技术领域
[0001]本
发明涉及液体捕集装置(如吸收性非织造
纤维垫)和 这种装置的制备方法。更具体地,本发明涉及由这种液体捕集装置 (如非织造纤维垫)制备的机械牢固的吸收性材料及其制备方法。 在一种实施方式中,本发明的液体捕集装置包括至少一种亲
水性弹 性纤维成分(hydrophilic elastomeric fibrous compent)(HEFC)和 至少一种润湿剂成分(wetting agent component)。在另一种实施方 式中,本发明的液体捕集装置包括至少一种亲水性弹性纤维成分 (HEFC)、至少一种吸收性成分(absorbent component)和至少一 种润湿剂成分。在一种情形下,本发明的润湿剂成分被包含在形成 本发明的液体捕集装置(如非织造纤维垫)的纤维和/或
纳米纤维之 上和/或之内。
背景技术
[0002]纳米纤维以及包含纳米纤维和/或用纳米纤维制成的制品 最近已经在各种消费品领域的应用中引起关注。例如,在个人护理 产品如尿布、
棉球和失禁护垫领域中,其中包括一种或多种纤维垫, 其被设计来吸收一种或多种液体(如血液、尿等)。从纤维和/或纳 米纤维制备这种纤维垫在本领域是已知的。
[0003]本领域已知的各种方法可被用于生产适合在非织造纤维 垫中使用的纳米纤维。这样的技术包括熔体喷射法(melt-blowing)、 气体喷射纳米纤维法(nanofibers-by-gas-jet)(NGJ)和电纺法 (electrospinning)。在熔体喷射方法中,熔融
聚合物流或其它成纤 材料流一般地被
挤压成气体射流以形成纤维。所得纤维典型地直径 在1,000纳米以上,并且更典型地直径在10,000纳米以上。
[0004]能成纤的液体和/或溶液的电纺——在成纤工业内也称为
静电纺丝——在本领域是熟知的,并且已经在许多
专利以及一般的 文献中被描述。电纺方法总体上涉及在液体表面上产生
电场。所产 生的电
力产生了带有电荷的液体射流。因此,该液体射流在合适的 电势下可被吸引到其它带电物体上。当液体射流伸长和行进时,液 体射流内的成纤材料干燥并硬化。通过
冷却液体(即,其中液体在 室温下通常为固体);
溶剂蒸发(如通过脱水);物理诱导的硬化; 或通过
固化机理(即化学诱导的硬化),可促成伸长的液体射流的 硬化和干燥。所产生的带电纤维在合适
定位的、带相反电荷的接受 器(receiver)上被收集并且需要时接着被从中移去,或者直接被施 加到带相反电荷或接地的一般目标区域上。这样的纤维可在非织造 纤维垫、织物或其它结构中形成并且如期望可被结合到宽范围的产 品中。
[0005]在一些应用中,尤其是那些与个人护理产品如尿布、棉 球和/或失禁垫相关的应用中,高度期望设计这样的纤维垫、织物和 /或结构——其快速吸收一种或多种液体,其对于穿戴者来说是舒适 的并且是低变应原性的。
[0006]因此,本领域需要这样的纤维垫、织物和/或结构——其 具有提高的水吸收特性以及其它性能并且能被用在其中一种或多种 液体需要被快速吸收的应用中。
发明内容
[0007]本发明涉及液体捕集装置(如吸收性非织造纤维垫)和 这种装置的制备方法。更具体地,本发明涉及由这种液体捕集装置 (如非织造纤维垫)制备的机械牢固的吸收性材料及其制备方法。 在一种实施方式中,本发明的液体捕集装置包括至少一种亲水性弹 性纤维成分(HEFC)和至少一种润湿剂成分。在另一种实施方式中, 本发明的液体捕集装置包括至少一种亲水性弹性纤维成分(HEFC)、 至少一种吸收性成分和至少一种润湿剂成分。在一种情形下,本发 明的润湿剂成分被包含在形成本发明的液体捕集装置(如非织造纤 维垫)的纤维和/或纳米纤维之上和/或之内。
[0008]在一种实施方式中,本发明涉及液体捕集装置,其包括: 至少一种亲水性弹性纤维成分、至少一种吸收性成分和至少一种润 湿剂成分,其中所述吸收性成分和所述至少一种亲水性弹性纤维成 分在物理上是接近的,导致
流体连通,并且其中所述吸收性成分比 所述至少一种亲水性弹性纤维成分具有更强的吸收能力。
[0009]在另一种实施方式中,本发明涉及制备液体捕集装置的 方法,其包括下列步骤:(a)从包括下列成分的溶液生产至少一种纤 维:至少一种产生亲水性产生弹性的成分(hydrophilogenic elastomerogenic compent),其中所述至少一种产生亲水性产生弹性 的成分产生至少一种亲水性弹性纤维成分;至少一种吸收性成分; 和至少一种润湿剂成分;(b)收集所述的至少一种纤维;(c)用所述至 少一种纤维形成液体捕集装置,其中所述至少一种纤维包括物理上 与所得的至少一种亲水性弹性纤维成分接近的至少一种吸收性成 分,因此导致在所述至少一种吸收性成分和所述至少一种亲水性弹 性纤维成分之间的流体连通。
[0010]在还有另一种实施方式中,本发明涉及制备液体捕集装 置的方法,其包括下列步骤:(i)从包括下列成分的溶液生产至少一 种纤维:至少一种产生亲水性产生弹性的成分,其中所述至少一种 产生亲水性产生弹性的成分产生至少一种亲水性弹性纤维成分;至 少一种吸收性成分;和至少一种润湿剂成分;(ii)收集所述的至少一 种纤维;(iii)用所述至少一种纤维形成在所述液体捕集装置中的至少 一层纤维层,其中所述至少一种纤维包括物理上与所得的至少一种 亲水性弹性纤维成分接近的至少一种吸收性成分,因此导致在所述 至少一种吸收性成分和所述至少一种亲水性弹性纤维成分之间的流 体连通。
[0011]在仍又另一种实施方式中,本发明涉及液体捕集装置, 其包括:至少一种亲水性弹性纤维成分和至少一种润湿剂成分,其 中所述至少一种亲水性弹性纤维成分和所述至少一种润湿剂成分在 物理上是接近的,导致流体连通。
[0012]在仍又另一种实施方式中,本发明涉及制备液体捕集装 置的方法,其包括下列步骤:(a)从包括下列成分的溶液生产至少一 种纤维:至少一种产生亲水性产生弹性的成分,其中所述至少一种 产生亲水性产生弹性的成分产生至少一种亲水性弹性纤维成分;和 至少一种润湿剂成分;(b)收集所述的至少一种纤维;(c)用所述至少 一种纤维形成液体捕集装置,其中所述至少一种纤维包括物理上与 至少一种润湿剂成分接近的至少一种亲水性弹性纤维成分,因此导 致在至少一种亲水性弹性纤维成分和至少一种润湿剂成分之间的流 体连通。
附图说明
[0013]图1是根据本发明的一种实施方式的生产纤维和/或纳米 纤维的装置的示意图;
[0014]图2是根据本发明的另一种实施方式的可用于生产纤维 和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置包括 唇缘清洁组件(lip cleaner assembly);
