用于個(gè)人護(hù)理用品的吸液/分布材料的制作方法

專利名稱：用于個(gè)人護(hù)理用品的吸液/分布材料的制作方法
本申請(qǐng)書(shū)要求1999年4月3日提出的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/127682的優(yōu)先權(quán)。
為了減少流體漏出個(gè)人護(hù)理用品的可能性，用品必須能很快接收和鎖住流體。用品必須柔軟并且讓皮膚感到舒適，即使是吸液后也不會(huì)縮緊或粘附在用戶上。遺憾的是，盡管先前的產(chǎn)品在不同程度上滿足了許多這些要求，但是許多要求則沒(méi)達(dá)到。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)進(jìn)入婦女衛(wèi)生用品的連續(xù)流量平均為1ml/hr并且不是字面上的連續(xù)或恒定，而是速率上可不同并可能在周期內(nèi)有停頓?！皣娏鳌北欢x為突然的大的流動(dòng)狀況并以最高1ml/sec的流速出現(xiàn)。在噴流時(shí)，1-5毫升的流體從身體流入到用品上。術(shù)語(yǔ)“連續(xù)流”是指并非噴流的流動(dòng)。
連續(xù)流和噴流一起構(gòu)成了動(dòng)態(tài)流(variable flow)?；旧稀皠?dòng)態(tài)流”是指中間有噴流的連續(xù)流。

圖1說(shuō)明了單個(gè)用品的生命周期中動(dòng)態(tài)流(菱形)和連續(xù)流(方形)間的差異，圖中y軸為以g/hr為單位的流量，x軸為以小時(shí)為單位的時(shí)間。
對(duì)該問(wèn)題的對(duì)策被稱為“動(dòng)態(tài)流控制”并定義為產(chǎn)品生命周期內(nèi)吸收和包容連續(xù)量少的液流(1-2ml/hr)以及多次的噴流或突發(fā)的量多的液流(1ml/sec，總體積1-5ml)的能力。
例如許多婦女護(hù)理外罩材料具有低的z-向傳導(dǎo)性、低的表面能、低的孔隙體積，并且由于其二維結(jié)構(gòu)而在吸附劑芯和用戶之間幾乎沒(méi)有提供分離的效果。結(jié)果，這些外罩材料導(dǎo)致緩慢和不完全的吸收、高的再濕潤(rùn)和大的表面沾污。此外，常規(guī)的吸收或截獲層為有利于液體快速吸收的低密度、高孔隙體積結(jié)構(gòu)物，但是因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)物通常具有低的毛細(xì)作用，液體不能從外罩材料足夠解吸，導(dǎo)致浸潤(rùn)和表面濕潤(rùn)。增強(qiáng)外罩解吸的材料通常是高密度、高毛細(xì)作用的材料，但是因?yàn)檫@些材料具有低的孔隙體積和低的z-向滲透性，它們本身阻滯了液體的吸收。
因此仍然需要開(kāi)發(fā)具有快速吸液所需的孔隙體積和足夠的外罩解吸(即表面干燥度)所需的高毛細(xì)作用并且維持有適當(dāng)液體分布的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸收/分布材料以滿足動(dòng)態(tài)流控制的需要。
因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供能應(yīng)付各種流動(dòng)狀況(包括突發(fā)的量多的液流或噴流)的這種吸收/分布材料。
本發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明的目標(biāo)通過(guò)經(jīng)開(kāi)孔或“共-開(kāi)孔”連接的氣流成網(wǎng)織物層和紡粘型非織造織物傳遞遲緩層獲得。用于婦女衛(wèi)生用品時(shí)結(jié)果是成倍改善了吸收性能并使覆蓋層表面干凈和干燥。材料工藝開(kāi)發(fā)了針對(duì)獲得適合的材料結(jié)構(gòu)和兼顧快速吸收和改善覆蓋層解吸、覆蓋層沾污和再濕潤(rùn)特性間的性能平衡的各種動(dòng)態(tài)流控制。這些功能性質(zhì)通過(guò)改善材料工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)提供。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是在單種產(chǎn)品的生命周期動(dòng)態(tài)流(菱形)和連續(xù)流(方形)的圖，其中y-軸為以g/hr為單位的流量，x-軸為以小時(shí)為單位的時(shí)間。
圖2說(shuō)明共-開(kāi)孔材料的三-模態(tài)孔結(jié)構(gòu)。
圖3、4和5顯示小孔的SEM圖象。圖3顯示在復(fù)合材料氣流成網(wǎng)側(cè)的小孔。圖4顯示復(fù)合材料氣流成網(wǎng)側(cè)一小孔的近視圖。圖5顯示復(fù)合材料紡粘側(cè)的小孔。
圖6比較了開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料與非開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料的孔徑分布。
圖7說(shuō)明了一單孔的詳細(xì)情況和通過(guò)材料的流動(dòng)。
圖8顯示使用2.06mm直徑的針獲得的7.4針/cm2的針開(kāi)孔樣式。
圖9顯示使用相同直徑的針獲得的2.5針/cm2的針開(kāi)孔樣式。
圖10為具有和不具有小孔的氣流成網(wǎng)織物的所測(cè)容量圖，其中Y-軸為容量，X-軸為織物密度(cc/g)。
