CN105658858B - 制备可分散性湿巾的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备可分散性非织造片材的方法，所述方法通常包括：以约70重量％至约90重量％的天然纤维和约10重量％至约30重量％的再生纤维的比率将天然纤维和再生纤维分散在液体介质中以形成液体悬浮液。将液体悬浮液沉积在多孔成型线材上以形成非织造薄纸网。用第一多个喷射头对非织造薄纸网进行喷雾。第一多个喷射头中的每个喷射头通过第一距离与第一多个喷射头中相邻的一个间隔开。还用第二多个喷射头对非织造薄纸网进行喷雾。第二多个喷射头中的每个喷射头通过第二距离与第二多个喷射头中相邻的一个间隔开，并且第二距离小于第一距离。对非织造薄纸网进行干燥以形成可分散性非织造片材。

Description

制备可分散性湿巾的方法
技术领域
本发明的领域整体涉及湿巾，更具体地讲，涉及适于冲下厕所的可分散性湿巾和制备这样的湿巾的方法。
背景技术
可分散性湿巾通常希望在使用后冲下厕所。因此，期望这样的可冲散性湿巾具有足以经受使用者将湿巾从分配器中取出和使用者的擦拭活动的使用中强度，而后在家庭和市政卫生处理系统诸如污水或化粪池系统中相对快地分解和分散。一些市政当局可能通过各种法规来定义“可冲散性”。可冲散性湿巾必须满足这些法规以使得可与居家卫生洁具和排水管道相容，并且可以在就地废水处理系统和市政废水处理系统中处理该产品。
一些已知的可冲散性湿巾的一项挑战在于：在卫生处理系统中分解所花的时间与常规的干卫生纸相比相对较长，从而产生堵塞厕所、排污管以及输水及水处理系统的风险。干卫生纸通常在暴露于自来水后表现出相对低的使用后强度，而一些已知的可冲散性湿巾则需要相对长的时间和/或在自来水中的用力搅拌才能足以降低其使用后强度以使得它们可以分散。对解决这一问题的尝试，诸如使纸巾更快地分散，可能将可冲散性湿巾的使用中强度降低到被认为可被使用者接受的最低限度以下。
一些已知的可冲散性湿巾通过在非织造网中缠结纤维而形成。非织造网是各根纤维层叠形成基质但不是以可识别的重复方式得到的结构。虽然缠结的纤维自身可以相对快地分散，但已知的湿巾通常需要另外的结构来提高使用中强度。例如，一些已知的湿巾使用具有随其缠结的纤维的网。该网为缠结的纤维提供额外的内聚力从而增加使用中强度。然而，这样的网在冲水时不能分散。
一些已知的湿巾通过在非织造网中缠结双组分纤维而得到增加的使用中强度。在缠结后，将双组分纤维热塑性粘结在一起以增加使用中强度。然而，热塑性粘结的纤维对湿巾在卫生处理系统中以及时的方式分散的能力具有负面影响。也就是说，双组分纤维和因而得到的包含双组分纤维的湿巾通常在冲下厕所时不能容易地分散。
其他已知的可冲散性湿巾添加了可触发的盐敏感性粘结剂。该粘结剂在含有盐溶液的配方中附着到湿巾的纤维素纤维，从而得到相对高的使用中强度。当将用过的湿巾暴露于厕所和/或污水系统的水中时，粘结剂溶胀，从而允许甚至可能有助于湿巾瓦解，这使得可以相对快地处理湿巾。然而，这样的粘结剂相对昂贵。
另外其他已知的可冲散性湿巾结合了相对大量的合成纤维以增加使用中强度。然而，这样的湿巾以及时的方式分散的能力相应地降低。此外，合成纤维相对于天然纤维更高的成本导致这些已知的湿巾的成本相应升高。
因此，需要提供一种由可分散性非织造薄纸网制成的湿巾，该湿巾提供消费者预期的使用中强度，足够快地分散以被冲散而不会对家庭和市政卫生处理系统造成潜在问题，并且其生产经济有效。
发明内容
在一个方面，制备可分散性非织造片材的方法通常包括：以约70重量％至约90重量％的天然纤维和约10重量％至约30重量％的再生纤维的比率将天然纤维和再生纤维分散在液体介质中以形成液体悬浮液。将液体悬浮液沉积在多孔成型线材上以形成非织造薄纸网。用第一多个喷射头对非织造薄纸网进行喷雾。第一多个喷射头中的每个喷射头通过第一距离与第一多个喷射头中相邻的一个间隔开。还用第二多个喷射头对非织造薄纸网进行喷雾。第二多个喷射头中的每个喷射头通过第二距离与第二多个喷射头中相邻的一个间隔开，并且第二距离小于第一距离。对非织造薄纸网进行干燥以形成可分散性非织造片材。
附图说明
图1是用于制备可分散性湿巾的设备的一个合适实施例的示意图。
图2是在图1的设备中的一个位置的非织造网的示意图。
图3是在图1的设备中的另一个位置的非织造网的示意图。
图4是非织造网的一个合适实施例的底视图。
图5是非织造网的一个合适实施例的顶视图。
图6是非织造网的一个合适实施例的侧视图。
图7是用于制备可分散性湿巾的工艺的实施例的流程图。
具体实施方式
