專利名稱：具有不滲透液體、透氣的阻擋層的紙幅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紙幅，特別是涉及具有透氣、不滲透液體的阻擋層的多層紙幅。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中纖維素纖維結(jié)構(gòu)，比如紙幅，是公知的。這類紙幅能被用作面巾紙、衛(wèi)生紙、紙巾和餐巾，其中每一種在今天都在廣泛使用。如果這些產(chǎn)品要完成它們的既定任務(wù)并且要被廣泛接受，那么，其纖維結(jié)構(gòu)就應(yīng)展現(xiàn)出適宜的吸收度、松厚度、強度和柔軟度。
另外，希望所制的這類紙幅具有增強性能可在使用當(dāng)中阻止某類流體透過紙幅。例如，對面巾紙而言，希望其能在打噴嚏、咳嗽、流鼻涕及類似情形下阻止體液流出去。這些體液引起危害健康，因為其中存在細(xì)菌、微生物或其它病菌。一旦攜帶病菌的黏液、唾液或其它體液的液滴透出面巾紙，它們就會留在使用者的手上，從而提供了傳播微生物，并可能是疾病的途徑。通過手和手的接觸而將病菌從一個人傳播給另一人是頻繁地發(fā)生的。還有，唯一抵抗病原體(包括感冒)的方法，就是防止它們的傳播。
空氣傳播病菌不是疾病傳播的唯一方式。血液傳播的是那些使人能導(dǎo)致疾病的有機體病菌，并且它們是通過人的血液或人的其他體液傳播的。人的其他體液包括漿液、陰道分泌物和被血液污染的其他體液。在這些情形下，就希望有一種紙幅，具有吸收性能，但是要有阻擋層，能阻止迅速吸收的血液或人的其他體液透過紙幅。
為了防止微生物、細(xì)菌和其它病菌的傳播，已經(jīng)試圖在薄紙產(chǎn)品中加入阻擋層。例如，用設(shè)計來截取和盛裝流體液滴的物質(zhì)處理一層或多層薄紙的處理其實質(zhì)。但是，這種物質(zhì)不能形成完全的阻止流體透過的阻擋層，特別是可容易地“穿透”薄紙的小液滴，或能迅速吸收通過的液體。因此，處理過的薄紙不具備阻止污染使用者手的能力。
提供有效的阻擋層的其它嘗試包括在面巾紙層間的一層或多層防水、柔韌、塑性材料中的夾附物。如，Beck的美國專利US5196244中就指出，在薄紙的層間并入很薄的、柔韌的材料(如聚乙烯)，并且通過壓花保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。但是，塑料薄膜會降低材料的彈性或手感，也增加了在使用中薄紙的噪音。另外，出于安全的原?如，為防止意外窒息)，非常重要的就是薄紙應(yīng)在一定程度上保持空氣或水汽的可透過性。
L1oyd等人的美國專利US4885202中指出，對濕態(tài)強度而言，在兩外薄紙層之間采用緊密地前部熱粘合的熔噴纖維。但是，所需要的熱粘合會增加多層薄紙的硬度，也增加紙幅的硬度，并且會增加生產(chǎn)成本。
因此，就需要提供柔性的、透氣的并且不滲透液體的紙幅。
另外，需提供纖維素紙幅，其具有阻擋性能，能阻止液滴形式的空氣傳播病菌的通過，并且可以低成本地生產(chǎn)。
此外，需提供柔性的、透氣的、纖維素紙幅，其具有防止空氣或血液傳播病菌通過的防護性能。
發(fā)明概述本發(fā)明公開了一種多層紙幅，其包括至少一層外纖維素層，優(yōu)選是兩層外纖維質(zhì)層，其與至少一層內(nèi)層被動粘合。該內(nèi)層由熔噴纖維構(gòu)成，該熔噴纖維形成一不滲透液體、透氣的無紡幅片。該薄紙層可以是起皺薄紙，該薄紙的定量大約為10g/m2-100g/m2，優(yōu)選是大約15g/m2-25g/m2。
在一優(yōu)選實施例中，內(nèi)層的熔噴纖維包括聚丙烯纖維，其平均直徑小于大約10微米，并且優(yōu)選是小于大約2.5微米。無紡紙幅的定量為大約1g/m2-15g/m2，優(yōu)選是大約1g/m2-10g/m2，更優(yōu)選是大約1g/m2-8g/m2。
在一優(yōu)選實施例中，內(nèi)層的濕氣傳輸率(MVTR)為至少大約4000，并且其所支持的靜水壓頭至少為大約20mmH2O。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的具有不滲透液體、透氣阻擋層的紙幅剖面圖。
圖2是制造本發(fā)明的具有不滲透液體、透氣阻擋層的紙幅的裝置的示意圖。
圖3是本發(fā)明的備選實施例的平面圖，顯示粘合劑沿至少兩個邊緣粘合。
圖4是本發(fā)明的紙幅的蒸汽傳輸性質(zhì)的示意圖表。
圖5是本發(fā)明的紙幅不滲透液體性質(zhì)的示意圖表。
