CN102239285A - 形成吸收芯核的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种形成吸收芯核的方法。该方法包括以下步骤：形成和压制吸收芯核，随后使该吸收芯核通过在两个辊(18、20)之间的后续压区(16)，其中所述辊的至少一个具有包括弹性材料的表面，以便减少该吸收芯核的硬点数。本发明还涉及一种用于形成该吸收芯核的装置，及利用该方法制得的吸收芯核。

Description

形成吸收芯核的方法

技术领域

本发明涉及一种形成吸收芯核的方法。本发明还涉及一种形成吸收芯核的装置以及利用这个方法产生的吸收芯核。

背景技术

吸收芯核被用于吸收产品中，如婴儿尿布、失禁产品和卫生巾。通常，这种吸收芯核包括纤维素纤维和/或超吸收体。吸收芯核可以单个地形成，或它们可以网幅(web)形成，其后再将其分成单个吸收芯核。

典型的生产线包括一个或多个网成型器(mat-former)，其通过气流成网(air-lying)以单个产品或网幅形式形成吸收材料。EP 1,253,231A2公开了通过一些网成型器的纤维气流成网来形成纤维网的方法，但是生产线还可以仅仅用一个网成型器运行。

因此，为了加快生产，一直希望能够更快速地运转吸收芯核的生产线。然而，当运转很快时，在网成型步骤中形成的材料易于变得更不均匀，即，会增加每单位面积的重量变化。

还存在制造薄产品的趋势，因为这些产品占据较少的空间，由此能更便宜地包装、运输和存储，而且对用户更方便。因此，在压制辊之间压制吸收性材料以减少其厚度是很常规的。

然而，已经注意到，当压制稍微不均匀的材料以比较多地减少其厚度时，可能会出现所谓的硬点。硬点可以描述为比整个芯核更致密和更坚硬的芯核中的局部区域。人们认为，该硬点是由在网成型步骤之后压制具有比周围地区更高基重(basis weight)的区域而形成的。因此，尤其当利用比较高的生产速度时和对于相对薄的吸收芯核而言，可能出现硬点。

在使用之前和使用中，吸收产品的使用者可以感觉到硬点(例如，用用手触摸该产品)。因为相对比较硬，硬点会引起较小的舒适性和较少有效的产品，所以使用者会感知到硬点。对较大的硬点情况尤其如此。因此，期望能尽可能地避免硬点。

因此，需要有改进的形成吸收芯核的方法。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是提供一种改进的形成吸收芯核的方法。

这可通过根据本发明所提供的方法来实现。

该方法包括以下步骤：形成吸收芯核，和在压制压区中压制该吸收芯核。此外，该方法包括使该经压制的吸收芯核通过(through)在两个辊之间的后续压区的后续步骤，其中所述辊的至少一个具有包括弹性材料的表面，以便减少吸收芯核的硬点数。

令人吃惊地是，当比较在后续压区之前和之后的硬点数时发现，减少了吸收芯核的硬点数。其甚至可能基本上除去所有的硬点。不受任何理论的束缚，人们认为，硬点数减少的效果是当吸收芯核通过后续压区作业时通过破坏在硬点中形成的网状结构来实现的。因而，在压制步骤之后显现的硬点可描述为材料组分例如纤维素纤维和超吸收体的半硬的网状物。所述网状物是在压制期间形成的，并且其足够硬，能够承受该材料的常规处理，但是当该吸收性材料通过后续压区时，施加的力会部分破坏这些硬的网状物。当以硬点感知的大的网状物被破碎成许多较少的网状物时，由于其比较小，不足以使使用者注意到，因而被认为去除了硬点。

已经发现，所提出的方法的优点是提供了能够在高速和将该吸收芯核压制成期望厚度的情况下运转该生产，同时还可减少硬点数。

优选地，使吸收芯核通过后续压区的步骤是单独的工艺步骤。更优选地，在彼此之后立即进行该方法工艺步骤。然而，在该方法的所述步骤之间可以设置其它处理步骤，只要它们不会妨碍减少硬点数值的预期功能。

