專利名稱：吸收液體的制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及吸收液體的制品。更具體而言，本發(fā)明涉及這樣一種吸收液體的制品，它特別適用作吸收體系用于個人護理的吸收制品，例如尿布、鍛煉褲、衛(wèi)生巾、失禁用內衣、繃帶等。
背景技術：
隨著液體吸收技術的不斷進展，對各種用于吸收液體的材料和組分及其相互作用的了解已大為深入。對用于個人護理的吸收制品的吸收體系而言，這種情況尤其如此。以一次性尿布為例，這種尿布原來的設計采用木紙絨漿(wood pulp fluff)作為吸收液體(尿)的唯一材料。然而，采用木紙絨漿的問題是其濕強度很低，當其潤濕后往往易于破裂轉而又會導致尿布泄漏。
隨著尿布結構的不斷改進，將高吸收率材料例如超級吸收劑(superabsorbent)與木紙絨漿混合，以提高尿布吸濕芯對液體的總保持能力。通過撤換一部分木紙絨漿，以用量越來越大的超級吸收劑取而代之，會使尿布的總厚度隨著減小。盡管減小了吸濕芯的總尺寸和提高了液體的總保持能力，但是尿布吸濕芯在不出現(xiàn)尿匯集在表面上甚至溢出的危險的情況下，接受尿液快速流注，特別是在第二、第三和第四次受到侵襲時，仍然存在問題。上述問題的一個原因在于超級吸收劑本身。
為了能將液體快速吸收到尿布或其他個人護理用吸收制品的吸濕芯中，在纖維之間必須有足夠的間隙空間能輸送液體。遺憾的是，許多超級吸收劑在吸收液體時會溶脹，從而使間隙空間堵塞，造成稱作“凝膠堵塞(gel blocking)”的現(xiàn)象。一旦發(fā)生凝膠堵塞，液體就難以通過凝膠堵塞的區(qū)域迅速輸送。
為了促進上述問題的解決，并進一步設法減少迅速聚集在尿布表面上的液體匯集，已設計了一些其他的改進方案。如美國專利4,055,180(Karami)中所述，一種方案是將超級吸收劑有選擇地放置在吸濕芯的局部區(qū)域內，例如放置在吸濕芯的內層或一些離散的腔中。另一種解決方案是在尿布內，通常在吸濕芯之上，加入一些附加層，以便使吸濕芯在有足夠時間充分吸收液體之前，能起流進液體的緩沖器或臨時儲液囊的作用。這些附加層又會增加尿布的總厚度，這就與通常傾向于使產品盡可能薄的趨勢相反。采用多層結構的另一個問題是液體的輸送跨越兩種材料的界面。已發(fā)現(xiàn)，由于兩種材料之間界面上的問題，通常難以使液體從一種材料轉移到另一種材料。因此，最理想的是，更多液體的轉移可在尿布或其他個人護理用吸收制品中的同一總水平面內發(fā)生，以最大限度地減少液體橫越垂直方向上相鄰而材料不同的界面轉移。
采用超級吸收劑的另一個問題是，當其吸收液體時必然會溶脹或膨脹。如果這些顆粒被限制得太緊密，它們就不可能自由膨脹，和/或溶脹后的顆粒會造成其周圍的材料破裂，轉而又會使超級吸收劑泄漏并可能與佩帶者接觸。因此，需要有一種改進的吸收液體的制品，其中裝有能迅速接收和保持積存液體的高吸收率材料。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及吸收液體的制品，該制品特別適用作吸收體系用于個人護理的吸收制品，例如尿布、鍛煉褲、衛(wèi)生巾、失禁用內衣等。在其最基本的設計中，本發(fā)明的吸收液體的制品包括可滲透液體的頂層和底層以及放置在它們之間的吸濕芯。吸濕芯中有許多小孔，這些小孔從吸濕芯的上表面通過吸濕芯擴展到其下表面。吸濕芯的上表面與頂層連接而下表面則與底層連接。在至少一部分小孔內放置了高吸收率材料。在更優(yōu)選的實施方案中，采用連接件將頂層和/或底層可松脫地與吸濕芯連接。連接件可在吸濕芯和頂層或底層之間提供粘結力，該力低于高吸收率材料與水性液接觸時施加在頂層或底層上的溶脹力(swellingforce)。因此，在頂層或底層由于溶脹力而破裂之前，頂層或底層會與吸濕芯脫層。
吸濕芯可以設計成具有許多特定所需的性質，包括密度低于0.08g/cm3，弗雷澤透氣率大于60m3/m2/分鐘，在0.3千帕的壓力下厚度至少為0.5cm以及空載下的比容大于18cm3/g。密度、弗雷澤透氣率、厚度以及在空載下的比容可根據(jù)一部分沒有小孔和高吸收率材料的吸濕芯材料計算。
在本發(fā)明的其他實施方案中，吸濕芯可以有許多致密區(qū)。如果需要，這些致密區(qū)可以在至少一部分小孔之間延伸并連接它們，以便更有助于使有待橫越結構的x-y平面吸收的液體作橫向移動。
在本發(fā)明的另一些實施方案中，吸濕芯可以包括纖維狀非織造物，其中全部或一部分纖維是雙組分纖維。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，吸收液體的制品可以包括可滲透液體的頂層和底層以及放置在它們之間的吸濕芯。該吸濕芯可以包括相互豎直配準的第一部分和第二部分。第一部分可與頂層連接，其中有許多第一部分的小孔并貫穿整個厚度。第二部分可與底層連接，其中有許多第二部分的小孔并貫穿整個厚度。在一種構形中，第一部分和第二部分的小孔可以相互豎直配準，以便使這些小孔完全穿過吸濕芯從上表面擴展到下表面。在本發(fā)明的另一種構形中，全部或一部分第一和第二部分的小孔可以相互偏斜，因而不是相互豎直配準。結果，第一和第二部分的小孔可以用相同或不同類型的高吸收率材料充填。例如，第一部分的小孔，可以用通過渦旋時間試驗測定其吸收速率比充填第二部分的小孔的高吸收率材料迅速的高吸收率材料充填。相反，第一部分的小孔，也可以用吸收速率比充填第二部分的小孔的高吸收率材料緩慢的高吸收率材料充填。
