專利名稱：化學(xué)處理的纖維素纖維的吸收結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維，該纖維被處理以提高由此纖維制備的吸收結(jié)構(gòu)的滲透性。更具體地，本發(fā)明涉及用于吸收結(jié)構(gòu)的用含多價(jià)金屬離子的化合物處理過的纖維，和含此吸收結(jié)構(gòu)的吸收制品。
背景技術(shù)：
在包括嬰兒尿布、成人失禁用品、衛(wèi)生巾和其它婦女衛(wèi)生用品等各種一次性吸收制品中吸收結(jié)構(gòu)很重要。這些和其它吸收制品一般配有吸收劑芯以接收和保持體液。吸收劑芯通常介于可滲透液體的面片和不能滲透液體的背片之間，面片的作用是允許流體通入所述芯中，背片的作用是容納所述流體防止其通過吸收制品至吸收制品佩帶者的衣服上。
尿布、成人失禁用墊和婦女衛(wèi)生品用吸收芯包括由脫纖維的、松散的、疏松的、親水的纖維素纖維構(gòu)成的纖維棉或網(wǎng)。這種纖維棉形成能吸收和保持一些液體的基質(zhì)。然而，它們吸收和保持液體的能力有限。因此，所述吸收芯中通常包括能吸收許多倍重量液體的超吸收聚合物(“SAP”)微粒、顆粒、薄片或纖維(統(tǒng)稱為“顆?！?，以提高所述芯的吸收能力，而不必顯著增加所述芯的體積。包含基質(zhì)纖維和SAP顆粒的吸收芯中，所述纖維與SAP物理分離，為所述吸收芯提供結(jié)構(gòu)完整性，為流體通過所述芯提供通道。
包含SAP的吸收芯已獲得成功，近年來，對(duì)更薄、吸收性更好和更舒適的吸收制品的市場(chǎng)需求增加。這種制品可通過提高吸收芯中SAP顆粒與纖維素或其它基質(zhì)纖維的比例獲得。
然而，提高吸收芯中SAP顆粒的比例有實(shí)際限制。如果吸收芯中SAP顆粒的濃度太高，則可能導(dǎo)致凝膠結(jié)塊。分布在整個(gè)基質(zhì)纖維吸收芯中的SAP顆粒遇到液體時(shí)，它們將吸收液體而溶脹形成凝膠。相鄰的SAP顆粒溶脹時(shí)，形成屏障使液體不能立即被SAP顆粒吸收。結(jié)果，液體進(jìn)入未暴露SAP顆粒的通道可能被溶脹(膠凝)的SAP顆粒堵塞。凝膠結(jié)塊時(shí)，芯中發(fā)生液體匯集(與吸收相對(duì))。結(jié)果，大部分芯未用，可能發(fā)生吸收芯的失效(泄漏)。SAP顆粒濃度高所致凝膠結(jié)塊導(dǎo)致在吸收產(chǎn)品使用期間所遇到的壓力下芯的滲透性(流體流動(dòng))降低。
使凝膠結(jié)塊(和保持芯滲透性)的方法之一是限制吸收芯中SAP顆粒與基質(zhì)纖維的比例。這樣，顆粒之間充分分離，從而甚至在所述顆粒已因暴露于液體而溶脹之后，它們也不與相鄰顆粒接觸，自由液體可遷移至未暴露的SAP顆粒?？上?，限制吸收芯中SAP顆粒的濃度也限制了使芯更薄和更舒適的程度。為避免凝膠結(jié)塊，目前商用吸收芯限于芯中SAP顆粒濃度為20至50％(重)。
非常希望提供在保持芯的滲透性且避免凝膠結(jié)塊問題的同時(shí)能有超過50％(重)、優(yōu)選50至80％(重)的SAP顆粒濃度的吸收芯。還希望提供對(duì)于給定SAP濃度表現(xiàn)出改進(jìn)的滲透性的吸收芯。同時(shí)，重要的是能用常規(guī)的物料運(yùn)輸和處理方法使基質(zhì)纖維和SAP顆粒共混成吸收芯，為嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生墊和成人失禁墊等的生產(chǎn)提供有吸引力的利潤(rùn)。
在使凝膠結(jié)塊最小的情況下增加SAP顆粒濃度的其它方法涉及所述超吸收聚合物本身的改性。超吸收聚合物的改性通常涉及通過增加聚合物的交聯(lián)降低超吸收聚合物顆粒的凝膠體積。交聯(lián)的SAP顆粒在其能力方面僅限于溶脹，因此裝載量或凝膠體積減少。雖然改性SAP顆粒不易膠凝結(jié)塊，但因其凝膠體積減少它們吸收的液體量也少。改性SAP顆粒還趨于有脆性，在加工成最終吸收產(chǎn)品期間或之后易破碎和破裂。本領(lǐng)域已知許多交聯(lián)劑。在生產(chǎn)SAP的過程中用多價(jià)金屬離子包括鋁作為離子交聯(lián)劑也是已知的。參見例如US5 736 595。
SAP顆粒的交聯(lián)影響顆粒的滲透性，即液體滲透至顆粒中心的能力，從而充分利用SAP顆粒的吸收能力。本說明書中所用SAP顆粒的滲透性與所述“芯”或吸收結(jié)構(gòu)的滲透性不同。芯的滲透性意指液體透過含SAP顆粒的吸收結(jié)構(gòu)的能力。本文所用這種滲透能力通過包括“垂直”滲透和“傾斜”滲透的方法測(cè)量。由垂直和傾斜滲透測(cè)量結(jié)果可確定芯的“參透因子?！盪S5 147 343公開了改進(jìn)超吸收劑利用的方法，其中控制顆粒的粒度分布。通過控制超吸收劑的粒度從而控制表面積，可使所述芯設(shè)計(jì)的流體吸收速率最佳。然而，在較高SAP顆粒濃度下因凝膠結(jié)塊導(dǎo)致吸收芯的利用降低。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及吸收結(jié)構(gòu)，包括用含多價(jià)陽離子的化合物和超吸收聚合物顆粒粘結(jié)的纖維。所述纖維的離子提取因子為至少5％。本發(fā)明還涉及包括所述處理纖維和SAP顆粒的多層吸收結(jié)構(gòu)，如一次性吸收制品。
本發(fā)明還涉及包括所述處理纖維的吸收結(jié)構(gòu)的制備方法；包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維的結(jié)構(gòu)件；和用含多價(jià)陽離子的化合物處理或涂布SAP顆粒的方法。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為本說明書的實(shí)施例中所用傾斜滲透試驗(yàn)裝置的透視圖。
圖2為說明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)的傾斜滲透性的圖示。
圖3為本說明書的實(shí)施例中所用垂直滲透試驗(yàn)裝置的透視圖。
圖4為涂布各種化合物以不同的濃度溶解在鹽水中的0.9％鹽水溶液之后含SAP的吸收結(jié)構(gòu)的垂直滲透性的圖示。
圖5為用各種化合物處理的纖維制成的含SAP的吸收結(jié)構(gòu)或其上涂有各種化合物的吸收結(jié)構(gòu)的垂直滲透性的圖示。
圖6為說明按本發(fā)明制備的吸收結(jié)構(gòu)的滲透因子和離子去除率之間關(guān)系的圖示。
圖7為說明按本發(fā)明制備的吸收結(jié)構(gòu)的滲透因子和通過芯吸至尿布極限的流體測(cè)量的一次性尿布性能之間關(guān)系的圖示。
圖8為說明按本發(fā)明制備的吸收結(jié)構(gòu)的滲透因子和通過芯吸至結(jié)構(gòu)極限的流體測(cè)量的吸收結(jié)構(gòu)性能之間關(guān)系的圖示。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述本說明書中引用的所有專利、專利申請(qǐng)和公開出版物均引入本文供參考。在術(shù)語沖突的情況下，本申請(qǐng)解釋。
現(xiàn)已意外地發(fā)現(xiàn)通過用含多價(jià)離子的化合物處理纖維，由此纖維和SAP顆粒制成的吸收結(jié)構(gòu)(或芯)凝膠結(jié)塊減少而芯的滲透性增加。結(jié)果，可在不經(jīng)歷凝膠結(jié)塊或損失芯的滲透性的情況下提高吸收芯中SAP顆粒的濃度。這樣可更好地利用所述吸收芯，因?yàn)榭稍谑褂脡毫ο略谖招緝?nèi)保持高度流體流動(dòng)，從而可生產(chǎn)更薄、吸收性更好且更舒適的吸收結(jié)構(gòu)。
圖8說明滲透性增加，吸收芯改善。該圖中，芯吸至芯極限的流體意指通過方法部分中所述水平芯吸試驗(yàn)測(cè)量的芯材料的最后三英寸。對(duì)于兩類SAP，注意到芯利用率改善。此外，圖7顯示對(duì)于機(jī)制尿布，滲透性改善也使通過水平芯吸試驗(yàn)測(cè)量的芯利用率改善。
按本發(fā)明用SAP顆粒和用含多價(jià)金屬離子的化合物處理的纖維制成的吸收芯暴露于液體中的時(shí)候，從纖維出釋放出所述多價(jià)金屬離子，被液體攜帶，而與SAP顆粒表面接觸。所述多價(jià)金屬離子抑制SAP顆粒的溶脹速率足以使液體滲透通過溶脹的SAP顆粒與未暴露的SAP顆粒接觸。雖然溶脹速率降低，但與含多價(jià)金屬離子的液體接觸不顯著地影響SAP顆粒的溶脹程度。
