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液体防弹衣制作材料、工作原理是什么 有什么优点和用途
来源： 深窗综合 | 
16:26:22  编辑： 实习陈达
　　液体防弹衣制作材料、工作原理是什么 有什么优点和用途
　　液体防弹衣(Liquid body armor)是由英国BAE公司研发生产，它有一个昵称又叫“防弹蛋奶糊”，这是因为用于制作它的特殊液体材料与英国人常喝的蛋奶糊具有某些相似点。当蛋奶糊被加热并被搅拌时，它就会变稠变厚，而这种特殊液体材料在受到子弹撞击以后也会迅速变厚变硬。
　　液体防弹衣制作材料
　　液体防弹衣，的主要成分是一种特制“抗剪稠密液体”(STF)，该物质含有大量悬浮在无毒聚乙烯醇流体中的硬质纳米级硅胶微粒。据负责该型研发项目的埃利项目的埃利克·魏特兹尔博士介绍，正常情况下STF就像其他液体一样，很柔软，可以变形。一旦弹片或弹头触到它，这种液体就能瞬间转变成一种硬质材料，阻止弹体穿过。英国布里斯托尔国防航空业巨头BAE系统公司的一个科学家小组开发出这项创新技术，利用被戏称为“防弹奶蛋糊”的物质，已制成一种液体防护衣，这种防护衣受压后会自动变硬，吸收撞击在它表面的弹片产生的冲击力。
　　液体防弹衣工作原理
　　当抗剪稠密液体受到冲击时，组成这种材料的分子的结合方式，和奶蛋糊类似。用汤匙搅动奶蛋糊为例，是这项技术的最好解释。汤匙搅奶蛋糊时，会感觉汤匙受到阻力。当液体防护衣里的液体成分结合在一起时，会感到明显的阻力。搅拌的越快，奶蛋糊变得就越硬，因此当子弹高速撞上该材料时，它会迅速变硬，吸收因撞击产生的冲击力。”
　　英国科学家利用被戏称为“防弹奶蛋糊”的物质，已经制成一种液体防护衣，这种防护衣在受压后会自动变硬，吸收撞击在它表面的弹片产生的冲击力。研究人员把他们推导出来的一个秘密化学公式与传统的凯芙拉纤维结合，制成这种“超级护甲”。当这种衣物的粘性物质与传统的凯芙拉纤维粘贴在一起，可以吸收子弹产生的冲击力，并通过变稠，对撞击做出反应。他们希望利用这种物质，为前线的士兵制作更轻、韧性更好和更有效的防护背心。专家之所以会将这种液体称作“防弹奶蛋糊”，是因为它的分子的结合方式和“变稠”方式，跟搅拌中的甜点奶蛋糊一样。
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深窗公众平台对材料进行处理以便提高对粘弹性液体的控制的制作方法
专利名称对材料进行处理以便提高对粘弹性液体的控制的制作方法
本申请要求日递交的美国临时申请号60/025,609的优先权。
背景已有许多关于能够快速吸收和/或转移液体如身体废物等材料的申请。例子包括一次性个人护理产品如一次性尿布和训练短裤，女性卫生用品如卫生巾和棉塞，和失禁用护理产品如垫子和内衣。其它的工业产品如揩布，吸油产品和婴儿尿布，具有卫生护理产品如绷带一样的产品要求。因为这些液体的特性不同，难以提供可以满足这些要求，同时使许多这样的应用所要求的一次性使用在经济上可行的材料。特别是，如月经这样的液体的粘弹性特性对传统的吸收和分布概念是一个挑战。这样的液体的粘性和/或弹性成分趋向于加强对吸收和/或分布的独特要求。这些要求经常与液体中其它粘性或弹性较小的成分的最佳性能不一致，结果是通常要求在整体性能上作出妥协。例如，在吸收和分布较小粘弹性成分的理想材料中的孔和毛细管的大小与吸收和分布较大粘弹性成分有最佳效果的材料不同。更多的尝试已经发展到开发符合需要的非织造织物，泡沫，薄膜等中的材料结构，但尝试没有完全成功。另一条途径是改变液体本身的粘弹性特性。已经使用了许多方法改变粘弹性液体的总体特性，包括影响大分子的分子内键合和物理牵连的试剂。
