專利名稱：吸收性衛(wèi)生產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種吸收性衛(wèi)生產品和制造吸收性衛(wèi)生產品的方法。
吸收性制品是已知的，包含吸收性材料芯并可用于吸收和容納身體滲出物。它們可用于個人應用例如用作尿布、衛(wèi)生巾、棉塞、失禁墊、訓練服。它們可用于醫(yī)學應用如綁帶和傷口敷料。它們可用于清潔應用例如用作擦拭物。這些制品通常是一次性的，因為它們一般無意于被洗滌或以其它方式修復后再用。
適用于吸收性制品芯的吸收性材料取決于所要吸收的流體的性質。合適材料的例子包括公開于US-4950264、US-4610678、US-4834735、US-4673402和US-4888231的那些。
這種吸收性制品通常包括一個或多個面片材。面片材可用于減少流體從制品芯的吸收性材料中泄漏。它可保護吸收性材料不受損害。它可例如因為觸摸柔軟和光滑而提供一個可提高使用者舒適度的表面，尤其當它提供接觸使用者皮膚的表面時。它可有益地促進流體在片材平面中的快速芯吸，這樣它們貫串吸收性材料的芯而分布。面片材應該是多孔的，這樣流體可從中通過。片材可由纖維制成，尤其制成其中孔由纖維之間的空間提供的無紡織物。片材應該至少在一個表面上可被該制品所要吸收的流體潤濕。片材可包含多個片材元件，其中至少一個應該可在至少一個表面上潤濕。這些特性應該是穩(wěn)定的，這樣當制品在使用之前儲存時它們不明顯變差。它們還應該穩(wěn)定使得這些特性不因暴露于流體而明顯改變。這樣，制品可經(jīng)受對流體的重復暴露。
已知用表面處理劑處理由聚烯烴或其它憎水聚合物形成的片材以使織物可潤濕。以此方式用表面活性劑對織物進行的處理公開于US-5540984和EP-A-669420，并且用聚乙酸乙烯酯對織物進行的處理公開于WO-00/37736。親水材料對織物的處理應該使得織物和材料之間的相互作用能夠經(jīng)受在制造吸收性制品過程中對織物的處理，并且能夠經(jīng)受織物對流體的暴露。例如，一些表面處理劑可至少部分溶解在該制品所要吸收的流體中。除了易于影響織物的可潤濕性之外，任何表面處理劑在吸收流體中的溶解還可改變流體的表面張力，可能減少制品吸收和保留流體的能力。
本發(fā)明提供了一種吸收性衛(wèi)生產品，其中多孔片材表面由憎水聚合物材料提供，該材料的表面已通過該表面和具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性。
因此，在一個方面，本發(fā)明提供了一種吸收性衛(wèi)生產品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述材料已通過表面和具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性，并且其中該產品通過一種包括將片材在用乙烯基單體的溶液浸漬的同時暴露于紫外輻射的方法而制成。
本發(fā)明衛(wèi)生產品的優(yōu)點在于，對面片材的憎水聚合物的處理導致它可被水溶液(包括水)潤濕。片材的可潤濕性可促進水溶液穿過片材的快速芯吸。單體被接枝到憎水聚合物片材的表面上意味著片材在處理之后的可潤濕特性是穩(wěn)定的。與通過應用表面活性劑而處理的片材相比，流體表面張力下降的傾向在該片材暴露于液體時減小。
另外，本發(fā)明衛(wèi)生產品中的面片材可具有一定程度的耐蠕變性、耐磨性和耐切割性，這樣它能夠經(jīng)受在使用之前和之中，例如在組裝衛(wèi)生產品過程中的不當處理。
已發(fā)現(xiàn)存在于面片材中的可潤濕性和物理性能的組合來自一種制造方法，其中接枝反應使用紫外輻射在以下更詳細描述的條件下引發(fā)。使用紫外輻射引發(fā)接枝反應的另一優(yōu)點在于，反應可驚人地快速完成，例如通過將浸漬片材暴露于輻射短至15秒，甚至短至5或10秒或更短時間而完成，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)片材在反應之后包含顯著量的接枝單體，足以使片材可被水溶液潤濕。紫外輻射的使用因此有助于連續(xù)處理，這對于生產用于衛(wèi)生產品如尿布的元件是重要的，其中有效率和成本有效的生產是生產工藝在商業(yè)上可行所必需的親水基團被接枝到聚合物片材的足夠的表面以使片材在其最終用途應用中被潤濕。該基團可鍵接到片材的主外表面(面和底)和片材的內孔結構的任何組合處。接枝到限定片材內孔結構的表面上對于片材在許多應用中能夠令人滿意地芯吸是重要的。對于許多應用，希望親水基團鍵接到一個或兩個暴露的外表面上，盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當在暴露的外表面上的接枝水平低于在限定內孔結構的表面上的接枝水平時，在許多應用中獲得了令人滿意的芯吸性能。
衛(wèi)生產品的面片材的特殊優(yōu)點來自以下事實片材聚合物和親水單體之間的接枝反應在該片材被單體溶液浸漬時進行。尤其是，這樣能夠更多地控制接枝反應的程度，能夠在片材表面(在外部和孔的內部)上實現(xiàn)在片材厚度方向上，或在片材的區(qū)域上，或兩者上大致均勻的可控接枝水平。用于單體的溶劑的存在可降低單體反應生成均聚物的傾向。另外，如果這些均聚物也可溶于溶劑，溶劑在反應體系中的存在可使得該均聚物容易從處于溶液中的片材上洗掉，這有助于盡量減少沉積在片材表面上的均聚物的量。本發(fā)明的一個重要方面在于，它尋求提供一種在片材表面和單體之間的接枝共聚物，同時盡量減少單體的均聚物在片材表面(在外部和孔的內部)上的沉積。這樣的優(yōu)點在于，得自于接枝共聚合反應的片材的親水性能不太容易受各種因素的不利影響，例如在該產品暴露于均聚物可溶解于其中的流體時。
