專利名稱：?jiǎn)卧植紝拥闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維素纖維層用于把收集的液體分布到與之連通的存儲(chǔ)層中。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種包括液體分布層和液體存儲(chǔ)層的吸附結(jié)構(gòu)。所述分布層包括交聯(lián)的纖維素纖維和非交聯(lián)的纖維素纖維的精制混合物。
其它方面，本發(fā)明提供包括所述分布層的個(gè)人衛(wèi)生吸附用品，以及制造所述分布層的方法。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合附圖參閱下面的詳細(xì)說明會(huì)很快領(lǐng)會(huì)和更好地理解本發(fā)明上述方面及許多伴隨優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1是制造本發(fā)明的代表性層的代表性雙股線成形裝置和方法示意圖；圖2是制造本發(fā)明的代表性層的代表性雙股線成形裝置和方法示意圖；圖3是本發(fā)明的代表性層的毛細(xì)作用輸送時(shí)間、干抗拉強(qiáng)度和挺度的圖表；圖4是本發(fā)明的三個(gè)代表性層以時(shí)間為函數(shù)的流體傳送到存儲(chǔ)層的比較圖。
圖5是比較吸附結(jié)構(gòu)的第四涌出收集時(shí)間的條線圖對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和本發(fā)明的代表層；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；和對(duì)照褲、本發(fā)明的代表層和存儲(chǔ)核芯；圖6是比較吸附結(jié)構(gòu)泄漏前的總液體容量的條線圖對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和本發(fā)明的代表層；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；和對(duì)照褲、本發(fā)明的代表層和存儲(chǔ)核芯；圖7示出訓(xùn)練褲中的液體分布對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和約90gsm基量(basis weight)的本發(fā)明的代表層；對(duì)照褲和約180gsm基量的本發(fā)明的代表層；圖8示出訓(xùn)練褲中的液體分布對(duì)照訓(xùn)練褲；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；對(duì)照褲、存儲(chǔ)層和約90gsm基量的本發(fā)明的代表層；對(duì)照褲、存儲(chǔ)層和約180gsm基量的本發(fā)明的代表層；圖9是比較吸附結(jié)構(gòu)的第三涌出收集時(shí)間的條線圖對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和本發(fā)明的代表層；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；和對(duì)照褲、本發(fā)明的代表層和存儲(chǔ)核芯；圖10是吸附結(jié)構(gòu)以浸漬數(shù)量為函數(shù)的收集速率的比較圖表對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和本發(fā)明的代表層；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；和對(duì)照褲、本發(fā)明的代表層和存儲(chǔ)核芯；
圖11是比較吸附結(jié)構(gòu)的第四涌出再濕潤(rùn)的條線圖對(duì)照訓(xùn)練褲；對(duì)照褲和本發(fā)明的代表層；帶有存儲(chǔ)核芯的對(duì)照褲；和對(duì)照褲、本發(fā)明的代表層和存儲(chǔ)核芯；圖12A-C示出包括本發(fā)明的分布層的代表性吸附結(jié)構(gòu)的部分的橫截面圖；圖13A-D示出包括本發(fā)明的分布層的代表性吸附物品的部分的橫截面圖。
本發(fā)明的布層包括纖維素纖維。纖維素纖維適用地是木紙漿纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的層包括交聯(lián)的纖維素纖維和非交聯(lián)的纖維素纖維的結(jié)合。
所述分布層的交聯(lián)的纖維素纖維賦與所述層膨大和彈性，并向所述層提供廣泛開放的結(jié)構(gòu)用于分布液體。適用的交聯(lián)的纖維素纖維包括化學(xué)上纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維，并且說明如下。所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約50％至約90％重量的交聯(lián)纖維素纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約75％至約90％重量的交聯(lián)纖維素纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約85％重量的交聯(lián)纖維素纖維。所述層可包括精制的交聯(lián)纖維。所述層可包括交聯(lián)和非交聯(lián)纖維的精制混合物。
分布層的非交聯(lián)纖維提高該層的液體毛細(xì)作用傳送性能。適用的非交聯(lián)的纖維素纖維包括能夠進(jìn)行液體毛細(xì)作用輸送的木紙漿纖維，并且說明如下。所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約10％至約50％重量的非交聯(lián)纖維素纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約10％至約25％重量的非交聯(lián)的纖維素纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約15％重量的非交聯(lián)纖維素纖維。非交聯(lián)的纖維可以包括軟木纖維(例如南松木纖維)和硬木纖維(例如西瓦克(westvaco)硬木纖維或桉木纖維)。
