CN107109731A - 夹带粒子的透气结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在透气非织造结构(100)内驱散和俘获超吸收性聚合物粒子(11、12、13、14)的方法，所述透气非织造结构(100)用于吸收性制品(600)的构建。所述方法包括以下步骤：(i)构建透气非织造结构(100)，其包含至少第一(1)、第二(2)和第三(3)非织造织物层，每一所述层在其中限定有不同尺寸的空隙空间；(ii)将吸收性粒子(11、12、13、14)分散在步骤(i)中形成的透气非织造结构(100)的最高编号层的外表面(10)上；和(iii)将所述分散的吸收性粒子(11、12、13、14)通过施加外部能量源驱散在透气非织造结构(100)中，所述外部能量源以大致垂直于透气非织造结构(100)的外表面(10)的平面的方向作用于所述吸收性粒子(11、12、13、14)。

Description

夹带粒子的透气结构
本发明涉及一种于透气非织造结构内驱散和俘获吸收性粒子的方法。具体地，它涉及一种用于驱散和俘获粒子的方法，所述粒子在它们的制造或者合成状态具有约10μm至1000μm的平均粒子直径。然而，应注意的是，本发明可类似实施于具有小于10μm和大于1000μm的平均直径的粒子。
适于根据本发明方法的工艺的吸收性粒子包括但不限于：单独的聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺共聚物、乙烯马来酸酐共聚物、交联的羧基甲基-纤维素、聚乙烯基醇共聚物、交联的聚氧化乙烯，和聚丙烯腈的淀粉接枝的共聚物，或它们的组合。
近年来，卫生行业出现了减少如婴儿尿布，成人失禁产品和女性卫生用品的卫生用品中含有的绒毛浆的量的趋势。降低卫生用品中绒毛浆量的趋势是针对最终产品中使用较少量的原料，从而降低了原材料的制造需求，并减少了在为了其预期目的使用产品后处理的污染物质的量。用卫生用品减少绒毛浆的量的另一个趋势是减少或消除从加工绒毛浆中产生的最终产品制造工厂内的大气尘埃。
例如婴儿尿布的常规结构在其芯具有绒毛浆和称为SAP(超吸收性聚合物)的吸收性粒子的组合。用于组合绒毛浆和SAP的常规方法导致SAP随机分布在整个大量的绒毛浆芯中。通常，SAP包括聚丙烯酸钠，其可以从许多商业来源获得。尽管与其他级别或不同的制造商相比，每个市售的聚丙烯酸钠将具有不同的粒度分布(PSD)，但典型的PSD如下所示：
空气中的粒子具有不规则形状，并且它们的空气动力学行为以被称为空气动力学直径的理想化球形粒子的直径表示。基于它们的空气动力学直径(通常简称为粒度)对粒子进行取样和描述。具有相同空气动力学直径的粒子可具有不同的尺寸和形状。不规则粒子的空气动力学直径定义为密度为1000kg m-3并且与所述不规则粒子具有相同沉降速度的球形粒子的直径。
众所周知，具有0.5μm至10μm之间的空气动力学直径的粒子可以容易地沉积在人肺(肺泡)的转移区域内，并且可能导致急性或慢性不良健康影响，这取决于粉末的类型及其特定化学和物理组成。空气动力学直径在0.5μm至10μm范围内的粒子被定义为在可呼吸范围内。尺寸低于可呼吸范围的粒子可能在进入肺后自然呼出。超过可呼吸范围的粒子通过鼻毛和非常细的毛发(纤毛)的冲击而清除，所述非常细的毛发(纤毛)沿着支气管和气管排列并俘获吸入呼吸系统内的异物。被俘获的异物被粘液覆盖并上行至喉咙，在该处它们被吞咽、打喷嚏或吐出。粘液确保粒子不会在吸入流中被重新夹带，最终粒子从身体排出，从而保护肺免受粒子进入。
在英国，应用于可呼吸范围内的粒子的阈限值(TLV)已经由健康和安全执行官(HSE)公布。1988年“危险健康物质管理法”(COSHH)颁布了“最高接触限值(MEL)”和“职业接触标准”(OES)。
历史TLV值及其构成的危害程度如下：
组1-非常危险，0μg m-3至50μg m-3。容易引起纤维化，包括：铍、方英石形式的二氧化硅和蓝色石棉(5纤维/cm3，长度小于5μm)。注意，由于其异常的纤维形状，石棉不使用空气动力学直径分类；
组2-危险，50μg m-3至250μg m-3。包括：石棉(其他形式，5纤维/cm3，长度为>5μm)，二氧化硅如石英和含二氧化硅20％以上的混合粉末；
组3-中度风险，250μg m-3至1000μg m-3。包括：<20％二氧化硅的混合粉末、滑石、云母、高岭土、棉花、有机粉尘、石墨和煤；和
组4-低风险，>1mg m-3，包括：水泥粉、石灰石、玻璃、重晶石、珍珠岩、氧化铁、氧化镁和氧化锌。
当然，明智的预防措施，如在工作环境中佩戴合适的防尘口罩可以防止在可吸入范围内的粒子进入肺部，但除了与处理小粒子相关的人体健康危害之外，在制造中的最终产品或生产机械本身的污染可能是有问题的。
因此，需要创建一种消除绒毛浆和其它潜在的粉尘危害的方法，特别是落在0.5μm和10μm之间的可呼吸范围内的那些粒子。
巧合的是，在婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生用品的情况下，产品内的绒毛浆的量减少也增加了可在一定体积内运输的成品和包装产品的数量，因此降低了每出货产品单位的运输成本。因此，对于减少空气污染和减少运输过程中燃烧化石燃料的二氧化碳排放，这是有利的。
因此，如果可以在婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生用品的芯结构内完全消除绒毛浆，则是有益的。如果SAP以可控制的方式分布在无绒毛的透气芯中，则将是更有益的，使得在特定等级的SAP中的不同尺寸的粒子被定位成以最有效的方式吸收液体废物，而非在当前情况下特定级别内的不同尺寸的SAP粒子随机分布在整个芯中。
因此，本发明旨在提供一种用于管理无绒毛浆、透气性、非织造吸收结构内的吸收性粒子的方法，其用于婴儿尿布、成人失禁产品、女性卫生和其他卫生和保健产品中。本发明进一步寻求以受控的方式管理所述粒子的分布，使得所述粒子在透气非织造结构内的分布由粒子尺寸预定，由此提供可行的最有效的吸收液体废物的机理。