發(fā)明詳述參照圖1，本發(fā)明包括多層紙幅10，該紙幅在優(yōu)選實施例中是面巾紙。紙幅10包括至少一層不滲透液體、透氣的阻擋層20，該層20介于至少兩層纖維素紙幅30之間并且與它們鄰接。這里，示例的是一個三層的實施例，這個實施例被認(rèn)為是優(yōu)選的，但是并不限于這樣。在實際中，可能會需要雙層的實施例，即一層阻擋層和一層纖維素紙幅。自然，紙幅10有多于三層組分層的情況也被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
紙幅10可以依據(jù)所采用的纖維素紙幅而制備成單獨的紙頁，用作面巾紙、餐巾、紙巾或浴巾紙。多張紙幅10設(shè)置在輥上，該輥有穿孔可限定單獨的紙幅部分，每一部分可依需要被取下，例如通常被用于浴巾紙(如衛(wèi)生紙)。如果制備為毛巾紙，輥式分取是一種優(yōu)選的使用方法，而商用成功的CHARMIN牌的薄紙可以用作纖維素紙層。然而，在一優(yōu)選實施例中，多個紙幅10被裁切、折疊，并且隨意交叉成適于從如盒子或桶之類的容器中分取的面巾紙堆。在這個實施例中，比如商用成功的PUFFS牌的面巾紙可用作纖維素層。CHARUIN牌和PUFFS牌都是由本受讓人，即美國俄亥俄州辛辛那提的寶潔公司銷售的。
在這里所用的，術(shù)語“紙幅”或“纖維素紙幅”指的是本發(fā)明的紙幅，包括至少一層不是紙的組分層，和至少一層是纖維素的組分層。例如，本發(fā)明的紙幅可包括位于纖維素紙層之間的熔噴無紡阻擋層，或反之亦然。
在這里所用的，術(shù)語“層”意思是以充分鄰接的、面對面的方式設(shè)置的單獨的紙幅組分，其形成本發(fā)明的多層紙幅。也可以設(shè)計一種能有效地形成兩“層”的單紙幅組分，例如，可由其本身折疊而形成。因此，纖維層在其本身上折疊，并在兩折疊的部分之間插入無紡層，就能有效地形成本發(fā)明的三層紙幅。同樣地，組分層在其本身上折疊，而在兩折疊的部分之間不插入任何附加層，就能有效地形成兩層紙幅。
在這里所用的，術(shù)語“液體”基本上是指體液，如水、黏液、唾液、血液和其他體液，但也可包括其他液體?！耙后w”是指液態(tài)流體，與氣體或蒸汽流體相反。自然體液，如黏液，有很高的粘性，但還是被認(rèn)為是本發(fā)明目的中的液體。
在這里所用的，術(shù)語針對阻擋層的“液體不滲透性”意思是緊密接觸到阻擋層上的液體不會從一邊容易地滲透到另一邊。例如，在本發(fā)明的紙幅中，因為有液體不滲透阻擋層的存在，與紙的一面接觸的液體就不能很快地通過到紙的另一面。因此，空氣傳播的液滴會被阻止穿過紙幅，在使用過程中，被吸收到紙幅的一面里的液體被阻止穿過到另一面。液體不滲透性能由測量靜水壓頭決定，在下面的分析方法部分有闡述。本發(fā)明的紙幅中，能承受至少20mmH2O的靜水壓頭，并優(yōu)選是至少60mmH2O的靜水壓頭的阻擋層被認(rèn)為是不滲透液體的。
在這里所用的，針對阻擋層的“透氣的”指的是空氣、蒸汽，或其它氣體可以相對不受阻礙地穿過阻擋層。透氣能力，在這里也是指蒸汽的滲透性，可通過濕氣滲透率(MVTR)來測定，在下面的分析方法部分闡述該測定方法。對本發(fā)明的紙幅而言，MVTR值超過大約4000gH2O/24hrs/m2的阻擋層被認(rèn)為是透氣的，也就是可透過空氣。
在這里所用的，“阻擋層”指的是本發(fā)明的紙幅的組分層，該層不滲透液體但是透氣。在優(yōu)選實施例中，阻擋層是設(shè)置在兩薄紙層之間的，來形成柔軟的、彈性的薄紙，該薄紙能阻止液體(如空氣傳播或血液傳播的病菌)的通過，還保持空氣和蒸汽的透過性。
在這里所用的，“被動粘合”指的是在不使用粘合劑、熱或超聲波手段、壓花或其它主動粘合的方式的情況下的組分層的粘合。例如，被動粘合可指這一類粘合，即當(dāng)兩層材料彼此接觸時發(fā)生在材料之間的趨向于彼此“粘在一起”的那一類粘合。被動粘合通常很輕微，并且表示的是材料在彼此接觸時保持在曾相互接觸部分處的材料間的自然親和力。例如，被動粘合可由于靜電荷、粘附力或簡單的機械粘合而產(chǎn)生，如可類似于“鉤和圈”接合件。
在這里所用的，“主動粘合”指的是已知方法中組分層的粘合，如使用粘合劑、熱或超聲波手段、壓花、針刺或其它粘合方式的粘合。
纖維素紙幅纖維素紙幅30可是基本上由纖維素造紙纖維構(gòu)成的起皺紙幅，并且每層的定量為大約10-100克每平方米(gsm或g/m2)，優(yōu)選是每層13-40g/m2，而更好是每層15-25g/m2。在優(yōu)選實施例中，纖維素紙幅30是適合用作面巾紙或高級面巾紙的起皺薄紙幅。纖維素紙幅30可用壓榨毯干燥，類似于寶潔公司市售的商用成功的PUFFS牌的面巾紙的干燥方法。目前優(yōu)選是用同樣的紙幅30，也就是說，在定量、厚度、成分和其它性質(zhì)上基本上是一致的。但是，為了達到某些優(yōu)點，也可采用不同性質(zhì)的紙幅。例如，組分紙幅30可在定量、厚度、成分或其它性質(zhì)上有不同，可在紙幅的一面提供相對平滑的表面，而在另一面提供相對粗糙的表面。
