專利名稱：制造復合超吸收性芯結構的方法
技術領域：
本發明涉及一種制造用于在一次性吸收制品，諸如包括尿布、失禁墊、健康護理產品等的個人衛生產品中使用的復合超吸收性芯結構的方法。更具體地，本發明涉及制造包括使用超吸收性聚合物(SAP)的復合超吸收性芯結構的方法。
背景技術：
具有超吸收性芯結構的一次性吸收制品在本領域是眾所周知的。超吸收性芯結構通常具有至少三個功能區域，即，采集區域、分布區域和儲存區域。這些區域的設計和所涉及的各種材料能夠導致制造挑戰和增加的成本。
一種常規的超吸收性芯結構包括纖維素材料的使用。盡管纖維素材料的使用提供令人滿意的采集和分布，但是通常纖維素芯結構具有較差的儲存以及此外較差的潤濕完整性(即，當潤濕時較差的結構完整性)。可使用昂貴的粘結劑來嘗試改善這種纖維素芯結構的濕潤完整性。當使用纖維素材料時另一已知問題是存在結節和細粒。這些不令人滿意地成形的纖維能夠不利地影響芯性能。纖維素材料的使用還導致大的芯結構并且可導致不期望地厚的或大的一次性吸收制品。
另一種常規的超吸收性芯結構包括合成熔噴纖維的使用。盡管合成熔噴纖維的使用提供令人滿意的潤濕完整性，但是所產生的芯結構能夠具有較差的采集性能。而且，這些熔噴纖維是小的且趨于是弱的，從而導致不理想的芯性能。另外，合成熔噴芯結構通常需要使用昂貴的粘結劑。
在一次性吸收物品中使用的常規的超吸收性芯結構可以是復合結構，即由離散的多個材料層，包括不同類型的材料層而制成的結構。例如，常規的吸收性芯結構可由以下制造:(a)頂層，用作用于來自穿用者的分泌物的更直接吸收的采集區域；(b)中間層，用作用于分泌物在超吸收性芯結構內的預期傳輸的分布區域；和(C)底層，用作分泌物的更長期儲存的儲存區域。已經在芯結構且尤其是底層或儲存區域中使用的一種材料是SAP。該材料以各種方式被采用，比如通過在制造期間被吹入底層中。
使用SAP的另一方法已經是將SAP直接包括在粘合劑中。在該情形中，粘合劑用作用于SAP的載體。粘合劑隨后在SAP的基本液體吸收性能是期望的、的區域中施用到基材。挑戰與將SAP和粘合劑結合的已知方式相關聯。例如，粘合劑限制SAP的必要膨脹，并且因此，阻礙SAP的液體吸收率。SAP的總體液體容納容量也由于SAP留在粘合劑內而被減少。而且，液體不能夠滲透穿過或經 過粘合劑以便接觸SAP。這展示出關于達到與包含SAP的粘合劑相關的制造過程的困難。
將期望的是，提供一種能夠消除或至少減少諸如上面描述的問題的超吸收性復合芯結構。發明內容
總體上，本發明是一種形成復合超吸收性芯結構的方法。該方法包括:朝第一柔性材料片材噴射第一多個粘合劑絲，所述絲具有平均直徑。超吸收性粒子材料的顆粒被朝第一柔性材料片材噴射，并且所述顆粒也具有平均直徑。所述超吸收性材料的顆粒的平均直徑大于所述絲的平均直徑。絲和顆粒在空氣中混合，使得絲局部地涂覆顆粒而同時留有所述顆粒的表面區域部分未被涂覆。被局部涂覆的顆粒和粘合劑被施用到第一柔性材料片材，以形成超吸收性層。第二柔性材料片材被直接或間接地施用到超吸收性層，以將所述超吸收性層定位在第一柔性材料片材和第二柔性材料片材之間。第一柔性材料片材或第二柔性材料片材中的至少一個柔性材料片材是液體可滲透的，以允許液體滲透到超吸收性層中，接觸未涂覆表面區域部分，并變得被超吸收性粒子材料吸收。
在各種實施例中提供本方法的另外的方面。優選實施例包括:以大體對準或線性陣列朝第一柔性材料片材噴射多個粘合劑絲。例如，這是通過利用附接到歧管的多個閥模塊來完成的。粘合劑可以是泡沫粘合劑，所述泡沫粘合劑形成潛在地允許液體更好地穿過且到超吸收性層內的開孔結構，以便接觸并且被超吸收性材料吸收。此外，泡沫粘合劑的使用可以更好地允許超吸收性材料在吸收液體時膨脹。然而，粘合劑可以代替地是以絲形式噴射的非泡沫粘合劑，從而產生局部地涂覆超吸收性材料顆粒的粘合劑絲的網絡。超吸收性顆粒局部地涂覆有泡沫或非泡沫粘合劑在被施用之后允許液體滲透超吸收性材料。液體可滲透片材還能夠包括無紡材料，諸如在個人衛生產品的構造中常用的那些。在該方法中使用的超吸收性材料是粉末形式的超吸收性聚合物(SAP)，該粉末形式的超吸收性聚合物(SAP )由合適的裝置散布或分散。例如，該裝置可以將粉末自流喂入到散布元件或者可以借助于加壓空氣來噴射粉末。可以代替地使用其它超吸收性粒子材料，包括非聚合物材料。