[0015]图3是根据本发明的还有另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 包括外部气体护罩组件(outer gas shroud assembly);
[0016]图4是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 包括外部气体护罩,并且所述护罩用分隔物进行了改进;
[0017]图5是沿图3中所示的实施方式的线5-5截取的横截面 图;
[0018]图6是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 被设计用于分批法;
[0019]图7是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 被设计用于连续法;
[0020]图8是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 被设计用于从一种或多种聚合物同时生产纳米纤维混合物;
[0021]图9是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 包括外部气体护罩组件;
[0022]图10是根据本发明的仍又另一种实施方式的可用于生产 纤维和/或纳米纤维的装置的一种实施方式的示意图,其中所述装置 包括外部气体护罩,所述外部气体护罩组件在其末端具有径向向内 的分隔物;
[0023]图11是根据本发明的一种实施方式的非织造纤维垫的吸 收时间对润湿剂重量百分数的图;
[0024]图12是图11的数据的计算机产生的线性表示。
[0025]图13是图解各种非织造聚合物垫表面上水滴
接触角对流 逝时间的图;
[0026]图14是图解在图13的非织造聚合物垫表面上水滴接触 角对更长流逝时间期间的图;
[0027]图15是图解在图13的非织造聚合物垫表面上水滴接触 角对甚至更长流逝时间期间的图;
[0028]图16是图解在图13的非织造聚合物垫表面上水滴体积 对时间的图;和
[0029]图17是图解在两种
现有技术的非织造聚合物垫和根据本 发明的一种实施方式形成的两种非织造聚合物垫上水滴接触角对流 逝时间的图。
具体实施方式
[0030]本发明涉及液体捕集装置(如吸收性非织造纤维垫)和 这种装置的制备方法。更具体地,本发明涉及从这种液体捕集装置 (如非织造纤维垫)制备的机械牢固的吸收性材料及其制备方法。 在一种实施方式中,本发明的液体捕集装置包括至少一种亲水性弹 性纤维成分(HEFC)和至少一种润湿剂成分。在另一种实施方式中, 本发明的液体捕集装置包括至少一种亲水性弹性纤维成分(HEFC)、 至少一种吸收性成分和至少一种润湿剂成分。在一种情形下,本发 明的润湿剂成分被包含在形成本发明的液体捕集装置(如非织造纤 维垫)的纤维和/或纳米纤维之上或之内。
[0031]首先,尽管本发明是就作为液体捕集装置的非织造纤维 垫来描述的,但本发明并不仅限于这样的实施方式。更确切地说, 本领域普通技术人员清楚的是,本发明可用于形成任意的基于纤维 的结构,其包括但不限于:非织造垫;非织造制品;或其包含、结 合有、或全部和/或部分地并入根据本发明的一种或多种液体捕集装 置的混合制品。
[0032]此外,尽管本文考虑和/或讨论了本发明的液体捕集装置 的某些最终用途,但本发明并不限于这样的最终用途。根据本发明 的液体捕集装置的合适的潜在最终用途包括,但不限于,伤口
敷料、 绷带、个人卫生用品、失禁护垫、尿布、
止血物、卫生护垫、卫生 巾、棉球、吸收产品和/或垫、溢漏吸收装置(spill absorbing device)、 房屋包覆层(house wrap)、同轴
电缆衬料、
拖把头或地板
上蜡装置。
[0033]任何亲水性弹性材料可被用作本发明的HEFC,只要该亲 水性弹性材料它能够:(1)被纺成纤维,和(2)吸收并芯吸一种或 多种液体。在一种可选实施方式中,本发明的HEFC也能经受住可 由任何尺寸变化或多种变化——其是吸收性成分暴露于一种或多种 液体后尺寸增加的结果——所引起的应变。用作本发明的HEFC成 分的适合材料包括,但不限于,产生弹性的亚成分和产生亲水性的 亚成分的掺合物、混合物或
合金。在另一种实施方式中,本发明的 HEFC成分是一种或多种弹性亚成分与一种或多种亲水性亚成分的 掺合物、混合物或合金。在还有另一实施方式中,本发明的HEFC 成分可以是单一化合物,只要该单一化合物既是弹性的又是亲水性 的。在还有另一实施方式中,本发明的HEFC成分可以是两种或多 种性质上既是弹性的又是亲水性的化合物的掺合物、混合物或合金。
[0034]在还有另一实施方式中,本发明的HEFC可以是一种或 多种弹性聚合物与一种或多种亲水性聚合物结合的共聚物、嵌段共 聚物、无规共聚物或类似物。本发明范围内还有另外的材料包括均 聚物,其中所述均聚物既是弹性的又是亲水性的。
[0035]用作本发明的HEFC的具体材料包括,但不限于,玉米 蛋白、聚酯弹性体、聚二甲基
硅氧烷、亲水性醚/酯共聚物弹性体、 硅氧烷/聚乙二醇共聚物弹性体、热塑性硅氧烷弹性体、聚
丙烯酸酯、 热塑性聚
氨酯、醚/氨基
甲酸乙酯共聚物(poly(ether-co-urethanes))、 聚氨酯和其两种或多种的混合物。在一种实施方式中,本发明的 HEFC可选自一种或多种的醚/氨基甲酸乙酯共聚物、聚氨酯或其两 种或多种的混合物。
[0036]任何吸收性材料可被用作本发明所述的吸收性成分,只 要它能在物理上接近HEFC放置,因此导致在所述至少一种吸收性 成分和所述至少一种HEFC之间的流体连通。在一种实施方式中, 该至少一种吸收性材料是可被含水的或另外的极性液体润湿的。在 一种实施方式中,该至少一种吸收性材料相比HEFC,每单位
质量 具有更大的液体容积。
[0037]与HEFC相反,对于吸收性成分的作用来说,特定的形 态不是必需的。举例来说,该至少一种吸收性成分非限定性地可以 是无定形的、球状的、伸长的、纤维状的、方位角的、椭圆的和/ 或球面的。此外,对于该至少一种吸收性材料的性能来说,特定的
应力-应变关系不是必需的。因此,该吸收性材料非限定性地可以是 基本上刚性的、易弯的、弹性的、凝胶状的、流动的或易脆的。用 于本发明的合适吸收性材料包括,但不限于,聚酯、聚醚、聚酯- 聚醚、带有侧酸(pendant acid)或侧羟基(pendant hydroxyl)的聚 合物、聚硅氧烷、聚丙烯酰胺、
