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高通气性耐水隔离层和采用该层的吸收体产品

摘要

提供一种多孔性缓冲层与耐水压100mmH2O以上的耐水无纺布结合为一体的高通气性耐水隔离层。该高通气性耐水隔离层通过与具有通气性的层状吸收体组合成吸收芯,即可使吸收体产品本身也具有高通气性能。该多孔性缓冲层最好是具有凸凹结构,其顶部口径与底部口径不同的漏斗形结构的开孔膜,其口径较小一侧的口径,近似于正圆形时为1mm以下,开孔数为20个/cm2以上。

著录项

  • 公开/公告号CN1505560A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2004-06-16

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 株式会社日本吸收体技术研究所;

    申请/专利号CN02809263.5

  • 发明设计人 铃木磨;

    申请日2002-05-02

  • 分类号B32B5/24;A61F13/514;

  • 代理机构11219 中原信达知识产权代理有限责任公司;

  • 代理人王维玉;武玉琴

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-17 15:26:25

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-04-08

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):B32B 5/24 专利号:ZL028092635 申请日:20020502 授权公告日:20051207

    专利权的终止

  • 2012-03-21

    专利权的转移 IPC(主分类):B32B5/24 变更前: 变更后: 登记生效日:20120213 申请日:20020502

    专利申请权、专利权的转移

  • 2005-12-07

    授权

    授权

  • 2004-08-25

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2004-06-16

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及由多孔性缓冲层和耐水无纺布的结合体构成的高通气性耐水隔离层。

背景技术

对于吸收体产品而言,闷热与不舒服是伴随穿着而产生的重大问题,为解决该问题想了种种办法,例如改进表面材料以及在其侧部及端部设置通气区,或在后背层上采用各种各样的材料组合等等。但至今尚未得到彻底解决。

关于付与后背层通气性的所谓呼吸性后背层,也早已有微细纤维网的层迭体,以及利用凝胶团的方法等多个提案,但目前唯一可用于工业性生产的有效手段仍然是将所谓通气性PE膜作为后背层使用。然而,普通的通气膜的通气度以MVTR(Moisture Vapor Transfer Ratio)ASTM E96-63F、E96-80B表示的数值,仅为3.0~5.0m3/24hr·m2左右。

另一方面,若根据关于内衣等的闷热性研究,以防止闷热为目的,为使表面存在风箱效应的气流,在需要高通气性的同时,还需要在内衣表面与皮肤之间保持2mm以上的空隙。然而普通的内衣,若用Gurley法(ISO5636/5)表示通气度,即便是致密结构,也具有1.0秒以下通过100ml的通气性能。若为了与通气膜进行比较,若用通气度(ASTMD-737)表示,则通常为1m3/min·m2以上,如果是薄衣物,则有10m3/min·m2以上的通气度,即使在湿的状态下,至少也有0.5m3/min·m2以上的通气度。该通气度相当于所述通气膜的近300倍。从该值也可看出,要想使吸收体产品具有不产生闷热与不舒服的很高的通气性有多么难。

除此而外,由于以现在的纸尿裤为代表的吸收体产品被设计为尽可能毫无间隙地与身体密切接触,因此几乎没有使之发挥风箱效应的空隙,几乎不存在表面气流。而且由于吸收体自身也有纸浆/SAP的厚层,因此目前的现状仍然是,在吸收体液之后,难得的通气膜仅有的一点儿通气性也变得丝毫不起作用,若穿着呈此种状态的吸收体产品,产品内的湿度、温度都会上升,可以说,出现闷热与不舒服也是自然而然的事情。

此外,即使觉察到有发生泄漏的风险,也有在侧面及前后或末端设置通气口的提案,但同时又发生了排泄物带来的臭味通过该通气口排出的新问题。

也就是说,为使具有很高的通气性而又不大可能产生闷热与不舒服的吸收体产品成为可能,提高后背层的通气性能固然重要,但仅此还不够,吸收体本身也需要具有稳定的通气性结构。

发明内容

本发明之目的在于,提供一种能使很高的通气性与良好的防漏效果这两种彼此相反的功能同时并存的全新的高通气性耐水隔离层。

若采用本发明,即可提供一种具有以下特征的高通气性耐水隔离层:该层由开孔口径为1mm以下,开孔数为10个/cm2以上的多孔性缓冲层与耐水压性能为100mmH2O以上的耐水无纺布结合为一体的结合体构成。

理想的多孔性缓冲层具有20个/25mm以上的单元数,是厚度在3mm以下的有连续气泡的高通气性发泡层。

另一种理想的多孔性缓冲层是形成多个顶部口径与底部口径不同的漏斗状的中空突起的开孔膜,当中空突起顶部的口径近似于正圆形时为1mm以下,开孔数为10个/cm2以上。

此外,理想的耐水无纺布是以PE、PP、PET以及聚氨基甲酸乙酯及其衍生物中的某一种或其任意组合的混合物作为基础原料形成的熔融吹制无纺布和纺粘体无纺布的多层体。所述纺粘体无纺布(S)和熔融吹制无纺布(M)的多层体的层结构为SMS、SMMS、SMMMS或SMSMS。

此外,本发明提供的吸收体产品是一种具有包含粉状、颗粒状或纤维状的SAP以及蓬松纸浆中的至少一种作为吸收成分的吸收芯的吸收体产品,其特征在于,具有与上述吸收成分的层连接配置的高通气性耐水隔离层,上述高通气性耐水隔离层由多孔性缓冲层与耐水压为100mmH2O以上的耐水无纺布的结合体构成,上述多孔性缓冲层是形成顶部口径与底部口径不同的多个漏斗状的中空突起的开孔膜,当上述中空突起的顶部口径近似正圆形时为1mm以下,开孔数为10个/cm2以上,配置为其中空突起的顶部与上述吸收芯连接。

