专利名称：具有改善的液体渗透性的吸收结构的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种适用于一次性吸收制品的吸收结构。更具体地讲，本发明涉及一种吸收结构，该结构包括成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维，该结构具有改善的液体处理量。相关技术的描述一次性吸收制品的目的通常是用于人体废物处理。为了处理液体人体废物，一种吸收制品里面的吸收结构必需首先能够将所述液体基本上吸收到吸收制品里，然后将所述液体于吸收制品里分配，并将所述液体保留于该吸收制品里。
一般，重要的是所述吸收结构能以与液体向吸收制品输送的速度大致相同的速度吸收该液体，否则，所述液体会流过该吸收结构的表面而不能传递给该吸收结构，在吸收结构里进行分配和保留。即，如果吸收结构的液体吸收速率低于液体向吸收制品输送的速率，就存在液体从吸收制品中泄漏的可能性。
另外，如果所述吸收制品中的吸收结构对液体的分配不够，该吸收结构的利用效率将会下降。通常，市售吸收制品被设计成具有过多的绝对液体饱和保留量。因此，上述吸收制品中的吸收结构通常不能被充分利用。通过提高吸收材料对液体的分配效率，可以使使用相同数量吸收结构的吸收制品具有较高的实际液体饱和度，或者可以在吸收结构中使用较少的吸收结构达到相同的实际液体饱和度，而且不会增加液体的泄漏。在吸收制品中用较少的吸收结构达到相同的实际液体饱和度，一般会导致有较少的吸收制品被丢弃到环境中。
一般，适用于吸收制品的吸收结构是众所周知的。开始，通常的做法是制成含有一种吸收纤维基质的吸收结构，所述纤维基质完全由木浆绒毛组成，如一叠絮状切碎的木浆绒毛。以每克木绒毛基重吸收的液体克数计，木浆绒毛所吸收的液体量较少，必须得采用较大量的木浆绒毛，因此，必须使用较大、较厚的吸收结构。
为了提高这种吸收结构的吸收能力，通常向其中加入一种成水凝胶的聚合材料。这种成水凝胶的聚合材料一般能吸收至少10倍于其重量的水。向这种吸收结构中引入成水凝胶聚合物，可以做到使用较少的木浆绒毛，因为以每克基重所吸收的液体克数量计，成水凝胶的聚合材料一般比木浆绒毛具有更高的液体吸收能力。而且，成水凝胶的聚合材料对压力也不如木浆绒毛敏感。因此，成水凝胶的聚合材料的使用，通常可以制成较小较薄的吸收制品。
现有含有成水凝胶的聚合材料和大致为木浆绒毛纤维的纤维的吸收结构的问题之一是，当其被过多的液体润湿时，该吸收结构容易陷缩，由此妨碍液体在该吸收结构中的流动。另外，这种已知的吸收结构在潮湿状态下通常具有较差的完整性，从而使得该吸收结构在潮湿时容易分裂开，而且在不使用诸如薄型包覆片材的条件下难于对该吸收结构进行单独处理。发明概述本发明的一个目的是生产一种能够满足或超过已知吸收结构的性能特征同时又具有较高浓度的成水凝胶的聚合材料的吸收结构。本发明的另一个目的是生产一种吸收结构，该结构在使用中在通常会遇到的压力下能够快速吸收排泄液体，而且能在使用中在通常会遇到的压力下保留所吸收的液体。本发明的再一个目的是生产一种吸收结构，当该吸收结构潮湿时能基本上保持其完整性而且基本上能保持或改善其液体处理量。
上述目的及其它目的是通过这样一种吸收结构实现的该结构包括一种成水凝胶的聚合材料、一种可湿性短纤维、和一种可湿性粘合纤维，其中，与不具有可湿性粘合纤维的其它基本上相同的吸收结构相比，该吸收结构具有改善的Z向渗透值。
在本发明的一个实施方案中，一种吸收结构含有约占重量20～65％的成水凝胶的聚合材料、约占重量25～70％的可湿性短纤维和约占重量7～40％以上的粘合纤维，其中，所有的重量百分比均基于该吸收结构中成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维的总重量。该吸收结构在60％的饱和度下所表现出的Z向渗透性不低于其在30％的饱和度下的Z向渗透性。而且，该吸收结构在60％的饱和度下所表现出的Z向渗透性大于约50达西。
另一方面，需要提供一种薄的一次性吸收制品，如婴儿尿布，该一次性吸收制品采用一种具有较小的体积和高浓度的成水凝胶的聚合材料的吸收结构。另外，还需要提供一种具有较少的体积和较高容量的一次性吸收制品。
在一种实施方案中，上述目的是由这样一种吸收制品实现的该吸收制品包括一个液体可渗透的表层，一个背层，和位于表面和背层之间的一个本发明的吸收结构。附图简介
图1是本发明一次性吸收制品的一种实施方案的透视图；图2是用于测定吸收结构的液体饱和保留量的装置的示意图。优选实施例的详述一方面，本发明涉及一种可用于一次性吸收制品中的吸收结构，通过认真选择和使用用于制造该吸收结构的成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维，可获得具有改善的，所需要的液体处理特性。
在本文中，“成水凝胶的聚合材料”是指一种高吸收性材料，通常是指超吸收性材料。这种高吸收性材料一般能吸收一定量的液体，如合成尿，重量百分比为0.9％的盐水溶液，或体液，如月经、尿或血，在该成水凝胶的聚合材料的使用条件下，它能吸收重量至少为其自身重量约10倍，较好约为20倍，最高可达约100倍的液体。典型条件包括，例如0～100℃的温度，和合适的环境条件，如23℃左右的温度和约30～60％的相对湿度。吸收液体后，所述成水凝胶的聚合材料通常会膨胀并形成水凝胶。
