用于制備纖維吸收材料的方法

專利名稱：用于制備纖維吸收材料的方法
用于制備纖維吸收材料的方法技術領域
本發明整體涉及一種吸收材料及一種用于制備該吸收材料的方法。更具體地講， 本發明涉及一種用于一次性衛生吸收用品(例如衛生巾、短褲護墊、棉塞、尿布、成人失禁 廣品等)的吸收材料。
背景技術：
蓬松、有回彈力的非織造網，即具有高蓬松度以及保持這種的蓬松度的趨勢的非 織造網，是人們熟知的。此外，還熟知這類蓬松、有回彈力的非織造網可用于一次性衛生用 品(例如衛生巾、短褲護墊、棉塞、尿布、成人失禁產品等)。這類蓬松、有回彈力的非織造 網的一個為人們所認識到的好處在于，這類材料可為這類一次性衛生用品的使用者提供更 大的舒適度，這是因為在使用過程中，蓬松、有回彈力的非織造網可趨于適形于使用者的身 體，并與使用者的身體一起移動。
伴隨蓬松、有回彈力的非織造網的一個問題在于，由于這類材料的蓬松度(即它 們的低密度)，這類網的收性不是特別好。此外，這類材料可顯示出較差的回滲性。也就是 說，當受到外部壓力時，這類材料可釋放或“回濕(wet back)”流體。
鑒于上述問題，需要還提供優異的流體處理特性的蓬松、有回彈力的非織造網。發明內容
鑒于前述問題，本發明提供一種用于制備吸收材料的方法，所述方法包括以下步 驟提供包含形成纖維基質的多根單個纖維的纖維材料，將多根吸收纖維沉積于所述纖維 材料的頂部表面上，并通過針刺法將所述多根吸收纖維插嵌到所述纖維基質中。


現在將參照附圖描述本發明實施例的實例，附圖中
圖1為根據本發明的第一實施例的吸收材料的截面示意圖2為用于制備圖1所示吸收材料的裝置的示意圖3為圖2所示裝置的圈出部分的示意圖，其示出了所述裝置中所采用的針、基底 的頂部表面和設置于基底的頂部表面上的吸收纖維；
圖3a為圖3所示針的圈出部分的詳細視圖3b_3e示出了針將吸收纖維插嵌到基底內的方式；
圖4為根據本發明的第二實施例的吸收材料的截面示意圖5為根據本發明的第三實施例的吸收材料的截面示意圖；以及
圖6為用于制備圖5所示吸收材料的裝置的示意圖。
具體實施方式
在本說明書通篇中，使用了相同或相似的標號來表示本文所述的本發明各個實施例的相同或相似的元件。
參照圖1，其示出了根據本發明的第一實施例的吸收材料10的截面示意圖。如圖1所示，吸收材料10由纖維材料12形成，纖維材料12包含形成纖維基質16的多根單個纖維14。吸收材料10還包含多根吸收纖維18。如圖所示，吸收纖維18插嵌在纖維基質16 內。
纖維材料12優選地是通過已知的非織造制造技術(例如氣流成網法、梳理-粘結法或樹脂-粘合劑粘結法)制成的纖維非織造材料。優選地，所述非織造材料為“高蓬松度”非織造物。具體地講，在吸收纖維18插嵌到所述非織造物中之前，所述非織造物的密度優選低于O. 05g/cc,且優選介于約O. 01g/cc與O. 03g/cc之間。形成所述纖維非織造材料的單個纖維14可選選自包括可潤濕或不可潤濕的合成非吸收纖維的纖維，例如，親水的纖維、疏水的纖維以及它們的組合。具體的纖維類型包括但不限于聚酯、尼龍、共聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚乳酸。當然，所述纖維非織造材料可由如上所列的單個非吸收纖維類型形成，或者可由如上所列的纖維類型的混合物形成。可通過用合適的表面處理(例如表面活性劑等)處理形成纖維材料12的非吸收纖維14而使這類纖維的表面可潤濕。
形成所述纖維非織造材料的每根纖維14的纖維直徑優選地在11 μ m至100 μ m的范圍內。纖維材料12優選地還包含粘結劑材料，例如膠乳粘結劑。粘結劑材料優選地以約 30重量％至約50重量％的量存在于纖維材料12中。·
