專利名稱：具有流體接觸角梯度的吸濕用品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸濕用品，具體地說涉及具有降低弄濕穿戴者衣物可能性的透氣底片的衛(wèi)生巾。
發(fā)明的
背景技術(shù)：
廣大消費者希望在吸濕用品領(lǐng)域尤其在月經(jīng)護(hù)墊方面能開發(fā)出防護(hù)性能良好、穿戴極其舒適的產(chǎn)品。
提高吸濕用品舒適性的一個非常理想的措施是采用所謂的“透氣底片”。透氣底片可以包括一種如美國專利4,591,523中所描述的具有定向流體傳送性能的多孔成形膜。這種多孔透氣底片通常是可透水蒸汽和空氣的，允許與周圍環(huán)境進(jìn)行氣體交換，從而可使儲存在吸濕芯中的部分流體蒸發(fā)，并增強了吸濕用品中空氣的循環(huán)。由于其降低了許多穿用者在使用過程中，特別是在使用時間很長的情況下，所體驗到的粘性感覺，所以特別有利。
但是，在吸濕用品中采用透氣底片的主要缺點是增加了泄漏的可能性，通常稱之為濕透穿用者衣物。雖然從原則上講這類透氣底片只允許傳送氣態(tài)物質(zhì)，而且只向一個方向傳送流體，但仍可能發(fā)生如擠壓、擴(kuò)散和毛細(xì)作用等物理作用過程，結(jié)果流體可沿相反方向通過底片傳送到穿用者衣物上。具體地說，在有大量排泄物或使用時間過長的情況下，如果使用這種產(chǎn)品，則在物理作用過程中上述過程會更為突出。實際上，雖然透氣底片在舒適感方面得到了極好的改進(jìn)，但是他們在防護(hù)方面，特別是在受力條件下的防護(hù)方面的結(jié)果沒有達(dá)到令人接受的程度。
因此在本領(lǐng)域內(nèi)，人們已經(jīng)認(rèn)識到吸濕用品中由于采用了可透氣的底片而弄濕穿用者衣物的問題。解決此問題的一些嘗試主要是如美國專利4,341,216中所描述的那樣采用多層底片。類似地，在未公開的歐洲專利申請94203230號中也披露了包括可透氣底片的透氣性吸濕用品，上述透氣底片至少由兩層在整個芯區(qū)域彼此不相連的透氣層構(gòu)成。在未公開的歐洲專利申請94203228號中也披露了一種用于一次性吸濕用品的透氣底片，該底片包括一個透氣的疏水的聚合物纖維狀織物的外層和一個包括可定向傳送流體的多孔成形膜的內(nèi)層。
另一方面，所提出的其它解決此問題的方法是增加吸濕用品的厚度，此措施通常是通過增加芯的厚度，以確保達(dá)到所要求的防護(hù)水平。
但是，上述解決辦法沒有一個能完全令人滿意。尤其對薄型產(chǎn)品而言，厚度被認(rèn)為是影響產(chǎn)品舒適性的關(guān)鍵因素。因此，在提高吸濕產(chǎn)品的舒適性的方法中存在著矛盾的兩方面，這使得薄型透氣產(chǎn)品不能達(dá)到理想的防護(hù)程度。
所以需要提供一種吸濕用品，其可以通過采用透氣底片而提高用品的舒適性，同時在保持所要求的防護(hù)水平的前提下，減小用品的厚度。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)在薄型衛(wèi)生巾中可以采用透氣底片，通過采用如硅氧烷和含氯氟烴之類的低表面能材料或?qū)Σ牧线M(jìn)行低表面能處理，使底片和芯件之間產(chǎn)生疏水性梯度，從而提供既具有高防護(hù)能力又穿戴舒適的薄型衛(wèi)生巾。據(jù)認(rèn)為在這種方式中阻止了如擴(kuò)散和毛細(xì)作用的物理作用過程，而且認(rèn)為即使不能完全消除也能顯著地降低濕透現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于由于允許透液底片用疏水材料涂覆，所以這層不再需要全部合成，至少一部分可以是天然材料。由于這種產(chǎn)品具有更天然的觸感，所以提供了令廣大消費者矚目的優(yōu)點。
在未公開的美國專利申請?zhí)?8/442 935中討論了表面能梯度的應(yīng)用。它披露了具有表面能梯度的流體傳送纖網(wǎng)如頂片。這種纖網(wǎng)促使流體向一個方向傳送，而阻止流體向相反方向傳送。該纖網(wǎng)包括用中間部分彼此隔開的第一表面和第二表面。纖網(wǎng)第一表面的表面能低于中間部分的表面能，因而形成表面能梯度。合適的低表面能材料包括硅氧烷、含氟聚合物和石蠟。這種纖網(wǎng)尤其適合用作吸濕用品的頂片，以便將流體從與穿戴者接觸的表面?zhèn)魉偷轿鼭駱?gòu)件中。
對本發(fā)明的概述本發(fā)明的第一方面涉及包括一個透液頂片、一個吸濕芯和一個底片的一次性吸濕用品。吸濕芯位于頂片和底片的中間。上述底片包含一種將流體朝芯件單方向傳送的透液聚合物薄膜，芯件包括一個流體儲存層，底片包括一個外層。芯件和底片各包括至少一層，其中各層都有一個朝向穿戴者的表面和朝向衣物的表面，而且這些層的每個表面都有一個流體接觸角。該吸濕用品的較低部分從(包括)流體儲存層的朝向衣物面向(包括)外層的朝向衣物面延伸。本發(fā)明的特征在于較低部分中至少一層的朝向穿戴者的表面的流體接觸角大于相鄰層的相鄰的朝向衣物表面的流體接觸角。
本發(fā)明的第二方面涉及較低部分中至少一層的朝向衣物的表面的流體接觸角大于同一層的朝向穿用者的表面的流體接觸角的情況。
本發(fā)明的另一方面涉及上述吸濕用品的生產(chǎn)方法，該方法包括在較低部分中至少一層的表面上施用低表面能材料的步驟。
本發(fā)明的又一方面涉及上述吸濕用品的生產(chǎn)方法，該方法包括向較低部分中的一層加入低表面能材料的步驟。
圖面說明

圖1為本發(fā)明吸濕用品的第一實施方案的俯視平面圖，圖中作了局部剖切以顯示其結(jié)構(gòu)；圖2為沿圖1中1-1線剖切的本發(fā)明底片的放大橫截面圖；圖3為表面上一滴液體的橫截面放大圖，圖中角A代表該液滴與該表面的接觸角；圖4為在具有兩種不同表面能的表面上的一滴液體的橫截面放大圖，由于該表面具有兩種不同的表面能，所以該液滴具有兩個不同的接觸角A(a)和A(b)。
對本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及如衛(wèi)生巾1、嬰幼兒尿布、失禁病人用產(chǎn)品和短褲襯里等一次性吸濕用品。通常，這類產(chǎn)品包括一個透液頂片2、一個底片3和處于上述頂片2和底片3之間的吸濕芯4。頂片2、底片3和芯件4都有一個朝向穿戴者的表面和一個朝向衣物的表面。頂片的朝向衣物的表面和底片的朝向穿戴者的表面在上述吸濕用品的周邊5處彼此相連。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，該吸濕用品有護(hù)翼、側(cè)邊包圍件或側(cè)折翼。
吸濕芯按照本發(fā)明，吸濕芯包括第一部分和第二部分，上述第一部分包括下述部件(a)一個任選的主流體分配層，同時最好有一個任選的副流體分配層；(b)一個流體儲存層；而上述第二部分包括(c)一個任選的在儲存層下面的纖維(“打底”)層；和(d)其它任選部件。
根據(jù)本發(fā)明，吸濕芯的厚度取決于其預(yù)計的最終用途。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，上述吸濕用品是衛(wèi)生巾或短褲襯里，芯件的厚度可以從15毫米至1毫米，優(yōu)選從10毫米至1毫米，最好從7毫米至1毫米。
a．主/副流體分配層本發(fā)明吸濕芯的第一部分的一個任選部件是主流體分配層和副流體分配層。主分配層一般在頂片下面，并與頂片流體連通。頂片將收集的流體傳送到該主分配層，最終將其分配到儲存層中。通過主分配層的流體輸送不僅沿該吸濕用品的厚度方向進(jìn)行，而且還沿長度和寬度方向進(jìn)行。副流體分配層也是任選部件，但卻是優(yōu)選部件，它一般位于主分配層下面，并與主分配層流體連通。設(shè)置副分配層的目的是為了更容易收集來自主分配層的流體，并將其迅速地傳送到下面的儲存層。這有助于充分利用下面的儲存層的儲存流體的能力。這種流體分配層一般可由通常用于這種分配層的任何材料制成。
b．流體儲存層與主流體分配層或副流體分配層流體連通，并通常位于主流體分配層或副流體分配層下面的是流體儲存層6。流體儲存層可以包含任一種常用的吸濕材料或幾種吸濕材料的組合。該儲存層優(yōu)選包含與合適的載體結(jié)合的、通常稱之為“水凝膠”、“超吸濕材料”、“水解膠體”的吸濕凝膠材料。