成水凝胶的聚合材料可由有机水凝胶材料制成，包括诸如琼脂、果胶和瓜耳胶之类的天然材料，以及诸如合成水凝胶聚合物之类的合成材料。例如，合成水凝胶聚合物包括羧甲基纤维素、聚丙烯酸的碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯马来酐共聚物、聚乙烯醚、羟丙基纤维素、聚乙烯吗啉酮，乙烯磺酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡啶的聚合物和共聚物。其它合适的水凝胶聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉和异丁烯马来酐共聚物及其混合物。所述水凝胶聚合物最好是轻度交联的，使得该材料基本上为水不溶性的，但能水膨胀。例如，交联可以通过辐射或共价键、离子键、范德华力或氢键作用实现。通常，合适的成水凝胶的聚合材料可自各销售卖主处购买，如The Dowchemical company，Hoechst Celanese，Allied Colloids Limited或Stockhausen，Inc.。
用于本发明吸收结构或制品中的成水凝胶的聚合材料，在使用负荷下应当能够吸收液体。为用于上述目的，以在负荷下的吸收(AUL)值形式对成水凝胶的聚合材料在使用负荷下吸收液体的能力及其工作性能进行定量。AUL值是指在约0.3磅/英寸2(约2.0千帕)的负荷下，同时沿外加负荷的平面法线限制其膨胀的条件下，每克成水凝胶的聚合材料在约60分钟时间内所能吸收的重量百分比为0.9％的氯化钠水溶液量(以克计)。用于本发明吸收结构的成水凝胶的聚合材料以每克材料具有至少约为15克液体的AUL值为宜，AUL值约为20克更好，而且，最高可达约50克液体。例如，在US-A-5,149,335或US-A-5,247,072中对AUL值的测定方法有详细说明，以上专利被收作本文参考。
理想的是，所述成水凝胶的聚合材料为颗粒形式，其在非膨胀状态下的最大截面直径在约50～1000μm范围内，最好在约100～800μm范围内，该数据是按照美国材料试验学会(ASTM)的试验方法D-1921通过筛析测定获得的。应当理解，溶入上述范围内的成水凝胶的聚合材料可以包括固体颗粒、多孔颗粒、或由许多较小颗粒凝聚成落入上述粒度范围的凝聚颗粒。
用于本发明吸收结构或制品中的成水凝胶的聚合材料的量通常是以使该吸收结构或制品吸收所需量的液体，而且使该吸收结构具有所需的吸收性能。因此，用于吸收结构中的成水凝胶的聚合材料量应高于最小量，以使该吸收结构具有所需的吸收性能。然而，用于吸收结构里的成水凝胶的聚合材料量应当低于一定的过剩量，以便该吸收结构不会因为膨胀的成水凝胶的聚合材料使该该吸收结构发生凝胶堵塞，这种堵塞会对该吸收结构的吸收性能造成不利影响。
因此，用于本发明吸收结构中的成水凝胶的聚合材料占成水凝胶降合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维总重量的约20～65％，较好为25～60％，更好为30～55％。
由于所述成水凝胶的聚合材料能以高浓度用于本发明的吸收结构中，本发明的吸收结构可以较薄、较轻，具有较小的体积，但仍具有理想的性能。
在本文中，“短纤维”一词是指天然纤维或由诸如人造长丝切成的一定长度。这种短纤维可在本发明的吸收结构中用作液体的临时储池，而且作为液体分配的导管。
理想的是，用于本发明的吸收结构中的短纤维的长度范围约为0.1～15cm，以约为0.2～7cm为宜。当这种尺寸的短纤维与本发明的可湿性粘合纤维和成水凝胶的聚合材料组合时，能赋予本发明吸收结构理想的松密度、改善的液体获得性、液体分配和强度特征，和/或理想的柔韧性及弹性特征。
在本文中，“可湿性”是指一种纤维与一种液体，如水、合成尿或重量百分比为0.9％的盐水溶液在空气中的接触角小于90°。这里所说的接触角可以用由Robert J.Good和Robert J.Stromberg等在“Surfaceand Colloid Science-Experimental Methods”，11卷，(Plenum Press，1979)中所披露的方法测定。理想的是，可湿性纤维是指这样一种纤维，其在约0～100℃的环境温度条件下，尤其是在约23℃的温度下与合成尿在空气中的接触角小于90℃。
合适的可湿性纤维可以由本质上的可湿性纤维制成，或由本质上疏水的、但对其表面作过处理从而使其亲水的纤维制成。当采用进行过表面处理的纤维时，表面处理剂最好是不易消失的。就是说，表面处理剂不会因为初次液体损害或接触就被从纤维表面洗去。为用于这种目的，对基本上疏水的聚合物所做的表面处理若满足以下条件即可被视为是不易消失的在3次连续的接触角测定中(在每次测定中间进行干燥)，大部分纤维与液体在空气中的接触角小于90°。就是说，要对同一纤维做3次独立的接触角测定，如果3次接触角测定都表明其在空气中的接触角小于90°，则该纤维的表面处理剂可被视为是不易消失的。如果表面处理剂是易消失的，在第一次接触角测定中表面处理剂即会从纤维上洗去，如果对这种纤维的疏水表面进行试验，在随后的接触角测定中，接触角将大于90°。
如果使用表面处理剂，表面处理剂的用量以被处理的纤维重量计，低于约5％，低于约3％更好，低于约2％最好。