一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括Weyerhaeuser公司出售的標(biāo)號(hào)NB416的南松木紙漿纖維。另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括已被精制的南松木紙漿纖維。其他實(shí)施方案中，所述層包括桉木紙漿纖維。另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括南松木和桉木纖維的混合物。再一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括桉木纖維和精制的南松木纖維的混合物。又一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括南松木和桉木纖維的精制的混合物。
就包括南松木和桉木纖維的混合物的實(shí)施方案而言，南松木纖維與桉木纖維的比例可以在約0.5比約1.0到約1.0比約0.5的范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約8％重量的桉木纖維、約7％重量的南松木纖維，和約85％重量的交聯(lián)纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括占層內(nèi)纖維總重量約8％重量的桉木纖維、約7％重量的精制南松木纖維，和約85％重量的交聯(lián)纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括桉木纖維和南松木纖維的精制混合物，該層包括占層內(nèi)纖維總重量約8％重量的桉木纖維、約7％重量的南松木纖維，和約85％重量的交聯(lián)纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層包括桉木纖維、南松木纖維和交聯(lián)纖維的精制混合物，該層包括占層內(nèi)纖維總重量約8％重量的桉木纖維、約7％重量的南松木纖維，和約85％重量的交聯(lián)纖維。
一個(gè)實(shí)施方案中，分布層包括約85％重量的交聯(lián)纖維、約5％至約15％重量的具有約500加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度的精制南松木纖維，和約0％至約10％重量的南松木纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)纖維、精制的南松木和南松木纖維在層形成前精制成混合物。
另一個(gè)實(shí)施方案中，分布層包括約85％重量的交聯(lián)纖維、約3％至約5％重量的硬木纖維，和約10％至約12％重量的南松木纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)纖維、硬木纖維和南松木纖維在層形成前精制成混合物。
一個(gè)實(shí)施方案中，分布層具有約20到約200g/m2范圍的基量。另一個(gè)實(shí)施方案中，分布層具有50到約180g/m2范圍的基量。所述分布層的密度在約0.1至約0.2g/cm3的范圍內(nèi)。
四個(gè)代表性分布層的特性匯總在下表1和2中。在表1和2中，未軟化的層A包括交聯(lián)纖維(85％重量的聚丙烯酸交聯(lián)纖維)和南松木纖維(15％重量的精制纖維，500CSF)的精制混合物；未軟化的層B包括交聯(lián)纖維(80％重量的聚丙烯酸交聯(lián)纖維)和南松木纖維(20％重量的精制纖維，500CSF)的精制混合物；未軟化的層C包括交聯(lián)纖維(85％重量的DMeDHEU交聯(lián)纖維，Weyerhaeuser公司出售，標(biāo)號(hào)NHB416)和南松木纖維(15％重量的精制纖維，500CSF)的精制混合物；以及軟化(壓紋)的層D包括交聯(lián)纖維(85％重量的DMeDHEU交聯(lián)纖維)和南松木纖維(15％重量的精制纖維，500CSF)的精制混合物。在本文中使用時(shí)，術(shù)語“未軟化的”指沒有受到諸如壓延、嫩化或壓紋等機(jī)械處理的層。表1中所列數(shù)據(jù)是用TRI型自動(dòng)孔度計(jì)采集的。
表1.代表性分布層的性能特征
表2.代表性分布層的性能特征
除了纖維素纖維以外，分布層可以包括濕強(qiáng)劑。適用的濕強(qiáng)劑在下文說明。濕強(qiáng)劑在層內(nèi)所占的量約5至約20磅/噸纖維。一個(gè)實(shí)施方案中，濕強(qiáng)劑是聚胺酯-表氯醇樹脂，在層內(nèi)所占量約10磅/噸纖維。
如上所述，本發(fā)明的分布層包括交聯(lián)纖維素纖維。如果需要，可以使用任一種交聯(lián)劑和交聯(lián)催化劑以提供要包括在該層中的交聯(lián)纖維。下面是可用的交聯(lián)劑和交聯(lián)催化劑的代表性目錄。下文所述的每個(gè)專利都以其全文在此專門引作參考。
適用的尿素基交聯(lián)劑包括取代的尿素，譬如羥甲基化脲、羥甲基化環(huán)脲、羥甲基化低級(jí)烷基環(huán)脲、羥甲基化二羥環(huán)脲、二羥環(huán)脲，以及低級(jí)烷取代的環(huán)脲。特異的尿素基交聯(lián)劑包括二甲基二羥脲(DMDHU，1，3-二甲基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)、二羥甲基二羥乙烯脲(DMDHEU，1，3-羥甲基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)、二羥甲基脲(DMU，雙[N-羥甲基]脲)、二羥乙烯脲(DHEU，4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)、二羥甲基乙烯脲(DMEU，1，3-二羥甲基-2-咪唑啉酮)，以及二甲基二羥乙烯脲(DMeDHEU或DDI，4，5二羥-1，3-二甲基-2-咪唑啉酮)。