上述吸濕凝膠材料能吸收大量含水的體液，并且在適當(dāng)?shù)膲毫ο逻€可保持這種被吸收的流體。上述吸濕凝膠材料可以均勻地或非均勻地分散在合適的載體中。如果這種合適的載體是吸濕性的，也可單獨使用這種合適的載體。
本發(fā)明所使用的合適的吸濕凝膠材料最普遍的是包含一種基本上不溶于水的、弱交聯(lián)的、部分中和的聚合物凝膠材料。這種材料遇到水形成水凝膠。這種聚合物材料可以用本領(lǐng)域公知的可聚合的、不飽和的含酸單體制備。
合適的載體包括吸濕構(gòu)件中常用的材料，如天然的、改性的或合成纖維，尤其是改性或未改性的纖維素纖維，呈起毛狀和/或薄棉紙狀。可以將合適的載體和上述吸濕凝膠材料一起使用，當(dāng)然也可單獨使用一種載體或?qū)追N載體混合使用。在衛(wèi)生巾和短褲襯里結(jié)構(gòu)中最優(yōu)選的是薄棉紙或薄棉紙疊層。
按照本發(fā)明所制得的吸濕構(gòu)件的一個實施方案包括將薄棉紙本身折疊而成的雙層薄棉紙疊層。例如可以通過粘合或機(jī)械連結(jié)或氫橋鍵合(hydrogenbridge bonds)將這些層彼此結(jié)合在一起。在這些層之間可以包含吸濕凝膠材料或其它任選材料。
還可采用如經(jīng)硬化的纖維素纖維等改性的纖維素纖維，也可采用合成纖維，這些合成纖維包括由下述材料制成的纖維，這些材料是乙酸纖維素、聚氟乙烯、聚偏氯乙烯、丙烯酸類(如Orlon，聚丙烯腈絲)、聚乙烯乙酸酯、不溶性聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(如尼龍)、聚酯、雙組分纖維、三組分纖維和它們的混合物等。優(yōu)選上述纖維表面是親水性的，或被處理成親水性的。儲存層還可包括如珍珠巖、硅藻土、蛭石等填料，以改善液體的存留(retention)能力。
如果吸濕凝膠材料在載體中分散不均勻，盡管如此儲存層可以是局部均勻的，即在儲存層的范圍內(nèi)在一個方向或幾個方向上存在分布梯度。非均勻分布還能關(guān)系到包圍部分或全部吸濕凝膠材料的載體疊層。
c．任選的纖維(“打底”)層包括在本發(fā)明吸濕芯中的一個任選組件是一個鄰接，而且通常是在儲存層下面的纖維層。由于在制造吸濕芯的過程中，該在下層的纖維層為向儲存層中沉積吸濕凝膠材料提供了襯底，所以該纖維層常被稱為“打底”層。實際上，在吸濕凝膠材料為宏觀結(jié)構(gòu)的形式如纖維狀、片狀或條狀形式時，并不需要包括這種纖維“打底”層。當(dāng)然，這種“打底”層還具有一些輔助的流體處理能力，例如可沿襯墊的長度方向迅速虹吸流體。
d．吸濕構(gòu)件的其它任選組件本發(fā)明的吸濕芯還可包括通常存在于吸濕纖網(wǎng)中的其它任選組件。例如，可將增強稀松無紡織物(reinforcing scrim)配置在吸濕芯的各層內(nèi)或各層之間。這類增強稀松無紡織物應(yīng)具有不形成阻礙流體輸送的界面阻擋層的結(jié)構(gòu)。如果采用通常由于熱粘接而形成的結(jié)構(gòu)整體，則熱粘合的吸濕構(gòu)件一般不需要增強稀松無紡織物。
可以包括在本發(fā)明吸濕芯中并且最好在靠近或作為主流體分配層或副流體分配層的一部分配置的另一組分是氣味控制劑。可任選的將涂覆有或添加有其它氣味控制劑的活性炭(尤其適合的是沸石或粘土材料)加入到吸濕構(gòu)件中。這些組分可以是任何所希望的形式，但通常是以離散顆粒的形式加入吸濕構(gòu)件中。
頂片頂片21可以為單層或多層。在一個優(yōu)選實施方案中，頂片包括提供頂片的朝向穿戴者的表面的第一層22和處于第一層和吸濕構(gòu)件/芯之間的第二層23。
頂片21作為一個整體和其各層都應(yīng)柔順、感覺柔軟，對穿用者的皮膚無刺激作用。頂片也可以具有彈性，可在一個或兩個方向上伸展。根據(jù)本發(fā)明，頂片可由能滿足上述要求的任何公知材料制成，例如非織造纖維、薄膜或兩者的結(jié)合體。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，頂片中至少一層(最好是上層)包含透液的多孔聚合物薄膜22。
最好用能促進(jìn)液體從朝向穿用者表面向吸濕構(gòu)件傳送的多孔膜膜材料制備上層，例如象在美國專利3,929,135號、4,151,240號、4,319,868號、4,324,426號、4,343,314號和4,591,523號中詳細(xì)描述的那樣。
通常，頂片伸展覆蓋整個吸濕構(gòu)件，并能延伸到優(yōu)選側(cè)折翼、側(cè)圍件或護(hù)翼上，并形成它們的一部分或全部。
底片本發(fā)明的吸濕用品包括一個單方向傳送流體的透氣底片24。底片的主要作用是防止被吸收并保留在吸濕構(gòu)件中的排泄物弄濕與吸濕用品接觸的物品如襯褲、短褲、睡衣褲和內(nèi)衣。此外，本發(fā)明吸濕用品的底片還允許蒸汽和空氣通過它而傳送，因此可使空氣在該底片內(nèi)部和外部循環(huán)。
本說明書中所使用的術(shù)語“單方向”是指至少具備基本上(如果不是全部的話)向芯件方向的單向傳送流體的材料。流體的方向性可用下面將詳細(xì)描述的試驗方法中的試驗方法3辨別。
本發(fā)明的底片優(yōu)選包括至少兩層包括透氣多孔聚合物薄膜25的第一層，包括透氣的纖維織物層26的第二層。上述第一層和第二層最好具有類似的相對空隙容積(relative void volume)。一般第一層靠近芯件27，底片的接下來的那些層通常遠(yuǎn)離芯件配置。該底片還可包括附加層。在所有的情況中，離芯件最遠(yuǎn)的層是外層，底片的所有各層基本上是互相鄰接且彼此直接接觸的。
底片25的多孔第一層包含一具有離散孔28的層，上述孔超出朝向芯件的那層的衣物面的水平面，因而形成一些突出物29。每個突出物的終端有一小孔。上述突出物最好具有類似于美國專利3,929,135中所描述的漏斗形或圓錐形。位于該層平面內(nèi)的孔和位于突出物終端的小孔本身可以是圓形或非圓形。無論哪種情況，突出物終端小孔的橫截面尺寸或面積都小于該層平面內(nèi)的孔的橫截面尺寸或面積。底片第一層的開口面積通常大于該薄膜層總面積的5％，優(yōu)選為10％至35％。用下面試驗方法中將描述的試驗方法4可確定該層的開口面積。
按照本發(fā)明，上述底片25的第一層可由現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何材料制成，但優(yōu)選由通常可得的聚合物材料制成。
上述底片的第二層包括由現(xiàn)有技術(shù)中公知的如聚合物無紡布的聚合物纖維構(gòu)成的透氣的纖維織物層26。該纖維織物層的定量優(yōu)選為10至100克/平方米，最好為15至30克/平方米?？捎萌魏尉酆衔锊牧?，尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醋酯纖維或它們的組合(纖維內(nèi)和纖維間的結(jié)合)制得上述纖維織物層，還可采用人造纖維和不吸濕的天然纖維或經(jīng)處理的天然纖維(如棉)的混合物。優(yōu)選經(jīng)紡粘、梳理或熔噴的纖維。優(yōu)選該第二層包括一側(cè)由熔噴纖維覆蓋的紡粘纖維基體，或者也可選擇兩側(cè)由紡噴(spun blown)纖維覆蓋的熔噴纖維基體。此外，底片的第二層還可以包括至少5％重量的上述纖維層，該纖維是吸收液體的，從而可使這些纖維潤脹并減小纖維間的間隙。
底片通?？邕^整個吸濕構(gòu)件，并能延伸到優(yōu)選的側(cè)折翼、側(cè)邊回覆件或翼，構(gòu)成它們的一部分或全部。
流體接觸角按照本發(fā)明的第一方面，較低部分的任一層都有朝向穿戴者表面和朝向衣物表面，并且上述每個表面都有一個流體接觸角，其中上述較低部分中至少一層的朝向穿戴者表面具有的流體接觸角大于相鄰層的相鄰的朝向衣物表面的朝向衣物表面的流體接觸角。
按照本發(fā)明的第二方面，上述較低部分的任一層都有朝向穿戴者表面和朝向衣物表面，上述各層的每個表面都有一流體接觸角，其中上述較低部分中至少一層的朝向衣物面具有的流體接觸角大于同一層的朝向穿戴者表面的流體接觸角。