在本文中，“纤维”或“纤维性的”是指一种特殊的材料，其中，这种特殊材料的长度与直径之比大于10左右。反过来，“非纤维”或“非纤维性材料”是指一种特殊的材料，其中，这种材料的长度与直径之比为10左右或低于10。
有多种短纤维材料可用于本发明的吸收结构中。可用于本发明的短纤维可由天然或合成材料制成，可以包括诸如木浆纤维和改性纤维素纤维的纤维素纤维，诸如棉纤维或人造纤维的织物纤维，和基本上为非吸收性的合成聚合纤维。
出于可用性和成本考虑，一般优选纤维素纤维作为本发明吸收结构的短纤维成分。最佳的是木浆纤维。不过，诸如棉纤维的其它纤维素纤维也可用作短纤维。
用于本发明的短纤维也可以是卷曲的，以使所得到的吸收结构在用于吸收制品中时具有理想的弹性和抗群聚性。卷曲的短纤维是指沿其长度方向有连续的波纹、弯曲或凹凸特性的纤维。在US-A-4118531中对以这种方式卷曲的纤维有更详细地描述，该专利被收作本文的参考。
可湿性短纤维在本发明的吸收结构中的用量是使其与不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构相比具有有所改善的理想的在本文所述的吸收性能。
这样，用于该吸收结构中的可湿性短纤维应当低于一定的剩余量，以使该吸收结构在被液体饱和时不会出现不希望有的完整性损失或不希望有的结构破坏。另外，成水凝胶的聚合材料在该吸收结构中的用量应高于一定的最低量，以使该吸收结构具有理想的吸收性能。
因此，理想的是本发明吸收结构中所用可湿性短纤维的重量百分比约为25～70％，30～65％较好，35～60％更好，所有重量百分比都是基于吸收结构中可湿性短纤维、成水凝胶的聚合材料和可湿性粘合纤维的总重量。
在本文中，“不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构”和其它类术语是指一种对照吸收结构，这种对照吸收结构是用与本发明的吸收结构大致相同的材料和大致相同的方法制成，所不同的是，该对照吸收结构不具有或者不是由本文所述的可湿性粘合纤维制成，而是具有与本发明的吸收结构中可湿性粘合纤维的用量大致相同的额外量的可湿性短纤维。这样，所述不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构与本发明的吸收结构将具有大致相同的基础重量。由于其不含有可温性粘合纤维，所述其它基本上相同的吸收结构一般不具有本文所述的本发明吸收结构的理想吸收性能。
在本文中，“粘合纤维”是指这样的纤维当所述粘合纤维在吸收结构中处于其最终形态时，由它形成一种复合网。因此，粘合纤维以某种方式相互作用，以形成一种复合网。粘合纤维的这种作用可以为缠绕或粘性相互作用形式，因此可对粘性纤维进行这样的处理例如，通过将粘合纤维加热至其软化点温度以上，并让粘合相互接触以形成粘性结合。一旦对粘合纤维进行这种处理，它就不能再现其原始形状。这一点与短纤维和成水凝胶的聚合材料不同，它们基本上能够保持其各自的形状，尽管所述短纤维和成水凝胶的聚合材料能与本发明吸收结构中的粘合纤维粘接。
粘合纤维基本上可由任何能挤压成纤维的任何热塑性组合物制成。这种热塑性组合物的例子包括聚烯烃，如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚异丙烯、及其共聚物；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚酰胺，如尼龙；上述及其它热塑性聚合物的共聚物和混合物。
适用于本发明的粘合纤维包括由亲水性聚丙烯材料制成的熔喷纤维。这种熔喷纤维通常是极细的纤维，它是通过从压出模的孔中将液化或熔化的形成纤维的共聚物挤入高速气流中而形成的。该纤维被气流变细并且随后被固化，所产生的固化粘合纤维流可以诸如缠结的粘结纤维团形式由置于气流中的一个网收集。这样的缠结纤维团的特点是，这种粘合纤维是高度缠结的。这种缠结使所产生的网状结构具有粘性和强度。当这种短纤维和成水凝胶的聚合材料在网状结构形成中或形成后被掺入网状结构中后，这种缠结还适于由该网状结构将短纤维和成水凝胶纤维聚合材料限制或截留在该结构中。所述粘合纤维是充分缠结的，以致基本上不可能从粘合纤维团中抽出一根完整的粘合纤维，或是从一根粘合纤维的开头寻至其末端。
在本文中，所述将短纤维和成水凝胶的聚合材料限制或截留在网状结构中是指该短纤维和成水凝胶的聚合材料基本上被固定化，以使该短纤维和成水凝胶的聚合材料不能自由地在网状结构里或网状结构外有明显运动或移动。这种限制或截留可以这样实现例如，通过粘接方式或通过网状结构的粘合纤维的缠结。
本发明所用的粘合纤维可以是圆形的，但也可具有其它截面几何形状，如椭圆形、矩形、三角形或多叶形。
理想的是，亲水性聚丙烯材料除所述聚丙烯成分外，通常还包括一种亲水化聚合成分。任何能与聚丙烯成分聚合的、以及能使所得到的共聚材料亲水化以使其具有本发明所定义的可湿性的聚合成分，均适用于本发明。
形成纤维的亲水聚丙烯共聚物材料可以是由其相应的聚丙烯成分和亲水化聚合成分制成的嵌段共聚物或接技共聚物。一般，用于制备嵌段共聚物和接枝共聚物的方法为本领域所熟知。用作这里所述纤维的共聚物是嵌段共聚物或是接枝共聚物取决于用于形成该共聚物的亲水化聚合成分的具体性质。