本公开的可分散性湿巾具有经受包装和消费者使用的足够强度。它们还足够快地分散以被冲掉，而不会对家庭和市政卫生处理系统造成潜在问题。另外，它们可以由适宜地经济有效的材料构成。
用于为制备可分散性湿巾而制备可分散性非织造片材80的设备(总体以10指示)的一个合适实施例在图1中示出。设备10被构造成形成包含天然纤维素纤维14和再生纤维素纤维16的混合物的非织造纤维网11。天然纤维素纤维14是来源于木本或非木本植物的纤维素纤维，包括但不限于南方软木牛皮纸、北方软木牛皮纸、软木亚硫酸盐纸浆、棉、棉绒、竹子等。在一些实施例中，天然纤维14具有大于约1毫米的长度加权平均纤维长度。此外，天然纤维14可具有大于约2毫米的长度加权平均纤维长度。在其他合适的实施例中，天然纤维14是具有介于约0.5毫米与约1.5毫米之间的纤维长度的短纤维。
再生纤维16是通过将得自木本或非木本植物的再生或改性纤维素材料进行挤出或以其他方式处理而得到的人造长丝，如本领域已知的那样。例如但不进行限制，再生纤维16可包括莱赛尔纤维(lyocell)、人造丝等中的一种或多种。在一些实施例中，再生纤维16具有在约3毫米至约20毫米范围内的纤维长度。此外，再生纤维16可具有在约6毫米至约12毫米范围内的纤维长度。另外，在一些实施例中，再生纤维16可具有在约1旦尼尔至约3旦尼尔范围内的细度。此外，细度可在约1.2旦尼尔至约2.2旦尼尔的范围内。
在一些其他合适的实施例中，可以想到的是，与再生纤维16相结合或作为再生纤维16的替代而使用合成纤维。例如但不进行限制，合成纤维可包括尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等中的一种或多种。在一些实施例中，合成纤维具有在约3毫米至约20毫米范围内的纤维长度。此外，合成纤维可具有在约6毫米至约12毫米范围内的纤维长度。
如图1中所示，天然纤维14和再生纤维16在液体悬浮液20中分散，通往流浆箱12。用于形成液体悬浮液20的液体介质18可以是本领域已知的与如本文所述的工艺相容的任何液体介质，例如水。在一些实施例中，液体悬浮液20的稠度在约0.02重量％至约0.08重量％纤维的范围内。此外，液体悬浮液20的稠度可在约0.03重量％至约0.05重量％纤维的范围内。在一个合适的实施例中，液体悬浮液20在添加天然纤维14和再生纤维16后的稠度为约0.03重量％纤维。据信，在流浆箱12处液体悬浮液20相对低的稠度增强天然纤维14和再生纤维16的混合，并因此增强非织造网11的匀度质量。
在一个合适的实施例中，在液体悬浮液20中存在的纤维的总重量中，天然纤维14和再生纤维16的比率为约80重量％至约90重量％的天然纤维14和约10重量％至约20重量％的再生纤维16。例如，在液体悬浮液20中存在的纤维的总重量中，天然纤维14可为总重量的85％，而再生纤维16可为总重量的15％。
流浆箱12被构造成将液体悬浮液20沉积到多孔成型线材22上，该多孔成型线材保持纤维而形成非织造纤维网11。在一个实施例中，流浆箱12被构造成如授予Skoog等人并转让给Kimberly-Clark Worldwide，Inc.的美国专利号7,588,663中所述以低稠度模式运行，该专利以引用方式并入本文。在另一个合适的实施例中，流浆箱12是使得能够形成非织造薄纸网11以使得其具有至少18的匀度数值的任何流浆箱设计。成型线材22以行进方向24载送网11。非织造薄纸网11与行进方向24对齐的轴线在下文可被称为“纵向”，而在相同平面中与纵向垂直的轴线在下文可被称为“横向”25。在一些实施例中，设备10被构造成当湿的非织造薄纸网11沿着成型线材22行进时将剩余的液体分散介质18的一部分从该网11中吸出，诸如通过操作真空箱26。
设备10还可以被构造成将非织造薄纸网11从成型线材22向转移线材28转移。在一些实施例中，转移线材28将非织造网以纵向24在第一多个喷射头30下载送。第一多个喷射头30可由第一歧管32产生，至少一行第一孔口34沿着横向25间隔开。第一歧管32被构造成以第一压力向第一孔口34供应液体，诸如水，以在每个第一孔口34处产生柱形喷流30。在一些实施例中，第一压力在约20巴至约125巴的范围内。在一个合适的实施例中，第一压力为约35巴。
