CN1301142A - 有吸臭能力的纤维制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于吸收体液的纤维吸收剂制品(10)。该制品包含一种适用于吸收体液的纤维材料(12)以及一种放置在纤维材料(12)内用于减少体液的臭味的分子筛(18)。分子筛(18)为有可交换阳离子的斜发沸石和菱沸石物种的天然沸石。

Description

有吸臭能力的纤维制品及其制备方法
发明背景
1．发明领域
本发明涉及用于吸收体液的纤维制品，具体地说，涉及月经棉塞和类似的月经用品。这样的纤维制品可包含许多用于抑制或除去月经臭味的结晶含硅分子筛材料。
纤维吸收剂制品已知一段时间了。它们把许多纤维排列成结构物，以便吸收和保留体液。联系到本发明，特别关心的体液是可能产生令人讨厌的臭味的月经液。
在过去已提出许多建议作为消除月经臭味的方法。这样的建议包括使用香料来掩盖从吸收剂制品中散发出的臭味。其他一些建议包括使用一些物质来抑制或除去在月经液等存在下可能产生的有气味的化合物。可通过许多种机理来抑制这些有气味的化合物，其中包括通过化学反应生成无气味的化合物或将有气味的化合物吸收在固体或液体中。对于在去臭中，特别是从称为具有很低嗅觉界限的体液中去臭有效的吸收剂来说，吸收剂可在其环境中除去实际上所有有气味的化合物是很重要的，而不管这些化合物的浓度如何。
2．现有技术说明
为了给本发明提供全面的背景，可提到US3948257、4795482、4826497和5364380，还有注册(Registration)HI579。
US3948257涉及一种由插入阴道的月经棉塞以及用于保留去臭剂的用品组成的外阴去臭剂体系。这一用品可包含香料、粉末等形式的去臭剂。
US4795482涉及一种除去有机臭味的方法以及使用的组合物。该方法包括通过产生臭味的物种与合成的结晶含硅分子筛材料接触使臭味降到嗅觉感知范围以下。
US4826497通过将孔径为至少约5.5埃和相对低的吸水容量的有效数量的结晶含硅分子筛分散在其中来提供有高去臭性能的纤维吸收制品。此外，这一专利还提供了粒度小于约20微米的沸石颗粒包含在去臭分子筛中。这些颗粒放在吸收剂制品的流体可渗透覆盖层的外表面和制品内提供的防护层之间。
US5364380提供这样一种吸收剂制品，其第一表面朝向使用者的身体，而第二表面大致与第一表面相对排列。还提供在各自的表面附近有液体不可渗透的防护层和流体可渗透的覆盖层。此外，将去臭混合物放在制品内，以便在整个使用期间保持干燥。混合物为至少碱性和pH中性的吸臭颗粒的无水无缓冲剂掺混物。
注册HI579提供了用于月经带、尿布等以便控制臭味的中等SiO2/Al2O3比的沸石。这样的中等比例通常在约2至约10范围内。
情况可能是这样，当上述的专利中描述的几个发明恰当应用时，有特别的好处和优点。但是，显然本发明提供了在现有技术中未找到的重要优点。已发现并认识到，特定的天然沸石有独特的能力，它们具有在水分存在下控制和抑制臭味的性质。因此，可用这样的方式制成很有效的纤维吸收剂制品，例如月经棉塞，以致利用天然沸石吸收与月经液有关的有气味的有机分子的能力，甚至在这样的流体中可能存在的水存在下。
这些特定沸石的一种可根据其化学性质和硅铝比分类为热3型斜发沸石物种。斜发沸石已在书名为《天然沸石》,O.Gattardi和E.Gall,Springer-Verlay出版，1985的书中讨论。这一热性质3型沸石定义为这样一种沸石，它能经受连续的可逆脱水，只有很小的晶格收缩，而只要温度保持在750℃以下，晶格就不会破坏。这一沸石为钾作为主要的可交换阳离子的灰白色斜发沸石。这一可交换阳离子的存在被认为是对热性质的主要影响因素，正如在所引的论文中描述的。
表明是有效的另一沸石为菱沸石。这一沸石为钠作为主要的可交换阳离子的褐色矿物。这种沸石的吸臭效率可能是由于其很高的表面积(500米2/克)、单个晶体结构的亚微米尺寸(0.2微米)和大的孔径。这些特性的组合提供了更容易接近的晶格，得到更快的臭味吸附速率。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供这样一种月经用品或产品，例如月经棉塞，它可以可靠地和廉价地生产，并能有效地吸收与月经液有关的臭味。