圖11為兩種開(kāi)孔和兩種未開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)織物的水平吸濕距離(Y-軸)對(duì)時(shí)間的圖。
圖12為以g/g為單位的飽和度(Y軸)對(duì)以英寸為單位的水平吸濕距離的圖。
定義“一次性”是指用后棄置、不欲洗滌和再使用。
“親水”接觸時(shí)被含水液體濕潤(rùn)的纖維或纖維表面。材料的潤(rùn)濕度本身可通過(guò)涉及的液體和材料的接觸角和表面張力來(lái)描述。適合測(cè)量具體纖維材料的設(shè)備和技術(shù)可通過(guò)Cahn SFA-222表面力分析儀系統(tǒng)或基本等價(jià)的系統(tǒng)來(lái)提供。用這種系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，具有90°以下接觸角的纖維被認(rèn)為“可潤(rùn)濕”或親水，而具有等于或大于90°的接觸角的纖維被稱為“不可潤(rùn)濕”或疏水。
“層”單獨(dú)使用時(shí)，可具有單件或多件的雙重意義。
“液體”是指可流動(dòng)并具有其傾注或放置的容器的內(nèi)部形狀的非顆粒物質(zhì)和/或材料。
“液體交換”是指液體可從一層傳送到另一層或者可從一層內(nèi)的一處傳送到另一處。
“共軛纖維”是指由獨(dú)立的擠壓機(jī)擠出的至少兩種聚合物形成但一起紡成一股纖維的纖維。共軛纖維有時(shí)稱為多組分纖維或雙組分纖維。盡管共軛纖維可以是單組分纖維，但是其聚合物通常相互不同。聚合物排布于越過(guò)共軛纖維橫截面的基本恒定座落的不同區(qū)域并沿共軛纖維的長(zhǎng)度方向連續(xù)延伸。這種共軛纖維的結(jié)構(gòu)可以是例如殼/芯結(jié)構(gòu)，其中一種聚合物由另一種包繞或可以是并排結(jié)構(gòu)、薄餅結(jié)構(gòu)或“海中島”結(jié)構(gòu)。共軛纖維描述于Kaneko等人的美國(guó)專利5108820、Strack等人的美國(guó)專利5336552和Pike等人的美國(guó)專利5382400。對(duì)于雙組分纖維來(lái)說(shuō)，聚合物可以75/25、50/50、25/75或其它所需的比率出現(xiàn)。所述纖維也可具有諸如Hogle等人的美國(guó)專利5277976和Largman等人的美國(guó)專利5069970與5057368中所述的形狀，所述專利文獻(xiàn)的全文通過(guò)引用并入本文，它們描述具有非常規(guī)形狀的纖維。
“雙成分纖維”是指由從相同擠壓機(jī)以共混物擠出的至少兩種聚合物形成的纖維。雙成分纖維并不具有越過(guò)纖維的橫截面的相對(duì)恒定座落的不同區(qū)域排布的各種聚合物組分并且沿整個(gè)纖維的長(zhǎng)度方向各種聚合物通常并不是連續(xù)的，代之的是通常隨機(jī)開(kāi)始和結(jié)尾的原纖維或原生原纖。雙成分纖維有時(shí)也稱為多成分纖維。這種常規(guī)類型的纖維討論于例如Gessner的美國(guó)專利5108827。雙組分和雙成分纖維也可參見(jiàn)紐約Plenum出版公司的分支Plenum出版社1976年獲得版權(quán)并由John A.Manson和Leslie H.Sperling編的教科書(shū)Polymer Blends and Composites的273到277頁(yè)，國(guó)際書(shū)號(hào)為IBSN 0-306-30831-2。
此中所用的術(shù)語(yǔ)“縱向”或MD是指織物生產(chǎn)方向織物的長(zhǎng)度。術(shù)語(yǔ)“橫向”或CD是指織物的寬度即通常與MD垂直的方向的長(zhǎng)度。
此中所用的術(shù)語(yǔ)“紡粘型纖維”是指通過(guò)從具有擠出長(zhǎng)絲直徑的噴絲板的多個(gè)細(xì)小、通常圓形的毛細(xì)管擠出長(zhǎng)絲形式的熔融熱塑性材料形成，然后快速降低直徑的小徑纖維，其通過(guò)例如Appel等人的美國(guó)專利4340563、Dorschner等人的美國(guó)專利3692618、Matsuki等人的美國(guó)專利3802817、Kinney的美國(guó)專利3338992和3341394、Hartman的美國(guó)專利3502763和Dobo等人的美國(guó)專利3542615所述的方法制備。當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)紡粘型纖維通常是不粘的。紡粘型纖維通常是連續(xù)的，并且具有7微米以上的平均直徑(至少10個(gè)樣品)，更常的直徑是在約10到35微米之間。所述纖維也可具有諸如Hogle等人的美國(guó)專利5277976、Hill的美國(guó)專利5466410和Largman等人的美國(guó)專利5069970與5057368中所述的形狀，所述專利文獻(xiàn)描述具有非常規(guī)形狀的纖維。
此中所用的術(shù)語(yǔ)“熔噴纖維”是指通過(guò)多個(gè)細(xì)小、通常圓形的模毛細(xì)管擠出熔體線或長(zhǎng)絲形式的熔融熱塑性材料到匯聚高速、通常熱的氣體(如空氣)流而降低熔融熱塑性材料長(zhǎng)絲的直徑(可達(dá)到微纖維的直徑)形成的纖維。然后，熔噴纖維由高速氣流攜帶并在收集表面沉積形成隨機(jī)分散的熔噴纖維織物。這種方法公開(kāi)于例如Butin等人的美國(guó)專利3849241。熔噴纖維是連續(xù)或非連續(xù)的微纖維，平均直徑通常小于10微米，沉積于收集表面時(shí)通常具有粘性。
