专利名称：对纤维材料涂敷调理剂的方法和设备及其制成品的制作方法
技术领域：
本发明涉及用调理剂处理纤维材料，而赋于纤维材料如增强对水的亲和力，加强抗水性或其它所期望性能的技术。更确切地说，本发明涉及制造可用以吸收人体渗出液的一次性结构物，如制造卫生巾，尿布，成人三角裤，尿垫，医用棉塞，伤口敷料及其类似物。本发明还提供将“湿润剂”涂敷到如泥炭苔物料那样的吸收液体的纤维材料上的新方法及其设备(就本说明书的目的而言，“湿润剂”应包括将之涂敷于一个表面后能增强该表面的亲水性即可湿润性的一切物质。同样地，“液体排斥剂”应包括将之涂敷于一个表面后能使该表面的憎水性增强的任何物质)。本发明还可涉及到具有良好液体吸收性能的吸附液体的泥炭苔板。
现有技术已经认识到将泥炭苔材料在吸收人体渗出液的制品中用作吸附介质的可能性。泥炭苔材料具有非常合乎需要的吸收液体的性能，如非常高的吸收容量和在一个很长的时间周期内，通过将相邻材料中的液体吸收，集中到泥炭苔芯而使相邻材料干燥的能力。这些性能使泥炭材料可以制成相对来说薄的高效能吸收组件，从而使之更贴身，更舒服、和更可随意处理。其足够的吸收性能可以防止溢流泄漏和沾污衣物。
下列美国专利文件均使用泥炭苔材料制造一次性使用的吸收制品的吸收组件专利号 发明人 出版日期4,170,515 Lalancette等 1979.10.9
4,215,692 Levesque 1980.8.54,226,237 Levesque 1980.10.74,305,393 Nguyen 1981.12.154,473,440 Ovens 1984.9.254,507,122 Vevesque 1985.3.264,618,496 Brassenr 1986.10.214,676,871 Cadieux等 1987.6.304,992,324 Dube 1991.2.125,053,029 Yang 1991.10.1这些参考文献的发明要点在本文被综合引证。
泥炭苔材料可借助于上述各种现有技术中公开的任何一种方式制成具有高度粘结性的板。板料形式的泥炭苔材料可以方便地处理，它可以在高速度的自动化设备上直接加工而组配成一次性使用的吸收产品。
更详细地说，这种生产泥炭苔板的方法是包括筛选出颗粒状的原料泥炭苔材料以便仅仅保留这种有最佳吸收性的颗粒。筛选过的细粒以稀浆形态涂敷在长网丝线上，并通过真空将水份排除。将用这种方法制成的板干燥并用砑光机砑光，以将板的密度提高到所期望的程度。为了使砑光过的泥炭苔板柔和、软化和改善其柔顺性，可对泥炭苔板实施如分别于1985.10.17和1986.6.24公开的Iskra的US4559050和US456567专利中介绍的压纹和使之起小皱纹一类的机械加工。这些专利公开的内容在这里被综合引证。
为了增加泥炭苔板的液体吸收率，从而增强其在与排液物接触时的吸收能力，在泥炭苔稀浆料中添加湿润剂增加泥炭苔纤维的亲水性是一种通常的作法。湿润剂可以是一种能降低液体排放物与泥炭苔纤维网状物之间的面际张力的表面活性剂。
由于只有相当小于的一部份湿润剂真正固结于泥炭苔纤维上，其大部份均损失在泥炭苔稀浆的稀释液中，故涂敷湿润剂的这种方法并不完全令人满意。一种可能的解决方法是增大湿润剂在稀浆中的浓度。但是，由于湿润剂会使泵的转子出现气穴，所以上述作法会增大泵抽吸稀释剂的困难。
