專利名稱：低密度的非織造結構體及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及纖維非織造結構體。更具體地，本發(fā)明涉及顯示出低密度和懸垂性(drapeability)的纖維非織造結構體，以及制造此類結構體的方法。
背景技術：
非織造材料已廣泛應用于多種市售個人護理產品中，包括例如擦拭物和女性衛(wèi)生用品，如衛(wèi)生巾、護墊和衛(wèi)生棉等。在許多這些用途中，都要求該非織造材料“可懸垂”，從而為使用者提供舒適感。如本文所用，術語“可懸垂”是指以懸掛方式夾持材料一端時，所述材料因重力而以基本上垂直的形式懸掛的傾向性。顯示出高懸垂性的材料易于與鄰接表面(例如相對于使用者的皮膚)的形狀相貼合，從而易于提高含有所述高懸垂材料的產品帶給使用者的舒適感。
但是，申請人已認識到具有相對較高懸垂特性的傳統(tǒng)材料其密度還會相對增大、并更薄更滑，從而使其缺乏許多產品中還進一步要求的柔軟感和/或起茸性能。例如，許多較為可懸垂的材料是通過傳統(tǒng)的射流噴網法制造的，該方法易于產生可懸垂但高密度的材料。
因此，申請人已認識到對可用于許多物品中的任何一種的，并具有極為所需且獨特的高懸垂性和低密度特性組合的非織造材料的需求。此外，申請人還認識到對生成此類材料的獨特方法的需求，包括但不必限于通過非織造物的水纏結(hydroentanglement)來生成此類材料的方法。

發(fā)明內容
申請人通過制備具有獨特且為所需的較高懸垂性和低密度的組合特性的纖維非織造結構體，已克服了現(xiàn)有技術中的缺陷。在一個方面，本發(fā)明涉及懸垂性大于約4克每平方米每克(gsm/g)且密度小于約0.08克每立方厘米(g/cc)的纖維非織造結構體。
此類結構體可廣泛有效應用于多種個人護理用品中。因此，在另一實施方式中，本發(fā)明涉及包含懸垂性大于約4克且密度小于約0.08g/cc的纖維非織造結構體的個人護理用品。
申請人還意外地發(fā)現(xiàn)可通過如下方法制備本發(fā)明的低密度/高懸垂性結構體，所述方法包括形成穩(wěn)定的纖維網，然后在特定的方向上使該穩(wěn)定的網狀物與液流接觸。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種制備低密度非織造物的方法，所述方法包括將非織造纖維薄層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網，沿縱向(machine-direction)上移動所述穩(wěn)定化的網，然后將該穩(wěn)定化的網與至少部分定向為順或逆所述縱向的液流接觸。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制備低密度非織造物的方法，所述方法包括將非織造纖維層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網，將所述穩(wěn)定化的網架于彈性體支撐件上，沿縱向上移動所述支撐件和其上的穩(wěn)定化的網，然后將該穩(wěn)定化的網與液流接觸。


現(xiàn)參考附圖描述本發(fā)明實施方式的例子，其中圖1A所示為與本發(fā)明某些實施方式相符的吸收性材料的透射觀察顯微照片；圖1B所示為包含從表面伸出的結狀結構的圖1A所示材料表面的反射觀察顯微照片；圖2A所示為適于根據(jù)本文所述發(fā)明的某些實施方式進行處理的纖維薄層的頂視圖，且該薄層的一部分已被去除，以顯示出位于其下并支撐所述層的濾網；圖2B所示為圖2A的纖維薄層在經受本文所述某些實施方式的處理過程的側視圖；圖3所示為圖2B中所示的膨化點(bulking station)的近距離觀察側視圖；圖4所示為根據(jù)本文所述的本發(fā)明的某些實施方式用液流處理的穩(wěn)定化的網的側視圖；圖5所示為正經受本文所述的本發(fā)明的某些實施方式的處理過程的纖維薄層和穩(wěn)定化的網的側視圖；圖6所示為根據(jù)本文所述的本發(fā)明的某些實施方式用液流處理的穩(wěn)定化的網的側視圖；圖7所示為本文所述的本發(fā)明某些實施方式的纖維非織造結構體的懸垂性與現(xiàn)有技術結構體的懸垂性的比較圖。
優(yōu)選實施方式的描述根據(jù)某些實施方式，本發(fā)明涉及具有獨特組合特性的纖維非織造結構體，即與傳統(tǒng)非織造結構體相比，其具有相對低的密度且較高的懸垂性。這種獨特的特性組合就使得所述非織造材料頗為受益地柔軟和舒適，同時還能為多種物品提供其它優(yōu)點，這些優(yōu)點包括清潔或茸毛(exfoliation)容量。
本領域技術人員應很容易理解以下術語術語“密度”在本文中是指單位體積纖維網、織物或其部分的重量，其中低密度涉及具有所需松散性或蓬松彈性特性的網狀物、織物或其部分，這些特性還與消費者希望的柔軟感相關。申請人已通過在下文有詳細描述且為本領域技術人員所理解的“密度測試”測定了本發(fā)明結構體的密度。根據(jù)某些實施方式，本發(fā)明的結構體具有約0.08g/cc或更低的密度，優(yōu)選約為0.065g/cc或更低，更優(yōu)選約為0.065g/cc-0.03g/cc。在某些優(yōu)選的實施方式中，所述密度低至約0.06或更低，優(yōu)選約為0.05或更低，更優(yōu)選約為0.04或更低。
申請人還通過在下文有詳細描述且為本領域技術人員所理解的“懸垂性測試”測定了本發(fā)明結構體的懸垂性。申請人已認識到本發(fā)明的結構體不僅具有如上所述理想的低密度，還與之同時具有相對較高的懸垂性。具體而言，根據(jù)某些實施方式，本發(fā)明的結構體具有大于約4gsm/g或更大的懸垂性(單位重量/MCB)，優(yōu)選大于約為6gsm/g，更優(yōu)選約為8gsm/g-16gsm/g。
