CN1103391C - 超吸水性复合材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高吸水性复合片材，主要由纤维性网底基、超吸水性树脂以及使所说底基和所说超吸收性树脂粘合的粘合组分组成，其特征在于该复合材料由以下方法制备：其中(a)所说的纤维性底基网是一非粘合型网，其几乎无纤维间的粘合，(b)使用介质的液体混合物体系，其中所说的介质主要含有超吸水性聚合物树脂和粘合剂组分，(c)通过向纤维性底基网添加液体混合物体系形成复合网，并且(d)除去复合纤维网中的液体组分，由此使所说的超吸水性聚合物树脂固定到所说的纤维性底基网上，同时使构成所说纤维性底基网的网彼此粘合。还提供了这种超吸水性复合片材的制造方法。

Description

超吸水性复合材料及其制造方法

发明领域

本发明涉及超吸收性复合片材的制造方法，在该方法中，使纤维网制造在非织造织物中、使纤维网粘合在超吸收性聚合物上并且使超吸收性聚合物的微粒彼此粘结均得到有效地实施，并且很少脱落有湿态和干态的超吸收性聚合物。本发明还涉及通过这些方法的任一种织造的超吸收性复合片材。

现有技术

作为用于诸如婴儿尿布、成人失禁尿布、女性卫生用品、吸血性材料和母乳衬垫等吸收性制品的吸收性材料，人们已积极开发出主要由超吸收性树脂聚合物(SAP)和木浆绒毛组成的高吸收性片材，其中SAP粘固在较薄和较尺寸稳定的非织造织物结构中。

为使非织造织物粘固SAP，可以运用诸如制备具有底基结构的非织造织物、用丙烯酸单体浸渍非织造织物以便将单体聚合、将丙烯酸单体在非织造织物上聚合、使用凝胶化的非交联聚合物涂布非织造织物然后进行交联、使用分散在介质中的SAP淤浆涂布非织造织物等方法。

首先，非织造织物的底基需要三种基本性能：(1)支持材料的性能；(2)粘固和固定SAP的性能和(3)渗透并且分散的性能。为使非织造织物将SAP粘固在其结构中，非织造织物必需具有膨松结构，在其构成纤维之间具有空间，如果极端地说，非织造织物越膨松，效果越好。然而，如果这种膨松的非织造织物是在膨松的卷取辊中由非织造织物制造商提供的，则运送是非常昂贵的并且卷在辊上的非织造织物的量大大受到限制。

在这些情况中，可想到将非织造织物的制造步骤与非织造织物粘固SAP的步骤直接连接，并且在商业实践中有一个实例是让热粘合型非织造织物的制造步骤连接了非织造织物粘固SAP的步骤，然而其工艺复杂并且初期投资成本很大。

于是，作为另一种方法，可以想到在制造非织造织物的一个步骤中同时实现非织造织物的制造和SAP的粘固。作为该方法的实例，通常是使粉末形式的SAP与纸浆或纤维共形成(随着SAP被携带在空气流中)。但会形成灰尘或者SAP粉末移动到吸收性材料内(这是不被期望的)。而且所谓的湿法在申请专利；将SAP分散在纸浆浆液中或纤维浆液中形成片材。这种方法所具有的严重的固有局限性在于纤维浓度太低并且制造成本太高。

为解决这些问题，所采用的方法中在粘固SAP时应当具有一种组分作为与SAP共存的粘合剂以便粘固SAP，并且同时起制造非织造织物的粘合剂作用。通常来说，当非织造织物是未粘合型网时其较膨松，并且当其被最终制成非织造织物时，其将失去其膨松性。

发明概述

本发明可以制造出高吸收性复合片材，该片材中很少从中脱落有干态和湿态的SAP，该片材的制造方法是通过制备原始原料条件的未粘合型网，形成液体相，其中混合入组分以便在网中共存使SAP彼此粘合并且起网的粘合剂作用，将混合的液体体系添加到网中以稳定复合体，然后除去网中剩余的液体，加热处理然后干燥，由此将网制成非织造织物，网与SAP相粘合并且实现了SAP的粘合。

也就是说，本发明涉及一种高吸收性复合片材的制造方法，所说的高吸收性复合片材主要由纤维性底基网、超吸收性聚合物树脂和使树脂和底基粘合的材料组成，其中(a)所说的纤维性底基网是一亟待粘合的网，其具有很少的已彼此粘合的构成纤维，(b)液体混合物体系主要由介质组成，其中所说的介质含有所说的高吸收性聚合物树脂和所说的粘合剂，(c)通过向所说的纤维性底基网添加所说的液体混合物体系来形成复合网，并且(d)除去复合纤维网中剩余的液体组分，由此使所说的高吸收性聚合物树脂固定到所说的纤维性底基网上，同时使构成所说纤维性底基网的网彼此粘合。

在本发明中，优选未粘合型网可以是梳理网或层压梳理网，并且可以将定向用的载体与梳理网一起使用。

以干态获得的未粘合型网可以通过由水或由与水相容的介质组成的预处理液体进行预处理。

而且，亟待粘合的网可以是通过湿形成法获得的含水网或其层压网。这种未粘合型网可以通过预先处理梳理网来获得或是在高压水流条件下湿法形成的网。

构成未粘合网的纤维组分优选是易热融纤维和合成纤维的组合，并且纤维组分优选比2d更细，其由第一纤维层(主要由比10d细的疏水合成纤维组成，如2旦尼尔或更粗和10旦尼尔或更细的疏水合成纤维组成)和第二纤维层(主要由比3d细的亲水纤维)组成。

