CN1294992C - 吸收性卫生产品 - Google Patents

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Abstract

一种吸收性卫生产品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材。所述面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通过所述表面和具有表现出或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性。该产品通过一种包括将片材在用乙烯基单体的溶液浸渍的同时暴露于紫外辐射的方法而制成。

Description

吸收性卫生产品
本发明涉及一种吸收性卫生产品和制造吸收性卫生产品的方法。
吸收性制品是已知的，包含吸收性材料芯并可用于吸收和容纳身体渗出物。它们可用于个人应用例如用作尿布、卫生巾、棉塞、失禁垫、训练服。它们可用于医学应用如绑带和伤口敷料。它们可用于清洁应用例如用作擦拭物。这些制品通常是一次性的，因为它们一般无意于被洗涤或以其它方式修复后再用。
适用于吸收性制品芯的吸收性材料取决于所要吸收的流体的性质。合适材料的例子包括公开于US-4950264、US-4610678、US-4834735、US-4673402和US-4888231的那些。
这种吸收性制品通常包括一个或多个面片材。面片材可用于减少流体从制品芯的吸收性材料中泄漏。它可保护吸收性材料不受损害。它可例如因为触摸柔软和光滑而提供一个可提高使用者舒适度的表面，尤其当它提供接触使用者皮肤的表面时。它可有益地促进流体在片材平面中的快速芯吸，这样它们贯串吸收性材料的芯而分布。面片材应该是多孔的，这样流体可从中通过。片材可由纤维制成，尤其制成其中孔由纤维之间的空间提供的无纺织物。片材应该至少在一个表面上可被该制品所要吸收的流体润湿。片材可包含多个片材元件，其中至少一个应该可在至少一个表面上润湿。这些特性应该是稳定的，这样当制品在使用之前储存时它们不明显变差。它们还应该稳定使得这些特性不因暴露于流体而明显改变。这样，制品可经受对流体的重复暴露。
已知用表面处理剂处理由聚烯烃或其它憎水聚合物形成的片材以使织物可润湿。以此方式用表面活性剂对织物进行的处理公开于US-5540984和EP-A-669420，并且用聚乙酸乙烯酯对织物进行的处理公开于WO-00/37736。亲水材料对织物的处理应该使得织物和材料之间的相互作用能够经受在制造吸收性制品过程中对织物的处理，并且能够经受织物对流体的暴露。例如，一些表面处理剂可至少部分溶解在该制品所要吸收的流体中。除了易于影响织物的可润湿性之外，任何表面处理剂在吸收流体中的溶解还可改变流体的表面张力，可能减少制品吸收和保留流体的能力。
本发明提供了一种吸收性卫生产品，其中多孔片材表面由憎水聚合物材料提供，该材料的表面已通过该表面和具有表现出或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性。
因此，在一个方面，本发明提供了一种吸收性卫生产品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述材料已通过表面和具有表现出或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性，并且其中该产品通过一种包括将片材在用乙烯基单体的溶液浸渍的同时暴露于紫外辐射的方法而制成。
本发明卫生产品的优点在于，对面片材的憎水聚合物的处理导致它可被水溶液(包括水)润湿。片材的可润湿性可促进水溶液穿过片材的快速芯吸。单体被接枝到憎水聚合物片材的表面上意味着片材在处理之后的可润湿特性是稳定的。与通过应用表面活性剂而处理的片材相比，流体表面张力下降的倾向在该片材暴露于液体时减小。
另外，本发明卫生产品中的面片材可具有一定程度的耐蠕变性、耐磨性和耐切割性，这样它能够经受在使用之前和之中，例如在组装卫生产品过程中的不当处理。
已发现存在于面片材中的可润湿性和物理性能的组合来自一种制造方法，其中接枝反应使用紫外辐射在以下更详细描述的条件下引发。使用紫外辐射引发接枝反应的另一优点在于，反应可惊人地快速完成，例如通过将浸渍片材暴露于辐射短至15秒，甚至短至5或10秒或更短时间而完成，并且已经发现片材在反应之后包含显著量的接枝单体，足以使片材可被水溶液润湿。紫外辐射的使用因此有助于连续处理，这对于生产用于卫生产品如尿布的元件是重要的，其中有效率和成本有效的生产是生产工艺在商业上可行所必需的
亲水基团被接枝到聚合物片材的足够的表面以使片材在其最终用途应用中被润湿。该基团可键接到片材的主外表面(面和底)和片材的内孔结构的任何组合处。接枝到限定片材内孔结构的表面上对于片材在许多应用中能够令人满意地芯吸是重要的。对于许多应用，希望亲水基团键接到一个或两个暴露的外表面上，尽管已经发现当在暴露的外表面上的接枝水平低于在限定内孔结构的表面上的接枝水平时，在许多应用中获得了令人满意的芯吸性能。
卫生产品的面片材的特殊优点来自以下事实：片材聚合物和亲水单体之间的接枝反应在该片材被单体溶液浸渍时进行。尤其是，这样能够更多地控制接枝反应的程度，能够在片材表面(在外部和孔的内部)上实现在片材厚度方向上，或在片材的区域上，或两者上大致均匀的可控接枝水平。用于单体的溶剂的存在可降低单体反应生成均聚物的倾向。另外，如果这些均聚物也可溶于溶剂，溶剂在反应体系中的存在可使得该均聚物容易从处于溶液中的片材上洗掉，这有助于尽量减少沉积在片材表面上的均聚物的量。本发明的一个重要方面在于，它寻求提供一种在片材表面和单体之间的接枝共聚物，同时尽量减少单体的均聚物在片材表面(在外部和孔的内部)上的沉积。这样的优点在于，得自于接枝共聚合反应的片材的亲水性能不太容易受各种因素的不利影响，例如在该产品暴露于均聚物可溶解于其中的流体时。
