专利名称：：包含透气材料层的吸收性物品的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于吸收身体分泌物的吸收性物品，例如尿布、卫生巾、失禁防护品、吸收性尿裤、护垫等，所述物品具有吸收性结构和位于所述吸收性结构下面的透气背片材料。
背景技术：
：透气材料是提供透湿性的材料，并且优选是液体阻隔物。这种材料常用作吸收性物品中的背片材料，吸收性物品例如为尿布、卫生巾、失禁防护品、吸收性尿裤、护垫等。透气液体阻隔材料的例子有微孔膜、穿孔成形的膜和包含细纤维阻隔层的纤维无纺布材料，通常称作熔喷纤维。这种纺布材料可以是所谓的SMS(纺黏-熔喷-纺黏)层合物的形式，所述层合物包含内熔喷阻隔层和外纺黏层。透气液体阻隔材料也可以是膜与纤维无纺布之间的层合物的形式。包含透气背片材料使得湿气可以从物品中转移，这增强了舒适感，同时减小了刺激皮肤的风险。与吸收性物品中透气背片材料有关的主要缺点是，对于防止液体渗过透气背片而变湿的防护程度的不利作用，并且会弄脏穿用者的内衣。即使这些材料仅用于允许气体透过，有些液体由于物理机理例如扩散和毛细管作用也可以穿过。当吸收性物品负载了流出的大量体液时和当在体育运动过程中使用时，液体透过透气背片材料的这种渗透可以变得更加频繁。即使液体实际上没有穿透背片材料，高的透气性可以使背片材料外侧收縮，这会让人觉得潮湿。现有技术中已经意识到这个问题了，并且已经建议了各种解决办法来减轻液体透过透气背片材料渗漏的问题。因此，US4,341,216、EP710471和EP710472中已经提出了采用包含至少两个透气材料层的透气背片。WO99/04739建议了其它解决办法，即，透气背片材料的至少一个区域涂布有不溶性的、液体溶胀的材料。在与液体流出物接触时，材料会溶胀并且由此关闭孔隙，从而，降低了空气渗透性并且阻止液体通过所述层。4US5,447,788公开了纤维无纺布幅膜(web)，其中，由液体-溶胀性聚合物来制备一部分纤维。在液体的存在下，这些纤维会溶胀至基本上阻塞液体通过幅膜的通道。幅膜可以用作透气背片材料。US5，955，187公开了微孔膜，微孔膜在其孔中包括许多水-溶胀性填料细颗粒，在与液体接触时所述细颗粒会溶胀。US6,436,508公开了透气背片材料，所述透气背片材料为有孔膜或涂布有液体溶胀材料例如聚乙烯醇的纤维层的形式。然而，液体溶胀是基于扩散的相当缓慢的过程，这就是说，在溶胀发生之前，可以发生透过材料层的渗漏。本发明的目的和重要的特征针对降低液体透过透气背片材料层渗漏的风险，本发明的目的是提供一种解决该问题的可选择的技术方案。本发明已经通过以下事实提供了这一点，至少部分的所述透气背片材料包含聚合物材料，所述聚合物材料应以下条件或变量中的任一种而呈现出自由体积的不连续变化液体接触、某些离子的存在、温度和/或pH。本发明的优点是该自由体积的不连续变化是快速的过程，比液体溶胀快得多，液体溶胀是连续过程。此外，在自由体积的不连续变化之后，所述层还可以维持至少一定程度的透湿性。所述材料层选自有孔膜、微孔膜、大孔膜、纳米孔膜、单片膜、纤维无纺布以及得自它们的层合物。根据一个实施方案，呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料以涂层的形式涂布到所述背片材料层的至少一个表面或区域。在本发明的一个方面，采用呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料，来涂布材料层的孔隙/孔的相邻区域和/或在所述孔隙/孔内的区域。根据一个实施方案，非-溶胀性拓扑结构(topology)改变的聚合物材料是侧链液晶聚合物，在所选的温度下，所述侧链液晶聚合物能够发生各向同性相与向列相之间的相转变。根据另一个实施方案，至少部分的背片材料是包含侧链液晶聚合物材料的纳米孔膜或单片膜。