本发明吸收结构中可湿性粘合纤维的用量应能有效支持或胀大该吸收结构，以使有效约束或截留可湿性短纤维和成水凝胶的聚合材料，并产生与不具有任何可湿性粘合纤维的其它基本上相同的吸收结构相比在吸收特性方面有所需的改进。
因此，用于吸收结构中的可湿性粘合纤维应当超过一定的最低量，以便该吸收结构在被液体饱和时不会出现不希望的完整性丧失和不希望的结构破坏。然而，用于吸收结构中的可湿性粘合纤维应当低于一定的过余量，以便该吸收结构在被液体饱和时可湿性粘合纤维不会对成水凝胶的聚合材料的膨胀造成不利限制，或是对该吸收结构的吸收性能产生不利影响。
因此，理想的是用于本发明吸收结构中的可湿性粘合纤维的重量百分比高于约7～40％，以约占8～35％为宜，约占10～30％更好，所有重量百分比均基于该吸收结构中可湿性短纤维、成水凝胶的聚合材料和可湿性粘合纤维的总重量。
本发明的吸收结构最好包括一个具有可湿性短纤维的纤维基质，其中，由该纤维基质限制或截留可湿性短纤维和成水凝胶的聚合材料。
所述纤维基质可通过纺粘法或熔喷工艺、梳理工艺、湿法成网工艺或本领域技术人员所熟知的基本上任何用于生产纤维基质的其它方法由气流成网纤维制成。
将成水凝胶的聚合材料和可湿性短纤维掺入纤维基质里的方法为本领域技术人员所熟知。合适的方法包括在形成纤维基质时将成水凝胶的聚合材料和可湿性短纤维掺入该基质中，如通过气流成网法由纤维基质的纤维和成水凝胶的聚合材料和/或可湿性短纤维同时成网，或通过湿法成网工艺由纤维基质的纤维和成水凝胶的聚合材料和/或可湿性短纤维同时成网。另外，也可以在纤维基质形成之后将成水凝胶的聚合材料和/或可湿性短纤维加入纤维基质中。其它方法包括将成水凝胶聚合物夹在两片材料之间，其中，至少有一片材料是纤维性的和液体可渗透的。所述成水凝胶的聚合材料可大致均衡地位于两片材料之间或位于由两片材形成的分立的袋中。理想的是，可湿性短纤维大致均匀地分布于纤维基质里。然而，只要能使该吸收结构具有理想的Z向液体渗透性的改善，所述可温性短纤维也可以是非均匀分布的。
所述纤维基质可以是单一的整体形成的层状形式或为包括多层的复合结构。如果纤维基质包括多个层，这些层最好是液体相互连通的，这样，存在于一个纤维层里的液体可以流至或输送至其它纤维层里。例如，所述纤维层可由本领域公知的纤维素薄型包覆片材隔离。
所述成水凝胶的聚合材料可以大致均匀的方式分布于独立的层中，或以层状形或其它非均匀分布形式存在于纤维层中。
当纤维基质包括一个单一的整体形式的层时，成水凝胶的聚合材料的浓度可沿纤维基质的厚度以逐渐的非阶梯式方式或以较为阶梯式的方式增加。类似地，其密度可以非阶梯形式或以阶梯形式沿着厚度降低。
本发明的吸收结构基本上可为任何大小或尺寸，只要该吸收结构具有本文所述的理想的吸收特性。通常，该吸收结构的体积至少约为18cm3，如宽约6cm、长约6cm、厚约0.5cm。理想的是，该吸收结构的体积至少约为60cm3，如宽约10cm、长约6cm、厚约1cm。
本发明的吸收结构可直接使用或与其它吸收结构组合后使用，将本发明的吸收结构用作一个较大的复合吸收结构中的一个独立的层或一个独立的区域或部分。可以用本领域技术人员所熟知的方式将本发明的吸收结构与其它吸收结构组合，如利用粘合剂或是将不同的结构简单地叠放在一起，并用诸如薄型片材之类的材料将其夹持在一起。
本发明的吸收结构适于吸收多种液体，如水、盐水、和合成尿，以及诸如尿、月经和血之类的体液，并且适用于一次性吸收制品，如尿布、成人失禁用品和床垫；用于月经用具，如卫生巾或棉条；以及用于其它一次性吸收制品，如面巾、涎巾、伤口绷带和外科用帽或罩衣。因此，本发明的另一方面涉及一种具有本文所述的吸收结构的一性次吸收制品。
将上述吸收结构用于一次性吸收制品中，可以制成这样的一次性吸收结构它可以迅速接纳所排出的液体，而且，该一次性吸收结构很薄。
在本发明的一种实施方案中，提供了一种一次性吸收制品，该一次性吸收制品包括一个液体可渗透的表层、一个与表层结合的背层，和一个位于表层和背层之间的吸收结构。
尽管本发明的一种实施方案将以用于婴儿尿布中的吸收结构为例加以说明，但应当明白，该吸收结构同样适用于本领域技术人员所熟知的其它一次性吸收制品中。
现参见附图，图1表示按照本发明一种实施方案的一个一次性尿布11。一次性尿布11包括一个背层12，一个表层14，和一个位于所述背层12和表层14之间的吸收结构16。吸收结构16是本发明的一种吸收结构。
本领域技术人员了解适合于用作表层和背层的材料。适于用作表层的材料的例子为液体可渗透的材料，如基础重量约为15～25g/m2的纺粘聚丙烯或聚乙烯。适于用作背层的材料的例子为液体不可渗透且蒸汽可渗透的材料，如聚烯烃膜。按照本发明所有方面的吸收制品和结构，在使用中一般会遭受体液的多次侵袭。因此，理想的是，该吸收制品和结构能够吸收在使用中所会遇到的多次侵袭的体液量。所述多次侵袭之间通常有一定的时间间隔。
具有纤维的吸收结构，在纤维之间通常有孔或毛细管，由这些孔或毛细管实现对接触吸收结构的液体的分配和储存。
然而，很多短纤维，如木浆纤维不是很硬，当被一种液体润湿时不具有很好的弹性或完整性。业已证实，包括主要由短纤维，如木浆纤维组成的纤维的吸收结构在被一种液体充分饱和后，通常会变得高度柔韧，并密实为较薄、密度较高的结构。吸收结构的这种密实通常会导致纤维之间平均孔径的下降，以及吸收结构总孔体积的下降。这种下降通常会导致吸收结构泄漏其所接触到的液体，因为这种吸收结构一般对液体的吸收力较低。通常，这种吸收结构尽可能快地吸收与其接触的液体的能力也会下降。此外，该吸收结构在吸收结构中转移或分配液体的能力通常也会下降。