原則上，在上述較低部分中任何層的任何表面(朝向穿戴者的表面或朝向衣物的表面)之間都可以存在接觸角梯度。因此，較低部分中穿過同一層的朝向穿戴者和朝向衣物的表面或在至少一層的朝向衣物表面和相鄰層的相鄰表面之間都可以存在流體接觸角梯度，也就是說，在底片第一層的朝向穿戴者表面和朝向衣物表面之間、在底片第一層的朝向衣物面和底片第二層的朝向穿戴者表面之間、在底片第二層的朝向穿戴者表面和朝向衣物面之間或任何緊挨著的底片層之間都可以存在流體接觸角梯度。此外，亦可預(yù)見到還可將具有特定接觸角關(guān)系的上述數(shù)層組合起來使用，從而可在較低部分形成連續(xù)的接觸角梯度。
但是，為了簡要地描述本發(fā)明，下面集中描述芯件的朝向衣物面和底片第一層的朝向穿戴者的表面之間存在的明顯的或增加的接觸角梯度。
如圖3所示，通常處于固體表面112上的液滴110與該固體表面形成一個接觸角A。由液體引起的固體表面的潤濕性增加，則接觸角A減小。由液體引起的固體表面的潤濕性降低，則接觸角度A增大。液體-固體間的接觸角可用公知技術(shù)確定。如在由Arthur W.,Adamson(1967)編輯的“表面物理化學(xué)，第二版”(Physical Chemistry of Surfaces,Second Edition),F.E.Bartell和H.H.Zuidema編輯的“美國化學(xué)學(xué)會雜志”(J.Am.Chem.Soc),58,1449(1936)以及J.J.Bikerman的“工業(yè)工程化學(xué)，分析版”(Ind.Eng.Chem.Anal.Ed.),13,443(1941)中詳細(xì)描述了上述技術(shù)，因此上述每篇文獻(xiàn)均為本發(fā)明的參考。在該領(lǐng)域內(nèi)近期出版物包括Cheng等人的“膠體和表面”(Colloids andSurface)43:151-167(1990)和Rotenberg等人的“膠體和界面科學(xué)雜志”(Journal of Colloid and Interface Science)93(1):169-183(1983)，這些文獻(xiàn)亦為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。
此處所用的術(shù)語“親水性的”是指可被沉積在表面上的含水流體(如含水的體液)潤濕的表面。親水性和可潤濕性通常由所涉及到的流體和固體表面的接觸角和表面張力確定。在由Robert F.Gould編輯的、由美國化學(xué)協(xié)會出版的題為Contact Angle,Wettability and Adhesion(接觸角、潤濕性和粘附性)(1964年出版)中對此進(jìn)行了詳細(xì)討論，此文為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。當(dāng)流體傾向于自發(fā)地穿過表面擴(kuò)散時，一般認(rèn)為該表面被液體潤濕(親水性的)。反之，若含水流體不能自動發(fā)地穿過表面擴(kuò)散時，則該表面被認(rèn)為是“疏水性的”。
液體/固體接觸角與表面不均勻性(如粗糙度等化學(xué)和物理性質(zhì))、污染物、對固體表面的化學(xué)/物理處理或固體表面的組分，以及液體和其雜質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。固體的表面能也對接觸角有影響。若固體的表面能降低，接觸角增大。固體的表面能增加時，接觸角減小。
使液體與固體表面(如薄膜或纖維)分離所需的能量由方程式(1)表示(1)W=G(1+cosA)其中W是用爾格/平方厘米，(×10-3焦耳/平方米)度量的粘附功，
G是用達(dá)因/厘米，(×10-3牛/米)度量的液體的表面張力，A是液體-固體接觸角，單位為度。
對于一種給定液體，其粘附功隨液體-固體接觸角的余弦值增加而增大(當(dāng)接觸角為零時，粘附功達(dá)到最大值)。
對于理解和量化給定液體的給定表面的表面能特性而言，粘附功是一個有用的量。
表1用于說明對于一種特定流體(如水)的固體-液體接觸角和粘合功之間的關(guān)系，該流體的表面張力為75達(dá)因/厘米(75×10-3焦耳/平方米)。
表1A(度)cosA1+cosAW(爾格/平方厘米)(×10-3焦耳/平方米)0 1 2150300.871.87 140600.5 1.50 113900 1.00 75120 -0.5 0.5 38150 -0.870.13 10180 -1 00如表1所示，當(dāng)特定表面的粘附功降低(該特定表面具有較小的表面能)時，該表面上流體的接觸角增大，因此流體呈凸起的珠狀(bead up)，占有的接觸面積較小。反之，當(dāng)給定流體的給定表面的表面能減小時也類似變化。所以，粘附功對固體表面上的界面流體現(xiàn)象有影響。
更重要的是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的范圍中用流體接觸角說明的表面能梯度或不連續(xù)性(discontinuities)對防止流體傳送而言是很有用的。圖4示出了位于具有不同表面能的兩個區(qū)域113和115(為說明起見，圖中用不同陰影線表示)的固體表面上的液滴110。在圖4所示的情況中，區(qū)域113具有的表面能比區(qū)域115的表面能小，因此液滴對區(qū)域113的濕潤性較之區(qū)域115降低。據(jù)此，該液滴110在液滴接觸區(qū)113的邊緣形成的接觸角A(b)大于在液滴接觸區(qū)115的邊緣形成的接觸角A(a)。值得注意的是雖然為了圖解清楚起見，點“a”和“b”處于同一平面上，但點“a”和“b”之間的距離“dx”不一定是直線，可用與該表面形狀無關(guān)的液滴/表面接觸范圍表示。此時液滴110受到不平衡的表面能作用，因此，由于在區(qū)113和115之間存在相對表面能差異(即表面能梯度或不連續(xù)性)而形成外力，此外力可用方程式(2)表示(2)dF=G[cosA(a)-cosA(b)]dx其中dF是流體小液滴上的凈力，dx是標(biāo)號“a”和“b”之間的距離，G如前面所定義，A(a)和A(b)分別為位置“a”和“b”處的接觸角。
將方程式(1)中解出的cosA(a)和cosA(b)代入方程式(2)，得出方程式(3)(3)dF=G[(W(a)/G-1)-(W(b)/G-1)]dx將方程式(3)簡化為方程式(4)(4)dF=(W(a)-W(b))dx方程式(4)清楚地反映出兩表面之間的表面能之差的重要性，粘附功差值大小的變化與力的大小成正比。
在“紡織科學(xué)與技術(shù)”(Textile Science and Technology)的第七卷由PortnoyK.Chatterijee編輯的“吸收性”(Absorbency)(1985)和“工業(yè)工程化學(xué)”(Ind.Eng.Chem.)61,10(1969)中由A.M.Schwartz撰寫的“毛細(xì)作用、理論和實踐”(Capillarity,Tbeorv and Practice)中詳細(xì)討論了表面能現(xiàn)象和毛細(xì)作用的物理性質(zhì)，上述文獻(xiàn)均為本發(fā)明的參考。
于是小液滴受力后將朝具有較高表面能的表面方向運動，在本情況中朝芯件方向運動。為了簡單和使圖形清晰起見，圖4中將明確限定但表面能不同的恒定區(qū)之間的表面能梯度或不連續(xù)性繪制成單一的突躍或邊界。表面能梯度也可以連續(xù)的梯度或分段(stepwise)梯度的形式存在，加在任何特定小液滴(或部分液滴)上的力由小液滴接觸的各特定面積上的表面能確定。
此處，當(dāng)將“梯度”一詞用于反映表面能或粘附功之差時是描述整個可測量距離內(nèi)表面能或粘附功的變化。“不連續(xù)性”一詞指的是一種“梯度”或轉(zhuǎn)折，其中表面能的變化發(fā)生在基本為零的距離范圍內(nèi)。據(jù)此，本說明書中所有關(guān)于“不連續(xù)性”的描述都在梯度的定義內(nèi)。