為了使流體易于流過吸濕芯，吸濕芯的第一和第二部分可以由不同密度的材料制成。例如，鄰近頂層因而最靠近初始液體接觸位置的吸濕芯的第一部分可以具有較低的密度，因而具有更多的疏松結構，以便能夠迅速吸收流體并將其存儲，避免液體從整個結構的表面溢出。相反，通常放置在遠離流體侵襲方向的第二部分，可以由密度較高的材料制成，因此有更大的能力足以分配液體橫向地通過結構，以便通過將液體引入裝在遠離液體侵襲位置的小孔中的高吸收率材料，從而最大限度地利用整個結構。為了進一步增強流體的橫向流動，還可以在吸濕芯中建立一個或多個致密區(qū)，因為致密區(qū)通常能增進流體的橫向流動。因此，例如致密區(qū)可以在至少一部分小孔之間延伸并連接它們，以進一步引導液體從一個小孔流向另一個小孔。
吸收液體的制品可以單獨地使用，或可將其并入其他的結構，例如包括但不限于尿布、鍛煉褲、失禁用器件、衛(wèi)生巾、繃帶等個人護理用吸收制品中。通常這類個人護理用吸收制品包括放置在靠近佩帶者皮膚的體側襯墊和通常是不滲透液體的背面襯墊。放置在體側襯墊和背面襯墊之間的是吸收材料，其作用是吸收并保持通過體側襯墊流到它那里的液體。如果需要這樣，那么本發(fā)明的吸收液體的制品可以用作這種個人護理用吸收制品中的吸收材料。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的吸收液體制品的剖面透視圖。
圖2是本發(fā)明的吸收液體制品的橫斷面?zhèn)纫晥D。
圖3是本發(fā)明的另一種吸收液體制品的橫斷面?zhèn)纫晥D。
圖4是本發(fā)明的又一種吸收液體制品的橫斷面?zhèn)纫晥D。
圖5是本發(fā)明的吸收液體制品吸濕芯部分的平面頂視圖。該吸濕芯的上表面具有用于促進液體橫過結構表面輸送的模壓通道。
圖6是本發(fā)明的另一種圍繞制品外邊緣采用周邊密封的吸收液體制品的橫斷面?zhèn)纫晥D。
圖7是包括本發(fā)明的吸收液體制品的尿布的局部剖面頂視圖。
圖8是用于進行流體溢出評價試驗裝置的透視圖。
圖9是用于進行流體溢出評價試驗裝置的橫斷面視圖。
圖10是用來測定流體吸收和回流的測試裝置的立體影像透視圖。
圖11是顯示操作中的圖10裝置的側面立視圖。
圖12是顯示流體回流測試裝置的透視圖。
圖13是沿線段10-10截取的圖12的橫斷面視圖。
發(fā)明詳述參看圖1和圖2，圖中示出了本發(fā)明的吸收液體的制品10。僅為說明起見，將結合其在個人護理用吸收制品或包括尿布、鍛煉褲、失禁用內衣、衛(wèi)生巾、繃帶等制品方面的應用來詳細敘述本發(fā)明的吸收液體的制品10。應該理解的是，這些用途僅是說明性的，因為本發(fā)明的范圍旨在包括任何需要液體吸收和保持方面的應用。
吸收液體的制品10包括可滲透液體的頂層12、底層14和放置在頂層12和底層14之間的吸濕芯16。吸濕芯16具有許多小孔18，這些小孔貫穿吸濕芯16從其上表面19擴展到下表面21。采用適宜的連接件23使上表面19與頂層12連接并使下表面21與底層14連接，其情況將在下面詳細敘述。放置在小孔18內的是通常稱為超級吸收劑、水解膠體或水凝膠的高吸收率材料20。這類材料在本文中總稱“高吸收率材料”或“超級吸收劑”。高吸收率材料20裝在頂層12和底層14之間的小孔18中。超級吸收劑是水溶脹性、水溶性的有機或無機材料，在含0.9％(重量)氯化鈉水溶液中，在最佳條件下能吸收至少約為其重量的20倍，更理想至少可達其重量的約30倍。適宜用作本發(fā)明的超級吸收劑材料的有機材料可以包括天然材料，例如瓊脂、果膠、瓜耳膠等；以及合成材料，例如合成的水凝膠聚合物。這類水凝膠聚合物包括，例如聚丙烯酸的堿金屬鹽、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯馬來酐共聚物、聚乙烯醚、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯嗎啉酮；以及乙烯磺酸、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶等的聚合物和共聚物。其他適宜的聚合物包括水解的丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝的淀粉和異丁烯馬來酐聚合物及其混合物。水凝膠聚合物優(yōu)選的是輕度交聯(lián)的，以使這些材料基本上是水不溶性的?？梢酝ㄟ^例如輻射或通過共價鍵、離子鍵、范德華力或氫鍵鍵合實現(xiàn)交聯(lián)。超級吸收劑材料可以呈任一種適用于吸收劑復合材料的形式，包括顆粒、纖維、片狀粉末、球體等。通常可以得到的這類超級吸收劑的粒度約為20至約1000微米。
