一种含有超吸收性材料的双层或多层纤维片状材料及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201280063801.1 | 申请日 | 2012-12-21 | 公开(公告)号 | CN104244892A | 公开(公告)日 | 2014-12-24 |
| 申请人 | SCA卫生用品公司; | 发明人 | A·斯特拉林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 纤维 片状材料，其包含粘结在一起的至少两层(1，2)，所述纤维片状材料含有超吸收性材料，其特征在于超吸收性材料是丝线的网(7)形式，所述丝线直径在1到40μm之间，所述超吸收性丝线的薄网具有1到15g/m2之间的基重，并位于所述层之间。本发明也涉及将超吸收性 聚合物 应用于纤维片状材料并制备超吸收性的双层或多层纤维片状材料的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种纤维片状材料，其包含粘结在一起的至少两层(1，2)，所述纤维片状材料含有超吸收性材料，其特征在于超吸收性材料是丝线的网(7)形式，所述丝线直径在1到40μm |
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| 说明书全文 | 一种含有超吸收性材料的双层或多层纤维片状材料及其制造方法 技术领域背景技术[0002] 超吸收性聚合物用来提高吸收物如尿布、失禁护理品、卫生巾等的吸收性能。超吸收性聚合物大多以颗粒形式与纤维基质混合，或作为层施用于纤维层之间。同样需要利用超吸收性聚合物提高纤维片状材料，如非织造材料或棉纸的吸收性能。然而，存在寻找合适的技术将超吸收性聚合物应用到此种材料中的问题。 [0003] US 2008/0032014公开了一种超吸收性可印刷组合物，其可以应用于包装食品、包装湿润敏感物品等的片状材料。该组合物包括超吸收性聚合物颗粒、不溶于水的有机粘合剂和有机溶剂。组合物通过印刷应用于基底，尤其通过凹版印刷。 [0004] US 2008/0115898公开了一种在两层棉纸之间包含有粉末形式的超强吸收能力材料的棉纸产品。 [0005] US 4,855,179公开了一种从固化后形成超吸收性材料的聚合物组分的水溶液中制造非织造纤维网。将丝线弄细并经过第一和第二气流干燥。在有孔表面上收集该丝线形成固化的网。由此形成可以应用于尿布、卫生巾、失禁产品、手巾和卫生纸的超吸收性网。 [0006] DE 101 52 291公开了一种可以用于吸收物如尿布和卫生巾的直径小于4μm的超吸收性纤维。该纤维通过将超吸收性材料与水混合形成凝胶而制得，所述凝胶在压力和160到230℃的温度下与超临界二氧化碳混合，然后供应到纺纱喷头制得。 [0007] WO 99/63923公开了一种吸收结构，其中超吸收性颗粒层使用水基聚合物粘结剂粘结到纤维吸收结构的表面上。 [0008] WO 01/22858公开了一种清洁片，其包含电介体材料层和吸收聚合物纤维层。电介体材料能够清洁并从表面上清除颗粒物材料，并包含多个热塑性材料的电介体纤维。 [0009] WO00/75427公开了一种吸收复合物，其包含含有纤维和粘结剂的第一和第二层。所述吸收复合物也可以含有超吸收性颗粒和超吸收性纤维。 [0010] 对于纤维片状材料，例如棉纸或非织造材料，仍然需要利用超吸收性聚合物提高吸收性能以及改进将超吸收性材料应用于片状纤维材料的方法。 发明内容[0011] 相应地，本发明的目标是提供一种具有改进吸收性能的含有超吸收性材料的纤维材料。根据本发明，纤维片状材料包含粘结在一起的至少两层，所述纤维片状材料含有直径在1到40μm之间的、网状形式的丝线的超吸收性材料，所述超吸收性丝线的网具有1到2 15g/m 的基重，并位于所述层中间。 [0012] 所述超吸收性丝线的薄网可以具有2到8g/m2之间的基重。 [0013] 所述纤维片状材料可以是棉纸和/或非织造材料。 [0014] 至少一层可以是具有10到30g/m2之间，优选是16到24g/m2之间的基重的棉纸。 [0015] 至少一层可以是具有10到60g/m2之间的基重的非织造材料。 [0016] 本发明进一步涉及一种将超吸收性材料应用于并粘结到纤维片状材料以提高纤维片状材料的吸收性能的有效方法。该方法包括以下步骤：通过挤出并稀释(attenuating)聚合物水溶液到热气流中纺织超吸收性聚合物丝线，从而制造丝线，将丝线放置于纤维片状材料的第一层上，干燥并固化聚合物以在所述纤维片状材料上形成超吸收性丝线网，将纤维片状材料的至少一个第二层置于所述第一层上，将这至少两层层压在一起形成在所述至少两层之间具有超吸收性丝线网的双层或多层产品。 [0017] 可以添加热熔性粘合剂或分散胶来将所述超吸收性丝线层粘结到至少一层纤维片状材料上。 [0018] 可以以1到15g/m2的量向所述纤维片状材料(1)的第一层添加所述超吸收性丝线和/或丝线片段。 [0020] 图1示意性地公开了将超吸收性材料应用到片状材料的方法。 具体实施方式[0021] 在本发明方法中使用的纤维片状材料主要是棉纸或非织造材料。 [0023] 包含在棉纸中的纤维主要是在化学纸浆、机械纸浆、热法机械纸浆、化学机械纸浆和/或化学热机械纸浆(CTMP)中的纸浆纤维。纤维也可以是可再生纤维。棉纸也可以包含其他类型的纤维来增强例如纸的强度、吸收性能或柔软性。这些纤维可以由可再生纤维素或合成材料例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺等制得。 [0024] 非织造材料定义为粘结的纤维状或丝状的网形产品，其中纤维或丝线以无规方式取向或具有一定角度的取向。纤维可以是天然的，例如在棉纸中使用的同样类型的木浆、棉花、黄麻、大麻(hamp)、亚麻、剑麻等，或人工的，如人造丝、莱塞尔纤维(lyocell)、聚烯烃、聚酯等。通过使用不同的粘结技术，例如热粘结、水力缠结、粘结剂等使非织造材料中的纤维粘结在一起。 [0025] 非织造材料例如是水力缠结(水刺)的网、纺粘网、熔喷网、气流成网、粘合梳理网。 [0026] 吸收率是对于棉纸和很多非织造材料，尤其是擦拭品的必要性能。棉纸和非织造材料具有受限的吸收能力，其可以通过加入超吸收性材料来进行改进。超吸收性聚合物是水溶胀性的、水溶解性的材料，能够吸收至少大约20倍于自身重量的不同种类的水或水性液体。适于用作超吸收性材料的有机材料可以包括天然材料，例如多糖类、多肽类等等，以及合成材料例如合成水凝胶聚合物。这种水凝胶聚合物例如包括聚丙烯酸及其盐类、聚甲基丙烯酸及其盐类、聚乙基丙烯酸及其盐类、聚丁基丙烯酸及其盐类、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、部分水解的丙烯酰胺、聚-AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)及其共聚物。 [0028] 本发明涉及一种将超吸收性聚合物有效应用于并粘附于纤维片状材料的方法。该方法进一步适用于在高速下运行。 [0029] 如图1所示，纤维片状材料1，例如棉纸或非织造材料，置于超吸收性丝线挤出装置3之前，例如熔喷装置之前。纺织超吸收性丝线的方法包括向丝线挤出装置3供应聚合物水溶液、丝线挤出装置可以是包括模头4的任何适合的设计，聚合物溶液经过模头挤出成细流。这些聚合物溶液的细流被从喷嘴5和6喷出的高速汇聚的热气流所稀释。模头4优选至少包括一排挤出孔。 [0030] 用于形成超吸收性丝线的聚合物可以是均聚物，例如部分中和的聚丙烯酸、或至少一种α、β不饱和羧酸类单体和至少一种与之共聚合的单体的共聚物，以及交联剂，其中交联官能团可以包含羟基或杂环碳酸酯基。