CN1050640C - 传送液体的材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液体传输材料，它由浆粕纤维组成，用水穿刺加工成一种非织造纤维结构，适合于至少具有每30分钟内每克材料12克液体的液体传输值。液体传输材料可以包含按重量算高达50%的短纤维以及足量的各类粒状物。液体传输材料可以用作吸收性结构的液体传输成分，这种吸收性结构例如可以是个人卫生用品的一部分。还公开了一种利用水穿刺技术制造液体传输材料的工艺。

Description

传送液体的材料及其制造方法
本发明的范畴
本发明是关于一种非织造纤维材料和它的加工方法。
本发明的背景
总的来说，由浆粕纤维和/或浆粕纤维和其它的纤维材料相混和做成的非织造纤维网作为一种有用的液体吸收体已是早就知道。已经知道在某些场合这些非织造纤维网用于抽吸液体并使它分布于整个纤维网。这样的纤维网能够结合在产品中以吸收液体。
还已知道超吸收性材料能用在产品中吸收液体。这些材料最常见的是粉状或粒状并能用于提高个人卫生用品的性能，例如尿布。在过去，超吸收材料曾混入到纤维网中，例如浆粕绒毛纤维网或是结合在叠层结构内。
超吸收性材料使设计和制造具有非常膨松的浆粕绒毛结构以达到所要求的吸收性能的薄型吸收结构成为可能。这样的薄型吸收结构曾经用于提高个人卫生用品的贴合性，由此而增加了舒适性和防止泄漏。还希望用增加吸收结构中超吸收材料的比例来生产更为薄型的吸收结构。此外，较薄的吸收结构能够大大减少用完含这种吸收结构的产品后需要废弃的材料的体积。
不幸的是在超吸收材料加入到浆粕绒毛纤维网或结合在吸收结构中之后，超吸收体有一种减弱纤维网或叠层的液体分布性能的趋势。通常，这是以胶粘阻塞的形式产生。当超吸收体吸收液体时，它们一般是膨润并形成胶粘状材料而使液体在通过先前的粉状或粒状材料时的通道受到阻碍。这样，这些首先接触液体的薄型吸收结构部分会形成一个胶粘状材料使得液体在传送到吸收结构的其它部分时受到阻塞。当吸收结构中的超吸收体成分增加时这一不希望出现的现象也会随之增加。胶粘阻塞还能使吸收结构连续处理液体作用的能力下降。举例，一个具有充分吸收能力的薄型吸收结构在第一次使用时能够吸收液体，之后，在下一次使用时如果未用过的超吸收体部分是被胶粘阻塞所封闭，那么它将不能够满意地吸收液体。
虽然已经知道有多种含有超吸收性材料的吸收结构，但那些结构普遍未能很好地解决与整个吸收结构吸收和传送液体并将液体释放给超吸收性材料以使整个超吸收性材料得到有效的使用相关联的问题。例如，有些吸收性结构包含有快速吸收和虹吸液体的液体分布材料。但是这些材料一般都难以将液体释放给超吸收体。这样，仍然需要有一个有效的高效的传送液体的材料。由于吸收性结构常常是可废弃的个人卫生用品中的一个部分，传送液体的材料还应该比较便宜这是很重要的。此外，一种与价兼和高效的传送液体材料结合的有效吸收性结构仍然是需要的。定义
这里所用的术语“水穿刺加工的传送液体材料”指的是一个有纤维网络组成的非织造纤维网，这个网是经过相对低能量的液流喷射(也就是水穿刺)使之松驰和重新排列处理而成，处理后纤维网适合于至少以每克材料约12克液体的速率吸收、传送和释放液体给一个吸收性材料。概括地说，水穿刺使非织造纤维网中的纤维得到松驰和重新排列而不是给纤维网增加强度这种加大强度在一些技术中例如液力缠结会看到。
在这里所用的术语“液体传送值”指的是一种材料从液体蓄贮器所能传送到放在液体蓄贮器上面一个特定距离处的吸收系统去的液体量。液体传送值是一种材料起“管路”作用时其液体传送能力的一种尺度。液体传送值是用分布/滞留液体传输试验来确定。在这一测试中，一个液体蓄贮器放在一个与数据采集系统相连的电子秤上。根据材料的用途也可以用不同的液体和液体混合物。所用代表性的液体，例如为水，含盐的溶液或是合成尿液。除非是有特殊规定，在这里所确定的液体传送值用的是合成尿液(用的是PPG Industries公司的K-C 399105货号的合成尿液)。一个高的吸收性材料(例如，一层超吸收体)放在蓄贮器上面的一个容器中，吸收体与液体之间的距离根据测试高度要求而定。要测定的分布性材料在竖直的方向上悬挂在蓄贮器和吸收体之间。吸收体和分布材料之间的接触面积为恒定值并处于一定的压力之下(例如0.25磅/英寸2)。传送高度和吸收性介质是可以变更的以适应于所要评定的不同材料。除非是有特殊的规定。这里所说的液体传送值是用传送高度约为10厘米(约4英寸)来测定。典型情况下，所测定的材料在机器横向上的宽度约为5厘米-(约2英寸)且与吸收体相接触的面积一般约为5×5厘米(2×2英寸)。分布材料的样品长度根据进行测试时的采用的高度而定。如测试高度为10厘米(约4英寸)，则样品的长度以约18厘米(约7英寸)较为合适。这样就能有约2.5厘米(约1英寸)的样品进入到蓄贮器中。蓄贮器被分布材料取走的重量损失由电子秤测定。整个期间中的重量损失(也就是流走的液体)由数据采集系统进行记录。测试的长度是可以变的。一般足以测定材料的液体传送值的测试时间是约30分钟。在某些场合，测试可以延长到约为60分钟。在测试结束时，对吸收体和分布材料都要进行重新秤重和再膨松以确定液体流动的平衡和计算出损失的液流。随着蓄贮器的表面积和相对湿度不同蒸发造成的损失也是不同的，但是当测定条件变化很小时，这一损失可以略去不计。数据可以标准化以计算液体材料的基本重量和/或测试长度中的差异。
