CN111447906A - 吸收性物品和制造吸收性物品的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及吸收性物品(10)和制造该吸收性物品的方法，该吸收性物品包括吸收体(12)和具有固体开孔结构的泡沫部件(14)，其中泡沫中的固相包括包含聚氨酯的孔壁。聚氨酯包含异氰酸酯或异氰酸酯等价物与多元醇‑半纤维素混合物的反应产物。基于多元醇‑半纤维素混合物的总重量，半纤维素在混合物中的存在量为5‑80重量％。半纤维素被包括在泡沫的孔壁中。本公开还涉及施加于载体的泡沫部件。

Description

吸收性物品和制造吸收性物品的方法

技术领域

本发明涉及一种吸收性物品，其包括具有固体开孔结构的聚氨酯泡沫部件。本公开还涉及一种制造包括泡沫部件的吸收性物品的方法。

背景技术

对于吸收性物品，例如尿布、失禁产品或卫生巾，有很高的要求，即在使用中柔软和舒适感，并且它们能够处理相对大量的体液，例如尿液和/或月经液。流体具有不同的粘度，因此需要由吸收性物品中使用的各材料带来的不同的特性。同时，需要产品给使用者安全感和体液被吸收性物品吸收的视觉印象。因此，物品通常包含几层材料，以使物品更好地适应目标用途。

泡沫材料已被用于吸收性物品中，以例如改善液体处理性能，例如液体接收性能，并增加物品的舒适度。包含泡沫层的物品的实例公开于例如WO2014098679中。泡沫层可以包括热塑性泡沫或热固性泡沫，并且可以选自多种聚合物泡沫。

在提高吸收性物品的舒适性的同时，已经进行了不断的努力以减少吸收性用品的环境负荷。但是，仍然存在改进的空间，并且希望使吸收性物品更加环保。

发明内容

含有泡沫部件的吸收性物品在使用时通常会感到舒适。泡沫部件可以是基于聚氨酯的，因为聚氨酯是软的、柔韧的和柔性的，从而使产品舒适。尽管聚氨酯是舒适的，但它也具有适当的液体处理性能，例如可用于个人卫生用品，例如尿布、卫生巾或失禁垫，甚至用于伤口护理产品。因此，希望在吸收性物品中使用聚氨酯泡沫。然而，聚氨酯(PU)泡沫是通过在催化剂和/或紫外线的存在下使异氰酸酯与多元醇反应来制备的。多元醇通常是基于石油的，而期望减少基于石油的材料的使用。

因此，本发明的目的是提供一种包含聚氨酯泡沫部件的吸收性物品，该吸收性物品比先前已知的包含聚氨酯泡沫材料的物品更加环保。已经注意到，可以通过减少泡沫材料中基于石油的原材料的量来减少环境负荷。

本公开的另一个目的是提供具有聚氨酯泡沫部件的吸收性物品，其可以容易地制造并且具有足够的液体处理性能。此外，目的是提供使用舒适的吸收性物品。另一个目的是提供一种具有泡沫部件的吸收性物品，该泡沫部件可以用作吸收性物品中的液体收集层、存储层和/或分配层。因此，一个目的是提供一种具有泡沫部件的吸收性物品，该泡沫部件具有快速接收液体、将其分配在结构中并进行存储的能力。此外，本发明的目的是提供一种具有改善的亲水性并因此可以例如改善液体吸收的吸收性产品。

通过如所附权利要求中限定的包括泡沫部件的吸收性物品以及制造吸收性物品的方法来实现上述目的。

本公开的吸收性物品包括可再生原料，其至少部分替代PU泡沫中的基于石油的原料。因此，与现有技术的含泡沫的吸收性物品相比，需要更少的基于石油的原料。吸收性物品包括吸收体和具有固体开孔结构的泡沫部件。泡沫中的固相包括包含聚氨酯的孔壁。根据本公开，聚氨酯包括异氰酸酯或异氰酸酯等价物与多元醇-半纤维素混合物的反应产物。因此，多元醇的至少一部分被半纤维素代替，从而可以减少基于石油的原料的量，同时使用吸收性物品时舒适。基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素合适地以5-80重量％的量存在于混合物中。半纤维素包含在泡沫的孔壁中。泡沫部件用于吸收性物品中，由此吸收性物品获得减少的基于石油的原料的量，并更加环保。该泡沫具有与常规聚氨酯(PU)泡沫相似的性质，因此可以用作吸收性物品中的液体收集层、存储层和/或分配层。此外，泡沫部件是柔软和柔性的，因此使用时舒适。

基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素可以以不多于并包括70重量％，可选地不多于并包括50重量％的量存在于混合物中。半纤维素的含量越高，泡沫变得越疏水。半纤维素可以以至少5重量％或10重量％的量存在于混合物中。因此，可以控制泡沫部件的液体容留性能。

半纤维素可以包含木葡聚糖、葡甘露聚糖、甘露聚糖、木聚糖、阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、葡糖醛酸木聚糖中的至少一种，它们都是常见的半纤维素，并且可以容易地从例如木物品或谷物中获得，例如谷物壳。

借助于共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)评估，半纤维素可以分布在泡沫的整个孔壁中。由于半纤维素分布在整个孔壁中，因此泡沫材料的特性在整个材料中将是相同的。

泡沫的泡孔半径可以为1-500μm，定义为在环境扫描电子显微镜(ESEM)图像中可见的开孔在X-Y平面上的最长延伸范围。而且，在正十六烷中通过PVD测量，泡沫可以表现出泡孔半径范围为5-425μm的孔体积分布。这种泡沫是有用的，因为它具有可以提供更好的液体输送的较大的空隙，和具有更好的容留性能的较小的空隙。高含量的细孔会增加捕获大量液体的能力，进而导致良好的吸收率和芯吸率，这在某些类型的吸收性产品中可能是理想的。

