包含用于增強的基材益處的、發(fā)泡的有益試劑的基材的制作方法
【專利說明】包含用于増強的基材益處的、發(fā)泡的有益試劑的基材
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請是于2011年12月19日提交的美國專利申請?zhí)?3/330440的部分繼續(xù)，其 又是于2010年12月28日提交的美國專利申請?zhí)?2/979852的部分繼續(xù)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及包含發(fā)泡聚合物和附加的增柔劑的起皺無紡基材，該無紡基材當(dāng)與未 處理的基材比較時，展現(xiàn)增強的觸感、增強的印刷、滯后的減少、體積的增加、彈性/可延伸 性的增加、可縮回性的增加、褶皺的降低和其他有益的產(chǎn)品使用益處。
【背景技術(shù)】
[0004] 吸收性無紡產(chǎn)品比如紙毛巾，紙巾，尿布，和其他類似的產(chǎn)品被設(shè)計為具有期望水 平的體積、柔軟度和強度。例如，在一些紙巾產(chǎn)品中，通過添加局部的添加劑組合物比如軟 化劑至紙巾纖網(wǎng)的外表面（一個或多個）來增強柔軟度。這樣的添加劑組合物可以是結(jié)合 劑，其單獨或結(jié)合起皺操作局部施加至基材，比如無紡布。起皺可以是無紡制造工藝的一部 分，其中紙巾通過添加劑組合物粘附至旋轉(zhuǎn)烘缸滾筒的熱表面。干燥的紙巾和添加劑組合 物經(jīng)刮刀組件從烘缸滾筒刮掉。起皺增加了紙巾基底片材的體積，其反過來增加通過手感 測定的柔軟度。其他性能也受到影響，比如強度、柔韌性、皺折等。典型地，添加劑組合物可 噴涂到揚克式（Yankee)烘缸的烘缸滾筒上。但是，由于烘缸表面附近的空氣邊界層和相對 高的烘缸溫度造成的添加劑組合物的浪費，噴涂工藝具有低的化學(xué)質(zhì)量效率水平（40%至 70%)。根據(jù)需要，敷料器通常距離烘缸表面約4英寸（101.6mm)。由于高的烘缸轉(zhuǎn)速，烘 缸表面附近的空氣邊界層被向前牽拉，產(chǎn)生抑制噴涂顆粒到達烘缸表面的壓力屏障。
[0005] 此外，將任意添加劑改性以包括改善基材的整體柔軟度的附加的固體顆粒和短纖 維在某種程度上受限?？稍鰪娀牡淖罱K手感的許多附加的顆粒需要混合至被噴涂到烘缸 的分散體中。因為許多這些顆粒比噴涂噴嘴大，噴嘴堵塞是阻止添加劑分散體被適當(dāng)?shù)厥?加到烘缸表面的問題。因此，需要這樣的方法，其將添加劑組合物單獨或結(jié)合增強的軟化顆 粒施加至烘缸表面和最終基材，以便提供具有改善的柔軟度的基材。
[0006] 發(fā)明概沐
[0007] 本發(fā)明提供了一種無紡基材，其包括限定表面的纖維纖網(wǎng)；和有益試劑層，其中 所述有益試劑選自添加劑組合物、增強組分和其組合；其中所述有益試劑是發(fā)泡的并且通 過起皺工藝結(jié)合至纖維纖網(wǎng)表面，并且其中所述無紡基材當(dāng)與未處理的基材比較時，展現(xiàn) 選自下述的改善：增強的觸感、增強的印刷、滯后的減少、體積的增加、彈性/可延伸性的增 加、可縮回性的增加、褶皺的降低和其組合。
[0008] 附圖的簡要說明
[0009] 出于說明本發(fā)明的目的，附圖顯示了示例性形式；然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局 限于示出的精確的布置和結(jié)構(gòu)。
[0010] 圖1是用于產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡的一種實施方案的方法步驟的示意圖。
[0011] 圖2顯示了具有印刷的油墨的未處理紡粘布的SEM圖。
[0012] 圖3顯示了本發(fā)明的一種實施方案的SEM圖，其中紡粘布用作已根據(jù)本發(fā)明處理 和印刷有油墨的基材。