在此类吸收体产品之中,上述缓冲层配置为复盖上述吸收芯的整个下表面、两侧以及上述吸收芯的上表面部分中的一部分,上述吸收芯的下表面与上述耐水无纺布结合为一体。

上述缓冲层既可复盖上述吸收芯的整个下表面及两侧,在其下表面与上述耐水无纺布结合为一体,上述缓冲层也可采用下述构成:在上述吸收芯的下表面展开配置,在其整个表面上与上述耐水无纺布结合为一体,起辅助层的作用。

在上述吸收芯的整个吸收面之中,也可在提供的排出体液超过其吸水保持能力,或者压力集中于某个局部的部位,采用耐水压高的不通气膜或耐水压高的通气膜进行加强。

在上述吸收体产品之中,也可将上述耐水压高的膜与上述缓冲层相互组合为仅在边缘部分重迭,并与上述耐水无纺布结合为一体。

在上述吸收体产品之中,上述吸水性耐水层的厚度为0.5mm以下,作为构成成分的上述耐水无纺布为30g/m2~10g/m2的SMS或SMMS,上述亲水层为以30g/m2~10g/m2的木材纸浆为主要成分的卫生纸,而且上述SAP含有80g/m2~20g/m2的粒径在500μm以下的颗粒状SAP。

上述吸收芯总重量的50%以上最好由SAP占有。进而言之,上述吸收芯最好是由无纺布以及由其包容的SAP构成的层状复合体。

其它理想的吸收芯为由蓬松纸浆与SAP的混合物构成的,采用空气冲击法形成层状的层状吸收体。

而在本发明的高通气性耐水隔离层之中,其“耐水性”用本领域作为一般基准所用的耐水压表示时,需达到100mmH2O以上,最好能达到150mmH2O以上。但值得注意的是,也没有必要象通常的膜那样达到2000mmH2O以上的高耐水性,能达到所谓透水阻力的水平就可以了。

附图说明

图1是表示适用于本发明的高通气性耐水隔离层的开孔膜的一例的透视图,该膜具有凸凹。

图2是表示将吸收芯组合到图1的凸凹膜上时的液体流动轨迹的说明图。

图3是表示适用于本发明的高通气耐水隔离层的,顶部设有开孔的凸凹开孔膜外观的透视图。

图4是图3的凸凹开孔膜的局部剖切的剖视图。

图5是表示在凸凹开孔膜的突起的顶部形成的开孔的,各自不同的形状及分布的例示说明图。

图6(a)(b)(c)是表示在凸凹膜的各个突起处形成各种不同位置开孔的透视图。

图7是由聚氨基甲酸乙酯泡沫的热压缩及吸水引起的厚度变化的例示说明图。

图8是表示将开孔膜及耐水无纺布与吸收芯组合在一起时的配置关系的图。

图9是表示在将耐水无纺布与缓冲层组合在一起的结构中存在的两种空隙的示意图。

图10是在由图9所示的缓冲层与耐水无纺布以及吸收芯的结构中,表示从吸收芯开始吸收液体到吸收完毕为止的吸收周期的流程图。

图11(a)是表示由以高吸水性树脂为主要成分的吸收层、包容高吸水性树脂的无纺布状基材、以及高吸水性树脂彼此之间、高吸水性树脂与无纺布状基材间的结合材料等三种成分构成的层状吸收体的俯视图,图11(b)是图11(a)的层状吸收体的纵剖视图。

图12(a)是表示缓冲层复盖了吸收芯的整个下表面与两侧,进而复盖了吸收芯上表面部分的一部分的产品式样的剖视图。

图12(b)是表示缓冲层复盖了吸收芯的整个下表面与两侧,在其下表面与耐水无纺布结合为一体,构成高通气性耐水隔离层的产品式样的剖视图。

图12(c)是表示缓冲层与耐水无纺布结合为一体构成的高通气性耐水隔离层展开配置在吸收芯下面的产品式样的剖视图。

图13(a)是表示吸收芯的两侧将层状吸收体折迭为4层堤岸状结构的说明图,图13(b)是在两侧配置了不渗漏液体的加强膜的例示说明图。

图14(a)是采用在吸收芯的中央部位将层状吸收体重迭三层构成的吸收体产品的说明图,图14(b)是采用在中央部位配置了加强膜的结构的吸收体产品的说明图。

图15是在有膜的部位省略缓冲层,缓冲层与膜局部重迭,再与耐水无纺布结合的吸收体产品的简略纵剖视图。

图16是表示适用于本发明的吸收体产品的辅助层的简略纵剖视图。

图17是表示一种付加了辅助层的本发明的吸收体产品之一例的简略纵剖视图。

图18是表示又一种付加了辅助层的本发明的吸收体产品另一例的简略纵剖视图。

图19是表示为了进行耐水性评估而使用的耐水性评估装置的整体的侧视图。

图20是表示将图19的评估装置的评估试样安装部位放大显示的侧视图。

图21是表示将缓冲层组合在本发明的高通气性耐水隔离层之上,并将其与吸收芯重迭后构成的吸收体产品式样的剖视图。

图22是表示在分析未使用缓冲层的吸收体产品式样的吸收体测试中的吸收液的存在状态之后得出的表示物质收支的说明图。

图23是表示在分析使用了缓冲层的吸收体产品式样的吸收体测试中的吸收液的存在状态之后得出的表示物质收支的说明图。

具体实施方式

首先介绍基于通过多孔性缓冲层与耐水无纺布结合获得的新概念的本发明的高通气性耐水隔离层本身,接着再介绍将上述隔离层与吸收芯组合后获得的吸收体产品。

(多孔性缓冲层)

本发明的高通气性耐水隔离层的首要构成成分是多孔性缓冲层。由于该缓冲层是在吸收体产品中将其一面置于吸收芯的正下方,另一面与耐水无纺布结合为一个整体状态下使用的,因而需要满足下述条件。

