專利名稱：對材料進行處理以便提高對粘彈性液體的控制的制作方法
本申請要求1996年9月4日遞交的美國臨時申請?zhí)?0/025,609的優(yōu)先權。
背景已有許多關于能夠快速吸收和/或轉移液體如身體廢物等材料的申請。例子包括一次性個人護理產(chǎn)品如一次性尿布和訓練短褲，女性衛(wèi)生用品如衛(wèi)生巾和棉塞，和失禁用護理產(chǎn)品如墊子和內(nèi)衣。其它的工業(yè)產(chǎn)品如揩布，吸油產(chǎn)品和嬰兒尿布，具有衛(wèi)生護理產(chǎn)品如繃帶一樣的產(chǎn)品要求。因為這些液體的特性不同，難以提供可以滿足這些要求，同時使許多這樣的應用所要求的一次性使用在經(jīng)濟上可行的材料。特別是，如月經(jīng)這樣的液體的粘彈性特性對傳統(tǒng)的吸收和分布概念是一個挑戰(zhàn)。這樣的液體的粘性和/或彈性成分趨向于加強對吸收和/或分布的獨特要求。這些要求經(jīng)常與液體中其它粘性或彈性較小的成分的最佳性能不一致，結果是通常要求在整體性能上作出妥協(xié)。例如，在吸收和分布較小粘彈性成分的理想材料中的孔和毛細管的大小與吸收和分布較大粘彈性成分有最佳效果的材料不同。更多的嘗試已經(jīng)發(fā)展到開發(fā)符合需要的非織造織物，泡沫，薄膜等中的材料結構，但嘗試沒有完全成功。另一條途徑是改變液體本身的粘彈性特性。已經(jīng)使用了許多方法改變粘彈性液體的總體特性，包括影響大分子的分子內(nèi)鍵合和物理牽連的試劑。
非織造織物和它們的制造已經(jīng)是廣泛開發(fā)的主題，導致產(chǎn)生許多具有多種用途的材料。例如，質地輕的非織造織物和開放結構可用于個人護理產(chǎn)品如一次性尿布，作為襯里織物適于與干燥皮膚接觸但容易將液體傳遞給吸收性更強的材料，后一種材料也可以是不同組成和/或結構的非織造織物。在許多應用中，對于這些產(chǎn)品的有效性能，芯吸收和傳輸粘性液體例如月經(jīng)的能力是重要的，該性能通過將液體分布，最大限度地利用該材料或下面的材料的吸收性能。在其它應用中，較重的非織造織物可以設計成帶有孔結構，使它們適于過濾，吸收和屏障應用，如待滅菌物體的包裝，揩布或防護工作服，用于醫(yī)學，畜牧業(yè)或工業(yè)。更重的非織造織物已經(jīng)發(fā)展到用于娛樂，農(nóng)業(yè)和建筑。這些只不過是實際應用的無限多種非織造織物類型及其用途中的幾種，這是本領域技術人員已知的，本領域技術人員也會認識到還會不斷發(fā)現(xiàn)新的非織造織物及其用途。已經(jīng)開發(fā)了各種方法和儀器使非織造織物具有符合需要的結構和組成，適于它們的用途。這些方法的例子包括紡粘，熔噴，梳理和其它下面將詳細敘述的方法。如本領域技術人員將明了的，本發(fā)明一般性地應用了非織造織物，不受僅用于舉例說明的特定非織造織物相關的參考文獻或實施例的限制。
并非總能有效地生產(chǎn)具有前面所有所需特性的非織造織物，所以，經(jīng)常需要處理非織造織物以改進或改變其特性，如對一種或多種液體的吸濕能力，芯吸收或分布特性，對一種或多種液體的排斥性，靜電特征，傳導性和柔軟性，列舉的只是幾個例子。傳統(tǒng)的處理方法包括如下步驟，如在處理浴器中浸泡非織造織物，用處理組合物包被或噴灑非織造織物，用處理組合物給非織造織物印花。由于費用和其它原因，通常需要使用最小量的處理組合物，可以產(chǎn)生所需的效果，并具有可接受的均一程度。已知，例如，一個附加的干燥步驟除去用于處理組合物的水，可能對非織造織物的強度性能有不利影響，并且增加所述方法的費用。所以，需要提供對非織造織物的改進處理方法和/或組合物，能夠有效地進行所需的處理，而不會對所需的非織造織物網(wǎng)的性能有不利影響，同時也獲得所需的結果，更具體地說，需要提供適于用于粘彈性液體的處理非織造織物，其具有改變粘彈性入侵液體的粘性和/或彈性等特征的性能，以便控制液體的運動，如在衛(wèi)生巾等個人護理產(chǎn)品中液體的吸入，分布和吸收。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及特別適于接收具有粘彈性的液體如月經(jīng)，粘液，血液產(chǎn)物，排泄物和其它本領域技術人員明了的物質的結構。本發(fā)明的結構可用于女性衛(wèi)生產(chǎn)品如衛(wèi)生巾和棉塞等月經(jīng)吸收裝置，嬰兒和兒童護理用品如一次性尿布和訓練短褲，繃帶，失禁用品，和揩檫和吸收油的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，該結構包括合成的，通常是疏水的底物，含有放置于其中的粘彈性試劑以便與粘彈性液體接觸。底物是非織造織物較為有利，可以是例如紡粘，熔噴，共同形成或粘合梳理網(wǎng)?？梢允褂玫钠渌孜锇ㄅ菽捅∧?，它們形成原纖維，形成孔或進行其它處理使之具有纖維樣特性，也包括這些和/或非織造織物的薄片。根據(jù)具體應用，該結構可以用作接觸身體的襯里，在襯里和吸收層之間的分布層，吸收層，或這些層中的一層以上。與本發(fā)明的結構接觸改變了液體的粘彈性特性，從而改進了液體的吸入，分布和吸收特性。理想的是，粘彈性試劑在使用中是無害的，并且處置時對環(huán)境無害。有用的例子包括烷基聚糖苷，烷基鏈中有8-10個碳原子。這些烷基聚糖苷改變了粘彈性液體的粘彈性特性，并且增加了合成表面的吸濕能力。