CN1238671A - 多功能吸收性材料及其制品 - Google Patents

Abstract

提供一种用于个人护理制品的多功能材料。该多功能材料的渗透率为100－10000达西、毛细张力为约2－15cm。含有此多功能材料的结构的流出量在整个使用期每100ml污染小于25ml。该多功能材料应含有约30－75%(重量)的低速超吸收剂、25－70%(重量)的浆粕和正量－高达约10%(重量)的粘合剂组分。优选的材料密度为约0.05－0.5g/cc。该材料具有液体通过功能，它使激增液体缓冲控制材料经过与使用者情况一致的时间段解吸，且释放液体使之分配到远距离的贮存部位。此材料，当与吸收和分配材料组合时限定了一种用于个人护理制品的复合结构。

Description

多功能吸收性材料及其制品

                        发明领域

本发明涉及用于象尿布、训练裤、失禁制品或月经用卫生棉那样的个人护理制品的吸收性制品中的材料结构体。

                        发明背景

用于个人护理制品的常规吸收性体系基本上把全部液体污染排液贮存在裆部。这结果是使裆部沉重地装载了首次污染的全部液体，导致裆部对二、三次或后面污染排液收容能力的不足。此裆部重载能使制品下垂而离身，给穿着者带来不适并可能形成泄漏。污染排液在裆部的贮存还需要裆部此污染排液贮存在不同位置的体系中所需的裆部更宽。另外，由于制品的整个贮存面积中只利用了裆部面积，结果是吸收性材料的浪费，因为通常是把吸收性材料覆盖在整个制品面积上的。因此，主要贮存于裆部会因材料的低效利用而提高制品成本。下述一种体系其中裆部适合于个人护理制品，而且把贮存远离裆部分配到远距离区，以使制品的裆部能够腾出地方来收容另一次污染排液，该体系比裆部面积贮存设计更可取。这一结构能使制品的使用面积增加到最大值，抑制下垂并使个人护理制品的裆部变窄和更舒适，有效利用吸收性材料从而降低售价。

因此本发明的目的是提供多功能复合材料以用于与分配材料液体联通供尿控制应用。这种材料会吸收来自穿着者的液体污染，把其中一些贮存一个时期，而以受控方式把大部分污染排液释放给分配材料，其再把液体传送到远距离的贮存部位。本发明的另一目的是提供窄裆设计的个人护理制品。

                         发明概述

提供一种用于个人护理制品的多功能材料。多功能材料的渗透率为约100-10000达西，毛细张力为约2-15cm。含有此多功能材料的结构体的流出量在整个使用期小于25ml/100ml污染排液。多功能材料应含有约30-75％(重量)的超吸收剂、25-70％(重量)的浆粕，和正量-约高达10％(重量)的粘合剂组分。此材料的优选密度为约0.05-0.5g/cc。此材料具有液体通过功能，在污染排液期间接受污染液体，然后使激增液体缓冲控制材料经过与使用者情况符合的时间段解吸，并释放液体把它分配给远距离的贮存部位。此材料，当与吸收和分配材料结合时，确定了用于个人护理制品的复合材料结构。采用此种材料的个人护理制品由于材料的优越性能，能够把裆部做得比现有技术制品的窄。

                          附图简述

图1含有本发明多功能材料的尿布截面侧视图

图2用于MIST评定试验的支架侧视图

图3实施例1材料与Huggies^Ultratrim^尿布对比的AUT数据曲线图

图4实施例1组装的尿布侧视图

图5实施例1(实践)和Huggies^Supereme^尿布(虚线)的流出量结果曲线图

图6实施例1的结构一次污染排液后的液体分配说明曲线图，Y轴：液体克数，X轴：时间，各三柱组中首柱为激增液体缓冲控制材料里的液体，次柱为多功能材料里的液体。，三柱为分配材料里的液体。

图7实施例1的结构二次污染排液后的液体分配说明曲线图，表示方法与图6同

图8实施例1的结构三次污染排液后的液体分配说明曲线图，表示方法与图6同

图9用100ml污染排液(虚线)和三个100ml污染排液后(实践)，采用本发明材料结构的液体分配比较曲线图，X轴为距污染部位的距离。

                        定义

“用即弃”涵盖通常仅一次使用后便可丢弃，并不准备洗涤和再用。

“前面”和“后面”，在本文通篇被用来指相对于服装本身的关系，而不是指当服装穿在穿戴者身上时所取的位置。

“亲水”描写被接触到纤维的液体润湿的纤维或纤维表面。而材料的润湿度则又可以用所涉及的液体与材料之间的接触角和表面张力来描述。适合测量特定纤维材料的可湿性的设备及技术可由CahnSFA-222表面力分析仪体系或基本相当的体系来提供。当采用这种体系测量时，接触角小于90°的纤维谓之“可湿”或亲水的，而接触角等于或大于90°的纤维则谓之“不可湿”或疏水的。

“向内”或“向外”是指相当于吸收性穿戴物的中心的位置，具体地说，指沿横向或纵向靠近或远离吸收性穿戴物的纵向及横向中心。

“层”，当用单数时，可具有单个元件或多个元件这双重涵义。

“液体”是指非气态物质和/或能流动并可呈现被倒入或置于其中的容器的内部形状的物质。

“液体联通”是指，诸如尿液之类的液体能够从一个部位移动到另一个部位。

“纵向”和“横向”的意义具有其惯用的涵义。如图x中的横截面线x-x。纵轴位于制品被放在平面上并完全展开时的平面内，并且大致平行于当制品被穿在身上时将站立的穿戴者中分为左半边和右半边的垂直平面。横轴位于大致垂直于纵轴制品的平面内。该制品的纵向尺寸大于横向尺寸。

“颗粒”是指任何例如但不限于，球形颗粒、圆柱纤维或线料，平滑表面或粗糙表面，片、带、线、线料之类的几何形式。

“喷洒”及其各种变换说法涵盖借助于施加来自外加的空气或其他气体的压力、重力或离心力通过小孔或喷嘴等强制喷出液体，既可呈诸如螺旋丝状的流股，也可呈粉化颗粒状，喷洒，可以是连续的或非连续的。

“纺粘纤维”是指一种小直径纤维，它借助将熔融热塑性材料从纺丝板的许多细小、通常为圆形的毛细纺丝孔中挤出而成形为长丝，随后挤出的长丝(单丝)的直径被迅速拉细，拉细的方法例如公开在授予Appel等人的美国专利4,340,563及授予Dorschner等人的美国专利3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利3,802,817、授予Kinney的美国专利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美国专利3,502,763以及授予Dobo等人的美国专利3,542,615中。纺粘纤维在沉积到凝聚表面上时通常不发粘。纺粘纤维通常为连续的，其平均直径(由至少10个试样测得)大于7微米，更具体地说在约10～30微米范围。这种纤维还可以具有诸如授予Hogle等人的美国专利5,277,976、授予Hills的美国专利5,466,410以及授予Largman等人的美国专利5,069,970和5,057,368中所描述的形状，这些文献描述了非传统形状的纤维。

“熔喷纤维”是指按如下方法制成的纤维：将熔融热塑性材料通过许多细小、通常为圆形的压出板毛细纺丝孔以熔融纤维或长丝形式挤出到高速的通常是会聚的热的气体(如空气)流中，气流将熔融热塑性材料长丝的单丝直径拉细，可达微米级直径。而后，熔喷纤维由高速气流夹带并沉积在凝聚面上，成形为无规散布的熔喷纤维的纤网。此种方法公开在，例如美国专利3,849,241中。熔喷纤维是微(米)纤维，可以是连续或不连续的，平均直径一般小于10微米，沉积到收集表面上时通常是发粘的。

“共轭纤维”是指一种纤维，其成形方法为：由至少两种聚合物源从分开的挤出机挤出但合在一起纺丝，形成一根纤维。共轭纤维有时也称作多组分或双组分纤维。各聚合物通常彼此不相同，虽然共轭纤维也可以是单组分纤维。各聚合物排列在共轭纤维断面上位置基本固定的、界限鲜明的区域内，并沿共轭纤维的全长连续地延伸。此类共轭纤维的构型，例如可以是皮芯排列的，其中一种聚合物被另一种聚合物包围着，或可以是并列排列的、扇形排列的或海/岛排列的。共轭纤维公开在授予Kaneko等人的美国专利5,108,820、授予Strack等人的美国专利5,336,552以及授予Pike等人的美国专利5,382,400中。对于双组分纤维，聚合物可以75/25、50/50、25/75或任何其它希望的比例存在。该纤维还可具有诸如授予Hogle等人的美国专利5,277,976及授予Largman等人的美国专利5,069,970及5,057,368中所描述的形状，这些专利描述了非传统形状的纤维并全文收作本文的参考。

