CN108348634A - 吸收结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收结构，所述吸收结构包括单一物层，所述单一物层表现出大于毛细功势折衷边界的毛细功势。

Description

吸收结构

技术领域

本发明涉及可用于吸收制品的吸收结构，该吸收制品诸如尿布、失禁短内裤、训练裤、尿布固定器和衬垫、卫生衣服等。具体地，本发明涉及一种表现出期望的消费特性的吸收结构。

背景技术

用于吸收流体的吸收制品旨在快速地吸收流体，使得所述流体不能够接触到使用者。在卫生产品工业中用作采集和存储层的常规多孔介质(PM)结构和超吸收聚合物(SAP)在用于流体采集的驱动力(毛细管抽吸)和对所述流动的阻抗(渗透性的反向作用)之间显示出了已知的折衷。这是由于在流体流入到所期望的材料中的现象背后隐藏着物理学原理，这可有效地用统计渗滤理论来描述。

最终，材料结构以如下方式导致驱动力和对流动的阻抗，所述方式使得每当所述结构存在高表面/体积比率时，所述毛细管抽吸就增大，但所述渗透性减小，因为所述流动变得更曲折。相反，每当表面对体积的比率在多孔材料中较低时，对流动的阻抗就减小(高渗透性)，代价是毛细管抽吸。

该二分法有效地用单一毛细管模型来表示。通过增大毛细管的半径，可显著地抵抗重力加速毛细上升(表示我们的采集方法)，代价是驱动力(毛细管压力)。这被示出为减小的平衡压力(其在吸收产品的情况下转变成较低的回渗压力和因此不太安全的存储)。另一方面，减小毛细管半径允许抵抗压力安全地存储更多的流体，代价是采集速度，因为毛细上升过程变得较慢。

因此，需要创建如下的吸收结构，其打破了单一物层中的毛细作用和渗透性之间的折衷，从而产生同时表现出高毛细作用和高渗透性的产品。

发明内容

本发明描述了一种吸收结构，其包括单一物层，所述单一物层表现出大于“毛细功势折衷边界”的“毛细功势”(Capillarity Work Potential)。

本发明还描述了一种吸收结构，其包括单一物层，所述单一物层对于给定“毛细功势”表现出大于“毛细功势折衷边界”的渗透性。

本发明还描述了一种包括单一物层的吸收结构，所述单一物层对于固定渗透性表现出大于“毛细功势折衷边界”且小于20倍的“毛细功势折衷”的“毛细功势”；和对于给定“毛细功势”大于“毛细功势折衷边界”的渗透性。

附图说明

虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明主题的权利要求书作出结论，但据信由以下说明结合附图可更容易地理解本发明，其中：

图1为吸收制品的顶视图。

图2为沿线2-2截取的图1的吸收制品的剖视图。

图3为沿线3-3截取的图1的吸收制品的剖视图。

图4为吸收制品的顶视图。

图5为沿线5-5截取的图4的吸收制品的剖视图。

图6为沿线6-6截取的图4的吸收制品的剖视图。

图7为沿线7-7截取的图4的吸收制品的剖视图。

图8为图5的一部分的放大视图。

图9为吸收制品的顶视图。

图10为沿线10-10截取的图9的吸收制品的剖视图。

图11为沿线11-11截取的图9的吸收制品的剖视图。

图12为代表性HIPE泡沫块的SEM。

图13为图12的SEM的放大视图。

图14为图12的SEM的剖视图。

图15为具有开孔泡沫块的异质块体的SEM。

图16为图15的一部分的放大视图。

图17为异质块体的顶视图图像。

图18为异质块体的剖视图。

图19为异质块体的剖视图。

图20为沿Y轴的“毛细功势”和沿X轴的“渗透性”的图。

图21为用于测试孔隙体积的设备的示意图。

具体实施方式

如本文所用，术语“双组分纤维”是指已由至少两种不同的聚合物形成的纤维，该至少两种不同的聚合物从单独的挤出机挤出但纺在一起形成一根纤维。双组分纤维有时也称为共轭纤维或多组分纤维。所述聚合物横跨双组分纤维的横截面被布置在基本上恒定地定位的不同区中，并且沿双组分纤维的长度连续延伸。例如，这种双组分纤维的构型可以是例如皮/芯型排列，其中一种聚合物被另一种聚合物围绕，或者可以是并列型排列、饼式排列、或“海岛型”排列。

如本文所用，术语“双成分纤维”是指已由至少两种聚合物形成的纤维，该至少两种聚合物从相同的挤出机作为共混物挤出。双成分纤维不具有横跨纤维的横截面区域被布置在相对恒定地定位的不同区中的各种聚合物组分，并且所述各种聚合物通常不是沿纤维的整个长度连续的，而是通常形成随机地开始和结束的原纤。双成分纤维有时也被称为多成分纤维。

在以下描述中使用了术语“纤维素纤维”。纤维素纤维包括基于纤维素的天然存在的纤维，例如棉、亚麻布等。木浆纤维为根据本发明的纤维素纤维的一个示例。衍生自纤维素的人造纤维诸如再生纤维素、例如粘胶或或部分地或完全乙酰化的纤维素衍生物(例如醋酸纤维素或三醋酸纤维素)也可认为是根据本发明的纤维素纤维。

术语“一次性的”在本文中用来描述那些不旨在被洗涤或换句话讲不作为制品恢复或重复使用的制品(即它们旨在于单次使用后即被丢弃，并可能被回收、堆肥处理或换句话讲以环境相容的方式处理)。包括根据本发明的吸收结构的吸收制品可为例如卫生巾、卫生护垫、成人失禁产品、尿布、或任何其它被设计成吸收身体流出物的产品。本文将结合典型的吸收制品诸如卫生巾来描述本发明的吸收结构。通常，此类制品可包括液体可透过的顶片、底片和位于顶片和底片之间的吸收芯。

如本文所用，“可包覆元件”是指可由泡沫包覆的元件。可包覆元件可为例如一根纤维、一组纤维、一个簇、或两个孔之间的一段膜。应当理解，本发明涵盖其它元件。

如本文所用，“纤维”是指可为纤维结构的一部分的任何材料。纤维可为天然的或合成的。纤维可为吸收性的或非吸收性的。

如本文所用，“纤维结构”是指可分解成一根或多根纤维的材料。纤维结构可以是吸收性的或吸附性的。纤维结构可表现出毛细管作用以及孔隙率和渗透性。

如本文所用，术语“固定”是指移动或运动的减少或消除。

如本文所用，术语“熔喷法”是指如下形成纤维的方法，其中将熔融热塑性材料通过多个细小的、通常圆形的冲模毛细管作为熔融线或长丝挤出到会聚的高速且通常受热的气体(例如，空气)流中，该气体流拉细熔融热塑性材料的长丝以减小其直径。其后，熔喷纤维由高速气体流运载并沉积在收集面上(常常在仍然发粘时)，从而形成无规分散的熔喷纤维的纤维网。

如本文所用，术语“单组分”纤维是指仅使用一种聚合物由一个或多个挤出机形成的纤维。这不旨在排除由一种聚合物形成的纤维，为了着色、抗静电特性、润滑、亲水性等原因，向该聚合物中加入了少量的添加剂。这些添加剂例如用于着色的二氧化钛一般以小于约5重量％，并且更典型地约2重量％的量存在。

如本文所用，术语“非圆形纤维”描述具有非圆形横截面的纤维，并且包括“异形纤维”和“毛细管道纤维”。此类纤维可为实心的或中空的，并且它们可为三叶形、Δ形，并且可为在它们的外表面上具有毛细管通道的纤维。毛细管通道可具有各种横截面形状，诸如“U形”、“H形”、“C形”和“V形”。一种实用的毛细管道纤维为T-401，命名为4DG纤维，其购自Fiber Innovation Technologies(Johnson City，TN)。T-401纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET聚酯)。

如本文所用，术语“非织造纤维网”是指具有夹层的单根纤维或线的结构但不呈如织造或针织织物中的重复图案的纤维网，所述织造或针织织物通常不具有无规取向的纤维。非织造纤维网或织物已通过多种方法形成，例如静电纺丝法、熔喷法、纺粘法、水刺法、水编结法、气流成网法和粘结梳理纤维网法，包括梳理热粘结法。非织造织物的基重通常用克/平方米(gsm)表示。层合纤维网的基重是组成层和任何其它添加部件的组合基重。纤维直径通常以微米表示；纤维尺寸也可用旦尼尔表示，其为每纤维长度的重量的单位。取决于纤维网的最终用途，适用于本发明的制品的层合纤维网的基重可在约10gsm至约100gsm的范围内。

如本文所用，术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物，诸如例如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三元共聚物等，以及它们的共混物和修饰物。此外，除非另外具体地限制，否则术语“聚合物”包括材料的所有可能的几何构型。所述构型包括但不限于全同立构、无规立构、间同立构和无规对称。

如本文所用，术语“恢复能”涉及指示吸收结构或吸收产品可在多大程度上保持或恢复到其初始形状的指标。更具体地，“恢复能”为吸收结构或吸收产品在压缩后将对消费者的身体和/或衣服所做功的大小的量度。不受理论的束缚，恢复能的上限应当为压缩能，即当从消费者的身体/衣服移除时完全恢复的产品。介于1次和20次循环之间的干燥恢复能应当小于新产品的干燥压缩能的250％。

如本文所用，“纺粘纤维”是指以如下方法形成的小直径纤维：将熔融的热塑性材料从喷丝头的多个细小的、通常圆形的毛细管作为长丝挤出，然后将挤出的长丝直径快速减小。当纺粘纤维被沉积在收集面上时通常不发粘。纺粘纤维一般为连续的，并且具有大于7微米，且更具体地介于约10和40微米之间的平均直径(来自至少10根纤维的样本尺寸)。

如本文所用，“物层”涉及一个或多个层，其中所述层内的部件为紧密地组合的而不需要粘合剂、压力粘结、热焊接、压力粘结和热粘结的组合、超声波粘结、或本领域中已知的类似粘结方法，使得各个部件可不完全与所述物层分离而不影响其它部件的物理结构。技术人员应当理解，虽然在物层之间不需要独立的粘结，但可取决于预期用途而利用粘结技术来提供附加完整性。

如本文所用，“簇”或“孔屑”涉及非织造纤维网的纤维的离散整体延伸部。每个簇可包括从纤维网的表面向外延伸的多根环状、对齐的纤维。每个簇可包括从纤维网的表面向外延伸的多根非环状纤维。每个簇可包括作为两个或更多个整合的非织造纤维网的纤维的整体延伸部的多根纤维。

如本文所用，“使用循环”涉及吸收结构在其从干燥状态过渡至饱和的润湿状态时使用的持续时间。

虽然已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，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。

发明内容

本发明涉及一种吸收结构，其为柔性的，并且在使用中保持其回弹性。所述吸收结构为单一物层，所述单一物层表现出大于沿折衷(CWP_t-o)边界量化的“毛细功势”的“毛细功势”(CWP)。