本文所述的卫生产品包括但不限于婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生用品。当消费者使用时，这些产品中的每一个被设计成管理和吸收单独地或组合地以尿液、液体粪便和月经液的形式从使用者的身体排出的液体。
自20世纪70年代中期以来，婴儿尿布中含有超吸收性聚合物(SAP)已成为常见的做法。通常将诸如聚丙烯酸钠的SAP通过将聚合物粒子混合到绒毛浆中而形成尿布的吸收芯。成人失禁和女性卫生产品中也掺有相似的结构。由于SAP仅在绒毛浆芯内混合，所以需要采取步骤来阻止SAP粒子从绒毛浆芯中浸出并与例如尿布的婴儿穿着者的皮肤接触。虽然SAP被认为对人体皮肤无害，但不希望用SAP粒子污染婴儿的皮肤。
用于防止SAP从绒毛浆尿布芯中浸出的常规方法包括将附加的非织造布和/或聚合物膜的轻质层附着在绒毛浆芯的表面和边缘上。在卫生行业，这通常被称作芯包裹物。已经显示出防止SAP从绒毛浆芯中浸出的这种方法是可疑的，并且少量的SAP从绒毛浆芯中浸出到婴儿或其他穿着者的皮肤上并不罕见。
因此，期望从所有卫生产品的芯(包括婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生产品)中完全消除绒毛浆，从而降低制成品的质量和厚度，同时保持产品吸收所需液体废物体积的能力，无论是尿液、液体粪便还是月经液或这些液体的任何组合，同时将SAP粒子完全保留在产品的芯结构内。
本发明提供了一种将吸收性粒子掺合于卫生产品中的方法，其使得粒子以受控和预定的方式分布在产品的透气非织造结构内，使得粒子能够以最有效的方式吸收液体废物，同时也完全保留在产品的结构内，使得粒子不能浸出到穿着者的皮肤上。
根据本发明，提供了一种于透气结构内驱散和俘获吸收性粒子的方法，所述透气结构用于构建吸收性制品，所述方法包括以下步骤：
(i)构建包含至少第一、第二和第三非织造织物层的透气非织造结构，每一所述编号层(n)被结合至每一后续编号的层(n+1)、制造于每一后续编号的层(n+1)上、或者以其它方式接合至每一后续编号的层(n+1)，并且，其中在每一所述层中设置纤维，从而使得在其间限定出具有预定尺寸的空隙空间，该预定尺寸对应于给定的吸收性粒子尺寸分布范围预定；
以及其中在每一所述编号层(n)中的所述空隙空间小于每一后续编号的层(n+1)中的空隙空间；
(ii)通过可控机械装置将吸收性粒子分散在步骤(i)中形成的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面上，所述吸收性粒子具有预定的粒度分布范围；
(iii)将所述分散的吸收性粒子通过施加外部能量源驱散在所述透气非织造结构中，所述外部能量源以大致垂直于所述透气非织造结构的外表面的平面的方向作用于吸收性粒子。
在本发明的某些实施方案中，所述方法可包括以下的另外的步骤：
(iv)对所述透气非织造结构的至少一个层施加外部热源，并随后实现或者允许所述至少一个层的冷却，以将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中；和/或
(v)将另一层焊接、粘合或者以其它方式附接至结合所述经驱散的吸收性粒子的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面。
在步骤(i)中提及的第一层应为亲水或疏水纤维层，其被构建成使得在构成第一层的各个纤维之间的间距或者空隙对于待结合在所述透气非织造结构中的给定级别的吸收性粒子类型的粒度分布(PSD)的第一粒度而言太小以至于不能通过。在卫生行业，这个层通常被称为采集和分配层(ADL)。
附接至第一层，在第一层上制造或者以其它方式固定至第一层的第二层应包括第二亲水或疏水纤维层，使得所述第一粒度的给定级别的吸收性粒子可进入在构成第二层的各个纤维之间的间距和/或空隙中，但是相同的粒子不能进入或者通过在第一所述层或ADL中的间距或者空隙。
附接至第二层，在第二层上制造，或者以其它方式固定至第二层的第三层应包括第三亲水或疏水纤维层，使得第二尺寸的给定级别的吸收性粒子可进入在构成第三层的各个纤维之间的间距和/或空隙，但是相同尺寸的粒子不能进入在第二所述层中的间距或者空隙中。
取决于在所制造的最终产品中使用的SAP的粒度分布和根据需要的吸收性能在所述透气非织造结构的横截面上的预定的SAP分布，可将任何数目的另外的层添加至结构。
步骤(ii)包括将吸收性粒子通过可控机械装置如精密分散涂布分散在透气非织造结构的最上部的表面上，由此所述粒子经回转筛被机械分配在表面上。在分散涂布中，待分散的粒子通常通过蜗杆驱动装置通过封闭的粒子进料管输送到旋转筛，在该处粒子流动到刮刀上，刮刀将粒子通过故意设计的筛网中的孔直接推到目标透气结构的表面上。其它类型的分散涂布机构也是适合的。
将吸收性粒子分散在结构的最上表面上的替代方法是通过粉末喷涂，其中将吸收性粒子通过孔口加速，通常借助于压缩的空气。通过控制孔口的机械设计和提供的空气压力，可能精确地计量在给定时间段中通过孔口的粒子的具体质量，由此促进所述粒子的精确分散和产生吸收性粒子的预定图案的分散或者全宽度分散。
将吸收性粒子分散在结构的最上层表面上的其它替代方法是使用振动粒子进料系统。振动进料系统可供应有电磁或者振动马达驱动。
可以使用电磁驱动进料器，其中粒子的输送流需要频繁调节，或者经受恒定的停止/启动循环，如在粒子待分散的基底的表面上需要间歇分散图案的情况。
使用上述方法之一或任何其它受控分散的方法，粒子可遍及透气结构的整个表面分散，或者仅遍及透气结构的选择的预定区域分散，这取决于最终制成品的设计要求。
尽管以前描述的将粒子分散在透气结构上的方法相对精确，但是不可避免的是，与其它区域相比，结构的一些区域将首先在透气非织造结构的表面上具有较高的粒子面密度，这是由于粒子的局部聚集和/或分散系统的运动或在其上分散有粒子的透气结构的运动而导致。在分散相期间由于透气结构的运动引起的过程中气流也可能导致分散粒子的局部聚集。
根据所使用的吸收性粒子的具体粒度以及透气非织造结构的最上层的特定类型和结构，作为重力的结果，一些粒子将通过在表面处经最上层落下而被夹带在结构内。
取决于构成透气结构的各层的数量、这些单独层的特定结构，和待分散的特定等级的SAP的PSD，其它粒子可能会停止移动从而部分夹带在最上层内，并且部分或完全地位于下一层之上，依此类推。