吸收纖維18優選地選自纖維素纖維類型，例如但不限于硬木漿、軟木漿、人造絲和棉。吸收材料10可包含如上所列類型中的單個吸收纖維類型，或作為另一選擇，吸收材料10可包含如上所列類型中的多個纖維類型(即吸收纖維的混合物)。每根吸收纖維18 的纖維直徑優選地在10 μ m至40 μ m的范圍內。
形成纖維材料12的單個纖維14和吸收纖維18選擇為使得每根單個纖維14的纖維直徑比每根吸收纖維18的纖維直徑大至少I μ m。
通過根據本發明的針刺法將吸收纖維18插嵌到纖維基質16內，這將在下面更詳細地討論。下面詳細描述的根據本發明的針刺法使吸收纖維18能夠插嵌到纖維基質16內， 而不損失纖維材料12的高蓬松性。具體地講，在被插嵌吸收纖維18之前，纖維材料12的密度優選在O. 01g/cc至O. 03g/cc范圍內。
在吸收纖維18插嵌到纖維材料12中之前，纖維材料12的厚度優選在約1. 5mm至約5mm范圍內。在吸收纖維18插嵌到纖維材料12中之后，吸收材料10基本上保持與原始纖維材料相同的厚度。具體地講，在所述多根吸收纖維18被插嵌到纖維材料12中之前纖維材料12的厚度與在所述吸收纖維18被插嵌到纖維材料12中之后吸收材料10的厚度之間的變化百分數優選地低于50%，更優選地低于30%，最優選地低于15%。此相對較小的厚度變化反映出吸收材料10保持了纖維材料12的高蓬松性而同時提供優異的流體處理能力。厚度變化百分數如下計算
% ΔΤ = (T1-Tf) /Ti ;其中
Ti =纖維材料12的初始厚度
Tf =吸收材料10的最終厚度
現在將結合圖2來描述制備吸收材料10的方法，圖2示出了用于制備吸收材料10 的裝置19的示意圖。如圖2所示，纖維材料12的網自供給輥20進給并由多個輥22、24和26沿縱向傳送。利用重力進給料斗28等向纖維材料12的頂部表面30上施加選定量的吸收纖維18。其后，纖維材料12沿縱向被進一步傳送并經過本領域技術人員已知的類型的傳統針刺裝置32。在根據本發明的方法中，針刺裝置32用于通過多根針34將吸收纖維18 插嵌到纖維材料12中。
如本領域技術人員已知，傳統針刺裝置包括多根針，所述多根針通常適于將紡粘或梳理網的纖維進行機械取向和互鎖。在根據本發明的方法中，使用針刺裝置32的針34 將吸收纖維18插嵌到纖維材料12中。圖3和圖3a示出了適用于根據本發明的方法的針 34。如圖3a所示，針34通常包括刀片36、倒鉤38和喉部40。倒鉤38的總倒鉤深度在圖 3a中由字母“d”表示。
為實現本發明的目的，關鍵是將倒鉤深度“d”選擇為使得每根吸收纖維18的半徑均小于倒鉤深度“d”。每根吸收纖維18的半徑比倒鉤深度小至少O. 5 μ m，例如小I μ m。 此外，倒鉤深度“d”應選擇為使得纖維材料12的每根單個纖維14的半徑均大于倒鉤深度 “d”。纖維材料12的每根單個纖維14的半徑比倒鉤深度大至少O. 5 μ m，例如大I μ m。如果為多個旦尼爾的纖維材料12，則最小直徑的纖維14的直徑必須大于每根吸收纖維18的直徑。
通過如上所述選擇倒鉤深度“d”，針刺裝置中的多根針34會有效地抓握吸收纖維18并因而可將這類吸收纖維18插嵌至纖維材料12中，如圖3b-3e所示。另一方面，所述多根針34將不會抓握纖維材料12的單個纖維14并因而不會破壞纖維材料12的“高蓬松”性。這樣，最終的吸收材料10具有優異的流體處理性質，同時仍保持纖維材料12的高蓬松性。尤其適用于本方法的針可從位于威斯康星州馬尼托沃克的福斯特針公司(Foster Needle Co. , Inc. (Manatowoc, Wisconsin))以產品名“福斯特成型倒鉤 (The Foster Formed Barb)” 商購獲得。
再次參照圖2，在纖維材料12已被插嵌了吸收纖維18之后，所產生的吸收材料10 由輥28和30沿縱向進一步傳送。在過程中的此點處，吸收材料10可被設置為卷的形式以便儲存或者可被進一步傳送以結合到一次性衛生吸收用品(例如衛生巾、短褲護墊、棉塞、 尿布、成人失禁產品等)中。