申請人還通過在下文有詳細描述且為本領域技術人員所理解的“拉伸強度測試”測定了本發(fā)明結構體的拉伸強度。根據(jù)某些實施方式，本發(fā)明結構體在縱向在拉伸強度約為15N/5cm或更大，更優(yōu)選約為20N/5cm或更大。
在某些優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明結構體具有特殊的特性組合，即具有低于約0.08g/cc的密度、至少為約4gsm/g的懸垂性，以及任選的在縱向上至少約15N/5cm的拉伸強度。在其它優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明結構體的密度低于約0.065g/cc，懸垂性至少為約6gsm/g以及任選地在縱向上的拉伸強度至少為約20N/5cm。
圖1A所示為與本發(fā)明某些具體實施方式
相符的吸收性材料的透視觀察顯微照片。根據(jù)這些特定的實施方式，本發(fā)明的非織造結構體包含多個纖維彎頭(elbow)100，即基本上U形的纖維部分，它們包含在表面110之中或從表面110中向外伸出，且在其表面上基本可見。
圖1B所示為與本發(fā)明實施方式相符的另一種吸收性材料的反射觀察顯微照片。整幅圖代表了吸收性結構體的實際面積，約為1cm×0.75cm。如圖1B所示，在某些實施方式中，所述吸收性材料包括表面結110，其包含從所述結構體整體中突出的纖維和/或纖維段。所述表面結110可具有不同形狀，例如半圓形、圓形、卷曲狀、螺旋狀、盤旋狀等并具有約200-1000微米的特征尺寸(例如直徑或長度)，優(yōu)選約為300-800微米，更優(yōu)選約為350-700微米。存在于所述吸收性結構體表面上的所述表面結110的密集度為大于約25個表面結/平方厘米(cm2)，優(yōu)選大于約50個表面結/cm2，更優(yōu)選為75個表面結/cm2-250個表面結/cm2。
在某些實施方式中，所述纖維非織造結構體優(yōu)選基本上不含針織、編織、起絨或縫編的纖維，即所述纖維非織造結構體優(yōu)選用纖維直接制成而不是用紗制成。所述纖維非織造結構體優(yōu)選包含或基本由許多纖維或長絲構成，它們通過例如纏結彼此結合。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述纖維非織造結構體是這樣的約50％以上的纖維由長度與直徑比大于約300的纖維制成。雖然所述纖維可為短纖維或連續(xù)長絲，優(yōu)選所述纖維為短纖維。所述纖維可為例如纖維素纖維，如木漿或棉花；合成纖維，如聚酯、人造纖維、聚烯烴、聚乙烯醇、多組分(芯鞘)纖維以及它們的組合。可用下文詳細描述的方法將所述纖維彼此結合。
值得注意的纖維非織造結構體包括短纖維，例如源自纖維素、聚酯、人造纖維、聚烯烴、聚乙烯醇、其它合成纖維、其中兩種或多種的組合等。某些優(yōu)選的纖維包括纖維素、聚酯、人造纖維以及其中兩種或多種的組合。某些更為優(yōu)選的纖維包括纖維素、聚酯和人造纖維的組合。市售的適宜纖維的例子包括可購自德國Kelheim的Kelheim Fibers的“Galaxy”人造纖維，可購自Lenzing AG(Lenzing，奧地利)的Tencel萊賽爾纖維。
除纖維以外，所述纖維非織造結構體還可包含各種用于吸收物的非織造織物制造領域熟知的其它材料。例如，所述纖維非織造結構體可包含聚合物或其它化學纖維整理劑(fiber-finishes)或粘合劑或微粒材料，例如可分散于所述纖維中以增強液體吸收特性的超級吸收劑(superabsorbent)，或用于形成特殊外觀的顏料或其它光反射劑。
在本發(fā)明的一個實施方式中，由此制得的纖維非織造結構體的厚度小于約10mm，例如小于約2mm。在本發(fā)明的一個實施方式中，由此制得的纖維非織造結構體的單位重量小于約150gsm，優(yōu)選為約30gsm-90gsm，最優(yōu)選為約50gsm-80gsm。
在某些優(yōu)選的實施方式中，所述非織造結構體為射流噴網結構。即，它們是源自水纏結或“射流噴網”方法的材料，優(yōu)選如本文所述的這些方法。
申請人已發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的纖維非織造結構體，尤其是傳統(tǒng)的射流噴網材料相比，本發(fā)明的結構體顯示出優(yōu)異的較低密度和/或懸垂性。這種新穎而令人驚異的特性組合賦予多種應用中(包括但不限于女性衛(wèi)生用品和擦拭物)的所述方便結構體以顯著的優(yōu)點。
在本發(fā)明的一個實施方式中，將所述纖維非織造材料用作清潔墊(例如衛(wèi)生巾或短褲護墊(pantiliner))的成分。例如，所述纖維非織造材料可為衛(wèi)生巾的上部片或短褲護墊的復合上部片/吸收芯層。包含了本發(fā)明的纖維非織造材料的衛(wèi)生巾或短褲護墊的上部片或復合上部片/吸收芯層可具有如下的優(yōu)點所述覆蓋層具有提高的柔軟性、吸收性和懸垂性，所有這些優(yōu)點均有助于提高使用者的舒適感。
在本發(fā)明的一個實施方式中，將所述纖維非織造材料用作衛(wèi)生棉的成分。例如，可將所述纖維非織造材料滾壓和壓實成為長條狀以用于組裝衛(wèi)生棉。
在本發(fā)明的一個實施方式中，將所述纖維非織造材料用作擦拭物的成分，例如“嬰兒用擦拭物”、個人護理/化妝用擦拭物或用于個人清潔的擦拭巾(濕或干)，或用于清潔物體表面的擦拭物。本發(fā)明的纖維非織造材料可用作單層擦拭物或用作多層擦拭物中的一層或多層。優(yōu)選地，所述擦拭物包含作為“外表”層的一層本發(fā)明的纖維非織造材料-從而使得本發(fā)明的纖維非織造材料可與使用者的皮膚接觸。包含本發(fā)明纖維非織造材料的擦拭材料可具有以下優(yōu)點所述擦拭物的低密度提供了與其可壓性和吸收性相關的柔軟感。