為制備適用于吸收芯的纖維，可使用任何相容的含多價(jià)金屬離子的化合物，只要所述處理纖維暴露于在芯中遇到的液體時(shí)所述化合物釋放所述多價(jià)金屬離子。暴露于液體時(shí)從纖維中釋放所述多價(jià)離子的程度稱為“離子提取如圖6所示“離子提取”度與芯的滲透性有關(guān)。該圖中，離子提取增加導(dǎo)致滲透性增加。
所述化合物不必與纖維化學(xué)鍵合，但優(yōu)選通過涂布、粘附、沉淀或任何其它機(jī)理保持所述化合物與所述纖維極接近地結(jié)合，以致在與液體接觸之前所述纖維、吸收芯或吸收制品的正常操作期間不使所述化合物離開所述纖維。為方便起見，可將上述纖維和化合物之間的結(jié)合稱為“鍵合，”可以說所述化合物與所述纖維鍵合。
此概念舉例說明如下用水不溶性鋁化合物處理的片狀纖維素纖維在用錘磨機(jī)粉碎(Kamas磨機(jī))前后有相同的鋁濃度。用水溶性鋁化合物處理的片狀纖維素纖維在粉碎(Kamas磨機(jī))前后有相同的鋁濃度。用水不溶性和水溶性鋁化合物處理的片狀纖維素纖維在粉碎(Kamas磨機(jī))前后有相同的鋁濃度。
可使用任何多價(jià)金屬鹽包括過渡金屬鹽，只要所述化合物與吸收芯中所遇到的液體接觸時(shí)能釋放所述多價(jià)金屬離子。用于此用途所選的含多價(jià)金屬的化合物應(yīng)適合與人皮膚和粘膜安全接觸。適用的多價(jià)金屬的例子包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋁和錫。優(yōu)選的離子包括鋁、鐵和錫。優(yōu)選的金屬離子有+3或+4氧化態(tài)。最優(yōu)選的離子為鋁。含所述多價(jià)金屬離子的任何鹽均可使用，只要所述化合物與吸收芯中所遇到的液體接觸時(shí)釋放所述多價(jià)金屬離子。適用的上述金屬的無機(jī)鹽的例子包括氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、溴化物、碘化物、氟化物、氮化物、高氯酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、硫化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氧化物、醇鹽、酚鹽、亞磷酸鹽、和次磷酸鹽。適用的上述金屬的有機(jī)鹽的例子包括甲酸鹽、乙酸鹽、丁酸鹽、己酸鹽、己二酸鹽、檸檬酸鹽、乳酸鹽、草酸鹽、丙酸鹽、水楊酸鹽、甘氨酸鹽、酒石酸鹽、乙醇酸鹽、磺酸鹽、膦酸鹽、谷氨酸鹽、辛酸鹽、苯甲酸鹽、葡糖酸鹽、馬來酸鹽、琥珀酸鹽、和4，5-二羥基-苯-1，3-二磺酸鹽。除所述多價(jià)金屬鹽之外，其它化合物如上述鹽的復(fù)合物包括胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、次氮基三乙酸(NTA)、2，4-戊二酮、和氨。
已意外地發(fā)現(xiàn)為使凝膠結(jié)塊最小，三價(jià)鋁離子是優(yōu)選的多價(jià)金屬離子。圖4示出各種含多價(jià)金屬的化合物對(duì)含SAP和纖維素纖維的試驗(yàn)芯的垂直滲透性的影響。此數(shù)據(jù)表明當(dāng)含多價(jià)金屬的化合物溶于所述垂直滲透性試驗(yàn)的流動(dòng)相(0.9％鹽水)時(shí)，幾種多價(jià)金屬陽離子在試驗(yàn)芯中的垂直滲透性高于所述鋁鹽。圖5示出各種含多價(jià)金屬的化合物對(duì)包含SAP和用所述多價(jià)金屬鹽預(yù)處理的纖維素纖維的試驗(yàn)芯或?yàn)镾AP和纖維素纖維和所述多價(jià)金屬鹽的混合物的試驗(yàn)芯的垂直滲透性的影響。此數(shù)據(jù)表明含鋁鹽的試驗(yàn)芯具有優(yōu)于含其它多價(jià)金屬化合物的垂直滲透性。因此，優(yōu)選的化合物是含有鋁且在與吸收芯中所遇到的液體接觸時(shí)能釋放鋁離子的化合物。這種化合物的例子包括鋁鹽如氯化鋁、硫酸鋁和氫氧化鋁。
根據(jù)用于處理所述纖維的含多價(jià)金屬離子的化合物，可能必須提供其它組分以在液體與所述處理纖維接觸時(shí)導(dǎo)致或增強(qiáng)電離。例如，如果用氫氧化鋁作為所述含金屬離子的化合物，并使之沉淀在所述親水性纖維上，則必須還用可電離酸如檸檬酸處理所述纖維。所述處理纖維暴露于液體如尿時(shí)，所述液體將使所述酸溶解，降低所述液體的pH，從而使氫氧化鋁電離以檸檬酸鋁形式提供鋁離子?？墒褂酶鞣N適合的酸，但所述酸優(yōu)選有低揮發(fā)性、極易溶于水、且與所述纖維鍵合。例子包括無機(jī)酸如硫酸氫鈉和有機(jī)酸如甲酸、乙酸、天冬氨酸、丙酸、丁酸、己酸、苯甲酸、葡糖酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、酒石酸、馬來酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸、磺酸、膦酸、水楊酸、乙醇酸、檸檬酸、丁烷四甲酸(BTCA)、辛酸、聚丙烯酸、多磺酸、多馬來酸、和木素磺酸，以及水解的聚丙烯酰胺和CMC(羧甲基纖維素)。所述羧酸中，優(yōu)選有兩個(gè)羧基的酸，更優(yōu)選有三個(gè)羧基的酸。這些酸中，最優(yōu)選檸檬酸。
一般地，酸的用量由酸度和酸的分子量決定。一般地酸用量的可接受范圍為所述纖維的0.5-10％(重)。本文所用％(重)”意指用所述含多價(jià)金屬的化合物處理的干纖維的重量百分率。對(duì)于檸檬酸而言，優(yōu)選的用量范圍為所述纖維的0.5-3％(重)。
如前面所述，用含多價(jià)離子的化合物處理纖維使芯的滲透性增加。此處理使纖維變硬。硬化的纖維在水中不溶脹至未處理纖維的溶脹程度。因此，所述硬化纖維使現(xiàn)有的纖維間通道或液體流過由所述纖維形成的吸收結(jié)構(gòu)的其它通路保持開放的程度比未處理纖維更大。通過纖維的多價(jià)離子處理產(chǎn)生的吸濕膨脹降低是對(duì)含SAP顆粒和本發(fā)明所述處理纖維的吸收芯總滲透性改善的重要貢獻(xiàn)。
水保留值(WRV)是纖維在給定壓力下持水能力的指示。浸入水中的纖維素纖維適度溶脹，在溶脹的纖維壁內(nèi)物理地保留水。離心處理纖維水漿時(shí)，大部分水從纖維中排出。然而，甚至在離心分離后所述纖維仍保留一定量的水，此水量以基于所述纖維干重的百分率表示。所有按本發(fā)明處理的纖維都有低于相應(yīng)未處理纖維的WRV值。因此，所有處理的纖維都比常規(guī)的疏松纖維更硬，從而使芯的滲透性改善。
還原劑如需要，可給所述處理纖維施加還原劑，通過減少回色保持要求的纖維亮度水平。在加工含所述纖維的纖維網(wǎng)的過程中加熱時(shí)添加的酸性物質(zhì)可導(dǎo)致纖維褐變。還原劑抵抗所述纖維的褐變。所述還原劑還應(yīng)與所述纖維鍵合。優(yōu)選的還原劑是次磷酸鈉和亞硫酸氫鈉、及其混合物。
纖維各種纖維類型都可用所述含多價(jià)金屬離子的化合物處理。但優(yōu)選使用親水纖維。適用于本發(fā)明的親水纖維包括纖維素纖維、改性的交聯(lián)纖維素纖維、人造絲、聚酯纖維、親水性尼龍、絲毛等。還可使疏水纖維親水獲得適用的親水纖維?？赏ㄟ^用表面活性劑、二氧化硅或表面氧化處理(例如在電暈放電中用臭氧)使纖維親水。這種纖維可源于例如聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等。
對(duì)于吸收用品而言，優(yōu)選的纖維是纖維素。適用的纖維素纖維源的例子包括軟木纖維素、硬木纖維素、棉花、茅草、甘蔗渣、大麻、亞麻、化學(xué)改性的纖維素和乙酸纖維素。優(yōu)選的木質(zhì)纖維素是漂白纖維素。本發(fā)明優(yōu)選纖維素纖維的最終純度可在至少80％至98％α-纖維素的范圍內(nèi)，優(yōu)選純度大于95％α-纖維素，最優(yōu)選純度為96.5％α-纖維素。本文所用術(shù)語“純度”以存在的α-纖維素的百分率度量。這是溶解漿工業(yè)中常用的量度。漿和紙工業(yè)中典型使用的各種純度的纖維素纖維的生產(chǎn)方法為本領(lǐng)域已知。
