專利名稱：作為吸濕用品中吸濕芯外罩的熱塑無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于個(gè)人護(hù)理的具有由薄紗紙包裹的吸濕芯的吸濕產(chǎn)品，以及制作這種由熔噴薄紗紙包裹的吸濕芯的方法。所述薄紗紙外罩由熱塑纖維制成。
背景技術(shù)：
當(dāng)代的個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品已經(jīng)歷了大范圍的改變。個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品包括尿布、訓(xùn)練褲、失禁者用內(nèi)褲、衛(wèi)生巾、繃帶等。這些產(chǎn)品，特別是尿布、訓(xùn)練褲、失禁者用內(nèi)褲和衛(wèi)生巾的設(shè)計(jì)的主攻方向一直是在減少產(chǎn)品尺寸的同時(shí)增加吸濕能力。越來(lái)越多地使用超吸濕材料使上述改進(jìn)成為可能。
以尿布為例，早期的尿布設(shè)計(jì)得非常厚，這是因?yàn)椴捎皿w積很大的絨毛或木漿粕來(lái)制作尿布的吸濕芯。結(jié)果使尿布體積非常大并且很容易泄漏，這是因?yàn)楫?dāng)吸濕的絨毛被尿液浸濕后，絨毛結(jié)構(gòu)趨于坍塌。用于這種個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品的絨毛一般具有每克絨毛吸收4至20克含水液體的每克吸收液體克的能力。另外，所述吸濕能力依賴于作用在濕絨毛上的壓強(qiáng)的大小。例如，在0.5磅/平方英寸(psi)的壓強(qiáng)下，每克絨毛僅能保持近似7克的吸濕能力。在0.1psi情況下，其吸濕能力增加至每克絨毛約吸收液體12克，而在壓強(qiáng)為0的情況下，絨毛的吸濕能力為每克絨毛吸收液體約20克。
隨著超吸濕材料的出現(xiàn)和它們?cè)谖鼭裥局械膽?yīng)用，吸濕芯的尺寸已被減小。初始的超吸濕材料具有每克吸收50克液體的吸濕能力，但當(dāng)它們被浸濕后，這些顆粒變成糊狀，并且往往使膠結(jié)塊?，F(xiàn)在，超吸濕材料即使在加載狀態(tài)下仍具有很高的吸濕能力，但許多超吸濕材料的吸濕能力被減至每克吸濕35克左右。在采用超吸濕材料的第一種商品尿布中，采用超吸濕材料的重量占吸濕芯總重量的10％至20％。一般直徑為20至1000微米的超吸濕顆粒與木漿粕纖維機(jī)械纏結(jié)在吸濕芯中。此外，有時(shí)用薄紙包裹含超吸濕材料的氈層，并且有時(shí)用膠使薄紙自身和/或與絨毛粘在一起，以便進(jìn)一步包封和保存絨毛和超吸濕材料。
現(xiàn)在，個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品如尿布等，已通過(guò)于在吸濕用品中采用百分比越來(lái)越高的超吸濕顆粒替代大量的絨毛來(lái)大大地減少厚度?，F(xiàn)在有些尿布的吸濕芯中超吸濕材料高于40％。在增加了薄紗紙外罩后，為了進(jìn)一步地減小吸濕芯厚度，往往要將其壓實(shí)。其結(jié)果是，老式的絨毛吸濕芯浸濕后易坍塌，而新式的具有超吸濕材料的吸濕芯當(dāng)浸濕后會(huì)膨脹。這種膨脹伴隨著在使用中吸濕芯的扭轉(zhuǎn)和彎折，這可能會(huì)造成薄紙外罩破裂和撕開(kāi)，特別在浸濕后這種情況更可能出現(xiàn)。當(dāng)上述情況發(fā)生后，超吸濕材料將很可能從尿布中逸出來(lái)。盡管這沒(méi)有什么危險(xiǎn)，但從整個(gè)產(chǎn)品的性能上來(lái)說(shuō)是不希望的。
當(dāng)吸濕材料采用的比例增加時(shí)，在干燥狀態(tài)下也存在著超吸濕材料從吸濕芯中逸出來(lái)的可能。當(dāng)吸濕芯中的絨毛減少時(shí)，纖維的機(jī)械纏繞也隨之減少。這樣，一旦薄紙外罩破裂或用膠密封縫部分分開(kāi)，這時(shí)就會(huì)使一些超吸濕材料逸出來(lái)的可能性增加。一個(gè)更大的問(wèn)題是，許多薄紙外罩的孔隙太大，從而使超吸濕材料會(huì)逸出來(lái)。因此，有必要采用更有效的方法來(lái)包封吸濕芯。
從制造的觀點(diǎn)來(lái)看來(lái)存在一些問(wèn)題。用膠粘接薄紙外罩是困難的且會(huì)增加成本。抖掉超吸濕顆粒也會(huì)引出設(shè)備和輔助工作的問(wèn)題，并且材料的浪費(fèi)會(huì)增加新產(chǎn)品的成本。因此，有必要在個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品中采用一種改進(jìn)型的吸濕芯/外罩。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種具有由薄紗紙作外罩的吸濕芯的吸濕用品，該薄紗紙由熱塑纖維制成，該吸濕用品用于個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品中，例如尿布、訓(xùn)練褲、失禁者用內(nèi)褲、衛(wèi)生巾、繃帶等。吸濕芯外罩由包括大量熱塑纖維的無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物制成。吸濕芯外罩上有許多平均流量孔徑小于約30微米的微孔，并且其中5％以下的微孔的孔徑大于50微米。吸濕芯外罩在最大負(fù)荷下，在機(jī)器方向或垂直機(jī)器方向上的濕態(tài)和干態(tài)抗拉強(qiáng)度比為0.5或更大。另外，吸濕芯外罩的Frazier空氣滲透率至少為每分鐘每平方英尺200立方英尺，在機(jī)器方向上，最大負(fù)荷下的伸長(zhǎng)率為30％或更小，在垂直機(jī)器方向上，最大負(fù)荷下的伸長(zhǎng)率為40％或更小。無(wú)紡纖維吸濕芯外罩用來(lái)包封含有顆粒狀超吸濕材料的吸濕芯。吸濕芯外罩的結(jié)構(gòu)特性使得顆粒狀超吸濕材料具有小于60毫克的落砂試驗(yàn)值。另外，如果需要，吸濕芯可以包含許多可與無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩熱粘接的纖維。為了能有效地保存顆粒狀超吸濕材料，有必要使構(gòu)成吸濕芯外罩的大量纖維中至少85％的纖維直徑小于或等于8微米，并且最好是至少有95％的這種纖維的纖維直徑小于或等于7微米。在采用特別細(xì)的超吸濕顆粒的情況下，有必要將無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物內(nèi)的孔徑大于50微米的孔的數(shù)量嚴(yán)格控制在1％以下。
