包含用于增强的基材益处的、发泡的有益试剂的基材的制作方法
【专利说明】包含用于増强的基材益处的、发泡的有益试剂的基材
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请是于2011年12月19日提交的美国专利申请号13/330440的部分继续，其 又是于2010年12月28日提交的美国专利申请号12/979852的部分继续。
技术领域
[0003] 本发明涉及包含发泡聚合物和附加的增柔剂的起皱无纺基材，该无纺基材当与未 处理的基材比较时，展现增强的触感、增强的印刷、滞后的减少、体积的增加、弹性/可延伸 性的增加、可缩回性的增加、褶皱的降低和其他有益的产品使用益处。
【背景技术】
[0004] 吸收性无纺产品比如纸毛巾，纸巾，尿布，和其他类似的产品被设计为具有期望水 平的体积、柔软度和强度。例如，在一些纸巾产品中，通过添加局部的添加剂组合物比如软 化剂至纸巾纤网的外表面（一个或多个）来增强柔软度。这样的添加剂组合物可以是结合 剂，其单独或结合起皱操作局部施加至基材，比如无纺布。起皱可以是无纺制造工艺的一部 分，其中纸巾通过添加剂组合物粘附至旋转烘缸滚筒的热表面。干燥的纸巾和添加剂组合 物经刮刀组件从烘缸滚筒刮掉。起皱增加了纸巾基底片材的体积，其反过来增加通过手感 测定的柔软度。其他性能也受到影响，比如强度、柔韧性、皱折等。典型地，添加剂组合物可 喷涂到扬克式（Yankee)烘缸的烘缸滚筒上。但是，由于烘缸表面附近的空气边界层和相对 高的烘缸温度造成的添加剂组合物的浪费，喷涂工艺具有低的化学质量效率水平（40%至 70%)。根据需要，敷料器通常距离烘缸表面约4英寸（101.6mm)。由于高的烘缸转速，烘 缸表面附近的空气边界层被向前牵拉，产生抑制喷涂颗粒到达烘缸表面的压力屏障。
[0005] 此外，将任意添加剂改性以包括改善基材的整体柔软度的附加的固体颗粒和短纤 维在某种程度上受限。可增强基材的最终手感的许多附加的颗粒需要混合至被喷涂到烘缸 的分散体中。因为许多这些颗粒比喷涂喷嘴大，喷嘴堵塞是阻止添加剂分散体被适当地施 加到烘缸表面的问题。因此，需要这样的方法，其将添加剂组合物单独或结合增强的软化颗 粒施加至烘缸表面和最终基材，以便提供具有改善的柔软度的基材。
[0006] 发明概沐
[0007] 本发明提供了一种无纺基材，其包括限定表面的纤维纤网；和有益试剂层，其中 所述有益试剂选自添加剂组合物、增强组分和其组合；其中所述有益试剂是发泡的并且通 过起皱工艺结合至纤维纤网表面，并且其中所述无纺基材当与未处理的基材比较时，展现 选自下述的改善：增强的触感、增强的印刷、滞后的减少、体积的增加、弹性/可延伸性的增 加、可缩回性的增加、褶皱的降低和其组合。
[0008] 附图的简要说明
[0009] 出于说明本发明的目的，附图显示了示例性形式；然而应该理解的是，本发明不局 限于示出的精确的布置和结构。
[0010] 图1是用于产生根据本发明的发泡的一种实施方案的方法步骤的示意图。
[0011] 图2显示了具有印刷的油墨的未处理纺粘布的SEM图。
[0012] 图3显示了本发明的一种实施方案的SEM图，其中纺粘布用作已根据本发明处理 和印刷有油墨的基材。
[0013] 图4显示了已根据本发明处理的hydroknit材料的实施方案以及未处理的基材的 比较数据的弹性应变对外加应变的图示。
[0014] 图5显示了已根据本发明处理的纺粘布材料的实施方案以及未处理的基材的比 较数据的弹性应变对外加应变的图示。
[0015] 图6是一系列SEM照片，显示通过本发明的实施方案处理后的纸巾材料的结构变 化。
[0016] 图7显示了已根据本发明处理的纸巾基材的实施方案的机械方向（MD)弹性应变 对外加应变以及未处理的纸巾基材的比较数据。
[0017] 图8显示了已根据本发明处理的纸巾基材的实施方案的横向（CD)弹性应变对外 加应变以及未处理的纸巾基材的比较数据。
[0018] 图9显示了未处理的对照膜的SEM图。
[0019] (a)显示了未处理的对照膜的一侧的SEM图。
[0020] (b)显示了未处理的对照膜的对侧的SEM图。
[0021] (c)显示了未处理的对照膜的横截面图的SEM图。