用于單體的溶劑的存在可通過在接枝反應進行時用作散熱器和變得較熱而有助于控制片材在反應過程中所暴露的溫度。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在用單體溶液浸漬時對片材進行的照射能夠生產出一種其物理性能(例如拉伸強度)在儲存時，或在暴露于堿性流體時不變差的產品。事實上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，片材的物理性能可通過處理而增強，這明顯是因為在片材的聚合物中形成了交聯(lián)。
片材由基本上憎水并能夠在其表面上進行與乙烯基單體的聚合反應的聚合物材料制成。材料的憎水性質使得它耐受潮濕或不容易被水(包括水基溶液)潤濕。這些材料可以缺乏水親和性為特征。該反應可增加材料對水(包括水基溶液)的親和性，以便增加片材被含水介質潤濕的傾向。在反應之后，水往往鋪展到片材的表面上。
片材可包括聚合物例如聚酰胺和聚酯。優(yōu)選的聚合物材料是聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯。片材可由不只一種聚合物，或作為聚合物的混合物，或在片材的不同區(qū)域使用不同的聚合物制成。它可由在片材不同的區(qū)域中具有不同的物理性能的聚合物制成。
用于制造面片材的片材可以是具有多孔結構以使流體傳輸?shù)倪B續(xù)幅料。例如，片材可包括其中孔通過穿孔而形成的連續(xù)幅料。片材可包括具有復雜三維多孔結構例如泡沫材料的幅料。多孔幅料可通過從兩種組分的混合物所形成的幅料中萃取出一種組分而制成。例如，多孔幅料可通過從聚乙烯和聚環(huán)氧乙烷的混合物所形成的幅料中將聚環(huán)氧乙烷萃取到溫水(或水溶液)中而制成。
優(yōu)選，片材包括由纖維形成的織物，所述纖維的表面由憎水聚合物材料提供?？椢锟梢允强椫频摹?yōu)選，織物是非織制織物。合適的無紡織物可通過例如包括(a)熔噴，(b)紡絲，(c)濕法或干法成網(wǎng)，(d)水纏結和(e)針刺的工藝而制成。通過紡絲和濕法或干法成網(wǎng)而制成的織物的纖維可相互連接使得該織物具有整體性，提供為令人滿意的性能所需的機械性能。在織物由紡絲纖維制成的情況下，纖維可通過施加熱和壓力而彼此連接，尤其在織物的局部區(qū)域中。在織物通過濕法或干法成網(wǎng)而制成的情況下，較低熔點聚合物可與主聚合物一起被引入織物中，例如作為離散纖維或雙組分纖維；雙組分纖維可與其它纖維在織物(織制或無紡)中結合，或織物可完全由雙組分纖維制成。例如，在其中聚丙烯是纖維的主聚合物組分的織物中，聚乙烯可為此目的而被引入。例如其中聚合物組分并排或以共軸排列被擠出的雙組分纖維通常具有大于單組分纖維的橫向橫截面，這在某些場合中可成為缺點。
優(yōu)選，用于形成織物的纖維的平均厚度(可測定為平均直徑，尤其當纖維具有圓形橫截面時)低于約30μm，更優(yōu)選低于約10μm，尤其低于約8μm。在某些無紡織物，尤其通過熔噴或通過劈開纖維而形成的情況下，纖維厚度可更薄，例如低于5μm，尤其低于2μm。纖維的厚度通常超過約3μm，優(yōu)選超過約5μm。
優(yōu)選，織物片材的至少一些纖維的表面材料，例如至少約40重量％，優(yōu)選至少約60％，更優(yōu)選至少約80％包含聚烯烴，尤其是聚丙烯。優(yōu)選，織物纖維材料的至少40重量％是聚丙烯，更優(yōu)選至少約60％，尤其至少約80％。
優(yōu)選，用于形成片材織物的至少一些纖維的材料，例如至少約40重量％，優(yōu)選至少約60％，更優(yōu)選至少約80％，在纖維的厚度方向上基本上是均相的。對于許多應用可優(yōu)選的是，基本上所有纖維的材料在其厚度方向上基本上是均相的，以使那些纖維僅由聚丙烯或另一合適的材料(以及必要時合適的添加劑)形成。
織物可由包含一種以上的材料，例如一種以上的聚合物或在纖維或織物不同區(qū)域中具有不同物理性能的聚合物的纖維制成。例如，織物可整個或部分由兩種聚合物所形成的纖維如其中組分共軸或并排排列的雙組分纖維制成。
尤其優(yōu)選的是，織物由僅包含聚丙烯的纖維形成。這樣的優(yōu)點在于，織物的物理性能是由一般與其它聚烯烴纖維相比優(yōu)選的聚丙烯纖維所形成的無紡織物的物理性能。與雙組分纖維相比，僅使用聚丙烯纖維的優(yōu)點在于，纖維可制薄而不會非所需地增加成本。
衛(wèi)生產品中的面片材可包括由第一織物(如上所述)和第二無紡織物以及任選的其它層形成的層合品，使該層合品包含三種、四種、五種或更多的織物。至少一種織物，且優(yōu)選每種織物可具有如上所述的特點。在優(yōu)選的結構中，層合品的第一織物可由紡絲纖維形成而第二織物可以是熔噴織物。優(yōu)選，第二織物的纖維的平均厚度不超過約8μm。如果面片材包含第一和第二織物，則第二織物的纖維重量與整個層合品的纖維重量的比率可優(yōu)選是至少約0.1。