泡沫可具有由标准测试NWSP 240.0.R2(15)测量的8-30g/g的自由溶胀能力(FSC)值。用标准测试NWSP 241.0.R2(15)测量的离心容留能力测试确定，泡沫的容留能力(CRC)为0.5至15g/g。因此，与常规PU泡沫相比，本公开的泡沫可以具有改善的容留能力。

泡沫可以具有根据TAPPI方法T558PM-95(1995)以0.05至10.06s的时间间隔测得的小于100^c的接触角。因此，与不含半纤维素的PU材料相比，根据本发明的泡沫的疏水性较小。

为了进一步提高吸收性物品的舒适度，泡沫部件可以包含软化剂作为添加剂。

泡沫部件也可以施加在载体上。载体可以是纤维层，并且泡沫部件可以被整合到纤维结构中。纤维可以是纤维素纤维、合成纤维或它们的组合。图11至图16所示的纤维载体层是具有150g/m²的表面重量的非织造层，其具有20-25重量％的PP/PET双组分纤维和75-80重量％的PET纤维。将泡沫部件施加在载体上的一个优点是增加强度。

泡沫部件还可包括微纤维化纤维素(MFC)和/或纳米纤维化纤维素。

术语“纳米纤维”是指沿纳米纤维的所有点处的直径均等于或小于100nm的单个纤维。纤维直径的实际下限5约为1nm。直径可以沿其长度变化。纳米纤维可以作为单独的纤维和/或作为纳米纤维的簇存在。术语“纳米纤维化纤维素(NFC)”与术语“纳米纤维”可互换使用。

术语“微纤维”是指沿微纤维的所有点，直径均等于或大于100nm，但小于或等于100μm的单个纤维。具体而言，微纤维的直径可以大于100nm但小于或等于10μm或直径大于100nm但小于或等于1μm。直径可沿微纤维的长度变化。微纤维可能作为单个微纤维和/或复合物中的微纤维簇存在。MFC一词(微纤维化纤维素)与术语“微纤维”互换使用。微纤维化的纤维素可包含一部分的纳米纤维。

根据一个实施方案，吸收性物品可以是卫生巾、失禁垫或尿布，其还包括液体可渗透的顶片和液体不可渗透的底片，其中吸收体和泡沫部件被封闭在顶片和底片之间。吸收体可包括液体入口材料，并且泡沫部件可被包含在与吸收体直接或间接接触的液体入口材料中，液体入口材料位于吸收体和液体可渗透的顶片之间。由于具有开孔结构，该泡沫部件适合用作吸收性物品中的液体入口层或液体分配层的功能，这允许流体均匀地分配到吸收体中。

或者，吸收性物品可以是用于吸收体液例如血液和/或渗出液的伤口护理产品。泡沫部件在此类产品中还可以用作液体入口层和/或吸收冲击的层。

上述目的也通过一种制造吸收性物品的方法来实现，该方法包括以下步骤：

a)通过包括以下步骤的方法提供泡沫部件：

i.将半纤维素溶解在溶剂中并提供半纤维素悬浮液；

ii.将半纤维素悬浮液和多元醇混合并提供半纤维素和多元醇混合物，其中基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素的量为5至80重量％；

iii.向半纤维素和多元醇混合物中加入催化剂和可选的一种或多种添加剂；

iv.干燥由步骤ii)或iii)获得的混合物，以使水含量低于20重量％，优选为2-15重量％，最优选为4-10重量％；

v.使步骤iv)中的混合物达到预定温度；

vi.向步骤v)的混合物中加入异氰酸酯或异氰酸酯等价物并进行混合；

vii.使步骤vi)中的混合物反应以提供泡沫；

viii.稳定泡沫；和

ix.切割泡沫以提供泡沫部件；和

b)提供吸收体和可选的用于吸收性物品的附加部件；

c)将吸收体、泡沫部件和可选的附加部件组装在一起以提供吸收性物品。

根据本公开，在步骤(iv)之前进行步骤(i)和步骤(ii)。此外，步骤(i)、步骤(ii)、步骤(iii)和步骤(iv)之间的相互顺序可以改变。

该方法可以在用于吸收性物品的现有组装设备中执行，因此不需要昂贵的投资。泡沫部件还具有与常规PU泡沫部件相似的机械性能，这在制造过程中是有利的。

该方法可以进一步包括在步骤iii)中向半纤维素和多元醇混合物中添加表面活性剂，即硅油，的步骤。这样，可以改善泡沫产生性能，同时泡沫获得期望的性能。

该方法可以进一步包括在步骤iii)中向半纤维素和多元醇混合物中添加软化剂的步骤。软化剂可能会影响泡沫的机械性能。

在该方法中，步骤v)中的预定温度可以为10至50℃，并且其中步骤vi)中添加的异氰酸酯或异氰酸酯等价物具有相同或更高的温度。这样，可以在环境条件下执行该步骤。

异氰酸酯可以是二异氰酸酯，并且可以具有100-110的指数值，该指数值为实际重量与理论重量的比乘以100。以这种方式获得适当的产率。

在步骤b)中，可以将包括液体可渗透的顶片和液体不可渗透的底片的另外的部件提供给吸收性物品。在步骤c)中，吸收体和泡沫部件可以被封闭在顶片和底片之间。

该方法可以进一步包括在步骤vi)中将混合物转移到载体上的步骤。在包括载体的方法中，该方法并不必须要包括步骤ix)切割泡沫以提供泡沫部件。然而，当制备泡沫时，泡沫的外表面可以形成没有开孔的液体不可渗透的薄膜层，因此，例如通过切割去除该外薄膜层以改善泡沫组件的液体进入可能是有利的。

该方法可以进一步包括通过在步骤i)中将半纤维素溶解在微纤维化纤维素(MFC)的水分散体中并提供包括微纤维化纤维素(MFC)的半纤维素悬浮液，来向部件中添加微纤维化纤维素。