[0022] ⑷显示了未处理的对照膜以图9(c)的5X放大倍数的横截面图的SEM图。
[0023] 图10显示了根据本发明的有益试剂的一种实施方案的塌陷的泡沫膜层的SEM图， 其中这样的实施方案包含HYPOD?分散体。
[0024] (a)显示了塌陷的泡沫膜层的一侧的SEM图。
[0025] (b)显示了塌陷的泡沫膜层的对侦_SEM图。
[0026] (c)显示了塌陷的泡沫膜层的横截面图的SEM图。
[0027] (d)显示了塌陷的泡沫膜层以图10(c)接近2X放大倍数的横截面图的SEM图。
[0028] (e)显示了塌陷的泡沫膜层以图10(c)接近7X放大倍数的横截面图的SEM图。
[0029] (f)显示了塌陷的泡沫膜层以图10(c)的25X放大倍数的横截面图的SEM图。
[0030] 发明详沐
[0031] 虽然说明书以特别指出并清楚要求本发明的权利要求结束，但认为通过以下描述 将更好地理解本发明。
[0032] 除非另有说明，所有的百分比，份数和比例均基于本发明的组合物的总重。除非另 有说明，由于它们从属于所列组分，所有的这样的重量均基于其活性水平，因此，这样的重 量不包括可能包含在市售材料中的溶剂或副产物。术语"重量百分比"在本文中可能表示 为"wt. %"。除了出现实际测量值的具体实例中，本文中提到的数值应被认为是通过词"约" 限定的。
[0033] 如本文所使用的，"包括"指可以加入不影响最终结果的其它步骤和其它成分。这 个术语包括术语"由......组成"和"基本由......组成"。本发明的组合物和方法/过 程可以包括以下内容、由以下内容组成和基本上由以下内容组成：本文所述的本发明的必 要要素和限制，以及本文所描述的任意的附加的或任选成分、组分、步骤或限制。
[0034] 如本文所使用的，"添加剂组合物"是指局部地施加到基材的化学添加剂（有时称 为化学品、化学成分、化学组合物和附加成分（add-on))。根据本发明的方法的局部施加可 以发生在干燥过程中，或者转化过程中。根据本发明的添加剂组合物可以施加到任意基材 (如纸巾或无纺布）并且可以包括，但不限于聚合物分散体、聚合物溶液或其混合物。
[0035]如本文所使用的，"气流法纤网"使用空气成型法制成，其中将具有约3到约52毫 米（_)的一般长度的小纤维束（bundle)分离并在空气源中夹带，然后通常在抽真空的帮 助下沉积到成型筛网上。然后，使用例如热风或喷涂粘合剂将随机沉积的纤维彼此结合。文 献良好地定义了气流法无纺复合材料的生产并记录在现有技术中。实例包括但不限于，如 在Laursen等人的并转让给ScanWebofNorthAmericaInc.的美国专利号4, 640, 810中 描述的DanWeb方法；如在Kroyer等人的美国专利号4, 494, 278中描述的Kroyer方法；和 在Soerensen的并转让给NiroSeparationa/s的美国专利号5, 527, 171中描述的方法； 以及在Appel等人的并转让给Kimberly-ClarkCorporation的美国专利号4, 375, 448的 方法，或其它类似的方法。
[0036]"有益试剂"是向整个处理过的基材提供如柔软度、平滑度、湿度、香味等益处的组 合物或者组分。本发明的有益试剂包括但不限于"添加剂组合物"和"增强组分"。
[0037]"粘合梳理纤网"或"BCW"是指通过本领域技术人员已知的梳理工艺形成的无纺纤 网，并且在例如美国专利号4, 488, 928中进一步描述，以与本发明一致的程度将其内容引 入本文作为参考。在梳理工艺中，可以使用短纤维、粘结纤维和其它可能的粘结组分例如粘 合剂的共混物。这些组分形成经梳理的或者以其他方式处理过的大球，以产生基本均匀的 基重。这些纤网被加热或以其他方式处理，以激活任何粘合组分，产生整体的、高级的无纺 材料。
[0038]如本文中使用的，"共成形"是喷熔聚合材料，纤维或其它组分可以添加到所述喷 熔聚合材料。在大多数基本观念中，共成形可以通过至少一个在斜槽附近安置的喷熔模头 进行，在纤网形成时通过该斜槽向喷熔材料添加其它的材料。这些"其它的材料"可以是天 然纤维、超吸收颗粒、天然聚合物纤维（如人造丝）和/或合成聚合物纤维（例如聚丙烯或 聚酯）。这些纤维可以是纤维定长的。共成形材料可以包含按重量计约10%至按重量计约 80%的纤维素材料，例如按重量计约30%至按重量计约70%。例如，在一个实施方案中，可 以生产含有按重量计约40%到按重量计约60%的纸浆纤维的共成形材料。