高岭土、蛇纹石、绿土、海绿石、 绿泥石、蛭石、
铝镁土、海泡石、水铝英石和伊毛缟石(imogolite)、 聚丙烯酸钠、交联的聚丙烯酸酯共聚物、2-丙烯酰胺/2-丙烯酸共聚 物和其两种或多种的合适混合物。在一种实施方式中,本发明的至 少一种吸收性成分选自一种或多种的聚丙烯酸钠、2-丙烯酰胺/2-丙 烯酸共聚物或其两种或多种的合适混合物。
[0038]本发明的吸收性材料可具有宽范围的吸收能力的任何一 种。在一种实施方式中,本发明的至少一种吸收性材料具有比HEFC 更大的吸收能力。在另一种实施方式中,本发明的至少一种吸收性 材料是超级吸收剂。术语“超级吸收剂(super absorbent)”在此被 定义指能吸收等于其自身重量至少两倍的液体量的材料。在另一种 实施方式中,根据本发明的超级吸收剂能吸收等于其自身重量至少 约三倍、或其自身重量至少约四倍、或其自身重量至少约七倍、或 其自身重量至少约15倍、或其自身重量至少约20倍、或其自身重 量至少约25倍、或其自身重量至少约50倍、或其自身重量至少约 75倍、或甚至其自身重量至少约100倍的液体量。应当注意,此处 以及本
说明书和
权利要求书的其它地方,不同的单个范围界限可以 组合形成新的范围。
[0039]在还有另一种实施方式中,根据本发明的超级吸收剂能 吸收等于其自身重量至少约150倍、或其自身重量至少约200倍、 或甚至其自身重量至少约250倍的液体量。在还有另一种实施方式 中,根据本发明的超级吸收剂能吸收等于其自身重量至少约300倍、 或其自身重量至少约350倍、或其自身重量至少约400倍、或其自 身重量至少约450倍、或甚至其自身重量至少约500倍的液体量。 应当注意,此处以及本说明书和权利要求书的其它地方,不同的单 个范围界限可以组合形成新的范围。
[0040]在一种实施方式中,在本发明的非织造纤维垫中存在的 至少一种吸收性成分的量基于存在的一种或多种HEFC的量,范围 为从约1重量百分数至约85重量百分数。在另一种实施方式中,在 本发明的非织造纤维垫中存在的至少一种吸收性成分的量基于存在 的一种或多种HEFC的量,范围为从约5重量百分数至约70重量百 分数、或甚至从约30重量百分数至约50重量百分数。应当注意, 此处以及本说明书和权利要求书的其它地方,不同的单个范围界限 可以组合形成新的范围。
[0041]本发明的至少一种吸收性成分可以以任何方式被分布, 只要该分布方式致使该至少一种吸收性成分与HEFC流体连通。举 例来说,该吸收性材料可被涂覆到HEFC的表面上。在一种实施方 式中,该至少一种吸收性成分能被物理吸收或化学吸收到HEFC表 面上。在另一种实施方式中,该至少一种吸收性成分能以任何其它 合适的方式(如,形成HEFC纤维后喷射在上面)被附着到表面上。 在还有另一种实施方式中,该至少一种吸收性成分能被机械捕集或 缠绕到亲水性弹性成分纤维(HEFC)里。可选地,该吸收性成分能 被嵌入在HEFC中。另外,前述布置的任何组合也在本发明的范围 内。
[0042]任何前述分布可以被用在本发明的吸收性非织造纤维垫 中,这取决于要被包含在其中的一种或多种吸收性成分的物理性质。 举例来说,如果该至少一种吸收性成分有脱落的趋势,则将这样的 吸收剂嵌入HEFC里而不是将其粘合或施用到HEFC的纤维表面上 可能是期望的。另一方面,如果该吸收性材料可被基本上不可逆地 粘合到亲水性弹性成分纤维的外表面上,那么涂敷可能是更期望的。 此外,如果从该纤维到该吸收性材料的传质速率足够慢到该装置基 本上不起作用的程度,那么将该吸收性成分涂到该纤维上可能是更 期望的。
[0043]在一种实施方式中,亲水性材料的溶液与弹性材料溶液 相混合,然后两者的混合物被纺丝,产生包括两种材料的纤维。以 这种方式制备的纤维可具有均一的组成,其中弹性材料和亲水性材 料被均匀分布。可选地,纤维可包括界限明确的相,或者纤维的一 部分可以是均匀的
固溶体而该纤维的另一部分可以是相分离的。在 另一种实施方式中,本发明的纤维可包括嵌段共聚物,其中该嵌段 进一步包括弹性嵌段和亲水性嵌段。这些嵌段可随机地布置或以多 种合适方式的任一种布置。
[0044]在另一种实施方式中,所有形成和/或产生本发明的一种 或多种液体捕集装置必需的化合物被结合在一起并且在单个的电纺 步骤和/或气体喷射纳米纤维法的加工步骤中被加工。也就是说,尽 管不限于此,本发明的某些加工实施方式允许在单个步骤中形成和/ 或产生液体捕集装置。
[0045]在任何情形下,本发明的纤维主要起到如
导管的作用, 用于将液体输送到至少一种吸收性成分,致使将一种或多种液体捕 集在本发明的吸收性非织造纤维垫内。因此,本发明的纤维在它们 提供流体流动的装置的意义上起到多个芯(wick)的作用。这种芯 吸特性连同HEFC和吸收性成分之间的吸收容量和速度上的差别导 致向该吸收性成分的净流。
[0046]在一种实施方式中,HEFC既比至少一种吸收性成分吸收 更快又具有比该至少一种吸收性成分小的容积。在该实施方式中, 该HEFC倾向于在更短时间内达到其容积。因此,倾向于存在从纤 维到吸收性成分的净流,因此允许该至少一种吸收性成分吸收额外 量的所存在的一种或多种液体。
[0047]在另一种实施方式中,HEFC既比该至少一种吸收性成分 吸收更慢又具有比该至少一种吸收性成分小的容积。在该实施方式 中,该HEFC倾向于比本发明的可选吸收成分更多地充当芯吸成分。 因此,倾向于存在从HEFC纤维周围和/或其上到吸收性成分的流动, 因此允许该至少一种吸收性成分吸收适量的所存在的一种或多种液 体。
[0048]本发明的纤维能按照本领域已知的多种方法制造,所述 方法包括电纺、湿纺、干纺、熔体纺丝、凝胶纺丝和气体喷射纳米 纤维法(NGJ)。电纺特别适合用于制造本发明的纤维,因为它倾 向于产生任何前述方法中最细的(如最细的丹尼尔)纤维。电纺技 术被描述在美国专利号4,043,331、4,878,908和6,753,454中,在此 通过引用以其全部并入。
[0049]用于生产本发明的纳米纤维的另一特别有效的方法包括 气体喷射纳米纤维法(即,NGJ方法)。通过NGJ形成纤维的技术 和装置被描述在美国专利号6,382,526、6,520,425和6,695,992中, 在此通过引用以其全部并入。
[0050]简单地说,NGJ方法包括使用具有内管和同轴外管的设 备,其带有侧臂(sidearm)。内管从外管边缘凹进去,因此形成一 薄的成膜区。聚合物熔体通过侧臂进料并且填充内管和外管之间空 的空间。聚合物熔体继续流向内管的流出端,直至其接触流出的气 体射流。碰撞在熔体表面上的气体射流形成聚合物熔体的