具有無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩和具有顆粒狀超吸濕材料的吸濕芯的吸濕用品本身可以作為最終產(chǎn)品使用，或應(yīng)用于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中。這種個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品一般包括一個(gè)頂片和一個(gè)底片以及位于頂片和底片之間的某種吸濕材料。按照本發(fā)明，吸濕材料是上述的吸濕用品。
按照本發(fā)明制作吸濕用品的工藝包括將熔化的熱塑聚合物擠壓成形為多束熔化的液流。這些熔化狀態(tài)的液流然后被拉細(xì)成許多纖維，這些纖維沉積到成形表面上形成具有許多微孔的無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩，該微孔的平均流量孔徑小于約30微米，并且這些微孔中不超過(guò)5％的微孔孔徑大于50微米，同時(shí)無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩在最大負(fù)荷下，在機(jī)器方向或垂直機(jī)器方向上的濕態(tài)和干態(tài)抗拉強(qiáng)度比為0.5或更大，其Frazier空氣滲透率至少為每分鐘每平方英尺200立方英尺。無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩成形之后，在其上沉積大量的顆粒狀超吸濕材料，然后將吸濕芯外罩密封以封裝所述的顆粒狀超吸濕材料。另外，如果需要，可以在密封步驟之前將許多吸濕纖維沉積在吸濕芯外罩上。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為本發(fā)明吸濕用品的透視圖；圖2為本發(fā)明吸濕用品的剖視圖；圖3為本發(fā)明另一種吸濕用品的剖視圖；圖4為本發(fā)明又一種吸濕用品的剖視圖；圖5為本發(fā)明制作吸濕用品的工藝流程示意圖；圖6為包含本發(fā)明吸濕用品的個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品的局部剖開(kāi)的頂視平面圖；圖7為落砂試驗(yàn)裝置的透視圖；圖8為局部剖開(kāi)的，用于落砂試驗(yàn)的，有代表性的樣品載片和被試樣品的頂視平面圖。
圖9為圖8所示樣品載片和被試樣品的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述參見(jiàn)圖1至4，本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)吸濕芯12和一個(gè)吸濕芯外罩14的吸濕用品10。吸濕芯外罩14特別適于包裝吸濕芯，該吸濕芯主要是或全部是由顆粒狀的物質(zhì)制成的，例如超吸濕材料顆粒。然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于采用超吸濕材料顆粒，還可以是任何顆粒狀材料，例如氣味吸收和離子交換樹(shù)脂顆粒以及可控地釋放添加劑，如水分增加物質(zhì)、軟化劑和香料等需要保存的物質(zhì)。
“超吸濕或超吸濕材料”指的是水溶脹的、水溶性的有機(jī)或無(wú)機(jī)的材料，在最適合的條件下能夠吸收自身重量至少20倍的液體，最好是能吸收自身重量30倍的濃度為0.9％氯化鈉含水溶液。適于用作本發(fā)明中的超吸濕材料的有機(jī)材料包括天然材料，如瓊脂、果膠、瓜爾豆膠以及類似物；同時(shí)還包括合成材料，如合成水凝膠聚合物。這種水凝膠聚合物，例如，包括聚丙烯酸的堿金屬鹽、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯基馬來(lái)酐共聚物、聚乙烯醚、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯基嗎啉酮以及乙烯基磺酸的聚合物和共聚物、聚丙烯酸酯類、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶或類似物。其它合適的聚合物包括水解了的丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉和異丁烯馬來(lái)酐聚合物以及它們的混合物。水凝膠聚合物最好是松散交聯(lián)的，從而使該材料變?yōu)榛旧喜蝗苡谒?。交?lián)可以通過(guò)輻射或共價(jià)的、離子的、范德華鍵或氫鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。吸濕混合物中可以采用任何形狀的超吸濕材料，包括顆粒、纖維、片狀粉末、球體等類似形狀。這種超吸濕材料一般合適的顆粒尺寸范圍約為20至約1000微米。吸濕芯12中所含超吸濕材料的重量百分比可以是吸濕芯總重量的0％至100％。