所述吸收结构单一物层可包括一个或多个吸收层。所述吸收结构单一物层可为异质块体。

吸收芯结构可包括异质块体层，如以下专利中所述的那些：2014年5月5日提交的美国专利申请61/988,565；2015年2月13日提交的美国专利申请62/115,921；或美国专利申请62/018,212。异质块体层具有深度、宽度、和高度。

所述吸收结构单一物层可与其它吸收芯元件诸如2012年9月11日公布的美国专利号8,263,820和2012年2月28日公布的美国专利号8,124,827中所述的那些组合，从而形成吸收结构。

吸收芯结构可包括基底和超吸收聚合物层，如以下专利中所述的那些：2010年9月9日公布的美国专利申请12/718,244；2010年10月14日公布的美国专利申请12/754,935；或2014年3月18日公布的美国专利8,674,169。

所述吸收结构可具有基底层。所述吸收结构的基底层可有利地包括基本上不含纤维素纤维的纤维材料。所谓吸收芯的某个层“基本上上不含”纤维素纤维，是指在本发明的上下文中该层不应在其内部结构中包括任何显著量的纤维素纤维。尽管纤维素纤维可存在于指定层的外表面处，例如存在于指定层和邻近层(其可为例如包裹芯的外层)之间的界面处，但在某些情况下可能偶然且略微地透入指定层的结构中，但不应认为此类情况是显著的。基于吸收芯的指定层的干重计，显著量可对应于按重量计小于10％，按重量计小于5％，按重量计小于3％，或按重量计小于1％。基底层也可具有25g/m²至120g/m²，或35g/m²至90g/m²的基重。

所述吸收结构可具有热塑性材料的热塑性层。热塑性材料可整体包括单一热塑性聚合物或热塑性聚合物的共混物。如通过ASTM方法D-36-95“Ring and Ball”测定的，所述聚合物具有在50℃至300℃范围内的软化点，或者作为另外一种选择，热塑性组合物可为热熔性粘合剂，其包括至少一种与其它热塑性稀释剂诸如增粘树脂、增塑剂和添加剂诸如抗氧化剂组合的热塑性聚合物。

热塑性聚合物通常可具有大于10,000的分子量(Mw)和通常低于室温的玻璃化转变温度(Tg)。热熔态聚合物的典型浓度按重量计在20％至40％的范围内。很多种热塑性聚合物可适用于本发明。此类热塑性聚合物通常可为对水不敏感的。示例性聚合物可为包括A-B-A三嵌段结构、A-B两嵌段结构和(A-B)n径向嵌段共聚物结构的(苯乙烯)嵌段共聚物，其中A嵌段可为通常包含聚苯乙烯的非弹性体聚合物嵌段，并且B嵌段可为不饱和共轭双烯或其(部分)氢化的变体。B嵌段通常可为异戊二烯、丁二烯、乙烯/丁烯(氢化丁二烯)、乙烯/丙烯(氢化异戊二烯)、以及它们的混合物。

可采用的其它合适的热塑性聚合物为茂金属聚烯烃，它们为利用单一位点或茂金属催化剂制备的乙烯聚合物。其中至少一种共聚单体可与乙烯聚合以制备共聚物、三元共聚物或更高级的聚合物。同样适用的可为无定形聚烯烃或无定形聚α-烯烃(APAO)，其为C2-C8α烯烃的均聚物、共聚物或三元共聚物。

所述树脂通常可具有低于5,000的Mw和通常高于室温的Tg。热熔态树脂的典型浓度可在30-60％范围内。增塑剂具有通常小于1,000的低Mw和低于室温的Tg，典型浓度为0-15％。

通常为热熔性粘合剂的热塑性材料可以纤维形式存在于整个芯中，并且可用已知的方法提供，即粘合剂可被纤维化。通常，所述纤维可具有1-100微米的平均厚度和5mm至50cm的平均长度。具体地，可提供热塑性材料层，通常为例如热熔性粘合剂，从而诸如包括网状结构。

为了改善热塑性材料对基底层或对任何其它层具体地任何其它非织造层的粘合性，此类层可用辅助粘合剂进行预处理。

所述吸收结构可具有吸收性聚合物材料。不受理论的束缚，据信此类材料(甚至在溶胀状态，即已经吸收了液体时)基本上不阻碍液体流过整个材料，尤其是在用吸收性聚合物材料的盐水流动传导率(SFC)所表示的所述材料的渗透性又大于10、20、30或40SFC单位时，此处1SFC单位为1×10^-7(cm³×s)/g。盐水流动传导率为本领域中所熟知的参数，并且将根据EP 752 892 B中所公开的测试进行测量。

所述吸收结构可为异质块体。异质块体具有深度、宽度和高度。吸收结构可用作吸收制品的任何部分，包括例如吸收芯的一部分、用作吸收芯、和/或用作吸收制品的顶片，所述吸收制品诸如卫生巾、卫生护垫、棉塞、阴唇间装置、伤口敷料、尿布、成人失禁制品等，其旨在用于吸收体液，诸如经液或血液或阴道排泄物或尿液。可在用于吸收和保持流体的任何产品(包括表面擦拭物)中使用该吸收结构。该吸收结构可用作纸巾。在本发明的上下文中，示例性吸收制品为一次性吸收制品。

所述吸收结构单一物层可为异质块体，所述异质块体包括可包覆元件和泡沫块的一个或多个部分。泡沫块的离散部分为开孔泡沫。泡沫可为高内相乳液(HIPE)泡沫。

所述吸收结构单一物层可为用于吸收制品的吸收芯，其中吸收芯包括异质块体，所述异质块体包括纤维和泡沫的一个或多个离散部分，所述离散部分被固定在异质块体中或者可与其它层组合以形成吸收芯。

在本发明的以下描述中，在使用中面向穿着者方向的制品的表面或其每个部件的表面称为面向穿着者的表面。相反，在使用中面向衣服方向的表面称为面向衣服的表面。因此，本发明的吸收制品以及其任何元件诸如例如吸收芯均具有面向穿着者的表面和面向衣服的表面。

本发明涉及吸收结构单一物层，其包含整合到异质块体中的一个或多个离散开孔泡沫块泡沫，所述异质块体包括一个或多个可包覆元件，所述一个或多个可包覆元件整合到所述一个或多个开孔泡沫中，使得两者可相互缠结。

开孔泡沫块可占介于异质块体的1体积％至异质块体的99体积％之间，诸如5体积％、10体积％、15体积％、20体积％、25体积％、30体积％、35体积％、40体积％、45体积％、50体积％、55体积％、60体积％、65体积％、70体积％、75体积％、80体积％、85体积％、90体积％或95体积％。

异质块体可具有存在于可包覆元件之间、可包覆元件和包覆元件之间、以及包覆元件之间的空隙空间。空隙空间可包含气体，诸如空气。空隙空间可表示介于固定体积量的异质块体的总体积的1％和95％之间，诸如固定体积量的异质块体的总体积的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％。

异质块体内的开孔泡沫块和空隙空间的组合可表现出介于10g/g至200g/g异质块体之间的吸收性，诸如介于20g/g和190g/g异质块体之间的吸收性，诸如30g/g、40g/g、60g/g、80g/g、100g/g、120g/g、140g/g、160g/g、180g/g或190g/g异质块体的吸收性。可根据EDANA非织造物吸收法10.4-02对吸收性进行定量。

开孔泡沫块为在异质块体内且在整个异质块体上相互缠结的离散的泡沫块，由此使得开孔泡沫包覆可包覆元件中的一者或多者，诸如例如块体内的纤维。开孔泡沫可聚合在可包覆元件周围。

离散的开孔泡沫块可包覆多于一个可包覆元件。可包覆元件可作为一束包覆在一起。另选地，可通过离散的开孔泡沫块包覆多于一个可包覆元件，而不接触另一个可包覆元件。

离散的开孔泡沫块可被固定，使得在吸收结构的使用期间，离散的开孔泡沫块在异质块体内不改变位置。

多个离散的开孔泡沫可被固定，使得在吸收结构的使用期间，离散的开孔泡沫块在异质块体内不改变位置。

一个或多个离散的泡沫块可被固定在异质块体内，使得在300转/分钟下旋转30秒之后，一个或多个离散泡沫块不改变位置。

开孔泡沫块可为离散的。开孔泡沫块被视为离散的，因为它们在整个异质块体中是不连续的。在整个异质块体中是不连续的表示在异质块体中的任何给定点处，开孔吸收泡沫在异质块体的纵向平面、竖直平面和侧向平面的横截面中的至少一个中是不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的侧向平面和竖直平面中可为连续的或者可为不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的纵向平面和竖直平面中可为连续的或者可为不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的纵向平面和侧向平面中可为连续的或者可为不连续的。

当开孔泡沫在异质块体的纵向平面、竖直平面和侧向平面的横截面中的至少一个上是不连续的时，可包覆元件或开孔泡沫块中的一者或两者在整个异质块体中可为双连续的。

开孔泡沫块可位于异质块体中的任何点处。泡沫块可被元件围绕，该元件构成可包覆元件。泡沫块可位于异质块体的外周边上，使得泡沫块的仅一部分与异质块体的元件编结。

开孔泡沫块可在接触流体时膨胀以形成离散开孔泡沫块的通道。在通过流体膨胀之前，开孔泡沫块可以接触或可以不接触。

开孔泡沫可在聚合之前整合到可包覆元件上。开孔泡沫块可部分聚合，之后被浸渍到可包覆元件中或上，使得它们变得相互缠结。在被浸渍到可包覆元件中或上之后，处于液态或固态的开孔泡沫聚合形成一个或多个开孔泡沫块。可使用任何已知的方法聚合开孔泡沫，包括例如热、紫外线和红外线。在油包水开孔泡沫乳液的聚合之后，将所得的开孔泡沫用水相饱和，需要除去该水相以获得基本上干燥的开孔泡沫。可使用压料辊和真空装置除去饱和水相或脱水。使用压料辊也可减少异质块体的厚度，使得异质块体将保持较薄，直到缠绕在异质块体中的开孔泡沫块暴露于流体。

取决于期望的泡沫密度、聚合物组成、比表面积或孔尺寸(也称为泡孔尺寸)，开孔泡沫可被制成具有不同的化学组成、物理特性或两者。例如，取决于化学组成，开孔泡沫可具有0.0010g/cc至约0.25g/cc、或0.002g/cc至约0.2g/cc、或约0.005g/cc至约0.15g/cc、或约0.01g/cc至约0.1g/cc、或约0.02g/cc至约0.08g/cc、或约0.04g/cc的密度。

开孔泡沫孔尺寸的范围可为平均直径1至800μm，例如介于50μm和700μm之间、介于100μm和600μm之间、介于200μm和500μm之间、介于300μm和400μm之间。

泡沫块可具有相对均一的泡孔尺寸。例如，一个主表面上的平均泡孔尺寸相比于相反主表面可大致相同或变化不大于10％。泡沫的一个主表面上的平均泡孔尺寸可不同于相反表面。例如，在热固性材料的发泡过程中，泡孔结构底部处的一部分泡孔塌缩而导致在一个表面上具有较小平均泡孔尺寸的情况并不少见。泡孔尺寸可基于下文所述的方法来确定。