適用的交聯(lián)劑包括二醛，譬如C2-C8二醛(例如乙二醛)、具有至少一個(gè)醛基的C2-C8二醛酸類似物，和這些二醛和二醛酸類似物的低聚物，如美國(guó)專利4,822,453；4,888,093；4,889,595；4,889,596；4,889,597和4,898,642中所述。其它適用的二醛交聯(lián)劑包括在美國(guó)專利4,853,086；4,900,324和5,843,061中所述的那些。
其它適用的交聯(lián)劑包括二醛和尿素基的甲醛加合物。參見例如美國(guó)專利3,224,926；3,241,533；3,932,209；4,035,147；3,756,913；4,689,118；4,822,453；3,440,135；4,935,022；3,819,470和3,658,613。
適用的交聯(lián)劑包括尿素的乙二醛加合物，例如美國(guó)專利4,968,774所述，和乙二醛/環(huán)脲加合物，如美國(guó)專利4,285,690；4,332,586；4,396,391；4,455,416和4,505,712中所述。
其它適用的交聯(lián)劑包括羧酸交聯(lián)劑，諸如聚羧酸。聚羧酸交聯(lián)劑(例如檸檬酸、丙烷三羧酸和丁烷四羧酸)和催化劑說明于美國(guó)專利3,526,048；4,820,307；4,936,865；4,975,209和5,221,285。使用含有至少三個(gè)羧基的C2-C9聚羧酸(例如檸檬酸和羥基丁二酸)作交聯(lián)劑說明于美國(guó)專利5,137,537；5,183,707；5,190,563；5,562,740和5,873,979。
聚合體聚羧酸也是適用的交聯(lián)劑。適用的聚合體聚羧酸交聯(lián)劑說明于美國(guó)專利4,391,878；4,420,368；4,431,481；5,049,235；5,160,789；5,442,899；5,698,074；5,496,476；5,496,477；5,728,771；5,705,475和5,981,739。用聚丙烯酸和相關(guān)共聚體作交聯(lián)劑說明于美國(guó)專利5,549,791和5,998,511。聚馬來酸交聯(lián)劑說明于美國(guó)專利5,998,511。
特別適用的聚羧酸交聯(lián)劑包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、戊二酸、檸康酸、衣康酸、單琥珀酸酒石酸酯、馬來酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸、聚甲基乙烯醚-共-馬來酸共聚體、聚甲基乙烯醚-共-衣康酸共聚體、丙烯酸共聚體和馬來酸共聚體。
其它適用的交聯(lián)劑說明于美國(guó)專利5,225,047；5,366,591；5,556,976和5,536,369。
適用的催化劑可包括酸性鹽，譬如氯化銨、硫酸銨、氯化鋁、氯化鎂、硝酸鎂和含磷酸的堿金屬鹽。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)催化劑是次磷酸鈉。
也可以使用交聯(lián)劑和催化劑的混合物。
用足以影響纖維內(nèi)交聯(lián)的量向纖維素纖維中施加交聯(lián)劑。施加到纖維素纖維中的量可以是纖維總重量的約1％至約10％重量。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)劑的量是纖維總重量的約4％至約6％重量。
除了交聯(lián)的纖維之外，本發(fā)明的分布層還包括非交聯(lián)的纖維素纖維。適用的纖維素纖維包括本領(lǐng)域內(nèi)那些專業(yè)技術(shù)人員公知的那些，并且包括可以形成纖維網(wǎng)或者片的任何纖維或者纖維性混合物。
盡管可以從其它來源取得，纖維素纖維主要源自木紙漿。適用于本發(fā)明的木紙漿纖維可以從眾所周知的化學(xué)工藝得到，譬如牛皮紙漿制法和亞硫酸鹽法，后續(xù)有或沒有漂白。紙漿纖維還可以通過熱化學(xué)的、化學(xué)熱機(jī)械的方法或者其組合進(jìn)行處理。優(yōu)選的紙漿纖維由化學(xué)方法制造?？梢允褂眉?xì)木漿纖維、回收或者再生木紙漿纖維，以及漂白和未漂白的木紙漿纖維。可以用軟木也可以用硬木。木紙漿纖維的選擇細(xì)節(jié)是本領(lǐng)域內(nèi)那些專業(yè)技術(shù)人員所公知的。這些纖維許多公司都銷售，包括本發(fā)明的受讓方Weyerhaeuser公司。例如適本發(fā)明可用的由南松木制造的適合的纖維素纖維產(chǎn)品可從Weyerhaeuser公司購(gòu)買，標(biāo)號(hào)為CF416、NF405、PL416、RF516和NB416。
可用在本發(fā)明的木紙漿纖維還可以在用前進(jìn)行預(yù)處理。所述的預(yù)處理可包括物理處理，譬如蒸汽蒸纖維，或者化學(xué)處理。其它預(yù)處理包括加入抗菌劑、色素、染料和稠化劑或者軟化劑。也可以使用由其它化學(xué)藥品，譬如熱塑性樹脂和熱固化化樹進(jìn)行預(yù)處理的纖維脂。還可以采用預(yù)處理的組合。也可以在纖維性產(chǎn)品形成后在后處理工序中進(jìn)行處理，其例子可以包括使用表面活性劑或者其它對(duì)纖維表面化學(xué)進(jìn)行改性的液體，以及摻入抗菌劑、色素、染料和稠化劑或軟化劑。
分布層可任選地包括濕強(qiáng)劑，適用的濕強(qiáng)劑包括具有含氮基(例如氨基)的陽離子改性淀粉，譬如新西蘭Bridgewater的National Starchand Chemical公司銷售的那些淀粉；膠乳；濕強(qiáng)化樹脂，譬如聚酰胺-表氯醇樹脂(例如德國(guó)Wilmington的Hercules公司銷售的KYMENE557LX)；以及聚丙烯酰胺樹脂(參見例如美國(guó)專利3,556,932及美國(guó)康涅狄格州斯坦福市的American Cyanamid公司銷售的聚丙烯酰胺，商品名為PAREZ 631 NC)；尿素甲醛和三聚氰胺甲醛樹脂；和聚乙烯亞胺樹脂。對(duì)造紙業(yè)中所用并且一般適用于本發(fā)明的濕強(qiáng)劑樹脂的概述可查閱第29期(紐約，1965)紙漿和造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)的TAPPI專著系列登載的“Wet Strength in Paper and Paperboard”。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供形成分布層的方法。代表性的分布層可以用常規(guī)的造紙機(jī)形成，包括例如真空?qǐng)A網(wǎng)抄紙機(jī)、長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)，斜網(wǎng)三角長(zhǎng)網(wǎng)成形機(jī)和雙股線機(jī)。
