网状吸收复合材料的制作方法

专利名称：网状吸收复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸收复合材料，更详细地说是涉及一种在纤维状基质中含有高吸收性材料的网状吸收复合材料。
背景技术：
得自木纸浆的纤维素纤维可用于多种吸收剂制品中，例如尿布，失禁制品，以及女性卫生制品。这些吸收剂制品要求具有高的液体吸收性，同时具有耐久使用的良好的干强度和湿强度特性以及有效的流体保持性。经常通过添加高吸收性材料如高吸收性聚合物来增强从纤维素纤维制得的制品的吸收容量。现有技术中已知的高吸收性聚合物具有高于其自身重量5-100倍或更大的吸收液体的能力。因此，高吸收性聚合物的存在极大地提高了由纤维素制得的吸收剂制品的液体保留能力。
由于高吸收性聚合物吸收液体并且在与液体接触时发生膨胀，所以迄今为止高吸收性聚合物主要是在由传统的干气流成网工艺制备的纤维垫中使用。湿法成网工艺制备纤维素垫一直未在商业上使用，因为此时在形成吸收垫过程中高吸收性聚合物易于吸收液体并膨胀，从而需要很多的能量来完成其干燥。
由湿法成网工艺形成的纤维素结构通常表现出一定的比气流成网法结构更优越的性质。湿法成网纤维结构的完整性，流体分配性和芯吸特性比气流成网纤维结构优越。将湿法成网复合材料的优点与高吸收性材料的高吸收容量结合所进行的尝试已导致各种含有高吸收性材料的湿法成网法复合材料的形成。一般来说，这些结构包括作为多层复合材料中的一层的高吸收性材料。因为该高吸收性聚合物相对局部化而且在吸收结构中不是均匀分布，使得这些复合材料易受凝胶块状物的影响。在吸收液体时，高吸收性材料易于凝结并形成阻止液体向复合材料的未湿部分芯吸的凝胶化物质。由于阻止所吸收的液体向复合材料的未湿部分分布，凝胶结块化妨碍了纤维复合材料中的高吸收性材料的效力和有效使用。这种纤维复合材料能力的降低导致伴随着高吸收性材料膨胀的毛细管获得和分布通道的窄化。传统的含有高吸收性材料的吸收芯的吸收容量的降低以及所伴随的毛细管分布通道的损失表现出液体接收速率的降低，使得在连续给液的情况下远不能获得理想的液体分布。
因此，需要一种含有高吸收性材料的吸收复合材料，该复合材料能使整个复合材料有效吸收和芯吸液体，并使获得的液体有效分布至吸收材料，其中液体能被有效吸收并保持不会发生凝胶状结块现象。还需要一种在连续给液的情况下能使整个复合材料连续吸收和分布液体的吸收复合材料。另外，还需要一种含有高吸收性材料的吸收复合材料，该复合材料表现出与湿法成网法有关的优点，包括湿强度，吸收容量和接收能力，液体分配性，柔软度，以及弹性。本发明为满足这些需要进行探索，并提供进一步相关的优点。
发明简述本发明涉及一种含有吸收材料的网状纤维吸收复合材料。该吸收复合材料为含有吸收材料的纤维状基质，并具有三维网状通道或毛细管结构。该复合材料的网状性质增强了液体的分配，获得和芯吸，同时该吸收材料提供了高的吸收容量。复合材料中可以加入湿强力剂以提供湿完整性而且也有助于固定复合材料中的吸收材料。
按照本发明形成的吸收复合材料含有稳定的纤维和通道的三维网状结构，可以使液体快速芯吸和保持。该纤维和通道使整个复合材料分布所接收的液体，并将液体导入存在于复合材料中的吸收材料，液体最后在此吸收材料中被吸收。该复合材料在引入液体之前、期间和之后都保持其完整性。在一种具体实施方式
中，该复合材料是一种在湿状态下能恢复其原始体积的密致复合材料。
本发明的一个方面是提供一种具有含吸收材料的纤维状基质的吸收复合材料。该纤维状基质含有空隙和这些空隙之间的通道，这些空隙和通道分布于整个复合材料中。吸收材料位于其中一些空隙之间。位于这些空隙中的吸收材料可以在空隙中扩展。
在一种
具体实施例方式
中，网状吸收复合材料含有至少一个纤维状层。对于这种具体实施方式
，该复合材料具有芯和与该芯的表面相邻并共同扩张的纤维状层。在一种具体实施方式
中，该复合材料包括与芯的表面对立的层。复合材料的层可以由任何合适的纤维或者纤维的结合所组成，并且可以由与用于形成网状芯的纤维相同或不同的纤维所形成。
本发明的另一方面是提供用于形成所述复合材料的方法以及含有所述复合材料的吸收制品。该吸收制品包括用户吸收产品例如尿布，女性护理用品，和成人失禁制品。
附图的简要说明当联系附图参考下面的详细描述时，本发明的上述方面和许多所伴随的优点将更容易领会，其中