卷縮定義為因纖維中的扭結(jié)、纏繞和/或彎曲所致纖維縮短的分?jǐn)?shù)。本發(fā)明纖維素纖維的卷縮率優(yōu)選為25至80％，更優(yōu)選75％。對(duì)于本發(fā)明而言，可在兩維方向測(cè)量纖維的卷縮。在兩維平面內(nèi)觀察所述纖維，測(cè)量纖維的投影長(zhǎng)度作為包括所述纖維的矩形的最長(zhǎng)尺寸L(矩形)，并測(cè)量纖維的實(shí)際長(zhǎng)度L(實(shí)際)，然后由下式計(jì)算纖維的卷縮因子卷縮因子＝L(實(shí)際)/L(矩形)-1用纖維卷縮指數(shù)圖像分析法產(chǎn)生此量度，描述在US5 190 563中?？赏ㄟ^絲光作用使纖維卷縮。典型地用于漿和紙工業(yè)的纖維素絲光處理方法為本領(lǐng)域已知。
本發(fā)明纖維素纖維的優(yōu)選水保留值(WRV)低于85％，更優(yōu)選在30％和80％之間，最優(yōu)選40％。WRV意指基于干纖維計(jì)算的纖維試樣浸泡然后離心分離除去纖維間水后纖維試樣保留的吸收水量。纖維可吸收的水量與其飽和時(shí)的溶脹能力有關(guān)。數(shù)量低表示已發(fā)生內(nèi)交聯(lián)。US5 190563描述了WRV的測(cè)量方法。
用于本發(fā)明尤其是用于提供流體獲取和分布性能的吸收元件的另一親水纖維源是化學(xué)硬化的纖維素纖維。本文所用術(shù)語“化學(xué)硬化的纖維素纖維”意指已經(jīng)過處理而提高所述纖維在干態(tài)和水濕狀態(tài)下的硬挺度的纖維素纖維。在最優(yōu)選的硬化纖維中，化學(xué)處理包括在纖維處理相對(duì)干燥的、纖維分離的(即單個(gè)化的)、纏繞的、卷縮狀態(tài)時(shí)用交聯(lián)劑使纖維內(nèi)交聯(lián)。據(jù)報(bào)道這些纖維的卷縮值大于70％，WRV值小于60％。通過交聯(lián)鍵硬化的單纖維形式的纖維公開在例如1993年6月8日授權(quán)的US5 217 445和1965年12月21日授權(quán)的US3 224 926中。
SAPS術(shù)語“超吸收聚合物顆?！被颉癝AP”顆粒包括任何顆粒形式的超吸收聚合物，包括不規(guī)則顆粒、球形顆粒、粉末、薄片、短纖維和其它細(xì)長(zhǎng)顆粒。“SAP”意指通常為水溶性的、已交聯(lián)使之基本上不溶于水、但能吸收至少10倍(優(yōu)選至少15倍)重量的生理鹽水溶液的聚合物。超吸收劑及其制備方法的許多例子可參見例如US4 102 340；4467 012；4 950 264；5 147 343；5 328 935；5 338 766；5 372 766；5 849 816；5 859 077；和Re.32 649。
SAP一般分為三類淀粉接枝共聚物、交聯(lián)的羧甲基纖維素衍生物和改性的親水聚丙烯酸酯。這種吸收聚合物的非限制實(shí)例是水解的淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、皂化丙烯酸酯-乙烯基共聚物、中和的交聯(lián)聚丙烯酸、交聯(lián)的聚丙烯酸鹽、和羧化纖維素。優(yōu)選的SAP吸收流體時(shí)形成水凝膠。
適用的SAP產(chǎn)生很高的凝膠體積或通過水凝膠的剪切模量測(cè)量的凝膠強(qiáng)度很高。這種優(yōu)選的SAP包含較少量的可通過與合成尿接觸而提取的(所謂“可提取的”)聚合材料。SAP是公知的，可從許多源商購。實(shí)例之一是以商品名IM1000TM(Hoechst-Celanese，Portsmouth，VA)出售的淀粉接枝聚丙烯酸酯水凝膠。其它商購超吸收劑是以商標(biāo)SANWETTM(Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki，日本)、SUMIKA GELTM(Sumitomo Kagaku Kabushiki Haishi，日本)、FAVORTM(Stockhausen，Garyville，LA)和ASAPTM系列(Chemdal，Aberdeen，MS)出售的。
適用于本發(fā)明的SAP顆粒包括以上所述的那些及其它的，只要所述SAP顆粒使用所述SAP和按本發(fā)明處理的親水纖維制成的吸收芯的滲透性改善。最優(yōu)選用于本發(fā)明的是聚丙烯酸酯基SAP。
適用于吸收芯的任何尺寸或形狀的SAP顆粒均可用于本發(fā)明。
吸收芯結(jié)構(gòu)本發(fā)明的處理纖維可與SAP顆粒一起使用形成適用于形成生產(chǎn)吸收制品所用吸收結(jié)構(gòu)的吸收芯層。所述處理纖維在吸收芯的20％SAP和80％纖維的混合物中開始顯示出改善的芯滲透性，在吸收芯的40％SAP和60％纖維的混合物中表現(xiàn)出更好的滲透性，在吸收芯的60-80％SAP和40-20％纖維的混合物中觀察到滲透性進(jìn)一步改善。優(yōu)選地，所述處理纖維用于形成多層吸收結(jié)構(gòu)的一層。特別適用于嬰兒尿布和成人失禁用品的吸收結(jié)構(gòu)通常包括至少兩個(gè)規(guī)定層-上獲取層和下貯存層。有時(shí)，在所述獲取層和貯存層之間設(shè)有分布層。可選地，在所述貯存層下面有芯吸層。
典型地在貯存層中裝有SAP顆粒，但SAP顆粒也可或者裝在分布層中。本發(fā)明的處理纖維或其它處理基質(zhì)可位于任何層中，只要所述吸收結(jié)構(gòu)暴露于液體時(shí)，所述液體與所述處理纖維接觸，然后將所述多價(jià)金屬離子攜帶至SAP顆粒。優(yōu)選地，在多層吸收結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明處理纖維裝在所述貯存層中。
吸收制品本發(fā)明所述處理纖維可用于一般放置或保持與佩帶者身體接近用于吸收和容納身體流出物的任何一次性吸收制品。一次性吸收制品包括嬰兒尿布、成人失禁用品、訓(xùn)練用短襯褲、衛(wèi)生巾和其它婦女衛(wèi)生用品。
常用的一次性嬰兒尿布一般包括前腰帶區(qū)域、后腰帶區(qū)域和其間的胯部區(qū)域。尿布結(jié)構(gòu)一般包括滲透液體的面片、不滲透液體的背片、吸收結(jié)構(gòu)、彈性件、和固定鉤。代表性的一次性尿布設(shè)計(jì)可參見例如US4 935 022和5 149 335中。US5 961 505包括婦女衛(wèi)生墊的代表性設(shè)計(jì)。
可通過共混單纖維化纖維和SAP顆粒，在真空下施于模殼中產(chǎn)生所要形狀的吸收結(jié)構(gòu)，形成摻有本發(fā)明處理纖維的吸收結(jié)構(gòu)?；蛘?，可將所述吸收結(jié)構(gòu)單獨(dú)制成連接的卷狀商品，優(yōu)選用氣流法(或“干成形”)技術(shù)。
纖維處理適用于吸收結(jié)構(gòu)的纖維可以各種方式處理使所述含多價(jià)金屬離子的化合物與所述纖維緊密結(jié)合。優(yōu)選方法是所述化合物的溶液與漿液形式的纖維接觸，使所述化合物沉淀至纖維表面上?；蛘撸捎盟龌衔锏乃蚍撬芤夯驊腋∫簢娚渌隼w維。在單纖維狀態(tài)或纖維網(wǎng)的狀態(tài)下處理所述纖維。例如，化合物可以粉狀或其它物理形式直接施加至纖維上。但不論使用何種方法，優(yōu)選使所述化合物與纖維保護(hù)結(jié)合，以致在形成吸收結(jié)構(gòu)和吸收制品中纖維的正常物理操作過程中或制品的使用過程中，在纖維與液體接觸之前，不驅(qū)逐所述化合物。所述處理纖維與液體接觸時(shí)，所用化合物應(yīng)從纖維中釋放而在液體中形成離子。
處理纖維的優(yōu)選方法在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明處理纖維由來自Buckeye TechnologiesInc.(Memphis，Tennessee)的纖維素纖維制成。使之形成淤漿，調(diào)pH至約4.0，將硫酸鋁(Al2(SO4)3)水溶液加至漿液中。攪拌所述漿液，稠度下降。在攪拌下使?jié){液的pH升至約5.7。然后將所述纖維制成纖維網(wǎng)或片，干燥，用所述纖維的2.5％(重)載荷的檸檬酸溶液噴射。然后將纖維網(wǎng)包裝，運(yùn)送至用戶用于進(jìn)一步加工，包括纖維分離形成單纖維化纖維用于生產(chǎn)吸收制品。如果要使用還原劑，優(yōu)選在干燥步驟之前和任何其它涂布步驟之后施加還原劑。所述還原劑可通過噴涂、涂抹或發(fā)泡施加還原劑。
