在纤维片材上应用超吸收性聚合物的方法以及两层或多层含超吸收性材料的纤维材料的制作方法
【专利摘要】提供一种在纤维片材上应用超吸收性聚合物的方法。所述纤维片材可以是非织造材料或薄棉纸。所述方法包括：通过印刷技术使交联聚合物分散到纤维片材上，并且在一个独立的步骤中通过印刷技术使交联剂施用于纤维片材，其中，所述的交联剂实现所述可交联聚合物的交联使其形成一种超吸收性材料，并且其中中和剂与交联剂一起加入或在独立的步骤中加入。本发明还涉及一种包括至少两层粘合在一起的薄棉纸或非织造材料产品，其中，交联的超吸收性材料通过印花图案施用在所述层之间，所述薄棉纸或非织造材料产物的DIN54540吸水能力在15～100g/g之间。
【专利说明】在纤维片材上应用超吸收性聚合物的方法以及两层或多层含超吸收性材料的纤维材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在纤维片材上应用超吸收性聚合物的方法。纤维片材可以是非织造材料或薄棉纸。本发明还涉及一种两层或多层薄棉纸或非织造材料，其具有应用在至少两层之间的超吸收性材料。
【背景技术】
[0002]超吸收性聚合物用于增强吸收性制品如尿布、失禁护理用品、卫生巾等的吸能力。超吸收性聚合物主要以颗粒形式使用，并且与纤维基质混合或作为纤维层之间的层应用。期望通过超吸收性聚合物来提高纤维片材如非织造材料和薄棉纸的吸收能力。然而问题是找到合适的技术将超吸收性聚合物应用到这样的材料中。
[0003]US2008 / 0032014公开了一种超吸收性可印刷组合物，它可以应用到片状材料用于食品包装，用于包装湿度敏感物品等。所述组合物包括超吸收性聚合物颗粒、有机的水不溶性粘合剂和有机溶剂。所述组合物通过印刷特别是通过凹版印刷应用到基底上。
[0004]EP-A10357474公开了一种具有提高的吸水能力的纤维网，通过用可交联聚合物浸溃吸收性织物上，并随后加热处理过的织物，以实现所述聚合物的交联从而形成吸收性聚合物。 [0005]US6043311公开了一种超吸收性聚合物的可印刷陪制品，可例如用于非织造布。所述配制品以双组分包装应用，由预交联超吸收性物质和反应性交联剂组成，并且在应用到基底之前短期原位混合。
[0006]US2008 / 0128101公开了一种引入超吸收性聚合物和交联剂到纸幅的方法。所述超吸收性聚合物作为溶液加入，并且优选的加入聚合物溶液的方法是通过喷涂。
[0007]仍需要用于将超吸收性材料应用到片状纤维材料如非织造布或薄棉纸上的方法。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的在于，提供一种应用超吸收性材料并将其附着在片状纤维材料上用于提高所述片状纤维材料的吸收能力的有效方法。根据本发明，所述方法包括:通过印刷技术，将非溶剂载体中的交联聚合物分散体应用到所述纤维片材上，并且在独立的步骤中通过印刷技术将交联剂应用到所述纤维片材上，其中所述交联剂实现所述可交联聚合物的交联从而形成超吸收性材料，并且其中中和剂和所述交联剂一起或在一个独立的步骤中加入。
[0009]所述纤维片材可以是非织造材料或薄棉纸。
[0010]所述可交联聚合物可以是烯键式不饱和羧酸单体的共聚物和烯键式不饱和单体。[0011 ] 所述烯键式不饱和羧酸单体可选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、衣康酸和富马酸。
[0012]所述烯键式不饱和单体可选自:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯。
[0013]所述交联剂可以是多价离子或包含多价离子的化合物。所述多价离子可以是阳离子。
[0014]基于所述分散体的总重量，作为干基质的量测量的所述可交联聚合物分散体的浓度可以在10~50重量％的范围内。
[0015]所述可交联聚合物分散体中的非溶剂载体可以是水。
[0016]所述可交联聚合物分散体的pH可以介于2~4之间。
[0017]所述可交联聚合物分散体的粘度可以介于20~200mPas (表观粘度，IS02555，布氏 RVT，23°C，轴 I，IOOrpm)之间。
[0018]所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述中和剂可以以彼此一致的图案印刷。
[0019]所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述中和剂的印刷可以套合(inregister)进行，同时所述片材驻留在共同的中心压印辊上。
[0020]所使用的印刷技术可以是柔性版印刷或旋转丝网印刷。
[0021]所使用的印刷图案可以是不连续的图案，包括多个彼此不相连的印刷点。
[0022]所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述中和剂可以施用到纤维片材的第一层的第一侧，并且所述第一层可以与纤维片材的第二层层压，所述第一层的第一侧面对所