用于個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品中的吸濕芯12一般將包括超吸濕顆粒和可供選擇地包括附加吸濕材料，如吸濕纖維，包括但不限于木漿粕絨毛纖維、合成木漿粕纖維、合成纖維以及前述提及的材料的混合物。木漿粕絨毛如由位于Neenah，Wisconsin的Kimberly-Clark公司提供的CR-54木漿粕絨毛是很有效的吸濕添加物。但是木漿粕絨毛的一個(gè)共同問(wèn)題是當(dāng)它被浸濕時(shí)，它缺少完整性并且趨于坍塌。這樣，在吸濕芯12中添加具有剛性的加強(qiáng)纖維，例如聚烯烴熔噴纖維或短長(zhǎng)度的U形纖維是很有用的。這種纖維的混合有時(shí)稱作“共形成”。制作熔噴纖維和將熔噴纖維與超吸濕材料和/或木漿粕纖維混合的加工是公知的。由纖維構(gòu)成的熔噴網(wǎng)狀物可由下述方法得到將熔化狀態(tài)下的熱塑材料擠壓通過(guò)多個(gè)精密的、一般為圓形的貫通的毛細(xì)孔，從而形成熔化線或絲并與高速熱氣流接觸，該空氣流使熔化的熱塑絲拉細(xì)以減小直徑。然后，熔噴纖維被高速加熱氣流輸送并沉積到收集表面上以形成隨機(jī)分布的熔噴纖維網(wǎng)狀物。熔噴工藝是公知的，并且被各種專利文獻(xiàn)和出版物所描述，包括V.A.Wendt，E.L.Boone和C.D.Fluharty的NRL報(bào)告4364，“超精細(xì)有機(jī)纖維的制造方法”；K.D.Lawrence，R.T.Lukas和J.A.Young的NRL報(bào)告5265，“超精細(xì)熱塑纖維成形的改進(jìn)設(shè)備”；以及1974年11月19日授予Buntin等人的美國(guó)專利3,849,241。為了形成“共形成”材料，當(dāng)纖維沉積在成形表面上時(shí)使添加的組分與熔噴纖維混合。例如，超吸濕材料顆粒和/或U形纖維，如木漿粕纖維，可以噴射到熔噴纖維流中以便被截留和/或粘接到熔噴纖維上。例如，可參見(jiàn)Anderson等人的美國(guó)專利4,100,324；Hotchkiss等人的美國(guó)專利4,587,154；McFarland等人的美國(guó)專利4,604,313；4,655,757和4,724,114以及Minto等人的英國(guó)專利GB2,151,272，上述所有專利的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
本發(fā)明吸濕芯外罩特別設(shè)計(jì)為由無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物制成，該網(wǎng)狀物由直徑很小的熱塑纖維構(gòu)成，并且具有特殊的微孔尺寸和透氣性。所謂熱塑纖維指的是該纖維由聚合物構(gòu)成，這樣該纖維在加熱或加熱加壓條件下可以自身粘接。熔噴無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物不限于特定的加工方法，而且使用效果很好。從選擇聚合物角度來(lái)說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用聚烯烴纖維和特殊的聚丙烯基聚合物效果很好。這種熔噴無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物的一般加工是公知的，如見(jiàn)上述提及的有關(guān)熔噴的專利。纖維可以是親水性的或是疏水性的，盡管希望最終的網(wǎng)狀物/吸濕芯外罩是親水性的。纖維最終可以通過(guò)采用表面處理而成為親水性的。
為了很好地起吸濕芯外罩的作用，熔噴網(wǎng)狀物應(yīng)該具有某些特殊的性能。薄紙外罩的一個(gè)共同的問(wèn)題是它在浸濕狀態(tài)下的強(qiáng)度不夠。一般無(wú)論在機(jī)器方向(MD)還是在垂直機(jī)器方向(CD)上，薄紙外罩的濕態(tài)干態(tài)強(qiáng)度比用試驗(yàn)方法測(cè)得的值概括地說(shuō)低于0.5。反之，本發(fā)明的吸濕芯外罩14的濕態(tài)干態(tài)強(qiáng)度比高于0.5，有時(shí)為1.0或更高。另外在下述的試驗(yàn)中測(cè)得的平均流量孔徑約為30微米或更小，同時(shí)，任何給定面積下僅有小于5％的微孔直徑為50微米或更大。最好是任何給定面積下僅有小于1％的微孔直徑為50微米或更大。為了達(dá)到上述測(cè)量指標(biāo)，希望吸濕芯外罩14至少有85％的纖維的纖維直徑為8微米或更小，最好是至少有95％的纖維的纖維直徑為7微米或更小。這樣，吸濕芯外罩14將具有每分鐘每平方英尺200立方英尺的Frazier空氣滲透率或更大一些。一旦吸濕芯12被吸濕芯外罩14包裹起來(lái)，外罩14就不能過(guò)度伸展或拉伸，否則會(huì)造成微孔變大和使過(guò)量的顆粒物質(zhì)跑出來(lái)。因此，吸濕芯外罩一般在干燥狀態(tài)、最大負(fù)荷下，在機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上可相應(yīng)地具有小于或等于30％和小于或等于40％的伸長(zhǎng)值。
為了制造本發(fā)明的吸濕用品，參考圖5給出的制作工藝的參考示意圖。首先必須用纖維成形裝置50，在此為熔噴裝置，形成吸濕芯外罩14。如圖5所示，熔噴薄紗紙外罩在生產(chǎn)線上成形，但也可以在生產(chǎn)線外形成熔噴薄紗紙外罩，然后借助導(dǎo)輥將其送入圖5所示的工藝中。再參見(jiàn)圖5，熔化的熱塑聚合物如聚烯烴被加熱，然后使之從模口尖端擠壓出來(lái)形成多束聚合物熔化液流。隨著聚合物液流離開(kāi)熔噴裝置50的模口尖端，它們被高速空氣拉細(xì)，該高速空氣使熔化液流被拉伸成許多纖維52，纖維52沉積到成形表面54上而形成隨機(jī)纏繞的網(wǎng)狀物，從而構(gòu)成吸濕芯外罩14。為了進(jìn)一步加速網(wǎng)狀物的形成以及為了有利于更好地在成形表面54上固定網(wǎng)狀物，可以在有孔的成形表面54的下面采用真空裝置56。
一旦吸濕芯外罩14已經(jīng)在成形表面上形成或從一預(yù)定輥(未示出)處展開(kāi)，接下來(lái)應(yīng)形成吸濕芯12或使吸濕芯在吸濕芯外罩14的表面沉積。如圖5所示，有一個(gè)超吸濕材料或其它類型顆粒60的供料裝置58和一個(gè)可選擇使用的吸濕纖維64，例如木漿粕纖維或熔噴纖維的供料裝置62。如果采用吸濕纖維64和超吸濕顆粒60來(lái)形成吸濕芯12，可以如圖5所示使它們兩者在沉積到吸濕芯外罩14上之前先相互混合，或使它們分層，從而使顆粒在吸濕芯12內(nèi)部隔離起來(lái)。同樣，為了進(jìn)一步地促進(jìn)沉積和在吸濕芯外罩14的表面保留吸濕芯材料，如果需要可以采用同一的真空裝置56或單獨(dú)的真空裝置。