图1为按照本发明所形成的网状吸收复合材料的一部分的截面视图；图2为按照本发明的通过湿法成网法形成的一种典型的网状吸收复合材料的截面的放大12倍的显微照片；图3为图2中的湿法成网复合材料的放大40倍的显微照片；图4为按照本发明的通过泡沫法形成的一种典型的网状吸收复合材料的截面的放大12倍的显微照片；图5为图4中的泡沫法形成的复合材料的放大40倍的显微照片；
图6为按照本发明的通过湿法成网法形成的一种典型的网状吸收复合材料在湿状态时的截面的放大8倍的显微照片；图7为图6中的湿法成网复合材料的放大12倍的显微照片；图8为按照本发明的通过泡沫法形成的一种典型的网状吸收复合材料在湿状态时的截面的放大8倍的显微照片；图9为图8中的泡沫法复合材料的放大12倍的显微照片；图10为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的一种吸收构件的一部分的截面视图；图11为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收构件的一部分的截面视图；图12A和12B为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的一种吸收制品的部分截面视图；图13为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收制品的一部分的截面视图；图14为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收制品的一部分的截面视图；图15为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的一种吸收构件的一部分的截面视图；图16为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收构件的一部分的截面视图；图17为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收构件的一部分的截面视图；图18为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的一种吸收制品的一部分的截面视图；图19为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收制品的一部分的截面视图；图20为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的另一种吸收制品的一部分的截面视图。
图21A和B为按照本发明形成的网状吸收复合材料的部分截面视图
图22为说明用于形成本发明复合材料的夹网装置和方法的示意图；图23为说明用于形成本发明复合材料的一种典型的压头头装配和方法的示意图；图24为结合有接收层和按照本发明形成的网状吸收复合材料的吸收构件的部分截面视图；图25为结合有接收层、中间层和按照本发明形成的网状吸收复合材料的吸收构件的部分截面视图；图26为结合有按照本发明形成的网状吸收复合材料的吸收制品的部分截面视图；图27为结合有接收层和按照本发明形成的网状吸收复合材料的吸收制品的部分截面视图；图28为结合有接收层、中间层和按照本发明形成的网状吸收复合材料的吸收制品的部分截面视图；图29为说明复合材料干拉伸强度与复合材料沿边压缩之间关系的图；图30为说明复合材料沿边压缩与复合材料中基质纤维的百分含量之间关系的图。
优选的
具体实施例方式
的详细描述按照本发明形成的吸收复合材料是一种含有吸收材料的网状纤维复合材料。所述吸收材料实际上分布在整个纤维复合材料中，用于吸收和保持由复合材料接收的液体。在一种优选的具体实施方式
中，所述吸收材料为高吸收性材料。除了为吸收材料提供一种基质以外，复合材料的纤维提供稳定的通道或毛细管的三维网络，用于接收与复合材料接触的液体并将接收的液体分配至吸收材料。所述复合材料也可以选择性地含有一种湿强力剂，以进一步增加复合材料的拉申强度和结构完整性。
本发明的复合材料是一种含有吸收材料的纤维状基质。该纤维状基质具有分布于整个复合材料中的空隙和空隙之间的通道。吸收材料位于其中一些空隙之中。位于这些空隙中的吸收材料可以在空隙中扩展。
该吸收复合材料可以有利地结合进各种吸收制品中，例如尿布和运动裤；妇女护理用品包括卫生巾，棉塞和内裤垫；成人失禁用品；毛巾；外科和牙科海绵；绷带；食品盘垫等等。
由于该复合材料是具有高的液体储存能力的高吸收物质，该复合材料可以结合进一种吸收制品中作为液体储存芯。在这种构件中，该复合材料可以与一种或多种其它复合材料或层包括，例如，接收和/或分配层结合。在一种优选的具体实施方式
中，一种吸收制品，例如尿布，含有一种覆在网状储存芯上的具有液体可渗透面片和液体不能渗透背面片的接收层。由于该复合材料的快速接收和分配液体的能力，该复合材料可以作为接收液体并将一部分接收的液体转移至覆盖的储存层上的一种液体保持层。因此，在另一种具体实施方式
中，该吸收复合材料可以与一种储存材料层结合以提供一种可用于吸收制品中的吸收芯。
本发明的吸收复合材料是一种网状吸收复合材料。这里所说的“网状”一词是指复合材料的开放性质和孔道性质，其特征在于具有能产生通道或毛细管的稳定的三维纤维(即纤维状基质)网络，用于使整个复合材料快速接收和分配液体，最后将接收的液体分配至分布于整个复合材料中的吸收材料中。
该网状复合材料是一种开放的稳定的结构。纤维复合材料的开放和稳定的结构包括能使整个复合材料有效接收和分配液体的毛细管或通道网络。在该复合材料中，其纤维形成相对紧密的束，以输送流体通过复合材料并到达分布于整个复合材料中的吸收材料中。复合材料中的湿强力剂通过提供纤维间结合作用而起稳定纤维结构的作用。该纤维间结合作用有利于使复合材料在接收液体之前、期间和之后都具有能使复合材料的毛细管和通道保持开放的稳定的结构。复合材料的稳定结构能使毛细管在初始接收液体后能保持开放，并且在随后的接收中能继续接收和分配液体。
参照图1，这是一种按照本发明形成的由标号10表示的典型的网状吸收复合材料，该复合材料是一种含有基本上由纤维16组成的纤维区12和空隙14的纤维状基质。其中一些空隙含有吸收材料18。空隙14分布于整个复合材料10中。
本发明典型的网状复合材料如图2-9所示。这些复合材料含有48重量％的基质纤维(即可从韦尔豪泽公司商购的被命名为NB416的南方松木纤维)，12重量％的弹力纤维(即聚马来酸交联纤维)，40％重量的吸收材料(即可从Stockhausen公司商购的高吸收性材料)，和大约0.5重量％的湿强力剂(即可从Hercules公司商购的被命名为KYMENE的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂)。图2为通过湿法成网法形成的本发明的一种典型的复合材料的截面的放大12倍时的显微照片。图3为同一截面放大40倍时的显微照片。图4为通过泡沫法形成的本发明的一种典型的复合材料的截面的放大12倍时的显微照片。图5为同一截面放大40倍时的显微照片。这些复合材料的网状性质显示在这些图中。参照图3，纤维区域在整个复合材料中扩展，产生通道网络。包括那些含有吸收材料的空隙区域出现在整个复合材料中，并与复合材料的纤维区域进行流体交流。吸收材料出现在复合材料的空隙中，一般被密致纤维束所围绕。
图2-5所示的湿状态时的典型的复合材料的显微照片分别描述在图6-9中。这些显微照片是通过将在自由膨胀条件下接收了合成尿的冷冻干燥复合材料进行切片而得到。图6和图7是湿的湿法成网法复合材料在分别放大8倍和12倍时的显微照片。图8和图9是湿的泡沫法复合材料在分别放大8倍和12倍时的显微照片。参照图6，湿的复合材料中的吸收材料已发生膨胀，并且其尺寸已增加以更充分地占有该吸收材料在干燥状态时已具备的空隙。
复合材料的纤维状基质主要由纤维组成。一般来说复合材料中的纤维以大约20-90重量％，优选约50-70重量％的量存在，以复合材料的总重量为基准。可用于本发明中的纤维是本领域技术人员所熟知的，它包括任何可以形成湿的复合材料的纤维。
本发明的复合材料含有弹力纤维。此处所用的“弹力纤维”一词是指存在于复合材料中给予该复合材料网的纤维。弹力纤维一般为复合材料提供胀量和弹性。将弹力纤维结合进复合材料中使得复合材料在吸收液体而膨胀时不会破坏其结构完整性。弹力纤维也使复合材料具有柔软度。另外，弹力纤维在复合材料的制备过程中也是有利的。含有弹力纤维的湿复合材料由于具多孔道和开放的结构，这些复合材料的排水相对容易，因此其脱水和干燥比不含弹力纤维的湿复合材料更容易。在一种具体实施方式
中，以复合材料的总重量为基准，复合材料含有大约5-60重量％，优选10-40重量％的弹力纤维。
弹力纤维包括纤维素纤维和合成纤维。弹力纤维包括化学增强纤维，弯曲纤维，化学热机械纸浆(CTMP)，以及预水解牛皮纸纸浆(PHKP)。
“化学增强纤维”一词是指已通过化学手段进行增强以提高纤维在干和湿条件下的强度的纤维。可以通过添加能涂敷和/或浸渍纤维的化学硬挺整理剂而使纤维得到增强。硬挺整理剂包括聚合物湿强力剂，聚合物湿强力剂包括树脂质试剂例如后面将要描述的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂和聚丙烯酰胺树脂。也可以通过，例如，化学交联的方法对纤维结构进行改性而使纤维得到增强。在一种具体实施方式
中，化学增强纤维是纤维内的交联纤维素纤维。
弹力纤维可以包括非纤维素纤维，该非纤维素纤维包括，例如，合成纤维如聚烯烃、聚酰胺、以及聚酯纤维。在一种具体实施方式
中，弹力纤维包括交联的纤维素纤维。
此处所用的“弯曲纤维”一词是指已经过化学处理的纤维素纤维。弯曲纤维包括，例如，用氨水处理的纤维。
除了弹力纤维以外，本发明的复合材料含有基质纤维。此处所用的“基质纤维”一词是指具有与其它纤维形成氢键的能力的纤维。基质纤维在复合材料中为复合材料提供强度。基质纤维包括纤维素纤维如木纸浆纤维，高精制纤维素纤维，以及高表面积纤维如膨胀纤维素纤维。其它合适的纤维素纤维包括棉绒、棉纤维、和麻纤维等等。也可以使用纤维的混合物。在一种具体实施方式
中，以复合材料的总重量为基准，复合材料含有大约10-60重量％，优选大约20-50重量％的基质纤维。
本发明的复合材料可以包括弹力纤维和基质纤维的结合。在一种具体实施方式
中，以复合材料的总重量为基准，该复合材料含有大约5-20重量％的弹力纤维和大约20-60重量％的基质纤维。在另一种具体实施方式
中，以复合材料的总重量为基准，该复合材料含有大约10-15重量％的弹力纤维，优选为交联纤维素纤维，和大约40-50重量％的基质纤维，优选为木纸浆纤维。
纤维素纤维是本发明的吸收复合材料的基本组分。虽然有其它的来源，但纤维素纤维主要来源于木纸浆。适用于本发明的木纸浆纤维可以由已知的化学方法，例如用有或没有后面的漂白工艺的牛皮纸和亚硫酸盐工艺而获得。纸浆纤维也可以通过热机械处理、化学热机械处理、或者它们的结合进行加工。优选的纸浆纤维是由化学方法制备。可以使用研磨的木纤维，回收或二次木纸浆纤维，以及漂白和未漂白的木纸浆纤维。可以使用软木和硬木。选择木纸浆纤维的详情是本领域技术人员所熟知的。这些纤维可从许多公司包括韦尔豪泽公司(本发明的受让人)商购。例如，本发明可用的由南方松木制备的纤维素纤维可以是从韦尔豪泽公司获得的CF416，NF405，PL416，FR516和NB416。
本发明的木纸浆纤维也可以在用于本发明之前先进行预处理。该预处理可以包括物理处理如将纤维进行蒸气处理，或者化学处理如将纤维素纤维用多种交联剂中的任何一种进行交联。交联能增加纤维的胀量和弹性，从而能改善纤维的吸收容量。交联纤维一般是扭曲的或者卷曲的。交联纤维的使用使得复合材料比不含交联纤维时更有弹性，更柔软和蓬松，具有更好的芯吸性，并且更易于密致化。可用的由南方松木制备的交联纤维素纤维是从韦尔豪泽公司获得的NHB416。交联纤维素纤维及其制备方法已在作为本发明参考文献的颁发给Graef等人的美国专利USP5,437,418和5,225,047中公开。
纤维内交联的纤维素纤维通过将纤维素纤维用一种交联剂处理而制备。合适的纤维素交联剂包括醛和脲基的甲醛加合产物。参见，例如，作为本发明参考文献的USP3,224,926；3,241,533；3,932,209；4,035,147；3,756,913；4,689,118；4,822,453；颁发给Chung的USP3,440,135；颁发给Lash等人的USP4,935,022；颁发给Herron等人的USP4,889,595；颁发给Shaw等人的USP3,819,470；颁发给Steijer等人的USP3,658,613；以及颁发给Graef等人的USP4,853,086。纤维素纤维也可用羧酸交联剂包括多羧酸进行交联。USP5,137,537；5,183,707；和5,190,563中描述了含有至少三个羧基的C2-C9多羧酸(例如柠檬酸和氧联二琥珀酸)作为交联剂。
合适的脲基交联剂包括羟甲基化脲、羟甲基化环脲、羟甲基化低碳烷基环脲、羟甲基化二羟基环脲、二羟基环脲、和低碳烷基取代的环脲。特别优选的脲基交联剂包括二甲基二羟基亚乙基脲(DMeDHEU，1，3-二甲基-4，5-二羟基-2-咪唑啉酮)、二羟甲基-二羟基亚乙基脲(DMDHEU，1，3-二羟基甲基-4，5-二羟基-2-咪唑啉酮)、二羟甲基脲(DMU，双(N-羟基甲基)脲)、二羟基亚乙基脲(DHEU，4，5-二羟基-2-咪唑啉酮)、和二羟甲基-亚乙基脲(DMEU，1，3-羟基甲基-2-咪唑啉酮)。
合适的多羧酸交联剂包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸、戊二酸、柠康酸、衣康酸、酒石酸单琥珀酸酯、和马来酸。其它多羧酸交联剂包括聚合多羧酸如聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基乙烯基醚-共-马来酸酯)共聚物、聚(甲基乙烯基醚-共-衣康酸酯)共聚物、丙烯酸共聚物、以及马来酸共聚物。聚合多羧酸交联剂如聚丙烯酸聚合物、聚马来酸聚合物、丙烯酸共聚物和马来酸共聚物的使用已在属于韦尔豪泽公司的于1997年12月12日申请的美国专利申请第08/989,697号中描述。也可以使用交联剂的混合物或者掺合物。
交联剂中可以含有一种催化剂以加速交联剂与纤维素纤维之间的键合反应。合适的催化剂包括酸性盐如氯化铵，硫酸铵，氯化铝，氯化镁，以及含磷的酸的碱金属盐。
虽然不是限制性的，对纤维进行预处理的例子包括使用可改进纤维的表面化学性质的表面活性剂或其它液体。其它的预处理包括加入抗菌剂，色素，染料，和密致化剂或柔软剂。也可以使用用其它化学试剂如热塑性或热固性树脂处理的纤维。也可以采用各种预处理方法的结合。也可以在复合材料形成后在后处理工艺中采用类似的处理。
本发明也可以按照现有技术用颗粒粘合剂和/或密致化/柔软助剂对纤维素纤维进行处理。颗粒粘合剂起将其它材料如纤维素纤维高吸收性聚合物以及其它材料粘附在纤维素纤维上的作用。用颗粒粘合剂和/或密致化/柔软助剂处理的纤维素纤维以及将它们与纤维素纤维结合的方法在下列美国专利中已有描述(1)名称为“用于将颗粒粘合在纤维上的聚合物粘合剂”的美国专利5,543,215；(2)名称为“用于将颗粒粘合在纤维上的非聚合物有机粘合剂”的美国专利5,538,783；(3)名称为“由用于将颗粒粘合在纤维上的可反应粘合剂制得的湿法成网法纤维片”的美国专利5,300,192；(4)名称为“用可反应粘合剂将颗粒粘合在纤维上的方法”的美国专利5,352,480；(5)名称为“用于高胀量纤维的颗粒粘合剂”的美国专利5,308,896；(6)名称为“增加纤维密致度的颗粒粘合剂”的美国专利5,589,256；(7)名称为“颗粒粘合剂”的美国专利5,672,418；(8)名称为“纤维颗粒粘合剂”的美国专利5,607,759；(9)名称为“用于将水溶性颗粒粘合在纤维上的粘合剂”的美国专利5,693,411；(10)名称为“颗粒粘合剂”的美国专利5,547,745；(11)名称为“粘合在纤维上的颗粒”的美国专利5,641,561；(12)名称为“用于高胀量纤维的颗粒粘合剂”的美国专利5,308,896；(13)名称为“作为纤维的粘合材料的聚乙二醇”的美国专利5,498,478；(14)名称为“用于粘合颗粒的纤维产品”的美国专利5,609,727；(15)名称为“用于将颗粒粘合到纤维上的可反应的粘合剂”的美国专利5,571,618；(16)名称为“用于高胀量纤维的颗粒粘合剂”的美国专利5,447,977；(17)名称为“含具有高胀量的纤维的粘合剂的吸收制品”的美国专利5,614,570；(18)名称为“粘合剂处理的纤维”的美国专利5,789,326；和(19)名称为“颗粒粘合剂”的美国专利5,611,885；所有这些文献都作为本发明的参考。
除了天然纤维以外，合成纤维包括聚合物纤维，例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇和聚乙烯醋酸酯纤维也可以用于本发明的吸收复合材料。合适的聚烯烃纤维包括聚乙烯和聚丙烯纤维。合适的聚酯纤维包括聚对苯二甲酸乙二酯纤维。其它合适的合成纤维包括，例如，尼龙纤维。该吸收复合材料可以包括天然纤维和合成纤维的结合。
在一种
具体实施例方式
中，吸收复合材料包括木纸浆纤维(例如韦尔豪泽公司的NB416)和交联纤维素纤维(如韦尔豪泽公司的NHB416)的结合。在该结合物中以纤维的总重量为基准的木纸浆纤维的存在量为大约10-85重量％。
当结合进吸收制品中时，本发明的网状吸收复合材料能够作为接收液体的储存层起作用。为了有效地保持所接收的液体，该吸收复合材料含有吸收材料。此处所用的“吸收材料”一词是指吸收液体并且一般具有比复合材料中的纤维素纤维更大的吸收容量的材料。优选的是，该吸收材料是水可膨胀的，一般是水不溶性的聚合物材料，具有在生理盐水(如0.9％的生理盐水)比其自身重量至少大约5倍，所希望的是大约20倍，优选的是大约100倍或更多的吸收容量。该吸收材料在形成复合材料的方法中所使用的分散介质中是可膨胀的。在一种具体实施方式
中，该吸收材料是未经处理的而且在分散介质中是可膨胀的。在另一种具体实施方式
中，该吸收材料是一种涂敷型的吸收材料，它在复合材料的制备过程中不吸水。
复合材料中吸收材料的量可以根据复合材料的用途而发生很大的变化。在一种吸收制品如婴儿尿布的吸收芯中，以复合材料的总重量为基准的吸收材料的量为约2-约80重量％，优选为约30-约60重量％。
该吸收材料可以包括天然材料如琼脂、果胶和瓜尔胶，和合成材料如合成水凝胶聚合物。合成水凝胶聚合物包括，例如，羰甲基纤维素、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、聚乙烯醚、羟丙基纤维素、聚乙烯基吗啉酮、乙烯基磺酸的聚合物和共聚物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺以及聚乙烯吡啶等。在一种具体实施方式
中，吸收材料为高吸收性材料。此处所用的“高吸收性材料”一词是指能够通过膨胀和形成水合凝胶(即水凝胶)而吸收大量的流体的聚合物材料。除了吸收大量的流体以外，高吸收性材料还能够在中等压力下保持很大量的其体内的流体。
高吸收性材料一般分为三类淀粉接枝共聚物，交联羰甲基纤维素衍生物，和改性的亲水聚丙烯酸酯。这些吸收聚合物的例子包括水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、中和淀粉-丙烯酸接枝共聚物，皂化丙烯酸酯-乙烯醋酸酯共聚物、水解丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物、改性的交联聚乙烯醇、中和自交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐、羧化纤维素、以及中和交联异丁烯-马来酸酐共聚物。
高吸收性材料可以商购，例如，聚丙烯酸酯可从弗吉尼亚的Clariant of Portsmouth商购。这些高吸收性聚合物具有不同的大小，形态和吸附性质(可从Clariant得到，例如其商品名为IM3500和IM3900)。其它的高吸收性材料可以购买SANWET商标(由Sanyo KaseiKogyo Kabushiki Kaisha提供)和SXM77商标(由北卡罗来纳州的Stockhausen of Greensboro提供)。其它的高吸收性材料描述在USP4,160,059；USP4,676,784；USP4,673,402；USP5,002,814；USP5,057,166；USP4,102,340和USP4,818,598中，所有这些文献都作为本发明的参考。加入有高吸收性材料的产品如尿布在USP3,699,103和USP3,670,731中进行了描述。
可用于本发明的吸收复合材料中的合适的高吸收性材料包括高吸收性颗粒和高吸收性纤维。
在一种
具体实施例方式
中，本发明的吸收复合材料含有一种高吸收性材料，该高吸收性材料为了制备复合材料的目的其膨胀相对较缓慢，是以一种可接受的速度膨胀而不至于对复合材料的吸收特性或者复合材料所含的任何构件有不利的影响。一般来说，吸收材料越小，该材料吸收液体越迅速。
本发明的吸收复合材料可以选择性地含有一种湿强力剂。该湿强力剂使吸收复合材料的强度提高，并增强复合材料的湿时完整性。除了提高复合材料的湿时强度外，该湿强力剂有助于复合材料的纤维状基质中吸收材料如高吸收性材料的结合。
合适的湿强力剂包括具有含氮基团(如氨基)的阳离子改性的淀粉例如可从新泽西州的Bridgewater的国家淀粉和化学公司获得的这种淀粉；胶乳；湿强力树脂例如聚酰胺-环氧氯丙烷树脂(如特拉华州的Wilmington的Hercules有限公司的商品KYMENE 557LX)，聚丙烯酰胺树脂(例如在1971年1月19日颁发给Coscia等人的美国专利USP3,556,932中所描述的树脂；还例如从Stanford，CT的美国氨腈公司(American Cyanamid Co.)商购的聚丙烯酰胺，商标名为PAREZ 631NC)；脲甲醛和蜜胺甲醛树脂，和聚乙烯亚胺树脂。有关在造纸领域使用并且一般可用于本发明的湿强力树脂的一般讨论，可以参见由纸浆和造纸工业技术联合会编辑的TAPPI专题丛书第29卷“纸和纸板中的湿强力”(Wet Strength in Paper and Paperboard)(纽约，1965年)。
一般来说，以复合材料的总重量为基准，湿强力剂在复合材料中的存在量为大约0.01-2重量％，优选为大约0.1-1重量％，更优选为大约0.3-0.7重量％。在一种优选的具体实施方式
中，用于形成本发明的复合材料的湿强力剂为从Hercules有限公司商购的品名为KYMENE的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。按照本发明制备的吸收复合材料的干和湿拉伸强度一般将随着湿强力剂量的增加而增加。本发明的典型的复合材料的拉伸强度描述在实施例7中。
本发明的吸收复合材料一般具有大约50-1000g/m2，优选大约200-800g/m2的基本重量。在一种具体实施方式
中，该吸收复合材料具有大约300-600g/m2的基本重量。该吸收复合材料一般具有大约0.02-0.7g/cm3，优选大约0.04-0.3g/cm3的密度。在一种具体实施方式
中，该吸收复合材料具有大约0.15g/cm3的密度。
在一种
具体实施例方式
中，吸收复合材料是一种密致化复合材料。用于制备本发明的密致化复合材料的密致化方法是本领域技术人员所熟知的。参见，例如，属于韦尔豪泽公司的美国专利USP5,547,541和于1997年5月21日申请的名称为“软化纤维和软化纤维的方法”的美国专利申请第08/859,743号，二者都作为本发明的参考。本发明的后干燥密致化吸收网状储存复合材料一般具有大约0.1-0.5g/cm3，优选大约0.15g/cm3的密度。也可以采用预干燥密致化。在一种具体实施方式
中，该吸收复合材料可以通过加热的或者室温的压滚法进行密致化。参见，例如，USP5,252,275和5,324,575，二者都作为本发明的参考。
本发明的网状吸收复合材料的组成可以变化，以满足可以掺杂其它组分的所希望的最终产品的需要。在一种具体实施方式
中，以复合材料的总重量为基准，本发明的吸收复合材料含有大约60重量％的纤维素纤维(大约48重量％的木纸浆纤维和大约12重量％的交联纤维素纤维)，大约40重量％的吸收材料(例如高吸收性颗粒)，以及大约0.5重量％的湿强力剂(例如聚酰胺-环氧氯丙烷树脂，KYMENE，每吨纤维大约10磅树脂)。
本发明的网状吸收复合材料可以通过纸浆加工领域的普通技术人员所熟知的湿法成网法和泡沫法来制备。湿法成网法的典型的例子描述在作为本发明参考文献的于1994年4月5日颁发的名称为“由用于将颗粒粘合在纤维上的可反应粘合剂制得的湿法成网法纤维片”的美国专利5,300,192中。湿法成网法在标准文件中也有描述，例如Casey的《纸浆和纸》(Pulp and Paper)，第二版，1960年，第二卷，第VIII章—片的形成。用于制备本发明的复合材料的典型的泡沫法的例子是本领域所熟知的，包括下列文献所描述的方法USP3,716,449；3,839,142；3,871,952；3,937,273；3,938,782；3,947,315；4,166,090；4,257,754；和5,215,627，这些专利属于Wiggins Teape公司并与从泡沫化水性悬浮液制备纤维材料有关，和名称为“在优质造纸中用水性泡沫作为纤维悬浮介质”的论文，泡沫(Poams)，由化工学会胶体和表面化学分会组织的会议论文集，R.J.Akers编辑，学术出版社，1976年，其中描述了Radfoam工艺，这二篇文献都作为本发明的参考。
在这些方法中，在复合材料形成过程中将吸收材料加入到复合材料中。一般来说，用于制备网状吸收复合材料的方法包括将复合材料的组分在一种分散介质(例如一种含水介质)中混合以形成浆状物，然后将该浆状物堆积在一种多孔的载体(例如铁丝网)上并脱水，形成湿的复合材料。干燥该湿的复合材料得到网状复合材料。
如上面所指出，本发明的网状复合材料通过将纤维，吸收材料，以及选择性的湿强力剂在一种分散介质中混合而制备。在该方法的一种具体实施方式
中，通过直接将纤维，吸收材料，和湿强力剂在一种分散介质中混合而制备浆状物。在另一种具体实施方式
中，首先将纤维和湿强力剂在分散介质中混合得到一种纤维浆状物，然后在第二步将吸收材料加入到该纤维浆状物中而制备浆状物。在另一种具体实施方式
中，纤维浆状物与含有吸收材料的第二浆状物混合，然后将该混合的浆状物堆积在载体上。或者也可以将单个的浆状物，例如纤维浆状物和含有吸收材料的浆状物，通过使用隔开的高位调浆箱，如将二种浆状物同时堆积在载体上的一对高位调浆箱，堆积在多孔的载体上。
在一种
具体实施例方式
中，将在分散介质中的浆状物或者含有复合材料的组分的浆状物堆积在多孔的载体上。一旦堆积在载体上，分散介质便开始从堆积的纤维浆状物中排出。通过，例如，使用加热，加压，真空，以及它们的结合等手段，而连续从堆积的纤维浆状物中除去分散介质(例如脱水)，以形成湿的复合材料。
通过干燥湿的复合材料最后制备网状吸收复合材料。干燥能除去留存的分散介质，并提供具有所希望的水分含量的吸收复合材料。一般来说，以复合材料的总重量为基准，复合材料具有低于20％的水含量，在一种具体实施方式
中具有大约6-10重量％的水含量。合适的复合材料的干燥方法包括，例如，使用干燥罐，空气悬浮和通过空气干燥器。也可以使用纸浆和造纸工业中熟知的其它干燥方法和设备。干燥的温度，压力和时间由使用的仪器和方法而定，并且是纸浆和造纸工业领域的普通技术人员所熟知的。实施例1中描述了一种用于制备网状吸收复合材料的典型的湿法成网方法。
对于泡沫法，纤维浆状物是一种进一步含有表面活性剂的泡沫分散体。合适的表面活性剂包括已知的离子型，非离子型和两性表面活性剂。实施例2中描述了一种用于制备本发明的网状吸收复合材料的典型的泡沫法。
吸收复合材料的组分在多孔载体上的堆积然后脱水导致了含有可能已吸附了水从而尺寸已膨胀的吸收材料的湿复合材料的形成。含有吸水膨胀的吸收材料的湿复合材料散布在一种基体上，在此可将水(即分散介质)除去并使湿复合材料干燥。干燥导致吸水膨胀的吸收材料脱水并减小其尺寸，从而在复合材料中围绕该吸收材料产生孔隙。
在这些方法中，吸收材料在分散介质中优选的是吸附量小于其自身重量的大约20倍，更优选的是小于大约10倍，进一步优选的是在分散介质中吸附量小于其自身重量的大约5倍。