其它粘彈性試劑的例子包括牛脂提取表面活性劑(Survanta，Ross實驗室)，用于治療急性呼吸道窘迫綜合癥和膽囊管纖維化的藥物，酶如切割蛋白質結構的木瓜蛋白酶或胃蛋白酶。一些糊精和葡聚糖也可以用作粘彈性試劑。葡聚糖(大分子)是經(jīng)常由細菌作用從蔗糖產(chǎn)生的葡萄糖聚合物，具有鏈狀結構并且分子量達到例如200,000。正如已知的，糊精(淀粉膠)通常是固體淀粉衍生物，衍生物經(jīng)常是在淀粉單獨或與硝酸一起加熱時形成的，例如4000MW葡聚糖，來自Polydex藥學有限公司，Scarborough，加拿大。通常，如果需要，疏水底物可以用表面活性劑另外或同時處理，以便增加吸濕能力。在底物中加入粘彈性試劑可以通過傳統(tǒng)方法完成，如噴灑，包被，浸泡等，但應用高度固體化噴灑在希望干燥和/或壓縮最小的情況下是有利的?；蛘撸谝恍┣闆r下，加入粘彈性試劑作為內(nèi)部添加劑對于聚合物熔化是有利的。所用的粘彈性試劑的量是根據(jù)具體的最終用途以及各種因素如底物的基本重量和多孔性而變化。
附圖簡述附

圖1是本發(fā)明非織造織物網(wǎng)的一面或兩面的處理方法的圖解說明。
附圖2是摻入根據(jù)本發(fā)明處理織物的覆蓋面的衛(wèi)生巾形式的代表性個人護理產(chǎn)品。
附圖3圖示作為加入粘彈性試劑函數(shù)的粘彈性組合物彈性壓力的測量值。
附圖4圖示作為加入粘彈性試劑函數(shù)的粘彈性組合物的粘度測量的圖。
附圖5是本發(fā)明和其它處理中材料的芯吸收距離測試的比較圖。
附圖6顯示了其它芯吸收距離比較的圖。
測定方法通過VILASTIC 3粘彈性分析器操作手冊(粘彈性科學公司，PO Box160261，奧斯丁，德克薩斯州，78716美國)中說明的方法確定粘彈性。由制造商校正儀器，在樣品測量之前進行校正。所用的偶合液體是免疫鹽溶液(VWR Scientific)。以“Stretchr”方式進行測量，頻率為0.05赫茲，平均值測量時間為39秒，大氣條件，中等動力設置，中等大小的樣品管(不銹鋼，內(nèi)部半徑0.0916厘米，長度6.561厘米)。
用授予Nguyen和Vargas的美國專利號5,314,582敘述的方法確定芯吸收的結果。以水平方式，大氣條件，未使用平衡物限定樣品進行芯吸收測定。使用1×8英寸的樣品(儀器方向8英寸)，樣品大小為5。以20分鐘內(nèi)芯吸收的距離(英寸)報道結果。
利用下面的測試方法評估女性護理墊子的吸入能力。利用HarvardApparatus注射器泵從30毫升注射器中以3毫升/分鐘的速度釋放250微升一滴的月經(jīng)模擬物。通過附著于注射器的1/16英寸(I.D.)管釋放液體。利用Plexiglas平板控制管末端恰好放置在略微高于測試材料的上表面。將泵設置為釋放液滴，然后終止，30秒后釋放下一滴。用秒表記錄液滴通過上部層完全進入產(chǎn)品的時間。在產(chǎn)品的一個測試點總共釋放3滴(750微升)。然后再重新放置產(chǎn)品，以同樣的方式侵潤第二個測試點。每個測試代號評估5次重復。
用于流變學和芯吸收研究的粘彈性液體是勻漿化的雞蛋蛋白，其制備方法是以100毫升/分鐘的流速，用60毫升一次性注射器抽吸50毫升的蛋白，重復該過程5個循環(huán)(液體A)，或者可以是合成月經(jīng)模擬物，在題目為“人工體液”的1997年5月14日遞交的共同受讓人的臨時專利申請S.N.60/046,702中有敘述，該文章全文引入作為參考(液體B)。液體B含有設計成模擬月經(jīng)的粘彈性特性和其它特性的液體。為了制備液體，血液，在此例中是去纖維的豬的血液，通過3000rpm離心30分鐘進行分離，如果有效，其它方法或速度和時間也可以使用。分離血漿，并分開儲藏，除去淡黃層，棄去，分開儲藏壓實的紅細胞。蛋，此例中為jumbo雞蛋，進行分離，棄去蛋黃和卵帶，保留蛋白。將蛋白分成稠和稀的兩部分，方法是將蛋白濾過1000微米的尼龍網(wǎng)約3分鐘，棄去較稀的部分。注意可以使用其它大小的網(wǎng)，并且時間和方法也可以改變，只要能夠提供最起碼要求的粘度。保留在網(wǎng)上的蛋白的稠的部分收集起來，吸進60毫升的注射器，然后安置在可調(diào)節(jié)的注射器泵上，抽吸5次進行勻漿。在這個例子中，注射器泵的速度為約100毫升/分鐘，試管的內(nèi)部直徑為約0.12英寸，從而控制勻漿的量。將稠的蛋白勻漿后，它在150秒-1時具有約20厘泊的粘度，然后將它離心除去碎片和氣泡，離心速度約為3000rpm，時間約10分鐘，雖然可以使用任何有效的方法除去碎片和氣泡。
在離心后，利用注射器將含有卵粘蛋白的稠的勻漿化蛋白加入300毫升的Fenwal轉移包中。然后將60毫升豬血漿加入到轉移包中。夾緊轉移包，除去所有的氣泡，放置于Stomacher實驗室混合器，在其中以正常(或中等)速度混合約2分鐘。然后從混合器中除去轉移包，加入60毫升豬紅細胞，用手揉混合內(nèi)容物約2分鐘，或直到內(nèi)容物均一。最后混合物的血球容量(hemocrits)測量顯示紅細胞含量為約30wt.％，并且根據(jù)本實施例制造的人工月經(jīng)的紅細胞含量范圍通常應該至少是28-32wt.％。蛋白的量為約40wt.％。
用于制備人工月經(jīng)的成分和儀器是容易得到的。下面是用于這一實施例各項目的來源表。但其它來源也可以使用，只要它們大致相當。
