CN1175216A - 弹性吸收结构 - Google Patents

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Abstract

一种含有可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的弹性吸收结构。该弹性吸收结构与不具有任何热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构相比具有改善了的弹性性能。还披露了一种含有这种弹性吸收结构的一次性吸收制品(11)。

Description

弹性吸收结构
本发明涉及一种适用于吸收制品的弹性吸收结构。更具体地讲，本发明涉及一种含有可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的弹性吸收结构。
一次性吸收制品目前在很多领域中享有广泛的用途。典型的一次性吸收制品包括尿布、成人失禁用品和床垫，月经用品，如卫生巾和棉塞，以及其它制品，如揩布、涎巾、伤口绷带和医用帽子或盖布。这种一次性吸收制品通常适于吸收多种液体，如水、盐水、合成尿、以及体液，如尿、月经和血。
一次性吸收结构的用途一般为处理人体废物。为了处理液体人体废物，所述一次性吸收制品通常包括一种吸收结构，通常，首先它必需能够将液体吸入该吸收结构中，然后将液体分布在该吸收结构中，再将液体保留于该吸收结构中。
一般，所述吸收结构和一次性吸收制品是由不易拉伸的材料制成，特别是在该吸收结构和一次性吸收制品的使用中通常会遇到的力的作用下不会被拉伸。由所述吸收结构和一次性吸收制品不易被拉伸所产生的一个问题是，这种结构或制品不太适合使用该一次性吸收制品的配戴者的身体。当这种一次性吸收结构的使用者活动及四处走动时，上述问题尤为突出。这种对使用者身体适合性的缺陷一般会使得该一次性吸收制品不能象所希望的那样使使用者舒服。另外，对戴用者身体适合性的缺陷一般还会导致该一次性吸收制品不能象该制品被设计的那样有效吸收、分配和保留液体。该吸收结构不易被拉伸的另一个问题是，如果使用期间作用于该吸收结构上的拉力太大，该吸收结构会断裂成独立的小块区域或材料束，使使用者不舒服并降低该吸收结构的效率。
本发明的目的就是解决上述问题。用独立权利要求1的吸收结构和独立权利要求22的吸收制品可以实现上述目的。
通过从属权利要求、说明书和附图可以了解本发明的其它优点、特征、方面和细节。所述权利要求应当被理解成是从总体上对本发明所作的初步、非限定性限定。
希望生产一种能够满足或超过已有吸收结构的性能特征的吸收结构。具体地讲，希望生产一种吸收结构，它能够拉伸并适合使用者的身体，而且，该吸收结构在使用期间通常会遇到的压力下能够迅速吸收排出的液体，并且在使用期间通常会遇到的压力下能保留所吸收的液体。上述目的及其它目的是通过一种含有可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的弹性吸收结构实现的，其中，与不具有热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构相比，该吸收结构具有改进的可拉伸性。
在本发明的一种实施方案中，一种吸收结构包括重量百分比约为20～80％的可湿性短纤维和重量百分比高于20～约80％的热塑性弹性纤维，其中，所有重量百分比均基于弹性吸收结构中可湿性短纤维与热塑性弹性纤维的总重量。该弹性吸收结构的特定液体饱和保留量值至少约为5克吸收的液体对1克吸收结构的基重，其在干燥状态下的最大拉伸值大于约60％，其在100％液体饱和状态下的最大拉伸值大于约150％；其在干燥状态下的拉伸恢复值大于约70％，其在100％液体饱和状态下的拉伸恢复值大于约75％。
另一方面，希望提供一种诸如婴儿尿布的一次性吸收制品，该制品包括一个弹性吸收结构。
在一种实施方案中，在一种吸收用品中实现了上述目的，该用品包括一个液体可渗透的表层、一个背层和一个位于所述表层与背层之间的弹性吸收结构，其中，所述弹性吸收结构中含有可湿性短纤维和热塑性弹性纤维。
通过阅读以下结合附图对本发明实施方案所做的说明，可以更好地理解本发明。
图1是本发明一次性吸收制品的一种实施方案的透视图；
图2是用于测定一种材料的液体饱和保留量的装置的示意图。
在一方面，本发明涉及一种可用于一次性吸收制品中的吸收结构，该结构具有改进的、理想的弹性特性，通过认真选择和使用制造这种吸收结构和一次性吸收制品的可湿性短纤维和热塑性弹性纤维可获得以上特征。
在本文中，“短纤维”一词是指一种天然纤维或从人造长丝上切下的一段长度。这种短纤维在本发明吸收结构中被用作液体的临时储池，也被用作液体分配的导管。
理想的是，用于本发明吸收结构中的短纤维的长度范围约为0.1～15cm，约为0.2～7cm更好。具有这种尺寸特征的短纤维有利于赋予本发明吸收结构理想的松密度、液体获得性、液体分配性和强度特征，和/或理想的柔软性和弹性特性。
很多种短纤维材料均可应用于本发明的吸收结构中。用于本发明的短纤维可以由天然或合成材料制成，并且包括纤维素纤维，如木浆纤维和改性纤维素纤维，织物纤维，如棉纤维或人造纤维，以及基本上为非吸收性的合成聚合纤维。
由于可用性及成本原因，一般优选将纤维素纤维用作本发明吸收结构的短纤维成分。最理想的是木浆纤维。然而，其它纤维素纤维材料，如棉纤维也可用作短纤维。
