專利名稱：具有改進(jìn)的芯吸性能的流體分配材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在擇優(yōu)的流體分配方向具有改進(jìn)的芯吸性能的流體分配材料。這類流體分配部件特別適用于吸濕芯結(jié)構(gòu)中，如用于諸如嬰兒尿片、失禁產(chǎn)品或經(jīng)期用品的一次性吸濕用品。
背景技術(shù)：
在一次性吸濕用品和結(jié)構(gòu)的一般領(lǐng)域中，公知有呈現(xiàn)特殊的流體分配性能的材料。這類材料越來越與高度吸濕性的材料(也稱作吸濕凝膠材料或超吸濕材料)的加入相關(guān)，這類高度吸濕性的材料確實(shí)提供了良好的儲存流體(如尿)的方法，但是它不能增強(qiáng)流體傳輸，甚至當(dāng)采用次優(yōu)的設(shè)計(jì)和/或次優(yōu)的材料時(shí)會發(fā)生流體傳輸?shù)臏p弱，并且發(fā)生通常稱為“凝膠堵塞”的現(xiàn)象。例如，在其中超吸濕性材料與纖維素纖維均勻混合的結(jié)構(gòu)中，為了不降低吸濕芯的功效，不應(yīng)當(dāng)超過某一臨界濃度，該濃度很強(qiáng)地取決于超吸濕材料的選擇。
結(jié)果，出現(xiàn)了許多儲存和流體分配官能度分開的吸濕芯設(shè)計(jì)。這可以由下述專利說明EP 0397110(Latimer)，該專利公開了含有用于改進(jìn)的流體處理的涌流控制部分的具有特定的定量、收集時(shí)間和殘余潤濕性的吸濕用品；US-A-4 898642(Moore等人)公開了特殊加捻的、化學(xué)硬化的纖維素纖維和由該纖維制造的吸濕結(jié)構(gòu)；EP 0 640 330(Bewick-Sonntag等人)公開了在特殊的配置中使用這類纖維和特殊的超吸濕材料。EP 0397110(Latimer)公開了含有改進(jìn)的流體處理的涌流控制部分的具有特定的定量、收集時(shí)間和殘余潤濕性的吸濕用品。
原先，對分配材料的要求不是很高，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)薄頁紙材料(如用作吸濕芯的包裝紙(Wrapsheet)并如在US-A-3,952,745(Duncan)所述)也可增強(qiáng)流體分配，如EP-0343941(Reising)或US-A-4,578,068(Kramer)所述。
由于這些材料中的某些確實(shí)呈現(xiàn)出不想要的堅(jiān)硬感，公知有為提高柔軟度的成形后的處理方法?！俺尚魏筇幚怼敝高@樣的事實(shí)，即不是在薄頁紙的制造或成形過程中增加柔軟度或除在薄頁紙的制造或成形過程中增加柔軟度外，在薄頁紙的成形及干燥后的一單獨(dú)的加工步驟中對薄頁紙進(jìn)行機(jī)械處理，通常是正好在進(jìn)一步的加工之前(如將薄頁紙與其它材料結(jié)合以形成一吸濕芯或用品。這類處理的實(shí)例是US-A-5,117,540(Walton)或US-A-4,440,597(Wells)。
希望改進(jìn)吸濕用品的官能度，擴(kuò)大了對分配材料的更具體的要求，從而更深地研究了多孔材料。實(shí)例是如Spontex SA,France銷售的纖維素泡沫和如US-A-5,268,224(DesMarais)描述的高內(nèi)相聚合材料。為了改進(jìn)流體的徑向分配，在吸濕結(jié)構(gòu)中應(yīng)用表面積大的合成纖維，如美國法定發(fā)明登記H1511所述。這些方法有共同之處，即加工復(fù)雜，因此當(dāng)與基于纖維素纖維的材料相比時(shí)相當(dāng)昂貴。
因此，早期的方法目標(biāo)在于改進(jìn)基于纖維素纖維的材料的芯吸性能，如US-A-3,575,174或US-A-4,781,710，從而部分結(jié)構(gòu)壓縮到較高的密度，從而產(chǎn)生了用于改進(jìn)的芯吸高度的較小孔，如沿“芯吸線”方向或呈閉合的篩孔圖案。這類嘗試的目的也在于達(dá)到某一擇優(yōu)的流體分配方向。然而，在這些方法中，大孔的尺寸比較小孔的尺寸降低得更多，從而改進(jìn)的芯吸高度的正面影響被能夠傳輸?shù)皆摳叨鹊牧黧w量的減少所抵消。
在US-A-5,244,482(Hassenboehler)中描述了影響分配材料的孔尺寸的其它嘗試，目的在于通過在一個(gè)方向拉伸含有可熔融的纖維的纖維結(jié)構(gòu)降低最大孔尺寸，并通過熱固化“凍結(jié)”變形。
還開發(fā)了特殊的材料復(fù)合物，目的在于允許調(diào)整孔尺寸和孔尺寸分布。這類改進(jìn)的例子詳細(xì)描述于作普通轉(zhuǎn)讓的、待審批的美國專利申請流水號08/382,817(1995年2月3日以Homey等人的名義提交，題目為“FluidDistribution Member for Absorbent Articles Exhibiting High Suction and HighCapacity”(呈現(xiàn)高吸收和高容量的吸濕用品用的流體分配部件)，或在作普通轉(zhuǎn)讓的、待審批(已準(zhǔn)許)的美國專利申請流水號08/633,630(1996年4月17日以Seger等人的名申請)，題目為“High Capacity Fluid AbsorbentMembers”(高容量的流體吸濕部件)。兩者的目的基本在于通過使用特殊硬化的纖維素纖維(如交聯(lián)的纖維素軟木纖維)及通過用小且薄的纖維素纖維(如桉樹屬纖維)填充大孔來提供彈性結(jié)構(gòu)。兩申請還補(bǔ)充向結(jié)構(gòu)提供充足的整體性和強(qiáng)度的方法，第一種(US流水號08/382,817)通過加入熱塑性纖維并將其部分熔融，第二種(US流水號08/633,630)通過加入化學(xué)粘結(jié)劑。
但是，現(xiàn)已認(rèn)識到，盡管采用更復(fù)雜的技術(shù)，所有改進(jìn)仍受到芯吸高度和芯吸流量的反比關(guān)系的限制，即芯吸高度可以提高，但以芯吸流量減少為代價(jià)。還沒有認(rèn)識到同時(shí)改進(jìn)兩者的能力。
令人驚奇的是，本發(fā)明人已能夠通過仔細(xì)選擇評估材料的標(biāo)準(zhǔn)，從而鑒別出滿足這些特性的合適的材料。
因此，本發(fā)明涉及提供這些選擇標(biāo)準(zhǔn)以能夠鑒別出改進(jìn)芯吸高度和流量的材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是同時(shí)改進(jìn)芯吸高度和流量的材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是傳輸性的方向性得到改進(jìn)的材料，尤其是在紙幅(Web)的長度(通常也稱為機(jī)器)方向。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供含有這類材料的吸濕用品。
發(fā)明概述令人驚奇的是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)有可能通過具有一個(gè)擇優(yōu)的流體分配方向選擇特別適用作流體分配材料的材料，其特征在于當(dāng)應(yīng)用下文所述的垂直芯吸試驗(yàn)時(shí)，其芯吸時(shí)間為少于120秒，在12.4厘米高度下在所述的擇優(yōu)流體分配方向的累積流量大于0.075克/厘米2/秒。
