專利名稱：包含添加至漿液中的基本不溶脹顆粒的濕抄纖維結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含濕抄纖維紙幅的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，所述纖維紙幅包含基本不溶于水、基本水不溶脹的顆粒料；以及涉及根據(jù)該方法制得的纖維結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)優(yōu)選用于截留/分布和/或吸收含水流體，并且包含在其中的顆粒料還將給所述結(jié)構(gòu)提供附加的益處，例如控制氣味；所述結(jié)構(gòu)特別適用于一次性吸收制品。
背景技術(shù)：
人們制備纖維結(jié)構(gòu)、特別是吸收液體的纖維結(jié)構(gòu)以用于許多用途，例如，將它們引入吸收制品如一次性尿布、失禁墊和衛(wèi)生巾中，用作吸收流體或傳送流體和/或分散流體的元件，例如用作吸收并保留體液的吸收芯。纖維結(jié)構(gòu)，更具體地說是在吸收制品中用作吸收流體或傳送流體和/或分散流體的元件的纖維結(jié)構(gòu)，可包含一種或多種另外的組成，以便改善其特定的性能；例如包含纖維和顆粒料如顆粒狀的氣味控制材料的吸收結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。還可以包含其它的組成以便給所述結(jié)構(gòu)提供附加的益處。
濕抄法廣泛地用于使用造紙工藝來生產(chǎn)纖維紙幅。在濕抄法中，將天然或合成纖維懸浮于水中，得到均勻分布的懸浮液。當(dāng)纖維和水的懸浮液，或“漿液”流至運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)上時(shí)，水穿過該網(wǎng)，使纖維無規(guī)地鋪成均勻的紙幅。將另外的水分從紙幅中擠出，然后通過干燥除去剩下的水分。粘結(jié)可以在干燥期間完成，或者隨后可以將粘結(jié)劑例如粘合劑添加至干燥的紙幅上，然后使紙幅固化。
通過濕抄法生產(chǎn)的纖維紙幅特別適用作吸收制品中的吸收液體或傳送液體和/或分散液體的元件，所述制品如一次性尿布、衛(wèi)生巾、失禁墊和擦拭布。與例如通過氣流成網(wǎng)法制得的類似的結(jié)構(gòu)相比，濕抄結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點(diǎn)。濕抄結(jié)構(gòu)比類似的氣流成網(wǎng)法生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)吸收體液好得多。這是因?yàn)?，與氣流成網(wǎng)法制得的結(jié)構(gòu)相比，濕抄結(jié)構(gòu)經(jīng)受更少的濕壓縮。這又使得濕抄結(jié)構(gòu)能更好地保持其毛細(xì)管通道以及空隙空間。就抗張強(qiáng)度而言，濕抄結(jié)構(gòu)要比干法結(jié)構(gòu)強(qiáng)得多。當(dāng)濕抄結(jié)構(gòu)處于濕態(tài)或干態(tài)時(shí)，其本身將顯示出可比較的高抗張強(qiáng)度。當(dāng)與相同定量的干法結(jié)構(gòu)相比時(shí)，濕抄結(jié)構(gòu)通常將顯示出更高的密度和更低的厚度。
雖然將顆粒料加入濕抄纖維紙幅中是已知的，但這將有某些缺陷。根據(jù)已知的方法，在干燥段之后將顆粒添加至濕抄結(jié)構(gòu)中；通常，在將顆粒料施加至所述紙頁上之前，用水或其它液體如粘合劑噴淋由濕抄法制得的干燥紙頁，然后將任選的另一層例如纖維層疊加至所述紙頁上，以便形成一復(fù)合層壓結(jié)構(gòu)。所添加的液體將有助于顆粒附著至紙頁上，在制備或運(yùn)輸期間阻止其遷移，而且還有助于層合。由于將干燥原紙進(jìn)行再濕潤以促進(jìn)顆粒的粘結(jié)和任選的層合作用將包括進(jìn)一步的干燥段以便除去所添加的水分，因此，這種制備方法將是昂貴的。另一可供選擇的方案是使用粘合劑，盡管這能夠在纖維和顆粒之間提供更強(qiáng)的粘結(jié)，但需要進(jìn)一步的固化段，在水基或溶劑基粘合劑的情況下可能需要干燥段，此外，在相對大用量的添加至紙頁的顆粒的情況下，這將是不適合的。事實(shí)上，顆粒將形成可以說是連續(xù)層的東西，并且這些顆粒對紙頁以及任選的其它層的粘結(jié)作用需要相當(dāng)大用量的粘合劑，該粘合劑將損害活性顆粒以及整個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的特性。
例如在US5,300,192(Weyerhaeuser公司)中描述了包含在濕抄法干燥段之后添加的顆粒料的濕抄結(jié)構(gòu)的后者的這種制備方法，根據(jù)此，通過在生產(chǎn)紙幅期間提供的粘合劑而將顆粒粘結(jié)至纖維上。可以在后面的階段再激活粘合劑，以致使能在紙幅成形過程中，或優(yōu)選的是當(dāng)隨后在生產(chǎn)線中使用紙幅時(shí)，例如通過紙幅的纖維分離然后進(jìn)行氣流成網(wǎng)時(shí)添加顆粒。無論如何，濕抄結(jié)構(gòu)本身仍具有如上所述的相同的缺點(diǎn)。