本发明还涉及通过上述方法生产的吸收性物品。

下面参考详细说明和附图描述本吸收性物品的其他特征和优点。

附图说明

图1从侧视图示意性地示出了开放式尿布，作为根据本公开的吸收性物品的实例。

图2以横截面示意性地示出了图1的尿布的各层。

图3a通过环境SEM示出了具有0％半纤维素替代多元醇的泡沫部件的结构的150倍放大。

图3b示出了与图3a所示相同的泡沫部件的1000倍。

图4a通过环境SEM图示了具有10％半纤维素替代多元醇的泡沫部件的结构的150倍放大。

图4b示出了与图4a所示相同的泡沫部件的1000倍。

图5a通过环境SEM图示了具有20％半纤维素替代多元醇的泡沫部件的结构的150倍放大。

图5b示出了与图5a所示相同的泡沫部件的1000倍。

图6a通过环境SEM图示了具有30％半纤维素替代多元醇的泡沫部件的结构的150倍放大。

图6b示出了与图6a所示相同的泡沫部件的1000倍。

图7a通过环境SEM图示了具有50％半纤维素替代多元醇的泡沫部件的结构的150倍放大。

图7b示出了与图7a所示相同的泡沫部件的1000倍。

图8示出了具有荧光图像的CLSM，其中标记了被包含在不同内容物中的半纤维素。

图9示出了相对于孔半径的孔体积分布。

图10示出了根据本公开的PU泡沫(其中50重量％的多元醇被半纤维素代替)和PU泡沫的参考材料的接触角随时间的函数。

图11通过环境SEM示出泡沫部件的结构的100倍放大，该泡沫部件具有与纤维载体层结合的50％的半纤维素替代多元醇。

图12通过环境SEM示出了泡沫部件的结构的150倍放大，该泡沫部件具有与纤维载体层结合的50％半纤维素替代多元醇，以及与纤维载体层结合的相同泡沫部件的350倍放大。

图13示出了与纤维载体层结合在一起的具有50％半纤维素的泡沫部件的两种不同结构的150倍放大。

图14示出了与纤维载体层结合的具有50％半纤维素的泡沫部件的结构的150倍放大，以及与纤维载体层结合的相同泡沫部件的80倍放大。泡沫部件是在纤维载体内的分解部件，而不是连续的泡沫层。

图15示出了具有50％半纤维素的泡沫部件的结构的150倍放大。如图所示，泡沫具有开孔结构。

图16示出了具有25％的半纤维素和25％的微纤维化纤维素(MFC)的泡沫部件的结构的80倍放大。

具体实施方式

根据本发明的吸收性物品包括泡沫部件，该泡沫部件包括泡沫或由泡沫组成，该泡沫由固相的连续三维网络或多孔结构构成，该固相包围分散在其中的气相。多孔泡沫部件包含彼此连接以形成精细互连网络的泡孔和空腔。这样的泡沫在干燥和润湿条件下都是稳定的，并且在压力下不会散落。在泡沫中，固相是聚合材料，其通过连续的孔相中的孔壁形成泡孔结构。因此，孔壁构成泡沫的固相。泡孔可以具有不同的形状、大小和地形，并且可以是开放的。在开孔结构中，泡孔彼此连通并界定其中包含气相的泡孔的界限。因此，泡沫可以例如用作吸收性产品中的液体入口层，因为液体可以容易地进入泡沫中。泡沫可包括少量的闭孔。然而，通过具有大多数的开孔，可以获得在吸收性物品中作为液体入口层或液体分布层的功能。开孔聚合物泡沫部件可替代地或另外地用作液体吸收剂。该部件可以被严重压缩，并且当与液体接触时可以具有溶胀的能力，由此液体被吸收到泡沫的泡孔结构中。因此，泡沫可以具有亲水性。亲水性和/或可润湿性通常根据泡沫的接触角来定义，并且在下面更详细地描述。泡沫结构可以包括许多细的相互连通的泡孔，这些泡孔可以吸收液体。

关于本公开，“亲水的”是指当基材的表面被水性流体(例如，水性体液)润湿时，当流体和表面之间的接触角小于90度时，该表面被流体(即，亲水性)润湿，这是使用以下所述的Dynamic Absorption Test(动态吸收测试)在0.1秒处测得的。相反，如果使用下文所述的Dynamic Absorption Test(动态吸收测试)在0.1秒处测得的接触角大于90度，则该表面被认为是“疏水的”。

泡沫的固相以及因此的孔壁包含聚氨酯或由聚氨酯组成。通常，聚氨酯泡沫可以由异氰酸酯和多元醇在催化剂存在下的反应获得。该反应是放热的，并得到其中有机单元由氨基甲酸酯键接合的聚氨酯聚合物。用于本公开的吸收性物品的泡沫部件包括聚氨酯，该聚氨酯包括异氰酸酯和多元醇-半纤维素混合物的反应产物，即一部分常规多元醇已被半纤维素代替。基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素在多元醇-半纤维素混合物中的存在量可以为5-80重量％，或10-70％，或10-50重量％。聚氨酯通常不具有高吸收能力。但是，使用半纤维素可降低聚氨酯的疏水性。半纤维素含量越高，材料的疏水性越小。

半纤维素包含在固相中，因此包含在泡沫的孔壁中。半纤维素可以基本上均匀地分布在孔壁中，这可以例如在从共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)获得的图像中看到。在本文中，基本上均匀是指半纤维素存在于孔壁中，从而使其包含在聚氨酯的结构中。但是，不同孔壁中半纤维素的量可能会有所不同，但是半纤维素不仅仅作为材料中半纤维素的聚集体而被包括在内。因此，半纤维素可以化学结合至聚氨酯。下面更详细地描述用于制造这种泡沫的方法。

本发明获得的聚合物泡沫具有合适的韧性和柔性，这意味着它可以容易地弯曲和变形。这样，它适合吸收性物品使用者的身体。而且，泡沫适当地是可回弹的或弹性的，在这种情况下意味着在解除弯曲或变形力时它具有恢复其形状的能力。以此方式，该材料可以额外地用作缓冲垫，即，使得该材料可以将外力衰减到一定程度，从而在使用期间进一步提高吸收性物品的舒适度。泡沫也是柔软的，这意味着它触摸或者压力下容易屈服。

