专利名称：：由膨化丝束制成的无纺布的制作方法
技术领域：
：无纺布材料由膨化丝束制成。
背景技术：
：2006年11月14日提交的美国专利申请No.ll/559，507公开了一种特别用于创伤敷料的无纺布材料。通常，该无纺布材料包含被固着成3维结构的膨化细丝。此外，该无纺布的特点在于，其在所有厚度范围内具有均匀密度，并且具有凸出其外表面的细丝，参见图1。另夕卜，该申请公开了这种无纺布可以随后被砑光。无纺布是涉及人造纸张、棉絮、带状织物、或者由各种方法结合在一起的织物的本领域术语。那些方法包括，例如纤维的熔融(例如热、超声波、压力，等等)，纤维的粘合(例如树脂、溶剂、粘合剂，等等)，以及机械缠绕(例如针刺、缠绕，等等)。该术语有时被宽泛地使用以涵盖其它结构，例如由纱线交织结合的无纺布(针脚式接合)或者由穿孔或多孔薄膜制造的无纺布。该术语不包括编织的、针织的、和簇生的结构，纸，以及由湿磨方法制造的毡。在其最普通的用途中，该术语包括由以下方法制造的纤维结构，例如干、湿、或者气流成网(与上述一种聚集纤维的方法结合，亦或不结合)、针刺、纺粘或者熔喷成网法、以及水针法(spunlacing)。在干、湿、气流成网、以及水针(spunlacing)法中，在无纺布材料的制造中使用人造纤维。在纺粘和熔喷方法中，熔融聚合物被挤出到运送带上，这类无纺布的纤维可能是细丝。虽然美国专利申请No.l1/559,507中公开的无纺布材料是本领域的一种进步，但是仍然存在一种对该材料进行改进的需要。为了举例说明本发明，在附图中显示了目前优选的形式；然而，应当理解，本发明并不局限于所显示的精确方案和手段。图1是美国专利申请No.ll/559，507中公开的无纺布材料横截面的相片。图2和2A是根据本发明制造的无纺布材料的两个具体实施方案的横截面相片。图3是根据本发明制造的无纺布材料的一个具体实施方案的外表面(俯视图)相片。图4是阐明本发明与美国专利申请No.l1/559,507中公开的无纺布材料相对强度的图表。图5是用于制造本发明无纺布材料方法的一个具体实施方案示意图。发明概述一种无纺布材料，其具有大量随机排列并且膨化巻曲的细丝，大量的点接合使所述巻曲细丝互相连接成固着的3维结构，并且，所述固着的3维结构的表面部分比所述3维结构的内部部分具有更大的密度，或者所述固着的3维结构的外表面基本上没有任何凸出的细丝。该无纺布材料由以下方法制备膨化丝束，将膨化丝束固着成3维结构，并且将该3维结构砑光(calendering)。发明详述本发明是基于美国专利申请No.ll/559，507所公开的无纺布材料的改进。以下将详述这些改进的一部分，而非全部。在一个具体实施方案中，该改进在于无纺布材料的外表面基本上没有凸出的细丝。该改进提高了当该材料用作创面敷料时的不粘性，同时降低了细丝在无纺布表面产生颗粒或细毛的倾向。在另一个具体实施方案中，该改进在于无纺布材料3维结构的表面部分比该结构的内部部分具有更大的密度。一方面，该改进提供了一种增加材料吸收能力的液体流控制层(即，表面部分)。另一方面，该改进增加了无纺布材料的强度(即，在垂直于加工方向和加工方向两个方向上)。又一个方面，可以独立于该结构内部部分的多孔性来控制表层的多孔性。这里所使用的无纺布材料是指由膨化蜷曲丝束制备的随机排列的细丝，并且不包括由干、湿、或气流成网方法、针刺法、纺粘或熔喷方法，以及水针法(spunlacing)制备的无纺布。细丝是指连续纤维，即，与其截面直径相比具有无限长度的纤维。丝束是指没有明确扭曲的一束细丝。