用于单体的溶剂的存在可通过在接枝反应进行时用作散热器和变得较热而有助于控制片材在反应过程中所暴露的温度。
已经发现在用单体溶液浸渍时对片材进行的照射能够生产出一种其物理性能(例如拉伸强度)在储存时，或在暴露于碱性流体时不变差的产品。事实上已经发现，在一些情况下，片材的物理性能可通过处理而增强，这明显是因为在片材的聚合物中形成了交联。
片材由基本上憎水并能够在其表面上进行与乙烯基单体的聚合反应的聚合物材料制成。材料的憎水性质使得它耐受潮湿或不容易被水(包括水基溶液)润湿。这些材料可以缺乏水亲和性为特征。该反应可增加材料对水(包括水基溶液)的亲和性，以便增加片材被含水介质润湿的倾向。在反应之后，水往往铺展到片材的表面上。
片材可包括聚合物例如聚酰胺和聚酯。优选的聚合物材料是聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯。片材可由不只一种聚合物，或作为聚合物的混合物，或在片材的不同区域使用不同的聚合物制成。它可由在片材不同的区域中具有不同的物理性能的聚合物制成。
用于制造面片材的片材可以是具有多孔结构以使流体传输的连续幅料。例如，片材可包括其中孔通过穿孔而形成的连续幅料。片材可包括具有复杂三维多孔结构例如泡沫材料的幅料。多孔幅料可通过从两种组分的混合物所形成的幅料中萃取出一种组分而制成。例如，多孔幅料可通过从聚乙烯和聚环氧乙烷的混合物所形成的幅料中将聚环氧乙烷萃取到温水(或水溶液)中而制成。
优选，片材包括由纤维形成的织物，所述纤维的表面由憎水聚合物材料提供。织物可以是织制的。优选，织物是非织制织物。合适的无纺织物可通过例如包括(a)熔喷，(b)纺丝，(c)湿法或干法成网，(d)水缠结和(e)针刺的工艺而制成。通过纺丝和湿法或干法成网而制成的织物的纤维可相互连接使得该织物具有整体性，提供为令人满意的性能所需的机械性能。在织物由纺丝纤维制成的情况下，纤维可通过施加热和压力而彼此连接，尤其在织物的局部区域中。在织物通过湿法或干法成网而制成的情况下，较低熔点聚合物可与主聚合物一起被引入织物中，例如作为离散纤维或双组分纤维；双组分纤维可与其它纤维在织物(织制或无纺)中结合，或织物可完全由双组分纤维制成。例如，在其中聚丙烯是纤维的主聚合物组分的织物中，聚乙烯可为此目的而被引入。例如其中聚合物组分并排或以共轴排列被挤出的双组分纤维通常具有大于单组分纤维的横向横截面，这在某些场合中可成为缺点。
优选，用于形成织物的纤维的平均厚度(可测定为平均直径，尤其当纤维具有圆形横截面时)低于约30μm，更优选低于约10μm，尤其低于约8μm。在某些无纺织物，尤其通过熔喷或通过劈开纤维而形成的情况下，纤维厚度可更薄，例如低于5μm，尤其低于2μm。纤维的厚度通常超过约3μm，优选超过约5μm。
优选，织物片材的至少一些纤维的表面材料，例如至少约40重量％，优选至少约60％，更优选至少约80％包含聚烯烃，尤其是聚丙烯。优选，织物纤维材料的至少40重量％是聚丙烯，更优选至少约60％，尤其至少约80％。
优选，用于形成片材织物的至少一些纤维的材料，例如至少约40重量％，优选至少约60％，更优选至少约80％，在纤维的厚度方向上基本上是均相的。对于许多应用可优选的是，基本上所有纤维的材料在其厚度方向上基本上是均相的，以使那些纤维仅由聚丙烯或另一合适的材料(以及必要时合适的添加剂)形成。
织物可由包含一种以上的材料，例如一种以上的聚合物或在纤维或织物不同区域中具有不同物理性能的聚合物的纤维制成。例如，织物可整个或部分由两种聚合物所形成的纤维如其中组分共轴或并排排列的双组分纤维制成。
尤其优选的是，织物由仅包含聚丙烯的纤维形成。这样的优点在于，织物的物理性能是由一般与其它聚烯烃纤维相比优选的聚丙烯纤维所形成的无纺织物的物理性能。与双组分纤维相比，仅使用聚丙烯纤维的优点在于，纤维可制薄而不会非所需地增加成本。
卫生产品中的面片材可包括由第一织物(如上所述)和第二无纺织物以及任选的其它层形成的层合品，使该层合品包含三种、四种、五种或更多的织物。至少一种织物，且优选每种织物可具有如上所述的特点。在优选的结构中，层合品的第一织物可由纺丝纤维形成而第二织物可以是熔喷织物。优选，第二织物的纤维的平均厚度不超过约8μm。如果面片材包含第一和第二织物，则第二织物的纤维重量与整个层合品的纤维重量的比率可优选是至少约0.1。
如果面片材包含三个或更多织物层，外层可优选由纺丝纤维(例如纺粘纤维)形成且它们之间的所述或至少一层可以是熔喷织物。例如，当面片材包含四个无纺织物层时，织物可按照纺粘∶熔喷∶熔喷∶纺粘的顺序排列。
如果面片材包含层合品，织物可彼此相互连接。它们可利用粘合剂，或通过局部熔接而连接。
当片材由纤维制成时，织物纤维所确定的片材孔的有效的平均尺寸可使用Coulter孔隙计测定。优选，有效的平均孔尺寸低于约70μm，更优选低于约50μm，尤其低于约40μm，例如低于约30μm。在织物片材的情况下，这些小孔尺寸可使用小直径纤维，如以上所提及的那些而实现。