此處所用的“毛細(xì)管的”和“毛細(xì)作用”是指能根據(jù)毛細(xì)作用原理傳送流體的結(jié)構(gòu)中的通道、孔、微孔、或間隙，通?？捎美绽狗匠?5)表示(5)P=2G(cosA)/R其中P為毛細(xì)管壓力；R為毛細(xì)管的內(nèi)徑(毛細(xì)管半徑)；G和A的定義同上。正如在“化學(xué)后處理織物”(Chem.Aftertreat.Text)(1971)的第Ⅲ章，第83-113頁由Emery I.Valko著的“織物的滲透性”(Penetration of Fabrics)(此文為本發(fā)明的參考文獻(xiàn))中所提到的，當(dāng)A=90°時，cosA為零，毛細(xì)管沒有壓力。當(dāng)A＞90°時，cosA為負(fù)值，毛細(xì)管壓力阻止流體流入毛細(xì)管。因此，對于親水性液體，為了產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，毛細(xì)管壁應(yīng)具有親水性性質(zhì)。此外，由于R增加(較大的孔/毛細(xì)管結(jié)構(gòu))時，毛細(xì)管壓力降低，為使P值合理，R必須足夠小。
幾乎至少與表面能梯度的存在一樣重要的是表面能梯度本身相對于毛細(xì)管或流體通道本身的取向和位置的特定方向和位置。
下面都用水作為參考液體的實例進(jìn)行討論(但并非限定)。水的物理性質(zhì)非常確定的、很容易得到，而且無論在何處得到的水通常性質(zhì)都一致?？紤]到理想流體的具體表面張力特性，所以有關(guān)水的粘附功的概念可以方便地用于其它流體(如血、月經(jīng)和尿)。
由于芯件和底片之間存在表面能梯度，使鄰近和與吸濕芯接觸的底片附近部分表面能較低，而朝向與穿用者皮膚接觸的部分表面能更低，因此底片可阻止液滴從具有較高表面能的芯件向具有較低表面能的底片運動。由于較低表面能部分和較高表面能部分之間的接觸角不同使作用在固-液接觸面上的表面張力不平衡，導(dǎo)致液滴流動。顯然，所形成的這種能產(chǎn)生負(fù)毛細(xì)管壓力的表面能梯度尤其適用于吸濕用品的多孔底片，例如適用于吸濕用品1中的底片2,24。
根據(jù)前面的描述，采用具有表面能梯度的多孔底片可減少濕透(wetthrough)的可能性。若用一定的力將已收集的流體擠出墊外(如通過從吸濕芯朝底片較低表面壓擠)，由于具有較低表面能的底片表面能阻止流體通過底片的一些開口漏出墊外，所以可防止這類不希望出現(xiàn)的流動。
于是，由于底片和芯件之間表面能梯度的驅(qū)動力使流體更容易保持在吸濕芯中。
就本發(fā)明的表面能梯度而言，重要的是應(yīng)牢記各梯度的上下限彼此是相關(guān)的，也就是說，限定出表面能梯度的底片和芯件的界面區(qū)不必在疏水/親水范圍的不同側(cè)。換句話說，可以在具有不同程度的疏水性或不同程度的親水性的兩個表面間形成梯度，而不必限定在一個疏水表面和一個親水表面間形成梯度。除上述外，目前優(yōu)選底片的上表面具有較低表面能，即一般為疏水性的，以使施加在從芯件流入的流體上的驅(qū)動力達(dá)到最大，而使水分滲透到整個底片的衣物接觸面上的可能性最小。
于是，在本發(fā)明中，上述表面能梯度提供了一種與底片單向傳送流體特性結(jié)合的防止流體透過底片的協(xié)同效果。底片的第一表面上的流體受到兩個不同的、但為互補的驅(qū)動力，這兩個力可阻止流體離開芯件向底片和朝向衣物流動。同樣，這兩個力同樣可結(jié)合起來阻止流體朝底片流動，因此能顯著地減少濕透的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的吸濕用品，在設(shè)計多孔底片和芯件時應(yīng)考慮一些物理參數(shù)，具體地說，應(yīng)考慮合適的尺寸和為合適處理流體的表面能梯度的位置。這些因素包括表面能差的大小(取決于所采用的材料)、材料的移動性、材料的生物相容性、孔隙率或毛細(xì)管尺寸、整個厚度和幾何尺寸、流體粘度和表面張力以及在這些界面的任一側(cè)上有或沒有其它結(jié)構(gòu)。
具有表面能梯度的兩相鄰表面之間的流體接觸角之差優(yōu)選應(yīng)至少為10°，最好至少為20°，具有較低表面能的表面的流體接觸角應(yīng)至少為90°，優(yōu)選至少為100°，更優(yōu)選至少為110°，最好至少為120°。
根據(jù)本發(fā)明，通過使表面更加親水，可增大該層的接觸角。根據(jù)本發(fā)明，為了制得如圖2所示的底片，在一轉(zhuǎn)鼓(drum)上對聚乙烯料片進(jìn)行擠壓，在滾筒上使料片真空形成為多孔成形膜，然后，如果需要，還可按照1982年9月28日授權(quán)于Thomas等人的美國專利4,351,784號、1984年6月26日授權(quán)于Thomas等人的美國專利4,456,570號、1985年8月13日授權(quán)于Thomas等人的美國專利4,535,020號的說明對其進(jìn)行電暈放電處理，上述每篇專利所公開的內(nèi)容均為本發(fā)明的參考。然后對多孔成形膜的朝向穿用者表面進(jìn)行表面處理，使其具有相對較低的表面能，優(yōu)選使上述表面固化。一種合適的表面處理是用從Dow Corning of Midland,Michigan購買的Syl-Off 7677按以重量計分別為100份對10份的比例加入可購買來的Syl-Off 7048交聯(lián)劑的混合物硅氧烷防粘涂層處理。另一種合適的表面處理是涂敷一種可UV固化的硅氧烷涂料，這種涂料包括可以從General Electric Company,SiliconeProducts Division,Waterford,NY購買的商品名為UV 9300和UV 9380C-D1的兩種硅氧烷的混合物，上述兩種硅氧烷的比例以重量計分別為100份和2.5份。雖然在一些與底片的性質(zhì)和流體的特性等有關(guān)的特定應(yīng)用中已證明其它一些涂敷量也是合適的，但將這類硅氧烷混合物用于如圖2所示的成形膜上時，采用每平方米表面積上涂敷至少0.25克、優(yōu)選0.5至0.8克硅氧烷是比較滿意的。
其它合適的處理材料包括(但不限于)氟化材料，如含氟聚合物[如聚四氟乙烯(PTFE)市售的商標(biāo)名為TEFLON]和氯氟聚合物。盡管現(xiàn)在優(yōu)選的硅氧烷材料的生物相容性使它們非常適合用于吸濕用品中，但已證實其它適于提供減小的表面能的材料包括如凡土林、膠乳、石蠟等碳?xì)浠衔?。此處所用的“生物相容?biocompatibility)”一詞指的是具有對于各種生物物質(zhì)或生物制品材料(如糖蛋白、血小板等)的特定吸收量低的材料，或換句話說為低親和力的材料。因此，在使用條件下，這些材料阻止生物物質(zhì)沉積的趨勢在很大程度上優(yōu)于其它材料。這種性質(zhì)可使上述材料較好地保存它們的在接下來的流體處理中所需的表面能性質(zhì)。在不具備生物相容性的情況下，這種生物材料的沉積將增大表面的粗糙性或非均勻性，導(dǎo)致流體運動的阻力或抗力增大。因此，生物相容性與降低的流體流動阻力或抗力相對應(yīng)，故而可使流體較快地流入表面能梯度和毛細(xì)結(jié)構(gòu)。維持基本上相同的表面能也就維持了用于隨后或長時間流體況積中的起始表面能差值。
但是，生物相容性與低表面能的意義不同。某些材料(如聚氨脂)在某種程度上具有生物相容性，但它亦有較高的表面能。當(dāng)前所優(yōu)選的材料如硅氧烷和氯化材料的優(yōu)點是既具有低表面能又有生物相容性。
將條狀聚乙烯膜加工成多孔成形膜的其它優(yōu)選方法是用含水或類似物的高壓流體射流對著膜的一個表面噴射，優(yōu)選同時在該膜的相反表面附近保持真空。在1986年9月2日授權(quán)于Curro等人的并已作普通轉(zhuǎn)讓的美國專利4,609,518號、1986年12月16日授權(quán)于Curro等人的美國專利4,629,643號、1987年1月20日授權(quán)于Ouellette等人的美國專利4,637,819號、1987年7月21日授權(quán)于Linman等人的美國專利4,681,793號、1987年9月22日授權(quán)于Curro等人的美國專利4,695,422號、1988年10月18日授權(quán)于Curro等人的美國專利4,778,644號、1989年6月13日授權(quán)于Curro等人的美國專利4,839,216號和1989年7月11日授權(quán)于Lyons等人的美國專利4,846,821號中都非常詳細(xì)地描述了這類方法，上述每篇專利均為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。如果需要，還可對上述多孔成形膜進(jìn)行電暈放電處理。然后可以在多孔成形膜的第一表面上涂覆或印刷硅氧烷防粘層，最好使上述防粘層固化。用硅氧烷處理過的表面的表面能小于底片的未經(jīng)處理的表面的表面能。
