專利名稱：具有液體分配和貯存層的吸收劑結構的制作方法
根據35USC119，本申請要求以下專利申請的優先權1998年6月8日提交的美國臨時申請系列號60/088,455和60/088,456、1998年9月29日提交的美國臨時申請系列號60/102,344以及1999年1月19日提交的美國專利申請系列號09/232,783。
本發明涉及改進了的纖維狀吸收劑結構，該結構分別具有液體的收集層、分配層和貯存層。該收集層含有膠乳粘結了的合成纖維，可用于提供改進了的一次性吸收劑產品例如尿布、成人失禁用墊和衛生巾。
吸收性制品例如一次性尿布、成人失禁用墊、衛生巾等通常都帶有吸收性芯，或貯存層以收集和保持全部液體。該吸收性芯通常夾在其功能可讓液體流到芯的可滲透液體的外襯與容納了液體且阻止其穿過吸收性制品的不滲透液體的背襯之間。吸收性芯(例如用于尿布和成人失禁用墊)通常包括由已分離成纖維、松散且起毛的親水性纖維素纖維構成的纖維絮墊或纖維網。該芯還可包括超吸收性聚合物(SAP)的微粒、顆粒、薄片或纖維。此外，吸收性制品還可以包含分配層，該分配層有助于使液體從收集層快速轉送至該芯的貯存層。
近年來，對更薄且更舒適的吸收性制品的市場需求已在增加。這類制品可通過降低尿布芯的厚度、通過減少該芯中所用的纖維材料量同時增加SAP微粒的量以及通過將該芯砑光或壓縮以降低厚度從而增加密度而得到。然而，較高密度的芯不如較低密度的芯吸收液體快，因為芯的致密化導致有效孔徑更小。因此，為了保持適宜的液體吸收速率，必須在高密度的吸收性芯之上配備具有較大孔徑的較低密度層以提高對排放到吸收性制品上的液體的吸入速率。這種低密度層通常稱之為收集層。
一次性尿布芯的貯存層部分，例如通常是在轉化過程中就地從松散且起毛的纖維素制成的。在尿布轉化生產線上形成吸收性芯時，要將超吸收性粉末與絨毛纖維素纖維混合。通常不能得到預制成卷形式的這種纖維素材料，因為由于纖維間缺少粘結或纏結致使它不具有足夠的纖維網強度。
一次性尿布的收集層部分通常是熱粘結、膠乳粘結或點粘結了的、粗梳的合成短纖維網。用于收集層的典型短纖維是尺寸為6-15旦尼爾、長度至少為40毫米的卷曲聚酯(PET)或聚丙烯纖維。該收集層是在專用無紡布生產線上成型、粘結并切割成均勻的卷狀物品。隨后將切開的卷狀收集層材料在尿布轉化生產線上展開，并將其粘貼在吸收性芯的上面和外襯的下面。具有粘結了的粗梳短纖維的嬰兒尿布商品實例是由Kimberly-Clark Corp.(Dallas,TX)生產的HuggiesDiapers和由Paragon Trade Brands(Atlanta,GA)生產的私人標記尿布。
由于已實現了越來越多的特色例如彈性化和多重無紡布以改進尿布性能，現代嬰兒一次性尿布的加工機已變得極其復雜。這種復雜性已引起重大的原料處置問題以及轉化生產線生產能力的綜合損失。因此，需要用來自卷狀或其他適宜緊湊包裝的單一材料能簡便地供入轉化生產線來代替龐大而笨重的絨毛漿和超吸收性粉末的成型系統。因為在最終產品中收集層和吸收性芯是放在一起的，所以將液體收集層和吸收性芯合并成單一材料可以使轉化操作的效率最佳化。
超薄型婦女衛生巾通常是由基于卷狀物品的無紡材料制得的。將這種成卷的預制吸收性芯材料直接展開在吸收性制品轉化裝置上，該裝置沒有基于絨毛的產品例如尿布和成人失禁用墊所需的分離纖維的步驟。通常將這種無紡纖維網粘結或加固成產生的強度足以在轉化過程進行處置的樣式。該纖維網還可包含SAP微粒。
用于該卷狀物品制作預制芯的纖維網加固技巧使該纖維網具有強度和尺寸穩定性。這些技巧包括膠乳粘結、用熱塑性或雙組分纖維或熱塑性粉末粘結、水力纏結、針刺、梳理等。
通常在沖切的婦女衛生墊中見到的、具有收集層和分配層(“ADL”)結構的一種實施方案是用水性粘合劑樹脂粘結、并已干燥和固化的氣流成網的纖維素纖維網。氣流成網材料在可忽略的負荷下相對于重力，通常每克材料可保持至多16克液體。因此，ADL能收集吸收劑產品內的液體涌流，直到吸收性芯中的超吸收性微粒能將所保持的來自氣流成網纖維素ADL的液體吸入含有超吸收性微粒的最終貯存層為止。
常規氣流成網纖維素材料的實例是Vicell 6002(BuckeyeTechnologies Inc.,Memphis TN)，它是用乙酸乙烯酯粘合劑樹脂粘結的105 gsm(克/平方米)氣流成網纖維素無紡織物。Vicell 6002是通過將乙酸乙烯酯粘合劑樹脂的水性乳狀液噴灑在氣流成網纖維素網上，隨后在熱空氣烘箱中干燥和固化制得的。它在商業上用于婦女衛生墊的ADL中。
某些市售的氣流成網纖維素結構的缺點是它們在正常使用下可能皺縮。這種情況通常發生在該結構受到配戴者重壓時、特別是該結構潮濕時。這種結構的皺縮顯著地降低該吸收劑產品的液體收集速率并因此增加泄漏的機會。當完全或部分充滿液體的氣流成網纖維素結構皺縮時，液體即從ADL漏出并使配戴者的皮膚感到該產品潮濕。