本发明卫生产品的面片材的平均厚度低于400μm。优选，使用试验方法DIN 53105(包括在速度2.0mm.s-1下将2.0kg重物下降至面积2.0cm2的片材的样品上)测定的面片材的厚度大于约20μm，更优选大于约40μm，尤其大于约60μm；优选，厚度低于约300μm，更优选低于约200μm，尤其低于约125μm。用于制造片材的方法可包括砑光片材(尤其当片材由织物提供时)以使其厚度值减至以上提及的范围内的步骤，所述减少是至少约5％，优选至少约15％，更优选至少约25％，和低于约60％，优选低于约45％，更优选低于约40％。砑光可具有降低片材中孔的有效尺寸的优点。砑光步骤可在片材材料与接枝共聚合反应溶液反应之前或之后进行。在接枝共聚合反应之前砑光片材已被发现能够增加加工速度。
与聚合物片材的表面接枝共聚的乙烯基单体能够与酸或碱反应直接形成盐，或在合适的后处理之后间接形成盐，后处理大概包括例如水解或磺化。优选的乙烯基单体包括烯属不饱和羧酸和其酯如丙烯酸(和其盐)、甲基丙烯酸(和其盐)、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯。可以使用的其它乙烯基单体包括丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯-磺酸(和其盐)、乙烯基磺酸(和其盐)、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(和其盐)。
优选的单体是能够在片材的聚合物表面上形成薄接枝涂层的以上提及的单官能酸如丙烯酸和甲基丙烯酸。单体可在接枝到憎水聚合物的表面上时具有亲水性能。单体可因为随后反应而能够具有亲水性能。例如，单体可包括可水解形成酸或盐的官能团(可能一种以上这样的基团)；例如，它可包括酯或酰胺。
优选的单体具有低分子量。例如，分子量可不超过200g.mol-1，优选不超过150g.mol-1，更优选不超过100g.mol-1。
用于接枝共聚合反应的单体可以是酸的盐或是能够例如通过与碱反应而至少部分转化成盐的酸。已经发现使用盐形式(尤其钠盐或钾盐)的接枝共聚物可在柔软感(对于使用者舒适可以是重要的)方面带来优点。它也可提供特别良好的芯吸速率。另外，据信卫生产品的面片材可获得的可润湿性和芯吸速率特性在该接枝物质是盐形式时更稳定，因为表面结构通过″憎水回收″而重排的倾向下降。
使用接枝物质的另一优点在于，至少在一些应用中，产品可与所要吸收的流体溶液中的离子进行离子交换，这可降低离子在流体中的浓度。例如，铵离子可被吸收，这可产生减少有害的皮肤反应的优点。
与憎水聚合物片材表面的接枝反应的程度可通过测量片材的离子交换容量而量化。用于测量离子交换容量的技术描述如下。优选，以毫当量每克(meq.g-1)度量的离子交换容量是至少约0.1，更优选至少约0.3，尤其至少约0.6。优选，离子交换容量不超过约2.0，更优选不超过约1.6，尤其不超过约1.4，例如不超过约1.2。已经发现某些聚合物片材(尤其包括聚丙烯纤维的无纺织物)在物理性能上的有益提高可在对应于这些离子交换容量值的低接枝水平下得到。
用于乙烯基单体的溶剂一般是在该方法的照射步骤中不显著蒸发的溶剂。已发现这赋予了所得片材在片材厚度方向上具有更大性能均匀性的优点。因此在片材的厚度方向上可以有更大的接枝度均匀性，导致在整个片材区域上对流体的有效芯吸。据信这可能会发生至少部分是由于片材的透明度因为溶剂留在片材孔中而得以保留的缘故。还发现乙烯基单体均聚反应的程度或不利作用或两者可通过选择合适的溶剂而降低。
一般，本发明产品在其厚度方向上具有均匀接枝水平。这可通过将片材暴露于具有足够功率的来自片材两侧的紫外辐射以穿透片材使得片材芯内的材料被暴露而实现但本发明产品可制造为使在一个表面上比在相对的另一表面上接枝更多的单体，例如通过将浸渍片材暴露于来自仅一侧或主要来自一侧的紫外辐射。在一个表面上具有亲水性能而在相对的其它表面上具有憎水性能的面片材可有利地用作卫生产品中的覆盖片材，因为它可有助于保持面对使用者皮肤的干燥。
优选，接枝乙烯基单体涂层的平均厚度不超过3.0μm，更优选不超过约2.0μm，尤其不超过约1.0μm，例如不超过约0.5μm。本发明的优点在于，利用片材的憎水聚合物表面和乙烯基单体之间的接枝共聚合反应，可将均匀的(在片材的厚度方向上，或在片材区域上，或两者)且在使用时不容易通过溶解在该产品所暴露的液体中而被去除的薄涂层施用到表面上。提供均匀和稳定的而且还薄的涂层的能力是重要的，因为这意味着可尽量减少片材因为接枝反应而造成的孔隙率下降。如果用于处理片材的材料在暴露于液体时显著溶胀，这是重要的。涂层在片材区域上的均匀性可通过评估片材在其区域中被润湿的能力上的差异，或通过例如使用光学或电子显微镜技术显微镜检查片材而确认。
接枝乙烯基单体涂层的平均厚度可通过确定存在于憎水聚合物片材的表面上的乙烯基单体相对片材表面积的量而计算。如果接枝物质可被制成具有离子交换性能，存在于片材表面上的接枝物质的量可通过测量片材的离子交换容量而确定。离子交换容量可使用例如以下更详细描述的标准滴定技术而测定。憎水聚合物的表面积可使用光学和电子显微镜技术而确定。对于织制或无纺基材，这可通过确定基材中不同纤维的平均直径并随后根据纤维的组成和密度计算总表面积而进行。纤维直径可直接使用光学或扫描电子显微镜和标准图像分析而测定。10个各自的直径读数应该针对每种纤维而记录以得到平均值。如果纤维不是圆柱形的而是例如可在可劈开的纤维时出现的带或类似物的形式，那么平均表面积可由纤维的横截面尺寸测量值确定。