如果面片材包含三個或更多織物層，外層可優(yōu)選由紡絲纖維(例如紡粘纖維)形成且它們之間的所述或至少一層可以是熔噴織物。例如，當面片材包含四個無紡織物層時，織物可按照紡粘熔噴熔噴紡粘的順序排列。
如果面片材包含層合品，織物可彼此相互連接。它們可利用粘合劑，或通過局部熔接而連接。
當片材由纖維制成時，織物纖維所確定的片材孔的有效的平均尺寸可使用Coulter孔隙計測定。優(yōu)選，有效的平均孔尺寸低于約70μm，更優(yōu)選低于約50μm，尤其低于約40μm，例如低于約30μm。在織物片材的情況下，這些小孔尺寸可使用小直徑纖維，如以上所提及的那些而實現(xiàn)。
優(yōu)選，使用試驗方法DIN 53105(包括在速度2.0mm.s-1下將2.0kg重物下降至面積2.0cm2的片材的樣品上)測定的面片材的厚度大于約20μm，更優(yōu)選大于約40μm，尤其大于約60μm；優(yōu)選，厚度低于約300μm，更優(yōu)選低于約200μm，尤其低于約125μm。用于制造片材的方法可包括砑光片材(尤其當片材由織物提供時)以使其厚度值減至以上提及的范圍內的步驟，所述減少是至少約5％，優(yōu)選至少約15％，更優(yōu)選至少約25％，和低于約60％，優(yōu)選低于約45％，更優(yōu)選低于約40％。砑光可具有降低片材中孔的有效尺寸的優(yōu)點。砑光步驟可在片材材料與接枝共聚合反應溶液反應之前或之后進行。在接枝共聚合反應之前砑光片材已被發(fā)現(xiàn)能夠增加加工速度。
與聚合物片材的表面接枝共聚的乙烯基單體能夠與酸或堿反應直接形成鹽，或在合適的后處理之后間接形成鹽，后處理大概包括例如水解或磺化。優(yōu)選的乙烯基單體包括烯屬不飽和羧酸和其酯如丙烯酸(和其鹽)、甲基丙烯酸(和其鹽)、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯?？梢允褂玫钠渌蚁┗鶈误w包括丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯-磺酸(和其鹽)、乙烯基磺酸(和其鹽)、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(和其鹽)。
優(yōu)選的單體是能夠在片材的聚合物表面上形成薄接枝涂層的以上提及的單官能酸如丙烯酸和甲基丙烯酸。單體可在接枝到憎水聚合物的表面上時具有親水性能。單體可因為隨后反應而能夠具有親水性能。例如，單體可包括可水解形成酸或鹽的官能團(可能一種以上這樣的基團)；例如，它可包括酯或酰胺。
優(yōu)選的單體具有低分子量。例如，分子量可不超過200g.mol-1，優(yōu)選不超過150g.mol-1，更優(yōu)選不超過100g.mol-1。
用于接枝共聚合反應的單體可以是酸的鹽或是能夠例如通過與堿反應而至少部分轉化成鹽的酸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用鹽形式(尤其鈉鹽或鉀鹽)的接枝共聚物可在柔軟感(對于使用者舒適可以是重要的)方面帶來優(yōu)點。它也可提供特別良好的芯吸速率。另外，據(jù)信衛(wèi)生產品的面片材可獲得的可潤濕性和芯吸速率特性在該接枝物質是鹽形式時更穩(wěn)定，因為表面結構通過″憎水回收″而重排的傾向下降。
使用接枝物質的另一優(yōu)點在于，至少在一些應用中，產品可與所要吸收的流體溶液中的離子進行離子交換，這可降低離子在流體中的濃度。例如，銨離子可被吸收，這可產生減少有害的皮膚反應的優(yōu)點。
與憎水聚合物片材表面的接枝反應的程度可通過測量片材的離子交換容量而量化。用于測量離子交換容量的技術描述如下。優(yōu)選，以毫當量每克(meq.g-1)度量的離子交換容量是至少約0.1，更優(yōu)選至少約0.3，尤其至少約0.6。優(yōu)選，離子交換容量不超過約2.0，更優(yōu)選不超過約1.6，尤其不超過約1.4，例如不超過約1.2。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些聚合物片材(尤其包括聚丙烯纖維的無紡織物)在物理性能上的有益提高可在對應于這些離子交換容量值的低接枝水平下得到。
用于乙烯基單體的溶劑一般是在該方法的照射步驟中不顯著蒸發(fā)的溶劑。已發(fā)現(xiàn)這賦予了所得片材在片材厚度方向上具有更大性能均勻性的優(yōu)點。因此在片材的厚度方向上可以有更大的接枝度均勻性，導致在整個片材區(qū)域上對流體的有效芯吸。據(jù)信這可能會發(fā)生至少部分是由于片材的透明度因為溶劑留在片材孔中而得以保留的緣故。還發(fā)現(xiàn)乙烯基單體均聚反應的程度或不利作用或兩者可通過選擇合適的溶劑而降低。
一般，本發(fā)明產品在其厚度方向上具有均勻接枝水平。這可通過將片材暴露于具有足夠功率的來自片材兩側的紫外輻射以穿透片材使得片材芯內的材料被暴露而實現(xiàn)但本發(fā)明產品可制造為使在一個表面上比在相對的另一表面上接枝更多的單體，例如通過將浸漬片材暴露于來自僅一側或主要來自一側的紫外輻射。在一個表面上具有親水性能而在相對的其它表面上具有憎水性能的面片材可有利地用作衛(wèi)生產品中的覆蓋片材，因為它可有助于保持面對使用者皮膚的干燥。