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述弟.~?层。
[0023]所述超吸收性材料可用作粘合剂，以便将所述第一和第二层粘合在一起。
[0024]所述第一和第二层可以以水不溶性粘合剂的图案粘合在一起，其间留下未粘合的部分。
[0025]水不溶性粘合剂的图案可以通过热塑性粘接和/或水不溶性粘合剂来提供。
[0026]本发明还涉及一种包括粘合在一起的至少两层的薄棉纸或非织造布产品，其中，交联的超吸收性材料以印刷图案施用在至少两层之间，所述的超吸收性材料被粘合到至少一层，所述薄棉纸或非织造布产品的DIN54540吸水能力介于15~100g / g之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1示意性地公开了一种用于将超吸收性材料施用到片状材料上的柔性版印刷方法。
【具体实施方式】
[0028]本发明的方法中使用的纤维片材主要是薄棉纸或非织造材料。
[0029]薄棉纸被定义为一种软吸收纸，基础重量低于65g / m2,通常介于10~50g/m2。其密度通常低于0.60g / cn3,优选低于0.30g / cm3,并且更优选介于0.08~0.20g / cm3。
[0030]包含在薄棉纸中的纤维主要是纸浆纤维，其来自化学纸浆、机械浆、热磨机械浆、化学机械纸浆和/或化学热磨机械浆(CTMP)。所述纤维也可以是回收纤维。所述薄棉纸也可以包括其它类型的纤维，增强例如纸的强度、吸收性或柔软性。这些纤维可以由再生纤维素或合成材料例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺等制成。
[0031]非织造材料被定义为一种粘合的纤维状或长丝状网片产品，其中所述纤维或长丝是以无规方式取向或以特定取向度取向。所述纤维可以是天然的，例如与在薄棉纸、棉、黄麻、大麻、亚麻、剑麻等中所用类型相同的木浆，或人工的，如人造丝、莱赛尔、聚烯烃、聚酯等。在非织造材料中所述纤维通过使用不同的粘合技术粘合在一起，如热粘合、水力缠绕、粘合剂等。
[0032]非织造材料的实例为水力缠绕式(水刺)网片、纺粘网片、熔喷网片、无尘网片、粘合梳理网片。
[0033]吸收性是薄棉纸和许多非织造材料所需的性能，尤其是擦拭物。薄棉纸和非织造材料吸收能力有限，其可以通过掺入超吸收性材料来提高。超吸收性聚合物是水溶胀性、水不溶性材料，能吸收它重量的至少20倍的水和不同种类的水性液体。适合用作超吸收性材料的有机材料可包括天然材料如多糖、多肽和类似物，以及合成材料如合成水凝胶聚合物。所述水凝胶聚合物包括例如聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、聚乙基丙烯酸及其盐、聚丁基丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸酯、聚乙基丙烯酸酯、聚丁基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、部分水解的丙烯酰胺、聚AMPS (2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)和它们的共聚物。
[0034]水凝胶的聚合物的其它实例包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡啶、水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉和异丁烯马来酸酐共聚物及它们的混合物。所述水凝胶聚合物被交联以使所述材料基本上是水不溶性的。
[0035]本发明涉及一种方法，通过该方法超吸收性聚合物被有效的施用并附着在纤维片材上。所述方法还适合高速运转。
[0036]如图1所示，片材I如薄棉纸或非织造材料被送入第一印刷台2，其在本实施方案中是一个柔性版印刷台。第一印刷台包括网纹棍3,其穿过承载(holding)可交联聚合物分散体的刮刀室4。所述网纹辊3传送控制量的分散体到印刷辊5，所述印刷辊5具有安装于其上的柔性版印刷板或铅版。在介于所述印刷辊5和一个中心压印辊6之间的辊隙中，所述分散体通过所述印刷辊5被传送到所述片材I。
[0037]在第二印刷台7中，其在该实施方案中也是一个柔性版印刷台，交联剂的传送是从网纹辊8穿过承载交联剂和中和剂的刮刀室9。所述网纹辊8传送控制量的所述交联剂和中和剂到印刷辊10，所述印刷辊10具有安装于其上的柔性版印刷板或铅版。在介于所述印刷辊10和所述中心压印辊6的辊隙中，所述交联剂和所述中和剂通过所述印刷辊10被传送到所述片材I。
[0038]在所述印刷辊5和10上的印刷图案是相同的，并且所述印刷辊5和10是同步的，使得所述片材上的图案是一致的，即使得所述交联剂被印刷到可交联聚合物分散体或溶液的图案中。同步容易达到，因为所述中心压印辊6是所述两个印刷台2和7共有的，因此所述印刷台能套合工作。
