалы, такие как тканые холсты, нетканые холсты, композитные материалы, такие как покрытые пленкой нетканые холсты, и микропористые пленки.

Любая из вышеописанных частей впитывающего изделия, такая как верхний слой и/или по меньшей мере один дополнительный слой, и/или задний слой, содержит полимер, который является гидрофильным, когда сухой, но проявляет пониженную гидрофильность, предпочтительно гидрофобность, после увлажнения. В связи с этим «содержащий» означает, что соответствующая часть впитывающего изделия может производиться при использовании этого полимера или нести покрытие из него. Это покрытие может покрывать всю поверхность части изделия или только ее сегмент. Как правило, предпочтительно покрыть ту поверхность верхнего слоя или «по меньшей мере один дополнительный слой», которые обращены к коже пользователя. Технические приемы, известные в данной области, могут использоваться для нанесения покрытия на часть изделия. Это охватывает нанесение органического раствора полимера посредством распыления, грунтования или нанесение покрытия валиком, или посредством погружения верхнего слоя/прослойки в органический раствор с последующим выпариванием растворителя. Подходящие растворители для приготовления органического раствора совместимы с субстратом (верхним слоем/прослойкой/задним слоем), который следует покрыть, и могут быть выбраны из полярных протонных и апротонных растворителей. Они предпочтительно имеют точку кипения менее чем 120°C при нормальном давлении, чтобы сделать возможным простое удаление из раствора. Подходящие растворители могут быть выбраны из моноспиртов, многоатомных спиртов, таких как этиленгликоль или пропиленгликоль, целлозольва, простых эфиров, таких как THF, кетонов, таких как ацетон или гексафтороацетон, органических амидов, таких как DMF или диметилацетамид, и органических сульфоксидов, таких как DMSO; THF является предпочтительным.

Часть впитывающей прокладки, которую покрывают контрафильным полимером, также может подвергаться воздействию плазмы или обработке коронным разрядом, что известно в данной области. Такая обработка может улучшать адгезию контрафильного полимера в его исходном гидрофильном состоянии к гидрофобным материалам, которые используются для верхних слоев, задних слоев или по меньшей мере для одного дополнительного слоя.

Полимеры, демонстрирующие требуемое переключение гидрофильности/гидрофобности после увлажнения, известны в данной области, в частности из US 2005/0084683 A1 и U. Makal and K.J. Wynne «Water induced hydrophobic surface», Langmuir 2005, 21, 3742-3745. Из-за их необычного ответа на увлажнение большая часть материалов становится более гидрофильной после увлажнения - они называются «контрафильными» полимерами. Они предпочтительно демонстрируют вполне обратимое изменение от гидрофильных к менее гидрофильным свойствам, в частности к гидрофобным свойствам. То есть после высыхания поверхность снова обнаруживает исходные характеристики краевого угла смачивания гидрофильного покрытия. Предпочтительно угол смачивания неподвижной капли воды по отношению к гладкой поверхности материала, составляющего верхний слой/прослойку/задний слой, изменяется по меньшей мере на 5°, более предпочтительно по меньшей мере на 10°, даже более предпочтительно по меньшей мере на 15°, в частности по меньшей мере на 20° после увлажнения. Краевой угол смачивания неподвижной капли измеряют, как указано выше.

В соответствии с одним вариантом осуществления согласно настоящему изобретению краевой угол смачивания неподвижной капли составляет от 60° до менее чем 90°, в частности от 75° до 85° перед увлажнением и более чем 90° и вплоть до 120°, в частности от 100° до 110° после увлажнения.

В соответствии с одним следующим вариантом осуществления согласно настоящему изобретению применяются тонкодисперсные частицы для увеличения гидрофобности покрытия из контрафильного полимера вследствие возросшей шероховатости поверхности. Посредством этого могут достигаться значения, соответствующие краевым углам смачивания более чем 120°, в частности более чем 135°, или даже более чем 150° (супергидрофобность). Одновременно возможно увеличить гидрофильность до значений меньше 60°, в частности меньше 45° или даже меньше 30° (супергидрофильность). Из T. Sun et al. «Reversible switching between superhydrophilicity and superhydrophobicity», Angewandte Chemie Int. 2004, 43, 357-360 известно, что возрастание шероховатости поверхности приводит к желаемому переключению между супергидрофильностью и супергидрофобностью.

