JP4234201B2 - 向上した灯心作用特性を有する流体分配材料 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、優先的な流体分配方向において向上した灯心作用特性を有する流体分配材料に関する。
その様な流体分配部材は、幼児用おむつ、失禁用製品または生理用品のような使い捨て吸収製品において用いられるような吸収性コア構造において特に有用である。
発明の背景
使い捨て吸収製品および構造の一般的分野において、特定の流体分配特性を示す材料は周知である。その様な材料は、吸収性ゲル化材料または超吸収性剤ともまた呼ばれる高い吸収性の材料の導入とより強く関るようになり、それは尿のような水性流体を貯蔵するための良好な手段を提供するが、しかし流体輸送を高めず、次善の設計および／または次善の材料が用いられるときは流体輸送の減少さえ起こし得るし、しばしば「ゲルブロッキング」と称される現象が起こる。例えば、超吸収性剤がセルロース繊維と均一に混合されている構造において、超吸収性材料の選択に強く依存しているある臨界濃度は、吸収性コアの効能を損なわないために超えられるべきではない。
その結果、多数の吸収性コアの設計が、貯蔵および流体分配の分離した機能を伴って現れた。このことは、改善された流体の取り扱いのためのサージ管理部分を含み、特定の坪量、獲得時間および残留する濡れを有する吸収製品を開示するＥＰ０３９７１１０（ラティマー（Ｌａｔｉｍｅｒ））により例示される。ムーア（Ｍｏｏｒｅ）らの米国特許第４８９８６４２号は、特にねじれた化学的に硬化されたセルロース性繊維およびそれから作られた吸収構造を開示する。ＥＰ０６４０３３０（ベウィックーソンタグ（Ｂｅｗｉｃｋ−Ｓｏｎｎｔａｇ）ら）は、特定の超吸収性材料とともに特定の配列におけるその様な繊維の使用を開示する。ＥＰ０３９７１１０（ラティマー）は、改善された流体の取り扱いのためのサージ管理領域を含み、特定の坪量、獲得時間および残留する濡れを有する吸収製品を開示する。
最初は、分配材料についての要求はそれほど大きくはなく、コアのためのラップシートとして用いられ、例えば米国特許第３，９５２，７４５号（ダンカン（Ｄｕｎｃａｎ））において記載されているような標準ティッシュペーパー材料が、ＥＰ０３４３９４１号（レイジング（Ｒｅｉｓｉｎｇ））または米国特許第４，５７８，０６８号（クレーマー（Ｋｒａｍｅｒ））において記載されているように流体分配を高めるためにもまた適用された。
これらの材料の幾つかは所望でない堅い感触を示したけれども、柔軟さを向上させるための形成後処理のための方法は周知であった。「形成後処理」とは、ティッシュの製造または形成の間に柔軟さを増加させる代わりに、または加えて、ティッシュが、ティッシュの形成および乾燥の後で、しばしば、吸収性コアまたは吸収製品を形成するためにティッシュを他の材料と組み合わせるような更なる加工処理の直前に、分離した処理工程において機械的に処理される事実を称する。その様な処理のための例は、米国特許第５，１１７，５４０号（ウォルトン（Ｗａｌｔｏｎ））または米国特許第４，４４０，５９７号（ウエルズ（Ｗｅｌｌｓ））である。
吸収製品の機能を向上させる希望とともに、多孔性材料がより深く研究された様に、分配材料についてのより特定の要求が高まった。例は、スポンテックス（Ｓｐｏｎｔｅｘ）ＳＡ．フランスにより商業的に入手可能であるようなセルロース性発泡体であるかまたは米国特許第５，２６８，２２４号（デズマレーズ（ＤｅｓＭａｒａｉｓ））において記載されているような高内部相高分子化材料である。縦側の流体分配を向上させるために、米国法定発明登録Ｈ１５１１において記載されているような、大表面積合成繊維が吸収構造において適用された。
これらのアプローチは同様に製造するのに複雑でなくてはならず、したがってセルロース繊維系材料に比較して相対的に高価である。
従って、初期のアプローチは、構造の一部が高密度に圧縮され、このようにして、たとえば「灯心線」に沿ってまたは詰まったメッシュパターンにおいて向上した灯心高さのためのより小さな小孔（ポア）を作り出す米国特許第３，５７５，１７４号または米国特許第４，７８１，７１０号のようなセルロース繊維系材料の灯心作用特性を向上させることを意図した。その様な試みはまた、特定の優先的流体分配方向に達することを意図した。しかしながら、これらのアプローチにおいて、増加した灯心高さの積極的な影響がその様な高さに対して輸送されるであろう流体の減少した量により相殺された様に、大きなポアのサイズは、より小さなポアのサイズより相対的に大きく減少した。
分配材料のポアサイズに影響を与えるための他の試みは、１方向において溶融可能な繊維を含み、熱硬化により変形を「凍結する」繊維性構造を延長させることにより最大ポアサイズを減少させることを意図する米国特許第５，２４４，４８２号（ハッセンボーラー（Ｈａｓｓｅｎｂｏｅｈｌｅｒ））において記載される。
また、ポアサイズおよびポアサイズの分布を合せることを可能とすることを意図する特別の材料の複合材料が開発された。その様な改善についての例は、ともに譲渡され、ともに係属する（許可された）、「高い吸引および高い能力を示す吸収製品のための流体分配部材（Ｆｌｕｉｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｅｒ ｆｏｒ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｓｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｃａｐａｃｉｔｙ）」と言う表題の、ホーニー（Ｈｏｒｎｅｙ）らの名義で１９９５年２月３日に出願された米国特許出願シリアル番号第０８／３８２，８１７号またはともに譲渡され、ともに係属する、「高い能力の流体吸収部材（Ｈｉｇｈ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｆｌｕｉｄ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｍｅｍｂｅｒｓ）」と言う表題の、シージャー（Ｓｅｇｅｒ）らの名義で１９９６年４月１７日に出願された米国特許出願シリアル番号第０８／６３３，６３０号において極めて詳細に記載される。両方は、架橋されたセルロース柔軟木材繊維のような特に硬化されたセルロース性繊維を用い、ユーカリ繊維のような小さく薄いセルロース性繊維で大きなポアを埋めることにより弾力性構造を与えることを本質的に意図する。両方の出願は、構造に十分な一体性と強度を与えるための手段を更に加え、第１の出願（米国シリアル番号第０８／３８２，８１７号）は熱可塑性繊維および部分的に溶融したそれを加えることにより、第２の出願（米国シリアル番号第０８／６３３，６３０号）は化学的バインダーを与えることによる。
しかしながら、より複雑な技術にもかかわらず、すべての改変は、灯心高さと灯心フラックスの反比例によりいまだ限定される、すなわち灯心高さは向上し得るがしかし減少した灯心フラックスを犠牲にしてである、と理解されてきた。同時に両方を向上させる能力についての認識は存在しなかった。
驚くべきことに、本発明者は、材料を評価する基準を注意深く選択し、このようにしてこれらの特性を満足する適切な材料を認定することによりこの非両立性を克服することを可能とした。
従って、本発明は、ともに改善された灯心高さと灯心フラックスについて材料を認定することが可能である選択基準を提供することに関する。
本発明の更なる目的は、同時にともに向上した灯心高さと灯心フラックスを有する材料である。
本発明の更なる目的は、特にウエブの長さ方向（しばしばまたマシン方向とも呼ばれる）において輸送特性の向上した方向性を有する材料である。
本発明のその上更なる目的は、その様な材料を含む吸収製品を提供することである。
発明の概要
驚くべきことに、１つの優先的流体分配方向を有し、以下に記載される垂直灯心作用試験に用いるとき、１２．４ｃｍの高さで前記優先的流体分配方向について１２０秒未満の灯心時間を有し、０．０７５グラム／ｃｍ²／秒を超える累積フラックスを有することを特徴とすることにより流体分配材料として特に有用である材料を選択することが可能であることが見出された。
