專利名稱：改進(jìn)吸入性能的漿粕及超吸收性復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收性制品，尤其是可用于個(gè)人護(hù)理制品如一次性衛(wèi)生巾、尿布或失禁護(hù)墊的吸收性結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
對(duì)個(gè)人護(hù)理吸收制品要求的性能目標(biāo)包括制品少泄漏或不泄漏，穿戴者感覺干爽，以及厚度薄以便貼身(與穿戴者吻合)。然而，當(dāng)前的吸收制品常常由于這樣合那樣的原因不能達(dá)到這些要求。
發(fā)生泄漏的原因可能是例如旨在為吸入?yún)^(qū)或沖擊區(qū)提供保持液或分配能力的各層的吸入速率不足。為減輕由此種機(jī)理導(dǎo)致的泄漏的嘗試包括，在吸收制品中加入吸入排出液高峰材料(surgematerial)結(jié)構(gòu)，將其置于該持液或分配材料的上面(即，面朝穿戴者)。授予Latimer的美國專利5,364,382公開非織造布材料，如熔噴、粘合梳理纖網(wǎng)及漿粕的共成形纖網(wǎng)，它能接受并隨后將液體交付給持液部件。Latimer的材料結(jié)構(gòu)采用大旦數(shù)回彈性纖維與小旦數(shù)可濕纖維的摻混物，以實(shí)現(xiàn)排出液體的迅速吸入及將液體迅速交付到其下面的持液貯存材料中的目的。另外，授予Ellis的專利5,490,846公開一種改善吸入排出液高峰材料吸入速率的層狀結(jié)構(gòu)。
盡管在研制把排出液高峰迅速吸入和迅速交付給持液材料的吸入排出液高峰材料方面取得了這些進(jìn)展，厚度薄的目標(biāo)依然未能滿意實(shí)現(xiàn)。以上列舉的吸入排出液高峰材料均相當(dāng)厚，故當(dāng)置于吸收制品吸入?yún)^(qū)時(shí)，初次戴上之后會(huì)感覺吸收產(chǎn)品的襠部貼身不良并還能導(dǎo)致若干使用性能問題。首先，該產(chǎn)品可能由于吸入排出液高峰材料過厚，在產(chǎn)品與身體之間形成縫隙，從而發(fā)生泄漏。其次，當(dāng)用蓬松材料為液體吸入提供必要空隙容積時(shí)穿戴者會(huì)感覺產(chǎn)品不舒適。因此，依然需要一種材料，它能迅速吸入排到?jīng)_擊區(qū)的排出液，并或者貯存該排液或者將液體釋放以便隨后貯存它，而且在排液前還保持比較薄。
本發(fā)明一個(gè)目的是提供個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品用材料，它能迅速吸入排液并能貯存它或?qū)⑵漭斔偷洁徑牧现幸员惴峙浠蛸A存，而且在所說的排液前保持相對(duì)薄。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，排液前它薄故令穿戴者舒適。
發(fā)明概述本發(fā)明諸目的是借助一種設(shè)計(jì)成在排液前非常薄，而被弄濕時(shí)迅速膨脹的材料和產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明是一種可膨脹吸收性復(fù)合材料，其由約30～約90wt％漿粕、約10～約70wt％超吸收性材料和有效數(shù)量，例如約1～約20wt％粘合劑制成，其中復(fù)合材料的密度為約0.1g/cc～約0.3g/cc。
此種復(fù)合材料可用于諸如尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、女性衛(wèi)生用品、成人失禁用品之類的個(gè)人護(hù)理用品。
附圖簡(jiǎn)述

圖1、2及3是本發(fā)明各種復(fù)合材料的空隙容積生成(量)與飽和度關(guān)系的圖示。
定義“親水”一詞形容纖維或纖維表面在與含水液體接觸時(shí)能被該液體潤(rùn)濕。而材料的潤(rùn)濕程度則又可用接觸角以及所涉及的液體與材料之間的表面張力來描述。適用于測(cè)定特定纖維材料或纖維材料共混物可濕性的設(shè)備和技術(shù)可由Cahn SFA-222表面力分析儀系統(tǒng)或者基本等價(jià)的系統(tǒng)提供。用此種系統(tǒng)測(cè)定時(shí)，接觸角小于90°的纖維被規(guī)定為“可濕”或親水，而接觸角等于或大于90°的纖維則規(guī)定為“不可濕”或疏水。
