包含添加至浆液中的基本不溶胀颗粒的湿抄纤维结构的制备方法

专利名称：包含添加至浆液中的基本不溶胀颗粒的湿抄纤维结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包含湿抄纤维纸幅的纤维结构的制备方法，所述纤维纸幅包含基本不溶于水、基本水不溶胀的颗粒料；以及涉及根据该方法制得的纤维结构。所述结构优选用于截留/分布和/或吸收含水流体，并且包含在其中的颗粒料还将给所述结构提供附加的益处，例如控制气味；所述结构特别适用于一次性吸收制品。
背景技术：
人们制备纤维结构、特别是吸收液体的纤维结构以用于许多用途，例如，将它们引入吸收制品如一次性尿布、失禁垫和卫生巾中，用作吸收流体或传送流体和/或分散流体的元件，例如用作吸收并保留体液的吸收芯。纤维结构，更具体地说是在吸收制品中用作吸收流体或传送流体和/或分散流体的元件的纤维结构，可包含一种或多种另外的组成，以便改善其特定的性能；例如包含纤维和颗粒料如颗粒状的气味控制材料的吸收结构在现有技术中是已知的。还可以包含其它的组成以便给所述结构提供附加的益处。
湿抄法广泛地用于使用造纸工艺来生产纤维纸幅。在湿抄法中，将天然或合成纤维悬浮于水中，得到均匀分布的悬浮液。当纤维和水的悬浮液，或“浆液”流至运动的网上时，水穿过该网，使纤维无规地铺成均匀的纸幅。将另外的水分从纸幅中挤出，然后通过干燥除去剩下的水分。粘结可以在干燥期间完成，或者随后可以将粘结剂例如粘合剂添加至干燥的纸幅上，然后使纸幅固化。
通过湿抄法生产的纤维纸幅特别适用作吸收制品中的吸收液体或传送液体和/或分散液体的元件，所述制品如一次性尿布、卫生巾、失禁垫和擦拭布。与例如通过气流成网法制得的类似的结构相比，湿抄结构具有许多优点。湿抄结构比类似的气流成网法生产的结构吸收体液好得多。这是因为，与气流成网法制得的结构相比，湿抄结构经受更少的湿压缩。这又使得湿抄结构能更好地保持其毛细管通道以及空隙空间。就抗张强度而言，湿抄结构要比干法结构强得多。当湿抄结构处于湿态或干态时，其本身将显示出可比较的高抗张强度。当与相同定量的干法结构相比时，湿抄结构通常将显示出更高的密度和更低的厚度。
虽然将颗粒料加入湿抄纤维纸幅中是已知的，但这将有某些缺陷。根据已知的方法，在干燥段之后将颗粒添加至湿抄结构中；通常，在将颗粒料施加至所述纸页上之前，用水或其它液体如粘合剂喷淋由湿抄法制得的干燥纸页，然后将任选的另一层例如纤维层叠加至所述纸页上，以便形成一复合层压结构。所添加的液体将有助于颗粒附着至纸页上，在制备或运输期间阻止其迁移，而且还有助于层合。由于将干燥原纸进行再湿润以促进颗粒的粘结和任选的层合作用将包括进一步的干燥段以便除去所添加的水分，因此，这种制备方法将是昂贵的。另一可供选择的方案是使用粘合剂，尽管这能够在纤维和颗粒之间提供更强的粘结，但需要进一步的固化段，在水基或溶剂基粘合剂的情况下可能需要干燥段，此外，在相对大用量的添加至纸页的颗粒的情况下，这将是不适合的。事实上，颗粒将形成可以说是连续层的东西，并且这些颗粒对纸页以及任选的其它层的粘结作用需要相当大用量的粘合剂，该粘合剂将损害活性颗粒以及整个复合结构的特性。
例如在US5,300,192(Weyerhaeuser公司)中描述了包含在湿抄法干燥段之后添加的颗粒料的湿抄结构的后者的这种制备方法，根据此，通过在生产纸幅期间提供的粘合剂而将颗粒粘结至纤维上。可以在后面的阶段再激活粘合剂，以致使能在纸幅成形过程中，或优选的是当随后在生产线中使用纸幅时，例如通过纸幅的纤维分离然后进行气流成网时添加颗粒。无论如何，湿抄结构本身仍具有如上所述的相同的缺点。