穿孔片材的表面积也可使用光学或扫描电子显微镜分析测定。测定穿孔的平均直径(十个读数的平均)和长度并计算单位重量或面积的穿孔数。随后可容易地计算表面积。对于泡沫材料，表面积可根据描述于US-5387207的方法测定。泡沫材料的比表面积由平衡时吸收的重量与具有已知的低表面张力的试验液体，例如无水乙醇的重量之比而确定。
接枝材料层的厚度可由接枝到基材上的共聚合单体的重量计算。在单体具有可离子交换基团的情况下，接枝量可由离子交换容量的测定值(参见以下讨论)而计算。每克接枝基材的接枝单体的重量根据以下公式计算：
Figure C0282825800111
其中IEC是离子交换容量(meq.g-1)，EW是单体的当量重量(对于丙烯酸为72.06)，而k是转化因子，该因子解释了在测定离子交换容量的过程中不是所有能参与离子交换反应的乙烯基单体的官能团都被交换的原因。
转化因子的值(″k″)可通过使用离子交换容量方法和重量分析方法(如下更详细讨论)确定代表性样品的接枝水平而计算。该值随后使用以下公式计算：
k = W g IEC × EX × 1000
其中Wg是每克接枝基材的接枝单体的重量，通过重量分析法确定。
对于不具有离子交换基团的单体，接枝量因此可通过重量分析法确定。称出基材样品(面片材)并随后根据描述于该说明书的方法接枝共聚合。样品随后被再称重。每克接枝基材的接枝单体的重量根据以下公式计算：
Figure C0282825800121
其中W1是接枝基材的重量(克)而W0是未接枝基材的重量(克)。
接枝共聚合单体的平均涂层厚度可随后使用以下公式计算：
其中Wg是每克接枝基材的接枝聚合物的重量，ρm是聚合单体的密度(对于聚丙烯酸为0.94g.cm-3)而As是1克非接枝基材的表面积。
在另一方面，本发明提供了一种吸收性卫生产品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述材料已通过表面和具有表现或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性，并且其中接枝乙烯基单体作为平均厚度不超过约3.0μm的基本上均匀的涂层提供在片材表面上。
适用于制造面片材的溶剂一般可透过紫外辐射，没有在暴露于辐射时可被夺取的原子，具有高比热和高蒸发潜热，并且不会与片材材料发生不利的反应。合适的溶剂可包括溶剂组分的混合物，包括一种其中乙烯基单体更容易溶解的组分。优选的溶剂(或溶剂混合物的溶剂组分)的沸点大于约50℃，优选大于约70℃。另外优选的是溶剂(或溶剂混合物的溶剂组分)的沸点不高于织物在紫外照射过程中可能受损时的温度。例如，溶剂(或溶剂混合物的溶剂组分)的沸点可选择为低于片材的聚合物材料熔化或软化时的温度。尤其优选的溶剂具有大于约1000J.g-1，优选大于约1500J.g-1，更优选大于约2000J.g-1的蒸发潜热，和/或大于约2.0J.g-1.K-1，优选大于约3.0J.g-1.K-1，更优选大于约4.0J.g-1.K-1的比热容量。在这些范围内的比热容量或蒸发潜热的值的优点在于，溶剂在反应中具有增强的散热能力而不会显著蒸发，产生以上所提及的优点。尤其明显的另一优点在于，限制了由乙烯基单体的均聚反应形成的产物，而且所形成的任何的这些产物被保留在溶液中而不是沉积在片材内的孔中。这样产品容易通过洗涤从片材上去除。对形成均聚反应产物的控制无需使用抑制剂就可实现，抑制剂在片材用于某些应用时可造成污染问题。尤其优选的是溶剂包含水。
优选，乙烯基单体溶液中的溶剂包含基于除一种或多种乙烯基单体组分之外的溶液的总重量至少约50％，更优选至少约60％，尤其至少约70％，尤其至少约85％的水，和任何其它有意义的功能组分。溶剂可包含一种或多种有机溶剂，例如选自醇、酮和醚。优选，有机溶剂在水中可混溶。合适的溶剂可以是低分子醇，例如乙醇或丙烷-2-醇。如果溶剂体系包括有机溶剂，基于溶液(除了一种或多种乙烯基单体组分和任何其它有意义的功能组分)的总重量，有机溶剂在溶剂体系中的量优选不超过约50％，更优选不超过约40％，尤其不超过约30％。优选，有机溶剂的量是至少约5％，更优选至少约10％，例如至少约15％。
浸渍溶液通常包括用于接枝反应的引发剂。优选，引发剂通过从一种反应材料上夺取原子物种，尤其通过从片材表面的聚合物上夺取原子以在片材表面上形成聚合物自由基而引发反应。例如可特别优选地使用可从片材表面的聚合物中夺取氢原子的引发剂。如果原子从片材的聚合物上被夺取，活化的聚合物物质可与片材中的另一聚合物基团反应使得该聚合物变得交联，或与乙烯基单体在共聚合反应中反应。共聚合反应导致形成接枝支链。
合适的引发剂的例子包括二苯酮和取代的二苯酮如2，3或4-甲基二苯酮，甲基-2-苯甲酰基苯甲酸酯，4-氯二苯酮，4-苯基二苯酮，4-苯甲酰基-4′-甲基二苯硫和其混合物。其它合适的引发剂包括噻吨酮和取代的噻吨酮，例如2，4-二甲基噻吨酮，2-氯噻吨酮，2-异丙基噻吨酮，4-异丙基噻吨酮，1-氯-4-丙氧基噻吨酮和其混合物。
乙烯基单体与引发剂的摩尔比优选是至少约40，更优选至少约75，尤其至少约125；比率优选为低于约1500，更优选低于约1000，尤其低于约350，更尤其低于约250；例如该比率可以是约150。
浸渍溶液可包括用于抑制乙烯基单体均聚反应的组分。合适的抑制剂的例子包括可溶于反应介质的铁(II)和铜(II)盐，用于含水介质的优选材料是硫酸铜(II)。但已经发现对抑制剂的需求可通过选择可限制均聚反应速度和程度的适用于接枝共聚合反应的溶剂而得以避免，例如因为它能够用作散热器。这在需要尽量减少片材中的污染物的量时是有利的。