(1)应该具有足够的通气性,达到不影响上侧的吸收芯与下侧的耐水无纺布的通气性为度。

(2)应该具有临时捕获未被SAP吸收,透过吸收芯而来的未吸收水(所谓自由水)的功能。

该捕捉功能为了区别于靠近顶层,配置在吸收芯上部的现用的表面捕捉(表面临时储存)功能,称之为底部捕捉(底部临时储存)功能。具有此种底部储存效果的缓冲层捕捉的未吸收水,随着时间的推移,再次被上部的吸收芯的SAP层吸收,继而被固定。

此处所说的缓冲层所具有的底部临时储存功能,正如上述,是指来自吸收芯的未吸收水临时储存在吸收芯的底部的功能。由于吸收芯的主要成分的SAP的初期吸收速度慢,暂时从吸收芯中漏到底部的液体一接触到现用的膜状后背层,即在其表面流动,按照重力原则集中于最低部位,其液体即从缝隙间漏出。因而有必要平均分割,并且不让液体流动,进行捕获。

例如,当把成形为具有图1所示的凸凹的层作为后背层与吸收芯连接配置的情况下,正如图2所示,液体按凹部的深度与数量被分割,其结果是具有了液体捕捉功能,使整个表面均匀成为蓄水池。此种功能一般称之为底部临时储存功能。

而且,图1及图2中所示的凸凹层虽然有良好的底部储存功能,但由于没有通气性,因而不符合本发明的目的。

(3)应该具有一定程度的耐水阻力。

将被捕捉到缓冲层上或缓冲层的空隙内的未吸收水转移到下部的耐水无纺布的量最好尽可能减少。作为此种液体的止动功能,缓冲层需要具有不防碍高通气性能范围内的耐水阻力。

(4)应该具有可将液流分化与细分化的多单元或多凸凹结构。

从吸收芯漏出应由缓冲层临时储存的自由水(未吸收水)不被储存在某个局部,而是靠缓冲层具有的多分割结构,进一步细分流,自由水应被缓冲层与液体接触的部分的全表面储存,而不给耐水无纺布增加局部性负载。

(5)应该具有缓解施加于吸收芯上的重力与压力,降低施加于下部的耐水无纺布上的水压的、所谓缓冲效应,用另一种表现形式而言,应具有软垫效应。

(多孔性缓冲层的构成)

为了发挥因高通气性及耐水阻力而具有的液体限制器的功能,缓冲层为多孔质的同时,其孔径尺寸最好小一些。同时用具有表面张力的疏水性材料构成,最好用防水材料构成。作为孔径尺寸,最好在1mm以下,如能在0.5mm以下则更好。

作为构成多孔质体的材料的示例,可使用PE、PP、PET、合成橡胶、氨基甲酸乙酯、EVA等的单一聚合物,复合聚合物以及上述各种的混合物,或将上述材料的成形体用硅酮、特氟纶(注册商标)聚四氟乙烯等防水剂实施了表面处理的材料。

为充分发挥在底部捕捉自由水(未吸收水)的所谓底部储存功能,需要有膨松的内部容积大,液体的物理性储存功能大的结构。为了增加此种底部储存功能,简而言之,最好具有膨松性尽可能大,表观比重小的结构。然而那样一来,必然使吸收体产品的厚度增加。吸收体产品的紧凑化是一种不可忽视的要求,这样厚的吸收体产品并不符合市场的需求。因而其厚度自然也有个极限。由于有更厚的膨松的缓冲层,具有防止施加于吸收芯的负载施加到耐水无纺布上的软垫效应,因而对于实现本发明的目的也有好的一面,但考虑到是吸收芯厚度为1mm以下的超薄结构的吸收体产品,其使用的缓冲层的厚度至少也应在3mm以下,最好能设定在1mm以下。为了以1mm以下的厚度而且还要稳定发挥上述缓冲层的效应,就得采用刚性好的材料使之具有在加压时也不产生重大变形,或在使用之前的干态时压缩变形为1mm以下,使之保持薄状,同时要求其具有吸湿,吸水后恢复原膨松态的特性。

缓冲层的另一项重要功能是通过液体的分流与分割使液流均匀化。本发明使用的缓冲层的多孔质结构并非普通的吸收体产品中作为表面吸湿层,通常使用的用透气工艺获得的均质的膨松的无纺布形状的材料,而最好是具有象多个凸凹成形的塑料膜那样的凸凹部分的材料,或具有连续的气泡的泡沫状的多单元腔结构的材料。

能够满足此种条件的典型的示例是具有连续气泡的发泡氨基甲酸乙酯层,其它示例就是具有凸凹结构的塑料开孔膜。

作为具有凸凹结构的开孔膜,其代表性的产品是底部与顶部孔径不同,即设有多个所谓漏斗形凸凹的开孔膜。该开孔膜在作为妇女卫生巾的表层使用时,将孔径大的一面配置在接受液体的表面一侧,使液体易于流入,同时还可防止液体从下面倒流,一般均作为防污染性好的表面材料使用。此外,在其表面再复合膨松的透水性无纺布的复合材料已在(日本)特表2001-501883号公报中公布,被作为表面材料使用。

本发明最重要的特征之一是,将该开孔膜反向配置,即,将孔径小的一侧朝上配置,在吸收芯的下部以从下部支持吸收芯的方式配置,对液体的流入施加阻力的同时,还使来自下面的液体的流动处于更为容易的状态。也就是说,此种配置结构是由吸收芯漏出的未吸收液溢到缓冲层中,其结果,是即使该未吸收液又从该开孔处漏到耐水无纺布一侧,也能随着SAP的吸收力的恢复,重新进行该漏出液的再吸收时,为使液体更容易通过开孔流到吸收芯所需的结构。