本发明的另一目的是使月经棉塞中所需数量的吸臭材料的效果最大。
本发明的另一目的是提供甚至在水或其他液体存在下能有效吸臭的月经棉塞。
本发明的另一目的是提供一种将吸臭材料结合到月经棉塞中的方法。
本发明的上述目的和其他目的通过特定类型的天然沸石分散在其中的月经棉塞或类似用品或产品的特性来实现。简单地说，本发明的广义特点可规定如下：由纤维材料和有效数量的分子筛制成用于吸收体液的纤维吸收剂制品，所述纤维材料具有适合于吸收体液的规定结构，而所述的分子筛分散在该结构中，并有能力减小体液臭味的有效数量，分子筛由含有SiO2和Al2O3的斜发沸石或菱沸石物种构成。
结合附图参考以下的说明书将会理解本发明的其他目的、优点和特性，图中相同的部件有相同的数字。
附图简述
图1A为本发明结合有沸石粉末的月经棉塞的透视图。
图1B为组装以前图1的月经棉塞的透视图。
图2A为本发明结合有沸石长条的月经棉塞的透视图。
图2B为组装以前图2A的月经棉塞的透视图。
图3为提供分散在长条中的沸石粉末的吸臭试验结果的图表。
图4为对应于图3中表中数据图示结果。
图5为作为液体悬浮液加到月经棉塞中的沸石粉末的吸臭试验结果的图表。
图6为对应于图5中的表中数据的图示结果。
优选实施方案的描述
在描述含有特定类型的粉末状或颗粒状沸石的本发明纤维吸收剂制品以前，首先描述特定类型沸石的特性被认为是有用的。
从以前的说明中应当认识到，本发明的沸石为天然沸石，既可归类为热3型斜发沸石物种(根据上面所引文章所给出的分类)或归类为菱沸石物种。
适用于本发明的一种特定的形式称为CABSORBZK406H，一种GSA Resource Inc.销售的产品。该材料为钾作为主要的可交换阳离子的灰白色斜发沸石。钾的数量为沸石的4.3％左右。
适用于本发明的另一种特定的形式称为CABSORBZS500A，一种GSA Resource Inc.销售的产品。该材料为钠作为主要的可交换阳离子的褐色矿物菱沸石。钠的数量为沸石的6.7％左右。
应当特别指出，这些沸石在下面讨论的加工中被部分活化。
斜发沸石物种也可根据其化学性质和大约5.8∶1的硅铝比来表征。由于适合的热活化步骤的结果，可达到很稳定的3型晶体晶格。重要的是，形成钾作为主要阳离子的稳定晶格，它甚至在水(或其他液体)存在下都对有机分子的吸附有高的容量。
以下为适用于本发明的分子筛材料，也就是热3型斜发沸石的天然沸石的具体规格。CABSORBZK406H硅铝酸钾天然斜发沸石典型的性质
形式      颗粒
颜色      灰色
孔径      4.0埃
孔体积    15％
比表面积  40米2/克堆积密度        53-66磅/英尺3
            783-1054公斤/米3固体密度        87磅/英尺3
            1390公斤/米3碱性稳定性      pH值7-10酸性稳定性      pH值3-7热稳定性        1202°F
            650℃离子交换容量    1.65毫克当量/克典型的化学分析结果SiO2 A2O3 Fe2O3 CaO  MgO Na2O K2O  MuO69.1    11.9    0.7    0.7 0.4  0.8   3.8   0.5
除了钾作为主要的可交换阳离子外，这一具体的沸石还有以下的可交换阳离子：Rb+、Na+、Ba+2、Mg+2、Li+、Ag+、Sr+2、Fe+3、K+、Cd+2、Cu+2、Co+3、Cs+、pb+2、Ca+2、Al+3、NH4 +、Zn+2、Hg+2、Cr+3
上述的可交换阳离子中，钙、镁和钠的数量以及它们相互的比例看来是重要的。正如上述，钙(Ca)的数量为0.7，镁(Mg)的数量为0.4，而钠(Na)的数量为0.8。
菱沸石物种可根据其化学性质和大约4∶1的硅铝比来表征。由于适合活化步骤的结果，可得到很高活性的材料，活化步骤与斜发沸石的相同。晶格结构中的结晶水被驱出，产生一些内部通道，构成更有利于臭味吸附的孔。以下为适用于本发明的菱沸石物种的具体规格。典型的性质
形式        粉末或颗粒