В одном варианте достижения желаемой шероховатости поверхности предусмотрено включение высокодисперсных частиц в раствор для покрытия из контрафильного полимера.

Второй и предпочтительный вариант требует сначала нанесения дисперсии любого пригодного полимера и высокодисперсных частиц для формирования подстилающего слоя, обладающего шероховатостью поверхности, с последующим выпариванием растворителя. Затем раствор или дисперсия контрафильного полимера наносится тонким слоем, который может быть даже мономолекулярным, после чего растворитель (например, тот же, что указан ранее) снова выпаривают.

Независимо от способа нанесения высокодисперсные частицы вводят в раствор для покрытия в количествах, зависящих от (контрафильного) полимера, что увеличивает шероховатость поверхности итогового покрытия. Подходящие количества могут быть легко определены квалифицированным человеком.

Вводимые частицы предпочтительно являются сферическими и могут, например, иметь диаметры в диапазоне от 100 нм до 1000 м (например, от 500 нм до 500 м, от 800 нм до 100 м, от 1 м до 50 м или от 2 м до 10 м). Из статьи T. Sun ясно, что интервалы между калибрами порядка 6 м очень подходят для достижения переключения между супергидрофильностью и супергидрофобностью. Раствор для покрытия может содержать количества раствора частиц, которые приводят к полному охвату поверхности и, таким образом, к контакту между отдельными частицами. Может быть легко проверено посредством измерений краевого угла смачивания наблюдается или нет переключение между супергидрофильностью и супергидрофобностью для данного типа и количества частиц.

Частицы, вводимые в покрытие, могут быть выбраны из полимерных частиц, которые предпочтительно являются инертными по отношению к раствору для покрытия и/или неорганических частиц, таких как частицы металла или оксида, которые при желании могут быть поверхностно-модифицированными (например, чтобы получить гидрофобные покрытия), чтобы увеличить их совместимость в случае необходимости. Наночастицы окиси алюминия, окиси железа или двуокиси циркония доступны, например, в Nanotechnologies, Inc., USA. Гидрофильные и гидрофобные кремниевые наночастицы доступны под торговой маркой Aerosil^®. Существует бесчисленное множество примеров коммерчески доступных полимерных наночастиц, один представляет собой акриловые наночастицы (например, с размером от 50 до 150 нм), которые выпускаются ElizaNor Polymer LLC, USA. Более того, могут применяться несферические наночастицы, такие как глинистые минералы.

Использование контрафильного полимера при производстве верхних слоев или по меньшей мере одного подстилающего дополнительного слоя приводит к значительным преимуществам в параметрах впитывающих изделий. Увлажнение поступающими жидкостями организма усиливается гидрофильной природой контрафильных полимеров в сухом состоянии. Одновременно поступающая жидкость организма легче дренирует в результате изменения на менее гидрофильные свойства после увлажнения. Это поведение соответствует тому факту, что интенсивное уменьшение краевых углов смачивания, т.е. гидрофобный характер, усиливает удаление капелек жидкости с поверхности. Более того, повышенная гидрофобность верхнего слоя или дополнительного слоя (слоев) после увлажнения способствует высыханию контрафильной поверхности, таким образом препятствуя неприятному ощущению сырости от некоторых гидрофильных материалов. Кроме того, изменение на менее гидрофильные свойства создаст барьерное действие по отношению к жидкости, просачивающейся из внутреннего поглощающего слоя (повторное увлажнение), таким образом увеличивая сухость поверхности верхнего слоя, находящегося в соприкосновении с кожей пользователя.

Покрытие контрафильным полимером по меньшей мере одной стороны заднего слоя (предпочтительно стороны, обращенной к пользователю) позволяет использовать очень мягкие воздухопроницаемые материалы. Это возможно, поскольку материал является гидрофильным, когда сухой, и таким образом легко позволит пройти парам воды. После воздействия жидкой воды контрафильный полимер станет гидрофобным и предотвратит прохождение капель воды.