“層”，當(dāng)采用單數(shù)時(shí)，可具有雙重含義，即單個(gè)元件或者多個(gè)元件。
“液體”是指非氣態(tài)、非粒狀物質(zhì)，和/或某種材料，它可流動(dòng)并可采取將其倒入其中或裝有它的容器的內(nèi)部形狀。
本文所使用的術(shù)語“非織造布或纖網(wǎng)”是指一種具有由許多單根纖維或線組成的結(jié)構(gòu)的纖網(wǎng)(片材)，這些纖維交叉鋪置，然而卻不是以如同針織物那樣可辨認(rèn)的方式。非織造布或纖網(wǎng)一向由多種方法成形，例如，熔噴法、紡粘法以及粘合梳理纖網(wǎng)法。非織造布的基重一般用每平方碼材料的盎司數(shù)(osy)或每平方米克數(shù)(gsm)表示；纖維的有效直徑一般用μm表示。(注要由osy數(shù)值換算為gsm數(shù)值，可將osy數(shù)值乘以33.91)。
本文所使用的術(shù)語“微纖維”是指一種小直徑纖維，其平均直徑不大于約75μm，例如平均直徑介于約0.5μm～50μm，或者更具體地說，微纖維的平均直徑介于約2μm～約40μm之間。另一種經(jīng)常使用的纖維直徑表示法是旦數(shù)，其定義是每9000m纖維的克數(shù)，可根據(jù)以平方微米表示的纖維直徑乘以用g/cc表示的密度，再乘以0.00707算出。旦數(shù)越低，表明纖維越細(xì)；旦數(shù)越高，表明纖維越粗或越重。例如，已知聚丙烯纖維直徑為15μm，要換算為旦數(shù)，可求平方，將結(jié)果乘以0.89g/cc，再乘以0.00707。于是，15μm聚丙烯纖維的旦數(shù)為約1.42(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美國以外的地區(qū)，該度量單位更普遍采用“tex”(特)，它規(guī)定為每千米纖維的克數(shù)。tex數(shù)可按照旦數(shù)/9來算出。
“紡粘纖維”是指按如下方法成形的小直徑纖維熔融熱塑性材料由許多細(xì)小通常為圓形的紡絲孔擠出為熔融絲束，擠出單絲的直徑隨后可按照例如授予Appel等人的美國專利4,340,563及授予Dorschner等人的美國專利3,692,618、授予Matsuki等人的美國專利3,802,817、授予Kinney的美國專利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國專利3,502,763以及授予Dobo等人的美國專利3,542,615的方法迅速變小。紡粘纖維當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)通常不發(fā)粘。紡粘纖維一般為連續(xù)的，平均直徑(根據(jù)至少10個(gè)樣品獲得的結(jié)果)大于7μm，尤其介于約10～20μm之間。
“熔噴纖維”是指按如下方法成形的纖維熔融熱塑性材料由許多細(xì)小通常為圓形的紡絲孔，以熔融絲束形式擠出到一股逐漸匯聚的高速、通常為熱的、氣體(如空氣)流中，該氣流將熔融熱塑性材料的絲束拉細(xì)以減少其直徑，可達(dá)微纖維的直徑。然后，熔噴纖維由高速氣流夾帶并沉積在收集表面上，形成由散亂分布的熔噴纖維組成的纖網(wǎng)。此種方法例如描述在美國專利3,849,241中。熔噴纖維是連續(xù)或不連續(xù)的微纖維，平均直徑一般小于10μm，且當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)發(fā)粘。
本文所使用的術(shù)語“共成形”是指這樣一種方法，其中至少1個(gè)熔噴口型布置在一個(gè)料斗附近，在其不斷成形過程中通過該料斗將其他材料加入到該纖網(wǎng)中。此種其他材料例如可以是木漿、超吸收劑顆粒、纖維素或短纖維。共成形方法展示于同一受讓人的授予lau的美國專利4,818,464中，以及授予Anderson等人的4,100,324中。用共成形方法生產(chǎn)的纖網(wǎng)通常被稱之為共成形材料。
