CN101626747A - 吸收芯、一次性吸收制品及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了吸收制品，所述吸收制品包括接合到底片上的顶片并具有置于其间的吸收芯材料，所述吸收芯材料是在其一侧上呈现离散的凸起部分或平面外变形的纤维吸收材料。在一个方面，所述凸起部分限定连续槽网络，所述槽限定邻近卫生巾顶片的空隙区。在另一方面，所述吸收芯材料包括气流铺置非织造纤维网，所述纤维网包含纤维素纤维并具有第一密度以及多个离散的平面外变形，所述平面外变形具有小于所述第一密度的第二密度。本发明还涉及制备吸收芯材料的方法。

Description

吸收芯、一次性吸收制品及制备方法
发明领域
本发明涉及用于诸如卫生巾和一次性尿布之类的一次性吸收制品的吸收芯以及制造方法。
发明背景
诸如一次性尿布和妇女卫生制品之类的一次性吸收制品为本领域所熟知。此类制品被设计用来吸收来自穿着者身体的流出物。一次性吸收制品通常具有称作顶片的流体可渗透的身体接触层、接合到顶片上的称作底片的流体不可渗透层、以及夹置在顶片和底片之间的称作吸收芯的吸收层。在使用时，离开穿着者身体的流体透过顶片进入一次性吸收制品并存储在吸收芯中。底片防止未吸收的任何过量流体离开一次性吸收制品。对于旨在与其它衣服一起穿用的一次性吸收制品诸如卫生巾而言，底片可为面向衣服的层，并且通常有助于防止弄脏衣服。
其它元件能够被包括在一次性吸收制品中，所述其它元件包括具有设计用于某些功能的结构的附加吸收层。例如，第二顶片可为置于顶片和吸收芯之间的吸收层，并且具有设计用于芯吸流体使流体快速远离顶片并进入吸收芯的结构。同样，可使用多层吸收芯，每层均具有设计成使流体安全流入吸收芯以安全存储的流体处理性能。此外，每层吸收芯材料本身可为具有分立的层的层状结构或层压结构，如本领域已知的利用多个气流成网头部或横梁的气流铺置纤维网。在层状吸收芯材料中，任何一个分立的层可包括相对于另一个分立的层来讲不同类型的纤维或纤维共混物。
已知设计具有以下结构的吸收芯是有利的，所述结构使得流体从顶片向着底片流动，即背离穿着者的身体流动。例如，已知纤维质层状吸收芯，其中纤维层的毛细管作用随着每层而增加。同样，已知层状吸收芯，其中渗透性在背离顶片的方向上随着每个后续层而降低。如此，透过顶片的流体首先遇到具有高渗透性和低毛细管作用的层以有利于流体被快速地摄取。从该第一层开始，流体可遇到具有更小渗透性和更高毛细管作用的层，使得流体继续背离顶片流动，但速度较慢。这一般是可接受的，因为一旦流体离开穿着者的身体，其流动到吸收芯的其它部分的速度并不是关键性的。
在已知的吸收芯中，材料渗透性与其毛细管作用之间存在折衷是熟知的。一般来讲，渗透性相对较高的已知材料具有相对较低的毛细管作用，反之亦然。就其中希望两个参数非耦合的一次性吸收制品而言，这些参数之一的正变化导致另一参数的对应的负变化。由于渗透性直接影响材料的采集速率而毛细管作用因毛细管压力的局限性而直接影响流体的运动，因此这种折衷在过去已经导致了吸收芯，所述吸收芯被选择用来平衡性能。然而，必要的折衷已导致了包括吸收芯的吸收结构，其中无法同时实现期望程度的采集速率和流体想安全存储的有效运动。
因此，期望如下的吸收制品和吸收芯材料，其中渗透性和毛细管压力能够在吸收芯内同时维持在所期望的程度。
此外，期望如下的吸收制品和吸收芯材料，其中渗透性或毛细管压力的负面作用在一个或另一个更优化时被最小化。
此外，期望具有如下的吸收制品和吸收材料：其中渗透性和毛细管压力之间达成折衷使得可实现相对较高的渗透性而无毛细管压力的降低。
发明概述
在一个方面，本发明涉及可为卫生巾的吸收制品。所述吸收制品包括接合到底片上的顶片并具有设置在顶片和底片之间的吸收芯材料，所述吸收芯材料为在其一侧上呈现离散的凸起部分的纤维吸收材料。所述凸起部分限定连续槽网络，所述槽限定邻近卫生巾顶片的空隙区。
在另一方面，本发明涉及制备用于吸收制品中的吸收芯的方法，所述方法包括以下步骤：
提供第一吸收材料纤维网；
提供第二吸收材料纤维网；
提供一对形成辊隙的辊，第一和第二吸收材料纤维网可通过所述辊隙被加工，所述成对的辊选自以下方法：环轧制、结构化类弹性膜、微结构化类弹性膜、和滚刀开孔；
通过用所述成对的辊加工使所述第一吸收材料纤维网变形；
通过用所述成对的辊加工使所述第二吸收材料纤维网变形；和
组合所述第一和第二吸收材料纤维网以形成吸收芯。
在另一方面，本发明涉及用于一次性吸收制品的吸收芯，吸收芯材料可为包含纤维素纤维并具有第一密度并且具有多个离散的平面外变形的气流铺置非织造纤维网，所述平面外变形具有第二密度，其中第二密度小于第一密度。
附图简述
图1为体现本发明的卫生巾的局部剖面透视图。
图2为用于通过一对互啮合辊的辊隙来机械改性材料纤维网的方法的示意图。
图3为通常称作环轧制的方法中一对互啮合辊的示意图。
图4为显示如图3所示的环轧设备的各自辊的齿和凹槽互相啮合的放大的不连续剖面图。
图5为显示材料纤维网位于其间的几个相互相啮合的齿和凹槽的如图3所示的环轧设备的进一步详细的放大视图。
图6为通常称作结构化类弹性膜方法的方法中一对互啮合辊的示意图。
图7为用于通过结构化类弹性膜方法对纤维网改性的方法的示意图。
图8为已在一对互啮合结构化类弹性膜辊之间通过后的纤维网的示意图。
图9为通过使吸收材料在一对互相啮合的结构化类弹性膜辊之间通过而可在该材料内产生的图案。
图10为通过使吸收材料在一对互相啮合的结构化类弹性膜辊之间通过而可在该材料内产生的图案。
图11为用于微结构化类弹性膜方法中的辊的侧视图。
图12为用于微结构化类弹性膜设备中的辊的透视图。
图13为微结构化类弹性膜辊上齿的放大透视图。
图14为滚刀开孔(RKA)和方法的示意图。
图15为滚刀设备辊的一个实施方案的一部分，所述辊具有多个用于制备开孔纤维网的齿。
图16为滚刀设备的齿辊上齿的一个实施方案的放大透视图。
图17为显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的结构化类弹性膜辊的侧视图。
图18为显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的图17所示辊沿线18-18截取的剖面图。
图19为显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的结构化类弹性膜辊中齿的剖面图。
图20为显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的图17所示辊中齿的放大侧视图。
图21为具有交错齿图案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的结构化类弹性膜辊的平展布局图。
图22为图20中所示结构化类弹性膜辊的一部分沿线22-22截取的剖面图。
图23为显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸的图20所示结构化类弹性膜辊中一些齿的放大平面图。
图24为显示滚刀设备辊上齿的一个实施方案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的局部透视图。
图25为如图24所示并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的滚刀设备辊中齿的平面图。
图26为图24中滚刀设备辊上的齿沿图25中线26-26截取并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的剖面图。
图27为图24中滚刀设备辊上的齿沿图24中线27-27截取并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的剖面图。
图28为适于本发明的结构化类弹性膜辊的侧视图。
图29为图28中所示结构化类弹性膜辊外表面的视图。
图30为图28和29所示并显示一般尺寸(单位为英寸)的辊中齿的示意详图。
图31为显示滚刀设备辊上齿的一个实施方案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的局部透视图。
图32为图31中所示并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的滚刀设备辊的一部分的平面图。
图33为显示滚刀设备辊上齿的一个实施方案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的图32中33-33的局部剖面图。
图34为显示图31中齿并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的侧视图。
图35为显示滚刀设备辊上齿的一个实施方案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的局部透视图。
图36为图35中所示并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的滚刀设备辊的一部分的平面图。
图37为显示滚刀设备辊上齿的一个实施方案并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的图36中37-37的局部剖面图。
图38为显示图35中齿并显示用于本发明的一些实施方案中的一般尺寸(单位为mm)的侧视图。
图39为本发明的一种纤维网的示意图。
图40为本发明的一种纤维网的示意图。
发明详述
本发明的一个实施方案为用作诸如妇女卫生制品的一次性吸收制品的流体存储部件的吸收芯。本发明的妇女卫生制品的一个实施方案，卫生巾10，示于图1的透视图中。尽管本发明在图1中公开为卫生巾10的实施方案，但当其被结合到其它妇女卫生制品例如失禁衬垫和短裤护垫中时，本发明的公开特征也是有用的。因此，以下说明是针对卫生巾的情况，但其也适用于一般意义上的妇女卫生制品。同样，本发明的吸收芯也可用于其它一次性吸收制品中，所述一次性吸收制品包括一次性尿布、成人失禁装置、痔疮处理垫、绷带等。此外，通过本文所公开的方法和设备制备的结构也能够用于其它纤维网中，因为异质纤维结构的表面纹理有益于所述纤维网，所述其它纤维网为例如擦拭物、擦洗垫、干燥拖把垫(例如
Figure G2008800073255D00051
垫)等。
卫生巾10可被视为具有三个区域：两个端区12和14、以及中区16，在两个端区中，每个区域均包括总长的约三分之一。卫生巾10具有在使用期间接触使用者身体的面向身体的表面(或侧)15和在使用期间接触使用者内衣的面向衣服的表面(或侧)17。一般来讲，卫生巾10的每个组件层都可被称为具有面向身体侧和面向衣服侧，这些侧由它们相对于制品使用时的取向来确定。卫生巾10具有纵向中心线L和横向中心线T。当处于平展构型时，两个中心线在卫生巾的平面中相互垂直，如图1所示。在一个实施方案中，卫生巾可均围绕两个中心线大致对称；而在在其它实施方案中，卫生巾可围绕任一中心线大致不对称。在图1所示的实施方案中，卫生巾10围绕纵向中心线L对称，而围绕横向中心线T不对称。妇女卫生制品也可具有在本领域已知为“侧翼”或“护翼”(图1中未示出)的横向伸出部，该横向伸出部旨在叠盖使用者内衣裆区中的内裤弹性部件。