可用于本发明的另一类优选短纤维包括基本上为非吸收性的、卷曲的合成聚合纤维。这种单纤维本身基本上是非吸收性的。因此，这种纤维应当由这样的合成聚合材料制成，它在有一次性吸收制品通常会遇到的液体，如尿或月经的情况下基本上不会膨胀或凝胶化。可用于制备所需短纤维的合适的聚合材料包括聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸类、聚酰胺和聚苯乙烯。理想的是，短纤维是由聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。
用于本发明的短纤维也可以是卷曲的，以使所得到的吸收结构在用于吸收制品中时具有理想的弹性和抗聚束性。卷曲的短纤维是这样的：沿其长度有连续的波纹、弯曲或凹凸特征。以这种方式弯曲的纤维在US-A-4118531中有更全面的说明，该专利被收作本文的参考。
在本文中，“纤维”或“纤维性的”是指一种特征材料，其中，这种材料的长度与直径之比大于约10。相反，“非纤维”或“非纤维性”的材料是指这样一种特殊材料，其中，该材料的长度与直径之比约为10或10以下。
在本文中，“可湿性”是指一种纤维与一种液体，如水、合成尿或重量百分比分0.9％的盐水溶液在空气中的接触角小于90°。这里所说的接触角可以用由Robert J.Good和Robert J.Stromberg在“Surfaceand Colloid Science-Experimental Methods”，11卷(Plenum Press，1979)中所披露的方法测定。理想的是，可湿性纤维是指这样一种纤维，其在约0～100℃的环境温度条件下，尤其是在约23℃的温度下与重量百分比为0.9％的盐水溶液在空气中的接触角小于90°。
合适的可湿性纤维可以由本质上的可湿性纤维制成，或由本质上疏水的、但对其表面作过处理从而使其亲水的纤维制成。当采用进行过表面处理的纤维时，表面处理剂最好是不易消失的。就是说，表面处理剂不会因为初次液体损害或接触就被从纤维表面洗去。为用于这种目的，对基本上疏水的纤维所做的表面处理若满足以下条件即可被视为是不易消失的：在3次连续的接触角测定中(在每次测定中间进行干燥)，大部分纤维与液体在空气中的接触角小于90℃。就是说，要对同一纤维做3次独立的接触角测定，如果3次接触角测定都表明其在空气中的接触角小于90°，则该纤维的表面处理剂可被视为是不易消失的。如果表面处理剂是易消失的，在第一次接触角测定中表面处理剂即会从纤维上洗去，如果对这种纤维的疏水表面进行试验，在随后的接触角测定中，接触角将大于90°。
可湿性短纤维在本发明弹性吸收结构中的用量应能有效产生本文所述的理想的吸收和弹性性能。
因此，用于吸收结构中的可湿性短纤维是应低于一定的剩余量，以使该吸收结构具有理想的弹性性能。另外，用于该吸收结构中的可湿性短纤维应高于一定的最低量，以使该吸收结构具有理想的吸收性能。
因此，理想的是，用于本发明弹性吸收结构中的可湿性短纤维量约为20～80％的重量百分比，约25～75％较好，约30～70％更好，所有重量百分比均基于该吸收结构中可湿性短纤维与热塑性弹性纤维的总重量。
业已发现，在一种吸收结构中加入一种热塑料弹性纤维可以明显改善该吸收结构的弹性性能，特别是与不具有热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构相比具有明显改善。
具体地讲，已发现本发明的吸收结构与不具有热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构相比，具有极高的弹性可拉伸性和极高的从拉伸状态恢复的弹性恢复性。
在本文中，“不具有任何热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构”及其它类似术语是指一种对照吸收结构，该吸收结构是用与本发明弹性吸收结构大致相同的材料和大致相同的工艺制成的，所述不同的是，该对照吸收结构不含有或不是由本文所述的热塑性弹性纤维制成，而是具有与本发明的弹性吸收结构中热塑性弹性纤维的用量大致相同的额外量的可湿性短纤维。这样，所述不具有任何热塑性弹性纤维的其它大致相同的吸收结构与本发明的弹性吸收结构将具有大致相同的基础重量。由于其不含有热塑性弹性纤维，所述其它基本上相同的吸收结构一般不具有本文所述的本发明弹性吸收结构的理想吸收性能。
在本文中，“热塑性”是指一种遇热时会软化，而且冷却至室温后又能基本上恢复其原始状态的材料。
在本文中，“弹性(elatic)”和“弹性(elastomeric)”可以互换使用，它是指一种变形以后当除去变形力时通常能恢复其形状的材料。具体地讲，在本文中，弹性是指任何材料的一种特性：当施加一个偏压力时可以将该材料拉伸至一个拉伸的偏压长度，该长度为其松驰的非偏压长度的125％，即1.25倍，而且，在除去拉伸、拉长力之后该材料可恢复其长度的约40％。满足上述定义的弹性材料的假定例子为一种材料的长25.4mm(1英寸)的样品，该样品至少可拉长至31.75mm(1.25英寸)，当其被拉长至31.75mm(1.25英寸)并松开时将恢复至不足29.29mm(1.15英寸)的长度。很多弹性材料都可以拉伸至其松驰长度的25％以上，而且，其中多数在卸去拉伸、拉长力之后可恢复至其原始松驰长度。一般，将后一类材料用于本发明是有利的。
“恢复”是指在施加偏压力拉伸一种材料后，偏压力终止时被拉伸材料的收缩。例如，如果一种松驰的、非偏压长度为25.4mm(1英寸)的材料通过拉伸延长50％，至38.1mm(1.5英寸)的长度，该材料就被拉长了50％，并且有为其松驰长度150％的拉伸长度。如果这种高弹性拉伸材料收缩，即在卸去偏压和拉伸力后恢复至27.94mm(1.1英寸)的长度，则该材料恢复了其拉长量的80％(10.16mm(0.4英寸))。