不想受理論限制，相信通過此方法，隨著pH升高，引入漿液中的可溶性Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化成不溶性Al(OH)3。不溶性氫氧化鋁沉淀在纖維上。從而所得纖維涂有Al(OH)3或在纖維內(nèi)包含不溶性金屬。噴射在包含所述纖維的纖維網(wǎng)上的檸檬酸在纖維上干燥。所述Al(OH)3處理的纖維制成吸收制品時(shí)，所述吸收制品的檸檬酸處理的纖維暴露于液體(例如尿)時(shí)，所述檸檬酸產(chǎn)生局部酸性環(huán)境。所述酸環(huán)境導(dǎo)致pH下降，使Al2(OH)3轉(zhuǎn)化成可溶形式的鋁，包括此金屬的檸檬酸復(fù)合物。這樣，鋁離子在溶液中可用于局部和暫時(shí)抑制超吸收聚合物(也存在于吸收材料中的)溶脹，從而防止凝膠結(jié)塊或使之最小。
另一優(yōu)選實(shí)施方案中，上述方法這樣進(jìn)行用沉淀的Al2(OH)3處理所述纖維，在后續(xù)步驟中將硫酸鋁施涂(優(yōu)選通過噴射)于所述Al2(OH)3處理的纖維上。優(yōu)選在纖維網(wǎng)進(jìn)入纖維網(wǎng)干燥器之前將硫酸鋁施涂于纖維網(wǎng)上。涂于濕纖維網(wǎng)使硫酸鋁更好地分布在纖維網(wǎng)中。硫酸鋁所形成的酸性環(huán)境也有助于可溶性鋁離子從Al2(OH)3沉淀中釋放。
優(yōu)選實(shí)施方案的層次舉例說明如下吸收芯(實(shí)施例4)中(1)用水溶性鋁化合物預(yù)處理的纖維素纖維和(2)SAP顆粒的雙組分混合物使芯的滲透性高于吸收芯(實(shí)施例12)中(1)纖維素纖維、(2)水溶性鋁化合物和(3)SAP顆粒的可比的三組分混合物，而且高于吸收芯(實(shí)施例15)中(1)用水溶性鋁化合物水溶液預(yù)處理的SAP顆粒和(2)纖維素纖維的雙組分混合物。后面給出的方法中列舉了這些結(jié)果。
SAP顆粒的處理用多價(jià)離子鹽涂布SAP顆粒表面，使所述涂布SAP顆粒與吸收結(jié)構(gòu)中的纖維混合，可獲得改善的芯滲透性。涂布所述顆粒與使SAP顆粒與多價(jià)陽離子鹽反應(yīng)或配位不同。使SAP顆粒與多價(jià)離子鹽的非水溶液混合，然后除去非水溶劑，所述鹽涂層留在SAP顆粒表面，完成SAP顆粒的涂鹽過程。例如，在室溫下使硫酸鋁的無水甲醇溶液與SAP顆粒(例如FavorTMSXM9100)混合，將混合物干燥，使粒狀的涂布SAP顆粒與吸收芯中的疏松纖維混合。這種結(jié)構(gòu)的芯滲透性比用等量的多價(jià)離子鹽水溶液處理SAP顆粒時(shí)所得的高得多，表明涂有硫酸鋁的顆粒的芯滲透性優(yōu)于鋁陽離子配位的SAP顆粒。雖然甲醇是優(yōu)選的非水溶劑，但溶解所述鹽而不使SAP顆粒溶脹的任何溶劑均可使用。例子包括醇類如乙醇、正丙醇、異丙醇和丙酮。
后面的實(shí)施例中使用以下方法。
氣流法結(jié)構(gòu)的形成用Kamas磨機(jī)(Kamas Industri AB，瑞典)將漿粕粉碎成短纖漿。用墊片成型設(shè)備(Buckeye Technologies，Memphis，TN)使所述短纖漿與SAP顆?；旌?。
在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)生產(chǎn)線上吸收芯的制造過程使纖維和SAP顆粒混合制備實(shí)驗(yàn)室氣流法吸收結(jié)構(gòu)。將纖維和SAP顆粒裝入所述墊片成型設(shè)備中。通過空氣旋渦使纖維和SAP顆?；旌?，施加真空使之成為單結(jié)構(gòu)。然后將所述氣流法纖維結(jié)構(gòu)模切成性能試驗(yàn)指定的尺寸。為用于試驗(yàn)，所述氣流法纖維結(jié)構(gòu)在目標(biāo)基重(0.30g/in2或0.22g/in2)下應(yīng)有14”×14”的尺寸。
離子含量的測(cè)量通過在消解裝置中用硝酸和高氯酸濕法灰化(氧化)所述試樣測(cè)定漿粕試樣中金屬離子含量(包括鋁或鐵含量)。通過與所述試樣相同的步驟氧化和攜帶空白試樣。然后用感應(yīng)耦合型等離子分光光度計(jì)(“ICP”)(例如Perkin-Elmer ICP 6500)分析試樣。由此分析，可確定試樣中離子含量(ppm)。多價(jià)陽離子含量應(yīng)在0.25％和5.0％(重)纖維之間、優(yōu)選在0.25％和2.5％(重)纖維之間、更優(yōu)選在0.4％和1.2％(重)纖維之間。
離子提取率的測(cè)量將測(cè)試?yán)w維浸入鹽水溶液中，搖動(dòng)24小時(shí)，測(cè)量在鹽水溶液中從纖維中提取離子的百分率。在其期間，離子從纖維中提取出而進(jìn)入溶液中。用ICP測(cè)量溶液中離子濃度，與原纖維試樣中離子含量對(duì)比確定在攪動(dòng)下長(zhǎng)時(shí)間暴露于鹽水中而排出的離子百分率。離子提取率應(yīng)超過5％、優(yōu)選超過25％、更優(yōu)選超過50％、最優(yōu)選超過90％。
垂直滲透性的測(cè)量垂直滲透性用以下方法測(cè)定。此方法源于US5 562 642中公開的方法。
用Kamas Cell Mill(Kamas Industri AB，瑞典)裝置形成粉碎的漿粕，再用于產(chǎn)生短纖維。用墊片成型設(shè)備(Buckeye TechnologiesInc.，Memphis，Tennessee)混合SAP顆粒和纖維制備14”×14”試驗(yàn)墊。構(gòu)造基重為0.3g/in2的試驗(yàn)墊，壓至0.15g/cc的密度。將試樣模切成2 1/4”直徑的圓片并在試驗(yàn)前調(diào)理。將圓片在強(qiáng)制通風(fēng)爐中干燥，然后放在干燥器中直至進(jìn)行滲透性試驗(yàn)。再將試樣放至裝有金屬絲網(wǎng)制成的基底(試樣平臺(tái))的立式圓筒中。參見圖3所示垂直滲透性試驗(yàn)裝置。所述立式圓筒的內(nèi)徑為2 1/4”。放在試樣上的重量提供垂直于試樣的約0.3lb/in2壓力。將試樣在流體(0.9％鹽水)中飽和1小時(shí)。1小時(shí)后，將裝有試樣的立式圓筒固定在稱重天平上(但不與之接觸)。最初通過位于重心的3/8”孔用50ml 0.9％鹽水損害試樣。每25g流體移至所述天平添加25ml損害(insult)直至天平讀數(shù)達(dá)100g。測(cè)量每單元時(shí)間被試樣轉(zhuǎn)移的流體定為給定試樣的滲透性。還記錄試樣的吸收能力。
傾斜滲透性的測(cè)量用以下方法測(cè)量?jī)A斜滲透性。此方法源于US5 147 343中公開的方法。用Kamas Cell Mill(Kamas Industri AB，瑞典)裝置形成粉碎的漿粕，再用于產(chǎn)生短纖維。用墊片成型設(shè)備混合SAP顆粒和纖維制備14”×14”試驗(yàn)墊。構(gòu)造基重為0.22g/in2的試驗(yàn)墊，壓至0.15g/cc的密度。將試樣模切成11 in2并在試驗(yàn)前調(diào)理。參見圖1所示該方法所用傾斜滲透性試驗(yàn)裝置。將滲透性試樣放在以45°角傾斜的涂有特氟隆的塊上。通過1/4”管與可垂直調(diào)節(jié)的流體儲(chǔ)罐相連的流料箱放在此塊上。試樣墊的前邊居中固定在流料箱上。所述流料箱設(shè)計(jì)有三個(gè)直徑3/16”的孔，間隔9/16”。有一致的45°角的涂有特氟隆的上塊放在所述試樣墊上面。加潤(rùn)滑油的定位釘以60°角插入下塊(試樣平臺(tái))中防止上塊滑動(dòng)，使試樣飽和后均勻膨脹。724.4g重與所述上塊的重量一起提供垂直于試樣的約0.3lbs/in2的壓力。調(diào)節(jié)液體(0.9％鹽水)液位產(chǎn)生并保持反彎月面。飽和時(shí)，試樣墊通過將流體傳送至位于試樣下面的天平之上的已稱皮重的接收容器中起虹吸管的作用。測(cè)量每單元時(shí)間被試樣轉(zhuǎn)移的液體確定流速。流速達(dá)到平衡后確定給定試樣的滲透性。例如，圖2示出在不同時(shí)間間隔下50％SAP和50％纖維素纖維混合物、和70％SAP和30％纖維素纖維混合物的傾斜滲透性。該圖還顯示與SAP混合的本發(fā)明纖維(實(shí)施例3)產(chǎn)生增加的滲透性。
滲透因平的計(jì)算滲透因子由垂直滲透性和傾斜滲透性之和(gm/min)確定。所述總和如下獲得滲透因子＝(垂直2+傾斜2)1/2其中“垂直”滲透性和“傾斜”滲透性以gm/min表示。所述因子以無量綱數(shù)形式報(bào)告，但實(shí)際量綱為gm/min。