[0039]如本文中所定义的，"起皱"在使用刀片，例如刮片刮掉粘附到烘缸表面的纤网时 发生。
[0040] 本发明的"增强组分"是作为附加组分的有益试剂，所述附加组分可以加入到添加 剂组合物，以赋予其他触觉的或附加的益处，该益处不能单独地由添加剂组合物实现。该增 强组分包括但不限于微粒、可膨胀的微球、纤维、附加的聚合物分散体、香味剂、抗菌剂、保 湿剂、药物和安慰剂，等等。
[0041] 如本文所定义的，"泡沫（froth)"是液体泡沫。根据本发明，当在烘缸表面加热本 发明的可发泡的组合物时，该组合物不会形成固体泡沫结构。相反地，当将该可发泡的组合 物施加到经加热的表面时，所述可发泡的组合物变为基本上连续的膜，在该膜中有空气泡。
[0042] 根据本发明的"水刺缠绕纤网（hydroentangledweb) "是指经受引起纤网纤维缠 绕的流体柱状喷射的纤网。对纤网进行水刺缠绕通常增加了纤网的强度。在一个方面中， 纸浆纤维可以水刺缠绕成连续的丝材料，例如"纺粘纤网（spunbondweb)"。产生无纺复合 材料的水刺缠绕纤网可能含有按重量计约50%至按重量计约80%的纸浆纤维，例如按重 量计约70%。如上所述的水刺缠绕复合纤网可以商购自Kimberly-ClarkCorporation，商 品名HYDROKNITk。水刺缠绕描述于例如Everhart的美国专利号5, 389, 202中。
[0043] 本文中"无纺布"被定义为一类通常通过将纤维贴附在一起而制造的织物。无纺 织物由机械的、化学的、热的、粘合剂或溶剂的方式，或这些的任意组合制成。无纺制造与编 织、针织或簇绒不同。无纺织物可以由合成的热塑性聚合物或诸如纤维素的天然聚合物制 成。纤维素纸巾是无纺材料的一个实例。
[0044] 如本文中所使用的，"熔喷"是无纺纤网的形成工艺，该工艺挤出并使用热的、高速 的空气牵拉熔融聚合物树脂，以形成细丝。将丝冷却并作为纤网收集到移动的筛网上。该 工艺类似于纺粘工艺，但是喷熔纤维更细，一般以微米来衡量。
[0045] 如本文中所使用的，"加工助剂"是指在形成本发明的经处理的基材的过程中可以 有帮助的组合物。例如，发泡剂可以充当本发明的合适的加工助剂。此外，起皱助剂可以有 助于附加的粘附力或释放性能，用于使基材从烘缸滚筒起皱。
[0046] 如本文所使用，"褶皱"描述弹性层压材料由于被预先拉伸同时附着至非伸长的材 料基材（比如无纺布）上的弹性材料（膜或丝）而出现槽状皱纹的性质。褶皱可取决于层 压材料如何附着或结合至非伸长的材料基材。当层压材料松弛或释放时，基材出现与手风 琴器械皱纹类似的沟状或槽状皱纹。这样的作用在其中袖口和腰带通常成束以便向穿着者 提供更好适配的个人护理制品中是常见的。根据2002年11月5日出版的Morman等人的 美国专利号6475600也更详细地描述了褶皱。
[0047] 如本文中所使用的，"纺粘"是无纺纤网工艺，在该工艺中，丝被挤出，拉伸并放置 到移动的筛网上以形成纤网。术语"纺粘"与"纺丝成网"经常互换，但是业内通常采用术 语"纺粘"或"纺粘的"表示特定的纤网形成工艺。这是为了将该纤网形成工艺与其它两种 形式的纺丝成网方法区分，所述其它两种形式为喷熔的和闪蒸纺丝。
[0048] 如本文中所使用的，"纺粘/喷恪复合材料（spunbond/meltblowncomposite) "是 由多层织物限定的层压复合材料，所层压复合材料通常由交替的纺粘纤网（"S"）和喷熔纤 网（"M"）的层制成：SMS、SMMS、SSMMS等。
[0049] 如本文所使用的，"纸巾（tissue)"通常是指各种纸制品，例如面巾纸、浴巾纸、纸 毛巾、餐巾纸、卫生巾等。本发明的纸巾产品通常可以由具有一个层或多个层的纤维素纤网 制成。例如，在一个实施方案中，纤维素或"纸"产品可以含有由纤维的共混物形成的单层 的纸纤网。在另一个实施方案中，纸产品可以含有多层（即分层）的纸纤网。此外，所述纸 产品还可以是单层或多层产品（例如，多于一层纸纤网），其中层中