由本发明制得的泡沫是相对开孔的。这是指泡沫的单个泡孔或孔与邻接的泡孔基本上是无阻挡连通的。此类基本上开孔的泡沫结构中的泡孔具有泡孔间的开口或窗口，它们足够大，使得流体容易在泡沫结构内从一个泡孔传输到另一个泡孔。为了本发明的目的，如果泡沫中平均直径尺寸为至少1μm的泡孔的至少约80％与至少一个邻接的泡孔流体连通，则将该泡沫视为是“开孔的”。

除了是开孔的之外，泡沫还可以是充分亲水性的以使得泡沫吸收含水流体，例如可通过在聚合之后将残留的亲水表面活性剂或盐留在泡沫中、通过所选的后聚合泡沫处理程序(如下文所述)或两者的组合，赋予泡沫的内表面亲水性。

例如，当用于某些吸收制品中时，开孔泡沫可为柔性的并且表现出适当的玻璃化转变温度(Tg)。Tg代表聚合物的玻璃态与橡胶态之间的转变中点。

对于在大约环境温度条件下使用的泡沫，区域的Tg可小于约200℃或小于约90℃。Tg可小于50℃。

开孔泡沫块可以任何合适的方式分布在整个异质块体中。开孔泡沫块可沿竖直轴线异型分布，使得较小的块位于较大的块上方。另选地，所述块可异型分布，使得较小的块在较大的块下方。开孔块可沿竖直轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。

开孔泡沫块可沿纵向轴线异型分布，使得较小的块位于较大的块前面。另选地，所述块可异型分布，使得较小的块在较大的块后面。开孔块可沿纵向轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。

开孔泡沫块可沿横向轴线异型分布，使得块的尺寸沿横向轴线从小到大或从大到小。另选地，开孔块可沿横向轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。

开孔泡沫块可基于开孔泡沫块的一个或多个特征沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一个异型分布。开孔泡沫块可在异质块体内异型分布的特征可包括例如吸收性、密度、泡孔尺寸、以及它们的组合。

开孔泡沫块可基于开孔泡沫的组成沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一者异型分布。开孔泡沫块可在异质块体的前部具有表现出期望特征的一种组成并且在异质块体的后部具有被设计成表现出不同特征的不同组成。开孔泡沫块的异型分布关于之前提到的轴线或取向中的任一者可为对称或非对称的。

开孔泡沫块可以任何合适的形式沿异质块体的纵向轴线和横向轴线分布。当从顶部平面视图观察时，开孔泡沫块可以形成一种设计或形状的方式分布。开孔泡沫块可以形成条带、椭圆、正方形、或任何其它已知形状或图案的方式分布。

可根据异质块体的预期用途优化分布。例如，相对于蛋白质性流体诸如经液的吸收，对于含水流体诸如尿液(用于尿布时)或水(用于纸巾时)的吸收，可选择不同的分布。此外，可针对用途诸如投配活性物质或使用泡沫作为加强元件对分布进行优化。

可在一个异质块体中使用不同类型的泡沫。例如，一些泡沫块可为聚合HIPE，而其它块可由聚氨酯制成。所述块可基于它们的特性定位于块体内的特定位置处，以优化异质块体的性能。

泡沫块在组成上可类似，但仍然表现出不同特性。例如，在使用HIPE泡沫时，一些泡沫块可为薄的直到润湿，而其它泡沫块可能已经在异质块体内膨胀。

泡沫块和可包覆元件可经过选择以彼此互补。例如，表现出高渗透性和低毛细作用的泡沫可包覆表现出高毛细作用的元件，以将流体芯吸通过异质块体。应当理解，其中泡沫块彼此互补或其中泡沫块和可包覆元件均表现出类似特性的其它组合是可能的。

使用多于一个异质块体可能发生异型分布，其中每个异质块体具有一种或多种类型的泡沫块。多个异质块体可分层，使得对于包含多个异质块体的总体产品，泡沫基于开孔泡沫块的一个或多个特征沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一个异型分布。此外，各异质块体可具有不同的可包覆元件，泡沫附接至所述可包覆元件。例如，第一异质块体可具有包覆非织造物的泡沫颗粒，而邻近第一异质块体的第二异质块体可具有包覆膜或膜的一个表面的泡沫颗粒。

开孔泡沫可为由高内相乳液(HIPE)的聚合制备的热固性聚合泡沫，也称为聚HIPE。为形成HIPE，将水相和油相以介于约8:1和140:1之间的比率组合。水相对油相的比率可介于约10:1和约75:1之间，并且水相对油相的比率可介于约13:1和约65:1之间。该术语为“水比油”或W:O比，并且可用于测定所得聚HIPE泡沫的密度。如上所述，油相可包含单体、共聚单体、光引发剂、交联剂、和乳化剂以及任选组分中的一种或多种。水相可包含水和一种或多种组分，诸如电解质、引发剂或任选组分。

可由组合的水相和油相来形成开孔泡沫，其方式为通过使这些组合相在混合室或混合区中经受剪切搅拌。使组合的水相和油相经受剪切搅拌以产生具有所需尺寸的含水小滴的稳定HIPE。引发剂可存在于水相中，或者可在泡沫制备过程中或在已形成HIPE之后引入引发剂。乳液制备过程产生HIPE，其中水相小滴分散至一定程度，使得所得HIPE泡沫将具有期望的结构特征。水相和油相组合在混合区中的乳化可涉及使用混合或搅拌装置，诸如叶轮，方式为通过使组合的水相和油相以赋予所需剪切所必要的速率通过一系列静态混合器，或两者的组合。形成HIPE之后，可随后将其从混合区抽出或泵出。一种使用连续工序来形成HIPE的方法描述于以下专利中：1992年9月22日公布的美国专利5,149,720(DesMarais等人)；1998年10月27日公布的美国专利5,827,909(DesMarais)；以及2002年4月9日公布的美国专利6,369,121(Catalfamo等人)。

可在完全聚合之前将乳液从混合区中抽出或泵出并且浸渍到块体中或上。一旦完全聚合，泡沫块和元件就相互缠结，使得构成块体的元件将离散的泡沫块二等分并且使得离散的泡沫块的部分包覆构成异质块体的一个或多个元件的部分。

在聚合之后，所得泡沫块用水相饱和，需要除去该水相以获得基本上干燥的泡沫块。可通过使用压缩来挤压泡沫块，使其不含大部分的水相，例如，通过使包括泡沫块的异质块体运行穿过一对或多对压料辊。可将压料辊定位成使得它们将水相挤出泡沫块。压料辊可为多孔的并且具有从内侧施加的真空，使得它们有助于将水相抽出泡沫块。压料辊可成对定位，使得第一压料辊位于液体可透过的带(诸如具有孔或由网状材料组成的带)的上方，第二相对压料辊面向第一压料辊并且位于液体可透过的带的下方。该对中的一者例如第一压料辊可被加压，而另一个例如第二压料辊可被排空，以便将水相吹出和抽出泡沫。也可加热压料辊以有助于除去水相。压料辊可应用于非刚性泡沫，即壁不因压紧泡沫块而受到破坏的泡沫。

代替压料辊或与压料辊组合，可通过将泡沫块传送穿过干燥区来除去水相，泡沫块在干燥区被加热、暴露于真空或热与真空暴露的组合。可例如通过使泡沫穿过鼓风烘箱、红外烘箱、微波烘箱或无线电波烘箱来施加热。泡沫干燥的程度取决于应用。可除去大于50％的水相。在干燥过程中可除去大于90％的水相，在其它实施方案中可除去大于95％的水相。

开孔泡沫可由具有高内相乳液(HIPE)的连续油相的单体的聚合制成。HIPE可具有两个相。一个相为具有单体和乳化剂的连续油相，所述单体经聚合以形成HIPE泡沫，所述乳化剂用以帮助稳定HIPE。油相也可包含一种或多种光引发剂。单体组分可以按油相的重量计约80％至约99％并且在某些实施方案中以约85％至约95％的量存在。可溶于油相中并且适于形成稳定的油包水乳液的乳化剂组分可以按油相的重量计约1％至约20％的量存在于油相中。乳液可在约10℃至约130℃并且在某些实施方案中约50℃至约100℃的乳化温度下形成。

一般来讲，单体将包含按油相的重量计约20％至约97％的至少一种基本上水不溶性的单官能丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如，这种类型的单体可包括丙烯酸C₄-C₁₈烷基酯和甲基丙烯酸C₂-C₁₈烷基酯，诸如丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸苄基酯、丙烯酸壬基苯酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯。

油相也可具有按油相的重量计约2％至约40％，并且在某些实施方案中约10％至约30％的基本上水不溶性的多官能交联丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。添加这种交联共聚单体或交联剂以向所得HIPE泡沫赋予强度和弹性。该类型交联单体的示例可具有含两个或更多个活化丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯基团、或它们的组合的单体。该基团的非限制性示例包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,12-十二烷基二甲基丙烯酸酯、1,14-十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(2,2-二甲基丙二醇二丙烯酸酯)、己二醇丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、葡萄糖五丙烯酸酯、脱水山梨糖醇五丙烯酸酯等。交联剂的其它示例包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯部分的混合物，诸如乙二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯和新戊二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯。在混合的交联剂中甲基丙烯酸酯:丙烯酸酯基团的比率可按需从50:50变化至任何其它比率。

可将按油相的重量计约0重量％至约15重量％，在某些实施方案中约2重量％至约8重量％的任何第三基本上水不溶性的共聚单体添加到油相中以改变HIPE泡沫的特性。可能希望“韧化”单体，从而向所得HIPE泡沫赋予韧性。这些包括诸如苯乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、异戊二烯和氯丁二烯等单体。不受理论的约束，据信此类单体有助于在聚合期间稳定HIPE(也称为“固化”)，以提供更均匀且更好成形的HIPE泡沫，从而导致更好的韧性、拉伸强度、耐磨损性等。也可加入单体以赋予阻燃性，如2000年12月12日公布的美国专利6,160,028(Dyer)中所公开的那样。可添加单体以赋予颜色(例如乙烯基二茂铁)、荧光特性、抗辐射性、对辐射不透明性(例如四丙烯酸铅)、分散电荷、反射入射红外线、吸收无线电波、在HIPE泡沫支柱上形成可润湿表面、或用于HIPE泡沫中的任何其它期望特性。在一些情况下，这些附加单体可减慢HIPE转变成HIPE泡沫的总进程，如果要赋予期望特性那么折衷权衡就是必要的。因此，此类单体可用于减缓HIPE的聚合速率。该类型单体的示例可具有苯乙烯和氯乙烯。

油相还可包含用于稳定HIPE的乳化剂。用于HIPE中的乳化剂可包括：(a)支链C₁₆-C₂₄脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯；直链不饱和C₁₆-C₂₂脂肪酸；以及直链饱和C₁₂-C₁₄脂肪酸，诸如脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单肉豆蔻酸酯和脱水山梨糖醇单酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、双甘油单油酸酯(DGMO)、聚甘油单异硬脂酸酯(PGMIS)和聚甘油单肉豆蔻酸酯(PGMM)；(b)支链C₁₆-C₂₄脂肪酸的聚甘油单酯、直链不饱和C₁₆-C₂₂脂肪酸或直链饱和C₁₂-C₁₄脂肪酸，诸如双甘油单油酸酯(例如C18:1脂肪酸的双甘油单酯)、双甘油单肉豆蔻酸酯、双甘油单异硬脂酸酯和双甘油单酯；(c)支链C₁₆-C₂₄醇的双甘油一脂族醚、直链不饱和C₁₆-C₂₂醇和直链饱和C₁₂-C₁₄醇、以及这些乳化剂的混合物。参见1995年2月7日公布的美国专利5,287,207(Dyer等人)和1996年3月19日公布的美国专利5,500,451(Goldman等人)。可用的另一种乳化剂是聚甘油琥珀酸酯(PGS)，它由烷基琥珀酸酯、甘油和三甘油形成。