本發(fā)明的方法可通過由申請人發(fā)明的多種新方法來生產本發(fā)明的非織造結構體。例如，根據(jù)某些實施方式，可通過包括以下步驟的方法生產所述結構體將非織造纖維穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網，在縱向上移動所述穩(wěn)定化的網，然后將所述穩(wěn)定化的網與液流接觸，所述液流至少部分定向為順或逆所述縱向。
在本方法的某些實施方式中可采用將非織造纖維穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網的多種方法中的任何一種。例如，傳統(tǒng)方法，如水纏結(即，將射出的水導向到要進行纏卷的纖維上)、熱粘合(thermobonding)，即，將諸如對流、紅外能等的熱量施加到纖維上，以及膠乳或其它“化學”結合等，且本領域技術人員可很容易地接受這些方法以用于本發(fā)明的穩(wěn)定化步驟中，從而為纖維提供一定程度的機械完整性。本領域的技術人員還將認識到，這些穩(wěn)定化的方法可包括諸如以下步驟的任何組合提供纖維，通過干法成網(dry-laid)、濕法成網方法和/或其它方法將纖維鋪放于篩網上，和/或通過梳理、隨機纖維排列和/或其它傳統(tǒng)方法將纖維定向等。根據(jù)某些優(yōu)選的實施方式，所述穩(wěn)定化步驟包括通過所述纖維的水纏結和/或熱粘合將非織造纖維層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網，更優(yōu)選通過水纏結。
為了達到清楚的目的，通過如下參考圖2A-5的描述對根據(jù)本發(fā)明進行穩(wěn)定化步驟的方法進行說明。如圖2A和2B的具體實施方式
所述，所述穩(wěn)定步驟包括提供鋪放在篩網206(例如金屬或塑料篩網)上的纖維薄層200，而該篩網則置于可移動的傳送機204上?！氨印笔侵概c集合體的長度203(即，薄層200的長度方向)和寬度205相比，具有較小的厚度202尺寸的纖維集合體。例如，所述薄層200可具有小于寬度205的約10％的厚度202，例如小于寬度205的約2％。在優(yōu)選的實施方式中，纖維薄層200基本上是平坦的，且厚度小于約20mm，優(yōu)選小于約5mm。
纖維薄層200通常彼此間不結合?！安唤Y合”是指薄層200中的纖維松散地彼此聯(lián)合，且所述薄層的拉伸強度很低，例如小于約5N/5cm，優(yōu)選小于約N/5cm。
對所述纖維薄層200進行定向，然后沿縱向移動到噴頭290處，在該處它們與液流208接觸以形成穩(wěn)定化的網210。將液流208設計為以任何適宜形成穩(wěn)定化的網的方向和任何適宜形成穩(wěn)定化的網的壓力沖擊所述層。優(yōu)選地，將液流208定向為以基本上垂直的方式和諸如約500-5000psi(例如約500-1000psi)的壓力沖擊所述層。如本文所用，術語“基本上垂直”是指沖擊液流和與此時纖維薄層200移動及液流208的施壓點間的垂直方向的角度(參見圖3中的角218)為約20-0度，優(yōu)選約為10-0度，更優(yōu)選約為5-0度，最優(yōu)選約0度。
可在所述瞬時方法(instant method)中采用適于將穩(wěn)定化的網210沿縱向移動，并在所述穩(wěn)定化的網沿所述縱向移動時將所述穩(wěn)定化的網與至少部分定向為順或逆所述縱向的液流接觸的任何方法。術語“縱向”如本文所用且按照常規(guī)的理解是指穩(wěn)定化的網210開始相對于接觸步驟中的接觸裝置(機器)移動的方向。
本領域技術人員應認識到且如圖中所示，根據(jù)網210在設備上的位置，總的縱向212(在圖2所示過程中的不同點用實心箭頭表示)可以相對于接觸裝置而變化。出于本文中接觸步驟的目的，在接觸步驟中當穩(wěn)定化的網與液流接觸時，所述縱向是這樣的方向在該方向內與液流接觸的部分穩(wěn)定化的網相對于接觸裝置(機器)是基本上移動的。
可通過使穩(wěn)定化的網210沿縱向以適于網與液流接觸的任何速度移動，以獲得所要求保護的本發(fā)明的材料。在某些實施方式中，使所述穩(wěn)定化的網210沿縱向以至少約為10英尺/分鐘(fpm)(例如約為50-250fpm)的速度移動。
申請人已認識到在某些實施方式中，可通過將穩(wěn)定化的網210與順著縱向的網的液流接觸或逆著縱向的液流接觸，來獲得具有上述特性組合的本發(fā)明的非織造材料?！绊樦v向的方向”是指對液體進行推進(例如，從噴頭中)，從而在其恰將首次接觸穩(wěn)定化的網之前，使液流在縱向的方向分量上具有一定的速度。類似地，“逆著縱向的方向”是指對液體進行推進(例如，從噴頭中)，從而在其恰將首次接觸穩(wěn)定化的網之前，使液流在縱向的相反方向分量上具有一定的速度。
例如，圖2B和3說明了本方法的實施方式，其包括使液流216(在圖2B中顯示了4股這樣的液流216a、216b、216c、216d)接觸穩(wěn)定化的網210并將其定向為逆縱向212。
如圖3所示，液流216沖擊纖維網210，從而使得液流216形成角218。通過測量液流216和在與液流216的接觸點上垂直于穩(wěn)定化的網210的射線217之間的方向夾角(以絕對量表示)來確定角218。在與液流216接觸時，穩(wěn)定化的網210正順著縱向212移動，而液流216則至少部分定向為逆著縱向212。
如圖4和5所示，在接觸穩(wěn)定化的網的步驟中將一股或多股液流定向為順著縱向(“機器向前”的方向)也是與本發(fā)明的實施方式一致的。在圖4中，液流416定向為順縱向412并沖擊穩(wěn)定化的網410以在液流416和垂直于縱向412的射線417間形成角418。圖5顯示了本發(fā)明方法的一個實施方式，其中纖維薄層500放置于傳送機504上并沿縱向512移動。層500首先與多個以基本上垂直方式沖擊層500的噴頭508接觸，以形成穩(wěn)定化的網510。所述穩(wěn)定化的網繼續(xù)沿縱向512移動，然后與定向為順著縱向512的多股液流516接觸，以形成本發(fā)明的結構體。