在一些实施例中，每个第一孔口34为圆形的，其直径在约90微米至约150微米的范围内。在一个合适的实施例中，例如，每个第一孔口34具有约120微米的直径。此外，每个第一孔口34沿着横向25通过第一距离36与相邻的第一孔口34间隔开。与本领域已知的相反，在一些实施例中，第一距离36使得因第一多个喷射头30的每个喷射头而发生位移的非织造薄纸网11的纤维的第一区域38基本上不与因第一多个喷射头30的相邻一个而发生位移的纤维的第二区域40重叠，如图2中示意性地示出。相反，在第一区域38和第二区域40每一个中的纤维基本上以沿着垂直于非织造网11平面的轴线46的方向发生位移，但与侧向相邻的纤维无明显水力缠结。在一些实施例中，第一距离36在约1200微米至约2400微米的范围内。在一个实施例中，第一距离36为约1800微米。在替代性实施例中，第一多个喷射头30可由第一孔口34产生，第一孔口具有被构造成以类似方式产生一行沿着横向25间隔开的柱形喷流30的任何形状、或任何喷口和增压装置。
第一多个喷射头30中的另外多个喷射头任选地可由在机器行进方向上与第一歧管32间隔开的另外歧管产生，诸如在图1的示例性实施例中示出的第二歧管44。多孔支持织物42被构造成使得非织造薄纸网11可从转移线材28向支持织物42转移。在一个实施例中，支持织物42将非织造薄纸网11以纵向24在第二歧管44下载送。应当理解的是，转运线材或转运织物诸如成型线材22、转运线材28和支持织物42的数量和放置在其他实施例中可以变化。例如但不进行限制，可对第一歧管32定位以处理载送在支持织物42上而不是转移线材28上的非织造薄纸网11，或相反，可对第二歧管44定位以处理载送在转移线材28上而不是支持织物42上的非织造薄纸网11。又如，成型线材22、转运线材28和支持织物42之一可与另一者组合成单一线材或织物，或任一者可实施为一系列相互配合的线材和转运织物，而不是实施为单一线材或转运织物。
在一些实施例中，类似于第一歧管32的第二歧管44包括至少一行沿着横向25间隔开的第一孔口34。第二歧管44被构造成以第二压力向第一孔口34供应液体，诸如水，以在每个第一孔口34处产生柱形喷流30。在一些实施例中，第二压力在约20巴至约125巴的范围内。在一个实施例中，第二压力为约75巴。此外，在一些实施例中，每个第一孔口34为圆形的，并且每个第一孔口34沿着横向25通过第一距离36与相邻的第一孔口34间隔开，如图2针对第一歧管32所示。在替代性实施例中，第二歧管44可以按任何其他方式构造以使得因第一多个喷射头30的每个喷射头而发生位移的非织造薄纸网11的纤维的第一区域基本上不与因第一多个喷射头30的相邻一个而发生位移的纤维的第二区域重叠。
再次参照图1，支持织物42将非织造网11以纵向24在第二多个喷射头50下载送。第二多个喷射头50可由第三歧管52产生，至少一行第二孔口54沿着横向25间隔开。第三歧管52被构造成以第三压力向第二孔口54供应液体，诸如水，以在每个第三孔口54处产生柱形喷流50。在一些实施例中，第三压力在约20巴至约120巴的范围内。另外，第三压力可在约40巴至约90巴的范围内。
在一些实施例中，每个第二孔口54为圆形的，其直径在约90微米至约150微米的范围内。此外，每个第二孔口54可具有约120微米的直径。此外，每个第二孔口54沿着横向25通过第二距离56与相邻的第二孔口54间隔开，如图3中所示，并且第二距离56使得非织造薄纸网11的纤维变得基本上水力缠结。在一些实施例中，第二距离56在约400微米至约1000微米的范围内。另外，第二距离56可在约500微米至约700微米的范围内。在一个实施例中，第二距离56为约600微米。在替代性实施例中，第二多个喷射头50可由第二孔口54产生，第二孔口具有被构造成以类似方式产生一行沿着横向25间隔开的柱形喷流50的任何形状、或任何喷口和增压装置。
第二多个喷射头50中的另外多个喷射头任选地可由另外的歧管产生，诸如在图1的示例性实施例中示出的第四歧管60和第五歧管62。第四歧管60和第五歧管62中的每一个具有至少一行沿着横向25间隔开的第二孔口54。在一个实施例中，第四歧管60和第五歧管62各自被构造成以第三压力(即，在第三歧管52处的压力)向第二孔口54供应液体，诸如水，以在每个第三孔口54处产生柱形喷流50。在替代性实施例中，第四歧管60和第五歧管62中的每一个可在第三压力之外的压力下供应液体。此外，在一些实施例中，每个第二孔口54为圆形的，其直径在约90微米至约150微米的范围内，并且每个第二孔口54沿着横向25通过第二距离56与相邻的第二孔口54间隔开，与第三歧管52一样。在替代性实施例中，第四歧管60和第五歧管62各自可按任何其他方式构造，以便产生喷射头50，这些喷射头导致非织造薄纸网11的纤维变得基本上水力缠结。
应当认识到，虽然图1中所示的实施例具有两个预缠结歧管和三个水力缠结歧管，但可以使用任何数量的另外的预缠结歧管和/或水力缠结歧管。具体地讲，成型线材22、转移线材28和支持织物42中的每一者以相应的速度沿着机器行进方向载送非织造薄纸网11，并且当增大那些相应的速度时，可能必须要有另外的歧管来向非织造网11赋予所需的水力缠结能量。