因此，需要一種薄的吸收性芯材料，這種材料能促進液體從收集區輸送到貯存區，在使用時具有高吸收能力，并且能以卷狀物品形式供貨以簡化生產和轉化過程。
本申請人現已意外地發現一種改進了的包含至少兩個獨立層，即頂層和底層的ADL，克服了市售產品的上述缺點。本發明ADL的頂層(即與配戴者的皮膚接觸的一層)是高孔隙度的，因此可防止該結構皺縮且使泄漏問題減至最小。
本發明提供了一種具有吸收劑結構、高吸收性、高膨體低密度的制品，該吸收劑結構包括液體收集層和任選與該收集層連通的分配層和纖維狀的液體貯存層。該貯存層含有SAP微粒、膠乳粘結的纖維、熱粘結的纖維、或其組合物。
在一個實施方案中，本發明涉及用于一次性吸收劑產品的具有至少兩層改進了的收集和分配層(ADL)，即與吸收劑產品的配戴者接觸的頂層(收集層)和位于頂層與貯存層之間的底層(分配層)。因此，根據本發明的一個方面，提供了一種改進了具有高孔隙度收集層的ADL。
在本發明的另一個方面中，提供了一種含有本發明ADL的氣流成網卷狀物品及其生產的方法。
在本發明的又一個方面中，提供了一種含有本發明ADL的一次性吸收劑產品及其生產的方法。
本發明的吸收劑結構具有如下優點(ⅰ)由于它是用低密度材料制作的且具有高膨體特性，所以它是高吸收性的；(ⅱ)由于采用將超吸收性微粒沉積在這些層中的方式，提供了一種吸收性纖維網，因而這些層是均勻的，且因此提高了該制品的吸收潛能；(ⅲ)因為將多種材料的功能組合在單一的卷狀物中，該吸收性制品可以采用更經濟的方法提供吸收性制品；和(ⅳ)由于(或通過)在收集層的形成過程中添加表面活性劑，可以調節該制品的潤濕性。
茲將本文列舉的所有專利、專利申請和參考文獻全部引入本文作為參考。
本發明提供了一種改進了的纖維狀吸收劑結構，該結構含有低密度的液體收集層和密度較高的纖維狀貯存層。該結構是包括通過密度梯度使該結構具有收集和分配液體性能的至少這兩層的復合材料。該收集層能快速地從污物中收集液體。該貯存層可從收集層吸收并貯存所收集的液體。
此外，本發明優選含有分配層，該分配層與液體收集層結合可提供改進了的、含有至少兩層即頂部收集層和分配層的ADL。當用于一次性吸收劑產品時，該收集層靠近配戴者的皮膚而遠離貯存層；該分配層靠近貯存層而遠離配戴者的皮膚。該收集層在負載下可提供液體的快速收集。該分配層可提供z-軸方向的毛細力以將液體吸入遠離配戴者皮膚的吸收性貯存層，使液體暫時不流動并且可起管道的作用以便將液體吸入貯存層的未充滿部分。本發明的吸收劑結構具有高吸收能力且特別可用作一次性吸收劑制品例如尿布、成人失禁用墊和婦女緊身褲以及婦女衛生巾等的吸收性芯。
用于本發明復合結構的ADL或貯存層的纖維化絨毛纖維素纖維可選自木纖維素例如Foley絨毛、棉絨漿、化學改性了的纖維素例如交聯纖維素纖維或高純的纖維素纖維例如Buckeye HPF。
本發明利用了意外的發現，該收集層中膠乳粘結的合成纖維提供了一種吸收劑結構，該結構與采用沒有這種纖維的收集層的吸收劑結構相比具有改進了的收集和保持特性(即吸收性)。采用合成纖維的優點是這些纖維使該吸收劑產品的表面干燥最佳化。可以采用任一種合成纖維，包括聚酯纖維例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、尼龍、丙烯酸類、及其組合物，只要在該層潮濕時這種纖維具有形成抗皺縮的大孔隙性質即可。
在生產過程中應考慮到合成纖維的熔點，必須調節溫度以避免纖維熔化。就本公開而言，“大孔隙”是指比纖維素纖維形成的孔更大而且更抗皺縮的孔。因為含在合成纖維基質中的大孔隙當潮濕時在壓力下可抗皺縮，所以當一股液體涌流穿過吸收劑產品的襯里或外襯時，該頂層能快速地將其收集。孔隙的尺寸取決于纖維的組成、纖維的尺寸(即纖維直徑)、纖維的回彈性和膠乳的回彈性。本領域的技術人員利用本領域的一般知識(參見例如頒發給Cohen的美國專利5,569,226和5,505,719)和例行試驗可優化孔徑的尺寸以適合任何特定的需要。
采用天然或合成的聚合物膠乳的水性分散體(乳狀液)將該頂層的合成纖維粘結。任一種膠乳都可用于本發明。合成的聚合物可以是例如，丙烯酸烷基酯類、乙酸乙烯酯或苯乙烯-丁二烯的聚合物或共聚物。也可采用本領域已知的其它聚合物。就工業衛生和消除溶劑循環工序而言，可將合成膠乳以水基乳狀液而不是有機溶劑乳狀液的形式施用。在本發明中，優選的收集層的基質纖維是切割長度為3-15毫米的3-20旦尼爾卷曲PET纖維。