EP-A-359 615和EP-A-719 531(分别为Virginia的James River公司和Kao公司)描述了形成吸收纸页的两种可以替换的方法，所述纸页包含湿抄纤维层和吸收性凝胶颗粒，现有技术中也称之为“超吸收”颗粒。通常，当纤维纸幅仍处于湿态即在干燥阶段之前，将吸收性凝胶颗粒料分布至湿抄纤维纸幅上，然后用另一层、可能是纤维层覆盖所述纸幅，以致使颗粒不存在于吸收纸页的表面上。在干燥段之前将吸收性凝胶颗粒料引入湿抄纸页中被认为是有益的，这是因为当纸页仍处于湿润状态时，构成纸幅的纤维有很大的自由度，并因此使得分布在纤维纸幅上的吸收性凝胶颗粒料至少能一定程度地从纤维纸幅的表面渗透至内部。将吸收性凝胶颗粒引入湿纸幅中还将利用当吸收仍存在于纸幅中的水分时颗粒本身发生的溶胀颗粒将变得粘稠并粘结至纸幅的纤维上，结果起到了纸幅粘结剂的作用，因此，无需其它特定的粘结剂。
由于吸收性凝胶材料本身性质的原因，在干燥阶段之前将吸收性凝胶颗粒料引入湿抄结构中仍将出现某些缺点。在吸收水分时这种材料的溶胀，事实上将损害溶胀的吸收性凝胶颗粒易于渗透通过纸幅厚度的能力，这归因于颗粒体积的增加及其粘性。因此，由颗粒分布至其上的表面开始，所述的颗粒将不能取得更为均匀的分布。当相对大量的颗粒分布至湿抄纸幅上时，这种情况将是特别明显的在这种情况下，溶胀的颗粒不是在纤维层内渗透，而是可能会形成叠加至湿纤维纸幅上的几乎连续的层，结果是，与先前干燥的湿抄纸幅中引入颗粒所述的情况相类似，另外也需要包括相当昂贵的干燥步骤，以便从纤维和溶胀颗粒中除去水分。
这种结构的另一缺点是，引入纤维纸幅中的溶胀颗粒料在干燥时将对纤维纸幅产生粘结作用，所述粘结作用将根据颗粒本身引入纤维纸幅中的用量及其分布而变化。与湿抄纤维纸幅的粘结程度，或粘结水平，通常与所得到结构的挺度有关，因此，为了得到具有以相当均匀粘结水平为特征的不同用量超吸收颗粒的结构，需要以某种方法调节所述的粘结水平；其中所述的粘结水平与挺度值有关，所述结构例如在一次性吸收制品领域中通常是优选的。例如，如果仅仅通过超吸收颗粒所提供的粘结水平不够的话，需要向纤维结构中添加另外的粘结剂，因此，必须考虑两种不同的粘结剂的结合效果。另外，由于在大量超吸收颗粒引入湿抄纸幅中时，通常将得到相当挺硬的结构，因此，需要用已知的手段，例如机械手段，来降低过高的粘结水平。
另外，在EP-A-528248中已提出，通过将材料直接加入浆液中，而将吸收性凝胶材料，优选是颗粒料引入湿抄纤维结构中。虽然吸收性材料优选在浆液的分散介质，通常为水中溶胀，但据说，通过降低所述吸收材料暴露至分散介质中的长度和/或通过选择具有高凝胶强度的吸收材料，将能够将溶胀保持至相对低的程度，因此，避免了吸收颗粒和纤维之间的粘结。然而，由于暴露时间的长度实际上取决于引入浆液中的吸收材料的种类，因此，这需要难于最佳化的制备方法。此外，足以避免或至少降低纤维和颗粒之间粘结的暴露时间的长度，仍将导致归因于其粘性表面的颗粒本身之间的粘结，这可能会形成团块或聚集物，尤其当大量颗粒引入湿抄纤维结构中时。这还可能会使颗粒或颗粒聚集物留在湿法中使用的成形网中留在成形网中的颗粒或颗粒聚集物将与水接触更长的时间，因此，将以比该湿法中可接受的溶胀水平大得多的程度进行溶胀。最终将使成形网部分堵塞。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于截留/分布和/或吸收含水流体的纤维结构的制备方法，所述纤维结构包含由包含粘结剂和颗粒料的浆液得到的湿抄纤维纸幅。
本发明的另一目的是提供这样的一种方法，其中，只通过粘结剂进行湿抄纤维纸幅的粘结，并且可以控制该纤维纸幅的粘结，而与引入湿抄纤维纸幅本身中颗粒料的量无关。因此，该方法更为简单，这是因为无需根据所引入的颗粒料的种类进行调节。
本发明的另一目的是提供根据所述方法制得的纤维结构，所述纤维结构包含引入颗粒料的湿抄纤维纸幅并且具有上述的优点。
业已发现，在浆液沉淀至成形网上之前，通过将基本不溶于水的且基本水不溶胀的颗粒料添加至浆液中而将其引入湿抄纤维纸幅中，将使得所述颗粒在纤维纸幅内形成更好的分布，甚至在将大量颗粒引入纤维结构中的情况下也是如此，其中没有颗粒聚集的危险。另外，还可以更为容易且更为精确地对该方法进行控制，特别是在通过浆液或湿抄纤维纸幅中所提供的粘结剂对结构的粘结方面。