EP-A-359 615和EP-A-719 531(分別為Virginia的James River公司和Kao公司)描述了形成吸收紙頁的兩種可以替換的方法，所述紙頁包含濕抄纖維層和吸收性凝膠顆粒，現(xiàn)有技術(shù)中也稱之為“超吸收”顆粒。通常，當(dāng)纖維紙幅仍處于濕態(tài)即在干燥階段之前，將吸收性凝膠顆粒料分布至濕抄纖維紙幅上，然后用另一層、可能是纖維層覆蓋所述紙幅，以致使顆粒不存在于吸收紙頁的表面上。在干燥段之前將吸收性凝膠顆粒料引入濕抄紙頁中被認(rèn)為是有益的，這是因?yàn)楫?dāng)紙頁仍處于濕潤狀態(tài)時(shí)，構(gòu)成紙幅的纖維有很大的自由度，并因此使得分布在纖維紙幅上的吸收性凝膠顆粒料至少能一定程度地從纖維紙幅的表面滲透至內(nèi)部。將吸收性凝膠顆粒引入濕紙幅中還將利用當(dāng)吸收仍存在于紙幅中的水分時(shí)顆粒本身發(fā)生的溶脹顆粒將變得粘稠并粘結(jié)至紙幅的纖維上，結(jié)果起到了紙幅粘結(jié)劑的作用，因此，無需其它特定的粘結(jié)劑。
由于吸收性凝膠材料本身性質(zhì)的原因，在干燥階段之前將吸收性凝膠顆粒料引入濕抄結(jié)構(gòu)中仍將出現(xiàn)某些缺點(diǎn)。在吸收水分時(shí)這種材料的溶脹，事實(shí)上將損害溶脹的吸收性凝膠顆粒易于滲透通過紙幅厚度的能力，這歸因于顆粒體積的增加及其粘性。因此，由顆粒分布至其上的表面開始，所述的顆粒將不能取得更為均勻的分布。當(dāng)相對大量的顆粒分布至濕抄紙幅上時(shí)，這種情況將是特別明顯的在這種情況下，溶脹的顆粒不是在纖維層內(nèi)滲透，而是可能會(huì)形成疊加至濕纖維紙幅上的幾乎連續(xù)的層，結(jié)果是，與先前干燥的濕抄紙幅中引入顆粒所述的情況相類似，另外也需要包括相當(dāng)昂貴的干燥步驟，以便從纖維和溶脹顆粒中除去水分。
這種結(jié)構(gòu)的另一缺點(diǎn)是，引入纖維紙幅中的溶脹顆粒料在干燥時(shí)將對纖維紙幅產(chǎn)生粘結(jié)作用，所述粘結(jié)作用將根據(jù)顆粒本身引入纖維紙幅中的用量及其分布而變化。與濕抄纖維紙幅的粘結(jié)程度，或粘結(jié)水平，通常與所得到結(jié)構(gòu)的挺度有關(guān)，因此，為了得到具有以相當(dāng)均勻粘結(jié)水平為特征的不同用量超吸收顆粒的結(jié)構(gòu)，需要以某種方法調(diào)節(jié)所述的粘結(jié)水平；其中所述的粘結(jié)水平與挺度值有關(guān)，所述結(jié)構(gòu)例如在一次性吸收制品領(lǐng)域中通常是優(yōu)選的。例如，如果僅僅通過超吸收顆粒所提供的粘結(jié)水平不夠的話，需要向纖維結(jié)構(gòu)中添加另外的粘結(jié)劑，因此，必須考慮兩種不同的粘結(jié)劑的結(jié)合效果。另外，由于在大量超吸收顆粒引入濕抄紙幅中時(shí)，通常將得到相當(dāng)挺硬的結(jié)構(gòu)，因此，需要用已知的手段，例如機(jī)械手段，來降低過高的粘結(jié)水平。
另外，在EP-A-528248中已提出，通過將材料直接加入漿液中，而將吸收性凝膠材料，優(yōu)選是顆粒料引入濕抄纖維結(jié)構(gòu)中。雖然吸收性材料優(yōu)選在漿液的分散介質(zhì)，通常為水中溶脹，但據(jù)說，通過降低所述吸收材料暴露至分散介質(zhì)中的長度和/或通過選擇具有高凝膠強(qiáng)度的吸收材料，將能夠?qū)⑷苊洷３种料鄬Φ偷某潭?，因此，避免了吸收顆粒和纖維之間的粘結(jié)。然而，由于暴露時(shí)間的長度實(shí)際上取決于引入漿液中的吸收材料的種類，因此，這需要難于最佳化的制備方法。此外，足以避免或至少降低纖維和顆粒之間粘結(jié)的暴露時(shí)間的長度，仍將導(dǎo)致歸因于其粘性表面的顆粒本身之間的粘結(jié)，這可能會(huì)形成團(tuán)塊或聚集物，尤其當(dāng)大量顆粒引入濕抄纖維結(jié)構(gòu)中時(shí)。這還可能會(huì)使顆?；蝾w粒聚集物留在濕法中使用的成形網(wǎng)中留在成形網(wǎng)中的顆?；蝾w粒聚集物將與水接觸更長的時(shí)間，因此，將以比該濕法中可接受的溶脹水平大得多的程度進(jìn)行溶脹。最終將使成形網(wǎng)部分堵塞。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于截留/分布和/或吸收含水流體的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，所述纖維結(jié)構(gòu)包含由包含粘結(jié)劑和顆粒料的漿液得到的濕抄纖維紙幅。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣的一種方法，其中，只通過粘結(jié)劑進(jìn)行濕抄纖維紙幅的粘結(jié)，并且可以控制該纖維紙幅的粘結(jié)，而與引入濕抄纖維紙幅本身中顆粒料的量無關(guān)。因此，該方法更為簡單，這是因?yàn)闊o需根據(jù)所引入的顆粒料的種類進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一目的是提供根據(jù)所述方法制得的纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)包含引入顆粒料的濕抄纖維紙幅并且具有上述的優(yōu)點(diǎn)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在漿液沉淀至成形網(wǎng)上之前，通過將基本不溶于水的且基本水不溶脹的顆粒料添加至漿液中而將其引入濕抄纖維紙幅中，將使得所述顆粒在纖維紙幅內(nèi)形成更好的分布，甚至在將大量顆粒引入纖維結(jié)構(gòu)中的情況下也是如此，其中沒有顆粒聚集的危險(xiǎn)。另外，還可以更為容易且更為精確地對該方法進(jìn)行控制，特別是在通過漿液或濕抄纖維紙幅中所提供的粘結(jié)劑對結(jié)構(gòu)的粘結(jié)方面。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種包含纖維、粘結(jié)劑和顆粒料的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，其中所述的顆粒料是基本不溶于水且基本水不溶脹的。該方法包括如下步驟a)提供濕抄纖維紙幅，所述紙幅是由包含纖維和顆粒料的含水漿液通過濕法制得的，b)給所述濕抄纖維紙幅提供粘結(jié)劑，c)對所述纖維紙幅進(jìn)行干燥，并且d)通過激活粘結(jié)劑而粘結(jié)所述纖維紙幅。