根据再一个实施方案，在自由体积的不连续变化之后，所述透气背片材料具有较低程度的透气性，所述自由体积的不连续变化是由于被体液弄湿引起的。根据ASTMD6701-01，在23'C，所述降低应该是水汽透过率(WaterVapourTransmissionRate(WVTR)，单位为g/m2)降低至少10%,24小时。优选地，所述降低为至少30%，更优选至少70%.在本发明的一个方面，自由体积的不连续变化是由温度变化引发的，所述温度变化是由于与体液如尿或经液接触引起的。图1示意性地说明了在温度或pH变化时，聚合物材料中自由体积的变化定义透气术语"透气"涉及空气透过性和水汽透过性材料。优选所述材料是耐液体渗透的或具有液体阻隔性能。溶胀术语"溶胀"涉及由于吸收液体引起的材料体积增加。溶胀是一个连续过程，通常在xyz-方向各向同性地发生溶胀。自由体积术语材料的自由体积涉及差值V-V()，也就是说，材料总体积与原子和分子所占的实际体积vo之间的差值。可以通过采用正电子湮没寿命谱(PALS)来测量聚合物材料的自由体积。采用PALS和薄膜，将高真空系统中产生的几keV正电子的静电聚焦光束植入到材料中。通过在材料中的碰撞，正电子从其起始光束能量(几keV)降低至几eV。可以将由于碰撞而降低的能量与空隙尺寸联系起来，并且形成该技术的基础。自由体积的不连续变化6所提到的自由体积的变化是由以下条件或变量中任一项的突然变化引发的与液体接触、某些离子的存在、温度和/或pH。自由体积的该变化不不依赖于吸收液体引起的溶胀。至少在一些情况下，在xy-方向基本上各向异性地发生自由体积的变化。具体实施例方式本发明的透气材料可以是有孔膜、微孔膜、大孔膜、纳米孔膜、单片膜、纤维无纺布以及得自它们的层合物。孔隙或孔可以有不同的尺寸，但是，典型地，微孔和大孔膜的孔隙其平均直径为5pm-600pm。例如，用作本发明透气层的2-维平面微孔膜的孔隙，其直径可以为5nm，并且，合适的2-维大孔膜其平均直径为90拜-600拜。孔隙优选横穿层的整个表面均匀分布，但是，也可以仅在层的某些区域分布。可以通过本领域的任何已知方法来制备合适的微孔和大孔膜，例如EP293482中公开的方法。穿孔成形的膜包括具有不连续的开孔的膜，这些开孔在层的水平面上伸展，从而形成突起物(protuberence)，这些突起物可以是漏斗形的，例如US3,929,135中公开的。合适的宏观扩展(macroscopicallyexpanded)的膜的其它例子在US4,637,819和US4,591,523中有描述。纳米孔膜是孔平均直径小于1的膜。可以采用用与微孔和大孔膜的类似技术，通过微观力学的变形来制备纳米孔膜，例如通过拉伸填充的聚合物，其中，所述填料为包埋在聚合物中的无机颗粒的形式。代替无机颗粒，可以将不互混的聚合物引入到聚合物基质中。单片膜提供没有孔的通常均匀结构。由于聚合物链之间的自由体积，单片透气膜能够允许某些气体和液体蒸气通过膜进行转移。膜一侧的相对较高的蒸气浓度和压力使得水蒸气透过率比较高。常规单片膜要求膜厚度的变化，以调节水汽透过率(WVTR)性能，越薄的膜提供的WVTR值越高。具有液体阻隔性能的无纺布材料的例子是由熔喷纤维制成的幅膜，所述熔喷纤维平均直径的细度通常小于IO微米，以及熔喷幅膜与其它幅膜的层合物，例如纺黏幅膜。合适的透气材料也可以是有孔、微孔、大孔、纳米孔或单片膜与无纺布幅膜之间的层合物的形式。当根据ASTMD6701-01在23。C测量时，在干的时候，透气材料的水蒸汽透过率应该为至少500g/m2，24小时。根据本发明，透气材料包括聚合物材料，所述聚合物材料相应以下条件中的任一种而呈现出自由体积的突然的不连续变化与液体接触，和/或某些离子的存在，和/或当经过温度的某个阈值时，和/或pH。该自由体积的不连续变化不同于溶胀过程，在溶胀过程中，液体被吸收到所述结构中，从而弓I起材料体积的连续变化。这里采用的术语液体涉及包含至少75重量％的水的任何流体，例如体液，包括尿、经液和排泄物等。