适用于制备本发明热塑性弹性纤维的材料包括二嵌段、三嵌段或多嵌段弹性共聚物，如烯属共聚物，如苯乙烯-异丙烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯，如商品名为kraton的从shell化学公司购买的弹性树脂；聚亚胺脂，如可以从E.I.Dn Pont de Nemours Co.购买的商品名为Lyca聚亚胺酯的材料；聚酰胺，如可从Ato化学公司的商品名为Pebax聚醚嵌段酰胺的聚醚嵌段酰胺；或聚酯，如可从E.I.Du Pont de Nemours Co.购买的商品名为Hytrel聚酯的材料。
很多种嵌段共聚物都可用于制备能用于本发明中的热塑性弹性纤维。这种嵌段共聚物一般包括一个弹性中间嵌段部分和一个热塑性末端嵌段部分。用于本发明的嵌段共聚物在末端嵌段部分的玻璃化(Tg)温度以下通常具有三维物理交联结构，而且有弹性。从以下意义上讲，所述嵌段共聚物也是热塑性的，它可以在末端嵌段、Tg以上熔化、成型并再固化若干次，而其物理特性很少变化或不发生变化(表明氧化度很低)。
合成这种嵌段共聚物的方法之一是，分别聚合热塑性末端嵌段部分和弹性中间嵌段部分。一旦合成了中间嵌段部分和末端嵌段部分，即可将其连接在一起。一般，中间嵌段部分可通过聚合二一和三一不饱和C4-C10烃而获得，例如，诸如丁二烯、丙烯等之类的二烯，和诸如1，3，5-庚三烯等之类的三烯。当把末端嵌段部分A与中间嵌段部分B连接时，即形成A-B嵌段共聚物单位，可以用各种技术或各种偶合剂C连接所述单位，以形成诸如A-B-A的结构，该结构被认为包括以尾接尾两个A-B嵌段连接而成的A-B-C-B-A结构。通过类似方法可以制备具有式(A-B)nC的径向嵌段共聚物，其中，C是中心或中央多官能偶合剂，n是大于2的数字。采用偶合剂技术，C的官能度决定A-B分枝数。
末端嵌段部分A通常包括一个聚(乙烯芳烃)，如平均分子量为1,000～60,000的聚苯乙烯。中嵌段部分B通常包括一种大致为非晶形的聚烯烃，如聚异丙烯、乙烯/丙烯聚合物、乙烯丁烯聚合物，聚丁二烯等，或其混合物，其平均分子量约为5,000～450,000。嵌段共聚物的总分量较好为约10,000～500,000，约200,000～300,000更好。可以对该嵌段共聚物的中间嵌段部分的任何残余不饱和部分进行氢化，以便将该嵌段共聚物中烯属双键的含量降低至残余比例不足5％，不足约2％较好。这种氢化作用可降低其对氧化降解作用的敏感性，并能对其弹性性能产生有利影响。
适用于本发明的嵌段共聚物至少包括两个主要的聚苯乙烯末端嵌段部分和至少一个主要的乙烯/丁烯中间嵌段部分。举例来说，通常可由乙烯/丁烯构成这种嵌段共聚物中重复单位的主要部分，而且，可以占该聚合物重量的70％或更多。该嵌段共聚物如果是径向的，可以有3个或3个以上的臂，例如，有4、5或6个臂可以取得理想的结果。如有必要，可将中间嵌段部分氢化。
直链嵌段共聚物，如A-B-A、A-B-A-B-A等可根据末端嵌段量加以适当选择，优选较大的末端嵌段。对于聚苯乙烯-乙烯/丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物来说，苯乙烯含量以超过约10％的重量百分比为宜，如重量百分比为约12～30％。苯乙烯含量越高，聚苯乙烯末端嵌段部分通常也具有较高的分子量。作为商品出售的这种直链嵌段共聚物的例子为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，它含有重量百分比约为13％的苯乙烯单位，而且余量基本上为乙烯/丁烯单位，由Shell化学公司以KRATON G1657弹性树脂为商品名出售。据报道，KRATON G1657的一般性能包括：抗拉强度为2×106kg/m2(3400磅/英寸2)，300％的模量为1.4×105kg/m2(350磅/英寸2)，断裂延长量为750％，Shore A硬度为65，以及在室温下，在甲苯溶液中的浓度为25％的重量百分比时，其Brookfield粘度约为4.2Pa·S(4200厘泊)。
一般，所述热塑性弹性纤维可由任何能挤压成纤维的热塑性弹性组合物制成。适用于本发明的热塑性强性纤维包括熔喷纤维。这种熔喷纤维通常是通过将液化的或熔融的成纤维共聚物经模孔挤入高速气流中而制成非常细的纤维。由气流将纤维变细，然后固化。然后由位于所述气流中的一个网以缠结的粘结纤维团形式收集而形成固化的热塑性弹性纤维流。这种缠结的纤维团以纤维的高度缠结为特征。这种缠结赋予所得到的织物结构以粘力和强度。这种缠结还适用于在可湿性短纤维掺入织物结构中后由该织物结构将其限制或截留在该织物结构中，可湿性短纤维可以在织物结构形成过程中或形成以后掺入。所述热塑性弹性纤维的缠结度通常足够高，就是说，一般不可能从纤维团中抽出一根完整的纤维或从一根纤维的开头导至其结尾。
在本文中，将可湿性短纤维限制或截留在织物结构中是指可湿性短纤维基本上被固定，因此，在所述织物结构里面或外面，可湿性短纤维不能自由地进行明显的运动或移动。例如，可通过粘结方式或通过织物结构的热塑性弹性纤维的缠结实现这种限制或截留。
用于本发明的热塑性弹性纤维可以是圆形的，但也可以为其它截面几何形状，如椭圆形、矩形、三角形或多叶形。
热塑性弹性纤维最好是可湿性的。可通过以下方法使热塑性弹性纤维变成可湿性的：首先制备热塑性弹性纤维，然后在纤维上涂敷一种亲水化表面处理剂。