“双成分纤维”是指由至少两种聚合物经同一挤出机以共混物形式挤出成形的纤维。术语“共混物”的定义见下文。双成分纤维的各种组分不排列在纤维断面上位置相对固定的区域内，该各种聚合物沿纤维的全长通常是不连续的，而通常是形成随机开始和结束的微纤或原纤。双成分纤维有时也称作多成分纤维。这一大类纤维在例如授予Gessner的美国专利5,108,827中有所讨论。有关双组分和双成分纤维的讨论还可见诸于教科书《聚合物共混物及复合物》，John A.Mnson及Leslie H.Sperling著，版权1976 Plenum出版社，Plenum出版公司(纽约)的一个分部，IBSN 0-306-30831-2，273～277页。

“粘合梳理纤网”是指这样制成的纤网：将短纤维送过精梳机或梳理机，将短纤维分梳或松开并使之沿机器方向排列，从而形成大致沿机器方向取向的纤维的非织造纤网。此种纤维通常以成包的形式购入，并被放入开松/混合机或清棉机中将纤维分开，然后再送入梳理机。纤网成形之后，随即采用几种已知粘合方法中的一种或多种予以粘合。此类粘合方法中的一种是粉末粘合，其中粉末状粘合剂被分散到整个纤网中，随后予以活化，通常采用以热空气加热纤网和粘合剂的办法实现。另一种合适的粘合方法是花纹粘合，其中采用加热的热轧辊或超声粘合设备将纤维粘合在一起，通常是沿着一定的区域化粘合花纹进行，虽然希望的话，纤网也可以沿着其整个表面都进行粘合。另一种合适且众所周知的粘合方法，特别是当使用双组分短纤维时，是穿透空气粘合。

“气流成网”是借以成形纤维非织造层的熟知方法。在气流成网中，典型长度在约3～约19mm的短小纤维的束在空气流中分散开来并夹带于其中，随即沉积到成形网上，通常在真空源的辅助之下。然后，无规分配的纤维在例如热空气或喷洒粘合剂的作用下彼此粘合在一起。

“个人护理制品”是指尿布、训练裤、吸收性内裤、成人失禁用品以及妇女卫生用品。

                      试验方法

吸收时间指数(ATI)：在此试验中，测定超吸收性材料的吸收能力与时间的关系直到200分钟，施加轻微压力如约0.01psi。

一个1英寸(25.4mm)内径的圆柱形筒，一端带有完整的100目不锈钢筛网用来容纳0.16±0.005g的干超吸收剂。超吸收剂须小心放置在圆柱形筒里以免超吸收剂附着在圆柱形筒内壁上。须轻敲筒以便超吸收剂更均匀地分配在筛网上。然后把一个4.4g，0.995英寸(252.73mm)直径的塑料活塞放进圆柱形筒里，称量圆柱形筒、活塞和超吸收剂组件的重量。把组件放进一个3英寸×3英寸(76.4mm×76.4mm)液体浅槽，其装有0.875％(重量)NaCl盐溶液至深度1cm。轻敲圆柱形筒以去除捕获的空气，并在整个试验期间保持盐溶液的深度(1cm)。

使用一支以时间间隔为1秒能读出200分钟的计时器，起动计时器，组件在溶液中5分钟之后取出并在吸收纸上吸干。优选的纸是Kleenex^ Premium Dinner Napkins(正餐纸)(Kimberly-Clark公司)，尽管其它有效的纸也可使用。在吸去溶液时把纸紧紧压靠圆柱形筒以保证良好的接触。三次使圆柱形筒接触干纸，第三次去除的液体量应该极少。称量组件并把它返回液体浅槽。吸干和称量须占约5秒钟，计时器在整个试验期间保持运转。在5、10、15、30、45、60、75、90、120、160和200分钟时量测记录。每次量测记录都须使用新鲜的干餐纸。量测记录完毕，计算出每克超吸收剂所吸收的液体克数。特定时间所吸收的液体量除以200分钟所吸收的量可以对时间作图，用于吸收速率的图解表示法。

ATI计算如下：

ATI＝(t₁₀+t₂₀+t₃₀+t₄₀+t₅₀+t₆₀+t₇₀+t₈₀+t₉₀)/9

式中t_n是以分钟为单位的时间，在此时间使用了200分钟吸收能力的n％，例如t₃₀是使用了总能力的30％的时间。

张力下的吸收(AUT)试验：本试验是TAPPI法T561pm-96“吸水纸制品的吸收速率和能力-重量法”的修正型。TAPPI法T561pm-96的附录A2讨论了非标准各种变形方法。

把试样放置在水平试验板上以使其底面紧贴试验板，顶面上盖一试验重物。用限制器包围试样，使其只能向一个方向膨胀，该方向用该重物盖住。用虹吸管把试验板与蓄液器连接。试样与虹吸管流出液(8.5g/L盐溶液接触，试验期间可以调节蓄液器上表面相对于试样的高度。把蓄液器放置在合适的称量装置上，试样期间，液体被吸入试样，使蓄液器里的液体减少，这种吸收引起的减少量由称量装置测出。蓄液器中重量的减少量直接作图或此量除以试样克数以提供每克试样在时间范围内的吸收能力。

在本文所用的试验方法中，试样直径为6.25cm(2.75英寸)，试样高度和重量则取决于其密度。用一个6.25cm直径的玻璃圆环包围试样，以限制其水平膨胀。试验重物为674.14g以便保持对试样施加约0.25psi的压力。蓄液器表面和试样间的高度差保持在0cm。

多次排液污染试验(MIST评价)：在该试验中，由两种或更多种材料组成的织物、材料或结构被置于一个聚丙烯酸支架上，以模拟诸如婴儿的使用者身体曲线。该支架如图2所示。该支架具有从附图所在版面朝里去的宽度33cm，且各端均已加上塞子，高度为19cm，上面二臂的内侧距离是30.5cm，上面二臂之间的交角是60°。支架在沿支架全长方向最低点处有一个6.5mm宽从版面朝里去的狭口。

待试验的材料被放在与试样相同尺寸的一片聚乙烯薄膜上，并一起放在支架上。100ml8.5克氯化钠每升的盐水溶液以20cc/s的流率污染被测试样，其中喷嘴垂直于材料的中心并在与材料相距1/4英寸(6.4mm)的上方。记录流淌出来的量。将材料立刻从支架上取下，称重并放在密度为0.2g/cc、水平放置的干燥40/60浆粕/超吸收剂垫上，在0.01psi压力作用下，和在经过5、15和30min后称重，以确定从材料上解吸到超吸收剂垫的流体量以及保持在该材料中的流体量。该试验中使用的浆粕短绒和超吸收剂是Kimberly-Clark公司(达拉斯，德克萨斯)CR-2054浆粕和Stockhausen公司(Greensboro，NC27406)的FAVOR870超吸收剂，不过，其他相当的浆粕和超吸收剂也可使用，条件是：它们能制成500gsm和0.2g/cc的解吸垫，该垫当在自由润胀条件下放在盐水中浸泡5min之后，再沿垫子的厚度方向经受约0.5psi(约3.45kPa)空气压差的作用，例如对其抽吸，5min之后，仍能保持至少20克的盐水溶液每克解吸垫。倘若试样是由其他成分构成的(例如是层合物)，则应将各成分或层分开并分别称重以确定液体在各层之间的分配，在各自称重之后再重新装配起来，并放回到短绒/超吸收剂上。重复进行该试验，每次污染均使用新解吸垫，如此，在1.5h内总共引入3次污染，每次之间间隔30min，其间测定流体分配情况。建议，每种样品材料做5次试验。

X-射线成像试验：此试验方法用于确定吸收体系五个区中每区的液体量。X-射线成像对本领域的技术人员是已知的，例如在“液体分配：X-射线成像数据的比较”论文(David F.Ring，Oscar Lijap和Joseph Pasceente，非织造物世界( Nonwouens World)杂志summer 1995，65-70页)中有所描述。通常，此法把湿样和干样的X-射线照片进行比较以计算出液体含量。这种X-射线装置可以商品型号10561 HF 100W/enclosure从Tronix Inc.，31 BusinessPark Drive，Branford，CT06045购得，该体系所使用的软件以Bio-scan Optimate^S/N OPM4101105461版本4.11来自Optumus Inc.，Ft.Collins，CO。