作為另一選擇，如圖2所示，纖維材料12可被進一步傳送至超吸收劑施加工位42。 超吸收劑施加工位42包括重力進給料斗44，所述重力進給料斗44被構造和設置為向纖維材料12的頂部表面30上施加選定量的超吸收聚合物材料46。當然，可以使用本領域技術人員已知的任何合適的裝置(例如壓力進給噴嘴等)來向纖維材料12的頂部表面30上施加超吸收聚合物材料46。在向纖維材料12的頂部表面30上施加超吸收聚合物材料46之后，纖維材料12被傳送過真空50上方，真空50用于將超吸收聚合物材料46拉進纖維材料 12的纖維基質16中。圖4示出了所產生的吸收材料10a，此為根據本發明的第二實施例的吸收材料。如圖所示，超吸收聚合物46已被拉進纖維材料12的纖維基質16中并用于進一步增強吸收材料IOa的流體處理能力。
就本發明的目的而言，術語“超吸收聚合物”(或“SAP”)是指在0.5psi的壓力下能夠吸收和保持至少約10倍于其重量的體液的材料。本發明的超吸收聚合物顆粒可為無機或有機交連親水性聚合物，例如聚乙烯醇、聚環氧乙烷、交連淀粉、瓜耳膠、黃原膠等。所述顆粒可為粉末、細粒、顆粒或纖維形式。用于本發明的優選超吸收聚合物顆粒為交連的聚丙烯酸酯，例如由位于日本大阪的住友精化公司(Sumitomo Seika ChemicalsCo. , Ltd. (Osaka, Japan))以名稱SA70提供的產品。
再次參照圖2，在吸收材料IOa被傳送過真空50之后，吸收材料IOa可由輥51沿 縱向進一步傳送并設置為卷的形式以便儲存或者可被進一步傳送以結合到一次性衛生吸 收用品(例如衛生巾、短褲護墊、棉塞、尿布、成人失禁產品等)中。
參照圖5，其示出了根據本發明的第三實施例的吸收材料IOb的截面示意圖。如圖 所示，吸收材料IOb由纖維材料12形成，纖維材料12包含形成纖維基質16的多根單個纖 維14。吸收材料IOb還包含設置在第一層52中的第一多根吸收纖維18a和設置在第二層 54中的第二多根吸收纖維18b。吸收纖維18a和18b可包括與上面關于本發明的第一實施 例所述的那些吸收纖維18相同的纖維。吸收纖維18a和18b可以是相同的纖維類型或者 可以是不同的纖維類型(即纖維的混合物)。此外，第一多根纖維18a中可采用第一吸收纖 維混合物(或單個纖維)，而第二多根纖維18b中可采用不同的吸收纖維混合物(或單個纖 維)。
所述單個纖維14可與上面關于第一實施例所述的纖維14相同。此外，單個纖維 14可以是相同的纖維類型(即單一纖維類型)或不同的纖維類型(即纖維的混合物)。
在圖5所示的本發明的特定實施例中，第一層52與第二層54以隔開的關系設置。 吸收材料IOb還可任選地包含超吸收聚合物材料46，所述超吸收聚合物材料46分散在纖維 材料12的纖維基質16中。在圖5所示的本發明的特定實施例中，超吸收劑46設置在吸收 纖維18a和18b的第一層52和第二層54之間的層56中。當然，如果需要，超吸收聚合物 材料46可從吸收材料IOb中省去。
現在將結合圖6來描述用于制備吸收材料IOb的方法，圖6示出了用于制備吸收 材料IOb的裝置19a的示意圖。如圖6所示，纖維材料12的網自供給輥20進給并由多個 輥22、24和26沿縱向傳送。利用重力進給料斗28等向纖維材料12的頂部表面30上施加 選定量的吸收纖維18a。其后，纖維材料12沿縱向進一步傳送并經過針刺裝置32以將吸收 纖維18a插嵌到纖維材料12中。
之后，纖維材料12被進一步傳送至超吸收劑施加工位42。超吸收劑施加工位42 包含重力進給料斗44，重力進給料斗44被構造和設置成向纖維材料12的頂部表面30上 施加選定量的超吸收聚合物材料46。當然，可使用本領域技術人員已知的任何合適的裝置 (例如壓力進給噴嘴等)來向纖維材料12的頂部表面30上施加超吸收聚合物材料46。在 向纖維材料12的頂部表面30上施加超吸收聚合物材料46之后，纖維材料12被傳送過真 空50上方，真空50用于將超吸收聚合物材料46拉進纖維材料12的纖維基質16中。當然， 如果不需要在吸收材料IOb中包含超吸收聚合物材料46，則所述超吸收劑施加和真空步驟 可從所述方法省去。