水平芯吸(芯利用率)的測(cè)量將約4”×14”的水平芯吸試樣放在有捕集“流失”流體(0.9％鹽水)的邊緣凹槽的水平平臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用芯或生產(chǎn)的尿布芯均可使用。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用芯，將切成3”×7”的來自商業(yè)尿布的獲取-分布層(ADL)放在試樣上，在此處引入流體。然后將第二塊板放在所述試樣和ADL之上。所述面板裝有內(nèi)徑11/2”的損害液儲(chǔ)罐。所述損害區(qū)域中心相對(duì)于所述試樣距離所述損害液儲(chǔ)罐前端或最近端5”。將兩個(gè)10磅的砝碼放在所述上塊之上，與上塊的重量一起提供垂直于試樣的約0.40lbs/in2的壓力。將三份100ml損害液間隔20分鐘引入試樣中。1小時(shí)后，拆卸所述試樣，稱重以確定液體從損害區(qū)域轉(zhuǎn)移的距離。水平芯吸確定為基于g流體/g芯試樣的最后三英寸之和。
以下實(shí)施例說明本發(fā)明而不限制其范圍。
對(duì)比例1將由4.5份纖維/100份漿液組成的來自Buckeye Technologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維漿用足量水稀釋至0.9份纖維/100份漿液，將pH調(diào)至5.5。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比(rush/drag ratio)形成片材，壓出，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份漿液。將所述片材用常規(guī)轉(zhuǎn)筒干燥器干燥至93.5％固體。將該片材卷在連續(xù)輥上。
在Kamas磨機(jī)中使來自所述輥的片材分離纖維。如前面所述對(duì)纖維進(jìn)行離子提取試驗(yàn)。測(cè)得所述纖維的離子提取率為0％。用70％(重)SAP顆粒和30％(重)纖維的混合物試驗(yàn)芯如前面所述進(jìn)行垂直和傾斜滲透試驗(yàn)。然后計(jì)算滲透因子。使用FAVORTMSXM 70 SAP(來自Stockhausen，Inc.)時(shí)，所得滲透因子為16。
對(duì)比例2重復(fù)對(duì)比例1，但用SAP FAVORTMSXM 9100代替FAVORTMSXM 70。所得滲透因子為141。
實(shí)施例1如下處理纖維素纖維。將總共9.36份來自General ChemicalCorporation的水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O)/100份來自BuckeyeTechnologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維加至由4.5份纖維/100份漿液組成的漿液中。所述漿液的pH為3.2?；旌?5分鐘后，加入3.0份氫氧化鈉/100份纖維及足量的水形成pH為5.7的0.9份纖維/100份漿液。將溫度調(diào)至60℃。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份總量。將所述片材用常規(guī)轉(zhuǎn)筒干燥器干燥至93.5％固體。在連續(xù)卷繞的同時(shí)，將50％檸檬酸溶液以2.5份/100份纖維的載荷噴涂在所述片材的一面上。然后將卷繞的片材定尺寸分成各個(gè)輥。
在Kamas磨機(jī)中使所述片材分離纖維，如前面所述進(jìn)行離子提取試驗(yàn)。測(cè)得所述纖維的離子提取率為34％，鋁含量為約7500ppm。用70％(重)SAP顆粒和30％(重)纖維的混合物對(duì)試驗(yàn)芯進(jìn)行垂直和傾斜滲透試驗(yàn)。使用FAVORTMSXM 70 SAP的滲透因子為31。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，但所用SAP為FAVORTMSXM 9100。所得滲透因子為177。
實(shí)施例3將由4.5份纖維/100份漿液組成的來自Buckeye Technologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維漿用足量水稀釋至0.9份纖維/100份漿液，將pH調(diào)至5.5。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份漿液。將所述片材用常規(guī)轉(zhuǎn)筒干燥器干燥至93.5％固體。將該片材卷在連續(xù)輥上。在卷繞的過程中，噴涂6.1份水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O，50％水溶液)/100份纖維。所述纖維卷在連續(xù)輥上。定尺寸分成各個(gè)輥。
在Kamas磨機(jī)中使來自所述輥的片材分離纖維，測(cè)量離子提取率，為86％。纖維的鋁含量為5500ppm。用70％(重)SAP顆粒和30％(重)纖維的混合物試驗(yàn)芯如前面所述進(jìn)行垂直和傾斜滲透試驗(yàn)。使用FAVORTMSXM 70 SAP的滲透因子為44。
實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例3，但纖維的鋁含量為5445ppm，所用SAP為FAVORTMSMX9100。所得滲透因子為212。離子提取率為86％。
實(shí)施例5
將12.1g硝酸鐵(Fe(NO3)3)(Fisher Chemical Co.)/152g來自Buckeye Technologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維加至4.5份纖維/100份漿液中。所述漿液的pH為2.76。混合并稀釋至0.9份纖維/100份漿液后，加入27.1ml 10％氫氧化鈉將pH調(diào)至5.7。所得漿液在動(dòng)態(tài)手抄紙成形設(shè)備(Formette Dynamique Brevet，CentreTechnique de L’Industrie，Ateliers de Construction Allimand，Appareil No.48)上脫水，壓至48份纖維/100份總量。將所述片材干燥至93.5％固體。干燥后，將2.5份50％檸檬酸溶液/100份纖維涂于所述片材上。
如上所述在Kamas磨機(jī)中使所述試樣片分離纖維。如上所述對(duì)形成的試驗(yàn)芯測(cè)量滲透性，所述試驗(yàn)芯為70％(重)FAVORTMSXM 9100和30％(重)纖維的混合物。計(jì)算出滲透因子為178。
實(shí)施例6將9.36份水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O)/100份來自BuckeyeTechnologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維加至由4.5份纖維/100份漿液組成的漿液中。加完硫酸鋁后，所述漿液的pH為3.2?；旌?5分鐘后，加入3.0份氫氧化鈉/100份纖維及足量的水形成pH為5.7的0.9份纖維/100份漿液，溫度為60℃。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份總量。將所述片材干燥至93.5％固體。通過噴涂溶液向此試樣片施加3份來自Aldrich Chemical Company的1，2，3，4-丁烷四甲酸(BTCA)/100份纖維。
在Kamas磨機(jī)中使所述片材分離纖維，測(cè)得所述纖維的離子提取率為12.4％。所有滲透因子試驗(yàn)均用70％(重)FAVORTMSXM 70 SAP顆粒和30％(重)纖維制成的墊進(jìn)行。測(cè)得滲透因子為38。
實(shí)施例7將9.36份水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O)/100份來自BuckeyeTechnologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維加至由4.5份纖維/100份漿液組成的漿液中。加完硫酸鋁后，所述漿液的pH為3.2?；旌?5分鐘后，加入3.0份氫氧化鈉/100份纖維及足量的水形成pH為5.7的0.9份纖維/100份漿液，溫度為60℃。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份總量。將所述片材干燥至93.5％固體。通過噴涂向此試樣片施加1份來自Aldrich Chemical Company的對(duì)甲苯磺酸(PTSA)/100份纖維。
