专利名称：超吸收性材料含量高的网片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及包含纤维和超吸收性材料的网片，该网片即使包含很高密集度的超吸收性材料时，也对网片中超吸收性材料的移动具有很低敏感度。本发明也涉及制作这种网片的方法。本发明还涉及包含本发明的网片的吸湿用品。
背景技术：
超吸收性材料(在此称为SAM)是水凝胶成形的聚合体材料，广泛应用于一次性吸收产品如尿布、训练裤、成人失禁产品和女性护理产品中。虽然一次性吸收产品的结构有许多组件，但是，在许多情况下，产品的使用性能与包含在该产品中的吸收性材料的数量和特性直接相关。在吸收性材料中通常包含有SAM，这是因为SAM可以吸收比其自身质量高很多倍的液体。因此，在这种产品的吸收组件中应用SAM可提高产品的吸收性并减少渗漏趋势。吸收性材料通常也包括与SAM一起的纤维性材料。将纤维性材料加入到吸收组件中可通过暂时保持这些液体直到SAM吸收，从而可减少吸收组件可能的渗漏。纤维也用于将SAM的颗粒隔开，以避免溶胀时SAM颗粒的损坏，以及堵塞这些颗粒或颗粒与纤维之间的孔隙空间，以避免液体穿过这些空隙空间的流动。
常用的将SAM和纤维组合以构成吸收性材料的方法是将SAM的颗粒与纤维混合，并用这种混合物制作纤维。包含SAM和纤维的网片被称为“SAM/纤维网片”。常用的制作SAM/纤维网片的方法是首先将不含水或其他液体的网片组件混合(该方法在此称为“干燥混合”)，然后用这些混合物制作网片。当通常采用干燥混合的SAM/纤维网片时，干燥混合的纤维和网片相互没有牢固地结合。因此，当SAM/纤维网片被移动、振动或搅动时，SAM容易穿过SAM/纤维网片移动。这种移动会导致网片中SAM的不均匀分配，在这种情况下，整个吸收性材料的材料吸收含量不均匀。这种情况也会导致SAM移动到网片外，从而降低吸收性并导致SAM渗漏到用户皮肤或其他身体表面。此外，由于由干燥混合构成的连接很弱，因此会由于组件没有保持在一起而不能制作具有高密集度SAM的SAM/纤维网片。由于SAM是网片最重要的组成部分，将网片上SAM的含量增加到最大限度是理想的。
目前降低SAM/纤维上SAM的移动的努力已集中于在网片上的SAM与其他纤维混合之前，将SAM由纤维包覆。本领域已知多种将SAM由纤维包覆的方法。这些方法包括在单独的纤维与单独的SAM体之间进行结合时将SAM和纤维混合，从而由纤维包覆SAM。这种促进在纤维与SAM之间进行结合的例子包括(但不仅限于)将混合物与水结合，在纤维和SAM结合之前用水溶胀SAM，将粘合剂施加于该混合物的一个或多个组件并施加带静电的纤维。在此将这些包覆有纤维的单独的颗粒、纤维或其他SAM称为“包覆SAM”。本领域已知多种包覆SAM的方法。包括Assarson等人的美国专利No.3901236，Chen的美国专利No.5436066，Kobayashi等人的美国专利No.5489469，Knack和Beckert的美国专利No.5002814，Ahr的美国专利No.5800418以及Harada等人的欧洲公开号为EP0478150A2的申请。由于包覆SAM的纤维可以与网片中的纤维缠结在一起，从而有助于将SAM固定在其位置上，因此将SAM放置到网片中之前包覆纤维可减少SAM的移动。
虽然采用包覆SAM使得SAM的移动减少了一些，但是还需要其他的改进。例如，纤维与相邻的包覆SAM体之间的连接包括纤维的物理缠绕而不是任何类型的连接，因此不能达到希望的避免SAM移动的程度。此外，用纤维包覆SAM的现有方法不包括同时包覆和制作网片，因此制造商还需要支付制造过程中增加的步骤的费用。
采用纤维包覆还限制了SAM的密集度。首先，用一些纤维包覆SAM并将其他的纤维(通常称为载体纤维)与包覆的SAM组合以构成网片会导致最小纤维含量需求提高。较高的纤维含量限制了可放置在网片中的SAM的密集度。另一个限制是现有的网片通常是通过纤维的机械缠绕结合在一起。网片中SAM含量的增加需要降低网片中其他成分包括纤维的含量。在现有的网片中，纤维含量的降低会降低纤维机械缠绕的机会。这种缠绕的损失意味着网片结合强度的降低，从而导致对SAM的移动的敏感度的增高。实际上，现有方法中网片对移动的敏感度是SAM含量的单调非减量函数。这里所用的“单调非减量函数”是指当函数的自变量(在这里是SAM含量)增加时，函数的因变量(在这里是对SAM移动的敏感度)不会降低的数学函数。换句话说，如果x≥y，在任何时候都得到f(x)≥f(y)。因此，现有的网片中，在通过增加SAM含量来最大限度地提高吸收性的需求和消除由于降低纤维含量导致对SAM移动的敏感度的需求之间存在一个折衷。这个折衷对最大化SAM的含量造成障碍，从而会对网片中SAM的含量选择造成限制。
本领域需要一种即使在SAM密集度很高的情况下也对SAM的移动具有低敏感度的SAM/纤维网片。也需要一种制作这种网片的方法。具有较高SAM含量的网片通过在一个小区域中具有较高的吸收含量而大大增加了现有吸湿用品的效率。此外，这种网片对SAM移动的敏感度的降低将会不再需要用于将吸收结构保持在其位置上的层片。在本领域还需要在同一工艺过程中同时进行包覆和成形网片的制作网片的方法。
发明内容