设备10还可以被构造成在水力缠结工艺以产生可分散性非织造片材80后从非织造薄纸网11除去剩余流体(例如水)的所需部分。在一些实施例中，将水力缠结非织造网11从支持织物42转移到穿透干燥织物72，该织物载送非织造网11通过空气穿透干燥机70。在一些实施例中，穿透干燥织物72是粗糙、高渗透性织物。空气穿透干燥机70被构造成使热空气穿过非织造薄纸网11以移除所需量的流体。因此，空气穿透干燥机70提供了干燥非织造薄纸网11以产生可分散性非织造片材80的相对不压缩的方法。在替代性实施例中，其他方法可用作空气穿透干燥机70的替代或与其结合使用，以从非织造薄纸网11中移除所需量的剩余流体以形成可分散性非织造片材80。此外，在一些合适的实施例中，可将可分散性非织造片材80缠在卷轴(未示出)上以有利于在进一步加工之前的储存和/或运输。然后可根据需要对可分散性非织造片材80进行加工，例如，用包含水、润肤剂、表面活性剂、芳香剂、防腐剂、有机或无机酸、螯合剂、pH缓冲剂等的任意组合的润湿组合物灌注，然后切割、折叠并包装成可分散性湿巾。
制备可分散性非织造片材80的方法100在图7中示出。方法100包括102：以约80重量％至约90重量％的天然纤维14和约10重量％至约20重量％的再生纤维16的比率将天然纤维14和再生纤维16分散在液体介质18中以形成液体悬浮液20。该方法还包括104：将液体悬浮液20沉积在多孔成型线材22上以形成非织造薄纸网11。方法100还包括106：用第一多个喷射头30对非织造薄纸网11进行喷雾，每个喷射头30通过第一距离36与相邻的一个间隔开。另外，方法100还包括108：用第二多个喷射头50对非织造薄纸网11进行喷雾，每个喷射头50通过第二距离56与相邻的一个间隔开，其中第二距离56小于第一距离36。方法100另外包括110：干燥非织造薄纸网11以形成可分散性非织造片材80。
使用上述方法制备的非织造片材80的一个合适的实施例在图4、图5和图6中示出。非织造片材80的一部分的底侧82(即，在制造期间与成型线材22、转移线材28和支持织物42接触的侧)的放大视图在图4中示出。非织造片材80的一部分的顶侧84(即，与底侧82相对的侧)的放大视图在图5中示出。在每个图中示出的部分在横向25上的尺寸为约7毫米。如在图5中最清楚地看出，非织造片材80包括沿着纵向24缠结相对更高的带状结构86，每个带状结构86在横向25上以约等于第二多个喷射头50的第二孔口54之间的第二距离56的距离间隔开。此外，在带状结构86之间的一些位置，可以看见孔88，如在图4和图5中所见。由于在水力缠结工艺期间，喷射头30和50对底部表面82附近的转移线材28的高冲击力，孔88通常在底部表面82中更明显。如在图6中的非织造片材80一部分的侧视图中可以看见，非织造片材80的某些区域90在片材80的整个厚度中展示出更少的纤维缠结，并在垂直于片材80平面的方向46中展示出更大的位移。当从顶部或底部观察时，更明显的区域90可表现为孔88。
实例
如下所述制备了一系列示例的可分散性非织造片材80。对于所有实例，将南方软木牛皮纸选择为天然纤维14，并将细度为1.7旦尼尔的牌莱赛尔纤维选择为再生纤维16。用于每个实例的再生纤维16的名义长度在表1的第2列中示出，而再生纤维16和天然纤维14的总纤维百分比在第3列和第4列中示出。每个片材的名义基重为65克每平方米。
对于所有实例，第一多个喷射头30由第一歧管和第二歧管提供，而第二多个喷射头50由第三歧管、第四歧管和第五歧管提供。支持织物行进速率为30米每分钟。对于所有实例，第一歧管压力为35巴，第二歧管压力为75巴，第一歧管和第二歧管均具有120微米的孔口，这些孔口在横向上间隔开1800微米，并且第三歧管、第四歧管和第五歧管各自具有120微米的孔口，这些孔口在横向上间隔开600微米。第三歧管、第四歧管和第五歧管针对给定的实例各自以相同的压力操作，并且该压力在表1的第5列中示出。赋予给网的水力缠结能量E(单位为千瓦小时每千克)在第6列中示出，如通过对每个喷射器(i)上的能量求和所计算：
其中Pi是喷射器i的压力，单位为帕斯卡；Mr是每秒在喷射器下通过的片材的质量，单位为千克每秒(通过将片材的基重乘以网的速度而计算)；以及Qi是离开喷射器i的体积流量，单位为立方米每秒，其根据下式而计算：
其中Ni是喷射器i的每米宽度的喷嘴数量；Di是喷嘴直径，单位为米；ρ是水力缠结水的密度，单位为千克每立方米；并且将0.8用作所有喷嘴的喷嘴系数。
表1.