图3示出本发明中乐意使用的,具有凸凹的开孔膜10的外观,图4是其局部放大的剖视图。图中所示的开孔膜10具有以适当的分布密度形成的多个漏斗状的突起11,在该突起11的直径大的一侧(底部),形成具有直径φb的底部开孔12,以及在其顶部形成具有较小的直径φt的顶部开孔13。直径φb与φt的直径比(φb/φt)最好从1.1~3.0的范围内选择。此外,相邻的突起11间的间隔、高度与厚度分别用L、H与T表示。理想的高度H为3mm或3mm以下。厚度T为原料膜的厚度,最好在0.01~0.5mm之间。而厚度及高度的测定使用了大荣科学精(密仪)器(公司)制造的FS60A,在最低负载条件3g/cm2的负载下进行。那是因为打算在尽可能接近无负载的条件下表示厚度。

在此种开孔膜10之中第一重要的是,在漏斗状突起11的顶部形成的细的一侧的开孔12的开孔直径。该开孔直径正如后述,被吸收芯吸收的水性液体,由于在超越了吸收芯的能力时,吸收芯变成将从该开孔溢出的水性液体排出到辅助层一侧的耐水无纺布的排出孔,因此其开孔直径在不损害通气的范围内最好小一些。理想的开孔直径若用使开孔形状近似正圆时的直径来表示,则为2mm以下,最好能在1mm以下。在此种条件下,通过吸收芯渗到下层的水性液体(未吸收水)被捕捉到有凸凹的开孔膜的凹部,在从那儿溢出之前,靠小孔的表面张力造成的阻力,可阻止其直接流到耐水无纺布。然而,若其开孔直径超过2mm,由吸收芯流到下层的水性液体,则表现不出耐水阻力,而是直接通过缓冲层的开孔分流到耐水无纺布一侧,会使捕捉效应,即底部储存效应失去意义。

开孔膜的每一单位面积开孔数在本发明中也是重要因素之一。在开孔膜的情况下,若与后述的发泡层进行比较,由于其孔数相对较少,因而开孔数变得很重要。此外,开孔数与溢出流到耐水无纺布的未吸收水的分割、分流数也有密切的关系。开孔数若用个数/cm2的单位来表示,则最好是10个/cm2以上,若能达到20个~300个/1cm2则更好。在达不到10个/cm2时,很难起到均匀的分配放流效应,因此其缓冲效果也会降低。

图5为表示开孔膜的顶部开孔的分布例,开孔膜A、B及C均为由PE制成的开孔膜,开孔较大,膜层也较厚的开孔膜A由美国的Tredegar公司制造,开孔较小的开孔膜B由以色列的Avgol公司制造,开孔膜C是由Tredegar公司生产的开孔更小的产品。

在本发明之中,关于设置在开孔膜上的开孔的形状并没有特殊限制,但开孔的位置多少有可能影响到底部储存功能。为了获得更好的底部储存效应,正如图6(a)所示,最好在突起的顶部设置开孔13。但是为了增加加压下的耐水阻力,可在图6(b)所示的突起的侧面设置开孔,这种情况下,正如图6(c)所示,既可在一个突起上设置两个开孔13,也可根据需要设置3个以上。当在突起的侧面设置开孔的情况下,由于因加压而变形时开孔13的形状变为扁平形,因而不如说有此情况下更为理想。

另一方面,发泡层应该由PE、PP、聚氨基甲酸乙酯、PET、合成橡胶等疏水性发泡体构成,应该具有连续气泡及良好的通气性能。一般而言,应具有至少5m3/min·m2(ASTM D-737)的通气度,若用单元数量及发泡数来表示,最好具有下述物理特性数值。

空隙率:70%~99%

单元数:20个/5mm~80个/25mm

发泡度:15~50倍

关于发泡层的厚度,与上述的开孔膜相同,最好在3mm以下,若能达到1mm以下则更好。然而即使厚度超过3mm,只要能通过加压压薄,就可使用。

也就是说,所谓理想的膨松状态,若是作为商品包装后的状态自不待言,即使是开封后的状态或穿用状态也应尽可能保持薄态,最好能随着体液的排出时的湿润化,与吸收芯的吸水膨润、膨胀相呼应,该缓冲层也随之膨胀而膨松起来。

作为缓冲层,虽然也可使用特开2001-19777号公报中公示的有压缩恢复性的膨松材料,但最好是不伴随组织破坏恒久变形的所谓易“压扁”的材料。此种靠压缩产生的薄层化,当采用发泡海绵之类的材料时是比较容易的。例如,如果是PE、PP等热可塑性聚合物的发泡体,通过用玻化转变点以上、热溶融温度以下的温度热压,即可压缩到1/10~1/5左右。即使在热塑温度较高的聚氨基甲酸乙酸泡沫的情况下,通过在加热条件下高压处理,可压缩到1/5左右。即使象纤维素海绵体之类没有热塑性的海绵,在吸湿状态下通过加热加压处理,仍然可压缩到1/5左右。这些被压缩的海绵,使用时,一旦在体重的加压下吸水,也会因发泡单元的吸水,其膨松度(容积)基本恢复到原先的水平。

图7例示出聚氨基甲酸乙酯泡沫的热压缩及吸水过程中的厚度变化。当聚氨基甲酸乙酯泡沫的厚度P未压缩时为8mm的情况下,经热压缩压缩后的泡沫的厚度Q被压缩到2mm,即1/4左右。该压缩状态下的泡沫虽在干燥时一直保持着2mm的厚度,但在将其作为缓冲层使用,加压吸水后,其厚度可恢复到6mm左右。此种情况下的厚度作为干燥时的厚度,在该例中表示为2mm。

(耐水无纺布)

下面介绍本发明的高通气性耐水隔离层的第2构成成分的耐水无纺布的概念及其性质。

耐水无纺布与上述的缓冲层组合在一起,具有进一步捕捉从缓冲层的通气孔溢出的液体,起着防止泄漏到外面的作用。因此,构成耐水无纺布的材料较之开孔膜及海绵体,要求其具有明显微细的多孔结构,并具有高通气性。作为具有此种性能的材料,即有构成纤维的旦尼尔(纤度单位:长9000米重1g为1旦尼尔)值很小,结构致密的无纺布。