在后续压区之后，吸收芯核的硬点数可以小于在后续压区以前的硬点数的50％、优选小于30％、和最优选小于10％。实际上在很多情况下，最优选在后续压区之后基本上完全不存在硬点。如上所解释的，低的硬点数是优选，因为该硬点当妨碍使用时使用者会感知到。

在压制压区中，该吸收芯核的厚度可以减少40％以上、优选50％以上和最优选60％以上。薄的吸收芯核能够产生薄的吸收制品，由于如节省空间和给使用者较高的舒适性，因此其通常是优选的。

在后续压区之后，该吸收芯核的密度可以是在后续压区之前的密度的70-120％、优选80-115％、最优选90-110％。因此，后续压区对整个芯核的密度不会产生很大的影响；相反，它的主任务是减少硬点数。

压制步骤之后，高速生产线上的硬点数一般是较高的。因此当吸收芯核通过压区的传送速度是200m/min以上时，该方法是特别有用的。在这种高速下，传统的生产线会产生具有硬点问题的产品。与常规方法相反，本发明的方法可以仍在那样的高速下产生具有相对低的硬点数的芯核。

在本发明中涉及的吸收芯核可有利地包括纤维素纸浆纤维和/或超吸收体。超吸收体的量可以是吸收芯核总重量的至多80％、优选至多60％和最优选至多50％。优选地，超吸收体的量可以是50-70％或30-50％。有时，期望高数量的超吸收体以便对于某些产品重量得到足够的吸收。根据本发明第一方面的方法，还可以产生具有高的超吸收体含量而不会呈现硬点问题的芯核。在一个实施方案中，吸收芯核可以由纤维素纸浆纤维和超吸收体组成。

载体材料可以被设置在吸收芯核的第一和/或第二外侧面(face side)上。由此减少该吸收性材料粘到压区中辊表面上的风险，因为载体材料位于辊表面和吸收芯核之间。

后续压区的仅仅一个或两个辊具有包括弹性材料的表面。该弹性材料可以具有40-90的肖氏A硬度、优选50-85的肖氏A硬度、和最优选60-80的肖氏A硬度。后续压区的两个辊的材料可以相同或不同。适合的弹性材料可以是橡胶。通过改变材料，能够适应后续压区，以便可以获得期望的产品性能。

在一个实施方案中，后续压区的辊具有平直表面。因此，压区中的压力可以是均匀分布的，并且硬点数减少的效果可以在该压区的整个表面上进行。

该压制辊可以具有非弹性的表面。例如，该压制辊可以具有金属表面，从而提供耐用的表面材料。

在本发明的第二方面，提供一种形成吸收芯核的装置，该装置包括：

-形成吸收芯核的网成型器；

-在两个压制辊之间的压制压区；

-在两个辊之间的后续压区，该后续压区位于压制压区的下游；其中至少一个后续压区的辊具有包括弹性材料的表面。这种装置适合于根据上述方法生产吸收芯核。

在本发明第三方面，提供一种用如上所述方法制得的吸收芯核。在一个实施方案中，该吸收芯核的纸浆松密度(pulp bulk)为小于10g/cm³、优选小于8g/cm³、和最优选小于6g/cm³，而且其基本上没有硬点。

附图说明

以下将用非限制的实施例并且参考附图详细说明本发明，其中：

图1是生产线部分的示意侧视图；

图2是根据现有技术的吸收芯核的示意视图。

具体实施方式

在下文中，本发明将举例说明实施方案。然而应该理解，包括的实施方案是为了说明本发明的原理，而非限制由所附权利要求所定义的本发明的范围。

图1是用于实施本文所提出方法实施方案的生产线实例的部分2的示意图。在这个实施方案中，通过网成型器4使用气流成网的方式在带3上由纤维形成吸收芯核。可以以单个制品的形式一个接一个地形成吸收芯核，或以连续网幅的形式形成吸收芯核，在随后的步骤中再将其分成单个制品。离开该网成型器的吸收性材料6具有一定的厚度t1。在网成型器之后，将该吸收性材料6传送到两个压制辊10、12之间的压制压区8中。在该压制压区8中压制该吸收性材料，以便减少它的厚度。由此，在网成型器之后的厚度t1可减少40％、优选减少50％和最优选减少60％，即为压区8之后的厚度t2。如果在由该网成型器形成的吸收性材料6中存在基重高于周围区域的任何局部区域，则在压制压区8之后压制材料14中的这些局部区域可以呈现出硬点形式。