その様な材料についてのさらに有用な選択基準は、同じ試験に用いたときの、優先的分配方向における灯心作用時間が８．３ｃｍでの垂直方向の灯心作用時間の８０％未満であることにおいて表される異方性流体分配挙動である。
その様な選択基準は、特別な機械的形成後処理に供された１つの等級の分配材料が特に良好な結果を示したさまざまな材料に対して適用された。
【図面の簡単な説明】
図１は、形成後処理の好ましい実施において用いられる装置の模式図を示す。
図２は、装置にわたっての断面を模式的に示す。
図３ａ）およびｂ）は、垂直流体灯心パラメーターを測定するための装置を示す。
発明の詳細な説明
本発明のコンテキストにおいて流体分配材料は、製品において流体輸送機構を支持することを意図される、吸収製品におけるような適用のための材料である。そのような製品は一般的に、縦および横の、２つの中心線を有する。ここで用いられるものとして「縦の」と言う術語は、立っている製品の着用者を左と右の身体半分に両断する垂直平面に一般的に並んでいる（例えば、ほぼ平行である）製品の平面における線、軸または方向を指称する。流体輸送機構は次いで、負荷領域、すなわち、身体排出物が吸収製品の表面上に処置される製品の領域より大きな領域にわたって製品において広げられ得る吸収材料を効果的に用いることが要求され得る。その様な輸送は、重力のような駆動力により発生し得るものであり、それは重力の方向に逆らっての流体分配を可能としないであろうし、したがって、排出された流体が吸収製品に排出される負荷点から、「より高く」、すなわち重力の方向に対抗して上方に位置する製品の他の部分に、流体が輸送される必要のある吸収製品を手がけるときにしばしば要求を満足しない。
この灯心作用は一般的に、毛管力を利用することにより達成され、垂直方向において材料を試験することにより、すなわち重力の方向に沿ってそれらを配置することにより、最も良く評価され得る。
垂直灯心作用
本発明による材料の重要な機能性は、向上した灯心高さと灯心フラックスとの組み合わせである。
吸収製品は着用者の解剖学的構造および吸収製品の寸法により顕著な寸法を有し得るものであり、高く上昇する灯心作用の能力は重要であり、１２．４ｃｍ（５インチ）または８．３ｃｍ（３．３インチ）のような垂直灯心距離は実際的な条件について典型的であり得る。
輸送されねばならない流体の量は等しく重要である。幼児用おむつについて特徴的な負荷は、３００ｍｌを超える尿負荷であり得るし、１回の排泄当りしばしば７５ｍｌでの排泄であり、１５ｍｌ／ｓｅｃまでの排泄速度である。従って、顕著な量を輸送する能力についての必要は明瞭となる。しかしながら、材料の経済的使用によるのと着用者のための快適さおよび適合の必要性によるのとの両方による少ない材料使用についての更なる必要が存在する。従って、材料は、その様な材料の小さな断面を通して短い時間で多量の流体の輸送を可能とすることが必要とされる。このことは、一般的に、特定の時間に材料の特定の断面を通って所定の高さに輸送される流体の累積量により定義され、ｍｌ／ｃｍ²／ｓｅｃで表現され、流体の前線が重力に逆らって材料の特定の高さまで貫通する時間による「垂直灯心フラックス」パラメーターにより表現され得る。
これらのパラメーターは、重力または遠心力のような外力の一定状態または欠如において内的間隙（ポアのような）を通して材料が流体を輸送する能力を測定する、以下に詳細に記載されるような垂直灯心試験を用いることにより極めて簡単に定量され得る。本質的に、材料の試料は、流体容器の外に伸びる垂直位置に配置される。重力に逆らっての輸送は、湿潤前線の上方移動と材料によりピックアップされる流体の量の両方を測定することによりモニターされ得る。
灯心高さは、おおよその多孔性系に対してもまたしばしば適用されてきた毛管系について一般的に知られるルーカス・ウォッシュバーン関係にしたがって分配材料の有効ポアサイズを小さくすることにより、容易に大きくされ得る。尿または経血である所定の流体および特定の表面エネルギーを示す特定の材料について、必要とされる毛管（またはポア）直径は、特定の必要とされる高さまで灯心作用を可能とするように近づけ得る。
明らかに、大きな灯心高さを意図するときは、この関係は小さな毛管直径を必要とする。
しかしながら、その様な小さな毛管は多量の流体を取り扱うことができず、小さなポアを有するその様な材料を通してのそのような流体についての累積フラックスは有意に減少する。このことは、（ハーゲン・ポアズイユ関係にしたがって）小さなポアに結びつく大きな内部摩擦（または低い透過性）により引き起こされる。
このように、従来の材料は、小さなフラックスと結びついた大きな高さまたは低い高さでの大きなフラックス値のいずれかを示すが、この入れ替わりは以下に更に記載される材料によるように克服され得ることが見出され、
−１２．４ｃｍの相対的に大きな高さに対して１２０秒未満およびより好ましくは５０秒未満の高速の灯心作用、
および同時に
−少なくとも０．０７５ｍｌ／ｓｅｃ／ｃｍ²、好ましくは０．１２ｍｌ／ｓｅｃ／ｃｍ²を超え、およびさらにより好ましくは０．２５ｍｌ／ｓｅｃ／ｃｍ²を超える大きなフラックスを提供する。
優先的灯心作用方向
大きな灯心高さに対する大きな灯心フラックスの効果を超えて、本発明による分配材料の更なる側面は、顕著な優先的流体輸送方向を有する、すなわち、１方向における流体輸送が他におけるそれより優れていることである。
このことをより詳細に説明するために、３つの垂直軸ｘ、ｙ、およびｚを有する以下のデカルト座標系がシート様ロール製品（通常のティッシュまたは不織布のようなもの）について用いられ説明されるであろう。
−ロールの長さはｘ方向である。しばしば、これはウエブの「マシン方向」ともまた称される。
−厚さはｚ方向として定義される。
−残りの軸（しばしば「クロス（ｃｒｏｓｓ）方向」ともまた呼ばれる）はｙ方向である。
上記の解剖学的な要求および良好に適合し、快適である吸収製品を提供する希望のために、その様な製品およびその様な構造において構成される吸収性コアもまた一般的に伸長された形状を有する、すなわち、それらは幅広であるよりは長く、これら２つの次元に比較して相対的に薄い。多くの事例において、製品全体にわたって流体を広げるために製品の長さ次元に沿って流体を有効に輸送させ、負荷点からより遠隔の領域において吸収材料を有効に利用することを所望して、吸収製品の全長に沿って吸収材料が配置される。同時に、材料のｙ方向における「クロス方向の」輸送はより所望されない、と言うのは、弾性バンドまたは２次脚部カフのようなガスケット手段がしばしばあるにもかかわらず製品の側面において液漏れの危険が存在するからである。
従って液体輸送は、ｙ方向に比較してｘ方向において優先的であるべきである。
また、多くの設計において、負荷点のまわりの流体貯蔵能力を早すぎて過剰に飽和せず、むしろ、製品の全面積にわたって流体が広がることを可能とするために高速なｚ方向の輸送は所望されない。
比較材料は、すでに、特定の異方的流体分配挙動を示す。例えば、ＥＰ０５４８７１４（サービアク（Ｓｅｒｂｉａｋ））は、負荷の際に、水平位置において濡れのしみが円形にならない傾向があるが、他方においてよりも１つの好ましい方向において広がる吸収材料を記載する。しかしながら、この水平の広がりは、灯心作用とは異なる機構である、と言うのは、それは小さな毛管力を示す大きな（そして選択的につぶれていない）ポアまたはボイドにもかかわらず、構造を本質的に「あふれさせる」重力に駆動される「自由流動」により支配されているからである。
しかしながら、輸送が灯心作用機構に基づいている分配材料については、この広がり比は良好な性能を提供するのに十分ではないが、しかし、異方性挙動は垂直灯心作用、すなわち灯心高さと累積フラックスの両方についてもまた所望されることが見出された。従って、その様な材料特性は、発明の特別の側面である。以下で記載される好ましい材料は、ｘ方向の灯心作用に比較してｙ方向の灯心作用において有意に減少した灯心時間を有することが観察されるであろう。
流体分配材料
理論により拘束されることは望まないが、向上した灯心高さおよび大きな灯心フラックスの優れた性能の組み合わせの新規な効果に達するために、材料は、ある種の一般的必要、すなわち、特定のポアサイズまたはポア形状のみならず、互いに対して相対的なポアの特定配列、すなわちランダムでない配列または異なるサイズおよび形状のポアもまた満足させねばならないと思われる。