卫生巾10可具有本领域已知的用于妇女卫生制品的任何形状，包括如图1所示的大致对称的“沙漏形”，或者由端区之一的一部分内的相对较大的横向宽度向着中区处相对较小的横向宽度向内逐渐变细，使得衬垫一端(例如，端区12)的最大横向宽度大于另一端(例如，端区14)的最大横向宽度。横向宽度在本文中定义为平行于横向中心线T测量的横跨制品的边到边尺寸。此类衬垫可描述为梨形、自行车车座形、梯形、楔形，或换句话讲以意指具有两端的二维形状的方式描述，其中在最大宽度尺寸方面一端大于另一端。
卫生巾10可具有吸收芯20以在使用期间吸收和贮存体液排放物。在卫生巾、短裤护垫、失禁衬垫、或本发明的其它此类装置的一些实施方案中，吸收芯不是必需的，衬垫仅仅由顶片(其可具有某种吸收性)和流体不可渗透的底片组成。吸收芯20可由本领域的普通技术人员熟知的任何材料制成。此类材料的实例包括多层绉纱纤维素填料层片、软毛纤维素纤维、木浆纤维(也称为透气毡)、纺织纤维、纤维共混物、纤维团或絮、纤维气流铺置纤维网、聚合物纤维网、以及聚合物纤维的共混物。
在一个实施方案中，吸收芯20可较薄，厚度小于约5mm，或小于约3mm，或厚度小于约1mm。厚度可利用本领域已知的用于在0.25psi的均匀压力下测量的任何方法沿着衬垫的纵向中心线测量中点处的厚度来确定。吸收芯可包含如本领域已知的吸收胶凝材料(AGM)，包括AGM纤维。
吸收芯20可被成形或切割成形，其外边缘限定芯周边30。吸收芯20的形状可为大致矩形、圆形、卵形和椭圆形等。吸收芯20可相对于纵向中心线L和横向中心线T大致居中。吸收芯20的轮廓可使得更多吸收材料靠近吸收制品的中心设置。例如，吸收芯可以本领域已知的多种方式在中间较厚而在边缘处逐渐变薄。
吸收芯20可为US 5,445,777或US 5,607,414中公开类型的气流铺置芯。吸收芯可包括通常称作高内相乳液泡沫类型的高容量且高吸收性芯材料，例如US 5,550,167、US 5,387,207、US 5,352,711和5,331,015中所公开的那些。在一个实施方案中，吸收芯在30cm下解吸后可具有小于其自由吸收容量的约10％的容量；约3至约20cm的毛细管吸收压力；约8至约25cm的毛细管解吸压力；当在0.74psi的围压下测量时约5％至约85％的抗压缩变形；约4至125g/g的自由吸收容量。可测定这些参数中的每一个，如1996年8月27日公布的授予DesMarais的US 5,550,167中所示出。利用如所公开的气流铺置或高内相乳液发泡芯的一个优点是吸收芯可制得很薄。例如，本发明的吸收芯可具有小于约3mm或小于约2mm的平均厚度，并且厚度可小于约1mm。
为了防止吸收的身体流出物接触穿着者的衣服，卫生巾10可具有液体不可渗透的底片22。底片22可包括本领域已知的用于底片的任何材料，例如聚合物膜和膜/非织造层压材料。为了向卫生巾10的面向衣服侧提供某种程度的柔软性和蒸汽渗透性，底片22在卫生巾20的面向衣服侧上可为蒸汽可透过的外层。底片22可由本领域已知的任何蒸汽可透过的材料制成。如本领域所知，底片22可包括微孔膜、开孔成形膜、或其它聚合物膜，所述其它聚合物膜是蒸汽可透过的或被使得成为蒸汽可透过的。一种合适的材料是柔软的、平滑的、适形的、蒸汽可透过的材料，如非织造纤维网，所述非织造纤维网是疏水的或被使得成为疏水的以基本不可透过液体。非织造纤维网提供舒适的柔软性和适形能力，并且产生较低的噪声，使得运动不会引起令人厌烦的噪声。
为了提供接近身体的柔软性，卫生巾10可具有本文称作顶片26的面向身体层。顶片26可由任何柔软的、平滑的、适形的、多孔的材料制成，所述材料对于人的皮肤来讲是舒适的，并且流体例如尿液或阴道排出物可从中通过。顶片26可包括非织造纤维网，并且可包括本领域已知的纤维，包括双组分纤维和/或异形纤维。双组分纤维可包含已知构型的聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，所述构型包括芯/皮型、并列型、海岛型或馅饼型。异形纤维可为横截面三叶型、H型、或任何其它已知的横截面形状。顶片26也可以是液体可透过的聚合物膜，如开孔膜，或如已知位于卫生巾(如牌卫生巾)上的开孔三维成形膜。
顶片26和底片22中的至少一个，优选两者，限定一种形状，所述形状的边缘限定卫生巾10的外周边28。在一个实施方案中，顶片26和底片22均限定卫生巾10外周边28。这两层可如本领域已知的那样冲切，例如在将所有组件组合为本文所述的卫生巾10结构之后冲切。然而，顶片26或底片22的形状可被独立地限定。
一次性吸收制品可包括洗剂、护肤成分、芳香剂、气味控制剂和其它组分。在一个实施方案中，可通过喷雾、挤出或槽式涂布将可包括护肤组合物的洗剂添加到顶片上。护肤组合物可为亲水性的或疏水性的并且可含有按重量计约0.001％至约0.1％的己脒定、按重量计约0.001％至约10％的氧化锌、按重量计约0.01％至约10％的烟酰胺、以及载体诸如凡士林。洗剂可包括化合物或纯态的乙二醇类，包括聚丙二醇。洗剂和护肤剂可为提交于2002年5月21日的共同拥有且共同未决的美国序列号10/152,924、美国序列号09/968,154、和提交于2002年5月21日的美国序列号10/152,924中所述的那些。
置于吸收芯20和顶片26之间的可以是至少一个流体可渗透的第二顶片24。第二顶片24可有助于快速采集和/或分配流体，并且优选地与吸收芯20流体连通。在一个实施方案中，第二顶片24不完全覆盖吸收芯20，但它能够横向延伸至芯周边30。在一个实施方案中，顶片、第二顶片或吸收芯可为成层状结构，这些层通过流体传送性能的差异例如毛细管压力来促进流体传送。在一个实施方案中，第二顶片可用作吸收芯层并且可被视为是多层吸收芯体系中的一层。
每个吸收芯材料纤维网本身可为具有分立的层的层状结构，如本领域已知的利用多个气流铺置头部或横梁的气流铺置纤维网。在层状的吸收芯材料中，任何一个分立的层可包括相对于另一个分立的层来讲不同类型的纤维或纤维共混物。
在一个实施方案中，吸收芯20不横向向外延伸至与顶片26者底片22相同的程度，但卫生巾10的外周边28可基本上大于芯的外周边30。如此，卫生巾10在芯周边30和卫生巾10的外周边28之间的区域可限定可透气区，所述可透气区使得蒸汽穿过卫生巾的部分，因而蒸汽逸出，从而在穿着时提供较干爽的舒适感。具有可透气区的卫生巾可根据提交于2004年3月1日的美国序列号10/790,418的教导。
所有组件可通过本领域熟知的方法用本领域已知的粘合剂粘附在一起，所述粘合剂包括热熔性粘合剂。粘合剂可为Findlay H2128 UN或SavarePM 17，并且可使用Dynafiber HTW系统来施用。
如卫生巾中所常见的，本发明的卫生巾10可具有设置在底片22的面向衣服侧17上的女性内裤粘固剂18。女性内裤粘固剂18可为用于此目的的本领域已知的任何粘合剂，并且可如本领域熟知的那样在使用前由防粘纸19覆盖。如果存在侧翼或护翼，则可将女性内裤粘固剂施用到面向衣服侧以便接触并粘附到穿着者内裤的下侧。
以上公开内容是为了总体说明妇女卫生制品如卫生巾等的基本部件，因为它们是本领域已知的。此说明不旨在进行限制。已知的卫生巾、短裤护垫、卫生巾等的任何和所有各种已知元件、特征和方法都根据商业制造或特定使用有益效果的需要或需求结合到本发明的妇女卫生制品中。例如，卫生巾可符合1990年8月21日授予Osbom III的US 4,950,264的公开内容，并且失禁衬垫可符合1995年8月8日授予Noel等人的US 5,439,458的公开内容。
本发明利用的吸收材料就卫生巾而言可包括第二顶片和/或吸收芯，它们已由制备时状态改性以表现出更高的渗透性而无对应的毛细管压力降低，使得本发明的第二顶片和/或芯提供相对于未改性材料及相对于已知材料来讲更高的采集速率和更大的保留容量。可通过一种或多种已知的成形方法形成已知的材料纤维网而赋予它们所期望的这些性能，例如通过用于制备挤出的非织造纤维网和气流铺置纤维网的已知方法。不受理论的约束，据信本文所公开的改性产生增强渗透性的较小局部离散区域形式的基体纤维网的改性，所述区域与基本上未改性的区域一起产生纤维网的平均或“宏观”效应，其中渗透性或毛细管压力可得到改善而没有预期的对另一个的负面影响。
在一个方面，已知的制备时吸收材料纤维网可被视为是始终均匀的。所谓均匀的是指吸收材料纤维网的流体处理性能不依赖位置而是在纤维网的任何区域处均基本上均匀。均匀性的特征可在于例如密度、基重，使得纤维网的任何具体部分的密度或基重与纤维网的平均密度或基重基本上相同。借助本发明的设备和方法，均质吸收材料纤维网被改性使得它们不再是均质而是异质的，使得材料纤维网的流体处理性能依赖于位置。因此，就本发明的异质吸收材料而言，纤维网在离散位置处的密度或基重与纤维网的平均密度或基重显著不同。本发明的吸收纤维网的异质性质通过使得离散部分高度可渗透而其它离散部分具有高毛细管作用而使得渗透性或毛细管压力的负面作用能够被最小化。同样，渗透性与毛细管压力之间达成折衷，使得可实现递送相对较高的渗透性但不会降低毛细管压力。本发明的异质纤维网看来解决了渗透性/毛细管压力折衷。成形方法及由其制备的吸收芯材料在下文描述。
已知用于将大致平面的纤维网变形成三维结构的四种成形装置用于本发明中，以将制备时吸收材料改性成具有相对较高的渗透性而无显著的对应毛细管压力降低的吸收材料。本文所公开的这四种成形装置中的每一种被公开为包括一对互相啮合的辊，通常是具有互相啮合的脊或齿及凹槽的钢辊。然而，预期也可利用用于实现成形的其它装置，例如2005年6月30日公布的US 2005/0140057中公开的变形辊和帘布(cord)排列。因此，本文一对辊的所有公开内容视为等同于辊和帘布，并且详述两个互啮合辊的受权利要求书保护的排列被视为等同于互相啮合的辊和帘布，其中帘布用作互相啮合的协同辊的脊。在一个实施方案中，本发明的这对互相啮合的辊可被视为等同于辊及互啮合元件，其中所述互啮合元件可为另一个辊、帘布、多个帘布、皮带、柔软的纤维网或捆带。同样，尽管本文示出了四种成形方法的公开内容，但是其它已知的成形技术据信也能够生产具有某种程度的相对较高渗透性而无显著的毛细管压力相应降低的吸收材料，所述成形技术例如起绉、颈缩/加固、压波形、压花、扣断(button break)、热冲销等。
用于本发明中的第一种成形方法为通常称作“环轧制”的方法。参见附图，尤其是图2，其示意性地示出了设备32和通过通常称作“环轧制”的方法对纤维网的物理和性能特点进行改进的方法，所述纤维网例如运载到供给辊36上并由其拉伸出的非织造纤维网34。就诸如气流铺置非织造纤维网的吸收芯材料而言，环轧设备和方法可生产具有改善的流体处理性能和改进的尺寸的物理改性的纤维网，所述纤维网可起到同时改善结合了此类改性材料的一次性制品的性能和贴合性的作用。此外，在所公开的设备中改性之后并且已获得下文所述的所需物理特性之后，如果需要，此类改性的非织造纤维网能够单独地加工或者与其它材料一起进一步加工，而无改性的非织造纤维网经历崩解、破裂或丧失完整性。