由于好几个原因，泡沫方法对于制备吸收复合材料是有利的。一般来说，泡沫法能提供同时具有相对低的密度和相对高的拉伸强度的纤维网络。对基本上由相同组分组成的网络，泡沫法形成的网络一般具有比气流成网法大而比湿法成网法小的密度。类似的是，泡沫法形成的网络的拉伸强度一般比气流成网法大而接近湿法成网法的强度。使用泡沫法技术还能对孔道和孔隙大小，孔隙的最大化，纤维的方向和均匀分布，以及向复合材料中加入各种材料(例如可以加入湿法成网工艺中不能容易地加入的长的和合成的纤维)进行更好的控制。
在制造方面，该网状吸收复合材料可以通过泡沫法，优选的是通过Ahlstrom公司(芬兰的Helsinki)的方法来制备。该方法能带来所希望的制造效率并生产具有所希望的工作特性的产品。
实施例1和2中分别描述了通过典型的湿法成网法和泡沫法来制备网状吸收复合材料。典型的网状吸收复合材料的吸收性质(即反湿润性(rewet)，接收时间，液体分布，干燥强度，和弹性)在实施例3和4中进行了描述。典型的吸收复合材料的芯吸性质和液体分布分别在实施例5和6中进行了描述。按照本发明形成的典型的复合材料的拉伸强度在实施例7中进行了描述。典型的湿法成网法和泡沫法形成的复合材料的柔软度(即泰勃硬挺度(Taber stiffness))在实施例8中进行了描述。
影响吸收复合材料的工作特性包括，例如，液体接收和分散速度以及吸收容量的一个变量是复合材料中的吸收材料的膨胀程度。本发明的方法能够控制和改变吸收材料的膨胀性。吸收材料的膨胀一般取决于交联度(例如表面交联和内部交联)和吸收材料吸附的水量。膨胀程度取决于许多因素，包括吸收材料的类型，吸收材料在含水环境(例如分散介质和湿复合材料)中的浓度，以及吸收材料与这种环境保持接触的时间长度。一般来说，吸收材料在含水介质中的浓度越低并且接触时间越长，则吸收材料的膨胀越大。吸收材料的膨胀可以通过将其分散在冷冻水(例如34-40°F)中而最小化。在制备过程中吸收材料的滞留时间(即，从将吸收材料加入分散介质到将湿复合材料进入干燥器的时间)优选少于约30秒。
一般来说，吸收材料的初始膨胀越大，则所得吸收复合材料的孔隙体积就越大，并且密度越小。复合材料的孔隙体积越大，其液体接收速度就越大，而且一般复合材料的吸收容量也越大。
如上面所描述，复合材料的空隙是通过吸收材料的水合和膨胀(即湿复合材料的形成过程)和随后的吸收材料的脱水和减小尺寸(即湿复合材料的干燥过程)而形成的。最后，复合材料的密度取决于在湿复合材料形成过程中吸收材料吸收液体并膨胀的程度和条件以及结合有膨胀的吸收材料的湿复合材料的干燥程度。在湿复合材料形成过程中吸收材料所吸附的水将在干燥该湿的复合材料时从吸收材料中除去并使尺寸减小。膨胀的吸收材料的脱水将在纤维复合材料中产生一定量的空隙。
本发明的网状吸收复合材料可以在吸收制品包括，例如，尿布或妇女护理用品中作为吸收芯或者储存层。该吸收复合材料可以单独使用，或者如图10和11所描述的那样与一种或多种其它层结合使用。在图10中，吸收复合材料10与上面的接收层20结合作为储存层。如图11所描述，如果需要，也可以将第三层30(例如分配层)与吸收复合材料10和接收层20结合使用。
由该吸收复合材料可以制备多种合适的吸收制品。最普通的包括吸收性消费品，例如尿布，妇女卫生用品如卫生巾，以及成人失禁用品。例如，参见图12A，吸收制品38含有吸收复合材料10、液体可透过正面片22和液体不可透过背面片24。参见图12B，吸收制品40含有吸收复合材料10和覆在上面的接收层20。液体可透过正面片22位于接收复合材料20上面，而液体不可透过背面片24位于吸收复合材料10下面。在用于，例如，尿布时，该吸收复合材料将提供优异的液体吸收性能。吸收复合材料的网状结构将有利于流体在多次湿润时的输送和吸收。对于结合有本发明的复合材料并且适合于作尿布或失禁用品的吸收制品，该制品可以进一步包括体液收集制品(Leggathers)。
图12A和12B的构造是为典型的吸收制品如尿布或妇女卫生巾举例的目的而画出的。本领域普通技术人员能够根据此处提供的概念制造多种不同的构件。成人失禁吸收结构的典型构件的例子示于图13中。制品50含有正面片22，接收层20，吸收复合材料10，以及背面片24。正面片22可透过液体，而背面片24不能透过液体。在该构件中，由极性纤维材料组成的可透过液体的薄纱26位于吸收复合材料10和接收层20之间。
参见图14，另一种吸收制品含有正面片22，接收层20，中间层28，吸收复合材料10，和背面片24。该中间层28含有，例如，一种密致化纤维材料如纤维醋酸酯和甘油三乙酸酯的结合，该结合先于制品的形成。因此该中间层28可以与吸收复合材料10和接收层20同时键合以形成比没有将吸收复合材料和接收层彼此键合的制品具有更好的完整性的吸收制品。可以调整层28的亲水性以使层10、28和20之间产生亲水性的增加梯度。
该网状吸收复合材料在吸收制品如尿布中也可以作为液体保持层。在这种制品中，该复合材料可以与储存芯或层结合使用。在结合使用的情况下，该液体保持层可以具有比储存层更小，相同，或者更大的上层的表面积。将网状吸收复合材料与一种储存层结合的典型的吸收构件示于图15中。参见图15，吸收构件70含有网状复合材料10和储存层72。储存层72优选的是含有吸收材料的纤维层。该储存层可以通过任何方法包括气流成网法，湿法成网法，和泡沫成形法来制备。该储存层可以是网状复合材料。
一种接收层可以与网状复合材料和储存层结合。图16描述了具有位于复合材料10和储存层72之上的接收层20的吸收构件80。构件80可以进一步含有中间层74以提供图17所示的构件90。该中间层74可以是，例如，薄纱层，无纺布层，气流成网法或湿法成网法衬垫，或者网状复合材料。
构件70，80和90可以作为吸收制品的部件。一般来说，图18-20中所示的吸收制品100，110和120分别含有液体可透过正面片22，液体不能透过背面片24，并分别含有构件70，80和90。在这些吸收制品中，正面片和背面片结合在一起。
在一种
具体实施例方式
中，按照本发明形成的网状吸收复合材料进一步含有一种纤维层。在这种具体实施方式
中，复合材料包括网状芯和与该芯的朝外的表面邻近的纤维层。该纤维层与网状芯整体形成，以提供整体的吸收复合材料。此处所用的术语“整体形成”是指复合材料具有大于一个的在形成过程中产生的层，这些层提供了作为整体结构的复合材料。一般来说，该层与复合材料的朝外的表面(即较上和/或较下的表面)共同扩张。在另一种具体实施方式
中，复合材料包括与芯的每个朝外的表面相邻的第一和第二层(即层与芯的对立的表面共同扩张)。具有纤维层的有代表性的吸收复合材料示于图21A中，具有多个纤维层的有代表性的吸收复合材料示于图21B中。参见图21A，吸收复合材料130包括网状芯10和层132，而如图21B所示，复合材料140包括网状芯10、中间层132和134。如前面所述，芯10是一种包括纤维区域12提供的空隙14的纤维状基质，其中一些空隙含有吸收材料18。
在该
具体实施例方式
中，本发明提供一种具有包括二个或多个层的整体结构的吸收复合材料。术语“整体”是指复合材料的结构中相邻的层通过过渡区整体连接，以在内部流体传递中提供具有相邻层的结构。参见图21A，表面层132通过过渡区整体连接到芯层10上。类似地，参见图21B，层132和134通过过渡区分别整体连接到芯层10上。
在该复合材料中，过渡区将复合材料的层隔开。在复合材料中过渡区的性质可以从复合材料-到-复合材料和从层-到-层变化。可以对过渡区进行设计以满足特殊复合材料的性能要求。一般来说过渡区将相邻的层整体连接，并提供层之间的内部流体传递。过渡区含有的纤维从一个层扩展至相邻的层。对于相邻的多个层，过渡区包括从第一层扩展到第二层的纤维，和从第二层扩展到第一层的纤维。
复合材料中过渡层的厚度可以根据复合材料的不同而在宽范围内变化。本发明的吸收复合材料可以含有相对较薄的过渡区。含有这种薄过渡区的吸收复合材料在层之间的材料组成中具有清楚的突变。或者复合材料也可以含有渐变的过渡区，使得在相对较大的复合材料厚度下从一个区到另一个区发生过渡。在这种复合材料中，每个区的材料组成混杂至很大的程度，导致很大延伸的组成梯度。
具有多个层的整体复合材料及其制备方法在名称为“整体层叠复合材料”的序列号为PCT/US97/22342的国际专利申请和名称为“整体吸收系统”的序列号为09/326,213的美国专利申请中有描述，二者整体引入本发明作为参考。
复合材料的层或多层是纤维状的，可以由前面所述的任何合适的纤维或纤维的结合所组成。层的纤维组成可以在宽范围内变化。所述层可以从与用于形成网状芯的纤维相同或不同的纤维制备。所述层可以从弹性纤维，基质纤维，或弹性纤维与基质纤维的结合制备。所述层可以选择性地含有湿或干强力剂。合适的层可以从单纤维类型制备，例如由100％木纸浆纤维(如南方松木纤维)组成的层。或者所述层也可以从纤维混合物如8020的木纸浆纤维和交联纤维，和合成纤维混合物，以及合成纤维与纤维素纤维的混合物来制备。
所述层的组成可以变化，以提供具有所希望的特性的复合材料。例如，为了提供具有高的液体芯吸能力的层，该层优选的是具有较高的木纸浆纤维含量。而为了液体的分配性，该层优选的是由木纸浆纤维如南方松木纤维组成。但是与含有相对较少的木纸浆纤维和，例如，较大量交联纤维的相同构造的层相比，这种层具有较低的液体接收速率。相反，为了提供具有高的液体接收速率的层，该层优选的是具有相对较高的交联或合成纤维含量。但是由于其高的交联纤维含量，这种层与含有较低交联纤维的可比较的层相比提供的是低的液体分配性。为了液体的接收性，所述层优选的是交联纤维与纸浆纤维的混合物，例如所述层可以含有大约30-50重量％的交联纤维和大约50-70重量％的纸浆纤维。或者，具有高液体接收速率的多层也可以含有与纤维素纤维结合的相对高的合成纤维含量(例如PET纤维或PET与可热混的纤维的混合物)。一个或二个层可以选择性地含有合成纤维。
由于形成复合材料的层和网状芯提供完整的结构，复合材料的全部特性可以通过合适地选择单独的芯和层的组分来进行优化。为了进一步优化复合材料的性能，第一和第二层的性质可以有选择地和独立地控制和变化。第一和第二层的组成不必相同。该多层可以从相同或不同的纤维料形成。对于由泡沫法形成的组合物，层的基本重量也可以独立地控制和变化。层的基本重量也可以根据芯的基本重量变化。在泡沫法中，基本重量可以通过调节纤维料加入并沉积在形成的载体上的速率来进行变化。例如，改变特定配料的泵速，可选择性地控制复合材料的那个部分的基本重量。因此，在一种具体实施方式
中，吸收复合材料包括第一和第二层中间的网状芯，每个层具有不同的基本重量。对于湿法成网法形成的吸收复合材料，层的基本重量也可以变化。
层可以与由湿法成网法和泡沫法形成的网状芯整体形成。一般来说，含有网状芯和层的复合材料可以通过将含有芯和层的组分的纤维浆状物基本上同时沉积而形成。多个纤维浆状物在形成的载体上的沉积可以通过本领域熟知的标准设备来完成，包括，例如，分开的和/或多片的压头箱。
典型的吸收复合材料可以使用传统的造纸机械制备，包括，例如，真空圆网造纸机，长网造纸机和夹网机(twin-wire machine)。具有单个层的吸收复合材料可以通过真空圆网造纸机和长网造纸机机制备，含有二个层的复合材料可以通过夹网机制备。用真空圆网造纸机机制备吸收复合材料的典型方法描述于实施例9中。由该方法制备的典型吸收复合材料的工作特性描述于实施例10-15中。用真空圆网造纸机机制备的吸收复合材料含有侧线(wire-side)纤维层。层的厚度和整个复合材料的结构可以通过压头箱分布器的位置进行控制，分布器提供吸收材料并将吸收材料与纤维原料充分混合。一般来说，分布器将吸收材料引入到真空圆网造纸机鼓上的纤维原料中越深，则所形成的层越薄。相反，通过将吸收材料引入到离鼓有较大距离的纤维原料中，可以形成相对较厚的层。
吸收复合材料可以通过含有夹网构造(即双成形线)的设备和方法制备。用于制备复合材料的典型夹网机示于图22中。参见图22，机器200包括双成形线202和204，复合材料的组分沉积在线上。首先，纤维浆状物124引入压头箱212，并沉积在位于压头箱出口的成形线202和204上，真空件206和208分别将沉积在线202和204上的纤维浆状物脱水，以提供部分脱水的网状物，其作为部分脱水的网状物126退出机器的夹网部分。网状物126继续沿线202移动，并通过另外的真空元件210继续脱水，得到湿复合材料120，然后将其通过干燥设备216干燥，得到复合材料10。
在夹网工艺中可以根据所希望的产品构造，在几个位置的任意一个位置向纤维网状物中加入吸收材料。参见图22，吸收材料可以在位置2、3、或4、或沿线202和204的其中网状物已至少部分脱水的其它位置上加入到部分脱水的网状物中。吸收材料可以加入到沿线202和/或204形成并移动的部分脱水的网状物中。吸收材料可以通过侧面隔跨线的宽度的喷嘴注射到部分脱水的纤维网状物中。该喷嘴连接到吸收材料供源上。该喷嘴可以位于上面所述的各个位置上(如图22中的位置2、3或4)。例如，参见图22，喷嘴可以位于位置2以将吸收材料注射到线202和204上的部分脱水网状物中。
根据吸收材料加入的位置，用于制备复合材料的夹网方法可以得到具有纤维层的复合材料。该复合材料可以含有与复合材料的向外的表面共同扩展的纤维层。这些纤维复合材料可以从带有切片压头箱的多层斜面成形器或夹网成形器制备。这些方法可以提供满意的复合材料，该复合材料带有具有特定设计的性质的层并含有使得复合材料具有所希望的性质的组分。
例如，具有层132的复合材料130和具有层132和134的复合材料140可以提供机器200制备。对于其中的层132和134含有相同组分的复合材料，将单纤维料124加入到压头箱212中。为了制备具有含不同组分的层132和134的复合材料，压头箱212包括一个或多个挡板214，以用于加入具有不同组成的纤维料(例如124a，124b和124c)。在这种方法中，可以形成较上和较下的层以含有不同的组分并具有不同的基本重量和性质。
在一种
具体实施例方式
中，复合材料可通过湿法成网法利用前面所述组分来制备。在另一种具体实施方式
中，复合材料通过泡沫成形法使用前面所述组分制备。在这些方法中，具有多个层并含有吸收材料的纤维网状物可以从多个纤维浆状物形成。这些方法可以在夹网成形器上进行。
该方法可以得到各种多层复合材料，包括，例如，具有三个层的复合材料。具有三个层的典型的复合材料包括从纤维(例如合成纤维，纤维素，和/或粘结纤维)形成的第一层；从纤维和/或其它吸收材料如高吸收性材料形成的中间层；和从纤维形成的第三层。本发明方法是多用途的，其中这种复合材料可以具有复合的、相对清楚的和不连续的层，或者也可以具有从层-到-层的渐进的过渡区。
用于形成具有中间层(例如芯)的纤维网状物的典型方法一般包括下列步骤(a) 在含水分散介质中形成含有纤维的第一纤维浆状物；(b) 在含水分散介质中形成含有纤维的第二纤维浆状物；对于泡沫法，所述浆状物是泡沫，这些泡沫除含纤维外还包含表面活性剂；(c) 按照第一路径移动第一多孔元件(例如一种成形线)；(d) 按照第二路径移动第二多孔元件；(e) 通入第一浆状物以与按照第一路径移动的第一多孔元件接触；(f) 通入第二浆状物以与按照第二路径移动的第二多孔元件接触；(g) 在第一和第二浆状物之间通入第三种材料，使得该第三种材料既不与第一多孔元件接触也不与第二多孔元件接触；和(h) 通过由第一和第二多孔元件从浆状物中除去液体而从第一和第二浆状物以及第三种材料形成纤维网状物。
如上所述，该方法适合于在夹网成形器，优选直立式成形器，更优选直立下流式夹网成形器上进行。在直立式成形器中，多孔元件的路径基本上是垂直的。
用于实施本发明方法的典型直立下流式夹网成形器描述于图23中。参见图23，该成形器包括带有封闭的第一端(顶)、封闭的第一和第二边、和内部体积的成形器的垂直压头箱组件。成形器的第二端(底)通过移动第一和第二多孔元件202和204以及成形夹213来确定。由成形器的封闭的第一端、封闭的第一和第二边、以及第一和第二多孔元件确定的内部体积中包括从成形器的第一端向第二端延伸的内部结构230。该内部结构确定了在其一边的第一体积232和在其另一边的第二体积234。该成形器进一步包括用于向第一体积中加入第一纤维/泡沫浆状物的供体242和设备243，用于向第二体积中加入第二纤维/泡沫浆状物的供体244和设备245，以及用于向内部结构中加入第三种材料的供体246和设备247。压头箱组件中也包括通过多孔元件从第一和第二浆状物除去液体/泡沫以形成网状物的设备(例如抽吸盒206和208)。
在该方法中，夹网成形器包括用于加入至少第三种组分通过内部结构的设备。
一般来说，由多孔元件决定该成形器的内部结构(即图23中的结构230)的位置，使得由该内部结构加入的材料不直接与第一和第二多孔元件接触。因此，在第一和第二浆状物已经接触多孔元件并且已经开始从这些浆状物中除去液体/泡沫后，再通过该内部结构将材料加入到第一和第二浆状物之间。这种构造对于加入高吸收性材料并形成其中的第三种材料为含高吸收性材料的浆状物/泡沫的满意的结构是特别有利的。根据所要形成的复合材料的性质，第一和第二纤维/泡沫浆状物可以彼此相同或不同，与第三种材料也可以相同或不同。
通过多孔元件从第一和第二浆状物除去液体/泡沫以在多孔元件上形成网状物的设备也包括在压头箱组件中。该除去液体/泡沫的设备可以包括用于此目的的任何传统的设备，如抽吸滚筒，压榨滚筒，或其它传统的结构。在一种优选的具体实施方式
中，第一和第二抽吸盒组件提供并安装在内部结构的多孔元件的反侧(见图22和23中的盒206和208)。
复合材料的柔韧性和柔软度是决定用于加入到个人护理吸收制品中的复合材料的适用性的因素。复合材料的柔韧性可以通过复合材料的沿边环坍塌性来指示，该坍塌性是如后面描述的对压缩复合材料所需要的力的测量。对于加入到个人护理吸收制品中的复合材料，合适的环坍塌值的范围为大约400-1600克/英寸。复合材料的柔软度可以通过包括复合材料沿边压缩值在内的多种参数来指示。沿边压缩值(EC)是如后面所描述的由复合材料的基本重量校正的压缩复合材料所需要的力。对于合适地加入到个人护理吸收制品中的复合材料，复合材料具有大约400-1600克范围的环坍塌值和大约250-650gsm的基本重量。
通过调节复合材料的组成可使复合材料获得所希望的柔韧性和柔软度。复合材料的柔韧性和柔软度可以通过调节复合材料的组分的量和比例进行调节、控制和优化。复合材料包括三种基本组分(1)吸收材料；(2)交联纤维素纤维；和(3)基质纤维。一般来说，增加复合材料中吸收材料(例如高吸收性材料)和/或交联纤维的量和/或比例，可以提高复合材料的柔韧性和柔软度。相反，增加复合材料中基质纤维(例如纸浆纤维)的量一般会降低复合材料的柔韧性和柔软度。
本发明的具有合适的柔韧性和柔软度的典型复合材料含有大约30-80重量％的吸收材料，大约10-50重量％的交联纤维和大约5-30重量％的基质纤维。
在一种
具体实施例方式
中，以复合材料的总重量为基准，复合材料含有大约40-70重量％，优选大约60重量％的高吸收性纤维；大约20-50重量％，优选大约30重量％的交联纤维；和大约5-20重量％，优选大约10重量％的基质纤维。对于含有少于大约50重量％高吸收性纤维的复合材料，交联纤维基质纤维的比例可以是至少1∶1，优选大约2∶1。
在另一种具体实施方式
中，复合材料含有大约70重量％的高吸收性材料和大约30重量％的纤维。在一种具体实施方式
中，所述纤维包括基质纤维(如南方松木)和交联纤维的混合物，该混合物的交联纤维基质纤维比例为至少1∶1，在另一种具体实施方式
中，所述比例为至少约2∶1，在另一种具体实施方式
中，所述比例为至少约3∶1。
在一种进一步优选的具体实施方式
中，复合材料包括具有大约0.50-1.0毫米范围平均颗粒直径的高吸收性聚合物颗粒。
实施例17-19描述了按照本发明形成的典型的吸收复合材料的组成和柔韧性以及柔软度。实施例17中描述的复合材料制备成手巾，实施例18中描述的复合材料在夹网成形器上通过泡沫成形法制备。高吸收性聚合物颗粒大小对复合材料柔韧性和柔软度的影响描述于实施例20中。
本发明的复合材料有利地表现出强度(例如结构完整性)和柔软度。除了具有适合于加入到个人护理吸收制品中的柔韧性和柔软度以外，本发明的复合材料表现出有利的结构完整性。复合材料的结构完整性可以通过干拉伸强度来指示。合适的复合材料的干拉伸强度，经实施例21中所述的干拉伸强度试验方法测量，为约100-约800克/英寸。在一种具体实施方式
中，复合材料的干拉伸强度为至少约200克/英寸；在另一种具体实施方式
中，复合材料的干拉伸强度为至少约400克/英寸；在又一种具体实施方式
中，复合材料的干拉伸强度为至少约700克/英寸。干拉伸强度超过约800克/英寸的复合材料不足以直接引入个人护理产品中。为了机械加工，优选最小干拉伸强度为约450克/英寸。湿拉伸强度低于大约50克/英寸的复合材料会缺乏结构完整性，并且可能降低含这些复合材料的吸收产品的有效性。
一般来说，当拉伸强度增加时，复合材料的环坍塌值增加。复合材料沿边环坍塌值与干拉伸强度之间的相互关系图示于图30中，该图表明沿边环坍塌值随着干拉伸强度的增加而急剧增加。虽然复合材料基本重量与干拉伸强度之间似乎没有关系，但复合材料的密度与干拉伸强度之间存在某种关系。
本发明的典型复合材料的拉伸强度和沿边压缩值描述于实施例20、21和25中。
本发明的复合材料表现出有利的流体性质。该性质可以通过多种测量，包括液体接收速率、芯吸性、和再润湿性来指示。实施例22和25中描述了典型的复合材料的接收速率和再润湿性，无限制垂直芯吸高度，和鞍形接收速率、分配和芯吸高度。
依靠复合材料的组分、组成和形成方法，本发明的复合材料表现出有利的流体性质，包括高的液体吸收容量和高的液体芯吸性。液体吸收容量可由负荷下测量的吸收度(例如重量吸收度试验，或者如美国专利4357827所述的需求吸收度(Demand Absorbency))来显示。所述复合材料表现出约15-约35毫升/克的需求吸收度。在一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约18毫升/克的需求吸收度。在另一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约20毫升/克的需求吸收度；在又一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约22毫升/克的需求吸收度。液体芯吸性可由无限制垂直芯吸高度测量法来显示(见实施例22)。所述复合材料表现出约5-约30厘米的无限制垂直芯吸高度。在一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约8厘米的无限制垂直芯吸高度。在另一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约12厘米的无限制垂直芯吸高度。在又一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约18厘米的无限制垂直芯吸高度。在另一个具体实施方式
中，复合材料表现出至少约20厘米的无限制垂直芯吸高度。
按照本发明形成的吸收复合材料可以作为吸收芯或储存层加入到吸收制品如尿布中。该复合材料可以单独使用，或者与一种或多种其它层如接收和/或分配层结合使用以得到有用的吸收构件。
结合有含有网状芯和纤维层的吸收复合材料的典型的吸收构件示于图24和25中。参见图24A，构件150包括用作储存层的复合材料130(即网状芯10和层132)并结合有上接收层20。图24B描述了构件160，该构件包括复合材料130和接收层20并带有邻近于接收层20的层132。图24C描述了构件170，该构件包括接收层20和复合材料140。
除了上面所述的包括吸收复合材料和接收层的结合的构件以外，构件可以进一步含有位于接收层和复合材料中间的分配层。图25A描述了在接收层20和复合材料130之间插入了中间层30(例如分配层)的构件180。类似地，图25B和25C分别描述了在接收层20与复合材料130和140中间具有层30的构件190和200。
复合材料130和140以及构件150、160、170、180、190和200可以加入到吸收制品中。一般来说，分别示于图26A-26C中的吸收制品210、220和230；分别示于图27A-27C中的吸收制品240、250和260；和分别示于图28A-28C中的吸收制品270、280和290，包括液体可透过正面片22，液体不可透过反面片24，并分别含有复合材料130、140、和构件150、160、170、180、190和200。在这种吸收制品中，正面片与反面片相连接。
下面的实施例是对本发明的描述而非限制。实施例实施例1网状吸收复合材料的制备典型的湿法成网法本实施例描述用于形成本发明的典型吸收复合材料的湿法成网法。
按照本发明而形成的湿法成网复合材料采用本领域技术人员熟知的标准的湿法成网设备进行制备。首先制备具有大约0.25-3％的稠度的由标准木纸浆纤维和交联纸浆纤维(分别为48和12重量％，以干复合材料的总重量为基准)和水混合所组成的浆状物。该稠度定义为存在于浆状物中的纤维的重量百分数，以浆状物的总重量为基准。然后向该纤维混合物中加入湿强力剂如KYMENE(0.5％，以复合材料的总重量为基准)。最后向该浆状物中加入吸收材料(40重量％，以干复合材料的总重量为基准)，将该浆状物充分混合，然后将其散布在铁丝网筛上形成一种湿的复合材料。将该湿的复合材料干燥至水含量为大约9-15重量％，以复合材料的总重量为基准，以形成一种典型的网状吸收复合材料。
采用本领域技术人员熟知的预干燥或后干燥密致化方法可从上面制得的复合材料制备具有多种基本重量的吸收复合材料。实施例2网状吸收复合材料的制备典型的泡沫方法本实施例说明用于形成本发明的典型吸收复合材料的一种泡沫方法。
用4L水装满试验用Waring搅拌器并加入纸浆纤维。将该混合物进行短时间的搅拌。然后向纸浆纤维中加入交联的纤维素纤维，并搅拌至少1分钟以打开交联的纤维并将该两种纤维进行有效的混合。所得到的混合物可以含有0.07～12重量％的固体。
将该混合物放置在一个容器内，并用裹入气的叶片搅拌几秒钟。向该混合物中加入一种表面活性剂(Incronan 30，Croda，Inc)。每克纤维加入约1克的表面活性剂固体。在将混合物进行搅拌的同时从鼓起的泡沫中缓慢地提高搅拌叶片的高度。大约1分钟后，停止混合，加入高吸收性材料，然后在恒定的搅拌叶片的高度下再搅拌1.5分钟。所得到的泡沫纤维混合物的体积是其原体积的大约3倍。
将所述混合物迅速倒入一个带有倾斜扩散盘的片状的模子中。加完混合物后，将所述盘子从模子中取出，并施用强的真空以使泡沫纤维的高度降低。在大多数可见的泡沫消失后，放气使真空停止，并将所得到的片从模子中取出并沿着成形线路通过一个狭缝床以除去过量的泡沫和水。
然后将所述片在干燥箱中烘干除去水分。实施例3典型的网状吸收复合材料的接收时间在该实施例中，将本发明典型的网状吸收复合材料(复合材料A)的接收时间与可商购的尿布(尿布A，Kimberly-Clark)进行比较。
在可商购的尿布(Kimberly-Clark)上进行试验，将尿布的芯和防漏层取出并使用外层。试验用的尿布是将吸收复合材料插入到该尿布中而制备。
试验中所用的水溶液是可从National Scientific购得的商标名为RICCA的合成尿溶液。该合成尿溶液是一种含有135毫当量/升(meq./L)的钠、8.6meq./L的钙、7.7meq./L的镁和1.94重量％(基于总重量)的尿素、以及其它成分的盐水溶液。
通过测定该结构芯的中心，测量距液体施用位置前沿1英寸，并将该位置标为“X”而制备用于试验的吸收结构的样品。一旦将样品制好，就开始试验，首先将样品放置在一种塑料基质上(43/4英寸×191/4英寸)，然后将一种漏斗状接收盘(4英寸×4英寸的塑料盘)放在该样品的上部并将盘上的眼对准标志“X”。然后将一环形重物(1400克)放在该漏斗状接收盘上面，然后在漏斗状接收盘上附上一个漏斗(4英寸直径)。然后向漏斗中倒入100毫升合成尿并测定从液体开始导入漏斗时到液体从漏斗的底部消失进样品时的时间，从而测定液体的接收。该测定的时间是对第一次给液的接收时间。等过1分钟后，再将第二个100毫升液体加入到漏斗中并测定该第二次给液的接收时间。在等待另外的1分钟后，进行第三次重复接收以测定第三次给液的接收时间。尿布A和复合材料A的该三次连续的100毫升液体给液的以秒计的接收时间列于表1中。
表1.接收时间对比