在本發(fā)明之前，一些在吸濕芯內局部的和離散的區(qū)域中使用超級吸收劑的嘗試，包括在頂層和底層之間的局部區(qū)域中封裝少量離散的這些超級吸收劑顆粒，所述頂層和底層在超級吸收劑的腔之間的區(qū)域中互相膠粘或以其他方式互相結合。頂層和底層由于它們薄的性質和相對弱的結構，幾乎不對液體在局部的超級吸收劑腔室之間的分配起作用。此外，許多類型的超級吸收劑雖然具有大的保持能力，但是不能快速吸收液體。因此，薄的頂層和底層不適于快速吸收、貯存然后將液體輸送或排放給超級吸收劑顆粒。結果，這類吸收劑結構特別是用于例如尿布等個人護理的吸收制品時，往往不能充分起作用。此外，如果制成的頂層和底層強度不夠，和/或把超級吸收劑太緊地包裝在腔室中，頂層和底層就可能限制超級吸收劑的膨脹，或相反地，頂層和底層會破裂從而使超級吸收劑從腔室中漏失，這種結果通常是不希望發(fā)生的。
本發(fā)明的吸收液體的制品10的其他特征之一是使用放置在頂層12和底層14之間的吸濕芯16。吸濕芯16中的小孔18提供一些放置高吸收率材料或超級吸收劑20的小室。由于采用吸濕芯16，超級吸收劑顆粒在其分別向頂層12和底層14施加力之前，特別是在垂直方向或Z軸會有更多的空間供膨脹。此外，如以下所詳述，吸濕芯16可以由一種或多種材料制成，這些材料能迅速地吸收侵襲的液體，將其橫向地遍布該層分布并將該液體傳送給裝在小孔18內的超級吸收劑顆粒。因此，可以生產出更高效的成品。
頂層12必須是可滲透液體的且可以是親水性的或疏水性的，然而其結構的孔徑必須小于超級吸收劑顆粒20的粒度，以減少超級吸收劑顆粒撒粉或漏出。當裝在小孔18中的超級吸收劑呈較大的薄片或纖維形狀時，上述孔徑的限制不是關鍵的。頂層的單位重量通常取決于最終用途的要求。頂層12可以由任一種適宜的材料制成，這些材料包括綿紙、多孔膜以及纖維狀非織造物，例如熔噴法非織造物、紡粘型非織造物和粗梳非織造物。當吸收液體的制品10用于個人護理的吸收制品時，頂層12通常具有的單位重量至少約為6g/m2。對該頂層12的其他要求是，它應該可粘至或可以其他方式結合至吸濕芯16和底層14。
底層14在結構上可與頂層12相同或不同。不同于頂層12的底層14不必是可滲透液體的，在某些情況下可能希望底層14是不滲透液體的。例如，底層14可以構成個人護理用吸收制品例如尿布的外覆層，從而減小制品的總厚度。在這種情況下，底層14可以由塑料薄膜制成，將吸濕芯16放置在底層14/尿布的外覆層和頂層12之間。為了促成更大的液體滯留量，制造底層14的一種或多種材料最好可粘至或可以其他方式結合至結構的其他層，包括頂層12和吸濕芯16。此外，底層14可以設計成有助于液體橫向地通過該結構分布。
如圖2-4的橫斷面?zhèn)纫晥D所示，吸濕芯16可以有一些不同的實施方案。在示于圖2的最基本的設計中，吸濕芯16是一種單一結構，而在圖3和圖4中，該吸濕芯16具有第一部分15和第二部分17。第一部分15和第二部分17可以是單層的一部分或它們可以是不同的一些層。因此，術語“吸濕芯”可以是裝入各單一層或各部分的具有特定功能的單層或多層結構。
參看圖2，吸濕芯16可以具有的主要作用之一是快速吸收、保持然后將侵入的液體傳送給放置在吸濕芯16內構成的許多小孔18中的高吸收率材料20。如圖1和圖2所示，這些小孔完全通過吸濕芯16從上表面19擴展到下表面21。如果需要，也可以將這些小孔做成僅部分地通過吸濕芯16的厚度擴展。參見圖4。因此，術語“小孔”意在包括這兩種構形。圖1中所示的小孔18在形狀上基本上是圓形的，然而也可以使用任一種形狀，例如橢圓形、正方形、菱形和長方形。小孔18的尺寸、出現(xiàn)率和型式也可以改變，以適應特定產品的形狀或容量。
為了使高吸收率材料20保持在小孔18內，最好采用適宜的連接件23將可滲透液體的頂層12和底層14分別固定到吸濕芯層16的上表面19和下表面21上。連接件23的適宜方式可以包括但不限于采用粘合劑、熱粘合以及超聲焊合。當將頂層12和底層14固定到吸濕芯16時，應該仔細監(jiān)測高吸收率材料20可能施加給頂層12和底層14的溶脹力。如上所述，頂層12可以用例如潤濕時往往變弱的薄綿紙片制成。如果溶脹的高吸收率材料20施加在頂層12上的壓力太高，它可以使綿紙頂層12破裂，這通常是不希望發(fā)生的。因此，最好選擇一種連接件23，它通過在吸濕芯16和頂層12或底層14之間提供低于高吸收率材料20施加在頂層12或底層14上的溶脹力的粘結力，使頂層和底層與吸濕芯可松脫地聯(lián)結。因此，粘結力可以這樣設計，當高吸收率材料20與水性液接觸時，在頂層或底層由于溶脹力而破裂之前，頂層或底層就會與吸濕芯16脫層。這是可以實現(xiàn)的，例如通過選擇粘結強度低的粘合劑、涂覆最小量的粘合劑或在選擇的位置上涂覆粘合劑。另外，當采用熱粘合和超聲焊合時，也可以調節(jié)粘合的程度以及粘結的表面積，以便達到同樣的效果。