或者，所制成的热塑性弹性纤维中含有一种亲水化聚合成分。一般，能够与所述热塑性弹性成分聚合的、能够使所得到的共聚材料亲水化以使其按照本发明的定义成为可湿性的任何聚合成分均适用于本发明，其中，所述亲水化成分不能明显影响所制成的纤维的弹性性能。适用于本发明的亲水化聚合成分包括聚环氧乙烷或聚乙烯醇。
本发明吸收结构中热塑性弹性纤维的用量应当能有效产生本文所述的理想的吸收和弹性性能。具体地讲，本发明吸收结构中热塑性弹性纤维的用量应高于实现有效提高该弹性吸收结构的弹性所需的最低量。与此同时，本发明弹吸收结构中热塑性弹性纤维的用量应低于一定的剩余量，以便不会对该弹性吸收结构的液体吸收性能造成大的不利影响。
因此，理想的是，本发明弹性吸收结构中弹性纤维的用量约为20～80％的重量百分比，重量百分比约为25～75％较好，约为30～70％更好，所有重量百分比均基于该吸收结构中可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的总重量。
尽管前面已对本发明弹性吸收结构的主要成分作了说明，但这种弹性吸收结构并不局限于此，并且可以包括不会对该弹性吸收结构的理想吸收和弹性性能造成不利影响的其它成份。可用作其它成分的示范性材料包括，但不限于，色素、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动助剂、颗粒、粘合纤维和加进去用于提高各成分的可加工性的材料。例如，为了提高吸收结构的吸收能力，已知可向该吸收结构中加入形成水凝胶的聚合材料。由于向这种吸收结构中加入了形成水凝胶的聚合材料，通常可以使用较少的可湿性短纤维，因为以克计，每克形成水凝胶的聚合材料一般能比可湿性短纤维具有更高的液体吸收能力。而且，通常这种形成水凝胶的聚合材料对压力敏感性也低于可湿性短纤维的。因此，成水凝胶材料的使用可以制成和应用较小、较薄的一次性吸收制品。因此，本发明的吸收结构可以选择性地含有一种形成水凝胶的聚合材料。
在本文中，“形成水凝胶的聚合材料”是指高吸收性材料，一般为超强吸收性材料。这种高吸收性材料一般能吸收一定量的液体、如合成尿、重量百分比为0.9的盐水溶液、或诸如月经、尿或血液之类的体液，在该超强吸收材料的使用条件下，所述吸收量至少为该超强吸收材料重量的约10倍，以约20倍为宜，最高可达约100倍。例如，通常的条件包括约0～100℃的温度和合适的环境条件，如约23℃的温度和约30～60％的相对湿度。超强吸收材料在吸收液体后一般会膨胀并形成水凝胶。
构成水凝胶的聚合材料可由一种有机水凝胶材料制成，包括天然材料，如琼脂、果胶、和瓜耳胶，还包括合成材料，如合成水凝胶聚合物。例如，合成水凝胶聚合物包括羧甲基纤维素、聚丙烯酸的碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯马来酸酐共聚物、聚乙烯基醚、羟丙基纤维素、聚乙烯吗啉酮、乙烯基磺酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和聚乙烯基吡啶的聚合物和共聚物。其它合适的水凝胶聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、以及异丁烯马来酸酐共聚物和其混合物。水凝胶聚合物最好是轻度交联的，以使得该材料基本上不能溶于水，但可由水膨胀。例如，交联可以通过辐射作用或共价键、离子键、范德华力或氢键实现。合适的超强吸收材料一般由各商业卖主出售，如The Dowchemical Company、Hoechot Celanese、Allied Colloid Limited或Stockausen，Inc.。
用于本发明吸收结构或吸收制品中的形成水凝胶的聚合材料最好能在一定的外加负荷下吸收液体。为用于上述目的，以外加负荷下的吸收(AUL)值形式对构成水凝胶的聚合材料在外加负荷下吸收液体的能力及其工作性能进行定量。AUL值是指在约2.04帕(约0.3磅/英寸2)的负荷下，同时沿外加负荷的平面法线限制其膨胀的条件下，每克形成水凝胶的聚合材料在约60分钟时间内所能吸收重量百分比为0.9％的氯化钠水溶液量(以克计)。用于本发明吸收结构的形成水凝胶的聚合材料以每克材料具有至少约为15克液体的AUL值为宜，AUL值约为20克更好，而且，最高可达约50克液体。例如，在US-A-5,149,335或US-A-5,247,072中对AUL值的测定方法有详细说明，以上专利被收作本文的参考。
理想的是，所述形成水凝胶的聚合材料为颗粒形式，其在非膨胀状态下的最大截面直径在约50～100μm范围内，最好在约100～800μm范围内，该数据是按照美国材料试验学会(ASTM)的试验方法D-1921通过筛析测定获得的。应当理解，落入上述范围内的形成水凝胶的聚合材料可以包括固体颗粒、多孔颗粒、或由许多较小颗粒附聚成落入上述粒度范围的附聚颗粒。用于本发明吸收结构或一次性吸收制品的形成水凝胶的聚合材料的量通常足以使该吸收结构或制品吸收所需量的液体。用于吸收结构中的形成水凝胶的聚合材料的是以重量百分比约为15～60％为宜，约为20～50％较好，约为25～40％更好，以上百分比是基于该吸收结构中形成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的总重量。
因为用于本发明弹性吸收结构中的形成水凝胶的聚合材料能以高浓度出现，本发明的弹性吸收结构可以较薄、较短，具有较少的体积，且具有理想的性能。