另外，这种包括主要由短纤维如木浆纤维组成的纤维的吸收结构在被一种液体润湿时通常会丧失其完整性。这种吸收结构完整性的丧失通常会导致该吸收结构破裂，而且不使用诸如薄型包覆片材的包覆材料就难于对其进行处理。
本发明通过向吸收结构中加入一定量的粘合纤维解决了上述问题。业已证实，向吸收结构中加入粘合纤维，在该吸收结构处于干燥状态和处于100％的液体饱和状态时均能使该吸收结构具有完整性。这使得对该吸收结构的处理更容易，而且有助于阻止该吸结构在处理和使用期间破裂，特别是阻止当该吸收结构变湿时破裂。某种材料的完整性可通过该材料的抗拉强度进行考核，抗拉强度代表该材料的粘结强度。因此，某种材料的抗拉强度是指在该材料断裂或者换句话说，粘结破坏之前可以加载上去的最大负荷。抗拉强度太低通常意味着这种材料不具有很好的完整性，而且容易破裂，特别是由液体饱和时容易破裂。
本领域技术人员将会理解，诸如吸收结构的材料在使用之前在材料里可以截留较少量的液体，如水。例如，所述液体可以是吸收结构从空气的湿度中吸收的。在本发明中，这样的吸收结构仍被视为处于干燥状态。因此，在本文中，一种材料的“干燥状态”是指该材料含有一定量的液体，液体量以约占材料总重量的5％以下为宜，约3％以下更好，约1％以下最好。
在本文中，一种材料的“100％的液体饱和状态”是指该材料含有一定量的液体，该数量约为该材料的绝对液体饱和保留量的100％。
理想的是，与不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值相比，本发明的吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值高出至少约50％以上，高出至少约100％以上较好，高出至少约250％以上更好，高出至少约400％以上最好。
同样理想的是，本发明的吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值至少约为400克力，至少约为500克的力较好，至少约为750克的力更好，至少约为1000克的力最好。
理想的是，与不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在100％液体饱和状态下所表现出的抗拉强度值相比，本发明的吸收结构在100％液体饱和状态下的抗拉强度值高出至少约50％以上，高出至少约100％以上较好，高出至少约250％更好，高出至少约400％最好。
同样理想的是，本发明的吸收结构在100％的液体饱和状态下的抗拉强度值至少约为400克力，至少约500克力较好，至少约为750克力更好，至少约为1000克力最好。
还发现向吸收结构中加入粘合纤维有助于阻止当该吸收结构变湿时吸收结构中毛细管或孔结构的破坏。这有助于当吸收结构被液体饱和时基本上维持该吸收结构的孔的体积。对于诸如尿布的较薄一次性吸收结构来说，维持吸收结构孔体积的必要性显得尤为关键，其中，该吸结构起初具有较小的孔体积，因任何成水凝胶材料由液体膨胀所致的任何孔体积增加都不会因为短纤维破坏而丧失。通过吸收结构的抗压缩性可以对该吸收结构的毛细管或孔结构的抗破坏性进行考核。在本文中，一种材料的抗压缩性是指当该材料受压时其厚度的负变化，以毫米计。可以按照本文试验方法部分的说明测定材料的抗压缩性值。
具体地讲，理想的是与不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构所表现出的压缩值相比，本发明的吸收结构的抗压缩性值至少高出约25％以上，高出至少约30％以上较好，高出至少约50％以上更好，高出至少约100％以上最好，其中，抗压缩性值表示，当吸收结构承受0.5磅/英寸2的压力时的厚度与该吸收结构不受压时的厚度相比，厚度的负变化。
同样理想的是，本发明的吸收结构所表现出的抗压缩性值至少约为0.15/mm，至少约为0.17/mm较好，至少约为0.19/mm更好，至少约为0.25/mm最好。
还发现本发明吸收结构在湿润时的抗破坏能力有助于改善该吸收结构在被液体饱和时的Z向可渗透性。业已发现，与不具有可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构相比，本发明的吸收结构在被液体饱和时一般具有改善的Z向可渗透性。在本文中，一种材料的“Z向可渗透性”是指该材料对流过该材料厚度的液体的阻力。一般，一种材料的Z向可渗透性值越高，该材料对沿其Z向流动的液体的阻力越小，或者换句话说，该材料对通过其厚度的液体的阻力越小。类似地，一种材料的Z向可渗透性值越小，该材料对沿其Z向流动的液体的阻力越大。
具体地讲，业已发现本发明吸收结构在60％饱和度下的Z向可渗透性值不低于该吸收结构在30％饱和度下的Z向可渗透性值，高出至少20％较好，高出至少25％更好，高出至少30％更好。这一点与不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构不同，这种吸收结构在60％饱和度下的Z向可渗透性值远低于在30％饱和度下的Z向可渗透性值。