本发明涉及即使在很高SAM密集度的情况下也对SAM的移动具有低敏感度的SAM/纤维网片。已发现，首先用经包覆，已由液体溶胀的SAM制作SAM/纤维网片，随后去除SAM中吸收的液体，得到已包覆颗粒相互牢固结合的SAM/纤维网片，采用这种方法得到的网片中SAM的移动如期望那样大大降低。由于本发明中结合强度增加，并且不需要任何载体纤维，因此可能生产出比用现有方法具有高得多的SAM密集度的网片。对本发明的网片而言，对SAM移动的敏感度不是SAM含量的单调非减量函数。实际上，在至少一些实施例中，这些网片对SAM移动的敏感度是SAM含量的单调非增量函数。这里的“单调非增量函数”是指当函数的自变量(在这里是SAM含量)增加时，函数的因变量(在这里是对SAM移动的敏感度)不会增加的数学函数。换句话说，如果x≤y，在任何时候都得到f(x)≥f(y)。在一些实施例中，当采用更高的SAM含量时，网片实际上表现出对SAM移动更小的敏感度。当不希望受任何特定的关于牢固连接的原因和对SAM移动敏感度降低的理论限制时，我们认为，当SAM/纤维网片制作后去除已吸收的液体时，SAM的收缩会在SAM的表面形成皱纹。这些在颗粒、纤维或其他SAM体上的皱纹相信将环绕、夹紧或缠绕SAM/纤维网片中位于附近的已包覆SAM的纤维。这种环绕或缠绕效果相信会造成相邻的颗粒或已包覆SAM体之间形成物理连接，从而会降低对SAM移动的敏感度。溶胀的SAM也可能与连接相邻颗粒的纤维构成结合，或与已包覆SAM构成结合，该结合类似于当SAM被包覆时出现在纤维和SAM之间的连接。另一种可能是在包含在相邻颗粒的SAM部分的聚合物之间或在已包覆SAM体之间构成结合。
本发明还涉及制作这种网片的方法。本发明的网片由已包覆纤维的SAM制成。该SAM在网片制作时用液体溶胀，随后会去除这些液体。可以选择的是，在这种方法的实施例中同时包覆和制作网片。在一个理想的实施例中，例如，通过混合溶胀的SAM和纤维来包覆颗粒，并且当SAM仍溶胀时将已包覆SAM直接吸引至成形网片的室中。在另一个理想的实施例中，已包覆SAM可在包覆和网片形成之间储存一段时间，这段时间中SAM溶胀的损耗可在网片形成前用补充的液体恢复。
本发明还涉及包括本发明的SAM/纤维网片的吸湿用品，以及这些吸湿用品在一次性个人护理产品中的应用。本发明的SAM/纤维网片特别地被用于个人护理产品如尿布、女性护垫、紧身裤衬垫、失禁产品和训练裤的吸收组件中。
图1所示为应用于本发明中的典型装置的横截面平视图。
图2所示为应用于本发明中的典型装置的横截面顶视图。
图3所示为根据本发明的一种可被修改用于执行Shakeout测试的装置的正视图。
图4所示为图3中所示的根据本发明的一种可被修改用于执行Shakeout测试的装置的一部分的正视图。
图5所示为根据本发明的一种可用于执行Shakeout测试的装置的正视图。
图6所示为根据本发明的一种可用于执行Shakeout测试的装置的侧视图。
具体实施例方式
本发明涉及即使在高密集度SAM的情况下也对SAM的移动具有低敏感度的SAM/纤维网片。本发明也涉及制作这种SAM/纤维网片的方法。本发明还涉及包含本发明中的SAM/纤维网片的吸湿用品。
本发明的SAM/纤维网片包括多个组成部分。SAM是该网片的一个组成部分。SAM的例子包括(但不仅限于)天然材料如琼脂、果胶和瓜尔胶，以及合成材料如合成水凝胶聚合物。合成水凝胶聚合物的例子包括(但不仅限于)羧甲基纤维素、聚丙烯酸碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯马来酐聚合物、聚乙烯醚、羟基丙基纤维素、聚乙烯吗啉、乙烯基磺酸的聚合体和聚合物、聚丙烯酸脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷、接枝淀粉水解丙烯腈、接枝淀粉丙烯酸、异丁烯顺丁烯二酸酐共聚物及其混合物。水凝胶聚合体的部分交联可使材料不溶于水但可遇水溶胀。本发明并不仅限于以上所列材料，对于本领域的技术人员来说，不同的SAM或其组合都是可以应用的。本领域的技术人员将认识到，应用于本发明的SAM类型和形状或SAM类型和形状的组合依赖于所要吸收的物质以及所需要的SAM/纤维网片的性能。
SAM可以任何适当的形状应用于吸收合成物中，包括颗粒、纤维、薄片、球形及类似形状。某些SAM颗粒包括两层或更多层。这种颗粒的最外层或“皮”由一种SAM组成，而该颗粒最内层或“芯”由在单体合成物、交联程度或其他化学或物理性能上不同于“皮”SAM的一种SAM组成。这种颗粒通常被称为“芯-皮颗粒”。在“芯-皮颗粒”的一个例子中，由于外“皮”SAM比内“芯”SAM具有较大程度的聚合物交联，因此外“皮”SAM可起到硬化颗粒的作用。另一种SAM颗粒从该颗粒的外表面到中心呈现出化学或物理性能增加或降低的梯度或渐进趋势。例如，一些SAM颗粒在该颗粒的外表面具有最高程度的聚合物交联，从外表面向中心具有逐渐低程度的聚合物交联。在此将这种在交联上呈现渐进趋势的颗粒称为“梯度交联颗粒”。
纤维是本发明中的SAM/纤维网片的另一个组成部分。应用于本发明中的纤维可以是各种天然或合成纤维或其组合。本领域的技术人员将认识到，适当的纤维类型或类型的组合依赖于所要吸收的物质以及所需要的SAM/纤维网片的性能。
天然纤维的例子包括(但不仅限于)木材，如软木和硬木；稻草和牧草，如水稻、细茎针草、小麦、黑麦和蓝棕；藤条和芦苇，如甘蔗渣；竹子；木质茎状物，如黄麻、亚麻、洋麻和大麻；韧皮纤维，如亚麻和苎麻；树叶，如马尼拉麻和西沙尔麻；种子，如棉花和棉短绒。软木和硬木是纤维素纤维的较常用的来源；这些纤维可以通过任何常用的制桨方法获得，如机械、化学机械、半化学和化学方法。
软木的例子(仅作为说明)包括长叶松、短叶松、湿地松、南部松、黑云杉、白云杉、短叶松、香脂冷杉、花旗松、加州铁杉、红木和铅笔柏。硬木的例子仅作为说明包括白杨、桦树、山毛榉、橡树、槭树、桉树和橡胶树。软木和硬木牛皮纸浆通常如期望那样具有韧性和撕裂强度，但是根据情况也可以应用其他纸浆，如回收纤维、亚硫酸盐纸浆及类似的纸浆。纤维素纤维也可以用各种化学方法漂白而使纸浆纤维变白。