异氰酸酯可以是二异氰酸酯或多异氰酸酯，因此每个分子包含一个以上的反应性异氰酸酯基团(-NCO)。异氰酸酯可以例如从原油或天然气获得。合适的异氰酸酯的非限制性实例是二苯基甲烷4，4’-二异氰酸酯(pMDI)，但是当然可以使用具有相似功能的任何二或多异氰酸酯。或者，可以使用异氰酸酯等价物，即，其他共轭物以与异氰酸酯类似的方式反应并产生原子键，其可以是非异氰酸酯等价物。这样的途径包括环状碳酸酯与胺的反应，羟酰基叠氮化物的自缩聚或熔融的氨基甲酸酯方法。

多元醇是含有多个羟基的醇。除了对于形成聚氨酯是必不可少的之外，多元醇还可以使泡沫具有挠性。多元醇也可以例如从原油或天然气获得。合适的多元醇的例子是丙氧基丙酸酯嵌段乙氧基化物(GPE)，但是当然可以使用具有相似功能的任何多元醇。然而，由于GPE既包含亲水基团又包含疏水基团，因此已被认为适合于提供可用于吸收性物品的泡沫部件。亲水基团是指对水具有强亲和力的基团，而疏水基团是指对水没有或几乎没有亲和力的基团。

根据本公开，多元醇至少部分被半纤维素代替，半纤维素是碳水化合物生物聚合物。半纤维素是几乎存在于所有植物细胞壁中的多糖，并且可以例如从木物品或谷物(例如谷壳)获得。半纤维素比纤维素更复杂，可以水解为单糖和其他产品。因此，常见的半纤维素的实例是木葡聚糖、葡甘露聚糖、甘露聚糖、木聚糖、阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖和葡糖醛酸木聚糖，它们都是常见的半纤维素，并且可以容易地从例如木物品或谷物中获得，例如谷壳。半纤维素可以是阿拉伯木聚糖，已经发现其适合于泡沫的形成。

反应中使用的催化剂可以是适合用于聚合反应以获得聚氨酯的任何催化剂。合适的催化剂的非限制性实例是胶凝催化剂，例如有机金属或有机锡催化剂，例如二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二乙酸二丁基锡、硫化二丁基锡、辛酸亚锡、乙酰丙酮铁和乙酰丙酮铜。也可以使用碱金属盐，例如氢氧化钠、乙酸钾和己酸钙。还可以使用发泡催化剂，例如非亲核胺，例如叔胺或其延迟作用形式，例如三乙胺，三亚乙基二胺，双[2-(N，N-二甲基氨基)乙基]醚，N，N，N'，N'-四甲基乙二胺，N，N，N'，N'-四乙基乙二胺，N，N，N'，N'-四甲基六亚甲基二胺，N，N，N'，N'-四甲基胍，N，N，N'，N'-四甲基-1，3-丁二胺，N，N，N′-三甲基氨基乙基乙醇胺，N，N-二甲基环己胺，N，N-二甲基乙醇胺，N，N-二乙基乙醇胺，N-甲基吗啉和N-乙基吗啉或该胺的延迟作用盐，或例如1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)。

用于本吸收性物品的聚氨酯泡沫部件可包含添加剂。添加剂可以包括表面活性剂、增塑剂和/或软化剂、交联剂、泡沫形成添加剂和/或用于孔稳定化的添加剂。合适的表面活性剂的例子是硅油，但是可以使用任何其他表面活性剂。合适的增塑剂和软化剂的非限制性实例包括为生物基增塑剂的三乙酸甘油酯和柠檬酸烷基酯，和例如由

公司提供的产品

例如作为产品名称Baysilone由

提供的聚二甲基硅氧烷，由

提供的

或由

提供的

添加剂应适合皮肤友好且无毒，因为它们将与皮肤接触并紧邻黏膜使用。

本公开的吸收性物品中使用的泡沫部件可以通过包括以下进一步限定的步骤的方法来生产。

在第一步(i)中，将合适的半纤维素溶解在溶剂中。溶剂可以是水或者溶剂可以是有机极性溶剂，例如酒精或二甲亚砜，或者溶剂也可以是水或含有水和其他溶剂(例如有机极性溶剂如醇或二甲基亚砜)的水溶液。溶剂合适地是水溶液，并且可以包含0.1至100重量％的水，余量包含另一种溶剂，例如刚才提到的。半纤维素至少部分溶解，从而提供半纤维素悬浮液。或者，如果半纤维素完全溶解，则提供半纤维素溶液。可以将悬浮液或溶液加热至高温，例如如果溶剂包含水或由水组成，则可以将其加热到刚好低于溶剂沸点的温度。例如，如果溶剂是水，则可以将悬浮液/溶液加热到刚好低于100℃，例如加热到50-90℃。这样，半纤维素可以进一步溶解于溶剂中，并且悬浮液可以变得澄清。悬浮液在本文中是指均匀的分散体，其可包含未沉淀的小聚集体和溶解的半纤维素。或者，混合物可以是半纤维素完全溶解在其中的溶液。由于悬浮液和溶液是均匀的，因此可以提供泡沫，其中半纤维素更均匀地包含在泡沫的孔壁中。然后将半纤维素水悬浮液或溶液提供给该方法中的其他步骤。

在下一步(ii)中，将半纤维素水悬浮液或溶液与多元醇混合，并提供半纤维素与多元醇的混合物。基于半纤维素多元醇混合物的总干重，混合物中半纤维素的量可以为5至80重量％或10至70重量％或10至50重量％。以相应的方式，以半纤维素多元醇混合物的总干重计算，多元醇的量可以为20至90重量％或30至90重量％或50至90重量％。因此，提供了半纤维素和多元醇的混合物。如果溶剂中存在水，则可以在此阶段或之后干燥混合物。水的量可以减少至混合物的约50重量％以下，并且例如可以为1至20重量％或4至10重量％。水的量影响泡沫中的泡孔的尺寸，并且通常存在的水越多，泡孔越大。