此外，可以在生產(chǎn)過程中，在具有更低表面能的層(如多孔聚合物底片層)中加入低表面能材料，使該層在生產(chǎn)過程中提供疏水性。然后將低表面能材料涂覆在該層的表面上。通常該層包含的低表面能材料至少占該層總重量的5％。
本發(fā)明的吸濕用品是由一些部件如頂片、底片和吸濕芯用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方法結(jié)合在一起而構(gòu)成的。例如可以通過均勻連續(xù)的粘合劑層、具有某種圖紋的粘合劑層或分離的直線、螺旋線或點狀粘合劑排列將底片和/或頂片與吸濕芯連結(jié)或使它們彼此連接。此外，還可用熱粘結(jié)、壓粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、動力機(jī)械結(jié)合(dynamic mechanical bonds)或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何其它合適的方式和上述方式的任何組合將這些部件結(jié)合在一起。
本發(fā)明的吸濕用品可用作衛(wèi)生巾、短褲襯里、成年失禁病人用墊和嬰幼兒尿布。因此，除本說明書中所描述的部件外，上述吸濕用品還可包括彈性固定件和與用品的使用狀況有關(guān)的類似部件。本發(fā)明尤其適用于衛(wèi)生巾和短褲襯里。
實施例本發(fā)明的吸濕用品可按下述方法制得。
用下述原材料構(gòu)成底片a)從Corovin GmbH,Peine,Germany購得的名稱為MD 2005的非織造織物28克/平方米，它具有14克/平方米的紡粘層和14克/平方米的熔噴層。
b)根據(jù)美國專利3,929,135號從Tredgar Film Products,U.S.A得到的聚乙烯成形膜。這種膜具有開口面積為19％的圓形孔，壓紋厚度0.48毫米(漏斗形的高度)，朝向衣物表面上的孔徑為0.465毫米。
通過將上述薄膜層(b)和使紡噴層成為吸濕用品的朝向衣物表面的非織造纖維(a)結(jié)合在一起可制得底片，其中薄膜層的突出孔是朝向吸濕用品朝向穿用者表面取向的。
除了在底片的成形部分的材料或與底片緊密流體接觸的材料進(jìn)行特殊處理外，每個測試樣品在各方面都是以相同的條件制備的。用從Procter &Gamble GmbH Schwalbach/Germany購得的商標(biāo)名為“Always Ultra Normal”的衛(wèi)生墊，除很少的與總構(gòu)件的連接底片附件外，其它均可按常規(guī)制造過程制得上述測試樣品。這樣可去掉現(xiàn)有的由可不透的(既不透液體，又不透氣體)塑料薄膜構(gòu)成的底片，而用一種可供選擇的透氣底片代替。除附加的表面處理(用硅氧烷涂層對一個液體/固體表面進(jìn)行處理，使其表面能更低)外，衛(wèi)生巾的結(jié)構(gòu)與所有實施例都相同。
實施例1(參考)如上所述的可透氣的底片由單向(一個方向)的具有錐形孔的多孔薄膜(CPT)構(gòu)成，上述多孔膜由美國Tredegar生產(chǎn)的生產(chǎn)代號為X-1522的低密度PE制成，使其位于與由薄棉紙(tissue)和吸濕凝膠材料構(gòu)成的吸濕芯接觸之處。朝向穿用者的接觸表面由在德國的Corovin GmbH生產(chǎn)的商標(biāo)名為MD2005的非織造層壓制品構(gòu)成。該非織造層壓制品由14克/平方米的紡粘層和14克/平方米熔噴層組成。對其不進(jìn)行附加的表面處理。
實施例2除由丹麥Walkisoft供應(yīng)的吸濕芯薄棉紙的朝衣物表面30(處于與上述單向多孔薄膜的朝穿用者的表面31接觸之處)(材料代號為Metmar Kotka)用定量約為6克/平方米的熱固化硅氧烷處理外，結(jié)構(gòu)與實施例1中的結(jié)構(gòu)相同。上述硅氧烷由美國Dow Corning生產(chǎn)，市售商品名為SYL-OFF 7048Crosslinker/SYL-OFF 7677，防粘涂層器(release coater)(混合比為10％∶90％)。
實施例3除由美國Tredegar生產(chǎn)的生產(chǎn)代號為X-1522的低密度PE制成的上述單向多孔膜(CPT)的朝穿用者的表面31(處于與吸濕芯薄棉紙200接觸之處)已用定量約為3克/平方米的熱固化硅氧烷另外處理外，結(jié)構(gòu)與實施例1中結(jié)構(gòu)相同。上述硅氧烷由美國DOW Corning生產(chǎn)，市售商品名為SYL-OFF7048 Crosslinker/SYL-OFF 7677，防粘涂層器(混合比為10％∶90％)。
實施例4除用在P&G Pescara Technical Center S.p.A的要求下由荷蘭Tredegar FilmProducts B.V.供應(yīng)的低密度PE(84％)和硅氧烷(16％)的混合物制得上述單向多孔膜外，結(jié)構(gòu)與實施例1相同。上述材料的生產(chǎn)條件與代號為X-1522材料的生產(chǎn)條件類似。
實施例5除用高密度聚乙烯(由美國Tredegar Film Products提供，研制代號為15112)制得上述單向多孔膜(CPT)外，結(jié)構(gòu)與實施例3相同。象實施例3那樣，上述單向多孔膜(CPT-HDPE)的朝穿用者表面31(處于與吸濕芯薄棉紙接觸之處)已用定量(basis weight)約為3克/平方米的熱固化硅氧烷另外處理過。上述硅氧烷由美國Dow Corning生產(chǎn)(商品名為SYL-OFF 7048Crosslinkers/SYL-OFF 7677，混合比為10％∶90％)。
測試方法方法號1a&1b-濕透試驗(Wet-Through Test)本濕透試驗用于評價透氣底片或底片構(gòu)件對體內(nèi)排泄物傳送的阻力。通過簡單地改變測試溶液的組成，本方法可以直接測量多孔底片對所有體內(nèi)排泄物液體的不透液情況，這些將在下面的方法中作詳細(xì)描述。
方法的基本原理本試驗的基本原理是模擬使用中吸收了體內(nèi)排泄物的一次性吸濕用品的負(fù)載情況。為此，應(yīng)制備一種產(chǎn)品(如衛(wèi)生巾)，并將其平放在由有機(jī)玻璃制成的透明試驗臺上。產(chǎn)品的放置方向是將朝穿用者的表面露出(上側(cè))，而使底片/朝衣物的表面與試驗臺接觸(底側(cè))。在待分析的試樣的上方懸掛一個液體輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供任何需要量的理想試液(按需要，或者為一次噴出，或者為一系列步驟加入液體)。
將一層吸濕濾紙放在試樣的最外層表面和透明試驗臺之間。該吸濕濾紙與試樣的底片緊密接觸，以便模擬與衣物緊密接觸附著于短褲上的例如衛(wèi)生巾或尿布/失禁病人用品。緊靠透明試驗臺的下方放置一面鏡子，這種安置的目的是能連續(xù)地觀察到吸濕濾紙的任何變化(被模擬體內(nèi)排泄物的有色試劑弄濕的情況)。例如，若多孔底片不能完全阻止液體傳送，那么濾紙會被有色試液弄濕，而這些變化將會從鏡中觀察到。除可以方便地記錄傳送時間外，傳送試液的量可用重量或者最好用吸濕濾紙(模擬衣物)上的臟污面積來計量。
如下面將要詳細(xì)描述的那樣，可根據(jù)所要求的測試方式將試液經(jīng)一標(biāo)定過的輸送系統(tǒng)(如經(jīng)簡單的滴定管)導(dǎo)入試樣中。一旦將試液加載在墊上，允許1分鐘的時間使試液吸收入試樣中，于是頂片(朝穿用者的表面)不存在試液槽(pool)。