优选地，吸收性粒子的平均粒度为>10μm至<3000μm。在优选的实施方案中，吸收性粒子的平均粒度为25μm至2500μm，更优选为50μm至1500μm，并且最优选为75μm至1000μm。在可选实施方案中，吸收性粒子的平均粒度优选为40μm至900μm。
许多替代技术适合于在步骤(iii)中在透气基底的整个分层结构中驱散粒子。这些包括但不限于以下内容：
驱散经分散的粒子的第一种替代方法是将经分散的粒子和透气非织造结构的整个基体从外部施加频率为1Hz至250Hz并且振幅为0.1mm至5mm的振动能量(VE)。实际上，这种振动能量是经由电磁或者振动马达驱动传送至基体的，所述电磁或者振动马达驱动连接至板系统，所述基体经所述板系统运输，同时施加振动能量。
使粒子经受VE的主要作用是使粒子去聚集，同时搅拌粒子，使得粒子基本上位于透气结构的粒子首先被分散的最上表面的水平面下。因此，每个粒度将通常在设计成适应该给定粒度的结构层内停止移动，同时防止较大的粒子通过给定的层进入任何下层。
驱散经分散的粒子的第二种替代方法是对基体施加大气压、频率为1Hz至250Hz的1KV至250KV的交变电场(AEF)，同时粒子基本上与最上层紧密接触。
使粒子经受AEF的主要作用是使粒子去聚集，同时搅拌粒子，使得它们基本上位于结构的粒子最初被分散的最上表面的水平面下。因此，每个粒度将通常在设计成适应该给定粒度的结构层内停止移动，同时防止较大的粒子通过给定的层进入任何下层。
所述透气非织造结构的预定的结构与选择的SAP的具体级别和相应的PSD的组合效果将导致粒子根据给定量的粒子的具体粒度和在构成透气结构的每一单个层的纤维之间空隙空间在透气结构的整个横截面内分配。
简单地描述，较大的粒度将驻留在结构的上层中，较小的粒度将驻留在该结构的下层中，但是没有粒子能通过整个结构。
优选地，施加的VE的频率为1Hz至250Hz。在优选的实施方案中，施加的VE的频率为5Hz至200Hz，优选为10Hz至150Hz，更优选为20Hz至100Hz，更优选为30Hz至80Hz，更优选为40Hz至60Hz并且最优选为45Hz至55Hz。
优选地，施加的VE的振幅为0.1mm至5mm。在优选的实施方案中，施加的VE的振幅为0.2mm至4mm，优选为0.3mm至3mm，更优选为0.4mm至2mm并且最优选为0.5mm至1.5mm。
优选地，施加以产生AEF的电压为1kV至1000kV。在优选实施方案中，施加以产生AEF的电压为10kV至1000kV，优选为20kV至500kV，更优选为30kV至200kV，更优选为40kV至100kV并且最优选为50kV至75kV。在可选实施方案中，施加以产生AEF的电压优选为10kV至50kV。
优选地，AEF的电源的频率为1Hz–100kHz。在优选实施方案中，AEF的电源的频率为1Hz至250Hz，更优选为10Hz至100Hz，更优选为20Hz至60Hz，并且最优选为50Hz至60Hz。
取决于吸收性粒子尺寸的可变条件、粒子在透气非织造结构的表面上的分散速率以及所述结构的构造、密度和厚度，AEF可被配置为公用频率(utility frequencies)为50Hz至60Hz的正弦波或方波交流电流，或者脉冲波形式。
驱散经分散的粒子的第三替代方法是使基体经受高频振动源，例如由超声波振动超声波发生器提供的振动源，而粒子基本上与粒子分散在其上的最上层紧密接触。
驱散经分散的粒子的第四种替代方法是使基体进行真空处理，同时粒子基本上与粒子已经分散在其上的最上层紧密接触，真空从最下层下方施加以将分散的粒子牵拉进入基体的整个分层结构中。
如果需要，任选的第四步骤是巩固在透气基底的层中的粒子。在一些情况下，由于最终产品的具体构造，将不需要或者不希望巩固在透气结构中的粒子。例如，如果将SAP分散，然后随着婴儿尿布的最终产品制造过程驱散在整个透气结构中，则生产过程的下一步将是将聚合物膜附着到所述结构的最上层。该聚合物片材通常在尿布制造业内称为背片。
然而，如果SAP分散和驱散的透气结构在第二制造过程中被结合到最终产品中，则可能需要将SAP粒子在透气结构内巩固，使得粒子在运输到第二生产现场期间或在第二最终产品制造阶段不移位。
根据构成透气结构的具体结构和具体材料以及在基体内分散和驱散的吸收性粒子的类型和尺寸，在透气结构层中巩固粒子的方法有很多种。
在透气结构中巩固SAP的方法的一个实例是构造该结构的最上层，以包括当经受外部加热源时可在长度上以不同速率延伸和收缩的纤维。所述纤维由此卷曲并将相邻纤维锁在一起，从而具有减少在纤维之间的间距和/或空隙的效果，由此阻止先前经驱散的粒子离开透气结构，同时以有效率的方式保留所述基体获得、分配和吸收液体废物的能力。
在透气结构内巩固SAP的方法的第二个实例是在整个基体经过驱散过程之后，将另一层非织造布附着到该结构的最上层的表面，由此机械地禁止现在夹带的SAP离开透气结构。另外的非织造布层可以具有疏水性或亲水性，并且可以通过焊接、胶合、粘合、缝合或与待制造的最终产品的期望性质相适应的其它合适的方式附着到最上层。
在透气结构内巩固SAP的方法的第三个实例是将较低熔融温度的纤维与较高熔融温度的纤维一起结合至最上层中。在整个基体经受驱散过程之后，可以将外部热源施加到该结构的最上层，使得较低熔融温度的纤维变软并变粘，从而粘合到位于最上层中的SAP粒子的表面。在冷却时，最上层中的SAP将结合至形成该层的纤维，并且对已经夹带在结构的较低水平中的那些较小粒子产生物理屏障，并防止所述粒子从透气结构中出去。
在透气结构内巩固SAP的方法的第四个实例是在结构本身的制造过程中将一种或多种粘结剂结合到透气结构内。在SAP分散在最上表面上并进行AEF以去聚集和驱散之后，将整个基体经受外部热源以活化透气结构内的一种或多种粘结剂，从而使一种或多种粘结剂将SAP锁定在结构内。
在一些情况下，也可能希望确保驱散在透气结构内的SAP不会在驱散后的处理如切割中排出结构。
本发明的方法也可还包括以下步骤：切割所述透气的非织造结构，和随后对其边缘的密封。用于这种密封的合适方法包括但不限于：超声波焊接、射频焊接、热焊接、脉冲焊接、缝合、结合、粘合和其它类似工艺。