这里所用的术语“浆粕”指的是含有天然纤维诸如木材和非木材植物的纤维素。木材包括，例如，落叶树和针叶树。非木材植物包括，例如棉花、亚麻、针茅草、马利筋属纤维、麻茎、黄麻、大麻和甘蔗渣。
这里所用的术语“平均纤维长度”指的是浆粕纤维的加权平均长度，它是用芬兰的卡贾尼(Kajaani)的Kajaanioy Electronics公司生产的FS-100型卡贾尼纤维分析仪来确定。按照测试程序，浆粕样品要经过浸渍液体处理以保证没有纤维束或植物性杂质存在。每一个“浆粕样品分散放入到热水中并被稀释到约为0.001％的溶液。当采用标准的卡贾尼纤维分析测试程序时从稀释溶液中提取约为50到100ml单独测试样品。平均纤维长度可以用下面的公式来表示： Σ x j = 0 k ( x j × n j ) / n
其中  k＝最大纤维长度
Xj＝纤维长度
nj＝具有长度Xi的纤维数量
n＝被测定纤维的总量
这里所用的术语“低平均纤维长度的浆粕”指的是含有大量短纤维和非纤维物质的浆粕，它会产生相对紧密的、不透气的纸张或非织造纤维网，这在吸收性和快速吸收液体至起重要作用的场合一般是不希望的。很多二次木纤维浆粕可以看作为低平均纤维长度的浆粕；但是二次木纤维浆粕的质量要根据回收纤维的质量、种类和先前的加工量而定。低平均纤维长度的浆粕的平均纤维长度可以小于约1.2mm，它是由光学纤维分析仪所测定例如用FS-100型卡贾尼纤维分析仪(由芬兰的卡贾尼的Kayaani OyElectronics公司生产)。举例，低平均纤维长度的浆粕其平均纤维长度的范围是从约0.7到1.2mm。典型的低平均纤维长度的浆粕包括原始的硬木浆粕和二次纤维浆粕，其来源例如办公室废物、新闻纸和纸板碎片。
这里所用的术语“高平均纤维长度的浆粕”指的是那些短纤维和非纤维物质含量相对比较少的浆粕，它会产生相对开松、透气的纸片或非织造纤维网，这在希望有吸收性和快速吸收液体的使用途场合是很重要的。高平均纤维长度的浆粕一般由非二次(也即是原始的)纤维所形成。二次纤维浆粕经过筛选也许也会有高加权平均长度的纤维。高平均纤维长度的浆粕一般平均纤维长度是大于约1.5mm，它是由光学纤维分析仪所测定例如用FS-100型卡贾尼纤维分析仪(由芬兰的卡贾尼的Kajaani OyElectronics公司生产)。例如，高平均纤维长度的浆粕其平均纤维长度的范围是从约1.5mm到约6mm。典型的高平均纤维长度的浆粕是木纤维浆粕，包括，例如经漂白或未经漂白的原始软木纤维浆粕。
这里所用的术语“竖直方向虹吸速率”指的是一个吸收性材料的条带在竖直方向吸收水的速率。竖直方向虹吸速率是由一个经预先称重的吸收性材料的样品(它在机器方向的长度是约12英寸和在机器横向的宽度约为3英寸)，将样品的下部末端约0.25英寸(约1厘米)放入到合成尿液中(合成尿液是PPGIndustries公司生产的第K-C 399105货号)。样品的一端放在合成尿液中并在竖直方向将它定位住，液体沿着机器方向在样品虹吸的距离是在约15分钟后进行测定。然后将样品从溶液中取出并秤重以测定虹吸量，也就是样品在竖直方向虹吸测试中所吸收的液体量。
这里所用的术语“孔隙度”指的是流体，例如，气体通过一种材料的能力。孔隙度可以用单位时间单位面积的容积的单位来表示，例如(每分钟立方英尺)每平方英尺材料[例如，(英尺3/分/英尺2)或(cfm/ft2)]。孔隙度是用发雷什Frazier精密仪器公司生产的发雷什空气透气性测定仪按照联邦方法(Federal Test)方法5450、标准号191A进行测定，除了样品的尺寸是由7″×7″改为了8″×8″。
这里所用的术语“平均流孔大小”指的是平均孔直径的测定值，它是以液体的移动技术来确定，用的是英国的路屯(Luton)的古特电子有限公司(Coulter Electronics Limited)公司生产的古特(Coulter Porometer)测定仪和古特(Coulter POROFILTM)测定液。平均流孔大小是用一个经过表面张力非常低的液体(也就是Coulter POROFILTM)加湿的测试样品来测定的。样品的一侧加空气压力。最后，当空气压力增加时，在最大孔处流体的毛细管吸力被克服，使液体挤出而允许空气通过样品，当空气压力进一步提高时，逐渐的较小的孔也会开通。对湿样品可以建立起流量与压力之间的关系，并将其和干燥样品的结果作比较。平均流孔大小是在代表50％干燥样品流量与压力关系之间的曲线与代表湿样品流量与压力关系之间的曲线相交点上测定的。在这一特定压力下开通的孔直径(也就是平均流孔大小)可以由下式确定：
孔直径(μm)＝(40τ)/压力其中τ＝流体的表面张力，单位为mN/M；压力是作用的压力，单位为毫巴(mbar)；用于湿润样品的表面张力很低的液体使人们可以假定液体在样品上的接触角度是约为零。
这里所用的术语“体积密度”指的是单位体积的材料重量。体积密度一般以重量/体积的单位来表示(例如克每立方厘米)。扁的一般为平片的材料例如非织造的纤维网的体积密度，可以从样品的基本重量和对厚度的测定来取得。样品的厚度可以用纽约的阿米提维也(Amityville)的TMI(Testing Machines Incorporated)公司出口的49-70型厚度测定仪来确定。用一个2英寸直径的圆形座体以约每平方英寸0.2磅的作用压力对厚度进行测定。样品的基本重量主要是按照ASTMD-3776-9进行测定，但有下列的变动：1)样品的尺寸是4英寸×4英寸见方；和2)对总数为9个样品进行称重。