理想的是，本发明的弹性吸收结构包括一个含有热塑性弹性纤维的纤维基质，其中，由该纤维基质限制或截留可湿性短纤维，并选择性地限制或截留形成水凝胶的聚合材料。
所述纤维基质可通过纺粘法或熔喷工艺梳理工艺、湿法成网工艺或本领域技术人员所熟知的基本上任何用于生产纤维基质的其它方法由气流成网纤维制成。
将可湿性短纤维，以及选性地将形成水凝胶的聚合材料掺入纤维基质里的方法为本领域技术人员所熟知。合适的方法包括在形成纤维基质时将可湿性短纤维，和选择性地将形成水凝胶的聚合材料掺入该基质中，如通过气流成网法由纤维基质的纤维和可湿性短纤维和/或形成水凝胶的聚合材料同时成网，或通过湿法成网工艺由纤维基质的纤维和可湿性短纤维和/或成水凝聚合材料同时成网。另外，也可以在纤维基质形成之后将可湿性短纤维和/或形成水凝胶的聚合材料加入纤维基质中。其它方法包括将形成水凝胶的聚合材料夹在两片材料之间，其中，至少有一片材料是纤维的和液体可渗透的。所述形成水凝胶的聚合材料可大致均匀地位于两片材料之间或位于由两片材料形成的分立的袋中。理想的是，可湿性短纤维大致均匀地分布于纤维基质里。然而，只要能使该弹性吸收结构具有理想的液体吸收性能和弹性性能，所述可湿性短纤维可以是非均匀分布的。
所述纤维基质可以是单一的整体形成的层状形式或为包括多层的复合结构。如果纤维基质包括多个层，这些层最好是液体相互连通的，这样存在于一个纤维层里的液体可以流至或输送至其它纤维层里。例如，所述纤维层可由本领域公知的纤维素薄型包覆片材隔离。
所述形成水凝胶的聚合材料可以大致均匀的方式分布于独立的层中，或以层状形式或其它非均匀分布形式存在于纤维层中。
本发明的弹性吸收结构基本上可以为任何尺寸或大小，只要该弹性吸收结构具有本文所述的理想的吸收和弹性特征。一般，该弹性吸收结构的体积至少约为18cm3，如宽约6cm、长约6cm、厚约0.5cm。理想的是，该弹性吸收结构的体积至少约为60cm3，如宽约10cm、长约6cm、厚约1cm。
本发明的弹性吸收结构以具有约100～1000克/平方米(g/sm)的基础重量为宜，约200～800g/sm更好，约300～700g/sm最好。
本发明的弹性吸收结构以具有约0.03～0.5克/立方厘米(g/cc)的密度为宜，约0.05～0.45g/cc较好，约0.08～0.4g/cc最好。
本发明的弹性吸收结构可直接使用或与其它吸收结构组合后使用，将本发明的弹性吸收结构用作一个较大的复合吸收结构中的一个独立的层或一个独立的区域或部分。可以用本领域技术人员所熟知的方法将本发明的弹性吸收结构与其它吸收结构组合，如利用粘合剂或是将不同的结构简单地叠放在一起，并用诸如薄型包覆片材之类的材料将该复合结构夹持在一起。
本发明的弹性吸收结构适于吸收多种液体，如水、盐水、和合成尿，以及诸如尿、月经和血之类的体液，并且适用于一次性吸收制品，如尿布，成人失禁用品和床垫；用于月经用具，如卫生巾和棉条；并可用于其它一次性吸收制品，如面巾、涎巾、伤口绷带和医用帽或罩衣。因此，本发明的另一方面涉及一种具有本文所述弹性吸收结构的一次性吸收制品。
将所述弹性吸收结构用于一次性吸收制品中，可以制成这样的一次性吸收结构：它可以迅速接纳所排出的液体，而且，该一次性吸收结构薄而且具有理想的弹性性能。
在本发明的一种实施方案中，提供了一种一次性吸收制品，该一次性吸收制品包括一个液体可渗透的表层，一个与表层结合的背层，和一个位于表层和背层之间的弹性吸收结构。
尽管本发明的一种实施方案以用于婴儿尿布中的弹性吸收结构为例加以说明，但应当明白，该弹性吸收结构同样适用于本领域技术人员所熟知的其它一次性吸收制品中。
现参见附图，图1表示按照本发明一种实施方案的一个一次性尿布11。一次性尿布11包括一个背层12，一个表层14，和一个位于背层12和表层16之间的弹性吸收16。弹性吸收结构16为本发明的吸收结构。
本领域技术人员了解适于用作表层和背层的材料。适于用作表层的材料的例子为液体可渗透的材料，如基础重量约为15～25g/m2的纺粘聚丙烯或聚乙烯。适于用作背层的材料的例子为液体不可渗透的材料，如聚烯烃膜，以及蒸汽能透过的材料，如微孔聚烯烃膜。
按照本发明所有方面的吸收结构和制品，在使用中一般会遭受体液的多次侵袭。因此，理想的是，该吸收制品和结构能够吸收在使用中所会遇到的多次侵袭的体液量。所述多次侵袭之间通常有一定的时间间隔。
理想的是，本发明的弹性吸收结构同时具备理想的弹性性能和液体吸收性能。本发明弹性吸收结构的理想液体吸收性能包括表现出有效的比(specific)液体饱和保留量。
在本文中，吸收结构的“比液体饱和保留量”是指当有足够的时间用重量百分比为0.9％的盐水溶液使该吸收结构在室温下达到100％饱和度对该饱和结构施加约3.45KP(0.5PSi)的压力时，每克吸收结构基重所保留的液体量克数。吸收结构的比液体饱和保留量可以按照本文试验方法部分所述的方法测定。
理想的是，本发明的吸收结构的比液体饱和保留量以所吸收的液体克数对吸收结构的基础重量克数计(g/g)至少约为5g/g，至少约为7g/g较好，至少约为9g/g更好，至少约为11g/g最，好最高可达约50g/g。
一次性吸收结构形式的吸收结构，通常能以干燥状态和饱和状态由使用者戴用。因此，通常理想的是，在干燥状态和100％的液体饱和状态下该吸收结构均具有有效的弹性性能。因此，本发明弹性吸收结构所需的弹性性能包括在干燥状态和100％液体饱和状态下均具有有效最大拉伸量，以及在干燥状态和100％液体饱和状态下的有效拉伸恢复性。
