專利名稱：吸收制品用高效激增液體緩沖控制材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收制品，特別是用于諸如用即棄尿布、失禁護(hù)墊、幼兒護(hù)理訓(xùn)練褲或衛(wèi)生巾之類個(gè)人護(hù)理制品的吸收結(jié)構(gòu)體。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種吸收制品，其具有設(shè)計(jì)有以下功能的部分迅速吸收反復(fù)出現(xiàn)的液體激增，暫時(shí)控制液體并隨后釋放給制品的其余部分。
背景技術(shù)：
個(gè)人護(hù)理制品是一類吸收制品，包括尿布、訓(xùn)練褲、婦女衛(wèi)生用品如衛(wèi)生巾，以及失禁用具等。這類制品旨在用來(lái)吸收和保持身體排出物，一般為一次性使用或用即棄，即，在使用了一段較短的時(shí)間之后--通常為數(shù)小時(shí)--便丟掉，并不準(zhǔn)備洗滌和再用。此類制品通常緊挨或靠近穿戴者的身體放置，以吸收并保持從身體排出的各種流出物。所有此類典型制品都包括可透液的體側(cè)襯里或面料、不透液的外包覆層或背面層以及布置在體側(cè)襯里與外包覆層之間的吸收結(jié)構(gòu)。吸收結(jié)構(gòu)可包括緊鄰體側(cè)襯里并與之處于液體聯(lián)通接觸的激增液體緩沖控制層(surge layer)以及吸收芯，后者通常由纖維素漿粕短絨纖維與吸收性凝膠顆粒的共混物或混合物構(gòu)成，它緊挨在激增液體緩沖控制層并與之處于液體聯(lián)通接觸。
希望個(gè)人護(hù)理吸收制品表現(xiàn)出低的從制品的泄漏，使穿戴者有干爽感覺。據(jù)發(fā)現(xiàn)，排尿可以高達(dá)15～20毫升每秒的速率和以高達(dá)280厘米每秒的速度發(fā)生，而且，吸收服，如尿布，可能因出現(xiàn)從腿部或前后腰區(qū)域的泄漏而失去作用。吸收制品若不能迅速吸入液體還可造成這樣的情況在吸收結(jié)構(gòu)尚未來(lái)得及將液體吸入之前體側(cè)襯里面向身體的表面上積聚了過(guò)多的液體。此種積聚的液體會(huì)弄濕穿戴者的皮膚，還會(huì)順著吸收制品的腿口和腰口泄漏，從而導(dǎo)致不適、潛在的皮膚健康問(wèn)題和弄臟穿戴者的外衣或被褥。
泄漏和積液可由各種各樣在制品設(shè)計(jì)或制品內(nèi)各個(gè)材料的性能上的缺陷造成。導(dǎo)致此類問(wèn)題的一個(gè)原因是，液體被吸入到起吸收并保持身體排出物作用的吸收芯內(nèi)的速率不足。因此，一個(gè)給定吸收制品，特別是吸收制品中使用的體側(cè)襯里和激增液體緩沖控制材料(surge materials)的液體吸入，必須力圖滿足或超過(guò)預(yù)計(jì)輸送到吸收制品的液體提供速率。吸入速率不足給承受第二、第三或第四次液體激增的制品性能所帶來(lái)的負(fù)面影響尤其嚴(yán)重。另外，多次排液均貯存在目標(biāo)部位，并導(dǎo)致潮濕、沉重的持液材料結(jié)構(gòu)的塌陷和下沉，從而造成濕制品的不合身，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)泄漏。
已采取了各種各樣的措施來(lái)減少或消除個(gè)人護(hù)理吸收制品的泄漏。例如，物理阻擋物，如彈性腿部開口和彈性封邊，已被附加到此種吸收制品中。對(duì)典型的出現(xiàn)液流激增液體的吸收結(jié)構(gòu)區(qū)域(有時(shí)稱之為目標(biāo)區(qū))內(nèi)的吸收材料數(shù)量和配置也做了改進(jìn)。
其他旨在改進(jìn)吸收制品總吸液能力的措施，集中在體側(cè)襯里及其讓液體迅速透入到吸收制品的吸收結(jié)構(gòu)中去的能力上。非織造布材料，包括粘合梳理纖網(wǎng)及紡粘纖網(wǎng)，已被廣泛用作體側(cè)襯里。此種非織造布材料通常做成足夠稀松和/或多孔以便讓液體迅速通過(guò)，同時(shí)還起到保持使穿戴者皮膚與該襯里下面被打濕的吸收劑隔開的作用。還包括改進(jìn)襯里材料吸液能力的努力，例如，在襯里材料上開孔，用表面活性劑處理構(gòu)成襯里材料的纖維以提高襯里的可濕性，以及改變此種表面活性劑的耐久性。
另一項(xiàng)措施是引入一個(gè)或多個(gè)附加的材料層，典型地位于吸收芯與體側(cè)襯里之間，以提高吸收制品的吸液性能并在吸收芯與緊貼穿戴者皮膚的體側(cè)襯里之間提供隔離。一種此類附加層通常被稱之為激增液體緩沖控制層，以采用厚而膨松的非織造布材料制作是合適的。激增液體緩沖控制層，特別是高膨松、高容積的耐壓纖維結(jié)構(gòu)，為尚未吸入到吸收芯中去的液體提供暫時(shí)保持或吸收的功能，它傾向于減少流體從吸收芯向襯里的倒流或反向浸濕。
盡管已做了這些改進(jìn)，但是仍需要在吸收制品中使用的襯里材料吸液性能方面做進(jìn)一步的改進(jìn)。特別是，需要這樣一種襯里材料，它能迅速吸入并在污染排液(insult)間隔的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持污染排出液的大部分。這樣的改進(jìn)處理對(duì)于狹窄的襠部吸收制品式樣是至關(guān)重要的，因?yàn)樗谀繕?biāo)區(qū)利用較少的持液貯存材料，并包括可將流體轉(zhuǎn)移到較遠(yuǎn)部位去貯存的分配功能，以便緩解制品合身問(wèn)題，起到減少泄漏的作用。本發(fā)明提供一種高效激增液體緩沖控制材料，當(dāng)用在吸收制品中時(shí)，可提供上述吸液和保存方面的改善。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是通過(guò)個(gè)人護(hù)理制品用激增液體緩沖控制材料達(dá)到的，它是一種可濕性纖網(wǎng)，由直徑最大30微米的纖維組成，其中纖網(wǎng)的滲透率為約250～1500達(dá)西，毛細(xì)張力為約1.5～5cm，而且它能在纖網(wǎng)使用期限內(nèi)一直維持此滲透率和毛細(xì)張力。優(yōu)選的是，纖網(wǎng)的密度為約0.02g/cc～約0.07g/cc。此種激增液體緩沖控制材料很適合窄襠部個(gè)人護(hù)理制品的應(yīng)用，例如襠部最寬7.6cm的尿布。
附圖簡(jiǎn)述附圖是一種MIST(多次污染排液試驗(yàn))評(píng)價(jià)試驗(yàn)用的支架的側(cè)視圖。
定義“用即棄”涵蓋通常僅一次使用后便可丟棄，并不準(zhǔn)備洗滌和再用。
“前面”和“后面”，在本文通篇被用來(lái)指相對(duì)于服裝本身的關(guān)系，而不是指當(dāng)服裝穿在穿戴者身上時(shí)所取的位置。
“親水”描寫被接觸到纖維的液體潤(rùn)濕的纖維或纖維表面。而材料的潤(rùn)濕度則又可以用所涉及的液體與材料之間的接觸角和表面張力來(lái)描述。適合測(cè)量特定纖維材料的可濕性的設(shè)備及技術(shù)可由CahnSFA-222表面力分析儀系統(tǒng)或基本相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)來(lái)提供。當(dāng)采用這種系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，接觸角小于90°的纖維謂之“可濕”或親水的，而接觸角等于或大于90°的纖維則謂之“不可濕”或疏水的。
“向內(nèi)”或“向外”是指相當(dāng)于吸收性穿戴物的中心的位置，具體地說(shuō)，指沿橫向或縱向靠近或遠(yuǎn)離吸收性穿戴物的縱向及橫向中心。
“層”，當(dāng)用單數(shù)時(shí)，可具有單個(gè)元件或多個(gè)元件這雙重涵義。
“液體”是指非氣態(tài)物質(zhì)和/或能流動(dòng)并可呈現(xiàn)被倒入或置于其中的容器的內(nèi)部形狀的物質(zhì)。
“液體聯(lián)通”是指，諸如尿液之類的液體能夠從一個(gè)部位移動(dòng)到另一個(gè)部位。