非织造织物和它们的制造已经是广泛开发的主题，导致产生许多具有多种用途的材料。例如，质地轻的非织造织物和开放结构可用于个人护理产品如一次性尿布，作为衬里织物适于与干燥皮肤接触但容易将液体传递给吸收性更强的材料，后一种材料也可以是不同组成和/或结构的非织造织物。在许多应用中，对于这些产品的有效性能，芯吸收和传输粘性液体例如月经的能力是重要的，该性能通过将液体分布，最大限度地利用该材料或下面的材料的吸收性能。在其它应用中，较重的非织造织物可以设计成带有孔结构，使它们适于过滤，吸收和屏障应用，如待灭菌物体的包装，揩布或防护工作服，用于医学，畜牧业或工业。更重的非织造织物已经发展到用于娱乐，农业和建筑。这些只不过是实际应用的无限多种非织造织物类型及其用途中的几种，这是本领域技术人员已知的，本领域技术人员也会认识到还会不断发现新的非织造织物及其用途。已经开发了各种方法和仪器使非织造织物具有符合需要的结构和组成，适于它们的用途。这些方法的例子包括纺粘，熔喷，梳理和其它下面将详细叙述的方法。如本领域技术人员将明了的，本发明一般性地应用了非织造织物，不受仅用于举例说明的特定非织造织物相关的参考文献或实施例的限制。
并非总能有效地生产具有前面所有所需特性的非织造织物，所以，经常需要处理非织造织物以改进或改变其特性，如对一种或多种液体的吸湿能力，芯吸收或分布特性，对一种或多种液体的排斥性，静电特征，传导性和柔软性，列举的只是几个例子。传统的处理方法包括如下步骤，如在处理浴器中浸泡非织造织物，用处理组合物包被或喷洒非织造织物，用处理组合物给非织造织物印花。由于费用和其它原因，通常需要使用最小量的处理组合物，可以产生所需的效果，并具有可接受的均一程度。已知，例如，一个附加的干燥步骤除去用于处理组合物的水，可能对非织造织物的强度性能有不利影响，并且增加所述方法的费用。所以，需要提供对非织造织物的改进处理方法和/或组合物，能够有效地进行所需的处理，而不会对所需的非织造织物网的性能有不利影响，同时也获得所需的结果，更具体地说，需要提供适于用于粘弹性液体的处理非织造织物，其具有改变粘弹性入侵液体的粘性和/或弹性等特征的性能，以便控制液体的运动，如在卫生巾等个人护理产品中液体的吸入，分布和吸收。
发明概述本发明涉及特别适于接收具有粘弹性的液体如月经，粘液，血液产物，排泄物和其它本领域技术人员明了的物质的结构。本发明的结构可用于女性卫生产品如卫生巾和棉塞等月经吸收装置，婴儿和儿童护理用品如一次性尿布和训练短裤，绷带，失禁用品，和揩檫和吸收油的产品。根据本发明，该结构包括合成的，通常是疏水的底物，含有放置于其中的粘弹性试剂以便与粘弹性液体接触。底物是非织造织物较为有利，可以是例如纺粘，熔喷，共同形成或粘合梳理网。可以使用的其它底物包括泡沫和薄膜，它们形成原纤维，形成孔或进行其它处理使之具有纤维样特性，也包括这些和/或非织造织物的薄片。根据具体应用，该结构可以用作接触身体的衬里，在衬里和吸收层之间的分布层，吸收层，或这些层中的一层以上。与本发明的结构接触改变了液体的粘弹性特性，从而改进了液体的吸入，分布和吸收特性。理想的是，粘弹性试剂在使用中是无害的，并且处置时对环境无害。有用的例子包括烷基聚糖苷，烷基链中有8-10个碳原子。这些烷基聚糖苷改变了粘弹性液体的粘弹性特性，并且增加了合成表面的吸湿能力。