毛细张力：液体的毛细张力(c.t.)以厘米(cm)表示，由纤维和纤网的特性通过使材料施加的毛细压力与液柱所提供的静压力相等而计算的。在本领域中是已知的方法，在许多参考文献中有所描述，例如织物科学和技术(Textile Science and Technology)，7卷，Pronoy K.Chatterjee，Elsevier科学出版社B.V.出版，1985，ISBN O-444-42377-X(第7卷)2、4、5章，此法假设8.5g/L盐溶液的表面张力68dyn/cm用作尿液的近似值或模拟试验。尿液的表面张力可有很大变化。

毛细张力可用本文所述的垂直芯吸高度试验法进行计算或实验上的测定。在有试验液体，尤其是有含有超吸收剂的材料暴露在盐水里的情况下利用电脑计算。

式中

γ＝液体表面张力(dyne/cm)

θ_i＝前液-固接触角(度数)(组分i)

π＝3.1415906

ρ_web＝纤网密度(g/cm³)

ρ_avg＝质量加权平均组分密度(g/cm³)

d_i＝组分i的直径(μ)

ρ_i＝组分i的密度(g/cm³)

x_i＝纤网中组分i的质量分数

r_i，eff＝有效纤维半径(cm)

BW＝试样重量/面积(g/m²)

t＝试样厚度(mm)在0.05psi(23.9dyne/cm²)或

   2.39帕斯卡(N/m²)压力下

L＝圆柱形筒长(cm)

V_i＝组分i的体积(cm³)

SA_i＝组分i的表面积(cm²)

毛细张力实例计算

对于包含57％的南方针叶木浆粕，40％的超吸收剂，和3％的粘合剂纤维，并具有单位重量为617.58g/m²，松散厚度为5.97mm的结构体在0.05psi下，盐水毛细张力实例计算如下。

组分性能如下：组分      形状    直径d    接触    密度ρ_i     质量

                  (μm)     角θ_i    (g/cm ³ )  分数x_i南方针叶木  圆柱     13.3      45       1.55         0.57超吸收剂    球       1125      30       1.49         0.40粘合纤维    圆柱     17.5      90       0.91         0.03注意：形状和接触角均为近似的。变量 $\mathrm{\α}({\mathrm{cm}}^2/g)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{x_i}{r_{i,\mathrm{eff}}{\mathrm{\ρ}}_i}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)$ $\mathrm{\α}({\mathrm{cm}}^2/g)=\frac{0.57\cos \left(45\right)}{\left(\frac{13.3}{4\×{10}^4}\right)\×1.55}+\frac{0.40\cos \left(30\right)}{\left(\frac{1125}{6\×{10}^4}\right)\×1.49}+\frac{0.03\cos \left(90\right)}{\left(\frac{17.5}{4\×{10}^4}\right)\×0.925}$ α(cm²/g)＝794.5 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{avg}}(g/{\mathrm{cm}}^3)={\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{x_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}\right)}^{-1}$ ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{avg}}(g/{\mathrm{cm}}^3)={(\frac{0.57}{1.55}+\frac{0.40}{1.49}+\frac{0.03}{0.925})}^{-1}$ ρ_avg(g/cm³)＝1.496 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{web}}(g/{\mathrm{cm}}^3)=\frac{\mathrm{BW}}{{10}^{3}t}$ ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{web}}(g/{\mathrm{cm}}^3)=\frac{617.58}{\left(5.97\right){10}^3}$ ρ_web(g/cm³)＝0.1034

c.t.(cm盐溶液)＝6.91

渗透率：渗透率(k)可根据Kozeny-Carman方程算出。这是一种普遍采用的方法。参考文献包括R.W.Hoyland及R.Field的文章，期刊《纸技术及工业》，1976年12月，291～299页；以及F.A.L.Dullien，《多孔介质的流体传输及孔结构》，1979，学术出版公司，ISBN 0-12-223650-5。

式中

di＝组分i的直径(μm)

ρi＝组分i的密度(g/cm³)

xi＝组分i在纤网中的质量分数

BW＝单位面积试样重量(g/m²)

t＝在0.05psi(23.9dyne/cm²)或2.39帕(N/m²)荷载下试样厚度(mm)。

渗透率计算实例

对于包含57％南方针叶木浆、40％超吸收剂及3％粘合剂纤维，且单位重量为617.58g/m²，在0.05psi下松厚度5.97mm的结构，进行了如下范例的渗透率计算。

组分性质如下(注意，形状是近似的)组分       形状   直径di(微米) 密度ρi，(g/cm ³ ) 质量分数xi南方针叶木  圆柱    13.3          1.55              0.57超吸收剂    球形    1125          1.50              0.40粘合剂      圆柱    17.5          0.925             0.03 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{web}}(g/{\mathrm{cm}}^3)=\frac{\mathrm{BW}}{{10}^3\·t}$ ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{web}}(g/{\mathrm{cm}}^3)=\frac{617.58}{\left(5.97\right){10}^3}$ ρ_web(g/cm³)＝0.1034 $\mathrm{\ϵ}=1-\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{x}_i\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{web}}}{{\mathrm{\ρ}}_i}$ $\mathrm{\ϵ}=1-0.57\frac{0.1034}{1.55}-0.40\frac{0.1034}{1.49}-0.03\frac{0.1034}{0.925}$ ε＝0.9309 $S_v({\mathrm{cm}}^2/g)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{x_i}{r_{i,\mathrm{eff}}{\mathrm{\ρ}}_i}$ $S_v({\mathrm{cm}}^2/g)=\frac{0.57}{\left(\frac{13.3}{4\×{10}^4}\right)\×1.55}+\frac{0.40}{\left(\frac{1125}{6\×{10}^4}\right)\×1.49}+\frac{0.03}{\left(\frac{17.5}{4\×{10}^4}\right)\×0.925}$ S_v(cm²/g)＝1194 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{avg}}(g/{\mathrm{cm}}^3)={\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{x_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}\right)}^{-1}$ ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{avg}}(g/{\mathrm{cm}}^3)={(\frac{0.57}{1.55}+\frac{0.40}{1.49}+\frac{0.03}{0.925})}^{-1}$ ρ_avg(g/cm³)＝1.496S₀(cm^-1)＝S_vρ_avgS₀(cm^-1)＝1194×1.496S₀(cm^-1)＝1786 $K=\frac{3.5{\mathrm{\ϵ}}^3}{{(1-\mathrm{\ϵ})}^{0.5}}[1+57{(1-\mathrm{\ϵ})}^3]$ $K=\frac{{3.5\left(0.9309\right)}^3}{{(1-0.9309)}^{0.5}}[1+57{(1-0.9309)}^3]$ K＝10.94 $K=\frac{{\mathrm{\ϵ}}^3}{{{\mathrm{KS}}_0}^2{(1-\mathrm{\ϵ})}^2}\frac{1}{9.87\×{10}^{-9}}$ $k=\frac{{\left(0.9309\right)}^3}{\left(10.94\right){\left(1786\right)}^2{(1-0.9309)}^2}\frac{1}{9.87\×{10}^{-9}}$ k＝491达西

材料的卡规(厚度)：材料的卡规是厚度的度量，在0.05psi下用Starret型膨松度测试仪进行测定，单位毫米。

密度：材料的密度是以每平方米的克数(gsm)为单位的试样单位面积重量除以在68.9帕下试样以毫米(mm)为单位的膨松度，得到的结果再乘上0.001，就换算为每立方厘米的克数(g/cc)表示的数值。总共测定3个样品，然后取平均，求得密度数值。

吸收结构的芯吸时间及垂直液体流率：约2英寸(5cm)×15英寸(38cm)材料的条形试样，垂直放置，以使试验开始时试验条垂直置于贮液器上方，试验条的下端恰好接触到液体的表面。所使用的液体是8.5g/l的盐水溶液。评估期间，相对湿度应保持在约90～约98％。试验条被置于已知重量和体积的液体上方，当试验条底边缘刚一触及到溶液表面，便启动停表。

记录在不同时间液体前沿在试验条上向上移动的垂直距离以及试验条所吸收的液体重量。用时间对液体前沿高度作图，以确定在约5cm和在约15cm处的芯吸时间。根据这些数据，还可计算出从评估开始到约5cm和到约15cm高度时试验条所吸收的液体重量。在特定高度处试验条垂直液体流率数值的计算方法是，逐一用试验条的单位重量(gsm)，液体到达特定高度所需时间，min，以及试验条的宽度，英寸，去除试验条吸收的液体克数。不包含超吸收剂的材料(例如，激增液体缓冲控制材料)的毛细张力是简单地用30min后8.5g/l盐水溶液的平衡垂直芯吸高度来度量的。

                        发明详述

提高用即弃个人护理制品的效能的早先尝试有把短纤浆粕或超吸收性材料(SAM)颗粒分配在制品的特定区域，或者提供不同成型的贮存或容纳区使各次污染排液在被吸收芯吸收以前被吸进贮存或容纳区。这些方法通常不利用制品的整个内部表面，或者不是在同一程度上使用，因此，导致制品主要部分的使用不经济。