“縱向”和“橫向”的意義具有其慣用的涵義。縱軸位于制品被放在平面上并完全展開時(shí)的平面內(nèi)，并且大致平行于當(dāng)制品被穿在身上時(shí)將站立的穿戴者中分為左半邊和右半邊的垂直平面。橫軸位于大致垂直于縱軸制品的平面內(nèi)。
“顆粒”是指任何例如但不限于，球形顆粒、圓柱纖維或線料之類的幾何形式。
“噴灑”及其各種變換說(shuō)法涵蓋借助于施加來(lái)自外加的空氣或其他氣體的壓力、重力或離心力通過(guò)小孔或噴嘴等強(qiáng)制噴出液體，既可呈諸如螺旋絲狀的流股，也可呈粉化顆粒狀，噴灑，可以是連續(xù)的或非連續(xù)的。
“紡粘纖維”是指一種小直徑纖維，它借助將熔融熱塑性材料從紡絲板的許多細(xì)小、通常為圓形的毛細(xì)紡絲孔中擠出而成形為長(zhǎng)絲，隨后擠出的長(zhǎng)絲(單絲)的直徑被迅速拉細(xì)，拉細(xì)的方法例如公開在授予Appel等人的美國(guó)專利4,340,563及授予Dorschner等人的美國(guó)專利3,692,618、授予Matsuki等人的美國(guó)專利3,802,817、授予Kinney的美國(guó)專利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國(guó)專利3,502,763以及授予Dobo等人的美國(guó)專利3,542,615中。紡粘纖維在沉積到凝聚表面上時(shí)通常不發(fā)粘。紡粘纖維通常為連續(xù)的，其平均直徑(由至少10個(gè)試樣測(cè)得)大于7微米，更具體地說(shuō)在約10～20微米范圍。這種纖維還可以具有諸如授予Hogle等人的美國(guó)專利5,277,976、授予Hills的美國(guó)專利5,466,410以及授予Largman等人的美國(guó)專利5,069,970和5,057,368中所描述的形狀，這些文獻(xiàn)描述了非傳統(tǒng)形狀的纖維。
“熔噴纖維”是指按如下方法制成的纖維將熔融熱塑性材料通過(guò)許多細(xì)小、通常為圓形的壓出板毛細(xì)紡絲孔以熔融纖維或長(zhǎng)絲形式擠出到會(huì)聚的高速的通常是熱的氣體(如空氣)流中，氣流將熔融熱塑性材料長(zhǎng)絲的單絲直徑拉細(xì)，可達(dá)微米級(jí)直徑。而后，熔噴纖維由高速氣流夾帶并沉積在凝聚面上，成形為無(wú)規(guī)散布的熔噴纖維的纖網(wǎng)。此種方法公開在，例如美國(guó)專利3,849,241中。熔噴纖維是微(米)纖維,可以是連續(xù)或不連續(xù)的，平均直徑一般小于10微米，沉積到收集表面上時(shí)通常是發(fā)粘的。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“共成形”是指一種方法，其中有至少一個(gè)熔噴紡絲頭布置在料斗旁，在成形期間，還有其他材料通過(guò)該料斗被加入到纖網(wǎng)中。所述其他材料例如可以是漿粕、超吸收劑顆粒、纖維素或短纖維。共成形方法可見諸于共同轉(zhuǎn)讓的授予Lau的美國(guó)專利4,818,464及授予Anderson等人的美國(guó)專利4,100,324。采用共成形方法生產(chǎn)的纖網(wǎng)通常稱之為共成形材料。
“共軛纖維”是指一種纖維，其成形方法為由至少兩種聚合物源從分開的擠出機(jī)擠出但合在一起紡絲，形成一根纖維。共軛纖維有時(shí)也稱作多組分或雙組分纖維。各聚合物通常彼此不相同，雖然共軛纖維也可以是單組分纖維。各聚合物排列在共軛纖維斷面上位置基本固定的、界限鮮明的區(qū)域內(nèi)，并沿共軛纖維的全長(zhǎng)連續(xù)地延伸。此類共軛纖維的構(gòu)型，例如可以是皮芯排列的，其中一種聚合物被另一種聚合物包圍著，或可以是并列排列的、扇形排列的或海/島排列的。共軛纖維公開在授予Kaneko等人的美國(guó)專利5,108,820、授予Strack等人的美國(guó)專利5,336,552以及授予Pike等人的美國(guó)專利5,382,400中。對(duì)于雙組分纖維，聚合物可以75/25、50/50、25/75或任何其它希望的比例存在。該纖維還可具有諸如授予Hogle等人的美國(guó)專利5,277,976及授予Largman等人的美國(guó)專利5,069,970及5,057,368中所描述的形狀，這些專利描述了非傳統(tǒng)形狀的纖維并全文收作本文的參考。
“雙成分纖維”是指由至少兩種聚合物經(jīng)同一擠出機(jī)以共混物形式擠出成形的纖維。術(shù)語(yǔ)“共混物”的定義見下文。雙成分纖維的各種組分不排列在纖維斷面上位置相對(duì)固定的區(qū)域內(nèi)，該各種聚合物沿纖維的全長(zhǎng)通常是不連續(xù)的，而通常是形成隨機(jī)開始和結(jié)束的微纖或原纖。雙成分纖維有時(shí)也稱作多成分纖維。這一大類纖維在例如授予Gessner的美國(guó)專利5,108,827中有所討論。有關(guān)雙組分和雙成分纖維的討論還可見諸于教科書《聚合物共混物及復(fù)合物》，John A.Mnson及Leslie H.Sperling著，版權(quán)1976 Plenum出版社，Plenum出版公司(紐約)的一個(gè)分部，IBSN 0-306-30831-2,273～277頁(yè)。
“粘合梳理纖網(wǎng)”是指這樣制成的纖網(wǎng)將短纖維送過(guò)精梳機(jī)或梳理機(jī)，將短纖維分梳或松開并使之沿機(jī)器方向排列，從而形成大致沿機(jī)器方向取向的纖維的非織造纖網(wǎng)。此種纖維通常以成包的形式購(gòu)入，并被放入開松/混合機(jī)或清棉機(jī)中將纖維分開，然后再送入梳理機(jī)。纖網(wǎng)成形之后，隨即采用幾種已知粘合方法中的一種或多種予以粘合。此類粘合方法中的一種是粉末粘合，其中粉末狀粘合劑被分散到整個(gè)纖網(wǎng)中，隨后予以活化，通常采用以熱空氣加熱纖網(wǎng)和粘合劑的辦法實(shí)現(xiàn)。另一種合適的粘合方法是花紋粘合，其中采用加熱的熱軋輥或超聲粘合設(shè)備將纖維粘合在一起，通常是沿著一定的區(qū)域化粘合花紋進(jìn)行，雖然希望的話，纖網(wǎng)也可以沿著其整個(gè)表面都進(jìn)行粘合。另一種合適且眾所周知的粘合方法，特別是當(dāng)使用雙組分短纖維時(shí)，是穿透空氣粘合。
“氣流成網(wǎng)”是借以成形纖維非織造層的熟知方法。在氣流成網(wǎng)中，典型長(zhǎng)度在約3～約19mm的短小纖維的束在空氣流中分散開來(lái)并夾帶于其中，隨即沉積到成形網(wǎng)上，通常在真空源的輔助之下。然后，無(wú)規(guī)分布的纖維在例如熱空氣或噴灑粘合劑的作用下彼此粘合在一起。
“個(gè)人護(hù)理制品”是指尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品以及婦女衛(wèi)生用品。
測(cè)試方法多次污染排液試驗(yàn)(MIST評(píng)價(jià))在該試驗(yàn)中，由兩種或更多種材料組成的織物、材料或結(jié)構(gòu)被置于一個(gè)聚丙烯酸支架上，以模擬諸如嬰兒的使用者身體曲線。該支架如圖2所示。該支架具有從附圖所在版面朝里去的寬度33cm，且各端均已加上塞子，高度為19cm，上面二臂的內(nèi)側(cè)距離是30.5cm，上面二臂之間的交角是60°。支架在沿支架全長(zhǎng)方向最低點(diǎn)處有一個(gè)6.5mm寬從版面朝里去的狹口。