作为例子但不作为限制的应用于本发明中的合成纤维的例子包括人造丝、聚酯、聚酰胺、聚烯烃、共聚物及其混合物。聚酯的例子包括(但不仅限于)聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸四亚甲酯和聚亚环己烯基-1，4-对苯二甲酸二亚甲酯。聚酰胺的例子包括(但不仅限于)尼龙6，尼龙6/6，尼龙4/6，尼龙12，尼龙6/10和尼龙12/12。聚烯烃的例子包括(但不仅限于)聚乙烯(不限制地包括高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及其他)、聚丙烯(不限制地包括全同聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯及其他)、和共聚物及其混合物。本发明并不仅限于以上所列的物质，对于本领域的技术人员来说，不同聚合物的混合或共聚物都是可以采用的。此外，将不同的聚合物纤维化合成多成分构造的纤维也可作为合成纤维来应用。
当选择SAM/纤维网片成分时，一个重要的因素是纤维和SAM颗粒或纤维的相对大小。这种关系可以用纤维的长度和SAM颗粒或纤维的直径的比值来表示。如果这个比值太低，该纤维就会太短而不能使相邻的颗粒或包覆SAM体相互连接。如果这个比值太高，该纤维就会太长而不能在包覆处理步骤中包覆SAM。在一个包括SAM颗粒的理想的实施例中，所采用的该比值在大约1∶1到大约50∶1之间。另一个包括SAM颗粒的理想的实施例采用的该比值在大约2∶1到大约12∶1之间。另一个包括SAM颗粒的理想的实施例采用的该比值在大约10∶1到大约120∶1之间。
本领域的技术人员将认识到，SAM/纤维网片可包括其他加入的材料，以使该SAM/纤维网片得到特定的性能。SAM/纤维网片的附加成分的例子包括(但不仅限于)如二氧化钛和氧化铁的色素、如沸石和活性炭的气味吸收剂以及如硅胶和分子筛的干燥剂。
SAM/纤维网片的构造也是本发明的一个要素。本领域的技术人员将会知道各种可用于构造网片的有效方法。网片可用分批处理或连续处理来制造，在分批处理中，每批操作后制成的网片都被移走。在连续处理的一个例子中，网片被放置在一个筛网上，该筛网是一个可将成形网片的连续流输送出网片成形室的移动的传送带。授予Hammond的美国专利号为No.4971852的专利公开了一种连续网片形成过程的例子。一个理想的实施例包括将已包覆SAM的一批网片吹到静止的筛网上。
在本发明中，当SAM遇液体溶胀时制作SAM/纤维网片。在一个实施例中，在用纤维包覆SAM的处理过程之前或期间，SAM由所吸收的液体溶胀。其他可能的实施例包括SAM不溶胀地进行包覆或在包覆之后SAM将其溶胀的液体释放。本发明其他实施例中制作SAM/纤维的一种方法是在包覆之后和在网片制作前用液体溶胀SAM。
用每克SAM所吸收液体的克数表示的SAM溶胀的程度可取决于许多因素。在制作网片时将SAM充分溶胀是很重要的，这样可在随后的释放所吸收液体的过程中在相邻的已包覆SAM的颗粒或物体之间构成结合。至少在包括蒸馏水溶胀SAM的实施例中，可看到由溶胀值大于约0.5g/g的SAM构成的网片在网片形成时呈现出比由较小SAM溶胀值的SAM构成的网片具有对SAM的移动小得多的敏感度。许多SAM可溶胀到200g/g或更高。但是，可以看到，当SAM溶胀到接近极限时就会大大软化。表面的软化会使SAM变形。本领域的技术人员将看到，在实施例中，理想的情况是将颗粒溶胀到接近其极限来避免这种变形。
对溶胀程度的其他限制可以是芯-皮颗粒和梯度交联颗粒这一因素，以上已详细描述了这两种结构的SAM。我们期望避免将颗粒的较高程度交联区域溶胀到导致该交联程度较高区域的完整性损失的程度。对于至少一些类型的芯-皮颗粒和梯度交联颗粒来说，已经观察到溶胀值在大约40g/g以上时会出现外皮完整性的损失。
除了以上所述的因素之外，溶胀的程度应该通过平衡竞争原则来确定。较高程度的溶胀会在去除所吸收的液体时导致SAM较大程度的收缩，因此会更容易起皱，而起皱将导致连接相邻的颗粒或已包覆SAM体的纤维被盘卷或缠绕。另一方面，加入更多的水将意味着需要去除更多的水。多余的水可能需要改变水去除的处理过程(例如，这些水需要在更高的温度下和/或用更长的烘干时间来蒸发、烘干)，从而使SAM在网片成形后收缩。本领域的技术人员知道，具体溶胀程度的选择需要考虑处理细节、所包含的具体材料以及各实施例的处理目标。
用于溶胀SAM的液体应该易于被SAM吸收并可以实现所需的上述溶胀程度。一个理想的实施例为采用蒸馏水来溶胀SAM。另一个实施例为采用自来水。
本发明中的SAM被包覆纤维。包覆是通过各种本领域已知的搅拌技术完成的。这些技术包括(但不仅限于)混合、手工搅拌、搅拌机搅拌以及当在空气搅动室或流化床中时，将各种成分一起放置在一个气垫上。在一个理想的实施例中，包覆是在溶胀SAM之后，在具有空气搅动的情况下通过搅拌纤维和溶胀的SAM进行的。在该实施例中，由于降低了在某些机械搅拌技术中颗粒或SAM体聚集的趋势，以及由此导致的网片中SAM分布不均匀的现象，因此，该实施例被认为是理想的。
在网片形成后，将水从SAM中释放出来，以使SAM起皱，这样会在相邻的颗粒或已包覆SAM体之间构成结合。一个理想的实施例包括将水蒸发。该实施例可在室温下用空气风干或在高温下加速烘干。本领域的技术人员知道多种热烘干方法。