本發(fā)明還涉及包含濕抄纖維紙幅的纖維結(jié)構(gòu)，所述紙幅由包含纖維、粘結(jié)劑以及基本上是水不溶性的并且基本上是水不溶脹的顆粒料的漿液制得。
附圖概述盡管說明書以特別指出并且明確地要求了本發(fā)明的保護(hù)范圍的權(quán)利要求書結(jié)束，但據(jù)信，根據(jù)結(jié)合下面附圖的下述說明，將能更好地理解本發(fā)明

圖1是用于制備本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的裝置的示意性的局部側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的放大橫截面圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種優(yōu)選用于截留/分布和/或吸收含水流體的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，并且涉及根據(jù)該方法制得的纖維結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)包含濕抄纖維紙幅，所述紙幅包含基本不溶于水且基本上水不溶脹的顆粒料。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)引入吸收制品中，優(yōu)選的是用作截留/分布流體的結(jié)構(gòu)中，所述結(jié)構(gòu)將接收并分布各種含水體液。還可以引入本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)作為用來吸收并保留體液的吸收結(jié)構(gòu)。包含在濕抄纖維紙幅中的基本不溶于水、基本水不溶脹的顆粒料將給該結(jié)構(gòu)提供輔加的益處，例如控制氣味。吸收制品，更具體地說一次性吸收制品，指的是這樣的制品，如衛(wèi)生巾、一次性尿布、失禁墊；這些制品是由使用者在鄰接身體處穿戴的，并且將吸收并包含從身體中排出的各種體液(例如，陰道排泄物、月經(jīng)、汗和/或尿)，而且在使用一次之后將拋棄。
“顆粒料”意指呈離散的顆粒狀的物質(zhì)。顆粒可以有各種形狀，如圓球形，圓形，角形，針形或不規(guī)則形。
在此使用的“基本上不溶于水”指的是基本上不溶解于水中，并因此在接觸水之后仍將保持其固體顆粒形狀的物質(zhì)。
“基本上水不溶脹”指的是這樣的物質(zhì)，盡管例如通過經(jīng)毛細(xì)流動(dòng)的表面吸附和/或孔填充，通常能吸收相當(dāng)少量的水分，但其不溶脹；即在吸收時(shí)這些物質(zhì)基本上不會(huì)增加其體積。對于所謂的超吸收材料領(lǐng)域而言，溶脹機(jī)理是熟知的；所述的材料通常由三維聚合物網(wǎng)構(gòu)成，所述聚合物網(wǎng)在與溶劑，通常是水接觸時(shí)，將使聚合物鏈伸展成更為開放的形態(tài)，以致使各個(gè)鏈將最大程度地與溶劑分子接觸，并因此使聚合物網(wǎng)發(fā)生溶脹，同時(shí)形成凝膠結(jié)構(gòu)。因此，吸收作用包括吸收材料的部分溶解。根據(jù)本發(fā)明，合適的材料是與水不形成凝膠并且水的吸收量小于其自身重量5倍，優(yōu)選小于其自身重量1.5倍的那些材料。在所有情況下，本發(fā)明的基本水不溶脹的材料與水接觸時(shí)不形成粘性表面，甚至當(dāng)它們能吸收有限量的水分時(shí)也是如此。所述材料可包含純物質(zhì)或其聚集物，前提條件是總體上它們要滿足基本不溶脹的優(yōu)選要求。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可整體地組成一次性吸收制品的元件，例如吸收芯或截留/分布流體的元件，或者它們可以作為所述元件的一部分包含在其中。包含在其中的顆粒料能給纖維結(jié)構(gòu)提供輔加的益處，例如控制通常伴隨接觸纖維結(jié)構(gòu)的體液的氣味。
一次性吸收制品，如衛(wèi)生巾、短內(nèi)褲襯墊、失禁墊或尿布，通常包含透液頂片，可以透過或不透過水蒸汽和/或氣體的不透液底片，包含在頂片和底片之間的吸收芯，以及優(yōu)選通常設(shè)置在頂片和吸收芯之間的流體截留/分布層。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可使用為濕法而設(shè)計(jì)的常規(guī)設(shè)備來制備。
下文將本發(fā)明描述為由包含顆粒料的濕抄纖維紙幅構(gòu)成的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，以及根據(jù)該方法制備的纖維結(jié)構(gòu)；其中所述的顆粒料能截留/分布含水流體、特別是體液，此外該顆粒料還能控制伴隨吸收的流體的氣味；其中所述的結(jié)構(gòu)將作為截留/分布層而引入一次性吸收制品，例如衛(wèi)生巾中。
圖1是用于制備本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)8的優(yōu)選實(shí)施方案的簡略示意圖。