发明概要本发明涉及一种包含纤维、粘结剂和颗粒料的纤维结构的制备方法，其中所述的颗粒料是基本不溶于水且基本水不溶胀的。该方法包括如下步骤a)提供湿抄纤维纸幅，所述纸幅是由包含纤维和颗粒料的含水浆液通过湿法制得的，b)给所述湿抄纤维纸幅提供粘结剂，c)对所述纤维纸幅进行干燥，并且d)通过激活粘结剂而粘结所述纤维纸幅。
本发明还涉及包含湿抄纤维纸幅的纤维结构，所述纸幅由包含纤维、粘结剂以及基本上是水不溶性的并且基本上是水不溶胀的颗粒料的浆液制得。
附图概述尽管说明书以特别指出并且明确地要求了本发明的保护范围的权利要求书结束，但据信，根据结合下面附图的下述说明，将能更好地理解本发明

图1是用于制备本发明纤维结构的装置的示意性的局部侧视图；图2是本发明纤维结构的放大横截面图。
发明详述本发明涉及一种优选用于截留/分布和/或吸收含水流体的纤维结构的制备方法，并且涉及根据该方法制得的纤维结构。所述结构包含湿抄纤维纸幅，所述纸幅包含基本不溶于水且基本上水不溶胀的颗粒料。在优选的实施方案中，将本发明的纤维结构引入吸收制品中，优选的是用作截留/分布流体的结构中，所述结构将接收并分布各种含水体液。还可以引入本发明的纤维结构作为用来吸收并保留体液的吸收结构。包含在湿抄纤维纸幅中的基本不溶于水、基本水不溶胀的颗粒料将给该结构提供辅加的益处，例如控制气味。吸收制品，更具体地说一次性吸收制品，指的是这样的制品，如卫生巾、一次性尿布、失禁垫；这些制品是由使用者在邻接身体处穿戴的，并且将吸收并包含从身体中排出的各种体液(例如，阴道排泄物、月经、汗和/或尿)，而且在使用一次之后将抛弃。
“颗粒料”意指呈离散的颗粒状的物质。颗粒可以有各种形状，如圆球形，圆形，角形，针形或不规则形。
在此使用的“基本上不溶于水”指的是基本上不溶解于水中，并因此在接触水之后仍将保持其固体颗粒形状的物质。
“基本上水不溶胀”指的是这样的物质，尽管例如通过经毛细流动的表面吸附和/或孔填充，通常能吸收相当少量的水分，但其不溶胀；即在吸收时这些物质基本上不会增加其体积。对于所谓的超吸收材料领域而言，溶胀机理是熟知的；所述的材料通常由三维聚合物网构成，所述聚合物网在与溶剂，通常是水接触时，将使聚合物链伸展成更为开放的形态，以致使各个链将最大程度地与溶剂分子接触，并因此使聚合物网发生溶胀，同时形成凝胶结构。因此，吸收作用包括吸收材料的部分溶解。根据本发明，合适的材料是与水不形成凝胶并且水的吸收量小于其自身重量5倍，优选小于其自身重量1.5倍的那些材料。在所有情况下，本发明的基本水不溶胀的材料与水接触时不形成粘性表面，甚至当它们能吸收有限量的水分时也是如此。所述材料可包含纯物质或其聚集物，前提条件是总体上它们要满足基本不溶胀的优选要求。
在优选的实施方案中，本发明的纤维结构可整体地组成一次性吸收制品的元件，例如吸收芯或截留/分布流体的元件，或者它们可以作为所述元件的一部分包含在其中。包含在其中的颗粒料能给纤维结构提供辅加的益处，例如控制通常伴随接触纤维结构的体液的气味。
一次性吸收制品，如卫生巾、短内裤衬垫、失禁垫或尿布，通常包含透液顶片，可以透过或不透过水蒸汽和/或气体的不透液底片，包含在顶片和底片之间的吸收芯，以及优选通常设置在顶片和吸收芯之间的流体截留/分布层。
本发明的纤维结构可使用为湿法而设计的常规设备来制备。
下文将本发明描述为由包含颗粒料的湿抄纤维纸幅构成的纤维结构的制备方法，以及根据该方法制备的纤维结构；其中所述的颗粒料能截留/分布含水流体、特别是体液，此外该颗粒料还能控制伴随吸收的流体的气味；其中所述的结构将作为截留/分布层而引入一次性吸收制品，例如卫生巾中。
图1是用于制备本发明纤维结构8的优选实施方案的简略示意图。
