專(zhuān)利名稱：個(gè)人護(hù)理用品的彈性流體處理材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在個(gè)人護(hù)理用品如尿布、訓(xùn)練內(nèi)褲、吸濕內(nèi)褲、成人失禁用品、繃帶、和婦女衛(wèi)生用品內(nèi)能夠吸收液體并且在受到壓縮時(shí)能夠保持形狀的結(jié)構(gòu)。
個(gè)人護(hù)理用品必須能很快地吸收流體，并且在使用者身體或液體的壓力下不會(huì)坍塌。這種用品必須是柔軟的，并在皮膚上有一種舒適感。遺憾的是，盡管以前的用品能夠滿足上述多種標(biāo)準(zhǔn)，但是許多還不能滿足。
已經(jīng)知道含有良好吸濕劑的層一旦暴露于體液，其膨脹會(huì)阻礙對(duì)流體的進(jìn)一步吸收，即一種公知的“濕坍塌”現(xiàn)象。濕坍塌消除了流體進(jìn)入的間隙空間，會(huì)導(dǎo)致吸濕芯失效。
很多材料都不能夠承受側(cè)面施加的壓力，例如使用者腿部施加于尿布和衛(wèi)生巾的力。這種機(jī)械作用能夠?qū)е掠闷肺鼭裥驹趦赏戎g坍塌、聚束或者成索狀。吸濕芯的坍塌導(dǎo)致能夠吸收和存儲(chǔ)體液的間隙容積的損失。聚束還導(dǎo)致吸濕面積和對(duì)使用者的吸濕保護(hù)減少。最后，該聚束和坍塌的吸濕芯對(duì)使用者是不舒適的。
為了獲得更好的完整性和回彈性，已經(jīng)嘗試了各種用品構(gòu)造方法和材料。這些包括將吸濕芯層粘合在一起，在吸濕芯層上壓紋，給吸濕芯增加加強(qiáng)材料，和給吸濕芯增加彈性元件，以保持結(jié)構(gòu)的敞開(kāi)和保留間隙容積。
上述每一種方法都導(dǎo)致一些對(duì)該產(chǎn)品吸濕性能和/或舒適性的損害。例如，粘合劑和粘附劑傾向于是疏水性的，因此影響該用品對(duì)體液的吸收。壓紋通過(guò)增加吸濕芯的密度而增加了吸濕芯的完整性，但是這樣做卻減少了需要用來(lái)吸納流體和保持流體的間隙容積。增加強(qiáng)化和彈性材料同樣被證實(shí)是不滿意的。
因此仍然需要一種能夠保持柔韌和柔軟、同時(shí)抵抗壓力和保持其接收連續(xù)流體流的間隙容積的材料。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠吸收流體同時(shí)保持間隙容積和抵抗壓力、且同時(shí)還是軟而柔韌的吸濕結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供了一種以褶皺無(wú)紡纖維網(wǎng)作為一個(gè)部件的個(gè)人護(hù)理用品，其中纖維網(wǎng)放置于該用品內(nèi)，以便纖維網(wǎng)的橫向平行于用品的橫向。
圖2是用來(lái)生產(chǎn)具有垂直鋪放(Z向)纖維網(wǎng)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)梳棉機(jī)的圖。
圖3表示一個(gè)折疊(褶皺)的纖維毛層2，表示X12、Y13和Z14軸。
圖4表示具有不均勻折皺高度的折疊纖維毛層2。
圖5表示包括折疊纖維毛層2和另一個(gè)在下面的織物、泡沫或其它材料的層壓制品15。
圖6表示包括高度不均勻的折疊纖維毛層2和另一個(gè)在下面的織物、泡沫或其它材料的層壓制品15。
圖7表示在折疊纖維毛層2在個(gè)人護(hù)理用品內(nèi)的最佳定向，在本例中是一個(gè)尿布30。
圖8表示用于抗壓試驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)固定器27。
圖9表示一個(gè)在折皺之間具有縫隙的褶皺網(wǎng)。
圖10表示一種在折皺之間沒(méi)有縫隙的褶皺網(wǎng)。
定義“一次性”是指單次使用后即予拋棄而不打算洗滌并再次使用。
整個(gè)說(shuō)明書(shū)中用“前”和“后”兩個(gè)詞來(lái)指明相對(duì)于衣物本身的位置關(guān)系，而與衣物在穿著者身上的穿著位置無(wú)關(guān)。
“親水的”是指纖維或纖維的表面當(dāng)其與含水液體接觸時(shí)被含水液體所濕潤(rùn)。材料的濕潤(rùn)度可以用所涉及的液體和材料的接觸角及表面張力來(lái)描述。Cahn SFA-222表面力分析系統(tǒng)或基本等效的其它系統(tǒng)可能是測(cè)量特定纖維材料濕潤(rùn)性的適用設(shè)備及技術(shù)。當(dāng)用該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果纖維的接觸角小于90°，則稱為“可濕潤(rùn)的”或“親水的”，反之如果纖維的接觸角大于等于90°，則稱之為“不可濕潤(rùn)的”或“疏水的”。
“層”這個(gè)詞當(dāng)以單數(shù)形式使用時(shí)可以具有單個(gè)元件或多個(gè)元件兩種含義。
“液體”一詞是指一種非特殊指明的流動(dòng)物質(zhì)和/或材料，當(dāng)將該流動(dòng)物質(zhì)和/或材料被灌注或放置到一個(gè)容器中時(shí)便可呈與容器內(nèi)部相一致的形狀。