为了完全理解本发明，现在将参考附图仅通过举例的方式来详细描述本发明的优选实施例，其中：
图1是本发明方法的步骤(i)中形成的透气非织造结构的横截面视图；
图2是具有根据本发明方法的步骤(ii)分散在其上的吸收性粒子的图1的透气非织造结构的横截面视图；
图3是在根据本发明方法的步骤(iii)驱散吸收性粒子之后图2的透气非织造结构的横截面视图；
图4是在根据本发明方法的步骤(iv)巩固吸收性粒子和非织造基体之后图3的透气非织造结构的横截面视图；
图5是吸收性粒子和具有以预定的图案设置的吸收性粒子的非织造基体的顶视图；
图6是已经从图5的基体切割的吸收性制品的顶视图；
图7是用于实施本发明方法的第一实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置的说明；
图8是用于实施本发明方法的第二实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置的说明；
图9是用于实施本发明方法的第三实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置的说明；和
图10是用于实施本发明方法的第四实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置的说明。
首先参考图1，示出了一般地表示为100的透气非织造结构，如在本发明方法的步骤(i)中形成。将包含非织造纤维的第一层1在界面6处结合至第二层2、在第二层2上制造、或者以其它方式附接至第二层2；将第三层3在界面7处结合至第二层2、在第二层2上制造、或者以其它方式附接至第二层2；将第四层4在界面8处结合至第三层3、在第三层3上制造、或者以其它方式附接至第三层3；以及将第五层5在界面9处结合至第四层4、在第四层4上制造、或者以其它方式附接至第四层4。在该实施方案中第五层5的表面10是最上表面。第五层5包含双组分纤维，其中所述两个组分具有不同熔融温度。
现在参考图2，示出了上面参考图1描述的透气非织造结构，现在一般地表示为200。具有不同粒度的吸收性粒子11、12、13和14已经根据本发明方法的步骤(ii)被分散在第五层5的最上表面10上。由于第五层5的表面的相对开放结构，一些粒子11、12、13和14已经进入后续层2、3、4和5。因此，一些吸收性粒子已经在这样的层中停止移动：在该特定层中的空隙空间允许吸收性粒子自由通过。其它粒子11、12、13和14已经部分地在第五层5的表面上面和部分地在第五层5的表面下面停止移动，使得由于在构成第四层4的纤维之间的限制性间距防止吸收性粒子11在界面9处进入第四层4；同时由于在构成第三层3的纤维之间的限制性间距防止吸收性粒子12在界面8处进入第三层3；由于在构成第二层2的纤维之间的限制性间距防止吸收性粒子13在界面7处进入第二层2；同时在构成第一层1的纤维之间的限制性空隙空间太小，以至于不允许任何吸收性粒子通过，无论它们具有任何尺寸。
现在参考图3，示出了上面参考图1和2描述的透气非织造结构，现在一般地表示为300。结构300，和分散的吸收性粒子11、12、13和14现在已经被暴露于根据本发明方法的步骤(iii)的粒子驱散过程。吸收性粒子11、12、13和14已经被去附聚，以及作为驱散过程的效果的结果，已经大致位于第五层5的最上表面10下面和已经根据在各个层2、3、4和5中的每个中的空隙空间尺寸和被分散的吸收性粒子的特定粒度分布特征大致分散在整个结构中。粒子11、12、13和14已经大致在第五层5的表面下面停止移动；由于在构成第四层4的纤维之间的限制性间距，吸收性粒子11被防止在界面9处进入第四层4；由于在构成第三层3的纤维之间的限制性间距，吸收性粒子12被防止在界面8处进入第三层3；由于在构成第二层2的纤维之间的限制性间距，吸收性粒子13被防止在界面7处进入第二层2；同时在构成层1的纤维之间的限制性空隙空间太小，以至于不允许任何吸收性粒子通过，无论它们具有任何尺寸。
现在参考图4，示出了在根据本发明方法的任选的步骤(iv)实施了巩固过程之后上面参考图1至3描述的透气非织造结构，现在一般地表示为400。将巩固过程施用至最上(第五)层5，由于第五层5的区域15中的纤维的巩固，使得现在驱散的粒子11、12、13和14被防止经最上(第五)层5离开透气结构。
现在参考图5，示出了上面参考图4描述的自方法步骤(iv)出现的吸收性粒子和非织造基体，其一般地表示为500。在该实施方案中，第五层5的最上表面10已经具有以预定的图案或者形状16分散在其上的吸收性粒子。在先后暴露于粒子的适合的驱散过程(iii)和巩固(iv)之后，可将基体500的部分18从透气非织造基体500沿着路径17切割或者以其它方式提取，使得切割线17的路径在尺寸上大于预定的图案或者形状16。
现在参考图6，示出了在如上面参考图5描述的沿着路径17切割或者以其它方式提取粒子和非织造基体500的部分18之后的吸收性制品，一般地表示为600。
现在参考图7，示出了用于实施本发明方法的第一实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置700。将吸收性粒子11、12、13和14根据步骤(ii)依靠受控分散器件19分散在包含层1、2、3、4和5的透气非织造结构21的表面上。非织造结构21在箭头23的方向上跨越基板24移动，同时根据步骤(iii)在超声器件22的界面26处施加大致垂直施加的超声力，从而导致粒子11、12、13和14夹带在非织造层25中。
现在参考图8，示出了用于实施本发明方法的第二实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置800。将吸收性粒子11、12、13和14根据步骤(ii)依靠受控分散器件19分散在包含层1、2、3、4和5的透气非织造结构21的表面上。非织造层21在箭头23的方向上跨越基板24移动，同时根据步骤(iii)在低频振动器件28的界面27处施加大致垂直施加的10Hz至200Hz的低频振动，从而导致粒子11、12、13和14夹带在非织造层25中。