将纤维材料湿抄形成纸页如干浆板(dry lap)和纸张的工艺在现有技术中是熟知的。这些工艺通常适用于对纤维进行湿抄，以便形成根据本发明方法的湿抄纤维纸幅。合适的湿抄工艺包括手抄，以及利用造纸机进行的湿抄，如L.H.Sanford等人在US3,301,746中所述。通常，如图1所述，可通过如下步骤制得湿抄纤维纸幅从本领域中称为网前箱的装置14，将纤维的含水浆液10沉积至多孔成形网12上，使湿抄浆液10脱水形成湿纸幅11，然后对湿纸幅进行干燥。优选的是，用于湿抄的纤维含水浆液的纤维浓度以浆液总重量计在约0.05％和约2.0％之间，优选在约0.05％和约0.2％之间。将基本不溶于水的、基本上水不溶胀的颗粒料18，例如从容器20直接添加至网前箱14的浆液中。因此，在浆液10中得到了纤维和颗粒料18的均匀混合物。网前箱14有称为堰板的开口，用于将纤维和颗粒料18的含水浆液10输送至多孔成形网12上。在本领域中常将多孔成形网12称为长网。长网可以具有用于干浆板或其它造纸方法的结构和筛眼号数。优选的是，使用约70-约100筛眼号数(Tyler标准网目刻度，除非另有说明，在此所述的所有筛眼号数均基于Tyler标准网目刻度。)。可以使用用于形成干浆板和薄页纸的本领域已知的常规设计的网前箱。合适的市售网前箱包括例如，固定顶网前箱，双网网前箱，和圆筒成形器网前箱。在成形之后，对湿抄纸幅11进行脱水和干燥。可以利用真空吸水箱16或其它真空装置进行脱水。通常，以湿纸幅总重量计，不考虑颗粒料18的重量，脱水将使纤维的浓度增加至约8％-约45％，优选在约8％和约22％之间。脱水至高于约22％的浓度可能需要湿压榨，这将是不太优选的。
由于一部分颗粒料18可能会随水一起从沉积至成形网12上的纤维纸幅11中排出，因此，优选的是，通过合适的回收装置(未在图1中示出)，从水中回收那部分颗粒料并再添加至浆液中。
例如，根据成形网的筛眼号数简单地对所述颗粒料18的平均尺寸进行选择，以致使随水从湿抄纤维纸幅11中排出的颗粒料18能基本通过成形网12的开口，可以避免排出的部分颗粒料18截留在成形网12中的危险。由于基本不溶胀的颗粒料18不仅能阻止颗粒料体积的明显增加，而且能阻止由于表面粘性所致的任何可能的颗粒聚集，并最终阻止颗粒粘附至成形网12本身上，因此，实际上可以使用任何优选大小的颗粒料18。由于颗粒的内在因素，不管怎样都将有少量从纤维纸幅11中排出的颗粒料18留着在成形网12上，因此，在纤维纸幅11与成形网12分离之后，非溶胀的颗粒大小将容易地例如用水洗掉，然后优选进行回收。
在根据本发明方法制得的纤维结构中，可以使用任何天然或合成纤维，所述纤维如纤维素纤维，人造纤维，尼龙，聚酯，聚烯烃或双组份纤维；另外还可以使用卷曲纤维或合成木浆纤维。此外也可以使用化学挺硬的纤维素纤维，如在US4,889,597和US5,217,445中所述的纤维。木浆纤维是特别优选的。
在本发明方法和本发明产品中，可以使用任何种类的基本不溶于水的且基本上水不溶胀的颗粒料，以及能给纤维结构提供益处的颗粒料。特别合适的是能给纤维结构提供气味控制，而且还能提供其它活性的颗粒料，例如提供离子交换能力的颗粒料，不管其结合气味控制剂与否。
在一次性吸收制品中用于截留/分布流体和/或吸收流体的优选用途中，本发明的纤维结构将与体液接触。因此，优选的颗粒料是能控制伴随体液的令人不愉快气味的颗粒料。可以将本领域中已知的任何合适的气味控制剂以颗粒料的形式引入本发明的纤维结构中，前提条件是，所述颗粒料是基本上不溶于水、基本上水不溶胀的。例如，用于控制气味的基本上不溶于水、基本上水不溶胀的颗粒料可以包括叶绿素颗粒，活性碳颗粒，木炭，离子交换树脂，活性氧化铝以及沸石材料，包括熟知的A和X型“分子筛”沸石和Union Carbide Corporation and UOP以商品名ABSCENTS出售的沸石材料。
用于本发明的其它合适的气味控制颗粒料也可包括其它的化合物，如几丁质，硅胶，硅藻土，聚苯乙烯衍生物，淀粉等，或其聚集物，例如沸石和硅石与粘结剂的聚集颗粒。
用于提供气味控制的基本上不溶于水、基本上是水不溶胀的优选的颗粒料是沸石和硅石，优选呈硅胶形式的颗粒的混合物。
本发明使用的、并以各颗粒最小尺寸的加权平均数给出的基本上不溶于水、基本上是水不溶胀的颗粒料的平均尺寸可以在50微米和1500微米之间，优选的是在100微米和800微米之间。