现有技术尝试也产生了一些有大量待吸收液体停留在制品裆部的结构。如此设计的结构在裆部必须相当宽因而使穿着者不舒适，特别是在吸收芯吸入液体和接着发生的吸收性材料膨胀之后。在裆部贮存也增加了制品下垂而离开人身的趋势。

因此，仍然需要这样一种用即弃个人护理制品，其中制品的有效面积大部分用于吸收体液污染排液且不把大部分污染排液保留在裆部。这将便于制成窄裆部、更贴身的制品从而导致穿着者更合身和很舒适，材料的使用更加有效。当涉及尿布和训练裤时，窄裆部是裆部宽度至多7.6cm，更具体而言，宽度至多5cm。

个人护理制品的传统吸收剂体系可概括为具有激增液体控制及持液(保持)或SC功能。

激增液体缓冲控制材料，即SC中的S，的作用是，用以迅速接受到来的污染排液，不使其泄漏到制品外边。该激增液体缓冲控制层也可称之为吸入层、转移层、输运层等等。典型的激增液体缓冲控制材料，必须能够应付，例如婴儿，每次以大约5～20cc/s的体积流率排出的约60～100cc涌来的污染排液。

保持或持液材料，即SC中的C，必须迅速而有效地吸收污染排液。在吸液过程中不发生明显的“凝胶阻液”或由于吸收剂外层的膨胀而阻止液体向吸收剂内部的进一步渗透。持液材料通常包含高速率超吸收剂材料，如聚丙烯酸酯超吸收剂与短绒的共混物。这类材料能够迅速吸入和保持液体。这些持液材料的例子通常可见US5,350,370(Jackson)。

上面已经提到，起吸入和持液功能的传统吸收剂体系通常将绝大部分出现的污染排液保持在目标区，也就是裆部。只有在裆部容量充满后，液体才从裆部离开。这导致带有裆部的个人护理制品往往做得相当宽。各种市售尿布的持液能力和持液部位的例子载于美国专利申请号08/755,136的表3中，该申请与本申请同一天提交并转让给同一受让人，题为“具有可控储液布局的吸收制品”。

与传统吸收体系不同，专利申请“具有可控储液布局的吸收制品”提供一种吸收体系，它包括的组分经过了设计和安排，并组装在一起，能够在每次污染排液后的一定时间内使液体分配到吸收体系的规定区域，即远离目标区。当采用随意地分为5个区域的吸收体系时，此种吸收体系具有，位于中心目标区一般在裆部内的流体克数与两端区域中每一区内的流体克数之间的“充满度比”，其在3次相隔30min污染排液，每次排液100ml之后小于5∶1。优选该充满度比小于3∶1，最优选小于2.5∶1。许多目前市售供应的尿布的充满度比为20∶1，50∶1，或甚至更大，就是说，它们将大部分排液保持在裆部。

除了传统吸收体系中的激增液体缓冲控制及持液材料之外，最近的工作还引入了另一种层，它与S(缓冲)和C(持液)层互相作用，并可夹在S与C层之间。这种新的层是一种分配层，从而生产出一种具有激增液体控制、分配和持液作用的，即“SDC”体系。

分配材料，即SDC中的“D”，必须能够将最初沉积点的流体转移到希望贮存的部位。分配，必须以可接受的速率完成，以便使目标污染排液区，通常即裆部，为下一次污染排液做好准备。所谓“为下一次做好准备”是指，已有足够数量的液体被转移出目标区，以致下一次污染排液仍将造成可接受体积范围内的吸收和外流。两次污染排液之间的时间可从只有数分钟到数小时，通常根据穿戴者的年龄决定。

本发明的多功能材料位于激增液体缓冲控制料和分配材料之间，如图1所示。该图是一件个人护理制品(尿布)的截面图。尿布1在吸收区有激增液体缓冲控制材料2，在激增液体缓冲控制材料2下面有多功能材料3，其下有分配材料4，而保留/贮存材料5，6则在尿布1的两端。这类制品通常还有一层衬里材料和背面层(未示出)。尽管是显然的，但仍要指出为充分发挥作用，本发明所用材料，必须充分接触以在它们之间传送液体。

衬里有时被称之为体侧衬里或面料，它紧靠激增液体缓冲控制材料。沿制品的厚度方向，衬里材料是挨着穿戴者皮肤的那一层，因此是首先与液体或来自穿戴者的其他排出液相接触的层。衬里还起着将穿戴者的皮肤与吸收结构中保持的液体彼此隔开的作用，因此应当柔顺伏贴、手感柔软且无刺激作用。

有各种各样的材料可用来构成本发明的体侧衬里，包括开孔塑料薄膜、机织布、非织造纤网、多孔泡沫塑料、网状泡沫塑料等。已发现，非织造布材料特别适合用来制作体侧衬里，包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺(或其他类似的成纤聚合物)长丝的纺粘或熔喷纤网，或者天然聚合物(如人造丝或棉纤维)和/或合成聚合物(如聚丙烯或聚酯)纤维的粘合梳理纤网。例如，体侧衬里可以是合成聚丙烯长丝的非织造纺粘纤网。非织造纤网的单位重量，例如为约10.0克每平方米(gsm)～约68.0gsm，更具体地说，为约14.0gsm～约42.0gsm，膨松度或厚度为约0.13mm～约1.0mm，更具体地说，为约0.18mm～约0.55mm，密度为约0.025克每立方厘米(g/cc)～约0.12g/cc，更具体地说，为约0.068g/cc～约0.083g/cc。另外，此种非织造纤网的渗透率可为约150达西～约5000达西。非织造纤网可用选择用量的表面活性剂进行表面处理，例如用约0.28％Triton X-102表面活性剂，或者接受其他方式的加工，以获得要求水平的可湿性和亲水性。若使用表面活性剂，它可以是内添加剂，或者通过任何传统手段，如喷洒、印刷、浸渍、刷涂之类的方法施加到纤网上去。

在最典型的情况下，激增液体缓冲控制层置于体侧衬里和诸如分配或持液层之类的另一层之间并与这二者密切接触和彼此处于液体联通，尽管在本发明中它是与本发明的多功能材料接触的。激增液体缓冲控制层一般地直接在体侧衬里内(不外露)表面的下面。为了进一步提高液体转移能力，希望将激增液体缓冲控制层的上和/或下表面分别附着在衬里和分配层上。可使用合适的传统附着技术，包括但不限于，粘合剂粘合(用水基、溶剂基及热活化的粘合剂)、热粘合、超声粘合、针刺及戳孔，乃至以上方法的组合或其他合适的附着方法。在激增液体缓冲控制层，例如是用粘合剂粘合到体侧衬里上的情况下，粘合剂的施加量应足以提供要求的粘合牢度，而又不过分限制液体从衬里向激增液体缓冲控制层的流动。一种实例性的激增液体缓冲控制材料见US专利申请号08/755,514。与本申请同一天提交和受让人相同，发明名称是吸收制品用高效激增液体缓冲控制材料，该专利提出一种属于可湿性纤网的激增液体缓冲控制材料，纤维直径为30μm或更小。基本上均匀，纤网的渗透率为约250-1500达西，毛细张力为1.5-5cm。

关于激增液体缓冲控制材料，各种各样的织造布及非织造纤网均可用来构成激增液体缓冲控制层。例如，激增液体缓冲控制层可以是由聚烯烃长丝的熔喷或纺粘纤网组成的非织造布层。此种非织造布层可包含短纤维或其他长度的共轭、双成分及均聚物纤维，或者此类纤维与其他类型纤维的混合物。激增液体缓冲控制层还可以是天然和/或合成纤维构成的粘合梳理纤网以及气流成网纤网或或穿透空气粘合的梳理纤网。粘合梳理纤网结构，例如是粉末粘合梳理纤网、红外粘合梳理纤网或穿透空气粘合梳理纤网。该粘合的梳理纤网还可任选地包括不同纤维的共混物或混合物，且纤维长度，在选择的纤网中还可在约3mm到约60mm之间变化。以往的激增液体缓冲控制层的单位重量至少约0.50盎司每平方码(约17克每平方米)，68.9帕下的密度至少约0.010克每立方厘米，68.9帕下的膨松度至少约1.0mm，膨松度回复至少约75％，渗透率约500～约5000达西，以及单位孔隙体积表面面积至少约20cm²/cm³。激增液体缓冲控制层可由基本为疏水的材料构成，疏水材料可任选地用表面活性剂处理或其他方法加工，以获得要求程度的可湿性及亲水性。激增液体缓冲控制层可具有大致均匀的厚度和断面面积。