根据本发明的一个实施方案，聚合物材料可以呈现出自由体积的不连续变化和吸收液体引起的溶胀性能。透气材料的全部或仅一部分可以由呈现出自由体积的不连续变化所述聚合物材料构成。还可以将呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料作为涂层用于透气材料的至少某些区域。例如，可以涂布到材料的仅一侧表面，或仅用于透气材料的孔隙周围的区域和/或孔隙中。当透气材料是纤维无纺布幅膜时，纤维的所有或某些部分可以是呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料。可以选择性地将所述聚合物材料作为涂层用于单个纤维上或用于无纺布幅膜的全部或某些区域。聚合物材料中的自由体积定义为聚合物材料中没被聚合物分子占据的体积，并且如上所述用正电子湮没寿命谱(PALS)对其进行测量。自由体积的不连续变化是非常迅速和突然的过程，并且比例如吸收液体引起的溶胀更迅速发生，吸收液体是在几秒种或几分钟的时间段内发生的连续过程。以下几组聚合物可以提供合适的聚合物的例子侧链液晶聚合物适合本发明目的的侧链液晶聚合物是能够发生温度-诱导的相转变的聚合物，所述相转变改变聚合物的渗透性。所选的温度下，在各向同性相与向列相之间发生相转变。在其向列相中，侧链往往与公共轴线平行，而在其各向同性相中，侧链在所有方向随意取向，这就是说需要更多空间的构型。这意味着，在各向同性相中，没被聚合物分子占据的自由体积比在向列相中更大，因此，当材料的相改变时，聚合物的渗透性会发生变化。侧链液晶聚合物例子衍生自(i)至少一个正烷基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其中，正烷基基团含有至少12个碳，和(ii)一种或多种共聚单体，所述共聚单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、以及甲基丙烯酸或丙烯酸的酯。具体例子是，通过在乙酸丁酯中自由基共聚合以下物质得到的共聚物50摩尔e/。的具有长(C2H4-C8F17)全氟侧链的丙烯酸酯单体与50摩尔％的具有长烷基链(例如C17H35)的甲基丙烯酸酯单体。在约35卩的温度下，从而在接近于身体的温度下，这种聚合物能够发生从向列相至各向同性相的相转变。当经过温度阈值时，迅速发生该相转变。所述相转变通常是可逆的。可以采用的温度响应性侧链液晶聚合物的其它例子可以商标名Intelimer⑧得自LandecCorp.。例如，与体液接触引起的温度变化可以引发温度转变。该变化可以由液体本身的温度引起或由蒸发作用引起。当液体蒸发时，产生冷却作用，^^而聚合物与蒸发的液体接触的区域的温度会降低。当达到其相转变温度时，聚合物会发生突然的自由体积的不连续变化，并且转变成向列(结晶)相，在向列(结晶)相中，聚合物链之间的自由体积较小。在这种情况下，通过与液体接触引起的温度变化，发生相转变。在水溶液中具有低临界溶液温度(LCST)的聚合物或凝胶低临界溶液温度(LCST)的定义是聚合物临界温度，低于该温度时，线性聚合物与溶剂混溶，并且高于该温度时，聚合物不混溶，即聚合物沉淀。例如，聚(N-异丙基丙烯酰胺)(聚NIPA)的温度，对其化学性能具有影响。聚NIPA具有两个官能团，异丙基(isopropylic)基团和酰胺基团。低于LCST时，酰胺基团与水的之间氢键结合使得聚NIPA可溶于水并且是亲水的。高于LCST时，异丙基基团中存在疏水相互作用，导致聚合物变成疏水的，并且皱縮回其本身。为了使聚合物保持这种形式，必须维持临界温度。恢复到较低温度会导致聚合物与溶剂混合变成溶液，直到再次达到临界温度。证实化学交联凝胶的这种现象在低于LCST的温度下，其中凝胶完全水合和溶胀。高于LCST时，凝胶沉淀和收縮。图l对此进行了说明。经过LCST是不连续的，并且对凝胶的自由体积具有极大的作用。