在一个制作本发明的网片的实施例中，通过干拌纤维和溶胀的SAM将SAM包覆纤维。然后，各成分被液体溶胀之后由已包覆SAM构成该SAM/纤维网片。最后，将SAM烘干以使溶胀减退。参见图1，在这个实施例中，包覆是在一个空气搅动室(10)中进行的。在进入该搅动室之前，SAM颗粒(20)中每克SAM被溶胀了10克蒸馏水(g/g)。然后，该颗粒(20)通过开口(40)与纤维(30)一起被送入该空气搅动室(10)中。空气搅动是由许多围绕在搅动室边缘的间隔均匀的空气喷嘴(50)利用由旋转的脉冲阀(未示出)产生的脉冲间歇地喷射而提供的。然后纤维(30)包覆该溶胀的颗粒(20)以构成已包覆颗粒(60)，然后该已包覆颗粒(60)穿过空气搅动室(10)底板(70)上的孔(72)进入网片成形室(80)，其中网片成形室中有一个筛网(90)。通过位于筛网(90)下面小室(110)中的开口(100)抽真空，从而使空气搅动室(60)和网片成形室(80)中都保持负压。该真空用于穿过空气搅动室(10)的底板(70)将已包覆颗粒(60)拉出，并将这些已包覆颗粒(60)拉到筛网(90)上构成网片(120)。然后用对流干燥器(未示出)、空气风干或其组合将得到的网片(120)完全变干。这里的“变干”是指SAM中吸收的所有水被蒸发。该整个装置，包括空气搅动室(10)和网片成形室(80)可以选择性地放置在一个树脂玻璃容器(未示出)中，以致于该容器只有空气搅动室中的开口(40)和抽真空的开口(100)。
空气搅动室(10)中的滞留时间确定了颗粒的包覆程度。在该公开的实施例中，本领域的技术人员通过改变喷嘴(50)的数量和间隔、穿过喷嘴(50)的气流、两个小室中通过管开口(100)抽的真空以及空气搅动室(10)的底板(70)上孔(72)的大小和数量可以控制滞留时间。通常，滞留时间应该足够长，以得到所需的包覆。经观察，滞留时间小于30秒一般不会使SAM得到足够的包覆。包覆SAM的时间太长会增加生产时间并引起SAM结构的破坏，或在形成SAM/纤维网片之前将SAM变干。一个理想的实施例的滞留时间在大约1到5分钟之间。另一个理想的实施例的滞留时间约为3分钟。
包括本发明的网片的吸湿用品是本发明的另一个要素。吸湿用品的例子包括(但不仅限于)尿布、训练裤、成人失禁产品、女性护理产品和吸湿巾。在本领域中已经有多种用吸湿网片制作吸湿用品的方法。本领域的技术人员将认识到，这些已知的方法可以用于制作包括本发明的网片的吸湿用品。
SAM/纤维网片对SAM移动的敏感度可以用在此称为“Shakeout测试”的方法测量。该测试包括用一种可控的方式搅动网片样品并确定该样品的网片质量的总损耗。准备一个直径为3英寸、密集度约为0.2克/立方厘米的圆形SAM/纤维网片样品。通过增加或减小该样品的厚度将样品的密集度调整到该值。通过无热量的按压可减小样品的厚度。通过机械的方法碎裂网片可增加样品的厚度。机械碎裂样品的方法的一个例子是在多个位置用手重复地折弯该样品。
应用图5和图6中的装置进行Shakeout测试。该装置的结构是通过改进W.S.Tyler公司的MODEL#RX-24 PORTABLE SIEVE SHAKER(以下称为“RX-24”)得到的。图3所示为未改进的RX-24，图4所示为图3中装置的导向架部分。现参考图3和图4，RX-24的振动机构(130)包括一个用于振动筛底(140)的马达。RX-24包括一个导向架(150)(Tyler Model No.R-445)，该导向架包括一个直径0.3125英寸的钢杆。在加工时，导向架(150)的端部插杆构造成可以使其插入到筛底(140)上的两个圆孔(160)中并用螺母或螺帽(170)固定。圆孔(160)沿纵轴方向穿过筛底(140)。导向架(150)的这两个端部插杆以及筛底(140)上的孔(160)被隔开的距离都是9.25英寸。导向架(150)的高度制成18.75英寸。在插杆上螺纹的相对端，导向架构造成具有一系列包括一个U形弯部(180)的弯曲部分。在这一系列的弯曲部分中，每个插杆都有一个65度的弯部(190)并进入另一段(200)。该段(200)沿斜线延伸水平距离 英寸进入另一个115度的弯部(210)。然后，这两个插杆构成了U形弯部(180)，其中的这些插杆都是相连的。U形弯部(180)内径的宽度，即图4中水平距离是1.0925英寸。U形弯部(180)的底部的导向架中心线距每个插杆最近的弯部(210)的最高点的导向架中心线2英寸。
参考图3，RX-24还包括一个由硬钢制成的连在振动机构(130)上的直径3/4″(英寸)的金属杆(300)。该3/4″金属杆(300)不是直接由RX-24振动而是用于提供稳定性的。3/4″金属杆(300)垂直走向并具有一个朝向该机构前端的90°的弯部(310)(如图6所示)，这样，在弯部(310)之后该金属杆是水平走向。金属杆(300)有这样的长度，使得在振动机构(130)的表面上方，金属杆(300)的水平方向的中心线的长度为19.25英寸。金属杆(300)的端部在筛底(140)的正上方。连接到金属杆(300)端部的是一个塑胶的圆形结构的导杆(320)。导杆(320)的轴被连接到金属杆(300)上，并具有 英寸的直径和5/8英寸的宽度。该导杆(320)的形状类似于一个细线轴或具有浅槽的滑轮，其深度为3/8英寸并围绕导杆(320)的圆周走向。
RX-24的马达垂向振动筛底(140)约7/16英寸，水平方向上振动约11/32英寸。该水平运动大约平行于导向架(150)的上段(200)的水平尺寸，即导向架(150)的上段(200)的运动向量既具有水平分量又具有垂直分量，筛底(140)的水平运动平行于该水平分量。U形弯部(180)(如图4所示)放置在导杆(320)的凹槽中，因此导杆(320)可用于限制导向架(150)的运动程度并从而控制导向架(150)可以被搅动的程度。