随后用后续带5将吸收性材料传送到两个辊18，20之间的后续压区16中。辊18、20之中的至少一个包括弹性材料表面。后续压区16可被用于进一步的压制，以使该材料稍微更薄，从而在后续压区16之后使其具有厚度t3。然而，根据本发明，后续压区16的主要意图是通过去除硬点而使该材料更柔软。在后续压区16之后，吸收性材料另外用带23传送。

压制压区可以包括一个、两个、或三个以上的压区，这些压区渐渐减少该吸收芯核的厚度。后续压区还可以包括一个、两个、或三个以上的压区。然而，通常优选尽可能使用少数的压区，最优选采用一个用于压制的压区和一个用于后续压区的压区。

在图1中，压制压区8和后续压区12显示为独立单元。还可以将它们结合成一个单元，其中中辊用作用于压制压区和后续压区的反作用辊(counter roll)。在此种情况下，中辊优选具有金属表面。然而优选使用单独的压制压区、随后单独的后续压区，因为随后可以出于它们的不同目的最佳化在这两个压区中的辊材料。举例来说，金属表面如钢适于压制压区，因为这些辊是耐用的，而在后续压区中的至少一个辊具有弹性表面。

通常，当增加生产线的速度时，会使硬点问题加剧，因为在网成型器上形成的吸收性材料此时会变得更不均匀。材料的均匀性可以以CV、即亦称为基重的每单位面积的重量的变化系数来确定。

CV-每单位面积的重量变化

如下描述适合于测量吸收性材料的每单位面积重量变化系数CV的方法：

1.从待考察的纤维网幅或吸收体中压印出面积为1365mm²的样品。从吸收芯核的不同部分，例如前端、后部、右侧、左侧和中心区中在每单位面积具有相同重量的区域内取得样品。

2.对任意选定的数目至少为15、合适地为50个产品进行测量。

3.称重样品并计算标准偏差S和平均值

然后由下式以百分数获得变化系数CV：

$\mathrm{CV}=\frac{S}{\stackrel{\‾}{X}}100$

4.如果期望观察侧面或前部/后部的变化，则必须有序保持样品。为了能够在有必要时确定是否可能存在右侧/左侧类型的变化，这样是适宜的。

纸浆松密度

纸浆松密度定义为以cm³/g计的纸浆松密度B_pulp，其是通过用除超吸收体所占据体积以外纸浆所占据的体积(cm³)除以纸浆的重量(g)来计算的。

$B_{\mathrm{pulp}}=\frac{t-({\mathrm{bw}}_{\mathrm{SAP}}/{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{SAP}})}{{\mathrm{bw}}_{\mathrm{pulp}}}$

t＝样品厚度，以cm计。

bw＝基重，以g/cm²计。

ρ_SAP：根据Edana WSP 260.2(05)的超吸收体的松密度(以cm³/g计)。下标“pulp”和“SAP”分别指相应的材料纸浆和超吸收体。

松密度是密度的倒数：B＝1/ρ。

如果在吸收性材料中存在其它的材料组分，则也必须减去这些其它材料组分。

厚度测量采用直径为80毫米的环形压头。压力是0.5kPa。在5s接触时间之后记录该值。

纸浆松密度是理论值，是用作比较具有不同超吸收体浓度的不同吸收芯核的一种方式。对于这些，会被误解的是使用总密度、或总松密度，而纸浆松密度对此补偿的一种方法。

按照经验方法，当高度压制产品的CV大于约8％到10％时，在传统的生产线中通常就会出现硬点问题。硬点开始出现的纸浆松密度值取决于许多因素，例如用于吸收芯核中的原料和超吸收体的浓度。通常在大约纸浆松密度为8-10cm³/g时硬点开始出现，但是可能直到纸浆松密度为5cm³/g时突然出现硬点。