通过测量纵向24和横向25的拉伸强度评价了由每个实例产生的可分散性非织造片材80的强度。在将片材浸泡在自来水中4分钟然后将片材在干牌纸巾上进行20秒吸水后，使用具有1英寸钳口宽度(样品宽度)、3英寸测试跨距(隔距长度)和25.4厘米每分钟钳口分离速率的恒定伸长速率CRE)拉力试验机对拉伸强度进行测量。该吸水过程导致水含量为干重的200％+/-50％。通过在每次测试前对样品称重对此进行确认。使用JDC精密样品切割器(Thwing-Albert Instrument Company，Philadelphia，Pa.，型号JDC3-10，序列号37333)以规定的纵向24(“MD”)或横向25(“CD”)取向从可分散性非织造片材80的中心切割一英寸宽的条带。“MD拉伸强度”是当样品以纵向拉至断裂时的峰值负荷，单位为克力每英寸样品宽度。“CD拉伸强度”是当样品以横向拉至断裂时的峰值负荷，单位为克力每英寸样品宽度。
用于测量拉伸强度的仪器是MTS Systems Sinergie 200型，而数据采集软件是可从MTS Systems Corp.，Eden Prairie，Minn商购获得的for Windows 4.0版。测力传感器是MTS 50牛顿最大值测量传感器。钳口之间的隔距长度为4±0.04英寸，而顶部和底部钳口使用气动动作以60P.S.I.最大值操作。断裂灵敏度设为70％。数据采集速率设为100Hz(即，每秒100个样品)。将样品置于仪器的钳口中，在竖直和水平方向上均居中。然后开始测试，并在力下降了峰值的70％时结束。峰值负荷以克力表示，并记录为样本的“MD拉伸强度”。对于每个产品测试了至少十二个代表性样本，并测定了平均峰值负荷。如本文所用，“几何平均拉伸强度”(“GMT”)是湿纵向拉伸强度乘以湿横向拉伸强度的乘积的均方根，并以克每英寸样品宽度表示。所有这些值均针对使用中拉伸强度测量。一般来讲，将550克力每英寸或更大的GMT视为非常好，并将至少250克力每英寸的强度视为供消费者使用的最低可接收值。
可分散性非织造片材80的分散性以两种方式测量：1)使用INDA/EDANA GuidanceDocument for Assessing the Flushability of Nonwoven Consumer Products，Dispersibilty Shake Flask Test(评估非织造消费品可冲散性的INDA/EDANA指导文件，分散性摇瓶试验)，和2)使用晃动箱试验。
将分散性摇瓶试验用于评估可冲散性产品在其通过污水泵(例如，喷射泵或研磨泵)和市政废水输送系统(例如，污水管和提升站)期间的分散性或物理分解。该试验评估在存在自来水或原废水的情况下供试材料的崩解速率和程度。将得自该试验的结果用于预测可冲散性产品与家庭污水泵和市政收集系统的相容性。用于对实例进行分散性摇瓶试验的材料和设备为：
1.Fernbach三挡板玻璃培养瓶(2800mL)。
2.具有能够以150rpm转动的2英寸(5-cm)轨道的轨道式摇床。摇床的平台需要夹具以能够适应205mm的摇瓶底部直径。
3.18号USA标准试验筛(1mm开口)：8英寸(20cm)直径。
4.穿孔板筛网细节
5.针对热塑性供试材料能够维持40±3℃的温度以及针对非塑性供试材料能够维持103±3℃的温度的干燥箱。
每个供试品一式三份地运行。因此，对于两个预定的破坏性采样时间点中的每一个，准备了三个摇瓶。每个摇瓶含有一升室温自来水。在测量至少2个小数点位置的分析天平上对每个供试品一式三份地预先称重(按干重计)，然后将重量记录在实验室记录本上，以供随后用于最终崩解百分比计算。还运行了具有参比材料的对照摇瓶，以适应两个破坏性采样时间点。每个对照摇瓶也含有一升自来水和适当的参比材料。