此中所用的術(shù)語(yǔ)“共成型”是指至少一個(gè)熔噴模頭布置在一個(gè)滑槽附近并通過(guò)滑槽其它材料加入到正在形成的織物中的方法。例如當(dāng)所述纖維可以為扯樣長(zhǎng)度時(shí)，這種其它材料可以是漿粕、超強(qiáng)吸水劑或其它顆粒物、天然聚合物(如嫘縈或棉纖維)和/或合成聚合物(如聚丙烯或聚酯)纖維。共成型方法可參見(jiàn)Lau的常規(guī)授權(quán)的美國(guó)專利4818464和Anderson等人的美國(guó)專利4100324。通過(guò)共成型方法制備的織物常常稱為共成型材料。
“粘合粗梳紗織物”是指由通過(guò)送過(guò)梳理機(jī)的短纖維制備的織物，其斷開(kāi)并將短纖維在縱向?qū)χ倍纬裳乜v向定位的纖維無(wú)紡織物。這種織物通過(guò)一種或多種已知的粘合方法粘合。
“氣流成網(wǎng)”是一種人們熟悉的可形成纖維無(wú)紡層的方法。在氣流成網(wǎng)法中，常規(guī)約3-52毫米長(zhǎng)度的小纖維的纖維束被分離并包夾在空氣流中，然后通常借助于真空而沉積形成網(wǎng)。然后使用例如熱空氣或噴灑粘合劑將隨機(jī)沉積的纖維相互粘合。氣流成網(wǎng)工藝的例子可參見(jiàn)美國(guó)專利4494278、5527171、3375448和4640810。
無(wú)紡織物的粘合可通過(guò)眾多方法來(lái)進(jìn)行；粉末粘合劑粘合法將粉末粘合劑分布在整個(gè)織物上并通常通過(guò)用熱空氣加熱織物和粘合劑活化；花紋粘合法用加熱的軋輥或超聲粘合設(shè)備以通常為局部粘合的形式將纖維粘合一起，盡管如果需要可將織物整個(gè)表面粘合在一起；通空氣粘合法，將熱度達(dá)到足以軟化織物的至少一種組分的空氣導(dǎo)過(guò)織物；化學(xué)粘合法通過(guò)例如噴涂將例如膠乳粘合劑沉積在織物上；通過(guò)機(jī)械方法如針刺和hydroentanglement固定。
此中所用的術(shù)語(yǔ)“熱點(diǎn)粘合”包括將織物或纖維網(wǎng)通過(guò)加熱的軋輥和砧輥之間粘合。軋輥通常(盡管非總是)某種程度上具花紋圖案，因此織物并非整個(gè)表面粘合，砧輥通常是平的輥。結(jié)果，為了美觀方面的原因，發(fā)展出各種用于軋輥的花紋圖案。花紋圖案的一個(gè)例子是具有一些點(diǎn)并且是Hansen Pennings或“H&P”花紋，其具有約30％的粘合區(qū)域，每平方英寸具有約200粘合點(diǎn)(諸如Hansen和Pennings的美國(guó)專利3855046的所述)。H&P花紋具有方形點(diǎn)或紋釘粘合區(qū)域，其中每個(gè)紋釘具有0.038英寸(0.965mm)的側(cè)邊尺寸(sidedimension)、0.070英寸(1.778mm)英寸的紋釘間的間隔和0.023英寸(0.584mm)粘合深度。得到的花紋圖案具有約29.5％的粘合區(qū)域。另一種典型的點(diǎn)粘合花紋是擴(kuò)展的Hansen Pennings或“EHP”粘合花紋，其產(chǎn)生約15％的粘合區(qū)域，方形針具有0.037英寸(0.94mm)的側(cè)邊尺寸、0.097英寸(2.464mm)的針間隔和0.039英寸(0.991mm)的深度。另一種稱為“714”的典型點(diǎn)粘合花紋具有方形針粘合區(qū)域，其中每個(gè)針具有0.023英寸的側(cè)邊尺寸、0.062英寸(1.575mm)的針間間隔和0.033英寸(0.838mm)的粘合深度。得到的花紋具有約15％的粘合區(qū)域。還一種常規(guī)的花紋是具有約16.9％粘合區(qū)域的C-Star花紋。所述C-Star花紋具有被射星間隔的橫向條或“條絨”設(shè)計(jì)。其它常規(guī)的花紋包括具有約16％粘合區(qū)域并具重復(fù)和稍有偏移的菱形的菱形花紋和具有約19％粘合區(qū)域的看上去象字面如象紗窗的金屬絲織圖案。通常粘合區(qū)域百分比范圍為織物層壓織物面積的約10-30％。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的那樣，點(diǎn)粘合維持了層壓層的層壓并且通過(guò)粘合每層內(nèi)的長(zhǎng)絲和/或纖維賦予各層的整體性。
“共開(kāi)孔”是指開(kāi)了孔的材料以及開(kāi)孔的方法，其中兩種或多種材料一起開(kāi)孔。所述開(kāi)孔從材料的頂部延伸到底部并且基本上相互對(duì)直。共開(kāi)孔可通過(guò)纏結(jié)、物理粘合或化學(xué)粘合將材料暫時(shí)或永久地連接一起。優(yōu)選共開(kāi)孔在室溫而非升高的溫度下進(jìn)行。
“個(gè)人護(hù)理用品”是指尿布、訓(xùn)練用緊身褲、吸水襯褲、成人失禁用品、泳衣、繃帶和其它傷口敷料以及婦女衛(wèi)生用品。
“婦女衛(wèi)生用品”是指衛(wèi)生巾、墊和塞。
“目標(biāo)區(qū)”是指?jìng)€(gè)人護(hù)理用品系帶者正常排液的區(qū)域或位置。測(cè)試方法材料厚度材料厚度是材料厚程度的度量，其在0.05psi(3.5g/cm2)下用Starret型膨松度測(cè)試儀測(cè)量，單位為毫米。
密度材料的密度通過(guò)樣品的單位面積重量(g/m2)除以0.05psi(3.5g/cm2)下的材料厚度(mm)并將結(jié)果乘以0.001(將結(jié)果轉(zhuǎn)換成每立方厘米克數(shù)(g/cc))來(lái)計(jì)算?？偣踩∪齻€(gè)樣品評(píng)價(jià)，取其平均值作為密度值。