分配层必须能够将流体从初始沉积点转移到所希望的贮存点。分配，必须以可接受的速率完成，以便使目标排液区，通常即裆部，为下一次排液做好准备。两次排液之间的时间可从只有数分钟到数小时，通常根据穿戴者的年龄决定。为了到达这种输运功能，分配层必须具有高毛细张力数值。在分配材料和其它不含超吸收剂材料中的毛细张力是根据“垂直液体流率试验”，简单地测定8.5g/ml盐水溶液的平衡垂直芯吸来度量的，不是采用针对包含超吸收剂的材料所给出的试验方法。成功的分配层必须具有比相邻层(朝穿戴者这一侧)大的毛细张力，以便从邻近材料接收液体，并优选具有至少约15cm的毛细张力。由于通常在毛细张力与渗透率之间存在相反的关系，如此高的毛细张力表明，分配层通常具有低渗透率。

希望合适的分配材料所具备的另一项液体输运性质是，它在约15cm高度时应表现出的垂直液体流率的合适值是至少约0.002克液体每分钟每平方米(gsm)分配材料每英寸分配层断面宽度，g/(min*gsm*inch)，最高值为约0.1g/(min*gsm*inch)。本文所使用的术语--分配材料的“垂直液体流率”数值是用来代表，每分钟每标准化量的分配材料越过某一与中心污染排液区相距规定的垂直高度的界面所输运的液体量。分配材料在约15cm高度的条件下的垂直液体流率可根据本文所描述的试验方法测定。

希望分配材料具有的另一项液体输运性质是，它在约5cm高度条件下表现出的垂直液体流率，以至少约0.01g/(min*gsm*inch)为宜，最高约0.5g/(min*gsm*inch)。一种吸收结构在高度约5cm条件下的垂直液体流率，可根据本文所描述的试验方法测定。

可用以构成分配层的材料包括织造布、非织造纤网、泡沫塑料及长丝类材料。例如，分配层可以是由聚烯烃、聚酯、聚酰胺(或其他成纤聚合物)长丝的熔喷或纺粘纤网构成的非织造布层。此种非织造布层可包括短纤维或其他长度的共轭、双成分及均聚物纤维，或者此类纤维与其他类型纤维的混合物。分配层还可以是天然和/或合成纤维，或者二者的组合构成的粘合梳理纤网以及空气铺网纤网或湿法成网浆粕结构。分配层的单位重量可为35～300gsm，或者更优选地，80～200gsm，其密度为约0.08～0.5g/cc，渗透率为约50～1000达西。

背面层有时也叫做外包覆层，是离穿戴者最远的一层。典型的外包覆层由热塑性薄膜构成，如聚乙烯薄膜，基本上不透液。外包覆层的功能是防止包含在吸收结构中的身体流出物打湿或弄脏穿戴者的衣服、被褥或其他与尿布接触的材料。外包覆层例如可以是初始厚度为约0.5密耳(0.012mm)～约5.0密耳(0.12mm)的聚乙烯薄膜。此种聚合物薄膜外包覆层可以经过压花和/或无光整理以提供美学上更令人愉快的外观。用于外包覆层的其他替代结构包括经制作或处理以赋予要求水平的不透液性质的织造布或非织造纤网，或者是织造布或非织造纤网与热塑性薄膜形成的层合物。外包覆层还可任选地由蒸汽或气体可透性微孔“透气性”材料构成，它对蒸汽或气体为可透的，然而对液体则基本上为不可透过的。赋予聚合物薄膜以透气性的方法，例如有，在薄膜聚合物配方中加入填料，将填料/聚合物配制物挤出为薄膜，然后对薄膜施以足够的拉伸以致在填料颗粒周围形成孔隙，从而制成透气性薄膜。一般而言，填料用量越多，拉伸程度越大，则透气程度就越大。

本发明的多功能材料位于邻接激增液体缓冲控制材料和在激增液体缓冲控制材料与分配材料之间，并接受和保有大部分污染排液的液体直到分配材料能把液体传送到吸收区以外。本发明多功能材料的基本结构是超吸收材料，优选是低速超吸收剂与高膨松湿弹性浆粕，和复合结构中结构稳定组分诸如聚烯烃粘合纤维的独特组合。

所谓“低速”超吸收剂指的是一种吸收时间指数(ATI)为至少5分钟，优选是大于10分钟的超吸收剂。可以借助改变粒度、表面性能和聚合物的化学性质来调节超吸收剂的吸收速率。注意，尽管低速超吸收剂是优选的并在本文中涉及，一种低速和常规的超吸收剂的共混物也可使用，只要多功能材料的渗透率和毛细张力是在本文列举的所需范围以内。

已把多功能材料设计成用来从四方面帮助激增液体缓冲控制材料：1)在强制流动、即实际污染排液期间接受部分体积污染排液，2)在污染排液期间和之后使激增液体缓冲控制材料解吸，3)在污染到达分配材料期间使部分体积污染排液从它自己(多功能材料)通过和4)永久吸收一部分液体污染。尽管实际的使用压力和穿着者移动导致的重力效应，多功能材料必须实现上述各功能。

在每次污染排液期间和之后，本文所述的多功能材料接受激增液体缓冲控制材料里保有的过量液体，并把限定部分的液体释放给分配材料以传送到最后贮存部位。多功能材料为一部分液体提供永久贮存，但为获得制品的合身和膨松效果，只能较少的液体最后贮存在目标污染区多功能材料里。如果目标污染区多功能材料里贮存的液体不使多功能材料的其它三种功能降低，则制品性能的改进即可达到。所有这些功能必须在多次污染排液范围内延续不断。要求恢复多功能材料里的内部孔隙容积同时保持与吸收和分配材料原有的相互配合。

为具体说明本发明多功能材料的吸收性能可按照AUT试验法试验其吸收性并与其它已知的吸收剂作比较。图3表明下文实施例1材料和来自Huggies^Ultratrim^商品尿布的吸收性材料的AUT试验结果。Ultratrim^尿布含有32％的Stockhausen FAVOR 880超吸收剂和68％的南方针叶木浆粕，其密度为0.183g/cc，单位重量为814gsm。图3显然表明，实施例1的材料吸收污染排液不如Ultratrim^尿布快，从而使液体保持可得状态并传送给分配组分用于在它处最后贮存。

多功能材料的总吸收速率，和使一些液体即时通过至分配组分的能力都是通过多功能材料对那些与它处于液体接触状态的材料的渗透率和毛细张力控制的。更具体而言，多功能材料的渗透率须大于100达西或更优选的是大于250达西，多功能材料渗透率的上限很可能是约10000达西。多功能材料的毛细张力必须大于激增液体缓冲控制材料的并小于分配材料的毛细张力以便移动液体通过多功能材料。由于激增液体缓冲控制材料的毛细张力通常小于2cm而分配材料的毛细张力通常大于15cm，优选的是，多功能材料毛细张力在整个使用期为约2-约15cm。在初始干态时，例如实施例1的多功能材料的渗透率为490达西，毛细张力为5.7cm。注意，含超吸收剂的材料的毛细张力是用试验法段落中给出的方法计算出来的，不是用平衡芯吸法测出来的。

关于渗透率，人们认为，当低速超吸收剂溶胀时多功能材料卡规增加，且超吸收颗粒和纤维的几何排列打开保持适当渗透率的结构以提供对随后污染排液的吸收/穿过功能。超吸收剂颗粒一经溶胀，材料的厚度增加，通过假设30分钟平衡时间后添加的液体居留在溶胀超吸收性制品里并测量厚度和润湿面积，按照本文有关试验法对任何纤网饱和程度可计算出组分质量分数、粒径和密度、纤网孔隙率、渗透率和毛细张力。除保持适当的渗透率用于快速吸收液体以外，颗粒和纤维的排列也为整个多次污染排液提供合适的孔隙体积。

毛细张力是重要的，因为人们认为暂时持液功能和使激增液体缓冲控制材料解吸的能力是通过围绕超吸收剂的隙间毛细填质控制的。液体必须保持在由隙间填质产生的毛细管里且该填质有足够高的毛细张力，以便当制品突然经受位置变化时液体能被保持而不被放出。另外，多功能材料的毛细张力强度在结构或制品的整个使用期须保持在高于激增液体缓冲控制材料的以便使激增液体缓冲控制材料解吸，且来自多功能材料的残余液体不能回湿激增液体缓冲控制材料。