这里所用的术语“比容”指的是材料体积密度的倒数(也就是单位重量的体积)，它可以用每克重量的立方厘米的单位来表示。
这里所用的术语“机器方向”指的是成形表面运动的方向，在形成非织造纤维网时纤维是沉积在这个面上。
这里所用的术语“机器横向方向”指的是竖直于上面所定义的机器方向的方向。
这里所用的术语“机械地软化”指的是用机械的方法使片状材料变得柔软。典型的用于使片状材料变得柔软的机械方法有热轧、穿孔、开孔、穿孔-压花、压纹、图案压花、差异拉伸、起绉的辊轧。
这里所用的术语“超吸收体”指的是每克吸收性材料当浸在液体中4小时后至少有吸收10克水液体(例如水，含盐的溶液或从PPG Industries公司买的第K-C 399105货号合成尿液)的能力的吸收性材料，并且此材料在高达每平方英寸约1.5磅的压力下能保持住所吸收的液体。
本发明的概述
本发明上面讨论过的需求，提供一种传送液体的材料，这种材料由浆粕纤维构成浆粕纤维经水穿刺成为非织造纤维结构而使材料适合于在30分钟内每克材料至少有12克液体的液体传送值。希望的是传送液体的材料在30分钟内每克材料至少有约15克液体的液体传送值，更可取的是传送液体的材料在30分钟内每克材料要有从约17到约25克液体范围的液体传送值。按照本发明的一个方面，传送液体的材料可以有一个从约8到约15cm3/g范围的比容和/或一个在15分钟内至少有约18cm的竖直虹吸高度。
按照本发明的一个实施例，传送液体材料的浆粕纤维可以是高平均纤维长度的浆粕纤维。例如，浆粕纤维可以有一个从约2到约5毫米的平均纤维长度。按本发明的另一方面，浆粕纤维可以由以重量计(大约50％)的低平均纤维长度的浆粕纤维和小于以重量计约50％的高平均纤维长度的浆粕纤维所构成。在这一实施例中，低平均纤维长度的浆粕纤维可以有一从约0.8mm到约1.1mm的加权平均长度。
按本发明的另一方面，传送液体的材料可以包含有高达约百分之五十(以重量计)的短长度的纤维，它包括，例如，合成纤维、天然纤维、双组分纤维和它们的混合物。按本发明的又一种方面，传送液体的材料还可以包括某些粒状的材料例如活性炭、白土、淀粉、和一般被认为是超吸收性材料的水解胶体材料。
传送液体的材料可以用作为吸收性结构的传送液体的组分，它可以例如作为个人卫生用品中的一个部分。在这一用途中，传送液体的组分可以有每平方米从约10到300克范围的基本重量。在某些用途中可以考虑用更大些的基本重量，例如高达约400或500gsm(克/米2)。为了做到更大些的基本重量，传送液体的材料在开始时要形成一个较厚的纤维网或将几个较薄的传送材料层组合在一起而形成。吸收性结构的传送液体组分希望要有每平方米从约35到约100克范围的基本重量。更希望吸收性结构的传送液体组分要每平方米从约45到约65范围的基本重量。
接本发明的另一个方面，提供一个加工传送液体材料的方法，这个方法包括的步骤是：提供非织造纤维网；将非织造纤维网叠放在一个有约大于60目和大于约40支的成形表面上；对非织造纤维网进行水穿刺，水穿刺的能量大小是要适合于增大非织造纤维网的液体传送性能以使传送液体材料可适应于每克材料在30分钟内至少有12克液体的液体传送值；和对传送液体的材料进行烘燥。
按照本发明，非织造纤维网也可以由将纤维组成的水悬浮料的沉积在一个成形表面上而制成。作为另一种方法和/或作为一种补充方法，非织造纤维网也可由对浆粕纤维组成的薄片进行再水化而得。
概括地说，非织造纤维网是水穿刺到约从百分之15到35范围按固体重量算的稠密度。本发明方法中所用的带小孔的表面可以是一个单块的平网，平网的目数(也即是织物每英寸宽度的经纱数)和支数(也即是织物每英寸长度的纬纱数)这两者应大于35且至少其中之一是大于50。带小孔的表面也可以是一个多层的网或是带孔的板，其中有效目数(也即是织物每英寸宽度的经纱数)和有效支数(也即是织物每英寸长度的纬纱数)这两者应大于35且至少其中之一是大于50。举例，带小孔的表面可以有一个从约60×40到约200×200的网眼大小。希望带小孔的表面有一个从约80×80到约100×100的网眼大小。
在烘燥步骤加工中可以用空气穿流式烘燥、红外线幅射、杨琪烘燥机、烘燥罐、微波和超声能等。按本发明的另一种方面，在烘燥步骤之后可以接上一个机械地软化步骤。
图的简要说明
图1表明一个典型的传送液体材料的水穿刺加工方法。
图2是一个典型的水穿刺法加工的传送液体材料表面的显微照片。
图3是一个典型的水穿刺法加工的传送液体材料表面的显微照片。
图4是一个典型的水穿刺法加工的传送液体材料表面的显微照片。
图5是一个典型的水穿刺法加工的传送液体材料表面的显微照片。
图6表示一个典型的包含有水穿刺法加工的传送液体材料的吸收性结构。
本发明的详细说明
参照图1，图不示意地表明了用于形成传送液体材料的加工方法10。这样的传送液体材料实质上是一个非织造纤维网，它经过水穿刺以产生能够有效的传送液体的结构。已经发现正确地组合水穿刺、选择纤维、形成/针刺纤维网的选择和烘燥技术，就能得到一种能在30分钟内每克材料至少以12克液体的速率吸收、传送和释放液体给一个吸收性材料的非织造网。