待試驗(yàn)的材料被放在與試樣相同尺寸的一片聚乙烯薄膜上，并一起放在支架上。100ml8.5克氯化鈉每升的鹽水溶液以20cc/s的流率污染被測(cè)試樣，其中噴嘴垂直于材料的中心并在與材料相距1/4英寸(6.4mm)的上方。記錄流淌出來(lái)的量。將材料立刻從支架上取下，稱重并放在密度為0.2g/cc、水平放置的干燥40/60漿粕/超吸收劑墊上，在0.01psi壓力作用下，和在經(jīng)過(guò)5、15和30min后稱重，以確定從材料上解吸到超吸收劑墊的流體量以及保持在該材料中的流體量。該試驗(yàn)中使用的漿粕短絨和超吸收劑是Kimberly-Clark公司(達(dá)拉斯，德克薩斯)CR-2054漿粕和Stockhausen公司(Greensboro,NC27406)的FAVOR870超吸收劑，不過(guò)，其他相當(dāng)?shù)臐{粕和超吸收劑也可使用，條件是它們能制成500gsm和0.2g/cc的解吸墊，該墊當(dāng)在自由潤(rùn)脹條件下放在鹽水中浸泡5min之后，再沿墊子的厚度方向經(jīng)受約0.5psi(約3.45 kPa)空氣壓差的作用，例如對(duì)其抽吸，5min之后，仍能保持至少20克的鹽水溶液每克解吸墊。倘若試樣是由其他成分構(gòu)成的(例如是層合物)，則應(yīng)將各成分或?qū)臃珠_并分別稱重以確定液體在各層之間的分配，在各自稱重之后再重新裝配起來(lái)，并放回到短絨/超吸收劑上。重復(fù)進(jìn)行該試驗(yàn)，每次污染均使用新解吸墊，如此，在1.5h內(nèi)總共引入3次污染，每次之間間隔30min，其間測(cè)定流體分配情況。建議，每種樣品材料做5次試驗(yàn)。
滲透率滲透率(k)可根據(jù)Kozeny-Carman方程算出。這是一種普遍采用的方法。參考文獻(xiàn)包括R.W.Hoyland及R.Field的文章，期刊《紙技術(shù)及工業(yè)》，1976年12月，291～299頁(yè)；以及FA.L.Dullien，《多孔介質(zhì)的流體傳輸及孔結(jié)構(gòu)》，1979，學(xué)術(shù)出版公司，ISBN 0-12-223650-5。
要計(jì)算的變量公式 單位
材料單位固體=So=Svρa(bǔ)vgcm-1體積表面面積
對(duì)長(zhǎng)圓柱體ri,eff=πdi2L4πdiL=di4×104]]>對(duì)球體ri,eff=43πdi38πdi2=di6×104]]>其中di=組分i的直徑(微米)ρi=組分i的密度(g/cm3)xi=組分i在纖網(wǎng)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)BW=單位面積試樣重量(g/m2)t=在0.05psi(23.9dyn/cm2)或2.39帕(N/m2)荷載下試樣厚度(mm)。
滲透率計(jì)算實(shí)例對(duì)于包含57％南方針葉木漿、40％超吸收劑及3％粘合纖維，且單位重量為617.58g/m2，在0.05psi下松厚度5.97mm的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了如下范例的滲透率計(jì)算。
組分性質(zhì)如下(注意，形狀是近似的)組分形狀直徑di(微米) 密度ρi,(g/cm3) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)xi南方針葉木 圓柱 13.31.550.57超吸收劑球形 11251.500.40粘合劑 圓柱 17.50.925 0.03
ρ纖網(wǎng)(g/cm3)=0.1034
ϵ=1-0.570.10341.55-0.400.10341.49-0.030.10340.925]]>ε=0.9309SV(cm2/g)=Σixiri,effρi]]>Sv(cm2/g)=0.57(13.34×104)×1.55+0.40(11256×104)×1.49+0.03(17.54×104)×0.925]]>Sv(cm2/g)=1194
ρ平均(g/cm3)=1.496So(cm-1)=Svρ平均So(cm-1)=1194×1.496So(cm-1)=1786k=3.5ϵ3(1-ϵ)0.5[1+57(1-ϵ)3]]]>k=3.5(0.9309)3(1-0.9309)0.5[1+57(1-0.9309)3]]]>K=10.94k=ϵ3KS02(1-ϵ)219.87×10-9]]>k=(0.9309)3(10.94)(1786)2(1-0.9309)219.87×10-9]]>k=491達(dá)西材料的卡規(guī)(厚度)材料的卡規(guī)是厚度的度量，在0.05psi下用Starret型膨松度測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定，單位是mm。
密度材料的密度是以每平方米的克數(shù)(gsm)為單位的試樣單位面積重量除以在68.9帕下試樣以毫米(mm)為單位的膨松度，得到的結(jié)果再乘上0.001，就換算為每立方厘米的克數(shù)(g/cc)表示的數(shù)值?？偣矞y(cè)定3個(gè)樣品，然后取平均，求得密度數(shù)值。
吸收結(jié)構(gòu)的芯吸時(shí)間及垂直液體流率約2英寸(5cm)×15英寸(38cm)材料的條形試樣，垂直放置，以使試驗(yàn)開始時(shí)試驗(yàn)條垂直置于貯液器上方，試驗(yàn)條的下端恰好接觸到液體的表面。所使用的液體是8.5g/l的鹽水溶液。評(píng)估期間，相對(duì)濕度應(yīng)保持在約90～約98％。試驗(yàn)條被置于已知重量和體積的液體上方，當(dāng)試驗(yàn)條底邊緣剛一觸及到溶液表面，便啟動(dòng)停表。
記錄在不同時(shí)間液體前沿在試驗(yàn)條上向上移動(dòng)的垂直距離以及試驗(yàn)條所吸收的液體重量。用時(shí)間對(duì)液體前沿高度作圖，以確定在約5cm和在約15cm處的芯吸時(shí)間。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，還可計(jì)算出從評(píng)估開始到約5cm和到約15cm高度時(shí)試驗(yàn)條所吸收的液體重量。在特定高度處試驗(yàn)條垂直液體流率數(shù)值的計(jì)算方法是，逐一用試驗(yàn)條的單位重量(gsm)，液體到達(dá)特定高度所需時(shí)間，min，以及試驗(yàn)條的寬度，英寸，去除試驗(yàn)條吸收的液體克數(shù)。不包含超吸收劑的材料(例如，激增液體緩沖控制材料)的毛細(xì)張力是簡(jiǎn)單地用30min后8.5g/l鹽水溶液的平衡垂直芯吸高度來(lái)度量的。
詳細(xì)描述個(gè)人護(hù)理制品的傳統(tǒng)吸收劑體系可概括為具有激增液體控制及持液(保持)或SC功能。激增液體緩沖控制材料，即SC中的S，的作用是，用以迅速接受到來(lái)的污染排液，或者吸收、保持、轉(zhuǎn)移或用其他方式控制住液體，不使其泄漏到制品外邊。該激增液體緩沖控制層也可稱之為吸入層、轉(zhuǎn)移層、輸運(yùn)層等等。典型的激增液體緩沖控制材料，必須能夠應(yīng)付，例如嬰兒，每次以大約5～20cc/s的體積流率排出的約60～100cc涌來(lái)的污染排液。
保持或持液材料，即SC中的C，必須迅速而有效地吸收污染排液。它們應(yīng)能夠從分配層吸入液體，并且在吸液過(guò)程中不發(fā)生明顯的“凝膠阻液”或由于吸收劑外層的膨脹而阻止液體向吸收劑內(nèi)部的進(jìn)一步滲透。持液材料通常包含高速率超吸收劑材料，如聚丙烯酸酯超吸收劑與短絨的共混物。這類材料能夠迅速吸入和保持液體。
上面已經(jīng)提到，起激增液體控制和持液功能的傳統(tǒng)吸收劑體系通常將絕大部分出現(xiàn)的污染排液保持在目標(biāo)區(qū)，也就是襠部。這導(dǎo)致帶有襠部的個(gè)人護(hù)理制品往往做得相當(dāng)寬。各種市售尿布的持液能力和持液部位的例子載于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/755,136的表3中，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)同一天提交并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人，題為“具有可控儲(chǔ)液布局的吸收制品”。