量取一升自来水，并置于每个Fernbach摇瓶中，然后将摇瓶置于旋转式振动台上。将供试实例加到摇瓶中。然后以150rpm摇动摇瓶，在30和60分钟后进行观察，然后在三个小时时进行破坏性采样。在指定的三小时破坏性采样点，将进行测试的每个产品组和对照组中的摇瓶取出，将内容物倒入从上至下按以下顺序布置的一套筛网：12mm、6mm、3mm和1.5mm(开口直径)。通过在筛子上方保持约10cm至15cm的手持式淋浴头喷嘴，以4L/min的流量将材料轻轻冲洗通过套叠的筛网两分钟，小心不要迫使截留的材料通过下一个较小的筛网。在两分钟冲洗后，将顶部筛网取走，冲洗下一个较小的仍套叠的筛网，使用如上所述的相同程序再继续两分钟。继续冲洗过程，直到冲洗了所有的筛网。在完成冲洗后，使用镊子将截留的材料从每个筛网移到较小尺寸的筛中。将每个筛网的内容物转移到单独的、带标签的去皮重铝称量盘，在103±3℃下干燥过夜。然后将干燥后的样品在干燥器上冷却。冷却后，将从每个筛收集的材料称重，基于供试材料的起始重量计算崩解百分比。一般来讲，将12mm筛网处80％或更大的通过百分比值视为非常好，并将12mm筛网处至少25％的通过百分比值视为可冲散性的最低可接收值。
晃动箱试验使用工作台规模的设备评价可冲散性消费品在经过废水收集系统时的分解或分散性。在该试验中，将透明的塑料罐装上产品和自来水或原废水。然后通过凸轮系统以规定的转速将容器上下移动以模拟废水在收集系统中的运动。将最初的分解点以及产品分散成1英寸×1英寸(25mm×25mm)碎片的时间记录在实验室记录本上。使用该1英寸×1英寸(25mm×25mm)的参数是因为这降低了产品辨识的可能性。随后对产品的各种组分过筛并称重以测定崩解的速率和程度。
晃动箱水运输模拟器由安装在具有速度和保持时间控制器的振荡平台上的透明塑料罐组成。由凸轮系统产生的倾斜角产生相当于60cm/s(2英尺/秒)的水运动，这是在封闭式收集系统中废水流动速率的最低设计标准。振荡速率由凸轮和水平系统的转动进行机械控制，并且在整个试验中定期测量。该循环模拟了废水在流过污水管时的正常前后运动。
将室温自来水置于塑料容器/罐中。定时器设为六小时(或更长)，且循环速度设为26rpm。将预称重的产品置于罐中并在其接受搅拌周期时进行观察。将第一次分解和完全分散的时间记录在实验室记录本中。
当产品达到没有碎片大于1英寸×1英寸(25mm×25mm)平方大小的分散点时终止试验。此时，将透明的塑料罐从振荡平台取出。然后将塑料罐的整个内容物倒入从上至下按以下顺序布置的一套筛网：25.40mm、12.70mm、6.35mm、3.18mm、1.59mm(开口直径)。通过在筛子上方保持约10cm至15cm(4至6英寸)的淋浴头喷嘴，以4L/min(1加仑/分钟)的流量将材料轻轻冲洗通过套叠的筛网两分钟，小心不要迫使截留的材料通过下一个较小的筛网。在两分钟冲洗后，将顶部筛网取走，再继续冲洗下一个较小的仍套叠的筛网两分钟。在完成冲洗后，使用镊子将截留的材料从每个筛网取出。将内容物从每个筛网转移到单独的、带标签的铝称量盘。将称量盘置于103±3℃的干燥箱中过夜。使干燥后的样品在干燥器中冷却下来。在所有样品干燥后，将得自每个截留的部分的材料称重，基于供试材料的起始重量计算崩解百分比。一般来讲，将100分钟或更短的分解成小于25mm×25mm碎片的晃动箱分解时间视为非常好，并将180分钟的分解成小于25mm×25mm碎片的晃动箱分解时间视为可冲散性的最大可接受值。
最后，使用得自OPTEST Equipment Inc.(OpTest Equipment Inc.900 TupperSt.，Hawkesbury，ON，Canada)的Paper PerFect Formation Analyzer Code LPA07测试可分散性非织造片材80的匀度值。使用Paper PerFect Code LPA07操作手册(LPA07_PPF_Operation_Manual_004.wpd 2009-05-20)第10.0节中所列的程序测试样品。匀度分析仪得到针对从0.5mm至0.7mm的C1到31mm至60mm的C10的十个尺寸范围而计算的PPF匀度值。较小的尺寸对于印刷清晰度是重要的，而较大的尺寸对于强度性质是重要的。出于本文的目的，将从18.5mm至31mm的匀度尺寸范围的C9 PPF值用于得到实例的强度测量值。PPF值基于1000点量表，这1000个点完全均匀。针对每个样品报告的C9 PPF值基于对五个样品进行的十个测试的平均值(每个样品两个测试)。
得自每个实例的供试样品的强度结果在表2中示出。此外，使得自实例2、3、6、9、11、12和15的样品接受摇瓶和晃动箱分散性试验，那些结果也在表2中报告。最后，测试了得自实例3、4、9、10和15的样品的匀度值，那些结果在表2的最后一列中报告。
表2.