改進了的ADL的分配層優選含有膠乳和/或熱粘結了的纖維素纖維。任一種絨毛纖維素纖維都可用于該層，優選木纖維例如氣流成網的絨毛纖維素、化學改性了的纖維素纖維(例如交聯纖維素纖維)、高純的纖維素、棉絨纖維、或其混合物。就粘結而言，可采用粘結頂層纖維所用的膠乳分散體。或者，可采用熱塑性纖維或粉，或與膠乳粘合劑組合，加熱至熱塑性纖維或粉的熔點進行粘結。也可使用聚乙烯外殼包裹、具有PET芯的雙組分纖維例如Hoechst-Trevira Type-255(Charlotte,NC)和聚乙烯粉。
改進了的ADL的分配層提供了暫時保持區和進入最終貯存層的液體分配通道。該層的纖維素纖維形成微孔介質，該介質本能地通過表面張力的推動力和重力的結合從液體污物處將液體分配至分配層的未充滿部分。一旦來自污物的漫流液體接觸到表面張力比ADL更高的貯存層的未充滿部分，該分配層中的液體即流入貯存層直至表面張力達到平衡為止。貯存層的高表面張力可以通過提供較高密度的纖維素纖維和/或超吸收性微粒產生。因此該分配層成為貯存層的貯液器和流向該貯存層的液流通道。在某些薄型吸收劑墊中，在ADL覆蓋了遠比吸收性芯或貯存層更大的表面積的情況下，這種液流通道的功能特別重要。
可任選將其它組分例如表面活性劑、顏料和不透明劑添加到收集層和分配層而不會影響吸收性。
本發明ADL層的基重可以為約30-150克/米2、優選為約60-100克/米2、和最優選為約80克/米2。
在一個實施方案中，該ADL的收集層和分配層各自的基重為約15-60克/米2。優選各層的基重至少約為該ADL總基重的25％。在一個實施方案中，頂層約為該ADL總基重的25-50％。
本發明的ADL可含有任選的中間層。該中間層可含有100％絨毛纖維素和/或化學改性了的纖維素纖維或具有一種纖維組合物，該組合物是合成纖維和纖維素纖維的混合物。
在ADL的一個實施方案中，收集層含有用10-20％(重量)的水性粘合劑樹脂粘結了的、約80-90％(重量)的尺寸為6.7分特(纖維的重量/長度)切割長度為6毫米的聚酯(PET)纖維。底層含有80-90％用10-20％水性粘合劑粘結的纖維化絨毛纖維素纖維。該纖維化絨毛纖維素纖維可包括木纖維素例如Buckeye Foley絨毛(Buckeye TechnologiesInc.)、棉絨漿例如Buckeye HPF(Buckeye Technologies Inc.)、或化學改性了的纖維素例如交聯纖維素纖維。在另一實施方案中，該ADL的頂層和底層與上述相同，但還存在含有PET和纖維素纖維混合物的中間層。在上述實施方案中，頂層至少為ADL總重的10％，而底層為不大于ADL總基重的50％。
本發明復合吸收劑結構的優選總基重為每平方米100-500克(gsm)。該復合吸收劑結構包括液體收集層和液體分配層(上述的)和液體貯存層。該液體貯存層位于液體分配層之下，且包括絨毛纖維素或化學改進了的絨毛纖維素基質纖維、超吸收性聚合物(SAP)以及粘結性成分。該粘結性成分優選的是濃度為5-20％的雙組分纖維，但也可包括熱塑性粉。優選SAP的含量為該吸收劑結構的10-70％(重量)。
本文所用的“超吸收性聚合物”或“SAP”是指能與本發明纖維混合的任一種適宜的親水性聚合物。超吸收性聚合物是一種水溶性的化合物，已將其交聯使之成為水不溶的，但在生理食鹽溶液中仍可溶脹至其本身重量的至少約15倍。這些超吸收性材料通常分為三類，即淀粉接枝共聚物、交鏈羧甲基纖維素衍生物以及改性的親水性聚丙烯酸酯。吸收性聚合物的實例包括水解了的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、皂化了的丙烯酸酯-乙烯系共聚物、改性的交聯聚乙烯醇、中和了的交聯聚丙烯酸、交聯聚丙烯酸鹽以及羧基化了的纖維素。在吸收液體時，這些優選的超吸收性材料即形成水凝膠。
按該水凝膠的剪切模量測定，該超吸收性聚合物材料具有較高的凝膠體積和較高的凝膠強度。這類優選的材料還含有較少量的通過與人造尿接觸可將其提取的聚合物材料。超吸收性聚合物是眾所周知的且可從市場上購到。一個實例是以品名IM 1000(Hoechst-Celanese,Portsmouth,VA)銷售的淀粉接枝聚丙烯酸酯水凝膠。其它商業上可獲得的超吸收性聚合物是分別以商標名Sanwet(Sanyo Kasei KogyoKabushiki,Japan)、Sumika Gel(Sumitomo Kagaku Kabushiki Haishi,Japan)、Favor(Stockhausen,Garyville,LA)和ASAP系列(Chemdal,Aberdeen,MS)銷售的。在美國專利4,102,340和Re.32,649中，也對超吸收性微粒聚合物作了詳細敘述。適宜的SAP的實例是基于表面交聯丙烯酸的粉末例如Stockhausen 9350或SX FAM 70(Greenboro,NC)。