“液體相通”是指液體可從一個(gè)層移動(dòng)到另一層中，或是從同一層內(nèi)的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置上。
“縱向”指在用品平面內(nèi)具有一個(gè)縱軸線，并在該用品被穿用時(shí)大體平行于將站立的穿用者身體分成左右兩半的豎直平面。“橫向”軸線位于用品中大體垂直于縱軸線的平面內(nèi)，因此在用品被穿用時(shí)，該豎直面將站立的穿用者身體分成前和后兩部分。
“共軛纖維”是指由至少兩種聚合物形成的纖維，該至少兩種聚合物是從獨(dú)立的擠壓孔擠出的，但是被紡制在一起而形成一根纖維。有些時(shí)候，共軛纖維也是指多組分纖維或雙組分纖維。即使共軛纖維可能是單組分的，但其聚合物通常也是各不相同的。各個(gè)聚合物排列在共軛纖維橫截面上的位置基本恒定的不同區(qū)域內(nèi)，并且沿著共軛纖維的長(zhǎng)度連續(xù)地延伸。這種共軛纖維的構(gòu)形可以是例如一種聚合物圍繞在另一種聚合物外面的皮/芯式構(gòu)造或可以是并排的構(gòu)造，餡餅式構(gòu)造或“海中島嶼”式構(gòu)造。授予Kaneko等人的美國(guó)專(zhuān)利5,108,820、授予Strack等人的美國(guó)專(zhuān)利5,336,552、及授予Pike等人的美國(guó)專(zhuān)利5,382,400中都教導(dǎo)了共軛纖維。對(duì)于雙組分纖維來(lái)說(shuō)，兩種聚合物的比率可以是75/25、50/50、25/75或任何其它所要求的比率。纖維還可以具有如授予Hogle等人的美國(guó)專(zhuān)利5,227,976、授予Largman等人的美國(guó)專(zhuān)利5,069,970及5,057,368中所述的各種形狀。這些敘述非常規(guī)形狀纖維的文獻(xiàn)被全文引入于此以作參考。
“雙成分纖維”是指由至少兩種聚合物形成的如同摻混物一樣的纖維，該至少兩種聚合物是從同一個(gè)擠壓孔擠出的?！皳交煳铩币辉~的定義在下面給出。雙成分纖維中的不同聚合物組分在共軛纖維橫截面上的位置是相對(duì)不恒定的，而且這些不同的聚合物組分沿著纖維的整個(gè)長(zhǎng)度通常不是連續(xù)的而是通常形成一種起點(diǎn)和終點(diǎn)是隨機(jī)的原纖維或原生纖維。雙成分纖維有時(shí)候也稱為多成分纖維。這種纖維的一般類(lèi)型在例如授予Gessner的美國(guó)專(zhuān)利5,108,827中有所討論。在John A.Manson and Leslie H.Sperling撰寫(xiě)，1976(版權(quán)為PlenumPress)由Plenum Publishing Corporation of New York出版的IBSN0-306-30831-2 Polymer Blend and Composites的273至277頁(yè)中也討論了雙組分纖維和雙成分纖維。
這里所用“機(jī)器方向”一詞或MD是指纖維的長(zhǎng)度方向、也就是纖維生產(chǎn)形成的方向?！皺C(jī)器橫向”一詞或CD是指纖維的寬度方向，也就是與MD大體垂直的方向。
這里所指“紡粘纖維”是一種小直徑的纖維，該纖維是將熔融的熱塑材料擠壓通過(guò)噴絲板上的許多通常為圓形的精細(xì)毛細(xì)孔而形成的單絲，該擠壓?jiǎn)谓z隨后用例如授予Appel等人的美國(guó)專(zhuān)利4,340,563、授予Dorshner等人的美國(guó)專(zhuān)利3,692,618、授予Matsuke等人的美國(guó)專(zhuān)利3，802,817、授予Kinney的美國(guó)專(zhuān)利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國(guó)專(zhuān)利3,502,763和授予Dobo等人的美國(guó)專(zhuān)利3,542,615中的方法快速地減小其直徑。紡粘纖維當(dāng)其沉積到收集表面上時(shí)是不發(fā)粘的。紡粘纖維是一種通常為連續(xù)的微細(xì)纖維，其平均直徑(至少10個(gè)樣本的平均值)大于7微米，更具體地說(shuō)為約10到35微米之間。該纖維還可以具有如授予Hogle等人的美國(guó)專(zhuān)利5,277,976、授予Hills的美國(guó)專(zhuān)利5,466,410和授予Largman等人的美國(guó)專(zhuān)利5,069,970及5,057,368中所述的非常規(guī)的纖維形狀。
這里所指的“熔噴纖維”是一種以下述方式形成的纖維先將熔融的熱塑材料擠壓通過(guò)噴絲頭上的許多通常為圓形的精細(xì)毛細(xì)孔而形成熔融的絲或單絲，該熔融熱塑材料單絲當(dāng)即進(jìn)入一股會(huì)聚的通常是熱的高速氣流(例如空氣流)中，該氣流使該熔融熱塑材料單絲的直徑減小而可以達(dá)到微細(xì)纖維的直徑。隨后，熔噴纖維便被高速氣流攜帶著并沉積到收集表面上而形成一個(gè)熔噴纖維隨機(jī)分布的纖維網(wǎng)。這種工藝過(guò)程公開(kāi)在如授予Butin等人的美國(guó)專(zhuān)利3,849,241中。熔噴纖維是一種可以是連續(xù)的也可以不是連續(xù)的微細(xì)纖維，其平均直徑通常小于10微米，并且當(dāng)其沉積在收集表面上時(shí)通常是發(fā)粘的。