现在参考图9，示出了用于实施本发明方法的第三实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置900。将吸收性粒子11、12、13和14根据步骤(ii)依靠受控分散器件19分散在包含层1、2、3、4和5的透气非织造结构21的表面上。非织造结构21在箭头23的方向上跨越穿孔板或者膜30移动，同时根据步骤(iii)从穿孔板或者膜30下面施加大致垂直施加的真空力29，从而导致粒子11、12、13和14夹带在非织造层25中。
最后参考图10，示出了用于实施本发明方法的第四实施方案的步骤(ii)和(iii)的程序布置1000。将吸收性粒子11、12、13和14根据步骤(ii)依靠受控分散器件19分散在包含层1、2、3、4和5的透气非织造结构21的表面上。非织造结构21在箭头23的方向上在上电极器件31和下电极器件32之间移动，每一电极器件具有介电板33和34，目标粒子11、12、13和14与非织造结构21一起位于所述电极器件31和32之间。上电极器件31经电缆37连接至高电压的交流电流产生器，而下电极器件32连接至地35。随着经分散的粉末11、12、13和14运输至在两个介电板33和34之间的区36中，在上电极31和下电极32之间产生的能量场导致粉末在大致垂直于介电板33和34的平面的平面中激发和振动，并根据步骤(iii)驱散在非织造层25中。
现在将通过以下实施例进一步描述根据本发明的方法：
实施例1
制造了非织造织物结构，其包含在单个和成组的纤维之间具有不同空隙空间尺寸的五个单个层。四个较低层中的每个使用比率分别为20％、40％和40％的聚丙烯、聚乙烯和聚酯纤维的共混物制造。
整个非织造结构的构造是使得最下层或第一层(ADL)不允许最小直径小于10μm的任何超吸收性聚合物(SAP)粒子进入或者通过。有效地，制造该层以充当在该整个实施例中待处理的任何SAP的通过的物理屏障。
制造下一层或第二层，以允许10μm至150μm的SAP粒子进入，但是不允许粒度大于150μm的SAP粒子进入或者通过。
制造下一层或者第三层，以允许10μm至400μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于400μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第四层，以允许10μm至600μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于600μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第五层，以允许10μm以上的SAP粒子的进入。非织造结构的最上层由双组分纤维以并列构型由聚酯结合聚乙烯制造。
作为整体的非织造基底的制造方法是常规随机梳理、空气穿孔和针刺方法的组合。
将由卫生材料供应市场中的市场领导者商业制造的粒度分布为40μm至850μm的聚丙烯酸钠SAP以325gsm(gm-2)的面积分散率(其实际上相当于典型婴儿尿布芯中的13g量)机械分散在前述高档非织造织物的最上表面上。
然后对SAP和非织造织物结构施加频率50Hz和振幅1.5mm的外部振动能源，以将SAP粒子驱散在非织造结构中。导致粒子根据SAP粒子的特定PSD和在非织造织物结构中的给定位置处的空隙空间在结构中以梯度的方式停止移动。
在驱散过程之后，对非织造织物结构的最上层施加由红外加热灯提供的外部热源，以作为双组分纤维的每一组分的不同膨胀的结果导致结构的最上层中的双组分纤维卷曲。
然后将整个非织造织物结构和SAP基体冷却。在冷却之后发现，SAP完全包含在非织造结构中。
实施例2
制造了非织造织物结构，其包含在单个和成组的纤维之间具有不同空隙空间尺寸的五个单个层。四个较低层中的每个使用比率分别为20％、40％和40％的聚丙烯、聚乙烯和聚酯纤维的共混物制造。
非织造结构的构造是使得最下层或第一层(ADL)不允许最小直径小于10μm的任何超吸收性聚合物粒子(SAP)进入或者通过。有效地，制造该层以充当在该实施例中待处理的任何SAP的通过的物理屏障。
制造下一层或第二层，以允许10μm至150μm的SAP粒子进入，但是不允许粒度大于150μm的SAP进入或者通过。
制造下一层或者第三层，以允许10μm至400μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于400μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第四层，以允许10μm至600μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于600μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第五层，以允许10μm以上的SAP粒子的进入。非织造结构的最上层由双组分纤维以并列构型由聚酯结合聚乙烯制造。
作为整体的非织造基底的制造方法是常规随机梳理、空气穿孔和针刺方法的组合。
将由卫生材料供应市场中的市场领导者商业制造的粒度分布为40μm至850μm的聚丙烯酸钠SAP以325gsm(gm-2)的面积分散率(其实际上相当于典型婴儿尿布芯中的13g量)机械分散在前述高档非织造织物的最上表面上。
然后在沿着纵向轴线分开10mm放置的两个相对电极板之间对SAP和非织造织物结构施加25kV和频率50Hz的交流电压能量场(AVEF)，以激发SAP粒子，使得粒子在垂直于电极板的相对表面的方向上振动，所述振动能量足以将SAP驱散在非织造织物结构中，使得没有SAP保留在非织造织物结构的最上表面上。
在驱散过程之后，对整个非织造结构和SAP基体施加通风加热法，使得构成结构的最上层的双组分纤维的较低熔融温度组分变软和发粘，以结合至相邻的单个和成组的纤维，由此俘获驱散在最上层中的SAP并且形成针对驱散在相邻和较低层中的那些SAP粒子的物理屏障，使其在整个基体经受振动时不能通过最上层出去。
在冷却后，在结构的最上层中的双组分纤维的较低熔融温度组分现在保留它们的固体状态并且结合至相邻的单个和成组的纤维。
实施例3