作为此种无纺布,最好使用除具有上述的多孔性之外,还具有对水的润湿性小,有一定程度的浸透阻力,尽可能薄而且具有均匀的疏水性与防水性的无纺布。作为示例,可列举以PE、PP、PET、聚氨基甲酸乙酯及其衍生物或其混合物为原料的熔融吹制无纺布、纺粘体无纺布、或其复合体的SMS、SMMS及SMSMS等等。无纺布的单位面积重量最好在10g/m2~30g/m2的范围内。耐水压最好是高的,但正如后述,由于与缓冲层组合之后有效起作用更为重要,因而单层无纺布的耐水压至少应在100mmH2O以上,最好能在150mmH2O以上。从这一意义而言,理想的无纺布以纺粘体无纺布(S)和以更致密的纤维作为构成成分的熔融吹制无纺布(M)的复合体的SMS,以及熔融吹制层所占比例相对多,且平均化的SMMS、SMMMS、SMSMS之类的复合体为佳,而构成纺粘体层的纤维的旦尼尔值最好在2d以下。

为了使耐水性能更加稳定,也可用硅铜、特氟纶(注册商标)等防水材料处理耐水无纺布的表面。

(耐水无纺布与缓冲层的一体化)

在本发明的高通气性耐水隔离层之中,上述耐水无纺布与缓冲层需要以彼此密切粘合状态结合为一个整体。为了实现一体化,缓冲层及耐水无纺布可用结合剂或融合剂结合,但为了不防碍无纺布及缓冲层的通气性,推荐使用下述结合材料——将通常作为卫生材料使用的热熔树脂用喷涂、幕帘式淋涂之类的热熔涂布机,在纤维化的状态下将其作为结合材料。此外,也可使用将开孔膜或发泡体的制造工艺与熔融吹制工艺联系在一起的工艺制造的开孔膜/熔融吹制复合体,或发泡层/熔融吹制复合体。

正如上述,耐水无纺布以缓冲层的复合层迭状态使用,通过该多层化,使之具有了与单层完全不同的特性。

下述的表1示出单层耐水无纺布、单层缓冲层以及多层体的隔离层各自的耐水压的实测值。从该测定结果可知,虽然构成缓冲层的开孔膜具有的耐水压极低,但通过多层化,其耐水性大幅度提高。

表1

               构成材料  耐水压(mmH2O)耐水无纺布    SMMS(22g/m2)    220缓冲层    开孔膜A    5    开孔膜B    12    开孔膜C    25    聚氨基甲酸乙酯泡沫    30隔离层    开孔膜A/SMMS    260    开孔膜B/SMMS    390    开孔膜C/SMMS    430    聚氨基甲酸乙酯/SMMS    330

从表1的结果可受到如下启示:在开孔较小的开孔膜B及开孔膜C上配置了作为耐水无纺布的SMMS的试样具有明显高的耐水压。

下面参照图8介绍组合本发明的高通气性耐水隔离层与吸收芯之后构成的吸收体产品。图8示出组合开孔膜10以及耐水无纺布20与吸收芯30情况下的配置关系。在该构成之中,正如表1所例示,当在由耐水压为220mmH2O的SMMS构成的耐水无纺布上组合了耐水压25mmH2O的开孔膜10(图5的开孔膜C)的情况下,各部件的耐水压合计也不过245mmH2O,但实际一测结合为一体的耐水压,才知道该值为430mmH2O,其耐水压提高了将近一倍。从中可推断出,其原因之一是由于采用了组合开孔膜/SMMS的结构,表现出开孔膜10的水阻结构与存在的空气的复合效应,从而具有一种缓和施加于耐水无纺布的水压的效应。

(捕捉水的再吸收机理)

在缓冲层与耐水无纺布的组合结构之中,更为重要的是底部储存效应以及被捕捉的未吸收水液重新被含有SAP的吸收芯再次吸收的机理。

图9是表示在组合了耐水无纺布20与开孔膜10的缓冲层的结构中存在的两种空隙,即存在于缓冲层的开孔膜的凹部的空隙A与存在于耐水无纺布20与开孔膜10的缓冲层的凸部之间的空隙B的示意图。

此外,图10表示在配置了缓冲层的,图9所示的结构中从吸收芯从开始吸收液体起到吸收完毕的吸收周期。排出的体液最初扩散到吸收芯的表面,继而被SAP层吸收,未被吸收的液体进一步流向下层。由于SAP的吸收赶不上体液的供给而产生的未吸收水液首先被捕捉到缓冲层的具有多个单元状凹部的A部,形成图7的(I)状态。若未吸收水液进一步增加,A部全部充满,并向整个凹部扩散,进一步溢出的液体从开孔部溢出,充满B部。这就是(II)状态。

然而,由于随着时间推移,上方的SAP层产生了吸收余地,首先存在于A部的液体再次被吸收到吸收芯之中。继而B部的液体也从开孔倒流之后再次被吸收。这就是(III)状态。进而随着时间的推移,A部与B部的液体几乎全部被再次吸收到吸收芯之中,A部与B部也几乎恢复为原先的空隙,准备接受下一次的排出液。这就是(IV)状态。

施加到耐水无纺布上的负载最大的时间段为(II),为A部与B部均处于充满状态时,随着时间的推移,负载被减轻。然而即使在最大的充满状态下,所受到水压量也不过仅仅是2mm~3mmH2O的自由水压,用耐水无纺布完全能够起到防漏效果。

下面的表2示出状态(I)~(IV)各自的缓冲层的A部及B部的功能分担比例值。(I)状态意味着A部、B部各自的100%的能力之中,只有A部的80~90%处于被利用状态,(II)状态表示A部与B部均处于充满状态,100%被利用,(III)状态意味着A部的再次吸收已开始,A部的一半已被吸收,受此影响,B部也有一部分被再次吸收。(IV)状态表示几乎所有液体的再吸收均已完毕,处于等待下次排出的状态。

表2

                             状态A部或B部    (I)    (II)    (III)    (IV)A部  80~90%    100%    50%    0%B部  0%    100%    80%    0%