“氣流成網(wǎng)”是一種公知的可以形成無(wú)紡纖維層的工藝過(guò)程。在氣流成網(wǎng)工藝過(guò)程中，典型長(zhǎng)度在約3到52毫米之間的小纖維束被分散在一個(gè)空氣源中并被空氣攜帶著，然后通常在一個(gè)真空源的幫助下沉積在成形篩網(wǎng)上。然后，隨機(jī)沉積的纖維以例如熱空氣或噴灑粘接劑的方法相互粘合。氣流成網(wǎng)在如美國(guó)專(zhuān)4,005,957、4,388，056、4,592,708、4,598,441、4,674,996、4,761,258、4,764,325、4,904,440、4,908,175、5,004,579、德國(guó)專(zhuān)利DE3508344、歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)85300626.0及英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2,191,793中有所敘述。
這里所用“協(xié)同形成”(“coform”)一詞是指一種工藝過(guò)程，在該工藝過(guò)程中至少有一個(gè)熔噴噴絲頭布置在一個(gè)滑道附近，其它的物料通過(guò)該滑道加到正在形成的纖維網(wǎng)中。該其它物料可以是漿粕、超級(jí)吸濕劑或其它顆粒、天然聚合物纖維(例如人造纖維或棉纖維)和/或合成聚合物纖維(例如聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維或丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂纖維)。這些纖維的典型長(zhǎng)度可以是例如從約3到約52毫米。在授予Lau的共同受讓的美國(guó)專(zhuān)利4,818,464及授予Anderson等人的共同受讓的美國(guó)專(zhuān)利4,100,324中展示了協(xié)同形成工藝過(guò)程。以協(xié)同形成工藝過(guò)程制作的纖維網(wǎng)通常稱為協(xié)同形成材料。
“粘合梳理纖維網(wǎng)”指由短纖維通過(guò)精梳設(shè)備或者粗梳設(shè)備后制成的纖維網(wǎng)，該裝置將短纖維打散并將短纖維的方向?qū)R到機(jī)器方向上，以形成一個(gè)大體按照機(jī)器方向定向的無(wú)紡纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)用一種或者多種公知的粘合法結(jié)合。
無(wú)紡纖維網(wǎng)的粘合可以采用很多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如粉末粘合方法，其中粉末粘接劑散布在整個(gè)纖維網(wǎng)上，然后通常用熱空氣對(duì)纖維網(wǎng)及粘接劑加熱使粘接劑活化；花紋粘合方法，該方法是用熱的軋光滾子或超聲粘合設(shè)備來(lái)使纖維粘合在一起的，通常粘合僅局限于局部的花紋圖案處，雖然如果需要，也可以在纖維網(wǎng)的整個(gè)表面上進(jìn)行粘合；熱空氣穿透粘合方法，其中穿透纖維網(wǎng)的熱空氣的溫度須足以使纖維網(wǎng)中的至少一個(gè)組元軟化；化學(xué)粘合方法，其中用例如噴灑的方法將例如乳膠粘接劑沉積在纖維網(wǎng)上；以及機(jī)械固結(jié)方法，諸如針刺法及水力纏結(jié)法。
“垂直鋪設(shè)”或“Z向織物”是纖維按照垂直于織物主平面(X-Y)的方向定向的織物。該主平面通常還是MD-CD平面。圖3表示這三個(gè)軸的方向。
“個(gè)人護(hù)理用品”指尿布、訓(xùn)練內(nèi)褲、吸濕內(nèi)褲、成人失禁用品、泳衣、繃帶和婦女衛(wèi)生用品。
“婦女衛(wèi)生用品”指衛(wèi)生巾、月經(jīng)帶、和棉條。
“靶區(qū)”指?jìng)€(gè)人護(hù)理用品上被穿用者正常排放體液的區(qū)域或者位置。測(cè)試方法材料厚度測(cè)量用Starret型膨松度測(cè)試儀在0.05磅/平方英寸條件下進(jìn)行厚度的測(cè)量，數(shù)值單位為毫米。
密度該材料的密度是通過(guò)將樣品單位面積的重量(克每平方米gsm)除以樣品在68.9Pascals下的樣品的尺寸(毫米mm)，再乘以0.001，將該值換算成每立方毫米(mm)克(g/cc)計(jì)算而得到的.計(jì)算三個(gè)樣品的密度值和密度平均值。
抗壓強(qiáng)度測(cè)試個(gè)人護(hù)理用品通常會(huì)遇到兩種主要壓力形態(tài)。例如，側(cè)壓力是由使用者的腿部施加的，“Z”壓力是由于使用者的重量而施加的壓力，或者是衣服施加的壓力。側(cè)壓縮彈性被定義為材料在力垂直于Y-Z平面施加時(shí)表現(xiàn)出的性能，通常被稱為X一向壓縮和Z向壓縮的彈性被定義為材料在力垂直于X-Y平面施加時(shí)表現(xiàn)出的性能，通常被理解為厚度或者Z向壓縮。