可将此类乳化剂及其组合添加到油相中，使得它们可构成按油相的重量计介于约1％和约20％之间，在某些实施方案中约2％至约15％，并且在某些其它实施方案中约3％至约12％。也可使用助乳化剂，以提供对泡孔尺寸、泡孔尺寸分布和乳液稳定性的附加控制，尤其是在例如大于约65℃的高温下。助乳化剂的示例包括磷脂酰胆碱和含磷脂酰胆碱的组合物、脂族甜菜碱、长链C₁₂-C₂₂二脂族季铵盐、短链C₁-C₄二脂族季铵盐、长链C₁₂-C₂₂二烷酰基(烯酰基)-2-羟乙基、短链C₁-C₄二脂族季铵盐、长链C₁₂-C₂₂二脂族咪唑啉季铵盐、短链C₁-C₄二脂族咪唑啉季铵盐、长链C₁₂-C₂₂单脂族苄基季铵盐、长链C₁₂-C₂₂二烷酰基(烯酰基)-2-氨乙基、短链C₁-C₄单脂族苄基季铵盐、短链C₁-C₄单羟基脂族季铵盐。二牛油基二甲基铵甲基硫酸盐(DTDMAMS)可用作助乳化剂。

油相可包含按油相的重量计介于约0.05％和约10％之间，并且在某些实施方案中介于约0.2％和约10％之间的光引发剂。较低量的光引发剂使光能够更好地穿透HIPE泡沫，这能够使聚合更深入HIPE泡沫中。然而，如果聚合在含氧环境中进行，则应有足够的光引发剂来引发聚合并且克服氧的抑制。光引发剂可快速高效地响应于光源，从而产生自由基、阳离子和能够引发聚合反应的其它物质。用于本发明中的光引发剂可吸收波长为约200纳米(nm)至约800nm，在某些实施方案中约200nm至约350nm的紫外光。如果光引发剂在油相中，那么合适类型的油溶性的光引发剂包括苄基缩酮、α-羟烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮和酰基膦氧化物。光引发剂的示例包括2,4,6-[三甲基苯甲酰二膦]氧化物与2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的组合(二者50:50的共混物由Ciba Speciality Chemicals(Ludwigshafen,Germany)以商品名4265出售)；苄基二甲基缩酮(由Ciba Geigy以IRGACURE651出售)；α-,α-二甲氧基-α-羟基苯乙酮(由Ciba Speciality Chemicals以商品名1173出售)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙-1-酮(由CibaSpeciality Chemicals以商品名907出售)；1-羟基环己基苯基酮(由CibaSpeciality Chemicals以商品名184出售)；双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(由Ciba Speciality Chemicals以IRGACURE 819出售)；二乙氧基苯乙酮和4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮(由Ciba Speciality Chemicals以商品名2959出售)；以及寡[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](由Lamberti spa(Gallarate,Italy)以KIP EM出售)。

HIPE的分散水相可具有水，并且也可具有一种或多种组分，诸如引发剂、光引发剂或电解质，其中在某些实施方案中，一种或多种组分为至少部分地水溶性的。

水相的一种组分可为水溶性电解质。水相可包含按水相的重量计约0.2％至约40％，在某些实施方案中约2％至约20％的水溶性电解质。电解质使主要油溶的单体、共聚单体和交联剂也溶于水相的趋势最小化。电解质的示例包括碱土金属(诸如钙或镁)的氯化物或硫酸盐，以及碱金属(诸如钠)的氯化物或硫酸盐。此类电解质可包括缓冲剂以用于控制聚合过程中的pH，缓冲剂包括诸如磷酸根、硼酸根和碳酸根的无机抗衡离子以及它们的混合物。水溶性单体也可用于水相中，示例为丙烯酸和乙酸乙烯酯。

可存在于水相中的另一种组分是水溶性自由基引发剂。基于存在于油相中的可聚合单体的总摩尔数计，引发剂可以至多约20摩尔％存在。基于油相中的可聚合单体的总摩尔数计，引发剂可以约0.001摩尔％至约10摩尔％的量存在。合适的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、2,2'-偶氮双(N,N'-二亚甲基异丁基脒)二盐酸盐和其它合适的偶氮引发剂。为降低可堵塞乳化体系的过早聚合的可能性，可恰好在乳化结束后或接近乳化结束时向单体相中添加引发剂。

存在于水相中的光引发剂可为至少部分水溶性的，并且按水相的重量计可为介于约0.05％和约10％之间，在某些实施方案中介于约0.2％和约10％之间。较低量的光引发剂使光能够更好地穿透HIPE泡沫，这可使聚合更深入HIPE泡沫。然而，如果聚合在含氧环境中进行，则应有足够的光引发剂来引发聚合并且克服氧的抑制。光引发剂可快速且高效地响应于光源，从而产生自由基、阳离子和能够引发聚合反应的其它物质。用于本发明中的光引发剂可吸收波长为约200纳米(nm)至约800nm，在某些实施方案中约200nm至约350nm，并且在某些实施方案中约350nm至约450nm的紫外光。如果光引发剂在水相中，则合适类型的水溶性光引发剂包括二苯甲酮、苯偶酰和噻吨酮。光引发剂的示例包括2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐；脱水2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐；2,2'-偶氮二(1-亚氨基-1-吡咯烷-2-乙基丙烷)二盐酸盐；2,2'-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]；2,2'-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐；2,2'-二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4,4'-二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4,4'-二羧甲氧基二亚苄基环己酮、4-二甲氨基-4'-羧甲氧基二亚苄基丙酮；以及4,4'-二磺酰氧基甲氧基二亚苄基丙酮。可用于本发明的其它合适光引发剂列于1989年4月25日公布的美国专利4,824,765(Sperry等人)中。

除前述组分之外，其它组分也可包含在HIPE的水相或油相中。示例包括抗氧化剂，例如受阻酚、受阻胺光稳定剂；增塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二壬酯；阻燃剂，例如卤化烃、磷酸盐、硼酸盐、无机盐，诸如三氧化锑或磷酸铵或氢氧化镁；染料和颜料；荧光剂；填料块，例如淀粉、二氧化钛、炭黑或碳酸钙；纤维；链转移剂；气味吸收剂，例如活性炭颗粒；溶解的聚合物；溶解的低聚物；等等。

异质块体包括可包覆元件和离散的泡沫块。可包覆元件可为纤维网，诸如非织造物、纤维结构、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、高蓬松非织造物、针刺纤维网、水刺纤维网、纤维丝束、织造纤维网、针织纤维网、植绒纤维网、纺粘纤维网、分层纺粘/熔喷纤维网、粗梳纤维网、纤维素纤维和熔喷纤维的共成形纤维网、短纤维和熔喷纤维的共成形纤维网、以及为它们的分层组合的分层纤维网。

可包覆元件可为例如常规吸收材料，诸如绉纱纤维素填料、松散纤维素纤维、也称为透气毡的木浆纤维、以及纺织品纤维。可包覆元件也可以是纤维，诸如例如合成纤维、热塑性微粒或纤维、三组分纤维、以及双组分纤维，诸如例如具有以下聚合物组合的皮/芯型纤维：聚乙烯/聚丙烯、聚乙酸乙基乙烯基酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯、共聚酯/聚酯等。可包覆元件可以是以上列出的材料的任何组合和/或单独或组合的多种以上列出的材料。

可包覆元件可为疏水的或亲水的。可包覆元件可被处理成疏水的。可包覆元件可被处理成亲水的。

异质块体的组成纤维可由诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯以及它们的共混物的聚合物构成。纤维可为纺粘纤维。纤维可为熔喷纤维。纤维可包含纤维素、人造丝、棉、或其它天然材料或聚合物与天然材料的共混物。纤维也可包括超吸收材料诸如聚丙烯酸酯或合适材料的任何组合。纤维可为单组分、双组分和/或双成分、非圆形的(例如，毛细管道纤维)，并且可具有在0.1微米至500微米范围内的主横截面尺寸(例如，圆纤维的直径)。非织造前体纤维网的组成纤维也可为不同纤维类型的混合物，这些不同纤维类型在诸如化学(例如聚乙烯和聚丙烯)、组分(单-和双-)、旦尼尔(微旦尼尔和>20旦尼尔)、形状(即毛细管和圆形)等特征方面不同。组成纤维可在约0.1旦尼尔至约100旦尼尔的范围内。

在一个方面，已知的制备时吸收材料纤维网可被视为在整个范围内是均质的。所谓均质是指吸收材料纤维网的流体处理特性不依赖于位置，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，均质纤维吸收材料纤维网被改性，使得它们不再是均质而是异质的，使得纤维网材料的流体处理特性依赖于位置。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可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作用的负面作用能够被最小化。同样，渗透性与毛细管作用之间达成折衷，使得可实现递送相对较高的渗透性但不降低毛细作用。

异质块体还可包括吸入流体并形成水凝胶的超吸收材料。这些材料通常能够吸收大量体液并在适度压力下保留它们。异质块体可包括分散在合适载体中的此类材料，诸如呈绒毛或硬化纤维形式的纤维素纤维。

异质块体可包括热塑性微粒或纤维。该材料(具体地为热塑性纤维)可由多种热塑性聚合物制成，所述聚合物包括聚烯烃诸如聚乙烯(例如PULPEX.RTM.)和聚丙烯、聚酯、共聚酯以及任何前述材料的共聚物。

取决于所需的特征，合适的热塑性材料包括被制成亲水的疏水纤维，诸如衍生自例如聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸类树脂、聚酰胺、聚苯乙烯等的经表面活性剂处理或经二氧化硅处理的热塑性纤维。疏水热塑性纤维的表面可用表面活性剂诸如非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂处理以变得亲水，例如用表面活性剂喷涂纤维、将纤维浸入表面活性剂中，或在生产热塑性纤维时包括表面活性剂作为聚合物熔体的一部分。在熔融和重新凝固时，表面活性剂将趋于保持在热塑性纤维的表面处。合适的表面活性剂包括非离子表面活性剂，诸如由ICI Americas,Inc.(Wilmington,Del.)制造的Brij 76和以商标Pegosperse.RTM.由Glyco Chemical,Inc.(Greenwich,Conn.)出售的多种表面活性剂。除了非离子表面活性剂，也可使用阴离子表面活性剂。这些表面活性剂可以例如每平方厘米热塑性纤维约0.2克至约1克的含量施用于热塑性纤维。

