包含纖維和超級(jí)吸收劑顆粒的熔融結(jié)合的吸收劑結(jié)構(gòu)及用于制造這種結(jié)構(gòu)的方法
【專利說(shuō)明】包含纖維和超級(jí)吸收劑顆粒的熔融結(jié)合的吸收劑結(jié)構(gòu)及用 于制造這種結(jié)構(gòu)的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是一種包含超級(jí)吸收劑聚合物例如超級(jí)吸收劑顆粒的液體吸收劑結(jié)構(gòu)，所 述液體吸收劑結(jié)構(gòu)至少在干燥狀態(tài)中被充分地固定而在膨脹后不受限制。這樣的結(jié)構(gòu)可以 被用于吸收身體流出物，比如在吸收劑物品比如嬰兒尿布、成人失禁物品、以及類似物中。 在不同的方面中，本發(fā)明是用于提供這種結(jié)構(gòu)的制造方法。
[0002] 背景
[0003] 液體吸收劑結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，比如用于在吸收劑物品比如嬰兒尿布 或成人失禁尿布、女性衛(wèi)生物品中的應(yīng)用，但還用于吸收食品包裝中的液體或用于其他液 體濺出。
[0004] 使用超級(jí)吸收劑聚合物（SAP)還是眾所周知的。如與以前通常使用的纖維材料相 比，雖然這種材料提供改進(jìn)的液體存儲(chǔ)能力，其對(duì)吸收劑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者提供挑戰(zhàn)。
[0005] 例如，這種SAP通常作為顆粒被提供。因此，除非采取某些措施，否則在制造、存儲(chǔ) 或使用期間存在這種顆粒移位的風(fēng)險(xiǎn)，從而至少改變結(jié)構(gòu)的性能特性（如果沒(méi)有不合意地 濺出結(jié)構(gòu)）。
[0006] 此外，即使最先進(jìn)版本的SAP仍傾向于"凝膠堵塞"現(xiàn)象，即當(dāng)以高濃度使用或用 作純顆粒積聚物時(shí)，某些SAP可以溶脹，同時(shí)阻礙液體達(dá)到其他的SAP顆粒。
[0007] 已經(jīng)有非常多的方法來(lái)克服這些以及其他的挑戰(zhàn)。
[0008] 從具有分布于其中的相對(duì)少量的SAP的纖維主要地纖維素結(jié)構(gòu)開(kāi)始，SAP的性質(zhì) 一直不斷地被改進(jìn)以便允許按重量計(jì)約60%的濃度而沒(méi)有大量的凝膠阻塞發(fā)生。此外，在 這樣的濃度下，纖維基體（fibrous matrix)控制結(jié)構(gòu)并且將顆粒充分保持在適當(dāng)位置中， 參見(jiàn)例如，EP0339461 (K-C ;Kellenberger)或 EP0752892A1 (P&G ;Goldman)。
[0009] 此外，在EP1982678 (P&G)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到和描述的是，吸收劑結(jié)構(gòu)應(yīng)該不僅固定處 于干燥狀態(tài)中的顆粒，而且液體負(fù)載結(jié)構(gòu)應(yīng)該固定溶脹的凝膠。
[0010] 為了增加在吸收劑結(jié)構(gòu)中的SAP的相對(duì)量，纖維素纖維被至少部分地除去并且被 合成的粘結(jié)劑替代。
[0011] 在EP029741 IAl (Peaudouce，Koczab)中描述早期的方法即通過(guò)將SAP顆粒放置在 合成纖維基體中并且沿著具有形成六邊形圖案的連續(xù)的結(jié)合線的結(jié)合圖案熱結(jié)合結(jié)構(gòu)。已 經(jīng)描述熱結(jié)合消極地影響結(jié)構(gòu)的吸收性性質(zhì)。
[0012] EP1199059B1 (U-C ;0nishi)描述混合呈現(xiàn)較低熔點(diǎn)和較高熔點(diǎn)的纖維，使得在施 加能量后，產(chǎn)生三維纖維基體。
[0013] 在JP2008/125602中描述其中與顆粒相互混合的兩種類型的纖維被永久地結(jié)合 的結(jié)構(gòu)。
[0014] 另外的方法將SAP顆粒積聚物定位在夾在網(wǎng)之間的"口袋"中。參見(jiàn)例如顆?？?以被固定，例如通過(guò)粘合劑工具或通過(guò)熱結(jié)合外接具有結(jié)合區(qū)域的口袋。
[0015] 在EP1621165A1 (P&G blessing)中描述的結(jié)構(gòu)，依賴于粘合劑結(jié)合，并且通過(guò)相 當(dāng)復(fù)雜的工藝意圖使在預(yù)先計(jì)量的SAP顆粒積聚物之間的結(jié)合區(qū)域保持沒(méi)有SAP顆粒。