與傳統(tǒng)吸收體系不同，專利申請(qǐng)“具有可控儲(chǔ)液布局的吸收制品”提供一種吸收體系，它包括的組分經(jīng)過(guò)了設(shè)計(jì)和安排，并組裝在一起，能夠在每次污染排液后的一定時(shí)間內(nèi)使液體分布到吸收體系的規(guī)定區(qū)域，即遠(yuǎn)離目標(biāo)區(qū)。當(dāng)采用隨意地分為5個(gè)區(qū)域的吸收體系時(shí)，此種吸收體系具有，位于中心目標(biāo)區(qū)一般在襠部?jī)?nèi)的流體克數(shù)與兩端區(qū)域中每一區(qū)內(nèi)的流體克數(shù)之間的“充滿度比”，其在3次相隔30min污染排液，每次排液100ml之后小于5∶1。優(yōu)選該充滿度比小于3∶1，最優(yōu)選小于2.5∶1。許多目前市售供應(yīng)的尿布的充滿度比為20∶1,50∶1，或甚至更大，就是說(shuō)，它們將大部分排液保持在襠部。
除了傳統(tǒng)吸收體系中的激增液體緩沖控制及持液材料之外，最近的工作還引入了另一種層，它與S(緩沖)和C(持液)層互相作用，并可夾在S與C層之間。這種新的層是一種分配層，從而生產(chǎn)出一種具有激增液體控制、分配和持液作用的，即“SDC”體系。
分配材料，即SDC中的“D”，必須能夠?qū)⒆畛醭练e點(diǎn)的流體轉(zhuǎn)移到希望貯存的部位。分配，必須以可接受的速率完成，以便使目標(biāo)污染排液區(qū)，通常即襠部，為下一次污染排液做好準(zhǔn)備。所謂“為下一次做好準(zhǔn)備”是指，已有足夠數(shù)量的液體被轉(zhuǎn)移出目標(biāo)區(qū)，以致下一次污染排液仍將造成可接受體積范圍內(nèi)的吸收和外流。兩次污染排液之間的時(shí)間可從只有數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)，通常根據(jù)穿戴者的年齡決定。
吸收制品，例如尿布，通常還具有貼著穿戴者身體的襯里以及在最外層的背面層。吸收制品還可包含其他層，例如專利申請(qǐng)?zhí)?8/754,414中所描述的多功能層，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)同一天提交并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人，題為“多功能吸收劑材料及由其制成的制品”。雖然看上去顯而易見，但是仍應(yīng)當(dāng)指出，為了能夠有效地發(fā)揮作用，個(gè)人護(hù)理制品吸收體系中使用的材料與材料之間必須有充分的接觸，以便在它們之間轉(zhuǎn)移液體。
襯里有時(shí)被稱之為體側(cè)襯里或面料，它緊靠激增液體緩沖控制材料。沿制品的厚度方向，襯里材料是挨著穿戴者皮膚的那一層，因此是首先與液體或來(lái)自穿戴者的其他排出液相接觸的層。襯里還起著將穿戴者的皮膚與吸收結(jié)構(gòu)中保持的液體彼此隔開的作用，因此應(yīng)當(dāng)柔順伏貼、手感柔軟且無(wú)刺激作用。
有各種各樣的材料可用來(lái)構(gòu)成本發(fā)明的體側(cè)襯里，包括開孔塑料薄膜、機(jī)織布、非織造纖網(wǎng)、多孔泡沫塑料、網(wǎng)狀泡沫塑料等。已發(fā)現(xiàn)，非織造布材料特別適合用來(lái)制作體側(cè)襯里，包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺(或其他類似的成纖聚合物)長(zhǎng)絲的紡粘或熔噴纖網(wǎng)，或者天然聚合物(如人造絲或棉纖維)并/或合成聚合物(如聚丙烯或聚酯)纖維的粘合梳理纖網(wǎng)。例如，體側(cè)襯里可以是合成聚丙烯長(zhǎng)絲的非織造紡粘纖網(wǎng)，長(zhǎng)絲的平均纖維纖度(根據(jù)至少10個(gè)試樣)為約12～約48微米，更具體地說(shuō)在約18～約43微米之間。非織造纖網(wǎng)的單位重量，例如為約10.0克每平方米(gsm)～約68.0gsm，更具體地說(shuō)，為約14.0gsm～約42.0gsm，膨松度或厚度為約0.13mm～約1.0mm，更具體地說(shuō)，為約0.18mm～約0.55mm，密度為約0.025克每立方厘米(g/cc)～約0.12g/cc，更具體地說(shuō)，為約0.068g/cc～約0.083g/cc。另外，此種非織造纖網(wǎng)的滲透率可為約150達(dá)西～約5000達(dá)西。非織造纖網(wǎng)可用選擇用量的表面活性劑進(jìn)行表面處理，例如用約0.28％Triton X-102表面活性劑，或者接受其他方式的加工，以獲得要求水平的可濕性和親水性。若使用表面活性劑，它可以是內(nèi)添加劑，或者通過(guò)任何傳統(tǒng)手段，如噴灑、印刷、浸漬、刷涂之類的方法施加到纖網(wǎng)上去。
在最典型的情況下，激增液體緩沖控制層置于體側(cè)襯里和諸如分配或持液層之類的另一層之間并與這二者密切接觸和彼此處于液體聯(lián)通。激增液體緩沖控制層一般地直接在體側(cè)襯里內(nèi)(不外露)表面的下面。為了進(jìn)一步提高液體轉(zhuǎn)移能力，希望將激增液體緩沖控制層的上和/或下表面分別附著在襯里和分配層上?？墒褂煤线m的傳統(tǒng)附著技術(shù)，包括但不限于，粘合劑粘合(用水基、溶劑基及熱活化的粘合劑)、熱粘合、超聲粘合、針刺及戳孔，乃至以上方法的組合或其他合適的附著方法。在激增液體緩沖控制層，例如是用粘合劑粘合到體側(cè)襯里上的情況下，粘合劑的施加量應(yīng)足以提供要求的粘合牢度，而又不過(guò)分限制液體從襯里向激增液體緩沖控制層的流動(dòng)。下面，將更詳細(xì)地討論本發(fā)明的激增液體緩申控制層。
如同在前面提到的同一受讓人的專利申請(qǐng)“多功能吸收劑材料及由其制成的制品”中所述，使用多功能材料，旨在對(duì)激增液體緩沖控制材料起輔助作用，這些作用包括1)在強(qiáng)制流動(dòng)，即在實(shí)際污染排液期間，接受部分體積的污染排液，2)在污染排液后，使激增液體緩沖控制材料的液體解吸，3)讓部分體積的排液經(jīng)由本身(多功能材料)通過(guò)，進(jìn)入到分配材料，以及4)永久地吸收一部分液態(tài)污染排液。若使用此種多功能材料，則該多功能材料及激增液體緩沖控制材料應(yīng)按照前面提到的同一受讓人的專利申請(qǐng)“多功能吸收劑材料及由其制成的制品”所述的那樣設(shè)計(jì)成一起發(fā)揮作用。多功能材料的基本結(jié)構(gòu)是一種獨(dú)特的共混物，由超吸收劑材料、高膨松濕回彈性漿粕以及諸如聚烯烴粘合纖維之類的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定成分組成。該多功能材料的滲透率為約100～10000達(dá)西，毛細(xì)張力為約2～15cm，流出比，在整個(gè)使用期限內(nèi)小于25ml每100ml污染排液。多功能材料的“使用期限”考慮為3次排液，每次100ml，間隔30min。為了到達(dá)所要求的毛細(xì)張力和滲透率，優(yōu)選的是，多功能材料包含30～75wt％低速超吸收劑、25～70wt％漿粕以及正量～最高約10％量的粘合劑成分。該材料的密度應(yīng)為約0.05～0.5g/cc。材料的單位重量將隨制品的用途而有所不同，但一般應(yīng)在約200～700gsm范圍。多功能材料優(yōu)選地位于激增液體緩沖控制與分配層之間。
分配層必須能夠?qū)⒘黧w從初始沉積點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所希望的貯存點(diǎn)。分配，必須以可接受的速率完成，以便使目標(biāo)排液區(qū)，通常即襠部，為下一次排液做好準(zhǔn)備。兩次排液之間的時(shí)間可從只有數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)，通常根據(jù)穿戴者的年齡決定。為了到達(dá)這種輸運(yùn)功能，分配層必須具有高毛細(xì)張力數(shù)值。分配材料中的毛細(xì)張力是根據(jù)“垂直液體流率試驗(yàn)”，簡(jiǎn)單地測(cè)定8.5g/ml鹽水溶液的平衡垂直芯吸來(lái)度量的，不是采用針對(duì)包含超吸收劑的材料所給出的試驗(yàn)方法。成功的分配層必須具有比相鄰層(朝穿戴者這一側(cè))大的毛細(xì)張力，并優(yōu)選具有至少約15cm的毛細(xì)張力。由于通常在毛細(xì)張力與滲透率之間存在相反的關(guān)系，如此高的毛細(xì)張力表明，分配層通常具有低滲透率。