共聚物例如可以是部分中和的丙烯酸和丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的共聚物。交联剂可以是碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、二甘醇、丙三醇、季戊四醇、中赤藓醇(mesoerythritol)及其混合物。 [0031] 用于形成超吸收性丝线的聚合物可进一步由三元共聚物制成，其包括具有羧酸及其盐的单体、具有交联功能的单体和具有塑化效果的单体。 [0032] 羧酸单体的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丁基丙烯酸。为了促进快速高吸收，羧酸单体用氨、胺或碱金属部分中和为盐。为促进羧酸官能团之间的内部交联，至少一些丙烯酸官能团应该作为游离酸基团存在。 [0033] 交联单体的基团的实例是包含羟基的单体，其可以与游离羧酸基形成酯键。具有羟基的单体的实例是丙烯酸羟乙脂、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸甘油酯。在高温下，在交联单体的羟基和丙烯酸的游离酸基之间形成酯交联。 [0034] 增塑单体也可以用来帮助聚合物的加工或成形。丝线的刚度和柔韧性也被提高，这也导致更软的叠层。增塑单体的实例是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸2-乙基己酯。 [0036] 聚合物溶液被稀释以形成微纤维尺寸的丝线。丝线部分可以分割成丝线片段或纤维片。丝线和丝线片段放到纤维片状材料1上，干燥并交联(固化)以在纤维片状材料上形成超吸收性丝线的无规则网7的薄层。交联后，丝线不再是水溶性的。交联可以通过加热、红外、微波、紫外或电子束实现。图1示出交联站8。交联站8可以位于层压至另外的纤维片状材料2之前或之后。 [0037] 超吸收性丝线的所述网7的优选基重是在1到15g/m2的范围内，优选在2到8g/2 m 之间。丝线的合适直径是在1到40μm的范围内，优选是在1到10μm的范围内。例如通过喷洒装置9可以添加一些热熔性的粘结剂或分散胶来将超吸收性丝线网7粘结到纤维片状材料1，2之一或两者。 [0038] 热熔性的粘结剂或分散胶可以应用于不同的可选位置，如图1所示，例如在施加超吸收性丝线之前或施加超吸收性丝线之后，应用于在第一纤维片状材料1上。可选地，参照下文，热熔性的粘结剂或分散胶施加于另外的第二纤维片状材料2上，在它朝向超吸收性丝线的一侧。热熔性的粘结剂或分散胶还可以施加于两个或多个位置。 [0039] 作为施加热熔性的粘结剂或分散胶以使超吸收性丝线粘结到纤维片状材料的替代或补充，可以添加水或水蒸汽来增强丝线的粘着性。 [0040] 纤维片状材料2例如棉纸或非织造材料的另外层置于纤维材料的第一层1和超吸收性丝线网7的顶端，使得超吸收性丝线网7位于纤维片状材料1和2的两层中间。层1、2和7通过蒸汽、砑光(calendaring)、热熔性粘结剂、分散胶或其他在传统棉纸或非织造层粘结过程中使用的方法粘结在一起。 [0041] 可以以如上所述的相应的方式添加超吸收性丝线和纤维片状材料的附加层。最终的多层产品也可以包括只有一层超吸收性丝线网和三或多层纤维片状材料。双层或多层产品中的纤维片状材料可以是同样或不同的类型。例如，棉纸层和非织造层的结合是可行的。 [0042] 根据本发明，多层产品中的棉纸层典型的基重为10到30g/m2，优选16到24g/m2。2 根据本发明，多层产品中的非织造材料典型的基重为10到60g/m。 [0043] 由于超吸收性丝线作为支撑层施加于纤维材料片上，超吸收性丝线网可以制成非2 常薄，具有1到15g/m 的基重。超强吸收能力丝线的薄网7提供了超吸收性材料在纤维片状材料的区域内均匀分布。