在吸濕芯12已經(jīng)沉積到吸濕芯外罩14上之后，接下來(lái)應(yīng)將吸濕芯外罩14沿吸濕芯12密封，從而將吸濕芯12包封起來(lái)并形成吸濕用品10。如圖1至4所示，為了包封吸濕芯，吸濕芯外罩14應(yīng)完全將吸濕芯12包裹并進(jìn)行密封，最好為自身密封。同樣也需要將吸濕用品的端邊密封。由于吸濕芯外罩14纖維的熱塑性能，可以使吸濕芯外罩14加熱后自身密封，這樣就不再需要膠，盡管根據(jù)需要也可以采用膠。另外根據(jù)需要，可以使吸濕芯材料60和64循環(huán)交替供料，這樣端邊的密封可以在吸濕材料各沉積層之間形成。進(jìn)一步說(shuō)，如果吸濕纖維64也具有熱塑性，那么端邊和側(cè)邊的密封通過(guò)有效地粘接到整個(gè)吸濕芯上的吸濕芯外罩14來(lái)形成密封。
如附圖2和3所示，如果吸濕芯外罩14足夠?qū)?，則它可以自身折疊，然后例如用粘接劑、加熱和/或加壓的方法，在吸濕用品10的頂部或底部(見(jiàn)圖2)或側(cè)邊(見(jiàn)圖3)密封。吸濕芯外罩14的自身折疊可以通過(guò)采用常規(guī)的片料折疊裝置66，如使吸濕芯外罩14在其自身上加工處理的彎曲盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為替換，可以將一個(gè)單獨(dú)的片料吸濕芯外罩14’展開(kāi)或由一個(gè)第二供料源68產(chǎn)生，從而將吸濕芯12封裝在第一層吸濕芯外罩14和第二層吸濕芯外罩14’之間。參見(jiàn)圖4。與圖2和圖3所示的實(shí)施例一樣，可以采用一密封裝置70，如超聲波焊接或其它熱機(jī)械焊接裝置或通過(guò)采用粘接劑，來(lái)使吸濕芯外罩的疏松的邊緣密封在一起。
吸濕用品10一旦形成即可以本身作為成品使用，或它也可以與如圖6所示應(yīng)用于個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品18中。作為例子，圖6所示的個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品18為一尿布。不難理解，本發(fā)明的吸濕用品10作為例子可以用于所有類型的個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品中，包括但不局限于，尿布、訓(xùn)練褲、失禁者用內(nèi)褲、衛(wèi)生巾、繃帶等。
所有這種個(gè)人護(hù)理吸濕產(chǎn)品一般包括一個(gè)可透液體的頂片20和一個(gè)一般不透液體的底片22。在頂片20和底片22之間有一種吸濕材料，在本申請(qǐng)中為吸濕用品10。如果需要，頂片20和底片之間可以沿相應(yīng)的周邊24密封，從而將吸濕用品10包裹其中。
上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品和制作本發(fā)明產(chǎn)品的工藝進(jìn)行了描述，另外，為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明還準(zhǔn)備了一系列例子。下面將描述這些例子和測(cè)量樣品的試驗(yàn)步驟。試驗(yàn)步驟Coulter氣孔儀平均流量孔徑和孔徑分布試驗(yàn)采用位于Luton，England的Coulter Electronics公司的Coulter115/60氣孔儀來(lái)測(cè)定平均流量孔徑、最大流量孔徑和孔徑分布。該裝置可測(cè)量的最大孔徑為300微米。采用起泡點(diǎn)和平均流量孔徑測(cè)試法，按照薄膜過(guò)濾器孔徑特性的ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法規(guī)定F31686，來(lái)測(cè)定平均流量孔徑、最大流量孔徑和孔徑分布。Frazier空氣滲透率用于測(cè)定Frazier空氣滲透率的步驟按照方法5450，即聯(lián)邦測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)No.191 A的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)進(jìn)行，除了采用樣品尺寸為8英寸×8英寸，而不采用7英寸×7英寸之外。較大尺寸的樣品可以保證其所有邊能很好地伸展到保持環(huán)外，并且有利于牢固地夾緊樣品和平穩(wěn)地跨過(guò)該保持環(huán)的孔。測(cè)量值是以單位為每分鐘每平方英尺立方英尺(ft3/ft2/min)給出的，為了將其轉(zhuǎn)換成每分鐘每平方厘米立方厘米單位的值，應(yīng)乘以30.5?？估瓘?qiáng)度(濕態(tài)和干態(tài))和伸長(zhǎng)率采用ASTM步驟D5035-90—織物破碎力和伸長(zhǎng)率的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法(剝離力)來(lái)測(cè)量最大負(fù)荷下的濕態(tài)和干態(tài)抗拉強(qiáng)度。在該步驟中采用的恒定伸長(zhǎng)率(constant-rate-of-extension)型試驗(yàn)裝置SinTech model S2由位于Carey，North Carolina的SinTech公司制造。在該步驟中采用3英寸(75mm)長(zhǎng)的切割條狀樣品，而不是采用在步驟D5035-90中規(guī)定的1英寸(25mm)或2英寸(50mm)長(zhǎng)的樣品。纖維直徑為了用電子掃描顯微鏡(SEM)，如Deerfield，Illinois的Leica公司的Cambridge Stereoscan 200顯微鏡檢測(cè)，事先將無(wú)紡網(wǎng)狀物樣品的纖維上濺射涂金。隨機(jī)選取100根纖維并用SEM的電子光標(biāo)測(cè)量每根纖維的直徑。特別注意不要選取已經(jīng)熔化在一起的纖維。振動(dòng)箱振動(dòng)落砂試驗(yàn)步驟樣品的準(zhǔn)備參見(jiàn)圖8和9，將350gsm的纖維素紙(或以具有能使樣品載片80插到試驗(yàn)單元中的足夠的抗彎撓性提供適宜的結(jié)構(gòu)整體性的等價(jià)材料)切成一個(gè)4英寸乘11英寸的樣品載片80。