所述層可以由包括雙股線配置(即雙股成形線)的裝置和工藝形成。適用于形成本發(fā)明的分布層的代表性的成形方法說明在PCT/US99/05997(形成波紋復(fù)合物的方法)和PCT/US99/27625(網(wǎng)狀吸附復(fù)合物)，這兩個(gè)專利都以其作文在此引作參考。形成所述層的代表性雙股線機(jī)示于圖1中。參見圖1，機(jī)器200包括雙股成形線202和204，所述層的成分沉積于其上。基本上，纖維性漿124引入到機(jī)頭盒212中，然后在機(jī)頭盒的出口處沉積到成形線202和204上。真空元件206和208分別把沉積在線202和204上的纖維性漿脫水，以提供部分脫水的纖維網(wǎng)，該網(wǎng)從機(jī)器的雙股線部分退出，成為部分脫分的纖維網(wǎng)126。纖維網(wǎng)126繼續(xù)沿線202運(yùn)行并且繼續(xù)由另一個(gè)真空元件210脫水，以提供濕復(fù)合物120，濕復(fù)合物120然后由干燥機(jī)216干燥，以提供層10。
一個(gè)實(shí)施方案中，復(fù)合物通過使用上述成分的濕鋪工藝形成。濕鋪法可以在斜網(wǎng)三角長(zhǎng)網(wǎng)成形機(jī)上進(jìn)行。另一個(gè)實(shí)施方案中，復(fù)合物通過使用上述成分的泡沫成形法形成。濕鋪和泡沫成形工序可以在雙股線成形機(jī)上進(jìn)行。
形成本發(fā)明的分布層的代表性方法包括以下步驟(a)形成含有纖維的水性分散介質(zhì)的纖維性漿；對(duì)于泡沫法，所述的漿是除了纖維外還有表面活性劑的泡沫；(b)沿第一通道移動(dòng)第一多孔元件(例如成形線)；(c)沿第二通道移動(dòng)第二多孔元件；(d)把所述漿的第一部分傳遞到與在第一通道中移動(dòng)的第一多孔元件接觸；(e)把所述漿的第二部分傳遞到與在第二通道中移動(dòng)的第二多孔元件接觸；(f)通過從經(jīng)過第一和第二多孔元件的漿中抽出液體由漿形成纖維網(wǎng)。
如上所述，泡沫成形法適于在雙股線成形機(jī)上進(jìn)行，優(yōu)選地在豎直的成形機(jī)上，并且更優(yōu)選地在豎直向下流動(dòng)的雙股線成形機(jī)上。豎直成形機(jī)中，多孔元件的通道基本上是豎直的。
可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的代表性豎直向下流動(dòng)的雙股線成形機(jī)示于圖2中，參見圖2，所述的成形機(jī)包括豎直的機(jī)頭盒組件，所述組件具有封閉的第一端(頂端)、封閉的第一和第二側(cè)和內(nèi)部空間的成形器。成形器的第二端(底端)由移動(dòng)的第一和第二多孔元件202和204，和成形夾213限定。由成形機(jī)的封閉的第一端、封閉的第一和第二側(cè)、和第一和第二多孔元件形成的內(nèi)部空間包括從成形機(jī)第一端伸向第二端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)230。所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)在其一側(cè)形成第一空間232，在其另一側(cè)形成第二空間234。成形機(jī)還包括用于向第一空間中輸入第一纖維/泡沫漿的供料242和裝置243，及用于向第二空間中輸入第二纖維/泡沫漿的供料244和裝置245，以及用于向內(nèi)部結(jié)構(gòu)中輸入第三材料(例如第一和第二纖維/泡沫漿)的供料246和裝置247。在機(jī)頭盒組件中還包括用于經(jīng)多孔元件從第一和第二漿中抽出液體/泡沫以形成纖維網(wǎng)的裝置(例如吸吮盒206和208)。
在所述方法中，所述的雙股線成形機(jī)包括用于經(jīng)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸入至少第三材料(例如第一和第二纖維/泡沫漿)的裝置。所述第一和第二纖維/泡沫漿可包括相同的成分(例如交聯(lián)的纖維素纖維、南松木纖維、桉木纖維)，并且有相同的組成。
取決于要形成的復(fù)合物的性質(zhì)，第一和第二纖維/泡沫漿可以是彼此相同的或彼此不同的，并且與第三材料可以是相同或不同的。
用于經(jīng)多孔元件從第一和第二漿中抽出液體/泡沫以在多孔元件上形成纖維網(wǎng)的裝置也包括在機(jī)頭盒組件中。用于抽出液體/泡沫的裝置可以包括任何用于此目的的常規(guī)裝置，譬如吸吮輥、輾軋輥或者其它的常規(guī)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多孔元件對(duì)側(cè)提供和安裝有第一和第二吸吮盒組件(參見圖1和圖2中的盒206和208)。
本發(fā)明的分布層優(yōu)越地顯示強(qiáng)度(例如結(jié)構(gòu)完整性)和柔軟性。除了具有適于摻入進(jìn)個(gè)人衛(wèi)生吸附用品的橈性和柔軟性之外，本發(fā)明的復(fù)合物還顯示了優(yōu)越的結(jié)構(gòu)完整性。結(jié)構(gòu)完整性可以由抗拉強(qiáng)度指征。適用的層具有大于約10牛頓/50毫米的抗拉強(qiáng)度。