本發(fā)明中的纖維素紙幅30可用本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)工藝制造，如用于面巾紙、衛(wèi)生紙、毛巾紙或紙尿布的方法制造。但是，本發(fā)明的纖維素紙幅30優(yōu)選是通過穿透空氣干燥法制成，更優(yōu)選是用加花樹脂造紙帶制成。優(yōu)選的加花樹脂造紙帶包括兩個基本元件框架和增強結(jié)構(gòu)。該框架優(yōu)選包括固化聚合光敏樹脂。
該加花樹脂造紙帶的一個表面包括該固化聚合光敏性樹脂，并與其上攜帶的纖維素紙幅30的一個表面接觸，如第一表面3l。在造紙過程中，該加花樹脂造紙帶的表面可在纖維素紙幅30的第一表面31上壓印上相應(yīng)于該框架圖案的圖案。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的加花樹脂造紙帶，可按照下面的任一具有共同受讓人的美國專利制成1985年4月30日授予Johnson等人的專利US4514345；1985年7月9日授予Trokhan的專利US4528239；1992年3月24日授權(quán)的專利US5098522；1993年11月9日授予Smurkoski等人的專利US5260171；1994年1月4日授予Trokhan的專利US5275700；等人1994年7月12日授予Rasch的專利US5328565；1994年8月2日授予Trokhan等人的專利US5334289；1995年7月11日授予Rach等人的美國專利US5431786；1996年3月5日授予Stelljes,Jr等人的美國專利US5496624；1996年3月19日授予Trokhan等人的美國專利US5500277；1996年5月7日授予Trokhan等人的美國專利US5514523；1996年9月10日授予Trokhan等人的美國專利US5554467；1996年10月22日授予Trokhan等人的美國專利US5566724；1997年4月29日授予Trokhan等人的美國專利US5624790；以及1997年5月13日授予Ayers等人的美國專利US5628876；所有這些專利文件在這里均被參考引用。
本發(fā)明的纖維素紙幅30有兩個基本的區(qū)域。第一區(qū)域包括壓印區(qū)域，該壓印區(qū)域?qū)χ踊渲旒垘У目蚣鼙粔河　Ｔ搲河^(qū)域優(yōu)選是包括基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。在造紙過程中，纖維素紙幅30的第一區(qū)域的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)在基本上連續(xù)的加花樹脂造紙帶的框架上制成，并且在幾何形狀上基本上與其對應(yīng)，并且在位置上很接近。
纖維素紙幅30的第二區(qū)域包括壓印網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中散布的大量的圓頂。這些圓頂通常在幾何形狀上，并且在造紙過程中的位置上與加花樹脂造紙帶的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管相對應(yīng)。這些圓頂從紙幅的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域向外凸出，在造紙過程中與偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管相配。通過在造紙過程中與偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管16相配，圓頂中的纖維在框架的朝向紙幅表面與增強結(jié)構(gòu)的朝向紙幅表面紙幅之間在Z-方向上偏轉(zhuǎn)。優(yōu)選的圓頂是不連續(xù)的。
本發(fā)明的纖維素紙幅30可按照下面任一具有共同受讓人的美國專利制成1985年7月16日授予Trokhan的專利US4529480；1987年1月20日授予Trokhan的專利US4637859；1994年11月15日授予Smurkoski等人的專利US5364504；1996年6月25日授予Trokhan等人的美國專利US5529664。纖維素紙幅中可加入一些洗劑或潤膚劑，例如按照下面任一具有共同受讓人的美國專利中所知的1984年11月6日授予Allen的專利US4481243；1985年4月23日授予Lavash的專利US4513051。所有上述提到的這些專利文件在這里均被參考引用。