將纖維材料濕抄形成紙頁如干漿板(dry lap)和紙張的工藝在現(xiàn)有技術(shù)中是熟知的。這些工藝通常適用于對纖維進(jìn)行濕抄，以便形成根據(jù)本發(fā)明方法的濕抄纖維紙幅。合適的濕抄工藝包括手抄，以及利用造紙機(jī)進(jìn)行的濕抄，如L.H.Sanford等人在US3,301,746中所述。通常，如圖1所述，可通過如下步驟制得濕抄纖維紙幅從本領(lǐng)域中稱為網(wǎng)前箱的裝置14，將纖維的含水漿液10沉積至多孔成形網(wǎng)12上，使?jié)癯瓭{液10脫水形成濕紙幅11，然后對濕紙幅進(jìn)行干燥。優(yōu)選的是，用于濕抄的纖維含水漿液的纖維濃度以漿液總重量計(jì)在約0.05％和約2.0％之間，優(yōu)選在約0.05％和約0.2％之間。將基本不溶于水的、基本上水不溶脹的顆粒料18，例如從容器20直接添加至網(wǎng)前箱14的漿液中。因此，在漿液10中得到了纖維和顆粒料18的均勻混合物。網(wǎng)前箱14有稱為堰板的開口，用于將纖維和顆粒料18的含水漿液10輸送至多孔成形網(wǎng)12上。在本領(lǐng)域中常將多孔成形網(wǎng)12稱為長網(wǎng)。長網(wǎng)可以具有用于干漿板或其它造紙方法的結(jié)構(gòu)和篩眼號(hào)數(shù)。優(yōu)選的是，使用約70-約100篩眼號(hào)數(shù)(Tyler標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)目刻度，除非另有說明，在此所述的所有篩眼號(hào)數(shù)均基于Tyler標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)目刻度。)。可以使用用于形成干漿板和薄頁紙的本領(lǐng)域已知的常規(guī)設(shè)計(jì)的網(wǎng)前箱。合適的市售網(wǎng)前箱包括例如，固定頂網(wǎng)前箱，雙網(wǎng)網(wǎng)前箱，和圓筒成形器網(wǎng)前箱。在成形之后，對濕抄紙幅11進(jìn)行脫水和干燥?？梢岳谜婵瘴?6或其它真空裝置進(jìn)行脫水。通常，以濕紙幅總重量計(jì)，不考慮顆粒料18的重量，脫水將使纖維的濃度增加至約8％-約45％，優(yōu)選在約8％和約22％之間。脫水至高于約22％的濃度可能需要濕壓榨，這將是不太優(yōu)選的。
由于一部分顆粒料18可能會(huì)隨水一起從沉積至成形網(wǎng)12上的纖維紙幅11中排出，因此，優(yōu)選的是，通過合適的回收裝置(未在圖1中示出)，從水中回收那部分顆粒料并再添加至漿液中。
例如，根據(jù)成形網(wǎng)的篩眼號(hào)數(shù)簡單地對所述顆粒料18的平均尺寸進(jìn)行選擇，以致使隨水從濕抄纖維紙幅11中排出的顆粒料18能基本通過成形網(wǎng)12的開口，可以避免排出的部分顆粒料18截留在成形網(wǎng)12中的危險(xiǎn)。由于基本不溶脹的顆粒料18不僅能阻止顆粒料體積的明顯增加，而且能阻止由于表面粘性所致的任何可能的顆粒聚集，并最終阻止顆粒粘附至成形網(wǎng)12本身上，因此，實(shí)際上可以使用任何優(yōu)選大小的顆粒料18。由于顆粒的內(nèi)在因素，不管怎樣都將有少量從纖維紙幅11中排出的顆粒料18留著在成形網(wǎng)12上，因此，在纖維紙幅11與成形網(wǎng)12分離之后，非溶脹的顆粒大小將容易地例如用水洗掉，然后優(yōu)選進(jìn)行回收。
在根據(jù)本發(fā)明方法制得的纖維結(jié)構(gòu)中，可以使用任何天然或合成纖維，所述纖維如纖維素纖維，人造纖維，尼龍，聚酯，聚烯烴或雙組份纖維；另外還可以使用卷曲纖維或合成木漿纖維。此外也可以使用化學(xué)挺硬的纖維素纖維，如在US4,889,597和US5,217,445中所述的纖維。木漿纖維是特別優(yōu)選的。
在本發(fā)明方法和本發(fā)明產(chǎn)品中，可以使用任何種類的基本不溶于水的且基本上水不溶脹的顆粒料，以及能給纖維結(jié)構(gòu)提供益處的顆粒料。特別合適的是能給纖維結(jié)構(gòu)提供氣味控制，而且還能提供其它活性的顆粒料，例如提供離子交換能力的顆粒料，不管其結(jié)合氣味控制劑與否。
在一次性吸收制品中用于截留/分布流體和/或吸收流體的優(yōu)選用途中，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)將與體液接觸。因此，優(yōu)選的顆粒料是能控制伴隨體液的令人不愉快氣味的顆粒料?？梢詫⒈绢I(lǐng)域中已知的任何合適的氣味控制劑以顆粒料的形式引入本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，前提條件是，所述顆粒料是基本上不溶于水、基本上水不溶脹的。例如，用于控制氣味的基本上不溶于水、基本上水不溶脹的顆粒料可以包括葉綠素顆粒，活性碳顆粒，木炭，離子交換樹脂，活性氧化鋁以及沸石材料，包括熟知的A和X型“分子篩”沸石和Union Carbide Corporation and UOP以商品名ABSCENTS出售的沸石材料。
用于本發(fā)明的其它合適的氣味控制顆粒料也可包括其它的化合物，如幾丁質(zhì)，硅膠，硅藻土，聚苯乙烯衍生物，淀粉等，或其聚集物，例如沸石和硅石與粘結(jié)劑的聚集顆粒。
用于提供氣味控制的基本上不溶于水、基本上是水不溶脹的優(yōu)選的顆粒料是沸石和硅石，優(yōu)選呈硅膠形式的顆粒的混合物。
本發(fā)明使用的、并以各顆粒最小尺寸的加權(quán)平均數(shù)給出的基本上不溶于水、基本上是水不溶脹的顆粒料的平均尺寸可以在50微米和1500微米之間，優(yōu)選的是在100微米和800微米之間。