在Kamas磨機(jī)中使所述片材分離纖維，測(cè)得所述纖維的離子提取率為13.4％。所有滲透因子試驗(yàn)均用70％(重)FAVORTMSXM 70 SAP和30％(重)纖維制成的試驗(yàn)芯進(jìn)行。測(cè)得滲透因子為32。
實(shí)施例8由Buckeye Technologies Inc.得到片材形式的高孔隙度工業(yè)纖維(HPZ)。所述纖維的WRV為78.7，卷縮率為51％，α-纖維素含量為96.5％。將7.7份十八水合硫酸鋁(Aldrich Chemical Company)/100份纖維噴涂于所述片材上。
測(cè)得所述纖維的離子提取率為100％。用30％(重)纖維和70％(重)FAVORTMSXM 9100 SAP制備試驗(yàn)墊，測(cè)量滲透性。滲透因子為241。
實(shí)施例9由Buckeye Technologies Inc.得到片材形式的高純度工業(yè)棉纖維(GR702)。將7.7份十八水合硫酸鋁/100份纖維噴涂于所述片材上。
測(cè)得所述纖維的離子提取率為99.0％。用30％(重)纖維和70％(重)FAVORTMSXM 9100 SAP制備試驗(yàn)墊，測(cè)量滲透性。滲透因子為219。
實(shí)施例10如US5190563中所公開的將4.7％檸檬酸和1.6％次磷酸鈉涂于南方軟木Kraft漿粕制備纖維。在340°F下單纖化和固化7.5min.后，所述漿粕的WRV為44，卷縮率為約75％。通過噴涂3.42份水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O)/100份纖維處理所述單纖維，使之干燥。測(cè)得所述纖維的離子提取率為49.8％。測(cè)得所述纖維的鋁含量為10 869ppm。用30％(重)所述處理纖維和70％(重)FAVORTMSXM 9100 SAP制備試驗(yàn)墊，測(cè)量滲透因子。滲透因子為231。
實(shí)施例11選擇來自BBA公司的合成親水性非織造材料(產(chǎn)品號(hào)H018B7W)，用1.03g十八水合硫酸鋁/ft2材料噴涂處理，使之干燥。用30％(重)來自Bucheye Technologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)和70％(重)FAVORTMSXM 9100 SAP制備試驗(yàn)墊，用所述處理的非織造材料作為面片，測(cè)量滲透因子。滲透因子為191。
實(shí)施例12如芯生產(chǎn)方法中所述，將2.4份粉末形式的十八水合硫酸鋁(51.3％硫酸鋁)加至100份30％(重)纖維和70％(重)SAP芯中，制備滲透性改善的吸收芯。有70％FAVORTMSXM 9100 SAP的滲透因子為207。
實(shí)施例13將由4.5份纖維/100份漿液組成的來自Buckeye Technologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維漿用足量水稀釋至0.9份纖維/100份漿液，將pH調(diào)至5.5。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后用12.35份水合硫酸鋁和3.17份次磷酸鈉/100份纖維噴射處理，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份漿液。將所述片材用常規(guī)轉(zhuǎn)筒干燥器干燥至93.5％固體。所述纖維卷在連續(xù)輥上。定尺寸分成各個(gè)輥。
在Kamas磨機(jī)中使來自所述輥的片材分離纖維，測(cè)量離子提取率，為95％。用30％(重)纖維和70％(重)FAVORTMSXM 9100制得的試驗(yàn)芯，測(cè)定滲透因子為216。
實(shí)施例14將9.36份水合硫酸鋁(Al2(SO4)3*14H2O)/100份來自BuckeyeTechnologies的漂白南方軟木Kraft(BSSK)纖維加至由4.5份纖維/100份漿液組成的漿液中。所述漿液的pH為3.2。混合25分鐘后，加入3.0份氫氧化鈉/100份纖維及足量的水形成pH為5.7的0.9份纖維/100份漿液，溫度為60℃。所得漿液在壓片機(jī)上連續(xù)脫水，以1.0的沖/拉比形成片材，壓伏，然后用12.35份水合硫酸鋁和3.17份次磷酸鈉/100份纖維噴射處理，然后通過三級(jí)加壓使之密實(shí)形成48份纖維/100份漿液。將所述片材用常規(guī)轉(zhuǎn)筒干燥器干燥至93.5％固體。所述纖維卷在連續(xù)輥上。定尺寸分成各個(gè)輥。
在Kamas磨機(jī)中使所述片材分離纖維，測(cè)得所述纖維的離子提取率為38.2％，鋁含量為9475ppm。用30％(重)纖維和70％(重)FAVORTMSXM 9100制成的試驗(yàn)芯，測(cè)得滲透因子為213。
實(shí)施例15使3份(重)脫纖化疏松纖維與7份(重)預(yù)處理的FAVORTMSXM9100 SAP混合制備吸收芯。所述FAVORTMSXM 9100 SAP已用3.7份干十八水合硫酸鋁/100份SAP的十八水合硫酸鋁水溶液預(yù)處理，在125℃干燥3小時(shí)，粉碎，篩分至粒度與未處理SAP相同。測(cè)得此芯的滲透因子為187。
實(shí)施例16使3份(重)脫纖化疏松纖維與7份(重)預(yù)處理的FAVORTMSXM9100 SAP混合制備吸收芯。所述FAVORTMSXM 9100 SAP已用3.7份干十八水合硫酸鋁/100份SAP的十八水合硫酸鋁的甲醇溶液預(yù)處理，在排風(fēng)罩中風(fēng)干除去可見液體，在40℃下烘干2小時(shí)。測(cè)得此芯的滲透因子為268。
權(quán)利要求
1.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維，所述纖維的離子提取因子為至少5％；和超吸收聚合物顆粒。
2.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的離子提取因子為至少25％。
3.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的離子提取因子為至少50％。
4.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的離子提取因子為至少90％。
5.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
6.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量在所述纖維的0.25％和2.5％(重)之間。
7.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量在所述纖維的0.4％和1.2％(重)之間。
8.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子為過渡金屬離子。
9.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫及其混合物。
10.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子處于+3或+4氧化態(tài)。
11.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述化合物為多價(jià)金屬的鹽。
12.權(quán)利要求9的結(jié)構(gòu)，其中所述化合物選自鋁、鐵和錫的氫氧化物及其混合物。
13.權(quán)利要求9的結(jié)構(gòu)，其中所述化合物選自鋁、鐵和錫的水溶性鹽及其混合物。
14.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的可電離酸。
15.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸的存在量在所述纖維的0.5％和10％(重)之間。
16.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸為有至少兩個(gè)羧酸基的有機(jī)酸。