圖3表示一種典型的折疊纖維毛層2的軸的方向，其中X軸是數(shù)字12，Y軸是數(shù)字13，Z軸是數(shù)字14。
單循環(huán)抗壓試驗(yàn)過(guò)去常用于確定每一種形態(tài)的織物的彈性。該試驗(yàn)裝置是一種MTS Sintech/2 Model3397-139計(jì)算機(jī)處理的材料測(cè)試系統(tǒng)。該抗壓試驗(yàn)方法使用Testwork軟件系統(tǒng)視窗3.06來(lái)確定和生成數(shù)據(jù)。
X向壓縮(側(cè)壓縮)為了測(cè)量不會(huì)引起彎曲或者變形的X向壓縮彈性，使用一種特定的樣品固定器27。該樣品固定器27表示在圖8中，用來(lái)固定樣品24，將樣品24的Y，Z面21暴露在固定器27的表面之上的給定高度23處。該樣品24被放置在固定器27內(nèi)，靠著后撐件22，接著可調(diào)節(jié)的前撐件25通過(guò)在槽26內(nèi)滑動(dòng)并用螺釘19固定而與樣品24接觸。這種方案使得樣品24保持豎直。利用固定器27的形狀使樣品24產(chǎn)生輕微彎曲，來(lái)進(jìn)一步減少變形和彎曲。安裝好的樣品24和固定器27放置在壓力試驗(yàn)機(jī)(未示出)內(nèi)，它可以是例如一臺(tái)MTS Sintech機(jī)。一臺(tái)壓力試驗(yàn)機(jī)通常具有一個(gè)向下移動(dòng)與Y，Z面21上的樣品24接觸的壓板。該樣品24在固定器27上以每分鐘0.5英寸(1.27cm)的速度被壓縮到其初始高度23的50％。在該壓板到達(dá)其行程的最低點(diǎn)時(shí)，獲得給定樣品的最大壓縮效果。在整個(gè)測(cè)試中記錄施加的用于壓縮該樣品24的載荷。施加有載荷的面積由固定器27內(nèi)樣品24的總長(zhǎng)度和總厚度20確定。對(duì)于每一個(gè)樣品24重復(fù)試驗(yàn)五次。參考圖3對(duì)于理解這種樣品尺寸和試驗(yàn)載荷的應(yīng)用是有好處的。樣品被切成沿X軸方向121.5英寸(3.8cm)，沿Y軸方向132英寸(5.1cm)，使得暴露的高度23為0.28英寸(0.71cm)。
樣品計(jì)算制備一種厚度為0.5英寸的織物樣品。該樣品如所述的那樣被裝入該固定器內(nèi)，使其Y，Z面承受載荷。施加載荷的面積可以這樣計(jì)算面積(A)＝厚度×長(zhǎng)度＝0.5英寸×2.0英寸＝1平方英寸如果在最大壓縮下測(cè)量的載荷被確定為0.079磅，那么壓力可以計(jì)算為力(F)＝載荷/施加的面積＝0.079磅/1英寸2＝0.079磅/英寸2在抗壓試驗(yàn)的載荷/卸載過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通?？梢员恢瞥蓤D表，做成描述樣品厚度與載荷之間關(guān)系的曲線圖。這些曲線的區(qū)域可以被認(rèn)為是一種壓縮韌性的相對(duì)測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)綜合技術(shù)計(jì)算載荷曲線和卸載曲線下的面積之比，通過(guò)對(duì)剪裁出的曲線樣品進(jìn)行稱重或者利用為該拉伸試驗(yàn)機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軟件來(lái)確定。不管技術(shù)如何，載荷曲線下的面積和卸載曲線下的面積之比對(duì)于給定的樣品而言可以被認(rèn)為是“壓縮韌性比”。采用這種技術(shù)，能夠比較各種材料的結(jié)構(gòu)性能。
Z向壓縮為了確定Z向壓縮彈性，不需要特殊的固定器。該樣品被放置在一個(gè)固定于MTS Sintech機(jī)底平臺(tái)的平砧表面上。一個(gè)壓板附著于可活動(dòng)的上部十字頭上，當(dāng)該壓板向下移動(dòng)與織物接觸時(shí)，施加一個(gè)載荷。
使用直徑為2英寸的預(yù)先稱重的試驗(yàn)織物圓形樣品。載荷從平行于樣品Z向的方向施加。該樣品以0.5英寸/分鐘的速度受壓，直到測(cè)得的載荷為9.42磅，它相當(dāng)于直徑2英寸樣品上有3psi的力。在樣品受到載荷作用和卸載的整個(gè)單循環(huán)試驗(yàn)中采集數(shù)據(jù)。注意載荷和卸荷序列中對(duì)應(yīng)于施加的0.05，1，2，3，2，1，0.05psi的力的載荷點(diǎn)的位移。從該數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生確定在整個(gè)壓縮循環(huán)中任意點(diǎn)處的材料厚度的樣品載荷和卸載曲線。發(fā)明詳述一種個(gè)人護(hù)理用品通常具有一個(gè)體側(cè)層，一個(gè)可任選的流體傳遞層，一個(gè)流體保留層和一個(gè)衣服側(cè)層，它們一起構(gòu)成一個(gè)吸濕系統(tǒng)。還可以有一個(gè)分布層或者其它提供特殊功能的任選層。該用于個(gè)人護(hù)理用品的吸濕系統(tǒng)包括位于體側(cè)層和衣服側(cè)層之間的層，它必須以一種與身體遠(yuǎn)離接觸的受控方式吸收和分配流體。