血液(豬)Cocalico生物公司，449 Stevens Rd.，Reamstown，PA17567，(717)336-1990。
Fenwal轉移包容器，300毫升，帶有連接器，編號4R2014Baxter健康護理公司，F(xiàn)enwal分公司，Deerfield，IL60015。
Harvard Apparatus可調(diào)節(jié)注射器泵，型號55-4143HarvardApparatus，South Natick，MA01760。
Stomacher 400實驗室混合器，型號BA7021，系列號31968SewardMedical，London，England，UK。
1000微米網(wǎng)，產(chǎn)品號，CMN-1000-BSmall Parts公司，PO Box 4650，Miami Lakes，F(xiàn)L33014-0650。
Hemata Stat-II裝置，用于測量血球容量，系列號1194Z03127分離技術公司，1096 Rainer Drive，Altamont Springs，F(xiàn)L32714。
發(fā)明詳述定義如本文所用，術語“粘彈性”指組合物含有至少一種中等粘度和/或具有彈性的主要成分?！爸械日扯取敝冈摮煞种辽倬哂姓Ｈ搜獫{的粘度?！皬椥浴敝冈摮煞值膹椥缘扔诨虼笥谡Ｈ搜獫{。
如本文所用，術語“粘彈性試劑”指當以有效量與粘彈性組合物接觸時，通過例如減弱其粘度和/或彈性大大改變粘彈性組合物特性的有機試劑?！按蟠蟾淖儭敝溉缟纤鰷y量的特性至少以統(tǒng)計學上顯著的量改變，在許多應用中這種改變?yōu)橹辽偌s30％。
如本文所用，術語“非織造織物或網(wǎng)”指具有單獨的纖維或線相互交織成的結構，交織的方式不是針織織物中的規(guī)則的或可識別的方式。該術語也包括單獨的絲和股，紗或麻以及已經(jīng)纖維化，孔化，或通過其它處理后具有纖維特性的泡沫和薄膜。從許多方法已經(jīng)形成非織造纖維或網(wǎng)，例如，熔噴方法，紡粘方法，和粘合梳理網(wǎng)方法。通常非織造織物的基本重量表示成每平方碼盎司材料(osy)或每平方米克(gsm)，可用的纖維直徑通常表示成微米。(注意，將osy轉換成gsm時，將osy乘33.91)。
如本文所用，術語“微纖維”指直徑小的纖維，直徑平均不超過75微米，例如平均直徑在0.5微米到50微米之間，或更具體地說，微纖維的平均直徑是在2微米到40微米之間。另一種通常使用的纖維直徑的表示方式是但尼爾，但尼爾的定義是每9000米長的纖維克數(shù)，也可以通過以下方法計算將纖維直徑的微米平方，乘以克/毫升表示的密度，再乘以0.00707。較低的但尼爾表示較細的纖維，較高的但尼爾表示較厚或較重的纖維。例如，給出聚丙烯纖維的直徑是15微米，平方，再乘以.89克/毫升，再乘以.00707就轉換成但尼爾了。所以，15微米的聚丙烯纖維的但尼爾約為1.42(152×0.89×.00707＝1.415)。在美國以外的國家，測量單位更常用的是“tex”，它的定義是每公里克纖維。Tex可以計算成但尼爾/9。
如本文所用，術語“紡粘纖維”指小直徑的纖維，它們是將熔化的熱塑材料通過從許多細孔中擠出成為絲形成的，通常是從噴絲器的圓形毛細孔中擠出，拉出的絲的直徑等于毛細孔的直徑，拉出后迅速減小，例如參見授予Appel等人的美國專利號4,340,563，授予Dorschner等人的美國專利號3,692,618，授予Matsuki等人的美國專利號3,802,817，授予Kinney的美國專利號3,338,992和3,341,394，授予Hartmann的美國專利號3,502,763，授予Levy的美國專利號3,502,538，和授予Dobo等人的美國專利號3,542,615。當紡粘纖維沉降于收集表面時，它們被淬滅并通常不粘。紡粘纖維通常是連續(xù)的，平均直徑通常大于7微米，更具體地說在約10到20微米之間。
如本文所用，術語“熔噴纖維”是通過許多細孔擠出熔化的熱塑材料形成的，細孔通常是圓形的鑄模毛細孔，通過毛細孔后成為熔化的線或絲，進入?yún)R集的高速，通常是熱的，氣(如空氣)流中，這樣使熔化的熱塑材料的絲變細，減小它們的直徑，這可能就是微纖維直徑。所以，高速氣流攜帶熔噴纖維，經(jīng)常在仍然粘的時候沉降于收集表面，形成隨機分布的熔噴纖維的網(wǎng)。這樣的過程是已知的，例如見授予Butin的美國專利號3,849,241。熔噴纖維是微纖維，可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，通常平均直徑小于10微米。
如本文所用，“粘合梳理網(wǎng)”或“BCW”指如下非織造網(wǎng)，它是通過梳理方法形成的，方法是本領域技術人員已知的，在授予Alikhan和Schmidt的共同受讓人的美國專利號4,488,928中有敘述，該專利全部引入本文作為參考。簡要地說，梳理過程包括對大棉胎中的切段纖維與粘合纖維或其它粘合組分的混合體進行梳刷或其它處理，產(chǎn)生通常是均一的基本重量。加熱或以其它方式處理這一網(wǎng)以便活化粘連組分產(chǎn)生一體的，通常是高聳的非織造織物。
如本文所用，術語“聚合物”通常包括，但不限于，均聚物，共聚物，如嵌段，接枝，無規(guī)和交替共聚物，三元共聚物，等等，和其混合物和改性物。另外，除非特別限制，術語“聚合物”將包括材料所有可能的幾何構型。這些構型包括，但不限于全同立構，間同立構，和隨機對稱。