膨化的(或者膨化中的)是指能引起扁平丝束膨胀、增大、展开和/或厚度增加(例如，垂直于丝束的加工方向(MD)和垂直于加工方向(CD)两个方向膨胀、增大、展开和/或厚度增加)的工艺步骤。可以通过使用空气喷射来实现膨化。细丝可以由能够形成为细丝的任何材料来制备。这种材料可以包括可熔纺聚合物和可溶纺聚合物。这种材料包括，但不局限于丙烯酸脂类、纤维素制品(例如再生纤维素(人造丝)以及纤维素酯)、聚酰胺(例如尼龙)、聚酯(例如PET和PBT)、聚烯烃(例如PE、PB、PMP、PP)、以及它们的混合物。在一个具体实施方案中，细丝由醋酸纤维素制成。细丝可以为任何大小。单一纤维的旦尼尔值可以为l-15dpf(每单丝旦数)。在一个具体实施方案中，该旦尼尔值可以为2-10dpf。在另一个具体实施方案中，该旦尼尔值可以为3-8dpf。细丝可以为任何横截面形状。这种形状包括，但是不局限于圆形、，，y"形、，，x，，形、细圆齿状、狗骨形、或者它们的组合。丝束可以包括许多细丝。细丝的数目可以为2，500至25,000。丝束可以具有任何总旦尼尔值。丝束的总旦尼尔值可以为2,500至125,000。在一个具体实施方案中，该丝束的总旦尼尔值可以为15,000至75,000。在另一个具体实施方案中，该丝束的总旦尼尔值可以为20,000至40,000。丝束可以是巻曲的。巻曲数可以为每英寸5-80巻(每厘米2-32巻)。在一个具体实施方案中，巻曲数可以为每英寸25-35巻(每厘米10-14巻)。丝束可以包括一修整部或者可以被修整。当应用表面修整时，该修整部可以构成丝束的约0.3-5.0wt%。在一个具体实施方案中，该修整部构成丝束的约0.5-2.0wt%。无纺布材料可以具有任何外形尺寸或者任何横截面形状。在一个具体实施方案中，该无纺布可以具有以下的外形尺寸基重为50-500g/m2;宽度为50-300mm;以及厚度为0.1mm-5cm。横截面形状可以包括，例如，矩形、正方形、圆形、或者椭圆形。在一个具体实施方案中，横截面形状可以是矩形。优选地，该无紡布具有固着的3维结构，以至少促进液体运离表面、提高吸收容量以及形状保持性。固着的3维结构是指一种膨化的丝束，其中点接合(例如，在细丝彼此接触的位置)将膨化的丝束固着为3维形状。通过在细丝彼此接触或连接之处形成的点接合将无纺布固着为3维结构。该点接合可以由任何方法形成。点接合可以由以下物质形成，例如粘合剂(在细丝接触点将细丝彼此粘接的粘合型材料)；增塑剂(软化细丝聚合物并且使细丝在细丝接触点接合的材料)；和/或通过细丝熔融以形成点接合的外部能源(这样的能源包括，例如热、压力、和/或超声波焊接技术，使用包含在无纺布中的双组分纤维可能、也可能不能促进这些技术)。固着技术的选择可以取决于细丝聚合物。例如，如果细丝是纤维素酯(例如，醋酸纤维素)，则可以使用增塑剂。这种增塑剂可以是，例如，三醋精、三甘醇双醋酸盐、乙二醇一乙醚醋酸盐、水、以及它们的组合。在一个具体实施方案中，增塑剂可以无纺布0-20wt。/。加入到无纺布中。在另一个具体实施方案中，增塑剂可以无纺布0-10wt%加入到无纺布中。在另一个具体实施方案中，增塑剂是一种有机化合物、或有机化合物和水的、或仅仅是水。这种水对于砑光步骤(在下文中详述)可以具有以下非限制性的优点，包括降低成本，通过减少增塑剂的使用量，通过在砑光期间形成蒸汽从而促进3维结构的固定，降低固定结构所需要的温度，提高无纺布的表面特征；以及一些增塑效果(参见美国专利No.6，224，8U，在此引入作为参考)。无纺布也可以包括以下单独的或者组合的装置X射线不透性检测器装置，例如线或者珠子，该装置在病人体内使用时能被检测到。或者，丝束的细丝可以包括X射线不透性填料，例如，二氧化钛(Ti02)。