現(xiàn)在，參看圖3和圖4，圖中示出了更完善的吸濕芯16。如這些圖中所示，吸濕芯16包括第一部分15和第二部分17。如果需要，可在吸濕芯16的x-y平面和z軸方向提供更多的層、部分或區(qū)域，盡管未示出，它仍然屬于本發(fā)明的范圍。在圖3中，第一部分15具有第一部分的許多小孔18a，第二部分17具有第二部分的許多小孔18b，這些小孔均相互豎直配準。如果需要，第一部分15可以由多孔材料例如大孔隙容積的纖維狀非織造物制成，這樣，它就可以迅速吸收通過可滲透液體的頂層12輸送給它的任何液體。相反，如果需要，第二部分17可以由孔結構更精細的材料制成，以使從第一部分15接收的液體能夠加以控制并橫向地通過該結構分布，且可實現(xiàn)在結構的x-y平面上更充分地利用吸濕芯16。通常，為了獲得上述特性，第一部分的密度應低于第二部分。此外，已發(fā)現(xiàn)當采用由含雙組分纖維的纖維狀非織造物制成的結構時，這種結構所起的作用特別好。雙組分纖維是采用兩種或多種聚合物的纖維，在這些纖維的不同區(qū)域通常具有不同的熔點和軟化點。熔點較低的組分可以用來將纖維粘結在一起。如以下實施例所示，已發(fā)現(xiàn)由紡粘型雙組分纖維織物制成的吸濕芯所起的作用特別好。生產這種織物的方法在斯氏(Strack)等人的美國專利5,336,552中作了介紹，該專利全部引入本文作為參考。
現(xiàn)在，參看圖4，圖中示出吸收液體的制品10，其中吸濕芯16的第一部分15中的小孔18a與吸濕芯16的第二部分17中的小孔18b偏斜，因此，它們之間不豎直配準。特別是這種設計對各個小孔18而言每體積比可提供更大的表面積，因而可供液體與裝在小孔18內的高吸收率材料20接觸。圖4中的偏斜設計的另一個優(yōu)點在于，小孔18a和18b中的高吸收率材料20的類型可以多樣化。目前可以得到多種不同特性的超級吸收劑。在一定的負荷或壓力下，一些超級吸收劑吸收液體比其他的更快，而其他的超級吸收劑能夠吸收更多的液體，通常稱之為“高AUL(負荷下的吸收能力)的超級吸收劑”。因此，最好用一種超級吸收劑20例如吸收快速的超級吸收劑充填小孔18a，而用另一種超級吸收劑充填下面的小孔18b，或反過來。
作為本發(fā)明的另一個改進，吸收液體的制品20可以有許多致密區(qū)例如貫穿至少吸濕芯16和如果需要時的頂層12和底層14的模壓通道24(參見圖5)。上述通道24可以采用模壓輥在選擇的區(qū)域中，例如在小孔18之間，通過壓實吸濕芯16而形成。通過通道24連接許多小孔18，提供了另一種用以增進液體穿過結構橫向流動并到達盡可能多的裝有超級吸收劑的小孔中的方法。
本發(fā)明的另一個改進是示于圖6中的橫斷面。如上所述，當小孔18中的高吸收率材料20被水性液例如水、鹽溶液或尿接觸時，材料20就開始膨脹并對周圍的材料包括頂層12和底層14施加力。因此，連接件23最好能分別地在吸濕芯16的上表面19和下表面21與頂層12和底層14之間，提供低于高吸收率材料與水性液接觸時施加在頂層12或底層14上的溶脹力的粘結力，這樣，在頂層或底層由于溶脹力而破裂之前，頂層或底層會與吸濕芯脫層。如果發(fā)生上述脫層，高吸收率材料就可能開始在吸收液體的制品10中遷移。為了避免材料20在制品10的側邊漏出，最好采用粘結力大于頂層12和吸濕芯16的上表面19或底層14和吸濕芯16的下表面21的粘結力的周邊密封件25，將頂層12和底層14相互聯(lián)結。在這種情況下，頂層12和底層14就構成環(huán)繞吸濕芯16的外封皮。如圖6所示，周邊密封件25a直接存在于頂層12和底層14之間。然而，也可以形成通過吸濕芯材料16的周邊密封件25b。完善周邊密封件25的適宜方法包括例如熱粘合、超聲焊合和使用粘合劑。
現(xiàn)在，參看圖7，吸收液體的制品10可以裝入個人護理用吸收制品50內。僅為說明起見，個人護理用吸收制品以尿布的形式表示。然而，不應將上述說明理解為是對本發(fā)明范圍的限制。
圖7中的個人護理用吸收制品50包括體側襯墊52和背面襯墊54以及放置在體側襯墊52和背面襯墊54之間的吸收液體的制品10。為了將個人護理用吸收制品50固定在佩帶者(未示出)身上，該制品通常配有某種扣緊件56例如尿布緊固帶。吸收液體的制品10放在尿布50內，并使頂層12放置在鄰近體側襯墊52的位置。如果需要，例如可將制品10膠粘在背面襯墊54和/或體側襯墊52上，使制品10固定在尿布50內。組合而成的尿布50在吸收液體，特別是受到液體的多次侵襲時所起的作用很好。
在詳細說明了本發(fā)明之后，制備了一些樣品，并進行測定和測試。茲將測試方法和實施例陳述如下。
測試方法下面將陳述一系列的測試方法。這些測試方法用來測定本發(fā)明的各種特性。