如果需要，纖維素紙幅30可在沒有加花框架的穿透空氣干燥帶上干燥并被制成。這種纖維素紙幅30可以有不連續(xù)的、高密度區(qū)域和基本上連續(xù)的低密度網(wǎng)絡(luò)。在干燥過程中或干燥之后，纖維素紙幅30可受到不同的真空增強其厚度和致密化選擇的區(qū)域。這類紙幅，以及相關(guān)的帶，可按照下面的專利制成1967年1月31日授予Sanford等人的3301746；1975年9月16日授予Ayers的3905863；1976年8月10日授予Ayers的3974025；1980年3月4日授予Trokhan的4191609；1980年12月16日授予Trokhan的4239065；1994年11月22日授予Sawdai的5366785；1996年5月28日授予Sawdai的5520778；這些專利在此被參考引用。
增強結(jié)構(gòu)可以是毛毯，指的是在傳統(tǒng)造紙中不用穿透空氣干燥的壓榨毯。加花樹脂造紙帶的框架可適用于毛毯增強結(jié)構(gòu)，如下述具有共同受讓人的專利所教導(dǎo)的那樣1996年9月17日授予Trokhan等人的專利US5556509；1996年12月3日授予Ampulski等人的專利US5580423；1997年3月11日授予Phan的專利US5609725；等人1997年5月13日授予Trokhan的專利US5629052；1997年6月10日授予Ampulski等人的專利US5637194；1997年10月7日授予McFarland等人的專利US5674663；這些專利在此被參考引用。
本發(fā)明的纖維素紙幅30也可如本領(lǐng)域公知的那樣縮短?？s短可通過從一剛性表面，而優(yōu)選是從圓缸進行起皺纖維素紙幅30而完成。揚克式烘缸通常被用作此目的。起皺可以用本領(lǐng)域公知的刮刀來完成。起皺也可根據(jù)與本發(fā)明具有共同受讓人的1992年4月24日授予Sawdai的美國專利US4919756那樣完成，該專利在此被參考引用。可選擇或可附加的是，縮短可通過濕微觀收縮來完成，如與本發(fā)明具有共同受讓人的1984年4月3日授予Wells等人的美國專利US4440597所述的，該專利在此被參考引用。
阻擋層不滲透液體，透氣的阻擋層20可包含形成無紡幅片的熔噴纖維。優(yōu)選的是，幅片成形為其可以存儲成卷狀原料，以便在制造具有阻擋層的紙幅的過程中使用，如下面參照附圖2所描述的那樣。通過成形為卷狀材料，阻擋層20可以優(yōu)化速率生產(chǎn)，并貯存以便未來作為一個組分層結(jié)合到本發(fā)明的紙幅10中。這是當(dāng)前認(rèn)為將阻擋層結(jié)合到多層紙產(chǎn)品中的最經(jīng)濟的方式。但是，也可以設(shè)計為阻擋層20可以幅片生產(chǎn)并直接結(jié)合到紙幅10中，而不必將阻擋層或紙幅首先卷繞成卷狀材料。例如，阻擋層20的熔噴纖維可在造紙過程干燥步驟的結(jié)尾時加入。
阻擋層20可由任何成分形成，優(yōu)選是能擠成微纖維的熱塑性材料。例子包括聚烯烴，如聚丙烯和聚乙烯；聚酯化合物，如聚對苯二甲酸乙酯；聚酰胺，如尼龍；以及這些和其它熱塑性聚合物的共聚物和混合物。這之中優(yōu)選是聚烯烴，更優(yōu)選是聚丙烯，因為它們很容易通過熔噴擠出處理變成微纖維。
阻擋層20可以是定量很低的聚丙烯熔融無紡物。例如，阻擋層的定量為約1-8g/m2。熔噴纖維的平均直徑優(yōu)選低于約10微米，更優(yōu)選是低于約6微米。在一優(yōu)選實施例中，熔噴纖維的平均直徑低于約2.5微米，更優(yōu)選是低于大約2微米。
阻擋層20的熔噴纖維可用本領(lǐng)域公知的方法生產(chǎn)。例如，熔噴通常包括在存在氣流的情況下將熱塑性材料擠壓通過模具，氣流將擠出物分裂成單根纖維。在阻擋層20的生產(chǎn)中，纖維隨后收集在移動的皮帶上，并固化形成無紡纖維結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的熔噴方法在1976年8月31日授予Buntin等人的美國專利US3978185中披露，該專利在此被參考引用。
阻擋層20可形成為幅片，并被卷繞到供給輥220上作為卷狀原料而便于隨后的加工。阻擋層20可通過結(jié)合裝置200加工成紙幅10，如圖2所示。在所示結(jié)構(gòu)中，纖維素紙幅30可從輥230上開卷。阻擋層20和纖維素紙幅層30可通過牽引通過結(jié)合輥250而結(jié)合成本發(fā)明的紙幅10，結(jié)合輥250使組分層緊密接觸，并壓縮組分層達到組分層的被動粘合。因此，在一個實施例中，沒有用粘合劑把層粘合在一起；層間被動地保持在一起，即通過被動粘合保持在一起，如下面所述的。