一种材料的“最大拉伸量”是指该材料断裂或换句话说的粘结破坏之前所表现出的拉伸量或延长量。在本文中，所有拉伸量或延长量均以材料非延长的或松驰的长度的百分比计。因此，100％的拉伸量或延长量是指非张紧材料被拉伸至其松驰的或非张紧长度的2倍。一种材料的最大拉伸量可以按照在本文中所述的试验方法测定。
通常，一种材料在干燥状态下的最大拉伸值与该材料在100％液体饱和状态下的最大拉伸值不同。这是因为饱和材料的液体通常会与该材料相互作用并影响其弹性性能。本领域技术人员可以理解，一种材料在干燥状态下和在100％液体饱和状态下的最大拉伸值的差别取决于该材料的组成和结构。
本领域技术人员知道，诸如吸收结构的材料在使用之前在材料中截留较少量的液体，如水。例如，这种液体可能是吸收结构从空气的水分中吸收的。在本发明中，这样的吸收结构仍然被视为是干燥状态。因此，在本文中，“干燥状态”是指基于材料的总重量计，该材料以含有重量百分比低于约5％的液体为宜，低于约3％较好、低于约1％最好。
在本文中，一种材料的“100％的液体饱和状态”是指该材料含有约100％的绝对液体饱和保留量。
理想的是，本发明的弹性吸收结构在干燥状态下或在100％液体饱和状态下的最大拉伸量都不是太低，因为如果这样就表明该弹性吸收结构的弹性不充分。
因此，本发明弹性吸收结构在干燥状态下的最大拉伸值大于约60％，以大于约80％为宜，大于约100％较好，大于约120％更好，大于约140％最好。
本发明的弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的最大拉伸值大于约150％，大于约200％较好，大于约250％更好，大于约300％更好。
在本发明的一种实施方案中，弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的最大拉伸值大于其在干燥状态下的最大拉伸值。可以相信，这是由于饱和该弹性吸收结构的液体有助于断开可湿性短纤维之间的一切氢键，从而改善了该吸收结构的弹性性能。
一种材料的拉伸恢复性是指在施加偏压力拉伸材料之后，终止偏压力时该材料所表现出的恢复量。在本文中，所有拉伸恢复值均以在使材料松驰后由该材料恢复的长度的百分比。在本文中，所有拉伸恢复值都是将材料拉长约20％保持约20分钟的再使其松驰而测得的。例如，如果将松驰的、非偏压状态下长度为25.4mm(1英寸)的材料通过拉伸拉长20％达到30.48mm(1.2英寸)长，该材料就被拉长了20％，而且其拉伸长度为其松驰长度的120％。如果在卸去偏压和拉伸力之后上述示例性拉伸材料收缩，即恢复至26.4mm(1.04英寸)的长度，则该材料的拉伸恢复是为80％，即恢复了其拉伸长度的80％(4.04mm(0m16英寸))。材料的拉伸恢复量可按照本文所述的试验方法进行测定。
本发明弹性吸收结构在干燥状态下的拉伸恢复值大于约70％，大于约75％较好，大于约80％更好，大于约90％最好。
本发明弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的拉伸值大于约75％，大于约80％较好，大于约85％更好，大于约90％最好。
                    试验方法
                  液体饱和保留量
液体饱和保留量的测定如下。对水分含量低于7％的重量百分比的待试验材料进行称重，并将其在室温下(约23℃)浸入的过量的0.9％的盐水溶液中。将待试验材料浸泡约20分钟。如图2所示，经20分钟的浸泡后，取出材料31并将其放置在开口直径为0.6cm(0.25英寸)的TEFLONTM涂覆的玻璃纤维网34(可自Taconic Plastics Inc.Petersburg，N.Y.购买)上，再将该网放置在真空箱30上，并覆以弹性橡胶封挡材料32。用诸如真空计36和真空泵38对所述真空箱抽真空，使其真空度约为3.5千帕(约0.5磅/英寸2)，保持约5分钟。然后从网上取下待试验材料并称重。由被试验材料保留的液体量是这样测定的：从该材料的湿量(抽真空以后)中扣除该材料的干重，并将其作为绝对液体饱和保留量，以所保留液体重量克数计。如果需要，也可以通过试验液体的密度将保留液体的重量转换成液体体积，并将其作为以所保留液体毫升数计的液体饱和保留量。为进行相互比较，用该绝对液体饱和保留量值除以材料31的重量，以得到比液体饱和保留量，以每克试验材料所保留的液体克数计。并将其作为比液体饱和保留量值。如果诸如形成水凝胶的聚合材料或纤维网之类的材料在放置于真空箱上被抽过玻璃纤维网，则应采用具有较小孔径的网。或者将一片茶叶袋或类似材料放置在所述材料与网之间，并从最终值中扣除由茶叶袋或类似材料所保留的液体量。
最大拉伸量
用张力试验机，如购自Instron公司，Canton MA的、带有MicroconII的Model 4201张力试验机测定材料的最大拉伸量。对该试验机进行校准：在上夹片中部放置100克的重物，并使其垂直于该夹片无阻碍地下垂.所采用的张力计是一个5公斤电校正自身确认载荷计(electrically calibrating self-identiflying loadcell)。然后将所述重物放在Microcon显示窗上显示。上述过程是在一个标准环境条件，如大约23℃的温度和大约50％的湿度下的室内进行。