[0013] 圖4顯示了已根據(jù)本發(fā)明處理的hydroknit材料的實施方案以及未處理的基材的 比較數(shù)據(jù)的彈性應(yīng)變對外加應(yīng)變的圖示。
[0014] 圖5顯示了已根據(jù)本發(fā)明處理的紡粘布材料的實施方案以及未處理的基材的比 較數(shù)據(jù)的彈性應(yīng)變對外加應(yīng)變的圖示。
[0015] 圖6是一系列SEM照片，顯示通過本發(fā)明的實施方案處理后的紙巾材料的結(jié)構(gòu)變 化。
[0016] 圖7顯示了已根據(jù)本發(fā)明處理的紙巾基材的實施方案的機械方向（MD)彈性應(yīng)變 對外加應(yīng)變以及未處理的紙巾基材的比較數(shù)據(jù)。
[0017] 圖8顯示了已根據(jù)本發(fā)明處理的紙巾基材的實施方案的橫向（CD)彈性應(yīng)變對外 加應(yīng)變以及未處理的紙巾基材的比較數(shù)據(jù)。
[0018] 圖9顯示了未處理的對照膜的SEM圖。
[0019] (a)顯示了未處理的對照膜的一側(cè)的SEM圖。
[0020] (b)顯示了未處理的對照膜的對側(cè)的SEM圖。
[0021] (c)顯示了未處理的對照膜的橫截面圖的SEM圖。
[0022] ⑷顯示了未處理的對照膜以圖9(c)的5X放大倍數(shù)的橫截面圖的SEM圖。
[0023] 圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的有益試劑的一種實施方案的塌陷的泡沫膜層的SEM圖， 其中這樣的實施方案包含HYPOD?分散體。
[0024] (a)顯示了塌陷的泡沫膜層的一側(cè)的SEM圖。
[0025] (b)顯示了塌陷的泡沫膜層的對偵_SEM圖。
[0026] (c)顯示了塌陷的泡沫膜層的橫截面圖的SEM圖。
[0027] (d)顯示了塌陷的泡沫膜層以圖10(c)接近2X放大倍數(shù)的橫截面圖的SEM圖。
[0028] (e)顯示了塌陷的泡沫膜層以圖10(c)接近7X放大倍數(shù)的橫截面圖的SEM圖。
[0029] (f)顯示了塌陷的泡沫膜層以圖10(c)的25X放大倍數(shù)的橫截面圖的SEM圖。
[0030] 發(fā)明詳沐
[0031] 雖然說明書以特別指出并清楚要求本發(fā)明的權(quán)利要求結(jié)束，但認為通過以下描述 將更好地理解本發(fā)明。
[0032] 除非另有說明，所有的百分比，份數(shù)和比例均基于本發(fā)明的組合物的總重。除非另 有說明，由于它們從屬于所列組分，所有的這樣的重量均基于其活性水平，因此，這樣的重 量不包括可能包含在市售材料中的溶劑或副產(chǎn)物。術(shù)語"重量百分比"在本文中可能表示 為"wt. %"。除了出現(xiàn)實際測量值的具體實例中，本文中提到的數(shù)值應(yīng)被認為是通過詞"約" 限定的。
[0033] 如本文所使用的，"包括"指可以加入不影響最終結(jié)果的其它步驟和其它成分。這 個術(shù)語包括術(shù)語"由......組成"和"基本由......組成"。本發(fā)明的組合物和方法/過 程可以包括以下內(nèi)容、由以下內(nèi)容組成和基本上由以下內(nèi)容組成：本文所述的本發(fā)明的必 要要素和限制，以及本文所描述的任意的附加的或任選成分、組分、步驟或限制。
[0034] 如本文所使用的，"添加劑組合物"是指局部地施加到基材的化學(xué)添加劑（有時稱 為化學(xué)品、化學(xué)成分、化學(xué)組合物和附加成分（add-on))。根據(jù)本發(fā)明的方法的局部施加可 以發(fā)生在干燥過程中，或者轉(zhuǎn)化過程中。根據(jù)本發(fā)明的添加劑組合物可以施加到任意基材 (如紙巾或無紡布）并且可以包括，但不限于聚合物分散體、聚合物溶液或其混合物。