紙幅10能通過本領(lǐng)域公知的其它的將多個層結(jié)合成多層紙幅的方法制成，包括用各種主動粘合技術(shù)，包括粘合劑粘合、熱粘合、超聲粘合和通過壓花的機械粘合等技術(shù)。然而，意外地發(fā)現(xiàn)不需要將各層主動粘合形成多層紙幅。相反，在將組分層結(jié)合進本發(fā)明的多層紙幅中時粘合能被動發(fā)生。例如參照圖2，充分的粘合發(fā)生在結(jié)合輥250上，將組分層保持緊密接觸以進行下一步處理及使用。例如，紙幅10可被剪切、折疊及用作薄紙，而不必特意進行組分層的脫膠。這個意外的結(jié)果可不必多花費粘合的費用，如通過熱粘合、粘合劑粘合、超聲粘合或壓花粘合的費用，而制成多層紙幅10。另外，被動粘合避免了在層間使用粘合劑，而粘合劑會為多層紙幅增加明顯的硬度。在這類紙幅中，硬度是不需要的，特別是用于面巾紙或浴巾紙的紙幅。
被動粘合在層間提供了相對較小的粘合強度，但也足以將各層保持在一起而用作通常的使用。例如，當(dāng)用做折疊、堆垛的薄紙時，本發(fā)明的紙幅表現(xiàn)出足夠的層對層的粘合以阻止層間意外的脫膠。無需理論證明，可以認(rèn)為紙幅的被動粘合是因為在材料中存在的靜電荷的原因，并且在某種程度上還可認(rèn)為是因為其他的因素，如在紙幅組分中的相對濕度水平的因素。還有，輕微的被動粘合可能因為是阻擋層20暴露的纖維與纖維素幅片30的接觸纖維產(chǎn)生的機械粘合。該機械粘合可被比擬為“鉤圈”的固定件，其中粘合是通過組成部分的凹凸元件的相互配合而實現(xiàn)的。
使透氣阻擋層并入多層紙幅中的好處包括可防止攜帶病毒的微生物的傳播，阻止其透過薄紙沾到使用者的手上。例如，僅僅一個噴嚏就能產(chǎn)生幾十萬到幾百萬的液滴，其中潛藏著大量的病毒、細(xì)菌或其他病菌。另外，抵御普通感冒的方法是阻止其傳播。液體不滲透(即不透過液滴)層在用作薄紙的組分時可有效阻止液滴的轉(zhuǎn)移，從而降低或消除攜帶病菌的微生物穿透出去的機會。
除了單純阻止空氣傳播液滴的擴散外，本發(fā)明的紙還同樣用在打噴嚏和流鼻涕等類似問題時保持使用者手部的干燥。例如，過去打噴嚏或流鼻涕時的擦拭和清潔常把使用者的手或手指弄濕。本發(fā)明的阻擋層就能阻止這種不希望有的濕臟。另外，成年人手和手指在清潔孩子的鼻子或嘴時，能由于阻擋層的液體不滲透性而保持干燥。
在薄紙產(chǎn)品中透氣阻擋層的另一益處包括產(chǎn)品在嘴或鼻子附近使用時能安全地呼吸，即空氣可透過。通常用在鼻子或嘴附近是不希望有空氣不透過組分的，因為有可能引起窒息。這個問題對用于孩子的面巾紙產(chǎn)品的空氣不透過性就特別相關(guān)了。如果空氣不透過的薄紙使用不當(dāng)，或如果咽下就會堵在使用者的氣管里，而引起窒息。
本發(fā)明的益處并不限于面巾紙的實施方案。例如，浴巾紙，通常情況下叫衛(wèi)生紙，也能從液體不滲透性中獲益。柔軟、彈性、液體不透過的衛(wèi)生紙在使用中或使用后能消除沾濕手或手指的不適感受。另外，本發(fā)明的紙幅可用于繃帶、月經(jīng)用品、尿布、衛(wèi)生巾及類似的用途。
在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的多層紙幅30的各層可通過參照圖2所示的裝置描述的方法被動粘合。然而，如果需要可添加相當(dāng)數(shù)量的粘合劑或其它主動粘合手段，提供組分層部分的附加粘合作用。例如，針刺法、壓花法、或其它熱的或機械的粘合手段可用于在紙幅30的部分或全部邊緣附近主動地粘合紙幅，因而可提供增強抵抗不希望的組分層分層的能力。
如圖3所示，本發(fā)明的紙幅10可由兩層外紙層30，和一層如上所述的熔噴纖維20的無紡幅片內(nèi)層組成，其中該無紡幅片的寬度W1比外薄紙層的寬度W2小。通過把較小寬度W1的無紡層置于兩層外層之間，兩外薄紙層可在粘合區(qū)域25的邊緣處粘合，比如通過粘合劑帶條。連接或粘合可通過連續(xù)的粘合劑帶條、不連續(xù)的粘合劑帶條(如粘合劑點)、或與本發(fā)明具有共同受讓人的Givens的美國專利專利US5143776所教的每種方法來完成，該專利在此被參考引用。在一個實施例中，粘合劑可通過如圖2所示的印刷施膠裝置260沿機器方向的相對縱向邊緣施膠。印刷施膠裝置260可以是輥涂施膠裝置(如凹版輥)，或是噴霧施膠裝置，或本領(lǐng)域其他粘合劑施膠裝置。
結(jié)合也可以是超聲粘合、自體式粘合或本領(lǐng)域中公知的其他方法。例如，如果內(nèi)層的邊緣是與外層的邊緣在共同延伸的，那么粘合劑粘合就不會提供主動粘合，而依賴使用粘合劑以及無紡內(nèi)層的表面能量特性。在這種情況下，就更需要機械粘合方式，例如在形成多層紙幅之后在機械粘合位置處進行機械粘合。圖2所示為一機械粘合位置270，其可以是壓花輥、超聲粘合元件、針刺元件或其他非粘合劑粘合的方法。