希望合適的分配材料所具備的另一項(xiàng)液體輸運(yùn)性質(zhì)是，它在約15cm高度時(shí)應(yīng)表現(xiàn)出的垂直液體流率的合適值是至少約0.002克液體每分鐘每平方米(gsm)分配材料每英寸分配層斷面寬度，g/(min*gsm*inch)，最高值為約0.1g/(min*gsm*inch)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)--分配材料的“垂直液體流率”數(shù)值是用來(lái)代表，每分鐘每標(biāo)準(zhǔn)化量的分配材料越過(guò)某一與中心污染排液區(qū)相距規(guī)定的垂直高度的界面所輸運(yùn)的液體量。分配材料在約15cm高度的條件下的垂直液體流率可根據(jù)本文所描述的試驗(yàn)方法測(cè)定。
希望分配材料具有的另一項(xiàng)液體輸運(yùn)性質(zhì)是，它在約5cm高度條件下表現(xiàn)出的垂直液體流率，以至少約0.01g/(min*gsm*inch)為宜，最高約0.5g/(min*gsm*inch)。一種吸收結(jié)構(gòu)在高度約5cm條件下的垂直液體流率，可根據(jù)本文所描述的試驗(yàn)方法測(cè)定。
可用以構(gòu)成分配層的材料包括織造布、非織造纖網(wǎng)、泡沫塑料及長(zhǎng)絲類材料。例如，分配層可以是由聚烯烴、聚酯、聚酰胺(或其他成纖聚合物)長(zhǎng)絲的熔噴或紡粘纖網(wǎng)構(gòu)成的非織造布層。此種非織造布層可包括短纖維或其他長(zhǎng)度的共軛、雙成分及均聚物纖維，或者此類纖維與其他類型纖維的混合物。分配層還可以是天然和/或合成纖維，或者二者的組合構(gòu)成的粘合梳理纖網(wǎng)以及空氣鋪網(wǎng)纖網(wǎng)或濕法成網(wǎng)漿粕結(jié)構(gòu)。分配層的單位重量可為35～300gsm，或者更優(yōu)選地，80～200gsm，其密度為約0.1～0.5g/cc，滲透率為約50～1000達(dá)西。
典型的持液材料是纖維素材料或超吸收劑或者其混合物。此類材料通常旨在用來(lái)迅速吸收液體并保持液體，通常不將液體釋放出去。超吸收劑可從許多制造商購(gòu)得，包括陶氏化學(xué)公司，Midland,MI以及Stockhausen公司。正如在前面提到并屬于同一受讓人的、題為“具有可控儲(chǔ)液布局的吸收制品”的專利申請(qǐng)中所述的，持液材料可分成區(qū)，可選擇它們的組成以便將液體從目標(biāo)區(qū)轉(zhuǎn)移到較遠(yuǎn)的貯存部位。這樣一種設(shè)計(jì)能更有效地利用整個(gè)吸收制品，且在例如尿布的情況下，有助于允許生產(chǎn)出更窄的襠部制品。采用“具有可控儲(chǔ)液布局的吸收制品”說(shuō)明書所建議的儲(chǔ)液布局和材料，可使目標(biāo)區(qū)內(nèi)的液體重量，在經(jīng)過(guò)一次或多次(最多3次)每次100ml污染排液后，小于較遠(yuǎn)的貯存部位中的5倍，這是對(duì)先有技術(shù)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重大改進(jìn)。
背面層有時(shí)也叫做外包覆層，是離穿戴者最遠(yuǎn)的一層。典型的外包覆層由熱塑性薄膜構(gòu)成，如聚乙烯薄膜，基本上不透液。外包覆層的功能是防止包含在吸收結(jié)構(gòu)中的身體流出物打濕或弄臟穿戴者的衣服、被褥或其他與尿布接觸的材料。外包覆層例如可以是初始厚度為約0.5密耳(0.012mm)～約5.0密耳(0.12mm)的聚乙烯薄膜。此種聚合物薄膜外包覆層可以經(jīng)過(guò)壓花和/或無(wú)光整理以提供美學(xué)上更令人愉快的外觀。用于外包覆層的其他替代結(jié)構(gòu)包括經(jīng)制作或處理以賦予要求水平的不透液性質(zhì)的織造布或非織造纖網(wǎng)，或者是織造布或非織造纖網(wǎng)與熱塑性薄膜形成的層合物。外包覆層還可任選地由蒸汽或氣體可透性微孔“透氣性”材料構(gòu)成，它對(duì)蒸汽或氣體為可透的，然而對(duì)液體則基本上為不可透過(guò)的。賦予聚合物薄膜以透氣性的方法，例如有，在薄膜聚合物配方中加入填料，將填料/聚合物配制物擠出為薄膜，然后對(duì)薄膜施以足夠的拉伸以致在填料顆粒周圍形成孔隙，從而制成透氣性薄膜。一般而言，填料用量越多，拉伸程度越大，則透氣程度就越大。背面層還可起機(jī)械加固件的配合件的作用，例如在非織造布作為該外表面時(shí)。
關(guān)于激增液體緩沖控制材料，各種各樣的織造布及非織造纖網(wǎng)均可用來(lái)構(gòu)成激增液體緩沖控制層。例如，激增液體緩沖控制層可以是由聚烯烴長(zhǎng)絲的熔噴或紡粘纖網(wǎng)組成的非織造布層。此種非織造布層可包含短纖維或其他長(zhǎng)度的共軛、雙成分及均聚物纖維，或者此類纖維與其他類型纖維的混合物。激增液體緩沖控制層還可以是天然和/或合成纖維構(gòu)成的粘合梳理纖網(wǎng)以及氣流成網(wǎng)纖網(wǎng)或或穿透空氣粘合的梳理纖網(wǎng)。粘合梳理纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，例如是粉末粘合梳理纖網(wǎng)、紅外粘合梳理纖網(wǎng)或穿透空氣粘合梳理纖網(wǎng)。該粘合的梳理纖網(wǎng)還可任選地包括不同纖維的共混物或混合物，且纖維長(zhǎng)度，在選擇的纖網(wǎng)中還可在約3mm到約60mm之間變化。以往的激增液體緩沖控制層的單位重量至少約0.50盎司每平方碼(約17克每平方米)，68.9帕下的密度至少約0.010克每立方厘米，68.9帕下的膨松度至少約1.0mm，膨松度回復(fù)至少約75％，滲透率約500～約5000達(dá)西，以及單位孔隙體積表面面積至少約20cm2/cm3。激增液體緩沖控制材料的例子可見諸于授予Ellis等人的美國(guó)專利5,490,846及授予Latimer的美國(guó)專利5,364,382。激增液體緩沖控制層可由基本為疏水的材料構(gòu)成，疏水材料可任選地用表面活性劑處理或其他方法加工，以獲得要求程度的可濕性及親水性。激增液體緩沖控制層可具有大致均勻的厚度和斷面面積。
本發(fā)明的激增液體緩沖控制材料旨在用來(lái)解決吸液及控液等多方面的關(guān)鍵問(wèn)題。這些關(guān)鍵方面包括激增液體緩沖控制材料的滲透率、毛細(xì)張力、孔隙結(jié)構(gòu)、均勻性及回彈。
本發(fā)明的激增液體緩沖控制材料結(jié)構(gòu)，在整個(gè)制品使用期限內(nèi)必須具有250～1500達(dá)西的滲透率水平，以便能夠?qū)Χ啻挝廴九乓貉杆傥骸Ｅc上述滲透率范圍相結(jié)合，激增液體緩沖控制材料還必須具有1.5～5cm的毛細(xì)張力水平。這樣的毛細(xì)張力范圍可提供對(duì)激增液體緩沖控制材料內(nèi)部的液體的高度控制，否則，隨著使用者的運(yùn)動(dòng)將出現(xiàn)液體無(wú)控制地散開，造成泄漏，特別是在狹窄襠部寬度的式樣中。當(dāng)指的是尿布和訓(xùn)練褲時(shí)，狹窄襠部是指寬度最大7.6cm，尤其是寬度最大5cm。