制造了非织造织物结构，其包含在单个和成组的纤维之间具有不同空隙空间尺寸的五个单个层。四个较低层中的每个使用比率分别为20％、40％和40％的聚丙烯、聚乙烯和聚酯纤维的共混物制造。
整个非织造结构的构造是使得最下层或第一层(ADL)不允许最小直径小于10μm的任何超吸收性聚合物粒子(SAP)进入或者通过。有效地，制造该层以充当在该实施例中待处理的任何SAP的通过的物理屏障。
制造下一层或第二层，以允许10μm至150μm的SAP粒子进入，但是不允许粒度大于150μm的SAP进入或者通过。
制造下一层或者第三层，以允许10μm至400μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于400μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第四层，以允许10μm至600μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于600μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第五层，以允许10μm以上的SAP粒子的进入。非织造结构的最上层由双组分纤维以并列构型由聚酯结合聚乙烯制造。
作为整体的非织造基底的制造方法是常规随机梳理、空气穿孔和针刺方法的组合。
将由卫生材料供应市场中的市场领导者商业制造的粒度分布为40μm至850μm的聚丙烯酸钠SAP以325gsm(gm-2)的面积分散率(其实际上相当于典型婴儿尿布芯中的13g量)机械分散在前述高档非织造织物结构的最上表面上。
然后对SAP和非织造织物结构施加压力大于1bar的真空，所述真空从结构的最下表面的下面施加，使得分散在结构的最上层上的SAP粒子被牵拉进入结构中，取决于所讨论的SAP粒子的给定的直径，所述SAP粒子在具体给定的层中停止移动。
在施加的真空所导致的驱散过程之后，将面积重量为8gsm(gm-2)的纺粘聚丙烯非织造织物的第六层依靠间歇超声焊接附接至SAP和非织造织物基体的最上表面，使得现在驱散在非织造织物结构中的SAP粒子被禁止经结构的最上层出去。
实施例4
制造了非织造织物结构，其包含在单个和成组的纤维之间具有不同空隙空间尺寸的五个单个层。四个较低层中的每个使用比率分别为20％、40％和40％的聚丙烯、聚乙烯和聚酯纤维的共混物制造。
整个非织造结构的构造是使得最下层或第一层(ADL)不允许最小直径小于10μm的任何超吸收性聚合物粒子(SAP)进入或者通过。有效地，制造该层以充当在该实施例中待处理的任何SAP的通过的物理屏障。
制造下一层或第二层，以允许10μm至150μm的SAP粒子进入，但是不允许粒度大于150μm的SAP进入或者通过。
制造下一层或者第三层，以允许10μm至400μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于400μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第四层，以允许10μm至600μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于600μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第五层，以允许10μm以上的SAP粒子的进入。非织造结构的最上层由双组分纤维以并列构型由聚酯结合聚乙烯制造。
作为整体的非织造基底的制造方法是常规随机梳理、空气穿孔和针刺方法的组合。
将由卫生材料供应市场中的市场领导者商业制造的粒度分布为40μm至850μm的聚丙烯酸钠SAP以325gsm(gm-2)的面积分散率(其实际上相当于典型婴儿尿布芯中的13g量)机械分散在前述高档非织造织物结构的最上表面上。
然后对SAP和非织造织物结构施加频率50Hz和振幅1.5mm的外部振动能源，以将SAP粒子驱散在非织造结构中。导致粒子根据SAP粒子的特定PSD和在整个非织造织物结构的横截面中的给定位置处的空隙空间在基底中以梯度的方式停止移动。
在驱散过程之后，将在一个表面上涂有基于聚氨酯化学的热敏胶粘剂的聚乙烯膜结合至最上层的最上表面上，使得现在驱散在非织造织物结构中的SAP粒子被禁止经基底的最上层出去。
实施例5
制造了非织造织物结构，其包含在单个和成组的纤维之间具有不同空隙空间尺寸的五个单个层。四个较低层中的每个使用比率分别为20％、40％和40％的聚丙烯、聚乙烯和聚酯纤维的共混物制造。
整个非织造结构的构造是使得最下层或第一层(ADL)不允许最小直径小于10μm的任何超吸收性聚合物粒子(SAP)进入或者通过。有效地，制造该层以充当在该实施例中待处理的任何SAP的通过的物理屏障。
制造下一层或第二层，以允许10μm至150μm的SAP粒子进入，但是不允许粒度大于150μm的SAP进入或者通过。
制造下一层或者第三层，以允许10μm至400μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于400μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第四层，以允许10μm至600μm的SAP粒子的进入，但是不允许粒度大于600μm的SAP的进入或者通过。
制造下一层或者第五层，以允许10μm以上的SAP粒子的进入。非织造结构的最上层由双组分纤维以并列构型由聚酯结合聚乙烯制造。
作为整体的非织造基底的制造方法是常规随机梳理、空气穿孔和针刺方法的组合。
将由卫生材料供应市场中的市场领导者商业制造的粒度分布为40μm至850μm的聚丙烯酸钠超吸收聚合物(SAP)以325gsm(gm-2)的面积分散率(其实际上相当于典型婴儿尿布芯中的13g量)机械分散在前述高档非织造织物的最上表面上。
然后经适合工程化的超声波发生器对现在分散在非织造织物的最上表面上的SAP施加15kHz和振幅90微米的超声能源，以激发SAP粒子，使得粒子在垂直于非织造织物结构的表面的方向上振动，振动能量足以将SAP驱散在非织造织物结构中，使得没有SAP保留在非织造织物结构的最上表面上。