弗雷澤透氣率除了樣品尺寸為8英寸(20厘米)×8英寸而不是7英寸(18厘米)×7英寸外，用來測定弗雷澤透氣率的方法是根據(jù)聯(lián)邦測試方法標準(Federal Test Methods Standard)No.191A中方法5450的說明進行的。較大的尺寸使得可以保證樣品的所有側邊充分延伸在固定環(huán)之外，而有助于牢固地夾緊樣品，且能均勻地橫過孔板。測得的值均以每分鐘每平方米的立方米(m3/m2/分鐘)數(shù)計。此外，當計算吸濕芯的弗雷澤透氣率時，該值必須以一片沒有小孔18和超級吸收劑20的材料進行計算。
流體溢出的評價對本發(fā)明而言，流體溢出的評價是通過提供一個長15英寸(38厘米)寬4英寸(10厘米)的樣品進行測定的。參見圖8和圖9，樣品302放置在夾角(α)為60°的水槽300中。在水槽300的最低位置上有一條橫過水槽300整個寬度延伸的狹縫304。水槽300至少比待測試樣品302寬4英寸(10厘米)。收集裝置(未示出)置于水槽300之下，以便收集通過狹縫304流出水槽300的流體。圖9是沿圖8的6-6線段截取的橫斷面視圖。從圖9中可見，測試用的流體由直徑(a)為3毫米且與裝有脈沖抑制器的蠕動泵聯(lián)結的噴嘴306輸送到待測試樣品302。該噴嘴放置在位于距待測試樣品末端約5.5英寸(14厘米)的距離(c)，距待測試樣品表面6.4毫米的距離(b)處，以使噴嘴垂直于待測試樣品302的最鄰近的表面。在整個測試中必須保持這個位置。待測試樣品受到4次60毫升鹽溶液的侵襲。鹽溶液通過速率約為每秒15毫升和速度約為每秒210厘米的噴嘴306施加。4次60毫升侵襲的每一次都緊接前次侵襲之后15分鐘施加。將通過狹縫304流出并收集在收集裝置中的流體量按克稱重，并作每次侵襲的記錄。通常，每次侵襲流出的量越少，該復合材料預期的使用性能越好。本文所涉及的鹽溶液為0.9％合格血庫的不含防腐劑的穩(wěn)定等滲鹽溶液。該鹽溶液由StephensScientific Division of Cornwell Corporation of Riverdale，New Jersey生產，并由Baxter Healthcare Corporation，Scientific Products Division ofMcGraw Park，Illinois按分類號B3158-1銷售。
流體吸收和回流評價(FIFE)示于圖10和圖11的裝置用于本測試。待測試樣品以仿真的形式示于圖10中編號為68。如果樣品是例如圖10中所示的尿布形式，待測試的尿布這樣準備沿其長度每隔1英寸(2.54厘米)切斷主要彈性部件(leg elastic member)(未示出)，以便使樣品能放平。本文所報道的數(shù)據(jù)是用4英寸(10厘米)×15英寸(38厘米)大小的樣品得到的。
待測試的樣品68平滑地放在880克圓筒板組合件(cylinder plateassembly)70下，這樣使內徑為5.1厘米的圓筒72直立在規(guī)定的位置74上。通過圓筒72頂部上的漏斗76倒入80毫升上述0.9％的鹽水溶液。漏斗底部的孔口內徑為7毫米。流體的給料速率為每秒22毫升。用秒表測定首次流體與樣品接觸和流體消失到樣品中的時間之間所經過的時間。在初次流體侵襲被浸透后一分鐘，引入同量的第二次侵襲。如第一次侵襲一樣測定該流體浸透的時間。
參看圖12和圖13，第二次侵襲浸透后一分鐘，將樣品68置于真空裝置80上并用吸墨紙82覆蓋。然后，用不滲透液體的膠乳膜84覆蓋吸墨紙和樣品。然后，施加每平方厘米35,000達因(約為0.5psi)的真空度，將防滲膠乳膜84抽吸到吸墨紙82和樣品68上兩分鐘。吸墨紙82重量的增加表示從樣品中的回流量，按克數(shù)作記錄。
回流結束后一分鐘之內，引入80毫升第三次流體侵襲并計時。然后，測定流體吸收的時間，以規(guī)定量的流體進入樣品的秒數(shù)計。
厚度和密度為了測定材料的厚度，將所用5英寸×5英寸(127毫米×127毫米)的材料樣品在每平方英寸0.05磅(每平方厘米3500達因)的荷載下壓縮，當樣品在上述壓縮荷載下時，測定樣品的厚度。通過用等于樣品的厚度(如上所計算)乘表面積的體積除樣品的質量，再計算密度。
渦旋時間概述渦旋試驗測定2克超級吸收劑材料結束通過在磁力攪拌板上于600rpm下攪拌50毫升鹽水溶液而產生的渦旋所需的按秒計的時間。結束渦旋所需的時間是超級吸收劑材料自由膨脹吸收速率的一種指示。該試驗可以用來測定一種高吸收能力的材料相對于另一種材料的吸收時間。
設備和材料1.燒杯，100毫升。
2.程序控制的磁力攪拌板，可提供600rpm的轉速(例如市場上可買到的PMC Industries的產品，商品牌號為Dataplate#721型)。
3.不帶環(huán)的磁力攪拌棒，7.9毫米×32毫米，Teflon覆蓋(例如市場上可買到的Baxter Diagnostics的產品，商品牌號為S/P，帶有可拆卸旋轉環(huán)的單件圓形攪拌棒)。