再次参见图2，非织造纤维网34离开供给辊36并沿箭头所指的方向移动。非织造纤维网34被喂送至由一对相对的成形辊40和42形成的辊隙38中，所述一对相对的成形辊一起限定第一成形工位6。第一成形工位50的成形辊40和42的结构及相对位置以放大透视图的形式示于图3中。如图所示，辊40和42在各自的旋转轴44、46上运行，使它们的旋转轴线以平行关系设置。辊40和42中的每一个均包括多个轴向间隔开的、并列的、环向延伸的、同等构造的脊52，所述脊可为大致矩形横截面的薄翅片形式，或者当从横截面观察时，它们可具有三角形或倒V字形状。如果它们为三角形，则脊52的顶点相对于辊40和42的表面最远。在任何构型中，齿的最远尖端优选是圆的，如图4和5中更详细示出，以避免在辊之间通过的诸如非织造纤维网34的材料被切割或撕裂。
在邻近脊52之间的空间限定了凹进的、环向延伸的、同等构造的凹槽54。当齿为大致矩形横截面时，凹槽54可为大致矩形横截面，并且当齿为三角形横截面时，它们可为倒三角形横截面。因此，成形辊40和42中的每一个均包括多个间隔开的脊52和每对邻近齿之间的交替凹槽54。齿和凹槽不必每个均具有相同宽度，然而优选地凹槽具有比齿更大的宽度，以使得在互啮合辊之间经过的材料接纳在各自的凹槽内并被局部拉伸，如下文所解释。
图4为显示各自辊的脊52和凹槽54互相啮合的放大的不连续剖面图。脊52具有齿高TH并以优选均匀的距离相互间隔开以限定齿距P。如图所示，一个辊的脊52部分地延伸到相对辊的凹槽54中以限定如图4所示的“啮合深度”，E。辊40和42的各自旋转轴线相互间隔开，使得在各自辊的互相啮合的齿和凹槽的相对侧壁之间存在预定的空间或间隙。还示出了齿角TA，该齿角是由邻近的齿形成的角度。
图5为材料纤维网25位于其间的几个互相啮合的脊52和凹槽24的进一步详细的放大视图。如图所示，可为如图1所示的非织造纤维网34的纤维网的一部分接纳在各自辊的互相啮合的齿和凹槽之间。辊的齿和凹槽的互啮合使得纤维网34横向间隔开的部分被脊52压制到相对的凹槽54中。在经过成形辊期间，将纤维网34压制到相对的凹槽54中的脊52的力在纤维网34内施加在横幅方向作用的拉伸应力。该拉伸应力可使得位于并跨越邻近的脊52尖端之间空间的中间纤维网部分58沿横幅方向拉伸或伸展，这样可导致在每个中间纤维网部分58处纤维网厚度局部减小。就包括气流铺置纤维网的非织造纤维网而言，拉伸可使得纤维重新取向、基重减少、和/或中间纤维网部分58内的受控的纤维破坏。
尽管纤维网34的位于邻近脊之间的部分被局部拉伸，但是接触脊尖端的纤维网部分可以不经历相似程度的延伸。由于脊52的圆外端处的表面与纤维网34的接触脊外端处脊表面的邻近区域60之间存在的摩擦力，纤维网表面的那些部分相对于脊外端处的脊表面的滑动最小化。因此，在一些情况下，纤维网34在接触脊尖端表面的那些纤维网区域处的性能与中间纤维网部分58处发生的纤维网性能改变相比仅仅稍微改变。
由于已发生的纤维网34的局部幅材横向拉伸，随着随之发生的纤维网宽度的增加，离开成形辊的材料纤维网可具有比进入的材料纤维网更低的基重，前提条件是离开的材料保持基本平坦的横向延伸状态。横向拉伸的纤维网在其从成形辊之间离开时可横向缩短至其最初宽度，因为纤维网置于纤维网运动方向上的某种张力下，在此情况下离开的改性纤维网的基重可与其在进入状况下具有的基重相同。然而，如果离开的纤维网经受足够高的纤维网纵向张力，则可使得离开的纤维网缩短至小于其最初宽度的宽度，在此情况下纤维网的基重将大于其最初基重。另一方面，如果通过使改性的纤维网经过如上所述的所谓的Mount Hope辊、拉幅架、斜角惰轮、斜角辊隙等而使纤维网经受足够的附加幅材横向拉伸，则离开的改性纤维网的基重可小于其最初基重。因此，通过选择合适的成形辊齿和凹槽构型，通过选择合适的纤维网运动方向张力程度，并且通过选择是否使纤维网经受附加幅材横向拉伸，所得改性的非织造纤维网可具有可在最初纤维网宽度的约25％至约300％范围内的纤维网宽度以及小于、等于或大于纤维网的最初基重的基重。
脊52在具有大致圆形脊尖端的横截面上可为大致三角形，如图4和5所示，并且优选脊52中的每一个为相同尺寸，以便在各自的成形辊40和42上的每个相对的脊和凹槽沿着每个辊的整个轴线长度彼此互相啮合。如图所示，脊66具有脊高RH(注意RH也可用来指槽深；在一个实施方案中，齿高与槽深可相等)，以及称作节距P的脊对脊间隔。根据被加工的非织造纤维网的性能以及加工后纤维网所需的特性，啮合深度E、脊高RH和节距P可按需要进行改变。例如，一般而言，啮合程度E越大，加工后纤维网的纤维必须具有的必要的伸长率或纤维与纤维间的流动性就越大。
以举例的方式，并且不作为限制，实施本发明时可采用如下的脊：其具有接近约0.150英寸的峰与峰间节距P，具有以接近约12°的夹角设置的侧壁，具有一致圆形的脊尖端半径，并具有接近大约0.300英寸的尖端距底部脊高RH(和槽深)。如本领域的技术人员将理解的，各自的脊和凹槽的尺寸可在宽范围内改变并且仍可有效地实施本发明。在此方面，合适的成形辊的另外结构细节提供在以下专利中：公布于1992年10月20日授予Kenneth B.Buell等人的题目为“Method for Incrementally Stretching ZeroStrain Stretch Laminate Sheet in a Non-Uniform Manner to Impart a VaryingDegree of Elasticity Thereto”的美国专利5,156,793；公布于1992年12月1日授予Gerald M.Sheeter等人的题目为“Method for Incrementally Stretching aZero Strain Stretch Laminate Sheet to Impart Elasticity Thereto”的美国专利5,167,897；以及公布于1996年5月21日授予Charles W.Chappell等人的题目为“Sheet Materials Exhibiting Elastic-Like Behavior”的美国专利5,518,801。
变形本发明的纤维网的第二种方法为通常称作“SELF”或“SELF’ing”的方法，其中SELF代表结构化类弹性膜。尽管该方法最初开发用于变形聚合物膜以具有有益的结构特性，但已发现，结构化类弹性膜方法可用于在用作吸收芯材料的非织造纤维网中产生有益结构，所述吸收芯材料包括如本文所公开的气流铺置吸收芯。
参见图6，其示出了用于结构化类弹性膜方法中的相对的成形辊的构型，所述成形辊可用于通过在Z方向膨胀部分纤维网于X-Y平面之外而在纤维网厚度尺寸上膨胀非织造纤维网的几个部分。如图7所示，未改性的非织造纤维网34可由供给辊36喂送到相对的成形辊62和64的辊隙38中。辊64包括多个环向延伸的、轴向间隔开的环向脊52和凹槽54，其类似于相对于以上辊40和42所描述的那些。辊62包括多个环向延伸、轴向间隔开的环向脊52，其中辊62的部分环向脊52已被移除，以形成限定多个环向间隔开的齿68的凹口66。如图6所示，各自轴向相邻的环向脊52上的凹口66可横向对齐，以限定围绕辊62周边的多个环向间隔开的凹槽区域组。各自的横向延伸的凹槽区域组每组均平行于辊62的轴线延伸。齿68可具有对应于脊高RH的齿高TH，以及对应于脊节距P的齿距。
随着纤维网34经过辊隙38，辊62上的齿68将纤维网34的一部分压出平面外，以产生纤维网34的永久的局部Z方向变形。但是在辊62的凹槽区域66与辊62的齿68之间经过的纤维网34的部分在Z方向基本上未成形，即，非织造纤维网在该区域将不变形或拉伸至与齿区相同的程度并且可保持基本上平面，而在辊62的齿区与辊64的脊52之间经过的纤维网部分可变形或拉伸超出非织造材料的弹性限度，从而得到多个变形的、凸起的肋状元件。
参见图8，其示出了结构化类弹性膜化的非织造纤维网70的一部分在其已在结构化类弹性膜方法中一对相对的、互相啮合的成形辊62和64之间经过后的示意图，所述辊具有类似于图6所示的齿构型。结构化类弹性膜化的非织造纤维网70包括不同区域的网络。该网络包括至少第一区域72、第二区域74和过渡区域76，所述过渡区域位于第一区域72和第二区域74之间的接触面处。结构化类弹性膜化的非织造纤维网70还具有第一表面78和相互面对的第二表面80。在图8所示的实施方案中，结构化类弹性膜化的非织造纤维网70包括多个基本上平坦的、间隔开的第一区域72和多个交替的肋状元件84。在图8的优选实施方案中，第一区域72和第二区域74为基本上线性的，每个区域均在基本上平行于纤维网的纵向轴线的方向上连续延伸。
在图8所示的实施方案中，第一区域72为基本上平面的。换句话讲，第一区域72内的材料是基本上平坦的，并且其在非织造纤维网60通过图6所示的互相啮合的辊62和64之间的通道经历改性步骤之后，处于与纤维网34通过成形辊之间之前基本上相同的状况。
在气流铺置吸收芯中，已发现肋状元件84可有益地彼此相邻并且可通过未成形的第一区域72彼此分开，所述第一区域可包括隔离开相邻的肋状元件84的谷86。未成形的第一区域72可为如下区域：其具有与均质的气流铺置吸收芯在结构化类弹性膜之前基本上相同的材料性能，并且可具有垂直于图8所示的x轴测得的小于约0.10英寸的宽度。如果需要，肋状元件的尺寸也可改变。在Z方向相对于纤维网平面突出的肋状元件为增加纤维网的堆积体积或厚度而无需增加其基重的凸起部分。凸起部分还限定未成形的第一区域72中的连续槽网络。当纤维网被结合到用于例如一次性吸收制品的层状吸收芯中时，其槽将限定纤维网表面与任何邻近纤维网之间的空隙区。在一个实施方案中，连续槽网络可限定邻近顶片的空隙区。所述空隙区可起到提供吸收芯内的空隙体积的作用，使得吸收芯具有更强的渗透性，并且能够更有效地处理流体的“涌流”。互连的连续槽网络具有同时在吸收芯平面的纵向和横向方向上穿行的槽。槽可有利于流体的横向“流失”，使得流体可更有效地跨过吸收芯的长度和宽度分配。
在一个实施方案中，通过本文所述的结构化类弹性膜方法加工的非织造纤维网可为具有适于用作一次性吸收制品中的吸收芯的吸收特性的纤维网。在一个实施方案中，所述纤维网可为纤维的气流铺置纤维网，所述纤维包括纤维素纤维、合成纤维、以及它们的共混物和组合。在一个实施方案中，气流铺置纤维网可为分层的气流铺置纤维网，由其中每个层可与相邻层在纤维类型、密度、基重、或它们的组合方面不同的层形成。在一个实施方案中，具有在其内形成的肋状元件的吸收芯材料可与顶片以分层关系使用，其中所述肋状元件朝着顶片定向并与顶片为接触关系。在一个实施方案中，具有在其内形成的肋状元件的吸收芯材料可与第二顶片以分层关系使用，其中所述肋状元件朝着第二顶片定向并与第二顶片为接触关系。第二顶片可为通常称作分配层的顶片，其可为具有适于在横向上快速分配流体的流体处理特性的吸收材料。作为另外一种选择，在另一个实施方案中，肋状元件可与顶片或第二顶片以分层关系使用，其中所述肋状元件背离顶片或第二顶片定向并且不与顶片或第二顶片成接触关系。