在驱散过程之后，对非织造结构和SAP基体施加外部加热法，使得构成结构的最上层的双组分纤维的较低熔融温度组分变软和发粘，以结合至相邻的单个和成组的纤维，由此俘获驱散在最上层中的SAP并且形成针对驱散在相邻和较低层中的那些SAP粒子的物理屏障，使其在整个基体经受振动时不能通过最上层出去。
在冷却后，在结构的最上层中的双组分纤维的较低熔融温度组分现在保留它们的固体状态并且结合至相邻的单个和成组的纤维。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种于透气结构内驱散和俘获吸收性粒子的方法，所述透气结构用于构建吸收性制品，所述方法包括以下步骤：
(i)构建包含至少第一、第二和第三非织造织物层的透气非织造结构，每一所述编号层(n)被结合至每一后续编号的层(n+1)、在每一后续编号的层(n+1)上制造或者以其它方式接合至每一后续编号的层(n+1)，其中在每一所述层中设置纤维，从而使得在其间限定出具有预定尺寸的空隙空间，该预定尺寸对应于给定的吸收性粒子尺寸分布范围；
以及其中在每一所述编号层(n)中的所述空隙空间与在每一后续编号的层(n+1)中的空隙空间相比具有较小尺寸；
(ii)将吸收性粒子通过可控机械装置分散在步骤(i)中形成的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面上，所述吸收性粒子具有预定的粒度分布范围；
(iii)将所述经分散的吸收性粒子通过施加超声振动源驱散在所述透气非织造结构中，所述超声振动源以大致垂直于所述透气非织造结构的外表面的平面的方向作用于所述吸收性粒子。
2.权利要求1中的方法，其中在步骤(iii)中的所述超声振动源产生10kHz至50kHz的频率，和5微米(μm)至500微米(μm)的振幅。
3.权利要求1或者权利要求2中的方法，其中所述透气非织造结构的最高编号层包含双组分纤维，每一所述组分具有不同的热膨胀性质。
4.前述权利要求中的任一项的方法，其中除了第一所述层之外，所述透气非织造结构的每一层包含双组分纤维，每一所述组分具有不同的热膨胀性质。
5.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述透气非织造结构的层中的至少一层包含至少两种具有不同的热膨胀性质的不同纤维类型的共混物。
6.权利要求3至5中的任一项的方法，其在驱散步骤(iii)之后还包括以下步骤：
(iv)对所述透气非织造结构的至少一个层施加外部热源，并随后实现或允许所述至少一个层的冷却，以将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
7.权利要求6中当从属于权利要求3时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的最高编号层施加外部热源，使得在所述双组分纤维中的所述组分以不同的速率在加热时膨胀和在冷却时收缩，从而导致所述纤维弯曲或者卷曲，由此将所述吸收性粒子俘获在所述最高编号层中。
8.权利要求6中当从属于权利要求4时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的所有层施加外部热源，使得在所述双组分纤维中的所述组分以不同的速率在加热时膨胀和在冷却时收缩，从而导致所述纤维弯曲或者卷曲，由此将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
9.权利要求6中当从属于权利要求5时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的所有层施加外部热源，使得具有最低熔融温度的纤维软化并变得发粘，以粘合至相邻吸收性粒子，由此将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
10.前述权利要求中的任一项的方法，其还包括以下步骤：
(v)将另一层焊接、粘合或者以其它方式附接至结合所述经驱散的吸收性粒子的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面。
11.权利要求10中的方法，其中所述另一层为非织造织物层。
12.权利要求10中的方法，其中所述另一层为聚合物膜。
13.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子为有机的。
14.权利要求1至12中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子包含聚丙烯酸钠或者结合聚丙烯酸钠的聚合物共混物。
15.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述透气非织造结构按照EN 13432和/或ASTM D6400是可堆肥的。
16.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子为亲水的。
17.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所得透气非织造结构和吸收性粒子基体通过施加热和/或压力进一步巩固。
18.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所得透气非织造结构和吸收性粒子基体通过空气法进行加热，以通过部分熔融巩固纤维并且同时使所述部分熔融的纤维附接至所述结合的吸收性粒子，由此防止所述粒子从所述透气的结构扩散。
19.前述权利要求中的任一项的方法，其中在步骤(ii)中，所述吸收性粒子的分散遍及所述透气非织造结构的整个表面进行。
20.权利要求1至18中的任一项的方法，其中在步骤(ii)中，所述吸收性粒子的分散遍及所述透气非织造结构的表面的选择的特定区域进行。
21.权利要求20中的方法，其在至少所述分散(ii)和驱散(iii)步骤之后还包括以下步骤：从周围的透气基底切割或者以其他方式提取所述选择的特定区域。
22.权利要求21中的方法，其还包括以下后续步骤：在切割线上或者在切割线的30毫米内在线上焊接或者密封所述提取的选择的特定区域的边缘。