颜色        浅褐色(干亮度43)
环上原子数  8晶体尺寸-菱沸石    小于1微米结晶度             ＞90％密度               1.73克厘米3孔径               4.1×3.7埃有效孔径           4.3埃孔腔尺寸           11.0×6.6埃总孔体积           0.468厘米3/克表面积             520.95米2/克晶体空穴体积       0.47厘米3/厘米3堆积密度           约0.577公斤/米3(36磅/英尺3)SiO2/Al2O3比       约4∶1MOH硬度            4-5水分               ＜10％(重量)稳定性             pH值3-12离子交换容量       2.50毫克当量/克典型的化学分析结果
(在20℃和40％相对湿度下平衡)SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO  MgO  NaO  K2O  LOI主要阳离子54.6   14.9    2.28   0.22  0.60  6.67 0.90 19.4 Na交换选择性Tl+＞Os+＞K+＞Ag+＞Rb+＞NH4 +＞Pb2+＞Na+=Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Li+重金属离子的交换在所示的每一溶液的初始pH值下由约10毫克/毫升AgNO3、Pb(NO3)2、CoSO4溶液和0.025毫克/毫升CuSO4溶液离子交换后保留在无水CABSORB中的重金属的重量百分数。
   Ag              Pb            Cu              CopH     ％(重量) pH    ％(重量) pH    ％(重量) pH     ％(重量)5.30   21.85    3.80   5.27    3.43  3.17     2.91   2.32
在进行以前，进一步提供有关沸石及其应用的一般信息是有用的。沸石是有独特物理特性和化学特性的矿物。其化学结构将它们分类为水合的硅铝酸盐。硅酸盐在相互连接的晶体晶格结构中包含有氢、氧、铝和硅。这些元素在沸石晶体中的排列产生有一致直径连接的孔道(孔)的硅酸盐骨架结构，孔道的尺寸在2.5-5.0埃之间变化，它与沸石矿物有关。这一结构使沸石在各种化学环境和物理环境中都能起以下作用：吸附气体，即选择性吸附特定的气体分子的能力；吸附/脱附水，它能在沸石基质没有任何化学或物理变化的条件下可逆地吸附/脱附水；以及离子交换，它能根据离子选择性用固有的阳离子交换其他阳离子。
在本发明特定的斜发沸石中，当在0-600℃宽的温度范围内处理时，该分子筛经受可逆的脱水。同时，该沸石有很小的晶体晶格收缩，因此保持了孔结构，从而提高了吸臭性能。
应当理解，作为本发明的一种组分的斜发沸石或菱沸石物种的结晶含硅分子筛材料可为任何一种适合的形式，例如沸石粉末长条、沸石颗粒长条或沸石粉末的浆液或悬浮液。
正如上面指出的，分子筛通常可以颗粒形式使用，每一颗粒的粒度为约400至约600微米。但是，在优选的实施方案中，将斜发沸石或菱沸石物种沸石粉碎成粉末，其中每个颗粒小于约325目，为约8.5微米。例如，在这一优选的实施方案中，将取自矿区的矿石粗糙破碎，并在250-300℃下通过颗粒干燥器。颗粒经筛分，并按粒度分级。然后收集小颗粒，并通过空气分级系统进一步分选。如上所述，沸石粉末颗粒的所需粒度为小于325目，约为8.5微米。
沸石颗粒或沸石粉末颗粒可为任何一种方便的形状，例如球形，圆柱形等。
正如图1A、1B、2A和2B中所示，纤维吸收剂制品10含有能吸收体液例如月经液等的纤维材料12。可将纤维材料12排列形成纺织结构物或无纺结构物。在附图的具体例子中，纤维吸收剂制品10为大家熟悉的圆柱形形状的月经棉塞，它可由许多纤维层构成，例如内层14和外层16。作为另一个例子，卫生餐巾可制成吸收剂制品，它可由许多纤维吸收剂织物组成。