分配材料が本質的に水性の流体（尿または経血のような）を輸送するために用いられるであろうとき、材料はある程度の親水性を示すことが望ましい。
しかしながら、このことは、これらが完全に親水性でなければならない（すなわち水についてほぼゼロの濡れ角度を有する）ことも、この親水性がすべての領域においてすべての表面にわたって均一でなければならないことも意味しない。
一般的に親水性は、セルロース性繊維または、樹脂が組み込まれているかもしくは表面に界面活性剤が加えられている、そのほとんどは比較的疎水性であるポリマー性材料を用いるときのような親水性基礎材料から出発することにより達せられ得る。あるいは、分配材料それ自体は、例えば、疎水性材料を含むウエブを形成した後、これが界面活性剤を加えることにより親水性にされ得るようにそれ自体さらに親水化され得る。
本発明のある側面は、次いで、上記において概説されたような要求を満足させることのような、従来の材料の改変に関する。
その様な従来の材料は、一般的に、その形成プロセスにより異なるサイズおよび形状を有するポアのランダム配列を有する。適切な形成後処理が、ポアのサイズ、形状およびそれぞれの配列を改変するために適用され得る。加えて、その様な形成後処理について適切であるために、これらの材料は可塑的に変形可能でなければならない、すなわち、変形の際に破壊するほどもろくてはならないし、ポアサイズ／形状などの予備改変について即座に「跳ね戻る」ほど弾性的であってもならない。
本発明による材料について多くの多孔性材料が適切であると考えられるが、特に好ましい材料は、
−機械的変形に対して弾性的である第１の繊維タイプ、
−大きな表面対質量比を示す第２の繊維タイプ、
−および結合剤
を含む繊維性湿式載置ウエブである。
第１の弾性的繊維タイプ
広範な弾性的繊維が、本発明による材料において良好に役割を果たすと考えられ得る。ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミン、弾性ポリオレフィンまたは例えば２成分繊維形態のようなそれらの組み合わせに基づくものの様な周知の合成繊維以外に、特に好ましい繊維は化学的に硬化された、ねじれた嵩高のセルロース性繊維である。
ここで用いられるものとして、「化学的に硬化された、ねじれて曲がった繊維」と言う術語は、乾燥および水性条件の両方の下で繊維の堅さを大きくするための化学的手段により硬化されたいずれの繊維も意味する。その様な手段は、例えば、繊維に被覆および／または含浸する化学的硬化剤の付加を含む。その様な手段はまた、例えば高分子鎖を架橋することにより繊維それ自体の化学構造を変えることによる繊維の硬化を含む。
個別化された（すなわち毛羽とされた）形態における架橋結合により硬化された繊維は、例えば、１９６５年１２月２１日に発行されたバーナーディン（Ｂｅｒｎａｒｄｉｎ）の米国特許第３，２２４，９２６号、１９６９年４月２２日に発行されたチャン（Ｃｈｕｎｇ）の米国特許第３，４４０，１３５号、１９７６年１月１３日に発行されたチャタジー（Ｃｈａｔｔｅｒｊｅｅ）の米国特許第３，９３２，２０９号および１９７７年７月１２日に発行されたサンジェニス（Ｓａｎｇｅｎｉｓ）らの米国特許第４，０３５，１４７号において開示される。より好ましい繊維は、１９８９年４月１８日に発行されたディーン（Ｄｅａｎ）らの米国特許第４，８２２，４５３号、１９８９年１２月１９日に発行されたディーンらの米国特許第４，８８８，０９３号および１９９０年２月６日に発行されたムーア（Ｍｏｏｒｅ）らの米国特許第４，８９８，６４２号において開示される。
理論により拘束されることは望まないが、親水性であることに加えて、これらの硬化された繊維は、好ましくは実質的に「角のように堅く」なっている。従って、濡れたとき、細胞壁は感知し得るほど膨潤せず、ネットワークの中の空隙体積を維持する。化学的に硬化され、ねじれ、および曲がったセルロース性繊維は透過性、可撓性、および増加した親水性を提供する。
典型的な目的のために、セルロース性繊維を被覆し得る、またはそれに含浸し得る他のポリマー性硬化剤には、アメリカ合衆国、ニュージャージー州、ブリッジウォーター（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ）のナショナル・スターチ・アンド・ケミカルＣｏｒｐ．から入手可能なものの様な窒素含有基（例えばアミノ基）を有するカチオン性の改変されたでんぷん、ラテックス、ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂（例えば、アメリカ合衆国、デラウェア州、ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のハーキュレス社のカイミーン（Ｋｙｍｅｎｅ）（登録商標）５５７Ｈ）のような湿潤強力樹脂、ポリアクリルアミド樹脂（例えば、コシア（Ｃｏｓｃｉａ）らに１９７１年１月１９日に発行された米国特許第３，．５５６，９３２号において記載されるもの、また、例えば、商品名パレツ（Ｐａｒｅｚ）（登録商標）６３１ＮＣの下でアメリカ合衆国ニュージャージー州ウエストパターソン（Ｗｅｓｔ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ）のサイテック・インダストリーズ（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）により販売される商業的に入手可能なポリアクリルアミド）、尿素ホルムアルデヒドおよびメラミンホルムアルデヒド樹脂、およびポリエチレンイミン樹脂が含まれる。製紙技術において利用される湿潤強力樹脂についての一般的な論文およびここで一般的に適用可能なものは、タッピ・モノグラフ・シリーズ第２９号「紙および紙板における湿潤強度（Ｗｅｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ）」、パルプおよび製紙工業の技術協会（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）（ニューヨーク、１９６５年）において見出され得る。
ここで流体吸収部材において利用される繊維は、化学反応により硬化されることが好ましい。例えば、架橋剤は、適用に続いて、繊維内架橋結合を化学的に形成するようにさせられた繊維に適用され得る。これらの架橋結合は、繊維の硬度を増加させ得る。繊維を化学的に硬化する繊維内架橋結合の利用が好ましい一方で、繊維の化学的硬化のための他のタイプの反応を排除することを意味しない。
より好ましい硬化された繊維において、化学的な加工処理は架橋剤による繊維内架橋を含み、一方、その様な繊維は比較的脱水され、脱フィブリル化され（すなわち個別化され）、ねじれて曲がった状態において存在する。適切な化学的硬化剤は、限定はされないが、架橋溶液を形成するために用いられ得る酸官能性を有するＣ₂−Ｃ₈ジアルデヒドおよびＣ₂−Ｃ₈モノアルデヒドを含むモノマー性架橋剤を含む。これらの化合物は、単独のセルロース鎖においてかまたは１本の繊維においてほぼ位置するセルロース鎖上の少なくとも２つのヒドロキシル基と反応することが可能である。硬化されたセルロース繊維の調製において用いることを考慮されるその様な架橋剤には、限定はされないが、グルタルアルデヒド、グリオキサール、ホルムアルデヒド、およびグリオキシル酸が含まれる。他の適切な硬化剤は、クエン酸のようなポリカルボキシレートである。ポリカルボキシレート硬化剤およびそれから硬化された繊維を作るための方法は、１９９３年３月２日に発行された米国特許第５，１９０，５６３号において記載される。これらの条件下で架橋することの効果は、硬化され、ここでの吸収製品における使用の間にそのねじれて曲がった形状を保持する傾向がある繊維を形成することである。その様な繊維およびそれを作るための方法は上記の組み込まれた特許において記載されている。