毛細(xì)張力的指標(biāo)范圍是通過(guò)在激增液體緩沖控制材料纖網(wǎng)中加入可濕性纖維，如纖維素或合成材料達(dá)到的。激增液體緩沖控制材料可以是由此類纖維素或合成纖維的共混物，或者是均勻的單一纖維類型的構(gòu)造。激增液體緩沖控制材料纖網(wǎng)必須是可濕的，但是，并不是每一根纖維都必須在同一程度上是可濕的。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，有利的是，上述纖維素或合成纖維中至少10wt％是高度可濕的，所謂高度可濕的，是指它們與合成尿液的持久性接觸角應(yīng)小于50°?？蓾裥钥赏ㄟ^(guò)內(nèi)部添加來(lái)達(dá)到，或者更普遍地，用表面活性劑處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，激增液體緩沖控制材料纖網(wǎng)中的纖維纖度范圍可從直徑亞旦級(jí)(0.5旦或約6.8微米)到30微米(約6旦)，更優(yōu)選的是，纖維纖度范圍在直徑9.6微米～約22微米。本發(fā)明激增液體緩沖控制材料中的纖網(wǎng)密度必須比較低，優(yōu)選介于約0.02g/cc～約0.07g/cc。
細(xì)旦與低密度的結(jié)合提供了實(shí)現(xiàn)對(duì)液體移動(dòng)非常高度的控制所需的高纖維表面面積。這種結(jié)合還將造成這類型結(jié)構(gòu)中的孔隙處于高度聯(lián)通的狀態(tài)。這意味著，流體可沿著這些細(xì)纖維移動(dòng)，進(jìn)入由結(jié)構(gòu)中孔隙所提供的空隙體積中去。這種細(xì)纖維形成了一種能夠捕集并保持液體的空隙，從而實(shí)現(xiàn)比先有技術(shù)結(jié)構(gòu)改善的液體控制。然而，由于這些孔是高度聯(lián)通的，處于牢固的保持及控制之下的液體仍舊可以相當(dāng)完全地解吸到位于下面的持液(或其他)材料中去。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，構(gòu)成本發(fā)明激增液體緩沖控制材料的纖維應(yīng)沿整個(gè)層均勻地分散。之所以希望纖維呈均勻的分散，是為了保證在結(jié)構(gòu)的整個(gè)體積中都存在著所希望的毛細(xì)張力及滲透率等性質(zhì)。均勻性對(duì)于保證由規(guī)定的纖維范圍及密度所產(chǎn)生的孔隙的聯(lián)通勢(shì)能也是重要的。
最后，激增液體緩沖控制材料的回彈有助于維持適當(dāng)?shù)目紫扼w積，以便吸入并控制到來(lái)的污染排液，該排液量在材料的使用期限內(nèi)可超過(guò)100ml，介于30～150ml范圍。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“材料使用期限”是采用至少3次每次100ml，間隔30min的污染排液來(lái)模擬的；而“適當(dāng)?shù)目紫扼w積”是指孔隙體積在約30～150ml范圍內(nèi)。這種激增液體緩沖控制材料的回彈性能是通過(guò)粘合提供的，粘合發(fā)生在由大量細(xì)旦纖維提供的數(shù)目極大的交叉點(diǎn)處。
在一項(xiàng)多次污染排液試驗(yàn)中測(cè)試了大量的結(jié)構(gòu)，該試驗(yàn)根據(jù)MIST評(píng)估試驗(yàn)，利用做成一定曲線的聚丙烯酸支架進(jìn)行，以模擬實(shí)際使用者，如穿著用即棄尿布的嬰兒的身體曲線。結(jié)果載于表1中，其中試樣的尺寸單位是英寸，n代表該結(jié)構(gòu)進(jìn)行的試驗(yàn)次數(shù)，3次污染排液中每次污染排液后的流出量按毫升給出，持液量按每克被測(cè)試樣的流體充數(shù)給出。將結(jié)構(gòu)以對(duì)稱的方式套在支架上，以便將污染排液引入到試樣的中點(diǎn)。污染排液的體積是100ml，并以20ml/s的速率引入。記錄流出量，然后，從支架上取下試樣，并在0.01psi下放在吸收持液結(jié)構(gòu)上達(dá)5min。該吸收結(jié)構(gòu)是40/60短絨與超吸收劑凝膠的共混物。30min之后，該激增液體緩沖控制材料被放回到支架上，再次污染排液并記錄流出量。該污染排液程序反復(fù)進(jìn)行3次以模擬真實(shí)環(huán)境的多次污染排液情況。
實(shí)例1～8是4”(11cm)寬×8”(23cm)長(zhǎng)的試樣，經(jīng)層合以提供100ml孔隙體積。實(shí)例9～11是2”(5cm)寬×6”(17cm)長(zhǎng)的試樣，經(jīng)層合以提供100ml可達(dá)及孔隙體積。注意，這些試樣包含的總體積，即長(zhǎng)度乘寬度乘厚度計(jì)算的，為約150cc。然而，試驗(yàn)配置卻造成對(duì)于污染排液總長(zhǎng)度中不到10.2cm為可達(dá)及和可用的，結(jié)果有約100cc可達(dá)及孔隙體積。經(jīng)驗(yàn)表明，在MIST試驗(yàn)支架中的試樣利用了排液點(diǎn)兩側(cè)各約2英寸的長(zhǎng)度，即共4英寸(10.2cm)，而不是整個(gè)試樣長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致了上述100cc的孔隙體積。
表1表明這些試樣的功能數(shù)據(jù)，它們都位于本發(fā)明的范圍之內(nèi)；表2展示同樣這些試樣的組成結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。表2中的纖網(wǎng)均為穿透空氣粘合的。在標(biāo)題纖維1和纖維2之下給出了旦數(shù)、重量百分?jǐn)?shù)和纖維類型；各項(xiàng)性質(zhì)在帶有單位和標(biāo)題的縱列中給出。雖然實(shí)例僅包括粘合的梳理纖網(wǎng)和氣流成網(wǎng)技術(shù)，但是，其他技術(shù)也可提供導(dǎo)致所希望的功能情性的結(jié)構(gòu)特征。注意，所有的粘合梳理纖網(wǎng)所使用的纖維均來(lái)自BASF纖維公司，6805 Morrison Boulevard,Charlotte,NC28211-3577，它們是如

圖1所示的雙組分皮/芯-聚乙烯/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PE/PET)纖維，纖維上帶有主要成分為聚乙二醇的CS-2油劑。所有的氣流成網(wǎng)材料所使用的粘合纖維均來(lái)自Hercules公司，纖維分部，7107 Alcovy路，Covington GA 30209-2508，它們是如圖1所示的短切斷長(zhǎng)度雙組分皮/芯-聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)纖維，型號(hào)T-425。人造絲纖維是1.5旦，Merge(合股長(zhǎng)絲)18453根纖維，來(lái)自Courtaulds纖維公司，Axis,Alabama。短絨是CR1654漿粕，市售品，來(lái)自Kimberly-Clark公司，達(dá)拉斯，德克薩斯，主要成分為南方針葉木的成卷漿粕。
對(duì)于本發(fā)明的激增液體緩沖控制材料，第一次污染排液流出量數(shù)值，應(yīng)小于或等于以20ml/s的速率提供的100ml污染排液中的30ml，而其余2次則各為小于或等于45ml。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，所有3次污染排液的流出量數(shù)值均等于或小于25ml。
在下面的實(shí)例中，計(jì)算中使用的組分性質(zhì)如下<
<
注意，旦數(shù)與直徑之間的關(guān)系如下直徑(微米)=(旦數(shù)/(π×纖維密度×9×105))1/2×104。
實(shí)例實(shí)例1是粘合梳理纖網(wǎng)，它顯示出各項(xiàng)要求性質(zhì)的良好綜合平衡。該結(jié)構(gòu)包含90wt％3旦雙組分4.5英寸(11.3cm)PE/PET皮/芯纖維。該纖網(wǎng)的持久可濕性是由10wt％的纖維素(1.5旦人造絲)貢獻(xiàn)的。毛細(xì)張力水平是1.7cm。在此種水平的條件下，纖維素在被污染排液打濕后不顯著疊并，故而，要求的結(jié)構(gòu)性能在整個(gè)3次污染排液過(guò)程中保持大致相同，要求的流體控制性能在多次污染排液中也保持得非常一致。另外，由于該結(jié)構(gòu)中存在的2種纖維分別是1.5旦或3旦，這種相近的旦數(shù)范圍保持了孔徑沿整個(gè)結(jié)構(gòu)均相近，導(dǎo)致高度聯(lián)通孔結(jié)構(gòu)的形成，該結(jié)構(gòu)能很好地解吸，在最優(yōu)選的2g/g范圍以內(nèi)。解吸性能良好的纖網(wǎng)，通過(guò)使孔隙體積再生，使結(jié)構(gòu)對(duì)以后的排液做好準(zhǔn)備。