超吸收性丝线的细纤维直径在1-40μm的范围内，相比于传统颗粒形式的超吸收性材料提供快速吸收。这与棉纸或非织造材料中的纤维间获得的快速液体分布会共同导致快速和超吸收性的棉纸或非织造复合物。 [0045] 根据本发明，棉纸或非织造复合物可以用已知的方式转换成合适的形式，例如卷曲或折叠的擦拭物或毛巾。 [0046] 实施例 [0047] 实施例1 [0048] 根据下述步骤，制备具有棉纸和超吸收性丝线的层压物，并与具有棉纸和超吸收2 性颗粒的层压物对比。23×23cm的，基重为21g/m 的经过空气干燥的棉纸用热熔性胶喷 2 洒。热熔性胶使用的是Henkel提供的Dispomelt 6170。平均8g/m 的热熔性胶喷洒到经过空气干燥的棉纸片。熔喷喷枪由Nordson提供，并且胶在140℃伴随温度150℃的供应空气喷洒。超吸收性丝线和作为对照的超吸收性颗粒在23x23cm的区域内均匀地分布到硅处理的释放膜上。使用超吸收性丝线或超吸收性颗粒的量(0.45g或0.75g)形成的8或14g/ 2 m 的超吸收性网/层。收拢超吸收性丝线或超吸收性颗粒并通过轻轻将预先涂胶的棉纸按压在超吸收性丝线或颗粒上来将其粘到棉纸上。然后将另一张预先涂胶的棉纸施加并按压到粘有超吸收性丝线或超吸收性颗粒的棉纸上。超吸收性丝线，100C3180，由Technical Absorbents(格里姆斯比(Grimsby)，英国)提供，并具有29μm的平均直径。超吸收性颗粒材料，Hysorb B7160 S，由BASF(Ludwigshafen，德国)提供，是一种传统的磨砂超吸收性物，具有在0.3-0.6mm区间内的主要超强吸收能力部分。按同样的方式，制备没有任何超吸收性材料的参照层压物。 [0049] 类似于DIN吸收方法，DIN54540第4部分来测量吸收。由于预期使用的制备的薄片只为擦拭作用，只有短的吸收时间是相关的。据此测试的吸收时间是10秒而不是60秒。对于DIN吸收测试从薄片上剪切10×10cm的四个样品。报道的10秒DIN吸收的值是从一个层压物中的4次测量的平均。 [0050] 表1显示的DIN吸收率的结果说明具有超吸收性丝线的样品能够立即吸收水。10秒过后，与参照组相比，超吸收性丝线的吸收性能提高了超过100％。对于用传统磨砂超吸收性颗粒制备的对照组样品，吸收速度低的多，吸收性能达到100％增长需要的时间对于擦拭应用来说太长。通过使用具有更大的表面区域的超吸收性丝线网，能够获得更快的吸收，这有助于实现超吸收性棉纸层压物擦拭应用中的功能。 [0051] 表1参照层压物、棉纸-SAP丝线层压物和棉纸-SAP颗粒层压物在两种不同SAP(超吸收性)剂量下的DIN吸收率[g/g]。 [0052] [0053] 实施例2 [0054] 根据实施例1描述的步骤来制备23×23cm的层压物。制备的层压物的擦拭效果通过将去离子水以与20g/g测试擦拭物相应的量倾倒到盘子里来测试。盘子测量为30×40cm并具有大约15mm高的边沿。该边沿确保水保留在盘子里，并为第二个擦拭物所用。为研究擦拭吸收效率和吸收速度，在5秒内完成擦拭，紧跟着对擦拭物称重以此能计算每克擦拭物吸收的水的重量的擦拭吸收率。称重擦拭物后，盘子中剩余的液体进行再一次擦拭。随后获得代表擦拭5+5秒的擦拭吸收性能的第二个值。为获得擦拭物的全部吸收容量的数字，在将擦拭物全部浸到去离子水60秒后进行再一次称量。下面表2中显示擦拭物的擦拭吸收率和全部吸收容量的结果。5秒擦拭的擦拭吸收值进行比较发现虽然超吸收性颗粒具有更高的吸收容量，由超吸收性丝线制备的层压物的吸收比由超吸收性颗粒制备的层压物更快。 [0055] 表2在盘子中的去离子水中擦拭5秒后、擦拭5+5秒后的水的擦拭吸收和浸润60秒后的全部吸收量结果 [0056] [0057] |
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