在本發(fā)明的一個實施方式中，在液流和垂直于縱向的射線間形成的角度(例如，圖中所示的角218或418)約為1-45度，優(yōu)選約為10-60度，更優(yōu)選約為15-30度。
根據(jù)接觸步驟可用任何數(shù)量的液流和/或產生這種液流的噴頭來順或逆縱向接觸所述穩(wěn)定化的網。對于有多股液流接觸所述網的實施方式，所述液流可彼此分開，例如，沿要接觸的網的寬度或長度分隔為一列或多列。在某些實施方式中，還可有附加的噴頭，每個均可噴射出分離的液流，在穩(wěn)定化的網沿縱向移動時，所述噴頭的位置可使得穩(wěn)定化的網上的給定位置受到各個附加噴頭的作用。此外，各個附加的噴頭可為沿所述網的寬度排列的列中的一部分?？蓪⒍喙梢毫骱?或用于產生這些液流的噴頭分離以獲得適宜范圍中的噴射密度，例如約15-60股液流/英寸。
在某些實施方式中，液流216優(yōu)選為水流，或大部分為水的液流。所述液流216的優(yōu)選壓強約為400psi或更大，更優(yōu)選約為750psi或更大，更優(yōu)選約為1000psi-5000psi。所述一股或多股液流216可為如下液流標識噴射出液流的開口的線尺度/直徑或與沖擊到穩(wěn)定化的網上的液流直徑可為小于約0.3mm，優(yōu)選約為0.05-0.3mm。所述液流優(yōu)選為接觸穩(wěn)定化的網的連續(xù)液流?；蛘?，所述液流可以脈沖形式接觸所述網。
為了清晰的目的，參考了顯示根據(jù)優(yōu)選實施方式之一的優(yōu)選接觸步驟的圖2B。如圖2B所示，所示接觸步驟包括將通過本發(fā)明方法的穩(wěn)定步驟形成的穩(wěn)定化的網210運送到膨化水纏結位置214上，以使穩(wěn)定化的網210松散。水纏結位置214包括四個噴頭(220a、220b、220c和220d)，它們各自提供一股以逆縱向212接觸網210的液流(分別為216a、b、c和d)。請注意，縱向212是在液流216與網210接觸點處，對穩(wěn)定化的網210圓周運動的相切方向。
優(yōu)選基本上連續(xù)地進行本發(fā)明的穩(wěn)定化和接觸/膨化步驟(例如，在接觸/膨化之前進行穩(wěn)定化)。此外，雖然圖2B中將穩(wěn)定化位置206和膨化點214描述在同一機器上，但這些位置也可分裝于分離的機器上。
本發(fā)明人還意外地發(fā)現(xiàn)通過形成穩(wěn)定化的網，然后將所述穩(wěn)定化的網與一股或多股液流定向為至少部分順或逆縱向，可獲得具有低密度和足夠機械完整性的纖維非織造結構體。由此獲得的所述纖維非織造結構體還可具有高懸垂性。據(jù)認為(但不想被理論所束縛)本發(fā)明的方法能使穩(wěn)定化的網松散、和/或減小穩(wěn)定化的網中存在的纏結程度、和/或增大穩(wěn)定化的網的厚度、和/或降低穩(wěn)定化的網的密度。在某些優(yōu)選的實施方式中，申請人已認識到本方法使得穩(wěn)定化的網的厚度提高和/或密度降低至少約10％，優(yōu)選至少約40％。
根據(jù)本發(fā)明的某些其它實施方式，本發(fā)明包括制造本發(fā)明的結構體的方法，所述方法包括將非織造纖維層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網，將所述穩(wěn)定化的網支撐在彈性支撐件，沿縱向移動所述支撐件和其上的穩(wěn)定化的網，并使被支撐的穩(wěn)定化的網與液流接觸。接觸所述被支撐的穩(wěn)定化的網的液流可以具有各種方向，例如基本垂直于所述穩(wěn)定化的網或以基本不為零度的相對于穩(wěn)定化的網的角度。所述液流可以定向為沿著縱向、逆縱向、或正交于縱向。
可以使用上述的任何將非織造纖維層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網的方法來穩(wěn)定纖維層。按照某些優(yōu)選的實施方式，上述穩(wěn)定步驟包括通過水纏結和/或熱粘合纖維法，優(yōu)選水纏結來將非織造纖維層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網的方法來穩(wěn)定纖維層。
任何適合的彈性體材料可用來作為本發(fā)明方法的支撐材料。所述彈性體材料可由任何適合的材料制成，并具有任何適合實現(xiàn)本發(fā)明方法具體應用所需的功能的構型。例如，所述彈性支撐材料較佳地包括彈性體材料(具有低于室溫(使用溫度)的玻璃化溫度的材料)。所述彈性體可以是，例如天然(聚萜烯)或合成的彈性體(例如苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物、丁腈彈性體、氯丁橡膠、乙烯-丙烯橡膠、聚氨酯基橡膠、硅樹脂橡膠等)。所述彈性體可包括交聯(lián)(crosslink)，所述交聯(lián)優(yōu)選隨溫度變化不可逆轉。所述彈性體支撐材料還可包括填料、顏料、補強劑、增塑劑等，它們與所述彈性材料混合。
較佳地，所述彈性體材料可用來與穩(wěn)定化的網接觸，并在接觸步驟中從與一種或多種液流所接觸的面相反的面支撐所述網。不希望被理論束縛，據(jù)認為所述彈性體材料允許網和/或液流以與常規(guī)的金屬或塑料篩或支撐材料相比很獨特的方式移動。較佳地，當將穩(wěn)定化的網與液流時，至少一部分液流穿過穩(wěn)定化的網與彈性體材料接觸，因此，該彈性體材料用來使部分液流轉向回到穩(wěn)定化的網中。
例如，圖6所述的是按照本發(fā)明的方法的一種實施方式的彈性體支撐材料600和支撐在其上的穩(wěn)定化的網609。彈性體支撐材料609與網600在面601上接觸，并從面601支撐該網(在該實施方式中，網600的下面)。圖6還示出了產生液流605(共同的)的噴口603(共同的)，所述液流605與網在面606(面601的對面)上接觸。部分液流605穿過網600與支撐材料609接觸，在支撐材料上液體被轉向回到網600的面606，以向網提供蓬松性。在一些優(yōu)選的實施方式中，所述彈性體材料還允許液體通過其中。