“共軛纖維”是指這樣的纖維，它由至少兩種聚合物源從各自的擠出機(jī)擠出但在一起紡絲，成為一種(根)纖維。共軛纖維有時(shí)也稱作多組分纖維或雙組分纖維。所用聚合物通常彼此不同，雖然共軛纖維也可以是單組分纖維。各聚合物排列在共軛纖維斷面上基本恒定、界限分明的區(qū)域內(nèi)并沿共軛纖維全長(zhǎng)連續(xù)延伸。此種共軛纖維的構(gòu)型，例如可以是皮/芯排列的，其中一種聚合物被另一種包圍著，或者可以是并列排列、扇形排列或者“海/島型”排列的。共軛纖維例如公開在授予Pike等人的美國專利5,382,400中，可用于借助兩(或更多)種聚合物之間膨脹及收縮速率差異在纖維中產(chǎn)生卷曲。此種纖維還可以是可分裂(劈裂)的。卷曲纖維還可采用機(jī)械手段并按德國專利DT 25 13 251 A1的方法來制備。在2組分纖維的情況下，各種聚合物可以75/25、50/50、25/75或者要求的其他任何比例存在。該纖維還可具有諸如授予Hogle等人的美國專利5,277,976所述異型纖維的形狀。
共軛纖維的制造方法是熟知的，故無須在此贅述。大致地說，要成形共軛纖維，2種聚合物分別擠出并喂入到聚合物分配系統(tǒng)中，然后，聚合物再被引入到分區(qū)的紡絲板中。聚合物沿著分開的路徑流入到纖維紡絲板，并在紡絲板孔中匯合，該紡絲孔包括兩個(gè)或更多個(gè)同心圓孔，于是便生產(chǎn)出皮/芯型纖維，或者包括沿直徑一分為二的圓形紡絲孔，于是便獲得并列型纖維。合并后的聚合物絲束隨后接受冷卻、固化并牽伸--通常借助機(jī)械輥筒系統(tǒng)--至過渡單絲直徑，然后收集。隨后，絲束接受低于其軟化溫度的溫度下的“冷牽伸”，至要求的最終直徑，再卷曲/假捻并切斷為要求的纖維長(zhǎng)度。共軛纖維可切斷為比較短的長(zhǎng)度，例如長(zhǎng)度一般在25～51mm的普通短纖維，以及更短的，長(zhǎng)度一般小于18mm的短切斷長(zhǎng)度短纖維。例如參見授予Taniguchi等人的美國專利4,789,592和授予Strack等人的美國專利5,336,552，在此都全文并入本文作為參考。
“粘合梳理纖網(wǎng)”是指這樣的纖網(wǎng)由短纖維通過精梳或梳理裝置的加工，在此將一根根短纖維分開并沿機(jī)器方向排齊，從而形成大致沿機(jī)器方向取向的非織造纖網(wǎng)。這些短纖維通常以整包纖維的形式購進(jìn)，放在清棉機(jī)中預(yù)先將纖維分開，然后再喂入到梳理裝置中。成形為纖網(wǎng)后，通常采用幾種已知粘合方法中的1種或多種對(duì)其進(jìn)行粘合。此種粘合方法之一是粉末粘合，其中粉末狀粘合劑被分布到整個(gè)纖網(wǎng)中，然后將其活化，通常通過以熱空氣加熱纖網(wǎng)和粘合劑來實(shí)現(xiàn)。另一種合適的粘合法是花紋粘合，其中用加熱的壓花輥筒或超聲粘合設(shè)備將纖維粘合在一起，一般沿著局部花紋粘合，但根據(jù)需要，也可沿纖網(wǎng)的全部表面粘合。另一種合適且熟知的粘合方法，尤其是當(dāng)采用共軛短纖維時(shí)，是穿透空氣粘合。
“氣流成網(wǎng)”是熟知的纖維非織造層成形方法。在氣流成網(wǎng)過程中，典型長(zhǎng)度介于約2～約19mm的小纖維組成的纖維束被氣流吹散并夾帶，隨后沉積在成形網(wǎng)上，此間通常輔以真空源。隨后，散亂沉積的纖維借助例如熱空氣或噴涂粘合劑而彼此粘合。
“個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品”是指尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲、女性衛(wèi)生用品及成人失禁用品。
試驗(yàn)方法材料卡規(guī)(厚度)材料卡規(guī)是材料的厚度的度量，它是在Starret型膨松度測(cè)試儀上在0.05psi條件下測(cè)定的，以厘米為單位。
密度材料的密度可通過將單位面積，即每平方米樣品的重量克數(shù)(gsm)除以0.05psi(68.9帕)下樣品厚度的毫米數(shù)，并將結(jié)果乘以0.001，從而轉(zhuǎn)換為每平方厘米的克數(shù)(g/cc)的數(shù)值。總共測(cè)定3個(gè)試樣并取平均，便求得密度值。
吸收時(shí)間指數(shù)(ATI)在該試驗(yàn)中，在輕微壓力，如約0.01psi下測(cè)定超吸收性材料的吸收能力隨時(shí)間的關(guān)系直到200min。