合适的热塑性纤维可由单一聚合物(单组分纤维)制成，或者可由多于一种聚合物(例如，双组分纤维)制成。构成外皮的聚合物经常在与构成芯的聚合物不同(通常较低)的温度下熔融。因此，这些双组分纤维由于外皮聚合物的熔融而提供热粘结，同时保持芯聚合物的所需强度特性。

用于本发明的合适双组分纤维可包括具有以下聚合物组合的皮/芯型纤维：聚乙烯/聚丙烯、聚乙酸乙基乙烯基酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯、共聚酯/聚酯等。用于本文的尤其合适的双组分热塑性纤维是具有聚丙烯或聚酯芯以及具有较低熔融温度的共聚酯、聚乙酸乙基乙烯基酯或聚乙烯外皮的那些(例如DANAKLON.RTM.、CELBOND.RTM.或CHISSO.RTM.双组分纤维)。这些双组分纤维可以同心或偏心。如本文所用，术语“同心”和“偏心”是指外皮在贯穿双组分纤维的横截面区域上具有均匀还是不均匀的厚度。在以较小的纤维厚度提供较大的压缩强度时，偏心双组分纤维可以是期望的。用于本文的合适双组分纤维可为非卷曲的(即，不弯曲的)或卷曲的(即，弯曲的)。双组分纤维可通过典型的纺织方法进行卷曲，诸如填充线盒方法或齿轮卷曲方法以获得主要二维的或“平坦的”卷曲。

双组分纤维的长度可根据纤维和纤维网成形方法所期望的具体特性而不同。通常，在气流成网纤维网中，这些热塑性纤维的长度为约2mm至约12mm长，诸如约2.5mm至约7.5mm长、和约3.0mm至约6.0mm长。非织造纤维可介于5mm长和75mm长之间，诸如10mm长、15mm长、20mm长、25mm长、30mm长、35mm长、40mm长、45mm长、50mm长、55mm长、60mm长、65mm长、或70mm长。这些热塑性纤维的特性也可通过改变纤维的直径(厚度)进行调节。这些热塑性纤维的直径通常以旦尼尔(克/9000米)或分特(克/10000米)进行定义。在气流成网制备机中使用的合适双组分热塑性纤维具有的分特可在约1.0至约20的范围内，诸如约1.4至约10分特、和约1.7至约7分特。

这些热塑性材料的压缩模量，尤其是热塑性纤维的压缩模量，也可能十分重要。热塑性纤维的压缩模量不但受它们的长度和直径的影响，而且受制成它们的一种或多种聚合物的组成和特性、所述纤维的形状和构型(例如同心的或偏心的、卷曲的或非卷曲的)、以及类似因素的影响。这些热塑性纤维的压缩模量差异可用于改变相应热粘结纤维基质的特性，尤其是密度特征。

异质块体也可包括通常不用作粘结剂纤维但改变纤维网机械特性的合成纤维。合成纤维包括醋酸纤维素、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯酸类树脂(诸如奥纶)、聚乙酸乙烯酯、不可溶的聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(诸如尼龙)、聚酯、双组分纤维、三组分纤维、它们的混合物等等。这些合成纤维可包括例如聚酯纤维诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如DACRON.RTM.和KODEL.RTM.)、高熔融卷曲聚酯纤维(例如KODEL.RTM.431，由EastmanChemical Co.制造)亲水性尼龙(HYDROFIL.RTM.)等等。合适的纤维也可为亲水化的疏水纤维，诸如衍生自例如聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸类树脂、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等的经表面活性剂处理或经二氧化硅处理的热塑性纤维。就非粘结热塑性纤维而言，它们的长度可根据这些纤维所期望的具体特性而变化。通常，它们具有约0.3至7.5cm，例如约0.9至约1.5cm的长度。合适的非粘结热塑性纤维可具有在约1.5至约35分特，例如约14至约20分特范围内的分特。

虽然是结构化的，包含泡沫块的异质块体的总吸收容量应当与块体的设计载荷和预期用途相适应。例如，当用于吸收制品时，异质块体的尺寸和吸收容量可被改变以适应于不同用途，诸如失禁衬垫、卫生护垫、常规卫生巾、或夜用卫生巾。异质块体也可包括有时候用于吸收性纤维网的其它任选部件。例如，强化稀松布可被定位在异质块体的相应层内、或相应层之间。

通过本发明生产的包括开孔泡沫块的异质块体可用作吸收制品中的吸收芯或吸收芯的一部分，所述吸收制品诸如女性卫生制品，例如衬垫、卫生护垫、和棉塞；一次性尿布；失禁制品，例如垫、成人尿布；家庭护理制品，例如擦拭物、垫、毛巾；以及美容护理制品，例如垫、擦拭物，和皮肤护理制品，如用于毛孔清洁的。

异质块体可用作吸收制品的吸收芯。吸收芯可相对较薄，在厚度上小于约5mm，或在厚度上小于约3mm，或小于约1mm。本文中还考虑具有大于5mm的厚度的芯。厚度可利用本领域中已知的用于在0.25psi的均匀压力下进行测量的任何方法沿吸收结构的纵向中心线测量中点处的厚度来测定。吸收芯可包括如本领域中已知的吸收胶凝材料(AGM)，包括AGM纤维。

可将异质块体成形或切割成某种形状，其外边缘限定周边。另外，异质块体可以是连续的，使得其可自身卷起或绕起，其中包括或不包括将异质块体划分成预成形节段的预成形的切割线。

当用作吸收芯时，异质块体的形状可为大致矩形、圆形、卵圆形、椭圆形等。吸收芯可相对于吸收制品的纵向中心线和横向中心线大致居中。吸收芯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，吸收芯可以本领域中已知的多种方式在中部较厚，并且在边缘处逐渐变薄。

不受理论的束缚，已发现有可能产生如下的单层吸收结构，它们表现出打破传统上存在于渗透性和毛细管抽吸之间的折衷的行为。该折衷可有效地通过在图表中标绘出所有材料来表示，其中横坐标表示渗透性或对多孔介质中流动的反向阻抗(即传导性)的等同量度，并且纵坐标表示“毛细功势”或对毛细管抽吸(即50％饱和时的“毛细管压力”)的等同量度。值得指出的是，如果所选择的用来表示毛细管抽吸的量度为外延量度诸如“毛细功势”，则必须针对测厚仪的范围指定对此类量度有效性的限制。在图20所举例说明的该图表内，可识别出两个域，其中由毛细管束表示的理想结构为所选择的分隔线。分隔线88表示平行毛细管束的理想情况。分隔线88表示折衷(CWP_t-o)边界。连续的分隔线88可能被误解成表示全部现有多孔介质的理论最大值。

折衷曲线(其在标绘图被转换为对数-对数标绘图时变成直线)可通过以下公式以数学方式描述：

公式(1)

其式中ε为材料孔隙率或空隙度，κ为多孔材料渗透性，γδ为被吸收的流体的表面张力，δρ为流体密度，α为所述流体和所述PM的接触角，并且g为重力常数，即9,81m/s²。

式中CWP代表“毛细功势”，并且被定义为作为饱和度的函数的毛细管压力曲线在从完全干燥(S＝0)至完全润湿(S＝1)的整个饱和范围上的积分，或以数学术语表示：

公式(2)

具体地，理论折衷曲线可使用与在实验室中用来经验地测量CWP的流体特性相同的流体特性从理想模型结构即直径相同的平行毛细管束推导出来(给定表面张力和接触角)。CWP为一种外延特性(即其值取决于材料的量)，并且因此其关联于用来进行所述测试的材料样本的厚度。我们已发现有用的是，对于针对厚度小于15mm的吸收制品的当前工业标准中通常所用的材料，通过“毛细功势”来描述毛细管抽吸。从单管开始，忽略毛细管作用的重力场的影响，毛细管抽吸的驱动力为由杨-拉普拉斯公式给定的毛细管压力：

公式(3)

我们认识到，平行且非互连的毛细管将具有相同的毛细管压力，因为每个管不影响相邻管的弯月面的形成(即，如果将数目为N的半径相同的管放置在贮存器内，则它们将全部达到相同的高度，而与所述数目无关)。

这将用来估算所述结构的“毛细功势”(CWP)，所述“毛细功势”由“毛细管压力”对所采集的从空毛细管行进至完全饱和的毛细管的流体的体积的积分限定，如以下公式(4)所述：

公式(4)

作为管束将施加于所述流体以移动它的每单位面积的功(以mJ/m²表示)。为了将CWP与“渗透性”关联起来，我们需要的是关联几何形状(半径)与渗透性的表达式。

我们知道，所述单一毛细管的“渗透性”可推导自与哈根-泊肃叶公式组合的达西定律(5)：

公式(5)

公式(6)

这最终给出：

公式(7)

常规上，公式(7)已用来限定作为k和R²之间的比率的“达西数”。

利用类似的论据，对于毛细管束，已表明¹：

公式(8)

其中ε为所得结构的孔隙率，其关联于所述束中的毛细管“数目”和样本的体积。

现在回顾公式(4)，我们有：

公式(9)

其中我们利用了表达式：

公式(10) V＝Ahε

通过所述系统的孔隙率来关联所述流体的体积与毛细管束的物理体积。

由于饱和度只是被定义为所述流体所占据的体积对总空隙体积的比率，或等同地所述流体水平的高度与总系统高度之间的比率：

公式(11)

其中h为流体水平的高度，并且从0(当S＝0时)变为h₀(当S＝1时)。

公式(9)中的积分因而可重写为如下液体水平的高度的积分：

公式(12)

其式中所述管的长度h0显现为有助于说明容量)。

该数量可容易地使用在针对每个毛细管的给定压力下的平衡条件下从其它已知的数量估算出来。

公式(13)

组合公式(12)和(13)，我们得到：

公式(14)

其中ρ为流体的密度，并且g为重力常数9.81m/s²。

将公式(8)代入到公式(14)中就产生最终形式的所探寻的“毛细管抽吸”(呈“毛细功势”形式)和“渗透性”之间的折衷的理论关系：

公式(15)

如公式(15)所示，该折衷清楚地经由密度ρ、表面张力γ，和接触角α而成为流体依赖性的)。出于设定理论极限的目的，我们已在所述计算中考虑到了孔隙率ε＝1的情况(对应于100％多孔介质)，其中流体具有完全的可润湿性(cos(α)＝1)和0.072N/m(水)的高表面张力和1g/cm³(水)的密度。

折衷线将所述域分成两个区域。

公式(16)-a

和

公式(16)-b CWP＞CWP_t-o

申请人已发现了一种从左至右系统地跨越针对单层系统的折衷边界的方法，从而产生了如下结构，它们表现出：

公式(17) CWP＞CWP_t-o

这已通过两步骤的方法得以实现：

通过将高毛细管抽吸PM整合到高渗透性基底中，并且通过在所述两种材料之间提供连续的过渡区(TZ)，我们得到了异质结构，所述异质结构由于其性质的缘故将天然地位于折衷曲线上，在具有非常低的渗透性(由对流动材料的最高阻抗支配的行为)和高毛细管抽吸区域中。