当基本上不溶于水、基本上是水不溶胀的颗粒料18与浆液10中的水接触时，其只会湿润，并且甚至可能吸收一定量的水分，但它们不会明显地发生溶胀，不会发粘，这与溶胀材料不同，例如与现有技术中的吸收性凝胶材料颗粒不同，且与水的接触时间无关。在示于图1的本发明的实施方案中，颗粒料18均匀地与浆液10中的纤维混合，并因此在整个纤维纸幅11的厚度上，在纤维24中实现了颗粒料18的均匀分布，如显示本发明已完成的纤维结构8的图2所示。
归因于没有溶胀，颗粒料18不会通过增加的体积和颗粒表面的粘性而阻碍其在纤维24之间的分布，而现有技术的溶胀颗粒则会阻碍其分布；此外，颗粒18甚至不会彼此粘接在一起，这种彼此的粘接可能会形成团块和聚集物，而利用现有技术的方法可能会发生这种情况，甚至在与水很短时间接触时也可能会发生这种情况。这意味着，可以将更大量的颗粒料18添加至湿抄纤维纸幅11中，而不会出现不均匀分布在湿抄纤维纸幅11中的颗粒18形成聚集物的危险，而当使用溶胀例如超吸收颗粒料时，情况将会是这样的；因此，颗粒料18与水的接触时间在本发明的方法中将不再是什么问题。
由浆液中的纤维和颗粒的相同的均匀混合物开始，本发明的方法也允许颗粒料18在纤维纸幅11中的其它优选的分布。事实上，在脱水阶段，能利用排水作用，以便实现颗粒料18在纸幅11厚度内的不均匀分布，其中最高浓度靠近邻接成形网12的纸幅11的表面，并且可能出现或多或小明显的浓度梯度。基本不溶胀的颗粒料18不会形成聚集物，并且将阻止颗粒粘附至成形网12上，这归因于其非粘性的表面。这些交替的分布对于所得到的纤维结构的某些用途而言，将是有益的。
在脱水之后，可将包含基本上不溶于水的、基本上水不溶胀的颗粒料18的纤维纸幅11从成形网12传递至干燥织物26上，但这并不是必须的，所述织物将纤维纸幅11传递至干燥装置28上。
就增加的干燥效力而言，干燥织物26优选比成形网12更为粗糙。优选的是，干燥织物26的开口面积为约从30％至约50％，压节面积约15％至约25％，如已进行砂磨以便使压节面积增加至优选范围内的31×25 3S(缎纹组织)织物。在从成形网传递至织物期间，优选的是实现湿微收缩。通过使成形网12以比织物26运行速度快约5％至约20％的运行速度进行运行，可实现湿微收缩。用热通风干燥器28或真空装置如真空吸水箱来完成干燥，但热通风干燥器是优选的。优选的是，通过热通风干燥器(thermalblow-through dryer)28将湿抄纸幅干燥至完成(以没有颗粒的纸幅重量计，通常干燥至纤维浓度在90％和约95％之间)。另外，也可以使用本领域已知的蒸汽鼓干燥装置，如扬克式烘缸。优选不对干燥纸幅进行起皱。作为上述干燥的另一替代方案，从放置于干燥网上的成形网上取下脱水的纸幅，并以间歇干燥法，例如通过热通风干燥器或强制对流蒸汽加热炉进行干燥(无限制的)。
正如本领域中已知的那样，湿抄法中的纤维具有在水溶液中絮凝或形成团块这样的趋势。为抑制絮凝作用，必须以至少约0.25米/秒的线速度将含水浆液泵送至网前箱14中。另外，也优选的是，在排出网前箱堰板时，浆液10的线速度为成形网12线速度的约2.0至约4.0倍。减少湿抄法中纤维絮凝的另一方法描述于US4,889,597(1989年12月26日授权)中，其中恰好在纤维沉积至成形网上之后，将水的射流直接喷射至湿抄纤维上。与纤维一起分散入浆液中的基本不溶于水且基本水不溶胀的颗粒料的存在将不会促进絮凝作用，这归因于在与水接触时颗粒料的非粘性表面，这些颗粒料不会粘附至纤维之上并形成团块。
生产本发明的湿抄纤维纸幅11的已知方法通常将形成较低抗张强度的纸页，特别是在未干燥的条件下；其中所述的纤维纸幅包含基本不溶于水且基本水不溶胀的颗粒料18。此外，包含在纤维纸幅中的颗粒料18几乎不进行任何粘结作用，这归因于所述颗粒料基本不溶于水且基本水不溶胀，因此不能粘附至纤维上，而可溶胀颗粒料，例如现有技术的颗粒状吸收凝胶材料，将出现粘附至纤维上这样的情况。
因此，为了便于加工处理并且为了增加干燥后湿法纸幅的完整性，可将粘结剂整体地引入到纸幅中或纸幅上。可在形成纸幅之前将粘结剂添加至纤维中，可在纤维沉积至成形网上之后和在干燥之前，干燥之后，或其组合，将粘结剂施加至湿抄纤维纸幅中，来完成所述的操作。