采用1英寸(25.4mm)內(nèi)徑的圓筒，一端帶有一體化不銹鋼網(wǎng)，來盛裝0.16±0.005 g干燥超吸收劑。在裝入超吸收劑時(shí)應(yīng)小心，勿使超吸收劑粘附到圓筒側(cè)壁上。圓筒應(yīng)略帶錐度，以便超吸收劑能較為均勻地分布在網(wǎng)上。隨后，在圓筒中放入4.4g、0.995(倍于直徑)的塑料活塞并稱取“圓筒、活塞及超吸收劑”組件的重量。將組件置于盛有1cm深0.875wt％氯化鈉鹽溶液的3英寸×3英寸(76.4mm×76.4mm)流體淺槽中。輕輕敲擊圓筒以便趕出任何窩藏在其下面的空氣并在整個(gè)試驗(yàn)期間維持鹽溶液深度為1cm。
采用量程200min、刻度間距1s的計(jì)時(shí)表。開動(dòng)計(jì)時(shí)表，當(dāng)在溶液中停留5min后，取出組件并放在吸收性紙上吸干。優(yōu)選的紙是KleenexPremium Dinner Napkins(餐巾)，由Kimberly-Clark公司供應(yīng)，盡管任何其他有效的紙也可使用。在吸干過程中，將紙緊緊壓在圓筒上以保證良好接觸。將圓筒與干紙接觸3次，在第3次時(shí)能除去的液體應(yīng)非常少。稱取組件重量，并將組件放回到流體淺槽中。吸干和稱重操作將占去大約5s，而計(jì)時(shí)表則應(yīng)在整個(gè)試驗(yàn)期間維持走動(dòng)。讀取5、10、15、30、45、60、75、90、120、160及200min的讀數(shù)。每次讀取均應(yīng)采用干燥的新餐巾紙。
最后一次讀數(shù)之后，計(jì)算每克超吸收劑吸收的流體克數(shù)。將各個(gè)特定時(shí)刻吸收的液體量除以200分鐘時(shí)吸收的數(shù)量并將結(jié)果對(duì)時(shí)間作圖，可獲得吸收速率的圖示。
按下式計(jì)算ATIATI＝(t10＋t20＋t30＋t40＋t50＋t60＋t70＋t80＋t90)/9其中tn是用掉200min吸收能力中百分之n的時(shí)間分鐘數(shù)，譬如，t30是用掉總能力30％的時(shí)間。
重量法吸水性試驗(yàn)(GAT)該試驗(yàn)測(cè)定吸收性復(fù)合材料吸收一次排液所需時(shí)間。還測(cè)定樣品的空隙容積及質(zhì)量。將6.8cm直徑的圓形待測(cè)材料放在GAT單元試驗(yàn)儀的樣品平臺(tái)上，令排液點(diǎn)處于樣品的中心。GAT試驗(yàn)儀由M/K系統(tǒng)公司供應(yīng)(Danvers，MA01923)，型號(hào)M/K241系列號(hào)G1048。校正儀器零點(diǎn)之后，將壓力設(shè)定在4cm正靜水壓。在樣品上放置重物，以為樣品提供0.05psi(68.9帕)的壓力。向樣品排放流體，其間維持恒定靜水壓，并記錄吸入10g 0.875wt％氯化鈉鹽溶液所需時(shí)間。讓樣品平衡30min，然后反復(fù)排放流體，直至對(duì)其排放了要求次數(shù)的流體。最后一次排液后，取出樣品并測(cè)定在0.05psi壓力下的質(zhì)量和厚度。
發(fā)明詳述本發(fā)明材料結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成非常薄但受到排液后迅速膨脹的材料。因此，當(dāng)使用者戴上該吸收制品時(shí)它非常薄而并感覺舒適，因此有利于良好貼身。隨著使用期間該材料結(jié)構(gòu)的膨脹，它創(chuàng)造出為容納不斷到來的流體所需要的空隙容積，這又減少了泄漏的機(jī)會(huì)。
下面將描述本發(fā)明的幾種實(shí)施方案。全部被設(shè)計(jì)成開始非常薄，接觸到排液流體后立即膨脹的結(jié)構(gòu)。
該材料結(jié)構(gòu)由改性漿粕纖維、改性超吸收劑和少量粘合劑，優(yōu)選熱活化粘合纖維組成。材料最初被制成并穩(wěn)定在低密度狀態(tài)。然后作為符合厚度要求的吸收性體系的一部分，材料被壓縮并固定在較高密度狀態(tài)。接受排液時(shí)，該壓縮的結(jié)構(gòu)將回復(fù)其原來制成厚度的相當(dāng)大一部分，從而達(dá)到介于制成與壓縮態(tài)之間的中間密度。此種可膨脹復(fù)合材料發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)合是作為將液體從沖擊區(qū)轉(zhuǎn)移出去的吸收性體系的一部分。