4.秒表。
5.天平，精度達到+/-0.01克。
6.鹽溶液，0.87w/w％，可從Baxter Diagnostics買到的Blood BankSaline(據(jù)認為，相當于本申請的0.9wt％的鹽水)。
7.稱量紙。
8.標準條件環(huán)境的工作室溫度＝23℃+/-1℃，相對濕度＝50％+/-2％。
測試步驟1.稱量50克+/-0.01克鹽水溶液，倒入100毫升燒杯中。
2.將磁力攪拌棒放入燒杯中。
3.將磁力攪拌板編程序為600rpm。
4.將燒杯放在磁力攪拌板的中央，以使攪拌棒能起作用。旋渦的底部必須靠近攪拌棒的頂端。
5.在稱量紙上稱出2克+/-0.01克待測試的超級吸收劑材料。
注意直接用獲得的超級吸收劑材料測試(即如本文所述用于吸收劑復合材料的情形)。盡管知道粒度對本測試有一定的影響，但是，未將其篩選到特定的粒度。
6.在攪拌鹽水溶液的同時，快速將待測試的超級吸收劑材料倒入鹽水溶液中并啟動秒表。待測試的超級吸收劑材料必須加到旋渦中心和燒杯壁之間的鹽水溶液中。
7.當鹽水溶液表面變平時，停止秒表并計時。
8.按秒記錄的時間作為渦旋時間。
比容(SV0)比容“SV”是在給定壓縮荷載下材料的容量或可用體積的一種量度，并按每克樣品的立方厘米數(shù)計。SV0是在零壓縮荷載下材料容量的近似值。SV0采用對測試材料的應力-應變關系的低載部分的回歸分析運算加以估計，且可采用儀器例如INSTRON 6021裝置(在壓縮/恢復周期中已調整到記錄位移和荷載)計算。比容的測定采用沒有小孔18和高吸收率材料20的吸濕芯材料的樣品進行。
步驟切割兩英寸(5厘米)對應于配置在儀器上的測砧的圓形樣品。該兩英寸的不銹鋼測砧具有平滑的平底，可拆卸地聯(lián)結到INSTRON儀器的橫梁上。
第一次記錄樣品的重量后，將該樣品放置在平坦的不銹鋼臺板上，以使樣品直接處于測砧之下。測砧和臺板之間的縫隙應足以使樣品自由地放進測試位置。為此，縫隙應大于未壓縮的樣品約0.1英寸(2.5毫米)以保證低壓縮情況下的精確測定。
測試周期包括至少一次壓縮，此時，測砧向下朝著臺板移動，還包括一個恢復周期，此時，測砧上升回到其最初的位置。測砧的移動對樣品施加壓縮它的力，直到達到最終荷載或最終距離為止。在壓縮和恢復周期的過程中，儀器會記錄測砧相對于施加在測壓傳感器上的力的位置(位移)。樣品面積是樣品半徑的平方乘π。在給定荷載下的容積可以通過樣品面積(平方厘米)乘樣品厚度(Sap-displacement)(厘米)計算，并可通過除以樣品重量(克)將其換算為比容。在整個測試周期中記錄所有荷載的比容。壓縮應力通過實測的力除以樣品面積計算。
對這些材料而言，標繪在x-軸上的比容立方的倒數(shù)對y-軸上的壓縮應力的曲線，已顯示出在低于每平方厘米35,000達因的低壓縮荷載下呈線性關系。因此，對容積立方的倒數(shù)對壓縮應力的曲線的回歸分析線外推至與x-軸相交，零荷載的比容SV0在回歸線和x-軸之間的相交點測得。
實施例實施例1在實施例1中，采用兩層108克每平方米的2丹尼爾、纖維狀透氣性粘結的聚丙烯/聚乙烯并列雙組分紡粘非織造材料構成吸濕芯。材料的每一層具有密度為0.04g/cc，厚度為0.25厘米，弗雷澤透氣率為108m3/m2/分鐘，零荷載比容(SV0)為每克25立方厘米，采用FIFE測試第三次侵襲液體的吸收率為每秒6毫升。
將該雙層吸濕芯切割成10厘米×36厘米，并在最前30厘米長的材料上鉆許多直徑為1.3厘米的小圓孔。其余6厘米長的樣品沒有這種小孔。由于有這些小孔整個樣品就具有31％的孔隙空間。這些小孔交錯排列，并從第一層的上表面貫穿擴展到第二層的下表面。這樣，兩層的小孔就相互豎直對準。然后，用估計約為每平方米8克的National 34-5541熱熔粘合劑(位于Bridgewater，New Jersey的National Starch Company供應)將每平方米75克與吸濕芯尺寸相同的可滲透液體的水交織的(hydroentangled)漿(HEP)粕連接到吸濕芯的下表面上。將吸濕芯/HEP層壓體以HEP板的一面向下放在真空箱上，然后，將約9克Favor 870高吸收率材料(位于Greensboro，North Carolina的StockhausenCorporation提供)均勻地撒到小孔中。該高吸收率材料在0.9磅/平方英寸(6kPa)下具有約為每克18克荷載下的吸收能力(AUL)。HEP底板不僅將高吸收率材料保持在小孔中，而且能增強液體在吸濕芯中總的橫向分散。然后，再用估計約為每平方米8克的Cycloflex水敏性粘合劑(同樣由National Starch Company供應)將每平方米21克的可滲透液體綿紙阻擋層與吸濕芯的上表面聯(lián)結。綿紙結構非常緊密足以防止高吸收率材料顆粒撒粉或從吸收液體的制品中漏出。
將上述吸收液體的制品進行流體溢出評價試驗。與用木絨紙漿作為吸濕芯構成的類似吸收制品的溢出量20克相比，第四次侵襲的平均液體溢出量為5克。