亟待粘合的网可以由木浆的松散纤维和20mm或更短的易热融纤维形成。

在本发明中，作为液体混合物体系的实例，这种体系可以是在分子量为100,000或更大的聚环氧乙烷的1％或1％以下熔融溶液中分散粒状高吸收性树脂，以形成浆液的体系；在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的含水乳液中分散粒状高吸收性树脂，以形成浆液的体系；将高吸收性树脂的含水浆液稀释到聚丙二醇中，形成易流动混合物的体系，其中所说的高吸收性树脂含有通过负相悬浮聚合获得的溶剂体系和通过水溶液聚合形成的高吸收性树脂凝聚凝胶；以及在具有水合性能的微原纤化的原纤的含水分散液体中分散粒状高吸收性树脂，形成浆液的体系。

向这种液体混合物体系中，可以添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

此外，向所说的预处理液体中，可以添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

在本发明中，高吸收性树脂优选是表面交联的树脂，以便其是0.9％盐水并且AUL(负载下的吸收率)在20g/cm²下为25ml/g或更高。

高吸收性树脂的其它具体实例是，具有主要组分为天冬氨酸的氨基酸型聚合物和没有表面交联的聚丙烯酸型聚合物。

具有水合性能的微原纤化的原纤具体说是微原纤化的纤维素或由纤维素组成的细菌纤维素。

可以使用微原纤化的原纤纤维素纤维作为体系，诸如将原纤纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水和丙二醇的混合介质中并且将粒状高吸收性树脂以5-50％浓度分散在分散液体中形成淤浆体系；其中将原纤纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水和乙烯醇的混合介质中并且将粒状高吸收性树脂以5-50％浓度分散在分散液体中形成淤浆体系，其中将原纤纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水、乙醇和丙二醇的三组分混合介质中并且将粒状高吸收性树脂以5-50％浓度分散在分散液体中形成淤浆。

本发明的高吸收性复合片材优选是由未粘合型网(A)、所说的高吸收性树脂(B)和所说的粘合组分(C)组成的高吸收性复合片材，其中所说的高吸收性树脂(B)的百分比为50％或更多，即满足下式：

B/(A+B+C)×100≥50

更优选，本发明的高吸收性复合片材是由未粘合型网(A)、所说的高吸收性树脂(B)和所说的粘合组分(C)组成的高吸收性复合片材，其中所说的高吸收性树脂(B)，在所说亟待粘合的网除外的所说高吸收性树脂(B)和所说粘合组分总和中的百分比为70％或更多，即满足下式：

B/(B+C)×100≥70

附图简介

图1显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第一制造工艺；

图2显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第二制造工艺；

图3显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第三制造工艺；

图4显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第四制造工艺；

图5显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第五制造工艺；

图6显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第六制造工艺；

图7显示了以本发明高吸收性复合体制造方法为基础的第七制造工艺；

发明的最好实施方式(未粘合型网的制造)

在本发明中，通过与SAP共存在的粘合剂来使非织造织物粘合，以便如果制造纤维网的话，制造出非织造织物便是足够了；也就是说，不需要诸如将非织造织物粘合、干燥和热处理的步骤。该纤维网是可以使用的，无论它是干的还是湿的(如果通过湿法制造)。

制备多么膨松的这种未粘合型网是非常重要的，并且只要当它在辊或网络中传送时不破裂，其强度便是足够的。例如，合成纤维的梳理网、合成纤维的空气形成毡片以及短切合成纤维和纸浆的湿形成毡片对这种未粘合型网来说是好的。湿形成法通常不能给纤维网带来膨松的体积，从而对于本发明来说这种特定的方法作为添加疏水性合成纤维和制作发泡纸类产品是优选的。

然而，为制作尽可能膨松的非织造织物，如果仅让其是未粘合的将是不足的，并且采用各种途径使这种未粘合型网更膨松。一种途径是使用具有高弹性的粗纤度的疏水纤维或具有卷曲性的复合纤维作为主要的构成纤维材料。例如，5旦尼尔或更粗的聚酯纤维、粗的且中空聚酯纤维(开发用于″futon″安慰器的软填料)或聚乙烯和聚酯的组合纤维是良好的可供选择的材料。

然而，这种所谓高膨体和高弹性纤维：(1)不具有网的自持性能并且处理起来不太牢固；以及(2)缺少底基保持SAP所需要的吸收和分散液体的能力。

高膨体和高弹性纤维的这种缺陷可造成非常重要的问题。解决这种问题的方法包括将膨松网给料到载体片材上，制作和使用制成亲水SM或SMS的10-15g/m²左右的薄非织造织物的载体片材，制作和使用其中棉纱或粘胶短纤纱得到排列的载体，以及制作和使用其中相对亲水且纵向坚固的人造纤维射流喷网法非织造织物用胶带得到排列的载体。最实用和安全的方法是在20-30kg/cm²低压喷水器(此后称为″WJ″)中的预处理，以便达到预针缝的目的，使膨松合成纤维网的多层网与薄人造纤维网彼此折叠。通过此方法，膨松合成纤维网决不会缠结在WJ中并且保持其的膨松度，这时仅仅将人造纤维网层缠结，以起将来穿透和分散层的作用，同时当制造膨松网时起载体片材的作用。在WJ中处理的网层不是干的，并且就其是湿的时导向下一步的粘固SAP。