对一个宽约25.4mm(1英寸)、长约76.2mm(3英寸)、厚约2.54mm(0.1英寸)、基础重量约为300～700g/m2的矩形样品进行称重，并对该样品施压，使其达到所需的密度。将该样品放入气动夹片(爪)中，夹片表面由76.2mm×25.4mm(3英寸×1英寸)的橡胶覆盖。计示长度(该样品实际被拉伸的长度)约为50.8mm(2英寸)，十字头速度约为304.8cm/分(120英寸/分)。十字头速度是上夹片上移拉动样品直至其断裂的速度。该夹片的最大行程约为355.6mm(14英寸)。最大拉伸量是材料断裂时的最大拉伸长度，以占未张紧样品原始长度(50.8mm(2英寸))的百分比计。在干燥状态下和100％液体饱和状态下分别测定最大拉伸量。材料在100％液体饱和状态下的最大拉伸量是这样测定的：将干燥样品放入试验机的夹片中，然后用所需量的0.9％盐水溶液润湿该样品，以与测定材料的绝对液体饱和保留量相同的方法进行测定。用10分钟时间使该样品平衡。
拉伸恢复量
用张力试验机，如购自Instron公司，Canton MA的、带有Microcon II的Model 4201张力试验机测定拉伸恢复量。对该试验机进行校准：在上夹片中部放置100克的重物，并使其垂直于该夹片无阻碍的下垂。所采用的张力计是一个5公斤电校正自身确认载荷计。然后将所述重物放在Miorocon显示窗上显示。上述过程是在一个标准条件，如大约23℃的温度和大约50％的湿度下的室内进行。
对一个宽约25.4mm(1英寸)和一长约76.2mm(3英寸)的矩形样品进行称重，并对该样品施压，以使其达到所需密度。将该样品放入气动夹片(爪)中，夹片表面由76.2×25.4mm(3英寸×1英寸)的橡胶覆盖。计示长度(该样品实际被拉伸的长度)约为50.8mm(2英寸)，十字头速度约为300mm/分。十字头速度是上夹片上移拉动样品直至其断裂的速度。该样品被拉长约20％，或者说约10.16mm(0.4英寸)，达到约60.96mm(2.4英寸)的拉伸计示长度。试样保持其拉伸长度约20分钟，然后从夹片上取下试样以松驰。拉伸恢复值是最后松驰长度减去其原始长度(50.8mm(2英寸))，除以原始长度(50.8mm(2英寸))并乘以100％。在干燥状态下和100％液体饱和状态下分别测定材料的拉伸恢复量。该材料在100％液体饱和状态下的拉伸恢复量是这样测定的：将干燥样品放入试验机的夹片中，然后用所需量的0.9％盐水溶液润湿该样品，以与测定材料的绝对饱和保留量相同的方法进行测定。用10分钟时间使该样品平衡。
实施例
样品1～3为制备的含可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的吸收结构。至于可湿性短纤维，采用由约80％的南方软材和约20％的硬材制成的纤维素木浆绒毛。
至于热塑性弹性纤维，制备一种含有重量百分比约为75％的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的嵌段共聚物，其含有重量百分比约为13％的乙烯单元，余量基本上为乙烯/丁烯单位，由Shell化学公司以KRATON G1657弹性树脂为商品名出售；还含有重量百分比约为25％的加工助剂，该助剂是一种聚乙烯蜡，由Quantum化学公司以NA601为商品名出售，其熔体流动指数约为每10分钟2000g。将上述材料混合，然后挤压成平均直径约为5～30μm的纤维。
将热塑性弹性纤维熔喷成缠结的复合织物，将形成水凝胶的聚合材料输入熔喷流中，并用一个开松辊将短纤维输入该复合织物结构中。在制成热塑性弹性纤维以后，将一种润湿剂涂在该纤维上。润湿剂为辛基苯氧基聚乙氧基乙醇非离子型表面活性剂，由Rohm & Haas公司以Tnitonx-102表面活性剂为商品名出售。
样品4为含有一种形成水凝胶的聚合材料和可湿性短纤维的对照样品。至于形成水凝胶的聚合材料，采用聚(丙烯酸)高吸收性材料，该材料由Stockhausen，Inc.以Favor SAB870为商品名出售。至于可湿性短纤维，采用与样品1～3相同的纤维素木浆绒毛。样品4用空气成网法制备，其中，由空气流对可湿性短纤维和成水凝胶纤维进行混合，然后在一个真空箱的表面进行空气成网。然后用一种轻基础重量的薄纸包覆所制成的复合织物，以便对该样品进行处理和试验。
在表1中示出了用作各种样品的不同材料的绝对和相对基础重量。基础重量是以每平方米吸收结构的重量克数(g/sm)计。各样品的原始干密度约为0.17g/cm3。
按照本文所披露的方法测定样品的最大拉伸量和拉伸恢复量。结果如表2所示。对于某些样品来说，测不出其精确的最大拉伸量和拉伸恢复量，尽管这些数值被认为是大于或小于具体数值。
尽管已结合具体实施方案对本发明做了详细说明，本领域技术人员可以理解，在理解以上说明之后，可很容易地对这些实施方案加以改变或提出等同的方案。因此，本发明的范围是由所附权利要求书或其等同形式限定的。
                        表1样品    粘合纤维基础  水凝胶基础重  短纤维基础  总基础重量编号    重量(g/sm)％   量(g/sm)％   重量(g/sm)％  (a/sm)1       181      31    0       0    404      69    5852       269      46    0       0    316      54    5853       357      61    0       0    228      39    5854*     0        0     315     35   585      65    900*非本发明实例
                        表2样品编号       最大拉伸量         拉伸恢复量