這類材料用的另一種有用的選擇標(biāo)準(zhǔn)是非各向同性的流體分配行為，當(dāng)應(yīng)用相同的試驗(yàn)時(shí)，在擇優(yōu)的分配方向上的芯吸時(shí)間是小于在8.3厘米高度下垂直方向的芯吸時(shí)間的80％。
已將該選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于多種材料，從而一類分配材料(已進(jìn)行特殊的機(jī)械成形后處理)呈現(xiàn)出特別好的結(jié)果。
附圖簡述

圖1示出在成形后處理的優(yōu)選實(shí)施例中所使用的裝置的示意圖；圖2示出通過裝置的橫截面的示意圖；圖3a)和b)示出測量垂直流體芯吸參數(shù)的設(shè)備。
發(fā)明詳細(xì)本發(fā)明意義上的流體分配材料是應(yīng)用于如吸濕材料的材料，它們是用來支承這類吸濕材料中的流體傳輸機(jī)構(gòu)。這類用品通常有兩條中心線，即縱向中心線和橫向中心線。這里用的術(shù)語“縱向”是指用品平面內(nèi)的線軸或方向，它通常與將穿用該用品的站立的穿用者的身體分成左右兩半的垂直平面一致(如大致平行)。然后，可以需要流體輸送機(jī)構(gòu)來有效使用吸濕材料，該吸濕材料可以鋪展在用品內(nèi)比負(fù)載區(qū)更大的區(qū)域上，即該負(fù)載區(qū)是身體排泄物排放在吸濕用品表面的用品區(qū)域。這類傳輸通常通過驅(qū)動(dòng)力(如重力)發(fā)生，它不允許逆重力方向的流體分配，因此通常不能滿足吸濕用品所述的需要，從而流體需要從負(fù)載點(diǎn)(此處排泄的流體排泄到吸濕用品上)輸送到用品的其它部分(這些部分位置“較高”，即逆重力方向向上。
該芯吸通常是利用毛細(xì)力而實(shí)現(xiàn)的，通過在垂直方向測試材料(即沿重力方向放置這些材料)而得到最好的評估。
垂直芯吸本發(fā)明的材料的一個(gè)關(guān)鍵官能度是改進(jìn)的芯吸高度和流量的結(jié)合。
由于穿用者的人體構(gòu)造和吸濕用品的尺寸，吸濕用品可具有明顯的方向，向上芯吸的能力是重要的，對于理想條件，垂直芯吸距離通常是如12.4厘米(5英寸)或8.3厘米(3.3英寸)。
同樣重要的是必須傳輸?shù)牧黧w量。嬰兒尿片的特征負(fù)荷可以是大于300毫升的尿液負(fù)荷，在空隙(voiding)處通常是75毫升/空隙，且排放速率高達(dá)15毫升/秒。因此，對傳輸顯著量的能力的需要變得明顯。但是，由于材料的經(jīng)濟(jì)使用和穿用者的舒適和配合的需要，有對較低的材料用量的進(jìn)一步需要。因此，需要材料在短時(shí)間內(nèi)通過這種材料的小橫截面積而輸送大量的流體。這通常可以通過“垂直芯吸流量”參數(shù)來表達(dá)，定義為在特定的時(shí)間通過特定的材料橫截面被傳輸?shù)浇o定高度的流體的累積量，單位為毫升/厘米2/秒，并且可以用流體前沿逆重力滲透到材料中的給定高度的時(shí)間來表達(dá)。
使用下文所述的垂直芯吸試驗(yàn)，測量材料透過其內(nèi)部空隙(如孔)在外力(如重力或離心力)的存在或不存在下傳輸流體的能力，可以容易測定這些參數(shù)?；旧鲜牵徊牧蠘悠芬源怪蔽恢梅胖?，伸出流體儲存器。通過測量潤濕的前沿的向上運(yùn)動(dòng)和由材料吸收的流體的量來監(jiān)控逆重力的傳輸。
根據(jù)通常已知的毛細(xì)系統(tǒng)用的Lucas-Washburn關(guān)系(通常也應(yīng)用該關(guān)系來近似多孔系統(tǒng))，降低分配材料的有效孔尺寸，可以容易增加芯吸高度。對于給定的流體(如尿或經(jīng)液)以及呈現(xiàn)某種表面能的某種材料，可以近似所需的毛細(xì)(或孔)直徑以允許芯吸到某一所需的高度。
顯然，當(dāng)目的在于大的芯吸高度時(shí)，該相互關(guān)系需要小毛細(xì)直徑。
但是，這類小毛細(xì)管不能處置大量的流體，從而顯著降低了這類流體通過這類小孔材料的累積流量。這是由與小孔(根據(jù)Hagen-Poisseuille關(guān)系)相關(guān)的高內(nèi)部摩擦(或低滲透性)引起的。
因此，盡管常規(guī)材料呈現(xiàn)出與低流量相結(jié)合的大高度或低高度下的大流量，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)該折衷方案可以通過如下面所述的材料而克服，并提供了在小于120秒，更優(yōu)選小于50秒快速芯吸到12.4厘米的相當(dāng)大的高度，同時(shí)提供了至少0.075毫升/秒/厘米2，優(yōu)選大于0.12毫升/秒/厘米2，甚至更優(yōu)選大于0.25毫升/秒/厘米2的大流量。
擇優(yōu)的芯吸方向除了大芯吸流量到大芯吸高度的影響外，本發(fā)明的分配材料的另一方面是具有顯著的擇優(yōu)流體傳輸方向，即一個(gè)方向的流體傳輸比其它方向的好。
為了詳細(xì)解釋該問題，采用下列具有三個(gè)垂直軸x,y和z的直角坐標(biāo)系，并解釋了一片狀的卷形物品(roll-good)(如常規(guī)的薄頁紙或無紡織物)卷的長度是x-方向。通常，這也稱為紙幅的“機(jī)器方向”。
厚度定義為z-方向。
余下的軸(通常也稱為“橫向”)是y-方向。
由于上面提到的解剖學(xué)的要求和提供良好配合和舒適的吸濕用品的需要，這類用品以及該結(jié)構(gòu)中所含的吸濕芯通常具有細(xì)長的形狀，即其長度大于寬度，并且與這兩個(gè)尺寸相比，相當(dāng)薄。在許多情況下，沿吸濕用品的整個(gè)長度方向設(shè)置吸濕材料，從而需要沿該用品的長度方向有效傳輸流體以使它沿整個(gè)用品鋪展，并在遠(yuǎn)離負(fù)載點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)有效利用吸濕材料。同時(shí)，不太需要在材料的y方向的“橫向”傳輸，因?yàn)橛性谟闷穫?cè)邊的液體泄漏危險(xiǎn)，盡管存在密封部件(如松緊帶或第二腿箍)。
因此，與y方向相比，液體傳輸應(yīng)優(yōu)選在x方向進(jìn)行。
同樣，在許多設(shè)計(jì)中不需要快速的z-方向傳輸，目的是不過早地過飽和負(fù)載點(diǎn)周圍的流體儲存容量，而是使流體沿用品的整個(gè)區(qū)域鋪展開來。
相當(dāng)?shù)牟牧显缫殉尸F(xiàn)出某種非各向同性流體分配行為；如EP-0548714(Serbiak)描述了吸濕材料，對于該材料來說負(fù)載時(shí)在水平方向上潤濕點(diǎn)不是趨向于圓形，而是在一個(gè)優(yōu)選的方向比在其它的方向鋪展得多。但是，該水平鋪展的機(jī)理與芯吸不同，因?yàn)樗怯芍亓︱?qū)動(dòng)的“自由流動(dòng)”所控制，基本上“充滿”結(jié)構(gòu)，盡管大(且優(yōu)選不塌崩)的孔或空隙，它呈現(xiàn)出低的毛細(xì)力。
但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，對于分配材料來說，傳輸是基于芯吸機(jī)理，該鋪展比例不足以提供良好的性能，而是非各向同性行為對垂直芯吸(即芯吸高度和累積流量)也是需要的。因此，這類材料的性質(zhì)是本發(fā)明的一個(gè)特殊方面?？梢杂^察到下面所述的優(yōu)選的材料在y方向的芯吸時(shí)間比在x方向的芯吸時(shí)間顯著減少。