如前述公知的，本发明所用的术语″未粘合型网″是指其构成纤维彼此的粘合还未完成的网。也就是说，术语″未粘合型网″是指未粘合型网被制成″粘合网″时(其中通过非织造织物制作工艺使其构成纤维彼此粘合)的强度、厚度和表面条件还未实现的网。如果尝试用数量值来对其定义的话，当″未粘合型网″的拉伸强度(P1)和厚度(T1)与经过常用非织造织物制作工艺的″粘合网″的拉伸强度(P2)和厚度(T2)相比时，P1/P2为0.5或更低且T1/T2为1.2或更高。例如，当是亟待通过热粘合的含有易热融纤维的未粘合型网的情形时，平均的P1/P2为0.2或更低且T1/T2为1.5或更高。此外，在运用梳理网的喷水器缠结的情形中，当将仅经水蒸气缠结预处理的网与经完全缠结处理的网相比，平均P1/P2为0.4或更低且T1/T2为1.3或更高。

如果使用另一个定义，则将含有超吸收性聚合物树脂和粘合剂的液体混合物体系添加到″未粘合型网″中制成复合体，然后施用干燥和热处理，以便获得″高吸收性复合片材″。如果将″未粘合型网″的拉伸强度(P1)和厚度(T1)与″高吸收性复合片材″的拉伸强度(P3)和厚度(T3)相比，则P3/P1平均为3.0或更高且优选为5.0或更高，而在T1与T3的比较中，由于超吸收性树脂被压缩至周围被纤维形成的空间所包围，尽管重量因被制成复合体而增了一倍以上，但T1＞T3。优选，T1＞T3。

本发明中的厚度如下测量：对未粘合型网来说，由于其易受载荷的影响，因而将100cm²或更大的样品折叠至少5层，形成测量厚度的样品并且在样品的整个面积上施加压力并且测量在3g/cm²的条件下。(液体混合物体系的制备)

下面将解释亟待添加到未粘合型网以便如上所述形成复合体的超吸收性树脂并且含有粘合剂(用于使树脂和网粘合)的液体混合物体系：

首先，液体混合物体系的概念包括溶液、浆液、溶胶和流体凝胶的状态。用于本发明的实例如下所示：第一组是将超吸收性树脂均匀分散在具有粘合能力的聚合物的有机溶剂溶液中的方法。例如，如果将超吸收性树脂分散在乙酸纤维素的丙酮溶液或纤维素的氧化胺溶液(如专利公开号平9-299399所示)、羟丙基纤维素的醇溶液(如专利公开号昭60-217241所示)、或溶解于有机溶剂如乙腈中的聚环氧乙烷溶液(如专利公开号平1-182362)中，超吸收性树脂可均匀分散而不溶胀并且形成稳定的浆液，不会因溶液的高粘度而凝聚。聚合物溶液令人满意地起到超吸收性树脂或未粘合型网的粘合剂作用，但当粘合剂组分用来在所获得的该吸收性复合片材中像膜一样地覆盖整个超吸收性树脂时，可能会阻碍被吸收液体的渗透速率。此时，需要向液体混合物体系添加无机粉末或者使其发泡。使用有机溶剂的其它实例是将超吸收性树脂粉末分散到橡胶型粘合剂的有机溶剂乳液中的方法，其中所说的橡胶型粘合剂通常用作涂层的底料。在第一组中，优选的方法是将超吸收性树脂分散在具有高聚合度为100,000或更高和5,000,000或更低的聚环氧乙烷(PEO)的稀释溶剂中，因为在此方法中，渗透性相对较好。PEO在稀释溶液中的浓度为1％或更低并且优选0.1-0.5％。

第二组是将超吸收性树脂分散在具有粘合能力的聚合物的水溶液中的方法。例如，将超吸收性树脂分散在P.V.C.、CMC、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酰胺或聚环氧乙烷的粘性水溶液中的方法，或将超吸收性树脂分散在经常用作非织造织物乳液粘合剂如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的含水乳液中或聚乙烯的含水分散液中的方法。在上述的各方法中，由于超吸收性树脂在水中较容易胶凝化，因此需要添加溶胀抑制剂与液体混合物体系共存，如添加少量的无机盐或添加水溶性有机溶剂，以便可以控制溶胀并且乳液不会因凝聚而被破坏。在第二组中，优选方法是将超吸收性树脂粉末添加到其中乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的含水乳液中添加了丙二醇的体系中，其中所说的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的含水乳液含有相对高含量的乙酸乙烯酯，例如是Everflex(Mitsui化学有限公司)和Sumikaflex(Sumitomo化学有限公司)。

作为第三组方法，优选方法是将超吸收性树脂分散在微原纤化的原纤的含水分散液体或者水和水溶性有机溶剂的混合溶剂中形成浆液，其中所说的微原纤化的原纤具有水合性能。

在本发明中，在适当位置粘固SAP微粒的网状结构是由所谓的微原纤化的原纤构成的。网状结构的作用是防止当制造高吸收性复合片材时SAP微粒之间的彼此凝聚，稳定和使分散条件均一，并且同时起使SAP彼此粘合和使SAP与载体片材粘合的粘合剂作用。

这些微原纤化的原纤非常细，其通常的平均直径为2.0-0.01μm，平均值为0.1μm或更细，并且具有足以防止当SAP吸水膨胀时高吸收性复合片材结构即刻被破坏的耐水性，但不阻止水的渗透和SAP的膨胀。这里特别应当注意微原纤化的原纤具有相当强的水合性能，与水结合作为溶剂化，还应当注意这种强的水合性能当将原纤分散在含水介质中时，它们与水水合形成高粘度并且稳定地保持分散条件。水合性能根据将分散在水中的原纤在2000G下离心10分钟时所含水的量来测定，并且优选将水合性能表达为通过20ml/g或更高tappi测定的200％或更高的水的量。