在下一步(iii)中，将催化剂加入半纤维素和多元醇的混合物中。催化剂的量可以为包括催化剂的半纤维素和多元醇混合物的总重量的0.2-5重量％。根据一个实施方案，可以使用两种不同类型的催化剂。例如，第一类型可以是胶凝催化剂，例如二月桂酸二丁基锡(DBTL)，第二类型可以是发泡催化剂，例如1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)。胶凝催化剂的量按半纤维素和多元醇混合物的重量计可以为0.3-4.9％，例如0.5-2.5％，合适地为0.8-1.2％。胶凝催化剂的量可以大于发泡催化剂的量。发泡催化剂的量按半纤维素和多元醇混合物的重量计可为0.1至2％或0.3至1％，合适地为0.4至0.6％。此外，在此阶段可以添加一种或多种添加剂。合适的添加剂已在上面列出，并且添加剂的量可以按半纤维素和多元醇混合物的重量计为0-10％或1-5％，或1.5-4％。如果混合物在前一步骤中未干燥或未充分干燥，则可以在步骤(iv)中将催化剂和/或添加剂添加之后，将其替代地或另外地干燥至所需水含量，其可在以上定义的范围内。同样，可以在此阶段将混合物充分混合以确保获得尽可能均匀的混合物。

在下一步骤(v)中，使包括催化剂和可选的添加剂的半纤维素和多元醇混合物的温度达到10至50℃，该温度适当地对应于环境温度。随后在下一步骤(vi)中，可以将要添加到步骤(vi)中的半纤维素和多元醇混合物中的异氰酸酯或异氰酸酯等价物，例如二异氰酸酯，升至与半纤维素和多元醇混合物相同的温度。异氰酸酯的指数值为80-120，适当地为100-110，以实际重量：理论重量的比率乘以100计算。这样可以保持反应稳定。

在下一步骤(vi)中，将异氰酸酯(例如二异氰酸酯或可能是非异氰酸酯的异氰酸酯等价物)添加到半纤维素和多元醇混合物中，该混合物包括来自上一步骤(v)的催化剂和可选的添加剂，将得到的混合物充分混合以获得聚氨酯泡沫。

在下一步骤(vii)中，来自前一步骤(vi)的混合物反应以提供泡沫。泡沫可以是自由上升泡沫，也称为块状泡沫。存在几种用于产生泡沫或进一步改善泡沫产生的不同方法，例如机械搅拌，空气注入，加热，气体产生，蒸发，酶分解和相分离技术，并且方法本身和所需条件对本领域技术人员是已知的。可以使用任何已知的方法，并且可以特别是在溶剂是无水的情况下使用这些泡沫生成方法，但是在溶剂是水的情况下当然也可以使用。

反应后，如果使用除水以外的其他溶剂，则可以洗涤泡沫。随后，可以在步骤(viii)中使泡沫稳定化，或者可以在洗涤之前使泡沫稳定化。可以通过使泡沫静置预定的或期望的时间段来执行稳定化。例如，稳定化可以包括使泡沫在10至30℃的温度下静置至少24小时，但不限于此。

在下一步骤(ix)中，将泡沫切成所需形状，以提供适合于本发明的吸收性物品的泡沫部件。当制造吸收性物品时，该方法进一步包括提供吸收体和用于吸收性物品的可选的附加部件，并将吸收体、泡沫部件和可选的附加部件组装在一起以提供吸收性物品。吸收性物品的组装适合于所关注的吸收性物品，并且这样的方法对于技术人员是已知的并且在此不详细描述。

泡沫部件是多孔的，并且如本文所用，术语“多孔的”是指包括孔的材料，其允许气体或液体通过这些孔。除了液体吸收性质之外，本公开的吸收性物品还可以具有一定的液体容留能力。液体容留能力(CRC)可以通过Centrifuge Retention Capacity(离心容留能力测试)确定。本泡沫部件的CRC可以高于常规的聚氨酯泡沫部件的CRC，并且可以在0.5至15g/g之间变化，合适地在0.5至8g/g之间变化。因此，泡沫具有将一定量的液体捕获并保留在泡沫的泡孔和空腔内的能力，从而可以增加吸收性物品的总吸收能力。

在正十六烷中通过PVD测量，吸收性多孔泡沫可以显示出孔半径范围为5-425μm的孔体积分布。这样的泡沫是有用的，因为它既具有可以提供更好的液体输送的较大的空隙，又具有具有更好的容留性能的较小的空隙。高含量的细孔会增加捕集的能力，进而导致良好的吸收和芯吸率。孔体积可通过例如通过选择发泡催化剂或试剂的生产步骤来控制。

吸收性物品可以是卫生巾、失禁垫或尿布，其还包括液体可渗透的顶片和液体不可渗透的底片，其中吸收体和泡沫部件被封闭在顶片和底片之间。此外，吸收性物品可以是伤口护理产品。

图1示出了吸收性物品10的一个例子。所示的例子是开放式尿布的形式。但是，其他类型的吸收性物品可以是卫生巾、短裤衬里和失禁保护物品，例如失禁垫。而且，吸收性物品可以是伤口护理产品(未示出)。本发明的吸收性物品10通常包括液体可渗透的顶片11、底片13和包围在液体可渗透的顶片11和底片13之间的吸收体12。泡沫部件存在于吸收性物品中，并且在所示的实例中，泡沫部件构成了位于顶片11和吸收体12之间的液体入口层14。液体可渗透的顶片11在使用过程中面向穿着者的身体，并被安排成吸收诸如尿液和血液的体液。顶片11的材料可以例如是纺粘类型的无纺材料、熔喷材料等。底片13通常是液体不可渗透的，可选地透气的并且例如可以是是塑料(例如聚烯烃)薄膜、塑料涂覆的无纺布或疏水性无纺布。