觀察到高吸收率材料在吸濕芯的小孔中豎直地溶脹。隨著豎直溶脹的增加，頂層與吸濕芯脫離，從而為高吸收率材料在不會施加足以弄破頂層的溶脹力的情況下溶脹和膨脹提供了更多的空間。
實施例2在實施例2中，吸收液體的制品與實施例1相同采用相同的雙層多孔雙組分紡粘型吸濕芯、頂層和底層、粘合劑類型和用量制成。此外，采用Stockhausen Company生產的相同類型的高吸收率材料Favor 870超級吸收劑，不同的是總量從9克減少到6克。小孔的直徑仍然是1.3厘米，豎直對準，并從雙層雙組分紡粘型吸濕芯的上表面擴展到下表面。
采用流體溢出評價試驗時，該吸收制品第四次侵襲的平均液體溢出量增加到25克，反映出該吸收制品的容量降低，這是由于高吸收率材料的用量減少所致。
實施例3在實施例3中，吸收液體的制品仍然按實施例1的相同方法構成，不同的是小孔由1.3厘米直徑的圓形改變?yōu)?.5厘米×1.3厘米具有圓形端的橢圓形，同樣提供31％的孔隙空間。同時，還采用相同的頂層和底層、多孔的雙組分紡粘型吸濕芯、粘合劑類型和用量、高吸收率材料的類型和用量。采用流體溢出評價試驗時，該吸收制品的第四次侵襲的液體溢出量為18克。
實施例4在實施例4中，吸濕芯按實施例1相同的方法構成，不同的是采用兩層3丹尼爾、每平方米92克的透氣性粘合粗梳織物材料，該材料由100％聚乙烯殼/聚酯(PET)芯雙組分纖維(由位于Springfield，Virginia的BASF Corporation生產)制成。每層材料的密度為每立方厘米0.03克、厚度為0.12英寸(0.3厘米)、弗雷澤透氣率為238m3/m2/分鐘、零荷載的比容(SV0)為每克36立方厘米，采用流體吸收和回流評價試驗時，第三次侵襲的吸收率為每秒13毫升。
在10厘米×36厘米粗疏織物樣品的最前22厘米長度上鉆直徑為0.6厘米的許多小孔，從而提供約20％的孔隙空間。這些小孔交錯排列并象實施例1那樣從吸濕芯的上表面到下表面通過織物豎直對準地擴展。用估計約為每平方米8克的National 34-5541熱熔粘合劑，將每平方米22克的可滲透液體綿紙阻擋層與下表面聯(lián)結。將吸濕芯/綿紙層壓體以綿紙一面向下放在真空箱上，然后，再將總計9克Favor 870高吸收率材料人工撒到小孔中。采用CyclofleX水敏性粘合劑將每平方米17克的標準綿紙板與上表面聯(lián)結。采用流體溢出評價試驗時，該吸收制品的第四次侵襲的液體溢出量為19克。
實施例5在實施例5中，吸收制品按實施例1的相同樣式構成，不同的是吸濕芯是由每平方米390克的在空氣中形成(air fromed)的木絨紙漿制成的單一層，其厚度為0.2英寸(0.5厘米)，密度為每立方厘米0.09克，弗雷澤透氣率為11m3/m2/分鐘，零荷載比容(SV0)為每克13.7立方厘米。采用流體溢出評價試驗時，該吸收制品的第四次侵襲的液體溢出量為20克。
根據(jù)試驗已發(fā)現(xiàn)，總體而言，吸濕芯包括蓬松的、低密度熱塑性纖維狀非織造材料的實施方案，往往比含木質紙漿的吸濕芯性能更好。木質紙漿的吸濕芯當其潤濕時易于破裂，導致降低吸收率，供給超級吸收劑顆粒的空間較小，因而經多次侵襲會增加溢出量。實施例1的雙層雙組分紡粘型吸濕芯，具有許多從上表面通過吸濕芯擴展到下表面的直徑為0.5英寸(1.3厘米)的小孔，可以提供約31％的孔隙空間，因而所起的作用非常好。通常，吸濕芯中小孔周圍的纖維狀材料區(qū)域具有的密度低于0.1g/cc，且優(yōu)選低于0.08g/cc，以便更快地吸收，然而，在特定的應用中，可以采用具有密度較低和較高的區(qū)域的材料以最大限度地增加流體的吸收和分布。在小孔之間的區(qū)域中測得的吸濕芯材料的弗雷澤透氣率的值必須至少為45m3/m2/分鐘，且優(yōu)選大于60m3/m2/分鐘，零荷載比容(SV0)大于每克約18立方厘米，當在0.05psi(0.3kPa)下測定時，設計厚度應為0.2英寸(0.5厘米)，以提供足夠的孔隙深度，供高吸收率材料容納和溶脹。雖然如象在實施例1中可以采用一層以上的纖維狀材料用于吸濕芯，然而，優(yōu)選采用一層以便最大限度地減小界面影響并減少材料的貯運和加工費用。采用流體吸收和回流評價試驗在小孔之間的區(qū)域測試的單層纖維狀吸濕芯，優(yōu)選第三次侵襲的吸收率至少為5ml/秒。實施例1和4具有高的吸收能力，在FIFE測試中，第三次侵襲的吸收率分別大于6ml/秒和13ml/秒。這些結果與實施例5采用木絨紙漿構成吸濕芯所得的小于2ml/秒的結果形成對比。此外，采用流體溢出評價，實施例1的第四次侵襲的液體溢出量為5克，而實施例5為20克。雖然本發(fā)明沒有規(guī)定吸濕芯纖維的丹尼爾纖度的范圍，然而纖維的纖度通常小于約6丹尼爾，而在優(yōu)選的實施方案中纖維的纖度可以低于3.5丹尼爾或甚至為2.5丹尼爾和2.5登尼爾以下。此外，在特定的應用中可以采用有混合纖維丹尼爾數(shù)的吸濕芯。在0.9psi(6kPa)測定的在負載下的吸收(AUL)值大于約15g/g的高吸收率材料所起的作用似乎很好。頂層和底層沒有實際的織物單位重量限制，然而，在成本低的用品中這兩層可以是單位重量約為每平方米20克的綿紙。單位重量低于約每平方米6克對防止破裂可能沒有足夠的完整性和強度。特別是頂層必須具有充分的均勻性，其孔隙通常應小于高吸收率材料的平均粒度，以防止高吸收率材料漏到吸收制品佩帶者的身上。此外，連接件應能使頂層或底層與吸濕芯分離而不致因溶脹的高吸收率材料施加的力而將其中的任一層破壞。然而，在這種情況下，靠近吸濕芯的頂層和底層之間的周邊密封件不應分離。