優(yōu)選，接枝乙烯基單體涂層的平均厚度不超過3.0μm，更優(yōu)選不超過約2.0μm，尤其不超過約1.0μm，例如不超過約0.5μm。本發(fā)明的優(yōu)點在于，利用片材的憎水聚合物表面和乙烯基單體之間的接枝共聚合反應，可將均勻的(在片材的厚度方向上，或在片材區(qū)域上，或兩者)且在使用時不容易通過溶解在該產品所暴露的液體中而被去除的薄涂層施用到表面上。提供均勻和穩(wěn)定的而且還薄的涂層的能力是重要的，因為這意味著可盡量減少片材因為接枝反應而造成的孔隙率下降。如果用于處理片材的材料在暴露于液體時顯著溶脹，這是重要的。涂層在片材區(qū)域上的均勻性可通過評估片材在其區(qū)域中被潤濕的能力上的差異，或通過例如使用光學或電子顯微鏡技術顯微鏡檢查片材而確認。
接枝乙烯基單體涂層的平均厚度可通過確定存在于憎水聚合物片材的表面上的乙烯基單體相對片材表面積的量而計算。如果接枝物質可被制成具有離子交換性能，存在于片材表面上的接枝物質的量可通過測量片材的離子交換容量而確定。離子交換容量可使用例如以下更詳細描述的標準滴定技術而測定。憎水聚合物的表面積可使用光學和電子顯微鏡技術而確定。對于織制或無紡基材，這可通過確定基材中不同纖維的平均直徑并隨后根據(jù)纖維的組成和密度計算總表面積而進行。纖維直徑可直接使用光學或掃描電子顯微鏡和標準圖像分析而測定。10個各自的直徑讀數(shù)應該針對每種纖維而記錄以得到平均值。如果纖維不是圓柱形的而是例如可在可劈開的纖維時出現(xiàn)的帶或類似物的形式，那么平均表面積可由纖維的橫截面尺寸測量值確定。
穿孔片材的表面積也可使用光學或掃描電子顯微鏡分析測定。測定穿孔的平均直徑(十個讀數(shù)的平均)和長度并計算單位重量或面積的穿孔數(shù)。隨后可容易地計算表面積。對于泡沫材料，表面積可根據(jù)描述于US-5387207的方法測定。泡沫材料的比表面積由平衡時吸收的重量與具有已知的低表面張力的試驗液體，例如無水乙醇的重量之比而確定。
接枝材料層的厚度可由接枝到基材上的共聚合單體的重量計算。在單體具有可離子交換基團的情況下，接枝量可由離子交換容量的測定值(參見以下討論)而計算。每克接枝基材的接枝單體的重量根據(jù)以下公式計算 其中IEC是離子交換容量(meq.g-1)，EW是單體的當量重量(對于丙烯酸為72.06)，而k是轉化因子，該因子解釋了在測定離子交換容量的過程中不是所有能參與離子交換反應的乙烯基單體的官能團都被交換的原因。
轉化因子的值(″k″)可通過使用離子交換容量方法和重量分析方法(如下更詳細討論)確定代表性樣品的接枝水平而計算。該值隨后使用以下公式計算k=WgIEC×EX×1000]]>
其中Wg是每克接枝基材的接枝單體的重量，通過重量分析法確定。
對于不具有離子交換基團的單體，接枝量因此可通過重量分析法確定。稱出基材樣品(面片材)并隨后根據(jù)描述于該說明書的方法接枝共聚合。樣品隨后被再稱重。每克接枝基材的接枝單體的重量根據(jù)以下公式計算 其中W1是接枝基材的重量(克)而W0是未接枝基材的重量(克)。
接枝共聚合單體的平均涂層厚度可隨后使用以下公式計算 其中Wg是每克接枝基材的接枝聚合物的重量，ρm是聚合單體的密度(對于聚丙烯酸為0.94g.cm-3)而As是1克非接枝基材的表面積。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種吸收性衛(wèi)生產品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述材料已通過表面和具有表現(xiàn)或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性，并且其中接枝乙烯基單體作為平均厚度不超過約3.0μm的基本上均勻的涂層提供在片材表面上。
適用于制造面片材的溶劑一般可透過紫外輻射，沒有在暴露于輻射時可被奪取的原子，具有高比熱和高蒸發(fā)潛熱，并且不會與片材材料發(fā)生不利的反應。合適的溶劑可包括溶劑組分的混合物，包括一種其中乙烯基單體更容易溶解的組分。優(yōu)選的溶劑(或溶劑混合物的溶劑組分)的沸點大于約50℃，優(yōu)選大于約70℃。另外優(yōu)選的是溶劑(或溶劑混合物的溶劑組分)的沸點不高于織物在紫外照射過程中可能受損時的溫度。例如，溶劑(或溶劑混合物的溶劑組分)的沸點可選擇為低于片材的聚合物材料熔化或軟化時的溫度。尤其優(yōu)選的溶劑具有大于約1000J.g-1，優(yōu)選大于約1500J.g-1，更優(yōu)選大于約2000J.g-1的蒸發(fā)潛熱，和/或大于約2.0J.g-1.K-1，優(yōu)選大于約3.0J.g-1.K-1，更優(yōu)選大于約4.0J.g-1.K-1的比熱容量。在這些范圍內的比熱容量或蒸發(fā)潛熱的值的優(yōu)點在于，溶劑在反應中具有增強的散熱能力而不會顯著蒸發(fā)，產生以上所提及的優(yōu)點。尤其明顯的另一優(yōu)點在于，限制了由乙烯基單體的均聚反應形成的產物，而且所形成的任何的這些產物被保留在溶液中而不是沉積在片材內的孔中。這樣產品容易通過洗滌從片材上去除。對形成均聚反應產物的控制無需使用抑制劑就可實現(xiàn)，抑制劑在片材用于某些應用時可造成污染問題。尤其優(yōu)選的是溶劑包含水。