由于在Shakeout测试中应用RX-24的方式不同于通常所用的摇筛机的方式，所以Shakeout测试应用的是改进的RX-24。类似于RX-24的摇筛机通常用于按尺寸对固体分类。一个或多个包括筛网的筛子固定在导向架(150)的两个垂向插杆上，使得每个筛网都平行于底板并垂直于导向架(150)的两个垂向插杆，该插杆被连接在每个筛网的一端。当要将固体分类成多于两个尺寸种类时，就要连接具有不同网眼尺寸的多个筛网。微粒放置在筛网上(当使用多于一个筛网时放置在上部的筛网上)，然后，马达振动筛底(140)，根据这些颗粒是否小到足以通过每个筛网而将这些固体分类。
为了应用于Shakeout测试，改进了RX-24以振动网片样品，并根据振动期间网片的质量损耗量来确定网片对SAM移动的敏感度。这些改进包括改变了导向架(150)。参考图5和图6，改进的导向架(150a)被切断，使得插杆在65度弯部(190a)以下只有7/8英寸的长度。被切断的插杆端部被焊接到上部系杆(220)上。上部连杆(220)由长度为22英寸并具有矩形横截面的硬钢组成。在连接时，上部连杆(220)在垂直于连杆长轴的尺寸上具有1英寸的水平厚度，连杆的垂向厚度为1/2英寸。焊接时，改进的导向架(150a)位于上部连杆(220)之上9.25英寸。该上部连杆(220)包括两个在竖轴方向上的圆孔(未示出)，并且该圆孔的中心距上部连杆(220)的每个端部3/4英寸。由硬钢制成的直径为5/16英寸的垂直杆(240)被插入到上部连杆(220)的圆孔(未示出)中。垂直杆(240)的端部有螺纹，通过将螺母或螺帽(230)拧到垂直杆(240)与上部连杆(220)的交叉部分的上下两端而将上部连杆(220)与垂直杆(240)的交叉部分固定。与上部连杆(220)具有相同尺寸和组成的下部连杆(250)以与上部连杆(220)相同的方式连接到垂直杆(240)的相对端。两个连杆(220，250)被连接以后，两个连杆(220，250)之间的垂向距离为15.5英寸长。之后将一个金属丝筛网(260)连接到每个垂直杆(240)上。该金属丝筛网(260)由直径为0.0625英寸的钢丝隔开约1/2英寸构成，从而在筛网上形成宽度为7/16英寸的方孔。金属丝筛网(260)的金属丝在接合点相互连接，使得振动或移动金属丝筛网(260)时，这些金属丝不会分开。高度约为0.9英寸的金属丝筛网的垂直凸缘围绕着金属丝筛网(260)的边缘。该金属丝筛网(260)被连接到每个垂直杆(240)的在下部连杆(250)之上7.5英寸处。在每个连接点，将两个具有0.62英寸的外径、0.34英寸的内径、5/16英寸长的不锈钢圆条(270、280)焊接到金属丝筛网(260)上，使得圆条(270、280)的开口端位于圆条(270、280)的上表面和下表面。上部圆条(280)位于比下部圆条(270)高1/4英寸的位置。通过将垂直杆(240)穿过圆条(270、280)并用不锈钢螺钉(290)穿过上部圆条(280)的壁沿径向路径拧入螺纹孔中且紧紧顶住垂直杆(240)的表面，而将金属丝筛网(260)固定就位。金属丝筛网(260)定位于水平平面中，其平行于连杆(220、250)的长轴具有20英寸长的水平尺寸，垂直于连杆(220、250)的长轴具有14.5英寸长的水平尺寸。金属丝筛网(260)沿其在垂直于连杆(220、250)长轴的水平方向的边缘被牢牢固定在垂直杆(240)上距金属丝筛网(260)的一个角部4.5英寸的位置。下部连杆(250)包括两个沿立轴穿过连杆的圆孔(284)。该圆孔的中心距下部连杆(250)的端点9.25英寸。通过将两个螺钉穿过圆孔(284)并穿过筛底(140)上的两个孔(160)(在图5和图6中未示出，在图3中示出)而将下部连杆(250)连接到筛底(140)上。螺钉可以用螺母或螺帽固定在其位置上。选择并连接螺母和螺帽的方式为使得在结合点或连接处不能够有任何移动。
为了执行Shakeout测试，除了以上所述的对导向架的修改，不修改RX-24中的其他附件。图5、图6中与图3相同的参考数字表示RX-24中未被修改的组件。
改进后，将RX-24装在一个箱体(未示出)中，该箱体不会影响RX-24的功能，而只用于提供隔音和其他保护。可以选择，将一个盘、盆或其他的类似物体(未示出)放置在筛网下的位置以接住筛网振动时掉下的任何材料。所用的这种盘、盆或其他类似物体被放置在适当的位置，以使其不会影响被振动部分的运动。
为了应用改进的RX-24来执行Shakeout测试，将网片水平地(平行于底板)放置在改进的RX-24的金属丝筛网(260)上。然后，RX-24以大约每分钟520个周期的频率振动该网片两分钟。如果已经在网片上方或下方放置了纸片以易于拿起或处理，则这些纸片在振动前要被除去。
完成测试的振动部分之后，通过比较SAM/纤维的总剩余质量和放置在网片上时的质量以确定质量损耗。具体方法如下质量损耗(％)＝100％×((M0-M终)/M0)其中
M0＝测试前的网片质量(克)M终＝测试后剩余的网片质量(克)SAM/纤维损耗的质量通常穿过筛网上的开口掉落下来。任何剩余在筛网上的质量都被算做剩余的网片质量。
通过以上详细描述的应用一种特定装置进行Shakeout测试的理想方法，本领域的技术人员可以用其他的装置做相同的测试，其中通过搅动网片可得到与所公开的Shakeout测试相同的网片损失的结果。因此，本发明Shakeout测试的范围包括任何用于确定网片损失的相同的测试方法。