例如，用于增加由包含基本不溶于水且基本上水不溶胀颗粒料的湿抄纤维纸幅构成的、本发明纤维结构8的物理完整性的合适的粘结剂包括化学添加剂，如本领域中已知的用于给纤维纸幅提供增加的完整性的树脂状粘结剂，胶乳和淀粉。合适的树脂状粘结剂包括已知能给纸张结构提供湿强度的那些树脂粘结剂，如可以在TAPPI专刊第29号，纸张和纸板的湿强度中找到(制浆造纸工业技术协会(New York，1954))。合适的树脂包括聚酰胺-表氯醇树脂和聚丙烯酰胺树脂。其它可用于本发明的树脂是脲-甲醛树脂和蜜胺-甲醛树脂。这些多官能树脂的更为通常的官能团是含氮基团，如氨基基团和连接至氮上的羟甲基基团。聚乙烯亚胺型树脂也可以用于本发明。
淀粉，特别是阳离子改性淀粉也可以作为化学添加剂用于本发明。通常用含氮基团如氨基和连接至氮上的羟甲基基团改性的所述阳离子淀粉材料，可以从National Starch and Chemical Corporation(位于Bridgewater，N.J.)得到。其它合适的粘结剂包括但不局限于聚丙烯酸聚乙酸乙烯。
所添加的化学添加剂粘结剂的用量，以没有颗粒料的纸幅重量计，通常从约0.25％至约2％重量。然而，亲水的化学添加剂粘结剂，可以更大的用量使用。可通过印刷，喷淋或本领域已知的其它方法，将化学添加剂粘结剂施加至干燥或未干燥的纸幅上。
优选的化学粘结剂是通过加热处理可激活的热固化的液体组合物，如热可絮凝的合成聚合物或共聚物(胶乳)的水基乳液或分散体。
在另一实施方案中，以没有颗粒的纸幅重量计，湿抄纤维纸幅的粘结剂包含约10％至约50％，优选约25％至约45％，更优选约30％至约45％重量的热塑性粘结材料，其中热塑性粘结材料在纤维的交叉点提供粘结位置，并且可能包括在其中分布的颗粒料。所述的热粘结纸幅通常可通过湿抄纤维纸幅而制得，所述湿抄纤维纸幅包含如亲水纤维和热熔粘结纤维，这些纤维优选均匀地分布于整个纸幅中。热塑性纤维材料可与亲水纤维混合，例如在本发明的一个优选的实施方案中，在形成纸幅之前，与含水浆液中的纤维素纤维混合。在成形之后，通过对纸幅进行加热而使湿抄纤维纸幅热粘结，直至热塑性纤维熔化为止。在熔化时，至少一部分热熔化粘结纤维将迁移至纤维素纤维的交叉点处，而将有更少的热熔化粘结纤维迁移至带有颗粒料的纤维的交叉点处。这些交叉点为热塑性材料的粘结位置。然后对纸幅进行冷却，而迁移的热塑性材料将在粘结位置处与纤维素纤维粘结在一起，与此同时，将稳定包含在结构中的颗粒料。
用于本发明湿抄纤维纸幅的热塑性粘结材料包括能在不损害纤维和颗粒料的温度下熔融的任何热塑性聚合物。优选的是，热塑性粘结材料的熔点低于约175℃，优选在约75℃和约175℃之间。在所有情况下，所述熔点应不低于本发明的制品可能要储存的温度，因此熔点通常不低于约50℃。
热塑性粘结材料例如可以是聚乙烯，聚丙烯，聚酯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。优选的是，热塑性材料不会大量吸取或吸收含水液体。然而，热塑性材料的表面可以是亲水或疏水的(在此使用的术语“亲水的”和“疏水的”指的是表面被水湿润的程度)。在使用较高百分比热塑性粘结材料时，特别是在高于约40％的百分比时，疏水材料是更为优选的。
在此使用的热塑性纤维的长度约0.1厘米至约6厘米，优选从约0.3厘米至约3.0厘米。优选类型的热塑性纤维材料是商业上已知的并可以以PULPEXTM(Hercules，Inc.，Wilmington，Del.，USA)买到。PULPEX是具有很高表面积/质量比的聚烯烃材料，该材料通常是通过经喷嘴将熔融聚合物和气体喷入真空中而制得。PULPEX可以聚乙烯和聚丙烯的形式得到。
热熔化粘结纤维可被细分形式例如粉末状的热塑性聚合材料替代。
优选的是，细分形式的热塑性聚合材料具有流动特性，以便使纤维间所需的粘结以及纤维和颗粒料之间更小程度的粘结能迅速地形成。