盡管圖3示出了寬度小于外層的無紡層，但可以理解其他的尺寸構(gòu)形也是可能的，唯一的限制是外層在特定的部分結(jié)合(優(yōu)選是一個或多個周邊)。為了經(jīng)濟地加工，可以設(shè)想如圖所示的優(yōu)選構(gòu)形，即使其寬度尺寸(相應(yīng)于機器橫向尺寸)較小。在這種情況下，主動粘合(如粘合劑粘合、機械粘合、自體粘合等)在連續(xù)紙幅加工過程中可在長度方向(相應(yīng)于機器方向)連續(xù)加工。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)阻擋層20的定量影響紙幅10的透氣性和阻擋性能。透氣性可根據(jù)在下面的分析方法段落中所示的測定濕氣傳輸率(MVTR)的方法測量。阻擋性能可通過測量靜水壓頭來確定，如提升水柱測試方法所示，也在下面的分析方法段落中闡述。
圖4所示為具有不同的阻擋層20的纖維直徑的紙幅10的熔噴阻擋層20的定量與MVTR值的關(guān)系圖表。如圖中所示，對于平均纖維直徑為10微米的阻擋層來說，其MVTR(gH2O/24hrs/m2)的范圍從定量為約4gsm時的大約6400到定量為15gsm時的大約4600。對于平均為10微米的纖維直徑而言，MVTR常隨定量通的增加而減少。而對約2微米的纖維直徑而言，MVTR值更相符，其從大約5200到大約4500，并且實際上定量從8gsm增加到15gsm?？梢韵嘈臡VTR值大于大約4000則足以牢固地將阻擋層20結(jié)合到適宜用作面巾紙的紙幅10中。
圖5所示為有不同的阻擋層20的纖維直徑的紙幅10的熔噴阻擋層20的定量與靜水壓頭值關(guān)系的圖表。如圖5所示，對給定的定量而言，平均纖維直徑越低，使液體轉(zhuǎn)移穿過阻擋層20所需的靜水壓頭值越大。例如，當(dāng)定量為4gsm時，平均纖維直徑為10微米的阻擋層支持達到靜水壓頭值約為0mmH2O。但是，對同樣的定量，平均纖維直徑為約2微米的阻擋層會支持大約125mmH2O的靜水壓頭。對其它定量而言又是相對不同的，例如，定量高達約15gsm時，10微米和2微米直徑的實施例分別支持約140mmH2O和160mmH2O的靜水壓頭。
示例作為示例，可制5種面巾紙樣本，每種都為三層疊層，如圖1所示。熔噴中心阻擋層置于兩層濕法成網(wǎng)纖維素薄紙層之間。每個樣本由圖2所示的展開/結(jié)合/重卷設(shè)備制成，沒有采用主動粘合。除了熔噴層的定量不同以外，每種樣本是一樣的。分別用定量為4、6、8、10和15gsm的熔噴阻擋層生成5種樣本。
纖維素薄紙是由穿透空氣干燥處理生成的，通常按照前述的美國專利US4637859所公開的方法處理。紙幅每層的定量為12.7 lb/3000sqft(約21gsm)，并且由大約40％北方軟木牛皮紙和大約60％桉木纖維構(gòu)成。在濕端把添加劑噴加入漿料懸浮液中，添加劑包括Kymene557H，其添加比例為約每噸干紙固重約10 lbs；以及羧甲基纖維素(CMC)，可以7MT的商標(biāo)名購得，添加比例為約每噸干紙固重約2 lbs。kymene和CMC都是德國Wilmington的Hercules公司生產(chǎn)的。
熔噴層由無紡幅片制成，采用1米寬的J&M Laboratories,Inc.的聚合物熔噴模。該模每直線英寸有30個孔，并且孔的直徑為0.16英寸，并且長度與直徑的比為1∶20。Exxon公司的3546G 1200MFR聚丙烯樹脂被擠成平均纖維直徑為大約2到2.5微米。在擠壓聚丙烯的過程中，纖維由撞擊氣流稀釋。被稀釋的纖維被沉積到一真空輔助成形網(wǎng)上，并在其上形成完好的無紡幅片。無紡幅片隨后卷繞成卷狀原料，用于隨后處理成本發(fā)明的紙幅。
兩纖維素紙幅然后被如上所述參照圖2所示地處理，外層紙幅被熔噴層分開。不采用粘合劑粘合、熱粘合或壓花粘合。制得的紙幅的層通過壓輥使其緊密接觸結(jié)合在一起而被動粘合。被動粘合劑的效果如下所述。
表1為5種樣本的靜水壓頭和MVTR的值。如上所述，較高的液體不滲透性和較高的空氣或蒸汽的透過性的結(jié)合是本發(fā)明的意外的益處。表1樣本的熔噴層的靜水壓頭和MVTR定量(g/m2)靜水壓頭(mmH2O)MVTR(gH2O/24hrs/m2)4 125 52006 137 50008 112 460010160 470015158 5000
稱為“被動粘合”的紙幅粘合在組分層間形成較弱的但還足夠的粘合。粘合的水平似乎與熔融無紡物的定量無關(guān)。粘合得“足夠”意思是層間粘合在一起是有充分的粘合強度，當(dāng)消費者使用及紙幅被剪切、折疊、堆垛的過程中可以防止不希望的分層。
分析方法濕氣傳輸率(MVTR)MVTR通過部分基于ASTM E96(在這里被參考引用)的方法來測定的，并以gH2O/24hrs/m2表示。