流體分配材料不想被理論所束縛，據(jù)信為了獲得改進(jìn)的芯吸高度和大的芯吸容量的組合優(yōu)越性能的新效應(yīng)，材料必須滿足某些一般要求，即不僅特定的孔寸或孔的形狀，而且孔彼此之間的特定布置，即非隨機(jī)分布或不同尺寸和形狀的孔。
當(dāng)使用分配材料來傳輸基本含水的流體(如尿或月經(jīng))時(shí)，該材料呈現(xiàn)某種親水性是合乎需要的。
但是，這并非意味著這些材料必須是完全親水性的(即對水的潤濕性大致為零)，也并非意味著該親水性必須均勻地穿過所有區(qū)域的所有表面。通常，可以從親水性基礎(chǔ)材料著手，如當(dāng)使用纖維素纖維或聚合物材料(它們大多數(shù)是疏水性的)，加入樹脂或在表面應(yīng)用的表面活性劑，從而得到親水性?；蛘?，分配材料本身可以照這樣被進(jìn)一步親水化，如在形成含有疏水性材料的紙幅之后，通過加入表面活性劑可以使分配材料變成親水性的。
本發(fā)明的一具體方面涉及常規(guī)材料的改進(jìn)以便如滿足上面所列的需要。
由于其成形方法，這類常規(guī)材料通常具有具有不同尺寸和形狀的孔的無規(guī)布置?？梢詰?yīng)用合適的成形后處理來改變孔的尺寸、形狀和各自的布置。另外，為了適用于這類成形后處理，這些材料必須是可塑性變形的，即必須既不太脆從而在變形時(shí)斷裂，也不能彈性太大以致立即“彈回”到改進(jìn)前的孔尺寸/形狀等。
盡管打算用許多多孔材料來適用作本發(fā)明的材料，特別優(yōu)選的材料是纖維狀濕法成網(wǎng)的紙幅，包括機(jī)械變形呈彈性的第一纖維類型；呈現(xiàn)大的表面質(zhì)量比的第二纖維類型；
以及粘結(jié)劑。
第一彈性纖維類型可以預(yù)見多種彈性纖維在本發(fā)明的材料中使用良好。除了公知的合成纖維如基于聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚胺、彈性聚烯烴或其組合(如在雙組分纖維形式中)，特別優(yōu)選的纖維是化學(xué)硬化的、加捻的松散(bulking)纖維素纖維。
這里用的術(shù)語“化學(xué)硬挺的、加捻的和卷曲的纖維”指已通過化學(xué)方法進(jìn)行過硬化處理以增改進(jìn)干燥和含水條件下的纖維的挺度。這類方法包括加入如用于涂敷和/或浸漬纖維的化學(xué)硬化劑。這類方法還包括通過改變纖維本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)(如交聯(lián)聚合物鏈)硬化纖維。
用交聯(lián)鍵硬化的呈單根(即松散)形式的纖維公開在下列文件中如USP3,224,926(Bernardin,1965年12月21日授權(quán))；USP 3,440,135(Chung,1969年4月22日)；USP3,932,209(Chatterjec,1976年1月13日)和USP4,035,147(Sangenis等人，1977年7月12日)。更優(yōu)選的纖維公開于下列文件中USP4,822,453(Dean等人，1989年4月18日)，USP4,888,093(Dean等人，1989年12月19日)和USP 4,898,642(Moore等人，1990年2月6日)。
不希望被理論所約束，除了是親水性的外，這些硬化的纖維最好基本是“角質(zhì)化的”(“hornified”)。因此，孔壁不明顯膨脹并在潤濕時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的空隙容積?；瘜W(xué)硬化的、加捻的和卷曲的纖維素纖維提供滲透性、柔軟性和提高的親水性。
為了舉例目的，其它不能涂敷或浸漬纖維素纖維的聚合物硬化劑包括具有含氮基團(tuán)(如氨基)的陽離子改性的淀粉，如從National Starch andChemical Corp.,BridgeWater,NJ,USA買到的那些；乳膠；濕強(qiáng)樹脂，如聚酰胺-表氯醇樹脂(如KymeneTM557H,Hercules,Inc.,Wilmington,Delaware,USA)，聚酰胺樹脂(如，在USP 3,556,932,1971年1月19日授權(quán)于Coscia等人；以及如市售的聚酰胺，由Cytec Industries,West Patterson,NJ,USA，商品名為ParezTM631NC)；脲醛和蜜胺甲醛樹脂，和聚氮丙啶樹脂。造紙領(lǐng)域所用并通常可用于本發(fā)明的濕強(qiáng)樹脂的一般論述可以在TAPPI專題系統(tǒng)第29號，“Wet Strength in Paper and Paperboard”(紙和紙板中的濕強(qiáng)度”，TAPPI(New York,1965)。
本發(fā)明的流體吸濕件中所用的纖維優(yōu)選通過化學(xué)反應(yīng)硬化。例如，可以將交聯(lián)劑應(yīng)用到纖維上，在施用后，使纖維化學(xué)形成纖維內(nèi)交聯(lián)鍵。這些交聯(lián)鍵可以增加纖維的挺度。盡管優(yōu)選使用纖維內(nèi)交聯(lián)鍵來化學(xué)硬化纖維，這并非意味著排除其它類型的化學(xué)硬化纖維的反應(yīng)。
在更優(yōu)選的硬化纖維中，化學(xué)加工包括用交聯(lián)劑的纖維內(nèi)交聯(lián)，盡管這類纖維呈相對脫水的、脫除原纖的(即單根的)、加捻的和卷曲的狀態(tài)。合適的化學(xué)硬化劑包括單體的交聯(lián)劑，包括(但不限于)C2-C8二醛，具有酸官能度的C2-C8單醛可用來形成交聯(lián)溶液。這些化合物能夠與在單纖維素鏈或在單纖維內(nèi)近似分布的纖維素鏈的至少兩個(gè)羥基反應(yīng)。打算用于制備硬化的纖維素纖維的這類交聯(lián)劑包括(但不限于)戊二醛、乙二醛、甲醛和二羥乙酸。其它合適的硬化劑為羧酸酯，如檸檬酸酯。該聚羧酸酯硬化劑和由其制備的硬化纖維的方法在USP 5,190,563(1993年3月2日授權(quán))。在這些條件下交聯(lián)的結(jié)果是制成硬化的并且在吸濕用品的使用過程中保持其加捻的、卷曲的結(jié)構(gòu)的纖維。這類纖維及其制備方法在上面引入的專利中作了描述。
具有本發(fā)明前面所述的優(yōu)選的物理和性能特性的硬化的纖維素纖維可以在這類纖維干燥并脫纖(即“疏松的”)通過內(nèi)部交聯(lián)這類呈脫水形式的纖維而交聯(lián)，如美國專利申請流水號304,925所述。但是，這并非意味著必須排除本發(fā)明之外的其它親水的、化學(xué)硬挺的、加捻的和卷曲的纖維，這類其它的纖維在前面提到的USP 3,224,926、3,440,135、4,035,147和3,932,209中作了描述，但并非限于這些專利。提供硬化的、加捻的和卷曲的纖維素纖維的其它其化學(xué)方法也打算落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如高濃度(通常約大于30％)機(jī)械處理(如frotapulping和/或精磨等)。這類方法詳細(xì)描述在USP4,976,819和5,244,541中，分別于1990年12月11日和1993年9月14日授予Mary L.Minton，題目為“Pulp Treatment Methods”(紙漿處理方法)。
第二類大表面積類型的纖維本發(fā)明的流體分配材料還包括一種大表面積的纖維以向流體吸收部件提供毛細(xì)壓力(或吸收)。這些大表面積的纖維通常較小并且是可高度貼合的。它們給底物提供的毛細(xì)壓力大大超過單獨(dú)在提供松散性的化學(xué)硬化的、加捻的和卷曲的(未精磨的)纖維中存在的毛細(xì)壓力。