理想的是，本发明的吸收结构在60％饱和度下的Z向可渗透性值至少约为50达西，以至少约为75达西为宜，至少约为100达西较好，至少约为150达西更好，至少约为200达西最好。达西是多孔材料的可渗透性单位，1达西相应约9.87×10-9cm2。
理想的是，本发明吸收结构在干燥状态下的Z向可渗透性值至少约为15达西，至少约为20达西较好，至少约为25达西更好，至少约为30达西最好。
在本文中，一种吸收结构的“绝对液体饱和保留量”是指当有足够时间使该吸收结构达到100％饱和度并对该饱和结构施加约0.5psi的外部压力时，该吸收结构所保留的最大液体量。因此，这里所说的“60％饱和度”、“30％饱和度”及其它相关提法是指一种材料被某一特定量的液体所饱和，所说的饱和度是基于该材料的绝对液体饱和保留量得出的。
理想的是，本发明的吸收结构的比液体饱和保留量，以所吸收的液体克数对吸收结构的基础重量克数计约为8g/g～40g/g，约10g/g～35g/g较好，约15g/g～30g/g更好。
本发明的吸收结构的基础重量以约100克/平方米(g/sm)～1000g/sm为宜，约200～800g/sm较好，约300～700g/sm更好。
理想的是，本发明的吸收结构具有约0.03克/立方厘米(g/cc)～0.5g/cc的密度，密度约为0.05～0.45g/cc较好，约为0.08～0.4g/cc更好。
试验方法液体饱和保留量液体饱和保留量的测定如下。对水分含量低于7％的重量百分比的待试验材料进行称重，并将其浸入室温下(约23℃)的过量0.9％的盐水溶液中。将待试验材料浸泡约20分钟。如图2所示，经20分钟的浸泡后，取出材料31交将其放置在开口直径为0.25英寸(0.6cm)的TEFLONTM涂覆的玻璃纤维网34(可从Taconic Plastic Inc.Detersburg，N.Y.购买)上，再将该网放置在真空箱30上，并覆以弹性橡胶封挡材料32。利用诸如真空计36和真空泵(38)的装置对所述真空箱抽真空，使真空度约为0.5磅/英寸2(约3.5千帕)，保持约5分钟。然后从网上取下待试验材料并称重。由被试验的材料保留的液体量是这样测定的从该材料的湿重(抽真空以后)中扣除该材料的干重，并将其作为绝对液体饱和保留量，以所保留液体重量克数计。如果需要，也可以通过试验液体的密度将保留液体的重量转换成液体体积，并将其作为以所保留液体毫升数计的液体饱和保留量。为进行相互比较，用该绝对液体饱和保留量值除以材料31的重量，以得到比液体饱和保留量，以每克试验材料所保留的液体克数计。如果诸如成水凝胶的聚合材料或纤维之类的材料在放置于真空箱上时被抽过玻璃纤维网，则应采用具有较小孔径的网。或者，将一片茶叶袋或类似材料放置在所述材料与网之间，并从最终值中扣除由茶叶袋或类似材料所保留的液体量。抗压缩性取一片约4英寸宽、6英寸长、0.17英寸厚、基础重量约为700克/米2的矩形样品并称重。将该样品放入重量百分比为0.9％的盐水溶液的水溶液中，保持20分钟。在这一时期结束时，该样品已基本上完全饱和。用一个体积计测样品的厚度，例如，该体积计可购自Mitutoyo，日本(型号ID-1050ME)。然后将样品放置在真空箱上，并覆以一个橡胶封挡，以类似于液体饱和保留量试验方法的方法进行处理。施加相当于0.5磅/英寸2(PSi)的压力的真空度5分钟。然后取出样品，用相同的体积计测样品的厚度。压缩抗性被定义为作用了样品上的力除以作用于样品上的功，它等于在特定压力下样品厚度(以毫米计)的负变化。这样在0.5Psi的压力下抗压缩性＝1/(0PSi时的厚度-0.5psi时的厚度)抗拉强度用张力试验机，如购自Instron公司，Canton MA的、带有Microcon II的Model 4201张力试验机测定材料的抗拉强度。对该试验机进行校准在上夹片中部放置100克的重物，并使其垂直于该夹片无阻碍地下垂。所采用的张力计是一个5公斤电校正自身确认载荷计。然后将所述重物放在Microcon显示窗上显示。上述过程是在一个标准环境条件，如大约23℃的温度和大约50％的湿度下的室内进行。
对一块约为6英寸×2英寸的矩形样品进行称重，并对该样品施压，使其达到想要的密度。将该干燥样品放入气动夹片(爪)中，用3英寸×1英寸的橡胶覆盖夹片表面。厚度约为4英寸，十字头速度约为250mm/分，十字头速度是上夹片上移拉动样品直至其断裂的速度。抗拉强度值是断裂时的最大负荷，以破坏或拉断样品所需的力的克数计。分别在干燥条件下和100％液体饱和条件下测定抗拉强度。该样品在100％液体饱和状态下的抗拉强度是这样测定的将干燥样品放入试验机的夹片中，然后用所需量的0.9％盐水溶液润湿该样品，以与测定材料的绝对液体饱和保留量相同的方法进行测定。用10分钟时间使该样品平衡。然后用干燥状态的样品重复以上过程。