水平毛細(xì)吸水測(cè)試步驟該試驗(yàn)的目的是測(cè)定材料從無(wú)盡的貯液容器吸液時(shí)其水平吸液能力。
所需設(shè)備水平吸液架、按下面所述制備的月經(jīng)模擬物、尺、定時(shí)器。
步驟將材料切割成1”(2.54cm)寬和所需的長(zhǎng)度。
用月經(jīng)模擬物裝滿水平吸液裝置中的貯液容器。
將材料的一端置于模擬物中并將材料的其它部分置于吸液裝置上。
打開(kāi)定時(shí)器。
測(cè)量規(guī)定時(shí)間吸液的距離或吸液到規(guī)定距離的時(shí)間。
月經(jīng)模擬物的制備為了制備流體、血液，在這里通過(guò)在3000轉(zhuǎn)/分下離心30分鐘分離去纖維蛋白的豬血，但是也可使用有效的其它方法或速度和時(shí)間。分離血漿并分開(kāi)存貯，移除并棄去血沉棕黃層，將包裝了的血紅細(xì)胞也分開(kāi)存貯。
分離蛋(這里是大雞蛋)，棄去蛋黃和卵帶并保留蛋白。通過(guò)在1000微米尼龍篩過(guò)濾蛋白約3分鐘，將蛋白分離成稠和稀的部分，棄去稀的部分。注意可使用另外的篩目并且只要粘度達(dá)到至少所需的水平可使用不同的時(shí)間或方法。收集保留在篩上的蛋白的稠部分并吸入到60cc注射器中，軟化置于程序控制的注射泵上，通過(guò)推擠和重吸內(nèi)容物五次進(jìn)行均化。在該實(shí)例中，通過(guò)約100ml/min的注射泵速率和約0.12英寸的管子內(nèi)徑控制均化的量，均化后，稠蛋白在150sec-1下具有約20厘泊的粘度，然后將其置于離心機(jī)中并以約3000rpm旋轉(zhuǎn)約10分鐘去除碎屑和空氣泡，但也可使用其它去除碎屑和氣泡的其它有效方法。
離心后，用注射器將含ovamucin的稠的均化蛋白加入到300ccFenwal轉(zhuǎn)移包(transfer pack)中。然后將60cc豬血漿加入到轉(zhuǎn)移包中。夾(clamp)住轉(zhuǎn)移包，去除所有氣泡，并置于常規(guī)(或中等)速度混合的Stomacher實(shí)驗(yàn)室用混合器中混合約2分鐘。然后從混合器移出轉(zhuǎn)移包，加入60cc豬血紅細(xì)胞，手搓混合物約2分鐘或直到內(nèi)容物顯得均勻。最后混合物的血細(xì)胞比容顯示出約30％(重量)的血紅細(xì)胞含量，并且對(duì)于按照該實(shí)施例制備的人工月經(jīng)而言通常應(yīng)至少在28-32％(重量)的范圍內(nèi)。蛋白的量為約40％(重量)。
在制備這種人工月經(jīng)中所用的成分和設(shè)備是易于獲得的。下面列出了在該實(shí)施例中所用的物品，當(dāng)然也可使用其它適合的等價(jià)物來(lái)源。
血(豬血)Cocalico Biologicals，Inc.，449 Stevens Rd.，Reamstown，PA 17567，(717)336-1990。
300ml具聯(lián)接器Fenwal轉(zhuǎn)移包容器樣品4R2014BaxterHealthcare Corporation，F(xiàn)enwal Division，Deerfield，IL60015。
55-4143型Harvard Apparatus程控注射泵Harvard Apparatus，South Natick，MA01760。
BA 7021型Stomacher400實(shí)驗(yàn)室用混合器系列號(hào)31968SewardMedical，London，England，UK。
1000微米篩(部件號(hào)CMN-1000-B)Small Parts，Inc.，PO Box 4650，Miami Lakes，F(xiàn)L 33014-0650，1-800-220-4242。
測(cè)量血細(xì)胞比容的HemataStat-II裝置(系列號(hào)1194Z03127)Seperation Technology，Inc.，1096 Raine DriVe，Altamon Springs，F(xiàn)L32714。本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的是通過(guò)開(kāi)孔連接的氣流成網(wǎng)織物層和紡粘型非織造織物傳遞遲緩層。注意盡管在本發(fā)明的實(shí)施中優(yōu)選氣流成網(wǎng)和紡粘型織物，但是只要能具有同等的性能也可使用其它織物諸如熔噴法非織造織物、共成型和粘合粗梳紗織物。只要性能相同，也可使用各種泡沫材料。也可使用膜，特別是作為傳遞遲緩層，并且用于一些下面的實(shí)施例中。
所述氣流成網(wǎng)分布層可由各種纖維和纖維混合物制成，包括合成纖維、天然纖維如水力纏結(jié)漿、機(jī)械和化學(xué)軟化漿、短纖維、紗條、熔噴和紡粘型纖維等。在這種織物中的纖維可由相同或不同直徑的纖維制備并可具不同形狀諸如五葉形、三葉形、橢圓形、圓形等。上面描述了氣流成網(wǎng)法。
紡粘型非織造織物傳遞遲緩層也可由各種不同形狀和尺寸的纖維制備。
為了提供織物機(jī)械整體性，在紡粘型非織造層或氣流成網(wǎng)層中也可包括粘合劑。粘合劑包括可被熱活化的纖維、液體或其它粘合劑。優(yōu)選的纖維是具有較低熔點(diǎn)的纖維如聚烯烴纖維。低熔點(diǎn)聚合物提供了施加熱時(shí)在纖維交疊點(diǎn)將纖維粘合一起的能力。此外，具有作為至少一種組分的較低熔點(diǎn)聚合物的纖維如復(fù)合纖維和雙組分纖維適用于本發(fā)明的實(shí)踐。具有較低熔點(diǎn)聚合物的纖維通常稱為“易熔”纖維。所指的“較低熔點(diǎn)聚合物”是具有低于約175℃的玻璃化溫度的纖維。示例性粘合劑纖維包括聚烯烴和/或聚酰胺和液體粘合劑的復(fù)合纖維。這兩種適用的粘合劑是可購(gòu)自KoAS Inc.的稱為T-255和T-256的殼芯復(fù)合纖維，但也可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知并由許多制造商如wilmington，DE的Chisso和Fibervisions LLC制造的許多適用的粘合纖維。