薄膜,其 行进到管的流出端,在那里其被喷射,形成
湍流云状纳米纤维。本 发明范围内的多种NGJ方法的更详细讨论在下面被描述。然而应当 注意,本发明不仅限于本文所描述或并入的NGJ和/或电纺方法。
[0051]电纺和NGJ技术允许从
有机溶剂和含水溶剂中加工聚合 物。另外,基于本发明,这些技术允许通过纺丝/气体喷射液体,将 离散颗粒和/或可溶的非成纤添加物结合、分散(均质的和异质的分 散体)和/或局部分散到所形成的纤维中。因此,一种或多种吸收性 成分与一种或多种润湿剂联合(conjunction)和/或结合(combination) 可被结合在用于形成本发明的吸收性非织造纤维垫的纤维之中和/ 或之上。
[0052]在一种实施方式中,用于和/或包含在本发明中的纤维和/ 或纳米纤维的直径范围为从约1纳米至约20,000纳米,或从约10 纳米至约10,000纳米,或从约20纳米至约5,000纳米,或从约30 纳米至约2,500纳米,或从约40纳米至约1,000纳米,或从约50 纳米至约500纳米,或甚至从约60纳米至约250纳米。在另一种实 施方式中,用于本发明的纤维是具有这样范围的直径的电纺纤维: 在约3纳米至约3000纳米,或从约10纳米至约500纳米,或甚至 从约25纳米至约100纳米。同样,此处以及本说明书和权利要求书 的其它地方,不同的单个范围界限可以组合形成新的范围。
[0053]包含在本发明中的纤维的长度不是关键的。任何长度的 纤维可以被使用。适合的纤维长度包括,但不限于,长度至少约1 厘米的纤维,长度至少约10厘米的纤维,长度至少约50厘米的纤 维,长度至少约1米的纤维,长度至少约5米的纤维,长度至少约 25米的纤维,长度至少约50米的纤维,长度至少约100米的纤维, 长度至少约250米的纤维,长度至少约500米的纤维,长度至少约 1千米的纤维,和甚至长度至少约5千米的纤维。同样,此处以及 本说明书和权利要求书的其它地方,不同的单个范围界限可以组合 形成新的范围。
[0054]用于本发明的合适的润湿剂包括,但不限于,一种或多 种的肥皂(如清洁剂)、醇、
脂肪酸、
表面活性剂、甘油、糖、多糖 和低分子量聚合物。在一种实施方式中,润湿剂可以是任何非离子、 阴离子或阳
离子化合物,其当在一种或多种液体存在下,通过降低 存在的一种或多种液体的表面
张力,使得所存在液体中至少一种更 容易渗透进入另一材料中或者更容易在另一材料表面上扩散。在另 一种实施方式中,润湿剂是表面活性剂。在还有另一种实施方式中, 润湿剂是聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯(如20(吐温20))、 甘油、离子型硅氧烷表面活性剂、一种或多种季化聚二甲基硅氧烷 (如二季化聚二甲基硅氧烷,如6921,来自Degussa of Germany)、或其两种或多种的组合。
[0055]在一种实施方式中,在本发明的非织造纤维垫中存在的 润湿剂的量基于吸收性成分和亲水性弹性纤维成分的总重量,范围 为从约0.001重量百分数至约1.0重量百分数。在另一种实施方式中, 在本发明的非织造纤维垫中存在的润湿剂的量基于吸收性成分和亲 水性弹性纤维成分的总重量,范围为从约0.025重量百分数至约0.5 重量百分数,或从约0.05重量百分数至约0.25重量百分数,或甚至 从约0.075重量百分数至约0.1重量百分数。同样,此处以及本说明 书和权利要求书的其它地方,不同的单个范围界限可以组合形成新 的范围。
[0056]如上所讨论,通过其制备本发明的非织造纤维垫的方法 可以允许将至少一种吸收性成分和至少一种润湿剂的组合加入到成 纤溶液中。具体地关于本发明的一种或多种润湿剂,将一种或多种 润湿剂包括在本发明的成纤溶液中使得一种或多种润湿剂能被结合 在纤维中、分散在纤维之上和/或分散在纤维内,所述纤维形成本发 明的非织造垫。一种或多种润湿剂在构成本发明的非织造垫的纤维 之中、之上和/或之内的分散可以是异质的或均质的分散。也就是说, 在本发明的一种实施方式中,较高的润湿剂浓度区域可存在于根据 本发明的非织造垫中。
[0057]在一种实施方式中,至少一种润湿剂被喷射在构成本发 明的非织造纤维垫的纤维上面。在另一种实施方式中,至少一种润 湿剂被结合到成纤溶液中,因此允许形成纤维和/或非织造垫,所述 非织造垫在非织造垫的单个纤维内包含一种或多种润湿剂。
[0058]如上所讨论,根据本发明的纤维可通过NGJ方法制成。 为了这个目标,一种这样的示例性方法在下面被描述。然而,同样 应当注意,本发明没有仅限于这种NGJ方法,其它合适的NGJ和/ 或电纺方法也可被用于生产本文公开的纤维。
[0059]在实施NGJ方法中应用的
喷嘴10参考图1被最好地描 述,所述NGJ方法可被用于生产根据本发明的纤维/纳米纤维。喷嘴 10包括具有入口26和出口15的中心管11。中心管11的直径可基 于气流的需要而变化,当移动液体膜穿
过喷射空间14时其影响气体 的速度,如下所述。在一种实施方式中,管11的直径为从约0.5mm 至约10mm,或甚至从约1mm至约2mm。同样,管11的长度可 以变化,这取决于构造方便性、热流考虑和流体中的剪切流动。在 一种实施方式中,管11的长度为从约1cm至约20cm,或甚至从 约2cm至约5cm。在中心管11的周围同心定位并且与其分开的是 供给管12,其具有入口27和出口16。中心管11和供给管12形成 了环形空间或环形柱13。该环形空间或环形柱13具有这样的宽度 ——其为该环内径和外径之差,所述宽度可基于流体的
粘度和维持 气体喷射空间14的内壁上成纤材料流体的合适厚度而变化。在一种 实施方式中,该宽度为从约0.05mm至约5mm,或甚至从约0.1mm 至约1mm。中心管11被垂直定位在供给管12内,从而在中心管 11的下端24和供给管12的下端23之间形成气体喷射空间14。中 心管11的
位置相对于供给管12的下端23是可调节的,从而气体喷 射空间14的长度是可调节的。气体喷射空间14,即下端23和下端 24之间的距离,是可调节的,以达到流体沿管12内部的控制流动 和管12的末端23处纳米纤维生产的最佳条件。在一种实施方式中, 该距离为从约0.1mm至约10mm,或甚至从约1mm至约2mm。 应当理解,重力将不会影响本发明装置的操作,但是为了解释本发 明,当该装置如图1至10所示被垂直定位时,将作为本装置的参考。