在本说明书中，术语″微原纤化的原纤″用来集合表示显出强水合性能的纤维材料，并且在一些情况中是指平均直径2.0μm或更粗的纤维材料，甚至原纤和微原纤的混合物。

而且，构成原纤的组分通常是纤维素类，但可以是原纤化的聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及任何这些合成聚合物与纤维素的共原纤。这些原纤可以通过已审专利公开号昭49-1245中描述的任何方法来制备。

本发明优选的纤维素类微原纤化的原纤可以通过将纤维素或任何纤维素衍生物微原纤化来获得。例如，可以通过摩擦研磨和通过击打木浆细开松(opening)来获得这种原纤。这种微原纤化原纤被称为″MFC″(微原纤化的纤维素)，并且如果进一步微原纤化，称为″S-MFC″(超微原纤化的纤维素)。

而且，这种原纤可以通过摩擦研磨和通过将人造纤维素纤维的打浆短切短纤维细开松来获得(Polynosic，Bemberg或溶剂纺成的Lyocel)。

此外，微原纤化的原纤还可以通过微生物的代谢来获得。通常来说，将所谓的醋酸菌如木质醋酸菌在含有适宜碳源的培养基中搅拌培养，生产粗制微原纤，然后将微原纤精制。这些微原纤化原纤被称为″BC″(细菌纤维素)。

而且，将通过在剪切应力条件下使可纺纤维素的铜氨溶液、氧化胺溶液、纤维素黄原胶酯水溶液或二乙酰纤维素的丙酮溶液凝聚获得的所谓原纤类材料进一步分离，获得微原纤类材料，该材料可以用于本发明。

这些微原纤化的原纤在专利公开号昭48-6641和专利公开号昭50-38720中有详细描述并且这种原纤可从市场上获得，商标名称为″Celcream″(Asahi化学工业有限公司制造)和″Celish″(Daicel化学工业公司制造)。

特别适合本发明的是MFC、S-MFC和BC。S-MFC在已审专利公开号平8-284090和未审专利公开号平5-80484中有详细描述。

下面将更详细解释MFC和S-FMC的使用，将它们总称为″MFC″。市场上可获得其固形物含量浓缩至高达30％的这种MFC，并且这种MFC需要稀释和分离步骤，从而除了所需要的浓缩上的支出外还要花费劳动。对本发明来说，更优选含水量较高且固形物含量为10％或更低的这种MFC。然而，如果固形物含量低至2％或更低，则含水量变得太高而且MFC在有机溶剂和水的混合物体系中的含量的选择范围将变窄。在使用这种低固形物含量的MFC时，建议微原纤化不在单独的水体系中进行，而在有机溶剂/水体系中，以便在制作原料纸浆的微原纤化的原纤中含有有机溶剂，由此可以将市场上可能获得的MFC大约2％稀度的MFC分散液体用于本发明。

还详细解释了BC的使用。由于BC是细菌的代谢产物，BC的浓度和形式取决于培养和收获的方式。为使其均匀，需要通过混合机或纤维分离机分离收获和提纯稀释至2％或更低的BC，由此使凝聚的原纤簇进一步细化和更均匀，并变得粘度高以便提供较好的SAP的粘合剂。经历这种分离处理的BC更适合本发明。

为制备微原纤化的原纤(以MFC为代表)和超吸收性树脂的混合物体系，首先制备水和有机溶剂的混合物液体，并且在液体中分散MFC，形成2-1％MFC的分散液体。然后，将超吸收性树脂分散到MFC分散液体中，形成浆液。其是制备浆液的常用方法。方法中所用的有机溶剂选自诸如可溶于水的、起防止超吸收性树脂凝聚和控制树脂膨胀作用的溶剂。其代表性的组合物是乙二醇/水＝70/30或乙醇/水＝60/40。超吸收性树脂的分散浓度优选为10-50％。第四组的方法是具有双重作用的超吸收性树脂(其在制作树脂中获得的呈溶胶或凝胶)，即利用其脱水和除去任何剩余溶剂之前可能具有的粘度起粘合未粘合型网和充当吸收剂组分的双重作用。该方法可以进一步分成两个子方法：一是利用负相悬浮聚合之后获得的含水凝胶，另一种是利用水溶液聚合后的含水凝胶。A：利用负相悬浮聚合之后获得的含水凝胶

例如，向在环己烷添加和溶解了脱水山梨糖醇一硬脂酸酯的溶液中添加丙烯酸，然后用NaOH中和。然后加入溶剂和链转移剂并且将体系加热，在搅拌条件下进行自由基聚合，获得悬浮液中含有溶剂的含水聚合物液体。该悬浮液体含有30％左右浓度的水性聚合物并且含水聚合物的含水量大约60％。将该悬浮液体添加到未粘合的网中，然后让其通过真空区以除去任何剩余的溶剂和水，获得吸收性复合片材。如此获得的吸收性复合片材可以用于某些用途中，但SAP彼此粘合并且网不够充分。既然如此，则向聚合反应之后的悬浮液体添加1％MFC的水分散液体(作为微原纤化的原纤)，添加的方式为所添加的MFC为聚合物的2-10％，以便分散液体与含水树脂浆液很好混合，稳定形成粘性浆液。用这种含MFC的浆液喷涂未粘合的网，并且在抽吸操作和挤压除去溶剂之后干燥时，所获得的吸收性复合片材中聚合物彼此牢固粘合并且与网牢固粘合。