除从激增液体缓冲控制材料中移出液体外，多功能材料还须把液体释放给分配材料。液体从多功能材料释放到分配材料用于随后在它处的永久贮存。这种释放是通过超吸收剂的液体吸收速率与其向下面分配材料的毛细传送或芯吸速率之间的竞争而进行的，两者都把液体从围绕超吸收性颗粒的纤维状填质中吸引出来。当这两种速率大体上相配时，释放给分配层的液量大约与贮存在多功能材料里的液量相同。当这两种速率不平衡时，则液体分配移动。例如，当超吸收剂的吸收快于分配材料的芯吸，则更多的液体将永久贮存在多功能材料里。这类竞争性的传送速率使多功能材料与分配材料间的毛细张力之差对保证想要的液体分配起重要作用。因此，保持多功能材料足够低的毛细张力是相当重要的。超吸收剂性质以及它们之间的纤维状填质的性质，两者都影响多功能材料的毛细作用。重要的是，当结构润湿时填质的纤维不致发生彼此叠并，包含高湿模量的纤维和/或粘合剂组分能够帮助防止这种叠并从而帮助保持合格的毛细作用。毛细作用也涉及超吸收剂的粒度和形状，因为例如在粒料情况下，当颗粒溶胀时大颗粒导致毛细作用在污染排液后比小颗粒有更快的下降。因此多功能材料的功能度涉及超吸收剂的粒度、和形状以及溶胀速率。溶胀速率本身又受下列因素的影响：超吸收剂的组成和化学性质、表面性能如某些表面处理的作用，以及形状和粒度。商品级超吸收剂有种种形状和类型诸如球粒料、粒料、泡沫材料、薄膜和纤维。因此，由于本文给出了多功能材料的超吸收剂优选的含量范围，应该记住，高于上述范围的超吸收剂含量也可以起作用，只要在整个使用期满足其毛细作用和渗透率的要求。

多功能材料能够大大影响的另一因素是污染排液的流出量。在个人护理制品诸如尿布中流出量是相当重要的，因为不被制品吸收的液体可自由泄漏而弄脏穿着者的衣服或被褥。从多功能材料的流出量在其它因素中尤其受到多功能材料毛细作用的影响，因为毛细张力低使液体更慢地进入多功能材料。对于每一100ml污染排液含有本发明多功能材料的结构体其流出量小于25ml，共三次污染，隔30分钟一次，每次100ml，所用试样的尺寸在各实施例中给出。

尽管看来很明显，但应该指出，为了有效地起作用，本发明中所用的各种材料必须有足够的接触以便在它们间传送液体。

多功能材料必须是机械稳定的以便经受得住干、湿使用条件。含高超吸收剂的复合材料的完整状态可借助例如少量热活化共轭粘合剂纤维，或借助其它适用的方法诸如用双成分纤维，液体粘合剂或热活化薄膜粘合剂而提供。典型的粘合剂纤维包括聚烯烃和/或聚酰胺的共轭纤维、和均聚物微纤如熔喷聚丙烯纤维，以与其它成分共成型的形式，以物理缠结和/或粘合剂结合它们。

如上所述，本发明多功能材料的基本结构是超吸收性材料、高膨松湿回弹性浆粕、和结构稳定组分诸如聚烯烃粘合剂纤维的独特共混物。多功能材料的渗透率为约100-10000达西，其毛细张力为约2-15cm。结构包含激增液体缓冲控制材料和分配材料以及本发明的多功能材料，其流出量在整个使用期每100ml污染排液小于25ml。多功能材料的使用期对本发明来说被认为是三次每次间隔30分钟每次100ml的污染排液。

为获得所需的毛细张力和渗透率，优选的是，本发明多功能材料含有30-75％(重量)的低速超吸收剂、25-70％(重量)的浆粕，和正量-高达约10％(重量)的粘合剂组分。更具体而言，本发明的多功能材料应含有35-60％(重量)的低速超吸收剂、40-65％(重量)的浆粕，和约1-7％(重量)的粘合剂组分。愈加更具体而言，本发明的多功能材料应含有40-55％(重量)的低速超吸收剂、45-60％(重量)的浆粕，和约2-5％(重量)的粘合剂组分。尽管不是必须的，高湿模量浆粕是特别受欢迎的。此材料的密度应为约0.05-0.5g/cc。此材料的单位重量将随制品的用途而不同，但通常应为约200-700gsm。

多功能材料可通过邻其一侧添加激增液体缓冲控制材料，而邻其另一侧添加分配材料制成用于个人护理制品的复合结构型。当然，重要的是，和多功能材料一起使用的任何激增液体缓冲控制材料都要使液体传送到多功能材料和/或容易地把液体释放给多功能材料。复合结构也可包含邻接分配材料的持液材料以使分配材料把液体从多功能材料传送到持液材料。

在各实施例中，用于计算渗透率和毛细张力的各组分的性能数据如下：组分           形状          直径      接触角     密度

                           (mm)                 (g/cm ³ )CR1654浆粕      圆柱           13.3         30        1.55CR2054浆粕      圆柱           13.3         30        1.55HBAFF           圆柱           13.3         45        1.55Kymene处理的    圆柱           13.3         60        1.55CR1654或2054XL AFA-126-15^* 球             1125         90        1.49Favor880        球             450          30        1.492旦PE/PP        圆柱           17.5         90        0.925Danaklon粘合剂纤维

注意，形状和接触角都是近似的。

^*XL AFA-126-15聚丙烯酸酯珠粒料是Dow化学公司Midland，Michigan，48674商品。

                      实施例1

在此实施例中，多功能材料包含约40％(重量)低速超吸收剂、约57％(重量)Weyerhaeuser高膨松添加剂无甲醛浆粕(high bulkadditive formaldehyde free pulp，HBAFF)、及约3％(重量)Danaklon切短的2旦PE/PP皮芯型共轭粘合剂纤维。

所用的低速超吸收剂是一种850-1400μm的悬浮聚合的聚丙烯酸酯珠粒料(Dow化学公司，Midland，MI，叫做XL AFA-126-15的商品)。实现低速可通过粒度、表面性能，和化学方法实现。

所用的高膨松添加剂浆粕是一种湿模量增强的交联浆粕短纤维(Weyerhaeuser造纸公司，叫做HBAFF的商品)。浆粕纤维经机械处理，以赋予其加捻性和扭曲性。除去额外赋予纤维干、湿硬挺性和回弹性外，化学处理使之定卷曲和定捻。把硬性浆粕纤维与粘合剂纤维混合成可成纤的浆粕片。粘合剂纤维来自Danaklon a/s，Engdraget 22，KD-6800 Varde，Denmark，是2旦共轭PE/PP皮芯型切成6mm长的纤维。

使用试验室手动片材成型机(laboratory handsheet former)使多功能材料气流成型(airform)以获得一种单位重量为620克/平方米(gsm)的混合结构。使结构在制约式热压机里于150℃下稳定1分钟以活化粘合剂纤维并获得约0.1g/cc的目标密度。本领域技术人员已知的任何其它适用的方法都可用来制造这种材料。

除多功能材料之外，还要对两种其它材料进行功能试验以说明全部复合性能。

第一种材料是非织造织物激增液体缓冲控制层，该层含有90％(重量)3旦PE/PET皮芯型共轭短纤维和10％(重量)1.5旦人造丝。激增液体缓冲控制层纤维在约270°F(132℃)下梳理并热粘合以获得约0.045g/cc的密度和约100gsm的单位重量。激增液体缓冲控制材料的渗透率为1600达西，其垂直芯吸法测量的毛细张力为约1.5-2cm。

激增液体缓冲控制结构是层合的2英寸×6英寸(5cm×15cm)试样以提供100ml的可及孔容积。注意，通过长×宽×厚计算该试样的总容积近似150cc。但此试验结构导致总长度中小于10.2cm为达及的和可用于污染排液，形成约100cc可达及孔隙体积。根据实验发现，在MIST试验支架中的试样，只使用了污染点两侧各约2英寸的长度，或共4英寸(10.2cm)，而不是试样的全长，从而导致100cc的孔隙体积计算值。

第二种材料是密度约0.17g/cc的200gsm湿法成网浆粕结构的分配层。分配层的渗透率为约50-100达西，垂直芯吸法测量的毛细管张力大于15cm。

三种材料按照激增液体缓冲控制材料，多功能材料，和分配材料的顺序一起层合成2英寸(5cm)宽模拟窄裆部设计用于功能试验。图4侧视图中指出激增液体缓冲控制层7，多功能材料8和分配层9。三种组分配置在丙烯酸塑料支架里，模拟穿着者如婴儿身体的弯曲部分，并按照MIST评定法进行试验。激增液体缓冲控制层在上边的三种组分用100ml  8.5g/L盐溶液以20cc/秒的流速污染排液，方法是借助垂直对着激增液体缓冲控制层中心的喷咀。记录流出量。立即从支架里取出三种组分，单独称量各组分以确定各组分间的液体分配情况。称量后重新组装并放在40/60短纤/超吸收剂水平垫子上。施加0.01psig压力，5分钟、15分钟，和30分钟后从这一结构中取各材料，分开，单独称量各材料以确定经过此时间范围的液体分配情况。每次称量后按同一顺序重新组装试样，放加支架里再次模拟身体弯曲部。重复此试验以便在整个1.5小时内导入三次污染排液并测出液体分配情况。其结果示于表1，其中给出了各层对于三次污染排液的每次在各时段：污染排液后立即，5、15、和30分钟材料里液体克数的记录。每次污染排液后结构的流出量和多功能材料的流出量、毛细张力和渗透率也在表中给出。