該體側(cè)層有時(shí)被稱為體側(cè)襯墊或者頂片。在該用品的厚度方向上，該襯墊材料是面對(duì)穿用者皮膚的層，因此是接觸液體或者穿用者排出的其它分泌物的第一層。該襯墊進(jìn)一步用于使穿用者的皮膚與容納于吸濕結(jié)構(gòu)中的液體隔開(kāi)，它應(yīng)該柔順，柔軟，無(wú)刺激性。體側(cè)襯墊可以用選擇量的表面活性劑進(jìn)行表面處理，或者加工成具有所要求水平的吸濕度和親水性。
衣服側(cè)襯墊層也可以被稱為底片或者外覆層，是距身體最遠(yuǎn)的一層。該外覆層傳統(tǒng)上一直是由薄熱塑塑料薄膜制成的，例如聚烯烴(如聚乙烯)薄膜，它基本上不滲透液體。該外覆層用于防止吸濕結(jié)構(gòu)中所含的身體分泌物潤(rùn)濕和弄臟穿用者的衣服、被褥、或者其它接觸該個(gè)人護(hù)理用品的物品。該外覆層可以是例如一種原始厚度為約0.5mil(0.012毫米)到約5.0mil(0.12毫米)、基重為約10到100gsm的聚乙烯薄膜，或者可以含有比例為約50/50到約0/100的合成纖維和粘合劑。
該外覆層可以被壓紋和/或啞光處理，以提供一種更美觀悅目的外觀。外覆層的其它可替換結(jié)構(gòu)包括紡織或者無(wú)紡纖維網(wǎng)，或者由紡織或者無(wú)紡織物和熱塑塑料薄膜形成的層壓制品。該外覆層可以選擇性地由可滲透蒸汽或者氣體的多微孔“可呼吸”材料制成，它可滲透蒸汽或者氣體，但基本上不可滲透液體。外覆層還可以具有用作機(jī)械固定件的配合件的功能。
位于體側(cè)和衣服側(cè)層之間的吸濕系統(tǒng)必須以受控的方式從鄰近的體側(cè)層中吸收液體，以便液體可以被儲(chǔ)存而不接觸身體。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用作個(gè)人護(hù)理用品吸濕系統(tǒng)以致皺褶無(wú)紡纖維沿Z向定向的褶皺無(wú)紡織物強(qiáng)化了液體的吸入。這種Z向定向的纖維便于流體由于沿纖維表面流動(dòng)而離開(kāi)皮膚。這些褶皺的無(wú)紡織物還增加了空隙容積，以一種有效的方式分割該空隙容積，從而比傳統(tǒng)無(wú)褶皺織物更大量地吸收液體?？障度莘e的增加由較低密度表示。將織物褶皺使得該材料象一個(gè)彈簧一樣起作用，在載荷下張開(kāi)和關(guān)閉，但是通常能夠恢復(fù)原形。
褶皺織物在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)是公知的，例如在此引入作為參考的美國(guó)專(zhuān)利US4,111,733，5,167,740，5,558,924，5,620,545中可以發(fā)現(xiàn)制造這種織物的方法的幾個(gè)實(shí)例。一種特別合適的方法見(jiàn)1997年10月發(fā)行的Nonwovens Industry(無(wú)紡工業(yè))雜志第74頁(yè)由Krema，Jirsak，Hanus和Saunders撰寫(xiě)的名為“What′s New inHighloft Production？”(在高速生產(chǎn)中什么是新的？)，以及在Czech的1995年5月15日出版名稱為“Fibre Layer，Method of itsProduction and Equipment for Application of Fibre LayerProduction Method”(織物層，其生產(chǎn)方法，使用織物層生產(chǎn)方法的設(shè)備)的專(zhuān)利235494和1989年4月14日出版名稱為“Method forVoluminous Bonded Textiles Production”(大體積的粘合紡織品的生產(chǎn)方法)的專(zhuān)利263075。這里描述的振動(dòng)梳棉機(jī)(圖1)和旋轉(zhuǎn)梳棉機(jī)(圖2)可以從Georgia Textile Machinery ofDalton，Georgia，USA購(gòu)買(mǎi)。
在圖1中，振動(dòng)梳棉機(jī)具有一個(gè)往復(fù)式精梳機(jī)3，它能夠沿導(dǎo)板6朝向傳送帶7推動(dòng)梳理的纖維網(wǎng)1。折皺形成在梳理纖維網(wǎng)1上，并由一組放置在往復(fù)式壓制桿4上的針從精梳機(jī)3上剝下。折疊的梳理纖維網(wǎng)1由往復(fù)式壓制桿4推動(dòng)，形成一個(gè)垂直鋪放的纖維毛層2，并接著被向前推動(dòng)到傳送帶7和絲網(wǎng)導(dǎo)向器5之間。該傳送帶7將纖維毛層2送入粘合裝置8，該裝置8通常以熱或者機(jī)械方式起作用。
表示在圖2中的旋轉(zhuǎn)梳棉機(jī)將梳理纖維網(wǎng)1喂入進(jìn)料盤(pán)10和進(jìn)料面板11之間，并喂入工作盤(pán)齒9內(nèi)。在梳理纖維網(wǎng)1通過(guò)齒9中間時(shí)形成該折皺，產(chǎn)生一個(gè)垂直鋪放的纖維毛層2，該毛層在傳送帶7和絲網(wǎng)導(dǎo)向器5之間朝向粘合裝置8被傳送。