无线电频率(RF)标记，它可以随后通过外部计算或跟踪系统被检测到，这除去了手术前后手动计算手术废弃物的需要。条形码系统，例如线带，它可以随后通过外部计算或跟踪系统被检测到，这除去了手术前后手动计算手术废弃物的需要。可选择地，条形码可以直接打印(或压印)在本发明无纺布材料的致密表面上。抗微生物剂能够减緩或抑制微生物的生长并且能潜在地减少感染的发生。这种试剂是常规的并且可以包括，但是不局限于，药物、化学品等等。这些试剂可以以任何已知的方式在细丝纺纱期间加入或者和用于固着无纺布结构的试剂一起加入，或者加入到细丝的表面。抗微生物剂包括，但是不局限于，抗菌剂、抗病毒剂、和/或抗寄生虫剂。这种试剂可以包括，但不局限于银离子、壳聚糖、铜离子、和/或氯化苯氧基化合物。可以通过任何已知的方式来改善无纺布的非粘着性。例如，可以使用吸收性纤维素衍生物。一种吸收性纤维素衍生物材料是羟丙基纤维素。这种材料可以加入到要与伤口表面接触的无纺布表面中。另外地，同样可以使用藻酸钙(来源于海藻)。该材料可以纸张或者网的形式被加入到将与伤口接触的无纺布一侧中，并且在从伤口除去覆盖物之前，该材料与盐溶液接触时能够迅速溶解。藻酸钙可以从SpecialtyFibersandMaterials有限公司商购得到。在另一个具体实施方案中，可以任何常规方法将硅氧烷加入到无纺布中。可以加入柔性吸收性粘合剂(FAB)以增加无纺布的吸收容量。可以任何常规方法将FAB应用于无纺布中。在美国专利No.6，964，803中描述了一种这样的材料，在此引入作为参考。无纺布可以含有任何通常用于个人卫生产品/服装制造中的高吸收性粒子(SAP)。这些非限制性的添加剂或处理可以在装配成这里所述的无纺布结构之前、之间、或者之后并入纤维结构。在砑光后施加这种添加剂或者处理可能是必要的，因为在砑光中无纺布结构的加热可能会对该添加剂或者处理的效果产生负面的影响。除了上述内容之外，本发明无纺布的特征还在于1)3维结构的表面部分比3维结构的内部部分具有更大的密度；以及2)外表面基本上没有任何凸出的细丝。关于第一点，3维结构的表面部分比内部部分具有更大的密度，应该参考图2和2A。在图2和2A中显示的本发明的无纺布，具有外表面A，表面部分B，以及内部部分C。表面部分B比内部部分C具有更大的细丝密度(例如，每单位体积更多的细丝或者每单位体积更大的重量)。理论上，当表面部分B取最大密度时，会由细丝形成完全联合的薄膜(即，整个表面部分没有小孔或者沟道)。这个密集的表面部分至少带来了两个优点l)液体流控制层，以及2)增加的强度。液体流控制层具有以紧密接近度存在的细丝，从而增加了吸收液体的能力。因而，通过控制细丝的接近度(即，层的密度)，人们可以控制多孔性、强度、以及不依赖基重的大量吸收的能力。该密度可以被进一步表征为0.300-1.000g/cm3的表面密度和0.002-0.035g/cm3的芯部密度，或者10-110:1的表面/芯部密度比率。这些密度值以如下方法计算表面部分的平均厚度通过检查无纺布显微照片来测定；从预称过的已知面积和厚度的样品上仔细地除掉表面部分；将除去的表面部分再称重；使用所除去表面部分的重量计算表面部分密度并且由平均厚度和已知面积计算体积；芯部密度由以下公式来计算芯部密度=[样品原重-(2x表面重量)I/面积x(原始样品厚度-2x表面部分的平均厚度)。强度的增加可以归因于粘合在表面部分中中间细丝数量的增加。参照图4，其列举了本发明无纺布C与现有技术无纺布A和B强度比较的图表。可以通过控制表面部分的密度来调整增加的强度。关于第二点，外表面基本上没有任何凸出的细丝，应该参照图2和2A。