从表1可以看出，本发明的吸收复合材料比商购的含有气流成网储存芯的尿布能更快地接收液体。结果表明气流成网芯不能象本发明的复合材料那样快速接收液体。商购的尿布还表现出在连续给液时接收速率减小的特点。相反，本发明的复合材料因连续给液时持续吸收液体而能保持相对恒定的接收时间。本发明的吸收复合材料其第三次给液时的接收时间明显地低于(大约4倍)商购尿布的第一次给液时的接收时间。该结果反映出湿法成网法复合材料比传统的气流成网储存芯一般具有更大的芯吸能力和毛细管网络，特别是具有增强的网状吸收复合材料的性能。实施例4典型网状吸收复合材料的接收速率和再润湿性在本实施例中，将本发明的典型的网状吸收复合材料(记为复合材料A1-A4)的接收时间和再润湿性与可商购的尿布(尿布A，Kimberly-Clark)进行比较。复合材料A1-A4的不同之处在于复合材料的干燥方法不同。
试验所用复合材料的一些性质包括复合材料中高吸收性材料的量(重量百分数SAP)和每个复合材料的基本重量列于表2中。
在可商购的尿布(Kimberly-Clark)上进行试验，将尿布的芯取出并作为外层物使用。试验用的尿布是将需要试验的复合材料插入到该尿布中而制备。
按照下面描述的多次剂量再润湿法测定接收时间和再润湿性。
简单地说，多次剂量再润湿试验测定每三次液体施用后从吸收结构中释放的合成尿的量，以及三次液体剂量中每次芯吸入制品中所需要的时间。
试验中所用的水溶液是如实施例1中所描述的可从NationalScientific购得的商标名为RICCA的合成尿溶液。
通过测定该结构芯的中心，测量距液体施用位置前沿1英寸，并将该位置标为“X”而制备预称重的吸收结构的样品。将一个用于施用液体的漏斗(最小100毫升容积，5-7毫升/秒的流速)放在距样品表面“X”处之上4英寸的位置。一旦将样品制好，就开始下述的试验。将样品的无纺布面朝上平放在位于施用液体的漏斗下方的桌面上。将漏斗充满一个剂量(100毫升)的合成尿。将一个剂量环(5/32英寸的不锈钢，2英寸ID×3英寸高)放在标有“X”处的样品上。将第一剂量的合成尿施用在该剂量环以内。用计时秒表记录从漏斗阀打开到液体从剂量环芯吸进入产品的时间，以秒计。等待20分钟以后，测定再润湿性。在施用第一剂量后的20分钟的等待期间内，称量出一堆滤纸(19-22克，Whatman 3号滤纸，11.0厘米或相同规格，在用于试验前已暴露在室内湿度下最少2小时)。将称好的滤纸堆放在湿润区域的中间。将一圆形重物(8.9厘米直径，9.8磅重)放在这些滤纸的上面。2分钟后将该重物移去，将滤纸称重并记录下滤纸重量的改变。重复该步骤二遍以上。将第二剂量的合成尿加入到尿布中，测定其接收时间，将滤纸放在样品上2分钟，测量滤纸的重量变化。对第二剂量，干滤纸的重量为29-32克，对第三剂量，干滤纸的重量为39-42克。前一剂量中的干滤纸用另外的干滤纸补充。
液体接收时间是指该三次剂量中每次剂量的液体吸收进产品所需要的时间长度(秒)。其结果列于表2中。
再润湿性是指每次液体剂量后反吸收进滤纸的液体量(克)(即湿滤纸重量与干滤纸重量之间的差别)。其结果也列于表2中。
表2.接收时间和再润湿性比较