優選的基重范圍和SAP含量可隨預期的用途而變動。對于婦女衛生和輕載量的成人失禁用品而言，例如，基重和SAP含量趨向于接近表1所示范圍的較低端。對于嬰兒尿布和重載量成人失禁用品而言，優選的基重和SAP含量趨向于接近表1的規定范圍的高端。
在本發明的吸收劑制品中可采用多種基質纖維，然而，優選這些基質纖維共同構成該材料中纖維的大部分(例如，至少75％)。本文所用的措詞基質纖維是指合成纖維或纖維素纖維，該纖維在氣流成網吸收劑結構的形成和粘結過程中沒有任何程度的熔化或溶解。本文中的措詞“熱粘結”或“熱”是指將熱塑性材料與基質纖維和SAP混合(例如在表1中列出的粘結方法)，加熱時粘結成吸收劑層。
適宜的熱塑性材料的實例包括熱塑性微纖維、熱塑性粉、粘結性短纖維和雙組分短纖維。雙組分短纖維的特征在于具有以低熔點聚合物外殼(通常為聚乙烯、改性聚乙烯、或共聚多酯)包裹的高熔點聚合物芯(通常為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯)。在本發明的優選實施方案中，雙組分纖維提供熱粘結的手段。
表1給出了本發明實施方案的概要。
表1
在用于婦女衛生和輕型成人失禁產品的一個實施方案中，本發明的吸收劑產品包含收集層、分配層和貯存層，該產品的總基重為120gsm至290gsm。包括膠乳粘結了的PET基質纖維的收集層的總基重為20-60gsm。該基質纖維是尺寸為6-15旦尼爾、長為3-12毫米且具有2-5卷/厘米。該膠乳是乙烯乙酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯、或丙烯酸類聚合物的乳狀液。該膠乳粘合劑約為收集層重量的5-25％。包括熱粘結了的絨毛纖維素或化學改性了的絨毛纖維素纖維的分配層的總基重為30-90gsm。采用5-20％(重量)的外殼/芯雙組分纖維(例如Hoechst-Celanese,Charlotte,NC生產的3旦尼爾T-255雙組分纖維)將纖維素纖維熱粘結。與20-50％的SAP熱粘結了的絨毛纖維素的貯存層的總基重為70-130gsm。采用5-10％(重量)的外殼/芯雙組分纖維將該絨毛纖維素/SAP混合物熱粘結。在實施例3、9、14、15、16中敘述了具體的實施方案。
在用于嬰兒尿布和重型的成人失禁產品的另一個實施方案中，收集層、分配層和貯存層的總基重為300gsm至500gsm。包括膠乳粘結了的PET基質纖維收集層的總基重為20-60gsm。該基質纖維是尺寸為6-15旦尼爾、長為3-12毫米且具有2-5卷/厘米。該膠乳是乙烯乙酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯、或丙烯酸類聚合物的乳狀液且約為該收集層重量的5-25％。包括熱粘結了的絨毛纖維素或化學改性了的絨毛纖維素纖維的分配層的總基重為30-100gsm。采用5-20％(重量)的外殼/芯雙組分纖維將該纖維素纖維熱粘結。與40-75％的SAP熱粘結了的絨毛纖維素的貯存層的總基重為250-340gsm。采用5-10％(重量)的外殼/芯雙組分纖維將該絨毛纖維素/SAP混合物熱粘結。在實施例8和10中敘述了具體的實施方案。
本發明的吸收劑制品可采用氣動成型設備例如M&J Fibertech(Horsens,Denmark)或Dan-Web(Aarhus,Denmark)出售的設備以連續法制成。在移動的收集金屬絲網(moving collection wire)上形成底層或纖維素纖維層，并在該纖維素纖維層的表面上直接氣流鋪置合成纖維層。然后將所形成的復合結構在粘合劑涂覆臺(通常為一組噴嘴或泡沫涂布器)下通過，該涂覆臺將粘合劑直接涂覆在合成纖維層上。然后將該材料移動通過熱空氣烘箱，或其它適宜的加熱裝置，以粘結該結構。在優選的實施方案中，接著再將粘合劑涂覆在該復合結構的纖維素纖維面上并將該材料通過第二個烘箱使粘合劑干燥。可以使用第三個加熱臺以保證粘合劑充分固化。最后可將本發明的吸收劑結構以卷狀物品形式包裝和裝運。
優選將本發明的吸收劑結構制作成氣流成形纖維網。該復合材料可以按連續操作方式生產，只要該生產線具有至少三臺分開的成形設備、一套能同時處理至少兩種不同合成纖維的合成纖維計量系統、一套超吸收性粉的計量系統和一套膠乳粘合劑涂覆系統。
通常采用錘磨機將纖維素漿片或薄片粉碎或纖維化以提供單絲纖維來制備氣流成形纖維網。然后將單絲纖維風力輸送到氣流成形纖維網成形機的成形設備上。該成形設備包括通常呈軌道構型的轉鼓或攪拌筒，它們用來保持纖維分離直到通過真空將纖維抽吸到有小孔的聚集鼓(condensing drum)或有小孔的成形輸送機(或成形金屬網)上為止。在M&J機器中，該成形設備包括在篩網上方的旋轉式攪拌器。也可將其它纖維，例如合成熱塑性纖維通過纖維計量系統引入成形設備，該計量系統包括纖維開松機、計量裝置和氣動輸送機。在需要規定的兩層，例如絨毛漿分配層和合成纖維收集層時，則配備兩臺分開的成形設備，每種纖維各用一臺。