[0035]如本文所使用的，"氣流法纖網(wǎng)"使用空氣成型法制成，其中將具有約3到約52毫 米（_)的一般長度的小纖維束（bundle)分離并在空氣源中夾帶，然后通常在抽真空的幫 助下沉積到成型篩網(wǎng)上。然后，使用例如熱風(fēng)或噴涂粘合劑將隨機沉積的纖維彼此結(jié)合。文 獻良好地定義了氣流法無紡復(fù)合材料的生產(chǎn)并記錄在現(xiàn)有技術(shù)中。實例包括但不限于，如 在Laursen等人的并轉(zhuǎn)讓給ScanWebofNorthAmericaInc.的美國專利號4, 640, 810中 描述的DanWeb方法；如在Kroyer等人的美國專利號4, 494, 278中描述的Kroyer方法；和 在Soerensen的并轉(zhuǎn)讓給NiroSeparationa/s的美國專利號5, 527, 171中描述的方法； 以及在Appel等人的并轉(zhuǎn)讓給Kimberly-ClarkCorporation的美國專利號4, 375, 448的 方法，或其它類似的方法。
[0036]"有益試劑"是向整個處理過的基材提供如柔軟度、平滑度、濕度、香味等益處的組 合物或者組分。本發(fā)明的有益試劑包括但不限于"添加劑組合物"和"增強組分"。
[0037]"粘合梳理纖網(wǎng)"或"BCW"是指通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的梳理工藝形成的無紡纖 網(wǎng)，并且在例如美國專利號4, 488, 928中進一步描述，以與本發(fā)明一致的程度將其內(nèi)容引 入本文作為參考。在梳理工藝中，可以使用短纖維、粘結(jié)纖維和其它可能的粘結(jié)組分例如粘 合劑的共混物。這些組分形成經(jīng)梳理的或者以其他方式處理過的大球，以產(chǎn)生基本均勻的 基重。這些纖網(wǎng)被加熱或以其他方式處理，以激活任何粘合組分，產(chǎn)生整體的、高級的無紡 材料。
[0038]如本文中使用的，"共成形"是噴熔聚合材料，纖維或其它組分可以添加到所述噴 熔聚合材料。在大多數(shù)基本觀念中，共成形可以通過至少一個在斜槽附近安置的噴熔模頭 進行，在纖網(wǎng)形成時通過該斜槽向噴熔材料添加其它的材料。這些"其它的材料"可以是天 然纖維、超吸收顆粒、天然聚合物纖維（如人造絲）和/或合成聚合物纖維（例如聚丙烯或 聚酯）。這些纖維可以是纖維定長的。共成形材料可以包含按重量計約10%至按重量計約 80%的纖維素材料，例如按重量計約30%至按重量計約70%。例如，在一個實施方案中，可 以生產(chǎn)含有按重量計約40%到按重量計約60%的紙漿纖維的共成形材料。
[0039]如本文中所定義的，"起皺"在使用刀片，例如刮片刮掉粘附到烘缸表面的纖網(wǎng)時 發(fā)生。
[0040] 本發(fā)明的"增強組分"是作為附加組分的有益試劑，所述附加組分可以加入到添加 劑組合物，以賦予其他觸覺的或附加的益處，該益處不能單獨地由添加劑組合物實現(xiàn)。該增 強組分包括但不限于微粒、可膨脹的微球、纖維、附加的聚合物分散體、香味劑、抗菌劑、保 濕劑、藥物和安慰劑，等等。
[0041] 如本文所定義的，"泡沫（froth)"是液體泡沫。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在烘缸表面加熱本 發(fā)明的可發(fā)泡的組合物時，該組合物不會形成固體泡沫結(jié)構(gòu)。相反地，當(dāng)將該可發(fā)泡的組合 物施加到經(jīng)加熱的表面時，所述可發(fā)泡的組合物變?yōu)榛旧线B續(xù)的膜，在該膜中有空氣泡。