浸渍溶液可包括其它的组分以优化反应条件，如包括表面活性剂以确保溶液完全浸渍片材，合适的溶剂混合物以确保溶液的均匀性，等等。
片材可被机械处理以促进片材被溶液浸渍，例如超声处理。
通常适当地限制浸渍片材暴露于氧，至少在片材暴露于紫外辐射的过程中。这可例如通过在惰性气氛中，例如在氩或氮的气氛中进行紫外照射步骤，或将浸渍织物密封在不透氧但却能透过用于引发共聚反应的适合波长的紫外辐射的材料的片材之间而实现。
本发明的卫生产品特别可用作尿布。其它应用包括例如卫生巾、棉塞、失禁垫和训练服。它可用于医疗应用如绑带和伤口敷料。它可用于清洁应用例如用作擦拭物。该产品一般是一次性的，因为它一般无意于被洗或以其它方式修复再用。适用于本发明卫生产品芯的吸收性材料取决于其预期用途。合适的材料的例子包括公开于US-4950264，US-4610678，US-4834735，US-4673402和US-4888231中的那些。
在另一方面，本发明提供了一种制造吸收性卫生产品的方法，该产品包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材，该方法包括：
a.将具有由憎水聚合物材料提供的表面的多孔片材用具有表现出或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体的溶液浸渍，
b.将该浸渍片材暴露于紫外辐射以使乙烯基单体与片材材料共聚，
c.干燥和整饰该片材以得到面片材，和
d.将面片材与吸附剂材料芯层合。
用于组装产品的技术取决于用于制造它的材料、组分层的数目、产品的用途等等。卫生产品可包含两个或多个面片材，其中至少一个具有以上详细描述的特征。例如，卫生产品可包括两个面片材，其中一个用于贯穿吸收性材料芯的表面而分布流体，而另一个用于使流体迅速地从与使用者皮肤接触的一侧进入另一侧的吸收性材料芯。这些面片材的一个或两者可具有以上描述的得自于紫外辐射引发接枝共聚合反应的特征。
一般，卫生产品还包括背片材。背片材通常不透过已被芯吸收的流体。
卫生产品可包括固定件，通过它可将产品对着使用者皮肤放置就位。固定件的性质取决于产品的性质和其预期用途。尿布可包括粘合剂胶带固定件。卫生巾可包括粘合剂条。产品如尿布、卫生巾和失禁垫可包括弹性化边框以有助于精确定位和尽量减少泄漏。
适用于构造具有面片材的卫生产品的技术是熟知的。面片材和芯的层合可包括例如利用其它的粘合剂组分(例如热熔粘合剂)，或通过局部施加的热和压力(例如用于形成多个针孔)将面片材固定到芯上，可能固定到两个元件的整个区域上，或仅一部分区域(例如在其边缘附近)上。面片材和芯的层合可包括仅将两者排列并随后利用卫生产品的其它元件，如固定胶带和卷绕到面片材和芯的边缘上的背片材将它们相互固定。
卫生产品可根据它所要应用的场合而包括其它元件。尤其是，它可在正面上包括与面片材相对的背片材。背片材一般防止流体传输，这样被芯材料吸收的流体就留在产品内。该产品还可包括例如用于将它固定就位的装置(如在尿布的情况下的粘合剂片)。
在以下实施例中，提供了有关离子交换容量、重量损失、萃取溶液表面张力，老化和溶剂穿透值的数据。这些参数使用以下技术测定。
离子交换容量
与憎水聚合物片材的表面的接枝反应程度可通过测量片材的铵离子交换容量而量化。它根据试验常规测定，以毫当量/克计，其中将称重约0.5g的片材样品通过在1.0M盐酸中在70℃下浸渍1小时而转化成酸(H+)形式。样品在去离子水中洗涤直至洗涤水表现出pH约6-7。样品随后在70℃下干燥至恒重。
干燥样品被放在100ml聚乙烯瓶中，向其中准确地加入10ml约0.1M氢氧化铵。可加入另外的去离子水以完全浸没样品。将另外10ml氢氧化铵加入第二个聚乙烯瓶，同时加入与加入到包含样品的瓶中相同量的去离子水。这两个瓶在70℃下储存至少30分钟。
在冷却之后，将每个瓶的内容物转移至玻璃锥形瓶中，且每个瓶中的氢氧化铵的量通过使用甲基红色指示剂用标准化0.1M盐酸滴定而测定。
干酸(H+)形式的处理片材的离子交换容量(meq.g-1)根据以下公式计算：
IEC = t 2 - t 1 10 W
其中t1是装有样品的瓶的滴定值(HCl的ml数)，t2是没有样品的瓶的滴定值(HCl的ml数)，而W是酸(H+)形式的干燥膜的重量(克)。
垂直芯吸高度
将15mm×150mm的处理片材的条从幅料的中心切出，其中最长尺寸平行于机器方向。将该条悬浮在盛有盐水溶液(0.9％氯化钠在去离子水)的盘上并随后下降使得5mm的样品在溶液的表面之下。开启计时器并记录在10分钟之后移动液体前锋所达到的高度。
重量损失
将处理片材的样品(例如约重0.5g)在70℃下干燥至恒重并随后放入一个装有1.5升沸腾的去离子水的锥形瓶中。在连续搅拌下，样品暴露于沸水4小时。样品随后被取出，在70℃下干燥至恒重并再次称重。将其钾或钠形式的样品在1M氢氧化钾或钠中在70℃下再浸渍1小时，然后在去离子水中漂洗并在70℃下干燥至恒重。重量损失百分数计算如下：
其中：W1是样品的起始重量(g)。
W2是样品(g)在沸水中浸渍之后的重量。
萃取溶液的表面张力测量
将100mm×100mm的处理片材样品在50毫升去离子水中在70℃下萃取4小时。织物随后被取出并将萃取水冷却至室温(20-25℃)。萃取水的表面张力由使用环方法的Du Nouy表面张力天平(C440890-Cambridge型仪器)测定并与纯水的值(72mN.m-1，在23℃下(化学和物理手册，第59版，CRC出版社出版))比较。
老化
将15mm×150mm的处理片材的样品在70℃下在烘箱中储存。每24小时取出样品并使用以前描述的步骤测定垂直芯吸高度。