合成纖維包括由聚酰胺、聚酯、嫘縈、聚烯烴、丙烯酸類、超強(qiáng)吸水劑、Lyocel再生纖維素制備的纖維和本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它適用的合成纖維。合成纖維也包括用于產(chǎn)品降解的kosmotropes。
許多聚烯烴適用于纖維生產(chǎn)，例如聚乙烯象Dow Chemical’sASPUN6811A線性低密度聚乙烯、2553LLDPE和25355和12350高密度聚乙烯是這種適合的聚合物。所述聚乙烯分別具有約26、40、25和12的熔體流動(dòng)速率。成纖維聚丙烯包括Exxon ChemicalCompany’s EscorenePD3445聚丙烯和Montell Chemical Co的PF-304。許多其它聚烯烴均可從商業(yè)渠道獲得。
天然纖維包括羊毛、棉花、亞麻、大麻和木漿。漿粕包括標(biāo)準(zhǔn)軟木短纖漿如Coosa Mills of Coosa，Alabama的CR-1654、可購(gòu)自Weyerhaeuser Corporation of Tacoma，WA的高松密度添加劑無(wú)甲醛漿粕(HBAFF)，并且是交聯(lián)的濕模量增高的南方軟木漿纖維和化學(xué)交聯(lián)的漿粕纖維如Weyerhaeuser NHB 416。除了賦予纖維增加的干濕硬挺性和彈性外，HBAFF進(jìn)行了卷曲加捻化學(xué)處理。另一種適用的漿粕是Buckeye HP2漿粕，再一種是Intemational Paper Corporation的IPSupersoft。適用的嫘縈纖維有Courtaulds Fibers Incorporated of Axis，Alabama的1.5旦Merge 18453。
氣流成網(wǎng)分布層和紡粘型非織造織物傳遞遲緩層使用機(jī)械針穿孔技術(shù)共開(kāi)孔。分布和傳遞遲緩層的共開(kāi)孔提供了噴流排液控制的獨(dú)有特征。產(chǎn)生了具三-模式孔結(jié)構(gòu)的獨(dú)特的材料，所述孔包括1)以原氣流成網(wǎng)結(jié)構(gòu)為特征的氣流成網(wǎng)織物體中的孔，2)由開(kāi)孔方法所用的針限定的大孔隙和3)圍繞開(kāi)孔周邊的小界面孔。從復(fù)合材料的氣流成網(wǎng)織物側(cè)觀察，所述開(kāi)孔一般以錐入圓錐狀結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)為特征。由于開(kāi)孔過(guò)程的增密和纖維重新定位，界面孔比周圍的孔要小。
在婦女衛(wèi)生用品中傳遞遲緩層通過(guò)防止氣流成網(wǎng)分布層和下面的停留保持層之間緊密接觸而提供了兩層間的滲透性和潤(rùn)濕性梯度。因?yàn)閭鬟f遲緩層是不可潤(rùn)濕的并且具有低滲透性，它在連續(xù)流動(dòng)條件下促進(jìn)了流體在氣流成網(wǎng)織物層中的分布。傳遞遲緩層的潤(rùn)濕性可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的改變材料疏水性的局部化學(xué)處理來(lái)改變。一些適用于改變潤(rùn)濕性的化學(xué)品以AHCOVEL、Glucopon、Pluronics、Triton和Masil SF-19的商品名出售。
傳遞遲緩層也控制Z-方向的液體流動(dòng)。所述傳遞層促使液體集聚或保持在氣流成網(wǎng)分布層中并然后在出現(xiàn)高壓或高飽和水平時(shí)讓流體轉(zhuǎn)移到蓬松物中。相信在連續(xù)流動(dòng)條件下液體并不優(yōu)先移動(dòng)到開(kāi)孔中。這種受控的傳遞機(jī)制使得蓬松物中延長(zhǎng)了受污時(shí)間并防止了接受排液的區(qū)域超飽和。在噴流條件下，在傳遞遲緩層中的孔使流體立即通過(guò)到下面的蓬松層。另外，傳遞遲緩層可將指示物混入到產(chǎn)品形式中。
圖2說(shuō)明了共開(kāi)孔材料的三模式孔結(jié)構(gòu)。在圖2中，說(shuō)明了三種類型的孔。大孔1位于織物的開(kāi)孔處。較小的孔2位于原氣流成網(wǎng)織物4中。另一種類型的孔3可發(fā)現(xiàn)于織物開(kāi)孔處的周圍區(qū)域，其源于開(kāi)孔過(guò)程的增密和纖維重新定位。
圖3、4和5顯示了開(kāi)孔的SEM圖象。圖3以一英寸(2.54cm)等于1mm的放大率顯示了所述復(fù)合材料氣流成網(wǎng)織物側(cè)上的開(kāi)孔。圖4以一英寸等于200微米的放大率顯示了所述復(fù)合材料氣流成網(wǎng)織物側(cè)上開(kāi)孔的近視圖，圖5以一英寸等于2mm的放大率顯示了所述復(fù)合材料紡粘型織物側(cè)上的開(kāi)孔。