图2和2A(本发明无纺布的剖视图)具有外表面A。外表面A基本上没有任何凸出的细丝。当本发明无纺布用作创伤敷料时，凸出细丝的缺乏(或者显著的缺乏)会降低无纺布附着于伤口的能力。另外地，本发明的无纺布可以形成为没有空隙(loft，即没有不同密度的内部部分)的薄(例如，纸一样薄的)结构。换句话说，在该结构中，密度是均一的。参照图5,将描述制造本发明无纺布材料的一个具体实施方案。用于制造无纺布材料的方法IO通常包含以下步骤膨化50丝束，固着40该膨化丝束的3维结构(如上所述的"固着"可以由各种方法来实现，其由形成细丝的聚合物来决定。因此，这里使用的"固着，，是指一种工艺步骤，并且该工艺步骤能在各点被实施或者该工艺步骤的部分可以在总加工过程的各点被实施，如同以下所描述的那样)，并且砑光60该固着的、膨化的椿曲丝束。在所显示的具体实施方案中，膨化50丝束进一步包括扩展(spreading)20丝束以及拉伸(deregistering)30丝束。丝束14可以从包12被拉出。可以通过使用一个或多个条带喷嘴16、18将丝束(或丝束带)14扩展20(即，增加来自包中压缩状态的宽度)。在输送期间，丝束14可以由一个或多个导向装置17来导向。此外，可以通过一起送入若干丝束带而结合形成多重丝束。用这种方法，无纺布可以含有不同的纤维。不同的纤维可以包括，但不局限于不同大小的纤维、由不同材料制成的纤维、具有不同表面涂层和添加剂的纤维、具有不同化学、医学、和物理特性的纤维，以及它们的组合。由于有了这种灵活性，可以制造具有可变功能的无纺布。在上文一个特殊的例子中，海藻酸钙纤维(例如，其具有与伤口表面接触所期望的有益的凝胶化性质)可以容易地与其它纤维(例如，上述的那些)相结合以形成伤口护理产品。然后，该扩展的丝束在可以由至少两对从动辊32、34组成的拉伸装置中拉伸30。这些从动辊以不同的速度转动。在一个具体实施方案中，辊34比辊32转的更快。在一个具体实施方案中，各对辊中的一个辊是带槽或螺紋的，并且与其配对的是面光滑的(在图中没有显示)。此外，一对预张力辊36可以用来促进丝束带细丝的拉伸。可以在丝束膨化或者砑光之前、之中、或者之后来完成膨化丝束3维结构的固着。在一个具体实施方案中，在膨化之前将增塑剂加入40到拉伸的丝束中以固着无纺布的3维结构。可以使用任何常规方法加入增塑剂。可以通过刷、喷雾、垫、油绳、或者其它种类的增塑剂敷料器来施加增塑剂。进一步地，该增塑剂可以施加到丝束/膨化丝束的一侧或多侧。当制造表面基本上没有凸出纤维的具体实施方案时，应当将增塑剂直接施加于表面以确保减少凸出的纤维(不需要额外的增塑剂)。任选地，当使用增塑剂固着方法时，可以加速固着的定型，即，减少定型时间。可以使用任何常规的方法来加速定型。一个这样的方法是通过在膨化丝束中注入新鲜蒸汽。可以通过一对轧辊来进一步辅助蒸汽的注入，该轧辊又能用于控制无纺布的厚度与密度。另外地，一对加热的导丝辊可用来固定该定位。这些加热的导丝辊60与膨化丝束接触，不仅仅帮助了该丝束3维结构的定型，而且还控制了无纺布的厚度与密度。在另一个具体实施方案中，可以在丝束膨化之后完成3维结构的固着。在这后面的具体实施方案中，在丝束已经膨化之后，用任何常规的方法施加粘合剂和/或使用外部能源。用任何常规的方法将拉伸的丝束膨化50。在一个具体实施方案中，用空气射流52将丝束膨化。这种空气射流52是已知的。例如，参见美国专利No.5，331，976和6,253,431，在此引入作为参考。在膨化之后以及固着之前，由于膨化丝束只有很小或者没有加工方向(MD)强度，可能必须支撑该膨化丝束。