説明される前にここでの好ましい物理的および性能特性を有するここでの硬化されたセルロース繊維は、その様な繊維が米国特許出願シリアル番号第３０４，９２５号において記載される様に、乾燥され離解される（すなわち「毛羽立たせられる」）間にまたは後に比較的脱水された形態においてその様な繊維を最初に架橋することにより調製され得る。しかしながら、本発明から他の親水性の、化学的に硬化されたねじれて曲がった繊維を排除する必要があることを意味するものではなく、（限定はされないが）その様な他の繊維はすでに言及された米国特許第３，２２４，９２６号、第３，４４０，１３５号、第４，０３５，１４７号、および第３，９３２，２０９号において記載される。高密度（一般的に約３０％より大きい）機械的処理（例えば、フロータパルピング（ｆｒｏｔａｐｕｌｐｉｎｇ）および／またはリファイニングなど）のような硬化したねじれて曲がったセルロース繊維を提供する他の非化学的手段もまた本発明の範囲の中にあるものとして考えられる。その様な方法は、マリー Ｌ．ミントン（Ｍａｒｙ Ｌ．Ｍｉｎｔｏｎ）にそれぞれ１９９０年１２月１１日および１９９３年９月１４日に発行された「パルプ処理方法（Ｐｕｌｐ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」と言う表題の米国特許第４，９７６，８１９号および第５，２４４，５４１号において極めて詳細に記載される。
第２の大表面積タイプの繊維
本発明による流体分配材料は、さらに、毛管圧（すなわち吸引）を流体吸収部材に与えるために大きな表面の繊維を含む。これらの大きな表面積の繊維は一般的に小さく、強い順応性がある。それらは、嵩高の化学的に硬化されたねじれて曲がった繊維（離解されていない）のみにおいて見出される毛管圧を超えて良好に毛管圧を有する基材を提供する。
極めて小さい直径を有するもの（マイクロファイバー）または特別な表面形状を有するもののような合成繊維もまた適切であると考えられるが、大きな表面の適用についてここでの好ましい繊維はユーカリプトゥス科の木材パルプ繊維である。ユーカリは、化学的に硬化されたねじれて曲がった繊維との組み合わせにおいて望ましい毛管圧特性を提供し、容易にフォーミングスクリーンを通過せず、フォーミングスクリーンは、顕著な量のセルロース微細繊維を下記のようにする。特に適切なユーカリ繊維には、ユーカリプトゥス・グランディス種のそれが含まれる。
パルプスラリーからの濡れたウエブの形成の前の硬化されたセルロース性繊維への付加のための他の適切な表面積発生繊維には、限定はされないが、１９９３年６月８日にヤング（Ｙｏｕｎｇ）らに発行された米国特許第５，２１７，４４５号において開示されるもののようなさまざまのセルロース性および合成繊維材料が含まれる。その様な材料には、硬化されていないセルロース性繊維（すなわち通常のセルロース性パルプ繊維）、ここではクリルと称される強く離解された硬化されたものと硬化されていないもののセルロース性繊維および拡張されたセルロース繊維（以後記載される）のような大表面積セルロース性材料が含まれる。大表面積セルロースはスラリーの中で硬化された繊維と良く混ぜられ、スラリーは湿式載置される。ブレンダー、リパルパー、デフレーカー、バレービーター、リファイナー（たとえば、シングル、コーン、またはダブルディスクリファイナー）または当該技術において既知の他の装備は、硬化された繊維および大表面積セルロースを混合、凝集破壊（ｄｅｃｌｕｍｐ）、または離解するために用いられ得る。
大表面積セルロースは、セルロース繊維の懸濁液を、懸濁液が少なくとも４．３Ｐａ（３０００ｐｓｉｇ）の圧力降下および高速剪断作用、続いて高速減速衝撃に供される小さな直径のオリフィスを通過することによりセルロース性繊維からもまた作られ得る。懸濁液のオリフィスの通過は、実質的に安定な懸濁液が得られるまで反復される。１９８４年１１月２０日のターバック（Ｔｕｒｂａｋ）らの米国特許第４，４８３，７４３号を参照されたい。
結合手段
通常の硬化されていないセルロース性繊維と比較して、上記の大表面積繊維と組み合わせられた架橋されてねじれて硬化された繊維は特に濡れた状態において小さな引張り強度のシートを形成する。従って、加工処理を促進し、湿潤および乾燥の両方の状態において製品に特定の機械的特性を与えるために、結合手段がウエブに一体的に組み込まれることが好ましい。このことは、ウエブ形成の前にパルプに結合手段を加え、フォーミングワイヤ上の堆積の後に湿式載置されたウエブに結合手段を与えることにより、乾燥前、乾燥後、またはその組み合わせでなされ得る。
形成されたウエブにある程度の強度を与えるための特定の結合手段は流体操縦性能について重要ではないと思われるが、熱可塑性繊維は好ましい選択肢を与えることが見出され、化学的に結合されたウエブは更により好ましい実施を与えることが見出された。
熱可塑性繊維を用いるとき、これらは、ポリマー結合繊維（ヘキストセラニーズのコポリオレフィン２成分繊維などのような）が繊維の交点で強く結合する材料において熱的に結合されたポリマーのマイクロウエブを形成する。このポリマーの微小構造が、ウエブが軟化プロセスに耐えることを可能とする。熱硬化されたポリマーのマイクロウエブの特性は、湿潤／乾燥張力、可撓性、および弾力性を有意に制御および維持し、したがって、受容可能な湿潤／乾燥引張り強度および弾力性を維持する一方で伸長機械処理を可能とする。
好ましい実施において、流体分配材料は、熱可塑性結合材料が結合繊維と他の結合繊維、化学的に硬化され、ねじれて曲がったセルロース性繊維または大表面積繊維のいずれかとの交点における結合部位を与える、ウエブが、約０％ないし約５０％、好ましくは約５％ないし約２５％、より好ましくは約７％ないし約１５％の熱可塑性結合材料で補強される硬化されたセルロース性繊維の湿式載置された（ｗｅｔ ｌａｉｄ）ウエブを含む。その様な熱的に結合されたウエブは、一般的に、好ましくは全体にわたって均一に分布する硬化されたセルロース性繊維と熱可塑性繊維を含むウエブを形成することにより作られ得る。熱可塑性繊維性材料は、ウエブ形成に先立って水性スラリーにおいて硬化されたセルロース性繊維および微細繊維と混合され得る。一度形成されると、繊維の熱可塑性部分が溶融するまで、ウエブを加熱することによりウエブは熱的に結合される。適切な繊維性材料の特定の非限定例には、ポリエステルホットメルト繊維（コデル（ＫＯＤＥＬ）４１０）、２成分繊維、３成分繊維、それらの混合物などが含まれる。
加えて、しわ形成されたタイプのポリマー系バインダー繊維は、ウエブに容積を付加するのに寄与するであろう。しわ形成された種類のここでの好ましいポリマー系バインダー繊維は、約３．３のｄＴｅｘ、約３．０のデニール、および約６．４ｍｍの繊維長を有するタイプ２５５、ロット３３８６５Ａの、ヘキスト・セラニーズ・コーポレーションから商品名セルボンド（ＣＥＬＢＯＮＤ）（登録商標）の下で商業的に入手可能なヘキストセラニーズ・コポリオレフィン・バイコンポーネント繊維である。
ここでの流体分配部材として有用な熱可塑性結合材料には、セルロース性繊維を広範囲に損傷しないであろう温度で溶融し得るいずれのホットメルト接着剤もまた含まれる。好ましくは、熱可塑性結合材料の融点は約１７５℃未満であろうし、好ましくは約７５℃ないし約１７５℃であろう。どんな場合でも、融点は、本発明の製品が貯蔵されやすい温度より低くあるべきではなく、したがって、融点は、典型的には、約５０℃より低くはないであろう。
熱可塑性結合材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンであり得る。
熱可塑性繊維は、水性流体を有意に吸収しないであろうことが好ましい。しかしながら、熱可塑性材料の表面は、親水性または疎水性であり得る。（ここで用いられるものとして、「親水性」および「疎水性」と言う術語は、表面が水により濡れる程度を称する。）親水性材料は、より高い熱可塑性レベルで、特に約４０％を超えるレベルでより好ましくなる。
ここでの使用にとっての熱可塑性繊維は、好ましくは約０．３ｃｍから約３．０ｃｍで、約０．１ｃｍから約６ｃｍ長台であり得る。
熱可塑性材料は、空気通過結合により溶融されることが好ましいが、しかしながら、赤外光、スチームドラム乾燥、ヤンキーなどのような他の方法が排除されることを意味しない。もう１つのバリエーションにおいて、ウエブは、ウエブの片面または両面について熱エンボス加工に供される。この技術は、米国特許第４，５９０，１１４号においてさらに詳細に記載されている。