本发明的目的是改进将调理剂涂敷于纤维材料以赋于纤维材料所期望的性能的方法及设备。
本发明的更具体的目的是提供一种涂敷湿润剂于泥炭苔材料的方法和设备，使大部份湿润剂固结于纤维网上，即固结于泥炭苔材料上。
本发明其余的目的在下面对本发明进行说明后会更清楚地显示出来。
正如在说明书中具体及概括说明的那样，本发明提供一种将调理剂涂敷于纤维材料以赋予其所期望性能的方法，方法包括如下步骤-制备泡沫状态的调理剂(就本说明书目的而言，术语“泡沫”系指一种泡沫形态的液体物质的集合体);
-将调理剂涂敷于纤维材料上;
-在纤维材料中建立压力差以便将调理剂吸入其中。
通过这一方法，涂敷于纤维材料上的调理剂泡沫的大部份永久性地吸收于纤维材料内。这是由于在泡沫吸入纤维网内时，失去了泡沫间的粘附力，因而完全弥散在纤维网内了。在弥散状态下，调理剂牢固地粘附于纤维上，即使在很高的压力差值下也难以将之从纤维网上拽出。相比较而言，当调理剂掺和到待处理的纤维材料的稀浆的稀释液中的情况下，在稀浆用施加真空，压力和别的方法除去水份时，进入纤维网的大部分湿润剂会与稀释液体一起被除去。
本发明的方法适用于用各种调理剂，如湿润剂，防水剂，阻燃剂等等处理各种不同的纤维物质，如泥炭苔材料，木浆纤维，合成纤维，纺织纤维，造纸纤维以及它们的混合物。在所有情况下，所选用的调理剂应该是可以泡沫化的。
如在本说明书具体及概括说明的那样，本发明提供的将湿润剂涂敷于泥炭苔材料上的方法分下列步骤-制备泥炭苔材料的水化的稀浆;
-将稀浆铺开;
-将湿润剂制成泡沫状态;
-将湿润剂涂敷在稀浆上;
-在稀浆内确立一个压力差以便使稀浆脱水并将湿润剂吸入稀浆中。
虽然在实际上，泥炭苔材料是由小颗粒组成的，这些小颗粒不必有明显地纤维特性，就本文的目的而言，仍将泥炭苔材料看作一种纤维材料。在显微镜下观察时，泥炭苔材料具有纤维的基本属性，为此，泥炭苔材料被认为是属于纤维类材料的。
在一个实施例中，将稀浆涂敷到长型丝网上，并经部份脱水而达到其稠度值在含4%至15%固态物质的范围内。最好，稀浆的稠度为含固态物4.4%。将湿润剂泡沫均匀地涂敷在移动中的稀浆上，在稀浆通过一个附属真空槽时，湿润剂被逐渐地吸入其内。为了得到有效的脱水作用和使湿润剂泡沫深深地透入纤维网中。在沿着稀浆传送道路上，真空槽提供的吸抽作用是逐步增强的。
在一个实施例中，湿润剂的泡沫化是通过机械搅动和使表面活性剂的含水溶液充分来完成的。
泡沫形成的湿润剂的密度和浓度是根据待处理的纤维材料选定的。就泥炭苔材料而言，泡沫具有的密度范围从0.015到0.090克/厘米3为好，最合适的密度为0.023克/厘米3。
在一个实施例中，泡沫的密度，在泡沫中的表面活化剂的浓度和涂敷到稀浆上的泡沫的量根据加入到稀浆中的表面活性剂的量来调节。表面活性剂的量的范围是每公斤干透了的稀浆固体含干透了的表面活化剂1.4至5.8克，最佳值为每公斤干透了的稀浆固体含2.24克干透了的表面活化剂。通过一离稀浆顶面一预定距离的无底腔室将湿润剂泡沫加入稀浆。从无底容器中稀出的泡沫落到了稀浆上并被吸入其内。以一泡沫层形态离开无底腔室的湿润剂有一个和无底腔室与稀浆间的距离相对应的厚度。改变两者间的距离，就可随意调整施放泡沫的速率。
在一个实施例中，将稀浆顶面加热以除去没有透入稀浆内而仍然留存在稀浆顶面上的泡沫。直接对稀浆顶面喷蒸汽是达到上述目的的一个好措施。