实施例例1准备一个直径为3英寸的SAM/纤维网片用于图1中的装置。形成该网片的是直径在300到600微米范围内的交联的、部分中和的聚丙烯酸钠SAM颗粒。本例中使用的是Stockhausen公司的FAVOR880颗粒。该颗粒在包覆前被蒸馏水溶胀到10克/克。在本例中，通过将容器中的颗粒与所需数量的水混合而将颗粒溶胀到10克/克，通常用手轻轻旋转容纳该混合物的容器直到颗粒将水全部吸收。当颗粒吸收了全部的水之后，立即将溶胀的颗粒与木浆纤维一起放入空气搅动室中，根据干燥纤维的重量，木浆纤维中包括16％的硬木和84％的软木。在本例中应用Alliance Forest Products的CR-1654纤维。
在本例中，空气搅动室由不锈钢制成，高6英寸，圆柱形，其水平方向的圆直径为4.75英寸。8个脉冲喷嘴在距搅动室的底部5/8英寸高的位置间隔均匀地围绕搅动室的圆周。每个空气喷嘴上固定有开口直径为5/64英寸的喷口。施加到喷嘴上的压力为每平方英寸25磅。喷嘴中的压缩空气源来自于一个旋转的脉冲阀(未示出)，这种配置使得喷嘴(50)可以特定的顺序喷射(脉动)。
参考图2，图中是搅动室(10)的水平横截面图。脉冲阀(未示出)构造成喷嘴(50a)和(50b)同时喷射，然后喷嘴(50g)和(50h)同时喷射，然后喷嘴(50c)和(50d)同时喷射，然后喷嘴(50e)和(50f)同时喷射，然后从喷嘴(50a)和(50b)开始重复以上相同的顺序。旋转的脉冲阀(未示出)还构造成每对喷嘴每分钟喷射20次。搅动室的底板包括69个覆盖了搅动室底板中心 英寸圆形空间的圆孔。这些孔的直径为7/32英寸并排列成方形行(即格子)图案，该图案中孔的中心被隔开5/16英寸，在这些行中相邻的孔之间剩余3/32英寸的金属。抽真空的是在开口(100)处测量的1.5英寸的水，参见图1。应用这些参数，可得到3分钟的滞留时间。
从搅动室中抽出的已包覆颗粒随后在分批处理中被制成SAM/纤维网片。网片成形室是圆柱形的室，高1/4英寸，直径3英寸，所制成的SAM/纤维网片的形状为圆盘形，其直径也是3英寸。搅动室底部所用的筛网是100目的美国Sieve Series。这种网片采用的是大量纤维和颗粒的组合。分批处理一直执行到实际上所有的颗粒被拉出到网片上。在该公开的实施例中，将SAM和纤维放入空气搅动室大约3分钟之后完成该分批处理。
对于每个样品，在开始处理之前都要将纸片放置在网片成形室的筛网上以便于在网片形成后将样品拿起并处理。需要应用具有足够渗透性的棉纸，这样不会明显削弱穿过筛网的空气流。在本例中，采用American Eissue公司的White Forming Tissue9.8磅的棉纸。“9.8磅”指这种棉纸的基重是每平方英尺9.8磅。
用干重1.82克的SAM和纤维组合制成一个每平方米的干重为400克的网片。但是，将网片放入空气搅动室时，SAM被溶胀到每克SAM包含10克水。例如，一个包括50重量％纤维和50重量％SAM的网片将包含干燥重量各为0.91克的SAM和纤维。在放入搅动室时，SAM将包含9.1克的水，这样SAM这时将具有10.01克的质量。
网片制作完成之后，与第一个纸片类型相同的第二个棉纸片被放置到制成的网片上并用手轻压该网片，以便于拿起并处理。然后通过将该网片放置在温度为60度的对流干燥器中至少三个小时的时间，或将该网片先放在温度为60度的这种干燥器中至少两个小时，然后再将该样品风干至少24小时，使该网片完全变干。通过干燥和冷却，该网片在无热状态下被压缩到每立方厘米约0.2克的密度。虽然本领域的技术人员知道很多压力机和类似装置可以用于该目的，但是本例中应用Fred S.Carver公司制造的型号为#2833的压力机来压缩该网片。应用连续的压缩以得到理想的密集度。通过在每个连续的压缩之后，测量网片的厚度并用网片质量和直径计算该密集度。
网片中可包含60％、70％、80％和90％干燥重量的SAM，其余的干燥重量是纤维。本领域的技术人员知道应用其他纤维、其他SAM形状和组成以及其他SAM和纤维的百分比制成的网片也可应用于本实施例，并且在该实施例中，也可以制作包含与SAM和纤维一起的其他成分的本发明网片。
比较实例1为了比较，除了不在处理期间的任何点用任何液体溶胀SAM之外，应用例1中的详细描述制作该网片。
例2对例1中制作的具有60％、70％、80％和90％干燥重量的SAM的样品执行Shakeout测试，并且对比较实例1中制作的具有60％、70％、80％和90％干燥重量的SAM的样品执行Shakeout测试，其结果见表1。
表1Shakeout测试中的网片损耗
*注由于90％SAM含量的比较实例1没有足够的结构完整性以使其在没有筛网提供的结构增强时保持其形状，因此当试图移动该网片时，该网片会碎裂。
比较实例2为了与网片形成时未溶胀的包覆颗粒制成的网片做比较，网片利用网片形成前变干的包覆SAM制成。首先用例1中详细描述的过程制作该包覆SAM，但是将该装置中的网片成形室(80)去掉。对图1中被树脂玻璃容器(未示出)包围的该实施例进行修改，使得该树脂玻璃仅有的开口是空气搅动室(10)的开口(40)和抽真空的开口(100)。这种配置可确保因真空而通过空气搅动室(10)的底板(70)上的孔(72)抽出空气和已包覆颗粒(60)。将American Tissue公司制造的White Forming Tissue9.8磅的纸片放置在孔(72)和抽真空的开口(100)之间，以接住通过孔(72)掉落的已包覆颗粒，并避免它们进入抽真空的开口(100)中。然后应用例1中的干燥处理使这些已包覆颗粒完全变干。