穿透试验
适当地应用EDANA推荐的试验方法150.3-96。以下改变被引入以下实施例中：
所用的参比垫是Air-Laid Wiper 7002的10cm×10cm正方形，1层白色纸(由Cotswold Safety and Hygiene，UK供给)。使用七层，其中光滑的表面朝上。
实验室温度被控制在23℃。
实验室湿度在48％和65％之间变化。
以下实施例涉及适用于本发明所涉及的那种卫生产品的面片材。它们可与使用常规技术和材料的吸收性材料芯相结合。
转化因子(k)的确定
选择一种无纺聚丙烯织物，它由Fibertex A/S(Denmark)供给，由纺粘∶熔喷∶熔喷∶纺粘(SMMS)的热粘合层合品结构制成。纺粘组分的平均纤维直径为15-20μm，基重为4g.m-2，熔喷组分的平均直径为6μm，基重为1g.m-2。织物的总基重是10g.m-2，标称厚度是90μm。织物纤维的表面积是3525cm2.g-1。
精确称出152mm宽和约14m长的织物样品条。将样品在每端连接上另外标准长度的50g.m-2聚丙烯无纺纺粘织物。织物条的结合长度是约40m。
织物条在连续加工过程中用如下(重量百分数)配制的溶液浸渍，即使织物经过位于具有氮气氛的腔中的辊周围，这样该织物穿过组成如下的溶液：
丙烯酸(99％，Sigma-Aldrich Company Limited，UK)     30.00％
二苯酮(99％，Lambson Fine Chemicals Limited，UK)         0.25％
2-丙醇(99+％，Sigma-Aldrich Company Limited，UK)         10.00％
去离子水                                                 59.75％
丙烯酸与二苯酮的摩尔比是约150。
将仍处于氮气氛中的浸渍织物在四个相互平行放置的中压汞灯之间经过，其中腔的每侧有两个，而该位置的腔具有石英窗。每个灯具有功率输出120W.cm-1且与织物相距10cm。每个灯产生具有10cm宽度的平行束。织物对辐射的总曝光时间是约12秒。
仍作为连续加工过程的一部分，接枝共聚合织物通过经过两个去离子水槽而被洗涤以去除未反应的组分。在去离子水中的总洗涤时间是约10分钟。织物最后在加热辊上于60℃下干燥。
将另外的织物样品利用以上描述的步骤使用对UV辐射的总曝光时间约6.3秒进行接枝共聚合，并且在去离子水中的总洗涤时间是约10分钟。
将处理样品小心地从标准纺粘材料上分离并精确再称重。测定两种样品的离子交换容量并根据上述步骤计算转化因子(k)。这些计算的结果如下所示：
  UV照射时间(s)   12   6.3
  未处理织物的重量W0(g)   20.0703   22.1253
  接枝共聚织物的重量W1(g)   25.4228   25.1540
  每克接枝基材的接枝单体的重量Wg   0.211   0.0444
  离子交换容量(meq.g-1)   2.54   0.54
  转化因子k   1.15   1.14
可以看出，这两个实施例的转化因子(k)实际上是相同的，而且相同的值可应用于大范围的离子交换容量测量值以确定每克接枝基材的接枝单体重量。在以下实施例中，转化因子的值取为1.145。
实施例1
将使用以上在确定转化因子时描述的方法制成的无纺织物的连续条用配制如下(重量百分数)的溶液浸渍，即使织物经过位于具有氮气氛的腔中的辊周围，这样织物穿过组成如下的溶液(比例，以重量％计)：
丙烯酸                                        30.00％
二苯酮                                        0.25％
Lutensol ON-70表面活性剂                      0.50％
去离子水                                      69.25％
丙烯酸与二苯酮的摩尔比是约150。
让仍处于氮气氛中的浸渍织物在四个相互平行放置的中压汞灯之间经过，其中腔的每侧有两个，而该位置的腔具有石英窗。每个灯具有功率输出79W.cm-1且与织物相距10cm。每个灯产生具有10cm宽度的平行束。织物对辐射的总曝光时间是约8.5秒。
仍作为连续加工过程的一部分，接枝共聚合织物通过经过两个去离子水槽而被洗涤以去除未反应的组分。在去离子水中的总洗涤时间是约7分钟。
以下给出接枝共聚合织物的性能，并与聚丙烯织物起始原料的相应性能比较。
  性能   未接枝   接枝
  离子交换容量(meq.g-1)   0   0.58
  每克接枝基材的接枝单体重量   0   0.048
  垂直芯吸高度(mm)   0   23
  重量损失(％)   0.38   1.04
  穿透值(s)   29.77   3.07
  萃取水的表面张力(mN.m-1)   72   63.5
  平均接枝涂层厚度(μm)   0.0   0.15
实施例2
将上述的无纺织物根据描述于实施例1的步骤与丙烯酸进行接枝聚合，不同之处如下。灯功率是120W.cm-1，照射时间是7秒且浸渍溶液与用于以上在确定转化因子时所述的方法相同。
以下给出接枝聚合织物的性能，并与聚丙烯织物起始原料的相应性能比较。
  性能   未接枝   接枝
  离子交换容量(meq.g-1)   0   0.96
  每克接枝基材的接枝单体重量   0   0.079