[0039]可以使用的可交联聚合物的实例是烯键式不饱和羧酸单体和烯键式不饱和单体的共聚物。烯键式不饱和羧酸单体的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、衣康酸和富马酸。可共聚的烯键式不饱和单体的实例是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯。
[0040] 一个实例是丙烯酸共聚物。此聚合物以一种水分散体的形式使用。基于分散体的总重量，以干物质的量测量的分散体的浓度可以在10~50重量％的范围内。非溶剂载体可以是水。分散体的PH值可以在2~4的范围。在这样低的pH值下，所述分散体将具有容易用于印刷的低粘度。
[0041]为了使超吸收性聚合物交联和形成，优选高分子量的印刷的丙烯酸共聚物。如果聚合物为水溶性的，高分子量导致高粘度。当固体含量高于10%时，将难以通过印刷(或喷涂)技术施用所述聚合物。
[0042]在聚合物分散体中，聚合物链是展开的且不溶。聚合物分散体的粘度因此相对低，并且主要取决于颗粒的数量和粒径。通过印刷聚合物分散体，高分子量的聚合物可以与低粘度和高固体含量结合。分散的聚合物链的中和和溶解是通过另一个印刷步骤应用化学中和来达到的。
[0043]这样的交联聚合物的一个实例为丙烯酸乙酯和丙烯酸的共聚物的阴离子水分散体，以商品名Sterocoll?出售。
[0044]通过加入中和剂，如NaOH水溶液，pH值会上升到约6~7，并形成羧酸钠盐。这使得聚合物颗粒溶于水并形成聚合物溶液。同时由于聚合物分子的展开，粘度大大增加。
[0045]当聚合物分散体如Sterocoll?被中和时，其进入溶液。用于印刷的丙烯酸共聚物分散体的粘度在10~50%固体含量、pH2~4时，应该在10~200mPas的范围内。对于Sterocoll? HT的粘度，在40%固体含量、pH值2.8时为50mPas (表观粘度，IS02555，布氏RVT，23。C，轴 1，1OOrpm)。
[0046]丙烯酸共聚物被稀释到3%，中和到pH为6~7，其粘度应该在500~5000mPas的范围内。对于Sterocoll? HT被稀释到3 %，随着pH值从3.4增加到6.5，布氏密度从13提高到 3400mPas。
[0047]通过引入多价阳离子如钙、铝、锆、镁、铁和/或锌离子形式的交联剂，或包含这些多价阳离子的化合物，离子交联的超吸收性聚合物具有一种高的持水能力。交联剂的一个实例为碳酸锆铵，以商品名称为Bacote 20?出售。
[0048]中和剂如NaOH和交联剂如多价阳离子或包含多价阳离子的化合物，可以在相同的印刷台或在不同的印刷台中组合加入。在后一种情况下提供三个印刷台。
[0049]所述三个组分:可交联聚合物、中和剂和交联剂可以任何顺序加入到所述片材中，例如，在可选实施方案中，中和剂和交联剂可以在可交联聚合物之前被印刷到片材上。
[0050]在另一个可选实施方案中，两层或多层超吸收性材料被印刷到所述片材上，以便增加超吸收性材料的量。例如可交联聚合物分散体在第一和第三印刷台加入，并且中和剂和交联剂在第二和第四印刷台加入。所有印刷台可有相同的中心压印辊。
[0051]所述片材通过所述印刷台之后，其被干燥并以常规方式转化成最终产品。为了增强所述交联反应，在最后的印刷台之后可提供一个加热步骤。
[0052]相对于其上印刷有超吸收性材料的所述片材的这些区域，按干基质进行计算，加入到所述片材上的超吸收性物质的量可在2~30gsm的范围内。当以所述片材的总表面计算时，超吸收性材料的量可在1I~15gsm的范围内。
[0053]所述印刷图案优选是不连续的印刷图案，其包括多个彼此不相连的印刷位。具有一个这样的印刷图案致使所述片材的刚度尽可能小。
[0054]根据本发明，用超吸收性材料处理的薄棉纸或非织造材料的吸收能力将明显提高它的吸收能力。普通的薄棉纸的DIN吸水能力的范围为4~8g/g，用作擦拭物的非织造材料具有相同的吸收范围。当将超吸收性材料施用到所述薄棉纸或非织造材料时，所述吸收能力可以加倍或更大，其取决于施用的量和所述超吸收性材料本身的吸收能力。
[0055]通过使用印刷技术，所述超吸收性材料将有效地粘合到所述片材上。虽然前面已经提到了柔性版印刷，应理解也可以使用其它印刷技术，例如圆网印刷。
[0056]在一个实施方案中另外的片材可以是相同或不同的类型，被层压到所述片材的一侦牝其上的所述超吸收性形成组分在其完全干燥之前已经被印刷，其中所述超吸收性材料可作为粘合剂将所述两层片材粘合在一起。
[0057]所述第一层和第二层还可以以水不溶性粘合剂的图案被粘合在一起，例如是不溶性胶粘剂或热塑性粘接，其间留下未粘合区域。这些未粘合区域允许所述超吸收性材料湿润后膨胀。所述水不溶性粘合剂在湿润的环境下也使所述层保持粘合在一起，从而防止分层。所述水不溶性粘合剂的图案可以由热熔胶和/或由热塑性纤维混入所述纤维片材完成，并且以粘合图案热粘合。另一个实例是使用水不溶性胶粘剂，例如聚合物分散胶，如乳胶。也可以使用热塑性粘接和水不溶性胶粘剂的组合。