該方法被稱為用于材料濕氣傳輸率的“干燥劑方法”，如下所述。簡單概括這個方法就是，把一定量的干燥劑(CaCl2)加到帶凸緣的杯狀容器中。樣本材料放在容器的頂部，并由保持環(huán)和墊圈牢固地支持。然后稱重這個組件并被記錄為初始重量。該組件被置于恒溫(40℃+/-3℃)和恒濕(75％RH+/-3％)的室中5個小時。然后從該室中取出該組件，用塑料外套密封以防止進一步吸收水分，并在天平所在的房間里在室溫下(即20℃+/-2℃)平衡至少30分鐘。由CaCl2吸收的水分，通過重量分析確定，稱重組件的重量，從最后組件重量中扣除初始的重量就估算出樣本的濕氣傳輸率MVTR。濕氣傳輸率MVTR用下面的公式計算，以gH2O/24hrs/m2表示。樣本是一式三份進行分析的。而報出的MVTR是三份分析樣本的平均值，四舍五入到100。不同樣本的MVTR值上的明顯差異可以在對每個樣本的三份分析經(jīng)過的標(biāo)準(zhǔn)偏差的基礎(chǔ)上估算的。
用于執(zhí)行重量測量的適宜的分析天平包括Mettler AE240或等同物(有300g的容積)，或Sartorius 2254S0002或等同物(1000g容量)。適宜的樣本支持件包括圓形杯和Delrim牌(如從McMaster-Carr購得，目錄號#8572K34)加工成的保持環(huán)，以及由GC隔膜材料(Alltech目錄號#6528)制成的墊圈。杯嘴的圓形開口面積是0.0007069平方米。干燥劑包括用在U形管的CaCl2156,可從Wako Pure Chemical Industries,Ltd.,Richmond,VA購得，產(chǎn)品號為#030-00525。塑料外套包括DoW化學(xué)品公司的Saran外套，或等同物。適宜的環(huán)境室可用Electro-Tech Systerm,Inc的ETS 506A型產(chǎn)品或其等同物。溫度控制器是ETS513A型或等同物，濕度控制器是ETS514型或等同物，加熱單元是Marley電加熱型2152WC(400瓦)產(chǎn)品或等同物，加濕器是ETS 5612B型產(chǎn)品或其等同物。
CaCl2可直接從密閉瓶中取出使用，只要CaCl2塊的尺寸不能穿過10號篩即可。通常，瓶的上面2/3部分不被篩漏，而底部1/3部分包含的細(xì)小微粒就要通過篩篩出。從密閉的容器中取出的CaCl2可不用干燥即使用。如果需要可在200℃下干燥4小時。
有代表性的樣本應(yīng)該能從被測試的樣本中獲得。理想的是，這些樣本應(yīng)該從材料的不同區(qū)域提取，以便代表各種不同情況。每種材料需要三個樣本進行這種分析。
樣本應(yīng)該被裁剪成約1.5英寸×2.5英寸的矩形片。如果樣本不均勻，就能清楚地標(biāo)記出用來評價透氣性的區(qū)域。如果樣本是非雙向的，就應(yīng)該清楚地標(biāo)記出暴露在高濕度的那一面。對于用在尿布和月經(jīng)用品上的樣本，通常是接觸用品的吸濕組件或穿用者的那一面。
開始進行測試，(1)稱約重15g的CaCl2并放于MVTR杯中。輕拍杯約10次，或者若需要的話在工作臺頂端輕拍，以分布并輕輕堆碼CaCl2。CaCl2應(yīng)該在杯的頂部下方約1cm處保持水平。調(diào)整CaCl2量到達到1cm的距離。然后，(2)放置樣本，高濕度的那一面朝上(如果需要)放在杯子上部開口處上面。確保樣本覆蓋住開口以便得到很好的密封。接下來，(3)在杯的頂部放置墊圈材料和保持環(huán)，同時確保樣本沒被移動。牢固地固定保持環(huán)并密封樣本到杯頂部，小心別歪斜杯子。然后(4)稱重在步驟3中組裝的MVTR杯。記錄這個重量作為初始重量。這個過程應(yīng)該在相對短的時間里，即每杯小于2分鐘的時間內(nèi)完成。
在稱重組件后，(5)把樣本放在CT/CH室中5個小時(近似到分)。到時間的時候，(6)從CT/CH室中取出樣本，用橡膠帶確保塑料外套緊密地蓋上樣本。記錄樣本取出的時間，近似到分。讓樣本在天平所在房間的室溫下均衡至少30分鐘。在平衡之后，(7)取下塑料外套和橡膠皮帶再稱杯子。記錄這個重量作為最后的重量。
然后用下面的公式計算MVTR值，單位是gH2O/24hrs/m2 其中24.0用作轉(zhuǎn)換這個數(shù)據(jù)為以24小時為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；0.0007069是以平方米表示的杯嘴的開口面積；5.0是測試持續(xù)的時間，以小時表示。
計算每組三份樣本的平均MVTR值。取每組樣本的MVTR平均值四舍五入到100。報出這個值作為該種樣本材料的MVTR值。
靜水壓頭靜水壓頭用提升水柱測試器測定。提升水柱測試器是以下述方式構(gòu)成的裝置，即蒸餾水在38.1mm內(nèi)徑的柱體中每分鐘升高約254+/-5mm，這樣逐漸增加施加到確定的懸浮樣本部分的壓力。這個測試是連續(xù)的，直到達到最大水位，或直到水滲透樣本。
該測試是在調(diào)節(jié)的室內(nèi)測量的，室溫73F+/-2.0°F(22.8℃+/-0.63℃)，相對濕度為50+/-2％。樣本夾在柱體夾具的底部，采用適宜的墊圈材料(O形環(huán))阻止在測試中的側(cè)漏。接觸樣本的水的面積等于水柱的橫截面積。柱體以mm刻度。