化学交联聚NIPA是一个例子。可以采用以以下方式合成具有约34t:的LCST的聚NIPA凝胶采用Erlenmayer烧瓶(250ml)，制备n-NTPA在蒸馏水中的10-25wt%的溶液。向溶解的NIPA溶液中加入l-5摩尔n/。MBA形式的交联剂。将溶液转移到50ml的玻璃瓶中，并且在1min内用氮气在溶液中鼓泡。向溶液中加入引发剂K2S208,并且在lmki内用氮气鼓泡。盖住玻璃瓶，并且在3(TC将其摇动12小时。将凝胶加入到蒸馏水中过夜，并且在丙酮巾对其进行提取。在室温下，或者在真空下于30'C，将聚合物进行干燥。温度和pH敏感性聚合物可以调整包含温度和pH敏感性基团的某些共聚物，从而，当将pH升高至高于pH-敏感性组分的pK时，可以或多或少地消除温度-敏感性组分的LCST现象。已经显示04〃a"<S.7fo^fma";Cowro〃edDrwgDe/z've7，C7wp&r'7"fe〃/ge加〃/7o/y附era,7997，爿wen'cawC77e附/ca/Soc/e&)，当将pH升高至U高于pH-敏感性组分的pK时，只用很少量，例如10moP/。的pH-敏感性单体就足以消除主要的温度-敏感性组分的LCST现象。这种聚合物的例子有N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)与丙烯酸(AAc)的无规共聚物，其中NIPAAm是温度-敏感性组分，并且AAc是pH-敏感性组分。优选的例子有80-98重量%，优选85-95重量％的N1PAAM与2-20重量％，优选5-15重量％的AAc的无规共聚物。这种共聚物在pH为4.0时，具有略微低于体温的LSCT，并且在pH为7.4时，LCST是高得多的温度，是60\通过调节pH-敏感性组分在聚合物中的量，可以调整聚合物的LCST。在酸性条件下，例如在包含酸性组分，例如酸性超吸收性材料的吸收性物品中，这种聚合物可以适用。离子敏感性聚合物与某些离子接触时尺寸发生变化的聚合物是已知的。一个例子是用十二垸基胺和十二垸基三胺处理的聚甲基丙烯酸甲酯，产生化学机械聚合物，其在与水溶液中的某些离子接触时发生大的宏观运动。离子可是存在于尿中的Na+和Cr离子。这种聚合物描述于//-/Sc/we/c^,丄77朋>"朋afiV.105WeWve/ecogm:f/owt/m力"。该聚合物也是pH-敏感性的。离子-和/或pH-敏感性聚合物的其它例子是某些蛋白质例如胶原。透气材料的例子如上所述，可以许多不同的方式来实现本发明的透气材料，例如有孔膜、微孔膜、大孔膜、纳米孔膜、单片膜、纤维无纺布以及得自它们的层合物。用作吸收性物品中背片材料的透气材料的一个例子是可得自LandecCorp的Intelime漲聚合物的纳米孔或单片膜。膜可以全部是所述聚合物，或可以与其它聚合物组合。在所选择的温度略高于体液，例如尿或血液的湿温度时，也就是说，根据环境温度的不同，温度为5-50'C时，Intelime漲聚合物会发生自由体积的不连续变化。高于该温度时，聚合物会具有各向同性(无定形)结构，其中，聚合物链之间的自由体积足够大，可以让空气和水蒸气穿过。当吸收性物品被体液弄湿时，液体到达背片材料，会开始蒸发过程，这时，体液开始蒸发，并且蒸汽透过背片漏出。这会导致冷却效果，从而背片与蒸发的体液接触的区域的温度会降低至体液，例如尿和血液的湿温度。当达到该温度时，聚合物会发生突然的自由体积的不连续变化，并且转变成向列(结晶)相，在向列(结晶)相中，聚合物链之间的自由体积较小，因此膜的渗透性降低。这会导致快速有效的封孔效应，降低液体透过背片渗漏的风险。空气和蒸汽的渗透性会当然也会降低，但是，可以维持到一定程度。用作吸收性物品中背片材料的透气材料的其它例子是有孔或多孔膜，特别是微孔或大孔膜，其中用侧链液晶聚合物仅涂布孔隙或孔，例如Intelime漲聚合物，在略低于体温的温度下，也就是说在20-40'C的温度范围内，优选25-35'C，它能够发生自由体积的不连续变化。