非织造纤维网可以由形成纤维的稀释悬浮液来制备，将悬浮液送给头部箱体20并通过水闸口22将它均匀分散地沉积在通常造纸机26的带孔筛网24上面。纤维悬浮液可以稀释到一般用在通常的湿法成网加工中的任何稠密度。例如，悬浮液可以包含有从约百分之0.02到约百分之5重量的纤维悬浮在水中。
纤维可以是木质或非木质材料的浆粕纤维以及二次(也即是回收的)浆粕纤维。典型的木浆粕包括漂白和未漂白的牛皮纸原始软木纤维浆粕和漂白及未漂白的牛皮纸原始硬木浆粕。一些有用的浆粕是金伯利-可拉可公司(Kimberly-Clark Corporation)生产的商业标志为Longlac19、Longlac16、Coosa River55、Coosa River56和Coosa River57的产品。二次纤维浆粕可以是从例如办公室废纸，新闻纸和纸板碎片等来源回收的纤维浆粕。例如，一种有用的二次纤维浆粕标志为“BJ de-infeed secondaryfiber pulp”是由亚特兰大的乔治亚的美国胖得乐纤维公司(Ponderosa Fiber of America)的子公司胖得乐浆粕产品公司(Ponderosa Pulp Products)所生产。
浆粕纤维可以是不精细的，或是经打碎到不同程序的精细度。可以加入的少量的湿强树脂和/或树脂粘结剂以提高强度和耐磨性。有用的粘结剂和湿强树脂包括，例如，贺卡尔化学公司(Hercules Chemical Company)生产的Kymene 557H和美国青色有限公司(American Cyanamid Inc)生产的Parez631。交联剂和/或水化剂也可以加入到浆粕混合物中。如果想要有一个非常开松和疏松(例如更柔软)的非织造浆粕纤维网，可以在浆粕混合物中加入舒解剂以降低氢键程度。一种典型的舒解剂是位于宾西法尼亚的孔叔好客(Conshohocken)的摇动者化学公司(QuakerChemical Company)生产的商业标识为Quaker 2008的产品。
浆粕纤维的混合物和其它类型的纤维也是可以用的。其它的纤维可以是合成纤维、天然纤维、双组分纤维以及诸如此类的具有不同的旦数和比较短的长度的纤维。例如，短的纤维长度是从约5mm到约36mm长度范围都可以用。一般说，非织造纤维网可以包含有高到约百分之50(以重量计)的短纤维长度的纤维。举例，水穿刺的吸收性复合材料的纤维组分可以包含有从约百分之5到约50(以重量计)的短长度纤维和从约百分之50到95(以重量计)的浆粕纤维。
合成纤维可以是由人造丝、聚酯、聚酰胺和聚烯烃例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物当中的一种或多种制成。天然纤维可以包括，例如，棉花、棉绒、羊毛、丝和亚麻。一般，这些纤维的旦数范围是在约0.7到约8范围之内且其加权平均长度约在5mm到约36mm的范围之内。例如，纤维可以有一个在约0.9到约3范围之内的旦数且加权平均长度在约10mm到约24mm范围之内。作为一个进一步的例子，纤维可以有一个在约1到约2范围之内的旦数且加权平均长度在约12mm到约18mm范围之内。
纤维悬浮液沉积在带小孔表面24的上面而水被排走，形成一个均匀的非织造纤维网28。水穿刺可以在形成湿法铺制纤维网的带小孔表面(也就是网眼织物)24的上面进行。另一种替代方法是，纤维网可以传送到不同的带小孔表面以进行水穿刺。本发明还考虑了对干的纤维网进行再水化到一个特殊的稠密度并使再水化纤维网经受水穿刺加工。
非织造纤维网28在一个或更多的水穿刺喷头30之下经过并受到液体喷射处理，使紧密网络的纤维得到开松或疏松和再排布。一般，当非织造纤维网的稠密度在约百分之15到约45固体时进行水穿刺。举例，非织造纤维网的稠密度可以是从约百分之20到约30的固体。
按照本发明，非织造纤维网28是水穿刺的。那就是通常的液力缠结设备可以在给予相对低能量(例如0.001到0.03马力一小时/磅)的情况下对纤维网进行加工。适合于本发明的水喷射处理设备是可以例如在授给伊凡(Evans)美国专利3,485,706，在此文引用这一专利。本发明的水穿刺方法可以由任何合适的工作液体来完成，例如水。工作液体流经一个使液流均匀分布到一系列单独孔或小孔的喷头。这些孔或小孔的直径可以从约0.003到约0.015英寸。例如，本发明实际上所用的喷头是由缅因(Maine)的比得佛的蜜梳系统公司(Honeycomb Systems Incorporoted ofBiddeford)所生产，喷头包括有一个条带条带上有一排孔，每英寸30孔，小孔的直径为0.007英寸。其它结构和组合的喷头也可以使用。举例，可以用一个喷头也可以几个喷头连续地进行排列。
在水穿刺加工中，工作液体从每平方英寸50到1500磅压力下(Psig)通过小孔，形成液体射流，冲击到非织造纤维网28，已知道它比通常的液力缠结加工所耗的能量要小得多。举例，工作液体通过小孔的压力范围是从每平方英寸约50到约800磅(Psig)。对于浆粕纤维占主要含量的非织造纤维网通过小孔的工作液体压力范围希望是从每平方英寸约75到约400磅(Psig)。非织造纤维网包含有高比例的短纤维长度的纤维或刚性模量较大的纤维，基本重量高的材料要求有更大缠结能量。
水穿刺加工给予非织造纤维网的能量可以用马力一小时每磅干纤维网的单位(hp-hr/lb)来表示，并可以用下面的公式来计算：