除了图8中所示出的肋状元件(每个肋状元件均具有基本上等同的长度并成行排列以限定由线性第一区域72隔开的大致矩形的变形区域)形式的表面图案之外，如果需要，所需的非织造纤维网的形成还可由其它成形辊的齿和凹槽构型来实现，所述构型可造成非织造材料的局部拉伸和/或变形。例如，如图10所示，取代肋状元件的间隔矩形排列，变形图案可为限定间隔菱形第二区域74排列的肋状元件形式，其中未变形的第一区域72居于其间。每个此类菱形第二区域74由交替的肋状元件84和居间的谷86限定。用于形成此类菱形元件的方法和设备的实例公开于以下专利中：公布于1997年7月22日授予Barry J.Anderson等人的题目为“Sheet MaterialsExhibiting Elastic-Like Behavior and Soft，Cloth-Like Texture”的美国专利5,650,214，以及公布于2002年5月7日授予Dobri等人的题目为“Method ofModifying a Nonwoven Fibrous Web For Use as a Component of a DisposableAbsorbent Article”的美国专利6,383,431。
如图10所示，变形图案也可为一起限定间隔开的圆形第二区域74的肋状元件84的形式。每个此类圆形元件可由适当间隔开的、不同长度的肋状元件84和居间的谷86限定。位于各自的圆形元件108之间的是未变形的居间第一区域72。如对于本领域的技术人员将显而易见的，如果需要，也可采用其它变形图案，例如美国专利5,518,801中举例说明和描述的那些。
用于变形本发明的纤维网的第三种方法是可最佳地描述为“微结构化类弹性膜”的方法。微结构化类弹性膜为在设备和方法上类似于参考图6和7所述的结构化类弹性膜方法的方法。结构化类弹性膜与微结构化类弹性膜之间的主要差别在于齿辊上齿68的大小和尺寸，即，图11中的微结构化类弹性膜辊82，其对应于图6中的辊62。参见图11，其示出了微结构化类弹性膜辊82的示意性侧视图，所述辊可以是以优选的构型形成咬送辊排列的辊之一，所述构型具有一个图案辊例如微结构化类弹性膜辊82和一个类似于示为图6中的辊64的非图案凹槽辊(未示出)。然而，在某些实施方案中，使用两个微结构化类弹性膜辊82可能为优选的，这两个辊在各自辊的相同或不同对应区域具有相同或不同的图案。此类设备可生产具有变形的纤维网，所述变形在非织造纤维网中可描述为从加工纤维网的一侧或两侧突出的毛簇或套环。毛簇可紧密排列，但是至少在它们的底部可在空间上充分隔开以限定毛簇之间的空隙区，所述空隙区允许流体在邻近的毛簇之间流动。毛簇之间现有的可限定连续槽网络。在图11中的微结构化类弹性膜辊中，单个齿68可具有约0.051英寸(约1.27mm)的齿长TL，具有约0.062英寸(约1.57mm)的齿间距离TD)和约0.060英寸(约1.52mm)的节距。在一个实施方案中，辊82的圆周可使得具有158个齿68被齿68之间的159个切口隔开。
如图12中的局部透视图和图13中放大的局部透视图所示，微结构化类弹性膜辊82的齿68具有与齿68的前沿和后沿相关的具体的几何形状，所述几何形状允许齿基本上“刺穿”非织造纤维网34，此与将纤维网变形成图8至10所示的凸块或脊在本质上相反。在适用于吸收芯的非织造纤维网34的一些实施方案中，齿68促使纤维到平面外并形成可描述为纤维的“毛簇”或套环的物质。在一个实施方案中，纤维网被刺穿，可以说是通过使纤维穿过以形成毛簇或套环的齿68。因此，与结构化类弹性膜纤维网的“帐篷状”肋状元件(每个所述元件均具有与其关联的连续侧壁，即，连续的“过渡区”)不同，在微结构化类弹性膜方法中被迫在平面外的毛簇或套环可具有与Z方向变形的侧壁部分关联的不连续结构。此外，当用于较高基重的吸收芯材料时，“簇成”随着纤维在Z方向相对于纤维网表面之一被推出平面外稍微不可见，Z方向变形在其它纤维网表面上可被消除或不存在。此外，当涉及层压材料时，一种纤维网材料的Z方向变形可被推进到层压体的第二材料中并被第二材料“隐藏”，使得“起簇”基本上肉眼不可见。
如图12和13中所示，每个齿68具有齿尖112、前沿LE和后沿TE。齿尖112为细长的并具有大致纵向的取向。据信为了在加工纤维网中得到簇成的、环状毛簇，前沿和后沿应非常接近正交于辊80的局部环向表面90。同样，从尖端112和前沿或后沿的过渡应为锐角(例如直角)，并具有足够小的曲率半径使得齿68在前沿和后沿处挤过纤维网34(如图14所示)。不受理论的约束，据信在齿68的尖端112与前沿和后沿之间具有相对锐角的尖端过渡使得齿68“干净地”(即，局部地且清楚地)刺穿非织造纤维网，以便所得纤维网的一个侧面可被描述为“簇成的”或换句话讲“变形的”。
微结构化类弹性膜辊82的齿68可具有通常在齿尖112处从前沿LE至后沿TE测得的约1.25mm的均匀的圆周长度尺寸TL，并且所述齿以约1.5mm的距离TD在环向彼此均匀地间隔开。就加工具有约30至约500gsm范围内的总基重的纤维网而言，辊104的齿110可具有约0.5mm至约3mm范围内的长度TL和约0.5mm至约3mm的间隔TD，约0.5mm至约5mm范围内的齿高TH，以及介于约1mm(0，040英寸)和约6.4mm(0.250英寸)之间的节距P。啮合深度E可为约0.5mm至约5mm(直到最大值等于齿高TH)。当然，E、P、TH、TD和TL可相互独立地改变以实现纤维网变形所需的尺寸、间距和表面密度。
变形适用作吸收材料的纤维网的第四种方法为可最佳地描述为“滚刀开孔”(RKA)的方法。在滚刀开孔中，所利用的方法和设备使用类似于以上相对于结构化类弹性膜或微结构化类弹性膜辊所述的反转啮合压送辊92，如图14所示。如图所示，滚刀开孔方法不同于结构化类弹性膜或微结构化类弹性膜之处在于结构化类弹性膜或微结构化类弹性膜辊的相对扁平、细长的齿已被改进为一般在远端尖头。齿68可被削尖以刺穿和变形非织造纤维网34，从而制备如图14所示的三维开孔纤维网94。在诸如齿高、齿距、节距、啮合深度及其它加工参数的其它方面，滚刀开孔和滚刀开孔设备可与以上相对于结构化类弹性膜或微结构化类弹性膜所述相同。
图15示出了滚刀设备齿辊的一个实施方案的一部分，所述齿辊具有多个用于制备开孔纤维网94的齿68。齿68的放大视图示于图16中。如图15和16所示，每个齿68具有底部111、齿尖112、前沿LE和后沿TE。齿尖112一般可为尖头的、钝头的、或换句话讲成型的，以便拉伸和/或刺穿前体纤维网34。齿68可具有大致扁平的刀片状形状。齿68可具有大致扁平的明显不同的侧面114。换句话讲，与横截面大致圆形的圆的销轴状形状相反，齿68可在一个尺寸上细长，具有大致非圆的、细长的横截面构型。例如，齿110在它们的底部可具有表现出至少2，或至少约3，或至少约5，或至少约7，或至少约10或更大的TL/TW齿纵横比AR的齿长TL和齿宽TW。在一个实施方案中，横截面尺寸的纵横比AR保持随齿高基本上恒定。
在滚刀设备齿辊的一个实施方案中，齿68可具有一般在齿110的底部111处从前沿LE至后沿TE测得的约1.25mm的均匀的圆周长度尺寸TL，并且齿宽TW为约0.3mm，其为一般垂直于底部处的圆周长度尺寸测得的最长尺寸。齿可以约1.5mm的距离TD在环向彼此均匀地间隔开。为了由具有约5gsm至约500gsm范围内的基重的前体纤维网20制备柔软的三维开孔纤维网，齿68可具有约0.5mm至约3mm范围内的长度TL，约0.3mm至约1mm的齿宽TW，约0.5mm至约3mm的间隔TD，约0.5mm至约10mm范围内的齿高TH，以及介于约1mm(0.040英寸)和2.54mm(0.100英寸)之间的节距P。啮合深度E可为约0.5mm至约5mm(直到最大值接近齿高TH)。
当然，DOE、P、TH、TD和TL每个均可彼此独立地改变，以实现所需的尺寸、间隔、和开孔表面密度(每单位面积开孔的三维开孔纤维网上的孔数)。例如，为了制备适用于卫生巾和其它吸收制品的开孔膜和非织造材料，底部的齿长TL可在约2.032mm至约3.81mm的范围内；齿宽TW可在约.508mm至约1.27mm的范围内；齿距TD可在约1.0mm至约1.94mm的范围内；节距P可在约1.106mm至约2.54mm的范围内；并且齿高TH可在约2.032mm至约6.858mm的范围内。啮合深度DOE可为约0.5mm至约5mm。齿尖112的曲率半径R可为0.001mm至约0.009mm。不受理论的约束，据信底部处的齿长TL可在约0.254mm至约12.7mm的范围内；齿宽TW可在约0.254mm至约5.08mm的范围内；齿距TD可在约0.0mm至约25.4mm(或更多)的范围内；节距P可在约1.106mm至约7.62mm的范围内；齿高TH可在0.254mm至约18mm的范围内；并且啮合深度E可在0.254mm至约6.35mm的范围内。就所公开的每个范围而言，本文公开的是所述尺寸可在从最小尺寸以0.001mm递增至最大尺寸的范围内改变，使得本公开提出范围界限并且每个尺寸以0.001mm的递增介于其间(曲率半径R除外，其中递增公开为以0.0001mm的递增改变)。
滚刀开孔齿可具有其它形状和轮廓，并且滚刀开孔方法可用于开孔纤维网，如提交于2004年8月6日的共同未决的共同拥有专利申请US2005/0064136A1、提交于2005年10月13日的US 2006/0087053A1和提交于2005年6月21日的US 2005/021753中所公开的。
上述每种纤维网变形方法在本领域已知为可加工吸收制品的各种纤维网。例如，环轧制已知为与热熔融弱化步骤联合使用以制备孔，如美国专利5,628,097和美国专利5,916,661以及US 2003/0028165A1中所公开的。同样，结构化类弹性膜方法熟知为用于制备顶片的拉伸部分，如提交于2002年12月18日的US 2004/0127875A1中所公开的。微结构化类弹性膜辊已知为制备受益改性的顶片，如US 2004/0131820A1、WO 2004/059061A1和WO 2004/058118A1中所公开的。并且滚刀开孔已知生产开孔成形膜、非织造纤维网和层压体，如US 2005/021753中所公开的。吸收芯还已通过微结构化类弹性膜辊进行改性，如WO 2004/058497A1中所公开的，其中两个纤维网的层压体通过将两个纤维网加工在一起来制备，以形成纤维整合的复合材料吸收芯。
在上述每种方法中可利用热量，或者通过在辊的辊隙之前加热纤维网或者经由加热辊，或者在纤维网离开压送辊之后对其加热。如果如上所述设备的任何辊待加热，必须当心解决热膨胀。在一个实施方案中，脊、凹槽和/或齿的尺寸被机械加工以解决热膨胀，使得本文所述的尺寸可为操作温度下的尺寸。
在一个实施方案中，吸收芯材料的加工可通过题目为“Tufted FibrousWeb”的共同拥有的共同未决美国专利申请2006/0286343A1中公开的方法实现。该方法可包括加热部件，其中纤维网部件的尖端或远端例如肋或毛簇可被加热和/或粘结。此类加热和/或粘结可增加吸收芯的耐挤压性并且可改善其回弹力，这对维持加压渗透性是重要的。可通过将诸如聚乙烯粉末的热塑性粘结粉末掺入到纤维网中并随后在其中需要粘结的区域加热来改善回弹力。也可通过施用诸如乳胶涂料的涂层来改善回弹力，所述涂层例如可趋于硬化纤维。
在一个实施方案中，多重吸收芯层可通过来自邻近纤维网的互相缠结的纤维进行整合。邻近层的纤维缠结可通过本文所述的方法实现，并且也可通过诸如针刺法、水缠绕和热点粘结的已知方法实现。通过相同的方法和方式，可期望将吸收制品的顶片与下面的层整合，所述下面的层例如通过本文所公开的方法改性的第二顶片。