吸收体12用于接收和容纳液体和其他身体流出物。这样，可以在吸收体内部包含泡沫部件，或者如图2所示，泡沫部件可以放置在吸收体和顶片之间，并且因此可以用作液体采集层或液体分配层。吸收性物品可以包含附加的吸收材料。常见的吸收性材料的实例是纤维素绒毛浆、棉纸层、超吸收性聚合物、其他类型的吸收性泡沫材料、吸收性非织造材料等。吸收体12可以由多层构成，例如液体采集或分配层或存储层，以实现吸收体所期望的功能；即快速接收液体，将其分配到体内并进行存储的能力。吸收体12的各层被设计成在短时间内接收大量液体并将其均匀地分布在吸收体上。本公开的泡沫部件可以存在于一层或多层这样的层中，甚至存在于所有层中。吸收体12的尺寸和吸收能力可以变化以适合不同的用途，例如婴儿尿布、卫生巾和失禁垫。

图2是吸收性物品10(例如图1所示的尿布)的穿过物品的中点的横截面图。它显示了液体可渗透的顶片11、底片13和被包围在液体可渗透的顶片11和底片13之间的吸收体12。在图2所示的实施例中，泡沫部件14被放置在吸收体12和顶片11之间。在其他实施例中，吸收体的至少一层可包括一个或多个泡沫部件，例如作为与吸收体的主要吸收材料(例如绒毛浆)混合的部分。主要吸收材料可以是吸收体中使用的常规材料，例如纤维素绒毛浆、棉纸层、吸收性泡沫材料、吸收性非织造材料或超吸收性聚合物(SAP)。因此，泡沫部件可以以片的形式存在，或者泡沫部件14可以被切成较小的部分或碎片，其被施加在吸收体的局部区域中。当这些部分与主要吸收材料(例如，包括一种或多种超吸收性聚合物的材料)混合时，可以改善液体在吸收体或其各层内的扩散和芯吸。这具有使液体更有效地散布在吸收体或其各层内的优点。

示例

示例1

根据下文所述的方法，用表1中所示的配方制造样品泡沫部件。这些值以重量等价物给出。异氰酸酯指数对应于实际重量/理论重量的比率乘以100，并且该异氰酸酯是二苯基甲烷4,4'-二异氰酸酯(pMDI)。

表1中的缩写对应于：

AX是阿拉伯木聚糖；

GPE：丙氧基丙酸酯-嵌段乙氧基甘油(Mn 4000)，

pMDI：聚合的亚甲基二亚苯基二异氰酸酯；

DBTL：二月桂酸二丁基锡；

DABCO：1，4-重氮双环[2.2.2]辛烷；

tegostab：Evonik

B 8040。

表1

第一部分(A)

在容器中将碳水化合物生物聚合物(在这种情况下，是来自大麦壳的阿拉伯木聚糖)与水混合。将生物聚合物在水中的混合物加热至80℃，以形成澄清的混合物。向水混合物中的生物聚合物中，加入多元醇甘油丙氧基化物嵌段乙氧基化物(GPE)，并搅拌以形成均匀的液相。

新的多元醇-生物聚合物-水混合物被蒸发，以提供发泡所需的适量水量。将添加剂添加到混合物中，使用的比例与常规的两部分聚氨酯发泡配方中的比例相同。将常规催化剂(胶凝催化剂和发泡催化剂)添加到混合物中。胶凝催化剂通常是二月桂酸二丁基锡，而发泡催化剂通常是非亲核胺。在这种情况下，使用二月桂酸二丁基锡和1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。加入表面活性剂。按照惯例，表面活性剂是硅油，在这种情况下，使用市售的硅油。然后，将多元醇-生物聚合物-水-添加剂混合物(A)充分混合1分钟。最后，使第一部分A达到特定温度(在这种情况下使用的环境温度)。

第二部分(B)

使二异氰酸酯(B)，在这种情况下为聚合的亚甲基二苯基4,4′-二异氰酸酯(pMDI)达到与A部分相同的温度。

混合

将A部分和B部分加在一起并在塑料容器中混合特定时间(30s-1分钟)。然后使泡沫自由上升，并在从烧杯中移出之前放置一小时。然后将泡沫静置7天，然后评估泡沫性能。

示例2

泡沫的结构(ESEM)

使用环境扫描电子显微镜(ESEM)来研究表1的样品的结构。图3-3a显示了没有阿拉伯木聚糖的参考物质。放大倍数分别为150x和350x，1000x。在图4-4a中，比率GPE/AX为90/10，在图5-5a中，比率GPE/AX为80/20，在图6-6a中，比率GPE/AX为66/33，在图7-7a中，比率GPE/AX比为50/50。

通过首先取出各个聚氨酯泡沫的小样品来制备样品。然后用JEOL JFC-1100E离子溅射器在样品表面溅射约20nm厚的金离子层。在涂覆步骤之后，将样品桩以20kV的加速电压放置在JEOL JSM-820扫描显微镜中。样品的数码照片由JEOL Semafore SA20慢扫描数字化仪和Semafore 5.1软件收集。

从图像中可以看出，孔半径可以在1-500μm范围内变化，其定义为ESEM图像中可见的开孔在X-Y平面上的最长延伸范围。X-Y平面在图3a中示出并且应用于图3a-7b中示出的所有图像。因此，仅在与法线坐标轴相对应的X-Y平面中评估图像，而不评估Z维度。

从图8可以看出，半纤维素被包括在泡沫的固相中，即被包括在所获得的泡沫的孔壁中。图像已通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)获得。使用带有NIS-elements软件的尼康Ti-E/A1+共聚焦激光扫描显微镜(Nikon Corporation，Minato，日本东京)，由GaAsP检测器检测到488nm的激发线。半纤维素(阿拉伯木聚糖)已用异硫氰酸荧光素标记。在背景图像中不包括半纤维素。在其他图像中，半纤维素含量分别为10％，20％，33％和50％的AX。在图8中，浅色部分对应于标记的AX，并且可以看出，AX含量越高，孔壁中AX的量越高。