將一個(gè)0.25英寸寬，兩邊有壓敏粘接劑的膠帶82，如3M Scotch牌2mil厚、高粘性粘接劑傳送膠帶(#465)或等效物放到樣品載片的中央，以構(gòu)成外周邊長(zhǎng)為4英寸乘4英寸的矩形“窗框”。
將500毫克(±5毫克)的超吸濕材料84放到“窗框”的中央。超吸濕材料的顆粒尺寸分布由常規(guī)的篩分析測(cè)定，結(jié)果如下212-300微米40％(重量比)149-212微米35％90-149微米 35％試驗(yàn)用一單層吸濕芯外罩14樣品完成，將一4.5英寸乘4.5英寸的被試樣品片放在框區(qū)域上，并對(duì)樣品加壓，使之粘到粘接劑膠帶上，以便形成一個(gè)牢固的密封。振動(dòng)落砂試驗(yàn)單元參見(jiàn)圖7，采用一落砂機(jī)器90，例如可從Lab-Line處獲得的可變式初級(jí)軌道振動(dòng)落砂機(jī)(Variable Junior Orbit Shaker)(Model 3520)來(lái)測(cè)定吸濕芯外罩包封超吸濕材料的能力。另外也可以采用等效的振動(dòng)落砂機(jī)。
一試驗(yàn)箱92可固定在振動(dòng)落砂機(jī)上。箱92有四個(gè)側(cè)壁和一個(gè)配合使用的底壁，這些壁可以用各種合適的材料構(gòu)造而成，例如厚度約為0.025英寸的透明的聚碳酸酯薄片。箱沿長(zhǎng)度94上的測(cè)量尺寸約為11.5英寸，沿寬度96上的尺寸約為13英寸，沿深度98上的尺寸約為5英寸，并且分成三部分100，每個(gè)部分足夠大，以便為其中的吸濕材料提供空間。因此，每個(gè)所示部分的內(nèi)部測(cè)量尺寸約為4英寸乘11.5英寸。每個(gè)部分還裝備有兩個(gè)設(shè)置在該部分的相對(duì)端壁上的常規(guī)彈簧夾頭104，彈簧夾頭的結(jié)構(gòu)便于牢固地使樣品載片保持在其位置上。每個(gè)彈簧夾的一個(gè)夾爪牢固地固定在相應(yīng)部分的端壁上，另一個(gè)夾爪設(shè)置成可自由地響應(yīng)作用到其附屬激勵(lì)杠桿106上的壓力進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉。在試驗(yàn)中，樣品載片相對(duì)的兩端牢固地夾持于一對(duì)連接在用來(lái)試驗(yàn)的特定部分上的夾頭上。樣品載片位于使吸濕芯外罩樣品緊靠箱底壁的位置上。啟動(dòng)振動(dòng)落砂機(jī)并以預(yù)定為350rpm的速度運(yùn)行5分鐘。超吸濕材料的收集用一個(gè)真空收集落砂裝置來(lái)測(cè)定從吸濕芯外罩樣品中搖動(dòng)出的超吸濕材料的數(shù)量。如例子5至8，準(zhǔn)備一個(gè)直徑為37mm的空氣監(jiān)測(cè)盒(Gelman科學(xué)產(chǎn)品4338號(hào))，在盒的底部放一個(gè)37mm的纖維素支撐墊(產(chǎn)品號(hào)64747)。在支撐墊的頂部放一個(gè)0.08毫米的Metricel薄膜(產(chǎn)品號(hào)64678)，并且將盒的頂部壓入與之匹配的底部。將制備好的盒稱重并記錄或標(biāo)出重量。將盒掛在一合適的具有管子的真空裝置上。在管子上安一個(gè)塑料漏斗，超吸濕材料被抽吸到監(jiān)測(cè)盒中。重新稱重該盒，并通過(guò)計(jì)算重量差測(cè)定超吸濕材料的數(shù)量。這種試驗(yàn)用于例子5至8中，權(quán)利要求中給出的值即用這種方法得到的。袋振動(dòng)落砂試驗(yàn)第二種試驗(yàn)方法也用來(lái)測(cè)定從吸濕芯外罩中搖出的顆粒，例子1至4和9即采用該試驗(yàn)。將吸濕芯外罩切成8英寸乘4英寸的樣品來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。接下來(lái)將0.5克從the Dow化學(xué)制品公司獲得的Dow 534顆粒狀超吸濕材料放在樣品的頂部，再將樣品自身折疊起來(lái)蓋住超吸濕材料，構(gòu)成一個(gè)4英寸乘4英寸的袋。超吸濕材料的顆粒尺寸范圍為88至149微米。然后將袋的四邊與一片塑料薄膜粘接起來(lái)。粘接區(qū)域與袋的周邊重疊近似為0.25英寸。接下來(lái)將樣品和薄膜翻轉(zhuǎn)(袋側(cè)向下)，使混合物放在從Tyler公司獲得的RX-24型振動(dòng)落砂機(jī)上。在樣品下面放置一個(gè)稱重盤(pán)，該盤(pán)的尺寸足以收集任何搖出的超吸濕材料。啟動(dòng)振動(dòng)落砂機(jī)，使其運(yùn)行5分鐘。振動(dòng)落砂機(jī)以每分鐘520周的頻率運(yùn)行，每次行程為0.5英寸。5分鐘之后關(guān)閉振動(dòng)落砂機(jī)，重新稱重該盤(pán)。收集后的重量與盤(pán)皮重之差即代表?yè)u出的數(shù)量。
例子例1用從美國(guó)Wilmington，Delaware的Himont處購(gòu)得的Himont PF-015聚丙烯聚合物制成一個(gè)聚丙烯熔噴無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩。熔噴吸濕芯外罩可采用兩組熔噴裝置按前述操作說(shuō)明的熔噴方法制備。聚丙烯從兩組熔噴拉模組件中擠壓出來(lái)，其通過(guò)速度為每小時(shí)每英寸2.5磅(PIH)。擠出的熔化聚合物被溫度為530 F，運(yùn)送速率在每分鐘1700至2000立方英尺之間的初始拉細(xì)空氣拉細(xì)。最終的熔噴吸濕芯外罩的基重為每平方米8.0克(gsm)，并用從Union Carbide化學(xué)及塑料制品公司以及位于Danbury，Connecticut的工業(yè)化學(xué)制品分公司處購(gòu)得的Triton X-102表面活化劑，即辛苯氧基聚乙氧基乙醇非離子表面活化劑來(lái)處理。