通过细分形式的热塑性聚合材料取得了这些优选的特性，借助ASTM方法D 1238-85在条件190/2.16下评估的所述聚合材料的熔体流动指数(M.F.I.)至少为25克/10分钟，优选至少为40克/10分钟，更优选至少为60克/10分钟。
如果湿抄纤维纸幅的纤维为短纤维素纤维，那么，优选的是使用由高密度聚乙烯粉末组成的热塑性聚合材料，所述聚乙烯粉末的最大颗粒尺寸约400微米，其特征在于熔体流动指数约为50克/10分钟。
热塑性粘结材料优选通过气体穿透粘结(through-air bonding)而熔融，然而，这并不意味着排除其它的方法，如红外光等。在另一变更中，使纸幅在其一个或两个面上经受加热压花处理。这种技术详细描述于US4,590,114中。
在优选的实施方案中，通过加热步骤而使粘结剂激活，所述加热步骤用来使热固化液体粘结剂固化，或使热塑性粘结材料熔融，所述的这两种材料呈纤维状或粉末状。更优选的是，如示于图1的本发明的实施方案所示，在热通风干燥器28中对湿抄纤维纸幅11的干燥期间进行加热步骤，在该干燥器处，使包含在湿抄纤维纸幅中的热熔化粘结纤维熔融，以便粘结包含颗粒料18的木浆纤维的干燥纸幅，因此避免了干燥阶段期间，从纤维纸幅11中损失颗粒的危险。
在本发明的另一不太优选的实施方案中，粘结剂可仅指包含在湿抄纤维纸幅中纤维的氢结合能力。事实上，能与氢结合的纤维，例如优选的木浆纤维，能形成湿抄纤维纸幅，其中，由于氢键在纤维之间产生了粘结。在这种情况下，粘结剂的激活相当于在干燥步骤期间在纤维间形成氢键，而无需另外添加特定的粘结剂。
除上述的粘结剂以外，还可将粗布如薄页纸和其它透水的无纺片材用作外部支承物，或用其来替代上述的粘结剂。
在制备纤维结构的本发明的方法中，仅仅通过粘结剂来实现包含颗粒料的湿抄纤维纸幅的粘结程度，并且不会受颗粒料本身的影响，甚至当存在相当大量以及整个不是均匀分布时也是如此，这归因于其基本不溶于水和基本水不溶胀的特性，这将使得颗粒料对于纤维而言几乎是惰性的。因此，正如本领域熟练技术人员能容易确定的那样，通过引入合适的粘结剂能容易地提供并控制希望程度的粘结水平，这与包含在湿抄纤维纸幅中的颗粒料的用量基本无关。
在优选实施方案中，整体构成本发明纤维结构的湿抄纤维纸幅的干定量优选低于约1000克/米2，干密度低于约0.60克/厘米3。尽管不打算限定本发明的范围，但特别适用作一次性吸收制品中的流体截留/分布层的纤维结构的干定量从约10克/米2至约1000克/米2，优选从约100克/米2至约800克/米2，更优选从约150克/米2至400克/米2，其干密度在0.02克/厘米3和0.20克/厘米3之间，更优选在0.02克/厘米3和0.15克/厘米3之间。所有这些值均以没有颗粒的干燥纸幅计。尽管本发明中可以包含不均匀的密度和/或定量，以及密度和/或定量梯度，但密度和定量可以基本上是均匀的。因此，所述纤维结构可包含某些相对更高的或相对更低的密度区和定量区，但优选不超出前述的范围。
根据本发明的实施方案，就增加纸幅的物理完整性而言，以没有颗粒的干燥纸幅的重量计，构成纤维结构的湿抄纤维纸幅包含从约50％至100％的亲水纤维素纤维，通常为木浆纤维，和从0％到约50％的粘结剂，以有利于湿态和/或干燥状态时的加工处理，并且在使用期间当纸幅湿润时提供增加的完整性。优选的是，湿抄纤维纸幅包含至少2％的纤维状粘结剂。也可将化学添加剂也能用作粘结剂，并且以没有颗粒的干燥纸幅重量计，其掺入截留/分布层中的量通常约为0.2％至约2.0％。
例如，为提供气味控制，可将基本不溶于水、基本水不溶胀的颗粒料掺入本发明的纤维结构中，其用量以纤维结构的总表面积计，从20克/米2至400克/米2，优选从100克/米2至300克/米2，更优选从150克/米2至250克/米2。优选的是，以纤维结构的总干重计，本发明的纤维结构可包含2％至80％重量的颗粒料。对于不同用途而实际用于各种纤维结构中的颗粒料的重量，可由本领域熟练技术人员根据纤维结构的大小和种类，以及其预定的用途等容易地进行确定。
本发明的纤维结构可由包含基本不溶于水、基本水不溶胀的颗粒料的湿抄纤维纸幅整体地构成，或者可包含至少另一纤维纸幅，例如另一湿抄纤维纸幅。