尽管以上所述的多种纤维网变形方法已知用于顶片、底片和复合吸收芯，但是本发明的新颖特征为应用这些方法以实现吸收均质纤维网中意想不到的流体处理性能结果，所述吸收均质纤维网单独加工成异质的，并随后与也可通过纤维网变形方法加工成异质的其它纤维网以分层关系组合。组合纤维网不必以接合关系固定，但是如果需要可通过本领域已知的方法接合，例如通过粘合剂粘结、热粘结、纤维缠结、胶乳粘结、以及它们的组合。据信本发明对多种纤维以及通过各种成形方法形成的多种纤维网适用，所述纤维包括双组分纤维、纳米纤维、异形纤维以及它们的组合，所述成形方法包括熔融喷丝、纺粘、和梳理成网纤维网、包括薄页纸的湿法纤网、或这些方法的组合。以下以气流铺置吸收纤维网，即，通过气流铺置制成的芯材料的具体的实施方案描述本发明。
气流铺置是用于制备非织造纤维网的方法，其中切割短纤维被引入到空气流中，其强制纤维以受控方式落到搁置带上。所述纤维可为天然的或合成的，并且可通过热、化学或机械方法粘结到加固的非织造纤维网中。当纤维作为致密形式的切割短纤维供给时，气流铺置开始于纤维分离系统以打开短纤维并将其投入到空气流中。也可执行其它功能，例如超吸收材料或其它粉末的剂量和引入。纤维和/或其它材料悬浮在成形系统内的空气中，并随后沉积到移动成形筛网或旋转圆筒筛上，以形成无规取向的空气成形的纤维絮。空气成形的纤维絮可通过施用胶乳粘合剂并干燥、热粘结纤维网中的热塑性人造短纤维、氢键或压花粘结或这些加固技术的组合进行粘结。气流铺置纤维网成形在授予Laursen等人的美国专利4,640,810中提出。气流铺置纤维网可通过气流铺置纤维材料的共混物，或者通过气流铺置分立的层(每层均具有不同的纤维类型或纤维共混物)来制备。
一般来讲，制备气流铺置材料的已知方法生产出气流铺置材料的均质纤维网。如本文所用，“均质的”是指纤维网在例如图14中所指出的纵向-横向平面内的均匀性。如图14所示，在通过辊隙38成形之前，纤维网34可通过一般的气流铺置成形，以便纤维网在纵向-横向平面内在诸如密度和基重的堆积体积性能方面基本上均匀。事实上，在均质纤维网的纵向-横向平面内选择的任何离散区域将具有与直接相邻区域相同的材料处理性能。注意，均质不是指纤维网在“Z方向”上，即在垂直于纵向-横向平面的方向上的本性，所述方向可被视为纤维网的厚度。纤维网性能可通过使纤维在整个纤维网厚度上以非均匀方式分层而在Z方向上改变。
如本文所用，“异质的”是指纤维网在例如图14中所指出的纵向-横向平面内的非均匀性。如图14所示，在通过辊隙38成形之后，纤维网34已再现异质，使得纤维网在纵向-横向平面内在诸如密度和基重的堆积体积性能方面基本上非均匀。纤维网的离散区域已被机械变形成毛簇、孔或其它三维成形结构，使得纤维网的离散部分在纵向-横向平面内将具有与直接相邻区域相比极度不同的材料处理性能。
考虑中的离散部分的尺寸可依据纤维网的尺寸和异质纤维网的用途而改变。然而，一般来讲，希望每平方厘米具有接近约1至约30个紧密排列的离散部分，包括介于其间的每个整数，包括每平方厘米约5至约10个。通过具有相对紧密排列(在纵向-横向平面内)的例如肋、毛簇或孔形式的离散部分，流体处理由于增加给定流体滴在纤维网上的概率而得以改善，所述流体滴在接触纤维网时可同时经历高渗透性和高毛细管作用选项。
为了示出本发明，大致均匀的吸收气流铺置纤维网材料通过上述四种方法中的一种或多种进行改性，以得到具有在用于卫生巾时使流体有利地快速流至吸收芯中的安全存储区的能力的异质吸收芯材料。在一个方面，吸收芯的异质性使得所述芯表现出大致横向(即，在材料纤维网的平面内)的流体流动性能。换句话讲，并非在Z方向上(即，在通过纤维网厚度的方向上)表现出异质性，本发明的纤维网可在“X-Y”平面内，即在平行于处于大致平坦状况的纤维网平面的平面内，表现出本文称作横向流体流动的异质性。
以下表1和2示出了通过以上所述四种成形方法中的一种或多种加工气流铺置纤维吸收材料的有益效果。就所有尺寸而言，1英寸等于25.4mm。
表1示出了本文称作吸收芯I的纤维网的流体处理性能的改变，所述吸收芯I由表1中描述为对照吸收材料I的未改性的前体纤维网制成。对照吸收材料I纤维网为气流铺置吸收芯材料，该材料具有约180克/平方米(gsm)的基重并包括以气流铺置与30gsm吸收胶凝材料(AGM)一起共混的纤维素纤维和双组分纤维。纤维素纤维为得自Weyerhaeuser Co.的Weyco NB416。双组分纤维为得自Invista的Invista#35160A(PE/PET，2.0旦尼尔且4mm长)，并且纤维素纤维与双组分纤维的比例为5克比1克。AGM为得自Degussa的Degussa 23070G，并且基本上均匀地分散在整个纤维网中。将约5重量％的胶乳AF 192(得自Air Products)喷射在两侧表面上并使其固化。
表2示出了本文称作吸收芯II的纤维网的流体处理性能的改变，所述吸收芯I由表1中描述为对照吸收材料II的未改性的前体纤维网制成。对照吸收材料II为适用作第二顶片的气流铺置吸收材料，并且为具有约82克/平方米(gsm)基重的层压体。对照吸收材料II层压体中的一层为具有约22gsm基重的纺粘聚丙烯(PP)亲水性非织造材料。纺粘纤维网层可以P9得自Fiberweb。可将纺粘聚丙烯纤维网层压到气流铺置生产的纤维网上，所述气流铺置纤维网为纤维素纤维与聚乙烯粉末粘合剂以气流铺置共混的60gsm的纤维网。在将气流铺置纤维网层压到纺粘材料上之前，将约5重量％的胶乳AF 192(得自Air Product)喷射在流成网纤维网表面上。纤维素纤维为得自Weyerhaeuser Co.的Weyco NB416。聚乙烯粉末粘合剂为得自Dow的Dow低密度聚乙烯959，并且纤维素纤维与聚乙烯粉末粘合剂的比例为3g比1g。在气流成网之后，层压纤维网通过加热步骤进行加工以实现聚乙烯粘合剂粉末的粘合性能。
如表1所示，吸收毛细管压力和解吸毛细管压力、每克的克容量、渗透性和流量分别可通过用所指示的方法形成的有益积极的方式改变。每个参数均通过以下测试方法部分中所示的测试确定。
表1：改性的气流铺置纤维吸收芯I的流体处理性能
样本编号 成形方法类型   吸收毛细管位能(mJ/m2)   解吸毛细管位能(mJ/m2)   容量(g/g)   渗透性(达西)   流量(g/s)
  1   对照吸收材料I   636   1111   4.14   171   5.65
  2   结构化类弹性膜   707   1297   6.76   360   8.8
  3   结构化类弹性膜   632   1257   6.04   271   7.66
  4   滚刀开孔   677   1167   5.03   240   6.96
  5   结构化类弹性膜   732   1260   6.01   348   9.12
  6   结构化类弹性膜   614   1172   6.15   399   11
2号样本通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料I来制备，其中齿辊具有如图17至20所示的尺寸。如图19所示，所述齿具有0.100英寸的节距P，约6.86mm(约0.270英寸)的齿高TH，以及约9.478度的齿间齿角TA。如图20所示，每个齿具有约5.33mm(约0.2101英寸)的齿长TL，约1.98mm(约0.0781英寸)的齿距TD，以及约2.903度的分齿角DA。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种，并在约1.78mm(约0.070英寸)的DOE处啮合。结构化类弹性膜方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
3号样本通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料I来制备，其中齿辊具有如图21至23所示的尺寸。图21为齿辊周围的平展视图。图21至23所示辊的齿构型与用于制备样本2的那些的一个差别在于齿，当从顶部观察时(即，在俯视辊的表面的平面图中)并非具有大致矩形的形状，而是每个齿均具有如图23所示的大致菱形形状。此外，在一排中，齿与齿的节距P为0.200英寸，其导致交错图案中0.100的齿与齿节距P。齿68具有约5mm的齿长TL和约4mm的齿距TD。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种，其中两个协同辊在约1.78mm(约0.070英寸)的DOE处啮合。结构化类弹性膜方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
4号样本通过用滚刀开孔方法加工对照吸收材料I来制备，其中齿辊的齿具有图24至27所示的尺寸。如图24至27所示，滚刀设备齿辊的齿以交错图案配置，所述图案具有约2.54mm(约0.100英寸)的排与排节距P。齿68具有约3.81mm(约0.150英寸)的齿长TL(在底部测量)和约1.94mm(约0.076英寸)的齿距TD。如图26所示，齿68具有约1.27mm的底部齿宽和约6.858mm(约0.270英寸)的齿高TH。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种，并在约6.35mm(约0.250英寸)的DOE处啮合。滚刀开孔方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
样本5通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料I来制备，其中齿辊具有图28至30所示的构型。齿68，并非跨过辊的宽度成直排，而是以三个齿的交错组放置，其产生大致圆形形状以在加工纤维网上形成类似于图10所示的图案。如图30所示，齿68具有约3.6mm(0.145英寸)的齿高TH和约1.524mm(约0.060英寸)的节距P。齿辊与协同环辊啮合，所述协同环辊具有全部环向的脊和凹槽，类似于以上图6中所示的那种，并在约1.9mm(约0.075英寸)的DOE处啮合。结构化类弹性膜方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
样本6通过用改进的结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料I来制备，其中上齿辊具有对样本5的齿辊描述的构型。然而，互啮合(互相咬合的)辊并非具有类似于以上图6中所示的全部环向的脊和凹槽，而是另一种类似于图11至13所示的微结构化类弹性膜齿辊，具有约1.52mm(约0.060英寸)的节距以匹配上齿辊。所述辊在约1.65mm(约0.065英寸)的DOE处操作。所述方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
如可从表1中看出，在所有情况下每克(吸收材料)的(吸收流体)克容量、渗透性及流量均显著增加，毛细管压力在大多数情况下也是如此。所有这些改善是通过如上所述一对互啮合(互相啮合的)辊的辊隙简单加工材料纤维网的结果。因此，不存在会增加与更佳的流体采集性能有关的成本的新的材料含量或新的组合物。
表2：改性的气流铺置纤维吸收芯II的流体处理性能
样本编号 成形方法类型   吸收毛细管位能(mJ/m2)   解吸毛细管位能(mJ/m2)   能力(g/g)   渗透性(达西)   流量(g/s)