从表2可以看出，本发明的典型复合材料的接收时间(复合材料A1-A4)明显低于商购的芯。
本发明的典型复合材料(复合材料A1-A4)的再润湿性明显低于其它芯。商购的复合材料在开始时表现出相对较低的再润湿性，而在第三次给液以后则表现出很高的再润湿性。与此相反，复合材料A一直表现出低的再润湿性。实施例5典型网状吸收复合材料的水平和垂直芯吸性能在本实施例中，将本发明的典型的网状吸收复合材料(复合材料A)的芯吸特性与可商购的尿布储存芯(尿布B，Procter & Gamble)进行比较。
水平芯吸试验测定的是液体在水平方向芯吸预定距离时所需要的时间。该试验的进行是将样品放置在一个水平面上，其一边与液体浴接触，并测定液体芯吸预定距离所需要的时间。简单地说，是从一种纸浆片或其它原料切出一个复合材料条状样品(40cm×10cm)。如果原料片有机械方向，则该切割是使样品条的40cm长度方向与该机械方向平行。从样品条的一个10cm宽度边开始，从该边端的4.5cm处画出第一条标记线，然后沿该样品条的整个长度方向按每5cm间隔连续画出标记线(即0cm，5cm，10cm，15cm，20cm，25cm，30cm，和35cm)。制备一个水平芯吸装置，该装置具有一个中心槽，该中心槽带有从槽的另一端延伸的平坦的水平翼。每个翼的无支撑的边放置得与槽的内部边齐平。每个翼的端点放置一个塑料延长支架以将每个翼支撑在平坦的水平位置。然后将槽用合成尿充满。然后将复合材料样品条在4.5cm处轻轻弯曲以在条上形成一个接近45°的角。然后将样品条放置在翼上使其水平躺置，条的弯曲端伸入槽中并与槽中液体接触。当液体从4.5cm弯曲处到达复合材料的第一个5cm标记线时开始芯吸计时。当液体前沿的50％到达标记线(例如5cm，10cm)时记录厘米间隔的芯吸时间。通过重新补充合成尿使槽中液体的水平面在整个试验过程中保持相对恒定。水平芯吸的结果列于表3中。
表3.水平芯吸性的对比