[0016] W02012/048878 (Romanova ;van der Mael)不出預(yù)先計(jì)量 SAP 顆粒積聚物并且熱 結(jié)合網(wǎng)。即使采取特定和復(fù)雜的措施比如特定的鼓風(fēng)機(jī)裝置以使結(jié)合區(qū)域保持沒(méi)有顆粒， 結(jié)合對(duì)此類污染是敏感的。
[0017] 共同未決的申請(qǐng)GB12166708(于2012年9月19日提交；未公布；C4S;Schmitz) 的描述，提供具有位于兩個(gè)超聲結(jié)合的網(wǎng)之間的顆粒狀SAP 口袋的改進(jìn)的夾層結(jié)構(gòu)。特定 的方法確保結(jié)合點(diǎn)沒(méi)有顆粒，并且因此結(jié)合點(diǎn)提供在夾層網(wǎng)之間的強(qiáng)的結(jié)合。
[0018] 當(dāng)SAP材料吸收液體后溶脹時(shí)，其體積膨脹，這必須反映在結(jié)構(gòu)中。
[0019] 因此，在US5411497(K-C Janzer)中結(jié)構(gòu)被描述成具有水敏性附接物，使得在第 一次潤(rùn)濕結(jié)構(gòu)后，這種附接物脫離并且SAP可以較自由地溶脹。
[0020] 盡管有上述方法，但仍存在對(duì)提供吸收劑結(jié)構(gòu)的需求，所述吸收劑結(jié)構(gòu)提供良好 的干固定和濕固定，同時(shí)與新進(jìn)的材料相比，沒(méi)有不適當(dāng)?shù)亓踊Y(jié)構(gòu)的吸收性性質(zhì)。
[0021] 甚至此外，存在對(duì)提供用于制造這種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單方法的需求，而沒(méi)有對(duì)如在上述 出版物中描述的材料口袋的定量沉積的需求。
[0022] 概沭
[0023] 本發(fā)明是吸收劑結(jié)構(gòu)，該吸收劑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出X方向、y方向以及z方向，且包括：
[0024] -纖維，其形成具有X延伸部、y延伸部和厚度或z延伸部的纖維基體；
[0025] -超級(jí)吸收劑聚合物（SAP)顆粒，其能夠在吸收液體時(shí)溶脹后施加膨脹力并且位 于纖維基體的孔內(nèi)；
[0026] -以及熔融結(jié)合點(diǎn)，其按照在χ-y方向上延伸的結(jié)合圖案布置，在z方向上至少部 分地穿透纖維基體，
[0027] 借此，結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)出脫離強(qiáng)度（de-bonding strength)，在至多所述脫離強(qiáng)度時(shí)， 結(jié)合點(diǎn)保持，并且在所述脫離強(qiáng)度以上，結(jié)合點(diǎn)脫離，并且借此，具有顆粒的基體當(dāng)干燥時(shí) 呈現(xiàn)出總厚度。包含顆粒的纖維基體能夠在SAP顆粒溶脹后增加其總厚度，借此由SAP顆 粒施加到結(jié)合點(diǎn)的膨脹力比結(jié)合點(diǎn)的脫離強(qiáng)度高，使得結(jié)合點(diǎn)在SAP顆粒溶脹后脫離。優(yōu) 選地，結(jié)合點(diǎn)基本上是水不敏感的。
[0028] 吸收劑的結(jié)合圖案可能滿足以下條件中的一個(gè)或更多個(gè)：
[0029] -結(jié)合點(diǎn)具有從約0,1mm2到約20mm 2的結(jié)合點(diǎn)尺寸；
[0030] -結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)至少1. 05:1、優(yōu)選地至少I(mǎi). 1:1的其長(zhǎng)軸與其短軸的長(zhǎng)寬比；
[0031] -結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)橢圓形形狀；
[0032] -在所述圖案中結(jié)合點(diǎn)的數(shù)目是從1個(gè)結(jié)合點(diǎn)每9cm2至1個(gè)結(jié)合點(diǎn)每9_2;
[0033] -結(jié)合圖案包括一個(gè)或更多個(gè)子圖案；
[0034] -至少兩個(gè)結(jié)合圖案形成大圖案。
[0035] 優(yōu)選地，纖維基體的中值孔徑是使得大于SAP顆粒的中值粒度。纖維基體的中值 孔徑可以比SAP顆粒的中值粒度小少于3. 5倍、小少于3. 3倍。
[0036] 纖維基體的纖維可以在SAP溶脹時(shí)重新定位，且SAP顆?？梢栽谌苊洉r(shí)重新布置 以便允許結(jié)構(gòu)優(yōu)先在z方向上的非各向同性膨脹。