Claims (25)

1.一种于透气结构内驱散和俘获吸收性粒子的方法，所述透气结构用于构建吸收性制品，所述方法包括以下步骤：
(i)构建透气非织造结构，其包含至少第一、第二和第三非织造织物层，每一所述编号层(n)被结合至每一后续编号的层(n+1)、在每一后续编号的层(n+1)上制造或者以其它方式接合至每一后续编号的层(n+1)，以及其中在每一所述层中设置纤维，从而使得在其间限定出具有预定尺寸的空隙空间，该预定尺寸对应于给定的吸收性粒子尺寸分布范围；
以及其中在每一所述编号层(n)中的所述空隙空间与在每一后续编号的层(n+1)中的空隙空间相比具有较小尺寸；
(ii)将吸收性粒子通过可控机械装置分散在步骤(i)中形成的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面上，所述吸收性粒子具有预定的粒度分布范围；
(iii)将所述经分散的吸收性粒子通过施加外部能量源驱散在所述透气非织造结构中，所述外部能量源以大致垂直于所述透气非织造结构的外表面的平面的方向作用于所述吸收性粒子。
2.权利要求1中的方法，其中所述在步骤(iii)中的外部能量源为低频率振动源，其产生的频率为10Hz至200Hz，和振幅为0.1mm至5mm。
3.权利要求1中的方法，其中所述在步骤(iii)中的外部能量源为交流电场，其产生的频率为10Hz至200Hz和电压为5kV至50kV。
4.权利要求1中的方法，其中所述在步骤(iii)中的外部能量源产生从所述透气非织造结构的第一所述层的下面施加的至少1x105Nm-2的真空压力。
5.权利要求1中的方法，其中所述在步骤(iii)中的外部能量源为超声振动源，其产生的频率为10kHz至50kHz，和振幅为5微米(μm)至500微米(μm)。
6.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述透气非织造结构的所述最高编号层包含双组分纤维，每一所述组分具有不同的热膨胀性质。
7.前述权利要求中的任一项的方法，其中除了第一所述层之外，所述透气非织造结构的每一层包含双组分纤维，每一所述组分具有不同的热膨胀性质。
8.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述透气非织造结构的层中的至少一个包含至少两个具有不同热膨胀性质的不同纤维类型的共混物。
9.权利要求6至8中的任一项的方法，其在驱散步骤(iii)之后还包括以下步骤：
(iv)对所述透气非织造结构的至少一个层施加外部热源，并随后实现或者允许所述至少一个层的冷却，以将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
10.权利要求9中当从属于权利要求6时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的最高编号层施加外部热源，使得在所述双组分纤维中的所述组分以不同的速率在加热时膨胀和在冷却时收缩，从而导致所述纤维弯曲或者卷曲，由此将所述吸收性粒子俘获在所述最高编号层中。
11.权利要求9中当从属于权利要求7时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的所有层施加外部热源，使得在所述双组分纤维中的所述组分以不同的速率在加热时膨胀和在冷却时收缩，从而导致所述纤维弯曲或者卷曲，由此将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
12.权利要求9中当从属于权利要求8时的方法，其中在步骤(iv)中，对所述透气非织造结构的所有层施加外部热源，使得具有最低熔融温度的纤维熔融并变得发粘，以粘合至相邻吸收性粒子，由此将所述吸收性粒子俘获在所述透气非织造结构中。
13.前述权利要求中的任一项的方法，其还包括以下步骤：
(v)将另一层焊接、粘合或者以其它方式附接至结合所述经驱散的吸收性粒子的所述透气非织造结构的最高编号层的外表面。
14.权利要求13中的方法，其中所述另一层为非织造织物层。
15.权利要求13中的方法，其中所述另一层为聚合物膜。
16.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子为有机的。
17.权利要求1至15中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子包含聚丙烯酸钠或者结合聚丙烯酸钠的聚合物共混物。
18.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述透气非织造结构按照EN 13432和/或ASTM D6400为可堆肥的。
19.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述吸收性粒子为亲水的。
20.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所得透气非织造结构和吸收性粒子基体通过施加热和/或压力进一步巩固。
21.前述权利要求中的任一项的方法，其中通过空气法对所得透气非织造结构和吸收性粒子基体实施加热，以通过部分熔融巩固所述纤维并同时使所述部分熔融纤维附接至所述结合的吸收性粒子，由此防止所述粒子从所述透气结构的扩散。
22.前述权利要求中的任一项的方法，其中在步骤(ii)中，所述吸收性粒子的分散遍及所述透气非织造结构的整个表面进行。
23.权利要求1至21中的任一项的方法，其中在步骤(ii)中，所述吸收性粒子的分散遍及所述透气非织造结构的表面的选择的特定区域进行。
24.权利要求23中的方法，其在至少所述分散(ii)和驱散(iii)步骤之后还包括以下步骤：从周围透气基底切割或者以其它方式提取所述选择的特定区域。
25.权利要求24中的方法，其还包括以下的后续步骤：在所述切割线上或者在所述切割线的30毫米内在线上焊接或者密封所述提取的选择的特定区域的边缘。
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