表3的结果表明，与传统气流成网芯相比，本发明的吸收复合材料的水平芯吸性得到加强。复合材料A的芯吸时间大约是传统尿布芯的50％。因此，复合材料A的水平芯吸性大约是商购的储存芯的1.5-3倍。
垂直芯吸试验测定的是液体在垂直方向芯吸预定距离所需要的时间。该试验的进行是将一个复合材料样品垂直悬挂，将复合材料的一个边与液体浴接触，并测定液体芯吸预定距离所需要的时间。在试验之前先切割样品(10cm×22cm)，并从样品条的一头开始在1cm，11cm，16cm，和21cm处作出标记线。优选的是将样品在50％相对湿度和23℃的环境下预放置12小时，然后储存在样品袋中直至进行试验。将样品在纵向长度方向垂直放置，将其从1cm标记线处的顶边夹紧，并使其底边与含有合成尿的液体浴接触。从样品条一接触到液体便开始计时。然后记录芯吸前沿的5％接触到5cm，10cm，15cm，和20cm时所需要的时间。垂直芯吸的结果列于表4中。
表4.垂直芯吸性的对比

从上述垂直芯吸性结果可以看出，复合材料A与商购的芯相比具有明显高的垂直芯吸性。结果还表明本发明的复合材料与传统气流成网法复合材料相比具有明显高的湿时拉伸强度。实施例6典型网状吸收复合材料的液体分配性在该实施例中，将网状吸收复合材料(复合材料A)的液体分配性与二种商购尿布(上述尿布A和B)进行对比。该试验测定尿布芯对所接收的液体的分配能力。完美的分配应该具有0％的平均偏差。理想的液体分配应该在四个分配区域的每一个区域中对施用的液体得到相等的分配结果(即每个分配区域大约有25％的液体)。
通过对已按照上述实施例4描述的方法进行多次剂量再润湿试验的样品的不同区域进行称重而测定液体分配性。基本上是，在最后再润湿试验以后，将尿布的翼去掉，然后切成四个相等长度的分配区域。然后将每个区域称重以测定每个区域中含有的液体的重量。
本发明的典型网状吸收复合材料的液体分配性接近理想状态。结果表明，商购的典型储存芯液体集中在靠近给液的位置，而本发明的整个网状吸收储存芯都有有效的充分的液体分配。实施例7吸收复合材料的湿和干拉伸强度本实施例描述典型吸收复合材料的湿和干拉伸强度的测定。按照下述描述，使用以盐水样品的重量比为10∶1的0.9％的盐水润湿的2.5×4英寸的样品条测定湿拉伸强度。干拉伸强度用TAPPI方法T494om-96-T进行。
干垫拉伸完整性试验在一个4英寸×4英寸面积的试验垫上通过将干试验垫的二个对边夹紧而进行。在夹紧区域之间将垫露出大约3英寸的长度。将样品在一个英斯特朗(Instron)张力试验仪中垂直拽拉，测定的拉伸强度以N/m表示。通过将拉伸强度除以基本重量g/m2而将拉伸强度转换成拉伸因子Nm/g。
湿拉伸完整性试验的进行是将复合材料样品在合成尿中浸渍10分钟，然后让其流干5分钟并将样品放在一个水平夹具上。将样品的二个对边夹紧，然后在英斯特朗张力试验仪中水平拽拉。通过将拉伸强度N/m除以基本重量g/m2而将湿拉伸强度转换成拉伸因子Nm/g。
典型的数据是，在将KYMENE的量从每吨纤维2磅增加到每吨纤维100磅时，干拉伸强度可以从大约0.15Nm/g增加到0.66Nm/g，而湿拉伸强度可从大约1.5Nm/g增加到2.4Nm/g。
湿拉伸强度由下列过程测定样品6.35cm(2.5英寸)CD×10.2cm(4英寸)MD*设备水平的英斯特朗张力试验仪10牛顿的载仓夹具压力20psi，将折衷样品的完整性降到最低60毫升的注射器0.9％血库盐水溶液过程1)秤重样品至最接近0.1克。
2)使用注射器10次均一地加入所述盐水溶液的样品重量到测试样品的上部。
3)控制溶液输送使样品不被损坏。
4)当已输送了所有溶液时，启动定时器5分钟。
5)5分钟后，将样品夹在英斯特朗张力试验仪中，并测试拉伸强度。
6)对每种样品重复3次。
7)以b/in记录平均值。
*注意样品的尺寸可以短于将样品用两端的夹具安全地固定的长度10.2cm。实施例8典型网状吸收复合材料的泰勃硬挺度按照本发明形成的典型网状吸收复合材料的泰勃硬挺度通过硬挺度方法测定。典型的复合材料由湿法成网法和泡沫法形成。这些复合材料含有基质纤维(48重量％，从韦尔豪泽公司商购的南方松木NB416)，弹力纤维(12重量％，聚马来酸交联纤维)，以及吸收材料(40重量％，从Stockhausen公司商购的高吸收性材料)。湿法成网法复合材料中的一种和泡沫法复合材料中的一种还进一步含有一种湿强力剂(大约0.5重量％，从Hercules公司商购的名称为KYMENE的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂)。
泡沫法形成的复合材料的硬挺度比相同组成的湿法成网法复合材料的硬挺度要明显地低。结果还表明，对于湿法成网法复合材料，湿强力剂的包含增加了复合材料的硬挺度。实施例9网状吸收复合材料的制备典型的湿法成网法本实施例描述了用一种真空圆网造纸机形成网状复合材料的典型湿法成网法。
简单地说，将水中的吸收材料和纤维的浆状物引入所述真空圆网造纸机的压头箱中。将纤维的浆状物按照常规的方法引入所述压头箱。将所述吸收材料的浆状物通过装有喷雾器的分散装置的使用引入。该喷雾器由吸收材料浆状物的供给器头进料。分散装置安装在真空圆网造纸机的压头箱上，其喷雾器插入压头箱的纤维原料中使得吸收材料的浆状物与纤维原料反方向流动。吸收材料的这种反向流动据信可以比吸收材料的浆状物与纤维原料同方向流动为吸收材料和纤维提供更有效的混合。
吸收材料以水的浆状物的形式被引入所述真空圆网造纸机的压头箱中。用于将吸收材料引入压头箱产生适宜结果的方法是一种混合系统，该混合系统包括直接连在泵的入口的漏斗，其中凉水以控制的速度加入。漏斗接收通过计量螺旋从吸收材料供给器输送的水和干燥的吸收材料，并形成含有吸收材料和水的池。优选地，将吸收材料浆状物以近似于将水送到漏斗的速度从漏斗泵送到压头箱中。该系统使得吸收材料暴露于水的时间达到最低。实际上，吸收浆状物从混合系统通过10至50英尺的管路在低于10秒内被输送到压头箱中。
在典型的形成流程中，纤维原料流到真空圆网造纸机的压头箱中的速度为90gpm(加仑/分钟)，吸收浆状物(1-1.26％固体)的流速为约10gpm。在纤维原料流入压头箱中和吸收浆状物引入分散装置之前，水流入压头箱的分散装置中阻止了纤维堵塞喷雾器。一旦达到目标的基本重量，吸收材料计量螺旋系统启动并将吸收浆状物引入压头箱中。对于根据上述描述的方法的流程，目标纤维基本重量为约370gsm(克/平方米)并且生产速度为约10fpm(英尺/分钟)。相对慢的生产速度是由于机械板床干燥器的相对有限的干燥能力。
所述压头箱的内容物包括纤维和吸收材料沉积在形成线上，并脱水产生湿的复合材料。然后，将该湿的复合材料干燥到含水量为相对于该复合材料总重量的约9-约15重量％以形成典型的网状吸收复合材料。
具有各种基本重量的吸收复合材料可由上述形成的复合材料通过本领域已知的预干燥或后干燥致密化方法制备。
实施例10-15说明了用上述方法对典型的网状吸收复合材料的形成。实施例10按照实施例9的描述形成一种典型的复合材料。该复合材料基于复合材料的总重量含有约60重量％的纤维和约40重量％的吸收材料。所述纤维原料为80重量％的标准木浆纤维(一次干燥的南方松木，由韦尔豪泽公司以商品名FR416商购获得)和20重量％交联的纸浆纤维的混合物。所述吸收材料为交联的聚丙烯酸酯，可由Stockhausen以商品名SXM7商购获得，使用前，用300微米筛筛选除去细颗粒。所述复合材料也含有每吨纤维约25磅的湿强力剂(一种聚丙烯酰胺-环氧氯丙烷树脂，可由Hercules以商品名KYMENE 557LX商购获得)。
吸收复合材料的目标密度通过使用不加负载的单钳压延获得。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料B)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例11按照实施例10的方法形成典型的复合材料，所不同的是以25fpm压延所述复合材料。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料C)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例12按照实施例11的方法形成典型的复合材料，所不同的是将所述复合材料中的湿强力剂的量降到每吨纤维12.5磅并且所述标准的木浆纤维是从没有干燥的FR416纤维。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料D)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例13按照实施例12的方法形成典型的复合材料，所不同的是所述复合材料不被密致化。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料E)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例14按照实施例12的方法形成典型的复合材料，所不同的是所述木浆纤维为一次干燥的FR416纤维。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料F)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例15按照实施例12的方法形成典型的复合材料，所不同的是相对于复合材料的总重量复合材料中的纤维量增加至约80重量％，复合材料中的吸收材料的量降低至约20重量％。
按照上述方法形成的典型的复合材料(复合材料G)的性能数据列于实施例16的表5和表6中。实施例16按照上述实施例10-15制备的典型复合材料(复合材料B-D)的性能总结列于表5和表6中。所述典型复合材料的液体芯吸、吸收容量、湿和干拉伸强度和湿强度与传统的手巾在表5中进行了比较。所述传统的手巾具有与所述典型的复合材料相当的基本重量和密度，并含有约60重量％的纤维(20重量％的交联纤维和75重量％的标准木浆纤维)、40重量％的高吸收性材料和每吨纤维12.5磅的KYMENE。列于表5中的结果除拉伸值外均是三次测量的平均值。在该表中，“MD”是指所述复合材料的机械方向，“CD”是指交叉的机械方向。芯吸值按照实施例5描述的方法获得，湿和干拉伸强度按照实施例7的方法获得。湿强度值以湿与干拉伸强度的比值计算和限定。质量流速值(克/分钟/克)通过测定复合材料(22cm×5cm)的部分的重量增加除以所述液体芯吸15cm或15分钟所需要的较少的时间，再除以原始样品的重量来确定。
表5 典型的湿法成网法形成的复合材料的工作特征

几种所述典型的复合材料的吸收容量总结列于表6中。在该容量试验中，典型的复合材料的部分(如10cm2)被浸在1％的盐水溶液中。让样品吸收液体并膨胀10分钟。膨胀10分钟前后所述复合材料的重量的差为以cc/g表示的吸收容量。
表6吸收容量

实施例17典型网状吸收复合材料的柔韧性和柔软度湿法成网法形成的手巾复合材料的柔韧性和柔软度是决定用于加入到个人护理吸收制品中的复合材料的适用性的因素。复合材料的柔韧性可以通过复合材料的沿边环坍塌性来指示，该坍塌性是如后面描述的对压缩复合材料所需要的力的测量值。对于加入到个人护理吸收制品中的复合材料，合适的环坍塌值的范围为大约400-1600克/英寸。复合材料的柔软度可以通过包括复合材料沿边压缩值在内的多种参数来指示。沿边压缩值(EC)是如后面所描述的由复合材料的基本重量校正的压缩复合材料所需要的力。对于合适地加入到个人护理吸收制品中的复合材料，复合材料具有大约400-1600克范围的环坍塌值和大约250-650gsm的基本重量。
根据本发明湿法成网和泡沫成形法形成的典型网状吸收复合材料的柔韧性和柔软度通过测量复合材料的沿边环坍塌和沿边压缩来确定。
典型复合材料的柔韧性和柔软度由沿边环坍塌方法测定。在该方法中，所述复合材料的长度(一般约12英寸)形成圆筒形，其两端钉在一起以获得圆筒高度等于所述复合材料的宽度(一般约2.5英寸)。沿边环坍塌方法的测量时将重量加到所述复合材料环的顶部以使所述复合材料的圆筒高度降低一半。复合材料的弹性越高，测量中降低高度所要求重量越低。沿边环坍塌方法以质量(g)测定和记录。沿边压缩(EC)以g/gsm为单位记录在下表中。
下面描述沿边环断方法样品6.35cm(2.5英寸)×30.5cm(12英寸)三份分析(A、B、C)方法1)切割三份样品，纵长为复合材料的机械方向(MD)。
2)在50％相对湿度或周围环境条件下，使样品适应2小时。
3)所述侧线在外面，形成单个的样品进入回路使两窄端接触不留任何空隙。使用四个订书钉将端部分别在顶部、底部各钉一个，在中间部位钉两个。顶部和顶底部的书钉应在距边缘0.3-0.5cm处，中间的书钉应在彼此和分别距顶部和底部书钉为2cm处。最后，确保每个书钉穿过纤维仅有的面积。
4)将底部压盘放在平滑水平的表面。
5)将样品，沿边和在中心，在顶部和底部压盘之间放置。
6)在顶部压盘的中央轻轻放置一100克的重量(或500重量)并等待3秒。
7)然后，在间隔3秒轻轻堆积3个100克的重量。
8)如果在3秒的间隔内，所述环的高度塌到其原高度的50％或更多，则记录发生这种变化所需的总重量，例如加上顶部压盘的重量和其它结合的重量。
9)如果结合的重量不能压塌样品，则小心转移该四个100克重量。
10)轻轻地加上另一个500克重量并等待3秒。
11)如果在3秒的间隔内，所述环的高度塌到其原高度的50％或更多，则记录发生这种变化所需的总重量，例如加上顶部压盘的重量和其它结合的重量。
12)重复步骤6-11对每个环增加一个500克重量的数量。
13)对其它复制品重复步骤5-11。
14)对复制品以最接近10克左右的g·f记录平均重量。
计算平均环坍塌重量＝(重量A+重量B+重量C)/3如上所述测定的根据本发明形成的典型复合材料的环坍塌值列在下表10中。
根据本发明形成的典型网状吸收复合材料的柔软度可通过沿边压缩来指示。沿边压缩在如下文献中有所讨论“纸和纸板的物理和机械测试手册”(The Handbook of Physical and Mechanical Testing ofPaper and Paperboard)，Richard E.Mark，Dekker 1983(第1册)。针对复合材料基本重量，通过校正如上述测定的沿边环坍塌来测定沿边压缩值。根据本发明形成的典型复合材料的沿边压缩(EC)值列在下表10中。
由湿法成网和泡沫法形成典型的复合材料。该典型复合材料的形成如用20英寸×20英寸手巾模子形成。复合材料的目标基本重量为400g/cm2。为增加形成后的稠度为约20-35％，使用5张吸墨纸和一个真空层。为了降低吸收材料的膨胀，将冰水用作分散介质。将所述复合材料在150℃干燥。除非另有说明，每种复合材料含有用作湿强力剂(聚酰胺-环氧氯丙烷树脂，可由Hercules以商品名KYMENE商购获得，10磅/吨纤维)和吸收材料(由Stockhausen获得的高吸收性材料，基于复合材料总重量为40重量％)。所述复合材料还含有多种重量的基质纤维(南方松木，由韦尔豪泽公司以商品名NB416商购获得)、弹力纤维(交联的纤维)、合成纤维和所述其它材料。
所述典型复合材料的组成用于用沿边环坍塌法评价柔软度如下。
对比复合材料由40重量％高吸收性材料和60重量％基质纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料1由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的泡沫法形成的复合材料。
复合材料2由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料3由40重量％高吸收性材料、15重量％基质纤维和45重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。。
复合材料4由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％化学热机械纸浆(CTMP)组成的湿法成网法形成的复合材料(Svenska Cellulosa Aktiebolaget，Sweden)。
复合材料5由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％多孔性纤维(HPZ)组成的湿法成网法形成的复合材料(Buckeye Corp.，Memphis，TN)。
复合材料6由60重量％高吸收性材料和40重量％基质纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料7由60重量％高吸收性材料、20重量％基质纤维和20重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料8-1由40重量％高吸收性材料(大筛选的SXM-77，0.05-1.00mm，SXM-77由Stockhausen获得)、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料8-2由40重量％高吸收性材料(小筛选的SXM-77，0.208-0.355)、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料8-3由40重量％高吸收性材料(未筛选的SXM-77)、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料8-4由40重量％高吸收性材料(大筛选的高吸收性材料，0.05-1.00mm)、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料9由40重量％高吸收性材料，60重量％基质纤维(NB416)，该基质纤维已用粘土涂敷(25重量％)(韦尔豪泽制造，商品名为T757)组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料10由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维(T757)和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料11由40重量％高吸收性材料，30重量％交联纤维和30重量％基质纤维(NB416)，该基质纤维已用沉淀的碳酸钙涂敷(10重量％)(韦尔豪泽制造，商品名为MT-10)组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料12由40重量％高吸收性材料，30重量％基质纤维和30重量％合成纤维(PET纤维，直的T-224)(Hoechst Celanese Corp.，Charlotte，NC)组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料13由40重量％高吸收性材料，30重量％基质纤维和30重量％合成纤维(PET纤维，弯曲的T-224)组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料14由40重量％高吸收性材料，30重量％基质纤维和30重量％纤维素乙酸酯组成的湿法成网法形成的复合材料。
复合材料15由40重量％高吸收性材料，30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。在形成过程中也包含表面活性剂RW-150(Union Carbide Corporation)。
复合材料16由40重量％高吸收性材料，30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。在形成过程中也包含表面活性剂QS-15(Union Carbide Corporation)。
复合材料17由40重量％高吸收性材料和60重量％基质纤维。在形成过程中也包含脱胶剂Quaker 224C(Quaker Chemical Corp.，Conshohken，PA)。
复合材料18由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。在形成过程中也包含脱胶剂Quaker 224C。
复合材料19由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。所述复合材料通过部分干燥网状物至约70％的稠度，再运输该网状物通过一环绕两窄直径(1英寸)轧辊的S构型，接着彻底干燥。
复合材料20由40重量％高吸收性材料、30重量％基质纤维和30重量％交联纤维组成的湿法成网法形成的复合材料。所述复合材料在干燥排出复合材料中的水之前，用乙醇处理。
所述典型复合材料的组成的总结列于表7中。
表7 典型吸收复合材料的组成