[0037] 相應(yīng)的吸收劑結(jié)構(gòu)可以包含基于吸收劑結(jié)構(gòu)的重量的：
[0038] -以至少60%、優(yōu)選地多于70%、更優(yōu)選地多于80%的SAP ;
[0039] -以至少5%的可熔融材料；
[0040] -以至少5%、優(yōu)選地多于10%的纖維；
[0041] 其中可熔融材料可以與纖維是整體的。
[0042] SAP顆粒可以以至少50g/m2、優(yōu)選地多于70g/m2、更優(yōu)選地多于100g/m 2、甚至更優(yōu) 選地多于200g/m2的局部基重存在于吸收劑結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選地，SAP顆?；旧喜唤Y(jié)合到纖 維。
[0043] 吸收劑結(jié)構(gòu)中的纖維基體可以呈現(xiàn)出孔徑梯度或結(jié)構(gòu)可以包含覆蓋物或載體網(wǎng)。 吸收劑結(jié)構(gòu)的可熔融材料或纖維可以包括熱塑性材料、優(yōu)選地聚烯烴、更優(yōu)選地聚乙烯或 聚丙烯。吸收劑結(jié)構(gòu)的纖維基體的纖維可以包括呈現(xiàn)出高于可熔融材料的軟化溫度的軟化 溫度的熱塑性材料。吸收劑結(jié)構(gòu)的可熔融材料和纖維可以基本上是整體的。
[0044] 吸收劑結(jié)構(gòu)還可以包含以下中的一個(gè)或更多個(gè)：
[0045] --個(gè)或更多個(gè)覆蓋物網(wǎng)，其被定位成平行于結(jié)構(gòu)的在χ-y方向上延伸的表面，任 選地通過(guò)可恪融結(jié)合點(diǎn)被任選地連接到結(jié)構(gòu)的在x-y方向上延伸的表面；
[0046] - 一個(gè)或更多個(gè)次級(jí)容納工具（secondary containment means)、優(yōu)選地圓周結(jié) 合，所述一個(gè)或更多個(gè)次級(jí)容納工具在χ-y方向上外接吸收劑結(jié)構(gòu)，所述圓周結(jié)合呈現(xiàn)出 高于可熔融結(jié)合點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度的結(jié)合強(qiáng)度；
[0047]-膨脹輔助工具，優(yōu)選地圓周折疊線或急速開(kāi)啟線；
[0048] -液體處理元件。
[0049] 吸收劑結(jié)構(gòu)可以被包含在吸收劑物品中，所述吸收劑物品還可以包含以下元件中 的一個(gè)或更多個(gè)：
[0050] -另外的液體處理元件；
[0051] -液體保留工具，例如液體不滲透層；
[0052] -底盤(pán)元件，其用于允許將物品固定在穿用者上。
[0053] 本發(fā)明還涉及用于制造吸收劑結(jié)構(gòu)的方法，所述吸收劑結(jié)構(gòu)包括：
[0054] -纖維，其形成具有X方向延伸部、y方向延伸部和厚度或z方向延伸部的纖維基 體；
[0055] -超級(jí)吸收劑聚合物（SAP)顆粒，其能夠在吸收液體時(shí)溶脹后施加膨脹力并且位 于纖維基體的孔內(nèi)；
[0056] -以及熔融結(jié)合點(diǎn)，其按照在x-y方向上延伸的結(jié)合圖案布置，在z方向上至少部 分地穿透纖維基體，。
[0057] 方法包括以下的步驟：
[0058] -提供纖維基體；
[0059] -提供SAP顆粒；
[0060] -將SAP顆粒定位于基體的纖維間的孔中；
[0061] -提供支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選地呈柔性螺旋砧座（anvil)的形式；
[0062] -將具有SAP顆粒的纖維基體定位于支撐結(jié)構(gòu)上；
[0063] -將能量施加到吸收劑結(jié)構(gòu)上以按照由支撐結(jié)構(gòu)確定的預(yù)定圖案形成熔融點(diǎn)。
[0064] 優(yōu)選地，能量是超聲波能量。
[0065] 熔融結(jié)合點(diǎn)形成獨(dú)特的x-y方向的結(jié)合點(diǎn)圖案，所述結(jié)合點(diǎn)圖案優(yōu)選地滿足以下 條件中的至少一個(gè)：
[0066] -結(jié)合點(diǎn)具有從約0,1mm2到約20mm 2的結(jié)合點(diǎn)尺寸；
[0067] -結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)出至少1. 05:1、優(yōu)選地至少I(mǎi). 1:1的其長(zhǎng)軸與其短軸的長(zhǎng)寬比；