盡管認(rèn)為合成纖維，如具有很小直徑(“微纖維”)或具有特殊的表面結(jié)構(gòu)的那些是合適的，該高表面應(yīng)用的本發(fā)明優(yōu)選的纖維是按樹屬的木漿纖維。桉樹提供了所需的毛細(xì)壓力特性與化學(xué)硬化的、加捻的和卷曲的纖維的結(jié)合，并且不容易通過成形篩，如下面所述的顯著量的細(xì)小纖維素纖維一樣。特別適合的桉樹纖維包括桉樹屬類(eucalyptus grandis species)。
用于在從造紙漿料形成濕幅之前加入到硬化纖維素纖維中的其它合適的產(chǎn)生表面積的纖維包括(但不限于)多種纖維素纖維材料和合成纖維材料，如1993年6月8日授予Young等人的USP 5,217,445所述。這類纖維包括非硬化的纖維素纖維(即常規(guī)的纖維素漿料纖維)、高度精磨的、硬化的和非硬化的纖維素纖維此處稱為“crill”，和高表面纖維素材料如膨脹的纖維素纖維(下文描述的)。高表面積的纖維素與漿料中的硬化的纖維進(jìn)行良好混和，并且漿料進(jìn)行濕法成網(wǎng)。可以使用混合器、再調(diào)漿器、剝片器(deflaker)、槽式(valley)打漿機(jī)、精磨機(jī)(如單、錐式或雙盤精磨機(jī))或本領(lǐng)域其它的設(shè)備來混合、去塊或精磨硬化的纖維和大表面積纖維素。
通過將纖維素纖維的液體懸浮液通過一小直徑的孔，在該孔中懸浮液受到至少4.3Pa(3000磅/英寸2)的壓力降和高速剪切作用，接著受到高速減速?zèng)_擊，也可以由纖維素纖維制備大表面積的纖維素。重復(fù)將懸浮液通過小孔直到得到基本穩(wěn)定的懸浮液。參見，USP 4,483,743(1984年11月20日授予Turbak等人)。
粘結(jié)部件相對于常規(guī)的非硬化的纖維素纖維，上述的交聯(lián)的、加捻的、硬化的纖維結(jié)合大表面積的纖維形成較低拉伸強(qiáng)度的纖維，尤其是在潤濕條件下。因此，為了便于加工和提供產(chǎn)品專有的機(jī)械性能(在干態(tài)和濕態(tài))，優(yōu)選將粘結(jié)部件整體加入到紙幅內(nèi)或紙幅上。這可以通過在紙幅成形前將粘結(jié)部件加入到漿料中、在沉積在成形網(wǎng)上后，在干燥前或后，將粘結(jié)部件應(yīng)用到濕法成網(wǎng)的紙幅上，或上述兩者的組合而實(shí)現(xiàn)。
盡管認(rèn)為向成形紙幅提供特定強(qiáng)度的特定粘結(jié)部件對流體處理性能并非重要，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)熱塑性纖維提供優(yōu)選的選擇，化學(xué)粘結(jié)的紙幅提供一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案。
當(dāng)使用熱塑性纖維時(shí)，這些纖維在材料中形成熱粘結(jié)的聚合物微紙幅，而聚合物粘結(jié)的纖維(如Hoechst-Celanese Copolyolefin雙組分纖維等)在纖維相交處強(qiáng)烈粘結(jié)。該聚合物微結(jié)構(gòu)使紙幅在軟化過程中保持完好。熱固定的聚合物微紙幅性能顯著控制和保持濕/干拉伸性、柔性和回彈性，從而在保持可接受的濕/干拉伸強(qiáng)度和回彈性的同時(shí)允許廣范的機(jī)械處理。
在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，流體分配材料含有一硬化纖維素纖維的濕法成網(wǎng)的紙幅，其中紙幅用約0-50％、優(yōu)選約5-25％、更優(yōu)選約7-15％的熱塑性粘結(jié)材料加強(qiáng)，其中熱塑性粘結(jié)材料在粘結(jié)纖維與其它粘結(jié)纖維、化學(xué)硬化的、加捻的和卷曲的纖維素纖維或大表面積的纖維的相交處提供粘結(jié)位置。這類熱粘結(jié)的纖維通常通過形成含有硬化的纖維素纖維和熱塑性纖維(優(yōu)選均勻分布)的紙幅而制成。熱塑性纖維材料可以在紙幅成形前與含水漿料中的硬化纖維素纖維和細(xì)小纖維相混合。一旦形成，加熱紙幅使紙幅熱粘結(jié)直到纖維的熱塑性部分熔融。合適的纖維素材料的具體非限制性實(shí)例包括聚酯熱熔纖維(KODEL410)、雙組分纖維、三組分纖維及其混合物等。
另外，基于卷曲的聚合物類型的粘結(jié)劑纖維將給紙幅貢獻(xiàn)附加的疏松性。目前優(yōu)選的基于聚合物的卷曲類型的粘結(jié)劑纖維是Hoechst-CelaneseCopolyolefin雙組分纖維，由Hoechst Celanese公司以商品名CELBOND銷售，型號255，批號33865A，約3.3分特，約3.0旦尼爾，纖維長度約6.4毫米。
用于本發(fā)明的流體分配部件的熱塑性粘結(jié)材料包括任何可在不過分損害纖維素纖維的溫度下熔融的熱熔粘合劑。優(yōu)選，熱塑性粘結(jié)材料的熔點(diǎn)小于約(175℃)，更優(yōu)選約75℃-175℃。在任何情況下，熔點(diǎn)不應(yīng)低于本發(fā)明的用品易于儲存的溫度，因此熔點(diǎn)通常不低于約50℃。
例如，熱塑性粘結(jié)材料可以是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯。優(yōu)選，熱塑性纖維不會顯著吸液或吸收含水流體。但是，熱塑性材料的表面可以是親水性或疏水性的。(這里用的術(shù)語“親水性的”和“疏水性的”指表面被水潤濕的程度)。親水性材料在較高的熱塑性含量、特別是在高于約40％含量下更為優(yōu)選。本發(fā)明所用的熱塑性纖維的長度可以是約0.1-6厘米，優(yōu)選約0.3-3.0厘米。
熱塑性纖維可以通過透過空氣粘結(jié)而熔融，但是并非意味著排除其它方法如紅外光、蒸汽鼓干燥、楊克式烘缸等。在另一個(gè)變型方法中，在紙幅的一面或兩面上將紙幅進(jìn)行熱壓花。該技術(shù)在USP4,590,114中作了詳細(xì)描述。
如前面所討論的，可以采用稀松織物(Scrims)如薄頁紙及其它透水的無紡織物片作為外部支承物，除上面描述的粘結(jié)部件外或取代上述的粘結(jié)部件。
一個(gè)更加優(yōu)選的起始材料包括化學(xué)粘結(jié)劑。化學(xué)粘結(jié)的紙幅性質(zhì)顯著控制和保持濕/干拉伸性、柔性和回彈性，在保持可接受的濕/干拉伸強(qiáng)度和回彈性的同時(shí)，允許紙幅成形步驟后的深度的機(jī)械處理。
這類用于提高吸濕部件的物理整體性和/或方便紙幅(特別是濕法成網(wǎng))的加工的化學(xué)添加劑粘結(jié)部件可以是本領(lǐng)域公知的用于向纖維狀紙幅提供改進(jìn)的整體性的樹脂粘結(jié)劑、膠乳和淀粉。合適的樹脂粘結(jié)劑包括那些公知能夠在紙張結(jié)構(gòu)中提供濕、干或干和濕強(qiáng)度兩者的粘結(jié)劑，如在TAPPI專題系列第29號，Wet Strength in Paper and Paperboard(紙和紙板中的濕強(qiáng)度)，TAPPI(紐約，1965)。合適的樹脂包括聚酰胺-表氯醇和聚酰胺-乙二醇樹脂。其它可用于本發(fā)明中的樹脂是脲-甲醛。和密胺甲醛樹脂。這些多官能樹脂的更常見的官能團(tuán)是含氮基團(tuán)，如氨基和連接到氮上的羥甲基。聚氮丙啶類的樹脂也可用于本發(fā)明中。目前優(yōu)選的化學(xué)添加劑粘結(jié)部件是市售的聚酰胺-乙二醛樹脂，由Cytec Industries,West Patterson,NJ,USA以商品名ParezTM631NC銷售。淀粉，特別是陽離子性的改性的淀粉可以用作本發(fā)明的化學(xué)添加劑。這類陽離子淀粉材料，通常用含氮的基團(tuán)如氨基及連接到氮上的羥甲基改性，可以從National Starch and ChemicalCorporation(位于Bridgewater,New Jersey)得到。其它合適的粘結(jié)劑包括(但不限于)聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯。