能量＝[0.125{{Y×P×Q/(S×B))]×N其中：Y＝喷头线向每英寸的小孔效；
P＝喷头中水的压力以磅每平方英寸(Psig)表示；
Q＝水的体积流量以立方英尺每分钟每小孔表示；
S＝传送器使纤维网在水喷射流下经过，它的速度以英尺每分钟来表示；
B＝经过处理后的浆粕纤维重量以盎司每平方码表示；
N＝通过的喷头次数。
这一能量公式可以在美国专利3,485,706中找到，在此引用，它说明了从流体喷射流柱对非织造纤维网所传送的能量。
一般地说，含有多数是浆粕纤维的非织造纤维网当用1到4个喷头时进行水穿刺所用的液流压力范围是从约60到约400Psig。作为代表性的在很多水喷射处理加工中，直空缝32可以直接装在水穿刺喷头的下面或是在带小孔表面24的下面缠结喷头的下游，因而可以将过剩的水从经过水穿刺的非织造纤维网28中吸走。
水穿刺后的传送液体材料36被传送到烘燥加工处。可以用差速拾取辊筒38将纤维网从水穿刺带上传送到烘燥加工处。另一种方法是，可以用通常的真空式拾取器和传送织物。烘燥加工希望是非压紧的烘燥加工。例如用一个普通的空气穿流式转动烘燥装置见图1中的40，对纤维网进行非压紧的烘燥。穿流式烘燥机40可以是一个外部可以转动的带有孔44的圆柱体42并结合有外罩盖46，用于接受热空气吹流通过孔44。穿流式烘燥机的导带48带着组合物36通过穿流式烘燥机外部圆柱体42的顶面部分。热空气在压力下通过穿流式烘燥机40的外部圆柱体42将传送材料36中的水分去除掉。在压力下由穿流式烘燥机40流经传送材料36的空气温度范围可以从约300°F到约700°F。其它有用的穿流式烘燥方法和装置也是可以找到的，举例，美国专利2,666,369和3,821,068，其内容在此引用。
也可以希望用加工步骤和/或后处理加工对传送材料36给于选择的性能。举例，纤维可以进行机械地软化。柔软加工可以由热轧、穿孔、开孔、穿孔-压花、压纹、压花型、差异拉伸、起绉和辊轧来完成。柔软加工也可以在水穿刺步骤之前或水穿刺刚完之后对非织造纤维网加入舒解剂来完成。作为一种替代和/或补充方案将化学后处理加入到纤维网去例如粘合剂，染料，表面活性剂，交联剂，水化剂和/或颜料以给予纤维网所希望的性能例如耐磨性，韧性，颜色或是提高润湿性。
图2和图3是典型的传送液体材料经液流处理后表面的1500倍(线放大倍数)显微照片。纤维呈现为排成一直线和定向于每一显微照片的横向宽度。此外，在图3的表面有小的孔或开口呈现为排成一直线和定向于显微照片的横向宽度。这些小孔或开口的大小，例如，直径是约从200到约400微米。
图4和图5是典型的传送液体材料网侧(也就是经过液流处理表面的背面一侧)的1500倍(线放大倍数)显微照片。纤维呈现为很杂乱或不定向的结构。在这两个显微照片中看不出有花样或直线排列。
虽然本发明并不依附于任何特殊的运行理论，但相信纤维网络的开松或疏松性会沿着非织造材料的平面产生一系列相对均匀的毛细管、通道或小孔以增加材料吸收，传送和释放液体的能力，这是由分布/滞留液体传输试验(Distribution/Retention FluidTest)测定所得。相信纤维网络的特殊排列会受到缠结表面的选择和纤维网纤维的选择的影响。另方面和/或另外，纤维沿着传送液体所希望的方向的定向度和排列准直性也表现出会增加传送液体材料的效率。
本发明用于制作传送液体材料的带小孔表面可以是单层的网眼织物，多层的网眼织物或是带孔的板。一般，成形织物必须很精细以足够防止纤维被洗出去但又允许水液排走。成形织物也必须要有一个目数(也就是织物每英寸宽度的经纱数)至少约为35和一个支数(也就是织物长度方向每英寸的纬纱数)至少约为35。目数和支数中至少有一个要大于50。目数和支数的这一构成使所得到的传送液体材料的浆粕纤维网络具有重新的排列和疏松性。
举例，非织造纤维网可以是在通常的单一平面网上进行湿法成网和水穿刺，平面网的目数(也就是织造每英寸宽度的经纱数)和支数(也就是织物长度方向每英寸的纬纱数)两者都要大于35且至少其中之一是大于50。通常的单一平面网希望网眼大小范围从约60×40到约150×150。通常的单一平面网更希望网眼大小范围是从约80×80到约100×100。
成形织物也可以是多层的网。当在非织造纤维网中结合有二次纤维时多层的网就特别有用。当采用多层的网时，多层(也就是复合的)织物可以包括一个粗层和一个细层相结合在一起，粗层可以是简单的单一织物层。细层也可以是另一简单的单一织物层。多层的网或带孔的板应该有一个有效目数(也就是织物每英寸宽度的经纱数)和一个有效支数(也就是织物长度方向每英寸的纬纱数)它们是大于35而且至少其中之一是大于50。粗层希望有一个目数(也就是织物每英寸宽度的经纱数)至少是约60和一个支数(织物长度方向每英寸的纬纱数)至少约为40。举例，粗层可以有一个目数约65到80和一个支数约45到60。一般来说，细层的目数和支数都应当大于粗层。细层希望有一个目数和支数约是比粗层的大一倍。举例，细层可以有一个目数约100和支数约是100。
概括地讲，在水穿刺加工中所用的多层的网和或带孔的板希望有一个有效的网眼大小是从约60×40到约200×200。多层的网和或带孔的板更希望是有一个网眼大小范围是从约80×80到100×100。