[0060]应当了解,供给管出口16和气体喷射空间14可具有许 多不同的形状和模式。举例来说,空间14可以被制作为锥形、钟形、 喇叭状或其它形状,以影响在该口处发射的纤维的均匀性。出口16 的形状可以是圆形的、椭圆形的、圆齿状的、波纹形的或凹槽状的。 更进一步,供给管12的内壁可包括裂缝或其它可改变纤维形成的处 理。这些形状以不同的方式影响了生产速率和纤维直径分布。
[0061]根据本发明,纳米纤维采用下列方法通过使用图1的装 置进行生产。其中包括必要的成纤成分的成纤材料通过来源17来提 供,并且通过环形空间13进料。成纤材料被指引进入到气体喷射空 间14中。同时,加压气体从气源18强行穿过中心管11并且进入气 体喷射空间14。
[0062]在气体喷射空间14内,认为成纤材料呈现环状膜的形式。 换句话说,从环状空间13出来进入气体喷射空间14的成纤材料在 气体喷射空间14内的供给管12的内壁上形成一薄层成纤材料。这 层成纤材料经历从中心管出口15出来的气体射流引起的剪切形变, 直到它到达成纤材料供给管出口16。在这一点上,认为,成纤材料 层被膨胀气体吹开成许多小股29并且从口16喷射,如图1所示。 从口16喷射后,这些股
凝固并且形成纳米纤维。这种凝固可以通过 冷却、化学反应、聚结、离子化
辐射或去除溶剂而发生。
[0063]如上所示,根据该方法的一种实施方式所生产的纤维是 纳米纤维,并且具有这样的平均直径,所述平均直径在约3,000纳 米以下,或从约3纳米至约1,000纳米,或甚至从约10纳米至约500 纳米。这些纤维的直径可以通过控制不同的条件来调节,包括但不 限于
温度和气压。这些纤维的长度可以很宽地变化,包括大约0.01 mm那么短的纤维至长度约数千米的那些纤维。在该范围内,纤维 可具有从约1mm至约1km以及更窄范围地从约1cm至约1mm的 长度。这些纤维的长度可以通过控制凝固速率来调节。
[0064]如上所讨论,加压气体强行通过中心管11并且进入喷射 空间14。该气体应当以足够高的压力强行通过中心管11,以沿着喷 射空间14的壁携带成纤材料并且产生纳米纤维。因此,在一种实施 方式中,该气体在大约10至大约5,000磅/平方英寸(psi),或甚至 从约50至约500psi的压力下强行通过中心管11。
[0065]如在通篇该说明书中所用的术语气体包括任何气体。非
反应性气体是优选的。这样的术语是指将不会对成纤材料产生有害 影响的那些气体或其组合。这些气体的实例包括,但不限于,氮气、 氦气、氩气、空气、二氧化
碳、
蒸汽氟碳化合物、氟氯碳化合物和 其混合物。应当理解,为了本说明书的目的,气体也将指那些
过热 液体,其当压力释放后将在喷嘴处蒸发,如蒸汽。应当进一步了解 的是,这些气体可包含溶剂蒸汽,其有助于控制由聚合物溶液制成 的纳米纤维的干燥速率。更进一步地,有用的气体包括以期望方式 反应的那些气体,其包括气体和蒸汽的混合物,或者以期望方式反 应的其它材料。举例来说,使用包括有助于使聚合物交联的分子的 气流可能是有用的。还有进一步地,使用包括有助于改进纤维/纳米 纤维生产的金属的气流可能是有用的。
[0066]在另一种实施方式中,如图2所示,喷嘴10进一步包括 唇缘清洁器30。在该组件中,外部气体管19被同心定位在供给管 12的周围并且与其分开。外部气体管19沿供给管12延伸并且因此 产生气体环状柱21。外部气体管19的下端22和供给管12的下端 23形成唇缘清洁器口20。在一种实施方式中,下端22和下端23 在同一水平面上(齐平),如图2所示。然而在另一种实施方式中, 下端22和下端23可以在不同的水平面上,如图3和4所示。还是 如图2所示,外部气体管19优选地逐渐变细并且因此减少了环状空 间21的体积。加压气体强行通过外部气体管19并且在唇缘清洁器 口20处从外部气体管19排出,因此防止可能在供给管12的下端 23聚集的残余量的成纤材料的堆积。强行通过气体环状柱21的气 体应当处于足够高的压强下,以防止过量的成纤材料在供给管12 的下端23处聚集,但是不应当那么高以致它干扰纤维的形成。因此, 在一种实施方式中,气体在从约0psi至约1,000psi、或甚至从约 10psi至约100psi的压力下强行通过气体环状柱21。穿过唇缘清洁 器口20的气流还影响从出口16排出的成纤材料股的排出角度,并 且因此该情况的唇缘清洁器30既有助于清洁唇缘又有助于控制排 出纤维股的流动。
[0067]在还有另一种实施方式中——其显示在图3、4和5中, 护罩气体管31被同心定位在外部气体管19的周围。控制温度下的 加压气体强行通过护罩气体管31,从而它从护罩气体管口32排出 并且因此形成纳米纤维周围的移动气体护罩。该气体护罩控制流体 的冷却速率、溶剂蒸发速率或流体内发生的化学反应的速率。应当 了解,气体护罩的大致形状通过环状管口32的宽度和其与管12的 底部23相垂直的位置来控制。该形状进一步由穿过护罩的气流的压 力和体积来控制。应当进一步理解的是,与穿过中心管11的气流相 比,穿过该护罩的气流优选地在相对低的压力下并且在相对高的体 积流速下。
[0068]在一种实施方式下,护罩气体管口32处于敞开构型,如 图3所示。在另一种实施方式中,如图4所示,口32处于收缩构型, 其中该口被护罩分隔物33部分关闭,所述护罩分隔物33可调节地 从护罩气体管31向下端23延伸。
[0069]在实施本发明中,可纺丝流体或成纤材料可通过几种技 术被输送至环状空间13。举例来说,并且如图6所示,成纤材料可 被存储在喷嘴10内。这对于分批操作来说是特别有用的。如前述实 施方式一样,喷嘴10将包括中心管11。在中心管11周围优选地同 心定位的是成纤材料容器34,其包括容器壁38并且限定了存储空 间35。存储空间35的大小及由此在其内存储的可纺丝流体的体积, 将根据本发明的具体应用而变化。成纤材料容器34进一步包括供给 管12。中心管11以这样的方式被插入到成纤材料容器34内:中心 管出口15被定位在出口管37内,在中心出口11的下端24与出口 管37的下端36之间形成气体喷射空间14。中心管11的位置相对 于下端36在垂直方向上是可调节的,从而气体喷射空间14的长度 同样是可调节的。如前述实施方式一样,气体喷射空间14,即下端 36与下端24之间的距离,是可调节的,以在空间14内实现均匀的 膜并且因此产生具有小直径和高生产率的均匀纤维。在一种实施方 式中,该距离为从约1mm至约2mm,或甚至从约0.1mm至约5 mm。出口管37的长度可根据本发明的具体应用而变化。如果容器 壁38足够厚以致于可在壁38内形成合适的气体喷射空间,那么出 口管37可以去掉。