在添加MFC时，可以添加水分散液或与聚丙二醇或乙醇共存在。B、利用水溶液聚合后的含水凝胶

例如，向30％丙烯酸水溶液(中和率75％)添加聚乙二醇二丙烯酸酯作为交联剂，将过硫酸钠/L-抗坏血酸的氧化还原型催化剂体系添加到该反应液体进行聚合，以便获得凝集的含水凝胶。该凝胶的含水量为大约70％，并且这样是难以处理的，因为其整个都胶凝化了，所以如果向凝胶添加凝胶0.5-2.0倍的丙二醇并且将凝胶搅拌，则其可以变成流体状粘性凝胶。可以通过加压型挤出机等装置将该凝胶挤出成膜状形式。然后将该膜状产物添加到上述的未粘合型网中，以便在真空去除任何剩余液体并压缩操作后获得整体化复合体的条件。然后，让处于这种条件的复合体经历脱水、去除剩余溶剂和干燥的步骤，以便获得吸收性复合片材。然而，据观察如此获得的片材具有粘合能力不足的缺陷，如果通过粘贴透明胶带试验测定这种片材的表面强度，可以看到超吸收性树脂脱落并且SAP彼此的粘合和与网的粘合不足。此外，吸收率试验结果显示这种片材的表面变硬并且吸收率低。

于是，向经过上述聚合之后的凝胶，添加在80％丙二醇和20％水的混合物溶剂中分散有1.5％MFC的分散液体，添加比例为MFC为凝胶的2-10％，并且在捏炼机中进行搅拌，以便使其改变成流体状粘性凝胶。将该凝胶进一步稀释制成浆液状产品，其可以像普通浆液那样容易通过淤浆泵来转送。

然后，通过淤浆泵在狭缝管线中将通过添加含MFC的分散液体获得的浆液添加到未粘合型网中，其中所说MFC为凝集凝胶的两倍。经过真空去除任何剩余液体和压缩后，获得整体化的复合体，并且经过热空气脱水和去除任何剩余溶剂后，获得吸收性复合片材。当对吸收性复合片材进行粘贴透明胶带试验时，观察到SAP彼此粘合并且SAP与网粘合，足够牢固到几乎没有超吸收性树脂剥落。

作为这种经过聚合之后的凝胶，如未审专利公开号平10-120818中提出的，可以使用通过共存有发泡剂获得的含有含水量为30-90％空气泡的凝胶，以便改进吸收率和渗透率。此时，通过上述微原纤化的原纤与多元醇作为增塑剂共存也可以极大改进吸收性。(可用的SAP(超吸收性聚合物)及其使用形式)

通常简写成SAP的超吸收性聚合物一般是羧甲基纤维素、聚丙烯酸及其盐、交联的丙烯酸酯聚合物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、淀粉-乙腈接枝共聚物的水解产物、交联聚氧乙烯、交联羧甲基纤维素、聚环氧乙烷、部分交联的水胀性聚合物如聚丙烯酰胺或者异丁烯-马来酸共聚物。通过将任何这种聚合物干燥，获得基料聚合物微粒。接下来，通常进行这种聚合物表面的后处理，来改进交联密度并且此时添加防粘连剂来控制因产品微粒的吸收而引起的粘连性。而且，还可以使用可生物降解的氨基酸交联的聚合物或细菌来源的超吸收性聚合物，Latus产碱杆菌的培养产物。

SAP可以是微粒、颗粒、膜、溶剂、悬浮液、凝胶或非织造织物的各种形式。任何SAP均可用于本发明。本发明优选的SAP是微粒、颗粒、薄片、丸状或短针状可均匀分散在分散介质中的形式。这里将这些SAP称为″微粒或粒子″。

通常来说，其表面交联的SAP具有高AUL值(负载下的吸收率)；具体说，其AUL在20g/cm²负载条件下为至少20ml/g，并且在此负载条件下通常为25ml/g或更高。这种SAP具有较多选择的分散介质，以便在有机介质中它们可以均匀分散在有机溶剂和水的混合物介质中。

然而，另一方面没有表面交联的或难以表面交联的SAP对分散介质的选择较窄，并且它们需要使用表面活性剂分散在疏水介质如环己烷中或在经选择的适宜条件下分散在三组分体系如丙二醇/乙醇/水中。

本发明中，为具有有效的粘合剂来使SAP彼此粘合和SAP与网粘合，SAP的表面处理必需要达到表面交联的限度。例如，应当不运用使用防粘连剂或防结块剂的表面处理，因为这种表面处理可以妨碍粘合效果。(给未粘合的网涂敷液体混合物体系)

给未粘合的网涂敷液体混合物体系(即添加和制作网的复合体)有各种途径，这些途径后面作解释。在这里，特别重要的是未粘合型网的预处理。

可用于本发明的未粘合型网可以通过如上所述的各种方法来获得，并且任何这种网是非常膨松的，其表观比重根据在3g/cm²条件下所得的厚度计算，为至少0.1g/cm²或更低，优选0.08-0.005g/cm²，如果压制等的话则具有凹痕和具有非常容易变化的凹凸不平的表面，从而必须在载体片材或带式输送机上进行将液体混合物体系施加给网的转送工艺，即不用辊挤压。因在载体片材或带式输送机上存在空气，在这种载体片材或带式输送机上存在空气的网容易不平坦或不均匀，并且在网和片材或带之间可能形成空间，所以需要使用一些或其它途径来使网很好地贴到片材或带上。