正如附图所示，将结晶含硅分子筛18放在或结合在纤维吸收剂制品10中。这一结合可通过加在层14和16之间的结构中制成月经棉塞来完成。材料18的用量应足以显著减少(如果不是完全消除的话)月经液产生的臭味。在所说的月经棉塞的情况下，已发现少到约0.02克沸石能有效除去臭味。
应当指出，用于纤维吸收剂制品的含硅分子筛18的用量可根据月经棉塞的尺寸或许还有价格因素变化。但是，据认为，在普通的月经棉塞中，可使用约0.12克沸石。在实验中，可使用高达约0.93克沸石。在优选的实施方案中，据认为，沸石长条中的沸石(粉末或颗粒)应不小于0.030克，而在浆液中的沸石数量(粉末)应不小于约0.018克。
结合附图所示的月经棉塞10的描述提出，分子筛18可按一优选的方式简单地放置在层14和16之间。但是，分子筛18可松散地分布在含有纤维材料的垫子或织物中，虽然为了制造方便通常优选将分子筛足分固定在纤维吸收剂中。
将沸石或分子筛结合在月经棉塞中的方法是独特的，因此构成本发明的一重要方面。在第一种方法中，使用含有沸石颗粒或粉末的长条。在第二种方法中，涉及到液体悬浮液或粉末浆液。
在第一种方法中，含沸石粉末的长条优于含沸石颗粒的长条。
在含有沸石粉末的长条20(图2B)中，将沸石粉末(＜325目，8.5微米)结合在液体粘合剂中。加到粘合剂中的沸石数量足以在最后的长条中达到约51克/米2。将无纺织物通过含有沸石的粘合剂，此后除去过量的粘合剂，将织物干燥，滚压，然后切成长条。将这些有沸石的长条切成适合的尺寸，再结合在月经棉塞中。在某些月经棉塞中，这样的沸石长条在月经棉塞制成以前插在两吸收剂垫中。
长条中的51克/米2沸石相当于结合到月经棉塞中的切成11/2×23/8英寸(3.56英寸2)的长条中有0.117克沸石。如图3所示，已发现0.117克沸石得到足够大的吸臭效率。正如图4中所示，在市场研究试验中的装有这些长条(3.56英寸2，0.117克沸石)的月经棉塞也表明能防臭。
在含有吸附剂材料颗粒的长条20(图2B)中，将每一沸石颗粒优选30×40目的颗粒分布在无纺织物上。然后将沸石颗粒和该无纺织物粘合到第二层无纺织物上，以致沸石颗粒夹在两层无纺织物之间。然后将含有沸石的织物切成长条，再将长条结合在如上所述的月经棉塞中。
在第二种液体悬浮液/浆液方法中，将沸石粉末(＜325目、8.5微米)与悬浮助剂一起悬浮在一种液体中。悬浮助剂的使用有两个原因是重要的。第一个原因是在制造过程悬浮助剂使粉末悬浮在悬浮液中，以致有可能使一定数量的材料分散。第二个原因是当干燥时，悬浮助剂有助于粉末附着到月经棉塞的吸附剂织物上，从而使沸石粉末固定。在制成月经棉塞以前，先将含有沸石和悬浮助剂的液体悬浮液分散在月经棉塞的吸附剂垫上。
已经发现，可使悬浮液改变粘度，因此使它易于分散。这一点可通过改变加入的沸石数量或通过改变加入的悬浮助剂的数量来达到。发现适合用于分散的一种悬浮液含有悬浮在61％水中的36.6％沸石和2.4％Veegum(悬浮助剂)。吸臭效果试验表明，如图5中所示，低到0.05克36.6％沸石浆液(0.018克沸石)是有效的。
吸臭月经棉塞在试验中获得很大的成功。两种方法的试验结果分别在图3和4以及图5和6中示出。从这些图中，将充分地了解到本发明的吸附好处。
在月经棉塞的试管试验中，用气相色谱/液面上气体分析进行恶臭吸附测定，以便测定沸石的吸臭效果。使用气体色谱/液面上气体分析的这一方法可检测已知数量(2微升)人造的阴道恶臭的存在。将标记为沸石长条或1英寸2有已知数量36.6％沸石浆液的人造纤维无纺垫放在体系中。测定试验样品吸收的恶臭数量。
在吸收或消除合成的阴道恶臭中，含有沸石和液体悬浮液的两种长条都是有效的。所试验的材料吸收了90％或90％以上存在的人造的阴道恶臭。正如图3和5中所示，作为悬浮液结合在长条中低到0.05克沸石粉末和加到月经棉塞中低到0.018克沸石粉末可消除95％已知数量(2微升)的人造阴道恶臭。事实上，结合在长条中低到0.029克沸石粉末吸收了86％恶臭。这一点用斜发沸石和菱沸石物种都能达到。菱沸石物种的吸臭效果是类似的，但菱沸石更贵，而且据认为它的颜色在月经棉塞中是不希望的。