已知的用于打开大致平面的纤维网的成形方法可用于本发明以将现制的吸收材料修改成驻留在传统毛细作用渗透性折衷边界之外的吸收材料。成形装置可包括一对互相啮合的辊，通常为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，诸如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，本文的一对辊的所有公开内容视为等同于辊和帘布，并且详述两个互相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，其中帘布用作配对的互相啮合的辊的脊。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相互啮合元件，其中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，据信其它已知的成形技术也能够生产具有一定较高程度的相对较高渗透性而无显著的毛细管压力降低的吸收材料，所述已知的成形技术诸如起绉、颈缩/固结、压波形、压花、扣断(button break)、热销冲切、刀或激光切割等。利用辊的成形方法包括“环轧”、“SELF”或“SELF’ing”工艺，其中SELF代表结构化类弹性膜(Structural Elastic Like Film)，诸如“微结构化类弹性膜”和“滚刀开孔”(RKA)；如2011年5月3日授予Zhao等人的美国专利7,935,207中所述。

在所述打开和膨胀过程中，材料的宽度因此而增加。此外，还发生三种现象。第一种现象是渗透性作为间距的函数增大。作为间距的函数的渗透性的增大可因异质结构中裂纹和破裂部的形成而被驱动，其中所述层合体的渗透性接近所述载体的渗透性。第二种现象是高毛细管抽吸材料的密度随着铺展(铺展到较宽的长度上)而减小，这导致CWP的净减小。第三种现象是内在毛细管抽吸作为周边线的函数增大，这是由表面对体积比率的增大驱动的。表面对体积比率的增大是由于新表面的产生和材料基重的减小。不受理论的束缚，重要的是控制所述打开和膨胀过程的程度，以便不产生行为类似于洞或孔的开口。每种液体可由其表面张力和其粘度限定。液体表面张力和液体粘度(或液体密度)可用来限定液体毛细作用长度。例如人的动脉血液，估算毛细作用长度为约54微米，而0.9％的盐水溶液甚至更长。已发现需要将机械开口限制到约五(5)倍的被吸收的特定液体的毛细作用长度，从而维持向上超越毛细作用渗透性折衷曲线的点。因此对于人的动脉血液的示例，异质结构内的机械开口之间的物理分离将需要小于约250微米(约5倍的毛细作用长度)。如果所述开口的物理分离大于约5倍的毛细作用长度，则材料将不再驻留在毛细作用-渗透性折衷边界的上方，并且将回落到传统毛细作用渗透性折衷方案内。

由于这些变化的性质的缘故，有可能增大任何异质结构的渗透性，前提条件是载体材料和吸收芯具有相异的渗透性，同时保持CWP几乎恒定，这是通过如下方式来实现的：针对在等于被周边线驱动的CWP的增加量的因数以下的任何间距，增大周边线(在上文详述的毛细作用长度要求内的裂纹的周边)。

因此，本发明允许制备出能够以介于100和10,000(按达西测量)之间的渗透性水平实现大于理想行为(折衷曲线)水平的毛细作用压力(被测量为以mJ/m²计的CWP)的吸收结构。

因此，本发明允许制备出能够以介于100和10,000(按达西测量)之间的渗透性水平实现大于理想行为(折衷曲线)水平的毛细作用压力(被测量为以mJ/m²计的CWP)的吸收结构。

为清楚起见，具有渗透性为1达西的介质允许粘度为1cP(1mPa·s)的流体在作用于1cm²面积上的1atm/cm的压力梯度下以1cm³/s流动。

如下表所示，所述附加表面积和高毛细作用允许打破毛细作用和渗透性之间的传统折衷。如下表所示，样本A除外，所有其它“现有技术的”样本均在所述理想行为公式上或以下。

以上样本表示各种顶片(TS)、第二顶片(STS)，水刺材料(SL)、采集层(AQL)、双组分纤维、超吸收芯、和泡沫层。当被示出为如在图20中所见的图时，数据表得到最佳的举例说明。如图20所示，所有“现有技术的”样本均在所述理想行为线上或以下。相比之下，由于所述吸收结构单一物层的新型特性的缘故，所述吸收结构单一物层样本在所述理论折衷线上方。所述吸收结构单一物层表现出大于“毛细功势折衷边界”的“毛细功势”。对于给定“毛细功势”，所述吸收结构单一物层表现出大于“毛细功势折衷边界”的渗透性。

所述吸收结构单一物层可表现出介于100mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和10,000达西之间的渗透性，前提条件是“毛细功势”大于“毛细功势折衷边界”。所述吸收结构单一物层可表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和10,000达西之间的渗透性，前提条件是“毛细功势”大于“毛细功势折衷边界”。所述吸收结构单一物层可表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和1,000达西之间的渗透性，前提条件是“毛细功势”大于“毛细功势折衷边界”。

对于固定渗透性，所述吸收结构单一物层可表现出大于“毛细功势折衷边界”且小于20倍的“毛细功势折衷”的“毛细功势”和对于给定“毛细功势”来讲大于“毛细功势折衷边界”的渗透性。

所述吸收结构单一物层可用作吸收制品的任何部分。所述吸收结构单一物层可用作吸收制品的吸收芯。所述吸收结构单一物层可用作吸收制品的吸收芯的一部分。可组合多于一个吸收结构单一物层，其中每个吸收结构单一物层与至少一个其它吸收结构单一物层的不同之处在于对可包覆元件的选择或其开孔泡沫块的特征。可组合所述不同的两个或更多个吸收结构单一物层以形成吸收芯。所述吸收结构可进一步包括顶片和底片。

所述吸收结构单一物层可用作用于吸收制品的顶片。所述吸收结构单一物层可与吸收芯组合或者可仅与底片组合。

所述吸收结构单一物层可与任何其它类型的吸收层组合，例如，包括纤维素层的存储或采集层、包括超吸收胶凝材料的层、吸收性气流成网纤维层、或吸收泡沫层。本文考虑到未列出的其它吸收层。

所述吸收结构单一物层自身可用于吸收流体，而无需将其放置到吸收制品中。

一种吸收制品可包括液体可透过的顶片。适用于本文的顶片可包括织造材料、非织造材料、和/或由液体不可透过的聚合物膜构成的三维纤维网，所述液体不可透过的聚合物膜包括液体可透过的孔。用于本文的顶片可为单层或者可具有多个层。例如，面向穿着者且接触穿着者的表面可由具有孔的膜材料提供，所述孔用来促进从面向穿着者表面朝吸收结构的液体传送。此类液体可透过的开孔膜是本领域熟知的。它们提供有弹力的三维纤维状结构。此类膜已被详细公开于例如US 3929135、US 4151240、US 4319868、US 4324426、US4343314、US 4591523、US 4609518、US 4629643、US 4695422或WO 96/00548中。

包括吸收结构的实施方案的图1至11的吸收制品也可包括底片和顶片。底片可用来防止被吸收和容纳在吸收结构中的流体润湿接触吸收制品的材料诸如内衣裤、裤、睡衣、内衣、以及衬衫或夹克，从而可充当对流体传输的屏障。底片也可允许至少水蒸汽、或水蒸汽和空气两者透过它。

尤其当吸收制品用作卫生巾或卫生护垫时，所述吸收制品还可设置有女性内裤紧固部件，所述紧固部件提供将制品附接到内衣的部件，例如底片的面向衣服表面上的女性内裤粘固剂。还可在卫生巾的侧边上提供旨在围绕内衣的裆部边缘折叠的翼部或侧翼。

图1为卫生巾10的平面图，所述卫生巾10包括顶片12、底片(未示出)、位于顶片12和底片之间的吸收芯16、纵向轴线24、以及横向轴线26。吸收芯16由异质块体18构成，所述异质块体18包括元件30和包覆异质块体18的至少一个元件30的一个或多个离散的泡沫块20。如图1所示，元件30为纤维22。将顶片的一部分切割以便显示下面的部分。

图2和图3为分别沿纵向轴线24贯穿切割竖直平面2-2和沿横向轴线26贯穿切割竖直平面3-3所得的图1所示的衬垫的横截面。如可见于图2和3，吸收芯16位于顶片12和底片14之间。如图2和图3的实施方案中所示，离散的泡沫块20遍布在整个吸收芯中并且包覆异质块体18的元件30。离散泡沫块20可延伸超出可包覆元件以形成异质块体的外表面的一部分。另外，离散的泡沫块可完全在吸收芯的异质块体内相互缠结。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图4为示出本发明的一个实施方案的卫生巾10的平面图。卫生巾10包括顶片12、底片(未示出)、位于顶片12和底片之间的吸收芯16、纵向轴线24、以及横向轴线26。吸收芯16由异质块体18构成，所述异质块体18包括元件30和包覆异质块体18的至少一个元件30的一个或多个离散的泡沫块20。如图4所示，元件30为纤维22。将顶片的一部分切割以便显示下面的部分。如图4所示，离散的泡沫块20沿异质块体的轴线诸如例如纵向轴线可为连续的。另外，离散泡沫20可被布置在异质块体中形成一条线。离散的泡沫块20被示出邻近异质块体18的顶部，但是也可定位在异质块体18的任何竖直高度处，使得可包覆元件30可定位在一个或多个离散泡沫块20的上方或下方。

图5、图6和图7为分别贯穿切割竖直平面5-5、6-6和7-7所得的图4所示的衬垫的横截面。竖直平面5-5平行于衬垫的横向轴线并且竖直平面6-6和7-7平行于纵向轴线。如可见于图5至7，吸收芯16位于顶片12和底片14之间。如图5的实施方案中所示，离散的泡沫块20遍布在整个吸收芯中并且包覆异质块体18的元件30。如图6所示，离散的泡沫块20可为连续的并且沿异质块体延伸。如图7所示，异质块体沿吸收芯的线横截面(line cross section)可不具有任何离散的泡沫块。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图8为在图5上通过虚线圆圈80指示的图5的一部分的缩放视图。如图8所示，异质块体18包括离散的泡沫块20和呈纤维22形式的可包覆元件30。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图9为示出本发明的一个实施方案的卫生巾10的平面图。卫生巾10包括顶片12、底片(未示出)、位于顶片12和底片之间的吸收芯16、纵向轴线24、以及横向轴线26。吸收芯16由异质块体18构成，所述异质块体18包括元件30和包覆异质块体18的至少一个元件30的一个或多个离散的泡沫块20。如图9所示，元件30为纤维22。将顶片的一部分切割以便显示下面的部分。如图9所示，离散泡沫块20可形成图案，例如棋盘状栅格。

图10和图11为分别贯穿切割竖直平面10-10和11-11所得的图9所示的衬垫的横截面。如可见于图10和11，吸收芯16位于顶片12和底片14之间。如图10和图11的实施方案中所示，离散的泡沫块20遍布在整个吸收芯中并且包覆异质块体18的呈纤维22形式的元件30。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图12至图16为在包括非织造纤维22的异质块体18内相互缠结的HIPE泡沫块20的SEM显微照片。图12示出在15x放大倍数下拍摄的SEM显微照片。如图12所示，离散的HIPE泡沫块20和呈纤维22形式的元件30相互缠结。HIPE泡沫块20包覆异质块体18的一根或多根纤维22。异质块体18的纤维22穿过HIPE泡沫块20。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图13示出在50x放大倍数下的图12的吸收芯。如图13所示，HIPE泡沫块20包封一根或多根纤维22的一部分，使得纤维一分为二穿过HIPE泡沫块20。HIPE泡沫块20包覆纤维，使得所述块不能在吸收芯内自由地在周围运动。如图13所示，空腔32可存在于包覆泡沫20内。空腔32可包含可包覆元件30的一部分。