水以一特定的速率泵進水柱的底部。隨著水泵進柱體中，用一鏡子就可觀察到樣本的底部。當(dāng)水滴從樣本上墜落時，記錄刻度過的柱體的水位，精確到mm。如果水滴一點也不滴落，就記錄最大讀數(shù)。如果水立即滲透樣本并且無論怎樣沒有一點抵抗，就記錄零讀數(shù)。
權(quán)利要求
1．一種多層紙幅，包括至少一層外纖維素層，以面對面的方式被動粘合在至少一層內(nèi)層上，所述內(nèi)層包括不滲透液體的、透氣的幅片。
2．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述纖維素層包括起皺的紙，定量為約10g/m2到約100g/m2。
3．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述纖維素層包括起皺的紙，該紙的定量為約15g/m2到約25g/m2。
4．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層包括形成無紡幅片的熔噴纖維。
5．如權(quán)利要求4所述的紙幅，其特征在于，所述熔噴纖維是由下組中的成形成聚烯烴，如聚丙烯和聚乙烯；聚酯，如聚對苯二甲酸乙酯；聚酰胺，如尼龍；以及這些和其它熱塑性聚合物的共聚物和混合物。
6．如權(quán)利要求5所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層的定量為約1g/m2到約15g/m2。
7．如權(quán)利要求5所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層的定量為約1g/m2到約8g/m2。
8．如權(quán)利要求5所述的紙幅，其特征在于，所述熔噴纖維的平均直徑小于或等于10微米。
9．如權(quán)利要求5所述的紙幅，其特征在于，所述熔噴纖維的平均直徑小于或等于2.5微米。
10．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層的濕氣傳輸率至少為約4000gH2O/24hrs/m2。
11．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層的濕氣傳輸率至少為約5000gH2O/24hrs/m2。
12．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層能支持的靜水壓頭至少為約20mmH2O。
13．如權(quán)利要求1所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層能支持的靜水壓頭至少為約40mmH2O。
14．一種多層紙幅，包括至少一層內(nèi)層，該內(nèi)層具有限定第一寬度的相對邊緣，所述內(nèi)層以面對面的關(guān)系樹脂在至少兩層外纖維素層之間并且與其鄰接，每層所述外纖維素層具有限定第二寬度的相應(yīng)邊緣，所述內(nèi)層包括不滲透液體的、透氣的紙幅，其中，所述紙幅是在所述的相應(yīng)邊緣附近主動地粘合。
15．如權(quán)利要求14所述的紙幅，其特征在于，所述第二寬度大于所述第一寬度，因此所述主動粘合是在所述外纖維素層之間。
16．如權(quán)利要求14所述的紙幅，其特征在于，所述粘合包括壓花、針刺或其它機械粘合方法。
17．如權(quán)利要求14所述的紙幅，其特征在于，每層所述纖維素層包括定量為約15g/m2到約25g/m2的起皺紙。
18．如權(quán)利要求14所述的紙幅，其特征在于，每層所述內(nèi)層包括形成無紡幅片的熔噴纖維。
19．如權(quán)利要求16所述的紙幅，其特征在于，所述內(nèi)層包括熔噴纖維，其平均直徑小于或等于約10微米，并且所述內(nèi)層的定量為約1g/m2到約15g/m2，并且其濕氣傳輸率MVTR至少為4000gH2O/24hrs/m2。
20．一種多層紙幅，包括至少一層外纖維素層，其以面對面的關(guān)系被動粘合在至少一層內(nèi)層上，所述內(nèi)層包括定量低于或等于8gsm的熔噴無紡幅片。
全文摘要
一種多層紙幅(10)包括至少一層外纖維素層(30),優(yōu)選是兩層外纖維素層(30),被動粘合在至少一層內(nèi)層(20)上。該內(nèi)層包括形成不滲透液體、透氣的無紡幅片的熔噴纖維。薄紙層可以是起皺薄紙,其定量為約10g/m
文檔編號A47K10/16GK1309604SQ99808791
公開日2001年8月22日 申請日期1999年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者戴維·W·卡貝爾, 辛西婭·S·迪紐斯, 馬克·J·斯坦哈特, 斯蒂芬·R·凱利 申請人:寶潔公司