17.權(quán)利要求16的結(jié)構(gòu)，其中所述酸選自C2-C12有機(jī)酸。
18.權(quán)利要求16的結(jié)構(gòu)，其中所述酸為檸檬酸。
19.權(quán)利要求18的結(jié)構(gòu)，其中所述檸檬酸的存在量在所述纖維的0.5％和3％之間。
20.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸為聚合型羧酸。
21.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸為磺酸。
22.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸為聚合型磺酸。
23.權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)，其中所述酸選自檸檬酸、丁烷四甲酸、天冬氨酸、蘋果酸、馬來酸、酒石酸、對(duì)甲苯磺酸、及其混合物。
24.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維為至少80％的α-纖維素，水保留值為至少80％。
25.權(quán)利要求24的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維為至少95％的α-纖維素，卷縮率為至少25％，水保留值低于90％。
26.權(quán)利要求24的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維是交聯(lián)的，卷縮率大于50％，水保留值低于60％。
27.權(quán)利要求24的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維為選自軟木纖維素、硬木纖維素、棉花、茅草、甘蔗渣、大麻、亞麻、化學(xué)改性的纖維素、物理改性的纖維素、再生纖維素、細(xì)菌產(chǎn)生的纖維素、lyocell、乙酸纖維素及其混合物。
28.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維選自用表面活性劑處理的疏水纖維、用二氧化硅處理的疏水纖維、表面氧化的疏水纖維、及其混合物。
29.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的還原劑。
30.權(quán)利要求29的纖維復(fù)合物，其中所述還原劑選自次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉及其混合物。
31.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
32.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述纖維和聚合物為混合物形式。
33.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量大于所述纖維和顆粒的40％(重)。
34.權(quán)利要求33的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量在所述纖維和顆粒的60％和80％(重)之間。
35.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含獲取層；與所述獲取層流體相通的貯存層，所述貯存層包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維和超吸收聚合物顆粒，所述纖維的離子提取因子為至少5％。
36.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
37.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
38.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的可電離酸。
39.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的還原劑。
40.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
41.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量大于所述纖維和顆粒的40％(重)。
42.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含獲取層；與所述獲取層流體相通的貯存層，所述貯存層包括與含多價(jià)陽離子的化合物混合的親水性纖維、和超吸收聚合物顆粒。
43.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
44.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
45.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的可電離酸。
46.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，還包含與所述纖維結(jié)合的還原劑。
47.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
48.權(quán)利要求42的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量大于所述纖維和顆粒的40％(重)。
49.一種一次性吸收制品，包含包括可滲透液體的面片和不滲透液體的背片的殼架；和在所述面片和所述背片之間的吸收結(jié)構(gòu)，所述吸收結(jié)構(gòu)包括與所述面片流體相通的獲取層；和與所述獲取層流體相通的貯存層，所述貯存層包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維和超吸收聚合物顆粒，所述纖維的離子提取因子為至少5％。
50.權(quán)利要求49的制品，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
51.權(quán)利要求49的制品，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
52.權(quán)利要求49的制品，還包含與所述纖維結(jié)合的可電離酸。
53.權(quán)利要求49的制品，還包含與所述纖維結(jié)合的還原劑。
54.權(quán)利要求49的制品，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
55.權(quán)利要求49的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
56.權(quán)利要求49的制品，其中所述制品選自嬰兒尿布、訓(xùn)練用短襯褲、成人失禁用品、和婦女衛(wèi)生墊。
57.一種一次性吸收制品，包含包括可滲透液體的面片和不滲透液體的背片的殼架；和在所述面片和所述背片之間的吸收結(jié)構(gòu)，所述吸收結(jié)構(gòu)包括與所述面片流體相通的獲取層；和與所述獲取層流體相通的貯存層，所述貯存層包括與含多價(jià)陽離子的化合物混合的纖維和超吸收聚合物顆粒。
58.權(quán)利要求57的制品，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
59.權(quán)利要求57的制品，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
60.權(quán)利要求57的制品，還包含與所述纖維結(jié)合的可電離酸。
61.權(quán)利要求57的制品，還包含與所述纖維結(jié)合的還原劑。
62.權(quán)利要求57的制品，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
63.權(quán)利要求57的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)。
64.權(quán)利要求57的制品，其中所述制品選自嬰兒尿布、訓(xùn)練用短襯褲、成人失禁用品、和婦女衛(wèi)生墊。