图14示出在15x放大倍数下拍摄的离散的HIPE泡沫块的横截面的另一个SEM显微照片。如图14所示，HIPE泡沫块20可延伸超出异质块体18的元件30，以形成异质块体18的外表面的一部分。HIPE泡沫块20包覆异质块体18的一根或多根纤维22。吸收芯的纤维穿过HIPE泡沫块。包含气体的空隙28位于纤维22之间。

图15示出在18x的放大倍数下拍摄的异质块体18的另一个SEM显微照片。如图15所示，HIPE泡沫块20可被定位在异质块体18的外表面下方，使得其不形成异质块体18的外表面的部分并且被纤维22和包含气体的空隙28所围绕。可在泡沫块20内形成一个或多个空腔32。

图16示出在300x的放大率下拍摄的图15的异质块体的SEM显微照片。如图16所示，异质块体18具有开孔泡沫块20，所述开孔泡沫块20包覆呈纤维22形式的一个或多个可包覆元件30。如图16所示，空腔32可存在于包覆泡沫20内。空腔32可包含可包覆元件30的一部分。如图所示，空腔32具有介于纤维22的横截面表面积的1.01倍和900,000,000倍之间或者介于开孔泡沫块20中的泡孔36的横截面表面积的1.26倍和9,000,000倍之间的横截面表面积。

图17为异质块体18的摄影图像，所述异质块体18具有构成非织造纤维网的可包覆元件30和包覆可包覆元件30的开孔泡沫块20。如摄影图像中所示，开孔泡沫块沿异质块体的横向轴线、纵向轴线或竖直轴线中的至少一个是离散的。如图17中所示，当使用者从上方观察时，离散的开孔泡沫块可形成图案。

图18和19为异质块体18在25X的放大率下的SEM显微照片。异质块体18具有构成非织造纤维网的可包覆元件30和包覆可包覆元件30的开孔泡沫块20。图18和19的开孔泡沫块20在异质块体18内为离散且间隔开的。如图18所示，离散开孔泡沫块20的使用允许在介于开孔泡沫块20之间的异质块体18中具有柔韧性。用开孔泡沫块包覆所述纤维允许将开孔泡沫固定在异质块体内。如图18-19所示，开孔泡沫块20为离散的，因为它们沿竖直轴线和水平轴线为不连续的。这通过使纤维或可包覆元件沿竖直轴线位于开孔泡沫之上和之下来展示，并且由沿水平轴线的介于开孔泡沫块之间的间断部来展示，所述间断部允许异质块体成为柔性的。

实施例：

A.一种吸收结构，其包括单一物层，所述单一物层表现出大于“毛细功势折衷边界”的“毛细功势”。

B.根据段落A所述的吸收结构，其中所述吸收结构包括异质块体，所述异质块体包括可包覆元件和一个或多个开孔泡沫块。

C.根据段落A或B所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于100mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和10,000达西之间的渗透性。

D.根据段落A-C中任一段落所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和10,000达西之间的渗透性。

E.根据段落A-D中任一段落所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的“毛细功势”和介于10达西和1,000达西之间的渗透性。

F.根据段落B所述的吸收结构，其中对于固定体积，所述异质块体包括至少5％的离散开孔泡沫块。

G.根据段落B所述的吸收结构，其中所述吸收结构包括按体积计小于30％的纤维。

H.一种吸收制品，其包括根据段落A-G中任一段落所述的吸收结构。

I.根据段落B所述的吸收结构，其中所述可包覆元件选自由以下项组成的组：绉纱纤维素填料、松散纤维素纤维、也称为透气毡的木浆纤维、纺织品纤维、合成纤维、人造丝纤维、气流成网的吸收纤维热塑性微粒或纤维、三组分纤维、双组分纤维、簇、以及它们的组合。

J.根据段落A-I中任一段落所述的吸收结构，其中对于给定“毛细功势”，所述单一物层表现出大于“毛细功势折衷边界”的渗透性。

孔隙体积分布方法

多孔材料由具有变化的形状和尺寸的有效且分离的孔隙构成。有效孔隙为互连的且最终到达所述结构的表面的那些孔隙。那些孔隙为有助于给定多孔介质的吸收容量的孔隙。分离的孔隙为那些完全被固体围绕并因此不能够直接有助于吸收特性的孔隙。“孔隙体积分布”为一种方法，其间接地测量所述有效孔隙的估算的孔隙率，并且通过直接测量在给定压力下进入孔隙的流体量来测量孔隙尺寸分布。

所述方法(i)向材料施加预选择的增量气动压力(空气)，所述材料可吸收/解吸流体穿过被流体饱和的预设计的膜片；并且(ii)测定在每种压力下被所述材料吸收/解吸的流体的增量和累积量。将一重物定位在材料上以确保材料和膜片之间的良好接触，并且施加适当的机械围压。样本的“孔隙体积分布”可被测量为介于约5μm和1000μm之间。

一种代表性仪器为基于TRI/Autoporosimeter(TRI/Princeton Inc.(Princeton，N.J.))的仪器，其中操作和数据处理描述于The Journal of Colloid and InterfaceScience 162(1994),pp.163-170中，其以引用方式并入本文。

所述设备的示图示出于图21中，并且其由带有流体贮存器801的平衡器800组成，所述流体贮存器与样本811直接流体连通，所述样本驻留在密封的空气加压的样本室810中。

测定孔内容积摄入或孔尺寸分布涉及记录在周围气压改变时进入或离开多孔材料的液体的增量。使测试室中的样本暴露于精确控制的气压改变。随着气压的增大或减小，所述多孔介质的空隙空间或孔分别脱水或摄入流体。总流体摄入被测定为被所述多孔介质吸收的流体的总体积。

“孔隙尺寸分布”可进一步被测定为每个孔隙尺寸范围的摄入体积的分布，如在对应压力下由所述仪器所测量。孔隙尺寸被当作孔隙的有效半径，并且通过以下以下拉普拉斯公式与压差相关联：

其中γ＝液体表面张力，并且＝接触角。

对于该实验，我们以0.01％的溶液使用了Triton-X，其具有表面能γ＝31达因/cm，并且假定完全润湿(cos(α)＝1)。所述自动化设备通过以使用者指定的增量精确地改变测试室气压来操作：通过降低压力(增大孔隙尺寸)来使流体被所述多孔介质摄入，或者通过增大压力(减小孔隙尺寸)来使所述多孔介质脱水。在每个压力增量下吸收的(排出的)液体体积产生孔尺寸分布。流体摄入为当所述多孔介质进展至饱和(例如，所有孔均被填满)时被所述多孔介质获取的所有孔的累积体积。

实验条件

通过如下方式获取9cm直径的0.22μm的膜片过滤器(混合的纤维素酯，MilliporeGSWP，EMD Millipore Corp.(Billerica MA))：使用喷雾漆(FilmTools GlossWhite Spray Paint#1501)将所述过滤器附着到9cm直径乘0.6cm厚的蒙乃尔多孔玻璃料807(购自Mott Corp，CT)。在使用之前使所述玻璃料/膜干燥。

用十六烷(购自Sigma-Aldrich CAS#544-76-3)填充样本室的内基座812。将玻璃料807膜片侧朝上地放置到样本室810的基座上，并且用锁圈809将其固定到在适当位置。用十六烷填充连接管816、贮存器802和玻璃料807，确保没有气泡被捕集在所述连接管内或所述玻璃料和膜片内的孔隙中。通过使用基座811的腿部，使样本室保持水平，并且将所述膜与贮存器内的流体的顶部表面对齐。染色出5.5cm的正方形样品。测量样品的质量，精确至0.1mg。选择5.5cm正方形树脂玻璃盖板804和围重803以提供0.25psi的围压。

将样本室808的顶部放置在适当位置，并且密封所述室。向所述小室(连接部814)施加适当的气压以实现5μm的有效孔隙半径(基于先前所述的拉普拉斯公式)。关闭液体阀815。打开样本室，将样品805、盖板804和围重803放置到所述室中的膜片806上，并且密封所述室。打开液体阀815以允许液体自由运动而达到平衡。

使所述系统运行经过一序列的如下孔隙尺寸(压力)(以μm)计的有效孔隙半径)：5，10，20，30，40，50，60，70，80，90,100，120,140，160,180，200，250，300，350,400，450，500，500，550，600，700，800，1000，800，700，600，550，500，450，400，350，300，250，200，180，160，140，120，100，90，80，70，60，50，40，30，20，10，5，10，20，30，40，50，60，70，80，90,100，120,140，160,180，200，250，300，350,400，450，500，500，550，600，700，800，1000。当在所述平衡器处测量到小于25mg/min的平衡速率时，使所述序列进展至下一个半径。

以类似方式测量没有样本的采集/排出/采集空白循环。基于所述增量体积值，计算用于累积体积的空白校正值。

累积体积(mm³/mg)＝[样品流体摄入(mg)–空白流体摄入(mg)]/十六烷的密度(g/cm³)/样本质量(mg)

“毛细功势”(CWP)为按样品面积规一化的样本所做的功。使用梯形法则来进行作为累积体积的函数的第i个压力对n个数据点的积分：

其中

m_w＝纤维网的质量(mg)

CV＝累积体积(m³/mg)

P＝气压(Pa)

A_w＝面积(m²)

渗透性(达西)和流量(g/sec)

“水头落差(FHH)渗透性”测试为一种简单的测试，其广泛用来评估包括土壤、地下水在内的多孔介质的渗透性和吸收材料中的渗透性。在所述方法中，测量液体柱(具有已知的起始高度)行进穿过多孔介质的速率。“水头落差渗透性”值(k)从饱和导水率(K)来计算，所述饱和导水率描述流体可通过样本内的孔隙空间的容易程度。

样本制备：

将待评估的制品或材料层以平面的构型平坦放置在某个表面上，并且使用冲切机切割出一30mm直径的圆形样本。在测试之前，将样本在约23℃±2℃和约50％±2％相对湿度下调理2小时。所有测试均应当在这些相同的条件下进行。从基本上类似的制品或材料层制备10个复制样本以用于测试。

测试设备：

所述测试设备为由内径为138.2mm且高度为20cm的树脂玻璃管道构成的圆柱。基座在中心用直径为30mm的凹口密封。所述凹口的基座包含多孔不锈钢玻璃料，其将在测试期间支撑样本，但不显著地妨碍流体流动。在测试期间使用一环形重物来密封样本周边，使得流体将被限制于仅流过样本。环形重物具有26mm内径的开口，其带有30mm的外径以适配在所述贮存器的基座处的凹口内。需要在测试期间精确地测量水柱高度的装置，诸如安装到圆柱形贮存器的顶部上的超声波高度仪，其与计算机通过接口连接以允许在实验期间随时间进行数据记录。玻璃料下方的流动关闭阀允许将贮存器填充有流体，然后在测试期间被打开。