等待1分鐘后，將該試樣置于70克/平方厘米的壓力下，雖然使用中會經(jīng)常遇到這樣的力，但人們?nèi)哉J(rèn)為上述壓力反映的壓力較大。在70克/平方厘米壓力下保持試樣30分鐘，并每隔5分鐘測量一次，例如測量吸濕紙上的有色臟污面積。重要的是應(yīng)在較長時間內(nèi)進(jìn)行測量，因為某些體內(nèi)排泄物(如血)的流動性或擴(kuò)散過程比較費時。
為了能確保正確地評價該嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試設(shè)計，理解濕透事故的機(jī)理也是很重要的。例如，具有較大孔(＞200微米)的透氣底片更易由于擠壓過程而出現(xiàn)這種事故(如坐下時所受到的壓力將會使液體穿過這些較大的孔)，當(dāng)向這種測試樣品施加壓力時，將會迅速出現(xiàn)這種擠壓過程。此外，孔越小(＜200微米)，越容易發(fā)生簡單的擴(kuò)散過程或毛細(xì)作用引起的擴(kuò)散過程。這些過程比擠壓過程慢。
方法1a高速涌流模擬(High Gust Simulation)在這第一種測試設(shè)計中，在高負(fù)載(突然加壓，使試液噴涌出)模擬條件下測量多孔底片的不滲透性。使用中這種情況是極難控制的(常發(fā)生在躺下或坐了很長時間后突然站起時)，因為吸濕芯(或構(gòu)件)一般需要一定的時間起作用且充分吸收體內(nèi)排泄物并與體內(nèi)排泄物結(jié)合。例如由纖維素纖維[氣氈(airfelt)，薄棉紙]和吸濕凝膠材料制成的吸濕芯需要數(shù)分鐘方能充分吸收和緊密結(jié)合流體。未結(jié)合的占據(jù)了空隙或纖維間隙的排泄物很易流動，在壓力下能迅速流到多孔底片上而被擠出或在毛細(xì)作用力的作用下透過底片。
對于常規(guī)的衛(wèi)生巾而言，如上面一般描述那樣可在下述條件下完成高速涌流模擬試驗。
試液 人造尿+1％的表面活性劑，或仿月經(jīng)的流體+1％的表面活性劑涌流體積(毫升) 對于衛(wèi)生巾為10毫升涌流速率(毫升/分鐘)10(即60秒內(nèi)10毫升)施加壓力 70克/平方厘米(等待1分鐘后)結(jié)果表示為經(jīng)過5分、10分、20分和30分鐘時每單位平方厘米上臟污/濕透的面積。
方法1b反復(fù)加載模擬(Renetitive Loading Simulation)在該第一試驗設(shè)計中，在極平常的加載條件下(體內(nèi)排泄物周期性且反復(fù)間斷地排出，而不是一次噴出)，測量透氣底片的不滲透性。對于常規(guī)的衛(wèi)生巾，可根據(jù)上面的一般描述在下述特定條件下完成該反復(fù)加載模擬試驗具體地講，在試樣的中央加5毫升的試液(參見下面上述)負(fù)載。使試樣吸收試驗液體1分鐘，并對該試樣加壓5分鐘。上述時間之后，測量并記錄濕透的尺寸(面積)。迅速撤去壓力，對該試樣再次加載第二個5毫升試液。然后再等待1分鐘以便試樣吸收上述試液，并對該試樣(此時該試樣含試液10毫升)加壓5分鐘。上述時間之后，測量并記錄濕透的尺寸(面積)。立即撤去壓力，對該試樣又加載第三個5毫升試液。再等待1分鐘以便吸收上述液體，并對該試樣(此時該試樣含試液15毫升)加壓5分鐘，再測量臟污尺寸(濕透)。如上繼續(xù)循環(huán)，直到對該墊加載20毫升為止。
試液 人造尿+1％的表面活性劑或仿月經(jīng)的流體+1％的表面活性劑涌流體積(毫升) 反復(fù)間隔地對衛(wèi)生巾加載5毫升最大載荷 20毫升加載速率(毫升/分鐘)2.5(即2分鐘加5毫升)施加壓力 70克/厘米2(等待1分鐘后)結(jié)果表示為在加載5毫升，10毫升，15毫升和20毫升的情況下每單位平方厘米上臟污/濕透的面積。
在試驗方法中所采用的試液類型和體積為了正確地評價上述有潛力的透氣底片設(shè)計，試液的性態(tài)應(yīng)與產(chǎn)品的最終用途相匹配。衛(wèi)生巾是為存留月經(jīng)排泄物而設(shè)計的。對于不同的婦女，這類排泄物明顯不同，排泄物中含各種不同量的脂肪酸和來自日常衛(wèi)生操作(清洗、洗滌等)中的洗滌劑型污物。這些組分極易流動而且表面引力非常低?，F(xiàn)已確定采用從羊血和粘蛋白(mucine)中得到的、加入下述表面活性劑的仿月經(jīng)流體可以模擬實際的月經(jīng)排泄物的特性。一次涌流的試液體積多達(dá)15毫升已足夠多，可使所有使用中的涌流情況的99％都落在此范圍內(nèi)。同樣，可對使用中的衛(wèi)生巾反復(fù)加載到20毫升(95％的衛(wèi)生巾均落在此范圍)，但很少更高。通常，對衛(wèi)生墊加載10毫升(所有墊的90％)或更少。
雖然和衛(wèi)生巾的要求比起來對失禁病人用墊、嬰幼兒尿布、或短褲襯里(婦女在經(jīng)期中期或經(jīng)期的開始/最后穿戴的墊)的要求不同，但接近尿排泄物的試液也能用在衛(wèi)生巾上。但是仍存在一些體內(nèi)污物(脂肪酸、表面活性劑和洗滌劑殘余物)，而且已確定向人造尿液中加入表面活性劑與使用條件密切相關(guān)。由于常習(xí)慣用女性衛(wèi)生用品(衛(wèi)生巾、衣物襯里)作為輕型失禁病人用品，因此適于用含表面活性劑的人造尿液去評價透氣底片材料或結(jié)構(gòu)的性能。應(yīng)再對體積進(jìn)行選擇以反映可能對制品產(chǎn)生影響的一般應(yīng)用條件。對于尿布或受力更大的失禁病人使用的情況，為了模擬較大的試液加載體積和傳送速率，可對上述方法進(jìn)行簡單修改。
人造尿+1％表面活性劑試液(UreaB1％)的制備首先準(zhǔn)備10千克主批料，如果需要可倒掉少量主料再加入表面活性劑則制得上述人造尿試液。每10千克UreaB批料包含下述組分組分 分子式 量/10千克主料脲(Urea) 200克氯化鈉Nacl90克硫酸鎂MgSO4·7H2O 11克氯化鈣CaCl26克蒸餾水H2O9693克所有試劑均為“試劑等級”，可從符合標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)品供應(yīng)商處購得。此外，表面活性劑由Pegesis,U.S.A提供的Peosperse 200ML。對于每次測量，通常使用90毫升UreaB溶液和10毫升表面活性劑混合而制得的100毫升UreaB/1％表面活性劑試驗溶液。應(yīng)不斷地對UreaB/1％溶液進(jìn)行攪拌，以確保使用前上述組分不分離。
仿月經(jīng)流體+1％表面活性劑(Artifical Menstrual Fluid+1％Surfactant)試驗溶液的制備仿月經(jīng)流體(AMF)是以改性的羊血為基礎(chǔ)的，為了確保這種流體在粘度、導(dǎo)電性、表面張力和外觀方面與人的月經(jīng)流體非常相似，對羊血進(jìn)行了改性。此外，在上述試液(由Pegesis/USA提供)中還加入了表面活性劑(1％)以便更好地反映受力情況，在上述情況中，一般的衛(wèi)生習(xí)慣(在某些受限制的情況中，飲食影響)可能引入一些額外的表面活性劑或不希望出現(xiàn)量的(例如)脂肪酸，這些都可能降低血液的表面張力。低表面張力的月經(jīng)對如衛(wèi)生用品之類的透氣吸濕用品的透過底片的濕透事故的影響最大。
試劑
1)經(jīng)脫纖維化(difibrinated)的羊血可從美國Unipath S.p.A購得{Garbagnate Milanese/Italy}，2)由荷蘭J.T.Baker生產(chǎn)的試劑等級(85-95％重量/重量)的乳酸，3)由美國Sigma Chemical Co.生產(chǎn)的試劑等級的氫氧化鉀(KOH)，4)由美國Sigma Chemical CO.生產(chǎn)的試劑等級的磷酸鹽緩沖劑片劑(Phosphate Buffer Saline Tablets)，5)由美國Sigma Chemical Co.生產(chǎn)的試劑等級的氯化鈉，6)由美國Sigma Chemical Co.生產(chǎn)的Ⅲ型(CAS 84082-64-4)胃粘蛋白，7)蒸餾水。
步驟1通過乳酸粉末和蒸餾水的溶解作用，制得9±1％的乳酸溶液。
步驟2將KOH粉末溶于蒸餾水中制得10％的氫氧化鉀(KOH)溶液。
步驟3將片劑直接加入1升蒸餾水中溶解，制得pH=7.2的磷酸鹽緩沖溶液。