旋轉(zhuǎn)梳棉機(jī)工藝和改型在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP0516964B1中有描述，其中教導(dǎo)了如此生產(chǎn)的織物主要用于服裝工業(yè)中作為熱絕緣襯里材料，用于家具工業(yè)中作為彈性填料，用于汽車(chē)工業(yè)和建筑業(yè)中作為隔熱和隔聲材料等。
根據(jù)上述定義，已經(jīng)知道垂直鋪設(shè)織物用于生產(chǎn)地毯下地墊、睡袋絕熱層和隔聲層，其中基重大大高于必須是輕質(zhì)和舒適的個(gè)人護(hù)理用品所允許的重量。其中的纖維能夠提供優(yōu)良流體運(yùn)動(dòng)的用于個(gè)人護(hù)理用品的Z向織物以前已經(jīng)被研究過(guò)。例如美國(guó)專(zhuān)利US4,578,070和4,681,577教導(dǎo)了使皺褶平行于個(gè)人護(hù)理用品的縱軸線。美國(guó)專(zhuān)利US4,886,511教導(dǎo)了在橫過(guò)尿布的胯部使用經(jīng)過(guò)彈性處理的線，以便使該用品產(chǎn)生褶皺。EP0767649A1公開(kāi)了一種表面上具有縱向通道的衛(wèi)生巾的褶皺前覆層。美國(guó)專(zhuān)利US5,695,487教導(dǎo)了用于這種織物的熔噴纖維網(wǎng)，其中纖維沿縱向?qū)R。
本發(fā)明所認(rèn)知的是垂直定向的纖維對(duì)于液體的吸收以及在個(gè)人護(hù)理用品中橫向定向這種織物對(duì)耐壓力和產(chǎn)品完整性的作用。本發(fā)明實(shí)施中使用的低密度垂直定向織物與傳統(tǒng)X-Y定向織物相比具有較高的間隙容積。纖維的垂直定向還可以導(dǎo)致一種可類(lèi)比的機(jī)械壓縮彈性。本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，將垂直定向織物放入個(gè)人護(hù)理用品中以使織物的機(jī)器方向處在縱向方向上，從而提供了最大程度的側(cè)抗壓性能。
可以利用多種方法生產(chǎn)經(jīng)過(guò)垂直定向工藝的纖維網(wǎng)，包括氣流成網(wǎng)法、粘合梳理纖維網(wǎng)法、紡粘法、熔噴法和協(xié)同成形法。該纖維網(wǎng)可以用多種纖維和包括合成纖維、天然纖維與粘合劑的混合物制成。這樣一個(gè)纖維網(wǎng)中的纖維可以有相同或者不同的直徑，并且可以有不同的形狀如五葉形、三葉形、橢圓形、圓形等。該纖維網(wǎng)還可以包括粒子、薄片、或者球等，以給褶皺吸濕系統(tǒng)增加附加性能。
所包含的最優(yōu)選的纖維是那些具有較低熔點(diǎn)的纖維、如聚烯烴纖維。低熔點(diǎn)纖維提供了一旦加熱就可以把織物一起粘合于纖維橫跨點(diǎn)的能力?！暗腿埸c(diǎn)聚合物”意指那些玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度小于約175℃的聚合物。此外，具有低熔點(diǎn)聚合物以作為至少一種成分的纖維、如共軛纖維和雙成分纖維在本發(fā)明的實(shí)施中是合適的。任何含有低熔點(diǎn)聚合物的纖維此后都將被稱作“可熔纖維”。
合成纖維包括那些由聚酰胺、聚酯、人造纖維、聚烯烴、丙烯酸酯、超級(jí)吸濕劑、Lyocel再生纖維素制成的合成纖維和任何其它本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的合適的合成纖維。
天然纖維包括羊毛、棉、亞麻、大麻、和木漿粕。漿粕包括諸如Coosa Mills of Coosa，Alabama生產(chǎn)的CR一1654標(biāo)準(zhǔn)軟木絨毛級(jí)漿粕，可以從Weyerhaeuser Corporation of Tacoma，WA購(gòu)得的高蓬松添加甲醛游離漿粕(HBAFF)，是一種提高了濕模量的交聯(lián)南方軟木漿粕纖維，和一種化學(xué)交聯(lián)漿粕纖維如Weyerhaeuser NHB4416。除了給纖維增加干和濕硬度及彈性外，HBAFF還具有設(shè)定成卷曲和扭曲的化學(xué)處理。另一種合適的紙漿是Buckeye HP2紙漿，還有一種是來(lái)自Paper Corporation的IP Supersoft.合適的人造纖維是來(lái)自Courtaulds Fibers Incorporated of Axis，Alabama的1.5旦尼爾Merge18453纖維。
粘合劑包括纖維，液體或者其它可以被熱激活的粘合劑。示例性的粘合劑包括聚烯烴和/或聚酰胺的共軛纖維，以及液體粘合劑。盡管很多合適的粘合劑是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的，并又有很多制造商例如Chisso and Fibervisions LLC of Wilmington，DE制造，但是這樣兩種合適的粘合劑是皮芯共軛纖維，來(lái)自KoSA inc.(從前的Trevira Inc.和從前的Hoechst-Celanese)，P0 BOX 4，Salisbury，NC 28145-0004，商品名稱為T(mén)-255和T-256.一種合適的液體粘合劑是可以從Fibervisions LLC獲得的Kymene557LX粘合劑.