此外，如后所述，如果通过涂布机(接触型)给网涂布液体混合物体系，涂层容易不均匀，从而需要预处理使网的表面均匀或底基光滑。而且，由于网膨松说明其还多孔，如果通过帘幕式涂布的途径来涂敷相对大量的浆液并且在涂布以下提供真空区，则涂敷用的液体混合物经过多孔未粘合型网时可能会漏出。此时，在涂敷液体混合物体系之前需要通过预处理来填充所形成的任何空隙。在操作含有具疏水性或水排斥性纤维材料的未粘合型网时，液体混合物贴在网上的效果容易很差并且可能发生分层，并且在此情况中，优选需要进行预处理使网亲水。

出于上述原因，在实践本发明时，优选只在将未粘合型网预处理后，涂敷液体混合物体系。上述操作的一种典型方法是，预先将网在作为液体混合物体系之介质的组分中饱和，即如果是含水体系时在水中饱和或如果是混合物体系时在混合物介质中饱和。通常来说，通过流动涂布机涂布水或这种混合物介质，并且在使过量部分的水落下亟待去除之后，将网定向给网涂敷液体混合物体系的工艺中，由此使表面光滑且滑溜，表面上的凹痕被填充并且部分存在的空气被赶走。这里将这种工艺称为一更通称的术语″预涂处理″。对于这种预涂处理来说，优选使用水或含水介质溶液，或者可以将上述微原纤化的原纤分散在这种水或含水介质溶液中共存。应当注意对在湿条件下通过湿形成法或水缠结处理获得的网来说可以省略该预涂处理。

向这种预涂处理过的未粘合型网添加液体混合物体系，以便以接触或非接触的方式形成其的复合体。添加和形成复合体的方式可以是点、线、完整表面和海-岛的各种形式。选择适合这些各个方式的涂布设备。例如一般可以用诸如辊涂机、刮刀涂布机、转移涂布机、挤出涂布机、吻涂机或帘幕涂布机的设备将涂敷体系浸渍、喷嘴挤出、挤出成膜或喷涂。

让被涂敷到未粘合型网上的液体混合物体系经过真空区和加压区，与未粘合型网整体化。网中包含的多余水分和溶剂在真空区和加压区被当作回收液体除去，并且同时形成超吸收性树脂组分与粘合组分一起被包含在包括网的纤维空间中的结构。

任何让通过加压整体化的复合体经过干燥和加热处理步骤，除去任何残余的水分和溶剂并且同时使结构定形。在干燥和加热处理步骤中，如果未粘合的网含有可热融的纤维，则发展成热融并且同时网被制成非织造织物，这是本发明的一个重要特征。

下面将参考附图解释本发明的制造高吸收性复合片材的过程，所说的附图显示了所用设备的具体配置。(以梳理网为基料的涂布底基的在线制造过程)

图1显示了非织造织物底基制造过程的一个实例，其中联合了梳理网线，举例说明了本发明高吸收性复合片材的制造方法。在图1中，从开松机中送出的纤维被加工到梳理机上的梳理网中，并且被送到输送带上的涂敷单元。梳理网组合物的一个实例由以下列层组成：顶层：PET(5d)/双组分纤维(2d)，20g/m²底层：人造纤维(1.5d)/双组分纤维(2d)，20g/m²

涂敷单元在梳理网沿平面处理区移动的步骤中起作用，该平面处理区构建于一环形带上，以便用来自预涂机的水涂布梳理网然后用来自涂布机的浆液涂布。

在本实例中使用的来自涂布机的浆液通过将丙二醇(PG)、微原纤化的原纤(MFG)、超吸收性树脂聚合物(SAP)和水在浆液制造单元中混合和搅拌而制备。随着浆液中所含的液体被除去(当其被移动经过处理区时)，该浆液形成所需厚度的涂层。

在处理区，由预涂布机中向梳理网送水并且由涂布机送浆液，然后为除去梳理网的任何过量的水和溶剂，在处理区中于环形带的底面处设置抽吸单元。每个抽吸单元通过用真空泵经气液分离单元从环形带上的梳理网中抽吸任何过量的液体来起去除作用。被抽吸去除的液体经过气液分离单元中的气液分离，并且从设置在涂布机后面的抽吸单元中出来的液体组分(其含有较多丙二醇)仅仅在气液分离单元中分离出液体之后便在丙二醇回收单元中被回收，丙二醇在浆液制造单元中被再利用。

将在涂敷单元中涂布的梳理网加热处理并且干燥，让其连续经过加热处理表面和干燥辊并且最终卷在缠绕机的滚筒上。

该制造过程使未粘合型网制作成非织造织物并且同时使超吸收性树脂微粒固定到非织造织物上。(梳理网和SB组合的涂布底基的在线制造)

在图2所示的制造工艺中，从SB退卷机拉出纺粘型非织造织物(SB)，并且在SB上层压梳理网(随其通过输送带被引到涂敷单元时)，然后将SB边层压边引到涂敷单元。纺粘型非织造织物是层压在非织造织物上的梳理网的载体，并且通过这个载体，强度不够的未粘合型网可以稳定转送。其它任何的配置和操作与图1的制造工艺相同，所以不作详细解释。

梳理网组合物的优选实例是PET(5d)/人造纤维(1.5d)/双组分纤维(2d)，20g/m²。(梳理网和棉纱组合的涂布底基的在线制造)