在另一實施例中，粘合劑和超吸收性材料的混合在兩個會聚的粘合劑絲流之間發生。將理解，可以將一個或多個另外的片材層或其它材料定位在超吸收性層和第二材料片材之間，并且在這種情形中，第二片材被間接地施用到超吸收性層。在另一實施例中，液體可滲透片材接收粘合劑和超吸收性材料組合物并且隨后在過程中被折疊起來以包含混合物。在該情形中，第二材料片材通過例如被施用到折疊起來的片材部分中的一個而被間接地施用到所得到的超吸收性層。可利用本發明的超吸收性芯結構來制造一次性衛生產品。這種產品的示例為尿布、 失禁墊、床墊和其它健康護理產品。在此論述的各種其它特征還能夠被應用于該實施例并且可以按任何期望的組合來使用。
各種另外的優點和特征在本領域技術人員審閱結合附圖而給出的以下示例性實施例的詳細描述時將變得更明顯。
圖1是根據示例性實施例的用于構造復合超吸收性芯結構的制造系統的示意性透視圖。
圖2是圖1所示的系統的示意性側視圖。
圖3是與圖2類似的視圖，但是示出了具有兩個粘合劑分配單元的可替代系統。
圖4是由圖1-3的系統形成的超吸收性粉末或粒子材料和粘合劑絲的混合物的極度放大的示意性視圖。
具體實施方式
應注意，當在此采用術語“顆粒”或“粒子”等時，在與術語“超吸收性”或“超吸收性聚合物” 一起使用時通常包含任何離散的形狀或形式。顆粒或粒子能夠包括薄片、纖維、結塊、微粒、球等及其組合。顆粒或粒子能夠具有任何期望的形狀，諸如例如規則或不規則形式的多邊形、桿狀、多面體形、球形或其它圓化或有角形狀。術語“顆粒”和“粒子”也包含包括多于一個單個顆粒的結塊。另外，顆粒或粒子可包括多于一種類型的材料。
當單獨使用或結合聚合物或非聚合物材料使用時，術語“超吸收性”指遇水膨脹的、不溶于水的有機或無機材料，該材料在大部分有利條件下能夠在包含0.9重量百分比的氯化鈉的水溶液中吸收至少約10倍其重量。
圖1和2示意用于形成超吸收性復合芯結構12的制造系統10和方法的第一實施例。應理解，該系統將大體僅為整個制造系統的一部分，并且例如，將通常包括被設計為用以制造一次性吸收性成品的另外的上游和/或下游操作，所述一次性吸收性成品諸如個人衛生產品或諸如床墊等的其它吸收性產品。作為示例，這些將包括尿布、失禁墊等。許多其它類型的一次性吸收性產品也可以使用如此處大體描述所形成的復合超吸收性芯結構來制造。
第一輥14和第二輥16接收相應的第一柔性材料片材18和第二柔性材料片材20，所述材料片材被不出為連續的材料幅。為了制造個人衛生廣品，所述材料片材中的一種材料片材可以是背片材，諸如液體不可滲透的聚乙烯，而另一種片材可以是液體可滲透的并且例如由無紡材料形成。粘合劑噴霧分配單元22被可調節地安裝到由輥14承載的第一片材18附近，并且通常朝移動的片材18的向外面向的表面18a噴射熱熔性粘合劑26。在該示例中，單個粘合劑分配單元22包括多個粘合劑閥模塊22a，該多個粘合劑閥模塊22a —起將粘合劑絲26的大體對準或線性陣列有效地噴射到與所述表面18a間隔開的區域30。閥模塊22a被安裝到一個或多個加熱歧管28，以供應熱熔性粘合劑以及處理空氣，所述處理空氣用于使包括陣列26的粘合劑絲變細。單元22的角度可以如箭頭32所示被調節。單個絲圖案(可以采取許多不同的形式，包括旋渦或其它絲圖案。合適的粘合劑施用器或閥模塊22a為包括諸如在美國專利公布N0.2009/0258138或美國專利N0.7，798，434中顯示和描述的簽名(Signature) 噴嘴的由諾信公司(Nordson Coporation)銷售的那些,這些專利的公開內容在此通過弓I用完全地并入本文。閥模塊22a可以是美國專利N0.6，676，038中示出和描述的類型的閥模塊，該專利的公開內容在此通過引用完全地并入本文。