如在本文中具体和概括说明的那样，本发明还提供一种具有良好的液体吸收表面的泥炭苔材料液体吸收板，此板具有第一、二彼此大致平行的主表面，第一主表面具有高于第二主表面的液体吸收率，因而它是良好的液体吸收面。
可以看到，用本发明的方法对湿润剂的涂敷提供了一种泥炭苔板，在涂敷有泡沫的表面附近，湿润剂的浓度最高。这样做的结果是，泥炭苔板的这一面具有比与之相反的另一面更高的亲水液体吸收表面，因而具有更快地吸收液体的能力。这种新的吸收结构对于其液体吸收率不应该相同的主表面在专门场合应用中是很具有优越性的。
泥炭苔板也可以是从硫酸酯、亚硫酸酯、牛皮纸浆、机械木浆、人造纤维、聚酯、尼龙、聚丙烯及它们的混合纤维材料中选取的纤维材料制作。在一个实施例中，泥炭苔板是一种在两层相对较薄的牛皮纸浆纤维层之间复合一个中央泥炭苔芯的叠层结构。
正如在本文中具体和概括说明的那样。本发明还提供一种用于将调理剂涂敷于纤维材料而赋于材料所期望性能的设备，该设备具有-一个用于接收拟用调理剂处理的纤维材料的液体可渗透的支承面;
-一个与可渗透液体的支承面有液流关系的，用于在纤维材料间确定压力差的泵装置;
-一个调理剂涂敷器，它有用于将调理剂以泡沫形态涂敷于纤维材料的发泡装置，并通过压力差使调理剂渗透入纤维材料。
图1是用于制造泥炭苔板的设备的简图，设备有一个根据本发明设计的、用于涂敷泡沫形态的湿润剂的涂敷工位。
图2是图1所示的，涂敷湿润剂泡沫的装置的立体图。
图3是图1所示的，用于加热泥炭苔稀浆材料的装置的立体放大图。
图4是用于进行45°冲击吸收率试验的一种装置的立体图。
一种用于制作泥炭苔板的设备表示在图1-3中。泥炭苔板适于用作吸收人体液的一次性使用的吸收组件如卫生巾，尿布，一次性使用的成人三角裤，尿垫，医用棉塞，伤口敷料及其类似物等制品。
用数码10总体上标明的设备10有一个无接头循环的可透过液体的长形丝网12，丝网12安装在滚筒14上以提供一个连续向前移动的，水平延伸的支承带16，从而将泥炭苔稀浆材料传送过各个作业工位。
用沿丝网12的传送道路彼此间隔排列的头架18，20和22用来将稀浆铺放在丝网12上。在稀浆放入头架18，20和22之前，如以后要说明的那样，稀浆要通过一个未在视图上示出的筛滤装置。三个一组的头架在丝网上，相互重叠地铺放三层稀浆。这种安排的优点是可以通过从各个头架铺放不同材料的稀浆来制作叠层板。在头架18，20和22的下游方向配备有一个真空槽24，槽24与图上未示出的真空泵有液流关系，以便在丝网12下面创造低真空度的抽吸力而排去泥炭苔材料稀浆的水份。
在真空槽24的下游方，配备有一个将泡沫形态的湿润剂涂敷于泥炭苔材料稀浆上的装置26。更为详尽地在图2中展示出的装置26有一无底部的，大致为矩形的内腔腔室27，它与稀浆顶面间隔一预定的垂直距离。一条泡沫传送管28通入无底腔室27。导管28与发泡装置连接，发泡装置机械地搅动并通过注入压缩空气使含水的表面活性剂溶液充气，从而产生出传送到无底内腔27中的泡沫。由于发泡装置是一种有商业供应的设备，所以它没有表明在图中，也没有在说明书中进行详细介绍。例如由美国Georgia，Hill等的EASE INC制造的发泡装置就可以令人满意地使用于本发明的设备中。