示例3

在该示例中，确定了孔体积分布。

孔体积分布(PVD)测定方法

使用来自美国新泽西州普林斯顿市601Prospect Avenue的TRI/Princeton的TRI/Autoporosimeter(自动孔隙率计)测量根据本发明的样品和参考样品的PVD值。设备的功能在Journal of Colloid and Interface Science(胶体和界面科学杂志)162、163-170(1994)中有详细描述。该方法基于在一定压力水平下可从浸湿的多孔测试样品中被空气压出的测试液体量的测量，测量结果以曲线的形式显示在图表中，其中曲线说明了每个给定孔半径间隔的总孔体积。

根据使用LaPlace方程的计算，每个压力水平对应一个有效的(＝视为圆形)孔半径：

R＝2γcosθ/ΔP，其中

R＝有效孔半径[m]

γ＝液体的表面张力[J/m²]

θ＝后退接触角[゜]

ΔP＝施加的压力[N/m²]

在测量中，将面积为25.5cm²的圆形样品放在孔隙率计压力室中的膜(Millipore0.22μm，目录号GSWP 09000)上，并完全润湿。为了测量液体，使用了正十六烷(>99％，SigmaH-0255)。使用一系列上升的气压水平来获取曲线的点。对于每个气压水平，将液体从与从最后一个气压水平到当前气压水平的间隔相对应的孔隙半径的孔隙中挤出。排出的液体通过经过连通容器连接到反应室的秤进行称重，达到平衡后，通过集成计算机计算PVD曲线上的新点。

润湿角(用于PVD测量)

在LaPlace计算中，需要润湿角。这是衡量液体润湿测试材料有多困难的度量。将一滴液体施加到测试材料上，并且取决于测试材料的性质，该液滴可以保留在材料顶部或被吸收。通过测量底(d＝液滴接触区域的直径)和高(h＝液滴高度)，可以借助以下方程式计算出液体与材料之间形成的接触角(θ＝平面与接触点处液滴之间的切线)：

tan(θ/2)＝2h/d

对于根据本发明生产的泡沫材料以及用作测量液体的正十六烷，完全润湿(液体被吸收)并且接触角θ为0，导致LaPlac方程中cos(θ)＝1。

PVD测量的结果显示在图9中，该图显示了根据LaPlace方程，对应于某个孔半径的每个气压水平的逐步的孔体积分布。可以看出，对于所有泡沫材料，大多数孔体积在约10至150μm的孔半径范围内可得。包含100％多元醇的参考材料表示为参考GPE AX 0％，根据本发明的示例表示为GPE AX 10％，GPE AX 20％，GPE AX 33％和GPE AX 50％，分别对应于表1中列出的泡沫。因此，可以看出，半纤维素的使用基本上不影响孔体积分布，从而可以用来代替常规的PU泡沫材料。

示例4

自由溶胀能力(FSC)和离心容留能力(CRC)的测定如下所述。

测试液

测试液体为0.9％NaCl溶液。

样品

将泡沫样品切成小块。

每个样品的重量为0.10-0.15g。

自由溶胀能力(FSC)

通过标准测试NWSP 240.0.R2(15)测量自由溶胀能力，其中将滴注10分钟的步骤改变为2分钟。还分别测量了1分钟和5分钟的自由溶胀能力。

离心容留能力(CRC)

离心容留能力(CRC)是将样品浸入0.9％NaCl盐溶液中30分钟然后经受离心的样品的液体容留能力(吸收能力)的量度。离心容留能力通过标准测试NWSP 241.0.R2(15)测量。使用与上述相同的重量为0.10-0.15g的样品进行这些测量。

表2：FSC(g/g)和CRC(g/g)

可以看出，AX含量越高，CRC值越高。这意味着与没有半纤维素的泡沫相比，含有半纤维素的泡沫的疏水性较小。因此，泡沫可以更好地保留液体，因此特别适合于吸收性产品。

示例5

DAT接触角

Dynamic Absorption Test(动态吸收测试)(DAT)通过测量测试液接触和吸收到表面时接触角的变化来测量测试液在样品表面上的吸收。测试了不含半纤维素的样品(GPEAX 0％)和含半纤维素的样品(GPE-AX 50％)。

接触角根据TAPPI方法T558PM-95(1995)确定，并且使用的设备是DAT 1100(FibroSystem)。在测试之前，至少要在23℃和50％的相对湿度下使测试的样品适应环境4小时。测量是在23℃和50％相对湿度的气候控制室中进行的。样品以单层材料的形式存在，并使用双面胶带粘贴到标准样品架上。测量参数为：a)所用液体为去离子水，b)液滴体积为5μl，c)为平均结果而测量的液滴数为25，d)在既不使用T558PM-95也不使用本注释的特定的测量条件的假设情况下，使用测试设备制造商建议的默认值。合适的测试设备的供应商名称可以在TAPPI测试方法的绑定集中找到，或者可以从TAPPI信息资源中心获得。优选的装置由Fibro System AB，Stockholm制造，并以

商标销售，例如FibroDat 1100接触角测试仪。iv.对于接触角随时间变化的那些材料(例如，亲水性，吸收性材料)，在液滴沉积后0.05秒进行测量。v.如果注意到要测试的材料导致非常大的接触角，则可能有必要调整用于从注射器释放液滴的力，以防止液滴滚落。

结果

图10示出了在0.05至10.06s的时间段内，一个液滴接触角与时间的函数的示例(接触角为y轴和以秒为单位的时间为x轴)。可以看出，与接触角大于100°的常规多元醇的泡沫相比，含有半纤维素的泡沫总体上具有较小的接触角并且低于100°。因此，与不含有半纤维素的PU材料相比，含有半纤维素的PU泡沫的疏水性小。因此，泡沫具有改善的液体吸收性，并且适合用于吸收性物品。

Claims (25)