在這樣詳細敘述了本發(fā)明之后，顯而易見的是，在本發(fā)明中可以作各種改進和改變，而不脫離下列權利要求的實質和范圍。
權利要求
1.一種吸收液體的制品，該制品包括可滲透液體的頂層和底層以及放置在它們之間的吸濕芯，所述吸濕芯中有許多從上表面通過吸濕芯擴展到下表面的小孔，上表面與頂層連接而下表面則與底層連接，在至少一部分小孔內放置了高吸收率材料。
2.權利要求1的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯具有第一部分和第二部分，第一部分的密度低于第二部分。
3.權利要求1的吸收液體的制品，其中采用連接件將頂層和底層兩者中之一或兩者與吸濕芯可松脫地聯(lián)結。
4.權利要求3的吸收液體的制品，其中所述連接件可在吸濕芯和頂層或底層之間提供低于高吸收率材料與水性液接觸時施加在頂層或底層上的溶脹力的粘結力，因此，在頂層或底層由于溶脹力而破裂之前，頂層或底層與吸濕芯層脫層。
5.權利要求1的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯在沒有小孔的區(qū)域具有的密度小于每立方厘米0.08克。
6.權利要求5的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯層具有的弗雷澤透氣率大于60m3/m2/分鐘。
7.權利要求6的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯在0.3千帕下具有的厚度至少為0.5厘米。
8.權利要求4的吸收制品，其中所述吸濕芯在空載下的比容大于每克18立方厘米。
9.權利要求1的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯具有許多致密區(qū)。
10.權利要求9的吸收液體的制品，其中所述致密區(qū)在至少一部分小孔之間延伸并連接它們。
11.權利要求1的吸收液體的制品，其中所述吸濕芯是纖維狀非織造物。
12.權利要求11的吸收液體的制品，其中所述織物包括雙組分纖維。
13.一種吸收液體的制品，該制品包括可滲透液體的頂層和底層以及放置在它們之間的吸濕芯，該吸濕芯包括相互豎直配準的第一部分和第二部分，第一部分與頂層連接，其中有許多第一部分的小孔并貫穿整個厚度，第二部分與底層連接，其中有許多第二部分的小孔并貫穿整個厚度，至少一部分第二部分的小孔未與第一部分的小孔豎直配準，在第一和第二部分的小孔兩者之一或兩者的至少一部分中放置了高吸收率材料。
14.權利要求13的吸收液體的制品，其中所述第一部分的密度低于第二部分。
15.權利要求13的吸收液體的制品，其中所述第一部分的小孔用高吸收率的材料充填，而第二部分的小孔用第二種高吸收率的材料充填，所述高吸收率材料的吸收速率比第二種高吸收率材料快速。
16.權利要求13的吸收液體的制品，其中所述第一部分的小孔用高吸收率的材料充填，而第二部分的小孔用第二種高吸收率的材料充填，所述高吸收率材料的吸收速率比第二種高吸收率材料緩慢。
17.一種個人護理用吸收制品，該制品包括體側襯墊和背面襯墊，以及放置在體側襯墊和背面襯墊之間的根據(jù)權利要求1的吸收液體的制品。
18.一種個人護理用吸收制品，該制品包括體側襯墊和背面襯墊，以及放置在體側襯墊和背面襯墊之間的根據(jù)權利要求2的吸收液體的制品。
19.一種個人護理用吸收制品，該制品包括體側襯墊和背面襯墊，以及放置在體側襯墊和背面襯墊之間的根據(jù)權利要求13的吸收液體的制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及吸收液體的制品，該制品使用一種高吸收率材料，例如超級吸收劑顆粒。該顆粒(20)放置在吸濕芯(16)內形成的離散的室(18)中，以便流入液體的進入并為顆粒吸收流入的液體而膨脹時提供足夠的空間。
文檔編號A61F13/15GK1156401SQ95194857
公開日1997年8月6日 申請日期1995年8月28日 優(yōu)先權日1994年8月31日
發(fā)明者F·P·阿布圖, D·N·韋爾徹, C·E·蘇利云 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司