  7   对照吸收材料II   301   596   3.75   106   15
  8   环辊   321   683   5.39   201   22
  9   结构化类弹性膜   323   738   10.43   327   13
  10   微结构化类弹性膜   342   724   8.59   204   18
  11   微结构化类弹性膜   324   696   6.07   185   18
  12   滚刀开孔   323   496   6.71   204   24
  13   滚刀开孔   343   649   6.39   174   19
  14   滚刀开孔   316   644   6.8   175   20
  15   滚刀开孔   321   651   5.39   121   16
  16   结构化类弹性膜   322   657   8.24   165   15
  17   结构化类弹性膜   309   670   8.54   246   21
  18   结构化类弹性膜   295   672   7.39   186   17
  19   首先通过：环辊第二通过：滚刀开孔   361   641   7.68   208   23
  20   首先通过：微结构化类弹性膜第二通过：滚刀开孔   367   757   8.58   252   20
  21   首先通过：微结构化类弹性膜第二通过：滚刀开孔   340   742   8.16   254   20
8号样本通过用参考图2和3所述的环轧设备加工对照吸收材料II来制备。环辊具有约1.016mm(约0.040英寸)的节距并在约1.016mm(约0.040英寸)的DOE齿啮合。所述方法在室温下进行。
样本9通过用以上对于样本2所述的互相啮合的结构化类弹性膜辊加工对照吸收材料II来制备，其中DOE为约2.45mm(约0.100英寸)。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的无齿辊。所述方法在室温下进行。
样本10通过用相对于图11所述具有约1.52mm(约0.060英寸)的节距P并具有约1.9mm(约0.075英寸)的DOE的互相啮合的微结构化类弹性膜辊加工对照吸收材料II来制备。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的无齿辊。所述方法在室温下进行。
样本11通过用相对于图11所述具有约1.52mm(约0.060英寸)的节距并具有约3.43mm(约0.135英寸)的DOE的互相啮合的微结构化类弹性膜辊加工对照吸收材料II来制备。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的微结构化类弹性膜齿辊。所述方法在300°F的温度下进行。
样本12通过用滚刀开孔方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有图31至34所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。如图31至34所示，滚刀开孔齿辊的齿以交错图案配置，所述图案具有约1.016mm(约0.040英寸)的排与排节距。齿高TH和齿长TL均为约2.032mm(约0.080英寸)。齿距TD为约1.626mm(约0.64英寸)且齿宽TW为约0.510mm(约0.020英寸)。其它尺寸如图所示。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约6.35mm(约0.250英寸)的DOE处。滚刀开孔方法在250°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本13通过用滚刀开孔方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有图35至38所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。如图35至38所示，滚刀开孔齿辊的齿68以交错图案配置，所述图案具有约1.524mm(约0.060英寸)的排与排节距P。齿高TH为约3.683mm(约0.145英寸)，齿距TD为约1mm(约0.039英寸)，并且齿长TL为约2.032mm(约0.080英寸)。其它尺寸如图所示。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约3.43mm(约0.135英寸)的DOE处。滚刀开孔方法在300°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本14通过用滚刀开孔方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有如上所述图24至27所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约6.35mm(约0.250英寸)的DOE处。滚刀开孔方法在350°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本15通过用滚刀开孔方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有如上所述图24至27所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约6.35mm(约0.250英寸)的DOE处。滚刀开孔方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
样本16通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有以上相对于样本5所述的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的结构化类弹性膜辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约1.9mm(约0.075英寸)的DOE处。所述方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
样本17通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有以上相对于样本5所述的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的结构化类弹性膜辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约1.9mm(约0.075英寸)的DOE处。所述方法在300°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本18通过用结构化类弹性膜方法加工对照吸收材料II来制备，其中齿辊的齿具有以上相对于样本5所述的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的结构化类弹性膜辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约1.65mm(约0.065英寸)的DOE处。所述方法在室温下以约1至5m/min的速度进行。
样本19通过用两个单独的互相啮合的辊加工对照吸收材料II制备。首先，在室温下通过环辊的辊隙加工对照吸收材料II，所述环辊具有约1.016mm(约0.040英寸)的节距以及约1.016mm(约0.040英寸)的啮合深度。接下来，环辊纤维网通过滚刀开孔方法加工，其中齿辊的齿具有图31至34所示的尺寸。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约1.143mm(约0.045英寸)的DOE处。滚刀开孔方法在220°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本20通过用两个单独的互相啮合的辊加工对照吸收材料II制备。首先，在室温下通过微结构化类弹性膜辊的辊隙加工对照吸收材料II，所述辊具有约1.524mm(约0.060英寸)的节距、约1.9mm(约0.075英寸)的啮合深度，并且是在室温下。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的环辊(无齿辊)。接下来，微结构化类弹性膜后的纤维网通过滚刀开孔方法加工，其中齿辊的齿具有图31至34所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约2.16mm(约0.085英寸)的啮合深度处。滚刀开孔方法在300°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
样本21通过用两个单独的互相啮合的辊加工对照吸收材料II制备。首先，在室温下通过微结构化类弹性膜辊的辊隙加工对照吸收材料II，所述辊具有约1.52mm(约0.060英寸)的节距P、约1.9mm(约0.075英寸)的啮合深度，并且是在室温下。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的环辊(无齿辊)。接下来，微结构化类弹性膜后的纤维网通过滚刀开孔方法加工，其中齿辊的齿具有图24至27所示的尺寸。对照吸收材料II的纺粘聚丙烯侧面向设备的滚刀开孔辊。协同辊为无齿辊，即，具有环向延伸的脊和凹槽的辊，类似于以上图6中所示的那种在约2.54mm(约0.100英寸)的啮合深度处。滚刀开孔方法在300°F的温度下以约1至5m/min的速度进行。
如可从表2中看出的，在几乎所有情况下用每克(吸收材料)的(吸收流体)克容量表示的容量效率、渗透性及流量均显著增加，毛细管压力在大多数情况下也是如此。所有这些改善是通过如上所述一对互相啮合的辊的辊隙简单加工材料纤维网的结果。因此，不存在会增加与更佳的流体采集性能有关的成本的新的材料含量或新的组合物。
如以上表1和2所示，通过所示变形方法加工气流铺置纤维网可对材料纤维网的流体处理性能具有直接有益效应。不受理论的约束，据信该有益效应是由于紧密排列离散位置处的纤维破裂，其产生离散的、但相对紧密排列的或高或低渗透性(依赖具体的纤维网变形方法)区域，所述区域各自被或低或高渗透性区域围绕。例如，在环轧制实例中，加工本性是生产被成排的低密度、低毛细管作用材料隔开的成排的高密度、高毛细管作用材料。尽管认识到环轧制为本领域熟知，但据信环轧制应用于气流铺置材料是一种新的应用，其在吸收芯材料领域提供新的且有益的结果。