例如，该膨化丝束可以被支承在以下物体上松散材料(例如，薄纱)、或者运送带、或者转鼓(其可以由或者可以不由真空辅助)。薄纱可以随后被丢弃或者该薄纱可以并入以无纺布材料为基础的后续产品中。此外，薄纱可以把膨化丝束夹在中间。通过将丝束夹在中间，该膨化丝束在两侧会具有相同的特征。这里所使用的薄纱包括，但不局限于薄纱、纺织品、针织物、其它无纺布、相同无纺布、薄膜等等。另外地，可以使用单一、成对、或者多于一个的辊来转运固着前的网状物。任选地，速度调节器54可以用来控制/调节无纺布的基重。另一方面，可以通过在空气射流之后立即设置一对额外的从动辊(例如，轧辊)来控制无纺布的基重。上述方法的额外工作参数可以从美国专利No.6，253，431;No.6，543，106;No.6，983，520;No.7，059，027;No.7，076，848;No.7，103，946;No.7，107，659;以及No.7，181，817的相关部分获得，它们各自在此引入作为参考。在膨化丝束固着之后，其准备用于砑光60。在砑光60中，膨化丝束穿过一对加热辊的辊隙(即，辊缝)。此举形成了如上所述的无纺布材料。影响砑光60的主要参数是过度进给。辊隙和温度同样是重要的，然而没有过度进给，则不能形成本发明的无纺布。(当然，在一定程度上，细丝的组成、流程速度、粘合剂/增塑剂、丝束过度进给、热转移等等也会影响砑光以及所获得的材料)。请注意，在零辊隙(即0间隙高度)时，可以不过度进给而制备纸张一样薄的材料。过度进给是丝束进入空气喷嘴的线速度与膨化丝束通过辊隙的线速度的比率。过度进给的最小值为约1.5-2.0:1，并且最大值没有理论极限，但是实际极限为约16:1。对于由醋酸纤维素细丝制造的无纺布材料(本发明的一个具体实施方案)辊隙为约0-10mm(也可以为0-5mm，或者0-3mm);并且温度为约300-400。F(148.8-204.4X:)。如果两个辊都被加热，则在无紡布材料的两个外表面上都完成了表面部分的固着与致密化。只要一个辊被加热，则仅仅在与加热的辊接触的外表面上完成表面部分的致密化，同时热量传递过该结构参与无纺布的固着。在膨化丝束砑光之后，其准备用于后续工序60。后续工序可以包括，然而不局限于缠绕；加入其它材料或组分；灭菌；切削成形；包装；后续粘合(例如，外部能源或者粘合剂)；以及它们的组合。本发明的无纺布也可以和其它一种或多种基底相连。这样的基底包括，然而不局限于薄膜、网孔、无纺布、或者织物(编织的或者针织的)。上述基底的非限制性例子包括减少或者防止渗出液从无纺布中透印的阻挡膜；为无纺布在加工方向、垂直于加工方向、或者这两个方向上提供附加强度的纱布；以及为最终产品提供附加触觉或者美观性效果的材料。这里所公开的无纺布材料可以用于任何用途，然而一个预期的用途是在医学上的运用。一种这样的医学用途是伤口护理产品。通常，伤口护理产品尤其需要能够从伤口位置除去液体(输运现象)，容纳所除去的液体(吸附现象)，并且不粘附(粘住)在伤口上。这里所使用的伤口护理产品，是指用于外科手术之后的吸收性敷料(或垫)、用于緩冲的伤口垫、Gamgee敷料、用于外表或者内部的海绵(包括通常称为"脱脂绵球"的超小例子)、绷带、病人护理垫、用于皮肤前处理/清创术的纱布，纱布包括狭窄的或者"纱条"、以及供内科手术室(OR)使用的剖腹海绵，这种材料也可以一种组分的形式或其整体用于创伤敷料、绷带、眼敷料、护理垫、尸体解剖中的吸收性材料、牙敷料、兽医敷料，或者用于其它所列举的用途之一。例如，该无纺布材料的其它用途包括，食物垫、擦拭布、过滤介质、以及吸收性物品。