適用的層具有大于約205毫牛頓的機(jī)器方向(MD)的抗扯強(qiáng)度和大于約260毫牛頓(mN)的橫向機(jī)器方向(CD)的抗扯強(qiáng)度。本發(fā)明的代表性分布層的抗扯強(qiáng)度用P-326-5號(hào)ASTM法測(cè)定。用所述方法測(cè)量了代表性層(下表1中的1-3)10種樣本的機(jī)器方向(MD)的抗扯強(qiáng)度和橫向機(jī)器方向(CD)的抗扯強(qiáng)度。層1包括85％重量的交聯(lián)纖維、8％重量的桉木纖維和7％重量的南松木纖維。層2包括85％重量的交聯(lián)纖維素纖維、8％重量的桉木纖維和7％重量的精制南松木纖維。層3包括85％重量的交聯(lián)纖維、8％重量的硬木纖維(Westvaco)和7％重量的精制南松木纖維。平均、最大、最小的抗扯強(qiáng)度及其范圍(mN)匯總在表3中。
表3.代表性分布層的抗扯強(qiáng)度
適用的層提取物有大于約50達(dá)因/厘米的表面張力。測(cè)量紙漿提取物的表面張力的方法在下文說明。
適用的層的柔軟度用環(huán)壓法測(cè)量小于約1200克。
本發(fā)明的分布層顯示了優(yōu)越的流體特性。所述的特性可以用各種度量單位指示，包括液體收集速率、再濕潤(rùn)、毛細(xì)作用輸送、中點(diǎn)解吸壓、中點(diǎn)收集壓和中點(diǎn)吸收。
所述層具有大于約20厘米的中點(diǎn)解吸壓(MDP)。一個(gè)實(shí)施方案中，所述層具有大于約30厘米的MDP。另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層具有大于約40厘米的MDP。
所述層具有小于約25厘米的中點(diǎn)收集壓(MAP)。另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層具有小于約20厘米的MAP。
所述層具有大于約5g/g的中點(diǎn)吸附(Mu)。
測(cè)定MDP、MAP和MU的方法提供在“Liquid PorosimetryNewMethodology and Applications，B.Miller and I.Tomkin，Journal of ColliidInterface Science，162163-170，1994”中，其全文收入本文作為參引。
液體輸送速率通過用合成尿浸透一條代表性的分布層(10厘米寬)測(cè)定。讓浸透的層在檢測(cè)裝置上排液3分鐘。其上放置所述層的檢測(cè)裝置包括與60度的傾斜表面(即斜坡)相鄰的水平表面。分布層跨裝置的水平和傾斜部分延伸，一端終止于含有已知量合成尿的儲(chǔ)液容器中。所述的水平表面在傾斜表面下緣上方11厘米處。在水平表面上的分布層上放置一個(gè)接收層(例如10厘米×10厘米的存儲(chǔ)層)。在接收層上放置一個(gè)重物(704克，10厘米×10厘米，給予0.10psi壓強(qiáng))。讓接收層對(duì)著15厘米液壓頭吸收20分鐘。測(cè)量從儲(chǔ)液容器輸送的液量，然后計(jì)算輸送速率。
當(dāng)本發(fā)明的層作為分布層摻入到市售嬰兒尿布(PAMPERS)中時(shí)，其在11厘米的毛細(xì)作用輸送高度提供大于零的液體輸送速率。
本發(fā)明的代表性分布層(層4-8)的其它物理特性和性能特征匯總于下面的表4中。層4包括85％重量的交聯(lián)纖維、8％重量的桉木纖維和7％重量的南松木纖維。層5-8通過如下表4中所列的各種條件(分別為4、12、16和17)軟化而從層4衍生得到。層5通過用冷壓延機(jī)施加35巴的壓力軟化；層6通過用冷壓延機(jī)施加35巴的壓力及沿層的機(jī)器方向施加2巴的壓力；層7通過用冷壓延機(jī)施加35巴的壓力并且在8巴的壓力下壓紋層的上表面和下表面(2次操作)軟化；以及層8通過對(duì)層的機(jī)器方向和橫向機(jī)器方向施加8巴的壓力軟化。
表4.代表性分布層物理特性和性能特征
層4-8的毛細(xì)作用輸送時(shí)間和抗拉強(qiáng)度對(duì)挺度的關(guān)系示于圖3中。
層4、5和8的流體向核芯的輸送對(duì)時(shí)間的關(guān)系示于圖4中。
根據(jù)本發(fā)明形成的分布層可以摻入到諸如尿布之類的吸附物品中。所述復(fù)合物可以單獨(dú)使用也可以與一或多個(gè)其它層，譬如與收集層和/或存儲(chǔ)層結(jié)合使用，以提供有用的吸附結(jié)構(gòu)。
摻入所述分布層的代表性吸附結(jié)構(gòu)示于圖12A-C中。參見圖12A，代表性的分布層10可以與存儲(chǔ)層12結(jié)合以提供結(jié)構(gòu)100。參見圖12B，收集層30可以與分布層10和存儲(chǔ)層12結(jié)合以提供具有居于收集層30和存儲(chǔ)層20之間的分布層10的結(jié)構(gòu)110。參見圖12C，收集層30可以與分布層10和存儲(chǔ)層20結(jié)合以提供具有居于收集層30和分布層10之間的存儲(chǔ)層20的結(jié)構(gòu)120。
如前所述，分布層可以摻入進(jìn)個(gè)人衛(wèi)生吸附物品中，諸如嬰兒尿布、訓(xùn)練褲以及大小便失禁用品。摻入所述分布層的代表性吸附物品示于圖13A-D。一般而言，吸附物品包括居于透液的面片和不透液的襯片之間的吸附結(jié)構(gòu)。通常，在這樣的吸附物品中，面片與襯片相連接。參見圖13A，物品200包括面片40、分布層10、存儲(chǔ)層20和襯片50。在此物品中，分布層10與面片40鄰接。參見圖13B，物品205包括面片40、存儲(chǔ)層20、分布層10和襯片50，以分布層10與襯片50鄰接。參見圖13C，物品210包括面片40、收集層30、分布層10、存儲(chǔ)層20和襯片50。在此物品中，分布層10居于收集層30與存儲(chǔ)層20之間。參見圖13D，物品220包括面片40、收集層30、存儲(chǔ)層20分布層10和襯片50。在此物品中，分布層10與襯片50鄰接。
應(yīng)當(dāng)理解包括本發(fā)明的分布層的吸附結(jié)構(gòu)和物品可以有各種設(shè)計(jì)，并且在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
分布層在訓(xùn)練褲中進(jìn)行了檢驗(yàn)。
下面的檢驗(yàn)中，訓(xùn)練褲含有SAP。用在本文中，SAP或者“超吸附顆?！被颉俺讲牧稀敝缚梢酝ㄟ^膨脹和形成水合凝膠(即水凝膠)能夠吸收大量流體的聚合物材料。除了吸附大量的流體外，超吸附材料還可以在適度壓力下保持顯著量的體液。