然后用这些已包覆并且干燥的颗粒制作网片。该制作需要将网片成形室(80)重新安装到空气搅动室(10)和抽出真空的开口(100)上，然后如图1所示将已包覆并且干燥的SAM颗粒送入例1中所述的具有脉冲喷嘴和真空操作的空气搅动室(10)中。除了将已包覆并且干燥的颗粒送入到开口(40)而不是将溶胀的颗粒(20)和纤维(30)的混合物送入之外，网片形成的处理步骤与例1中包覆和制作网片的步骤相同。
对具有60％、70％、80％和90％干燥重量的SAM的样品执行Shakeout测试，其结果见表2。
例3用例1中详细描述的过程制作网片，除了已包覆的SAM在包覆后变干，在网片形成前被溶胀。未形成网片时，应用比较实例2中所述的包覆步骤包覆颗粒。然后应用例1中的干燥处理使这些已包覆颗粒完全变干。
颗粒完全变干之后，再用蒸馏水溶胀。通过将容器中的颗粒与所需数量的水混合而将颗粒溶胀到10克/克，通常用手轻轻地旋转容纳该混合物的容器直到颗粒将水全部吸收。
当颗粒吸收了全部的水之后，立即将溶胀的已包覆颗粒放入图1所示的装置中，现在图1中的装置具有重新连接到空气搅动室(10)和抽出真空的开口(100)的包覆室(80)。除了将已包覆并且溶胀的颗粒送入到开口(40)而不是将溶胀的颗粒(20)和纤维(30)的混合物送入之外，网片形成的处理步骤与例1中包覆和制作网片的步骤相同。
对具有60％、70％、80％和90％干燥重量的SAM的样品执行Shakeout测试，其结果见表2。
表2Shakeout测试中的网片损耗
该说明书已经详细描述了本发明的具体实施例，本领域的技术人员根据上述的详细描述可以想到这些实施例的修改、变形和等同物。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求书及其等同物确定。
权利要求
1.一种包括超吸收性材料和纤维的网片，其中在形成该网片前，至少一些该纤维被包覆在该超吸收性材料上，当该超吸收性材料包含其已吸收的液体时，构成该网片，及在形成该网片后，至少一些被吸收在该超吸收性材料中的液体被去除。
2.一种吸湿用品，其包括如权利要求1的网片。
3.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，液体的去除包括促使或允许液体蒸发。
4.根据权利要求3所述的网片，其特征在于，已制作的网片还被暴露于加速液体蒸发的条件下。
5.根据权利要求4所述的网片，其特征在于，加速液体蒸发的条件包括一个升高的温度。
6.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，该液体选自包括水的溶液或混合物。
7.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，该液体包括蒸馏水。
8.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，在网片形成时超吸收性材料中所吸收的液体量是每克超吸收性材料至少约0.5克液体。
9.一种吸湿用品，其包括如权利要求8的网片。
10.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，该纤维包括木浆纤维。
11.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，在有空气搅动的情况下通过将纤维和超吸收性材料混合而将该纤维包覆在超吸收性材料上。
12.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，通过将已包覆的超吸收性材料沉积到一个表面上来形成该网片。
13.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，除了该纤维和该超吸收性材料之外，该网片还包括一种或多种纤维、颗粒、材料或其组合。
14.根据权利要求1所述的网片，其特征在于，该超吸收性材料包括颗粒。
15.根据权利要求14所述的网片，其特征在于，至少一些该颗粒包括一个外层和一个内芯，该外层包括至少一种类型的超吸收性材料，该内芯包括至少一种不同于外层中的超吸收性材料的其他类型的超吸收性材料。
16.根据权利要求14所述的网片，其特征在于，至少一些该颗粒包括从颗粒的外表面到其中心交联程度呈逐渐降低趋势的SAM。
17.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中该网片包括干燥重量至少占约60％的超吸收性材料，并且该网片在Shakeout测试中会有少于约9％的网片损耗。
18.一种吸湿用品，其包括如权利要求17的网片。
19.根据权利要求17所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约5％或更少的网片损耗。
20.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中该网片包括干燥重量至少占约70％的超吸收性材料，并且该网片在Shakeout测试中会有少于约15％的网片损耗。
21.一种吸湿用品，其包括如权利要求20的网片。
22.根据权利要求20所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约10％或更少的网片损耗。
23.根据权利要求20所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约5％或更少的网片损耗。