一旦制造和褶皺，那么該無(wú)紡纖維必須被適當(dāng)?shù)胤€(wěn)定和鞏固，以便保持其形狀。足量可熔纖維和接下來(lái)的熱粘合是獲得適當(dāng)穩(wěn)定性的最佳方法。這種方法被認(rèn)為允許在厚材料的中央和表面都進(jìn)行適當(dāng)粘合。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)這種可熔纖維必須占纖維網(wǎng)纖維表面面積的至少40％和至多100％，以便獲得一種具有足夠機(jī)械抗壓性能的褶皺纖維網(wǎng)。
該褶皺的纖維網(wǎng)還必須具有足夠的折皺與折皺附著，以便在褶皺纖維網(wǎng)的每一個(gè)折皺之間沒(méi)有縫、溝或者谷。當(dāng)將該褶皺纖維網(wǎng)用于一種吸濕個(gè)人護(hù)理用品中時(shí)，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致流體必須進(jìn)入該網(wǎng)的纖維網(wǎng)格中，并被纖維表面和間隙引導(dǎo)。相反，一種具有縫和谷的褶皺纖維網(wǎng)允許流體沿谷表面自由移動(dòng)，而不會(huì)進(jìn)入網(wǎng)中。允許流體沿谷表面自由移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致流體從個(gè)人護(hù)理用品中產(chǎn)生流體泄漏。
用于消除縫隙的折疊之間的附著在圖9和10中示出。圖9表示一種典型的褶皺網(wǎng)40，其中折皺42、44沒(méi)有附著，因此允許其間存在縫46。圖10表示一種在折皺52和54之間沒(méi)有縫隙的褶皺網(wǎng)50。注意，盡管在折皺峰之間有一些間隙空間，但是在折皺平行部分之間沒(méi)有縫隙。圖10進(jìn)一步包括一層粘合于褶皺網(wǎng)50而形成一個(gè)層壓制品的織物層56。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，必要的折皺與折皺之間的附著導(dǎo)致了抗壓性能的提高。獲得的這些機(jī)械性能允許在加強(qiáng)材料的定向流體芯吸性能時(shí)保持所需的吸濕間隙空間。褶皺網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是在褶皺網(wǎng)如圖7所示橫向放置在個(gè)人護(hù)理用品內(nèi)時(shí)被令人吃驚地發(fā)現(xiàn)的。
該褶皺網(wǎng)可以具有均勻或者不均勻的折皺高度或者根據(jù)最終使用要求的間隔。圖4表示一種有不均勻折皺高度的纖維網(wǎng)2。圖6表示一種具有不均勻折皺高度并層壓于另一種材料16上以制備一個(gè)層壓制品15的纖維網(wǎng)2。
在層壓制品的情況下，一種或者一種以上的材料可以褶皺在一起，或者平直的材料可以分開(kāi)褶皺并通過(guò)例如熱粘合和穩(wěn)定而熔融。這樣的其它層可以是紡織或者針織織物，其它無(wú)紡織物，薄膜、薄紗制品、紙、箔、泡沫塑料等，每一層可以含有多種纖維和粒子，以便提供特定性能。此外，可以在褶皺網(wǎng)的一側(cè)或者兩側(cè)上布置一層無(wú)紡材料(例如熔噴纖維)，產(chǎn)生一種三明治狀的結(jié)構(gòu)。
已經(jīng)創(chuàng)造了滿足本發(fā)明目的的幾個(gè)不同材料的實(shí)例，下面將進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)例制備了第一和第二纖維網(wǎng)(實(shí)例1和2)，其中具有按重量計(jì)60％的來(lái)自Chisso Inc.，也稱為Chisso ES的Type233，3旦尼爾聚丙烯皮/芯共軛(粘合劑)纖維，40％來(lái)自KoSa Inc的Type295五葉聚酯6旦尼爾纖維，接著進(jìn)行處理，最后基重為85和112gsm。
制備第三和第四纖維網(wǎng)(實(shí)例3和4)，其中具有按重量計(jì)60％來(lái)自Chisso Inc.，也稱為Chisso ES的Type 233，3旦尼爾聚丙烯皮/芯共軛(粘合劑)纖維，40％來(lái)自KoSa Inc的并使用一種可以從DaltonGeorgia的Georgia Machinery，Inc獲得的V600振動(dòng)式垂直梳棉機(jī)進(jìn)行褶皺和在145℃下通過(guò)一種通氣粘合劑熱穩(wěn)定的Type295五葉聚酯6旦尼爾纖維。
制備第五纖維網(wǎng)(實(shí)例5)，其中具有按重量計(jì)30％的來(lái)自ChissoES的Type233旦尼爾聚丙烯，40％來(lái)自Courtaulds FibersIncorporated of Axis，Alabama的以可潤(rùn)濕肥皂拋光的3旦尼爾人造纖維lot2280，和30％來(lái)自KoSa Inc的Type295五葉聚酯6旦尼爾纖維。該混合物也用來(lái)自Georgia Textile Machinery的V600振動(dòng)垂直梳棉機(jī)進(jìn)行褶皺。
所制備的褶皺織物的密度非常低，通常低于0.02g/cc。這可與密度大于0.025g/cc的粘合精梳網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比。
根據(jù)本發(fā)明的上述方法得到的X向和Z向抗壓試驗(yàn)結(jié)果和其它性能表示在下表中，其中基重單位是每平方米克(gsm)，厚度單位是英寸(毫米)，可熔纖維表面面積表示為所有出現(xiàn)在該纖維網(wǎng)中的纖維表面面積的百分比。
從這些結(jié)果可以看出，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有很高的間隙容積和良好的耐壓性能。對(duì)照樣品1-2和3-4可以發(fā)現(xiàn)，在相同的X向力作用下，在可比基重下，平直和褶皺的材料表現(xiàn)出可比的壓縮韌性，而褶皺織物提供了Z向纖維表面強(qiáng)化流體滲入該結(jié)構(gòu)的額外優(yōu)點(diǎn)。同樣，Z向壓縮結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)載荷系列后，褶皺結(jié)構(gòu)保持了更大的成品織物厚度，因此也具有更大的容納流體的間隙容積。還應(yīng)該注意到，由于缺少實(shí)例3和4的纖維-纖維粘合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可熔纖維表面面積減少的實(shí)例5表現(xiàn)出較差的壓縮韌性。這種特點(diǎn)致使它們能夠結(jié)合在個(gè)人護(hù)理用品中，在受到來(lái)自一個(gè)方向以上的壓縮時(shí)必須吸收多種液體污物。