超吸附材料一般地分為三個(gè)等級(jí)淀粉接技共聚物、交聯(lián)的羧甲基纖維素衍生物及改性的親水聚丙烯酸酯。這種吸附共聚物的例子包括水解的丙烯腈接枝共聚體、中性化的淀粉丙烯酸接枝共聚體、皂化的丙烯酸酯-乙烯乙酸酯共聚體、水解的丙烯腈共聚體或者丙烯酰胺酯共聚體、改性的交聯(lián)聚乙烯醇、中性化的自交聯(lián)聚丙烯酸、交聯(lián)的聚丙烯酸鹽、羧酸化纖維素，以及中性化的交聯(lián)異丁烯馬來酐共聚體。
超吸附材料是例如弗吉尼亞州C1ariant of Portsmouth公司出售的聚丙烯酸酯。這些超吸附共聚物有各種尺寸、形態(tài)及吸附特性(可以從Clariant公司購(gòu)買，商品標(biāo)號(hào)如IM3500和IM3900)。其它的超吸附材料是以商品名SANWET(由Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha供應(yīng))，和SXM77(由北卡羅來納州的Stockhausen of Greensboro供應(yīng))在市埸上出售的。其它的超吸附材料說明于美國(guó)專利4,160,059；美國(guó)專利4,676,784；美國(guó)專利4,673,402；美國(guó)專利5,057,166；美國(guó)專利4,102,340和美國(guó)專利4,818,598，所述的這些都收入本文專門作為參引。摻入超吸附材料的尿布之類的產(chǎn)品說明于美國(guó)專利3,699,103；和美國(guó)專利3,670,731。
第一對(duì)照訓(xùn)練褲是大號(hào)“成員牌(Members Mark)”兒童褲(典型訓(xùn)練褲)，具有含有約46％的SAP的存儲(chǔ)核芯。所述的存儲(chǔ)核芯具有約380m1(毫升)的尿容量。所述核芯含有13克SAP混合以15克氣鋪絨紙漿。
該對(duì)照與兩個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲比較。每個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲都使用相同的對(duì)照褲。每個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲中分布層置于存儲(chǔ)核芯之下。
在第一檢測(cè)訓(xùn)練褲，也稱為帶有UDL1049-5的典型訓(xùn)練褲中，分布層具有180gsm(每平方米克)的重量和約48ml的尿容量。它含有8克的纖維。
在第二檢測(cè)訓(xùn)練褲，也稱為帶有UDL1081-8的典型訓(xùn)練褲中，分布層具有90gsm的重量和約24ml的尿容量。它含有4克的纖維。
第二對(duì)照訓(xùn)練褲是大號(hào)“成員牌(Members Mark)”兒童褲(帶有70％核芯的典型訓(xùn)練褲)，具有含有約70％的SAP的存儲(chǔ)核芯。所述的存儲(chǔ)核芯具有約320ml的尿容量。所述核芯含有13克SAP混合以5.5克氣鋪處理的絨紙漿。紙漿混合以等分子量的丙烯乙二醇、乳酸和乳酸鈉的混合物。紙漿上的混合物量占紙漿重量的7-9％。
該對(duì)照也與兩個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲比較。每個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲都使用相同的對(duì)照褲。每個(gè)檢測(cè)訓(xùn)練褲中分布層置于存儲(chǔ)核芯之下。
在第一檢測(cè)訓(xùn)練褲，也稱為帶有70％核芯和UDL1049-5的典型訓(xùn)練褲中，UDL分布層具180gsm的重量和48ml的尿容量。它含有8克的纖維。
在第二檢測(cè)訓(xùn)練褲，也稱為帶有70％核芯和UDL1081-8的典型訓(xùn)練褲中，UDL分布層具90gsm的重量和24ml的尿容量。它含有4克的纖維。
鞍式毛細(xì)作用輸送檢測(cè)鞍式毛細(xì)作用輸送包括收集速率、分布和毛細(xì)作用輸送高度，采用下述方法測(cè)定。
操作步驟1)用臨時(shí)性和永久性記號(hào)筆畫出6個(gè)均勻的小區(qū)并且作標(biāo)記。
2)在第三和第四小區(qū)之間的聯(lián)線中點(diǎn)標(biāo)以“X”。
3)把尿布放在鞍式裝置上使得“X”正好對(duì)著該設(shè)備的底然后把250毫升的分離漏斗放在“X”正上方1厘米處。
4)測(cè)量出75毫升合成尿(血庫(kù)0.9％生理鹽水)并且倒入漏斗中。
5)打開漏斗并起動(dòng)計(jì)時(shí)器。測(cè)量所有的流體離開漏斗到流體吸收進(jìn)樣品中的時(shí)間。把此記錄為收集時(shí)間。
6)每20分鐘重復(fù)一次步驟7和8，直到訓(xùn)練褲泄漏(在浸漬或者流體添加20分鐘后訓(xùn)練褲中的游離流體)。
7)當(dāng)尿布泄漏后用注射器從訓(xùn)練褲抽出游離流體。
8)測(cè)量和記錄在步驟7中抽出的游離流體量。
9)拉出訓(xùn)練褲并且把樣品切進(jìn)所標(biāo)示出的小區(qū)內(nèi)。
10)稱每個(gè)小區(qū)的重量并且記錄濕重。
11)把每個(gè)小區(qū)放進(jìn)烘箱干燥。
12)稱每個(gè)小區(qū)的干重并且記錄干重。
13)計(jì)算每個(gè)小區(qū)中的流體量(濕重-干重)。
14)計(jì)算泄漏前利用的容量((浸漬數(shù)×75毫升)-抽取的液體)。
鞍式毛細(xì)作用輸送檢測(cè)的結(jié)果示于圖5至圖11中。圖5以秒為單位示出對(duì)照和檢測(cè)的訓(xùn)練褲的第四浸漬過程中所收集的液體，并且顯示出UDL在輸送流體使核芯可以更加快速地收集流體的效力。圖6以毫升為單位示出在泄漏前吸收的流體總量。圖7和8以克為單元示出訓(xùn)練褲每個(gè)區(qū)中的流體分布。
市售紙漿平坦收集檢測(cè)為對(duì)照和檢測(cè)的訓(xùn)練褲測(cè)得收集時(shí)間和再濕潤(rùn)。
按照下述的多劑量再濕潤(rùn)檢測(cè)法測(cè)得收集時(shí)間和再濕潤(rùn)。
簡(jiǎn)而言之，多劑量再濕潤(rùn)檢測(cè)測(cè)量每次加液后從吸收結(jié)構(gòu)放出的合成尿量，和每次液體劑量通過毛細(xì)作用輸送進(jìn)產(chǎn)品中所需要的時(shí)間，共三次。