如本文所用，術語“單組分”纖維指只利用一種聚合物從一個或多個擠壓機形成的纖維。這并不意味著排除由已經(jīng)加入小量添加劑的一種聚合物形成的纖維，添加劑的作用是使其具有顏色，抗靜電特性，潤滑，親水性等等。這些添加劑如顏色添加劑是二氧化鈦，通常以小于5％的重量存在，更通常是約2％的重量。
如本文所用，術語“共軛纖維”指由至少兩種聚合物形成的纖維，它們是從分開的擠壓機擠出，但紡織在一起形成一個纖維。共軛纖維有時指多組分或雙組分纖維。聚合物通常相互不同，但共軛纖維也可以是單組分纖維。聚合物以基本上恒定定位的獨特區(qū)帶穿過共軛纖維橫斷面排列，并沿著共軛纖維的長度連續(xù)伸展。這樣的共軛纖維的構型可以是例如皮/芯排列，其中一種聚合物由另一種圍繞，或者可以是并列排列，或“天星狀”排列。共軛纖維在授予Kaneko等人的美國專利號5,108,820，授予Strack等人的美國專利號5,336,552，和授予Pike等人的美國專利號5,382,400中有敘述。對于兩種組分的纖維，聚合物可以以75/25，50/50，25/75的比例或其它所需的比例存在。
如本文所用，術語“雙成分纖維”指從同一擠壓機作為混合物擠出的至少兩種聚合物形成的纖維。術語“混合物”在下面定義。雙成分纖維沒有各種聚合物組分排列在穿過纖維橫斷面的相對恒定定位的獨特區(qū)帶，并且各種聚合物通常不是連續(xù)地伸展到纖維的整個長度，而是通常形成任意開始和結束的細纖維或原纖維。雙成分纖維有時也稱多成分纖維。這一常用類型的纖維在授予Gessner的美國專利號5,108,827中有討論。雙組分和雙成分纖維在John A.Manson和Leslie H.Sperling，Plenum出版社1976年出版，紐約Plenum出版公司分公司，IBSN 0-306-30831-2，聚合物混合物和復合物，273到277頁中也有討論。
如本文所用，術語“混合物”，如在聚合物中使用，指兩種或更多聚合物的混合物，而術語“摻混物(alloy)”指混合物的亞類，其中各種組分不可溶混，但可配伍?！翱扇芑臁焙汀安豢扇芑臁笔侵阜謩e具有正值和負值的混合自由能的混合物。另外，“配伍”是指為了產(chǎn)生摻混物改變不可溶混的聚合物混合物的界面特性。
如本文所用，通氣粘合或“TAB”指粘合非織造的，例如雙組分纖維網(wǎng)的過程，其中足以熔化制造纖維網(wǎng)的聚合物之一的熱空氣被強迫通過該網(wǎng)。空氣的速度通常在100到500英尺/分鐘，停頓時間可以長至6秒。聚合物的熔化和再固化提供了粘合。通氣粘合限制了可變性，并且通常認為是粘合過程的第二個步驟。因為TAB需要熔化至少一種組分才能完成粘合，所以這種方法局限于含有兩種組分的網(wǎng)，如雙組分纖維網(wǎng)，或含有粘連纖維，粉末等的網(wǎng)。TAB通常用于粘合BCW材料。
如本文所用“熱點粘合”包括將待粘合的織物或纖維網(wǎng)通過熱的軋光機滾筒和砧滾之間。軋光機滾筒通常，雖然并不總是，以某些方式設計花紋，使整個織物不是整個表面粘合的。結果是，根據(jù)功能和美學的原因開發(fā)了各種軋光機滾筒花紋?；y的一個例子是有點，是HansenPennings或“H&P”花紋，具有約30％的粘合面積，其中約200個粘合體/平方英寸，如授予Hansen和Pennings的美國專利號3,855,046中所述。H&P花紋具有方點或粒狀粘合區(qū)域，其中每個粒子側面尺寸為0.038英寸(0.965毫米)，粒子之間的間隔0.070英寸(1.778毫米)，粘合深度為0.023英寸(0.584毫米)。得到的花紋的粘合面積是約29.5％。另一類型的點粘合花紋是開幅Hansen和Pennings或“EHP”粘合花紋，產(chǎn)生15％的粘合面積，具有的方粒子的側面尺寸為0.037英寸(0.94毫米)，粒子的間隔為0.097英寸(2.464毫米)，深度為0.039英寸(0.991毫米)。另一類型的點粘合花紋命名為“714”，具有方粒子粘合區(qū)域，其中每個粒子的側面尺寸是0.023英寸，間隔0.062英寸(1.575毫米)，粘合的深度為0.033英寸(0.838毫米)。得到的花紋具有約15％的粘合面積。另一常用的花紋是C-Star花紋，具有約16.9％的粘合面積。C-Star花紋具有交叉的條或發(fā)射星中斷“燈芯絨”花紋。其它常用花紋包括鉆石花紋，具有重復和略微分支的鉆石，和金屬線編織花紋，如名稱所示，例如象窗篩。通常，粘合面積的百分數(shù)從約10％變化到30％的纖維扁平網(wǎng)的面積。正如本領域已知，點粘合將薄片層聚集起來，并粘合每層內(nèi)的絲和/或纖維使各個層成為整體。
如本文所用，術語“個人護理產(chǎn)品”指尿布，訓練短褲，吸收性內(nèi)褲，成人失禁用品，衛(wèi)生揩布和女性衛(wèi)生用品如衛(wèi)生巾和棉塞。
如本文所用，術語“親水的”指聚合物材料具有的表面自由能，使聚合物材料可以被水性介質，即水為主要成分的液體介質浸濕。術語“疏水”包括不是定義的親水材料的材料?！疤烊皇杷敝覆牧显诨瘜W組合物狀態(tài)時沒有添加劑或影響疏水性的處理時是疏水的。人們將認識到疏水材料可以用表面活性劑等內(nèi)部或外部處理，使它們具有親水性。