如果在液流喷射处理中用了多层的网，浆粕纤维一般是遵循于粗层的表面形状结构。液流通过织物是受织物底层的细层所控制，这样在水穿刺时能为浆粕纤维网络的疏松/开松提供正确的条件而避免了纤维网的破裂、短纤维被洗出去、和纤维缠结到网眼织物中去。在某些具体体现中，在织物组织中可以有一些长丝(例如经线)，它会突起而形成结子。浆粕纤维在这些结子部分被洗出去而在传送材料中形成为小孔或开口。
图6是一个典型的吸收性结构100的分解立体图，其中结合有水穿刺的传送液体材料。图6仅仅表示了典型的吸收性结构各层之间的关系，而并不是企图限制按不同方法将那些层次(或其它的层次)布置在特殊的产品中。这里所表示的典型的吸收性结构100是作为一个多层组合，它适合用于用可废弃的尿布，妇女卫生巾或其它的个人卫生用品中，它包括四层：顶层102、传送液体层104、吸收层106和底层108。顶层102可以是熔融纺纤维或长丝的非织造纤维网，一个有孔的膜片或是轧花的网。顶层102可以起到用可废弃尿布的衬里、或妇女卫生巾或个人卫生用品的表面层作用。顶层102的顶部表面110是吸收性结构100的一部分，它是要和使用者的皮肤相接触。顶层102的底面112是放在本发明水穿刺的传送液体材料的一层或多层的传送液体层104的上面。传送液体层104起到快速的从顶层102放出液体的作用，并将液体均匀的分布到传送液体层104和快速将液体释放到吸收层106。传送液体层有一个顶部表面114与顶层102的底部表面112相接触。传送液体层104也有一个底部表面116它是放在吸收层106的顶部表面118的上面。传送液体层104可以与吸收层106的大小或形状不同。吸收层106希望是一个超吸收性材料和/或超吸收性材料与浆粕绒相混合的层。吸收层106是放在不透液体的底层108的上面。吸收层106有一个与不透液体层108顶部表面122相接触的底部表面120。不透液体层108的底部表面124为吸收性结构100提供了一个外部表面。在多数的通常情况下，衬里层102是顶面，不透液体的底层108是背面，传送液体层104是液体分布层，且吸收层106是一个吸收性的芯体。每一层次可以分开形成并以通常的方法使之与其它层相连接。各个层可以在组合之前或之后进行切断或成形，以得到特有的个人卫生用品结构。
传送液体层104是由一层或多层本发明的水穿刺传送液体材料所形成，当各层组合在一起形成为一个产品例如，和可废弃尿布时，它的优点是减少液体在顶面层中的滞留，提高将液体从皮肤表面传走，吸收层106更为有效的用处是将液体分布到吸收体的大部分去。这些优点是由于竖直方向虹吸，液体传送和吸收性能的提高而产生的。
如上面已经指出，其它吸收性结构也被考虑到。举例，一个吸收性结构可以包括一个衬里层、一个液体补偿层(例如，一个弹性结合的，梳理纤维网)，一层或多层的本发明的水穿刺传送液体材料，一个吸收性芯体或浆粕绒毛层和不透液体的底层。可以考虑传送液体的材料用作吸收层的夹层。那就是，传送液体材料可以同时放在吸收层的上面和下面。
一层或多层的水穿刺传送液体材料可以用在除了用可废弃的个人卫生用品以外的许多产品中。例如，吸收性非织造复合材料可以在食品和产品包装、抹布、伤口绷带、工业吸附剂和沟渠及猫箱的衬里中作为传送液体的材料。实例
实例1-10说明了典型的水穿刺传送液体的材料。对实例1-11的材料的基本重量，竖直方向虹吸提取，孔隙度，平均流孔大小，和分布/滞留液体的测定结果发表于表1。实例11是与其它的纤维网用同样的方法形成但是不是水穿刺加工所得到的材料的测定报告。实例1和2
一个含有100％(以重量计)北方软木非精细化的原始木纤维浆粕的悬浮液体(由Kimberly-Clark Corporation出品的Longlac 19)用一般的造纸技术在100×100单层网眼织物上湿法成网。这一织物一般被认为目数为100(在机器运行方向上每英寸的长丝数)和支数为100(在机器运行的横向每英寸的长丝数)。湿法成网后的纤维网经去水到约百分之25固体的稠密度时用两个喷头约200Psig的喷射水进行水穿刺，每个喷头装有一个喷咀条，喷咀条上有直径为0.007英寸的孔(一排孔的密度是每英寸30孔)。湿法成网的纤维网以约每分钟24英尺的速度运动，在它的上面约2cm到约3cm之间的喷射小孔射出水液。真空箱将剩余的水取走而处理后的纤维网用一个旋转的空气穿流式烘燥机进行烘干。烘燥机由Maine，的Honeycomb Systems Incorporated ofBiddeford所制造。实例3
用大体上和实例1相同的方法加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网，除了非织造纤维网是在多层网眼织物上进行水穿刺，多层网眼织物有一个有效的目数45(机器方向每英寸的长丝数)和一个有效的支数74(机器横向方向每英寸的长丝数)。实例4
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网，方法大致如实例1，除了非织造纤维网是在单层网眼织物上进行水穿刺，单层网眼织物有一个目数90(机器方向每英寸的长丝数)和一个支数60(机器横向方向每英寸的长丝数)。水穿刺是由3个喷头进行，压力约为200Psig。实例5
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网方法实际上如实例2中所说，除了非织造浆粕纤维的纤维网是在单层网眼织物上进行水穿刺，单层网眼织物有一个目数94(机器方向每英寸的长丝数)和一个支数95(机器横向方向每英寸的长丝数)。非织造纤维网在喷头下通过的速度是约每分钟750英尺，由2个喷头进行水穿刺，压力约为75Psig。实列6