優(yōu)選，乙烯基單體溶液中的溶劑包含基于除一種或多種乙烯基單體組分之外的溶液的總重量至少約50％，更優(yōu)選至少約60％，尤其至少約70％，尤其至少約85％的水，和任何其它有意義的功能組分。溶劑可包含一種或多種有機溶劑，例如選自醇、酮和醚。優(yōu)選，有機溶劑在水中可混溶。合適的溶劑可以是低分子醇，例如乙醇或丙烷-2-醇。如果溶劑體系包括有機溶劑，基于溶液(除了一種或多種乙烯基單體組分和任何其它有意義的功能組分)的總重量，有機溶劑在溶劑體系中的量優(yōu)選不超過約50％，更優(yōu)選不超過約40％，尤其不超過約30％。優(yōu)選，有機溶劑的量是至少約5％，更優(yōu)選至少約10％，例如至少約15％。
浸漬溶液通常包括用于接枝反應的引發(fā)劑。優(yōu)選，引發(fā)劑通過從一種反應材料上奪取原子物種，尤其通過從片材表面的聚合物上奪取原子以在片材表面上形成聚合物自由基而引發(fā)反應。例如可特別優(yōu)選地使用可從片材表面的聚合物中奪取氫原子的引發(fā)劑。如果原子從片材的聚合物上被奪取，活化的聚合物物質可與片材中的另一聚合物基團反應使得該聚合物變得交聯(lián)，或與乙烯基單體在共聚合反應中反應。共聚合反應導致形成接枝支鏈。
合適的引發(fā)劑的例子包括二苯酮和取代的二苯酮如2，3或4-甲基二苯酮，甲基-2-苯甲?；郊姿狨ィ?-氯二苯酮，4-苯基二苯酮，4-苯甲?；?4′-甲基二苯硫和其混合物。其它合適的引發(fā)劑包括噻噸酮和取代的噻噸酮，例如2，4-二甲基噻噸酮，2-氯噻噸酮，2-異丙基噻噸酮，4-異丙基噻噸酮，1-氯-4-丙氧基噻噸酮和其混合物。
乙烯基單體與引發(fā)劑的摩爾比優(yōu)選是至少約40，更優(yōu)選至少約75，尤其至少約125；比率優(yōu)選為低于約1500，更優(yōu)選低于約1000，尤其低于約350，更尤其低于約250；例如該比率可以是約150。
浸漬溶液可包括用于抑制乙烯基單體均聚反應的組分。合適的抑制劑的例子包括可溶于反應介質的鐵(II)和銅(II)鹽，用于含水介質的優(yōu)選材料是硫酸銅(II)。但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對抑制劑的需求可通過選擇可限制均聚反應速度和程度的適用于接枝共聚合反應的溶劑而得以避免，例如因為它能夠用作散熱器。這在需要盡量減少片材中的污染物的量時是有利的。
浸漬溶液可包括其它的組分以優(yōu)化反應條件，如包括表面活性劑以確保溶液完全浸漬片材，合適的溶劑混合物以確保溶液的均勻性，等等。
片材可被機械處理以促進片材被溶液浸漬，例如超聲處理。
通常適當?shù)叵拗平n片材暴露于氧，至少在片材暴露于紫外輻射的過程中。這可例如通過在惰性氣氛中，例如在氬或氮的氣氛中進行紫外照射步驟，或將浸漬織物密封在不透氧但卻能透過用于引發(fā)共聚反應的適合波長的紫外輻射的材料的片材之間而實現(xiàn)。
本發(fā)明的衛(wèi)生產品特別可用作尿布。其它應用包括例如衛(wèi)生巾、棉塞、失禁墊和訓練服。它可用于醫(yī)療應用如綁帶和傷口敷料。它可用于清潔應用例如用作擦拭物。該產品一般是一次性的，因為它一般無意于被洗或以其它方式修復再用。適用于本發(fā)明衛(wèi)生產品芯的吸收性材料取決于其預期用途。合適的材料的例子包括公開于US-4950264，US-4610678，US-4834735，US-4673402和US-4888231中的那些。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種制造吸收性衛(wèi)生產品的方法，該產品包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材，該方法包括a.將具有由憎水聚合物材料提供的表面的多孔片材用具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體的溶液浸漬，b.將該浸漬片材暴露于紫外輻射以使乙烯基單體與片材材料共聚，c.干燥和整飾該片材以得到面片材，和d.將面片材與吸附劑材料芯層合。
用于組裝產品的技術取決于用于制造它的材料、組分層的數(shù)目、產品的用途等等。衛(wèi)生產品可包含兩個或多個面片材，其中至少一個具有以上詳細描述的特征。例如，衛(wèi)生產品可包括兩個面片材，其中一個用于貫穿吸收性材料芯的表面而分布流體，而另一個用于使流體迅速地從與使用者皮膚接觸的一側進入另一側的吸收性材料芯。這些面片材的一個或兩者可具有以上描述的得自于紫外輻射引發(fā)接枝共聚合反應的特征。
一般，衛(wèi)生產品還包括背片材。背片材通常不透過已被芯吸收的流體。
衛(wèi)生產品可包括固定件，通過它可將產品對著使用者皮膚放置就位。固定件的性質取決于產品的性質和其預期用途。尿布可包括粘合劑膠帶固定件。衛(wèi)生巾可包括粘合劑條。產品如尿布、衛(wèi)生巾和失禁墊可包括彈性化邊框以有助于精確定位和盡量減少泄漏。
適用于構造具有面片材的衛(wèi)生產品的技術是熟知的。面片材和芯的層合可包括例如利用其它的粘合劑組分(例如熱熔粘合劑)，或通過局部施加的熱和壓力(例如用于形成多個針孔)將面片材固定到芯上，可能固定到兩個元件的整個區(qū)域上，或僅一部分區(qū)域(例如在其邊緣附近)上。面片材和芯的層合可包括僅將兩者排列并隨后利用衛(wèi)生產品的其它元件，如固定膠帶和卷繞到面片材和芯的邊緣上的背片材將它們相互固定。