すでに考察された様に、ティッシュシートおよび他の水透過性不織シートのようなスクリムは、上記の結合手段に加えて、またはその代わりに外的支持体として用いられ得る。
さらに好ましい出発材料は化学的バインダーを含む。化学的に結合されたウエブの特性は、乾燥／湿潤張力、可撓性、および弾力性を有意に制御し、維持し、ウエブ形成工程の後に広範な機械的処理を可能とし、一方、受容可能な湿潤／乾燥引張り強度および弾力性を維持する。
吸収部材の物理的一体性を向上させ、および／または特にウエットレイウエブであるウエブの加工処理を促進するためのその様な化学的添加結合手段は、繊維性ウエブに向上した一体性を与えるための当該技術において既知の樹脂性バインダー、ラテックス、およびでんぷんであり得る。適切な樹脂性バインダーには、タッピ・モノグラフ・シリーズ第２９号、紙および紙板における湿潤強度、パルプおよび製紙産業の技術協会（ニューヨーク１９６５年）において見出され得るような、紙構造に湿潤強度、乾燥強度、または湿潤強度と乾燥強度の両方を与えるその能力について既知であるものが含まれる。適切な樹脂には、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂およびポリアクリルアミドグリオキサール樹脂が含まれる。本発明において有用性を見出す他の樹脂は、尿素ホルムアルデヒド樹脂およびメラミンホルムアルデヒド樹脂である。これらの多官能樹脂のより一般的な官能基は、アミノ基および窒素に結合したメチロール基のような窒素含有基である。ポリエチレンイミンタイプの樹脂もまた本発明において有用性を見出し得る。ここでの好ましい化学添加結合手段は、商品名パレツ（登録商標）６３１ＮＣの下でアメリカ合衆国ニュージャージー州ウエスト・パターソンのサイテック・インダストリーズにより販売される商業的に入手可能なポリアクリルアミドグリオキサール樹脂である。
特にカチオン性の改変されたでんぷんであるでんぷんは、本発明において化学的添加剤としてもまた有用性を見出し得る。一般的に、アミノ基および窒素に結合したメチロール基のような窒素含有基で改変されたその様なカチオン性でんぷん材料は、ニュージャージー州ブリッジウォーターに位置するナショナル・スターチ・アンド・ケミカル・コーポレーションから入手され得る。他の適切なバインダーには、限定はされないが、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルが含まれる。
加えられる化学的添加バインダーのレベルは、典型的には、約０％から約５％の全ウエブ重量基準であるだろう。しかしながら、親水性である化学的添加バインダーはより大きな量において利用され得る。もし化学的バインダー添加剤が水性スラリーにおいて硬化された繊維に加えられるならば、通常の硬化されていないセルロース性繊維または大表面積セルロースもまた化学的添加バインダーの歩留まりを高めるために存在することが好ましい。化学的添加バインダーは、印刷、スプレー、または当該技術において既知の他の方法により乾燥されたかまたは乾燥されていないウエブに適用され得る。
化学的結合手段の使用に加えて、流体分配材料は、上記で説明された材料における熱的に結合されたポリマーマイクロウエブの一体化からもまた利益を得られ得る。
材料形成プロセス
本発明による流体分配材料についての好ましい出発材料の構成成分は、ともに混合され、湿式載置法、空気載置（ａｉｒ−ｌａｙｉｎｇ）法、カーディング、および他の方法を含むさまざまの方法によりウエブに形成され得るものであり、その中で湿式載置法がここでは好ましい。
ドライラップおよびドライペーパーのようなシートを形成するためにセルロース性繊維性材料を湿式載置するための技術は、当該技術分野において周知である。これらの技術は、本発明の吸収構造において有用な湿式載置シートを形成するための硬化された繊維の湿式載置に一般的に適用可能である。適切な湿式載置技術には、手すきおよび、例えばＬ．Ｈ．サンフォード（Ｓａｎｆｏｒｄ）らによる米国特許第３，３０１，７４６号において開示されるような抄紙機の利用による湿式載置が含まれる。化学的に硬化されたねじれて曲がった繊維の挙動、特に水性スラリー中で凝集するその傾向により、以後記載されるある種の加工処理の改変が、抄紙機で湿式載置するとき実施されることが好ましい。
一般的に、湿式載置ウエブは、有孔のフォーミングワイヤに繊維の水性スラリーを堆積し、濡れたウエブを形成するために湿式載置スラリーを脱水し、濡れたウエブを乾燥することにより作られ得る。好ましくは、湿式載置するための繊維の水性スラリーは、約０．０２％ないし約２．０％、好ましくは約０．０２％ないし約０．２％全スラリー重量基準の繊維濃度を有するであろう。スラリーの堆積は、典型的には、ヘッドボックスとして当該技術において知られる装置を用いて達成される。ヘッドボックスは、繊維の水性スラリーを多孔性のフォーミングワイヤに運ぶためのスライスとして知られる開放部を有する。フォーミングワイヤは、ドライラップまたは他の抄紙プロセスのために用いられる構造およびメッシュのサイズを有し得る。ドライラップおよびティッシュシート形成のための当該技術において既知のヘッドボックスの通常の設計が用いられ得る。適切な商業的に入手可能なヘッドボックスには、例えば、オープン、固定ルーフ、ツインワイヤ、傾斜ワイヤ、およびドラムフォーマーヘッドボックスが含まれる。
一旦形成されて、濡れたウエブは脱水され、乾燥される。脱水は、フォイル、サクションボックス、または他の減圧装置または重力による流動により実施され得る。典型的に、脱水は、約８％ないし約３０％、好ましくは約８％ないし約２３％の全湿潤ウエブ重量基準に繊維濃度を増加させる。約２３％を超える濃度への脱水はウエットプレスを必要とし得るし、好ましくない。脱水後、必要ではないが、ウエブは、フォーミングワイヤから、ウエブを乾燥装置に輸送するドライイングファブリックに移動され得る。
濡れたウエブの乾燥は、当該技術において既知の多くの技術を利用して達成され得る。熱可塑性結合材料がウエブにおいて含まれるとき、熱可塑性結合材料を他の繊維性材料に溶融するが、しかし熱可塑性結合材料をネットワークの空隙体積に流れ込ませるほどには高くない温度でウエブが徹底的かつ均一に乾燥されることは特に重要である。乾燥は、例えば、サーマル・ブロースルー・ドライヤー、サーマル・エアインピンジメント・ドライヤー、およびヤンキードライヤーを含む加熱ドラムドライヤーにより達成され得る。湿式載置ウエブは、完了まで乾燥されることが好ましい（一般的に、約９５％ないし約９９％の繊維濃度まで）。完全に乾燥されたウエブの可撓性は、ドクターブレードを有するヤンキードライヤーを用いてウエブをしわ形成するような当該技術において周知の技術によるようにして増加させられることが好ましい。
上記のタイプの好ましい湿式載置プロセスに加えて、いくつかの環境の下で、空気載置、カーディング、または他の適切な方法により本発明による流体吸収部材を形成することが望ましいであろう。
形成後処理
本発明により要求される特性に達するために、上記のような先行技術の材料は特別な加工処理工程に供される。同様の方法は伸長積層材料を処理するために開発され、伸長材料に関する米国特許第５，１６７，８９７号（ウエーバー（Ｗｅｂｅｒ））または流体分配材料を処理するための方法に関する共に出願された特許出願において記載される。
本質的にこの方法は、ウエブが恒久的変形を受ける近接した公差で操作される、それぞれ円形の隆起部および溝を有する少なくとも２つのロールを通して出発材料を供給することによりウエブの機械的処理を提供する。
図１および２を参照すると、本質的に張力を掛けられていない出発材料１は、少なくともある程度まで互いに相補的である３次元表面を有する対向する圧力アプリケーターを用いる増加する直交方向のウエブ伸長系２０を通して方向付けられる。好ましい実施において、ウエブ１はアイドラーロール１１および１２により方向づけられ、最上方の波形ロール２１の表面２２の隆起部および溝と最下方の波形ロール２５の表面２６のそれぞれ噛み合う溝および隆起部との間を通過する。最上方および最下方の波形ロールについての相補的な隆起部および溝の正確な形状、離間および深さは、ウエブにおいて所望される張力の程度のような要因および坪量および弾力性のようなウエブそれ自体の特性に依存して変化するであろうが、特定の好ましい実施態様は、約１５０ｇｓｍの坪量および約１．５ｍｍの出発厚さを有するウエブの処理についてのような、溝３１は１ｍｍの幅３２を有し、隆起部３５は０．６ｍｍの幅３６を有し、溝の底部から隆起部の頂部までの距離３７は約８ｍｍであり、３８により示される端部および角の両方において滑らかにされた半径は約０．１ｍｍである、図２において図式的に示されるような本質的に長方形の側面を有する。また、図２において示されるものにはウエブ１の断面がある。