[0068] -結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)橢圓形形狀；
[0069] -在圖案中結(jié)合點(diǎn)的數(shù)目是從1個(gè)結(jié)合點(diǎn)每9cm2至1個(gè)結(jié)合點(diǎn)每9mm 2;
[0070] -結(jié)合圖案包括一個(gè)或更多個(gè)子圖案。
[0071] 任選地，纖維基體作為一個(gè)或更多個(gè)預(yù)先結(jié)合的網(wǎng)被提供。
[0072] 將顆粒定位于纖維基體中可以通過(guò)優(yōu)選地包括以下要素中的一種或更多種的嵌 入輔助工具來(lái)輔助：
[0073] -真空；
[0074] -在X或y方向上拉幅；
[0075] -在兩個(gè)平坦的壓型的（profiled)或內(nèi)部數(shù)字化的（interdigitizing)棍之間機(jī) 械活化；
[0076] -搖動(dòng)或振動(dòng)。
[0077] 方法還可以包括以下步驟中的一個(gè)或更多個(gè)：
[0078] -應(yīng)用一個(gè)或更多個(gè)覆蓋物網(wǎng)，所述一個(gè)或更多個(gè)覆蓋物網(wǎng)被定位成平行于結(jié)構(gòu) 的在x-y方向上延伸的表面，任選地通過(guò)可恪融結(jié)合點(diǎn)被任選地連接到結(jié)構(gòu)的在x-y方向 上延伸的表面；
[0079] -應(yīng)用一個(gè)或更多個(gè)次級(jí)容納工具、優(yōu)選地圓周結(jié)合，所述一個(gè)或更多個(gè)次級(jí)容納 工具在x-y方向上外接吸收劑結(jié)構(gòu)，所述圓周結(jié)合呈現(xiàn)出高于可熔融結(jié)合點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度的 結(jié)合強(qiáng)度；或
[0080] -應(yīng)用膨脹輔助工具、優(yōu)選地圓周折疊線或急速開(kāi)啟線；
[0081] -以基本上連續(xù)的流提供SAP顆粒，所述流在所述顆粒被定位于纖維間的孔中之 前被調(diào)節(jié)、優(yōu)選地被中斷。
[0082] 附圖簡(jiǎn)沐
[0083] 圖IA至IC示意性地描述纖維、孔和SAP顆粒在根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的布置。
[0084] 圖2示意性地描繪粒度分布和孔徑分布用于解釋其相對(duì)尺寸。
[0085] 圖3A至3D示意性地描繪如可以根據(jù)本發(fā)明的工藝方面被適當(dāng)?shù)厥褂玫墓に囋O(shè) 置。
[0086] 相同的數(shù)字指的是相同或等效的元件。
[0087] 詳細(xì)描沐
[0088] 在本文中，通過(guò)使用笛卡兒坐標(biāo)（Cartesian coordinate)描述結(jié)構(gòu)、纖維基體或 纖維網(wǎng)以及工藝方面，使得X方向或縱向?qū)?yīng)于長(zhǎng)度，y方向或橫向?qū)?yīng)于寬度，并且z方 向?qū)?yīng)于厚度。
[0089] 除非明確說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)孔徑指的是纖維間的孔，即纖維之間的空間，無(wú)論空間是 空的或被SAP顆粒完全或部分地占用。
[0090] 除非另有明確說(shuō)明，否則所有的百分比指的是重量百分比。
[0091] 在第一方面，本發(fā)明是用于接收和保留含水流體的液體吸收劑結(jié)構(gòu)。
[0092] 因此，本發(fā)明的重要應(yīng)用涉及用于吸收劑物品例如嬰兒尿布、成人失禁用品、女性 衛(wèi)生用品、但還用于食品墊、圍兜、棉簽、以及類似物的結(jié)構(gòu)。
[0093] 根據(jù)本發(fā)明的吸收劑結(jié)構(gòu)包括纖維基體和位于結(jié)構(gòu)的纖維間的空隙或孔中的超 級(jí)吸收劑聚合物（SAP)顆粒。吸收劑結(jié)構(gòu)通過(guò)呈現(xiàn)出預(yù)定的結(jié)合強(qiáng)度的熱熔融結(jié)合或熔融 結(jié)合來(lái)結(jié)合。在結(jié)構(gòu)負(fù)載有液體并且SAP顆粒開(kāi)始溶脹后，這種顆粒的溶脹將使結(jié)合脫離， 并且因此允許顆粒進(jìn)一步溶脹而不受限于結(jié)構(gòu)的結(jié)合。這樣的結(jié)構(gòu)使處于干燥狀態(tài)中的 SAP顆粒固定，而且由于溶脹的顆粒之間的纖維，這樣的結(jié)構(gòu)還使處于濕的狀態(tài)中的SAP顆 粒固定。
[0094]