[0070]根据该实施方式,纳米纤维是按照下述方法通过用图6 的装置生产的。将压力施加到容器上,从而迫使成纤材料从存储空 间35中进入到气体喷射空间14。所施加的压力可以由气体压力、 加压流体或来自挤压机中的熔融聚合物产生。同时,迫使加压气体 从气源18穿过中心管11,并且通过中心管口15排出,进入到气体 喷射空间14。如前述实施方式一样,通过热源39或其它的热源, 可以将热在成纤材料置于成纤材料容器34之前或之后施加到成纤 材料上,施加到进入中心管11的加压气体上,和/或施加到存储空 间35上。从存储空间35排出进入到气体喷射空间14的成纤材料在 气体喷射空间14的内壁上形成一薄层成纤材料。这层成纤材料由于 气体喷射经受剪切形变或其它形变模式如表面
波动,直到它到达容 器出口36。在那里,该层成纤材料被膨胀气体吹开成许多小股。
[0071]在还有另一种实施方式中,如图7所示,成纤材料基于 连续而不是如图6所示基于分批进行输送。在该实施方式中,该装 置是连续流动喷嘴41。与前述实施方式一致,喷嘴41包括中心管 11、供给管12、外部气体管19和气体护罩管31。供给管12被同心 定位在中心管11周围。外部气体管19被同心定位在供给管12周围。 气体护罩管31被同心定位在外部气体管19周围。中心管11具有入 口26和出口15。如前述实施方式一样,中心管11的直径可以变化。 在一种实施方式中,管11的直径为约1mm至约20mm,或甚至从 约2mm至约5mm。同样管11的长度可以变化。在一种实施方式 中,管11的长度将为约1cm至约10cm,或甚至从约2cm至约3cm。
[0072]在中心管11周围同心定位的是供给管12,所述中心管 12具有入口27和出口16。中心管11和供给管12形成环状空间或 环状柱13。该环状空间或环状柱13具有可以变化的宽度,其为该 环的内径与外径之差。在一种实施方式中,该宽度为约0.05mm至 约5mm,或甚至从约0.1mm至约1mm。
[0073]中心管11被垂直定位在供给管12内,从而在中心管11 的下端24和供给管12的下端23之间形成气体喷射空间14。中心 管11的位置相对于供给管出口16是可调节的,从而气体喷射空间 14的体积是可调节的。如前述实施方式一样,气体喷射空间14,即 下端23和下端24之间的距离,是可调节的。在一种实施方式中, 该距离为从约0.1mm至约10mm,或甚至从约1mm至约2mm。
[0074]中心管11被连接到调节装置42上,所述调节装置42可 以诸如通过机械操作来操纵。在如图7所示的一种具体实施方式中, 调节装置42是螺杆,其被插入穿过固定装置43并且由此被一对螺 母固定到该杆上。
[0075]在该实施方式中,供给管12与供给入口管51处于流体 密封连通。中心管11与加压气体入口管52处于流体密封连通,外 部气体管19与唇缘清洁器气体入口管53处于流体密封连通,并且 气体护罩管31与护罩气体入口管54处于流体密封连通。该流体密 封连通是通过使用连接器实现的,但是其它进行流体密封连通的装 置也可以使用,如本领域普通技术人员所熟知的。
[0076]根据本发明,纳米纤维是按照下述方法通过用图7的装 置生产的。成纤材料通过供给入口管51由来源17提供,进入并穿 过环状空间13,并且然后进入气体喷射空间14。在一种实施方式中, 成纤材料在从约0psi至约15,000psi、或甚至从约100psi至约1,000 psi的压力下被供给到供给入口管51。同时,加压气体被迫使穿过 入口管52,穿过中心管11,并且进入气体喷射空间14。如前述实 施方式一样,认为成纤材料在气体喷射空间14内呈环状膜的形式。 这层成纤材料经历由从中心管出口15出来的气体射流引起的剪切 形变,直到它到达成纤材料供给管出口16。在这一点上,认为,这 层成纤材料被膨胀气体吹开成许多小股。从口16喷射后,这些股以 纳米纤维的形式凝固。该凝固可以通
过冷却、化学反应、聚结、离 子化辐射或去除溶剂而发生。如前述实施方式一样,加压气体也同 时由气源25被供给唇缘清洁器入口管53,进入外部气体管19。
[0077]如前述实施方式一样,外部气体管19沿供给管12延伸 并且因此形成气体的环状柱21。气体环状柱21的下端22和供给管 12的下端23形成唇缘清洁器口20。在该实施方式中,下端22和下 端23在同一水平面上(齐平),如图7所示。然而,如上所示,下 端22和下端23可以在不同的水平面上。通过唇缘清洁器口20排出 的加压气体防止可能在供给管12的下端23聚集的残余量的成纤材 料的堆积。同时,加压气体通过护罩气体入口管54由气源28提供 给护罩气体管31。加压气体被驱使穿过护罩气体管31并且从护罩 气体管口32排出,因此在纳米纤维周围形成气体护罩,其控制从管 口16排出的纳米纤维的冷却速率。在一种具体实施方式中,成纤材 料由挤压机供给。
[0078]纳米纤维混合物可以从如图8至10所示的喷嘴产生。在 这些实施方式中,多个气体管和供给管以交替的方式被同心定位, 从而形成了多个气体喷射空间。在前述实施方式中,单个供给管和 单个气体管形成单个气体喷射空间。
[0079]如图8所示,喷嘴60包括具有入口26和出口15的中心 管11。中心管11的直径可基于气流的需要而变化。中心管11可进 行特定调节以携带加压气体。在中心管11周围同心定位的是具有入 口63和出口65的第一供给管61。中心管11和第一供给管61形成 第一供给环状空间或柱69。第一供给管61可进行特定调节以携带 成纤材料。而且,中心管11和第一供给管61可以被这样定位,使 它们基本上是相互平行的。
[0080]如前述实施方式一样,中心管11被定位在第一供给管61 内,从而在中心管11的下端24与第一供给管61的下端67之间形 成第一气体喷射空间71。中心管11的位置相对于第一供给管61的 下端67是可调节的,从而第一气体喷射空间71的长度是可调节的。 同样,第一供给环状空间或柱69的宽度可以被改变以适应流体的粘 度并且保持第一气体喷射空间71的内壁上成纤材料的合适厚度。
[0081]喷嘴60还具有中间气体管73,其被同心定位在第一供给 管61的周围并且与之分开。中间气体管73沿第一供给管61延伸并 且因此形成中间气体环状柱75。中间气体管73也具有入口81和出 口83。