已在13-49岁的月经棉塞使用者的全国抽样小组中有300名妇女进行了体内试验，以便确定有斜发沸石的月经棉塞在减少月经棉塞使用有关的臭味中是否感到有效。给这些妇女这样的月经棉塞(月经棉塞的尺寸由妇女的月经流量决定)，月经棉塞有制成月经棉塞的斜发沸石长条(11/2×33/8英寸、56克/米2沸石，大约等于0.117克沸石/条)。这些妇女在她们正常的月经期使用这些月经棉塞。
217名妇女有反馈意见。结果表明，所试验的月经棉塞的吸臭性质是完全可接受的。实际上没有有关除臭或缺乏除臭保护方面的批评。这些结果表明，进行试验的妇女认为这一试验的月经棉塞能防止臭味，并产生新鲜清洁感。
80％以上的反馈者都有完全积极的评价，即“极喜欢”或“很喜欢”。显然，反馈者喜欢这样一个事实，试验的月经棉塞吸附臭味，而又没有气味或香味。
已具体参考本发明的优选形式描述了本发明，但很明显，在不违背如附后的权利要求书中所规定的本发明的实质和范围的条件下，可作出各种改变和改进。

Claims (26)

1．一种用于吸收体液的纤维吸收剂制品，它含有一种适用于吸收体液的纤维材料；以及一种放置在纤维材料中用于从体液中吸收臭味的分子筛，所述的分子筛为钾作为主要的可交换阳离子的斜发沸石物种的天然沸石。
2．根据权利要求1的纤维制品，其中所述的沸石为热3型斜发沸石。
3．根据权利要求2的纤维制品，其中所述的热3型斜发沸石为硅铝酸钾天然斜发沸石。
4．根据权利要求1的纤维制品，其中所述的钾的数量为沸石的4.3％左右。
5．根据权利要求1的纤维制品，其中所述的沸石的固体密度为87磅/英尺3。
6．根据权利要求1的纤维制品，其中还含有一种或多种次要的可交换阳离子。
7．根据权利要求6的纤维制品，其中一种或多种次要的可交换阳离子选自钙、镁和钠。
8．根据权利要求1的纤维制品，其中当在0-600℃的宽温度范围处理时，所述的分子筛经受可逆的脱水，同时有很小的晶体晶格收缩。
9．根据权利要求1的纤维制品，其中所述的分子筛为高硅铝比的天然结晶硅铝酸盐，以及其中所述的分子筛在活化时仅稍有收缩，以致所述的分子筛的内表面保持开放的并可用来吸引有臭味的分子，从而确保在孔中有良好的吸臭能力。
10．根据权利要求1的纤维制品，其中放置在纤维制品中的所述分子筛的有效数量不小于约0.018克。
11．根据权利要求1的纤维制品，其中放置在纤维制品中的所述分子筛的有效数量不小于约0.030克。
12．根据权利要求1的纤维制品，其中沸石在纤维制品中的有效数量为约0.12克。
13．一种用于吸收体液的纤维吸收剂制品，它含有一种适用于吸收体液的纤维材料；以及一种放置在纤维材料中用于从体液中吸收臭味的分子筛，所述的分子筛为钠作为主要的可交换的阳离子的菱沸石物种的天然沸石。
14．根据权利要求13的纤维制品，其中所述的菱沸石为硅铝酸钠。
15．根据权利要求13的纤维制品，其中所述的钠的数量为沸石的6.7％左右。
16．根据权利要求13的纤维制品，其中所述的沸石的固体密度为108磅/英尺3。
17．根据权利要求13的纤维制品，其中还含有一种或多种次要的可交换的阳离子。
18．根据权利要求17的纤维制品，其中一种或多种次要的可交换的阳离子选自钙和镁。
19．一种将沸石结合到月经棉塞中的方法，该法包括将沸石粉末结合到粘合剂中；使无纺织物通过含有沸石粉末的粘合剂；从无纺织物上除去过量的粘合剂；以及将无纺织物干燥。
20．根据权利要求19的方法，其中还包括滚压干燥的无纺织物的步骤。
21．根据权利要求20的方法，其中还包括将滚压的无纺织物切成长条的步骤。
22．根据权利要求19的方法，其中还包括切割干燥的无纺织物的步骤。
23．一种将沸石结合到月经棉塞中的方法，该法包括将沸石颗粒分散在第一层无纺织物上；以及将第二层织物粘合到第一层网上，以致沸石颗粒夹在其中。
24．根据权利要求23的方法，其中还包括将粘合的第一层和第二层网切成长条的步骤。
25．根据权利要求24的方法，其中还包括将每一长条结合到月经棉塞中的步骤。
26．一种将沸石结合到月经棉塞中的方法，该法包括将沸石粉末和悬浮助剂悬浮在一种液体中，形成液体悬浮液；将液体悬浮液分散在吸收剂垫上；以及将吸收剂垫制成月经棉塞。
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