当所述聚合物在其向列(结晶)状态B寸，它占据的孔隙或孔的开孔区域的部分较小，这就是说，空气和水蒸气的渗透性较高，因此透气性较高。然而，当温度接近体温的排出的体液与膜和侧链液晶聚合物接触时，所述聚合物会立刻转变成其各向同性(无定形)结构，在各向同性(无定形)结构中，聚合物链之间的自由体积较大，因此，聚合物会填满相对较大部分的孔隙或孔的开孔区域。这会导致有效的封孔效应，阻止液体透过膜渗漏。空气和水蒸气的渗透性当然也会降低，但是，至少可以维持到一定程度。在本发明透气背片材料的另一个例子中，聚NIPA例如作为薄膜涂布到无纺布材料上。将其涂布，并且，它会从需要更多空间的状态固化，从而得到容易透气的无纺布材料。当被体液弄湿时，聚NIPA膜会经过其LCST，并且转变成其更加收縮的状态，从而，使无纺布材料中的纤维彼此更加靠近，并且减小无纺布材料中的平均孔尺寸。可以线性聚NIPA的形式或以凝胶形式来使用聚NIPA。代替聚NIPA，可以使用pH-和/或离子敏感性聚合物例如胶原。吸收性物品中的透气背片材料本发明的透气材料用作吸收性物品中的透气背片，吸收性物品例如尿布、卫生巾、失禁防护品、吸收性尿裤、护垫等。这种物品典型地包括液体可渗透的顶片材料、液体不可渗透的背片材料和封于它们之间的吸收性芯。透气材料用作吸收性物品中的背片允许气体，例如水蒸汽或空气穿过。因此，在使用之前和在背片保持干燥时，吸收性物品是水蒸气和空气可渗透的。在与体液接触之后，呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料会以上面所述的任意方式，在需要较小的与较大的容积和空间的结构之间迅速转换，具有较大的自由体积，反之亦然，因此往往会减小材料中孔隙的尺寸，从而减小透气材料的渗透性。空气、水蒸气和/或液体的渗透性会减小。由于仅会在材料的已经与体液接触的那些区域发生自由体积的变化，在材料的其它区域透湿性会保持，从而，在自由体积变化之后，材料也会维持至少一定程度的透湿性。由于透气背片中含有呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料，可以允许材料的渗透性，进而材料的透气性高于常规透气背片材料，而没有渗漏或压縮，这归因于，材料一旦用于排出的体液，仅被流体弄湿的那部分材料中的孔隙尺寸就会减小，并且阻止液体透过其渗漏，由于这样与液体接触引起的，或归因于与体液接触引起的温度变化，或这两种原因的组合。因此，可以允许本发明材料具有比常规透气背片材料更高的空隙率，并仍然防止液体渗漏。这意味着穿用者更加舒适，这是由于改善的透气性，和防止体液透过透气背片渗漏的更强的安全性。自由体积的不连续变化也可以由体液中存在离子和/或pH变化引起。呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料可以仅涂布于透气背片的所选区域中。例如，可以将其涂布于背片的仅一侧表面，优选在朝向物品的吸收芯设置的侧表面上。这确保了聚合物材料一穿过吸收性芯就与体液接触，并且可以立刻转变其自由体积，因此，阻止体液湿透。还可以仅涂布于透气背片的孔隙的相邻区域和域所述孔隙内的区域。另外的背片层可以置于透气背片材料的朝向穿用者的一侧或朝向衣服的一侧上，所述另外的层当然也应该是透气的，但是，不需要含有呈现出自由体积的不连续变化的任何聚合物材料。实验室测试对用温度响应性聚合物EHEC处理的多孔材料进行实验室测试，以研究温度(低于和高于EHEC的LSCT)对多孔材料的液体渗透性的作用。测试溶液在水中溶解2wt。/。的EHEC(乙基羟乙基纤维素)DVT96002(LCST-34.5。C)。测试样品得自Hollingsworth&Vose的滤纸Lotno4042169，和得自Libeltex的无纺布-T2(NW-T2)50gsm。处理将样品在测试溶液中浸没10min。