圖6比較了開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料與非開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)材料的孔徑分布。在圖6中，未開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料由大的黑方框表示，開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)材料由淺色菱形表示。孔體積(cc/g)為Y-軸，孔半徑(微米)為X-軸。該圖顯示出開(kāi)孔材料存在孔輕微變小的變動(dòng)。這是由于在開(kāi)孔周圍材料的輕微密化的結(jié)果。由開(kāi)孔形成的大孔沒(méi)有顯示在圖中，因?yàn)槠涑叽巛^大。但是，它們確實(shí)構(gòu)成了材料另外的孔隙體積。
圖7詳細(xì)說(shuō)明了與吸收復(fù)合材料的功能相關(guān)的單個(gè)開(kāi)孔。在圖7中，排液(由箭頭指示)排放到覆蓋層1。排液流過(guò)覆蓋層1進(jìn)入本發(fā)明的共開(kāi)孔層壓層，其在開(kāi)孔3或經(jīng)氣流成網(wǎng)層2本身通過(guò)氣流成網(wǎng)層2。這種排液也可以沿其長(zhǎng)度方向分布到氣流成網(wǎng)層2內(nèi)的其它區(qū)域。許多排液最終通過(guò)氣流成網(wǎng)分布層2和傳遞遲緩層6進(jìn)入吸濕劑保持芯4。
共開(kāi)孔系統(tǒng)的功能可分解成五個(gè)覆蓋層解吸、增加表面積、開(kāi)孔孔隙體積、進(jìn)入蓬松物和吸濕能力。這些功能益處的每一項(xiàng)將分別在下面討論。
1、覆蓋層解吸氣流成網(wǎng)材料的未開(kāi)孔區(qū)域在接觸排液后保持了高度的毛細(xì)管作用并且良好地適合于解吸覆蓋層。氣流成網(wǎng)材料的小孔提供了解吸覆蓋物的通常大的孔脫附所需的毛細(xì)管作用，依此從用品表面去除了大部分的流體。改善的覆蓋層解吸導(dǎo)致低的沾污和覆蓋物受污水平。
2、增加的表面積氣流成網(wǎng)材料的開(kāi)孔區(qū)域提供了更大地用于吸收流體的表面積。在遇到噴流的情況下，與開(kāi)孔接觸的流體可通過(guò)開(kāi)孔的壁在x、y和z方向吸收，而非只通過(guò)表層在z-方向吸收。所以，通過(guò)開(kāi)孔的壁提供的增大的表面積增強(qiáng)了氣流成網(wǎng)分布層的吸液特性。另外，開(kāi)孔也增加了氣流成網(wǎng)分布層的整體滲透性。
3、開(kāi)孔孔隙體積由開(kāi)孔產(chǎn)生的空間和孔隙體積可以讓液體在吸收到氣流成網(wǎng)材料中前在用品內(nèi)積聚。在氣流成網(wǎng)材料局部飽和而阻止了流體即時(shí)吸收時(shí)可防止積聚在用品表面并促進(jìn)吸收。
4、達(dá)到保持在氣流成網(wǎng)材料中的開(kāi)孔提供了流體直接進(jìn)入到開(kāi)孔區(qū)域保持材料的通道。在噴流條件下，流體直接通過(guò)開(kāi)孔進(jìn)入保持材料。通過(guò)提供在這些條件下即時(shí)達(dá)到保持的能力，氣流成網(wǎng)材料的孔隙體積得以維持，減少了多次排液時(shí)的吸液次數(shù)。
5、吸濕能力由于氣流成網(wǎng)材料的穩(wěn)定性和高度的濕完整性，在用品接觸排液時(shí)孔隙并不會(huì)坍塌到大的程度。穩(wěn)定的孔結(jié)構(gòu)允許進(jìn)行毛細(xì)吸濕而將流體轉(zhuǎn)移出排液區(qū)并進(jìn)入用品的其它區(qū)域。氣流成網(wǎng)材料的未開(kāi)孔區(qū)域保持了這種功能，毛細(xì)吸濕防止了在排液區(qū)出現(xiàn)高飽和。毛細(xì)吸濕與材料穩(wěn)定性一起可使接觸排液后孔隙體積再生從而達(dá)到可接收另一次排液。適合的吸液/分布層水平吸收約1.2-15.25cm的距離的月經(jīng)。
下面為檢查本發(fā)明優(yōu)選形式的實(shí)驗(yàn)。評(píng)價(jià)三種不同單位重量的氣流成網(wǎng)織物100、175和250克/平方米(gsm)。比較三種開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)織物樣品和一種未開(kāi)孔對(duì)照樣品。氣流成網(wǎng)織物由Weyerhaeuser NB416漿粕和KoSa T-255粘合纖維制成。紡粘層由Union Carbide Company的E5D47聚丙烯制成。
所述紡粘層是點(diǎn)粘的，并具擴(kuò)張的Hansen Pennings(EHP)圖案花紋。分開(kāi)制備的氣流成網(wǎng)層和紡粘層被置于一起并以所示的針密度開(kāi)孔?；蛘?，相信氣流成網(wǎng)層可直接在紡粘層上制備并然后將兩者開(kāi)孔。
開(kāi)始使用圖8的開(kāi)孔樣式，使用0.081”(2.06mm)直徑的針開(kāi)孔而達(dá)到每平方英寸48針的密度(7.4針/平方厘米)。
使用平式系統(tǒng)流體分布試驗(yàn)，測(cè)試在漿粕蓬松物吸收芯上的這些材料。關(guān)鍵測(cè)量項(xiàng)目包括沾污區(qū)大小、飽和曲線平還是斜、流體保持和在氣流成網(wǎng)層中轉(zhuǎn)移的量。結(jié)果列于表1。
表1平式系統(tǒng)流體分布試驗(yàn)-共開(kāi)孔材料基質(zhì)
*上面反映的密度是開(kāi)孔前密度，開(kāi)孔材料的密度更高。
該試驗(yàn)顯示出與對(duì)照相比開(kāi)孔樣品的污漬長(zhǎng)度和流體保持均得到了下降，表明對(duì)氣流成網(wǎng)織物開(kāi)孔極大地提高了氣流成網(wǎng)的密度，因?yàn)樽畛蹰_(kāi)孔樣式(圖8)的針密度是如此之高。對(duì)于高單位重量、高原始密度樣品來(lái)說(shuō)，這是最值得關(guān)注的。隨著密度增加，孔徑和孔隙體積下降。