[0082]与前述实施方式不同,第二供给管77被同心定位在中间 气体管73周围,这形成第二供给环状空间或柱79。第二供给管77 具有入口85和出口87。如第一供给管61一样,第二供给管77可 进行特定调节以携带成纤材料。中间气体管73被定位在第二供给管 77内,从而在中间气体管73的下端88与第二供给管77的下端90 之间形成第二气体喷射空间92。中间气体管73的位置相对于第二 供给管77的下端90是可调节的,从而第二气体喷射空间92的长度 是可调节的。第一气体喷射空间和第二喷射空间——分别为71和 92——的尺寸是可调节的,以实现成纤材料沿第一供给管61和第二 供给管77的内部的控制流动,并且因此提供在管61和77的末端 67和90处产生纳米纤维的最佳条件。在一种实施方式中,末端88 与90之间的距离以及末端24和67之间的距离为从约0.1mm至约 10mm,或甚至从约1mm至约2mm。在该实施方式的一个实例中, 下端90和下端67在不同的水平面上,如图8所示。在该实施方式 的另一实例中,下端90处在与下端67(未显示)相同的水平面上 (齐平)。
[0083]为了清楚的目的,如图8至10中所示的本实施方式特征 在于两个供给管和相应的气体供给管,但是应当预见到的是,任意 多个供给管和气体管可以与上述相同的重复方式被同心定位在中心 管11周围。
[0084]喷嘴60任选地进一步包括唇缘清洁器30,如图8所示。 唇缘清洁器30包括外部空气管19,其被同心定位在第二供给管77 周围并且与第二供给管77分开,如图8所示,或者被同心定位在最 外面的供给管周围——如果如上所述多于两个供给管存在的话。外 部气体管19沿第二供给管77延伸并且由此形成气体环状柱21。外 部气体管19的下端22和第二供给管77的下端90形成唇缘清洁器 口20。如前述实施方式一样,下端22和90也可以在不同水平面上, 如图8所示,或者下端22可以处在与下端90相同的水平面上(齐 平),如图9所示。如图8至10所示,外部气体管19优选地逐渐变 细并且因此减小了下端22处环状空间21的大小。
[0085]纳米纤维采用下述方法,通过使用图8的装置进行生产。 第一成纤材料由第一材料源94提供,并且被进料穿过第一环状空间 69,和被引入第一气体喷射空间71。加压气体从气源被驱使穿过中 心管11并且进入第一气体喷射空间71。该气体应当以足够高的压 力被驱使穿过中心管11,以沿喷射空间71的壁携带成纤材料并且 产生纳米纤维,如前述实施方式所述。第二成纤材料可以由第一材 料源(未显示)或者由第二材料源96提供,并且被进料穿过第二供 给环状空间79。第二成纤材料被引入第二气体喷射空间92。加压气 体从来源被驱使穿过中间气体环状柱75并且进入第二气体喷射空 间92。该气体应当以足够高的压力被驱使穿过中间气体环状柱75, 以沿喷射空间92的壁携带成纤材料并且产生纳米纤维,如前述实施 方式所述。因此,在一种实施方式中,该气体在从约10psi至约5,000 psi、或甚至从约50psi至约500psi的压力下被驱使穿过中心管11 和中间气体管73。
[0086]加压气体也被驱使穿过外部气体管19并且在唇缘清洁器 口20处从外部气体管19排出,因此防止可能在供给管77的下端 90处聚集的残余量的成纤材料的堆积。穿过唇缘清洁器口20的气 流还影响了从出口87排出的成纤材料股的排出角度,并且因此该情 况的唇缘清洁器30既有助于清洁唇缘又有助于控制排出纤维股的 流动。以类似的方式,排出第二供给管出口87的气体也有助于清洁 第一供给管61的下端67和控制从第一供给管61排出的纤维股的流 动。以这种方式,每个气体管为供给管起到唇缘清洁器的作用,所 述气体管同心地位于这种各自的供给管内部。
[0087]强行通过气体环状柱21的气体应当处于足够高的压力 下,以防止过量的成纤材料在第二供给管77的下端90处聚集,但 是不应当那么高以致它干扰纤维的形成。因此,在一种实施方式中, 气体在从约0psi至约1,000psi、或甚至从约10psi至约100psi的 压力下强行通过气体环状柱21。穿过唇缘清洁器口20的气流还影 响了从出口15排出的成纤材料股的排出角度,并且因此该情况的唇 缘清洁器30既有助于清洁唇缘又有助于控制排出纤维股的流动。
[0088]在类似的实施方式中——其显示在图9和10中,护罩气 体管31被同心定位在外部气体管19的周围。控制温度下的加压气 体强行通过护罩气体管31,从而它从护罩气体管口32排出并且因 此形成沿纳米纤维周围的移动气体护罩。该气体护罩通过诸如影响 熔融成纤材料的冷却速率、成纤材料的溶剂蒸发速率或者成纤材料 内发生的化学反应的速率来控制成纤材料的凝固速率。应当了解, 气体护罩的大致形状通过环状管口32的宽度和其与外部气体管19 的下端22相垂直的位置来控制。该形状进一步由流过护罩的气体的 压力和体积来控制。应当进一步理解的是,与流过中心管11和中间 气体管73的气体相比,流过该护罩的气体在一种实例中处在相对低 的压力下并且在相对高的体积流速下。
[0089]在一种实施方式下,护罩气体管口32处于敞开构型,如 图9所示。在另一种实施方式中,如图10所示,口32处于收缩构 型,其中该口被护罩分隔物33部分关闭,所述护罩分隔物33可调 节地从护罩气体管31径向地向内朝下端23延伸。
[0090]应当了解,根据本发明,存在许多将会影响纤维,特别 是纤维/纳米纤维的形成的条件和参数。举例来说,移动穿过本发明 装置任何柱的气体压力可能需要基于施用的成纤材料来控制。同样, 所使用的成纤/成纳米纤维材料或者所形成的纤维/纳米纤维的期望 特性可能要求成纤材料本身或各种气流被加热。举例来说,纳米纤 维的长度可以通过改变护罩空气的温度来调节。在护罩空气较冷— —因此致使成纤材料股快速冷冻或凝固——的情况下,可以产生较 长的纳米纤维。另一方面,在护罩空气较热并且由此抑制成纤材料 股的凝固的情况下,所得的纳米纤维长度将较短。还应当了解的是, 流过中心管11和中间气体管73的加压气体的温度可同样地被调控 以实现或有助于这些结果。
[0091]本领域普通技术人员将能采用本领域常规的技术加热各 种气流。同样,成纤/成纳米纤维材料能够通过采用本领域众所周知 的技术进行加热。举例来说,例如通过热源39,如图3和6所示, 可以将热施加到进入供给管的成纤/成纳米纤维材料上、进入中心管 的加压气体上,或者供给管本身上。在一种具体实施方式中,如图 6所示,热源39可包括被源59加热的线圈。
[0092]正如在阅读和理解本发明的方法后将要了解的,在完成 复合纳米纤维的NGJ生产后,这样的纳米纤维如上所述经历加热步 骤,以得到根据本发明的一种或多种实施方式的柔软纤维/纳米纤 维。
[0093]在另一种实施方式中,NGJ可以与电纺技术相结合。在 这些结合的方法中,NGJ提高了生产速率而电场保持射流中的最佳 张力,以形成定向并且避免在纤维/纳米纤维上出现珠滴。电场还提 供一种引导纳米纤维沿期望轨迹穿过加工机器、加热炉或者到达接 收器/薄片上具体位置的途径。纤维/纳米纤维上的电荷也可以生产环 状的且盘绕的纳米纤维,这能够增加由这些纤维/纳米纤维制成的非 织造织物的体积。