同樣可能將其它材料與聚合物混合，用于產(chǎn)生本發(fā)明的非織造織物，如色素，使每層具有同樣或不同的顏色。紡粘和熔噴熱塑聚合物的色素是本領域已知的，并且是內(nèi)部添加劑。如果使用，色素通常以小于層重的約5wt.％存在，而其它添加劑可以總量小于約25wt.％存在。
制造本發(fā)明織物的纖維可以通過以下方法生產(chǎn)，例如通過熔噴或紡粘方法，包括產(chǎn)生雙組分，雙成分或聚合物混合纖維的那些方法，這些方法是本領域已知的。這些方法通常使用擠壓機，將熔化的熱塑聚合物供給噴絲頭，其中聚合物纖維化產(chǎn)生纖維，纖維可以是扯樣長度或更長。然后通常氣動地拉出，并沉降在活動的有孔的模子或帶上形成非織造織物。紡粘和熔噴方法產(chǎn)生的纖維是上面定義的微纖維。
上面和參考文獻中一般性地討論了熔噴網(wǎng)的制造過程。
正如上面提到，非織造織物也可以是粘合梳理網(wǎng)。粘合梳理網(wǎng)是由常常大包購買的切段纖維制成。將成包的纖維放置于清棉機中，分離纖維。然后，將纖維送入精梳或梳理單位，在其中進一步將切段纖維在機器方向切斷和排列，形成通常是機器方向定向的纖維非織造網(wǎng)。一旦形成網(wǎng)，然后，用一種或多種已知粘合方法粘合。一種這樣的粘合方法是粉末粘合，其中粉末化的膠粘劑分布到整個網(wǎng)，然后活化，通常是通過用熱空氣加熱網(wǎng)和膠粘劑來實現(xiàn)。另一種適當?shù)恼澈戏椒ㄊ腔y粘合，其中使用加熱的軋光機滾筒或超聲波粘合儀器通常以固定的粘合花紋將纖維粘合，當然如果需要，網(wǎng)可以穿過整個表面粘合。另一種適當?shù)恼澈戏椒?，特別是當使用雙組分切段纖維時，是通氣粘合。
用于本發(fā)明的織物可以是多層的薄片。多層薄片的例子是一個實施方案，其中有些層紡粘，有些層熔噴，如紡粘/熔噴/紡粘(SMS)薄片，公開在授予Brock等人的美國專利號4,041,203，授予Collier等人的美國專利號5,169,706，和授予Bornslaeger的美國專利號4,374,888。這樣的薄片可以通過首先將紡粘纖維層，然后熔噴纖維層，最后另一個紡粘層依次儲存于運動的形成帶上，然后以如下所述的方法粘合薄片。或者，織物層可以單獨聚集在滾筒中，在分開的粘合步驟中結合。這樣的織物通常基本重量為約0.1到12osy(6到400gsm)，或更具體地說，約0.75到3osy。本發(fā)明的處理可以利用非織造制造方法在線進行或對前面產(chǎn)生的底物或非織造織物脫線進行。
紡粘非織造織物通常以一些它們生產(chǎn)時的方法粘合，以便給它們足夠的結構完整性，從而經(jīng)受進一步加工成最后產(chǎn)品的嚴格過程。粘合可以許多方式完成，如水纏繞，編結，超聲波粘合，膠粘劑粘合，縫合粘合，通氣粘合，和熱粘合。
在一些應用中，在應用粘彈性試劑之前需要對網(wǎng)進行電暈處理或與反應物質接觸。這樣的處理在授予Yahiaoui，Ning，Bolian，McDowall，Potts和Van Hout的1996年6月14日申請的共同承讓人的美國申請系列號08/665,172中有敘述，該專利全部引入本文作為參考。
反應物質的場的作用是增強親水聚合物材料對多孔的疏水聚合物底物的親和力。反應物質的場可以是電暈場。如另一個實施例，反應物質的場可以是等離子體場。
若不囿于理論的限制，據(jù)信多孔疏水聚合物底物與反應物質的場接觸改變了底物的表面，因此暫時提高了底物的表面能。因此，這使處理溶液能夠進入多孔底物；即多孔底物可以用處理溶液飽和。
雖然多孔底物與反應物質場接觸是符合需要的可以暫時提高底物表面能的方法，但其它方法也可以應用。例如，可以用臭氧處理多孔底物，或通過氧化溶液，如含有三氧化鉻和硫酸的水性介質。但是，這樣的其它方法應用時需要小心，以便防止或減小多孔底物的降解。
反應物質場的強度可以以穿過至少纖維網(wǎng)一個方向的受控方式改變。在用含有親水聚合物材料包被多孔底物時，包被物的親水性程度直接與場的強度成比例。所以，聚合物材料包被物的親水性將以至少穿過纖維網(wǎng)一個方向的受控方式改變。
反應物質的場強度通過已知手段容易以受控方式改變。例如，具有分開的電極的電暈儀可以使用，其中待處理樣品的每個節(jié)段的距離可以獨立地變化。如另一個實施例，可以使用具有裂口梯度的電極系統(tǒng)的電暈儀；在這種情況下，一個電極可以繞軸旋轉，軸對于電極的長度是正常的。其它方法也可以使用，參見，例如“通過射頻等離子發(fā)射產(chǎn)生連續(xù)的吸濕性梯度”，W.G.Pitt，J.Colloid Interface Sci.，133，No.1，223(1989)；和“通過電暈發(fā)射處理制備吸濕性梯度表面”，J.H.Lee，等人，17屆生物材料協(xié)會年會學報，1991年5月1-5日，133頁，Scottsdale，Arizona。
正如上面提到，用于許多應用包括粘彈性液體的處理非織造織物如衛(wèi)生巾的分布層的一個重要參數(shù)是使用中的芯吸收或快速分布月經(jīng)的能力，以便可以最大程度地利用產(chǎn)品的吸收性。
表面活性劑處理如乙氧基化烴，硅氧烷，和離子型表面活性劑已經(jīng)顯示能幫助芯吸收，但不是通過本發(fā)明的機制。這樣傳統(tǒng)的表面活性劑能夠增強吸濕性，但不能有效地減弱月經(jīng)的粘彈性特性，它的方式是增強芯吸收到本發(fā)明的程度。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用粘彈性試劑如特定的烷基聚糖苷，不僅減弱侵入的液體的粘彈性特性，而且提供表面活性劑特性以便快速分布粘彈性液體。最好的結果是烷基聚糖苷是在烷基鏈中含有8-10個碳原子，并且其含量為總原料重量的和烷基聚糖苷組合物重量的約0.2％到5％，它可以是水性，含有約40％的水。其它粘彈性試劑是本領域技術人員明了的，并包括例如牛脂提取物表面活性劑(Survanta，Ross實驗室)和蛋白質切割酶如木瓜蛋白酶和胃蛋白酶以及某些糊精和葡聚糖。