出人意料的是，据发现，可分散性非织造片材80产生了相对非常高的水力缠结能量，高达0.9kW-h/kg以上，持续产生了额外的强度，诸如实例9的1,929克力每英寸的纵向拉伸强度。还出人意料的是，据发现，可分散性非织造片材80在高达约0.5kW-h/kg的相对高的水力缠结能量下仍展示出可接受的分散性。例如，得自实例11的非织造片材80在晃动箱中在150分钟内分散成了尺寸小于25mm×25mm的碎片，并在摇瓶中在12mm筛网处具有81％的通过率。
此外，在相对更低的水力缠结能量下，实现了强度和分散性出人意料地好的组合。例如，得自实例3的非织造片材80在晃动箱中在不到24分钟内分散成了尺寸小于25mm×25mm的碎片，在摇瓶中在12mm筛网处具有67％的通过率，并展示出381克力每英寸的良好的几何平均拉伸强度。又如，得自实例15的非织造片材80在晃动箱中在不到82分钟内分散成了尺寸小于25mm×25mm的碎片，在摇瓶中在12mm筛网处具有81％的通过率，并展示出381克力每英寸的良好的几何平均拉伸强度。
虽然本发明人在本文不希望受任何理论的约束，但是据信，在一些实施例中，相对宽间距的第一多个喷射头30基本上以沿着垂直于非织造网11平面的轴线46的方向使纤维发生位移，但不导致与侧向相邻的纤维发生明显水力缠结的趋势，起到制备非织造网11以从相对紧密间隔开的第二多个喷射头50实现更有效水力缠结的作用，从而导致在给定的水力缠结能量下更好的强度。此外，通过使用低稠度的前者而提供的良好匀度使得能实现更有效的单纤维水力缠结，而不是纤维团或簇缠结。此外，由于在不使用非分散性网或热塑性粘结剂的情况下实现了出人意料的强度，因此在一些实施例中，非织造片材80的分散性保持相对较高。在一些实施例中额外的益处是使用约80％至约90％的天然纤维14，并因此只使用约10％至约20％的更昂贵的再生纤维16，从而降低与可分散性非织造片材80相关的成本。
为了简洁和简明起见，在本公开中所示的任何值的范围均考虑了在该范围内的所有值，并且应被解释为支持列举任何子范围的权利要求，该子范围的端点是在所考虑的规定范围内的全部数值。借助假设的实例，范围是1至5的公开应当被视为支持任何以下范围的权利要求：1至5、1至4、1至3、1至2、2至5、2至4、2至3、3至5、3至4和4至5。
本文中公开的尺寸和数值不应被理解为严格受限于所列举的确切数值。相反，除非另有指明，否则每个这样的尺寸均意指所列举的值和围绕该值的功能等同范围。例如，公开为“40mm”的尺寸意指“约40mm”。
在“具体实施方式”中引用的所有文件在相关的部分中均以引用方式并入本文；对任何文件的引用均不应被解释为承认其是关于本发明的现有技术。在本书面文件中的术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中的术语的任何含义或定义冲突的情况下，应当以赋予本书面文件中的术语的含义或定义为准。
虽然已经示出并描述了本发明的特定实施例，但对本领域的技术人员将显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种其他变化和修改。因此，在所附权利要求书中意图涵盖所有在本发明范围内的这样的变化和修改。

Claims (20)

1.一种制备可分散性非织造片材的方法，所述方法包括：
以70重量％至90重量％的天然纤维和10重量％至30重量％的再生纤维的比率将天然纤维和再生纤维分散在液体介质中以形成液体悬浮液，其中所述液体悬浮液的稠度介于0.02重量％与0.08重量％纤维之间；
将所述液体悬浮液沉积在多孔成型线材上以形成非织造薄纸网；
用第一多个液体喷射头中的一个对所述非织造薄纸网进行喷雾，以沿垂直于非织造薄纸网的平面的轴线移位所述天然纤维和再生纤维的第一区域；
用所述第一多个液体喷射头中的相邻一个对所述非织造薄纸网进行喷雾，以沿垂直于所述非织造薄纸网的平面的轴线移位所述天然纤维和再生纤维的第二区域，所述第一多个液体喷射头中的每个液体喷射头通过第一距离与所述第一多个液体喷射头中的相邻一个间隔开，在第二区域中移位的天然纤维和再生纤维不与第一区域中的天然纤维和再生纤维重叠；
用所述第二多个液体喷射头中的一个对所述非织造薄纸网进行喷雾，所述第二多个液体喷射头中的每个液体喷射头通过第二距离与所述第二多个液体喷射头中的相邻一个间隔开，其中所述第二距离小于所述第一距离，所述第二多个液体喷射头在天然纤维和再生纤维的第一区域和第二区域内基本上水力缠结所述天然纤维和再生纤维；以及