可以加入的化學(xué)添加劑粘結(jié)劑的量通常是紙幅總重量的約0-5％。但是，可以以較大的量使用親水性的化學(xué)添加劑粘結(jié)劑。如果將化學(xué)粘結(jié)劑添加劑加入到含水漿料中的硬化纖維中，優(yōu)選還存在常規(guī)的、非硬化的纖維素纖維或大表面積的纖維素以增強(qiáng)化學(xué)添加劑粘結(jié)劑的保留?？梢酝ㄟ^印制(printing)、噴涂或本領(lǐng)域公知的其它方法將化學(xué)添加劑粘結(jié)劑施用到干燥或未干燥的紙幅上。
除了使用化學(xué)粘結(jié)部件外，流體分配材料也可以得益于前面所解釋的材料中的熱粘結(jié)的聚合物微紙幅。
材料成形過程本發(fā)明的流體分配材料用的優(yōu)選的起始材料的構(gòu)成組分可以共混在一起并通過多種方法(如濕成網(wǎng)法、氣流成網(wǎng)法、粗梳及其它方法)成形為紙幅，其中濕成網(wǎng)法是目前優(yōu)選的。
用于濕成網(wǎng)纖維素纖維材料以形成片材如干卷和紙張的方法是本領(lǐng)域公知的。這些技術(shù)通常可用于硬化纖維的濕成網(wǎng)以形成本發(fā)明的吸濕結(jié)構(gòu)中所用的濕成網(wǎng)的片材。合適的濕成網(wǎng)技術(shù)包括手抄及采用造紙機(jī)的濕成網(wǎng)，如公開于Sanford等的USP3,301,746中。由于化學(xué)硬化的、加捻的和卷曲的纖維的行為，特別是其趨于在含水漿料中絮凝，當(dāng)用造紙機(jī)進(jìn)行濕成網(wǎng)時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行后面將描述的某些加工改進(jìn)。
通常，可以通過將纖維的含水漿料沉積在多孔成形網(wǎng)上，將濕成網(wǎng)的漿料脫水以形成濕幅，并干燥濕幅以制備濕成網(wǎng)的紙幅。優(yōu)選的是，濕成網(wǎng)用的纖維的含水漿料的纖維濃度為基于總漿料重量的約0.02-2.0％，優(yōu)選約0.02-0.2％。漿料的沉積通常是使用本領(lǐng)域公知為網(wǎng)前箱的裝置完成。網(wǎng)前箱有一個(gè)開口，公知為堰板，用于將纖維的含水漿料輸送到多孔成形網(wǎng)上。成形網(wǎng)可以具有用于干卷或其它造紙加工的結(jié)構(gòu)和篩尺寸。可以使用本領(lǐng)域公知的用于干卷和其它薄頁紙的網(wǎng)前箱的常規(guī)設(shè)計(jì)。合適的市售的網(wǎng)前箱包括如開口的、固定蓋(fixed roof)、雙網(wǎng)、斜網(wǎng)和輥筒成形機(jī)網(wǎng)前箱。
一旦成形，將濕幅脫水和干燥?？梢杂妹撍濉⑽浠蚱渌婵昭b置或重力流動(dòng)完成脫水。通常，脫水將纖維濃度增加到約8-30％(以濕幅總重量為準(zhǔn))，優(yōu)選約8-23％。脫水到高于約23％的濃度可能需要濕壓榨，并且是不太優(yōu)選的。脫水后，紙幅可以是(但不必)從成形網(wǎng)輸送到干燥織物上，該織物將紙幅輸送到干燥裝置上。
濕幅的干燥可以使用本領(lǐng)域公知的許多技術(shù)完成。當(dāng)紙幅中加入熱塑性粘結(jié)材料時(shí)，特別重要的是在將熱塑性粘結(jié)材料融合到其它纖維材料，但不能太高以致使熱塑性粘合材料流進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的空隙體積的溫度下將紙幅徹底并完全干燥?？梢酝ㄟ^如熱吹透干燥器、熱空氣沖擊干燥器和加熱的輥筒干燥器(包括楊克式烘缸)完成干燥。濕成網(wǎng)的紙幅優(yōu)選干燥完全(通常干燥到約95-99％的纖維濃度)。優(yōu)選提高完全干燥的紙幅的柔性，如通過本領(lǐng)域公知的技術(shù)(如使用楊克式烘缸用刮刀起皺紙幅)。
除了上面描述的優(yōu)選的濕法成網(wǎng)法外，在某些情況下，通過氣流成網(wǎng)、梳理或其它合適的方法形成本發(fā)明的流體吸收部件是合乎需要的。
成形后處理為了達(dá)到本發(fā)明所需的性質(zhì)，將前面討論的現(xiàn)有技術(shù)的材料經(jīng)受特殊的加工步驟?，F(xiàn)已開發(fā)了類似的處理拉伸層壓材料的方法，并且描述于涉及拉伸材料的US-A-5,167,897(Weber)中或共同提交的涉及處理流體分配材料的申請中。
基本上是，該方法通過將起始材料通過至少兩個(gè)輥(每個(gè)輥具有周邊的脊和槽)喂入而提供紙幅的機(jī)械處理，這兩個(gè)輥以如此接近的公差走向從而紙幅經(jīng)受永久變形。
參見圖1和2，將基本未變形的起始材料1通過遞進(jìn)的橫向紙幅拉伸系統(tǒng)20、采用具有三維的表面(其至少在一定程度上彼此互補(bǔ))的相對的壓力施用器而導(dǎo)入。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，紙幅1通過導(dǎo)輥11和12導(dǎo)入通過最上面的波紋輥21的表面22的脊和槽和最低的波紋輥25的表面26的對應(yīng)的嚙合的槽和脊。盡管最上面和最下面的波紋輥的互補(bǔ)的脊和槽的確切的構(gòu)型、間隔和深度將會變化，這取決于這些因素如紙幅中所需的拉伸量和紙幅本身的性質(zhì)，如定量和回彈性，具體優(yōu)選的實(shí)施方案具有圖2概要示出的基本上呈長方形的輪廓(profile)，從而處理定量約150g/m2、起始厚度約1.5毫米的紙幅，槽31的寬度32為1毫米、脊35的寬度36為0.6毫米，從溝的底部到脊的頂部的距離37約為8毫米，在邊緣和角部處都是這樣，并用38表示，平整的半徑(smoothed radii)約0.1mm。圖2還示出了紙幅1的橫截面。
對于具有不同性質(zhì)的紙幅來說，必須適當(dāng)?shù)夭捎眠@些尺寸，從而發(fā)現(xiàn)脊35的寬度35在槽31的寬度30-90％之間、優(yōu)選在50-70％之間是有利的。槽31的寬度必須與處理的紙幅的厚度相關(guān)，并且不能在厚度的40-100％之外，優(yōu)選在60-80％之間。
當(dāng)然可以根據(jù)需要調(diào)整有波紋的輥上的相對峰的重疊度39，以在紙幅中產(chǎn)生或多或少的強(qiáng)機(jī)械處理。
最大重疊39可以由操作限制(如有效運(yùn)行這樣的設(shè)備)和材料的性質(zhì)(它可能導(dǎo)致太強(qiáng)處理下的紙幅的穿孔或切割)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，該重疊不應(yīng)超過紙幅厚度的80％，優(yōu)選不超過紙幅厚度的33％，再更優(yōu)選不超過紙幅厚度的25％。