衛(wèi)生產品可根據(jù)它所要應用的場合而包括其它元件。尤其是，它可在正面上包括與面片材相對的背片材。背片材一般防止流體傳輸，這樣被芯材料吸收的流體就留在產品內。該產品還可包括例如用于將它固定就位的裝置(如在尿布的情況下的粘合劑片)。
在以下實施例中，提供了有關離子交換容量、重量損失、萃取溶液表面張力，老化和溶劑穿透值的數(shù)據(jù)。這些參數(shù)使用以下技術測定。
離子交換容量與憎水聚合物片材的表面的接枝反應程度可通過測量片材的銨離子交換容量而量化。它根據(jù)試驗常規(guī)測定，以毫當量/克計，其中將稱重約0.5g的片材樣品通過在1.0M鹽酸中在70℃下浸漬1小時而轉化成酸(H+)形式。樣品在去離子水中洗滌直至洗滌水表現(xiàn)出pH約6-7。樣品隨后在70℃下干燥至恒重。
干燥樣品被放在100ml聚乙烯瓶中，向其中準確地加入10ml約0.1M氫氧化銨?？杉尤肓硗獾娜ルx子水以完全浸沒樣品。將另外10ml氫氧化銨加入第二個聚乙烯瓶，同時加入與加入到包含樣品的瓶中相同量的去離子水。這兩個瓶在70℃下儲存至少30分鐘。
在冷卻之后，將每個瓶的內容物轉移至玻璃錐形瓶中，且每個瓶中的氫氧化銨的量通過使用甲基紅色指示劑用標準化0.1M鹽酸滴定而測定。
干酸(H+)形式的處理片材的離子交換容量(meq.g-1)根據(jù)以下公式計算IEC=t2-t110W]]>其中t1是裝有樣品的瓶的滴定值(HCl的ml數(shù))，t2是沒有樣品的瓶的滴定值(HCl的ml數(shù))，而W是酸(H+)形式的干燥膜的重量(克)。
垂直芯吸高度將15mm×150mm的處理片材的條從幅料的中心切出，其中最長尺寸平行于機器方向。將該條懸浮在盛有鹽水溶液(0.9％氯化鈉在去離子水)的盤上并隨后下降使得5mm的樣品在溶液的表面之下。開啟計時器并記錄在10分鐘之后移動液體前鋒所達到的高度。
重量損失將處理片材的樣品(例如約重0.5g)在70℃下干燥至恒重并隨后放入一個裝有1.5升沸騰的去離子水的錐形瓶中。在連續(xù)攪拌下，樣品暴露于沸水4小時。樣品隨后被取出，在70℃下干燥至恒重并再次稱重。將其鉀或鈉形式的樣品在1M氫氧化鉀或鈉中在70℃下再浸漬1小時，然后在去離子水中漂洗并在70℃下干燥至恒重。重量損失百分數(shù)計算如下 其中W1是樣品的起始重量(g)。
W2是樣品(g)在沸水中浸漬之后的重量。
萃取溶液的表面張力測量將100mm×100mm的處理片材樣品在50毫升去離子水中在70℃下萃取4小時?？椢镫S后被取出并將蘋取水冷卻至室溫(20-25℃)。萃取水的表面張力由使用環(huán)方法的Du Nouy表面張力天平(C440890-Cambridge型儀器)測定并與純水的值(72mN.m-1，在23℃下(化學和物理手冊，第59版，CRC出版社出版))比較。
老化將15mm×150mm的處理片材的樣品在70℃下在烘箱中儲存。每24小時取出樣品并使用以前描述的步驟測定垂直芯吸高度。
穿透試驗適當?shù)貞肊DANA推薦的試驗方法150.3-96。以下改變被引入以下實施例中所用的參比墊是Air-Laid Wiper 7002的10cm×10cm正方形，1層白色紙(由Cotswold Safety and Hygiene，UK供給)。使用七層，其中光滑的表面朝上。
實驗室溫度被控制在23℃。
實驗室濕度在48％和65％之間變化。
以下實施例涉及適用于本發(fā)明所涉及的那種衛(wèi)生產品的面片材。它們可與使用常規(guī)技術和材料的吸收性材料芯相結合。
轉化因子(k)的確定選擇一種無紡聚丙烯織物，它由Fibertex A/S(Denmark)供給，由紡粘熔噴熔噴紡粘(SMMS)的熱粘合層合品結構制成。紡粘組分的平均纖維直徑為15-20μm，基重為4g.m-2，熔噴組分的平均直徑為6μm，基重為1g.m-2?？椢锏目偦厥?0g.m-2，標稱厚度是90μm?？椢锢w維的表面積是3525cm2.g-1。
精確稱出152mm寬和約14m長的織物樣品條。將樣品在每端連接上另外標準長度的50g.m-2聚丙烯無紡紡粘織物?？椢飾l的結合長度是約40m。
織物條在連續(xù)加工過程中用如下(重量百分數(shù))配制的溶液浸漬，即使織物經(jīng)過位于具有氮氣氛的腔中的輥周圍，這樣該織物穿過組成如下的溶液丙烯酸(99％，Sigma-Aldrich Company Limited，UK) 30.00％
二苯酮(99％，Lambson Fine Chemicals Limited，UK) 0.25％2-丙醇(99+％，Sigma-Aldrich Company Limited，UK)10.00％去離子水59.75％丙烯酸與二苯酮的摩爾比是約150。
將仍處于氮氣氛中的浸漬織物在四個相互平行放置的中壓汞燈之間經(jīng)過，其中腔的每側有兩個，而該位置的腔具有石英窗。每個燈具有功率輸出120W.cm-1且與織物相距10cm。每個燈產生具有10cm寬度的平行束。織物對輻射的總曝光時間是約12秒。
仍作為連續(xù)加工過程的一部分，接枝共聚合織物通過經(jīng)過兩個去離子水槽而被洗滌以去除未反應的組分。在去離子水中的總洗滌時間是約10分鐘?？椢镒詈笤诩訜彷伾嫌?0℃下干燥。
將另外的織物樣品利用以上描述的步驟使用對UV輻射的總曝光時間約6.3秒進行接枝共聚合，并且在去離子水中的總洗滌時間是約10分鐘。
將處理樣品小心地從標準紡粘材料上分離并精確再稱重。測定兩種樣品的離子交換容量并根據(jù)上述步驟計算轉化因子(k)。這些計算的結果如下所示