吸濕芯外罩干態(tài)時(shí)在最大負(fù)荷下，在機(jī)器方向(MD)和垂直機(jī)器方向(CD)上的抗拉強(qiáng)度分別為1010克和514克，在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率分別為16％和33％。濕態(tài)時(shí)，在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向(MD)和垂直機(jī)器方向(CD)上的抗拉強(qiáng)度分別為998克和554克。濕態(tài)和干態(tài)的抗拉強(qiáng)度比在機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上分別為0.99和1.08。比值為對(duì)應(yīng)的MD方向和CD方向上的濕態(tài)和干態(tài)下的值相除。樣品的平均流量孔徑為25微米，最大流量孔徑為47微米，其中有0.5％的孔其孔徑大于50微米。吸濕芯外罩的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺361立方英尺。熔噴吸濕芯外罩的樣品然后被制成一個(gè)袋，袋中裝有從Midland，Michigan的Dow化學(xué)制品公司處購(gòu)得的Dow 534形超吸濕材料0.5克，該超吸濕材料的顆粒尺寸直徑范圍在88至150微米之間。袋須經(jīng)上面概述的袋振動(dòng)落砂試驗(yàn)步驟，測(cè)得振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為2.7毫克，而當(dāng)同樣的超吸濕材料放到由標(biāo)準(zhǔn)薄紙吸濕外罩材料作成的袋中時(shí)，其振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為395毫克。例2在例2中用同樣的聚合物制成聚丙烯熔噴無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩，并且表面活化劑的處理與上述例1相同。制作熔噴網(wǎng)狀物時(shí)采用三組熔噴拉模，以每小時(shí)每英寸3.5磅(PIH)的速率來(lái)運(yùn)送聚合物，初始拉細(xì)空氣流量仍與例1相同。最終的網(wǎng)狀物的基重為每平方米11.0克。吸濕芯外罩的干態(tài)時(shí)在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向抗拉強(qiáng)度為1391克。平均流量孔徑為23微米，最大流量孔徑為40微米且0％的微孔大于50微米。測(cè)得的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺250立方英尺。如例1中所述，熔噴吸濕芯外罩然后被作成一個(gè)袋，在袋中裝有同樣的Dow 534型超吸濕材料0.5克。然后該袋經(jīng)受振動(dòng)落砂試驗(yàn)，測(cè)得的振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為5.0毫克。例3在例3中用與前述例子相同的聚合物制成基重為每平方米8.0克的聚丙烯熔噴吸濕芯外罩。吸濕芯外罩干態(tài)時(shí)在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向抗拉強(qiáng)度為914克，平均流量孔徑為24微米，最大流量孔徑為40微米，同時(shí)大于50微米的微孔為0％。Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺327立方英尺，用袋振動(dòng)落砂試驗(yàn)測(cè)得吸濕芯外罩的振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為1.1。例4在例4中采用同樣的Himont聚丙烯聚合物來(lái)制成熔噴吸濕芯外罩，其基重為每平方米8.8克。吸濕芯外罩的平均纖維直徑為2.4微米，干態(tài)時(shí)在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為844和382克，機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率分別為15％和11％。平均流量孔徑為22微米，最大流量孔徑為34微米。Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺484立方英尺，超吸濕材料的袋振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為0.4毫克。例5在例5中用同樣的Himont聚丙烯聚合物制成熔噴吸濕芯外罩。工藝條件包括通過(guò)速度為每小時(shí)每英寸1.5磅，所用的拉細(xì)空氣流動(dòng)率在490°F溫度下為每分鐘580立方英尺。熔噴拉模尖端和成形表面之間的成形距離為9.5英寸，上面沉積有網(wǎng)狀物的成形絲的運(yùn)送速度為每分鐘204英尺。樣品的基重為每平方米7.2克，平均纖維直徑為2.6微米，97％的纖維的纖維直徑小于7微米。濕態(tài)和干態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為556克和584克，濕態(tài)和干態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為251克和231克。這樣，在機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的濕態(tài)和干態(tài)抗拉強(qiáng)度比分別為0.95和1.09。吸濕芯外罩在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率分別為6％和10％。測(cè)得的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺492立方英尺。采用上述的Coulter氣孔儀微孔尺寸試驗(yàn)，測(cè)得熔噴吸濕芯外罩的平均流量孔徑為26微米?？讖酱笥?0微米的微孔小于5％。采用上述的振動(dòng)落砂箱振動(dòng)落砂試驗(yàn)，得到樣品的超吸濕材料振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為2.0毫克。