随后，将它们在室温下干燥。所用仪器温度计，精密温度计2，Hotplate-LabotechEM3300T，计时器，Finnpipette-0.5|il-10^il和20jill-200|ilo测试记录测试两个不同的表面温度。在一种情况下，表面温度低于EHEC的LCST，在另一种情况下，表面温度高于EHEC的LCST。冷表面的温度为23°C，温表面的温度为约38°C。将两种不同温度37'C或23T:下的一滴0.9。/0NaCl溶液，置于处理过的表面上，并且测量液滴被吸收/蒸发所用的时间。测试5^1-50pi之间不同尺寸的液滴。结果示于表1。在150秒之后，发生在冷表面上冷液滴的吸收。对于置于温表面上的温液滴，高于聚合物LCST的温度，不发生吸收。在1450-1500秒之后，尺寸为5^1的液滴蒸发。当高于EHEC的LCST进行时，吸收的延迟或消失与聚合物自由体积的减小相关，这是因为当自由体积减小时，不吸收温液滴。当低于LCST(冷液滴和表面)进行时，在150秒之后发生吸收。当高于LCST(温液滴和表面)进行时，不吸收液滴，但是，1450秒在之后，液滴蒸发。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>权利要求1.一种用于吸收身体分泌物的吸收性物品，例如尿布、卫生巾、失禁防护品、吸收性尿裤、护垫等，所述物品具有吸收性结构和位于所述吸收性结构下面的透气背片材料，其特征在于，至少部分的所述透气背片材料包含聚合物材料，所述聚合物材料相应以下条件或变量中的任一种而呈现出自由体积的不连续变化与液体接触、某些离子的存在、温度和/或pH。2.根据权利要求1所述的吸收性物品，其特征在于，所述背片材料选自有孔膜、微孔膜、大孔膜、纳米孔膜、单片膜、纤维无纺布以及得自它们的层合物。3.根据权利要求1或2所述的吸收性物品，其特征在于，所述呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料以涂层的形式涂布到所述背片材料层的至少一个表面或一些区域。4.根据权利要求3所述的吸收性物品，其特征在于，采用所述呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料，涂布所述膜和/或无纺布材料的孔隙/孔的相邻区域和/或所述孔隙/孔内的区域。5.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其特征在于，所述呈现出自由体积的不连续变化的聚合物材料是侧链液晶聚合物，该侧链液晶聚合物在所选的温度下能够发生各向同性相与向列相之间的相转变。6.根据权利要求5所述的吸收性物品，其特征在于，至少部分的所述背片材料是包含侧链液晶聚合物材料的纳米孔膜或单片膜。7.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其特征在于，在由体液弄湿引起的自由体积的不连续变化之后，所述透气背片材料具有较低程度的透气性。8.根据前述权利要求中任一项所述的吸收性物品，其特征在于，所述自由体积的不连续变化是由温度变化引发的，所述温度变化是由与体液如尿或经液接触引起的。全文摘要一种包含透气背片材料层的吸收性物品，其中，至少部分的所述层包含聚合物材料，所述聚合物材料应以下条件或变量中的任一种而呈现出自由体积的不连续变化与液体接触、某些离子的存在、温度和/或pH。这种聚合物材料的一个例子是侧链液晶聚合物，所述侧链液晶聚合物能够发生各向同性相与向列相之间的相转变。所述自由体积的不连续变化会涉及所述透气材料层的渗透性的突然变化。文档编号A61F13/15GK101553199SQ200780045307公开日2009年10月7日申请日期2007年12月7日优先权日2006年12月8日发明者C·汉松,I·古斯塔夫松,M·费恩奎斯特申请人:Sca卫生用品公司