具體例子包括含漿粕纖維、超吸收性材料及熱塑性粘合纖維的結(jié)構(gòu)，由Dan Web氣流成網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)。本發(fā)明范圍內(nèi)的復(fù)合材料包含75％或55wt％Weyerhauser公司的NHB-416交聯(lián)漿粕纖維和5wt％Hoechst-Celanese公司生產(chǎn)的商品名T105共軛纖維。超吸收性材料是道化學(xué)公司的AFA-130-53C、Stockhausen的W77553或Stockhausen的FAV880A，含量占20％或40wt％。材料分別按低密度(0.05g/cc)和中密度(0.1g/cc)制造并在線地進(jìn)行熱穩(wěn)定化。Stockhausen的W77553是本體聚合聚丙烯酸酯并帶有疏水表面處理涂層。Stockhausen的FAV880A可由Stockhausen公司(Greensboro，NC 27406)按商品供應(yīng)，是一種高度交聯(lián)的表面超吸收劑。AFA130-53C是850～1400μm懸浮聚合聚丙烯酸酯粒子，由道化學(xué)公司(Midland，MI)生產(chǎn)。復(fù)合材料在帶墊隙片的雕刻壓力機(jī)中通過熱壓(80～100℃，1min)被壓實(shí)到吸收制品沖擊區(qū)密度0.20g/cc。該熱壓加工使材料在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持0.20g/cc的密度。雖然其他壓縮程序和其他市售壓縮程序，包括連續(xù)、在線軋光，也可用于生產(chǎn)要求的結(jié)構(gòu)，但較低溫度的壓制(低于50℃)，不論加濕或不加，所生產(chǎn)的材料將在環(huán)境條件下迅速重新膨起并且將不會(huì)像本發(fā)明所要求地那樣長(zhǎng)時(shí)間維持要求的厚度。
過高溫度的粘合(150℃)將使得樣品過度粘合，打濕時(shí)不能迅速膨脹，因此不能產(chǎn)生如本發(fā)明所需范圍的空隙容積。相比之下，在較好條件下(80～100℃)粘合的樣品在被弄濕時(shí)迅速膨脹到其未壓縮厚度的80％以上和超過從未壓縮狀態(tài)開始的吸飽合時(shí)的厚度的90％以上。
因此，優(yōu)選的材料結(jié)構(gòu)是濕回彈，然而卻非常親水、化學(xué)交聯(lián)的漿粕纖維，例如Weyerhaeuser NHB416(28～90wt％)；慢速超吸收劑如Dow AFA-130-53C或Stockhausen W77553(8～70wt％)；以及粘合纖維如皮芯共軛纖維，如由Chiss、Hercules、Danaklon或Hoechst Celanese等公司生產(chǎn)的，如Celbond T105/T255纖維。
所謂“慢速”超吸收劑是指吸收時(shí)間指數(shù)(ATI)至少是5min，優(yōu)選超過10min的超吸收劑。要指出的是，雖然優(yōu)選慢速超吸收劑，但是快速或傳統(tǒng)超吸收劑也能起到作用，正如下面將討論的。快速超吸收劑迅速作用從而將液體束縛起來，限制液體展開和芯吸并從而降低了其在吸收制品中的全面分布，但依然能提供非常好的吸入功能。
粘合劑必須以有效數(shù)量存在方能將結(jié)構(gòu)聚攏在一起。雖然更低的數(shù)量也是可能的，但據(jù)信，粘合劑含量介于約1～約20wt％是有效的。優(yōu)選共軛粘合纖維，雖然任何已知有效的粘合劑也可使用。粘合劑必須在復(fù)合材料被壓縮時(shí)發(fā)揮作用，并將復(fù)合材料維持在較高密度狀態(tài)，直至接受排液。排液后，粘合劑必須允許復(fù)合材料膨脹到基本等于其壓縮前的厚度。如果粘合劑以纖維形式存在，優(yōu)選的是，該纖維盡可能地細(xì)。