將氣流成形纖維網從成形金屬網轉移至砑光機或其它致密化步驟使該纖維網密實，增加其強度和控制纖維網的厚度。然后通過膠乳噴涂或泡沫添加系統的涂覆，接著通過干燥或固化，將該纖維網的纖維粘結。或者，或另外，在通過加熱使纖維網的纖維粘結時，存在于該纖維網中的所有熱塑性纖維可能變軟或部分熔化。于是可將粘結了的纖維網進行第二次砑光，以增加強度或將該纖維網用一種圖樣或圖案壓紋。如果有熱塑性纖維存在，則可采用熱砑光以使纖維網的粘結帶有圖案。如果必要可向纖維網加水以保持特定的或所需的含濕量，使粉塵減至最小，或減少靜電的積累。然后將成品纖維網卷攏成卷待將來使用。
在一個實施方案(例如實施例11)中，收集層和分配層是氣動成型的與液體貯存層無關。將復合的收集/分配層與貯存層在轉化生產線上組合。這個實施方案適用于吸收劑產品設計，在該設計中貯存層覆蓋的區域與收集/分配層的不同。這種類型的其它實施方案在實施例11、12和13中敘述。
以下非限制性的實施例將對本發明作更詳細的說明，本發明的范圍僅受權利要求書的限制。
將每個樣品放在雙層的Zorbcore 5901(Buckeye TechnologiesInc.)上，Zorbcore 5901包括250 gsm含有25％Stockhausen SX FAM70 SAP的熱粘結氣流成網Foley絨毛材料。將ADL/吸收性芯疊層用18gsm聚丙烯外襯覆蓋。制備三次分別測定用的測試和對照樣(每個樣品的尺寸為25厘米×10厘米)。每個樣品均用適當的包覆料纏繞并以金屬絲或載體邊朝下放置在液體吸入試驗(“FIT”)板的底部。在樣品中央做了標記。
通過將測試樣品經受三次50毫升0.9％鹽溶液的污液連續侵襲做了收集速率的評價。將第一次50毫升0.9％鹽溶液的污液盡快注入FIT板的清潔加料管中而不使其溢出。測定從傾注的瞬間直到該鹽水到達測試樣品的時間。一當所有的鹽水從該管的底邊通過就立即停止秒表。所記錄的時間是頂層收集所需的時間。1分鐘間隔后，用第二和第三50毫升污液重復上述步驟。
根據以下公式求出每一液體污物的收集速率
收集速率以每秒滲透過外襯的液體毫升數(毫升/秒)表示，其結果列于表2。
表2-收集速率
這些結果表明，對三個污液的每一個而言，包含雙層膠乳粘結的PET/Foley絨毛(即根據本發明制備的ADL)的樣品相對于由沒有PET的單層組成的對照樣具有大約兩倍的液體收集速率。
ADL的另一關鍵功能是使吸收劑產品的配戴者與含在該吸收劑產品內的液體隔開。雖然低密度的氣流成網纖維素層可以具有很迅速的液體收集率，但是這種常規氣流成網的ADL纖維素纖維在壓力下常常保持液體或提供讓液體漏出芯的通道，從而使配戴者的皮膚浸濕。相反，本發明ADL頂層的合成纖維可形成大的空隙，因此，甚至在壓力下該頂層既不保持液體也不提供通道讓液體從分配層或貯存層泄漏到配戴者身上。根據實驗，本發明的樣品顯示出上述優點。
將實施例1中所述的測試樣品放置在雙層Zorbcore 5901的上部、18gsm無紡外襯的下面。根據上述再潤濕/液體保持率試驗對這些材料疊層進行測試，即測量經過每一液體污物潤濕后，在0.1磅/平方英寸壓力下用一疊濾紙能通過外襯吸回0.9％鹽溶液的量。制備三次分別測定用的測試和對照樣(各個測定樣品為8 1/2”×11”)。將每個樣品以薄紗面朝下放在塑料平臺上，并在其中央作標記。將50毫升0.9％鹽溶液(第一污液)從樣品中央之上大約1.5”的距離處的漏斗流到樣品上。讓該樣品擱置20分鐘。將一疊12張濾紙稱重并放置在潤濕區的中央，然后用圓形砝碼壓在上面。2分鐘后，取出濕濾紙并再稱重。用50毫升鹽水的第二污液和一疊16張濾紙以及50毫升鹽水的第三污液和一疊20張濾紙重復上述步驟。根據以下公式計算第一、第二和第三污液的再潤濕值和液體保持百分率再潤濕值1、2或3=濕濾紙重量-干濾紙重量保持率％=(50-再潤濕值)50×100％所得結果以每50毫升液體污物在取出濾紙后被芯保持的百分數表示，列于表3。
表3-液體保持率結果
膠乳粘結的PET/Foley絨毛纖維素雙層(即根據本發明制備的ADL)與只含膠乳粘結的絨毛纖維素樣品相比顯著地具有更高的液體保持率。
分配層和貯存層中的絨毛纖維素纖維是67％(重量)的BuckeyeFoley絨毛和33％(重量)的Weyerhaeuser PD 416(Seattle,WA)。所用的雙組分纖維是3.1分特×4毫米長的Hoechst-TreviraT-255(Charlotte,NC),SAP粉末是Stockhausen SX-70(Greensboro,NC)，而膠乳粘合劑樹脂是AirFlex 124(Air Products)。術語“分特”意指10,000米纖維以克表示的質量。術語“旦尼爾”意指9,000米纖維以克表示的質量。