在纖維材料12被傳送過真空50之后,纖維材料12由棍51和53傳送至第二重力 進給料斗28a或類似物，以向纖維材料12的頂部表面30施加選定量的吸收纖維18b。其 后，纖維材料12由輥55和57沿縱向進一步傳送并經過第二針刺裝置32a以將吸收纖維 18b插嵌到纖維材料12中。
再次參照圖6，在吸收材料IOb被傳送過針刺裝置32a之后，吸收材料IOb由輥59沿縱向進一步傳送并然后可設置為卷的形式以便儲存或者可被進一步傳送以結合到一次性衛生吸收用品(例如衛生巾、短褲護墊、棉塞、尿布、成人失禁用品等)中。
SM
以下描述本發明的具體實例。
發明實例#1-以如下方式制備如上參照圖1和圖2所述的吸收材料。纖維材料為通過梳理-粘結法制得的纖維非織造物，基重為68gsm，由100%聚酯纖維出旦尼爾)形成， 厚度為3mm。假設聚酯的密度為1. 38g/cc，則6旦尼爾纖維的標稱直徑為25 4 111(旦尼爾= 密度*0. 0283r2)。該纖維材料包含膠乳粘結劑，膠乳粘結劑以40重量％的量存在。這種類型的纖維非織造材料可從位于北卡羅來納州夏洛特的凱姆-紡織公司(Kem-Wove，Inc. (Charlotte, NC))以產品代碼SCN09-038商購獲得。吸收纖維包含旦尼爾為4的100%粘膠纖維人造絲。人造絲的密度為1. 5g/cc，因而，該吸收纖維的纖維直徑為19 μ m。向纖維非織造材料的頂部表面施加150gsm(g/m2)的人造絲纖維并通過上面參照圖2所述的針刺法將所述人造絲纖維插嵌到材料內2. 5mm的深度。針刺過程中所使用的針的倒鉤深度“d” 為12 μ m。最終吸收材料的厚度為2. 7_。
發明實例#2-以如下方式制備如上參照圖5和圖6所述的吸收材料。纖維材料為纖維梳理-粘結非織造材料，基重為68gsm，由100%聚酯纖維出旦尼爾)形成，厚度為3mm。假設聚酯的密度為1.38g/cc，則6旦尼爾纖維的標稱直徑為25μπι(旦尼爾=密度*0.0283r2)。該纖維材料包含膠乳粘結劑，該膠乳粘結劑以40重量％的量存在。這種類型的纖維非織造材料可從位于北卡羅來納州夏洛特的Kem-Wove公司(Kem_Wove, Inc. (Charlotte,NC))以產品代碼SCN09-038商購獲得。第一多根吸收纖維包含旦尼爾為4的 100%粘膠纖維人造絲。人造絲的密度為1.5g/CC，因而，該吸收纖維的纖維直徑為19 μ m。 向纖維非織造材料的頂部表面施加75gsm的人造絲纖維并通過第一針刺裝置將所述人造絲纖維插嵌到材料內4. Omm至5. Omm的深度。針刺過程中使用的針的倒鉤深度“d”為 12 μ m0之后，纖維材料被傳送至超吸收劑施加工位。經由重力進給料斗向該纖維材料的頂部表面施加40 gsm的超吸收劑(SA70,可自位于日本大阪的住友精化公司(Sumitomo Seika Chemicals Co.，Ltd. (Osaka, Japan))商購獲得)。借助真空將超吸收劑拉進纖維材料中 3. Omm至4. Omm的深度處。之后，纖維材料12被傳送至第二重力進給料斗以向該纖維材料的頂部表面施加選定量的第二多根吸收纖維。第二多根吸收纖維包含旦尼爾為4的100% 粘膠纖維人造絲。人造絲的密度為1. 5g/cc，因此，該吸收纖維的纖維直徑為19 μ m。向纖維非織造材料的頂部表面施加75gsm的人造絲纖維并通過第二針刺裝置將所述人造絲纖維插嵌到材料內1. Omm至和3. Omm的深度。該第二針刺過程中所使用的針的倒鉤深度“d” 為12 μ m。最終吸收材料的厚度為2. 5_。