水敏粘合劑以粉末、液體或纖維形式供應(yīng)，它們可利用熱和/或少量水分激活。粘合體系可以是聚乙烯醇粘合劑、溶解于流體的粉末或纖維。某些聚乙烯醇的具體例子具有易于可逆變化的交聯(lián)，這使得在接觸到排液之后粘合劑性能發(fā)生改變，從而允許彈性結(jié)構(gòu)膨脹。也可使用具有基于控制親水性的延時(shí)突變特性的水敏感熱熔粘合劑，或者可使用水誘發(fā)聚合物，如堿敏感丙烯酸類。粘合劑還可包含聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其共聚物、淀粉粘合劑、纖維素粘合劑及蛋白質(zhì)粘合劑。
可用于實(shí)施本發(fā)明的共軛粘合纖維可以是卷曲的。共軛纖維的一邊可具有水誘發(fā)第一組分，例如聚環(huán)氧乙烷，而纖維的另一邊可具有回彈性第二組分，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。許多聚合物，在基本純凈的水如典型pH值介于約6.5～約8.5的自來水中可降解，因此可作為共軛纖維的可水降解部分。還可選擇這樣的聚合物作為第一組分，它對(duì)于水環(huán)境中pH的改變、溶解態(tài)離子濃度的改變和/或溫度的改變均敏感或者由于此種改變而變得可降解。
另一種可利用來誘發(fā)水-可降解性的機(jī)理是離子敏感性，其中術(shù)語“離子”是指?jìng)鹘y(tǒng)含義上的獲得或失去了1個(gè)或多個(gè)電子，從而帶上正或負(fù)電荷的原子或與分子鍵合的原子團(tuán)。某些聚合物包含由氫鍵維系在一起的酸基(R-COO-)成分。當(dāng)處于干態(tài)時(shí)，此種聚合物保持為固體。例如參見授予Varona的美國專利4,419,403，在此將其全文收作本文的參考。
能夠在水混合物或馬桶水中降解的聚合物的例子是聚(乙烯醇)接技共聚物，由Nippon合成化學(xué)公司(大阪，日本)供應(yīng)，牌號(hào)為Ecomaty AX2000、AX10000和AX-300G。該Nippon聚合物為冷水可溶的，但其溶解速率比Fuller公司的聚合物慢一些。又一種第一組分聚合物可以是聚醚嵌段酰胺，商品名Pebax MX1074，由Atochem公司(美國)(費(fèi)城，賓夕法尼亞)供應(yīng)。Pebax MX1074聚合物由ε-己內(nèi)酰胺(尼龍12)和四甘醇單體組成。這些單體聚合起來可制成一系列聚醚嵌段酰胺共聚物。Pebax聚合物不溶于水但可在水中溶脹，因此還可用于水量較大的環(huán)境中。Fuller聚合物可與軟化點(diǎn)或熔融溫度至少高出約10℃的第二組分(芯)聚合物，如聚丙烯匹配。“Nippon”或Atochem聚合物可與熔融溫度范圍更高的第2組分聚合物如聚丙烯或聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)匹配。
更具體地說，本發(fā)明可膨脹吸收性復(fù)合材料可具有約30～約80wt％漿粕、約10～約60wt％超吸收劑以及約1～約10wt％粘合劑。進(jìn)一步具體地說，該可膨脹吸收性復(fù)合材料可具有約55～約75wt％漿粕、約20～約40wt％超吸收劑以及約3～約8wt％粘合劑。此種復(fù)合材料在壓縮后和被弄濕前的密度必須介于約0.1g/cc～0.3g/cc，優(yōu)選約0.20g/cc。
附圖中給出3種屬于本發(fā)明范圍的材料結(jié)構(gòu)的空隙容積生成隨吸飽程度(飽和度)變化的情況。在附圖中，空隙容積表示在Y軸上，以g/cc為單位，飽和度表示在X軸上，以g/g為單位。
實(shí)例1圖1是一種復(fù)合材料產(chǎn)生的空隙容積對(duì)飽和度的曲線，該材料包含20wt％快速超吸收性材料Stockhausen FAV880、75wt％Weyerhaeuser的化學(xué)交聯(lián)的漿粕NHB416以及5wt％Hoechst-Celanese的Celbond T105。原制成的密度是0.04g/cc，樣品由2層組成，總合并基重為400gsm。樣品在80℃壓縮1min，達(dá)到最終密度0.2g/cc。該曲線是空隙容積生成量對(duì)飽和度的標(biāo)繪。該曲線表明，樣品開始時(shí)空隙容積為6cc/g，隨著樣品達(dá)到7g/g的飽和度，該容積翻了一番達(dá)到將近12cc/g。
實(shí)例2圖2表示一種層合復(fù)合材料的類似數(shù)據(jù)，該材料采用慢速DowAFA-130-53C超吸收性材料，用以代替圖1中的Stockhausen超吸收劑FAV880，且材料是按密度0.055g/cc生產(chǎn)的。其他所有材料及壓縮條件與實(shí)例1中相同。從圖2可以看出，該組合物隨著飽和度的增加產(chǎn)生非常近似的空隙容積。