實施例3a的收集層基質纖維含有Hoechst-Treyira Type-224卷曲的6.7分特×6毫米長的聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯或PET)和AirFlex 192膠乳樹脂。除了PET纖維的長度為12毫米之外，實施例3b與3a相同。用于絨毛纖維素收集層的粘合劑是AirFlex 192，而絨毛纖維素是100％的Buckeye Foley絨毛。
表4
采用氣動成型法在Vizorb×479材料上制作一層40gsm的Foley絨毛纖維素作為對照樣(實施例4)。然后，按照實施例1的方法用膠乳將絨毛纖維素粘結。該對照樣作為例證說明一種缺少PET纖維的常規氣動成型結構。該對照樣的目標組成和配置列于表5。
表5
按照實施例1的方法另外制備三次分別測定用的測試和對照樣。通過將實施例3a、3b和4的復合結構受到如實施例1-2中所述使樣品遭受三次連續污液侵襲做了收集速率的評價。
收集速率以每秒滲透過外襯的液體毫升數表示，其結果列于表6。
表6-收集速率(毫升/秒)
表6說明，具有膠乳粘結的PET收集層的樣品比具有膠乳粘結的絨毛纖維素收集層的液體收集速率高300-400％。
同樣將實施例3a、3b和4的結構如同實施例1-2用50毫升含鹽污液進行液體再潤溫/保持的測試。根據實施例2的再潤濕公式計算第一、第二和第三污液的再潤濕值和液體保持的百分數。該結果列于表7，它表明可用濾紙將液體吸引穿過外襯的液體量(以克計)。
表750毫升再潤濕值
表8說明，以每50毫升液體污物在取出濾紙后被芯保持的百分數表示的表7的結果。
表850毫升液體保持率(％)
表7和8說明，膠乳粘結的PET收集層比常規膠乳粘結的絨毛纖維素收集層產生更好的液體保持率。
將DL-1材料5匯集在一卷上，一部分卷返回通過M&J成網和粘結系統(Horsens,Denmark)。在該DL-1材料分配層的頂面上氣動成型一層收集層，對每個實施例而言，通過將基質纖維與雙組分纖維混合涂覆收集層，然后將該層在DL-1材料上氣動成型(參見表9)。基質纖維Buckeye HPF和Buckeye HPZU都是化學純的纖維素纖維。雙組分纖維是T 255纖維(Hoechst-Trivera)。膠乳是AirFlex 192(AirProducts)。
表9
根據實施例1所述的方法將表9的氣動成型、多重粘結的結構進行液體收集速率測試。所得結果列于表10。
表10液體收集速率(毫升/秒)多次50毫升污液
實施例8樣品材料的液體收集速率顯示出最高的液體收集速率，該材料包含膠乳粘結的聚酯(PET)纖維的收集層。
根據實施例2所述的方法將實施例5-8的氣動成型、多重粘結的結構進行液體保持率的測試。所得結果列于表11。
表1150毫升液體保持率(％)
表11說明，包含PET纖維收集層的實施例8的樣品材料與其它使用纖維素基收集層的結構(實施例5-7)相比在壓力下保持在復合結構中的液體百分數更高。
實施例9在M&J型氣動成型生產線上生產具有表12中所述的目標組成和配置的樣品。貯存層由Foley絨毛纖維素(Buckeye Technologies Inc.)制成，而分配層由HPF絨毛纖維素(Buckeye Technologies Inc.)制成。使用的粘合用纖維是T-2553旦尼爾×4毫米(Hoechst-Trevira)。使用的合成基質纖維是D2645型6旦尼爾×6毫米卷曲的(4.2卷/厘米)PET纖維(Hoechst-Trevira)。所用的SAP是Stockhausen型9350。該樣品材料在18gsm的薄紗片上成型以防止超吸收性粉末的微粒污染氣動成型設備。將這三層的結構加上載體薄紗熱粘結并壓實以使整個材料的密度達到0.094克/立方厘米且基重為219gsm。所得的ADL/芯吸收性材料是本發明的一個實施方案，該材料可以用于薄型月經帶和輕型成人失禁的用途。
表12
除每種液體污物量為10毫升之外，根據實施例1和2的方法，與市場上可以買到(N.America and European brand A)的薄型月經帶對照，對樣品的液體收集和保持進行了測試。所得結果列于表13。計重基重是構成產品的液體收集、分配和貯存層的多種吸收劑組分的總和。
表13
實施例10除貯存層中的絨毛纖維素為ND-416(Weyerhaeuser,Tacoma,WA)和分配層中的絨毛纖維素為Foley絨毛(Buckeye Technologies Inc.)之外，根據表14，采用與實施例9的樣品相同的方法制備樣品。總的材料密度為0.117克/立方厘米，基重為504gsm。
表14