除了在单独的纤维网如表1和2所示进行加工时观察到的有益效果之外，当用上述纤维网变形方法中的一种或多种加工的纤维网与如此加工或通过不同的纤维网变形方法加工的其它纤维网组合时，还可实现另外的惊人且意想不到的有益效果。当加工纤维网中的一种用作第二顶片且所述纤维网中的一种用作吸收芯时，本发明在卫生巾范畴内尤其有价值。命名“第二顶片”和“吸收芯”不受限制。换句话讲，第二顶片也可视为吸收芯，但是该术语以其普通含义用于本文，如卫生巾领域所开发的作为在顶片之下并邻近顶片使用且具有使流体远离顶片并流入吸收芯中的性能的材料。换句话讲，尽管第二顶片可具有吸收性能，但其并不旨在保持保留下来的流体，而是旨在将流体排放到吸收存储介质(例如吸收芯材料)中，其吸收芯材料旨在安全地保留流体而不返回到穿着者皮肤上。
本发明的有益性能可参见表3来示出。表3示出了表1和2中的材料纤维网的多种组合的流体处理性能，所述材料纤维网即已通过上述一种或多种方法变形的材料纤维网。在表3中，表1和2中的材料纤维网的每种组合以模拟卫生巾的配置测试，并且每个样本用开孔成形膜纤维网测试，所述纤维网类型公开于1986年12月16日授予Curro等人的美国专利US4,629,643中并由The Procter&Gamble Co.在其
Figure G2008800073255D00291
牌卫生巾线上销售。
因此，就表3中的每个样本而言，测试结构为按顺序包括开孔成形膜顶片、芯II的第二顶片(STS)、和芯I的吸收芯的层状结构。表3通过参考以上表1和2中各自的样本号指定具体的气流铺置纤维结构。
表3：组合的改性气流铺置纤维吸收芯I和II的流体处理性能
  样品编号   芯I/芯II   自由涌流流失(％)   采集(mL/s)   回渗压力(psi)  HGW保持容量(g)
  22   样本7/样本1   47   0.06   0.86   25
  23   样本12/样本1   39   0.07   1.62   26
  24   样本12/样本2   34   0.10   1.61   26
  25   样本13/样本2   40   0.19   1.36   30
  26   样本14/样本2   35   0.11   1.19   28
  27   样本10/样本1   37   0.09   1.07   29
  28   样本10/样本2   28   0.13   0.87   29
  29   样本21/样本2   38   0.11   0.82   27
  30   样本8/样本1   52   0.07   1.00   26
  31   样本8/样本2   37   0.12   0.96   26
  32   样本19/样本1   40   0.06   1.10   26
  33   样本19/样本2   35   0.08   0.88   27
如表3所示，本发明的2层吸收芯(如样本23至33所示)可打破渗透性对毛细管压力的折衷，其通过递送与对照物(样本22)相比相对更高的渗透性(如自由涌流流失、采集速率和保留的容量所示)而不显著降低毛细管压力(如回渗压力所示)来实现。
用作吸收制品中的吸收芯的本发明的纤维网表现出看来具有非耦合的渗透性对毛细管压力折衷的性能。不受理论的约束，据信这种明显非耦合是由于具有在两者折衷区域内提供流体处理性能效应的结构的生成。例如，据信所公开的方法产生更大空隙体积的离散位置，其尤其在多层芯中使得芯材料表现出所期望的两种性能的有益效果。纤维材料内更大的空隙体积可导致更强的渗透性。这些较强渗透性区域相对紧密排列，被纤维网的未改性区域隔开，此类区域表现出相对较低的渗透性但较高的毛细管压力。因此，紧密接触芯的流体，例如使用期间通过吸收制品的顶片吸收的月经，呈现出两种流体动力学(高渗透性和高毛细管压力)的可能性。实际上，此类芯的流体动力学可为充分利用两种材料性能的结果。
无论是单芯还是多芯，本发明的芯的材料性能均可通过附加芯层、或给定芯材料中附加材料层而进一步增强。换句话讲，例如，附加气流铺置纤维网可通过本文所公开的方法改性并与其它两种或更多种以分层关系添加。此外，任何一种气流铺置纤维网本身可为其内表现出在流体处理性能方面的Z方向梯度的层状结构。例如，就本文所公开的包括气流铺置纤维网的任何一种吸收芯而言，所述芯可表现出Z方向密度梯度，由纤维网一侧上的低密度至另一侧上的较高密度。同样，渗透性、毛细管作用、纤维类型和尺寸、以及其它物理特性可在层状纤维网的多种组合内改变，使得实际上纤维网的任何物理特性的Z方向梯度可被预想为用于本发明。
在诸如层状气流铺置纤维网的层状吸收芯的一个实施方案中，预期一层可被设计成处理时通过本文所述的压力破裂，而其它层不破裂。例如，三层气流铺置纤维网的中间层可包括诸如纤维材料的材料，该材料在低的应变程度下破裂，使得通过本文所述的方法施加应力时中间层破裂以形成离散的、空间上隔开的孔，而剩余的层不这样。以类似方式，可使多层纤维网中的一层成为带。
在层状吸收芯的一个实施方案中，预期可形成层压体，其中一个或多个层为非纤维材料，例如泡沫或膜纤维网。例如，本发明的吸收芯可包括诸如高内相乳液(HIPE)泡沫的吸收泡沫材料或者与所述材料组合。
在一个实施方案中，改性的图案，例如通过结构化类弹性膜辊上的齿，可跨过被改性的纤维网的宽度改变。例如，结构化类弹性膜方法中的辊可被设计使得齿和凹槽的节距P跨过辊的宽度改变，并因此跨过纤维网的宽度改变。例如，可以这种方式制备其中中心区对应于吸收制品的纵向中心线区域的吸收芯，所述中心区可具有脊、毛簇、孔或其它部件的图案，其不同于任一侧或两侧区域。
用于示出密度改变的本发明的两个芯的示意图示于图39和40中。图39示出了如以上相对于表1详述的样本2的示意图。图40示出了如以上相对于表2详述的样本10的示意图。就两个示意图而言，基体纤维网的平面外、局部Z方向变形标记为矩形。所示矩形近似表示Z方向变形的相对X-Y边界，其中X和Y可各自对应于横向(CD)和纵向(MD)。所示矩形近似表示样本2的“帐篷状”肋状元件和样本10的毛簇，它们中的每一个均可具有明显不同的长除以宽纵横比，所述纵横比为至少约1.5比1，或1.7比1，或2.0比1或2.7比1，或3比1，或5比1，或10比1，并且包括以十分之一递增的1.5和10之间的所有数值。如本领域所已知的，矩形的尺寸和形状以及邻近矩形的间隔可利用视觉成像技术产生。
如图39所示，标注为“a”的肋状元件可为约5.5mm长且约2mm宽。每个元件可通过标记为“b”的区域与邻近元件在横向隔开，所述区域可为约0.6mm。每个元件可通过标记为“c”的区域与邻近元件在纵向隔开，所述区域可为约1.3mm。不同区域“a”、“b”和“c”的密度测量示出诸如气流铺置纤维网的非织造纤维网的结构化类弹性膜可产生较低密度的平面外变形。在图39所描绘的实施方案中，基体材料具有约0.221g/cc的密度，区域“a”具有约0.128g/cc的密度，区域“b”具有约0.199g/cc的密度，并且区域c”具有约0.226g/cc的密度。
如图40所示，标注为“a”的毛簇元件可为约1.7mm长且约1mm宽。每个毛簇元件可通过标记为“b”的区域与邻近元件在横向隔开，所述区域可为约0.6mm。每个元件可通过标记为“c”的区域与邻近元件在纵向隔开，所述区域可为约1.2mm。不同区域“a”、“b”和“c”的密度测量示出诸如气流铺置纤维网的非织造纤维网的微结构化类弹性膜可产生低密度的平面外变形。在图40所描绘的实施方案中，基体材料具有约0.088g/cc的密度，区域“a”具有约0.0.072g/cc的密度，区域“b”具有约0.0.093g/cc的密度，并且区域“c”具有约0.0.101g/cc的密度。
应当理解，上述相对于图39和40所示的样本2和10的密度值为近似值，并且所述密度值可依赖基体材料性能、用于产生Z方向变形的方法、以及其它材料和工艺变量而改变。一般来讲，据信就纤维的至少一部分为纤维素纤维的气流铺置纤维网而言，至少约18％至约50％的基体纤维网密度与Z方向变形密度之间的密度差有益于本发明。基体纤维网密度与Z方向变形密度之间的密度差可为20％、30％、40％或大于50％。当Z方向变形密度小于基体材料密度时，密度差据信最有益。在通过本发明的方法加工的纤维网中，基体材料的密度可视为与图39和40中区域“c”的密度基本上相同。
应当理解本文所提供的密度值为加工以制备如本文所述的吸收芯的未压缩纤维网的密度值。本文所述的吸收芯可用于折叠、压缩、包装和/或贮藏的一次性吸收制品中。因此，使用时的密度差可不同于制备时的密度差。因此，据信用于包装的一次性吸收制品中的吸收芯材料可表现出可为5％、10％、20％、30％或大于40％的介于Z方向变形之间的区域(例如，图39和40中标注为“b”和“c”的区域)密度和Z方向变形密度之间的密度差。当前据信当以上密度差是由于Z方向变形密度相对低于Z方向变形之间的区域密度时，包含纤维素纤维的气流铺置非织造吸收芯最有益。
以上相对于图39和40所示的样本2和10的密度数据通过利用MicroCT40(Scanco Medical，Bassersdorf，Switzerland)x射线扫描仪在高分辨率、35KeV的能量、300微秒的整合时间以及取10次平均下获得。在所有方向上具有10微米的x/y/z分辨率的X/Y上20x20mm和Z上2至3mm(依赖样本)的视野用于数据集的层析重建。每个数据集在x/y上为大约2048x2048，在Z方向上为大约200至300个切片。从视野中移除样本夹持器之后，将剩余的切片堆作如下分析：
1)1000的阈值用于区别纤维和背景。
2)通过发现沿着Z方向(垂直于擦拭物表面)的第一纤维(任何像素＞1000)和沿着Z方向的最后纤维确定每个x/y点处的厚度。这两个Z值之间的差值提供X/Y内每个位置处的厚度。将该图象保存为TIFF格式。
3)通过将沿着Z方向所有＞1000的值加和确定每个x/y点处的基重图象。将该图象保存为TIFF格式。
4)用(X，Y)处的基重图象值除以(X，Y)处的厚度图象值确定每个x/y点处的密度图象。0厚度的图象在密度图象中设定为0。将该图象保存为TIFF格式。
5)使用者随后在厚度图象内选择区域。每个区域被标注为厚或薄。随后对所选区域(在每个各自图象内)计算厚度平均和标准偏差、基重平均和标准偏差、以及密度平均和标准偏差，并根据需要报导出，例如报导成.csv文件或电子表格。
测试方法
1.人造经液的制备
对于使用人造经液(AMF)的每次测试，制备如下：
步骤1：用蒸馏水将10mL的85％至95％w/w的试剂级乳酸稀释至100mL。标记为10％v/v乳酸。
步骤2：将11.76g 85％w/w的试剂级氢氧化钾(KOH)添加到烧瓶中并用蒸馏水稀释至100mL。搅拌直至完全溶解。标记为10％w/v KOH。
步骤3：将8.5g氯化钠和1.38g含水磷酸二氢钠添加到烧瓶中并用蒸馏水稀释至1000mL。搅拌直至完全溶解。标记为磷酸二氢钠溶液。
步骤4：将8.5g氯化钠和1.42g无水磷酸氢二钠添加到烧瓶中并用蒸馏水稀释至1000mL。搅拌直至完全溶解。标记为磷酸氢二钠溶液。
步骤5：将450mL磷酸氢二钠溶液添加到1000mL烧杯中并添加磷酸二氢钠溶液直至PH降低至7.2±0.1。标记为磷酸盐溶液。
步骤6：将460mL磷酸盐溶液和7.5mL 10％KOH混合到1000mL烧杯中。加热溶液至45℃±5℃，并随后添加28无菌胃粘膜素(ICN Biomedical Inc.，Cleveland，Ohio)。连续加热2.5小时以完全溶解胃粘膜素。使溶液冷却至低于40℃并随后添加1.8±0.2mL的10％v/v的乳酸溶液。在121℃下高压处理混合物15分钟，随后使其冷却至室温。粘膜素混合物应在7天内使用。标记为胃粘膜素溶液。