Kimberly-Clark公司所用的相當(dāng)?shù)哪虿急〖喖垬悠吩谧畲筘?fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的濕態(tài)和干態(tài)抗拉強(qiáng)度比在兩個(gè)方向上均大大小于0.5。測(cè)得的這種薄紙外罩的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺473立方英尺，它的平均超吸濕材料振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為264毫克。例6除了外罩的基重增加到每立方米9.8克外，在例6中采用與例5的同樣方式制得熔噴吸濕芯外罩。樣品的平均纖維直徑為3.7微米，95％的纖維的纖維直徑小于7微米。樣品在濕態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為884克和407克。在干態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為871克和407克，濕態(tài)和干態(tài)在機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度比分別為1.01和1.0。樣品在最大負(fù)荷下在機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率為7％，在垂直機(jī)器方向上為13％。測(cè)得的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺397立方英尺，Coulter氣孔儀測(cè)得的平均流量孔徑為27微米?？讖酱笥?0微米的微孔小于5％。采用與例5同樣的振動(dòng)落砂試驗(yàn)，例6中的材料沒(méi)有測(cè)到超吸濕材料的振動(dòng)落砂。例7在例7中用同樣的聚合物，采用與如上所述的兩個(gè)例子中的相同方式生產(chǎn)熔噴吸濕芯外罩，除了吸濕芯外罩的基重進(jìn)一步增加到每平方米12.2克。平均纖維直徑為4.3微米，89％的纖維的纖維直徑小于7微米。樣品材料在濕態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為1092克和542克。在干態(tài)時(shí)的值為機(jī)器方向1065克和垂直機(jī)器方向519克。濕態(tài)和干態(tài)的抗拉強(qiáng)度比在機(jī)器方向?yàn)?.03，在垂直機(jī)器方向上為1.04。在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率為5％，垂直機(jī)器方向上為12％，測(cè)得的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺317立方英尺。Coulter氣孔儀測(cè)得的平均流量孔徑為28微米，少于5％的微孔孔徑大于50微米。采用與例5和例6相同的振動(dòng)落砂試驗(yàn)，測(cè)得超吸濕材料的振動(dòng)落砂試驗(yàn)值小于0.1毫克。例8在例8中聚丙烯熔噴吸濕芯外罩的基重增加到每平方米14.2克，平均纖維直徑為4.0微米。干態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為1221克和517克，在濕態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向的抗拉強(qiáng)度分別為1238克530克。濕態(tài)和干態(tài)時(shí)在最大負(fù)荷下的抗拉強(qiáng)度比在機(jī)器方向和在垂直機(jī)器方向上分別為1.01和1.03。樣品在最大負(fù)荷下的機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率為4％，垂直機(jī)器方向上為6％。測(cè)得樣品的Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺265立方英尺，Coulter氣孔儀測(cè)得的平均流量孔徑為28微米，少于5％的微孔孔徑大于50微米。采用如例5至例7中使用的同樣的試驗(yàn)步驟，測(cè)得的超吸濕材料的振動(dòng)落砂試驗(yàn)值為1.8克。例9在例9中，用與前述的例子中采用的相同類型的聚合物制成相同類型的熔噴無(wú)紡網(wǎng)狀物。最終的吸濕芯外罩的基重為每平方米15.0克，平均纖維直徑為2.8微米。干態(tài)時(shí)最大負(fù)荷下的機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的抗拉強(qiáng)度分別為1512克和701克，在機(jī)器方向和垂直機(jī)器方向上的伸長(zhǎng)率為20％和35％。平均流量孔徑為20微米，最大流量孔徑為31微米。Frazier空氣滲透率為每分鐘每平方英尺214立方英尺，袋振動(dòng)落砂試驗(yàn)得到的超吸濕材料重量為6.8毫克。
采用相同的材料包裹由10克Dow 534超吸濕材料和10克Kimberly-Clark CR-54絨毛構(gòu)成的吸濕芯。將該吸濕用品依次插入到尿布的位于可透液體的頂片/身體側(cè)襯墊和底片或外層覆蓋物的結(jié)構(gòu)中。
例1至例9展示了本發(fā)明的一些重要特征。吸濕芯外罩必須具有足夠的包封超吸濕材料顆粒的能力，而同一吸濕芯外罩必須具有能形成吸濕芯所需的足夠的空氣滲透性。這些例子表明，保存超吸濕材料最好的是用基重為每平方米15克以及低于此值的吸濕芯外罩材料?？傊?，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果纖維的纖維直徑保持在小于8微米，平均流量孔徑小于30微米時(shí)更好。也可以采用較高基重的材料，但這將增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的成本。另外，高基重材料可能會(huì)減少材料的Frazier空氣滲透率。Frazier空氣滲透率低于每分鐘每平方英尺200立方英尺，會(huì)使得在吸濕芯外罩材料上形成吸濕芯較困難。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可以清楚看到，可以在不背離本發(fā)明的精髓和權(quán)利要求書(shū)范圍的前提下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改型和改變。