根據實施例1和2的方法，與兩種市場上可以買到的嬰兒尿布和鍛煉褲對照，對樣品1的液體收集和保持進行了測試。所得結果列于表15。該商業產品的收集、分配和貯存層組分的基重如下A,622 gsm；B,792gsm；C,522gsm；和D,840gsm。
表15
實施例11-13這些實施例說明在預制和粘結的吸收性芯(參見表16)上的本發明ADL的三個實施方案。這些實施方案比較了在6-15旦尼爾范圍內基質纖維尺寸的影響。實施例13中的分配層具有膠乳和熱粘結的組合。
實施例11根據表16，采用與實施例1相同的方法形成兩層ADL，在分配層中采用Foley絨毛纖維素(Buckeye Technologies Inc.)、T 255 3旦尼爾×4毫米粘合用纖維(Hoechst-Trevira)、AirFlex 192膠乳粘合劑(Air Products)，D2645 PET 6旦尼爾×6×4.2卷/厘米合成基質纖維(Trevira)以形成18gsm濕法成網薄紗產品。
實施例12
除收集層中所用的合成基質纖維是Trevire D2670 PET合成基質纖維(9旦尼爾×6毫米×3.9卷/厘米)之外，如實施例11的方法在本實施例13除收集層中所用的合成基質纖維是Trevire D2660 PET合成基質纖維(15旦尼爾×6毫米×3.2卷/厘米)之外，如實施例11的方法在本實施例中形成ADL。
將實施例11-13的樣品放在Buckeye Airlaid級5901芯(BuckeyeTechnologies Inc.)上，并根據實施例1和2的方法測試液體收集速率和液體保持率。5901材料是熱粘結的均勻混合的材料，且含有25％Stockhausen SX FAM 77超吸收性粉末、10％Trevira T-255雙組分纖維、6％薄紗載體片以及59％Weyerhaeuser Super Soft Ultra的絨毛纖維素。
表17的結果表明，實施例12中所用的9旦尼爾的PET纖維可提供最高的液體收集速率；在這些實施例中，基質纖維的選擇對液體保持率沒有顯著的影響。
表16
表17
實施例14-16這些實施例比較了用于收集層的各種膠乳粘合劑。在實施例14-16中，膠乳粘結的PET收集層在Vizorb×479吸收性芯(BuckeyeTechnologies.Inc.)(參見實施例3)上形成。這些吸收劑實施例的配置列于表18。
實施例14用于分配層和貯存層的絨毛纖維素分別是HPF和Foley絨毛(Buckeye Technologies Inc.)。粘合用纖維是T-255 3旦尼爾×4毫米(Hoechst-Trevira)。該膠乳粘合劑是AirFlex 192(Air Products)。該合成基質纖維是D2645型的PET 6旦尼爾×6毫米×4.2卷/厘米(Trevira,Inc.,Germany)。這些樣品均在18gsm的濕法成網薄紗上形成。
表18
實施例15制備了含有GenFlo 3060苯乙烯-丁二烯共聚物作為膠乳粘合劑(GenCorp Specialty Polymers,Akron,OH)的第二種樣品。
實施例16制備了含有GenFlo 9355苯乙烯-丁二烯-丙烯酸三元共聚物作為膠乳粘合劑(GenCorp Specialty Polymers,Akron,OH)的第三種樣品。將從Van Waters & Rodgers,Memphis,TN得到的2％Aerosol OT 75,一種表面活性劑添加到該水性膠乳粘合劑溶液中，以使該收集層變為親水性的。
除每個液體污物的量為10毫升之外，根據實施例1和2的方法測試對0.9％鹽溶液的液體收集速率和液體保持率。
表19
由第三種樣品制成兩種另外的變型。第一種變型含有1％AerosolOT表面活性劑，而第二種變型沒有將表面活性劑添加到該膠乳粘合劑乳液中。將樣品(2.5平方英寸)放在水平表面上。將5毫升0.9％的含鹽污液傾倒在每個樣品上。該含鹽溶液立即滲入這些已添加了表面活性劑的樣品中。在沒有表面活性劑的樣品中，該含鹽污液仍然蓄積在樣品的上面1小時以上，此時，結束試驗。
實施例14-16表明，本發明氣流成網的復合結構的潤濕性可在生產場所調節，而且即使粗(6旦尼爾)的合成纖維也必須在膠乳樹脂中保持最低水平的親水性以獲得可接受的液體滲透性。
權利要求
1．一種吸收劑產品，該產品包括(ⅰ)包括膠乳粘結的、合成基質纖維的多孔頂層，所述基質纖維的長度約為3至約15毫米；和(ⅱ)與所述頂層液體連通的底層，該底層包括氣流成網的纖維素纖維和選自熱塑性纖維、膠乳及其混合物的粘合劑。
2．權利要求1的吸收劑產品，其中該合成基質纖維的長度約為6至約12毫米。
3．權利要求1的吸收劑產品，其中該合成基質纖維的厚度約為3至約20旦尼爾。