例如，所述彈性體材料還可以成型為層或墊，在所述層或墊上可以放置具有孔的網(aperture web)。例如，還可通過使用適當?shù)募す饧訜嵩词顾鰪椥泽w支撐材料被穿孔，這樣該彈性體支撐材料具有大量的宏觀孔(hole)，液流可以容易地穿過所述宏觀孔。所述孔的形狀并不關鍵，但是希望所述彈性體支撐材料具有足夠的開孔面積(開孔面積是孔所占的面積除以孔和材料的總面積)，以使水容易地通過，但是所述孔較佳地不包含過量的所述彈性體支撐材料部分。也就是說，在某些優(yōu)選的實施方式中，所述穿孔的彈性體支撐材料包含足夠的表面積以與網600和任何穿過網600的液流互相作用。在某些優(yōu)選的實施方式中，所述孔的尺寸(例如直徑)為約0.25mm-2.5mm，優(yōu)選約0.25mm-0.75mm。在某些優(yōu)選的實施方式中，所述彈性體支撐材料的開孔面積為約20％-70％，優(yōu)選約25％-65％。所述彈性體支撐材料的厚度為約1mm-100mm，優(yōu)選約2mm-10mm，更優(yōu)選約3mm-7mm。在某些優(yōu)選的實施方式中，所述彈性體支撐材料的表面的在所述彈性體支撐材料的厚度方向的肖氏(類型A)硬度為約20-90，優(yōu)選為約35-80，最優(yōu)選為約45-70。肖氏(類型A)硬度氏是使用ASTM方法D2240獲得的。將所述壓頭放在支撐材料的固體面積上，即在邊緣周圍或其它區(qū)域周圍離開任何孔至少約1cm(優(yōu)選至少約1英寸)的其它區(qū)域周圍。報告20個讀數(shù)的平均數(shù)。
在某些優(yōu)選的實施方式中，所述接觸步驟包括驅使液流在足以使所述彈性體支撐件變形的壓力下流到穩(wěn)定化的網上。適合的壓力的例子包括約400psi或更大，更優(yōu)選約750psi或更大，或最優(yōu)選約1000psi到約5000psi?！觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥觥鰪那懊娴拿枋鲋?，本領域技術人員可以得知本發(fā)明的本質特征，并可以不偏離本發(fā)明的實質和范圍進行各種變化和修改。以舉例方式給出的實施方式并不意于限制在實施本發(fā)明時的各種可能的變化。
實施例下面的實施例用來闡述本發(fā)明，并不意于以任何方式限制本發(fā)明。
實施例1在下面的各個實施例1A-1H中，將纖維薄層放在80-目的金屬篩上，所述金屬篩在轉鼓上。所述纖維是70％聚酯和30％人造纖維的共混物，單位重量為65gsm，旋轉所述轉鼓以使纖維層以150fpm的線速度移動。使所有的樣品經受初使的穩(wěn)定化處理其中水于700psi下強制通過許多直徑為0.005英寸直徑的各噴口。噴口的方向垂直于纖維層，并且排列成間隔開的行，噴口密度為30個噴口/英寸。使轉鼓徹底旋轉六次，由此使纖維層上給定的點通過噴口行6次。如下所述測定厚度。對于所述的某些實施例，在穩(wěn)定化處理之后，進行額外的高壓“膨化”處理。將噴口(其它方面與上述相同)放置在與縱向或逆縱向(也分別描述為“縱向正向(machine-forward)”和“縱向反向(machine-backward)”)的法向方向呈20°的角，與本發(fā)明的實施方式一致。使樣品脫水并經過通風爐(through-air oven)干燥。
按照本發(fā)明，在各種厚度的纖維層和纖維非織造結構體上進行下面的厚度測試，測定厚度。
切割5cm寬的材料條。為了測定縱向的拉伸強度，使材料條的取向為縱向取向。為了測量橫向的拉伸強度，將材料條沿橫向取向。使用Emveco測規(guī)完成所述步驟，在2500mm2的底腳尺寸上施加0.07psi的壓力。讀數(shù)的精確度為0.0025cm。記錄5次讀數(shù)的平均值，作為厚度。升高測規(guī)的底腳(foot)，并將產品樣品置于測砧上，這樣，使測規(guī)的底腳基本位于被測產品樣品上目標部位的中心位置。當降低底腳時，必需小心以防止底腳落到產品樣品上或施加過度的力。以0.1英寸/秒的速度降低底腳。對樣品施加0.07p.s.i.g.的負荷并使讀數(shù)穩(wěn)定約10秒鐘。然后讀取厚度值。該過程被重復至少三個產品樣品，然后計算平均厚度。通過用樣品的質量除以體積(長度×寬度×上面測定的平均厚度)來計算密度。
按照本發(fā)明，在各種厚度的纖維層和纖維非織造結構體上進行下面的拉伸測試，測定厚度。將材料切割為2.5cm寬和最短4英寸長的條。Instron機的兩組鉗口夾住樣品條。Instron機的鉗口的起始間距為3英寸。設定Instron機器的移動的鉗口組，使其以12英寸/分鐘的速度移動。在應力-應變曲線上的最大負荷將在斷裂點處或之前出現(xiàn)，以牛頓為單位記錄。最后的結果記錄為牛頓/5厘米。
比較例1A不需要進行其它的與液體的接觸(膨化步驟)。處理之后，網的厚度為0.73mm，密度為0.089克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為65牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為58.2牛/5厘米。
實施例1B在所述穩(wěn)定化處理后，于2100psi的壓力下并且將噴口傾斜于縱向的正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.68mm，密度為0.039克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為29.7牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為18.9牛/5厘米。
實施例1C在所述穩(wěn)定化處理后，于1500psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.80mm，密度為0.036克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為24.9牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為13.4牛/5厘米。