可以看出，這兩個實施例的轉化因子(k)實際上是相同的，而且相同的值可應用于大范圍的離子交換容量測量值以確定每克接枝基材的接枝單體重量。在以下實施例中，轉化因子的值取為1.145。
實施例1將使用以上在確定轉化因子時描述的方法制成的無紡織物的連續(xù)條用配制如下(重量百分數(shù))的溶液浸漬，即使織物經(jīng)過位于具有氮氣氛的腔中的輥周圍，這樣織物穿過組成如下的溶液(比例，以重量％計)丙烯酸30.00％二苯酮 0.25％Lutensol ON-70表面活性劑 0.50％去離子水 69.25％丙烯酸與二苯酮的摩爾比是約150。
讓仍處于氮氣氛中的浸漬織物在四個相互平行放置的中壓汞燈之間經(jīng)過，其中腔的每側有兩個，而該位置的腔具有石英窗。每個燈具有功率輸出79W.cm-1且與織物相距10cm。每個燈產生具有10cm寬度的平行束?？椢飳椛涞目偲毓鈺r間是約8.5秒。
仍作為連續(xù)加工過程的一部分，接枝共聚合織物通過經(jīng)過兩個去離子水槽而被洗滌以去除未反應的組分。在去離子水中的總洗滌時間是約7分鐘。
以下給出接枝共聚合織物的性能，并與聚丙烯織物起始原料的相應性能比較。
實施例2將上述的無紡織物根據(jù)描述于實施例1的步驟與丙烯酸進行接枝聚合，不同之處如下。燈功率是120W.cm-1，照射時間是7秒且浸漬溶液與用于以上在確定轉化因子時所述的方法相同。
以下給出接枝聚合織物的性能，并與聚丙烯織物起始原料的相應性能比較。
可以看出，在該實施例中制成的接枝共聚合織物具有明顯較低的重量損失并且萃取水具有明顯低于實施例1的表面張力下降。
實施例3將根據(jù)實施例2制成的織物條通過使織物在室溫下穿過10％w/w氫氧化鉀溶液而轉化成鉀形式?？偨n時間是約6秒?？椢镫S后被洗滌以去除未反應的組分并在兩個輥上于60℃下干燥。
以下給出處理織物的性能，并與實施例2的織物的相應性能比較。
實施例4重復實施例3的步驟，只是溶液是30％w/w氫氧化鈉并且浸漬時間是10分鐘。以下給出現(xiàn)基本上為鈉形式的處理織物的性能。
從實施例3和4可以看出，轉化成鉀或鈉形式可明顯提高垂直芯吸高度而沒有不利地影響其它性能。
實施例5將根據(jù)實施例2，3和4制成的織物的樣品經(jīng)受多個如上在重量損失步驟中所述的洗滌周期。在每次洗滌之后，測定在10分鐘之后的垂直芯吸高度和穿透值。結果在下表中給出
可以看出，根據(jù)本發(fā)明處理的織物具有優(yōu)異的對重復洗滌的耐久性。
實施例6使根據(jù)實施例3和4制成的處理織物的樣品經(jīng)受如上所述的老化試驗。結果在下表中給出。
可以看出，處理織物具有良好的老化性能。
實施例7在多個不同的照射時間下重復以上描述于實施例2的步驟，這樣得到一系列具有在一定范圍內的平均涂層厚度的接枝共聚合織物。
以下給出接枝共聚合織物的性能
數(shù)據(jù)表明，最快的穿透值和最大的垂直芯吸高度在平均涂層厚度約0.35μm時獲得。隨著涂層厚度增加到該值之上，穿透值和垂直芯吸高度性能開始下降。這種對穿透值時間的影響在

圖1中顯示。
實施例8選擇一種由Nippon Kodoshi公司(日本)供給的無紡聚丙烯紡絲纖維織物。該織物具有基重46g.m-2和標稱厚度100μm。平均纖維直徑是11.3μm。織物纖維的表面積是3900cm2.g-1。
精確稱重10cm×10cm正方形的織物樣品并隨后用配制如下(重量百分數(shù))的溶液浸漬，即將織物在溶液中浸漬直至完全潤濕。該溶液配制如下N，N-二甲基丙烯酰胺(99％Sigma-Aldrich Company Ltd，UK)30.00％二苯酮 0.25％Lutensol ON-70表面活性劑 0.50％去離子水 69.25％N，N-二甲基丙烯酰胺與二苯酮的摩爾比是約220。
將浸漬織物放在兩片聚乙烯膜(厚度50μm)之間并排除所有的空氣。將織物和聚乙烯膜隨后放在兩片石英玻璃之間?？椢锲牡拿總入S后順序地每側暴露于UV輻射30秒，所述UV輻射來自與樣品相距22cm的中壓汞燈。汞燈的功率輸出為43W.cm-1。
處理織物隨后在沸騰的去離子水中洗滌20分鐘，在70℃下干燥并再稱重。
其它的處理織物樣品根據(jù)以上步驟使用UV曝光時間60、90、120和150秒/面而制成。
以下給出接枝共聚合織物的性能。涂層厚度由重量分析測定的接枝重量計算。
可以看出，使用該單體制成的接枝共聚合織物在約0.46μm的最高平均涂層厚度時具有低重量損失和良好的垂直芯吸高度。超過約0.6μm的平均涂層厚度時，垂直芯吸高度下降。
實施例9選擇一種由Applied Extrusion Technologies Inc USA供給的無紡聚丙烯熔噴織物。該織物具有基重13g.m-2和標稱厚度40μm。平均纖維直徑是3.5μm?？椢锢w維的表面積是12,560cm2.g-1。
織物的連續(xù)條根據(jù)描述于實施例1中的步驟與丙烯酸進行接枝共聚，不同之處如下。燈功率是59W.cm-1，照射時間是6秒，并且在去離子水中的洗滌時間是5分鐘。
處理織物具有離子交換容量1.19meq.g-1，每克接枝基材的接枝單體重量是0.098g.g-1且平均涂層厚度是0.09μm。
處理織物根據(jù)描述于實施例3的步驟轉化成鉀形式。使用掃描電子顯微鏡，丙烯酸在纖維表面上的分布通過鉀離子繪圖使用能量分散X-射線分析(EDX分析)而確定。圖2a給出了對織物某區(qū)域進行的分析結果。圖2b是該織物的同一區(qū)域的SEM照相。可以看出，鉀離子(表示為白點)和因此接枝丙烯酸均勻分布在纖維表面上。