实施例以下将通过非限制性实施例来进一步举例说明上述发明。在以下表格中，列出了阐明辊隙与温度对产品性能影响的数据。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>本发明在不背离其精神与本质特征的情况下可以包含在其它的形式中，因此，应该参照记载本发明范围的所附权利要求书，而不是前述的说明书。权利要求1.一种无纺布材料，其包含大量随机排列并且膨化卷曲的细丝；大量的点接合，其使所述卷曲细丝互相连接成固着的3维结构；以及所述固着的3维结构的表面部分，其比所述3维结构的内部部分具有更大的密度。2.如权利要求1所述的无纺布材料，其中，所述细丝选自丙烯酸脂类、纤维素制品、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、或者它们的混合物。3.如权利要求l所述的无纺布材料，其中，所述点接合选自在接触点粘着细丝的粘合剂、在接触点接合在一起的细丝、在接触点熔凝的细丝、以及它们的组合。4.如权利要求1所述的无纺布材料，其中，表面部分密度与内部部分密度的比率为10-110:1。5.如权利要求1所述的无纺布材料，其是一种伤口护理产品。6.—种无纺布材料，其包含大量随机排列并且膨化巻曲的细丝；大量的点接合，其使所述巻曲细丝互相连接成固着的3维结构；以及所述固着的3维结构的外表面，其基本上没有任何凸出的细丝。7.如权利要求6所述的无纺布材料，其中，所述细丝选自丙烯酸脂类、纤维素制品、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、或者它们的混合物。8.如权利要求6所述的无纺布材料，其中，所述点接合选自在接触点粘着细丝的粘合剂、在接触点接合在一起的细丝、在接触点熔凝的细丝、以及它们的组合。9.如权利要求6所述的无纺布材料，其是一种伤口护理产品。10.—种制备无纺布材料的方法，该无纺布材料具有大量随机排列并且膨化巻曲的细丝；大量的点接合，其使所述巻曲细丝互相连接成固着的3维结构；以及所述固着的3维结构的表面部分或者所述固着3维结构的外表面，所述固着的3维结构的表面部分比所述3维结构的内部部分具有更大的密度，所述固着3维结构的外表面基本上没有任何凸出的细丝，该方法包括以下步骤膨化丝束；将细丝固着为3维结构；以及通过将该膨化的丝束过度进给至砑光机来砑光3维结构。11.如权利要求10所述的方法，其中，过度进给率是丝束进入膨化的线速度与丝束通过砑光机的线速度的比率，并且至少为1.5:1。12.如权利要求ll所述的方法，其中，过度进给率是1.5-16:1。13.如权利要求IO所述的方法，其中，砑光机是加热的砑光机。14.如权利要求13所述的方法，其中，加热的砑光机的温度为300-400°F(148.8-204.4n)。15.如权利要求IO所述的方法，其中，砑光机的辊隙为0-10mm。全文摘要一种无纺布材料，其具有大量随机排列并且膨化卷曲的细丝；大量的点接合，其使所述卷曲细丝互相连接成固着的3维结构，以及所述固着的3维结构表面部分或者所述固着的3维结构的外表面，所述固着的3维结构表面部分比所述3维结构的内部部分具有更大的密度，所述固着的3维结构的外表面基本上没有任何凸出的细丝。该无纺布材料由以下方法制备膨化丝束；将膨化丝束固着成3维结构；以及将该3维结构砑光。文档编号A61F13/02GK101358411SQ200710146339公开日2009年2月4日申请日期2007年9月6日优先权日2007年8月2日发明者加里·E·狄哈特,雷内·B·尼禄恩,雷蒙德·M·罗伯逊申请人:赛拉尼斯醋酸盐有限公司