下面的表1說明了加入從Henkel公司得到的溶于水中的60wt.％的烷基聚糖苷溶液Glucopon 220UP粘彈性試劑對基于蛋白的粘彈性液體(如上所述在測定方法中的“液體A”)的流變學特性的影響。對加入和沒有加入Glucopon 220的基于蛋白的粘彈性液體(液體A)進行流變學測量。將Glucopon直接加入粘彈性液體，間歇混合至少24小時，保證完全混合。與粘彈性液體混合的Glucopon 220的最后濃度是1.0％。沒有加入Glucopon 220的粘彈性液體也間歇地混合至少24小時，以便重復如含有Glucopon的液體同樣的剪切過程。如測試方法部分進行測量。壓縮大約為1時彈性壓減少了36％時，約0.1秒-1的剪切速度時粘度減少了30％。利用對照和粘彈性試劑的差除以對照，乘以100得到百分數(shù)。
表1特性樣品 彈性壓(達因/平方厘米) 粘度(泊)對照 0.0848 0.423粘彈性試劑0.0540 0.296條件 ～1(壓縮)～0.1秒-1(壓縮率)表2和圖3和4顯示了第二種粘彈性液體(液體B)的同樣的實施例的結果(圖3和4的測定1)。在這一實施例中，倒轉10次混合粘彈性試劑和粘彈性液體，靜置1小時，或用攪拌棒攪拌1分鐘，并靜置至少30分鐘。據(jù)信制備過程的差異只是略微影響或不影響測試結果。在這種情況下，與粘彈性液體混合的Glucopon 220粘彈性試劑的量至少是約1.0％。壓縮大約為1時彈性壓減少60％到100％(考慮儀器的敏感性限制)，而剪切速度約為0.1秒-1時粘度減少了約77％，表明本發(fā)明可用于不同的粘彈性液體。
表2特性樣品 彈性壓(達因/厘米2) 粘度(泊)對照0.3 0.09粘彈性試劑 0.106 0.1測試條件壓縮＝1 壓縮率＝0.1秒-1
圖3和4以加入的粘彈性試劑量的函數(shù)給出了這些結果。其中可清楚地看出，粘彈性試劑的量具有減弱粘彈性液體的彈性壓和粘度(液體B)的明顯效果。
據(jù)信本發(fā)明可用于各種粘彈性液體組合物的減弱粘彈性處理和提高液體控制，雖然衛(wèi)生巾代表了非常符合需要的用途。
下面的表3顯示了可以用作衛(wèi)生巾結構中的分布層的粘合梳理網(wǎng)類型中的芯吸收結果。為這些測試目的構建的粘合梳理網(wǎng)是通氣粘合梳理網(wǎng)，或如下所述制備的TABCW。測試了洗滌的織物或用四個不同表面處理制備的同樣織物。用基于蛋白的粘彈性液體進行芯吸收研究(如上所述，在測定方法中的液體A)；測量將織物與液體接觸20分鐘時水平芯吸收的距離。Glucopon處理的TABCW織物的芯吸收的距離最大。
表3樣品 芯吸收(英寸)AVG STD DEV材料A 3.27 0.29材料B 1.63 0.19材料C 2.35 0.45材料D 0.53 0.22網(wǎng)是由長度為38毫米的雙組分切段纖維組成，其中含有100wt.％的3.0但尼爾的聚乙烯鞘/聚丙烯芯。從Chisso公司得到雙組分纖維，配以vendor纖維處理劑。通過一個開口送入所有切段纖維，并均一地混合，然后以線速度15.24米每分鐘(50英尺/分鐘)梳理成網(wǎng)。一旦形成網(wǎng)，將它穿過一個通氣粘合機(圓筒型)，空氣溫度是131℃。粘合機中的間歇時間是3和4.5秒。得到的網(wǎng)的基本重量是100gsm，密度為0.06gm/cm3。然后將網(wǎng)裹在滾筒上。
材料A是上面所述的網(wǎng)，將它洗滌除去vendor纖維處理劑，然后按如下所述用2.0％的Glucopon 220處理。材料B是上面所述的網(wǎng)，將它洗滌除去vendor纖維處理劑，然后按如下所述用0.45％的海藻酸鈣處理。材料C是上面所述的具有vendor纖維處理劑的網(wǎng)。材料D是上面所述的網(wǎng)，洗滌該網(wǎng)除去vendor纖維處理劑。
圖5表示了幾個其它已知非織造網(wǎng)處理的芯吸收距離的比較?；揪W(wǎng)是如上所述的材料A，粘彈性液體是月經(jīng)模擬物(液體B)。Triton X-102是從Union Carbide得到的烷基酚乙氧基表面活性劑。Y12488是從Osi得到的乙氧基化聚二甲基硅氧烷。Ahcovel N-62是從ICI獲得的乙氧基化氫化蓖麻籽油和山梨聚糖一油酸的混合物。每次用于網(wǎng)的量，粘彈性試劑是0.6wt.％(基于活性成分)，0.5wt.％的Triton102，1wt.％的Y12488和1.5wt.％的Ahcovel。正如所示，在15分鐘后測量的結果顯示用于本發(fā)明的粘彈性試劑明顯增加了芯吸收的距離。
為了證明其它粘彈性試劑如葡聚糖(從Polydex藥學有限公司，Scarborough，多倫多，加拿大得到的4000MW的寡糖)的效果，將如上所述的Chisso雙組分纖維的BCW樣品在Branson/IPC型PM119等離子體處理器中以100瓦特動力，在空氣等離子體中，0.6torr，氧化5分鐘。等離子體處理使織物可浸濕，然后立即在處理物質的水溶液中浸濕。表4給出了處理物質的濃度。