這種樣品試驗(yàn)的結(jié)果表明開(kāi)孔具有影響產(chǎn)品性能的潛力。以16針/平方英寸(2.5針/cm2)的針密度(如圖9所示)進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)從而降低開(kāi)孔后材料的密度。針直徑保持在0.081”。研究的織物密度范圍縮窄到175-200gsm，將氣流成網(wǎng)織物與紡粘織物傳遞遲緩層一起開(kāi)孔以維持分布功能。
表2和3顯示了所評(píng)價(jià)的其它材料基質(zhì)。除了所指明的膜外，這里的傳遞遲緩層為紡粘聚丙烯織物。所述紡粘傳遞遲緩層具有所指明的密度和單位重量。所述紡粘織物并未用表面活性劑處理，從而保持了天然的非潤(rùn)濕性。所述薄膜為1密爾厚聚乙烯膜。
表2共開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料/傳遞遲緩層
表3共開(kāi)孔氣流成網(wǎng)材料/傳遞遲緩層
表2和3所示的材料代表著由于其較低的開(kāi)孔針密度和較低的單位重量和/或初始密度而相信具有更好的性能特征潛力。測(cè)試這些材料的容量、水平吸濕能力、飽和容量、流體分配特征和三向吸收噴流能力。這些參數(shù)將分別在下面討論。
容量圖10顯示了測(cè)得的具開(kāi)孔和不具開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)織物的容量，其中容量為Y-軸，織物密度(cc/g)為X-軸。在圖10中，上端線代表175和200gsm-未開(kāi)孔的氣流成網(wǎng)織物，中線為200gsm共開(kāi)孔氣流成網(wǎng)織物，底線為175gsm共開(kāi)孔織物。正如所估計(jì)的那樣，容量隨密度增加而降低。對(duì)于開(kāi)孔樣品來(lái)說(shuō)，容量也稍有降低。這些數(shù)據(jù)表明200gsm和0.14g/cc的開(kāi)孔氣流成網(wǎng)織物具有等于未開(kāi)孔的175gsm、0.14g/cc織物的容量。
水平毛細(xì)吸濕-無(wú)限儲(chǔ)庫(kù)進(jìn)行水平毛細(xì)吸濕試驗(yàn)以評(píng)價(jià)開(kāi)孔處理對(duì)水平吸濕距離的影響。水平吸濕距離很重要，因?yàn)樗峁┝司井a(chǎn)品系帶者用品接近容量并需要更換的可見(jiàn)信號(hào)。沒(méi)有適當(dāng)?shù)奈鼭窆δ埽梢?jiàn)信號(hào)不會(huì)以所需的程度的表現(xiàn)出來(lái)。
表2的175gsm低密度氣流成網(wǎng)樣品的水平毛細(xì)吸濕結(jié)果表明氣流成網(wǎng)材料的開(kāi)孔降低了毛細(xì)吸濕距離。相信開(kāi)孔過(guò)程產(chǎn)生了中斷吸濕的液體通道的開(kāi)孔并圍繞每個(gè)開(kāi)孔產(chǎn)生密度梯度。依原始密度不同，開(kāi)孔的材料比未開(kāi)孔樣品吸濕的距離少17到30mm。原始密度越大的材料，差值越大。這些結(jié)果列于圖11，其中單位為mm的吸濕距離顯示于y-軸，分鐘為單位的時(shí)間顯示于x-軸。在圖11中，33.9gsm未開(kāi)孔織物為最高線，就在其下方的為27gsm未開(kāi)孔織物的線，接著是27gsm開(kāi)孔織物和33.9gsm開(kāi)孔織物的線。
圖11也表明了開(kāi)孔導(dǎo)致的吸濕通道干擾比增加氣流成網(wǎng)織物密度對(duì)水平吸濕性能具有更大的影響。這表明開(kāi)孔影響并非是簡(jiǎn)單的致密化影響。水平吸濕結(jié)果表明在開(kāi)孔樣品中存在導(dǎo)致顯著破壞吸濕通道的毛細(xì)管間斷。
為了提高吸濕距離，對(duì)更高密度的氣流成網(wǎng)織物樣品開(kāi)孔并評(píng)價(jià)它們的毛細(xì)吸濕性能。其結(jié)果也表明較高密度的樣品也不能象未開(kāi)孔的對(duì)照材料那樣遠(yuǎn)距離吸濕。這進(jìn)一步表明毛細(xì)作用的破壞是開(kāi)孔處理的結(jié)果，也表明毛細(xì)吸濕距離不能通過(guò)開(kāi)孔材料的密度來(lái)控制。
水平吸濕飽和容量為了評(píng)價(jià)水平吸濕測(cè)試后得到的飽和水平，將飽和材料分割并稱重。然后計(jì)算g/g為單位的飽和水平，從而確定開(kāi)孔處理如何影響材料的總體容量水平(g/g)。注意這些飽和水平是以毛細(xì)管吸濕為基礎(chǔ)而并非以浸泡和滴注的方法為基礎(chǔ)的。
圖12顯示了表2的175gsm低密度氣流成網(wǎng)樣品的開(kāi)孔對(duì)飽和水平的影響。結(jié)果表明不僅水平吸濕距離因?yàn)殚_(kāi)孔處理而降低，而且吸濕飽和容量也隨之降低。盡管在不同開(kāi)始密度的樣品間沒(méi)有觀察到顯著差異，無(wú)論起始密度多少，開(kāi)孔樣品均比未開(kāi)孔樣品的飽和要小許多。開(kāi)孔的影響比起始密度的影響顯得更主要。在圖12，g/g為單位的飽和度顯示于y-軸，英寸為單位的吸濕距離顯示于x-軸。最上面的線代表未開(kāi)孔的0.1g/cc樣品，次高的線為0.08g/cc未開(kāi)孔樣品，接著的線為0.08g/cc共開(kāi)孔樣品，最低的線為0.1g/cc共開(kāi)孔樣品。
也評(píng)價(jià)了開(kāi)孔對(duì)更高密度氣流成網(wǎng)材料的毛細(xì)吸濕飽和度的影響。同樣，開(kāi)孔樣品具有比未開(kāi)孔對(duì)照更低的g/g為單位的飽和度。依此看來(lái)共開(kāi)孔樣品的單位重量對(duì)水平吸濕距離或飽和水平具有最小的影響。175和200gsm樣品性能相仿，只在密度間觀察到有輕微不同。0.12和0.14g/cc樣品的總吸濕距離相同，但0.12g/cc樣品的飽和水平更高，相信是由于0.12g/cc樣品具更高的孔隙體積。