步骤7：在烧杯中混合500mL胃粘膜素溶液和500mL新鲜的无菌脱纤维羊血(Cleveland Scientific，American Biomedical，Bath，Ohio)。标记为人造经液。冷冻贮存并在7天内使用。
2.吸收毛细管位能和解吸毛细管位能
吸收毛细管位能(也称作吸收能量)和解吸毛细管位能(也称作解吸能量)可通过对每个测试样本评价毛细管工作位能来确定。
吸收材料借助毛细管位能吸收或解吸流体的能力通过毛细管工作位能进行测量。
步骤1：得自TRI，Princeton，NJ的TRI自动孔隙率计用于测量流体饱和百分比，所述百分比为表1和2中所列出的吸收芯I和II的压力的函数。
步骤2：此处所用的测试流体为正十六烷。
步骤3：存在三次测试循环以生成三条毛细管压力对饱和百分比曲线：
1)第1次用干料吸收(吸胀)
2)排水
3)第2次用湿料吸收
步骤4：通过积分作为摄取体积函数的第1毛细管位能吸收曲线计算吸收毛细管位能(吸收毛细管工作位能(CWP))。
W＝∫Pcap(CV)dCV(mJ/m2)
其中CV为测得的累积摄取体积(可转换成饱和度)
步骤5：通过积分作为摄取体积函数的毛细管压力耗尽曲线计算解吸毛细管压力(解吸毛细管工作位能(CWP))。
W＝∫Pcap(CV)dCV(mJ/m2)
其中CV为测得的累积摄取体积(可转换成饱和度)
3.渗透性(达西)和流量(g/s)
由任何给定流体通过多孔介质的质量流量确定渗透性。用于测定两者的程序如下：
步骤1：一种贯通面渗透性装置用于通过监测水滴柱相对于时间和压力测量的距离自动分配并测量通过样本的液体流量。
步骤2：压降确定通过横跨样本的多孔介质的流体质量流量。
步骤3(就表1中的流量而言)：利用作为用于表1中所有吸收材料I样本的流体的包含2.75％氯化钙的盐溶液在下降水压头模式中确定可变压力下的流量。
步骤3(就表2中的流量而言)：利用作为用于表2中所有吸收材料II样本的流体的蒸馏水/去离子水使用恒定水压头模式确定恒定压力下的流量。
步骤4：通过下式计算达西渗透性和流量：
F＝k(A/μ)(p/l)---(1)
K＝9.87×10-13k---(2)
其中：F＝流量(g/s)
k＝多孔材料的渗透性(m2)
A＝可用于流动的横截面积(m2)
l＝材料厚度(m)
.μ＝流体粘度(cP)
.p＝压降(cm H2O)
K＝渗透性(达西)
4.自由涌流流失(％)
该测试测量未被吸收垫采集(％流失)的流体的重量百分比。该方案包括将10mL人造经液(AMF)加载到未负载(新)卫生巾上，所述卫生巾以15°的倾斜角置于横向(即，卫生巾的宽度处于平坦状况)。报导值为N＝3次的平均。
人造经液制备：
在汲取流体用于测试之前于73±4°F(23±2℃)下调节人造经液2小时。
样本制备及设备：
步骤1：给每个待测试的垫预加应力如下：握住垫的末端并将其扭转10次，接着折叠垫大约90度以使末端接触10次。
步骤2：测试前使样本在调节至73±4°F(23±2℃)的温度和50±4％的相对湿度的室内平衡至少两个小时。
步骤3：将垫最窄宽度处的中心点标记为目标流体加载点。
所述设备包括具有15°固定倾斜底部的样本夹持器环架、带有喷嘴的流体递送分液漏斗、以及排放水池。
步骤：
步骤1：称量每个待测试的样本垫。
步骤2：将垫放置到在横向具有15°倾斜角的样本夹持器上，并且调整流体递送喷嘴居中位于标记中性点之上和垫表面之上0.5英寸(12.7mm)处。
步骤3：将10mL人造经液填充到分液漏斗中。
步骤4：快速打开漏斗阀门并使10mL流体在3秒或更少的时间内由漏斗完全排放到垫表面上。
步骤5：称量湿垫。
步骤6：用垫的湿重减去干重以确定所吸收的流体量。用10减去该数以得到未吸收(流失)的流体量。随后用流失量除以10并用结果乘以100以记录为10mL自由涌流流失。
5.HGW保持容量
HGW为测量吸收垫所摄取流体的吸收性测试，所摄取的流体为时间的函数。
人造经液的制备：
在汲取流体用于测试之前于73±4°F(23±2℃)下调节人造经液2小时。
样本制备及设备：
测试前使样本垫在调节至73±4°F(23±2℃)的温度和50±4％的相对湿度的室内平衡至少两个小时。
步骤：
步骤1：将样本垫上侧(顶片侧)水平朝下置于由电子天平悬挂下来的夹持篮中。向样本夹持篮中供给0.06psi或0.25psi的所需围压。
步骤2：使包含人造经液并连接到流体贮存器上的相对于垫为零流体静压头的流体加载圆柱管接触作为点源的垫顶片，并将样本重量的增加用作相对时间的流体摄取。
步骤3：进行测试直至垫完全饱和。
步骤4：将7折滤纸置于饱和垫之上并施用0.25psi(17.6g/cm2)，接着1.0psi(70.3g/cm2)的载荷以挤出流体。
步骤5：HGW保持容量为挤压后保留在样本中的流体重量，单位为克。
报导值为N＝3次的平均。
6.回渗压力
回渗压力为使液体由下面的湿吸收芯经过先前润湿的顶片返回所必需的压力值。
人造经液制备：
在汲取流体用于测试之前于73±4°F(23±2℃)下调节人造经液2小时。
样本制备及设备：
步骤1：测试前使待测试的样本垫在调节至73±4°F(23±2℃)的温度和50±4％的相对湿度的室内平衡至少两个小时。
步骤2：用于测量加载力的设备为具有轻型夹具的张力检验器，例如得自EME Co.，Newbury，Ohio的EME 607型、627型或599A型。其配备有也得自EME的样本夹持器底板和压缩传感器脚。
步骤：
步骤1：将样本垫顶片侧朝上放置并将具有中心孔的树脂玻璃流体加载透湿帽置于垫的中心上。
步骤2：在5秒或更少的时间内，分配7.5±0.3mL的人造经液通过透湿帽的中心孔。
步骤3：一旦垫完全吸收流体，则移除透湿帽，随后开始计时5分钟。
步骤4：将加载的样本垫置于样本夹持器底板上并将压缩传感器脚居中置于污渍区正上方。
步骤5：5分钟结束后，打开张力检验器。应向下移动夹头以压缩样本直至检测到流体。
步骤6：回渗压力为压缩力除以压缩传感器脚的面积。
报导值为N＝3次的平均。
7.采集速率(mL/s)
该测试测量涌流采集速率，即，吸收垫采集流体有多快。
人造经液制备：
在汲取流体用于测试之前，于73±4°F(23±2℃)下调节人造经液2小时。
样本制备：
测试前，使测试垫样本在调节至73±4°F(23±2℃)的温度和50±4％的相对湿度的室内平衡至少两个小时。
步骤：
步骤1：将具有1英寸乘0.6英寸开口(一般为椭圆形状)的4英寸方块置于待测试的样本垫中心之上。将足量的砝码添加到方块上以实现0.25psi的压力，而不会阻塞开口。
步骤2：借助得自Harvard Apparatus，Southnatick，MA的低流量注射器泵以2mL/hr的流量将人造经液通过开口顶部添加到样本垫上，时间为2.25个小时。
步骤3：接下来，利用得自Fisher Scientific的Eppendorf Maxipipetter将3mL人造经液通过开口立刻添加到样本垫上。记录3mL人造经液中的第一滴与样本顶部表面上无人造经液可见之间的时间间隔。
步骤4：通过将(3mL)所述量除以步骤3中测得的时间(单位为秒)计算采集速率，单位为mL/s。
报导值为N＝3次的平均。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
在发明详述中引用的所有文件均以引用方式并入本文。对于任何文件的引用均不应当被解释为承认其是有关本发明的现有技术。当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文件中术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明实质和范围的情况下可以做出多个其他改变和变型。因此，权利要求书意欲包括在本发明范围内的所有这样的改变和变型。

Claims (16)

1.一种吸收制品，所述吸收制品包括顶片和任选的第二顶片，所述顶片接合到底片上并具有设置在顶片和底片之间的吸收芯材料，所述吸收芯材料为在其一侧上呈现离散的凸起部分的纤维吸收材料，特征在于所述凸起部分限定连续槽网络，所述槽限定邻近所述吸收制品的所述顶片或所述任选第二顶片的空隙区。
2.如权利要求1所述的吸收制品，其中所述吸收芯材料包括气流铺置纤维。
3.如前述任一项权利要求所述的吸收制品，其中所述吸收芯材料包括吸收胶凝材料。
4.如前述任一项权利要求所述的吸收制品，其中所述任选的第二顶片包括邻近所述顶片和所述吸收芯材料设置并且设置在所述顶片和所述吸收芯材料之间的吸收纤维网。
5.如前述任一项权利要求所述的吸收制品，其中所述任选的第二顶片为包含纤维素纤维的气流铺置纤维网。
6.如前述任一项权利要求所述的吸收制品，其中所述任选的第二顶片包括多个孔。
7.如前述任一项权利要求所述的吸收制品，其中所述吸收芯材料为具有分立的层的层状、气流铺置非织造纤维网，所述分立的层中的至少一个层包括相对于另一个分立的层而言不同类型的纤维或纤维共混物。
8.一种制备用于吸收制品中的吸收芯的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供第一吸收材料纤维网；
b.提供第二吸收材料纤维网；
c.提供一对形成辊隙的辊，所述第一和第二吸收材料纤维网可通过所述辊隙被加工，所述成对的辊选自由环轧制、结构类弹性膜、微结构类弹性膜和滚刀开孔组成的方法；
d.通过用所述成对的辊加工使所述第一吸收材料纤维网变形；
e.通过用所述成对的辊加工使所述第二吸收材料纤维网变形；和
f.组合所述第一和第二吸收材料纤维网以形成所述吸收芯。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述第二吸收材料纤维网的所述变形通过一对辊用不同于所述第一吸收材料纤维网中的方法的方法实现。
10.如权利要求8至9中任一项所述的方法，其中所述第一吸收材料纤维网和所述第二吸收材料纤维网均为气流铺置纤维网。
11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述组合通过选自下列的方法实现：粘合剂粘结、热粘结、纤维缠结、胶乳粘结、以及它们的组合。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述第一或第二气流铺置吸收纤维网中的一个包括纤维素纤维与双组分纤维的共混物。
13.一种用于一次性吸收制品的吸收芯材料，所述吸收芯材料包括气流铺置非织造纤维网，所述纤维网包含纤维素纤维并具有第一密度以及包括多个离散的平面外变形，所述平面外变形具有第二密度，其中所述第二密度小于所述第一密度。
14.如权利要求13所述的吸收芯材料，其中所述第一密度与所述第二密度之间的差值为至少5％，优选介于5％和50％之间，更优选介于10％和40％之间。
15.如权利要求13至14中任一项所述的吸收芯材料，其中所述离散的平面外变形包括通过具有至少1.7比1，优选介于2比1和10比1之间的不同的纵横比的形状限定在x-y平面内的肋状元件。
16.一种卫生巾，所述卫生巾包括如权利要求13至15中任一项所述的吸收芯材料。
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