實施例1D在所述穩(wěn)定化處理后，于1100psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.80mm，密度為0.036克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為41.6牛/5厘米。測定出在正交于縱向網的拉伸強度為33.2牛/5厘米。
實施例1E在所述穩(wěn)定化處理后，于800psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為2.1mm，密度為0.031克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為22.6牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為11.1牛/5厘米。
實施例1F在所述穩(wěn)定化處理后，于1500psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向反向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.68mm，密度為0.039克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為22.0牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為13.6牛/5厘米。
實施例1G在所述穩(wěn)定化處理后，于1100psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向反向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.60mm，密度為0.041克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為30.1牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為22.6牛/5厘米。
實施例1H在所述穩(wěn)定化處理后，于800psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向反向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.95mm，密度為0.033克/立方厘米。測定出在縱向的網的拉伸強度為23.7牛/5厘米。測定出在正交于縱向的網的拉伸強度為19.1牛/5厘米。
實施例2在下面的各個實施例2A-F中，步驟與實施例1的一樣，除了以下的不同(1)纖維由50％聚酯和50％的人造纖維構成，單位重量為75gsm，(2)旋轉所述轉鼓以使纖維層以100fpm的線速度移動。使所有的樣品經受初始的穩(wěn)定化處理，其中噴口的方向垂直于纖維層，并且排列成間隔開的行，噴口密度為30個噴口/英寸。如實施例1所述，使轉鼓完全旋轉六次。如實施例1所述。測定厚度和密度，如實施例1所述。對于所述的某些實施例，在穩(wěn)定化處理之后，將噴口放置在與法向呈20°的角，進行另外的高壓“膨化”水處理，與本發(fā)明的實施方式一致。使樣品脫水并經過通風爐(through-air oven)干燥。
按照本發(fā)明，在各種厚度的纖維層和纖維非織造結構體上進行下面的吸收容量測試，測定厚度。使用GAT(重量吸收測試)設備。注意關于GAT測試的原理在Mcconell的美國專利4，357，827中有所描述。測試池是一個多孔盤，GF/A濾紙覆蓋著所述孔，提供多孔介質以使連接液體貯槽和測試池的管子中的測試流體保持連續(xù)。測試流體是0.9％的鹽(saline)的去離子水溶液。調整測試池的高度使濾紙表面比液體貯槽的液體平面高出厘米。
將樣品沖切為5cm的圓片。記錄樣品的干重Wo。將所述樣品圓片置于GAT池的濕濾紙頂部，將100克的靜負載放在樣品頂部，開始測試。周期性地用計算機記錄在十分鐘內被吸收的液體的量。W1是在10分鐘內被吸收的液體的質量。吸收容量是每克樣品所吸收的液體的量(以克計)W1/Wo。記錄五個讀數(shù)的平均值。
對比例2A穩(wěn)定化處理是在2000psi下進行。沒有用液體進行額外的膨化處理。處理之后，網的厚度為1.09mm，密度為0.069g/cm3。網的吸收容量為11.02g/g。
實施例2B于2000psi下進行穩(wěn)定化處理后，于1300psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.44mm，密度為0.052克/立方厘米。網的吸收容量為14.09g/g。
實施例2C于2000psi下進行穩(wěn)定化處理后，于2000psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.41mm，密度為0.053克/立方厘米。網的吸收容量為14.18g/g。
實施例2D于2000psi下進行穩(wěn)定化處理后，于800psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向正向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.38mm，密度為0.055克/立方厘米。網的吸收容量為12.26g/g。
對比例2E穩(wěn)定化處理是在1200psi下進行。沒有與液體進行接觸。處理之后，網的厚度為1.11mm，密度為0.068g/cm3。網的吸收容量為11.20g/g。