Раствор для покрытия не требует содержания контрафильного полимера в качестве единственного полимерного компонента. Поскольку в соответствии с US 2005/0084683 Al контрафильные полимеры демонстрируют тенденцию обогащаться в области поверхности, контрафильный полимер также может использоваться в качестве минорного полимерного компонента по весу, например, в количестве менее чем 10 или менее чем 5% по весу, например, от 0,1 до 3% по весу, в зависимости от всех полимерных материалов в растворе для покрытия. Контрафильная динамика предпочтительно обуславливается несколькими типами боковых цепей, что подробно объясняется ниже. Следовательно контрафильные полимеры не ограничиваются специфически в отношении структуры их основной цепи и могут использоваться, например, полиуретаны, полимеры сложных эфиров, полимеры простых эфиров, полиамиды, полиимиды, в частности полиуретаны. При использовании контрафильного полимера в смеси с неконтрафильным полимером предпочтительно, чтобы оба демонстрировали одинаковую структуру основной цепи.

Предпочтительно, чтобы используемый полимер заключал в себе жесткие и мягкие участки. Мягкий участок предпочтительно имеет температуру стеклования менее чем 0°C, которая измерена посредством DSC при условиях, данных в US 2005/084683 Al. Предпочтительные температуры стеклования мягкого участка колеблются от -5° до - 60°C. Температура стеклования Tg жесткого участка (измеренная при тех же условия) составляет предпочтительно более чем 20°C, в частности от 30° до 95°C.

Соотношение жестких/мягких участков предпочтительно составляет от 25 до 60% по весу/от 75 до 40% по весу, более предпочтительно от 35 до 45% по весу/от 65 до 55% по весу.

В случае с полиуретанами жесткий блок предпочтительно готовят из диизоцианатов и двухатомных спиртов и/или диаминов, например изофорондиизоцианата (IPDI) и 1, 4-бутандиола (BD).

Мягкий блок предпочтительно включает в себя

a) по меньшей мере одну гидрофобную боковую цепь, имеющую по меньшей мере один атом водорода и

b) по меньшей мере одну боковую цепь, имеющую функциональную группу, способную образовывать водородную связь по меньшей мере с одним атомом водорода гидрофобной боковой цепи.

Произвольное, в частности по меньшей мере частично перемежающееся, расположение боковых цепей (a) и (b) представляется предпочтительным.

Гидрофобная боковая цепь (a) предпочтительно выбрана из замещенных, при желании, углеводородных групп (включая изомерные углеводородные группы), имеющих предпочтительно от 1 до 22 атомов углерода, например от 3 до 18 атомов углерода или от 5 до 14 атомов углерода, силоксановых групп, таких как триметилсилильная, имеющая предпочтительно не более чем 10 атомов кремния.

Замещенные углеводородные группы предпочтительно содержат в себе донора водородной связи. Доноры водородной связи представляют собой участки, которые содержат по меньшей мере один атом водорода, который может участвовать в образовании водородной связи, и более электроотрицательный атом, связанный с атомом водорода. Примеры этих участков охватывают, но не ограничиваются этим, O-H, N-H, P-H и S-H. Эти участки могут присутствовать в любой функциональной группе. Количество (предпочтительно только один), положение и тип этих участков предпочтительно выбирают на основании способности образовывать водородные связи и на основании гидрофобного характера боковой цепи (a), которых следует достичь. Участок C-H также может быть донором водородной связи, если атом углерода связывается с другими атомами посредством тройной связи, если атом углерода связывается с О посредством двойной связи, или если атом углерода связывается по меньшей мере с двумя атомами, выбранными из O, F, Cl и Br.

Примеры подходящих замещенных углеводородных цепей - это семифторированные углеводородные группы, такие как -(CH₂)_n(CF₂)_mF или -(CH₂)_n(CF₂)_mH, в которых каждая единица CH₂ также может быть замещена (CHF) и n составляет обычно от 1 до 10, а m обычно составляет от 1 до 12, предпочтительное общее содержание углерода - от 1 до 10, в частности - от 2 до 7.

Функциональная группа боковой цепи (b) способна образовывать водородную связь по меньшей мере с одной гидрофобной боковой цепью (a). Предпочтительно она представляет собой акцептор водородной связи, который является участком, который содержит в себе более электроотрицательный атом, чем водород, который также может содержать неподеленную пару электронов. Примеры таких атомов охватывают, но не ограничиваются этим, N, О, F, Cl, Br, I, S и P. Примеры этих функциональных групп охватывают кетон, альдегид, сложный эфир, амид или имид. Эти функциональные группы также могут существовать в циклической форме, например, в кольцевых системах, имеющих от 4 до 7 атомов кольца, как в гидантоинах, например 5,5- диметилгидантоин.