如上所述，当生产速度增加时通常硬点问题会变得更严重，因为由网成型器获得的材料此时会可能更不均匀。另一方面，为了增加生产率，希望有高的速度。吸收性材料的压制越厉害，也越会加剧硬点问题。然而，人们期望高的压制以产生薄的产品。此外，人们认为，高湿度是加剧硬点问题的另一个因素，然而另一方面，例如为了避免静电问题，一定的湿度又是期望的。此外，在高含量的超吸收体下硬点问题可能变得更严重，尤其是如果该超吸收体在该吸收芯核中分布不均匀时。

鉴于以上上述，应该理解在本文中提出的方法提供了减少硬点(即减少硬点数)的措施，其不必与形成硬点潜在相关的其它因素折衷。事实上，提出的方法暗示在形成硬点之后去除硬点，而非抑制硬点的形成。

图2示意说明了用常规方法制造的吸收芯核。参考图1，常规方法类似于在压制压区8之后(和在后续压区16以前)直接去除吸收芯核。

在这样的吸收芯核中，如图2所说明的，可能存在许多硬点26、28和30。

如前所述，硬点可以定义为吸收芯核局部密度高于吸收芯核平均密度的区域。硬点自始至终穿过该吸收芯核，并且从该吸收芯核的两个外侧面以紧致区域(compact region)被感知。还可以注意到，硬点的弯曲刚性高于周围材料。

硬点可在使用以前和也许在使用中被吸收产品的使用者感知。有时，在芯中的仅仅一个硬点都可以使使用者认为该产品具有较差的质量，如果该硬点位于不适当的位置和/或具有较大的尺寸。

硬点可以具有任何尺寸，其最大直径从只有几毫米到几厘米。它们经常具有不规则的形状。然而，真正小的硬点是很难注意的，而且4mm的直径表示当它们会妨碍使用者时的实际下限。因此，对于这个应用而言，可以把最大直径小于4mm的任何硬点忽略不计(即，其根本不被视为是硬点)。

硬点数

为了确定硬点的数量，将其称为“硬点数”。为了确定硬点数，人们在吸收芯核上用他/她的手例如通过在一侧上用拇指，在另一侧用另一个手指来感觉。硬点可以以相对致密区域即比周围区域更致密的区域而容易地感知，且自始至终穿过芯核。当注意到硬点时，在吸收芯核的一个外侧面上通过环绕它的外形画线来标记该硬点。当在某个吸收芯核中检查了所有可能的硬点时，测量每个硬点以确定它的最大直径d。最大直径d是可以用某一硬点轮廓上的一个点到轮廓上的另一个点画出的最长直线。参见图2的实例，硬点数是每面积单元出现的最大直径d大于4mm的硬点数。如果发现最大直径小于4mm的特定硬点，则在计算该硬点数时可以将它忽略不计。硬点数可以表示为每m²的硬点数。对于尿布，该硬点数往往规定为每40个产品的硬点数，因为40个产品构成一个正常的包装。

在传统的生产方法下，可能存在没有硬点的单个吸收芯核，但是不时地可能出现具有硬点的吸收芯核。当思考在本发明中硬点减少的原因时，涉及了许多种芯核，而不仅仅涉及单个吸收芯核，其任意地可以不具有任何硬点，即使是用传统生产方法。

根据本发明的用于吸收芯核的纤维可以是不同类型的，或纤维或其混合物，如机械、热磨机械、化学热磨机械或化学纸浆纤维。包含合成纤维和高吸收纤维的混合物也是可以的。

适合的超吸收体包括传统的超吸收体，和部分或完全基于可再生或可持续原料的生物超吸收体。适合用作超吸收体材料的有机材料包括天然材料如多糖、多肽等等，以及合成材料如合成水凝胶聚合物。这种水凝胶聚合物包括例如聚丙烯酸的碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶、等等。其它适合的聚合物包括水解的丙烯腈接枝的淀粉、丙烯酸接枝的淀粉、和异丁烯马来酸酐共聚物及其混合物。水凝胶聚合物优选是轻度交联的，以便使该材料基本上不溶于水。优选超吸收体材料进一步被表面交联，以便使该超吸收体颗粒、纤维、薄片、球体等等的外表面或外壳具有比该超吸收体内部更高的交联密度。该超吸收体材料可以是适合用于吸收性复合材料的任何形式，包括颗粒、纤维、薄片、球体等等。