上面介绍了缓冲层与耐水无纺布组合的多层结构的隔离层的防漏效果,下面介绍该隔离层与吸收芯组合后构成的吸收体产品。(本发明的吸收体产品中理想的吸收芯)

在本发明的吸收体产品中使用的理想的吸收芯之一为SAP含量高的吸收芯,而且是在特开平10-168230号公报、特开2000-201975号公报中所述的,由高吸水性树脂为主要成分的吸收层、包容高吸水性树脂的无纺布材料,以及结合高吸水性树脂相互之间与高吸水性树脂及无纺布材料间的结合材料等3种成分构成的层状吸收体。

图11示出此种层状吸收体的一例。在图11之中,标号31为无纺布材料,32表示设置在该无纺布基材的表面线上方的SAP层,存在SAP层32的区域具有吸收区域相(P相)的功能、不存在SAP层32的区域具有通气阻力极小的扩散/表面临时储存区域相(Q相)的功能。正如上述,本发明优选作为功能不同的相彼此连接的连续相存在的层状吸收体。

该层状吸收体的Q相具有无论吸收前与吸收后均可自由通过空气的结构。此外,该片状吸收体由于SAP的含量占80%~90%属于所谓极超薄形结构的吸收芯,但此种吸收芯其紧凑性虽极好,但也存在初期吸收速度慢的缺点。因此历来采用在吸收芯的上部设置膨松的无纺布及蓬松纸浆构成的表面储存层,在那儿使液体临时性储存之后,再将液体提供给SAP层的方式。然而,若仅靠表面储存层使液体集中,SAP层的利用率下降,必然要求表面储存层加厚度、面积加大,其结果是随着生产成本的增加,紧凑化的优点也被进一步抹杀。本发明正是通过设置具有底部储存层效应的缓冲层解决这一问题的。

例如,健康婴幼儿的排尿速度为100ml/30秒左右。因此自然需要有调节排尿速度与吸收芯的吸收速度间的速度差的功能。在此种情况下,本发明的效果尤为显著。调节吸收速度差的解决手段之一为,采用本发明者等人在特愿  2001-04349号中提出的液体分配单元,使液体快速扩散到整个表面,提高面积利用效率。用于该课题的另一种解决手段是,通过利用缓冲层具有的底部储存效应,捕捉未吸收水来消除上述速度差。因此通过将第一种解决手段的液体分配单元与第2种解决手段的缓冲层组合在一起,即可大幅度改善吸收速度。关于此种具体效果,将用图17的吸收体产品的实施例详细介绍。

(吸收芯与隔离层的配置关系)

参照图12详细介绍与组合了含有高浓度的上述SAP的层状吸收体与本发明的隔离层有关的实施例。

在图12(a)所示的例中,作为缓冲层使用的PE开孔膜10复盖了吸收芯30的整个下表面与两侧,并复盖了吸收芯30的上表面部分的一部分,这样一来,还具有复盖吸收芯30的大部分的所谓芯套(corelapping)的作用。开孔膜10的下表面用EVA类热熔法(图中省略)与构成耐水无纺布20的PP的SMMS结合为一体,从而具有了高通气性耐水隔离层的功能。具有此类吸收芯结构的吸收体产品,其缓冲层的使用面积虽变大,但缓冲层之中,存在于吸收芯30上表面的部分发挥着液体分配单元(LDU)的功能,在从侧面到下表面的区域,发挥着使液体的再吸收容易进行的芯套功能,以及在下表面区域内与耐水无纺布复合之后作为高通气性耐水隔离层的辅助层的功能等多种功能。

图12(b)示出作为缓冲层使用的PE开孔膜10复盖吸收芯30的整个下表面与两侧,在其下表面,用EVA类热熔法(图中省略)与耐水无纺布20的PP的SMMS结合为一体,构成具有交通气性耐水隔离层功能的结构的示例。在此类具有吸收芯结构的吸收体产品之中,缓冲层,也就是开孔膜10在从吸收芯30的侧面到下表面的区域内,表现出使液体的再吸收很容易进行的芯套功能,在下表面区域,与耐水无纺布20复合之后发挥着高通气性耐水隔离层的辅助层的功能。

在图12(c)所示的例中,将由PE开孔膜10构成的缓冲层与由PP的SMMS构成的耐水无纺布20结合为一体构成的高通气性耐水隔离层大范围展开配置在吸收芯30的下表面,形成辅助层。

(对高通气耐水隔离层施加的负载过大时的对应措施)

在具有本发明的结构的高通气性耐水隔离层之中,构成吸收芯主要成分的SAP的吸水保持性很重要,当排出体液的供给超过SAP的吸水保持能力的情况下,或者压力集中在某个局部区域的情况下,往往会从过载部位发生泄漏。为了应对该事态,预先在该部位加强耐水压更高的不通气膜或耐水压高的通气膜也很有效。加强位置及面积虽可任意选择,但在加强的地方过多或面积过大的情况下,由于会降低或抹杀本发明的隔离层的存在意义,因而值得注意。

图13及图14表示用不通气膜或耐水压高的通气膜进行加强的实例。在图13(a)的示例中,吸收芯的两侧形成将层状吸收体折迭为4层的堤岸形结构。若设想这是孩子及大人用的纸尿裤,由于体重集中在该折迭的4层区域内,因而容易出现侧漏。在此情况下,正如图13(b)所示,通过在侧面配置不渗透液体的加强膜40,即可消除该部分的渗漏。在该例的情况下,作为加强膜40,把15μm厚的PE膜配置在高通气性耐水隔离层100与吸收芯30之间。当然,也可把该膜配置在构成高通气性耐水隔离层的开孔膜10与耐水无纺布20之间。

在图14(a)的示例中,吸收芯30形成在中央部位重迭三层层状吸收体的结构。在此情况下,由于需要吸收的液体量也以中央部位为多,负载集中在中央部位,因而正如图14(b)所示,通过在中央部位配置加强膜40;即可消除发生泄漏的担忧。在该例的情况下,作为加强膜40,把15μm厚的PE膜配置在高通气性耐水隔离层与吸收芯30之间。正如上述,膜的加强,可在长度方向及宽度方向上局部进行。