實(shí)例2及3是氣流成網(wǎng)材料，它包括了較高含量纖維素(70～80wt％短絨)，從而為纖網(wǎng)提供持久的可濕性。雖然初始結(jié)構(gòu)性能及毛細(xì)張力水平是好的，這反映在非常低的第一次流出量數(shù)值上，然而，高纖維素含量導(dǎo)致顯著的濕疊并(collapse)。由于濕疊并，最終性能和功能難以維持，例如含80％短絨的實(shí)例3，該材料在第3次污染排液時(shí)就失效了。使用中穿戴者引起的變形將會(huì)對(duì)這種高纖維素含量的材料造成甚至更大程度的疊并，濕程度可能會(huì)比實(shí)例1更大。
實(shí)例4和5是粘合梳理纖網(wǎng)，表現(xiàn)隨著低濕模量成分含量的提高，濕疊并及流體保持的傾向。實(shí)例4包含10％1.5旦人造絲以便為激增液體緩沖控制材料提供可濕性，而實(shí)例5則包含50％1.5旦人造絲來(lái)提供該特征。2種均具有可接受的流出量數(shù)值，但是，實(shí)例5的含較高纖維素的纖網(wǎng)出現(xiàn)了濕疊并，因此，其二及第三次流出量就要高得多。
在實(shí)例6中，纖維素(短絨)含量是40wt％，比氣流成網(wǎng)實(shí)例3中的80％的水平低得多。在這樣的40％含量水平上，再配合60％6旦的合成纖維組分，流出量數(shù)值很低，且污染排液與污染排液之間一致，因?yàn)槔w網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征保持得較為一致。實(shí)例6展示了氣流成網(wǎng)技術(shù)各項(xiàng)性能的優(yōu)選綜合平衡。
實(shí)例7～9仍舊是粘合梳理纖網(wǎng)材料，但是，與實(shí)例1不同，這些實(shí)例使用了帶有提供可濕性的可濕性處理劑的100％合成纖維。這些實(shí)例具備規(guī)定的毛細(xì)張力和滲透率，但都是根據(jù)帶有局部可濕性處理的全合成纖維獲得的。具有足夠耐久性的局部表面處理劑可以在本發(fā)明的適當(dāng)材料結(jié)構(gòu)中具有良好的表現(xiàn)。
雖然所有的材料實(shí)例均表現(xiàn)良好，但是，在這些實(shí)例中，毛細(xì)張力較高、滲透率較低的結(jié)構(gòu)提供了最好的性能。功能數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的材料結(jié)構(gòu)還可提供適用于狹窄襠部設(shè)計(jì)的流出量數(shù)值。然而，密度較高造成的低滲透率卻會(huì)導(dǎo)致在高空隙率時(shí)潛在的吸入制約。另外，在高密度時(shí)，需要較多的物質(zhì)才能產(chǎn)生足夠的孔隙體積。能提供多次污染排液流出量最低、吸入速率最佳而且所需孔隙體積所需的物質(zhì)最少的最優(yōu)選結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)包含具有可濕性最好的表面(與尿液的接觸角≤30°)的直徑最細(xì)的纖維(0.5旦)，并且在該孔隙率水平上是極為均勻、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)及原料缺陷限制了組裝為獲得吸入性能之間最佳平衡所要求的結(jié)構(gòu)，但是，這樣的材料可采用當(dāng)前的數(shù)學(xué)模型工具予以確定和模擬。表3的預(yù)測(cè)實(shí)例展示了一些根據(jù)數(shù)學(xué)模型工具預(yù)測(cè)的合適結(jié)構(gòu)，它們的開發(fā)過(guò)程是，通過(guò)設(shè)定纖維纖度、纖網(wǎng)密度及接觸角等限制條件，然后算出為達(dá)到要求滲透率所對(duì)應(yīng)的其他數(shù)值。預(yù)測(cè)實(shí)例的計(jì)算可采用滲透率模型，如Kozeny-Carmen方程，這是一個(gè)本領(lǐng)域中已知的方程。計(jì)算的與測(cè)出的滲透率之間的一致性可從表2中的數(shù)據(jù)看出，在表中，實(shí)例1～6同時(shí)具有測(cè)定的和計(jì)算的滲透率，它們吻合得相當(dāng)好。在指定了纖維纖度和纖網(wǎng)密度之后，為達(dá)到要求的毛細(xì)張力所需接觸角可通過(guò)計(jì)算得出，例如采用拉普拉斯方程，它在本領(lǐng)域是眾所周知的。
采用表3的數(shù)據(jù)并比較預(yù)測(cè)實(shí)例A與C,C與D，以及E與F，就可以看出降低纖維纖度及纖網(wǎng)密度對(duì)為到達(dá)某一孔隙體積水平所需的物質(zhì)量方面的好處。要指出的重要的一點(diǎn)是，在給定纖維纖度降低的情況下，纖網(wǎng)密度也必須降低，以便維持要求的滲透率水平。對(duì)比預(yù)測(cè)實(shí)例A與C，可以看出，當(dāng)采用相同的纖維纖度時(shí)，滲透率較低的結(jié)構(gòu)需要額外的物質(zhì)量以提供(相同)的孔隙體積。對(duì)比預(yù)測(cè)實(shí)例B、D、G，可以看出，纖網(wǎng)密度控制著為到達(dá)所要求的孔隙體積所需物質(zhì)量。使用較小纖維纖度的好處是，能夠用同樣數(shù)量(質(zhì)量)的纖維達(dá)到較低的滲透率。
表4給出了落在本發(fā)明范圍以外的對(duì)比例材料。全都是4英寸x8英寸的試樣。在表4中，“成形技術(shù)”是指制造纖網(wǎng)的方法，其中BCW指粘合梳理纖網(wǎng)，而熔噴及氣流成網(wǎng)則具有其傳統(tǒng)的意義。密度是以gm/cc給出的；K是計(jì)算的滲透率，單位為達(dá)西；BW是單位重量，單位是g/m2；3次排液的流出量是以毫升為單位給出的。該表中頭3個(gè)例子說(shuō)明了按照美國(guó)專利5,364,382制造的材料。
對(duì)比例1是粘合梳理纖網(wǎng)，它是低旦(1.5)棉與高旦(40)PET纖維的共混物。此種纖維纖度上的巨大差異造成混雜的孔尺寸，它將干擾結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔的聯(lián)通。大孔使得毛細(xì)張力保持在低水平，并落在本發(fā)明范圍之外，盡管結(jié)構(gòu)中存在可濕性成分(棉)。而且，混雜的孔尺寸導(dǎo)致局部區(qū)域的滲透率水平高于計(jì)算的平均值，如表4中所示。纖網(wǎng)中的這些區(qū)域?qū)α黧w控制能力非常低。毛細(xì)張力低，加之某些高滲透率區(qū)域的存在導(dǎo)致流出量偏高，超出本發(fā)明的范圍。
對(duì)比例2也是粘合梳理纖網(wǎng)，它是纖度差異很大的纖維的共混物。在這種情況下，沿整個(gè)結(jié)構(gòu)，毛細(xì)張力低，而滲透率高，導(dǎo)致不可接受，更加高的流出量數(shù)值。
對(duì)比例3采用熔噴成形技術(shù)制成，又是由纖度差異很大的纖維制成的，正如由標(biāo)準(zhǔn)偏差反映出來(lái)的，結(jié)果導(dǎo)致局部區(qū)域滲透率高并因此降低了對(duì)流體的控制。
表4中的后4種結(jié)構(gòu)展示氣流成網(wǎng)及粘合梳理纖網(wǎng)材料，它們也落在本發(fā)明范圍之外。