在图3所示的制造工艺中，将从集束架中拉出的很多棉纱(精纺棉纱)作为载体，所说的集束架以适宜的间隔(如5mm)相平行，并且随着纱线通过输送带被引到涂敷单元时将来自梳理机的梳理网层压在棉纱上，然后将棉纱边层压边引到涂敷单元。其它任何的配置和操作与图1的制造工艺相同。

梳理网组合物的优选实例是PET(5d)/人造纤维(1.5d)双组分纤维(2d)，20g/m²。

应当注意，可以使用纵切成适宜宽度，如大约10mm带状的射流喷网法非织造织物来代替棉纱载体，作为平行排列的载体。

而且，可以在层压梳理网之后，通过扩大纱线或带子的间隔宽度作为载体来使梳理网变宽。

在上述工艺中，将从棉花集束架中拉出的棉纱引到梳理网的下面，但将从棉花集束架中拉出的棉纱引到梳理网上面，由此形成层压体引到涂敷单元。(联合WJ单元的涂布底基的在线制造)

在图4所示的制造工艺中，设置两台梳理机。将第一台中制造的第一梳理网在输送带上传送，将第二台中制造的第二梳理网层压在第一梳理网上，并且将层压的两层梳理网通过输送带送到喷水器(WJ)单元。将WJ单元装配为当梳理网被传送到辊的周边表面上时(其具有由有孔平板构造的周边壁)梳理网首先被涂布水，以便使其湿润并且在梳理网上施加喷射流使梳理网的构成纤维彼此缠结。这种水流缠结要达到一定程度的形状保留，不引起随后的传送和处理操作中的任何麻烦，以便它可以相对轻。来自WJ单元中的任何过量的液体将在抽吸单元中被抽走，类似接下来的涂敷单元中的抽吸单元，并且通过气液分离单元排放出系统中。

除了仅取消用于涂布水的预涂布外，其它任何的配置和操作与图1制造工艺中的相同。

第一梳理网组合物的优选实例是PET(5d)/Melty(2d)，20g/m²，第二梳理网组合物的优选实例是人造纤维(1d)，20g/m²。

该制造工艺的一个优点是，由于在WJ单元中的水缠结处理之后使用的水可以像预涂布条件那样处理，因而不需要进行预涂布并且自然地不需要设置去除这种水的分离步骤。(联合发泡湿法成网工艺的涂布底基的在线制造)

图5所示的发泡法是向短切纤维(例如PE/PET(2d×5mm))和纸浆的混合浆液中添加发泡剂和所需要的活化剂，使浆液发泡并且使发泡的混合物在造纸塑料输送机上的片材上形成湿网。

将发泡湿法成网中获得的湿网通过输送带送到涂敷单元并且在那里得到浆液。在此情形中，湿网本身也是水预涂布的网，以致可以不经预涂布而涂敷浆液。

制造过程的所有随后部分均与图1所示的相同。在此情形中，也不需要用过的水的去除分离步骤。(联合气流铺置成形器的涂布底基的在线制造)

气流铺置成形器是一种用于制作气流铺置短切纤维(如PE/PET和PP/PE)纤维毡片的设备，并且在图6所示的制造工艺中，在上游侧设置气流铺置成形器并且将涂敷单元设置在输送带沿平面处理区(构建在环形带上)运行方向的下游侧。

将浆液涂敷在形成于涂敷单元中的气流铺置毡片未粘合型网表面上，然后将网引到加热处理和干燥辊(如上述工艺)。所有后续的配置和操作与上述的图1-5相同。

在气流铺置毡片形式的未粘合型网中有可能发生中间层的分离，所以有时优选具有和使用平行排列的诸如带状纺丝纱或射流喷网法非织造织物等载体(如上图3)。(结合使用粘合型纺粘型和非粘合型纺粘型获得的底基的在线制造)

图7显示了一个结合使用粘合型纺粘型和非粘合型纺粘型制造非织造织物底基的方法的实例，其是本发明制造高吸收性复合片材的一个实施方案。通过结合相对稠密的层(由较细旦尼尔的纤维组成(优选2d或更细))和相对膨松的层(由较粗旦尼尔的纤维组成(优选3d或更粗))来制造底基，并且在结合第一和第二层时优选相对牢固地粘合第一层和相对不牢固地粘合第二层。因此，在本发明的这个实施方案中，未粘合的第二层网被折叠到粘合的网上，其中第一层被粘合在热压花辊上，并且用含MFC的水分散液体预涂布折叠网(以便赋予亲水性)并且引到涂敷单元。本发明的工业实用性

如前解释的，在本发明的非织造织物制造过程中，可以差不多同时实现非织造织物的制造和将SAP包含和粘固在非织造织物中，此外不会产生粉末灰尘也不会有SAP微粒在吸收性材料中移动，并且可充分保持非织造织物作为底基的基本性能，获得的高吸收性复合片材具有支持体、粘固和固定SAP以及渗透和分散的所有三种功能。

这种高吸收性复合片材可以有利地用作诸如婴儿尿布、成人失禁尿布、女性卫生用品、卫生尿布、吸血性材料和母乳衬垫等吸收性制品的吸收性材料。另外，没有膨松结构的网(在其构成纤维之间具有空间)需要被运送，运送和处理的费用大大降低，由此本发明的高吸收性复合片材在成本方面具有显著的益处。

Claims (30)