雖然已經圖示和描述了本發明的具體實施例，但是對于本領域的技術人員顯而易見的是，可以在不脫離本發明的精神和范圍的條件下，做出各種其他改變和修改。因此在所附權利要求中，旨在涵蓋落在本發明范圍內的所有此類改變和修改。
權利要求
1.一種用于制備吸收材料的方法，包括以下步驟 提供纖維材料，所述纖維材料包含形成纖維基質的多根單個纖維； 在所述纖維材料的頂部表面上沉積多根吸收纖維；以及 通過針刺法將所述多根吸收纖維插嵌到所述纖維基質中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述多根單個纖維中的每一根的纖維直徑在約ΙΙμ 至100 μ m之間的范圍內。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述多根吸收纖維中的每一根的纖維直徑在約10 μ m至40 μ m之間的范圍內。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述多根單個纖維中的每一根的纖維直徑比所述吸收纖維中的每一根的纖維直徑大至少lym。
5.根據權利要求1所述的方法，其中在所述多根吸收纖維被插嵌到所述纖維材料內之前所述纖維材料具有一厚度，且其中在所述吸收纖維被插嵌到所述纖維材料內之后所述吸收材料具有一厚度。
6.根據權利要求5所述的方法，其中在所述多根吸收纖維被插嵌到所述纖維材料中之前所述纖維材料的厚度與在所述吸收纖維被插嵌到所述纖維材料內之后所述吸收材料的厚度之間的變化百分數小于50%。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述變化百分數小于30%。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述變化百分數小于15%。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述纖維材料為纖維非織造材料。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述纖維非織造材料由多種纖維形成，所述多種纖維選自聚酯、尼龍、共聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸以及它們的組合。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述纖維非織造物是通過氣流成網法、梳理-粘結法或樹脂-粘合劑粘結法中的一種制得。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述多根吸收纖維選自硬木漿、軟木漿、人造絲、棉以及它們的組合。
13.根據權利要求4所述的方法，其中所述針刺法是借助多個適于將所述吸收纖維插嵌到所述纖維基質內的單個銷進行。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述多個銷中的每一個包括具有倒鉤深度的倒鉤，其中所述倒鉤深度選擇為使得所述吸收纖維中的每一根的纖維半徑比所述倒鉤深度小至少O. 5 μ m且形成纖維基質的所述單個纖維中的每一根的纖維半徑比所述倒鉤深度大至少 O. 5 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種吸收材料，所述吸收材料包含具有多根形成纖維基質的單個纖維的纖維材料、多根吸收纖維，其中所述多根吸收纖維通過針刺法而被插嵌到纖維基質內。
文檔編號D04H13/00GK103015044SQ20121035354
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者P·Y·馮 申請人:麥克內爾-Ppc股份有限公司