該檢測(cè)中使用的水性溶液是由一份合成尿濃縮物與九份去離子水制成的合成尿。
把訓(xùn)練褲夾到夾板上，充分展開，無紡面朝上。檢測(cè)用訓(xùn)練褲的準(zhǔn)備方法是測(cè)定結(jié)構(gòu)的核芯的中心、測(cè)量到加液體的位置前2.5厘米，并且把所述的位置標(biāo)記為“X”。在樣品的上標(biāo)記的“X”處放置計(jì)量環(huán)(5/32英寸不銹鋼，2英寸內(nèi)徑×3英寸高)。加液漏斗(最小100毫升容量，5-7毫升/秒流速)置于“X”處計(jì)量環(huán)上方2-3厘米處。樣品準(zhǔn)備好后，檢測(cè)如下進(jìn)行。
漏斗充以一個(gè)劑量(75毫升)的合成尿。第一劑量合成尿放在計(jì)量環(huán)內(nèi)。使用跑表以秒為單位記錄液體從打開漏斗到由計(jì)量環(huán)的底毛細(xì)作用輸送進(jìn)入產(chǎn)品時(shí)的收集時(shí)間。用合成尿的量(75毫升)除以收集時(shí)間測(cè)定收集速率，得到以每秒克為單位的收集速率。1毫升的合成尿等于1克。
在20分鐘等待期后，測(cè)定再濕潤(rùn)。在施加第一劑量后的20分鐘等待期中，稱一迭濾紙(19-22克，Whatman#3，11.0厘米，或者等效物，檢測(cè)前所述濾紙暴露于室內(nèi)濕度最少2小時(shí))。把這迭預(yù)先稱重的濾紙放在濕了的區(qū)域中心。把圓柱形重物(直徑8.9厘米，9.6磅重)放在濾紙上。兩分鐘后取走重物，稱量該濾紙并且記錄重量改變)。
上述操作過程再重復(fù)兩次。另一個(gè)75毫升劑量的合成尿加在尿布上，測(cè)量收集時(shí)間和收集速率，把濾紙放在該樣品上兩分鐘，并且測(cè)量重量改變。對(duì)于第二劑量，干濾紙重為29-32克，和對(duì)于第三劑量，干濾紙重為39-42克。前劑量干紙補(bǔ)充以另外的干濾紙。
圖9以每秒克為單位示出第三浸漬的收集速率。圖10以每秒克為單位示出三個(gè)相繼的浸漬的收集速率。
再濕潤(rùn)報(bào)告為每個(gè)液體劑量后回吸到濾紙中的液體量(克)(即濕濾紙與干濾紙之間的重量差)。圖11示出第四浸漬后的再濕潤(rùn)。
紙漿提取物表面張力法。
以下的方法用于測(cè)定紙漿提取物的表面張力。在此方法中，把紙漿纖維與水混合以抽提殘留物和雜質(zhì)。測(cè)量濾出物的表面張力以展示提取物的表面活性及其在紙漿纖維上的相對(duì)濃度。該操作過程說明如下。
A.戴上手套以防止污染，從紙漿片中取出2.0克紙漿子樣，放進(jìn)清潔干燥的125毫升Nalgene瓶中。
B.加入100毫升去離子水并且蓋緊瓶蓋。
C.把所述瓶放在往復(fù)式搖床上高強(qiáng)度搖動(dòng)1小時(shí)。
D.從搖床上取下所述瓶靜置10分鐘。這有助于在過濾前從水中分離纖維。
E.用在頂上置有11.0厘米瓷漏斗的過濾盒內(nèi)的清潔干燥的125毫升Nalgene瓶組裝成過濾裝置。把11.0厘米Whatman#4濾紙放在瓷漏斗中?？梢允褂玫刃У臑V紙，只要它具有以下的規(guī)格快速基量型、12秒/100毫升的濾過速度，0.06％的灰分，和20-25微米顆粒大小滯留性。
F.把該過濾器組件連接到標(biāo)準(zhǔn)(25英寸Hg)真空系統(tǒng)上。
G.真空系統(tǒng)開機(jī)，揭開樣瓶的蓋，把內(nèi)容物倒入瓷漏斗中的濾紙上。應(yīng)當(dāng)在15-30秒內(nèi)從紙漿纖維中取出濾過物。
H.真空系統(tǒng)開機(jī)，并且從過濾器盒取出收集瓶。旋搖瓶中的濾過物以確保徹底混合。
I.在室溫(25℃)用去離子水和為表面活性劑標(biāo)記的鉑平板標(biāo)定Rosano平板表面張力計(jì)。通過浸入丙酮并且傳送過本生燈火焰把它燒至灼紅色來調(diào)制所述的板。使用前讓所述板冷卻10秒鐘。每個(gè)樣品和每個(gè)復(fù)制樣品之間都要進(jìn)行如此調(diào)制。
J.把20毫升去離子水倒入清潔干燥的25mL玻璃陪替氏培養(yǎng)皿中。測(cè)量表面張力并且進(jìn)行重復(fù)操作。在25℃下去離子水的表面張力是71.8達(dá)因/厘米。如果每次重復(fù)讀數(shù)都是71.8±1達(dá)因/厘米下就標(biāo)定好了表面張力計(jì)。
K.使用樣品瓶中的濾過物，把20毫升的等分試樣倒入三個(gè)清潔干燥的25mL玻璃陪替氏培養(yǎng)皿中。
L.測(cè)量每個(gè)復(fù)制品的表面張力并且報(bào)告平均值。每個(gè)復(fù)制品應(yīng)當(dāng)在±2達(dá)因/厘米范圍內(nèi)。在溶液表面上或者在溶液內(nèi)有泡應(yīng)當(dāng)重復(fù)復(fù)制泡對(duì)讀數(shù)有不良影響。
盡管示出和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解其中可以進(jìn)行各種改變而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種纖維層，其包含交聯(lián)的纖維素纖維和非交聯(lián)的纖維素纖維的精制混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的層，其中交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約50％到約90％。
3.如權(quán)利要求1所述的層，其中交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約75％到約90％。
4.如權(quán)利要求1所述的層，其中交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約85％。
5.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約10％至約50％。
6.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約10％至約25％。