異なる特性を有するウエブについては、これらの寸法は、溝３１の幅３２の３０％ないし９０％、好ましくは５０％ないし７０％である隆起部３５の幅３６を有することが有利であることが見出されて、適切に採用されるべきである。溝３１の幅は処理されるウエブの厚さに関連すべきであり、厚さの４０％から１００％の範囲を逸脱せず、６０％から８０％の中にあることが好ましい。
波形ロールについての対向する頂部のオーバーラップ３９の程度は、もちろん、所望の様に、ウエブにおいて多かれ少なかれ強力な機械的処理を行うために調整され得る。
最大のオーバーラップ３９は、その様な装備を有効に運転することのような操作上の拘束およびあまりに強い処理でウエブの穿孔または切断に至るかもしれない材料特性により指示される。このオーバーラップは、ウエブの厚さの８０％を超えるべきではなく、好ましくはウエブの厚さの３３％を超えず、さらにより好ましくは厚さの２５％を超えないことが見出された。
最小のオーバーラップ３９は、ウエブが実際に機械的に処理される限界により規定される。このことは、もし距離が狭いならば、それらが噛み合い得るであろう様に配置される波形ロールの距離がウエブの厚さ未満であることを必要とする。次いで、ここで用いられるものとしての「オーバーラップ」はゼロより小さく、本発明にとって有用であるオーバーラップの低い限界は約−１００％である。しかしながら、好ましくは、オーバーラップは−１５％を超えるべきであり、より好ましくは＋５％を超えるべきである。１５０ｇｓｍおよび１．５ｍｍの厚さのウエブを処理するためのオーバーラップについての特に好ましい設定は、＋１３％であることが見出されている。
波形ロール２１および２５の材料は、アルミニウム合金または鉄鋼のような金属のような、適切な形態形成を可能とし、ロールが材料に及ぼす圧力に耐えるいずれか適切な材料であり得る。ウエブとロールの間の摩擦があまりに小さいかまたはあまりに大きい場合において、ロールの表面は粗面化または滑面化され得るし、ウエブがコルゲーションの間をすべることを防止するためかまたはコルゲーションに十分に貫通しないようにするために別段の処理がなされ得る。
好ましい実施態様は、互いに実質的に平行に並ぶコルゲーションを有する１対の噛み合う波形ロールを含むが、本発明は、コルゲーションが互いにすべて平行に配向されていない対の波形ロールを用いることによっても実施され得ることもまた認識されている。さらにその上、その様な対の波形ロールについてのコルゲーションは、いずれの機械に対しても平行に並べられる必要がない。例えば、もし曲線からなる流体分配経路が所望されるならば、ウエブを増加的に伸長するために用いられる波形ロールの対についての噛み合う歯は、直線よりもむしろ所望の曲線からなる輪郭に沿って隣接する線を作り出すために所望の曲線からなる形状において配列され得る。
このことは１つの好ましいプロフィール３０に言及することにより記載されてきたが、他のプロフィールも用いられ得る。溝および隆起部は、三角形状、台形状、または例えば正弦曲線形状のようなより丸まった形状、または２つのロールの噛み合わせを可能とするいずれか他の形状が可能である。明らかに、その様な配列について、他の好ましい寸法が最適性能について容易に選ばれ得る。
ここでの好ましい実施態様は、波形ロールの周囲および軸方向の両方において隆起部と溝との均一な配列を有するけれども、特別な実施態様は異なるパターンを有する領域を含み得るものであり、例えばロールの軸方向にわたって変化する溝および／または隆起部の幅のような軸側配列においてその様であり、または、例えば、隆起部および溝が少なくとも１つのロールの周辺にわたって変化する深さを有するような周囲方向においてその様であり、または、例えば端部に向かってよりも中央部位において厚いような、少なくとも１つのロールが巨視的に曲がった形状を有する。
また、１工程における強すぎる処理を避けるようなときには、３以上の波形ロールの使用が有益であり得る。それにより、ロール２５の特性の更なるロールは、そのコルゲーションがロール２１のコルゲーションともまた噛み合うように配置され得る。このロールのコルゲーションはロール２５のそれと並ぶべきであるが、噛み合いの深さは異なり得るし、または並びの限界の範囲内で、異なる半径の隆起部と溝を有するようにコルゲーションの形状は異なり得る。もちろん、３以上のロールを有するもの、ロール２１および２５の対の２つのセット、またはその様な組み立ての他の組み合わせもまた考えられ得る。
ウエブの処理の向上した性能に達する可撓性を更に高めるために、付加的な加工処理工程、すなわち、優先的流体分配方向の方向におけるウエブの伸長が含まれ得る。記載されたプロセスについて言えば、このことはウエブの縦方向（マシン方向）における伸長に対応する。その効果は、本発明による効果と先行技術の記載のセクションにおいて記載されたものとしてのウエブを均一に処理すること（すなわち、本質的に同じ方式ですべてのセルを処理すること）から結果するような効果との組み合わせであり得る。
プロセスの更なる向上は、上記において開示された形成後処理の直後の分離した加工処理工程によるか、または例えば波形ロールの一方または両方のような、ウエブに機械的圧迫を加える手段を加熱することによるかのいずれかで、ウエブを加熱する加工処理工程を更に加えることで達成され得る。特に、このことは、熱溶融材料（熱可塑性繊維を含む材料の様な）を含むウエブについて適用される。この付加的な熱処理の有益な効果は、ウエブが、機械的方法による比較的簡単な可塑的変形を可能とし、次いで、熱硬化により所望の弾力性および／または強度に達するように形成され得ることにおいて存在する。
ここで開示される好ましい方法は、噛み合う円筒形状の波形ロールを用いるが、本発明は、当該ウエブを増加的に伸長するための噛み合う圧盤を用いる断続的な刻印操作を利用してもまた実施され得ることが更に認識される。
理論により拘束されることは望まないが、増加的に伸長するプロセスの効果は、コルゲーションの頂点においてウエブにおける圧縮帯域を作り出すことであり、一方、頂点の間の領域において歪が作り出されると思われる。このことは、これらの帯域において異なる、ポアサイズ、ポアサイズ分布、および／またはポア形状の改変に導く。
その様なプロセスは、材料の単に特定の領域が圧縮され、他の領域は圧縮されないエンボス加工、およびそれにより（潜在的に異なる程度でではあるが）同じ方式ですべてのポアを本質的に変形する、繊維性ウエブを伸長する上記方法にもまた対比されねばならない。互いに隣接する異なる密度を有する領域を有するが、異なる配向（ＣＤまたはｙ方向）を有する通常のクレーピング／マイクロクレーピングに対比されることもまた必要である。
例
本発明の有益さは、２つの先行技術の材料に形成後処理プロセスを適用し、処理前のそれら材料の１つ並びに多数の他の先行技術の分配材料の両方と向上した流体取り扱い特性を比較することにより例証される。
最初の出発材料は、１５０ｇｓｍの坪量および０．１０５ｇ／ｃｍ³の密度を有し、
−アメリカ合衆国のウエイヤーハウザー（Ｗｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ）社から「ＣＭＣ」の名称の下で商業的に入手可能な、４５重量％の化学的に硬化されたねじれたセルロース（ＣＳ）、
−４５重量％のユーカリタイプ繊維、
−約３．３のｄＴｅｘ、約３．０のデニール、および約６．４ｍｍの繊維長を有するタイプ２５５、ロット３３８６５Ａのアメリカ合衆国のヘキスト・セラニーズ・コーポレーションの１０重量％のセルボンド（ＣＥＬＢＯＮＤ）（登録商標）からなる上記で説明された湿式載置熱結合ウエブである。