實(shí)例3另一種實(shí)施方案，所采用的復(fù)合材料具有與實(shí)例2相同的組成和壓縮條件，但該復(fù)合材料的原制成密度為0.11g/cc。采用這樣的初始密度，在達(dá)到7g/g飽和度時(shí)空隙容積的生成量?jī)H有10cc/g，然而仍然落在本發(fā)明范圍之內(nèi)。該空隙容積生成特性載于圖3。
實(shí)例4本實(shí)施方案是與實(shí)例1材料及壓縮條件相同的復(fù)合材料，所不同的是，使用了55wt％漿粕和40wt％超吸收劑。該復(fù)合材料的原制成密度是0.05g/cc，最終密度為0.2g/cc。對(duì)該實(shí)例，沒有用圖表示其空隙容積生成量。
實(shí)例5本實(shí)施方案是與實(shí)例2材料及壓縮條件相同的復(fù)合材料，所不同的是，使用了55wt％漿粕和40wt％超吸收劑。該復(fù)合材料的原制成密度是0.053g/cc，最終密度為0.2g/cc。該實(shí)例沒有用圖表示其空隙容積生成量。
表1和2給出這5個(gè)實(shí)例以及市售品Huggies尿布材料的重量法吸水性試驗(yàn)(GAT)的數(shù)據(jù)。該Huggies尿布材料是從市售HimUltratrim尿布，3號(hào)尺寸的、Huggies正面沖擊區(qū)吸入排出液高峰材料下面的持液材料中取出的。這些尿布是由Kimberly-Clark公司(Dallas，TX)供應(yīng)的商品。這些樣品的密度為約0.02g/cc，包含約38wt％Stockhausen FAV880或Dow 2035市售品超吸收劑，以及約62wt％Coosa(Mills，Coosa，Alabama)供應(yīng)的Coosa1654漿粕。
表1給出2組Huggies樣品的結(jié)果，以及具有如表中所示兩層的每個(gè)實(shí)例的結(jié)果。Huggies尿布的基重為約800gsm；兩層實(shí)例的基重為約400gsm。表2中的結(jié)果展示，基重為約800gsm條件下的實(shí)例。
從表1中可以看出，所有實(shí)例材料在第1次和第2次排液中吸收10mL排液的速度比Huggies快得多，盡管接受測(cè)試的材料只有一半的質(zhì)量。實(shí)例材料的厚度為Huggies尿布材料厚度的大約一半。實(shí)例材料對(duì)可用空隙容積的利用比市售材料更充分，正如表1右側(cè)的空隙容積數(shù)據(jù)所表明的。實(shí)例即使在達(dá)到70％飽和度時(shí)依然保持著高吸入速率。
表2給出與表1類似的數(shù)據(jù)，但實(shí)例材料所采用的基重和初始厚度與Huggies尿布材料大致相等。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)例材料在吸收全部3次10mL排液時(shí)均比Huggies尿布材料快得多?？障度莘e利用率也得到大大改善。
實(shí)例的材料，雖然表面看與Huggies尿布材料在組成上有些類似，但卻提供了明顯好于后者的性能。這據(jù)信是由于隨著實(shí)例材料在接觸到液體后立即膨脹，從而產(chǎn)生空隙容積所致。此種膨脹不僅由超吸收劑的正常膨脹，例如像Huggies尿布中所發(fā)生的那樣，而且由其中包含該超吸收劑的纖維基質(zhì)的膨脹所推動(dòng)。因此，超吸收劑膠凝堵塞以及隨之而來的排液吸入受阻，在本發(fā)明復(fù)合材料中均得到避免或減輕。因此，本發(fā)明復(fù)合材料可當(dāng)作吸入排出液高峰材料，當(dāng)作持液材料并配以諸如傳統(tǒng)Huggies尿布中的吸入排出液高峰材料，或者可當(dāng)作持液材料而不需要吸入排出液高峰材料，這是由于它具有優(yōu)異吸收性能使然。