在图1所说明的实施方案中，吸收性材料6在带3上在不利用载体的情况下形成。在备选的实施方案中，可以在载体上形成吸收性材料。还可以在网成型之后在吸收性材料的第一和/或第二外侧面上布置载体材料。通过将载体和吸收性材料一起供应通过压制压区和后续压区，可以减少吸收性材料粘附到辊子上的风险。适合的载体例如是薄纸或非织造材料。如果使用载体材料，则可以省略一个或多个带3、15和23。

在压制压区8中使用的辊10、12可以是常规用于压制吸收性材料的类型。适合的辊表面的材料是钢或退火钢。后续压区16的辊18、20的至少一个应该具有弹性表面。适合的材料例如是橡胶、丁腈橡胶和聚氨酯。后续压区16的辊18、20的表面优选基本上是平坦的。因此该表面不具有任何可以产生压花效果的图案；相反，其期望是上述网状物的破碎效果。

当用本发明的方法生产吸收芯核时，必须设置压区。通常以线荷载或间隙宽度来确定压区压力。调节压制压区以便达到期望的压制水平。该调节与在传统生产线中的方式相似，因此该调节工序是所属技术领域的人员熟知的。

在调节后续压区时，应该注意调节它时应使吸收芯核的密度实际相同，或仅仅微微增加例如0-10％。适合的调节工序可以从开放式压区开始，渐渐减少间隙，直到达到期望的硬点数减少效果。首先可以以大间距减少间隙，同时继续不断地相对于在压制压区之后的厚度t2观察在后续压区之后的厚度t3。一旦t3变得低于t2，就应该一点一点地减少间隙宽度。为小心起见，建议向后一点一点稍微再次增加该间隙宽度，然后继续一点一点地减少间隙宽度。因为至少一个所述辊具有弹性表面，因此后续压区的间隙宽度将会小于包括具有金属表面的辊的压制压区的间隙宽度。有时候，该间隙宽度可以甚至是负数的，因为弹性表面局部变形。

优选对每种类型的吸收芯核进行调节。例如，当增加基重或超吸收体的相对量时，就可以进行新的调节。其它影响后续压区调节的参数是例如纤维的类型、超吸收体的类型、其它材料组分的存在、载体材料的存在、深入材料和空气的相对湿度、在压制步骤中产生的压制量、网成型器的类型和可以分布材料组分的均匀程度、辊的直径、辊的材料、辊的磨损补偿、生产线的速度和期望的产品特性。

实施例1

在具有一级网成型器、一个压辊间隙的压制压区和一个压辊间隙的后续压区的生产线上生产许多个吸收产品。在后续压区之后，不存在直径超过4mm的硬点。

制成品的厚度：5.2mm。

吸收芯核的厚度t3：4.2mm(面材减少的产品厚度，即在后续压区之后的厚度)。

在压制步骤之后的厚度t2：5mm。

在网成型器之后的厚度t1：12mm。

线速度：600件/min。

纸浆基重：400g/m²(Weyerhouser CF 416，9％湿度)

超吸收体基重：320g/m²(B-7160 BASF)

压制压区：1.55mm的间隙

后续压区：0.2mm的间隙；

辊后续压区：

200mm；

材料：辊1：10mm 70Sh A，在钢芯上的聚氨酯；

辊2：钢。

利用相同的网成型器和压制单元，但是省略后续压区的比较试验，结果表明在相同的厚度t2＝5mm下存在硬点。(因为不存在后续压区，因此t3＝t2)。因此很清楚，该后续步骤的作用是从压制吸收芯核中除去硬点。