24.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中该网片包括干燥重量至少占约80％的超吸收性材料，并且该网片在Shakeout测试中会有少于约17％的网片损耗。
25.一种吸湿用品，其包括如权利要求24的网片。
26.根据权利要求24所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约10％或更少的网片损耗。
27.根据权利要求24所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约5％或更少的网片损耗。
28.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中该网片包括干燥重量至少占约90％的超吸收性材料，并且该网片在Shakeout测试中会有少于约58％的网片损耗。
29.一种吸湿用品，其包括如权利要求28的网片。
30.根据权利要求28所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约50％或更少的网片损耗。
31.根据权利要求28所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约35％或更少的网片损耗。
32.根据权利要求28所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约20％或更少的网片损耗。
33.根据权利要求28所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约10％或更少的网片损耗。
34.根据权利要求28所述的网片，其特征在于，该网片在Shakeout测试中会有约5％或更少的网片损耗。
35.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中在Shakeout测试中，该网片所得到的网片损耗不是网片中超吸收性材料密集度的单调非减量函数。
36.一种吸湿用品，其包括如权利要求35的网片。
37.一种包括纤维和超吸收性材料的网片，其中在Shakeout测试中，该网片所得到的网片损耗是网片中超吸收性材料密集度的单调非增量函数。
38.一种吸湿用品，其包括如权利要求37的网片。
39.一种包括纤维和至少一种至少部分地包覆有纤维的超吸收性材料的网片，其中单独的超吸收性材料体相互结合、与其他超吸收性材料体上包覆的纤维相结合或与这两者的组合相结合，以及该超吸收性材料包括当去除包含在该超吸收性材料中的液体时构成这些组合的一种成分。
40.一种吸湿用品，其包括如权利要求39的网片。
41.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，包含在该超吸收性材料中的液体的去除包括液体的蒸发。
42.根据权利要求41所述的网片，其特征在于，该蒸发包括将该网片暴露于加速液体蒸发的条件下。
43.根据权利要求42所述的网片，其特征在于，加速液体蒸发的条件包括一个升高的温度。
44.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，该液体选自包括水的溶液或混合物。
45.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，该液体包括蒸馏水。
46.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，当从该超吸收性材料中去除液体时可构成结合，每克超吸收性材料中吸收至少约0.5克液体。
47.一种吸湿用品，其包括如权利要求46的网片。
48.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，该纤维包括木浆纤维。
49.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，在有空气搅动的情况下通过将纤维和超吸收性材料混合而将该纤维包覆在超吸收性材料上。
50.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，通过将已包覆的超吸收性材料沉积到一个表面上来形成该网片。
51.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，除了该纤维和该超吸收性材料之外，该网片还包括一种或多种纤维、颗粒、材料或其组合。
52.根据权利要求39所述的网片，其特征在于，该超吸收性材料包括颗粒。
53.根据权利要求52所述的网片，其特征在于，至少一些该颗粒包括一个外层和一个内芯，该外层包括至少一种类型的超吸收性材料，该内芯包括至少一种不同于外层中的超吸收性材料的其他类型的超吸收性材料。
54.根据权利要求52所述的网片，其特征在于，至少一些该颗粒包括从颗粒的外表面到其中心交联程度呈逐渐降低趋势的超吸收性材料。
全文摘要
本发明涉及包含纤维和超吸收性材料的网片，其中该网片即使包含很高密集度的超吸收性材料时，也对网片中超吸收性材料的移动具有低敏感度。本发明也涉及包含这种网片的吸湿用品。本发明还涉及制造这种网片的方法。
文档编号D04H1/42GK1509190SQ02810124
公开日2004年6月30日 申请日期2002年2月15日 优先权日2001年3月22日
发明者J·辛, R·N·多奇, J 辛, 多奇 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司