在无底部内腔27的下游方顺序安置有6个真空槽30，32，34，36，38和40，真空槽在泥炭苔材料的稀浆中建立起沿稀浆传送道路其值逐渐增大的相对高的压力差，以此使稀浆脱水并将湿润剂泡沫吸入稀浆。真空槽30至40依次分别与未在图中示出的真空泵相连。
在排列的真空槽30至40的末端附近，配备有一个与图中未示出的压力蒸汽源有液流关系的蒸汽喷嘴42，喷嘴42以一个相对较低压力的蒸汽流喷向稀浆而使稀浆的顶面加热，从而将没有渗透入稀浆中的剩余湿润剂泡沫除去。
在喷嘴42的下游方，配置有一个其结构已为本领域专业人员公知的加压装置44，加压装置的作用是借助滚压作用将水从稀浆中挤出。
设备10的运转情况如下所述，从泥炭地采集的泥炭苔原料应该有相对高的吸收能力。能够吸收并维持至少约为其自身重量的25倍，最好约为其自身重量的50倍水的泥炭苔最令人满意。
将泥炭苔原料选分以除去通常叫作碎屑的特别细小的材料和包括根、枝及其那些类似的、对泥炭苔材料的吸收性质没有多大作用的大块泥炭苔材料。
进行选分，使留在10＃网筛(2000微米)上的和通过200＃网筛(74微米)的所有东西除去。最好是能将存留在14＃网筛(1410微米)上的和通过100＃网筛(149微米)的东西除去。
选用最好是用制作泥炭苔材料含水稀浆的湿筛分工艺来进行。使稀浆依次通过筛选机构而将碎屑和特别大的颗粒从稀浆中除去。
筛分后的这部分泥炭苔用水稀释成可用的稀浆。如果希望，可将纤维组份添加入稀浆中，天然或合成的纺织纤维如人造纤维，聚酯纤维，尼龙纤维，聚丙烯纤维或类似的纤维都是合适的纤维组份，其纤维长度一般约为0.25英寸至0.75英寸，最好约为0.5英寸长，约为1.0至5的纤维。纤维组份所占比值以重量计约为2%-20%最佳值为4%至8%。
纤维组份也可以是如牛皮纸浆和机制木纸浆等一类材料。本文中所用的“机制木纸浆”术语，其意思包括磨细的木纸浆、热机制木纸浆和精制木浆。磨细木纸浆基本是去皮后、经清洁、磨碎成细粒状的树干及其枝条。精制木纸浆与磨细木纸浆的不同之处仅在于，在磨细阶段，它使用了一种精研机，如本领域专业人员公知的一种园盘样装置。该装置通常在外园周截面上有与木质颗粒维持接触、有利于木质纤维的分离但又不过多损伤它们的金属肋。除了在精制时将木质颗粒加热外，加热机制木纸浆与精制木纸浆是相似的，在精制时的加热通常是使用蒸汽，加热可以进一步帮助木质纤维分开。虽然在纤维被细化成细粒物以后。可以进行所期望的化学处理，然而这些机制纸浆的共同特点是不打算用化学方式分离纤维。
比较好的是在泥炭苔板中使用机制木纸浆时，那种机制木纸浆有约60-750的加拿大标准排水度(TAPP1试验方法T-227)，最好为400-600。
也可使用的与泥炭苔料混合的牛皮浆基本上是化学处理，成为如硫酸酯和亚硫酸酯那样的长纤维纸浆。
将牛皮纸浆纤维稀浆加到头架18中后铺展到丝网12上，然后丝网12将之传送过装有泥炭苔稀浆和添加物的头架20的下方。泥炭苔稀浆直接铺放在牛皮纸浆层的顶面。最后一层牛皮纸浆用头架22铺放在泥炭苔层顶面上。这种结构提供了具有两层牛皮纸浆纤维覆盖的中间泥炭苔芯的夹心式叠层材料。牛皮纸浆纤维层增加了成品泥炭苔板的强度。
最好，将采用的牛皮纸浆纤维漂白，而且纤维应具有较高的加拿大标准排水度，其值约为450到750。虽然加到泥炭苔层上的每层牛皮纸浆纤维层的比例没有一定的限止，但是在每平方英尺上施加0.5至5克左右的牛皮纸浆纤维层后，会生产出适用的成品。