因?yàn)槭褂脮r(shí)用品經(jīng)歷各種不同的壓力和流動(dòng)條件，也研究了在所需吸液性下的吸濕力。結(jié)果顯示材料在其整個(gè)長(zhǎng)度上均勻飽和，表明在所需吸液性吸濕設(shè)定值下吸濕并不由于開(kāi)孔而降低。相信穩(wěn)定的氣流成網(wǎng)織物結(jié)構(gòu)可允許開(kāi)孔氣流成網(wǎng)織物得到充分利用，即使其并不具有在未開(kāi)孔氣流成網(wǎng)織物中發(fā)現(xiàn)的連續(xù)毛細(xì)管流體通道。
從該試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，相信良好性能下的針密度應(yīng)在約10-40針/平方英寸(1.6-6.2針/平方厘米)之間。最佳針密度取決于置有本發(fā)明的層壓品的實(shí)際產(chǎn)品形式。
盡管上面只描述了一些本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解在沒(méi)有實(shí)質(zhì)背離本發(fā)明的新思路和優(yōu)點(diǎn)情況下可對(duì)示例性實(shí)施方案進(jìn)行許多修改。因此，所有這種修改均應(yīng)包括在下面權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書(shū)中，方法和功能權(quán)利將覆蓋執(zhí)行所述功能時(shí)本文所述的結(jié)構(gòu)，不僅是結(jié)構(gòu)等價(jià)物而且還有等價(jià)結(jié)構(gòu)體。因此，盡管釘和螺絲可能不是結(jié)構(gòu)等價(jià)物，因?yàn)獒斒褂脠A柱面固定木部件，而螺絲使用螺旋面，但是在固定木部件上，釘和螺絲可以是等價(jià)結(jié)構(gòu)體。
還應(yīng)指出此中所引用的專利、申請(qǐng)或公開(kāi)均完整地通過(guò)引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種用于個(gè)人護(hù)理用品的吸液/分布層，包括共開(kāi)孔分布層和傳遞遲緩層。
2.權(quán)利要求1的層，其中所述共開(kāi)孔材料用針以約1.6-6.2針/平方厘米的密度開(kāi)孔。
3.權(quán)利要求2的層，其中所述共開(kāi)孔材料用針以約2.5針/平方厘米的密度開(kāi)孔。
4.權(quán)利要求1的層，其中所述傳遞遲緩層為選自無(wú)紡織物和膜的材料。
5.權(quán)利要求1的層，其中所述分布層水平吸收約1.2-15.25厘米距離的月經(jīng)。
6.權(quán)利要求5的層，其中所述分布層是選自氣流成網(wǎng)織物、粘合粗梳紗織物、共成型織物、hydroentangled漿粕織物和熔噴法非織造織物的材料。
7.一種個(gè)人護(hù)理用品，選自包括權(quán)利要求1的層的尿布、訓(xùn)練用緊身褲、吸水襯褲、成人失禁用品和婦女衛(wèi)生用品。
8.權(quán)利要求6的用品，其中所述個(gè)人護(hù)理用品為婦女衛(wèi)生用品。
9.權(quán)利要求6的用品，其中所述個(gè)人護(hù)理用品為成人失禁用品。
10.權(quán)利要求6的用品，其中所述個(gè)人護(hù)理用品為尿布。
11.一種用于個(gè)人護(hù)理用品的吸液/分布層，包括一共開(kāi)孔分布層和一傳遞遲緩層，其中所述分布層包括短纖維聚烯烴并且通過(guò)氣流成網(wǎng)法在所述傳遞遲緩層上制備，并且其中所述層以約1.6-6.2針/平方厘米的針密度開(kāi)孔。
12.權(quán)利要求10的層，其中所述共開(kāi)孔材料用針以約2.5針/平方厘米的密度開(kāi)孔。
13.權(quán)利要求10的層，其中所述氣流成網(wǎng)層由漿粕和熱塑性纖維組成。
14.權(quán)利要求10的層，其中所述傳遞遲緩層包括通過(guò)紡粘法制備的聚烯烴纖維。
15.權(quán)利要求13的層，其中所述聚烯烴為聚丙烯。
16.權(quán)利要求10的層，其中所述傳遞遲緩層包括聚烯烴膜。
17.權(quán)利要求15的層，其中所述聚烯烴為聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供用于個(gè)人護(hù)理用品的吸液/分布層,它是一共開(kāi)孔分布層和其間的一傳遞遲緩層。所述共開(kāi)孔分布層和傳遞遲緩層可用于存貯液體并以個(gè)人護(hù)理用品中吸液芯可吸液的速率釋放到吸液芯中。其接收不規(guī)則和大流量的能力使得本發(fā)明的的吸液/分布層特別適合于“噴流”控制。所述分布層優(yōu)選為氣流成網(wǎng)織物,所述傳遞遲緩層優(yōu)選為紡粘織物,并且它們使用優(yōu)選為約2.5針/平方厘米的針密度的共開(kāi)孔。
文檔編號(hào)A61F13/511GK1346253SQ00805877
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2000年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月3日
發(fā)明者M·A·達(dá)利, Y·L·哈蒙茲, T·L·馬斯, D·M·馬特拉 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司