當(dāng)基本上不溶于水、基本上是水不溶脹的顆粒料18與漿液10中的水接觸時(shí)，其只會(huì)濕潤，并且甚至可能吸收一定量的水分，但它們不會(huì)明顯地發(fā)生溶脹，不會(huì)發(fā)粘，這與溶脹材料不同，例如與現(xiàn)有技術(shù)中的吸收性凝膠材料顆粒不同，且與水的接觸時(shí)間無關(guān)。在示于圖1的本發(fā)明的實(shí)施方案中，顆粒料18均勻地與漿液10中的纖維混合，并因此在整個(gè)纖維紙幅11的厚度上，在纖維24中實(shí)現(xiàn)了顆粒料18的均勻分布，如顯示本發(fā)明已完成的纖維結(jié)構(gòu)8的圖2所示。
歸因于沒有溶脹，顆粒料18不會(huì)通過增加的體積和顆粒表面的粘性而阻礙其在纖維24之間的分布，而現(xiàn)有技術(shù)的溶脹顆粒則會(huì)阻礙其分布；此外，顆粒18甚至不會(huì)彼此粘接在一起，這種彼此的粘接可能會(huì)形成團(tuán)塊和聚集物，而利用現(xiàn)有技術(shù)的方法可能會(huì)發(fā)生這種情況，甚至在與水很短時(shí)間接觸時(shí)也可能會(huì)發(fā)生這種情況。這意味著，可以將更大量的顆粒料18添加至濕抄纖維紙幅11中，而不會(huì)出現(xiàn)不均勻分布在濕抄纖維紙幅11中的顆粒18形成聚集物的危險(xiǎn)，而當(dāng)使用溶脹例如超吸收顆粒料時(shí)，情況將會(huì)是這樣的；因此，顆粒料18與水的接觸時(shí)間在本發(fā)明的方法中將不再是什么問題。
由漿液中的纖維和顆粒的相同的均勻混合物開始，本發(fā)明的方法也允許顆粒料18在纖維紙幅11中的其它優(yōu)選的分布。事實(shí)上，在脫水階段，能利用排水作用，以便實(shí)現(xiàn)顆粒料18在紙幅11厚度內(nèi)的不均勻分布，其中最高濃度靠近鄰接成形網(wǎng)12的紙幅11的表面，并且可能出現(xiàn)或多或小明顯的濃度梯度。基本不溶脹的顆粒料18不會(huì)形成聚集物，并且將阻止顆粒粘附至成形網(wǎng)12上，這歸因于其非粘性的表面。這些交替的分布對于所得到的纖維結(jié)構(gòu)的某些用途而言，將是有益的。
在脫水之后，可將包含基本上不溶于水的、基本上水不溶脹的顆粒料18的纖維紙幅11從成形網(wǎng)12傳遞至干燥織物26上，但這并不是必須的，所述織物將纖維紙幅11傳遞至干燥裝置28上。
就增加的干燥效力而言，干燥織物26優(yōu)選比成形網(wǎng)12更為粗糙。優(yōu)選的是，干燥織物26的開口面積為約從30％至約50％，壓節(jié)面積約15％至約25％，如已進(jìn)行砂磨以便使壓節(jié)面積增加至優(yōu)選范圍內(nèi)的31×25 3S(緞紋組織)織物。在從成形網(wǎng)傳遞至織物期間，優(yōu)選的是實(shí)現(xiàn)濕微收縮。通過使成形網(wǎng)12以比織物26運(yùn)行速度快約5％至約20％的運(yùn)行速度進(jìn)行運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)濕微收縮。用熱通風(fēng)干燥器28或真空裝置如真空吸水箱來完成干燥，但熱通風(fēng)干燥器是優(yōu)選的。優(yōu)選的是，通過熱通風(fēng)干燥器(thermalblow-through dryer)28將濕抄紙幅干燥至完成(以沒有顆粒的紙幅重量計(jì)，通常干燥至纖維濃度在90％和約95％之間)。另外，也可以使用本領(lǐng)域已知的蒸汽鼓干燥裝置，如揚(yáng)克式烘缸。優(yōu)選不對干燥紙幅進(jìn)行起皺。作為上述干燥的另一替代方案，從放置于干燥網(wǎng)上的成形網(wǎng)上取下脫水的紙幅，并以間歇干燥法，例如通過熱通風(fēng)干燥器或強(qiáng)制對流蒸汽加熱爐進(jìn)行干燥(無限制的)。
正如本領(lǐng)域中已知的那樣，濕抄法中的纖維具有在水溶液中絮凝或形成團(tuán)塊這樣的趨勢。為抑制絮凝作用，必須以至少約0.25米/秒的線速度將含水漿液泵送至網(wǎng)前箱14中。另外，也優(yōu)選的是，在排出網(wǎng)前箱堰板時(shí)，漿液10的線速度為成形網(wǎng)12線速度的約2.0至約4.0倍。減少濕抄法中纖維絮凝的另一方法描述于US4,889,597(1989年12月26日授權(quán))中，其中恰好在纖維沉積至成形網(wǎng)上之后，將水的射流直接噴射至濕抄纖維上。與纖維一起分散入漿液中的基本不溶于水且基本水不溶脹的顆粒料的存在將不會(huì)促進(jìn)絮凝作用，這歸因于在與水接觸時(shí)顆粒料的非粘性表面，這些顆粒料不會(huì)粘附至纖維之上并形成團(tuán)塊。
生產(chǎn)本發(fā)明的濕抄纖維紙幅11的已知方法通常將形成較低抗張強(qiáng)度的紙頁，特別是在未干燥的條件下；其中所述的纖維紙幅包含基本不溶于水且基本水不溶脹的顆粒料18。此外，包含在纖維紙幅中的顆粒料18幾乎不進(jìn)行任何粘結(jié)作用，這歸因于所述顆粒料基本不溶于水且基本水不溶脹，因此不能粘附至纖維上，而可溶脹顆粒料，例如現(xiàn)有技術(shù)的顆粒狀吸收凝膠材料，將出現(xiàn)粘附至纖維上這樣的情況。
因此，為了便于加工處理并且為了增加干燥后濕法紙幅的完整性，可將粘結(jié)劑整體地引入到紙幅中或紙幅上?？稍谛纬杉埛皩⒄辰Y(jié)劑添加至纖維中，可在纖維沉積至成形網(wǎng)上之后和在干燥之前，干燥之后，或其組合，將粘結(jié)劑施加至濕抄纖維紙幅中，來完成所述的操作。