典型的复合材料的沿边环坍塌值(g)和沿边压缩值(g/gsm)列于表8中。表8中所列的值为三次测量的平均值。环坍塌值用30.5cm×6.35cm的复合材料片测定。
表8 典型复合材料的沿边环坍塌值和沿边压缩值

所述结果表明由沿边环坍塌和沿边压缩测量的复合材料的柔韧性和柔软度可由复合材料组分和其量的最佳化来调节和控制。通常，基质纤维在复合材料中的百分含量的增加降低了其柔软度，相反，复合材料中交联纤维或高吸收性材料的一种的百分含量的增加导致柔软度的增加。
复合材料中交联纤维的存在增加了该复合材料的柔韧性和柔软度。例如，对比的复合材料不含有交联纤维并具有沿边压缩值为12.9g/gsm。复合材料2，其中其纤维含量的50％为交联纤维，具有沿边压缩值为5.8g/gsm。相对于基质纤维，交联纤维含量的增加进一步增加了复合材料的柔韧性和柔软度。复合材料3，其中其纤维含量的67％为交联纤维，具有沿边压缩值为1.9g/gsm。
用其它材料如CTMP(复合材料4)或HPZ(复合材料5)代替所述复合材料中的所述交联纤维导致环坍塌值的增加和柔韧性和柔软度的降低。用额外的高吸收性材料(复合材料6)代替所述复合材料中的交联纤维也降低所述复合材料的柔韧性和柔软度。然而，与典型的湿法成网法形成的复合材料(复合材料2)相比，高吸收性材料的量的增加和保持相对高比例(基于纤维总重量的约50重量％)的交联纤维提供了具有增加的柔韧性和柔软度的复合材料(复合材料7)。用纤维素乙酸酯代替交联纤维(复合材料14)也导致与典型的湿法成网法形成的复合材料(复合材料2)相比，增加的柔韧性和柔软度的复合材料。
用其它纤维如碳酸钙涂敷的纤维(复合材料11)和合成(PET)纤维(复合材料12和13)替代基质纤维获得具有增加的柔韧性和柔软度的复合材料。一种脱胶剂的加入也增加了复合材料的柔韧性和柔软度。
复合材料的机械和化学处理也增加复合材料的柔韧性和柔软度。这些效果通过分别比较复合材料2与复合材料19和21的环坍塌值显示。
在环坍塌和基本重量或环坍塌和评价的复合材料的密度之间不显示相关性。
本发明复合材料的柔韧性和柔软度通过复合材料中高吸收性材料和交联纤维含量的增加而急剧地增加。由高吸收性材料(40、50和60重量％)，交联纤维(10、15、25、30和45重量％)和基质纤维(10、15、25、30和45重量％)组成的典型复合材料的柔韧性和柔软度列于表9中。表9中，高吸收剂A为由Stockhausen获得的高吸收剂，吸收剂B为由Stockhausen获得的商品名为SXM-77的高吸收剂。
表9典型复合材料的沿边环坍塌和沿边压缩高吸收剂和交联纤维的效果

参见表9，在恒定的高吸收性材料的百分含量下(40重量％)，将交联纤维的含量从45重量％降低到15重量％，并将基质纤维的含量从15重量％增加到45重量％，急剧地降低了柔韧性和柔软度。分别将复合材料21和25与复合材料22和26比较，沿边压缩值增加了5倍多(从2.9到16.4g/gsm和从3.0到16.4g/gsm)。保持交联纤维与基质纤维的比例为3∶1并增加高吸收剂的含量至60重量％进一步显著地增加了柔韧性和柔软度。分别将复合材料21和25与复合材料23和27比较，沿边压缩值降低了约2倍多(从2.9到1.1g/gsm和从3.0到1.4g/gsm)。将高吸收性材料的量从40％增加至60％，即使复合材料中的交联纤维和基质纤维的比例为1∶3时也提供增加的柔韧性和柔软度。分别将复合材料24和28与复合材料22和26比较，沿边压缩值降低了约3倍(从16.4到5.0g/gsm和从16.4到5.3g/gsm)。
所述结果证明这些用交联纤维或高吸收性材料替换基质纤维降低了环坍塌值和沿边压缩值，并改善了柔韧性和柔软度。环坍塌和基质纤维的百分含量之间的关系已在图30中显示。参见图30，当基质纤维的百分含量增加时，环坍塌值急剧增加。实施例18典型网状吸收复合材料的柔韧性和柔软度泡沫法形成的片按照本发明的泡沫法形成的典型网状吸收复合材料的柔韧性和柔软度由沿边环坍塌和沿边压缩的方法测定。典型复合材料按照上述方法用夹网机形成，包括70重量％高吸收性材料和30重量％纤维。第一复合材料包括基于纤维总量的50重量％基质纤维(NB416)和50重量％交联纤维。第二种复合材料包括基于纤维总量的30重量％基质纤维(NB416)和70重量％的交联纤维。两种复合材料包含湿强力剂(聚酰胺-环氧氯丙烷树脂，10磅/吨纤维)并具有由基质纤维(NB416，40重量％)和交联纤维(60重量％)组成的表面层。所述第一复合材料具有约2.9g/gsm的平均沿边压缩值，所述第二复合材料具有约1.1g/gsm的平均沿边压缩值。所述结果说明对于那些高含量的高吸收性材料的复合材料，交联纤维含量的增加会明显降低沿边压缩值并改善柔韧性和柔软度。对于含有70重量％的高吸收性材料的复合材料，纤维组分中交联纤维的百分含量从50％增加到70％降低了环坍塌和压缩值，并增加了约2.5倍的柔韧性和柔软度。实施例19典型网状吸收复合材料的柔软度和湿完整性沿边压缩和湿改进环形弯曲值按照本发明的湿法成网和泡沫形成方法形成的典型的网状吸收复合材料的柔软度和湿完整性由沿边压缩和湿改进环形弯曲法测定。沿边压缩在“纸和纸板的物理和机械测试手册”，Richard E.Mark，Dekker1983(第一册)中有描述。改进环形弯曲可通过ASTM D4032-82环形弯曲程序来测定。如上所指出，沿边压缩(EC)是干吸收复合材料的柔软度的指标。改进环形弯曲(MCB)是复合材料湿完整性的度量值。适当地，复合材料具有大于约0.3g/gsm，优选大于约0.4g/gsm，更优选大于约0.5g/gsm的MCB值。
如上所述用夹网形成机形成的典型复合材料包含40重量％高吸收性材料和60重量％纤维。所述第一复合材料基于纤维总重量包含80重量％基质纤维(NB416)和20重量％交联纤维。所述第二复合材料基于纤维总重量包含40或60重量％基质纤维(NB416)和60或40重量％交联纤维。某些复合材料包含湿强力剂(聚酰胺环氧氯丙烷树脂)。参见表10，复合材料31-34是湿法成网形成的复合材料，复合材料35-39是泡沫法形成的复合材料。复合材料40-43是泡沫法形成的复合材料，其中基质纤维(即南方松木)被合成纤维掺合物所代替，所述掺合物由20重量％聚对苯二甲酸乙二酯(PET T-224)和10重量％合成热结合粘合剂纤维(CELBOND T-105)组成。如表中所示，几种复合材料在形成后，还进行例如压延处理。
所述典型复合材料的EC和湿MCB值列于表10中。表10中的值为三次重复的平均值。如ASTM D4032-82所述，用Instron 1130型仪器，采用500毫米/分钟的十字头速度和25.4毫米的量具长(gaugelength)，得到湿MCB值。
表10 典型复合材料的沿边环坍塌、沿边压缩和湿改进环形弯曲

*合成纤维结合20％PET T-224和10％CELBOND T-105
结果证明了泡沫法形成的复合材料与相当构成的湿法成网法形成的复合材料具有更高的柔韧性和柔软度。参见表10，湿法成网法形成的复合材料31和33分别具有4300和4200g的环坍塌值以及10.8和11g/gsm的EC值，而泡沫法形成的复合材料38具有3100g的环坍塌值以及8.4g/gsm的EC值。
交联纤维的含量对复合材料的柔韧性和柔软度的作用通过比较复合材料37和38的环坍塌值和EC值而得到证明。复合材料38(高吸收性材料交联纤维基质纤维，40∶12∶48)基于纤维的总重量包含约20重量％交联纤维，并具有790g的环坍塌值以及8.4g/gsm的EC值。复合材料37(高吸收性材料交联纤维基质纤维，40∶36∶24)基于纤维的总重量包含约60重量％交联纤维，并具有790g的环坍塌值以及2.5g/gsm的EC值。如所述说明，增加交联纤维的量显著增加复合材料的柔韧性和柔软度。在该实施例中，将交联纤维与基质纤维的比从1∶4增加到3∶2，结果柔韧性和柔软度增加了3倍。
复合材料形成后的机械处理(如形成通道或压延)使复合材料的柔韧性和柔软度的增加超过2倍，降低了复合材料31和32的环坍塌值从4300到1800g以及EC值从10.8到4.3，复合材料32和33的环坍塌值从4200到1200g以及EC值从11到3.5g/gsm，复合材料38和39的环坍塌值从3100到900g以及EC值从8.4到2.7g/gsm。对于这些复合材料来说，形成后的处理对复合材料的湿完整性没有明显的副面影响。复合材料40-43是泡沫法形成的复合材料，其中基质纤维(即南方松木)用合成纤维掺合物代替，所述合成纤维掺合物含有20重量％聚对苯二甲酸乙二酯纤维(PET224)和10重量％合成纤维(CELBONDT-105)。实施例20高吸收性聚合物颗粒尺寸对复合材料的柔韧性和柔软度的影响描述了高吸收性聚合物颗粒尺寸对本发明典型复合材料的柔韧性和柔软度的影响。如上所述，用泡沫形成夹网方法形成典型的复合材料。所述复合材料包含60重量％的高吸收剂颗粒，20重量％基质纤维(南方松木，NB416)和20重量％交联纤维。所述复合材料还包含湿强力剂(聚酰胺环氧氯丙烷树脂，10磅/吨纤维)。加入所述典型复合材料中的所述高吸收性聚合物颗粒包含少量交联聚丙烯酸酯(1)得自Stockhausen的高吸收剂A；(2)SXM77；和(3)筛选的具有颗粒直径在约0.5-约1.0毫米的范围内的SXM77。
测定的典型复合材料44-46的环坍塌、饱和容量(如下测定将复合材料的已称重部分浸入盐水中一段时间，将湿的复合材料放在筛上并用橡胶障覆盖在所述复合材料上，对所述组件施加特定的真空，然后对复合材料称重)、拉伸强度、芯吸和基本重量列于表11中。复合材料44-46分别包含上述成分和高吸收性聚合物颗粒A，SXM77和筛选的SXM77。
表11.高吸收性聚合物颗粒大小对典型复合材料性质的影响

参见表11，结果证明加入具有大约0.5-1.0毫米范围直径的筛分的高吸收性聚合物颗粒的复合材料具有3.2g/gsm的沿边压缩值，而同样制备的含有相应的未筛分的高吸收性聚合物颗粒的复合材料为5.2g/gsm。加入了筛分的高吸收性聚合物颗粒的复合材料的沿边压缩值比相应的复合材料低1.6倍，表明其柔韧性和柔软度提高。
与加入未筛分的高吸收性颗粒的复合材料相比，加入了筛分的高吸收性颗粒的复合材料其饱和容量也提高了大约10％。实施例21典型的网状吸收复合材料的拉伸强度湿法成网法形成的手巾按照本发明形成的典型网状吸收复合材料的拉伸强度通过TAPPI方法T494 om-96-T中描述的干拉伸强度方法测定。
典型复合材料按照前面实施例17中描述的方法制备。典型复合材料的沿边压缩值和干拉伸强度列于表12中。在该表中，对比复合材料由高吸收性颗粒(40重量％)和基质纤维(60重量％，南方松木)组成，复合材料2由高吸收性颗粒(40重量％)、基质纤维(30重量％，南方松木)和交联纤维(30重量％)组成。表12.典型复合材料的沿边压缩和干拉伸强度

复合材料沿边环坍塌值与干拉伸强度之间的相互关系图示于图29中。参见图29，沿边环坍塌值随着干拉伸强度的增加而急剧增加。一般来说，当拉伸强度增加时，复合材料的柔韧性和柔软度降低。虽然复合材料基本重量与干拉伸强度之间似乎没有关系，但复合材料的密度与干拉伸强度之间存在某种关系。实施例22典型网状吸收复合材料的吸收性质泡沫法形成的复合材料按照前面描述的方法通过泡沫成形法制备典型复合材料。这些复合材料含有吸收材料(SAP，大约35-45重量％的高吸收性颗粒，以复合材料的总重量为基准)，交联纤维素纤维(XL)，和基质纤维(交联纤维与基质纤维的重量比为1∶1)。典型复合材料(复合材料46-48)的组成和物理性质列于表13中。
表13.典型网状吸收复合材料

这些典型复合材料的吸收性质通过测量(1)无限制垂直芯吸高度；(2)接收速率和再润湿性；(3)鞍形接收速率；(4)鞍形接收芯吸分布；和(5)鞍形接收芯吸高度进行测定。
无限制垂直芯吸高度按照后面所述方法测定前面确定的复合材料(即未软化的复合材料43-45)和相应的压延的复合材料的15分钟的无限制垂直芯吸高度。
原料用于芯吸的合成尿-“Blood Bank”0.9％盐水溶液样品大小6.5cm(CD)×25cm(MD)，沿MD标出永久线和在1、11、16和21cm处标出水可渗透线。
方法1) 测定样品材料的固体％并记录。
2) 切割样品并记录(本身)重量和干径规。
3) 在离顶部1cm处夹紧样品。
4) 浸入到液体中直到1cm线处。
5) 立即开始计时。
6) 在到达5、10、和15分钟时，通过测量从下一最高线的下降记录芯吸高度。报告芯吸高度至最接近的0.5cm。
7) 在15分钟时将样品提升出液体，并且在一直夹紧的情况下在1cm和15cm高度线处切割样品。丢弃1cm的部分。
8) 对湿的15cm长的样品称重并记录。
9) 松开剩余的样品的夹子并加入到天平中以记录全部垫的湿重量。
10) 报告15分钟时的总芯吸高度。
11) 通过下列计算，报告本身和O.D.基本全部垫容量(g/g)

*垫重量(-1cm部分)＝(总样品重量×0.96)12) 如果需要，计算芯吸垫容量

结果列于表14中。
表14.无限制垂直芯吸高度

结果表明芯吸高度由于压延而降低。结果也建议压延使纤维网络分裂，导致整个复合材料有效芯吸。
接收速率和再润湿性典型复合材料的接收速率和再润湿性通过前面实施例4中描述的方法测定。除了测定三个液体攻击的接收速率和复合材料48的再润湿性以外，还测定结合有脱脂棉小拭子的复合材料47和48的接收速率和再润湿性。对这些构件，脱脂棉小拭子起接收/分布层的作用。结果列于表15中。
表15.接收速率和再润湿性(毫升/秒)