抗拉强度＝断裂时的最大负荷(以力的克数计)Z向可渗透性首先用冲刀切出直径约为3英寸的圆形样品。通过测定其重量和厚度计算出该样品的密度。该装置由一个上汽缸和一个下汽缸组成。下汽缸有一个活塞，在接近其边缘处(在其上缘之下约1cm)充满矿物。油位于下汽缸中的活塞的下部与一个压力转换器连接，如与一个ShaevitzModel No.P3061-50连接。该活塞通过精确转动的螺栓与一台控速马达连接，如一台Velmex Unislide(Model No.4036WIJ)，它以需要的速度(约为2cm/分)上、下移动活塞。压力转换器与一台计算机连接，由计算机记录来自转换器的压力，以帕/伏计。典型的实验为将样品置于下汽缸顶部的金属网上。然后将上部空气汽缸拧到下部汽缸上，在实验中保持样品的位置。首先，下部汽缸活塞里的矿物油以约2cm/分的速度通过样品向上运动2分钟，直到样品中的所有空气被排出，并且样品被矿物油所饱和。一旦饱和，用大约20秒的测定饱和时间使该系统达到平衡。此时由计算机记录的压力为基础压力。然后矿物油以大约2cm/分的速度再次通过样品，并由计算机记录最大压力。基础压力与最大压力的差值为ΔP(以达因/厘米2)。然后取出样品。已知矿物油在大约23℃的温度下的粘度为6厘泊左右。然后用达西方程以如下方式求出可渗透性‘K’K＝(粘度)×(速度)×(样品厚度/ΔP)其中，粘度为液体粘度(以厘泊计)，速度为矿物油的速度(以cm/秒计)，厚度为样品厚度(以厘米计)。
在这里，将K作为Z向可渗透性值。它是样品在约0％盐水饱和度下的Z向可渗透性值。用约为30％和60％饱和度的样品重复以上实验，每次取同样的新样品，并加入足够的0.9％盐水溶液，以得到饱和度为30％或60％的材料。由样品的液体饱和保留量计算所需盐水量。实施例制备具有成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维的吸收结构。至于成水凝胶的聚合材料，采用交联聚丙烯酸高吸收性材料的部分钠盐，这种材料可自Dow Chemical公司以Sharpei AFA 65-34的品名购买。至于可湿性短纤维，采用纤维素木浆绒毛。至于可湿性粘合纤维，将可自Himent U.S.A，Inc.以Valtec聚丙烯同聚物球为商标名(等级PF-015)购买的含有重量百分比在约2％以下稳定剂的聚丙烯同聚物与重量百分比约为2％的、可自PPG Industrie Inc.以SF-19为商品名购买的内湿剂混合。所用润湿剂是与聚丙烯的化合物，在被挤压成纤维之前其平衡直径约为5μm。
将可湿性粘合纤维熔喷成缠结的复合网，将成水凝胶的聚合材料输入熔喷流中，并用一个开松辊将短纤维输入该复合网结构中。
样品4为不合任何可湿性粘合纤维的对照样品。样品4是用一种空气成网工艺制成，其中，用空气流混合可湿性短纤维和成水凝胶的聚合材料，然后在一个真空箱的表面进行空气成网。然后用一种轻基础重量的薄纸包覆所制成的复合网，以便以对该样品进行处理和试验。
在表1中示出了用作各种样品的不同材料的绝对和相对基础重量。基础重量以每平米吸收结构的重量克(g/sm)计。各样品的原始干密度约为0.17克/厘米3。
按照本文所披露的方法测定样品的液体饱和保留量、抗压缩性、抗拉强度和Z向可渗透性。结果如表2所示。
尽管已结合具体实施方案对本发明做了详细说明，本领域技术人员可以理解，在理解以上说明之后，可很容易地对这些实施方案加以改变或提出等同的方案。因此，本发明的范围是由所附权利要求书或其等同形式限定的。
表1样品号 粘合纤维基础 成水凝胶基础 短纤维基础 总基础重量重量(g/sm)％ 重量(g/sm)％ 重量(g/sm)％ (g/sm)1 51 7 253 35 419 587222 72 10253 35 397 557223 183 25255 35 292 407294*00 245 35 455 65700*非本发明实例表2样品号 抗压抗拉强度(克力)绝对液体饱 Z向可渗透性(达西)缩性 和保留量 饱和度(1/mm) 干 饱和(ml) 0％ 30％ 60％1 0.19436 488 130 57.3 153.6 69.62 0.2813141292124 45.7 166.3 221.73 0.1745703938127 32.7 190.6 256.84*0.13220 144 9029.1 122.1 77.1*非本发明实例
权利要求
1.一种吸收结构，其包括a.重量百分比约为20～65％的成水凝胶的聚合材料；b.重量百分比约为25～70％的可湿性短纤维；和c.重量百分比在约7～40％以上的可湿性粘合纤维；其中，所有重量百分比均基于该吸收结构中成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维的总重量，其中，所述吸收结构在约60％饱和度时所表现出的Z向可渗透性值不低于其在约30％饱和度时的Z向可渗透性值，而且，该吸收结构在约60％饱和度时的Z向吸收值高于约50达西。
2.如权利要求1的吸收结构，包括重量百分比约为25～60％的成水凝胶的聚合材料。
3.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述成水凝胶的聚合材料是聚丙烯酸酯材料。
4.如权利要求1的吸收结构，包括重量百分比约为30～65％的可湿性短纤维。
5.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述可湿性短纤维是长约0.1～15cm的纤维。
6.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述可湿性短纤维选自纤维素纤维、纺织纤维和合成聚合物纤维。
7.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述可湿性短纤维是木浆纤维。
8.如权利要求1的吸收结构，包括重量百分比约为8～35％的可湿性粘合纤维。