別の、そしてさらにより好ましい出発材料は、１５０ｇｓｍの坪量および０．０９４ｇ／ｃｍ³の密度を有し、商品名パレツ（登録商標）６３１ＮＣの下でアメリカ合衆国ニュージャージー州ウエストパターソンのサイテック・インダストリーズにより販売されるポリアクリルアミド−グリオキサール樹脂の２重量％の繊維混合物により結合される
−アメリカ合衆国のウエイヤーハウザー社から「ＣＭＣ」の名称の下で商業的に入手可能な、９０重量％の化学的にに硬化されたねじれたセルロース（ＣＳ）、
−１０重量％のユーカリタイプ繊維
の繊維混合物からなる上記説明された湿式載置化学結合ウエブである。
これらは、それぞれ、１．０ｍｍ離間した、０．６ｍｍの歯の幅を有する頂部の変化するオーバーラップ深さ（０．０ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ）で２つのロールの間で形成後処理に供される。
これらの材料並びにその処理されていない対照物および他の比較例は、１２．４ｃｍおよび８．３ｃｍに達する測定された灯心作用時間並びにそれぞれの累積フラックスについて（表１）、ウエブのマシン方向（ＭＤ）において、垂直灯心試験（方法の詳細については以下を参照されたい）に供された。
明らかに、０．２ｍｍのオーバーラップ深さについての化学的に結合された材料は、１２．４ｃｍでの灯心作用時間およびフラックスの両方において有意に向上した性能を与える。
熱的に結合された材料は、より少ない程度にではあるが、向上について同じ傾向を示す。
表２は、同じ材料について、ＣＤおよびＭＤ方向において８．３ｃｍに達する灯心作用時間を比較する。この時２つの効果が明らかとなる。第１に、ＣＤおよびＭＤ値の比における増加により表現される優先的方向性分散における所望の増加。第２に、処理されていない材料と比較しての極めて大きいオーバーラップ深さの値（０．４ｍｍ）でのＣＤ方向における絶対値における増加。
試験手順
別段の特定がなければ、試験は、約２３±２℃および５０±１０％の相対湿度の制御された実験室条件の下で実施される。試験試料は、試験の前少なくとも２４時間これらの条件下で貯蔵される。
合成尿の組成
明示的に特定されない限り、試験方法において用いられる特定の合成尿は、ジェイコ・シンウライン（Ｊａｙｃｏ ＳｙｎＵｒｉｎｅ）として一般的に知られ、ペンシルバニア州キャンプヒル（Ｃａｍｐ Ｈｉｌｌ）のジェイコ・ファーマシューティカルズ・カンパニー（Ｊａｙｃｏ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能である。合成尿についての組成は、２．０ｇ／ｌのＫＣｌ、２．０ｇ／ｌのＮａ₂ＳＯ₄、０．８５ｇ／ｌの（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄、０．１５ｇ／ｌの（ＮＨ₄）Ｈ₂ＰＯ₄、０．１９ｇ／ｌのＣａＣｌ₂、および０．２３ｇ／ｌのＭｇＣｌ₂である。すべての化学物質は試薬グレードである。合成尿のｐＨは、６．０から６．４の範囲にある。
垂直灯心試験
垂直灯心試験は、流体の前線が垂直配置において、すなわち重力に逆らってある高さに達するのに必要とされる時間、並びに、この時間の間に材料により吸い取られる流体の量を評価することを意図する。
この試験の原理は、垂直位置に試料を固定するように機能し、電気的タイマー

信号の発生を可能とする、ピン状の電極を備えたサンプルホルダーに試料を配置することである。垂直灯心作用による試料における流体ピックアップの時間依存製がモニターされ得るように流体の容器が秤の上に置かれる。試験にとって本質的なことではないが、この試験は、データの電気的処理もまた可能とするドイツのラティンゲン（Ｒａｔｉｎｇｅｎ）のエコテック・インドゥストリエテクニク（Ｅｋｏｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｔｅｃｈｎｉｋ）ＧｍｂＨのエコテスター（ＥＫＯＴＥＳＴＥＲ）と言う商業的に入手可能な装備に基づいて実施される。
試験の組み立ては図３ａおよびｂにおいて図式的に描かれる。
装置は本質的にパースペックスから作られており、１７ｍｍの液体レベル高さ（３１１）で９２９グラムの試験流体を保持する流体容器（３１０）およびサンプルホルダー（３２０）を含む。この容器は、タイプＰＭ３０００のメトラー（Ｍｅｔｔｌｅｒ）ＧｍｂＨにより製造されるような０．１ｇ精度の秤の上に置かれる。場合に応じて、および接続（３１６）を通して示されるが、この秤は、電気的データ収集デバイス（３４２）に接続され得る。
サンプルホルダー（３２０）は、本質的に、１０ｃｍの幅（３３０）、１５ｃｍの長さ（３３１）、および約５ｍｍの厚さ（図示せず）のパースペックスプレートである。固定手段（３２５）は、１２ｍｍのサンプルホルダーの底末端（３２１）の再現性のある浸漬深さ（３３３）で試験の間容器（３１０）における試験流体レベルに、正確に垂直方向（すなわち重力の方向）で再現可能な配置をすることを保証するために、試験の間上方の方向になる方向（３３２）においてこれらの寸法を超えて伸びる。サンプルホルダー（３２０）はさらに、サンプルホルダーの底末端（３２１）からそれぞれ５６ｍｍ、９５ｍｍ、および１３６ｍｍの距離（３３４、３３５、３３６）において３列で配置される９つのカソード電極ピン（３２６）を備える。これらの列のそれぞれにおいて３つの電極が存在し、互いから２８ｍｍ離れた距離（３３７）で均等に離間し、縦末端（３２２）に対して配置されるものは、これらの端部から２２ｍｍ離れた距離（３３８）で離間される。電極ピンは約１０ｍｍの長さを有し、約１ｍｍの直径を有し、試料の適用を容易にするためにその末端をわずかにとがらせてある。電極ピンは金属から作られている。更に、アノード電極ピン（３２７）は、底部の列の中央のカソード電極ピンに５ｍｍ隣接して配置される。アノード（３２７）および９つのカソード（３２６）は、これらの電極の間に位置する濡れた試験試料における電解液試験流体による様に、アノードと個々のカソードとの間の電気回路が形成される瞬間をモニターすることが可能である計時デバイス（３４１）に接続される（２つのカソードピンおよびアノードピンについて図３ａ）（３２８）において図式的に示される）。
上記概説された一般的手順とは対称的に、３７℃で３℃を超えない温度の制御されたフードセットにおいてこの装置は位置し、試験は実施される。試験流体はまた、流体の一定の温度を可能とする十分な時間の間温度の制御されたウォーターバスにおいて３７℃で調製される。
試験流体は、例えば、９２７．３グラム・プラス／マイナス１グラムのようなあらかじめ決められた量の流体を加えることにより、要求された高さ（３１１）を有するレベルにおいて流体表面（３１２）を有する容器（３１０）に満たされる。
試験試料は実験室条件で平衡化され（上記参照）、試験の直前に３７℃環境に置かれる。また試験に先立って、試料の厚さは以下に概説されるように測定される。
試験試料は、ＪＤＣコーポレーション由来のような試料カッター、または外科用メスのような鋭いカッター、または好ましくはないが鋭い鋏のようなもので、切断端部に圧縮効果を可能な限り排するいずれか便利な手段により幅１０ｃｍ、長さ１５ｃｍのサイズに切断される。
試験試料は、端部がサンプルホルダーの底部および側面端部（３２１および３２２）と一致する様に、すなわち、試料がサンプルホルダープレートの外側にはみ出ない様に、サンプルホルダー上に注意深く配置される。同時に、試料は、本質的に平坦であるが圧迫されていない配置において存在しなければならない、すなわち、それは波立つべきではなく、機械的張力の下にあるべきでもない。試料は電極ピンに対してのみ直接の接触を有し、ホルダーのパースペックスプレートに接触しないように注意を払わねばならない。
サンプルホルダー（３２０）は、次いで、サンプルホルダー（３２０）並びに試験試料が流体に１２ｍｍの深さ（３３３）で正確に浸漬されるように試験流体容器（３１０）に垂直位置で配置される。その結果、電極はここで、流体レベル（３１２）に対してそれぞれ、４４ｍｍ、８３ｍｍおよび１２４ｍｍの距離（３４３、３３８、および３３９）を有するであろう。サンプルホルダーの浸漬が秤（３１５）の読み取りを変化させるとき、このことは、試料のないサンプルホルダーを挿入すること、例えば６グラムによりあらかじめ決定された量により風袋が差し引かれる。