             (％)                (％)
             干燥      饱和      干燥     饱和1                30        90        ＞80     ＞902                160       ＞300     ＞80     ＞903                175       ＞300     ＞80     ＞904*              ＜5       ＜5       0        ＞90
*非本发明实例

Claims (22)

1.一种弹性吸收结构，包括：
a.重量百分比约为20～80％，最好约为25～75％的可湿性短纤维；和/或
b.重量百分比大于约20～80％最好大于约25～75％的热塑性弹性纤维；其中，所有重量百分比均基于该弹性吸收结构中可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的总重量。
2.如权利要求1的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构的比液体饱和保留量值至少约为5克，最好是约7克吸收的液体比1克吸收结构基重。
3.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在干燥状态下的最大拉伸值大于约60％，最好大于约100％。
4.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于，该弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的最大拉伸值大于约150％，最好大于约200％。
5.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于，该弹性吸收结构在干燥状态下的拉伸恢复值大于约70％，最好大于约75％。
6.如上述权利要求中任一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的拉伸恢复值大于约75％，最好大于约80％。
7.如上述权利要求中任一项的弹性吸收结构，其特征在于所述可湿性短纤维的纤维长度约为0.1～15cm。
8.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述可湿性短纤维选自纤维素纤维、织物纤维和合成聚合纤维。
9.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述可湿性纤维是木浆纤维。
10.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述热塑性弹性纤维是一种含有嵌段共聚物的熔喷纤维。
11.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述热塑性弹性纤维是可湿性的。
12.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构的比液体饱和保留量值至少约为7克吸收的液体比1克吸收结构基重。
13.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在干燥状态下的最大拉伸值大于约100％。
14.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的最大拉伸值大于约200％。
15.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在干燥状态下的拉伸恢复值大于约75％。
16.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构在100％液体饱和状态下的拉伸恢复值大于约80％。
17.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，还包括一种形成水凝胶的聚合材料。
18.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，还包括重量百分比约为15～60％的形成水凝胶的聚合材料，该重量百分比基于所述弹性吸收结构中形成水凝胶的聚合材料、可湿性短纤维和热塑性弹性纤维的总重量。
19.如权利要求17或18中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述形成水凝胶的聚合材料是聚丙烯酸酯材料。
20.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于该弹性吸收结构包括一种含有热塑性弹性纤维的纤维基质，其中，由该纤维基质限制可湿性短纤维和形成水凝胶的聚合材料。
21.如上述权利要求中至少一项的弹性吸收结构，其特征在于所述热塑性弹性纤维是一种含有聚烯烃的可湿性热塑性弹性熔喷纤维。
22.一种一次性吸收制品，包括：
一个液体可渗透的表层(14)，一个背层(12)，和一个位于表层(14)和背层(12)之间的弹性吸收结构(16)，其特征在于弹性吸收结构是一种如上述权利要求中至少一项所述的弹性吸收结构(16)。
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