雖然上面僅就少數(shù)幾個(gè)本發(fā)明范例實(shí)施方案做了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易懂得，在范例實(shí)施方案中存在許多修改的可能，實(shí)質(zhì)上均不偏離本發(fā)明的新概念和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有這些修改均應(yīng)包括在如下面所附權(quán)利要求中規(guī)定的本發(fā)明范圍內(nèi)。在這些權(quán)利要求中，手段兼功能的權(quán)利要求旨在涵蓋在完成所述功能時(shí)文中所描述的結(jié)構(gòu)，且不僅包括結(jié)構(gòu)等價(jià)物而且包括等價(jià)結(jié)構(gòu)。譬如，雖然釘子和螺釘在釘子利用圓柱面將木質(zhì)零件固定在一起，而螺釘則利用螺旋表面--這種意義上可能不是結(jié)構(gòu)等價(jià)物，然而就固定木質(zhì)零件這一作用上，釘子與螺釘可視為等價(jià)結(jié)構(gòu)。
表1重量法吸收試驗(yàn)-4cm正水壓頭下的點(diǎn)源
表2重量法吸收試驗(yàn)-4cm正水壓頭下的點(diǎn)源
權(quán)利要求
1.一種可膨脹吸收性復(fù)合材料，它包含約30～約90wt％漿粕、約10～約70wt％超吸收性材料和有效量的粘合劑，其中所述復(fù)合材料已被壓縮到約0.1g/cc～約0.3g/cc的密度。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，它包含約40～約80wt％漿粕、約10～約50wt％超吸收劑以及約2～約10wt％粘合纖維。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，它包含約55～約75wt％漿粕、約20～約40wt％超吸收劑以及約3～約8wt％粘合纖維。
4.一種可膨脹吸收性復(fù)合材料，它已被壓縮，且當(dāng)被弄濕時(shí)迅速膨脹到其未壓縮厚度的80％以上和飽合時(shí)其未壓縮厚度的90％以上。
5.一種選自尿布、訓(xùn)練褲、女性衛(wèi)生用品、吸收性內(nèi)褲及成人失禁用品的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，它包含權(quán)利要求1的材料。
6.權(quán)利要求5的產(chǎn)品，其中所述個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品是成人失禁用品。
7.權(quán)利要求5的產(chǎn)品，其中所述個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品是女性衛(wèi)生用品。
8.權(quán)利要求5的產(chǎn)品，其中所述個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品是尿布。
9.一種生產(chǎn)可膨脹吸收性復(fù)合材料的方法，包括下列步驟將大約28～約90wt％漿粕、約8～約70wt％超吸收性材料以及約2～約20wt％粘合纖維摻混以形成纖網(wǎng)；在足以生成具有密度介于約0.1g/cc～約0.3g/cc的穩(wěn)定復(fù)合材料的溫度及時(shí)間條件下壓縮所述纖網(wǎng)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述纖網(wǎng)是在約80～100℃之間的溫度進(jìn)行加熱。
全文摘要
提供一種可膨脹吸收性復(fù)合材料,它包含約28～約90wt%漿粕、約8～約70wt%超吸收性材料約2～約20wt%粘合纖維,其中復(fù)合材料的密度為約0.1g/cc～約0.3g/cc。此種復(fù)合材料可用于諸如尿布、訓(xùn)練褲、吸收性內(nèi)褲及成人失禁用品之類的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中。
文檔編號(hào)A61F13/00GK1336830SQ98812518
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期1998年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月23日
發(fā)明者L·H·索耶, A·S·布爾內(nèi)斯, C·L·赫茨勒 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司