表4測試物質 濃度(wt./vol)葡聚糖(4,000MW) 3％葡聚糖(4,000MW) 0.6％藻酸鈉 1％麥芽糖 3％通過真空抽提從飽和的織物除去過量的溶液(將飽和織物通過施加真空的狹縫)。真空抽提后，測量得織物中含有約100wt.％的處理溶液。在80℃，干燥處理織物8小時或直到重量恒定，然后測試芯吸收。
如上所述處理了待測試的表面活性劑，不同的是刪除了氧化步驟。溶液濃度如表5所述。
表5測試物質 濃度(wt./vol.)Glucopon 600(來自Henkel的在烷基鏈 3％中含有12-18個碳原子的烷基聚糖苷)Triton X-102 2％Glucopon 220(來自Henkel的在烷基鏈 2％中含有8-12個碳的烷基聚糖苷)
附圖6顯示了對這些物質利用液體B以及材料C(“HR6”)測試芯吸收的結果。結果表明，表面活性劑如藻酸鈉和Triton X-102單獨即具有減弱芯吸收的優(yōu)點。但是，根據(jù)本發(fā)明，使用粘彈性試劑提供了大范圍的芯吸收的提高，允許這一特性可用于特殊用途。
表6顯示選擇特定的粘彈性試劑可以對粘彈性液體的粘性或彈性具有重要的影響。在將1克測試溶液(在對照中是0.9％鹽溶液)與9克模擬物慢慢倒轉15分鐘混合后，對液體B進行測試。結果表明，Glucopon 220明顯影響粘性和彈性，而葡聚糖影響彈性的程度比粘性更大。
表6模擬物1％Glucopon 1％葡聚糖(對照)在模擬物中在模擬物中剪切速度為0.1/秒時 0.461 0.110 0.390測量的粘性(泊)剪切速度為0.001/秒 0.566 ～00.275時測量的彈性(泊)將網(wǎng)切成10英寸(約25厘米)×12英寸(約30厘米)的樣品制備材料A。在100°F自來水中溫和漂洗樣品5分鐘，接著用去離子水漂洗1分鐘，基本除去所有的vendor纖維處理劑，在35℃的空氣循環(huán)爐中干燥過夜。然后，在含有200克提供的Glucopon 220UP(Henkel公司)的溶液中浸濕樣品約5秒，Glucopon 220UP在水中為60％活化，并且在6000克去離子水中，在室溫(20-25℃)時含有30克己醇(目錄號H1，330-3，Aldrich化學公司，Milwaukee，WI)。該溶液含有2.0wt.％的活化Glucopon220UP。通過真空抽提從濕的織物中除去過量的溶液(即，將濕的織物通過施加真空的狹縫)。真空抽提后，該樣品中含有為樣品干重約100wt.％的溶液。然后，在35℃的爐中過夜干燥樣品。在干燥過程中完全除去己醇。
與上面討論的1996年6月14日遞交的共同承讓人的美國專利申請SN08/665,172公開的類似的等離子體方法制備材料B。如材料A所述洗滌和干燥網(wǎng)以便除去vendor處理劑。在Branson/IPC PM119型等離子體處理器中，以80瓦特動力，在空氣等離子體中，0.6torr氧化樣品4分鐘。然后在含有23.8克二水氯化鈣(目錄號，22，350-6，Aldrich化學公司，Milwaukee，WI)和6000克去離子水的溶液中將樣品浸濕約30秒。溶液含有0.3wt.％的氯化鈣。真空抽提從浸濕的織物中除去過量的溶液(即，將浸濕的織物通過施加真空的狹縫)。在真空抽提后，該樣品含有約150％氯化鈣溶液的殘留濕度重量(基于樣品干重)。將仍然潮濕的樣品于6,000克去離子水中的18.9克或0.3wt.％的高粘性藻酸鈉(目錄號A-7128，Sigma化學公司，圣路易斯，Missouri)組成的溶液中浸泡約30秒。真空抽提從潮濕的樣品中除去過量的溶液。該樣品含有總共約300％的氯化鈣和藻酸鈉溶液，導致在樣品的纖維上形成藻酸鈣凝膠。然后，在35℃的爐中干燥樣品過夜。
洗滌網(wǎng)基本除去所有的vendor處理劑并如材料A和B所述干燥制備材料D。
處理組合物的粘彈性試劑如烷基聚糖苷可以適當含有其它添加劑以便得到所需的結果，只要它們對修飾物如烷基聚糖苷的活性沒有大的不利影響。這樣的添加劑的例子包括其它傳統(tǒng)的表面活性劑如乙氧基化烴或離子化的表面活性劑，或輔助濕潤的助劑如低分子量醇。正如上面提到的，組合物來自高度固體較為理想，其占80％或溶劑或水更少較為有利，以便盡量減少干燥步驟和它的附屬價格和不利影向。根據(jù)所需的結果和應用使用的處理組合物的量隨之變化。例如，對于衛(wèi)生巾分布層，在加入織物干重約0.1％到5.0％的固體時得到有效結果，從性能和表現(xiàn)來說，約0.2％到3.0％是有利的。同時，正如本領域技術人員認識到的，許多底物材料可以根據(jù)本發(fā)明進行處理，包括非織造織物如紡粘，熔噴，梳理網(wǎng)和其它以及機織網(wǎng)，甚至薄膜等，其中需要提高液體分布。同時本領域技術人員將認識到，一些粘彈性試劑可以用作內(nèi)部添加劑，即直接加入到熔化的聚合物或以濃縮的形式加入。在形成纖維后，這樣的添加劑遷移到纖維表面并獲得所需的效果。對于內(nèi)部加入添加劑的進一步討論，可以參考授予Yahiaoui，Potts，Perkins，Power和Jascomb1996年7月30日獲得批準的共同承讓人的美國專利號5,540,979，其內(nèi)容全部引入本文作為參考。底物基本重量不是關鍵，可以根據(jù)應用廣泛地變化。對于衛(wèi)生巾分布層，經(jīng)常使用基本重量在約7gsm到約175gsm的紡粘和粘合梳理網(wǎng)。