  垂直芯吸高度(mm)   0   31
  重量损失(％)   0.38   0.23
  穿透值(s)   29.77   2.86
  萃取水的表面张力(mN.m-1)   72   69.1
  平均接枝涂层厚度(μm)   0   0.26
可以看出，在该实施例中制成的接枝共聚合织物具有明显较低的重量损失并且萃取水具有明显低于实施例1的表面张力下降。
实施例3
将根据实施例2制成的织物条通过使织物在室温下穿过10％w/w氢氧化钾溶液而转化成钾形式。总浸渍时间是约6秒。织物随后被洗涤以去除未反应的组分并在两个辊上于60℃下干燥。
以下给出处理织物的性能，并与实施例2的织物的相应性能比较。
  性能  实施例2  实施例3
  垂直芯吸高度(mm)  31  68
  重量损失(％)  0.23  0.95
  穿透值(s)  2.86  2.98
  萃取水的表面张力(mN.m-1)  69.1  67.9
实施例4
重复实施例3的步骤，只是溶液是30％w/w氢氧化钠并且浸渍时间是10分钟。以下给出现基本上为钠形式的处理织物的性能。
  性能
  垂直芯吸高度(mm)   46
  重量损失(％)   0.5
  穿透值(s)   2.99
  萃取水的表面张力(mN.m-1)   72
从实施例3和4可以看出，转化成钾或钠形式可明显提高垂直芯吸高度而没有不利地影响其它性能。
实施例5
将根据实施例2，3和4制成的织物的样品经受多个如上在重量损失步骤中所述的洗涤周期。在每次洗涤之后，测定在10分钟之后的垂直芯吸高度和穿透值。结果在下表中给出：
  洗涤次数            实施例2            实施例3            实施例4
  垂直芯吸高度(mm)   穿透值(s)   垂直芯吸高度(mm)   穿透值(s)   垂直芯吸高度(mm)   穿透值(s)
  0   31   2.86   68   2.98   46   3.66
  1   49   2.99   50   3.21   45   2.89
  2   55   2.95   41   2.88   40   2.3
  3   35   2.35   35   3.04   30   2.86
可以看出，根据本发明处理的织物具有优异的对重复洗涤的耐久性。
实施例6
使根据实施例3和4制成的处理织物的样品经受如上所述的老化试验。结果在下表中给出。
  老化(天)      垂直芯吸高度(mm)
  实施例3   实施例4
  0   68   46
  2   60   43
  7   55   31
可以看出，处理织物具有良好的老化性能。
实施例7
在多个不同的照射时间下重复以上描述于实施例2的步骤，这样得到一系列具有在一定范围内的平均涂层厚度的接枝共聚合织物。
以下给出接枝共聚合织物的性能：
  性能                                 UV照射时间(秒)
  5.5   6.4   7.1   8.0   9.2   10.9   13.3
  离子交换容量(meq.g-1)   0.44   0.72   0.91   1.27   2.28   3.13   4.02
  每克接枝基材的接枝单体重量(g.g-1)   0.036   0.059   0.075   0.105   0.188   0.258   0.332
  接枝涂层厚度(μm)   0.11   0.19   0.25   0.35   0.70   1.05   1.50
  垂直芯吸高度(mm)   0   16   36   43   10   16   15
  穿透值(s)   3.35   3.29   3.27   3.21   3.72   3.92   4.27
数据表明，最快的穿透值和最大的垂直芯吸高度在平均涂层厚度约0.35μm时获得。随着涂层厚度增加到该值之上，穿透值和垂直芯吸高度性能开始下降。这种对穿透值时间的影响在图1中显示。
实施例8
选择一种由Nippon Kodoshi公司(日本)供给的无纺聚丙烯纺丝纤维织物。该织物具有基重46g.m-2和标称厚度100μm。平均纤维直径是11.3μm。织物纤维的表面积是3900cm2.g-1。
精确称重10cm×10cm正方形的织物样品并随后用配制如下(重量百分数)的溶液浸渍，即将织物在溶液中浸渍直至完全润湿。该溶液配制如下：
N，N-二甲基丙烯酰胺(99％Sigma-Aldrich Company Ltd，UK)  30.00％
二苯酮                                                  0.25％
Lutensol ON-70表面活性剂                                0.50％
去离子水                                                69.25％
N，N-二甲基丙烯酰胺与二苯酮的摩尔比是约220。
将浸渍织物放在两片聚乙烯膜(厚度50μm)之间并排除所有的空气。将织物和聚乙烯膜随后放在两片石英玻璃之间。织物片材的每侧随后顺序地每侧暴露于UV辐射30秒，所述UV辐射来自与样品相距22cm的中压汞灯。汞灯的功率输出为43W.cm-1。
处理织物随后在沸腾的去离子水中洗涤20分钟，在70℃下干燥并再称重。
其它的处理织物样品根据以上步骤使用UV曝光时间60、90、120和150秒/面而制成。