[0058]根据本发明的一种薄棉纸或非织造产品，包括粘合在一起的至少两层，并且在它们中间承载交联的超吸收性材料的印刷图案，其DIN54540吸水能力可介于15~100g / g之间，优选介于15~30g/g之间，取决于所加的超吸收性材料的量和类型。
[0059]实施例
[0060]表1
[0061]
【权利要求】
1.一种用于将超吸收性聚合物施用到纤维片材的方法，其特征在于，通过印刷技术将在非溶剂载体中的可交联聚合物分散体施用到所述纤维片材(I)上，并且在独立的步骤中，通过印刷技术将交联剂施用到该纤维片材上，其中，所述交联剂使所述可交联聚合物交联以形成超吸收性材料，并且其中将中和剂和该交联剂一起加入或在独立的步骤中加入。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维片材是非织造材料或薄棉纸。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物是烯键式不饱和羧酸单体和烯键式不饱和单体的共聚物。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烯键式不饱和羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、衣康酸和富马酸。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述烯键式不饱和单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述交联剂是多价离子或含多价离子的化合物。
7.如权利要求6中所述的方法，其特征在于，所述多价离子是阳离子。
8.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，基于所述分散体的总重量，以干物质的量计，所述可交联聚合物分散体的浓度在10~50重量％的范围内。
9.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述可交联聚合物分散体中的非溶剂载体是水。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物分散体的pH值介于2~4之间。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物分散体的粘度介于20 ~200mPas 之间(表观粘度，IS02555，布氏 RVT，23°C，轴 1，IOOrpm)。
12.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述中和剂以彼此一致的图案被印刷。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述中和剂的印刷是套合进行的，而所述片材(I)驻留在共用的中心压印辊(6)上。
14.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所使用的印刷技术是柔性版印刷或圆网印刷。
15.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所使用的印刷图案是包括多个彼此不相连的印刷点的不连续图案。
16.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述可交联聚合物分散体、所述交联剂和所述的中和剂施用到纤维片材的第一层的第一侧，并且层压所述第一层与纤维片材的第二层，所述第一层的第一侧面对所述第二层。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述超吸收性材料用作粘合剂将所述第一层和第二层粘合在一起。
18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述第一层和第二层以水不溶性粘合剂的图案粘合在一起，其间留下未粘合的区域。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，水不溶性粘合剂的图案通过热塑性粘接和/或水不溶性胶粘剂来提供。
20. 一种薄棉纸或非织造产品，其包括粘合在一起的至少两层，其特征在于，将交联的超吸收性材料施用在介于至少两层之间的印刷图案中，所述超吸收性材料被粘合到至少一层，所述薄棉纸或非织造产品的DIN54540吸水性介于15~100g / g之间，优选介于15~30g / g之间。
【文档编号】A61F13/15GK103648535SQ201280028526
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】A·斯特拉林 申请人:Sca卫生用品公司