最小重疊39被紙幅實(shí)際經(jīng)受的機(jī)械處理的限制條件所限定。這需要有波紋的輥的距離小于紙幅的厚度，設(shè)置該距離從而如果縮短距離有波紋的輥可能會嚙合。從而，這里用的“重疊”小于零，用于本發(fā)明的重疊的下限約為-100％。但是，該重疊優(yōu)選應(yīng)大于-15％并且更優(yōu)選應(yīng)大于+5％?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)處理150克/米2、厚度為1.5毫米的紙幅的重疊的特別優(yōu)選的設(shè)置為+13％。
波紋輥21和25的材料可以是允許適當(dāng)?shù)某尚筒⒊惺茌伿┘拥讲牧仙系膲毫Φ娜魏魏线m的材料，如金屬如鋁合金或鋼。在紙幅與輥之間的摩擦力太高或太低的情況下，輥的表面可以變粗糙或變平滑處理，或者用其它的方式處理以防止紙幅滑入波紋之間或者不能充分滲入波紋之間。
同時(shí)也認(rèn)識到盡管優(yōu)選的實(shí)施方案包括一對嚙合的波紋輥，其波紋基本上彼此平行排列，本發(fā)明也可以通過采用幾對波紋輥來實(shí)施，其中并非所有的波紋都彼此平行排列。此外，這幾對波紋輥上的波紋不必各自與機(jī)器平行排列。例如，如果需要曲線的流體分配路徑，用于遞增拉伸紙幅的幾對波紋輥上的嚙合齒應(yīng)以所需的曲線構(gòu)型排列以沿所需的曲線輪廓而不是直線產(chǎn)生相鄰的線。
盡管已參照一優(yōu)選的外形(profile)30進(jìn)行了描述，但是也可以采用其它的外形。槽和脊可以呈三角形、梯形或近似圓形，如正弦形狀或使兩個(gè)輥相互嚙合的任何其它形狀。顯然，對這種布置來說，為了最佳的性能可對其它優(yōu)選的尺寸進(jìn)行詳盡的研究。
盡管目前優(yōu)選的實(shí)施方案在波紋輥的圓周和軸向有均勻的脊和溝的分布，具體的實(shí)施方案可包括具有不同圖案的區(qū)域，假如呈軸向分布，如溝和/或脊的寬度沿著輥的軸向變化，或者假如沿圓周方向，如溝和脊沿至少一個(gè)輥的周長有變化的深度，或者至少一個(gè)輥有宏觀彎曲的形狀，如中心部分比邊緣部分厚。
同樣，使用兩個(gè)以上的波紋輥可能是有益的，如當(dāng)在一步中避免太強(qiáng)的處理時(shí)。因此，具有輥25的特征的另一個(gè)輥可以如此布置以使得它的波紋也與輥21的波紋相嚙合。盡管輥21的波紋應(yīng)與輥25的波紋相對齊，但是嚙合的深度可以不同，或者在對準(zhǔn)的限制條件內(nèi)，波紋的形狀可以不同，如具有不同半徑的脊和槽。當(dāng)然，也可以考慮具有兩個(gè)以上的輥，或者兩組輥對21和25，或這類設(shè)置的其它組合。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)達(dá)到紙幅處理的改進(jìn)性能的彈性，可以包括另外的加工步驟，即在優(yōu)選的流體分配方向拉伸紙幅。對所述加工來說，這相當(dāng)于在紙幅的縱向(機(jī)器方向)拉伸。效果可以是本發(fā)明的效果與在現(xiàn)有技術(shù)部分討論的均勻處理紙幅(即以基本相同的方式處理所有的網(wǎng)格)的效果相結(jié)合。
該工藝的進(jìn)一步增加可以通過增加進(jìn)一步加熱紙幅的加工步驟而實(shí)現(xiàn)，該加工步驟或者是直接在上面所公開的形成后處理后的單獨(dú)的加工步驟，或者是通過加熱將機(jī)械應(yīng)力施加到紙幅上的部件(如一個(gè)或兩個(gè)波紋輥)。優(yōu)選的是，這應(yīng)用于含有可熱熔合的材料的紙幅(如含有熱塑性纖維的材料)。該附加的熱處理的有益效果在于可以形成紙幅，如通過機(jī)械處理的相當(dāng)容易的塑性變形，然后通過熱固化達(dá)到所需的彈性和/或強(qiáng)度。
進(jìn)一步認(rèn)識到盡管本發(fā)明公開的優(yōu)選的工藝采用嚙合的圓柱形波紋管，但是本發(fā)明也可以采用間斷的沖壓操作來進(jìn)行，該沖壓操作采用嚙合的平臺遞增拉伸所研究的紙幅。
不想被理論所束縛，據(jù)信遞增拉長工藝的效果在于在波紋的峰值點(diǎn)在紙幅中產(chǎn)生壓實(shí)區(qū)，而在峰值點(diǎn)之間的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)變。這導(dǎo)致了在這些區(qū)域中不同的孔徑、孔徑分布和/或孔的形狀的變化。
這樣的步驟與壓花形成對比，在壓花中僅壓縮材料的某些區(qū)域，而其它區(qū)域不進(jìn)行壓縮，以及上述的拉伸纖維狀紙幅的方法，從而基本以相同的方式變形所有的孔(盡管在可能變化的程度下)。它也需與常規(guī)的起皺/微起皺工藝形成對比，盡管具有彼此相鄰的不同密度的區(qū)域，具有不同的取向(CD或y方向)。
實(shí)施例通過將形成后處理工藝應(yīng)用到兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的材料，并且通過比較處理前這些材料以及許多其它現(xiàn)有技術(shù)的分配材料的改進(jìn)的流體處理性能而例舉了本發(fā)明的好處。
第一批起始材料為上面解釋的濕成網(wǎng)的熱粘合的紙幅，其定量為150克/米2、密度為0.105克/厘米3，組成為45％重量的化學(xué)硬挺的、加捻的纖維素(CS)，以牌號“CMC”從美國Weyerhaeuser Co．買到；45％重量的桉樹類纖維；10％重量的得自美國Hoechst Celanese公司的CELBOND，型號255，批號33865A，約3.3分特，約3.0旦尼爾以及纖維長度約6.4毫米。
另一種并且更優(yōu)選的起始材料是上面所解釋的濕成網(wǎng)的化學(xué)粘結(jié)的紙幅，定量為150克/米2，密度為0.094克/厘米3，由下列纖維共混物組成90％重量的化學(xué)硬挺的、加捻的纖維素(CS)，從美國Weyerhaeuser Co．以牌號“CMC”買到；10％重量的桉樹類纖維，所述纖維共混物通過每重量份纖維共混物2％的聚丙烯酰胺-乙二醛樹脂粘結(jié)，該樹脂由美國新澤西州的Cytec Industries,West Patterson以商品名ParezTM631NC銷售。
將這些材料經(jīng)受具有不同重疊深度齒頂(0.0mm；0.2mm；0.4mm)的兩輥間的形成后處理，每一個(gè)具有0.6mm的齒寬，間隔為1.0mm。
將這些材料以及其未處理的參考材料和其它比較例在紙幅的機(jī)器方向(MD)進(jìn)行垂直芯吸試驗(yàn)(該方法的細(xì)節(jié)如下)，到達(dá)12.4厘米和8.3厘米測量的芯吸時(shí)間和各自的累積流量(表1)。
很顯然，重疊深度為0.2mm的化學(xué)粘結(jié)的材料在芯吸時(shí)間和12.4厘米時(shí)的流量方面提供了明顯改進(jìn)的性能。
熱粘結(jié)的材料顯示出相同方向的改進(jìn)，但是程度較小。
表2比較了對于相同材料來說在CD和MD方向到達(dá)8.3厘米的芯吸時(shí)間。此時(shí)兩種效果變得很清楚首先，在擇優(yōu)方向分配的所需增加，如用CD和MD值的比例增加來表示。其次是在較大重疊深度值(0.4mm)下CD方向的絕對值相比于未處理材料的增加。
表1垂直芯吸試驗(yàn)結(jié)果材料的機(jī)器方向
<p>表2垂直芯試驗(yàn)結(jié)果機(jī)器方向(MD)-垂直機(jī)器方向(CD)比較
<p>試驗(yàn)規(guī)程除非特別規(guī)定，在約23+/-2℃和50+/-10％相對濕度的受控的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)前試驗(yàn)樣品在這些條件下貯存至少24小時(shí)。