对所述非织造薄纸网进行干燥以形成所述可分散性非织造片材。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一距离使得因所述第一多个喷射头的每个液体喷射头而发生位移的纤维区域基本上不与因所述第一多个液体喷射头的相邻一个而发生位移的纤维区域重叠。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二距离使得因所述第二多个液体喷射头的每个液体喷射头而发生位移的纤维区域变得与因所述第二多个液体喷射头的相邻一个而发生位移的纤维区域水力缠结。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一距离介于1200微米与2400微米之间，并且所述第一多个液体喷射头的每个液体喷射头的孔口的直径介于90微米与150微米之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一距离为1800微米，并且所述第一多个液体喷射头的每个液体喷射头的孔口的直径为120微米。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二距离介于400微米与1000微米之间，并且所述第二多个液体喷射头的每个液体喷射头的孔口的直径介于90微米与150微米之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二距离介于500微米与700微米之间。
8.根据权利要求1所述的方法，所述第一多个液体喷射头由沿机器行进方向彼此间隔开的第一歧管和第二歧管产生，所述第一歧管以第一歧管压力喷雾，所述第二歧管以第二歧管压力喷雾。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一歧管压力和所述第二歧管压力各自介于20巴与120巴之间。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一歧管压力为35巴，而所述第二歧管压力为75巴。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多个液体喷射头各自以第三压力喷雾。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三压力介于20巴与120巴之间。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三压力介于40巴与90巴之间。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多个液体喷射头由沿着机器行进方向彼此间隔开的第三歧管、第四歧管和第五歧管产生。
15.根据权利要求1所述的方法，其中由所述第一多个液体喷射头和所述第二多个液体喷射头赋予的总能量介于0.1千瓦小时每千克与0.9千瓦小时每千克之间。
16.根据权利要求1所述的方法，其中由所述第一多个液体喷射头和所述第二多个液体喷射头赋予的总能量介于0.2千瓦小时每千克与0.5千瓦小时每千克之间。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体悬浮液的稠度介于0.03重量％与0.05重量％纤维之间。
18.根据权利要求1所述的方法，其中干燥所述非织造薄纸网包括在穿透干燥织物上载送所述非织造薄纸网通过空气穿透干燥机。
19.一种制造可分散性非织造片材的方法，所述方法包括：
以70重量％至90重量％的天然纤维和10重量％至30重量％的再生纤维的比率将天然纤维和再生纤维分散在液体介质中以形成液体悬浮液，其中液体悬浮液的浓度介于0.02重量％与0.08重量％纤维之间；
将所述液体悬浮液沉积在多孔成型线材上以形成非织造薄纸网；
用第一多个液体喷射头对所述非织造薄纸网进行喷雾，所述第一多个液体喷射头中的每个液体喷射头通过第一距离与所述第一多个液体喷射头中的相邻一个间隔开，其中所述非织造薄纸网中的第一区域被第一多个液体喷射头中的一个液体喷射头移位，所述非织造薄纸网中的第二区域被第一多个液体喷射头中的相邻一个液体喷射头移位，并且在每个第一区域和第二区域中的天然纤维和再生纤维均沿垂直于所述非织造薄纸网的平面的轴线方向移位，在第二区域中移位的天然纤维和再生纤维不与第一区域中的天然纤维和再生纤维重叠，所述第一多个液体喷射头由沿机器行进方向彼此间隔开的第一歧管和第二歧管产生，所述第一歧管以第一歧管压力喷雾，所述第二歧管以第二歧管压力喷雾，所述第一歧管压力和所述第二歧管压力各自介于20巴与120巴之间；
用第二多个液体喷射头对所述非织造薄纸网进行喷雾，所述第二多个液体喷射头中的每个液体喷射头通过第二距离与所述第二多个液体喷射头中的相邻一个间隔开，其中所述第二距离小于所述第一距离，所述第二多个液体喷射头在天然纤维和再生纤维的第一区域和第二区域内基本上水力缠结所述天然纤维和再生纤维，其中由所述第一多个液体喷射头和所述第二多个液体喷射头赋予的总能量介于0.1千瓦小时每千克与0.9千瓦小时每千克之间；以及
对所述非织造薄纸网进行干燥以形成所述可分散性非织造片材。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二多个液体喷射头由沿着机器行进方向彼此间隔开的第三歧管、第四歧管和第五歧管产生。
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