權(quán)利要求
1.一種吸濕用品，包括具有顆粒狀超吸濕材料的吸濕芯和用于包封所述顆粒狀物質(zhì)的無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩，所述吸濕芯外罩包括許多熱塑纖維，所述吸濕芯外罩具有多個(gè)平均流量孔徑小于約30微米的微孔，并且其中不超過(guò)5％的微孔的孔徑大于50微米，所述吸濕芯外罩具有的濕態(tài)與干態(tài)的強(qiáng)度比在機(jī)器方向或垂直機(jī)器方向上為0.5或更大，所述吸濕芯外罩還具有至少每分鐘每平方英尺200立方英尺的Frazier空氣滲透率。
2.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩沿機(jī)器方向上在最大負(fù)荷下的伸長(zhǎng)率為30％或更小。
3.如權(quán)利要求2所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩沿垂直機(jī)器方向上的在最大負(fù)荷下的伸長(zhǎng)率為40％或更小。
4.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩的顆粒狀超吸濕材料的振動(dòng)落砂試驗(yàn)值小于60毫克。
5.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯包含有許多可熱粘接在所述吸濕芯外罩上的纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩內(nèi)至少有85％的所述纖維具有8微米或更小的纖維直徑。
7.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩內(nèi)至少有95％的所述纖維具有7微米或更小的纖維直徑。
8.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述吸濕芯外罩內(nèi)不到1％的所述微孔的孔徑大于50微米。
9.如權(quán)利要求1所述的吸濕用品，其特征在于所述無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩為一聚烯烴熔噴纖維網(wǎng)狀物。
10.一種個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，包括一個(gè)頂片和一個(gè)底片以及一個(gè)位于所述頂片和所述底片之間的如權(quán)利要求1所述的吸濕用品。
11.如權(quán)利要求10所述的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品為一尿布。
12.如權(quán)利要求10所述的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品為一衛(wèi)生巾。
13.如權(quán)利要求10所述的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品為一訓(xùn)練褲。
14.如權(quán)利要求10所述的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品為一失禁者用內(nèi)褲。
15.一種制作吸濕用品的工藝，包括通過(guò)將熔化狀態(tài)的熱塑聚合物擠壓成許多熔化狀態(tài)的液流，來(lái)形成無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物，將所述許多熔化狀態(tài)的液流拉細(xì)成許多纖維，并將所述纖維沉積在成形表面上，從而形成具有許多微孔的無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩，該微孔的平均流量孔徑小于約30微米，且不到5％的所述微孔的孔徑大于50微米，同時(shí)所述無(wú)紡纖維網(wǎng)狀吸濕芯外罩在機(jī)器方向和或垂直機(jī)器方向上的濕態(tài)與干態(tài)強(qiáng)度比為0.5或更大，并且其Frazier空氣滲透率至少為每分鐘每平方英尺200立方英尺，將大量的顆粒狀超吸濕材料沉積在吸濕芯外罩上，然后密封所述吸濕芯外罩，以封裝所述顆粒狀超吸濕材料。
16.如權(quán)利要求15所述的工藝，該工藝還包括在所述密封步驟之前將許多吸濕纖維沉積到所述吸濕芯外罩上的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有由薄紗紙包裹的吸濕芯的吸濕用品,其中薄紗紙由特別設(shè)計(jì)的熱塑無(wú)紡纖維網(wǎng)狀物制成,該網(wǎng)狀物特別適于收集和包封顆粒狀物質(zhì),例如超吸濕材料顆粒。本發(fā)明主要應(yīng)用于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品,例如尿布、訓(xùn)練褲、失禁者用內(nèi)褲、衛(wèi)生巾、繃帶等。
文檔編號(hào)A61F13/15GK1197384SQ95197950
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1995年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月28日
發(fā)明者F·P·阿比托, R·J·施密特, P·E·奧布賴恩, M·W·法伊特, A·J·威斯內(nèi)斯基 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司