步驟4制取含下述組分的溶液，并對其緩慢加熱至45±5℃460±5毫升磷酸鹽緩沖溶液7.5±0.5毫升KOH溶液步驟5在按步驟4制得的已預(yù)熱(45±5℃)的溶液中加入約30克胃粘蛋白，使其緩慢溶解(經(jīng)常攪拌)，制得粘液溶液(Mucous Solution)。一旦溶解，則將該溶液溫度提高到50-80℃之間，并將該混合物遮蓋約15分鐘。
待溫度降下來，保持較恒定的溫度在40℃和50℃之間，并繼續(xù)攪拌2.5小時。
步驟6將上述溶液從加熱處移開，使溶液(由步驟5得到的)冷卻到低于40℃。
加入2毫升含10％乳酸的溶液，使它們充分混合2分鐘。
步驟7將上述溶液放入高壓釜中，并加熱到121℃，維持15分鐘。
步驟8使上述溶液冷卻到室溫，用脫纖維的羊血按1∶1的比例稀釋。
制備了AMF后，對它的粘度、pH和導(dǎo)電性進(jìn)行測量，以確保這種血液的特性在非常接近普通月經(jīng)血的范圍(參見H.J.Bussing“Zur Biochemie deMenstrualblutes”Zbl Gynaec,179,456(1957))內(nèi)。其粘度的范圍應(yīng)為7-8(單位厘沲)，pH值的范圍為6.9到7.5，導(dǎo)電性的范圍為10.5到13(mmho，毫姆歐)。如果粘度不在上面規(guī)定的范圍內(nèi)，則不能采用，需要制備一批新的AMF。這樣，可以按需要調(diào)節(jié)使用的胃粘蛋白量。因為這是天然產(chǎn)品，一批和另一批的組分可能不同。
通常用90毫升AMF溶液(保持在25℃)加入10毫升表面活性劑可制得含表面活性劑的AMF試液100毫升，以用于各次測量。必須經(jīng)常攪拌上述AMF/1％表面活性劑溶液，以確保使用前其中的組分不分離。應(yīng)該只使用四小時之內(nèi)制備的溶液。
方法號2測定流體接觸角接觸角測試是評價固體表面和液滴之間相互作用的特性的一種標(biāo)準(zhǔn)測試。液滴在表面形成的接觸角反映出不同的相互作用。除液體-固體相互作用的性質(zhì)外，接觸角還與液體的性質(zhì)、液體的表面張力、固體的性質(zhì)和表面變形有關(guān)。通常，在粗糙表面上的液滴具有的接觸角大于相同化學(xué)組成的光滑表面上液滴的接觸角。如果水滴的接觸角大于90℃，則認(rèn)為此表面對該液體而言是疏水性的。如果接觸角小于90℃，那么此表面是親水性的。
方法的基本原理液體在表面上的接觸角可通過從對表面上的液滴進(jìn)行兩種光學(xué)分析到更可靠技術(shù)的各種各樣的技術(shù)進(jìn)行測量。測量接觸角所用的方法是“Wilhelmy Plate Technique”。該方法的要點是將一固體試樣懸掛在盛有水的容器上方，然后慢慢地降低該試樣，使之到水液體中的確定深度，再取出該試樣。通過微量天平測出水與材料樣品接觸(浸沒深度為零)時受到的阻力(retarding force)，然后從下述方程式確定出接觸角的余弦
其中F=由天平測出的在浸沒深度為零時的試樣力(毫克)；P=試樣界面處的周長(厘米)；ST=表面張力(達(dá)因厘米)；cosφ=接觸角的余弦；g=由于重力(在測量部位)引起的加速度。
用于測量接觸角的儀器是由美國Cahn Instruments,Inc.Cerritos CA90701-2275生產(chǎn)的自動的“動態(tài)接觸角分析儀(Dynamic Contact AngleAnalyser)(型號DCA-322)”。對于每種待評定的材料(見表)，制備一個試樣(24毫米×30毫米)，并按照設(shè)備說明，將試樣附著在承物玻璃片(glass slide)上。放入時必須十分小心，以保證不碰到材料試樣，否則可能弄臟材料表面。對每種材料測量五次，以確保測量的準(zhǔn)確度，使生產(chǎn)的個異性或表面不規(guī)則性的影響最小。
表1對市售的材料的表面(隨后將進(jìn)行降低表面張力的處理)的表面接觸角進(jìn)行測量

表面上的液體的接觸角和多孔材料或者通過毛細(xì)作用或者通過擠壓過程傳送液體的能力與表面變形或表面結(jié)構(gòu)、液體的性質(zhì)、液體與表面相互作用的狀況以及傳送的機(jī)理有關(guān)。在本試驗中所使用的試液是具有高親水性和大表面張力的蒸餾水。它所產(chǎn)生的接觸角大于用月經(jīng)流體或尿型排泄物通常所出現(xiàn)的或希望出現(xiàn)的接觸角。因此，表中詳細(xì)列出的完全接觸的結(jié)果必須十分仔細(xì)的觀察比較。水的接觸角大于90℃并不意味著材料孔隙對月經(jīng)類排泄物施加負(fù)毛細(xì)作用力(a negative capillary force)。當(dāng)然，接觸角增大將減小液體通過上述材料傳送(或基于毛細(xì)作用或基于擠壓作用)的程度/效率。
na=未適用，材料的接觸角已很大。
表2濕透的試驗結(jié)果

方法號3單方向流動試驗單方向流動試驗用于定量確定多孔薄膜的各表面對體內(nèi)排泄物的定向流動能力。如下面將詳細(xì)描述的那樣，該方法可用于通過簡單改變試液的組分，直接測量多孔的各表面對各種體內(nèi)排泄物的流動情況。
該方法的基本原理該試驗主要是為了評價多孔膜對仿體內(nèi)排泄物液體的單向/一個方向的傳送性能?！皟?yōu)良的多孔膜”是這樣一種薄膜，它能從一個表面向其它表面進(jìn)行明顯的流體傳送，但沿反方向不能傳送，再將薄膜反向，并重復(fù)該試驗。顯然，除傳送流體的方向性不同外，“優(yōu)良的多孔膜”在用于透氣底片構(gòu)件中的方向上時，傳送的流體應(yīng)最少。
為了評價多孔膜的定向傳送液體的速率，可進(jìn)行下述簡單試驗將液體已達(dá)飽和狀態(tài)的吸濕構(gòu)件放在處于一疊吸濕的吸墨水紙上部的多孔膜的上部。向整個組件(飽和的吸濕材料、薄膜和吸墨水紙)上施加壓力，測量通過該多孔膜傳送到吸墨水紙上和由吸墨水紙吸收的試液量。在第二次試驗中，將該膜反向并重復(fù)上述試驗。記錄和評定通過表面l和表面2所傳送的液體量。
具體地說，對10張尺寸為12厘米×12厘米的一疊市售濾紙/吸墨水紙{由意大利Cartiera Favini S.p.A生產(chǎn)的Type Abssorbente Bianca“N30”(地方銷售商Ditta Bragiola SpA.Perugia,Italy)｝進(jìn)行稱重，并將試驗臺直接平放在懸吊著的重物的下方。在該疊放吸墨紙上面放置一個待測定的尺寸為8.5厘米×8.5厘米的多孔薄膜試樣(人為地在兩表面上分別標(biāo)上1和2)。在多孔膜的上面放置一層充分飽和的吸濕材料。該吸濕材料由兩層市售的定量為63克/平方米(gsm)(每層)的氣流成網(wǎng)吸濕薄棉紙組成，上述薄棉紙可從Walkisoft,Denmark，供應(yīng)商代號為Metmar Kotka處購得，此材料用以模擬吸收液體已達(dá)飽和狀態(tài)的吸濕芯。每層這種薄棉紙的尺寸為5厘米×5厘米。每層紙的上部彼此對稱放置。然后將上述薄棉紙構(gòu)件完全浸入人造尿(參見方法1中詳述的溶液)中1分鐘，以確保完全飽和。
從液體中取出薄棉紙，將其保持垂直狀態(tài)達(dá)60秒，以便在將其直接放在多孔膜上面之前瀝去多余的流體。將已飽和的薄棉紙放在多孔膜的中央，上述多孔膜則放在吸墨紙疊層的中央。
在試驗的最后階段，將一塊有機(jī)玻璃(尺寸為8.5厘米×8.5厘米)放在上述飽和薄棉紙構(gòu)件上部的中心，自動將重物降低到試樣上，施加130克/平方厘米的壓力達(dá)60秒，通過一臺簡單的電子儀器對重物的降低和時間進(jìn)行控制，以確保前次試驗與下次試驗的再現(xiàn)性。
施加在整個組件(飽和的吸濕材料、薄膜和吸墨水紙)上的壓力將飽和薄棉紙中的液體擠到薄膜上，通過多孔膜傳送液體的方向性有利于液體流過薄膜而被吸墨水紙吸收。撤掉重物時，將各層分開，檢查吸墨水紙是否被液體弄濕并對其稱重。記錄重量之差(試驗前/后)并與將多孔膜的方向反向的第二次試驗進(jìn)行比較，測量反方向上通過該多孔膜傳送液體的量。
表3對從各公司購得的多孔膜和可供選擇的材料進(jìn)行了試驗，其結(jié)果詳細(xì)列于表3中。

(試驗溶液試液UreaB/0％的制備試液人造尿UreaB/0％的制備除試液中不加表面活性劑外，與試液人造尿UreaB/0％相同。