上面介绍了在缓冲层上付加加强膜的具体实施方式,但由于如果在缓冲层上重迭加强膜,该部分的防漏功能即成为重复状态,使生产成本提高,因而也可省掉有加强膜部分的缓冲层,正如图15所示,将开孔膜10与加强膜40部分重迭,用热熔剂21与耐水无纺布20结合后使用也是一种有效的手段。

(进一步提高防漏稳定性的高通气性耐水隔离层)

当作大人久病卧床时用的纸尿裤、小孩子夜间用的纸尿裤等负载大(heavy duty)的用途的情况下,或吸收体为富纸浆型的情况下,由于经常存在大量自由水,因而需要维持稳定的防漏效果。此种情况下,若采用前项所述的付加加强膜的方式,由于增加加强膜部分往往损害该部分的通气性,因而并不理想。此种情况下结构变得复杂,生产成本也会加大,但是如果通过追加一层有吸水性的耐水层作为辅助层,就可在保持通气性的同时确保具有更为可靠的防漏性。所谓吸水性耐水层是将图11所示的具有SAP涂布图形的层状吸收体做得更薄且更具有柔韧性的层,具有图16所示的结构。也就是说,是在具有水分扩散性的薄棉纸的亲水层22上,以线性图形薄薄涂布SAP32,在其涂布面上,用热熔剂21与耐水无纺布20结合的三层结构。由于其既有吸水性,又有耐水性,因而称之为吸水性耐水层。所谓辅助层,是指以为了应对产生泄漏之类的非常情况的支援效果作为目的的层,以薄而柔韧性为佳,其厚度最大不得超过1mm,最好能在0.5mm以下。

吸水性耐水层50以尽可能薄且具有耐水性为佳,所用的SAP应为颗粒状,粒径不超过500μm,最好使用粒径在300μm以下的小颗粒产品,涂布量也应不超过100g/m2,最好使用20~80g/m2,优选具有薄而又易于弯曲结构的产品。

作为耐水无纺布,以由上述疏水性纤维构成的SMS、SMMS为佳,在本例中,使用了13g/m2的较薄产品。

亲水层是为了使漏出的液体均匀扩散,由木材纸浆、人造丝、棉花等纤维素构成的40g/m2以下的较薄产品,最好能使用30~10g/m2的。在本例中使用了由15g/m2的木材纸浆构成的薄棉纸。

此种吸水性耐水层50作为辅助层使用。图17及图18中示出付加了该辅助层的吸收体产品的具体实施方式。

首先,在图17的实例中,吸收体为SAP/纸浆的混合物,是由所谓超薄型的吸收体的结构,SAP的含量约35%,其余为蓬松纸浆。此种情况下,由于存在的自由水较多,因而在由缓冲层、耐水无纺布构成的耐水隔离层的下面,作为辅助层,又增加了图16所示的吸水性耐水层50。由于采用了此种构成,对付渗漏的阻力大幅度提高。而在图17中分别示出的标号10为开孔膜、20为耐水无纺布,30为吸收芯。

在图18的例中,吸收芯30是SAP的含量不足10%,其主要成分是蓬松纸浆的吸收体结构,所以存在的自由水非常之多。此种情况下,用吸水性耐水层50包裹着以蓬松纸浆为主体的吸收芯30,用该吸水性耐水层捕捉第一阶段的自由水之后,即可用由缓冲层与耐水无纺布构成的高通气性耐水隔离层确保防漏性能。由于所用的吸水性耐水层也有良好的通气性能,因而不会对作为本发明特征的吸收体制品的高通气造成巨大防害。在图18之中,与图17相同或相等的部分用相同的参照标号标示。

(通气性及其评估方法)

在本发明之中,开孔膜也与耐水无纺布相同,都是具有极好通气性的材料,因而其作为复合体的本发明的高通气性耐水隔离层自然也具有极好的通气性能,与现用的通气性后背层相比,提高了数百倍。由于其具有近似内衣的通气性,因而很难采用MVTR法进行通气性能的评估。因而采用ASTM(D-737)与Gurley法(ISO5636/5)进行了通气性测试。测试结果表明,几乎所有试样均具有如下的极好的通气性。采用ASTM(D-737)法进行的通气性测试,用一分钟内透过面积为1m2的试样的空气量(m3)表示,Gurley测试则用秒来表示透过100ml的空气所需要的时间。

通气性测试(m3/min·m2)结果为1m3以上。

Gurley测试(sec/100ml)结果为1sec以下。

从该测试结果可理解,在维持本发明的高通气性耐水隔离层所表现出的通气性的同时的耐水性行为与适用于现用的隔离层中的通气手段的呼吸机理完全不同。

(耐水性测试方法)

下面介绍耐水性的评估方法。

图19示出评估装置的整体,图20为表示该评估装置的评估试样安装部分的放大图。

试样规格为5cm×5cm以上,试样的设置如下进行。

(1)在升降台61上的玻璃板62上铺上两层蜡纸63(型号:No.2,规格:15cm×15cm,以下与此相同)

(2)在蜡纸63的中心部位放置试样64,使SAP涂层面朝上。

(3)在试样64的上面铺上比试样64小的薄棉纸65(4cm×4cm以上)