合成尿配制除非明確規(guī)定，試驗(yàn)方法中所用的具體合成尿是通常公知為JaycoSynurine并從Pharmaceuticals Company(Camp Hill,Pennsylvania)買到。合成尿的配方為2.0克/升KCl；2.0克/升Na2SO4；0.85克/升(NH4)H2PO4；0.15克/升(NH4)H2PO4；0.19克/升CaCl2和0.23克/升MgCl2。所有化學(xué)品屬于試劑級。合成尿的pH范圍為6.0-6.4。
垂直芯吸試驗(yàn)垂直芯吸試驗(yàn)?zāi)康脑谟谠u估在垂直分布(即逆重力方向)下流體前沿到達(dá)某一高度所需的時(shí)間以及在此期間材料所吸收的流體的量。
該試驗(yàn)的原理是將樣品放在裝有針形電極的樣品支架上，電極的作用是將樣品固定在垂直位置并使得電子定時(shí)器信號的產(chǎn)生。將流體貯存器放置在秤盤上，從而可以監(jiān)測來自于垂直芯吸的樣品內(nèi)吸取流體的時(shí)間依賴性。盡管對試驗(yàn)不重要，但該試驗(yàn)是通過市售的設(shè)備EKOTESTER(EkotecIndustrietechnik GmbH,Ratingen，德國)實(shí)施的，該設(shè)備也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的電子處理。
在圖3a和3b示意地描述了試驗(yàn)裝置。
設(shè)備基本由perspex制成，并且包括流體貯存器310以貯存929克液位高度311為17毫米的試驗(yàn)流體，以及樣品支架320。將該貯存器放在精度為0.1克的秤315上，如由Mettler GmbH制造，型號為PM3000。任選地并通過連接316指示，該秤可以連接到一電子數(shù)據(jù)收集裝置342上。
樣品支架320基本上是一寬度330為10厘米、長度331為15厘米，厚度約5毫米(未示出)的perspex盤。固定部件325在方向332上超出這些尺寸伸展，該方向成為試驗(yàn)期間的向上方向以確保試驗(yàn)期間樣品支架的底邊321進(jìn)入貯存器310中的試驗(yàn)流體的可重復(fù)的浸漬深度333為12毫米正好在垂直方向(即重力方向)的可重復(fù)的定位。樣品支架320還裝有9個(gè)陰極電極針326，分三排以距樣品支架的底邊321的距離分別為56毫米、95毫米和136毫米排列。每排有三個(gè)電極，以距離337 28毫米彼此均勻間隔開，而靠近縱邊322的那些電極以離縱邊322的距離為22毫米的距離分布。電極針的長度為約10毫米，直徑約1毫米，其端部弄尖以方便樣品的應(yīng)用。電極針由金屬制成。另一陽極針327位于底排的中間陰極針附近5毫米處。陽極327和9個(gè)陰極326(圖3a中)的328示意地表示兩個(gè)陰極針和陽極針相連到定時(shí)裝置341上，使得可以監(jiān)測陽極和各陰極之間的電路閉合時(shí)的時(shí)刻，如被放置在這些電極之間的潤濕的試驗(yàn)樣品中的電解質(zhì)試驗(yàn)流體所閉合。
與上面概述的一般規(guī)程相比，定位該設(shè)備并且試驗(yàn)在設(shè)置在37℃(偏離不超過3℃)的溫控罩中進(jìn)行。試驗(yàn)流體也在37℃下在溫控水浴中制備足夠的時(shí)間以產(chǎn)生恒溫的流體。
將試驗(yàn)流體充入貯存器310以使流體表面312與所需的高度311齊平，如加入預(yù)定量的流體，如927.3克+/-1克。
將試驗(yàn)樣品在實(shí)驗(yàn)室條件(如上)下平衡，正好在試驗(yàn)前放入37℃環(huán)境中。同樣在試驗(yàn)前，如下所述測量樣品的厚度。
通過任何常規(guī)方式將試驗(yàn)樣品切成10厘米×15厘米的大小，如用樣品切割器(如得自JDC公司)或鋒利的切割器如Scalpel，或者不太優(yōu)選一把鋒利的剪切。
將試驗(yàn)樣品小心放在樣品支架上，從而其邊緣與樣品支架的底部和側(cè)邊緣321和322，即從而它不會伸出樣品托架盤外。同時(shí)，樣品必須呈基本平坦但未受壓的布置，即它不應(yīng)形成波紋，也不應(yīng)在機(jī)械拉伸下。必須注意，樣品僅與電極針直接相接觸，不會接觸支架的perspex盤。
然后將樣品支架320在垂直位置放入試驗(yàn)流體貯存器310中，從而樣品支架320以及試驗(yàn)樣品正好浸入流體中的深度333為12毫米。因此，電極與液位312的距離343,338和339分別為44毫米、83毫米和124毫米。當(dāng)樣品托架的浸漬確實(shí)改變了秤315的讀數(shù)時(shí)，這通過由插入沒有樣品的樣品支架所預(yù)定的量來配衡，如6克。
應(yīng)承認(rèn)的是，樣品托架320和呈非傾斜布置的試驗(yàn)樣品的定位一方面應(yīng)非常準(zhǔn)確，同時(shí)應(yīng)快速，因?yàn)椴牧弦慌c流體接觸就開始吸收和芯吸流體。樣品支架能夠容易插有固定件325進(jìn)入的框架350也是EKOTESTER的一部分，但也可以使用其它獲得快速且非傾斜固定的部件。
在樣品定位后立即監(jiān)控作為時(shí)間函數(shù)的秤的讀數(shù)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)將秤連接到計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備，如EKOTESTER上是有利的。
當(dāng)流體到達(dá)第一排并閉合陽極327和陰極326之間的電子連接時(shí)，可以通過任何定時(shí)裝置記錄這些時(shí)間，EKOTESTER的定時(shí)單位341是方便的例子。盡管可以用一排的三個(gè)時(shí)間值的每一個(gè)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步的數(shù)據(jù)指每排所有三個(gè)電極的平均值，它通常不會偏離平均值大于+/-5％。
因此，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是浸漬后由樣品吸取的液體的依賴于時(shí)間的量，以及流體到達(dá)某一高度所需的時(shí)間。
從上面的數(shù)據(jù)，對于三個(gè)高度的每一個(gè)，可以讀出并記錄兩個(gè)重要數(shù)值首先，流體前沿到達(dá)各自高度的以秒為單位的時(shí)間。
其次，每個(gè)高度的“累積流量”，通過將達(dá)到所述高度時(shí)樣品所吸取的流體量除以時(shí)間并除以由厚度測量所定義的橫截面積和10厘米樣品寬度而得到。
密度/厚度/定量測量將如用樣品切割器切割的給定面積的試樣稱重到至少0.1％精度。對于50毫米直徑的試驗(yàn)面積在550Pa(0.08磅/英寸2)的外加壓力下測量厚度?？梢匀菀椎赜?jì)算定量(用克/米2表示的每單位面積的重量)、厚度(用毫米@550Pa壓力表示)以及密度(用克/厘米3表示)。
吸濕結(jié)構(gòu)和用品可以在一次性產(chǎn)品中使用本發(fā)明的流體分配材料，該產(chǎn)品能夠吸收大量體液，如尿液、汗液、經(jīng)液和身體廢物中的水。這類用品可以以一次性尿片、月經(jīng)墊、成人失禁短褲、棉塞和一次性毛巾和擦拭布等形式制備。術(shù)語“一次性”指不打算洗滌或以其它方式作為吸濕用品再貯存或再使用的吸濕用品，即在一次使用后就把它們拋棄、優(yōu)選循環(huán)、制成堆肥或其它以適合環(huán)保的方式處理。除用作一次性用品和產(chǎn)品中的組分外，可以單獨(dú)使用本發(fā)明的流體分配材料以包括最終用途的產(chǎn)品(如薄頁紙或紙巾產(chǎn)品)，或與各種其它部件或作為多種其它產(chǎn)品的部分的部件的結(jié)合。