[0094]下列具体
实施例本质上是示例性的,并且本发明没有限 于此。实施例
[0095]在本实施例中,所使用的HEFC是脂肪族 聚醚基热塑性聚氨酯,其赋予纤维弹性成分和亲水性成分。只有四 种润湿剂被加入到还包含吸收性化合物的溶液中。在本 实施例中,该吸收性化合物是交联的聚丙烯酸钠。
[0096]首先,在下面详述的所有实施例中,聚合物在 持续加热和搅拌下溶解在
乙醇中。起初对于原液,浓度为按重量计 22.8%。聚合物的熔融指数为18。为了制备用于电纺的 溶液,该吸收剂在小瓶中被称重,并且将乙醇加入其中以使颗粒悬 浮。然后将溶液加入到该悬浮液中并将两者混合。最后, 向混合物中加入润湿剂。各个成分的精确量在下面详细地列在下面 的表1中。按照下面表2中详述的条件将所得溶液电纺。表1
[0097]*活性含量是指干燥化合物的量。润湿剂都是以溶液形 式,并且全部溶解在水中,除非另外指明。从Oleon得到, 而从Degussa得到。表2
润湿剂 锥形口直径 缝隙距离 湿度 温度(℃) 使用
电压(kV) 样品1 1mm 37cm 40% 27.9 30 样品2 1mm 37cm 40% 27.9 30 样品3 1mm 37cm 40% 27.7 30 样品4 1mm 37cm 40% 26.3 30
[0098]接着,如表3所示,另外的七个样品用上述的 聚合物及吸收剂(交联的聚丙烯酸钠)和不同量的(润湿 剂)制备。表3
[0099]下面的表4显示了从表3的溶液形成的电纺非织造垫吸 收水滴所需的平均时间。图11是表4的时间图,而图12是表4中 所包含结果的计算机生成的线性表示。表4
[0100]在下列样品A至F中,非织造聚合物垫的纤维是按照上 述方法,从——脂肪族聚醚基热塑性聚氨酯,其赋予纤 维弹性成分和亲水性成分——制成的。吸收性化合物是交联的聚丙 烯酸钠共聚物并且以表5中所示的浓度使用。用于生产非织造聚合 物垫样品A至F的溶液的确切组成显示在下面的表5中。表5
表6
[0101]表6包含样品A至F的垂直芯吸数据。样品A至F的垂 直芯吸能力如下测试。按照样品A至F制成的10厘米长、1厘米宽 的非织造聚合物
垫带以1厘米的增量被做上标记。各个非织造聚合 物垫带被浸泡到0.9wt%的NaCl溶液中直至1厘米标记处。记录下 NaCl溶液升至1厘米标记上面的另外的1厘米、2厘米、3厘米、4 厘米和5厘米所需的时间(参见表6)。在非织物聚合物带中的任何 延长是通过将NaCl溶液的表面调节至1厘米的原始浸泡点而进行补 偿的。
[0102]从表6中的数据可以看出,包含至少一种润湿剂(如表 面活性剂)的样品芯吸NaCl溶液比那些不含润湿剂的样品快得多。
[0103]图13至15图解了在如表5详述按照实施例A至F制成 的非织造聚合物垫表面上水滴的接触角与流逝时间的关系。在样品 D、E和F的情况中,这些样品中包含的润湿剂被加入到电纺方法 中使用的聚合物/吸收剂溶液中,以制成根据本发明的非织造聚合物 垫。从图13至15中包含的数据可以看出,包含润湿剂致使水滴的 接触角在给定时间期间内下降得更快。正如本领域普通技术人员所 将了解的,水滴随时间的接触角是一种判断非织造聚合物垫的吸收 能力的方法。还应当注意到,图13和14中包含的图仅仅是图15 中包含的整个数据的特写(close up)部分。
[0104]转向图16,图16是图解水滴体积对流逝时间的图,其中 该水滴被置于根据表5中详述的样品B至F制成的非织造聚合物垫 的表面上。从图16中包含的数据中可以看出,样品D、E和F吸收 水滴比样品B和C快得多。正如本领域技术人员所将了解的,非织 造聚合物垫吸收水所需时间的减少在许多应用中可能是期望的,所 述应用包括,但不限于,伤口敷料、棉球、尿布和/或失禁护垫。
[0105]图17图解了水滴的接触角与流逝时间的关系,其中该水 滴被置于根据样品A(使用2组数据)和样品A加上喷射润湿剂(在 该情况下,表面活性剂——也是使用2组数据)的非织 造护垫上。在图17的两个样品中使用的的量是0.5wt%。 如上所示,水滴随时间的接触角是一种判断非织造聚合物垫的吸收 能力的方法。因此,甚至通过在前面形成的非织造聚合物垫上喷射 润湿剂而包含润湿剂提高了非织造聚合物垫的吸收能力。
[0106]如上所述,本发明不仅限于这些实施方式——其中一种 或多种润湿剂被喷射在根据本发明制成的非织造聚合物垫上。相反, 本发明也涵盖了这样的实施方式——其中一种或多种润湿剂被加入 到用于生产非织造聚合物垫的成纤溶液中。在一些情形下,期望将 一种或多种润湿剂放在成纤溶液中,因为将一种或多种润湿剂喷射 在前面形成的非织造聚合物垫上得到这样的最终产品——其具有存 在于非织造聚合物垫的纤维表面上和纤维之间的润湿剂。在非织造 聚合物垫的纤维表面之间存在一种或多种润湿剂可能导致该一种或 多种润湿剂从聚合物垫中渗出。这反过来可能导致一种或多种润湿 剂与使用者/穿戴者的
皮肤或其它敏感表面接触。这样的接触可能在 使用者/穿戴者身上引起过敏反应以及其它后果。
[0107]在另一情形下,包括太多的润湿剂能够/可能引起水或一 些其它液体的表面张力的过多减小。这种表面张力的大大减小可能 导致水或其它液体离开非织造聚合物垫的表面而不是被它吸收。
[0108]上述问题的一种解决方案是将一种或多种润湿剂包括在 用于生产根据本发明的非织造聚合物垫的成纤溶液中。在另一种实 施方式中,本发明的非织造聚合物垫还可包括一种或多种额外的添 加剂。这样的额外添加剂包括,但不限于,香料、气味
抑制剂、抗 菌化合物、酶或酶的化合物、和/或抗病毒化合物。这些额外添加剂 可以在本发明的非织造聚合物垫生产后被喷射在其上,或者可以被 包括在用于生产本发明的非织造聚合物垫的成纤溶液中。
[0109]在还有另一种实施方式中,本发明的非织造聚合物垫可 包括两层或多层不同的纤维。根据这种实施方式的垫可以通过诸如 将第二种纤维电纺在先前电纺的第一种纤维上面而制成。在这种实 施方式中,至少一组纤维其中具有一种或多种润湿剂。各个纤维层 还可以独立地包括上面讨论的一种或多种额外添加剂。
[0110]在一种具体的情况中,根据本发明的非织造聚合物垫至 少具有两层不同纤维,其中只有一层包含一种或多种润湿剂。
[0111]尽管本发明具体参考本文详述的某些实施方式进行了详 细的描述,但是其它实施方式能够实现同样的结果。本发明的变化 和改变对于本领域普通技术人员来说将是显然的,并且本发明旨在 在所附权利要求书中涵盖所有的这些改变和等价物。