材料が流体と最初に接触し、吸引および灯心作用を開始するであろうとき、傾けられていない配置におけるサンプルホルダー（３２０）および試験試料の位置づけは一方で極めて正確でなければならず、のみならず素早くなくてはならないことは認められるであろう。サンプルホルダーが固定手段（３２５）に容易に挿入され得るフレーム（３５０）もまたエコテスターの一部であるがしかし、速く傾きのない固定に達する他の手段も用いられ得る。
秤の読み取りは、試料の配置の直後、時間の関数としてモニターされる。秤を、エコテスターの一部であるようなコンピューター化された装備（３４０）に接続することが有利であることが見出された。
流体が第１の列に達し、アノード（３２７）とカソード（３２６）との間の電気的接続を形成するとすぐに、この時間はいずれかの計時手段により記録され得るものであり、エコテスターの計時ユニット（３４１）は便利な例である。更なるデータ処理が１つの列の３つの時間値のそれぞれについてなされ得るであろうが、更なるデータは列当りすべての３つの電極の平均に言及し、それらは一般的に平均からほぼ±５％を超えて広がらなかった。
従って、発生するデータは、
−浸漬後試料により吸い取られる流体の時間依存量および
−流体がある高さに達するのに必要とされる時間
である。
これらから、３つの高さのそれぞれについて、２つの重要な値が読み取られ、報告され得る、すなわち、
第１に、流体前線がそれぞれの高さに達するまでの秒における時間。
第２に、
−その高さに達したときの、試料により吸い取られる流体の量を
−その時間により
−および厚さ測定値および１０ｃｍの試料幅により定義されるものとしての断面積により
割ることによる、それぞれの高さについての「累積フラックス」。
密度／厚さ／坪量測定
サンプルカッターで切断するようなことにより規定された面積の試料は少なくとも０．１％精度まで計量される。厚さは、５０ｍｍ直径の試験領域について５５０Ｐａ（０．０８ｐｓｉ）の付加された圧力の下で測定される。ｇ／ｍ²として表現される単位面積当たりの重量としての坪量、５５０Ｐａの圧力でのｍｍとして表現される厚さ、およびｇ／ｃｍ³として表現される密度は容易に計算され得る。
吸収構造および吸収製品
本発明の流体分配材料は、尿、汗、経血、および身体老廃物中の水分のような顕著な量の体液を吸収することが可能である使い捨て製品において利用され得る。その様な製品は、使い捨ておむつ、生理用パッド、成人失禁用ブリーフ、タンポン、および使い捨てタオルおよび使い捨てワイプなどの形態において製造され得る。使い捨てという術語は、洗濯されるかさもなければ、吸収製品として修復されるか再使用されることが意図されない、すなわち１回の使用の後に廃棄されることを意図され、好ましくは、リサイクルされるか堆肥化され、さもなければ環境に受け入れられる様式で処理される吸収製品を指称する。使い捨て製品における部材として利用されることに加えて、本発明による流体分配材料は、それのみでティッシュまたはタオル製品のような最終製品を構成して、または広範な他の製品の一部としてさまざまな他の部材または構成部分との組み合わせで利用され得る。
ここでの吸収製品は一般的に、３つの基本的な構造部材を含む。１つのその様な部材は実質的に液体不透過性のバックシートである。このバックシートの頂面上には、それ自体１以上の異なる層を含み、１以上の層において超吸収性材料を含み得る吸収性コアが配置される。この吸収性コアの頂面上でバックシートに結合しているものは流体透過性トップシートである。トップシートは、着用者の皮膚に隣接して位置する製品の要素である。ここで用いられるものとして、「結合した」という術語は、トップシートを吸収性コアの周囲のまわりのバックシートに直接取り付けることによりトップシートがバックシートに直接結合される形状およびトップシートを中間部材に取り付け、それが今度はバックシートに取り付けられる、トップシートが間接的にバックシートに結合される形状を包含する。好ましくは、トップシートとバックシートとは、当該技術において既知の接着剤または他の付着手段により吸収製品の周囲で直接結合される。トップシートもまた吸収性コアに接着され得る。
本発明の目的のために好ましい使い捨ておむつまたは生理用パッドは、吸収性コア、コアの一方の面に重ねておかれるかまたは同一の広がりを持つトップシート、およびトップシートにより覆われる面の反対側のコアの面に重ねておかれるかまたは同一の広がりを持つ液体不透過性バックシートを含む。バックシートとトップシートの両方は、最も好ましくは、それによりコアを超えて伸びるバックシートとトップシートとの小さな縁部を与える、コアの幅および長さより大きな幅および長さを有する。しばしば、バックシートとトップシートとは、その側面縁部において互いに溶融されるであろう。製品は、限定はされないが、砂時計形のような特定の形状に構築されることが好ましい。
本発明による吸収性コアまたは吸収構造は、以後記載されるような流体吸収部材を具備または包含する。本発明の目的のために、「層」という術語は吸収構造の認定可能な部材を称し、「層」と称されるいずれの構造も実際には、以後記載される必要なタイプの材料の幾つかのシートまたはウエブの積層体または組み合わせを含み得ることが理解されるべきである。ここで用いられるものとして、「層」という術語は、「各層」および「層となった」という術語を含む。本発明の目的のために、「上方」という術語は、製品のトップシートに近接し面する吸収性コアの層を指称し、逆に、「下方」という術語は、製品のバックシートに近接し面する吸収性コアの層を指称することもまた理解されるべきである。
本発明による吸収製品のさまざまな部材、層、および構造は、一般的に、自然に平面的であり得るしまたはありえないし、いずれの所望の形状に形態形成され、またはプロフィールを有し得ることが注意されるべきである。
本発明による吸収構造は、２層以上または、ここでの「流体吸収部材」に帰せられる特性および特徴を有する構造を含み得る。その様な吸収構造は、本発明の流体吸収部材の特性を増大させ、吸収構造の全性能を高める機能属性を与えるために、獲得層および貯蔵層のようなことなる組成的および機能的特性を有する１以上の層もまた含み得る。
場合に応じて、流体透過性シート（例えば、ティッシュシート）または他のスクリムが、加工処理および／または使用の間の流体吸収部材の一体性を高めるために流体吸収部材と別の部材との間に配置され得る。その様なシートまたはスクリムは、流体吸収部材のみの全部または一部を包み得るし、または流体吸収部材を包む必要のないときは上記のように単純に配置され得る。また、場合に応じて、超吸収性材料を含むいずれかの層または構造は、ばらばらの超吸収性材料に使用者が関り合うことを防ぐためにティッシュペーパーシートのような流体透過性シートで包まれ得る。

Claims (9)

1. 湿式載置法により形成され、１つの優先的流体分配方向を有する流体分配繊維性材料であって、１２．４ｃｍの高さで、前記優先的流体分配方向について、５０秒未満の灯心作用時間および０．１２０ｇ／ｃｍ²／ｓｅｃを超える累積フラックスを有し、前記繊維性材料は、化学的バインダーを含み、該繊維性材料は、少なくともある程度まで互いに相補的である３次元表面を有する対向する圧力アプリケーターを用いるウエブ伸長系により機械的に処理されていることを特徴とする流体分配材料。
2. 構造がシート状である請求項１記載の流体分配材料。
3. 流体分配が多孔性構造の小孔（ポア）を通して起こる請求項１記載の流体分配繊維性材料。
4. 少なくとも第１および第２のタイプの繊維の混合物を含み、第１のタイプの繊維は第２のタイプの繊維より堅く、第２のタイプの繊維は第１のタイプの繊維より大きな比表面積を有する請求項１記載の流体分配繊維性材料。
5. 第１のタイプの繊維が高弾力性合成繊維である請求項４記載の流体分配繊維性材料。
6. 第１のタイプの繊維が弾力性セルロース系繊維である請求項４記載の流体分配繊維性材料。
7. 第２のタイプの繊維が大表面積合成繊維である請求項４記載の流体分配繊維性材料。
8. 第１のタイプの繊維が大表面積セルロース性繊維である請求項４記載の流体分配繊維性材料。
9. 化学的バインダーがポリアクリルアミド・グリオキサール樹脂を含む請求項１記載の流体分配繊維性材料。

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