粉末排放單元40也被安裝成使得該單元40的出口 42指向區域30，該區域30接收粘合劑26。粉末排放單元40包括SAP粉末44的供應(圖2)，該SAP粉末44的供應諸如由進入接收腔室48中的計量輪46適當地計量。來自源50的加壓空氣被導引到排放出口通道52中，以與SAP粉末混合，從而形成細長空氣流與粉末混合物，所述細長空氣流與粉末混合物56與粘合劑26混合。可替代地，可以利用任何其它合適的裝置將粉末44散布或分散到粘合劑26中。如將結合圖4進一步示出和描述，當SAP44和粘合劑26在空氣中相互接觸時，SAP粉末44的顆粒將局部地但不完全地涂覆有粘合劑26。在混合物被施用到片材18后，顆粒保持被局部地涂覆。將理解，SAP粉末的一些顆粒可以保持未被涂覆或甚至被完全涂覆，但是優選的是，如以下參考圖4進一步描述地，大部分顆粒僅被局部地涂覆。顆粒的局部涂覆允許顆粒結合到彼此并且還粘附到片材18，同時維持濕氣直接地接觸用于直接吸收的顆粒的未涂覆區域的能力。此外，局部涂覆允許顆粒在吸收濕氣時更充分地膨脹。混合物56的寬度近似地等于分配器22的長度，分配器22的長度取決于模塊22a的數量。混合物56的寬度近似地等于或小于片材18的寬度。粘合劑26和SAP粉末44在接觸材料片材18并且粘附到材料片材18之前在空氣(B卩，區域30)中混合在一起。粘合劑26和粉末44 一起粘結為形成粘合劑和SAP的氣載混合物58的糾纏的或纏結的網絡，該混合物58隨后被施用到材料片材18。這在第一片材18的表面18a上形成纏結的SAP44和噴射的液體粘合劑26的超吸收性層60。芯結構12的這些第一層18和第二層60然后被粘附到第三層，例如在輥16上移動的第二柔性片材20。該三層復合芯結構12然后從輥16向下游移動以用于任何隨后的制造處理，例如用于制造一次性個人衛生產品。將理解，可以在第二片材20被施用之前或之后對超 吸收性層60施用另外的片材材料層或其它材料。作為未示出的另一種選擇，可以在將第二柔性片材20和/或其它層施用到超吸收性層60之前將第一柔性片材18折疊起來以包含超吸收性層60。
在本發明的實施例中使用的SAP材料44可以例如包括其中各個SAP顆粒具有范圍從約30微米至約150微米的尺寸的粉末形式的SAP。粘合劑被以這樣的形式被噴射:包括被排放并且被變細成范圍從約10微米至約20微米的絲直徑的絲。可以以各種方式調節粘合劑絲直徑尺寸，諸如通過在絲從每個模塊22a的噴嘴排放時調節處理空氣的流率和/或壓力，該處理空氣用以使絲變細。作為其它選擇，可以改變與模塊22a相關聯的粘合劑出口的直徑，可以改變粘合劑溫度和/或可以調節模塊22a和片材18之間的距離。粘合劑絲的平均直徑小于SAP顆粒的平均直徑。以適于預期應用的厚度將SAP和粘合劑的混合物58施用到第一基材18。例如，較小尺寸的尿布可能需要具有厚度為約2mm至約3_的層60,而成人尺寸的產品可能具有厚度為約4_至約5mm的層60。厚度差異將通常通過調節施用到第一片材18的粘合劑和SAP混合物58的量來調節，例如與調節SAP的顆粒尺寸相反。粘合劑可以是泡沫粘合劑或固體粘合劑。因為粘合劑的量將至多降低約50個百分比，所以泡沫粘合劑的使用將導致較低的總成本。
圖3示出根據本發明實施例構造的另一可替代系統70。該系統70與圖1和2所示的系統10類似，除了在粉末排放單元40附近且在排放粉末44的流56和區域30的相反側上安裝第二粘合劑分配單元72。與第一分配單元22相似，該第二分配單元72也可以如由箭頭74所指示是可調節的，使得可以改變粘合劑的第一排放流26和第二排放流76之間的會聚角度以使粘合劑和SAP粉末在區域30中的纏結和混合最佳化，纏結和混合在所述區域30中發生。第二粘合劑分配單元72具有與第一粘合劑分配單元22相同的設計。圖3所示的系統70的其它所有方面與結合圖1和2的系統10所示出和描述的相同，并且因此，在這些附圖中對相似的元件使用相似的附圖標記，并且不需要進一步描述。
圖4是與粘合劑絲82纏結或混合的SAP顆粒80的極度放大且示意性的視圖。該示意圖示意利用粘合劑絲82糾纏且局部地涂覆SAP顆粒80使得纏結的粘合劑和SAP顆粒的混合物58 (參見圖1-3)可以被有效地粘附到第一片材18的一種優選方式。另外，SAP顆粒80在復合芯結構12中有效地吸收液體。如圖4所示，粘合劑絲82粘附到顆粒80，但是顆粒80的表面區域84保持暴露或未涂覆有粘合劑絲82使得顆粒80的表面區域84將在芯結構12的使用期間仍與液體直接接觸。以該方式，液體被顆粒80有效地吸收并且SAP顆粒80的膨脹能夠更好地發生。