例如，用于增加由包含基本不溶于水且基本上水不溶脹顆粒料的濕抄纖維紙幅構(gòu)成的、本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)8的物理完整性的合適的粘結(jié)劑包括化學(xué)添加劑，如本領(lǐng)域中已知的用于給纖維紙幅提供增加的完整性的樹脂狀粘結(jié)劑，膠乳和淀粉。合適的樹脂狀粘結(jié)劑包括已知能給紙張結(jié)構(gòu)提供濕強(qiáng)度的那些樹脂粘結(jié)劑，如可以在TAPPI?？?9號(hào)，紙張和紙板的濕強(qiáng)度中找到(制漿造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)(New York，1954))。合適的樹脂包括聚酰胺-表氯醇樹脂和聚丙烯酰胺樹脂。其它可用于本發(fā)明的樹脂是脲-甲醛樹脂和蜜胺-甲醛樹脂。這些多官能樹脂的更為通常的官能團(tuán)是含氮基團(tuán)，如氨基基團(tuán)和連接至氮上的羥甲基基團(tuán)。聚乙烯亞胺型樹脂也可以用于本發(fā)明。
淀粉，特別是陽離子改性淀粉也可以作為化學(xué)添加劑用于本發(fā)明。通常用含氮基團(tuán)如氨基和連接至氮上的羥甲基基團(tuán)改性的所述陽離子淀粉材料，可以從National Starch and Chemical Corporation(位于Bridgewater，N.J.)得到。其它合適的粘結(jié)劑包括但不局限于聚丙烯酸聚乙酸乙烯。
所添加的化學(xué)添加劑粘結(jié)劑的用量，以沒有顆粒料的紙幅重量計(jì)，通常從約0.25％至約2％重量。然而，親水的化學(xué)添加劑粘結(jié)劑，可以更大的用量使用?？赏ㄟ^印刷，噴淋或本領(lǐng)域已知的其它方法，將化學(xué)添加劑粘結(jié)劑施加至干燥或未干燥的紙幅上。
優(yōu)選的化學(xué)粘結(jié)劑是通過加熱處理可激活的熱固化的液體組合物，如熱可絮凝的合成聚合物或共聚物(膠乳)的水基乳液或分散體。
在另一實(shí)施方案中，以沒有顆粒的紙幅重量計(jì)，濕抄纖維紙幅的粘結(jié)劑包含約10％至約50％，優(yōu)選約25％至約45％，更優(yōu)選約30％至約45％重量的熱塑性粘結(jié)材料，其中熱塑性粘結(jié)材料在纖維的交叉點(diǎn)提供粘結(jié)位置，并且可能包括在其中分布的顆粒料。所述的熱粘結(jié)紙幅通?？赏ㄟ^濕抄纖維紙幅而制得，所述濕抄纖維紙幅包含如親水纖維和熱熔粘結(jié)纖維，這些纖維優(yōu)選均勻地分布于整個(gè)紙幅中。熱塑性纖維材料可與親水纖維混合，例如在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在形成紙幅之前，與含水漿液中的纖維素纖維混合。在成形之后，通過對紙幅進(jìn)行加熱而使?jié)癯w維紙幅熱粘結(jié)，直至熱塑性纖維熔化為止。在熔化時(shí)，至少一部分熱熔化粘結(jié)纖維將遷移至纖維素纖維的交叉點(diǎn)處，而將有更少的熱熔化粘結(jié)纖維遷移至帶有顆粒料的纖維的交叉點(diǎn)處。這些交叉點(diǎn)為熱塑性材料的粘結(jié)位置。然后對紙幅進(jìn)行冷卻，而遷移的熱塑性材料將在粘結(jié)位置處與纖維素纖維粘結(jié)在一起，與此同時(shí)，將穩(wěn)定包含在結(jié)構(gòu)中的顆粒料。
用于本發(fā)明濕抄纖維紙幅的熱塑性粘結(jié)材料包括能在不損害纖維和顆粒料的溫度下熔融的任何熱塑性聚合物。優(yōu)選的是，熱塑性粘結(jié)材料的熔點(diǎn)低于約175℃，優(yōu)選在約75℃和約175℃之間。在所有情況下，所述熔點(diǎn)應(yīng)不低于本發(fā)明的制品可能要儲(chǔ)存的溫度，因此熔點(diǎn)通常不低于約50℃。
熱塑性粘結(jié)材料例如可以是聚乙烯，聚丙烯，聚酯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。優(yōu)選的是，熱塑性材料不會(huì)大量吸取或吸收含水液體。然而，熱塑性材料的表面可以是親水或疏水的(在此使用的術(shù)語“親水的”和“疏水的”指的是表面被水濕潤的程度)。在使用較高百分比熱塑性粘結(jié)材料時(shí)，特別是在高于約40％的百分比時(shí)，疏水材料是更為優(yōu)選的。
在此使用的熱塑性纖維的長度約0.1厘米至約6厘米，優(yōu)選從約0.3厘米至約3.0厘米。優(yōu)選類型的熱塑性纖維材料是商業(yè)上已知的并可以以PULPEXTM(Hercules，Inc.，Wilmington，Del.，USA)買到。PULPEX是具有很高表面積/質(zhì)量比的聚烯烴材料，該材料通常是通過經(jīng)噴嘴將熔融聚合物和氣體噴入真空中而制得。PULPEX可以聚乙烯和聚丙烯的形式得到。
熱熔化粘結(jié)纖維可被細(xì)分形式例如粉末狀的熱塑性聚合材料替代。
優(yōu)選的是，細(xì)分形式的熱塑性聚合材料具有流動(dòng)特性，以便使纖維間所需的粘結(jié)以及纖維和顆粒料之間更小程度的粘結(jié)能迅速地形成。
通過細(xì)分形式的熱塑性聚合材料取得了這些優(yōu)選的特性，借助ASTM方法D 1238-85在條件190/2.16下評(píng)估的所述聚合材料的熔體流動(dòng)指數(shù)(M.F.I.)至少為25克/10分鐘，優(yōu)選至少為40克/10分鐘，更優(yōu)選至少為60克/10分鐘。
如果濕抄纖維紙幅的纖維為短纖維素纖維，那么，優(yōu)選的是使用由高密度聚乙烯粉末組成的熱塑性聚合材料，所述聚乙烯粉末的最大顆粒尺寸約400微米，其特征在于熔體流動(dòng)指數(shù)約為50克/10分鐘。