本發(fā)明的吸濕用品通常包括三個(gè)基本結(jié)構(gòu)部件。一種這類部件是基本不透液的底片。吸濕芯分布在該底片的頂部，而吸濕芯本身可包含一個(gè)或多個(gè)不同的層，并且在一個(gè)或多個(gè)層中可包括超吸濕材料。在該吸濕芯的頂部并與底片相連的是透流體的頂片。頂片是緊靠穿用者的皮膚放置的用品部件。本發(fā)明所用的術(shù)語“連接”包括其中通過在吸濕芯的周邊周圍將頂片直接附著在底片上而將頂片與底片直接相連的構(gòu)型，其中通過將頂片附著在中間部件上，再將中間部件附著到底片上而將頂片與底片間接相連。優(yōu)選的是，在吸濕用品的周邊通過本領(lǐng)域已知的膠粘劑或其它連接手段將頂片和底片直接相連。頂片也可以粘附到吸濕芯上。
為了本發(fā)明的目的，優(yōu)選的一性尿片或月經(jīng)墊包括吸濕芯；疊置在吸濕芯的一個(gè)面上或與吸濕芯的一個(gè)面共面的頂片；疊置在或與吸濕芯的被頂片覆蓋的面相對的面上的不透液的底片。最優(yōu)選的是，底片和頂片的寬度和長度大于吸濕芯的長度和寬度，從而提供了較小的伸出吸濕芯的底片和頂片的邊緣部分。通常底片和頂片可以在這些側(cè)邊緣部分融合在一起。產(chǎn)品優(yōu)選構(gòu)造成有形狀的構(gòu)型，如(但不限于)水漏形。
本發(fā)明的吸濕芯或吸濕結(jié)構(gòu)包括或含有后面將描述的流體吸收部件。應(yīng)理解的是，為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“層”指吸濕結(jié)構(gòu)的可鑒別的部件，稱為“層”的任何結(jié)構(gòu)實(shí)際可包括層壓制品或下面將描述的必需類型材料的幾片或紙幅的結(jié)合。這里用的術(shù)語“層”包括術(shù)語“多層”及“成層狀的”。為了本發(fā)明的目的，應(yīng)理解的是術(shù)語“上層”指最接近于并朝向用品頂片的吸濕芯的層；相反的是，術(shù)語“下層”指最接近于并朝向用品底片的吸濕芯的層。
應(yīng)注意的是，本發(fā)明的吸濕用品的各個(gè)部件、層和結(jié)構(gòu)可以或不可以呈平面性的，并且可以以任何所需的構(gòu)型成形或制成型材。
本發(fā)明的吸濕結(jié)構(gòu)可以包括具有本發(fā)明認(rèn)為是“流體吸收部件”的性質(zhì)和特征的多于一層或結(jié)構(gòu)。這類吸濕結(jié)構(gòu)也可以包括一層或多層具有不同組成和功能特性的層，如收集層和貯存層，以提供功能特性以增進(jìn)本發(fā)明的流體吸收部件的那些特性并增強(qiáng)吸濕結(jié)構(gòu)的整體性能。
任選的是，透流體的片(如薄頁紙)或其它稀紗布(scrim)可以設(shè)置在流體吸收部件和另一個(gè)部件之間以增加加工和/或使用期間流體吸收部件的整體性。這類片或稀紗布可以僅包住流體吸濕部件的全部或部分，或如上所述簡單地設(shè)置，而不必包住流體吸濕部件。同樣，任選地，可以用透流體的片(如薄頁紙片)包住含有超吸濕材料的層或結(jié)構(gòu)以消除使用者擔(dān)心松散的超吸濕材料。
權(quán)利要求
1．具有一個(gè)擇選的流體分配方向的流體分配材料，其特征在于在12.4厘米高度下對于所述的擇優(yōu)流體分配方向它的芯吸時(shí)間小于120秒，累積流量大于0.075克/厘米2/秒。
2．權(quán)利要求1的流體分配材料，其特征在于在12.4厘米高度下對于所述的擇優(yōu)流體分配方向它的芯吸時(shí)間小于50秒，累積流量大于0.120克/厘米2/秒。
3．權(quán)利要求1或2的流體分配材料，其特征還在于芯吸時(shí)間小于8.3厘米高度下對于所述擇優(yōu)流體分配方向的垂直方向芯吸時(shí)間的80％。
4．權(quán)利要求3的流體分配材料，其特征在于芯吸時(shí)間小于8.3厘米高度下對于所述擇優(yōu)流體分配方向的垂直方向的芯吸時(shí)間的50％。
5．權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的流體分配材料，其中所述結(jié)構(gòu)基本是片狀的。
6．權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的流體分配材料，其中流體分配通過多孔結(jié)構(gòu)的孔發(fā)生。
7．權(quán)利要求6的流體分配材料，其中該結(jié)構(gòu)是開孔泡沫，基本由在施加機(jī)械壓力時(shí)至少部分永久塑性變形的材料構(gòu)成。
8．權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的流體分配材料，其中該結(jié)構(gòu)是纖維狀基質(zhì)。
9．權(quán)利要求8的纖維狀基質(zhì)，含有至少第一和第二種類型的纖維的混合物，其中第一種纖維比第二種纖維硬挺，以及第二種纖維比第一種纖維的比表面積大。
10．權(quán)利要求9的纖維狀基質(zhì)，其中第一種纖維是高彈性合成纖維。
11．權(quán)利要求9的纖維狀基質(zhì)，其中第一種纖維是基于彈性纖維素的纖維，優(yōu)選是化學(xué)硬挺、加捻和卷曲的纖維素纖維。
12．權(quán)利要求9的纖維狀基質(zhì)，其中第二種纖維是高表面的合成纖維。
13．權(quán)利要求9的纖維狀基質(zhì)，其中第一種纖維是高表面的纖維素纖維，優(yōu)選是桉樹類的。
14．權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)的纖維狀基質(zhì)，是通過濕成網(wǎng)法形成的，并且還包括粘結(jié)部件。
15．權(quán)利要求14的纖維狀基質(zhì)，其中所述粘結(jié)部件是混入基質(zhì)中的熱塑性材料。
16．權(quán)利要求14的纖維狀基質(zhì)，其中所述粘結(jié)部件是化學(xué)粘結(jié)劑。
17．權(quán)利要求16的纖維狀基質(zhì)，其中化學(xué)粘結(jié)劑是聚酰胺-乙二醛樹脂。
18．含有權(quán)利要求1-17的流體分配材料的吸濕結(jié)構(gòu)。
19．權(quán)利要求18的吸濕結(jié)構(gòu)在一次性吸濕用品，如尿布、成人失禁產(chǎn)品、月經(jīng)產(chǎn)品等中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及特別適用作一次性吸濕用品中的流體分配材料的材料的選擇,其特征在于當(dāng)應(yīng)用垂直芯吸試驗(yàn)時(shí),在12.4厘米高度下對于所說的擇優(yōu)流體分配方向其芯吸時(shí)間小于120秒,累積流量大于0.075克/厘米
文檔編號A61F13/15GK1225002SQ97196389
公開日1999年8月4日 申請日期1997年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月28日
發(fā)明者馬蒂厄斯·施米特, 文森佐·達(dá)克奇奧里 申請人:普羅克特和甘保爾公司