實施例2F于2000psi進行穩(wěn)定化處理后，于1200psi的壓力下并且噴口傾斜于縱向反向，進行水膨化處理。所述處理之后，網的厚度為1.74mm，密度為0.043克/立方厘米。網的吸收容量為14.63g/g。
實施例3在下面的實施例中，將包含纖維(所述纖維為聚酯/人造纖維的共混物)的穩(wěn)定化的網放在特定的支撐材料上，并用高壓水噴口處理，所述水噴口的方向是正向與穩(wěn)定化的網成20°角。使轉鼓完全旋轉4次。
實施例3A所述纖維是35％的聚酯和65％的人造纖維，55gsm。支撐材料是常規(guī)的細塑料(聚醛)篩網。水壓力為1000psi。測得的密度為0.059g/cm3，明顯小于對照樣品(沒有膨化處理)的密度0.084g/cm3。
實施例3B所述纖維是35％的聚酯和65％的人造纖維，55gsm。支撐材料是彈性支撐材料，1/8英寸厚，且具有約65s(肖氏A硬度的單位)的肖氏A硬度。水壓力為1000psi。測得的密度為0.043g/cm3，明顯小于上述的對照樣品的密度。
實施例3C所述纖維是35％的聚酯和65％的人造纖維，90gsm。支撐材料是常規(guī)的細金屬篩網。水壓力為1000psi。測得的密度為0.067g/cm3，明顯小于對照樣品(沒有膨化處理)的密度0.094g/cm3。
實施例3D所述纖維是35％的聚酯和65％的人造纖維，90gsm。支撐材料是彈性支撐材料，1/8英寸厚(其它與實施例3C中的相同)。水壓力為1000psi。測得的密度為0.063g/cm3，明顯小于上述的對照樣品的密度。
實施例4得到包含纖維(所述纖維為聚酯/人造纖維的摻混物)的穩(wěn)定化的網。所述纖維是預結合的35％聚酯和65％人造纖維，55gsm。將預結合的纖維放在1/8英寸的彈性支撐材料上，并用高壓水噴口處理，所述噴口的方向垂直于穩(wěn)定化的網。使轉鼓完全旋轉4次，以100fpm前進。水壓力為2000psi。測得的密度為0.047g/cm3，明顯小于對照樣品(預結合的纖維，在該膨化處理之前)的密度0.084g/cm3。
實施例5在下面的各個實施例5A-5C中，測定各樣品的懸垂性，并以表格形式記錄，如圖7所示。示于圖7的“典型的射流噴網(Imaged Spunlaced)1”和“典型的射流噴網2”分別對應于對比例5A和5B中所述的購得的材料?！敖浥蚧纳淞鲊娋W(Bulked Up Spunlaced)”是實施例5C中所述的本發(fā)明的材料。如圖7所述，與常規(guī)的材料相比，本發(fā)明的材料具有出乎意料的明顯更高的懸垂性。
按照本發(fā)明，在各纖維、非織造結構體上進行下面的懸垂性測試，以測定懸垂性(單位重量/MCB)。
改進的圓形彎曲剛度(MCB)是通過根據(jù)ASTM D 4032-82圓形彎曲程序建立的測試方法測定的，所述過程經過重大改進并按下述過程進行。圓形彎曲程序是一種同時在多個方向上使材料變形的程序，其中，樣品的一個表面凹下而另一個表面凸起。圓形彎曲程序給出了一個與抗彎性有關、同時平均所有方向上的勁度的力值。
圓形彎曲程序所需的裝置是一個改進的圓形彎曲勁度測試儀(Circular BendTester)，它包括以下部分1.拋光光滑鋼板平臺，其尺寸為102.0毫米×102.0毫米×6.35毫米，具有一個直徑為18.75毫米的孔。該孔的搭接邊緣應呈45度角，深度為4.75毫米；2.全長72.2毫米、直徑6.25毫米的活塞(plunger)，活塞有一半徑為2.97毫米的球鼻(ball nose)以及從其中伸出0.88毫米、根部直徑為0.33毫米的針尖，針尖上有一半徑小于0.5毫米的點，所述活塞以孔為中心固定，且在所有側都具有相等的間隙。注意，所述針尖僅僅是為了防止測試樣品在試驗過程中發(fā)生側移。因此，如果針尖對測試樣品有顯著的不良影響(例如刺破可膨脹的結構)，則不能使用針尖?；钊牡撞繎摵芎玫匕仓迷诳装宓捻敹酥?。從這個位置，球鼻向下運動可準確到達平板上孔的底部；3.測力計，更具體說是Instron反向壓縮稱重傳感器(inverted compression loadcell)。該稱重傳感器的負荷范圍約為0.0-2000.0克；4.促動器，更具體說是具有反向壓縮測力傳感器的Instron 1122型調節(jié)器。Instron 1122由馬薩諸塞州Canton的Instron Engineering有限公司制造。
如下所述，為進行該測試，每個待測制品需要三個代表性的產品樣品。待測的衛(wèi)生巾，或其它吸收制品的位置由操作者選出。從三個產品樣品中每一個相應的部位切下37.5毫米×37.5毫米的測試樣品。在切割測試樣品之前，需從產品樣品上除去所有剝離紙或包裝材料，并用非粘性粉末如滑石等覆蓋所有暴露的粘合劑，如外部定位粘合劑?；豢捎绊態(tài)W和MCB的測量。
測試樣品不應被試驗者折疊或彎曲，對樣品的搬動必須盡可能少，而且只能搬動邊緣，以避免影響抗彎性。
圓形彎曲程序按如下方式進行。將樣品放在溫度為21℃±1℃和相對濕度為50％±2.0％的條件下調節(jié)2小時。
每塊切割的測試樣品的重量以克計并除以因子0.0014。這是以克每平方米(gsm)為單位的單位重量。將得到的每個測試樣品的單位重量值平均，以得到平均單位重量(BW)。這種平均單位重量(BW)可用于上面列出的公式。
測試樣品被置于活塞下的孔板上的中央，這樣測試樣品朝向身體的一層便面對活塞，而樣品的阻隔層就朝向平板。活塞速度被設定為50.0厘米/分鐘/全沖程。如果需要的話檢查并調節(jié)指示器零點。啟動活塞。在測試過程中應避免接觸測試樣品。用最接近的克數(shù)記錄為最大的力。重復上述步驟直到所有三個測試樣品都被測試。然后將所記錄的三個測試值平均，以得到平均MCB剛度。平均MCB值可用于上面列出的公式。懸垂性的計算是單位重量除以上述測得的平均MCB值。
對比例5A測試典型的射流噴網材料(購自PGI)。它的單位重量為70gsm，是兩層的，由75％聚酯和25％人造纖維構成。測得的MCB是95g。計算出的懸垂性為0.74gsm/g。