4．權利要求3的吸收劑產品，其中該合成基質纖維的厚度約為6至約15旦尼爾。
5．權利要求1的吸收劑產品，其中該合成基質纖維選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、及其混合物。
6．權利要求1的吸收劑產品，其中該膠乳選自乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸類、苯乙烯-丁二烯、或苯乙烯-丁二烯丙烯酸類的水性乳狀液。
7．權利要求1的吸收劑產品，其中該纖維素纖維選自木纖維素、棉絨漿、化學改性了的纖維素、高純的纖維素纖維、及其混合物。
8．一種吸收劑結構，該結構包括(ⅰ)一種具有膠乳粘結了的合成基質纖維的收集層，所述基質纖維具有的長度約為3至約15毫米；(ⅱ)一種具有粘結了的纖維素纖維的分配層，該纖維是熱粘結了的、膠乳粘結了的或其組合，該分配層與收集層液體連通；和(ⅲ)一種包括纖維素纖維和超吸收性聚合物微粒的貯存層，其中該纖維是熱粘結了的，該貯存層與分配層液體連通。
9．權利要求8的結構，其中該合成基質纖維的長度約為6至約12毫米。
10．權利要求8的結構，其中該合成基質纖維的厚度約為3至約20旦尼爾。
11．權利要求10的結構，其中該合成基質纖維的厚度約為6至約15旦尼爾。
12．權利要求8的結構，其中該合成基質纖維選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、及其混合物。
13．權利要求8的結構，其中該膠乳選自乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸類、苯乙烯-丁二烯、或苯乙烯-丁二烯丙烯酸類的水性乳狀液。
14．權利要求8的結構，其中該液體分配層和液體貯存層的纖維素纖維是相同的或不同的且選自木纖維素、棉絨漿、化學改性了的纖維素、高純的纖維素纖維、及其混合物。
15．權利要求8的結構，其中該超吸收性聚合物微粒選自聚丙烯酸酯、淀粉接枝共聚物、交鏈羧甲基纖維素衍生物、水解了的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、皂化了的丙烯酸酯-乙烯系共聚物、改性的交聯聚乙烯醇、中和了的交聯聚丙烯酸、交聯聚丙烯酸鹽以及羧基化了的纖維素。
16．權利要求8的結構，其中該超吸收性聚合物微粒是表面交聯了的。
17．權利要求8的結構，其中該收集層具有的基重為約20至約80克/米2。
18．權利要求8的結構，其中該分配層具有的基重為約20至約100克/米2。
19．權利要求8的結構，其中該貯存層具有的基重為約60至約400克/米2。
20．一種吸收劑結構，該結構包括(ⅰ)一種包括膠乳粘結了的PET基質纖維的收集層，所述基質纖維具有約為3至約12毫米的長度和約為6至15旦尼爾的厚度，其中該收集層具有的基重約為20至約60克/米2；(ⅱ)一種纖維素纖維的分配層，該纖維是熱粘結了的或化學改性了的，且其中該分配層具有的基重約為30至約90克/米2，該分配層與收集層液體連通；和(ⅲ)一種包括纖維素纖維和超吸收性聚合物微粒的貯存層，其中該纖維是熱粘結了的，且其中該貯存層具有的基重約為70至約130克/米2，該貯存層與分配層液體連通。
21．一種吸收劑結構，該結構包括(ⅰ)一種膠乳粘結了的PET基質纖維的收集層，所述基質纖維具有約為3至約12毫米的長度和約為6至約15旦尼爾的厚度，其中該收集層具有的基重約為20至約60克/米2；(ⅱ)一種纖維素纖維的分配層，該纖維是熱粘結了的或化學改性了的，且其中該分配層具有的基重約為30至約100克/米2，該分配層與收集層液體連通；和(ⅲ)一種包括纖維素纖維和超吸收性聚合物微粒的貯存層，其中該纖維是熱粘結了的，且其中該貯存層具有的基重約為250至約340克/米2，該貯存層與分配層液體連通。
全文摘要
公開了一種吸收劑結構,該吸收劑結構包括液體收集層和與該收集層液體連通的纖維狀液體貯存層。該貯存層包括SAP微粒。該收集層包括合成纖維且該纖維是膠乳粘結了的。公開了一種液體收集和/或分配層(ADL)及其制備方法,該ADL包含至少兩層,即具有膠乳粘結了的合成纖維頂層和具有膠乳和/或熱粘結了的纖維素纖維的底層。該合成纖維層是大孔隙的,且在負荷下可提供快速液體收集。該纖維素層提供z軸方向的毛細力以將液體吸入該吸收劑產品,使液體暫時不流動并且起通道的作用將液體吸入永久液體貯存層的未充滿部分。相對于單層的ADL類而言,本發明的ADL可提高防泄漏性。
文檔編號B32B5/24GK1321075SQ99807165
公開日2001年11月7日 申請日期1999年6月8日 優先權日1998年6月8日
發明者S·C·巴爾, S·K·L·李, J·P·厄斯帕莫 申請人:Bki控股公司