9.如权利要求8的吸收结构，包括重量百分比约为8～10％的可湿性粘合纤维。
10.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述可湿性粘合纤维是包括聚烯烃的熔喷纤维。
11.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述吸收结构包括一种含有可湿性粘合纤维的纤维基质，其中，所述纤维基质限制所述可湿性短纤维和成水凝胶的聚合材料。
12.如权利要求1的吸收结构，其特征在于该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值至少高出其在约30％饱和度下的Z向可渗透性值约20％。
13.如权利要求12的吸收结构，其特征在于该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值至少高出其在约30％饱和度下的Z向可渗透性值约25％。
14.如权利要求1的吸收结构，其特征在于该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值大于约75达西。
15.如权利要求14的吸收结构，其特征在于该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值大于约100达西。
16.如权利要求1的吸收结构，其特征在于该吸收结构的抗压缩性值至少比不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构的抗压缩性值高出约25％。
17.如权利要求1的吸收结构，其特征在于所述吸收结构的抗压缩性值至少约为0.15/mm。
18.如权利要求1的吸收结构，其特征在于该吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值至少比不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值高出约50％，而且，该吸收结构在100％的液体饱和度状态下的抗拉强度值至少比不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在100％的液体饱和度状态下的抗拉强度值高出约50％。
19.如权利要求1的吸收结构，其特征在于该吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值至少约为400克力，而且，该吸收结构在100％的液体饱和度状态下的抗拉强度值至少约为400克力。
20.一种吸收结构，包括a.重量百分比约为25～60％的成水凝胶的聚合材料；b.重量百分比约为30～65％的可湿性木浆纤维；和c.重量百分比约为8～65％的含有聚烯烃的可湿性熔喷纤维；其中，所有重量百分比均基于该吸收结构中成水凝胶的聚合材料、可湿性木浆纤维和含有聚烯烃的可湿性熔喷纤维的总重量，其中，该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值比其在约30％饱和度下的Z向可渗透性值高出约20％，而且，该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值大于约75达西，其中，该吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值至少比不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在干燥状态下的抗拉强度值高出约50％，而且，该吸收结构在100％的饱和状态下的抗拉强度值至少比不具有任何可湿性粘合纤维的其它大致相同的吸收结构在于100％的饱和状态下的抗拉强度值高出约50％。
21.一种一次性吸收制品，包括一个液体可渗透的表层，一个背层，和一个位于所述表层和背层之间的吸收结构，其中，该吸收结构包括a.重量百分比约为20～65％的成水凝胶的聚合材料；b.重量百分比约为25～70％的可温性短纤维；和c.重量百分比大于约7～40％的可湿性粘合纤维；其中，所有重量百分比均基于该吸收结构中成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维的总重量，其中，该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值不低于其在约30％饱和度的Z向可渗透性值，而且，该吸收结构在约60％饱和度下的Z向可渗透性值大于约50达西。
全文摘要
一种吸收结构,该结构具有成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和可湿性粘合纤维。与不具有可湿性粘合纤维的其它基本上相同的吸收结构相比,所述结构具有改善的Z向液体渗透性。还披露了一种具有上述吸收结构的一次性吸收制品。
文档编号D04H1/42GK1175215SQ9519766
公开日1998年3月4日 申请日期1995年12月21日 优先权日1994年12月29日
发明者S·P·安基尔, M·F·卡尔蒙达, A·J·威斯内斯基 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司