结果表明在后面的吸收中接收速率有轻微的降低，脱脂棉小拭子的加入使接收速率有轻微降低。但是，含有脱脂棉小拭子的构件测得的再润湿性低于不含脱脂棉小拭子的构件测得的再润湿性。
鞍形接收速率、分布和芯吸高度鞍形芯吸性，包括接收速率，分布，和芯吸高度，通过下面描述的方法测定。
步骤1) 一式三份运行。
2) 测定材料的固体％。将样品切割成43cm×(6.5cm-11cm(根据样品而变化))。
3) 测定(本身)重量和样品径规。计算基本重量和密度。
4) 用样板和永久标记画出并标出12个单元。
5) 通过对服务需要的要求制造尿布。(这可导致用该样品替代某些尿布组分(即芯))。
6) 将尿布放置在鞍形装置中，使得″X″正好位于装置的底部，然后将漏斗正好放置在″X″上面接近1cm处。
7) 量取75毫升合成尿(Blood Bank 0.9％盐水)并倒入漏斗中。
8) 打开漏斗并开始计时。测定所有的液体离开漏斗至液体吸收进样品那一点时的时间。记录为SWAT。
9) 在到达20分钟、40分钟、和60分钟时，重复步骤7和8。
10) 当计时器到达80分钟时，拔出尿布并将样品切割成设计好的单元。
11) 将每个单元分开并称重，记录其重量。
12) 在需要时测定湿径规。
结合有脱脂棉小拭子的复合材料45的鞍形接收速率的结果与对比复合材料(取自Supreme尿布，购自Kimberly-Clark，Neenah，WI)进行了对比，结果列于表16中。
表16.鞍形接收速率(毫升/秒)

结果表明接收速率在随后的吸收中一般增加，含有复合材料48和脱脂棉小拭子的构件的接收速率小于商购的芯的速率。
结合有脱脂棉小拭子的复合材料48的鞍形接收分布与对比复合材料进行了对比，结果列于表17中。
表17.鞍形接收分布(g/g)

结果表明典型复合材料的整个复合材料具有比较有效的接收液体的分布。
结合有脱脂棉小拭子的复合材料48的鞍形接收芯吸高度与对比复合材料进行了对比，结果列于表18中。
表18.鞍形接收芯吸高度(cm)

结果表明含有复合材料45和脱脂棉小拭子的构件具有可与对比复合材料(取自Supreme芯，购自Kimberly-Clark，Neenah，WI)相比的芯吸高度。实施例23典型网状吸收复合材料组合物本发明典型复合材料的组合物列于下表19中。在该表中，基质纤维(例如南方松木)、交联纤维素纤维和高吸收性材料的量以基于复合材料总重的重量百分比来给出。任选的湿强力剂(例如为聚酰胺-环氧氯丙烷加合物)的量以磅/吨纤维来给出。典型复合材料组合物的基本重量为约161-约900g/m2。典型复合材料包括如下复合材料，其含约8-约72重量％基质纤维、约5-约64重量％交联纤维和约10-约60重量％高吸收性材料，所述重量％均相对于复合材料的总重量而言。任选的湿强力剂的存在量可高至约25磅/吨纤维。
表19.典型复合材料组合物




实施例24典型网状吸收复合材料的柔韧性根据本发明泡沫形成方法形成的典型复合材料的组成和柔韧性列于下表20中。在该表中，基质纤维(例如南方松木)、交联纤维素纤维和高吸收性材料的量以基于复合材料总重的重量百分比来给出。任选的湿强力剂(例如为聚酰胺-环氧氯丙烷加合物)的量以磅/吨纤维来给出。如上面实施例17所述，通过测量复合材料沿边环坍塌来测定典型网状吸收复合材料的柔韧性。如表中所示，在形成后通过例如压延对多种复合材料进行了处理。
表20.典型复合材料组合物和沿边环坍塌

*经例如压延在形成后软化的复合材料实施例25典型复合材料的芯吸高度在该实施例中，描述了典型泡沫法形成的复合材料的多种工作特性。这些工作特性包括无限制垂直芯吸高度、沿边环坍塌、拉伸强度和第三次给液的接收速率。无限制垂直芯吸高度如实施例22所述进行测量，沿边环坍塌如实施例17所述进行测量，拉伸强度如实施例21所述进行测量，接收速率如实施例4所述进行测量。组合物的组成和工作特性列在表21中。
表21.典型复合材料的组成和工作特性

*合成纤维PET
本发明的优选的具体实施方式
已经进行了说明和描述，可以领会的是，在不背离本发明精神和保护范围的情况下可以进行各种改变。
权利要求
1.一种吸收复合材料，该复合材料含有芯和纤维层，所述芯和层整体形成；其中所述层与所述芯的表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中所述纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道，其中所述吸收材料位于一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
2.权利要求1的复合材料，其中纤维状基质含有选自由弹力纤维、基质纤维以及它们的混合物所组成的组中的纤维。
3.权利要求2的复合材料，其中的弹力纤维选自由化学增强纤维、弯曲纤维、化学热机械纸浆纤维、预水解牛皮纸纸浆纤维、合成纤维以及它们的混合物所组成的组中。
4.权利要求3的复合材料，其中化学增强纤维包括交联纤维素纤维。
5.权利要求3的复合材料，其中的合成纤维选自由聚烯烃、聚酯和聚酰胺纤维所组成的组中。
6.权利要求5的复合材料，其中的聚酯纤维是聚对苯二酸乙二酯纤维。
7.权利要求1的复合材料，其中的基质纤维包括纤维素纤维。
8.权利要求2的复合材料，其中弹力纤维在复合材料中以总复合材料的约5-约65重量％的量存在。
9.权利要求2的复合材料，其中基质纤维在复合材料中以总复合材料的约8-约75重量％的量存在。
10.权利要求1的复合材料，其中的吸收材料是一种高吸收性材料。
11.权利要求1的复合材料，其中的吸收材料以总复合材料的约2-约80重量％的量存在。
12.权利要求1的复合材料，该复合材料还含有湿强力剂。
13.权利要求12的复合材料，其中的湿强力剂是选自由聚酰胺-环氧氯丙烷树脂和聚丙烯酰胺树脂所组成的组中的树脂。
14.权利要求12的复合材料，其中湿强力剂在复合材料中以总复合材料的约0.01-约2重量％的量存在。
15.权利要求1的复合材料，其中该复合材料由湿法成网法形成。
16.权利要求1的复合材料，其中该复合材料由泡沫法形成。
17.权利要求1的复合材料，该复合材料的基本重量为约50-约900g/m2。
18.权利要求1的复合材料，该复合材料的无限制垂直芯吸高度为约5-约30厘米。
19.一种吸收复合材料，该复合材料含有芯及第一和第二纤维层，所述芯和层整体形成；其中所述层介于第一和第二层之间；其中所述第一和第二层与所述芯的对立表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中所述纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道，其中所述吸收材料位于一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
20.权利要求19的复合材料，其中纤维状基质含有选自由弹力纤维、基质纤维以及它们的混合物所组成的组中的纤维。
21.权利要求20的复合材料，其中弹力纤维在复合材料中以总复合材料的约5-约65重量％的量存在。
22.权利要求20的复合材料，其中基质纤维在复合材料中以总复合材料的约8-约75重量％的量存在。
23.权利要求19的复合材料，其中的吸收材料是一种高吸收性材料。
24.权利要求19的复合材料，其中的吸收材料以总复合材料的约2-约80重量％的量存在。
25.权利要求19的复合材料，该复合材料还含有湿强力剂。
26.权利要求25的复合材料，其中的湿强力剂是选自由聚酰胺-环氧氯丙烷树脂和聚丙烯酰胺树脂所组成的组中的树脂。
27.权利要求25的复合材料，其中湿强力剂在复合材料中以总复合材料的约0.01-约2重量％的量存在。
28.权利要求19的复合材料，其中该复合材料由湿法成网法形成。
29.权利要求19的复合材料，其中该复合材料由泡沫法形成。
30.权利要求19的复合材料，该复合材料的基本重量为约50-约900g/m2。
31.权利要求19的复合材料，该复合材料的无限制垂直芯吸高度为约5-约30厘米。
32.权利要求19的复合材料，其中所述的芯和层由相同的纤维配料形成。
33.权利要求19的复合材料，其中所述的芯和一个层由相同的纤维配料形成。
34.权利要求19的复合材料，其中所述的芯和层由不同的纤维配料形成。
35.权利要求19的复合材料，其中所述的第一和第二层由相同的纤维配料形成。
36.权利要求19的复合材料，其中所述的第一和第二层由不同的纤维配料形成。
37.权利要求19的复合材料，其中所述的芯具有的基本重量与所述的层的基本重量不同。
38.权利要求19的复合材料，其中所述的第一层的基本重量与所述的第二层的基本重量不同。
39.权利要求19的复合材料，其中所述的第一层和第二层的基本重量相同。
40.一种吸收复合材料，其含有纤维基质中的吸收材料，其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度以及约5-约30厘米的无限制垂直芯吸高度。
41.权利要求40的复合材料，其中的吸收材料以总复合材料的约2-约80重量％的量存在。
42.权利要求40的复合材料，其中纤维状基质包含以总复合材料的约5-约65重量％的量存在的交联纤维素纤维。
43.权利要求40的复合材料，其中纤维状基质包含以总复合材料的约8-约75重量％的量存在的基质纤维。
44.一种用于制备吸收复合材料的方法，该方法包括下列步骤将弹力纤维、基质纤维和吸收材料在一种分散介质中结合以形成一种纤维浆状物；将该纤维浆状物堆积在一种多孔的载体上；从堆积的纤维浆状物排出水以获得具有与载体相邻的纤维层的湿复合材料；及干燥该湿复合材料以形成含有芯和纤维层的吸收复合材料，所述芯和层整体形成；其中所述层与所述芯的表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中的纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道，其中的吸收材料位于其中一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
45.权利要求44的方法，其中的弹力纤维包括交联纤维素纤维。
46.权利要求44的方法，其中的基质纤维包括木纸浆纤维。
47.权利要求44的方法，其中的吸收材料包括一种高吸收性材料。
48.权利要求44的方法，其中的纤维浆状物还含有湿强力剂。
49.权利要求48的方法，其中的湿强力剂包含聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
50.权利要求44的方法，其中该方法为湿法成网法。
51.权利要求44的方法，其中该方法为泡沫法。
52.一种用于制备吸收复合材料的方法，该方法包括下列步骤将弹力纤维、基质纤维和吸收材料在一种分散介质中结合以形成一种纤维浆状物；将该纤维浆状物堆积在一种多孔的载体上；从堆积的纤维浆状物排出水以获得具有与载体相邻的纤维层的湿复合材料；及干燥该湿复合材料以形成含有芯及第一和第二纤维层的吸收复合材料，所述芯和层整体形成；其中所述芯在第一和第二层之间，其中所述第一和第二层与所述芯的对立表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中的纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道，其中的吸收材料位于其中一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
53.权利要求52的方法，其中的弹力纤维包括交联纤维素纤维。
54.权利要求52的方法，其中的基质纤维包括木纸浆纤维。
55.权利要求52的方法，其中的吸收材料包括一种高吸收性材料。
56.权利要求52的方法，其中的纤维浆状物还含有湿强力剂。
57.权利要求56的方法，其中的湿强力剂包含聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
58.权利要求52的方法，其中该方法为湿法成网法。
59.权利要求52的方法，其中该方法为泡沫法。
60.一种制备吸收复合材料的方法，该方法包括下列步骤将弹力纤维和基质纤维在第一分散介质中结合以形成第一纤维浆状物；将吸收材料与第二分散介质结合以形成吸收材料浆状物；将吸收材料浆状物与第一纤维浆状物结合获得第二纤维浆状物；将所述第二纤维浆状物堆积在一种多孔的载体上；从堆积的浆状物中排出水以获得具有与载体相邻的纤维层的湿复合材料；及干燥该湿复合材料以形成含有芯和纤维层的吸收复合材料，所述芯和层整体形成；其中所述层与所述芯的表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中的纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道，其中的吸收材料位于其中一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
61.权利要求60的方法，其中该方法为湿法成网法。
62.权利要求60的方法，其中该方法为泡沫法。
63.一种制备吸收复合材料的方法，该方法包括下列步骤将弹力纤维和基质纤维在第一分散介质中结合以形成第一纤维浆状物；将吸收材料与第二分散介质结合以形成吸收材料浆状物；将吸收材料浆状物与第一纤维浆状物结合获得第二纤维浆状物；将所述第二纤维浆状物堆积在一种多孔的载体上；从堆积的浆状物中排出水以获得具有与载体相邻的纤维层的湿复合材料；及干燥该湿复合材料以形成含有芯及第一和第二纤维层的吸收复合材料，所述芯和层整体形成；其中所述芯在第一和第二层之间，其中所述第一和第二层与所述芯的对立表面共同扩张，其中所述芯含有纤维状基质和吸收材料，其中的纤维状基质具有基本上分布于整个基质的空隙和在空隙之间的通道；其中的吸收材料位于其中一些空隙之中；及其中位于空隙中的吸收材料可在空隙中扩展，和其中所述复合材料具有约15-约35毫升/克的需求吸收度。
64.权利要求63的方法，其中该方法为湿法成网法。
65.权利要求63的方法，其中该方法为泡沫法。
66.一种吸收制品，该制品含有权利要求1、19或40的复合材料。
67.权利要求66的吸收制品，其中该制品为尿布、妇女护理用品和成人失禁用品中的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种具有网状芯和纤维层的吸收复合材料。所述芯和层整体形成，并且所述层与所述芯的表面共同扩张。在一种具体实施方式
中，该复合材料包括与芯的表面对立的层。所述芯包括纤维状基质和吸收材料。所述纤维状基质具有分布于整个复合材料的空隙和在空隙间的通道。所述吸收材料位于其中一些空隙内。在润湿时，位于这些空隙中的吸收材料可以在空隙中扩展。本发明还公开了制备所述复合材料及包括所述复合材料的吸收制品的方法。
文档编号A61F13/53GK1427705SQ01809283
公开日2003年7月2日 申请日期2001年5月10日 优先权日2000年5月11日
发明者彼得·A·格利夫, 弗雷德·B·霍华德, 查尔斯·E·米勒, 克里福德·R·鲍尔斯泰德, 科林·埃尔斯顿, 理查得·A·埃德马克, 戴维·G·马什, 塔里·M·格朗, 丹尼尔·T·邦克, 李勇, 凯·勒克曼, 尤哈尼·扬森, 埃伊诺·莱恩 申请人:韦尔豪泽公司