实施例2

后续压区的两个辊具有有机硅表面、70肖氏A，是在钢芯上的20mm的有机硅，

200mm。间隙宽度是-2毫米(负数间隙宽度是可能的，因为弹性表面材料)。所有其它的参数与实施例1中相同。产品和实施例1一样良好，不包括硬点，但是后续压区的辊比实施例1中的辊磨损更快。

如上仅仅举例说明了本发明，本领域技术人员应该能够预期，在所附权利要求的范围内可预期上述实施方案的许多改动。

这种改动的实例是不同的压区压力、压区数量、辊的直径、在生产线中的位置、辊的材料、辊的磨损补偿、生产线的速度、载体的存在或不存在、在压制步骤中形成的压制量、网成型器的类型和其可以分散材料组分的均匀程度。

Claims (21)

1.一种形成吸收芯核的方法，其包括以下步骤：

-形成吸收芯核；

-在压制压区(8)中压制所述吸收芯核；

其特征在于，

所述方法进一步包括以下随后的步骤：

-使所述压制的吸收芯核通过后续压区(16)，该后续压区(16)包括两个辊(18、20)，其中所述辊(18、20)的至少一个具有包括弹性材料的表面，以便减少所述吸收芯核的硬点数。

2.权利要求1的方法，其中使所述吸收芯核通过所述后续压区(16)的步骤是单独的工艺步骤。

3.权利要求1或2的方法，其中在后续压区(16)之后的所述吸收芯核的硬点数小于在所述后续压区(16)之前的硬点数的50％，优选小于30％，最优选小于10％。

4.权利要求1或2的方法，其中在所述后续压区(16)之后，所述吸收芯核基本上没有硬点。

5.前述权利要求之一的方法，其中所述吸收芯核的厚度在压制步骤中减少40％以上，优选50％以上，最优选60％以上。

6.前述权利要求之一的方法，其中在所述后续压区(16)之后的所述吸收芯核的密度是在所述后续压区(16)之前的密度的70-120％、优选80-115％、最优选90-110％。

7.前述权利要求之一的方法，其中所述吸收芯核包括纤维素纸浆纤维和/或超吸收体。

8.权利要求7的方法，其中超吸收体的量是吸收芯核总重量的至多80％，优选至多60％，最优选至多50％。

9.权利要求7的方法，其中超吸收体的量是50-70％或30-50％。

10.前述权利要求之一的方法，其中该方法进一步包括在所述吸收芯核的第一和/或第二外侧面上布置载体材料的步骤。

11.前述权利要求之一的方法，其中所述后续压区(16)的所述两个辊(18、20)均具有包括弹性材料的表面。

12.前述权利要求之一的方法，其中所述弹性材料的硬度为40-90肖氏A，优选为50-85肖氏A，最优选为60-80肖氏A。

13.前述权利要求之一的方法，其中所述后续压区(16)的所述辊(18、20)具有平直表面。

14.前述权利要求之一的方法，其中所述压制辊(10、12)具有金属表面。

15.一种用于形成吸收芯核的装置(2)，其包括：

-用于形成吸收芯核的网成型器(4)；

-在两个压制辊(10、12)之间的压制压区(8)；

-在两个辊(18、20)之间的后续压区(16)，所述后续压区处于所述压制压区的下游；

其特征在于：

所述后续压区(16)的所述辊(18、20)中的至少一个具有包括弹性材料的表面。

16.权利要求15的装置，其中所述后续压区(16)的所述辊(18、20)均具有包括弹性材料的表面。

17.权利要求15或16的装置，其中所述弹性材料的硬度为40-90肖氏A，优选50-85肖氏A度，最优选60-80肖氏A。

18.权利要求15-17之一的装置，其中所述后续压区(16)的所述辊(18、20)均具有平直表面。

19.权利要求15-18之一的装置，其中所述压制辊具有金属表面。

20.根据权利要求1-15之一的方法制造的吸收芯核。

21.权利要求20的吸收芯核，其中所述吸收芯核的纸浆松密度小于10g/cm³，优选小于8g/cm³，最优选小于6g/cm³，且所述吸收芯核基本上没有硬点。

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