应该注意，表中所示的量，由于舍入成整数，加起来可能不是预想的或原来的总数。

                          表1

                                     材料里的液体

                        立即      5分钟      15分钟     30分钟第一次污染排液激增液体缓冲控制          51.26     6.94       5.36       3.75

        多功能          27.76     9.72       11.43      12.88

          分配          15.72     18.19      15.21      12.79

                       立即      5分钟     15分钟    30分钟第二次污染排液

激增液体缓冲控制       59.1      13.       7.8       6.0

          多功能       40.0      32.5      26.8      28.4

            分配       21.4      31.       26.2      21.3

                       立即      5分钟     15分钟    30分钟第三次污染排液

激增液体缓冲控制       60.7      28.5      19.1      12.6

          多功能       53.5      37.4      38.2      39.2

            分配       29.3      28.6      27.8      26.4

污染排液             1                 2               3

流出量               4.1               6.8             9.3

毛细张力             6.9               5.6             6.5

渗透率               490               1160            660

厚度(mm)             6                 10              12

润湿面积(cm²)       0                 56.4            56.4

图5用图具体说明来自表1(实线)的流出量结果，此试验数据证明本发明2英寸宽的结构与激增液体缓冲控制元件和分配元件并用时的低流出量值，图中X轴为污染排液数、Y轴为流出量克数。作为比较，图5也以虚线示出一种4英寸(10cm)宽裆部的流出量结果(Huggies^ Supreme^尿布，Kimberly-Clark公司，Dallas，TX商品)。这些数据证明，窄裆部多功能复合材料在整个三次污染排液加载期间，显示出优越的吸收性能。

图6、图7和图8曲线说明多功能复合材料独特的传送性能，包括立即通过功能，使激增液体缓冲控制材料的解吸、及液体从多功能复合材料经一定时间释放进入分配材料。图6、图7和图8用图表明来自表1的对第一次、第二次和第三次污染排液分别给出在各层中立即、5、15和30分钟液体量克数的数据(Y轴)。在图6、图7和图8中各组首柱为吸收或激增液体缓冲控制材料，次柱为多功能材料及第三柱为分配材料。

图6中第一组圆柱图解表明在第一次污染排液后的三个组成部分间的立即的液体分配情况。这些圆柱表明，激增液体缓冲控制材料保持有100ml污染排液的一半或50ml，而本发明的多功能材料保有30ml。约15ml保持在多功能材料下面的分配材料中。这说明多功能材料有足够高的起始渗透率使一部分液体立即通过到达分配材料。

5分钟的解吸时间后，图6的第二组柱图解说明，激增液体缓冲控制材料已解吸到约5ml的含量。因为整个试验过程中它位于多功能材料上面，在此解吸期间，液体正在通过多功能材料。

图6图中第二组柱表明，多功能材料在解吸阶段期间已经释放出约20ml液体。这支持了原定的设计标准，即一部分液体被从多功能材料填质中抽出而一部分则传送到多功能材料的低速超吸收剂用于永久贮存。

图7图解说明第二次100ml污染排液后液体分配情况。第一组柱表明激增液体缓冲控制材料再次吸收约50ml。应该注意，首柱指出约55ml总量，也要注意第1次污染排液后激增液体缓冲控制材料保有5ml，使50ml总吸收量与第1次污染排液性能一致。第一组柱中的次柱说明多功能材料吸收约30ml与其第1次污染排液性能相似。应该注意，尽管此柱表明40ml，但多功能材料在首次解吸循环末期已保持有10ml，因此在第二次污染排液期间只吸收了30ml。

整个解吸试验期间分配材料表明类似的饱和含量。在解吸试验期间，分配材料是和一个用于此试验结构的解吸持液垫接触着的。只要分配材料在第一次污染排液中饱和，其饱和含量就保持大致不变。因为从多功能复合材料释放的液体传送给分配材料，而分配材料正以相似的速率把液体释放给持液材料。

图8图解说明第三次污染排液后解吸阶段的液体分配，再次证实对图6和图7讨论的数据结论。

                          实施例2

在此实施例中，多功能材料包含约40％(重量)和实施例1一样的低速超吸收剂，和约60％(重量)已用0.2％(重量)液体粘合剂处理的Kimberly-Clark′s  CR 2054南方针叶木短绒。所用的特定液体粘合剂是Kymene557 LX粘合剂(Hercules有限公司，Wilmington，DE商品)。通过添加20％(重量)的水并加热到约105℃约10分钟来活化此液体粘合剂。

用试验室手动片材成型机使多功能材料气流成型以获得单位重量为440gsm的混合结构。结构的目标密度为约0.22g/cc。

使用和实施例1一样的激增液体缓冲控制层和分配材料层，以其中给出的同样方法试验多功能材料，其结果示于表2。

                        表2

                                  材料里的液体

                         立即      5分钟    15分钟    30分钟第一次污染排液

激增液体缓冲控制         44.4      4.7      3.5       3.1

多功能                   19.8      19.7     22.0      24.3

分配                     14.4      21.6     17.7      10.6

                         立即      5分钟    15分钟    30分钟第二次污染排液

激增液体缓冲控制         51.4      5.5       3.9      3.4

          多功能         45.4      40.5      41.      41.9

            分配         23.0      26.8      24.0     20.2

                         立即      5分钟     15分钟   30分钟第三次污染排液

        激增液体         54.6      6.7       4.6      4.1

        缓冲控制         58.8      55.4      53.8     53.1

                         27.2      29.8      27.4     23.2污染排液                     1                2             3流出量                       19               20            23毛细张力                     16.3             6.1           6.9

渗透率                   140          840         660

厚度(mm)                 2            7           8.4

润湿面积(cm²)           0            118         118

                      实施例3

在此实施例中，多功能材料包含约60％(重量)和实施例1一样的低速超吸收剂，约37％(重量)的Kimberly-Clark′s  CR 1654短绒和约3％(重量)Danaklon共轭粘合剂纤维。

用试验室手动片材成型机使多功能材料气流成型以获得单位重量为660gsm的混合结构。该结构的目标密度为约0.12g/cc。

用实施例1一样的激增液体缓冲控制层和分配材料层，以其中给出的同样方法试验多功能材料，其结果示表3。应该注意，尽管每次污染排液后的毛细张力和渗透率未曾计算，预测由于材料的组成的相似，其数据将会与实施例1中的值相似。

                            表3

                                 材料里的液体

                           立即    5分钟    15分钟    30分钟第一次污染排液

激增液体缓冲控制           51.9    4.9      2.7       2.0

          多功能           20.3    12.8     16.7      18.38

            分配           14.6    18.3     13.5      10.

                           立即    5分钟    15分钟    30分钟第二次污染排液

激增液体缓冲控制           58.     8.4      5.2       3.8

          多功能           39.7    32.2     35.6      37.9

            分配           19.6    20.7     15.8      11.9

                        立即     5分钟    15分钟     30分钟第三次污染排液

激增液体缓冲控制        64.2     22.9     11.9       6.4

          多功能        58.6     50.8     53.9       56.9

            分配        20.      21.1     20.3       18.1

        污染排液          1                2              3

          流出量          10.5             9.8            7.4

        毛细张力          5.4              NA^*           NA

          渗透率          800              NA             NA

        厚度(mm)          0.5              NA             NA

   润湿面积(cm²)         0                NA             NA^*注意NA意思是“无”

                            实施例4

在此实施例中，多功能材料包含约60％(重量)低速超吸收剂，约37％(重量)和实施例1一样的浆粕，和约3％(重量)Danaklon共轭粘合剂纤维。

所用的低速超吸收剂是和用于实施例1一样的。

用试验室手动片材成型机使多功能材料气流成型以获得一种单位重量为440gsm的混合结构。该结构的目标密度为约0.09g/cc。

用和实施例1一样的激增液体缓冲控制层和分配材料层，以其中给出的同样方法试验多功能材料，其结果示于表4。

                           表4

                                 材料里的液体

                          立即      5分钟     15分钟     30分钟第一次污染排液

激增液体缓冲控制          53.4      4.3       3.4        2.7

          多功能          21.9      13.3      14.4       15.1

            分配          15.2      12.5      10.1       8.5

                       立即      5分钟     15分钟     30分钟第二次污染排液

激增液体缓冲控制       58.2      7.4       4.8        4.