例如，對(duì)比例4，初始毛細(xì)張力水平高于要求的5cm的水平，滲透率在要求的250達(dá)西極限以下。雖然，這樣的水平可以產(chǎn)生可接受的第一次排液流出量數(shù)值，但是高纖維素含量并結(jié)合較低旦數(shù)的纖維，無(wú)法維持住性能。濕疊并導(dǎo)致毛細(xì)張力的升高和滲透率的降低，從而造成第二及第三次排液流出量數(shù)值過(guò)高并不可接受。對(duì)比例5顯示出類似的濕疊并及第二、三流出量高的機(jī)理。
對(duì)比例6是在毛細(xì)張力和滲透率水平上都接近極限的粘合梳理纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但是，摻混了大與小纖度的纖維，從而造成以上2項(xiàng)性能沿整個(gè)結(jié)構(gòu)不能維持均勻。雖然纖維纖度的差異不如對(duì)比例1、2和3中那樣大，但這樣的差異已足以導(dǎo)致混雜的孔及控液能力不足。
最后，對(duì)比例7是氣流成網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它使用了非常高的纖維素含量(80％)。在這樣的短絨含量下，雖然初始功能是好的，但是濕疊并阻止了在第二及第三次排液時(shí)的良好表現(xiàn)。
表1
>
表2
表3預(yù)測(cè) 纖維纖維 接觸角 毛細(xì)滲透100ml孔隙體值半徑密度(度)張力 率 積所需物質(zhì)(μ) (gm/cc) (cm)(μ2) (g)A 13.90.05 57 2.51000 5.28B 6.70.02 47 2.51000 2.04C 14.00.06 63 2.5 750 6.42D 5.80.02 54 2.5 750 2.04E 13.10.07 69 2.5 500 7.58F 6.50.03 64 2.5 500 3.1G 4.80.02 61 2.5 500 2.04
表4
雖然，上面僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的幾個(gè)范例實(shí)施方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，在這些范例實(shí)施方案中尚存在許多可能的方案，它們?cè)趯?shí)質(zhì)上均不偏離本發(fā)明的新技術(shù)內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有此類方案均應(yīng)包括在如下面所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。在權(quán)利要求中，手段加上功能的權(quán)利要求被用來(lái)涵蓋本文中為完成所提到的功能時(shí)所描述的各種結(jié)構(gòu)，而且，不僅包括各種結(jié)構(gòu)等價(jià)物，而且包括各種等價(jià)結(jié)構(gòu)。譬如，雖然釘子和螺釘--就釘子采取圓柱表面將木材零件固定在一起而螺釘采取螺旋表面--這種意義上可能不是結(jié)構(gòu)等價(jià)物，但是，就固定木材零件的意義上，釘子與螺釘可以是等價(jià)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種個(gè)人護(hù)理制品用激增液體緩沖控制材料，它包含直徑至多30微米的纖維的可濕性纖網(wǎng)，其中所述纖網(wǎng)的滲透率為約250～1500達(dá)西，毛細(xì)張力為約1.5～5cm，且所述纖網(wǎng)在其使用期限內(nèi)能保持所述滲透率與毛細(xì)張力。
2．一種個(gè)人護(hù)理制品，其選自包含權(quán)利要求1的材料的尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品及婦女衛(wèi)生用品。
3．權(quán)利要求2的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是婦女衛(wèi)生用品。
4．權(quán)利要求2的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是成人失禁用品。
5．權(quán)利要求2的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是尿布。
6．權(quán)利要求5的尿布，它具有最大7.6cm的襠部寬度。
7．一種包含權(quán)利要求1的激增液體緩沖控制材料的個(gè)人護(hù)理制品，它按照MIST評(píng)價(jià)試驗(yàn)，從三次100ml污染排液中的每一次的流出量小于25ml，污染排液以20ml/s的速率提供，每次間隔30min。
8．一種個(gè)人護(hù)理制品用激增液體緩沖控制材料，它包含至少10wt％直徑至多30微米的可濕性纖維的纖網(wǎng)，其中所述纖網(wǎng)是采用選自梳理并粘合，以及氣流成網(wǎng)的方法制造的，并且其中所述纖網(wǎng)的密度為約0.02g/cc～約0.07g/cc，毛細(xì)張力為約1.5～5cm。
9．一種個(gè)人護(hù)理制品，其選自包含權(quán)利要求8的材料的尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品及婦女衛(wèi)用品。
10．權(quán)利要求9的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是婦女衛(wèi)生用品。
11．權(quán)利要求9的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是成人失禁用品。
12．權(quán)利要求9的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是尿布。
13．權(quán)利要求12的尿布，它具有最大7.6cm的襠部寬度。
14．一種個(gè)人護(hù)理制品用激增液體緩沖控制材料，它包含約10～100wt％直徑至多30微米的可濕性纖維的纖網(wǎng)，其中所述纖網(wǎng)的密度為約0.02g/cc～約0.07g/cc，滲透率為約250～1500達(dá)西，毛細(xì)張力為約1.5～5cm，且該纖網(wǎng)在3次，每次間隔30min，每次100ml污染排液期間，能保持所述滲透率與毛細(xì)張力。
15．一種個(gè)人護(hù)理制品，其選自包含權(quán)利要求14的材料的尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品及婦女衛(wèi)用品。
16．權(quán)利要求15的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是婦女衛(wèi)生用品。
17．權(quán)利要求15的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是成人失禁用品。
18．權(quán)利要求15的制品，其中所述個(gè)人護(hù)理制品是尿布。
19．權(quán)利要求16的尿布，它具有最大7.6cm的襠部寬度。
全文摘要
提供一種個(gè)人護(hù)理制品用激增液體緩沖控制材料，它是直徑30微米或以下的纖維構(gòu)成的可濕性纖網(wǎng)，其中所述纖網(wǎng)的滲透率為約250～1500達(dá)西，毛細(xì)張力為約1.5～5cm，且該纖網(wǎng)在使用期限內(nèi)能維持所述滲透率與毛細(xì)張力。優(yōu)選的是，該纖網(wǎng)的密度為約0.02g/cc～約0.07g/cc。
文檔編號(hào)A61F13/20GK1238670SQ97180001
公開日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1997年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月22日
發(fā)明者R·N·道奇二世, C·J·艾利斯, C·L·赫茨勒, S·B·利特勒, T·L·梅斯, L·H·肖耶爾, H·L·威廉 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司