(4)接着将丙烯管66按照下述方法设置。

(5)在与丙烯管66成为一体的丙烯座67下面的孔(Φ20mm)的下方贴上与其适配的减震用密封垫圈68。

(6)将丙烯管66保持在台架69的夹钳70上,将位置调整到使丙烯管66的下端的孔对准试样64的中心部位。在此情况下,应保持与试样64垂直。

(7)在丙烯管66的定位之后,拧紧夹钳70,固定丙烯管66的位置。

(8)将减震用密封垫圈68插入在玻璃板62与丙烯管66的下端的丙烯座67之间,抬高升降台61,使之贴紧不渗漏液体。

接着,按照以下顺序进行耐水压测定,评估其耐水性能。

首先,从丙烯管上端将装在清洁瓶中的测定液,(用含食用青1号着色的0.9%NaCl水溶液)轻轻注入少量(例如2~3ml)。这种情况下,确认试样面充分吸收了液体。

以此种状态放置1分钟,使试样面的SAP颗粒膨胀湿润。此时,也应确认没有测试液外漏。

继而,在丙烯管上端放置漏斗72,继续注入测试液。读出玻璃板上的蜡纸出现漏液时的丙烯管的刻度,作为耐水压(P)。设定为以10mmH2O为单位读取。

而且,应该用配置在玻璃板62下方的镜子73边作适当观察边进行上述评估。

实施例

(在吸收芯上组合了本发明的隔离层与缓冲层的吸收体产品式样的吸收轨迹的解析)

将缓冲层组合在本发明的高通气性耐水隔离层上,使之与吸收芯重迭之后,准备了吸收体产品式样。图21示出该产品式样的结构,其中分别标出的标号,10为开孔膜,20为高通气性耐水隔离层,30为吸收芯,60为弹性成分。此外,在吸收芯30的中央部位上面配置了根据需要设置的顶层301以及液体分配单元302。此种情况下的液体分配单元采用了开孔膜,其使用面积尽可能小于顶层301才有效。

<耐水无纺布>

耐水无纺布准备了PP纺粘体无纺布与PP熔融吹制无纺布的层迭体的SMMS(Avgot公司生产)。SMMS的结构为:S、6g,M、4g,将此层迭为SMMS的结构并使之一体化,单位面积重量为20g/m2,耐水压为180mmH2O。

<缓冲层>

采用了图5的开孔膜试样(B(Avgol公司生产)。该层的通气性极高,几乎没有通气阻力。

<吸收芯>

准备了在纺粘体无纺布基材上涂布了SAP的Megasin(注册商标)吸收芯(特种制纸公司生产)。这是根据特许第3046367号生产出来的产品,Megasin(注册商标)的构成为:SAP150g/m2,无纺布材料40gm2,SAP的涂层宽度7mm、间隔3mm(7/3),总单位面积重为190g/m2。为构成吸收芯30,该Megasin(注册商标)被切割为100mm×270mm,在两侧各自折迭为三层,在中央部位配置了顶层301以及分配单元302。该吸收芯30的吸收量为450ml,保持量为320ml。此外,该吸收芯30由于存在仅由无纺布基材构成的部分,因而具有很高的通气性能。

复盖了吸收芯30的整个下表面,由PE开孔膜10构成的缓冲层配置为以其顶部与吸收芯的下表面相连接,而在该缓冲层的下表面则与耐水无纺布(SMMS)结合为一体。

将300ml的生理盐水每次100cc,每隔10分一次,分三次添加到该产品上,解析吸液量、向缓冲层的转移量等吸收液的存在状态,然后比较其物质收支。其结果在图22及图23中示出。

在不使用图22的多孔性缓冲层的产品中,未能由吸收芯捕捉的未吸收液流到耐水无纺布(辅助层)之上。刚刚吸水之后与放置1 0分钟后的变化仅仅是顶层含有的未吸收液被吸收芯再次吸收。未被吸收而排出的流出量第1次为23ml、第2次为25ml,第3次为30ml,300ml之中总共有78ml直接流到辅助层。该液流既未被整流也未被分配,而且由于受到身体重力的加压,给辅助层造成巨大负载,漏水的危险性也大大增加。因此不得不使用耐水压高,从另一方面说通气性必然很低的PE膜之类的材料。

与之相对应,观察使用了多孔性缓冲层与耐水无纺布组合而成的图23的产品时,首先,当提供第1次的100ml的情况下,刚吸收完时,顶层为5ml,吸收芯75ml,而且,19ml的未吸收水被缓冲层捕捉,从那儿漏出的只有1ml,被分配后,还从开孔部渗漏到辅助层一侧。漏出的液体仅以点状存在于耐水无纺布上。自然未从该耐水无纺布漏到外面。在进行下次供液之前期间,吸收芯的SAP膨胀,变得具有新的吸收余力,从存在于缓冲层周边的上述A空隙、B空隙之中,将未吸收液吸到上面,进行再吸收。这样一来,缓冲层周边的空隙变空,做好了接受第2次的液体的准备。

第2次的供给一开始,重复与第1次相同的周期,第3次的液体吸收一结束,总计300ml之中的5ml,以多分割的状态作为对耐水层的负载残留在该层中。

该结果证明,配置与不配置缓冲层,存在下述差异。

(1)对于辅助层的负载量由78ml大幅度减少为5ml。

(2)若没有缓冲层,78ml的负载量集中性地构成对辅助层的某个局部的负载,与之相反,通过使用本发明的缓冲层,仅有的5ml被进一步分割为几十分之一后,构成对辅助层的负载。

(3)若没有缓冲层,穿用者的体重形成直接水压施加于辅助层,但若使用多孔性缓冲层,压力被分散与缓解,间接性地使之均匀化,因而辅助层所受到的压力极小。

将配置了上述缓冲层与耐水无纺布的吸收体产品式样实际以坐姿穿用,观察在此状态下,使之吸收300ml后,施加50kg的体重,经过5分钟后的渗漏情况,结果是完全未出现渗漏。

本发明的高通气性耐水隔离层既有高通气性又有耐水性,将此作为辅助层用于婴幼儿纸尿裤、成人用纸尿裤、女性用品以及床上用品等吸收体产品可使人产生既不闷热也不难受的良好感受与舒适性。

产业化前景

由于本发明的高通气性耐水隔离层不仅具有极高的通气性,还具有良好的耐水性,因此婴幼儿使用的纸尿裤自不待言,还可适用于成人用的纸尿裤以及其它吸收体产品。

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