盡管已經通過對各種優選實施例的描述示意了本發明，并且盡管對這些實施例在一些細節中進行了描述，但是申請人的意圖并不是要將所附權利要求的范圍局限或以任何方式限制到這些細節。另外的優勢和變形對本領域技術人員將是顯而易見的。可以根據使用者的需要和偏好單獨地或以任何組合使用本發明的各種特征。這已經是本發明的描述，連同如目前已知的實踐本發明的優選方法一起。然而，本發明本身應僅由所附權利要求來限定。
權利要求
1.一種形成復合超吸收性芯結構的方法，包括: 朝第一柔性材料片材噴射第一多個粘合劑絲，所述絲具有平均直徑； 朝所述第一柔性材料片材噴射超吸收性粒子材料的顆粒，所述顆粒的平均直徑大于所述絲的平均直徑； 使所述絲和所述顆粒在空氣中混合，使得所述絲局部地涂覆所述顆粒，同時留有所述顆粒的表面區域部分未被涂覆； 將局部涂覆的顆粒和粘合劑施用到所述第一柔性材料片材，以形成超吸收性層；以及 將第二柔性材料片材直接或間接地施用到所述超吸收性層，以將所述超吸收性層定位在所述第一柔性材料片材和第二柔性材料片材之間，其中，所述第一柔性材料片材或第二柔性材料片材中的至少一個柔性材料片材是液體可滲透的，以允許液體滲透到所述超吸收性層中，接觸未被涂覆的表面區域部分，并且變得被所述超吸收性粒子材料吸收。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，噴射所述第一多個粘合劑絲還包括:噴射泡沫粘合劑絲。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個液體可滲透片材還包括無紡材料。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括: 使用所述超吸收性芯結構制造一次性衛生產品。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，噴射所述超吸收性粒子材料還包括:噴射粉末形式的SAP。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一片材或第二片材中的一個片材是液體不可滲透的。
7.根據權利要求1所述的方法，還包括: 朝所述第一柔性材料片材噴射第二多個粘合劑絲，所述第二多個粘合劑絲包括的絲的平均直徑小于所述顆粒的平均直徑；以及 使來自所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲的粘合劑絲與所述顆粒混合，以局部地涂覆所述顆粒，同時留有所述顆粒的表面區域部分未被涂覆。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，噴射所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲還包括: 以第一大體線性陣列和第二大體線性陣列噴射所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲。
9.根據權利要求8所述的方法，還包括: 以會聚的方式朝所述超吸收性粒子材料的顆粒噴射所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，噴射所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲還包括:噴射泡沫粘合劑絲。
11.根據權利要求7所述的方法，其中，噴射所述第一多個粘合劑絲和第二多個粘合劑絲還包括:噴射泡沫粘合劑絲。
全文摘要
本發明涉及制造復合超吸收性芯結構的方法。方法涉及使用超吸收性材料諸如超吸收性聚合物(SAP)形成超吸收性復合芯結構。在一種方法中，超吸收性材料與粘合劑被同時噴射，以形成被粘附到第一柔性材料片材的超吸收性層。第二柔性材料片材被施用到超吸收性層，以將超吸收性層定位在第一柔性材料片材和第二柔性材料片材之間。第一柔性材料片材或第二柔性材料片材中的至少一個柔性材料片材是液體可滲透的，以允許液體從復合產品的外側滲透到超吸收性層中。
文檔編號A61F13/53GK103202746SQ20131001182
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者赫伯特·屈夫納, 恩斯特·赫林 申請人:諾信公司