测试规程：

将所切出的样本平坦放置到玻璃料上，并且将所述环形重物放置在样本的顶部上。在所述阀处于关闭位置的情况下，小心地将贮存器填充有去离子水至15cm的高度。等待5分钟以允许样本被流体完全饱和。开始以每0.1秒测量一次的速率记录高度数据，精确至0.001mm。打开所述阀以允许流体开始流过样本。继续收集数据并持续足够的时长以产生水柱高度数据随时间的线性输出。对所有10个复制样本重复该规程。

在所述测试完成时(不要有过度的延迟)，取出饱和的样本并且测量其厚度。样本厚度使用高度仪来测量，所述高度仪带有施加0.1psi压力的17.8mm直径的底脚。记录该值，精确至0.01mm。

另外，还需要评估玻璃料对液体流量的影响，从而能够从样本的渗透性确定玻璃料的渗透性。在不将样本放置在玻璃料上的情况下重复如上所述的测试。

计算：

使用在实验期间收集的高度对时间数据，标绘出初始高度(H₁)除以每个后续高度(H₂)的自然对数对时间曲线。计算该线的斜率。使用该斜率用以下公式来计算饱和导水率(K)：

K＝(aL/At)ln(H₁/H₂)

其中a为所述柱的横截面积(m²)，L为所述饱和材料的厚度(m)，A为可用于流动的样本的横截面积(m²)，t为时间(s)，H₁为初始水柱高度，并且H₂为在时间(t)时的水柱高度。

使用所计算的饱和导水率(K)值，计算样本的渗透性(k)，并且使用以下公式将结果转换成达西单位：

k＝Kμ/pg

k/9.87*10^-13＝达西

其中K为导水率(m/s)，p为流体密度(kg/m³)，g为重力加速度(m/s²)，并且μ为流体粘度(Pa*s)。

使用针对带有样本的玻璃料和单独的玻璃料计算的渗透性值，从玻璃料和样本值除去玻璃料的渗透性，并且将该结果记录为样本的渗透性。对于所有10个复制品重复该规程，并且计算所有值的统计平均值并报告为“水头落差渗透性”值(k)，精确至0.1达西。

冲切件容量测试方法

“冲切件容量测试方法”测试流体向样本中的摄入。将样本支撑在底部带有网目筛的篮中，所述篮悬挂在流体递送源上方的上皿式天平上。通过允许流体弯月面接触样本中心以启动毛细管芯吸来开始所述测试。芯吸作用(摄入)继续进行，直到样本达到饱和(“平衡容量”)或者所述测试在预设时间时中断或停止。收集数据点(即，重量和时间)，并且由计算机程序进行分析。将结果报告为随时间变化的以克/秒计的“摄入速率”(标绘出来)和以克流体/克样本计的“平衡容量”。

过程：

在测试之前，将所有标准物和样本平衡至所述受控温度和湿度(恒定温度和湿度的实验室，调理至23±2℃(73±4℉)的温度、50±4％的相对湿度(R.H.))至少两个(2)小时。

成品理论容量样本制备

从塑料袋/纸盒和折叠且包裹(F&W)的小袋中取出测试衬垫。在防粘纸(RP)保持在适当位置的情况下，“按原样”切割样本，在流体加载期间使防粘纸保持在适当位置以防止粘合剂粘着到所述篮。注意：一些样本具有作为一个整体件的F&W和RP。在该情况下，打开F&W小袋，并且使F&W/RP保持在适当位置而切出样本。

使用液压机和圆形尺模，通过从所述测试衬垫的中心切出25.7cm²(2-1/4in的直径)的样本来制备“冲切”HGW样本。

测试前成品和原材料的基重和密度测定：

·面积：长度(L)cm*宽度(W)cm＝面积cm²

计算测试样本的面积(例如，L*W＝面积cm²-或者-如果使用标准圆形冲模，则使用25.7cm²(3.98in²))。

·基重：干重g/面积cm²

使用2小数位的分析天平来称重样本，精确至0.01克。将所述重量记录为g/in²或g/25.7cm²。

·密度：干重g/面积cm²*厚度cm

使用厚度仪来测定样本的厚度，精确至0.01英寸或0.025cm。将厚度乘以面积(例如，3.98in²*.75in＝2.99in³或25.7cm²*1.88cm＝48.19cm³)。将所述重量记录为g/in³或g/48.19cm³。

流体摄入测试规程：

1.将所述预称重的(干燥)成品样本冲切件(顶片侧朝下)放置在样本保持篮的中心，盖住所述篮的底部处的开口。将所述篮的顶部拧回到适当位置，并且使用所述两个锁将其锁定在样本篮的两端。

2.将样本篮吊挂在所述天平的底部上。

3.将用于形成期望的围压(0.06psi或0.25psi负载)的所述静态重物放置在样本的顶部上，完全覆盖样本，然后使用所述篮顶部上的水准仪作为导向装置来校平样本篮。

4.将下贮存器填充有测试流体，并且起动所述蠕动泵使流体在整个所述HGW系统中再循环，并且保持(悬浮液)测试流体不分离。将泵的流量设定至近似设定值“2”，并且按需要加速或减速以防止过度搅动流体，并且允许流体完全填充上贮存器和通向流体加载系统中的所有管道。小心地按需要经由上贮存器容器向下贮存器中添加更多的测试流体(流体将通过溢流管道排到下贮存器中)，从而保持所述系统在样本的测试期间是充满的。

5.使用上贮存器上的显微镜载玻片调节功能，确保测试流体的弯月面在流体输送管的柱塞头开口的顶部下方大约5mm。

6.配衡所述HGW天平。

7.使用实验架提升流体加载柱的管柱塞头，使得其对中在底部处的样本篮的筛网开口的下面，并且将与样本的顶片表面相距的间隙距离设定为大约3mm，所述顶片表面暴露在筛网中的开口处。

8.使用上贮存器上的显微镜载玻片调节功能来调节弯月面，使得测试流体弯月面桥接(接触)样本。进行检查以确保流体传输柱的柱塞头或空气和流体传输管道不吊挂在所述篮上，或者所述篮在开始测试之间未被配衡-如果需要，重新调节定位。此外，重新配衡所述天平以排除误差。

9.在你的PC上运行所述BalanceLink软件和所述Excel电子表格模板。在所述模板上填写所有测试描述数据条目字段(样本描述、操作者名、日期等)。将光标插入到第一数据单元格中以便在所述电子表格模板上捕获样本在“零”(0)时间时的摄入重量增益。

10.使用预设的“热键”(例如，[PrntScrn]或[F6])起动BalanceLink数据记录器以采集摄入数据。

11.继续监测弯月面流体的桥接以确保样本不由于样本的润湿塌缩或溶胀而接触流体传输柱塞头，并且确认所述篮或任何管道在测试期间未移出适当位置-如果其确实发生了移位或开始接触，则小心地重新调节高度或篮的位置。

运行“开放的”第一样本以测定达到平衡容量所需的时间。注意：原材料和测试衬垫的冲切件测试需要运行5至30min。取决于待测试材料，一些样本可能要运行更长时间。

12.在达到平衡容量之后(注意三个或更多个连续的0.01克“摄入速率”导致所述电子表格上的“速率”柱)，使用“热键”停止数据采集。关断空气供应或移除所述围重，并且从所述篮移除样本。

13.使用上皿式天平验证并记录样本重量增益(湿重-干重＝重量增益或“平衡容量”)。开始测试下一个样本。

14.预称重4cm×4cm Ahlstrom 989滤纸的7层片叠堆。

15.第1回渗：将预称重的拾取纸放置在所述饱和的样本的顶部上，并且使用0.25psi的静态重物或气动压力施加装置施加0.25psi负载并持续30sec。在所述30sec间隔结束时，取下并重新称重所述滤纸叠堆，并且计算“润湿拾取纸”重量(g)减去“干燥拾取纸”重量(g)所得的差值以确定向上回渗(被挤出)穿过顶片的流体量。

将该“挤出量”报告为在所述0.25psi负载下的“回渗”。

16.预称重第二且新鲜的Ahlstrom 989拾取纸的7层片叠堆。

17.第2顺序回渗：将所述拾取纸叠堆放置在所述饱和的样本的顶部上，并且使用所述1.0psi的静态重物或气动压力施加装置施加1.0psi的负载并持续15sec。在所述15sec间隔结束时，取下并重新称重所述滤纸叠堆，并且计算“润湿拾取纸”重量(g)减去“干燥拾取纸”重量(g)所得的差值以确定向上回渗(被挤出)穿过顶片的流体量。

将该“挤出量”报告为在所述1.0psi负载下的“回渗”。

18.在进行了所述0.25psi和1.0psi的顺序试验之后，称重所述衬垫以确定样本的“保留的容量”(g)。从“润湿衬垫”重量减去“干燥衬垫”重量(g)以确定样本的“保留的容量”(g)。

将该容量报告为“保留的容量”并且示出结果，精确至0.01g。

相应地标绘出“连续平均摄入速率”(gm/sec)数据，其中将时间(sec)作为X轴，并且“流体摄入”(gm)作为Y轴。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

本文所公开的作为范围端值的值不应被理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，每个数值范围均旨在表示所引用的值和所述范围内的任何整数。例如，被公开为“1至10”的范围旨在表示“1，2，3，4，5，6，7，8，9和10”。

在本发明的具体实施方式中引用的所有文件的相关部分以引用方式并入本文；对于任何文件的引用均不应被理解为承认其是有关本发明的现有技术。当本文件中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义相冲突时，应当服从在本文件中赋予该术语的含义或定义。

虽然已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，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种吸收结构，所述吸收结构包括单一物层，所述单一物层表现出大于毛细功势折衷边界的毛细功势。

2.根据权利要求1所述的吸收结构，其中所述吸收结构包括异质块体，所述异质块体包括可包覆元件和一个或多个开孔泡沫块。

3.根据前述权利要求中任一项所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于100mJ/m²和10,000mJ/m²之间的毛细功势以及介于10达西和10,000达西之间的渗透性。

4.根据前述权利要求中任一项所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的毛细功势以及介于10达西和10,000达西之间的渗透性。

5.根据前述权利要求中任一项所述的吸收结构，其中所述吸收结构表现出介于1,000mJ/m²和10,000mJ/m²之间的毛细功势以及介于10达西和1,000达西之间的渗透性。

6.根据权利要求2所述的吸收结构，其中对于固定体积，所述异质块体包括至少5％的离散开孔泡沫块。

7.根据权利要求2所述的吸收结构，其中所述吸收结构包括按体积计小于30％的纤维。

8.一种吸收制品，所述吸收制品包括根据前述权利要求中任一项所述的吸收结构。

9.根据权利要求2所述的吸收结构，其中所述可包覆元件选自由以下项组成的组：绉纱纤维素填料、松散纤维素纤维、也称为透气毡的木浆纤维、纺织品纤维、合成纤维、人造丝纤维、气流成网的吸收纤维、热塑性微粒或纤维、三组分纤维、双组分纤维、簇、以及它们的组合。

10.根据前述权利要求中任一项所述的吸收结构，其中对于给定毛细功势，所述单一物层表现出大于所述毛细功势折衷边界的渗透性。