1、一种高吸收性复合片材的制造方法，所说的高吸收性复合片材主要由纤维性网底基、超吸收性树脂以及使所说底基和所说超吸收性树脂粘合的粘合剂组成，其中(a)所说的纤维性网底基是未粘合型网，其构成纤维之间基本上没有粘合部分，(b)将所说的超吸收性树脂和所说的粘合剂分散到液体混合物中，所说的液体混合物含有不使所说吸收性树脂膨胀的含水介质，(c)将所得的分散混合物添加到所说的未粘合型纤维网底基中，获得复合网，并且(d)从所说的复合纤维网中除去液体组分，由此使所说的超吸收性树脂固定到所说的纤维网底基上，同时使所说纤维性网底基的构成网彼此粘合。

2、权利要求1的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网是梳理网或层压梳理网。

3、权利要求1的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网是由梳理网和用于定向梳理网的载体组成。

4、权利要求1的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网是通过气流铺置工艺获得的气流铺置网或层压气流铺置网。

5、权利要求1的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网是纺粘型网或层压纺粘型网。

6、权利要求1-5任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中预先给以干态获得的未粘合型网涂敷由水或由与水相容的介质组成的含水介质。

7、权利要求1的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网是通过湿法成网法获得的含水网或层压含水网。

8、权利要求1-7任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中未粘合型网是仅通过在加压水流中预处理未粘合型网获得的含水网或层压含水网。

9、权利要求1-8任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中构成所说未粘合网的纤维组分由易热融纤维和合成纤维的组合组成。

10、权利要求1、2、3、6、8和9任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中构成所说未粘合型网的纤维组分由第一纤维层和第二纤维层组成，其中第一纤维层主要由2旦尼尔或更粗和10旦尼尔或更细的疏水合成纤维组成，第二纤维层主要由3旦尼尔或更细的亲水合成纤维组成。

11、权利要求1、4、6、7、8和9任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的未粘合型网由通过使木浆开松获得的纤维和20mm长或更短的热融性纤维组成。

12、权利要求1-11任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的液体混合物是通过将超吸收性树脂微粒分散在溶液中制得的浆液，其中所说的溶液中分散有分子量为100,000或更大的高聚合度的1％或1％以下的聚环氧乙烷。

13、权利要求1-11任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的液体混合物是通过将超吸收性树脂微粒分散在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的含水乳液中制得的浆液。

14、权利要求1-11任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的液体混合物体系是通过反相悬浮聚合获得的含溶剂超吸收性树脂的含水浆液。

15、权利要求1-11任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中将所说的液体混合物通过稀释超吸收性树脂的凝聚凝胶制成流体，其中所说的超吸收性树脂的凝聚凝胶是通过与聚丙二醇的水溶液聚合获得的。

16、权利要求1-11任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的液体混合物是通过将超吸收性树脂颗粒分散在具有水合性能的微原纤化的原纤的含水分散液体中制得的浆液。

17、权利要求12的高吸收性复合片材的制造方法，其中向所说的液体混合物中添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

18、权利要求13的高吸收性复合片材的制造方法，其中向所说的液体混合物中添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

19、权利要求14的高吸收性复合片材的制造方法，其中向所说的液体混合物体系中添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

20、权利要求15的高吸收性复合片材的制造方法，其中向所说的液体混合物体系中添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

21、权利要求6的高吸收性复合片材的制造方法，其中向所说的预处理液体中添加具有水合性能的微原纤化的原纤。

22、权利要求1-21任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的超吸收性树脂是表面交联的以致其在含0.9％盐的盐水中的AUL(负载下的吸收率)在20g/cm²下为25ml/g或更高。

23、权利要求1-14任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的超吸收性树脂是没有表面交联的氨基酸型聚合物，该聚合物含有具备生物降解性能的天冬氨酸作为平台。

24、权利要求1-21任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的超吸收性树脂是没有经过表面交联处理的聚丙烯酸型聚合物。

25、权利要求16-24任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的具有水合性能的微原纤化的原纤是微原纤化的纤维素或由纤维素组成的细菌纤维素。

26、权利要求16-25任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的具有水合性能的微原纤化的原纤使用微原纤化的纤维素纤维，并且将微原纤化的原纤纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水和丙二醇的混合溶剂中并且使用通过将超吸收性树脂微粒以5-50％浓度分散在分散液体中制成的浆液。

27、权利要求16-25任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的具有水合性能的微原纤化的原纤使用微原纤化的纤维素纤维，并且将微原纤化的纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水和乙醇的混合溶剂中并且使用通过将超吸收性树脂微粒以5-50％浓度分散在分散液体中制成的浆液。

28、权利要求16-25任一项的高吸收性复合片材的制造方法，其中所说的具有水合性能的微原纤化的原纤使用微原纤化的纤维素纤维，并且将微原纤化的纤维素纤维以1.5-0.2％浓度均匀分散在水、乙醇和丙二醇的三组分混合溶剂中并且使用通过将超吸收性树脂微粒以5-50％浓度分散在分散液体中制成的浆液。

29、一种通过权利要求1-28任一项的制造方法获得的高吸收性复合片材，由(A)所说的未粘合型网、(B)所说的超吸收性树脂和(C)所说的粘合剂构成，其中所说的超吸收性树脂(B)在全部高吸收性复合片材中的比例为50％或更多，满足下式：

[B/(A+B+C)]×100≥50。

30、一种通过权利要求1-28任一项的制造方法获得的高吸收性复合片材，由(A)所说的未粘合型网、(B)所说的超吸收性树脂和(C)所说的粘合剂构成，其中所说的超吸收性树脂(B)对所说未粘合型网(A)除外的吸收性组分的比例为70％或更多，即对所说的超吸收性树脂(B)和所说粘合剂(C)的总和之比为70％或更多，满足下式：

[B/(B+C)]×100≥70。

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