65.一種一次性吸收制品，包含包括可滲透液體的面片和不滲透液體的背片的殼架；和在所述面片和所述背片之間的吸收結(jié)構(gòu)，所述吸收結(jié)構(gòu)包括與所述面片流體相通的獲取層，所述獲取層包括與含多價(jià)陽離子的化合物混合的纖維；和與所述獲取層流體相通的貯存層，所述貯存層包括纖維和超吸收聚合物顆粒。
66.權(quán)利要求65的制品，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述貯存層中纖維的大于0.25％至5％(重)。
67.權(quán)利要求65的制品，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
68.權(quán)利要求65的制品，還包含存在于所述獲取層中的可電離酸。
69.權(quán)利要求65的制品，還包含在所述獲取層中與纖維結(jié)合的還原劑。
70.權(quán)利要求65的制品，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
71.權(quán)利要求65的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量為所述貯存層中纖維的大于0.25％至5％(重)。
72.權(quán)利要求65的制品，其中所述制品選自嬰兒尿布、訓(xùn)練用短襯褲、成人失禁用品、和婦女衛(wèi)生墊。
73.一種一次性吸收制品，包含包括可滲透液體的面片和不滲透液體的背片的殼架；和在所述面片和所述背片之間的吸收結(jié)構(gòu)，所述吸收結(jié)構(gòu)包括與所述面片流體相通的獲取層；與所述獲取層流體相通的分布層，所述分布層包括與含多價(jià)陽離子的化合物混合的纖維；和與所述分布層流體相通的貯存層，所述貯存層包括纖維和超吸收聚合物顆粒。
74.權(quán)利要求73的制品，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述貯存層中纖維的大于0.25％至5％(重)。
75.權(quán)利要求73的制品，其中所述陽離子選自鋁、鐵、錫、及其混合物。
76.權(quán)利要求73的制品，還包含與所述分布層的纖維結(jié)合的可電離酸。
77.權(quán)利要求73的制品，還包含與所述分布層的纖維結(jié)合的還原劑。
78.權(quán)利要求73的制品，其中所述超吸收聚合物選自淀粉-丙烯酸酯接枝共聚物、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素衍生物及其混合物。
79.權(quán)利要求73的結(jié)構(gòu)，其中所述顆粒的存在量為所述貯存層中纖維的大于0.25％至5％(重)。
80.權(quán)利要求73的制品，其中所述制品選自嬰兒尿布、訓(xùn)練用短襯褲、成人失禁用品、和婦女衛(wèi)生墊。
81.一種吸收結(jié)構(gòu)的制備方法，包括將纖維素纖維漿液的pH調(diào)至3.8和4.2之間；向所述漿液中加入硫酸鋁；攪動(dòng)所述纖維漿液，使pH增至5.5和5.9之間；由所述纖維形成纖維網(wǎng)；將所述纖維的0.5％至5％(重)的可電離酸施涂至所述纖維網(wǎng)上；干燥并使所述纖維單纖化；將超吸收聚合物顆粒加至所述纖維中形成吸收結(jié)構(gòu)。
82.權(quán)利要求81的方法，其中通過選自噴涂、涂抹和發(fā)泡的方法施涂所述酸。
83.權(quán)利要求81的方法，還包括向所述纖維網(wǎng)施涂還原劑的步驟。
84.權(quán)利要求83的方法，其中在施涂所述酸之后，施涂所述還原劑。
85.一種吸收結(jié)構(gòu)的制備方法，包括將纖維素纖維漿液的pH調(diào)至3.8和4.2之間；向所述漿液中加入硫酸鋁；攪動(dòng)所述纖維漿液，使pH增至5.5和5.9之間；由所述纖維形成纖維網(wǎng)；將所述纖維的6.2％至6.8％(重)的硫酸鋁施涂至所述纖維網(wǎng)上；干燥并使所述纖維單纖化；和將超吸收聚合物顆粒加至所述纖維中形成吸收結(jié)構(gòu)。
86.權(quán)利要求85的方法，其中通過選自噴涂、涂抹和發(fā)泡的方法施涂所述硫酸鋁。
87.權(quán)利要求85的方法，還包括向所述纖維網(wǎng)施涂還原劑的步驟。
88.權(quán)利要求85的方法，其中在施涂所述硫酸鋁之后，施涂所述還原劑。
89.一種吸收結(jié)構(gòu)的制備方法，包括使超吸收聚合物顆粒與含多價(jià)陽離子的化合物的水溶液混合；在100℃以上干燥所述混合物直至形成干混合物；將所述干混合物粉碎形成顆粒；和將所述顆粒加至含纖維的吸收結(jié)構(gòu)中。
90.一種吸收結(jié)構(gòu)的制備方法，包括形成纖維素纖維的漿液；由所述纖維形成纖維網(wǎng)；將所述纖維的6.2％至7.0％(重)的硫酸鋁施涂至所述纖維網(wǎng)上；干燥并使所述纖維單纖化；和將超吸收聚合物顆粒加至所述纖維中形成吸收結(jié)構(gòu)。
91.權(quán)利要求90的方法，其中通過選自噴涂、涂抹和發(fā)泡的方法施涂所述硫酸鋁。
92.權(quán)利要求90的方法，還包括向所述纖維網(wǎng)施涂還原劑的步驟。
93.權(quán)利要求92的方法，其中在施涂所述硫酸鋁之后，施涂所述還原劑。
94.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)，所述纖維的離子提取因子為至少5％；和超吸收聚合物顆粒，其存在量在所述纖維和顆粒的50％和80％(重)之間，所述吸收結(jié)構(gòu)的滲透因子大于16。
95.權(quán)利要求94的吸收結(jié)構(gòu)，其中所述滲透因子大于140。
96.權(quán)利要求1的吸收結(jié)構(gòu)，其中所述纖維形成面片。
97.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含一種非織造材料，所述非織造材料包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維，所述纖維的離子提取因子為至少5％；和超吸收聚合物顆粒。
98.一種吸收結(jié)構(gòu)，包含與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維，其中所述多價(jià)陽離子的存在量為所述纖維的大于0.25％至5％(重)，所述纖維的離子提取因子為至少5％；和超吸收聚合物顆粒，其存在量在所述纖維和顆粒的50％和80％(重)之間，所述吸收結(jié)構(gòu)的水平芯吸因子大于10g/g。
99.權(quán)利要求98的吸收結(jié)構(gòu)，其中所述多價(jià)陽離子的存在量在所述纖維的3.25％和3.75％(重)之間，所述結(jié)構(gòu)的水平芯吸因子大于40g/g。
100.一種吸收結(jié)構(gòu)的制備方法，包括使超吸收聚合物顆粒與含多價(jià)陽離子的化合物的非水溶液混合；干燥所述混合物直至形成干混合物；和將所述顆粒加至含纖維的吸收結(jié)構(gòu)中。
101.權(quán)利要求100的方法，其中用選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丙酮及其混合物的溶劑制備所述非水溶液。
102.權(quán)利要求100的方法，其中所述干燥步驟在低于100℃的溫度下進(jìn)行。
103.權(quán)利要求100的方法，其中所述干燥步驟在低于40℃的溫度下進(jìn)行。
全文摘要
公開了包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維和超吸收聚合物顆粒的吸收結(jié)構(gòu)。所述纖維的離子提取因子為至少5%。還公開了包括所述處理纖維和SAP顆粒的多層吸收結(jié)構(gòu),如一次性吸收制品。此外還公開了包括所述處理纖維的吸收結(jié)構(gòu)的制備方法;包括與含多價(jià)陽離子的化合物結(jié)合的纖維的結(jié)構(gòu);及用含多價(jià)陽離子的化合物處理或涂布SAP顆粒的方法。
文檔編號(hào)D21C9/00GK1354645SQ99814986
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
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