稀浆叠层越过真空槽24，槽24创立一个约能抽55英寸高水柱(以H2O表示)的抽吸力以使稀浆脱水。在经过真空槽24后稀浆立即具有固体成份约为4%到14%的稠度。最好，稀浆具有固体成份约为4.4%的稠度。
稀浆的稠度决定了稀浆的孔隙率，而孔隙率又决定了泡沫形态的湿润剂渗透入纤维网中的速度。一般说来，孔隙率越高，渗透入纤维网中的速度就越快。
稀浆的稠度是通过改变如真空脱水期间的压力差值和丝网12的传送速度等一类因素来加以控制的。一般说来，真空度增高和传送速度降低会使产品的稠度提高。
湿润剂泡沫是通过在发泡装置中进行机械搅动和通过将压缩空气注入表面活性剂的水溶液的充气来制备的。由CLOUGH化学公司制作的、商用名称为THOROWET G60的表面活性剂使用效果令人满意。表面活性剂水溶液的浓度的范围以重量计约为0.20%至0.70%，最好的以重量计的浓度约为0.38%。
湿润剂泡沫密度的范围约为每立方厘米0.015-0.090克，较好的泡沫密度约为0.023克/厘米3。
表面活性剂溶液中表面活性剂的浓度，泡沫的密度和泡沫的量值决定了添加入稀浆中的表面活性剂的量。如实例中所示，加到稀浆中的乾透了的表面活性剂的重量范围约在每公斤干透了的稀浆固体加1.4克至5.8克，其推荐值约为每公斤干透的稀浆固体中加2.24克乾透的表面活性剂。
加到稀浆上的泡沫的量取决于脱离无底腔室27的泡沫层的厚度。这个参量是由腔室27与稀浆顶面间的垂直距离决定的，并可根据所希望的精确调整添加到稀浆中的表面活性剂的数量来加以控制。在实例中表明，泡沫层的厚度约为9毫米。
稀浆和泡沫在真空槽30-40的上方通过，槽30-40就使稀浆脱水并将湿润剂泡沫吸入稀浆。比较有利的是，各真空槽所提供的抽吸力沿稀浆的传送方向依次序递增。在实例中所示，真空槽30-40依次在抽吸力为6，7，9，14和14英寸水银柱高(以Hg表示)条件下作业。
蒸汽喷嘴42用压力约为1.4磅/英寸2(PSi)供汽并将蒸汽喷出以加热稀浆顶面和除去残留在稀浆顶面上的泡沫。
稀浆离开最后一个真空槽40后，就通过压力装置44以使之进一步脱水。
本发明的方法使湿润剂非均匀地弥散于稀浆中。具体来说与底面相比较而言，在稀浆的顶面存留有更高浓度的湿润剂。因此，制成的泥炭苔板有一个良好吸收液体能力的表面。此表面比此板的另一面有更高的亲水性和更快的吸收液体的能力。
为了证明这一特点，可将泥炭苔板的每个表面进行45°冲击吸收率试验。用于进行此试验的设备展示在图4中，试验的目的是通过测量泥炭苔板吸收并留住在一倾斜平板上排放出的一定量的液体的数量来确定泥炭苔板的保持液体的能力。冲击吸收率是通过称出放在倾伴45°的平板上的7英寸×4英寸的试件保留的液体重量来确定的。其重量为恒含有12%水分的试件重量10倍的试验液体从悬挂着的一个滴定管中放出。滴定管相距试件表面0.5英寸，它与试件最上端相距0.5英寸是个合适的距离。所用的试验液体是1%的盐溶液。
进行45°冲击吸收率试验的泥炭苔板有一个夹在两层牛皮纸浆纤维间的中央泥炭苔芯，并且还具有下列数据组成部分 以干透的板重为基础的重量比泥炭苔 76.81聚酯纤维 4.90在泥炭苔芯中的牛皮纸浆纤维 7.85在底层上的牛皮纸浆纤维 5.23在顶层上的牛皮纸浆纤维 4.58在良好的液体吸收面上，泥炭苔板能够留住试验液体重量的77.4%。而在另一面上，泥炭苔板只能留住排出的试验液重量的62.1%。试验表明，良好吸收液体表面比另一面高出25%的液体吸收率。