1.一种吸收性物品(10)，其包括吸收体(12)和具有固体开孔结构的泡沫部件(14)，其中泡沫中的固相包括包含聚氨酯的孔壁，其特征在于，所述聚氨酯包括异氰酸酯或异氰酸酯等价物与多元醇-半纤维素混合物的反应产物，其中基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素在混合物中的存在量为5-80重量％，并且其中半纤维素被包括在泡沫的孔壁中。

2.根据权利要求1所述的吸收性物品，其中基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，所述半纤维素在所述混合物中的存在量为不多于且包括70重量％，或者不多于且包括50重量％。

3.根据权利要求1或2所述的吸收性物品，其中所述半纤维素包括木葡聚糖、葡甘露聚糖、甘露聚糖、木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡糖醛酸木聚糖和阿拉伯半乳聚糖中的至少一种。

4.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)评估，所述半纤维素分布在所述泡沫的整个孔壁中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中所述泡沫的孔半径为1-500μm，其定义为在环境扫描电子显微镜(ESEM)图片中可见的所述开孔在XY平面内的最长延伸范围。

6.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中所述泡沫具有通过标准测试NWSP 240.0.R2(15)测量的8-30g/g的自由溶胀能力(FSC)值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，所述泡沫具有通过标准测试NWSP 241.0.R2(15)测量的离心容留能力测试所确定的0.5至15g/g的容留能力(CRC)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，所述泡沫具有根据TAPPI方法T558PM-95(1995)以0.05至10.06s的时间间隔测量的小于100°的接触角。

9.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，所述泡沫部件包括作为添加剂的软化剂。

10.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中包括所述半纤维素的聚氨酯泡沫被施加在载体上。

11.根据权利要求10所述的吸收性物品，其中，所述载体层是由纤维素纤维、合成纤维或它们的组合构成的纤维层。

12.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，所述聚氨酯泡沫还包含微纤维化纤维素(MFC)和/或纳米纤维化纤维素(NFC)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其中，所述吸收性物品是卫生巾、失禁垫或尿布，所述卫生巾、失禁垫或尿布还包括液体可渗透的顶片和液体不可渗透的底片，其中，所述吸收体和所述泡沫部件被封围在所述顶片和底片之间。

14.根据权利要求13所述的吸收性物品，其中，所述吸收体包括液体入口材料，并且其中，所述泡沫部件被包括在所述液体入口材料中并被布置成与所述吸收体直接或间接接触，液体入口泡沫材料位于所述吸收体和液体可渗透的顶片之间。

15.根据前述权利要求1-12中任一项所述的吸收性物品，其中所述吸收性物品是用于吸收诸如血液和/或渗出物的体液的伤口护理产品。

16.一种制造吸收性物品的方法，包括以下步骤：

a)通过包括以下步骤的方法提供泡沫部件：

i.将半纤维素溶解在溶剂中并提供半纤维素悬浮液；

ii.将半纤维素悬浮液和多元醇混合并提供半纤维素和多元醇混合物，其中基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素的量为5-80重量％；

iii.向半纤维素和多元醇混合物中加入催化剂和可选地一种或多种添加剂；

iv.干燥由步骤ii)或iii)获得的混合物，以使水含量低于20重量％，优选为2-15重量％，最优选为4-10重量％；

v.使来自步骤iv)的混合物达到预定温度；

vi.向来自步骤v)的混合物中加入异氰酸酯或异氰酸酯等价物并进行混合；

vii.使来自步骤vi)的混合物反应以提供泡沫；

viii.稳定泡沫；和

ix.切割泡沫以提供泡沫部件；和

b)提供吸收体和可选的用于吸收性物品的附加部件；

c)将吸收体、泡沫部件和可选的附加部件组装在一起以提供吸收性物品。

17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括在步骤iii)中向所述半纤维素和多元醇混合物中添加为硅油的表面活性剂的步骤。

18.根据权利要求16或17所述的方法，还包括在步骤iii)中向半纤维素和多元醇混合物中添加软化剂的步骤。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其中步骤v)中的预定温度为10至50℃，并且其中步骤vi)中添加的异氰酸酯或异氰酸酯等价物具有相同或更高的温度。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中，所述异氰酸酯是二异氰酸酯，并且具有100-110的指数值，该指数值用实际重量与理论重量的比率乘以100来计算。

21.一种制造吸收性物品的方法，包括以下步骤：

a)通过包括以下步骤的方法提供泡沫部件：

i.将半纤维素溶解在溶剂中并提供半纤维素悬浮液；

ii.将半纤维素悬浮液和多元醇混合并提供半纤维素和多元醇混合物，其中基于多元醇-半纤维素混合物的总重量，半纤维素的量为5至80重量％；

iii.向半纤维素和多元醇混合物中加入催化剂和可选地一种或多种添加剂；

iv.干燥由步骤ii)或iii)获得的混合物，以使水含量低于20重量％，优选为2-15重量％，最优选为4-10重量％；

v.使来自步骤iv)的混合物达到预定温度；

vi.向来自步骤v)的混合物中加入异氰酸酯或异氰酸酯等价物并进行混合；将混合物转移到载体上；

vii.使来自步骤vi)的混合物反应以提供与载体一体化的泡沫；

viii.稳定一体化到载体上的泡沫；和

b)提供吸收体和可选的用于吸收性物品的附加部件；

c)将吸收体、泡沫部件和可选的附加部件组装在一起以提供吸收性物品。

22.根据权利要求16-21中任一项所述的方法，其中在步骤(i)中将半纤维素溶解在微纤维化纤维素(MFC)的水性分散体中，从而提供半纤维素悬浮液。

23.根据权利要求16-22中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中，提供包括液体可渗透的顶片和液体不可渗透的底片的附加部件，并且其中，在步骤c)中，所述吸收体和所述泡沫组件被封围在顶层和底层之间。

24.通过根据权利要求16-23中任一项所述的方法制造的吸收性物品。

25.通过根据权利要求16-23中任一项所述的方法制造的根据权利要求1至15中任一项所述的吸收性物品。

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