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的"水刺纏繞纖網(wǎng)（hydroentangledweb) "是指經(jīng)受引起纖網(wǎng)纖維纏 繞的流體柱狀噴射的纖網(wǎng)。對纖網(wǎng)進行水刺纏繞通常增加了纖網(wǎng)的強度。在一個方面中， 紙漿纖維可以水刺纏繞成連續(xù)的絲材料，例如"紡粘纖網(wǎng)（spunbondweb)"。產(chǎn)生無紡復(fù)合 材料的水刺纏繞纖網(wǎng)可能含有按重量計約50%至按重量計約80%的紙漿纖維，例如按重 量計約70%。如上所述的水刺纏繞復(fù)合纖網(wǎng)可以商購自Kimberly-ClarkCorporation，商 品名HYDROKNITk。水刺纏繞描述于例如Everhart的美國專利號5, 389, 202中。
[0043] 本文中"無紡布"被定義為一類通常通過將纖維貼附在一起而制造的織物。無紡 織物由機械的、化學(xué)的、熱的、粘合劑或溶劑的方式，或這些的任意組合制成。無紡制造與編 織、針織或簇絨不同。無紡織物可以由合成的熱塑性聚合物或諸如纖維素的天然聚合物制 成。纖維素紙巾是無紡材料的一個實例。
[0044] 如本文中所使用的，"熔噴"是無紡纖網(wǎng)的形成工藝，該工藝擠出并使用熱的、高速 的空氣牽拉熔融聚合物樹脂，以形成細絲。將絲冷卻并作為纖網(wǎng)收集到移動的篩網(wǎng)上。該 工藝類似于紡粘工藝，但是噴熔纖維更細，一般以微米來衡量。
[0045] 如本文中所使用的，"加工助劑"是指在形成本發(fā)明的經(jīng)處理的基材的過程中可以 有幫助的組合物。例如，發(fā)泡劑可以充當(dāng)本發(fā)明的合適的加工助劑。此外，起皺助劑可以有 助于附加的粘附力或釋放性能，用于使基材從烘缸滾筒起皺。
[0046] 如本文所使用，"褶皺"描述彈性層壓材料由于被預(yù)先拉伸同時附著至非伸長的材 料基材（比如無紡布）上的彈性材料（膜或絲）而出現(xiàn)槽狀皺紋的性質(zhì)。褶皺可取決于層 壓材料如何附著或結(jié)合至非伸長的材料基材。當(dāng)層壓材料松弛或釋放時，基材出現(xiàn)與手風(fēng) 琴器械皺紋類似的溝狀或槽狀皺紋。這樣的作用在其中袖口和腰帶通常成束以便向穿著者 提供更好適配的個人護理制品中是常見的。根據(jù)2002年11月5日出版的Morman等人的 美國專利號6475600也更詳細地描述了褶皺。
[0047] 如本文中所使用的，"紡粘"是無紡纖網(wǎng)工藝，在該工藝中，絲被擠出，拉伸并放置 到移動的篩網(wǎng)上以形成纖網(wǎng)。術(shù)語"紡粘"與"紡絲成網(wǎng)"經(jīng)常互換，但是業(yè)內(nèi)通常采用術(shù) 語"紡粘"或"紡粘的"表示特定的纖網(wǎng)形成工藝。這是為了將該纖網(wǎng)形成工藝與其它兩種 形式的紡絲成網(wǎng)方法區(qū)分，所述其它兩種形式為噴熔的和閃蒸紡絲。
[0048] 如本文中所使用的，"紡粘/噴恪復(fù)合材料（spunbond/meltblowncomposite) "是 由多層織物限定的層壓復(fù)合材料，所層壓復(fù)合材料通常由交替的紡粘纖網(wǎng)（"S"）和噴熔纖 網(wǎng)（"M"）的層制成：SMS、SMMS、SSMMS等。
[0049] 如本文所使用的，"紙巾（tissue)"通常是指各種紙制品，例如面巾紙、浴巾紙、紙 毛巾、餐巾紙、衛(wèi)生巾等。本發(fā)明的紙巾產(chǎn)品通?？梢杂删哂幸粋€層或多個層的纖維素纖網(wǎng) 制成。例如，在一個實施方案中，纖維素或"紙"產(chǎn)品可以含有由纖維的共混物形成的單層 的紙纖網(wǎng)。在另一個實施方案中，紙產(chǎn)品可以含有多層（即分層）的紙纖網(wǎng)。此外，所述紙 產(chǎn)品還可以是單層或多層產(chǎn)品（例如，多于一層紙纖網(wǎng)），其中層中