熱塑性粘結(jié)材料優(yōu)選通過氣體穿透粘結(jié)(through-air bonding)而熔融，然而，這并不意味著排除其它的方法，如紅外光等。在另一變更中，使紙幅在其一個(gè)或兩個(gè)面上經(jīng)受加熱壓花處理。這種技術(shù)詳細(xì)描述于US4,590,114中。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過加熱步驟而使粘結(jié)劑激活，所述加熱步驟用來使熱固化液體粘結(jié)劑固化，或使熱塑性粘結(jié)材料熔融，所述的這兩種材料呈纖維狀或粉末狀。更優(yōu)選的是，如示于圖1的本發(fā)明的實(shí)施方案所示，在熱通風(fēng)干燥器28中對濕抄纖維紙幅11的干燥期間進(jìn)行加熱步驟，在該干燥器處，使包含在濕抄纖維紙幅中的熱熔化粘結(jié)纖維熔融，以便粘結(jié)包含顆粒料18的木漿纖維的干燥紙幅，因此避免了干燥階段期間，從纖維紙幅11中損失顆粒的危險(xiǎn)。
在本發(fā)明的另一不太優(yōu)選的實(shí)施方案中，粘結(jié)劑可僅指包含在濕抄纖維紙幅中纖維的氫結(jié)合能力。事實(shí)上，能與氫結(jié)合的纖維，例如優(yōu)選的木漿纖維，能形成濕抄纖維紙幅，其中，由于氫鍵在纖維之間產(chǎn)生了粘結(jié)。在這種情況下，粘結(jié)劑的激活相當(dāng)于在干燥步驟期間在纖維間形成氫鍵，而無需另外添加特定的粘結(jié)劑。
除上述的粘結(jié)劑以外，還可將粗布如薄頁紙和其它透水的無紡片材用作外部支承物，或用其來替代上述的粘結(jié)劑。
在制備纖維結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的方法中，僅僅通過粘結(jié)劑來實(shí)現(xiàn)包含顆粒料的濕抄纖維紙幅的粘結(jié)程度，并且不會(huì)受顆粒料本身的影響，甚至當(dāng)存在相當(dāng)大量以及整個(gè)不是均勻分布時(shí)也是如此，這歸因于其基本不溶于水和基本水不溶脹的特性，這將使得顆粒料對于纖維而言幾乎是惰性的。因此，正如本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能容易確定的那樣，通過引入合適的粘結(jié)劑能容易地提供并控制希望程度的粘結(jié)水平，這與包含在濕抄纖維紙幅中的顆粒料的用量基本無關(guān)。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，整體構(gòu)成本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的濕抄纖維紙幅的干定量優(yōu)選低于約1000克/米2，干密度低于約0.60克/厘米3。盡管不打算限定本發(fā)明的范圍，但特別適用作一次性吸收制品中的流體截留/分布層的纖維結(jié)構(gòu)的干定量從約10克/米2至約1000克/米2，優(yōu)選從約100克/米2至約800克/米2，更優(yōu)選從約150克/米2至400克/米2，其干密度在0.02克/厘米3和0.20克/厘米3之間，更優(yōu)選在0.02克/厘米3和0.15克/厘米3之間。所有這些值均以沒有顆粒的干燥紙幅計(jì)。盡管本發(fā)明中可以包含不均勻的密度和/或定量，以及密度和/或定量梯度，但密度和定量可以基本上是均勻的。因此，所述纖維結(jié)構(gòu)可包含某些相對更高的或相對更低的密度區(qū)和定量區(qū)，但優(yōu)選不超出前述的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，就增加紙幅的物理完整性而言，以沒有顆粒的干燥紙幅的重量計(jì)，構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的濕抄纖維紙幅包含從約50％至100％的親水纖維素纖維，通常為木漿纖維，和從0％到約50％的粘結(jié)劑，以有利于濕態(tài)和/或干燥狀態(tài)時(shí)的加工處理，并且在使用期間當(dāng)紙幅濕潤時(shí)提供增加的完整性。優(yōu)選的是，濕抄纖維紙幅包含至少2％的纖維狀粘結(jié)劑。也可將化學(xué)添加劑也能用作粘結(jié)劑，并且以沒有顆粒的干燥紙幅重量計(jì)，其摻入截留/分布層中的量通常約為0.2％至約2.0％。
例如，為提供氣味控制，可將基本不溶于水、基本水不溶脹的顆粒料摻入本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，其用量以纖維結(jié)構(gòu)的總表面積計(jì)，從20克/米2至400克/米2，優(yōu)選從100克/米2至300克/米2，更優(yōu)選從150克/米2至250克/米2。優(yōu)選的是，以纖維結(jié)構(gòu)的總干重計(jì)，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可包含2％至80％重量的顆粒料。對于不同用途而實(shí)際用于各種纖維結(jié)構(gòu)中的顆粒料的重量，可由本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員根據(jù)纖維結(jié)構(gòu)的大小和種類，以及其預(yù)定的用途等容易地進(jìn)行確定。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可由包含基本不溶于水、基本水不溶脹的顆粒料的濕抄纖維紙幅整體地構(gòu)成，或者可包含至少另一纖維紙幅，例如另一濕抄纖維紙幅。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，沒有示出，顆粒料可以不均勻地分布在纖維結(jié)構(gòu)中，例如在整個(gè)纖維結(jié)構(gòu)的厚度上具有不同的濃度。例如，在纖維結(jié)構(gòu)的中心，在纖維結(jié)構(gòu)本身的外表面中間的部分，或靠近外表面之一處，顆粒料的濃度可以更大些。這可利用本領(lǐng)域已知的方法實(shí)現(xiàn)，例如，在靠近開口的位置，將顆粒料添加至漿液中，漿液通過該開口從網(wǎng)前箱沉積至成形網(wǎng)上以致使顆粒能適當(dāng)?shù)爻Ｍ奈恢眠M(jìn)入漿液中，從開口(堰板)排出，而不是無規(guī)地分布在漿液中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，未示出，還在已分布顆粒料的濕抄纖維紙幅表面上提供另外的纖維紙幅，該另外的纖維紙幅包含另外的粘結(jié)劑，在激活時(shí)將與包含在濕抄纖維紙幅中的粘結(jié)劑結(jié)合，使另外的纖維紙幅進(jìn)行粘結(jié)，并粘結(jié)至濕抄纖維紙幅上，結(jié)果是，其一起構(gòu)成了纖維結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是，另外的纖維紙幅是在顆粒料分布之后直接在濕抄纖維紙幅上形成的另一濕抄纖維紙幅。