方法號4開口面積的測定將為容納從體內(nèi)排出的廢物并且以可透氣的底片為特征而設(shè)計的一次性用品，設(shè)計成與外界空氣和水蒸汽連通。這種過程的程度或效率(就消費者的利益而言)與一次性用品透氣底片的開口面積有美，尤其與緊靠身體或?qū)Ψ忾]敏感的部位的開口面積有關(guān)。在本試驗中根據(jù)反映整個產(chǎn)品的兩個局部水準(zhǔn)以及一個平均水準(zhǔn)，評價透液底片的開口面積。
本方法的基本原理可以對組裝或組合成透氣底片構(gòu)件的兩種材料或包含有透氣底片或構(gòu)件的吸濕用品進(jìn)行開口面積的測定。
材料材料開口面積的計算是比較簡單明了的。材料試樣最好在顯微鏡下進(jìn)行觀察，并記錄顯微鏡下的擴(kuò)展(expended)圖像或靜止圖片。然后將上述圖像放在一張毫米(mm)坐標(biāo)紙上，以便簡便地計算每平方厘米的孔數(shù)和每個孔的面積。此外，也可對圖像進(jìn)行數(shù)字式掃描，以確定每平方厘米的孔數(shù)和孔的面積。在下面的分析中用總面積除以各孔面積和就能簡單地確定出開口面積。
吸濕用品含有透氣底片的吸濕用品的開口面積主要用在期望與周圍環(huán)境有效連通的區(qū)域內(nèi)的“主開口面積(Principal open area)”評定法而確定的。僅評價被認(rèn)為不太重要的區(qū)域的透氣性進(jìn)行評價，僅作為整個產(chǎn)品“平均開口面積”值的一部分。例如，在吸濕用品中，在不直接接觸或吸濕用品中不可能對封閉皮膚(skin occlusion)產(chǎn)生影響的那些區(qū)域具有透氣性，但這些區(qū)域不應(yīng)作為“主開口面積”計算的部分。
步驟1在顯微鏡下對產(chǎn)品進(jìn)行檢查，如果存在空隙率不同的一些區(qū)域，則對這些區(qū)域進(jìn)行定量分析并分等級。如果存在滲透性不同的一些區(qū)域，通常希望只確定為某種滲透性區(qū)域或非滲透性區(qū)域。但是若不是這種情況，則應(yīng)對每個區(qū)作出標(biāo)記，以便于后面的評定。
步驟2對每個區(qū)域在顯微鏡下得到的擴(kuò)展(expended)圖像或靜止圖片，將上述圖像放置在一張毫米(mm)坐標(biāo)紙上，以簡便地計算各孔的面積并確定每平方厘米的孔數(shù)。在下面的分析過程中用總面積除以各孔面積之和可簡單地確定開口面積對每個區(qū)域的不同孔隙率或透氣性連續(xù)進(jìn)行上述分析。
然后計算出整個產(chǎn)品的“平均開口面積”。
步驟3“主開口面積”只是在步驟2中進(jìn)行計算的區(qū)域性開口面積，這類開口面積出現(xiàn)在墊中預(yù)計對使用透氣性的吸濕用品的優(yōu)點有很大影響的那些區(qū)域中。這種對主或副區(qū)域的評價是主觀的，但可用兩種方法中的任一種進(jìn)行方法1由一組穿用者代表試穿上述用品(例如用婦女穿用衛(wèi)生巾或輕型失禁病人用品)，對緊貼身體和可能發(fā)生封閉(occlusion)的用品進(jìn)行評價。這些區(qū)域作為主要區(qū)域進(jìn)行評價，若在這些區(qū)域的任一區(qū)域中底片是多孔的，則應(yīng)將其分類為“主開口面積”區(qū)。
方法2為了了解穿用特點，從一組與將墊壓緊使之與身體適配的具體用品特征(如測量柔軟性、用品尺寸、厚度等)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫分析方法(a databank analysis)純技術(shù)性地評價上述用品。從上述純技術(shù)分析中可以確定出主要或次要區(qū)域。
已對當(dāng)前可從各公司購得的多孔膜樣品和可供選擇的材料進(jìn)行了試驗，詳細(xì)結(jié)果列于表4中。
表4

上述薄膜是具有錐形孔的三維薄膜，因此在每個表面上的孔的尺寸明顯不同。表面1定義為用作透氣底片材料時朝向穿用者的表面。
權(quán)利要求
1．一種一次性吸濕用品，它包括透液頂片、吸濕芯和底片，所述芯件位于頂片和底片之間，所述底片包括一個朝芯件單方向傳送流體的透液聚合物薄膜，所述芯件包括一流體儲存層，所述底片包括一外層，所述芯件和底片分別包括至少一層，其中每一層都有一朝向穿用者表面和一朝向衣物表面，所述所有層的每一表面均有一流體接觸角；以及所述吸濕用品具有從并且包括流體儲存層的朝向衣物面到并且包括外層的朝向衣物面延伸的較低部分，其中在所述較低部分中至少一層的朝向穿用者表面具有的流體接觸角大于相鄰層的相鄰的朝向衣物表面的流體接觸角。
2．一種一次性吸濕用品，它包括透液頂片、吸濕芯和底片，所述芯件位于頂片和底片之間，所述底片包括一個朝芯件單方向傳送流體的透液聚合物薄膜，所述芯件包括一流體儲存層，所述底片包括一外層，所述芯件和底片分別包括至少一層，其中每一層都有一朝向穿用者表面和一朝向衣物表面，所述所有層的每一表面均有一流體接觸角；以及所述吸濕用品具有從且包括流體儲存層的朝向衣物面到且包括外層的朝向衣物面延伸的較低部分，其中在所述較低部分中至少一層的朝向衣物面具有的流體接觸角大于同一層的朝向穿用者面的流體接觸角。
3．用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1或2上述的吸濕用品的方法，包括在所述層的表面施用低表面能材料的步驟。
4．用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述吸濕用品的方法，包括在所述層內(nèi)加入低表面能材料的步驟。
5．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中在所述儲存層下面的至少一層包括低表面能材料層。
6．如權(quán)利要求5所述的一次性吸濕用品，其中所述低表面能材料選自可固化的硅氧烷、含氟聚合物、碳?xì)浠衔锘蛩鼈兊幕旌衔铩?br> 7．如權(quán)利要求1所述的一次性吸濕用品，其中所述層包括至少為所述層總重5％的低表面能材料層。
8．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中所述較低部分中的所述層的朝衣物表面或朝穿用者表面每平方米至少含0.25克低表面能材料。
9．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中所述底片包括兩層，鄰接芯件包括所述聚合物薄膜層的第一層和包括透氣的纖維織物層的所述外層。
10．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中所述芯件包括至少兩部分，第一部分包括所述的儲存層，第二部分包括一纖維層，該纖維層鄰近底片。
11．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中所述層的朝穿用者表面具有的流體接觸角至少比相鄰表面的流體接觸角大10°。
12．如權(quán)利要求11所述的一次性吸濕用品，其中所述流體接觸角至少比相鄰表面的流體接觸角大20°。
13．如權(quán)利要求2所述的一次性吸濕用品，其中所述儲存層的朝向衣物表面的流體接觸角至少為90°。
14．如權(quán)利要求13所述的一次性吸濕用品，其中所述表面的流體接觸角至少為100°。
15．如權(quán)利要求1或2所述的一次性吸濕用品，其中在所述吸濕用品的較低部分優(yōu)選具有連續(xù)的流體接觸角梯度。
16．如上述任一項權(quán)利要求所述的一次性吸濕用品，其中所述用品是衛(wèi)生巾或短褲襯里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一次性吸濕用品(1),它包括透液頂片(2)、吸濕芯(4)和底片(3),上述底片包括一個朝芯件單方向傳送流體的透液聚合物薄膜。上述芯件包括一流體儲存層,其中上述吸濕用品具有穿過上述儲存層和底片的流體接觸角梯度。
文檔編號A61F13/534GK1211912SQ96180149
公開日1999年3月24日 申請日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者克里斯托弗·P·比威克·索恩塔格, 邁克爾·迪沃, 保羅·維戈里奧 申請人:普羅克特和甘保爾公司