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网方法实质上和实例2中所说明的一样，除了非织造浆粕纤维的纤维网是在单层网眼织物上进行水穿刺，单层网眼织物有一个目数35(机器方向每英寸的长丝数)和一个支数38(机器横向方向每英寸的长丝数)。非织造纤维网在喷头下通过的速度是约每分钟24英尺，由3个喷头进行水穿刺，压力约为200Psig。实例7
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网方法实质上和上面所说明的一样，除了纤维网是用通常的手工制片形成技术在一个68×14.5单层网眼织物上形成。这一织物一般的说明为具有一个目数168(机器运行方向每英寸的长丝数)和一个支数14.5(机器运行方向横向每英寸的长丝数)。湿法成网的纤维网经去水到约百分之25固体的稠密度时用一个喷头约200Psig的喷射水进行水穿刺。非织造纤维网在喷头下通过了3次，速度是约每分钟15英尺。实例8
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网的方法实质上和实例7所说明的一样，除了纤维网是在多层网眼织物上形成。这一织物一般说明是包括有一个37的目数(机器运行方向每英寸的长丝数)和一个35的支数(机器运行方向横向每英寸的长丝数)的粗层，和一个目数为74支数为70的细层。实例9
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网，所用的方法实质上和实例7所说明的一样，除了纤维网是在20×20单层网眼织物上形成。这一织物一般说明是有一个20的目数(机器运行方向每英寸的长丝数)和一个20的支数(机器运行方向横向每英寸的长丝数)。实例10
加工出湿法成网水穿刺的非织造纤维网，所用的方法实质上和实例7所说明的一样，除了纤维网是在一个单层网眼织物上形成。这一织物一般说明是有一个30的目数(机器运行方向每英寸的长丝数)以斜纹图形排列。实例11
加工出湿法成网非织造纤维网，所用的方法实质上和实例1所说明的一样，除了纤维网不是用水穿刺加工。真空箱去除剩余的水，经处理后的纤维网用一个旋转的空气穿流式烘燥机(由Maine的Honeycomb Systems Incorporated of Biddeford所制造)进行烘干。
                表1  水穿刺的浆粕传送液体材料样品  缠结线     DRFT         Frazier    Coulter  竖直虹吸  吸取量ID               (g/g/30min)  (cfm/ft2) (mfp)*  高度(cm)  (g)1    100×100    17.88        108.70     34.00    21.5      6.02    100×100    19.10        91.73      33.803    45×74      12.45        78.41      40.624    90×60      13.33        53.73      25.195    94×94      12.15        87.74      44.75    22.5      3.26    55×38      12.10        82.30      43.30    21.5      8.37    68×14      9.50         160.80     41.49    18.0      7.28    2-ply       10.50        141.50     34.63    23.5      9.79    20×20      10.50        182.50     38.61    18.5      7.110   30mesh      8.40         210.50              17.5      6.8
 (twill)11   ----        11.00        26.72      14.80    22.0      4.9
*平均流孔大小用微米为单位
(1)DRFT分布/滞留液体传输试验
(2)Frazier弗雷泽织物透气性测试
从表1中可以看出，非织造材料是在成形表面上进行水穿刺，这一成形表面具有一个目数至少约为35和一个支数至少约为35，而且，至少这两个数中的一个要大于50，使得到的液体传送值至少约为百分之8，这比在较粗的线规上所处理的材料和/或未经处理的材料是要好得多。在某些情况下本发明的材料具有的液体传送值为在30分钟内每克材料有12克到19克或者更多的液体。
用较粗织物水穿刺所得到的材料，当表现出有相同的以称流孔大小值(例如20-45微米)时，由本发明生产出的材料薄片具有较大的弗雷泽(Frazier)透气值。从表1可以看出，具有相对相同的平均流孔大小值的材料但是弗雷泽(Frazier)透气值小于约50cfm/ft2或大于约140cfm/ft2的在传送液体方面是不如本发明的材料来得有效。