在本发明的另一实施方案中，没有示出，颗粒料可以不均匀地分布在纤维结构中，例如在整个纤维结构的厚度上具有不同的浓度。例如，在纤维结构的中心，在纤维结构本身的外表面中间的部分，或靠近外表面之一处，颗粒料的浓度可以更大些。这可利用本领域已知的方法实现，例如，在靠近开口的位置，将颗粒料添加至浆液中，浆液通过该开口从网前箱沉积至成形网上以致使颗粒能适当地朝着希望的位置进入浆液中，从开口(堰板)排出，而不是无规地分布在浆液中。
在本发明的另一实施方案中，未示出，还在已分布颗粒料的湿抄纤维纸幅表面上提供另外的纤维纸幅，该另外的纤维纸幅包含另外的粘结剂，在激活时将与包含在湿抄纤维纸幅中的粘结剂结合，使另外的纤维纸幅进行粘结，并粘结至湿抄纤维纸幅上，结果是，其一起构成了纤维结构。
优选的是，另外的纤维纸幅是在颗粒料分布之后直接在湿抄纤维纸幅上形成的另一湿抄纤维纸幅。
另外的纤维纸幅也可以由先前形成的无纺层构成，或者也可以将聚合物薄膜粘结至该湿抄纤维纸幅上，以便形成包含本发明纤维结构的复合结构。
当然，在湿抄纤维纸幅干燥段之后，也可以将基本不溶于水但水可溶胀的颗粒料如吸收性凝胶颗粒料添加至本发明的纤维结构中，包含在纤维结构中，并利用本领域已知的方法之一进行粘结。
作为替代物，还可以将除水以外的液体用于本发明的的湿法中，以便提供浆液。因此，当与前述的那些颗粒料相比时，分布在湿抄纤维纸幅上的颗粒的特性和种类将有所不同，但相对于用作分散介质的液体而言，该颗粒保持基本不溶和基本不溶胀性以便提供纤维悬浮液。
权利要求
1.一种包含纤维、粘结剂和颗粒料的纤维结构的制备方法，所述的颗粒料基本上是水不溶性的并且基本上是水不溶胀的，该方法包括如下步骤a)提供湿抄纤维纸幅，所述纸幅是根据包含纤维和所述颗粒料的含水浆液通过湿法制得的，b)给所述湿抄纤维纸幅提供所述粘结剂，c)对所述纤维纸幅进行干燥，并且d)通过激活所述粘结剂而粘结所述纤维纸幅。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述颗粒料包含气味控制化合物，优选为沸石和硅石。
3.根据前述任一权利要求的方法，其中只通过所述的粘结剂进行所述纤维纸幅的所述粘结。
4.根据前述任一权利要求的方法，其中将所述粘结剂加入所述浆液中，或在所述纤维纸幅湿抄之后添加。
5.根据前述任一权利要求的方法，其中所述的粘结剂包含热熔化粘结纤维，并通过加热处理是可激活的。
6.根据权利要求1-4任一项的方法，其中所述的粘结剂包含可固化的液体组合物，优选是通过加热处理可激活的热固化液体组合物。
7.根据前述任一权利要求的方法，其中所述的湿抄纤维纸幅包含亲水纤维素纤维。
8.一种由权利要求1的方法制得的纤维结构，包含由含纤维、粘结剂以及颗粒料的浆液得到的湿抄纤维纸幅，所述纤维结构的特征在于，所述的颗粒料基本上是不溶于水的并且基本上是水不溶胀的。
9.根据权利要求8的纤维结构，其特征在于，所述颗粒料包含气味控制化合物，优选为沸石和硅石。
10.根据权利要求8或9的纤维结构，其特征在于，只通过所述粘结剂进行所述纤维的粘结。
11.根据权利要求8-10任一项的纤维结构，其特征在于，所述粘结剂包含热熔化粘结纤维。
12.根据权利要求8-10任一项的纤维结构，其特征在于，所述粘结剂包含可固化的液体组合物，优选为热固化的液体组合物。
13.根据权利要求8-12任一项的纤维结构，其特征在于，所述湿抄纤维纸幅包含亲水纤维素纤维。
14.一种用于吸收体液的吸收制品，包含透液顶片、吸收元件以及底片，其特征在于，所述吸收制品包含根据权利要求8-13任一项的纤维结构。
全文摘要
本发明披露了一种包含湿抄纤维纸幅的纤维结构的制备方法,所述纤维纸幅包含直接添加至浆液中的基本不溶于水、基本水不溶胀的颗粒。另外还披露了根据该方法制备的纤维结构。
文档编号A61F13/472GK1267346SQ98808232
公开日2000年9月20日 申请日期1998年6月29日 优先权日1997年7月1日
发明者约翰·M·布莱文斯 申请人:普罗克特和甘保尔公司