Без обращения к теории предполагается, что контрафильная динамика может наиболее просто достигаться полимерами, имеющими боковые цепи (a) и (b), на основании механизма, описанного в рекомендации Makal. В сухом состоянии меж- или внутримолекулярное водородное связывание между боковой цепью (a) и (b) дезорганизует обычное поверхностное скопление гидрофобной боковой цепи (a), в частности семифторированной боковой цепи (a). После гидратации поверхности функциональная группа, предпочтительно амидная группа, предпочитает водородную связь с водой, нежели с атомом водорода гидрофобной боковой цепи (a). При внесении воды гидрофобная боковая цепь (a) «высвобождается» и поверхность становится гидрофобной. Если поверхность обезвоживается, она снова возвращается к ее исходному гидрофильному состоянию.

Главная цепь мягкого участка предпочтительно представляет собой полимер простого эфира, который может быть связан посредством соответствующих фрагментов (например, уретановых фрагментов) с жестким участком. Предпочтительный полиэфирный мягкий участок представляет собой полиалкиленокси-тип, где единственная алкиленокси-единица имеет предпочтительно от 2 до 20, более предпочтительно от 3 до 7, в частности от 4 до 6 атомов углерода, как в 2,2-диметил-замещенном 1,3-пропиленоксиде.

Такие мягкие участки полимера простого эфира получают, например, посредством полимеризации соответствующих эпоксисоединений или посредством полимеризации с раскрытием кольца циклических предшественников, таких как окситаны для единиц 1,3-пропиленокси.

Чтобы сделать возможной функционализацию, т.е. присоединение боковых цепей (a) и (b), по меньшей мере часть мягких участков предшественников (мономеров) предпочтительно несет по меньшей мере одну уходящую группу (X), такую как галоген (Cl, Br), как, например, в 3-бромометил-3-метилокситан.

Чтобы достичь предпочтительного случайного расположения боковых цепей (a) и (b), мягкий участок готовят из смесей алкиленокси-предшественников (мономеров), таких как окситаны, где один предшественник все еще несет уходящую группу X, тогда как другой предшественник получают посредством замещения X на боковую цепь (a) или (b). Затем получающиеся промежуточные соединения, несущие боковую цепь (a), подвергают воздействию предшественника боковой цепи для (b) и наоборот, как описано в US 2005/0084683 A1 и в рекомендации Makal. Предшественники боковой цепи предпочтительно несут апротонную и нуклеофильную функциональную группу, такую как О-H или N-H, способную замещать уходящую группу X. В ином случае также возможно полимеризовать алкиленокси-предшественник, с последующим взаимодействием со смесью предшественников боковой цепи (a) и (b).

Один вариант осуществления для контрафильного полимера имеет характерную формулу (3), показанную в нижеследующей схеме реакции, и его получают посредством взаимодействия мягкого участка (1) с жестким участком, получаемым при взаимодействии изофорондиизоцианата (IPDI) и 1,4-бутандиола (BD). После приготовления промежуточного соединения (2) замещение реакционной Br-группы в -CH₂ Br на 5,5- диметилгидантоин (Hy) дает полиуретан (3). Вследствие неполной реакции все еще могут присутствовать незначительные количества непрореагировавшей Br-содержащей боковой цепи. Конкретно композиция полиуретана (3) может быть описана как IPDI-BD-(40)/P (5FОx/HyОx/BrOx = 2,0: 0,7: 0,3) (5000) с жестким блоком IPDI-BD, за которым в скобках следует % по весу; соотношения участков мягкого блока p = 2, y = 0,7 и оставшийся -CH₂Br = 0,3, HyOx, гидантоинзамещенный повтор; и Mn, идущий в скобках.

Как правило, молекулярная масса контрафильного полимера предпочтительно составляет по меньшей мере 20000, предпочтительно от 30000 до 100000, и молекулярная масса мягкого участка предпочтительно находится в диапазоне от 1000 до 10000, предпочтительно от 2000 до 7000, обе измеренные в соответствии с US 2005/0084682 A1.

Настоящее изобретение также затрагивает проницаемый для жидкости покрывающий слой (верхний слой), тканевый или пористый материал, или задний слой, содержащие в себе вышеупомянутый контрафильный полимер.