本发明已经结合一些择优的实施例作了说明时，可以明白本发明所围绕的主题内容并不局限于那些特定的实施例。相反，本发明的主题内容是要把所有的变更的、修改的和等同的方案包括在内，这些方案会包括在下列专利范围的精神和范畴之内。

Claims (24)

1.一种传送液体的材料，由浆粕纤维的网构成，通过采用液体的相对较低的能量射流进行的处理将其疏松和重新排列，这样该非织造纤维材料适合于在30分钟内以每克材料至少12克液体(由分布/滞留液体传输试验确定)的速率吸收，传送和释放液体给一吸收性材料。
2.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：该材料适合于在30分钟内以每克材料至少15克液体的速率(由分布/滞留液体传输试验确定)吸收，传送和释放液体给一吸收性材料。
3.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：该材料适合于在30分钟内以每克材料从约17到约25克液体的速率(由分布/滞留液体传输试验确定)吸收，传送和释放液体给一吸收性材料。
4.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：非织造结构有一个从约8到约15cm3/g的比容范围。
5.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：传送液体的材料有一个在15分钟内竖直方向虹吸高度至少约为18cm。
6.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：浆粕纤维是高平均纤维长度的浆粕纤维。
7.按照权利要求6的传送液体的材料，其中：浆粕纤维有一个从约2到5mm的平均纤维长度。
8.按照权利要求1的传送液体的材料，其中：浆粕纤维含有大于约50％(以重量计)的低平均纤维长度的浆粕纤维和大于约50％(以重量计)的高平均纤维长度的浆粕纤维。
9.按照权利要求8的传送液体的材料，其中：低平均纤维长度的浆粕纤维有一个约从0.8mm到约1.1mm的加权平均长度。
10.按照权利要求1的传送液体的材料，它进一步包含有高至约百分之50(以重量计)的短纤维长度的纤维。
11.按照权利要求10的传送液体的材料，其中：短纤维长度的纤维是从由合成纤维、天然纤维、双组分纤维和它们的混合物在内的一组材料中选取。
12.按照权利要求1中的传送液体的材料，其中：传送液体的材料进一步包括粒状物，它是由从由活性炭、白土、淀粉、和通常被称为超吸收性材料水解胶体材料组成的一组材料中选取。
13.按照权利要求1中的传送液体的材料，其中：传送液体的材料有一个每平方米从约10到约300克范围的基本重量。
14.一种制造水穿刺的传送液体材料的方法，具有每克材料至少12克液体的液体传送值，此方法包括的步骤是：提供一个由浆粕纤维构成的非织造的纤维网。
把非织造纤维网放在有小孔的表面上，小孔表面有一个至少约35的目数，一个至少约35的支数，而且至少目数或支数当中的一个是大于50；
以范围在0.001到0.03hp-hr/lb的能量水平对非织造纤维网进行水穿刺，而不增加非织造纤维网的实质强度，以提高非织造纤维网的液体传送性质，使传送液体的材料具有一个每克材料至少12克液体的液体传送值和小于约92cfm/ft2的Frazier弗雷泽透气值。
对传送液体的材料进行烘燥。
15.按照权利要求14的方法，其中：非织造纤维网是由含有纤维的水悬浮液沉积在一个带小孔的表面上而得到。
16.按照权利要求14的方法，其中：非织造纤维网是由含有浆粕纤维的薄片经再水化而得。
17.按照权利要求14的方法，其中：非织造纤维网是在稠密度范围从约百分之15到约35(以重量计)的固体时进行水穿刺。
18.按照权利要求14的方法，其中带小孔的表面是从具有一个网眼大小从约60×40到约200×200的单一平面网、具有一个有效网眼大小从约60×40到约200×200的多层网眼以及具有一个有效网眼大小从约60×40到约200×200的带孔板当中选取。
19.按照权利要求14的方法，其中：烘燥步骤所用的方法是从包括空气穿流式烘燥，红外线幅射，杨琪烘燥机，烘燥缶，微波和超声能量的分组中所选择。
20.按照权利要求14的方法，它进一步包括一个在烘燥步骤之后有机械地软化步骤。
21.一个吸收性结构的传送液体组分，其中：传送液体组分包括由浆粕纤维网构成的非织造纤维材料，该纤维网通过用液体的相对较低能量射流进行处理而被疏松和重新排列，因而非织造纤维材料适合于在30分钟内以每克材料至少12克液体的速率(由分布/滞留液体传输试验确定)吸收，传送和释放液体给一吸收性材料。
22.按照权利要求13的一个吸收性结构的传送液体组分，其中：所说的组分有一个从约10到约300克每平方米范围的基本重量。
23.按照权利要求13的一个吸收性结构的传送液体组分，其中：所说的组分有一个从约35到约100克每平方米范围的基本重量。
24.按照权利要求13的一个吸收性结构的传送液体组分，其中：所说的组分有一个从约45到约65克每方米范围的基本重量。
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