          多功能       38.0      31.4      32.7       33.7

            分配       17.9      27.8.     19.3       15.3

                       立即      5分钟     15分钟     30分钟第三次污染排液

激增液体缓冲控制       65.4      11.0      6.7        5.1

          多功能       53.4      4.2       45.9       47.0

            分配       24.2      25.3      22.8       21.9

  污染排液           1               2                 3

  流出量             7.6             6.9               5.5

  毛细张力           3.8             2.0               2.3

  渗透率             1370            9150              5980

  厚度(mm)           5               12.5              14

  润湿面积(cm²)     0               84                84

                       实施例5

在此实施例中，多功能材料包含约70％(重量)和实施例4一样的低速超吸收剂、约27％(重量)和实施例1一样的浆粕，和约3％(重量)Danaklon共轭粘合剂纤维。

用试验室手动片材成型机使多功能材料气流成型以获得一种单位重量为500gsm的混合结构。该结构的目标密度为约0.12g/cc。

用和实施例1一样的激增液体缓冲控制层和分配材料层，以其中给出的同样方法试验多功能材料，其结果示于表5。应该注意，多功能材料的低毛细张力，阻碍液体从激增液体缓冲控制层的解吸。我们认为低毛细张力是由于实施例5中为获得想要的低速而使用的超吸收剂颗粒太大及其疏水性而引起的。如果不是用粒度和疏水性的方法获得多功能材料的低速，那么含70％(重量)超吸收剂的多功能材料应当很圆满地在本发明范围内起作用。实际上使用实施例5的预测渗透性和毛细性所需的第二、三次污染排液数据，并假设多功能材料含70％(重量)粒度为450μm、接触角为30°的超吸收剂，据此计算出根据本发明的毛细张力和渗透率，现将其列出(注意，因未制出真实的材料，缺流出量数据)：

污染排液         第一次       第二次       第三次

毛细张力         4.1          3.1          2.9

渗透率           1325         3590         3880

                      表5

                                材料里的液体

                       立即      5分钟     15分钟     30分钟第一次污染排液

激增液体缓冲控制       56        38.1      34.        31.1

          多功能       13.9      9.9       13.7       16.5

            分配       13.3      13.       9.7        8.3

                       立即      5分钟     15分钟     30分钟第二次污染排液

激增液体缓冲控制       60.4      55.       50.6       46.7

          多功能       31.1      25.2      28.5       30.9

            分配       18.       14.4      12.4       10.9

                       立即      5分钟     15分钟     30分钟第三次污染排液

激增液体缓冲控制       65.8      56.2      52.6       49.7

          多功能       48.5      38.6      40.5       41.6

            分配       20.5      13.5      11.9       10.0

   污染排液               1             2             3

   流出量                 16.5          43.3          43.4

   毛细张力               3.9           2.4           2.1

   渗透率                 1490          5670          7060

厚度(mm)           4            10             14

润湿面积(cm²)     0            71.6           71.6

最后，图9图解表明实施例1的带有激增液体缓冲控制材料、多功能材料和分配材料的整个吸收性体系的液体分配数据，这一结构被放进一块尿布构架里并在婴儿身上试验。这一吸收体系如图1所示，把永久贮存持液复合材料放到适当位置上。此复合材料用60％(重量)Stockhausen公司的FAVOR 870高度交联表面超吸收剂、38％(重量)Kimberly-Clark公司的CR2054浆粕和约2％(重量)Kymene^液体粘合剂制成。把尿布放置在20个婴儿身上，并用8.5g/L盐溶液100ml污染尿布，每隔30分钟一次共三次。在30分钟和90分钟的终点从婴儿身上取下尿布并用X-射线以确定液体的分配情况。图9图解表明对于100ml和300ml污染排液两者液体都已移动到制品的端部。这说明多功能材料的液体分配性能在整个吸收性体系起作用，并在模拟实际使用情况下使液体分配作用发生。

总之，实施例中多功能材料数据说明本发明材料和结构独特的强制流动液体控制和毛细流动液体分配性能。数据说明一种窄裆多功能复合结构的低流出量值。另外，实施例的实验数据表明，该复合结构具有：液体通过功能，使激增液体缓冲控制材料经过与穿着者情况一致的时间段(如，约90分钟)解吸，和从其隙间填质中释放液体用于分配到远距离贮存区而不是把大部分污染保留在吸收区，在真实婴儿身上的尿布框架结构内整个吸收性体系的试验证明了此多功能材料分配功能的益处。

虽然，上面仅详细描述了本发明的几个范例实施方案，但是，本领域技术人员很容易理解，在这些范例实施方案中尚存在许多可能的方案，它们在实质上均不偏离本发明的新技术内容和优点。因此，所有此类方案均应包括在如下面所附权利要求规定的本发明范围之内。在权利要求中，手段加上功能的权利要求被用来涵盖本文中为完成所提到的功能时所描述的各种结构，而且，不仅包括各种结构等价物，而且包括各种等价结构。譬如，虽然钉子和螺钉--就钉子采取圆柱表面将木材零件固定在一起而螺钉采取螺旋表面--这种意义上可能不是结构等价物，但是，就固定木材零件的意义上，钉子与螺钉可以是等价结构。

Claims (20)

1.一种多功能材料，其包含超吸收剂、浆粕，和粘合剂组分，其中该多功能材料在整个使用期的渗透率为100-10000达西，毛细张力为约2-15cm。

2.权利要求1的材料，其包含30-75％(重量)的超吸收剂、25-70％(重量)的浆粕，和正量-高达约10％(重量)的粘合剂组分。

3.权利要求1的材料，其密度为约0.05-0.5g/cc。

4.权利要求1的材料，其单位重量为约200-700gsm。

5.权利要求1的材料，其中该超吸收剂的吸收时间指数大于5分钟。

6.权利要求1的材料，其中该超吸收剂的吸收时间指数大于10分钟。

7.权利要求1的材料，其中该超吸收剂选自粒料、珠粒料和纤维。

8.权利要求1的材料，其中该粘合剂组分选自液体和纤维状粘合剂。

9.权利要求8的材料，其中该粘合剂是一种热活化性粘合剂纤维。

10.权利要求9的材料，其中该纤维选自聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯，和聚乙烯/聚丙烯。

11.一种用于个人护理制品的复合结构，其包含与权利要求1的多功能材料相邻的激增液体缓冲控制材料，而该多功能材料与分配材料相邻。

12.权利要求11的复合结构，其中该多功能材料的毛细张力大于该激增液体缓冲控制材料的而小于该分配材料的毛细张力。

13.权利要求11的复合结构，其还包括与该分配材料相邻的持液材料以使该分配材料把液体从该多功能材料分配给该持液材料。

14.一种选自尿布、训练裤、吸收性内裤、成人失禁制品和妇女卫生制品的个人护理制品，其包含权利要求1的材料。

15.权利要求14的制品，其中该个人护理制品是妇女卫生制品。

16.权利要求14的制品，其中该个人护理制品是成人失禁制品。

17.权利要求14的制品，其中该个人护理制品是尿布。

18.权利要求17的尿布，其裆部宽度至多7.6cm。

19.一种窄裆尿布，其包含：

激增液体缓中控制材料；

与该激增液体缓冲控制材料液体连通的多功能材料，且其包含35-60％重量的低速超吸收剂、40-65％(重量)的浆粕，和约1-7％(重量)的粘合剂组分，其中该多功能材料在其整个使用期的渗透率为250-10000达西，毛细张力为约2-15cm；

分配层；

与该分配层液体连通并贮存液体的持液材料；以及

其中该尿布的裆部宽度至多5cm且每100ml污染排液流出量小于25ml。

20.一种窄裆尿布，其包括：

能控制约60-100cc以约5～20cc/s体积流量到来的污染排液的激增液体缓冲控制材料；

与该激增液体缓冲控制材料液体连通并具有使液体通过的功能的多功能材料层，该层还使该激增液体缓冲控制材料经过与穿着者情况一致的时间段解吸，并释放液体用于分配到远距离的贮存部位；

与该多功能材料液体连通的分配层，其毛细张力大于15cm，该层使液体从该多功能材料移动到远距离的贮存部位；

与该分配层液体连通的持液材料，该材料贮存液体；

其中该尿布的裆部宽度至多5cm。

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