權利要求
1.一種吸收性衛(wèi)生產品，包括吸收性材料的芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通過所述表面和具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性，并且其中該產品通過一種包括將片材在用乙烯基單體的溶液浸漬的同時暴露于紫外輻射的方法而制成。
2.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，它包含痕量的用于接枝共聚合反應的引發(fā)劑，通過它從片材表面的聚合物上奪取原子物種以在片材表面上形成聚合物自由基。
3.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中乙烯基單體包含烯屬不飽和酸或其酯。
4.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中鍵接到憎水聚合物材料的表面上的基團包含烯屬不飽和酸的鹽。
5.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中片材的聚合物材料包含至少一種聚烯烴。
6.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中片材的聚合物材料包含聚丙烯。
7.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中面片材的平均厚度低于約400μm。
8.權利要求1所要求的衛(wèi)生產品，其中片材包含由其表面被憎水聚合物材料提供的纖維形成的織物。
9.權利要求8所要求的衛(wèi)生產品，其中織物纖維材料的至少約40重量％是聚丙烯。
10.權利要求8所要求的衛(wèi)生產品，其中用于形成面片材的織物的纖維的平均厚度低于約30μm。
11.權利要求8所要求的衛(wèi)生產品，其中面片材包含由第一和第二無紡織物形成的層合品。
12.權利要求11所要求的衛(wèi)生產品，其中該層合品的第一織物由紡絲纖維形成并且第二織物是熔噴織物。
13.權利要求11所要求的衛(wèi)生產品，其中第二織物的纖維的平均厚度不超過約8μm。
14.權利要求11所要求的衛(wèi)生產品，其中第二織物的纖維的重量與整個層合品的纖維的重量的比率是至少約0.1。
15.權利要求11所要求的衛(wèi)生產品，其中層合品包括第三織物。
16.一種制造包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材的吸收性衛(wèi)生產品的方法，該方法包括a.將具有由憎水聚合物材料提供的表面的多孔片材用具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體的溶液浸漬，b.將該浸漬片材暴露于紫外輻射以使乙烯基單體與片材材料共聚，c.干燥和整飾該片材以得到面片材，和d.將面片材與吸收性材料芯層合。
17.權利要求16所要求的方法，其中乙烯基單體的溶劑在浸漬片材暴露于紫外輻射的過程中不明顯蒸發(fā)。
18.權利要求16所要求的方法，其中基于除一種或多種乙烯基單體組分和任何其它有效功能組分之外的溶液的總重量，乙烯基單體的溶劑包含至少約50wt.％的水。
19.權利要求16所要求的方法，其中乙烯基單體的溶液包含至少約5wt.％的有機溶劑。
20.權利要求16的方法，包括機械處理片材以促進片材被乙烯基單體溶液浸漬的步驟。
21.權利要求16所要求的方法，其中乙烯基單體溶液包含從片材表面的聚合物上奪取原子物種以在片材表面上形成聚合物自由基的引發(fā)劑。
22.權利要求16所要求的方法，其中乙烯基單體是酸，并且該方法包括中和該酸，將該酸至少部分轉化成鹽，優(yōu)選鈉鹽或鉀鹽的步驟。
23.一種吸收性衛(wèi)生產品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通過所述表面和具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性，并且其中接枝乙烯基單體作為在其平均厚度不超過約3.0μm的片材表面上的基本均勻的涂層而提供。
全文摘要
一種吸收性衛(wèi)生產品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流體從中通過以被吸收性材料吸收的面片材。所述面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通過所述表面和具有表現(xiàn)出或可改變使得它表現(xiàn)出親水性能的基團的乙烯基單體之間的接枝共聚合反應而改性。該產品通過一種包括將片材在用乙烯基單體的溶液浸漬的同時暴露于紫外輻射的方法而制成。
文檔編號A61L15/42GK1620315SQ02828258
公開日2005年5月25日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權日2001年12月20日
發(fā)明者G·根蒂爾科爾, J·A·庫克, A·貝考伊 申請人:施賽馬特有限公司