另外的纖維紙幅也可以由先前形成的無紡層構(gòu)成，或者也可以將聚合物薄膜粘結(jié)至該濕抄纖維紙幅上，以便形成包含本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，在濕抄纖維紙幅干燥段之后，也可以將基本不溶于水但水可溶脹的顆粒料如吸收性凝膠顆粒料添加至本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，包含在纖維結(jié)構(gòu)中，并利用本領(lǐng)域已知的方法之一進(jìn)行粘結(jié)。
作為替代物，還可以將除水以外的液體用于本發(fā)明的的濕法中，以便提供漿液。因此，當(dāng)與前述的那些顆粒料相比時(shí)，分布在濕抄纖維紙幅上的顆粒的特性和種類將有所不同，但相對于用作分散介質(zhì)的液體而言，該顆粒保持基本不溶和基本不溶脹性以便提供纖維懸浮液。
權(quán)利要求
1.一種包含纖維、粘結(jié)劑和顆粒料的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，所述的顆粒料基本上是水不溶性的并且基本上是水不溶脹的，該方法包括如下步驟a)提供濕抄纖維紙幅，所述紙幅是根據(jù)包含纖維和所述顆粒料的含水漿液通過濕法制得的，b)給所述濕抄纖維紙幅提供所述粘結(jié)劑，c)對所述纖維紙幅進(jìn)行干燥，并且d)通過激活所述粘結(jié)劑而粘結(jié)所述纖維紙幅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述顆粒料包含氣味控制化合物，優(yōu)選為沸石和硅石。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中只通過所述的粘結(jié)劑進(jìn)行所述纖維紙幅的所述粘結(jié)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中將所述粘結(jié)劑加入所述漿液中，或在所述纖維紙幅濕抄之后添加。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述的粘結(jié)劑包含熱熔化粘結(jié)纖維，并通過加熱處理是可激活的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其中所述的粘結(jié)劑包含可固化的液體組合物，優(yōu)選是通過加熱處理可激活的熱固化液體組合物。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述的濕抄纖維紙幅包含親水纖維素纖維。
8.一種由權(quán)利要求1的方法制得的纖維結(jié)構(gòu)，包含由含纖維、粘結(jié)劑以及顆粒料的漿液得到的濕抄纖維紙幅，所述纖維結(jié)構(gòu)的特征在于，所述的顆粒料基本上是不溶于水的并且基本上是水不溶脹的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述顆粒料包含氣味控制化合物，優(yōu)選為沸石和硅石。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于，只通過所述粘結(jié)劑進(jìn)行所述纖維的粘結(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘結(jié)劑包含熱熔化粘結(jié)纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘結(jié)劑包含可固化的液體組合物，優(yōu)選為熱固化的液體組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一項(xiàng)的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述濕抄纖維紙幅包含親水纖維素纖維。
14.一種用于吸收體液的吸收制品，包含透液頂片、吸收元件以及底片，其特征在于，所述吸收制品包含根據(jù)權(quán)利要求8-13任一項(xiàng)的纖維結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種包含濕抄纖維紙幅的纖維結(jié)構(gòu)的制備方法,所述纖維紙幅包含直接添加至漿液中的基本不溶于水、基本水不溶脹的顆粒。另外還披露了根據(jù)該方法制備的纖維結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)A61F13/472GK1267346SQ98808232
公開日2000年9月20日 申請日期1998年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月1日
發(fā)明者約翰·M·布萊文斯 申請人:普羅克特和甘保爾公司