從這些結(jié)果可以看見(jiàn)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有很大的間隙容積和良好的耐壓性。這種性能致使它們能夠結(jié)合在個(gè)人護(hù)理用品中，在受到來(lái)自一個(gè)方向以上的壓縮時(shí)必須吸收多種液體污物。
盡管只在上面詳細(xì)描述了幾個(gè)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易知道，在不脫離本發(fā)明的新技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)的情況下，在實(shí)施例中進(jìn)行許多改進(jìn)都是可能的。因此，所有這種改進(jìn)都打算包含在本發(fā)明后述權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。在中，裝置加功能權(quán)利要求將用來(lái)覆蓋完成這里所述功能的這些結(jié)構(gòu)，不僅是結(jié)構(gòu)等效物而且包括等效結(jié)構(gòu)。因此盡管一個(gè)釘子或者螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等效物，其中釘子使用圓柱形表面將木制零件固定在一起，而螺絲釘使用一個(gè)螺旋狀表面，但是在固定木制零件的情況下，釘子和螺絲釘可以是等效的結(jié)構(gòu)。
還應(yīng)該注意的是，在這里引用的任何專(zhuān)利、申請(qǐng)或公開(kāi)文件在這里引入用于參考。
權(quán)利要求
1.一種褶皺的無(wú)紡纖維網(wǎng)，具有一個(gè)表面，其中所述表面至少40％的面積由可熔纖維構(gòu)成，所述纖維網(wǎng)是褶皺的以產(chǎn)生折皺，并且被粘合以便在所述折皺之間不出現(xiàn)縫隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于，所述纖維網(wǎng)由從包括紡粘法、熔噴法、氣流成網(wǎng)法、協(xié)同成形法和粘合法以及精梳法的組中選出的方法制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于，所述纖維網(wǎng)包含超級(jí)吸濕性纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于，所述折皺具有均勻的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于，所述折皺具有不均勻的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于，所述纖維網(wǎng)由選自垂直折疊和旋轉(zhuǎn)折疊的一種方法進(jìn)行褶皺。
7.一種具有權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，所述纖維網(wǎng)與所述用品在橫向上對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，它是一種尿布。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，它是一種訓(xùn)練內(nèi)褲。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，它是一種失禁用品。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，它是一種繃帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的個(gè)人護(hù)理用品，其特征在于，它是一種婦女衛(wèi)生用品。
13.一種層壓制品，包括一個(gè)褶皺的無(wú)紡纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)具有一個(gè)表面，其中所述表面至少40％的面積由可熔纖維構(gòu)成，所述纖維被褶皺以產(chǎn)生折皺并且被粘合以便在所述折皺之間不出現(xiàn)縫隙，還包括從無(wú)紡織物、紡織織物、針織物、薄膜、薄紗織品、紙、箔和泡沫中選出的至少一個(gè)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的層壓制品，其特征在于，所述折皺具有均勻的高度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的層壓制品，其特征在于，所述折皺具有不均勻的高度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的層壓制品，其特征在于，所述纖維網(wǎng)包含超級(jí)吸濕性纖維。
全文摘要
提供一種褶皺的無(wú)紡纖維網(wǎng),其中纖維網(wǎng)表面至少有40%的面積是由可熔纖維制成的。該褶皺的纖維網(wǎng)被粘合,以便在網(wǎng)的折皺之間不出現(xiàn)縫隙。這種纖維網(wǎng)提供了一種可與傳統(tǒng)X－Y平面纖維對(duì)齊網(wǎng)相比的耐壓性能和回彈性,并具有更大的間隙容積。并進(jìn)一步提供了一種以這種褶皺無(wú)紡纖維網(wǎng)作為一個(gè)部件的個(gè)人護(hù)理用品,其中該纖維網(wǎng)橫置于該用品內(nèi)。
文檔編號(hào)A41B17/00GK1330736SQ99814658
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期1999年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月16日
發(fā)明者M·G·拉蒂默, 小R·C·史密斯 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司