本发明的基本原则不只限于在本文中所给出的说明、实例和提示，因为一些改进可以不偏离本发明的精神就可做出。用于卫生和保健用品方面的本发明的产品和方法的应用可以通过用本领域专业人员已知的或可以推知的任何卫生保护、处理大小便失禁、医药和吸收等方面的方法和技术来实现。可以想到，本申请已覆盖了在本权利要求及其等同物的其本原则范围内所作出的本发明的一切改进和变型。
权利要求
1.一种将调理剂涂敷于纤维材料上赋于纤维材料以所期望的性能的方法，它具有下列步骤-制备泡沫形态的调理剂；-将调理剂铺放在纤维材料上；-在纤维材料中建立压力差，从而将调理剂吸入纤维材料中。
2.如权利要求1所述之方法，还具有将调理剂铺放在纤维材料的稀浆上面的步骤，通过压力差同时将稀释液从稀浆中挤出和将调理剂吸入稀浆中。
3.如权利要求2所述之方法，还具有在调理剂铺放于稀浆上之后加热稀浆的步骤，以除去残留在稀浆顶面上的调理剂泡沫。
4.如权利要求3所述之方法，还具有朝稀浆喷蒸汽的步骤，以除去存留的泡沫。
5.如权利要求2所述之方法，还进一步具有下列步骤-不断地向前传送稀浆;-在稀浆上方配置一个相对稀浆处于静止状态、并与之相隔一预定距离的无底腔室;-将调理剂传送入无底腔室，由此将调理剂放到稀浆上方并且当泡沫层有相应的，约为所说预定距离的厚度时，其从无底腔室流出。
6.如权利要求1所述之方法，其特征在于，所说的调理剂是湿润剂，该方法还包括将表面活性添加剂添到稀释剂中形成表面活性剂溶液并搅动表面活性剂溶液使溶液发泡而提供所述湿润剂的步骤。
7.如权利要求6所述之方法，它还包括使表面活性剂溶液充气的步骤。
8.一种将湿润剂涂敷于泥炭苔材料上的方法，该方法分下列步骤-配制泥炭苔材料的含水稀浆;-将稀浆铺平展开;-配制泡沫状态的湿润剂;-将湿润剂铺放到稀浆的上面;-在稀浆内确立一压力差以使稀浆脱水和将湿润剂吸入稀浆。
9.如权利要求8所述之方法，它还具有下列步骤-连续向前传送稀浆;-在稀浆上方提供一个相对稀浆而言是固定不动的，并与稀浆相隔一预定距离的无底腔室;-向无底腔室传送湿润剂，由此而将湿润剂铺放于稀浆上方，并当泡沫层有一个相应的，接近所述预定距离的厚度时，其从无底腔室流出。
10.一种将调理剂涂敷于纤维材料上以赋于纤维材料所期望的性能的设备，该设备具有-一个用于接受待用调理剂处理的纤维材料的可渗透液体的支承表面;-一个与可渗透液体的支承表面有液流关系的，用于在纤维材料内确立一压力差的泵装置;-一个包括有发泡装置的用于将泡沫状态的调理剂涂敷于纤维材料上的调理剂涂敷器，并通过压力差使调理剂渗入纤维材料中。
全文摘要
将调理剂涂敷于纤维材料上以赋于材料如增强的亲水性一类所期望性能的方法及设备。方法包括将泡沫形态的湿润剂铺放在纤维材料上和在纤维材料内确立压力差而将湿润剂泡沫吸入材料内等步骤。用这种方法使纤维网内的湿润剂呈不均匀弥散。在铺放湿润剂泡沫的纤维材料表面上的湿润剂浓度最高。其结果是处理过的纤维材料有1个良好吸收液体表面。本发明还提供一种泥炭管材料制作的具有不同液体吸收率主表面的吸收液体板。
文档编号A61F13/49GK1078178SQ9211518
公开日1993年11月10日 申请日期1992年12月12日 优先权日1991年12月13日
发明者M·勒梅 申请人:庄臣及庄臣有限公司