7.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維重量占所述層總重量的約15％。
8.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維含有南松木纖維。
9.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維含有硬木纖維。
10.如權(quán)利要求1所述的層，其中非交聯(lián)的纖維素纖維含有桉木纖維。
11.如權(quán)利要求4所述的層，其含有約5％至約15％重量的精制南松木纖維。
12.如權(quán)利要求4所述的層，其含有多達(dá)約10％重量的南松木纖維。
13.如權(quán)利要求11所述的層，其中精制南松木纖維具有約500的加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度。
14.如權(quán)利要求4所述的層，其含有約3％至約5％重量的硬木纖維。
15.如權(quán)利要求4所述的層，其含有約10％至約12％重量的南松木纖維。
16.如權(quán)利要求1所述的層，其還含有濕強(qiáng)劑。
17.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約50達(dá)因/厘米的提取物表面張力。
18.如權(quán)利要求1所述的層，其具有低于約1200克的柔軟度。
19.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約25厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
20.如權(quán)利要求1所述的層，其具有小于約25厘米的中點(diǎn)收集壓力。
21.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約5g/g的中點(diǎn)吸收壓力。
22.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約10牛頓/50毫米的抗拉強(qiáng)度。
23.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約205毫牛頓的機(jī)器方向抗扯強(qiáng)度。
24.如權(quán)利要求1所述的層，其具有大于約260毫牛頓的橫向機(jī)器方向抗扯強(qiáng)度。
25.一種吸附結(jié)構(gòu)，其包括液體分布層和液體存儲(chǔ)層，其中所述分布層含有交聯(lián)的纖維素纖維和非交聯(lián)的纖維素纖維的精制混合物。
26.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中交聯(lián)纖維重量占所述層總重量的約50％到約90％。
27.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中交聯(lián)纖維重量占所述層重量的約85％。
28.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中非交聯(lián)纖維重量占所述層總重量的約10％至約50％。
29.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中非交聯(lián)纖維重量占所述層總重量的約15％。
30.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中存儲(chǔ)層含有超吸收材料。
31.一種纖維層，其具有大于約20厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
32.如權(quán)利要求31所述的層，其具有大于約30厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
33.如權(quán)利要求31所述的層，其具有大于約40厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
34.一種吸附結(jié)構(gòu)，其含有液體分布層和液體存儲(chǔ)層，其中分布層具有大于約20厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
35.如權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，其具有大于約30厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
36.如權(quán)利要求34所述的層，其具有大于約40厘米的中點(diǎn)解吸壓力。
37.一種吸附用品，其含有權(quán)利要求1或31所述的層之任一種。
38.一種吸附用品，其含有權(quán)利要求25或34所述的層之任一種。
39.如權(quán)利要求37所述的吸附用品，其中所述物品是嬰兒尿布、訓(xùn)練褲、和成人失禁用品中的至少一種。
40.如權(quán)利要求38所述的吸附用品，其中所述物品是嬰兒尿布、訓(xùn)練褲、和成人失禁用品中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維層，其包括交聯(lián)的纖維素纖維和非交聯(lián)的纖維素纖維的精制混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的層包括約85％重量的交聯(lián)纖維和約15％重量的非交聯(lián)纖維。本發(fā)明還公開了一種吸附結(jié)構(gòu)，其包括纖維層和液體存儲(chǔ)層。本發(fā)明進(jìn)一步公開了包括分布層的個(gè)人衛(wèi)生吸附用品。
文檔編號(hào)A61F13/511GK1476502SQ01819362
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者彼得·A·格利夫, 塔里·格朗, 戴維·G·馬什, 丹尼爾·T·邦克, 梅利莎·D·約翰遜, D 約翰遜, T 邦克, G 馬什, 彼得 A 格利夫, 格朗 申請(qǐng)人:韋爾豪澤公司