烷基聚糖苷粘彈性試劑的例子包括Glucopon225或220，兩種從Henkel公司得到的在烷基鏈中含有8-10個碳原子的烷基聚糖苷和來自Creda的Crodesta SL-40(蔗糖可可酸)，來自ICI的TL2141(Glucopon220類似物)。
在圖1中，敘述的是用于加工中的網(wǎng)的一邊或兩邊的方法。本領域技術人員認識到本發(fā)明同樣可用于在線處理或分開的，脫線處理步驟。網(wǎng)12，例如，紡粘或熔噴非織造網(wǎng)被引導通過支撐滾筒15，16，到包括旋轉噴灑頭22的處理站，噴灑頭用于網(wǎng)12的一邊14。另一個可選擇的處理站(陰影顯示)，它包括旋轉噴灑頭18，也可以用于網(wǎng)12對面的邊22。每個處理站從儲液器(沒有顯示)接受處理液30。然后，如果需要，通過干燥箱25或其它干燥方法干燥處理的網(wǎng)，然后卷成筒狀或改變成最終用途，可選擇的干燥工具包括爐，通氣干燥器，遠紅外干燥器，空氣吹風機等。
圖2說明了代表性的個人護理產(chǎn)品，是摻入本發(fā)明分布層的衛(wèi)生巾結構形式的。結果表明，衛(wèi)生巾30包括不可滲透的背面40，吸收層38，分布層36，和覆蓋面或身體接觸層34。如果需要，吸收層38也可以用包皮32封住它的底和邊，以便增強保護防止側漏。根據(jù)本發(fā)明，覆蓋面，分布層或吸收層可以全部或其中一些用粘彈性試劑處理。
所以，根據(jù)本發(fā)明，提供了改進的處理方法，得到處理的非織造織物和包括它們的產(chǎn)品，它們提供了如上所述的優(yōu)點。盡管本發(fā)明通過具體的實施方案進行了說明，但并不局限于此，本發(fā)明意在包括所有在權利要求范圍內(nèi)的等價物。
權利要求
1.適于接受具有粘彈性的液體的結構，所述的結構含有合成底物，合成底物中含有粘彈性試劑，以便與粘彈性液體接觸。
2.權利要求1所述的結構，其中合成底物是天然的疏水非織造織物。
3.權利要求2所述的結構，具有對月經(jīng)的快速芯吸收速度，其中所述的粘彈性試劑是在烷基鏈中具有8-10個碳原子的烷基聚糖苷。
4.含有權利要求3所述結構的個人護理產(chǎn)品。
5.作為月經(jīng)吸收裝置的權利要求4所述的個人護理產(chǎn)品。
6.衛(wèi)生巾形式的權利要求5所述的月經(jīng)吸收裝置，其中所述的結構含有衛(wèi)生巾分布層。
7.權利要求3所述的結構，其中所述的非織造織物含有紡粘的非織造織物。
8.權利要求2所述的結構，其中所述的粘彈性試劑含有寡糖。
9.權利要求3所述的結構，其中所述的粘彈性試劑以非織造網(wǎng)干重約0.1到約5.0％的固體量存在。
10.含有權利要求9所述結構的個人護理產(chǎn)品。
11.作為月經(jīng)吸收裝置的權利要求10所述的個人護理產(chǎn)品。
12.衛(wèi)生巾形式的權利要求11所述的月經(jīng)吸收裝置，其中所述結構含有衛(wèi)生巾分布層。
13.作為排泄物保留裝置的權利要求4所述的個人護理產(chǎn)品。
14.作為排泄物保留裝置的權利要求10所述的個人護理產(chǎn)品。
15.作為一次性尿布的權利要求13所述的個人護理產(chǎn)品，其中所述的結構含有尿布襯里。
16.作為一次性尿布的權利要求14所述的個人護理產(chǎn)品，其中所述的結構含有尿布襯里。
17.作為失禁護理用品的權利要求13所述的個人護理產(chǎn)品。
18.作為失禁護理用品的權利要求14所述的個人護理產(chǎn)品。
19.權利要求2所述的結構，其中所述的非織造織物含有紡粘的丙烯聚合物。
20.權利要求3所述的結構，其中所述的非織造織物含有紡粘的丙烯聚合物。
21.含有覆蓋面，背面和位于所述覆蓋面和所述背面之間的吸收層的衛(wèi)生巾，其中含有有效量粘彈性試劑的分布層位于所述覆蓋面和所述吸收層之間，處于在使用中與月經(jīng)接觸的位置。
22.吸收粘彈性液體的方法，包括使所述的粘彈性液體與含有有效量粘彈性試劑的底物接觸的步驟。
23.包括改變粘彈性液體的粘性和/或彈性的粘彈性試劑的處理。
24.權利要求1所述的結構，其中所述的合成底物含有薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進的結構,該結構中包括用粘彈性試劑處理的非織造網(wǎng)。當與粘彈性液體如月經(jīng)接觸時,處理的網(wǎng)改變了液體的粘彈性并增強了液體在整個吸附結構中的芯吸收和分布。符合需要的粘彈性試劑是烷基聚糖苷,特別是在烷基鏈中含有8到10個碳原子的烷基聚糖苷。當應用時,在干的非織造網(wǎng)重量基礎上增加0.1%到5.0%的固體,可以達到液體的快速芯吸收和分布。同時公開了其它粘彈性試劑。該處理可作為高度固體的組合物,采用常規(guī)的施用方法如噴灑包衣劑等或作為內(nèi)部添加劑。該吸收附結構的具體用途如用于吸收月經(jīng)的衛(wèi)生巾的分布層組分和其它血液處理產(chǎn)品如外科繃帶。
文檔編號A61L15/20GK1229361SQ97197645
公開日1999年9月22日 申請日期1997年8月11日 優(yōu)先權日1996年9月4日
發(fā)明者A·雅希爾奧伊, J·N·林頓, A·E·加拉瓦格利爾, C·S·利奇, C·L·赫茨勒, G·R·沃爾特曼, D·C·波特茨 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司