對比例5B測試典型的射流噴網材料。它的單位重量為75gsm，是75％聚酯和25％人造纖維的均勻共混物。測得的MCB是19g。計算出的懸垂性為3.95gsm/g。
實施例5C以與本發(fā)明的實施方式相同的方式制造65gsm、由65％人造纖維和35％聚酯組成的樣品。測得的MCB是4.7g。測得的懸垂性為13.83gsm/g。
實施例6A在600psi下使用垂直的噴口纏結所述纖維，來穩(wěn)定纖維薄層(35％PET，65％人造纖維)，以形成穩(wěn)定化的網，從而制備吸收性結構體。纖維層的單位重量為63gsm。在1200psi下用水噴口處理所述穩(wěn)定化的網，所述水噴口的方向是與縱向的法向成約20-25°的角。用常規(guī)的金屬網篩支撐所述穩(wěn)定化的網。得到的結構體的密度為0.064g/cc，縱向的拉伸強度為21，正交于縱向的拉伸強度為14。該材料的暗場纖維照片示于圖1A。
實施例6B在600psi下使用垂直的噴口纏結所述纖維，來穩(wěn)定纖維薄層(35％PET，65％人造纖維)，以形成穩(wěn)定化的網，從而制備吸收性結構體。纖維層的單位重量為110gsm。在1200psi下用水噴口處理所述穩(wěn)定化的網，所述水噴口的方向是與縱向的法向成約20-25°的角。用聚醛篩網支撐所述穩(wěn)定化的網。得到的結構體的密度為0.071g/cc，縱向的拉伸強度為19，正交于縱向的拉伸強度為4。該材料的暗場纖維照片示于圖1B。
表1示出了上面的實施例和對比例中制造或測試的材料、及其密度、拉伸強度、吸收性和與之相關的懸垂性。這些值清楚地顯示了與常規(guī)的可比較的材料相比，本發(fā)明材料相關性質的有利且驚人的獨特組合。
表1

權利要求
1.一種生產纖維非織造結構體的方法，所述方法包括將非織造纖維薄層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網；在縱向上移動所述穩(wěn)定化的網；以及將所述穩(wěn)定化的網與至少部分定向為順或逆著所述縱向的液流接觸。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述纖維包括纖維素、聚酯、人造纖維、聚烯烴、聚乙烯醇或其中兩種或更多種的組合。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述穩(wěn)定化步驟前，所述薄層是不結合的。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述穩(wěn)定化步驟包括將所述纖維薄層與在接觸點上基本上垂直于所述縱向的液流接觸。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，以約500-5000psi的壓力將所述液流從噴口中壓迫出。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述接觸步驟中的所述液流定向為至少部分順著所述縱向。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述接觸步驟中的所述液流定向為至少部分逆著所述縱向。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述接觸步驟中的所述液流進行定向，從而使得所述液流以約1-45度的角度接觸所述穩(wěn)定化的網，其中所述角度是第一射線與第二射線間的夾角，所述第一射線在接觸點處與所述縱向垂直，所述第二射線順著所述液流的方向并投射到垂直于所述縱向的平面上。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述角度約為10-60度。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟包括以大于約400psi的壓力將所述液流從噴口中壓迫出。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟包括以約1000-5000psi的壓力將所述液流從噴口中壓迫出。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟足以提高所述穩(wěn)定化的網的厚度。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟足以使所述穩(wěn)定化的網的厚度提高至少約10％，或使其密度降低至少約10％。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟足以使所述穩(wěn)定化的網的厚度提高至少約40％，或使其密度降低至少約40％。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述穩(wěn)定化步驟之前，對所述纖維薄層進行粗梳。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟足以給纖維非織造結構體提供至少約為4gsm/g的懸垂性和小于約0.08g/cc的密度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種懸垂性大于約4gsm/g且密度低于約0.08g/cc的纖維非織造結構體、包含此類結構體的個人護理用品以及制造此類結構體的方法，所述方法包括將非織造纖維薄層穩(wěn)定為穩(wěn)定化的網；將所述穩(wěn)定化的網沿縱向移動；以及將所述穩(wěn)定化的網與至少部分定向為順著或逆著所述縱向的液流接觸。
文檔編號D04H1/00GK101016676SQ20061010857
公開日2007年8月15日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權日2005年7月25日
發(fā)明者H·恩古延, S·戴比 申請人:麥克內爾-Ppc股份有限公司