以下给出接枝共聚合织物的性能。涂层厚度由重量分析测定的接枝重量计算。
                       UV照射时间(秒/面)
  性能   30   60   90   120   160
  每克接枝基材的接枝单体重量(g.g-1)   0.0047   0.0095   0.0420   0.1469   0.1966
  接枝涂层厚度(μm)   0.01   0.03   0.12   0.46   0.65
  重量损失(％)   0.33   0.41   0.14   0.48   0.73
  垂直芯吸高度(mm)   10   60   45   40   2
可以看出，使用该单体制成的接枝共聚合织物在约0.46μm的最高平均涂层厚度时具有低重量损失和良好的垂直芯吸高度。超过约0.6μm的平均涂层厚度时，垂直芯吸高度下降。
实施例9
选择一种由Applied Extrusion Technologies Inc USA供给的无纺聚丙烯熔喷织物。该织物具有基重13g.m-2和标称厚度40μm。平均纤维直径是3.5μm。织物纤维的表面积是12,560cm2.g-1。
织物的连续条根据描述于实施例1中的步骤与丙烯酸进行接枝共聚，不同之处如下。灯功率是59W.cm-1，照射时间是6秒，并且在去离子水中的洗涤时间是5分钟。
处理织物具有离子交换容量1.19meq.g-1，每克接枝基材的接枝单体重量是0.098g.g-1且平均涂层厚度是0.09μm。
处理织物根据描述于实施例3的步骤转化成钾形式。使用扫描电子显微镜，丙烯酸在纤维表面上的分布通过钾离子绘图使用能量分散X-射线分析(EDX分析)而确定。图2a给出了对织物某区域进行的分析结果。图2b是该织物的同一区域的SEM照相。可以看出，钾离子(表示为白点)和因此接枝丙烯酸均匀分布在纤维表面上。

Claims (22)

1.一种吸收性卫生产品，包括吸收性材料的芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通过所述表面和其为烯属不饱和酸或其酯的表现出或可改变使得它表现出亲水性能的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性，并且其中该产品通过一种包括将片材在用该乙烯基单体的溶液浸渍的同时暴露于紫外辐射的方法而制成。
2.权利要求1所要求的卫生产品，它包含痕量的用于接枝共聚合反应的引发剂，通过它从片材表面的聚合物上夺取原子物种以在片材表面上形成聚合物自由基。
3.权利要求1所要求的卫生产品，其中键接到憎水聚合物材料的表面上的基团包含烯属不饱和酸的盐。
4.权利要求1所要求的卫生产品，其中片材的聚合物材料包含至少一种聚烯烃。
5.权利要求1所要求的卫生产品，其中片材的聚合物材料包含聚丙烯。
6.权利要求1所要求的卫生产品，其中面片材的平均厚度低于400μm。
7.权利要求1所要求的卫生产品，其中片材包含由其表面被憎水聚合物材料提供的纤维形成的织物。
8.权利要求7所要求的卫生产品，其中织物纤维材料的至少40重量％是聚丙烯。
9.权利要求7所要求的卫生产品，其中用于形成面片材的织物的纤维的平均厚度低于30μm。
10.权利要求7所要求的卫生产品，其中面片材包含由第一和第二无纺织物形成的层合品。
11.权利要求10所要求的卫生产品，其中该层合品的第一织物由纺丝纤维形成并且第二织物是熔喷织物。
12.权利要求10所要求的卫生产品，其中第二织物的纤维的平均厚度不超过8μm。
13.权利要求10所要求的卫生产品，其中第二织物的纤维的重量与整个层合品的纤维的重量的比率是至少0.1。
14.权利要求10所要求的卫生产品，其中层合品包括第三织物。
15.一种制造包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材的吸收性卫生产品的方法，该方法包括：
a.将具有由憎水聚合物材料提供的表面的多孔片材用其为烯属不饱和酸或其酯的表现出或可改变使得它表现出亲水性能的乙烯基单体的溶液浸渍，
b.将该浸渍片材暴露于紫外辐射以使该乙烯基单体与片材材料共聚，
c.干燥和整饰该片材以得到面片材，和
d.将面片材与吸收性材料芯层合。
16.权利要求15所要求的方法，其中乙烯基单体的溶剂在浸渍片材暴露于紫外辐射的过程中不显著蒸发。
17.权利要求15所要求的方法，其中基于除一种或多种乙烯基单体组分和任何其它有效功能组分之外的溶液的总重量，乙烯基单体的溶剂包含至少50wt.％的水。
18.权利要求15所要求的方法，其中乙烯基单体的溶液包含至少5wt.％的有机溶剂。
19.权利要求15的方法，包括机械处理片材以促进片材被乙烯基单体溶液浸渍的步骤。
20.权利要求15所要求的方法，其中乙烯基单体溶液包含从片材表面的聚合物上夺取原子物种以在片材表面上形成聚合物自由基的引发剂。
21.权利要求15所要求的方法，其中乙烯基单体是酸，并且该方法包括中和该酸，将该酸至少部分转化成盐，优选钠盐或钾盐的步骤。
22.一种吸收性卫生产品，包括吸收性材料芯和所要吸收的流体从中通过以被吸收性材料吸收的面片材，其中面片材是多孔的并且包括具有由憎水聚合物材料提供的表面的片材，所述聚合物材料通过所述表面和具有表现出或可改变使得它表现出亲水性能的基团的乙烯基单体之间的接枝共聚合反应而改性，并且其中接枝乙烯基单体在片材表面上提供了其平均厚度不超过3.0μm的的基本均匀的涂层。
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