其它粘弹性试剂的例子包括牛脂提取表面活性剂(Survanta，Ross实验室)，用于治疗急性呼吸道窘迫综合症和胆囊管纤维化的药物，酶如切割蛋白质结构的木瓜蛋白酶或胃蛋白酶。一些糊精和葡聚糖也可以用作粘弹性试剂。葡聚糖(大分子)是经常由细菌作用从蔗糖产生的葡萄糖聚合物，具有链状结构并且分子量达到例如200,000。正如已知的，糊精(淀粉胶)通常是固体淀粉衍生物，衍生物经常是在淀粉单独或与硝酸一起加热时形成的，例如4000MW葡聚糖，来自Polydex药学有限公司，Scarborough，加拿大。通常，如果需要，疏水底物可以用表面活性剂另外或同时处理，以便增加吸湿能力。在底物中加入粘弹性试剂可以通过传统方法完成，如喷洒，包被，浸泡等，但应用高度固体化喷洒在希望干燥和/或压缩最小的情况下是有利的。或者，在一些情况下，加入粘弹性试剂作为内部添加剂对于聚合物熔化是有利的。所用的粘弹性试剂的量是根据具体的最终用途以及各种因素如底物的基本重量和多孔性而变化。
附图简述附附图说明
图1是本发明非织造织物网的一面或两面的处理方法的图解说明。
附图2是掺入根据本发明处理织物的覆盖面的卫生巾形式的代表性个人护理产品。
附图3图示作为加入粘弹性试剂函数的粘弹性组合物弹性压力的测量值。
附图4图示作为加入粘弹性试剂函数的粘弹性组合物的粘度测量的图。
附图5是本发明和其它处理中材料的芯吸收距离测试的比较图。
附图6显示了其它芯吸收距离比较的图。
测定方法通过VILASTIC 3粘弹性分析器操作手册(粘弹性科学公司，PO Box160261，奥斯丁，德克萨斯州，78716美国)中说明的方法确定粘弹性。由制造商校正仪器，在样品测量之前进行校正。所用的偶合液体是免疫盐溶液(VWR Scientific)。以“Stretchr”方式进行测量，频率为0.05赫兹，平均值测量时间为39秒，大气条件，中等动力设置，中等大小的样品管(不锈钢，内部半径0.0916厘米，长度6.561厘米)。
用授予Nguyen和Vargas的美国专利号5,314,582叙述的方法确定芯吸收的结果。以水平方式，大气条件，未使用平衡物限定样品进行芯吸收测定。使用1×8英寸的样品(仪器方向8英寸)，样品大小为5。以20分钟内芯吸收的距离(英寸)报道结果。
利用下面的测试方法评估女性护理垫子的吸入能力。利用HarvardApparatus注射器泵从30毫升注射器中以3毫升/分钟的速度释放250微升一滴的月经模拟物。通过附着于注射器的1/16英寸(I.D.)管释放液体。利用Plexiglas平板控制管末端恰好放置在略微高于测试材料的上表面。将泵设置为释放液滴，然后终止，30秒后释放下一滴。用秒表记录液滴通过上部层完全进入产品的时间。在产品的一个测试点总共释放3滴(750微升)。然后再重新放置产品，以同样的方式侵润第二个测试点。每个测试代号评估5次重复。
用于流变学和芯吸收研究的粘弹性液体是匀浆化的鸡蛋蛋白，其制备方法是以100毫升/分钟的流速，用60毫升一次性注射器抽吸50毫升的蛋白，重复该过程5个循环(液体A)，或者可以是合成月经模拟物，在题目为“人工体液”的日递交的共同受让人的临时专利申请S.N.60/046,702中有叙述，该文章全文引入作为参考(液体B)。液体B含有设计成模拟月经的粘弹性特性和其它特性的液体。为了制备液体，血液，在此例中是去纤维的猪的血液，通过3000rpm离心30分钟进行分离，如果有效，其它方法或速度和时间也可以使用。分离血浆，并分开储藏，除去淡黄层，弃去，分开储藏压实的红细胞。蛋，此例中为jumbo鸡蛋，进行分离，弃去蛋黄和卵带，保留蛋白。将蛋白分成稠和稀的两部分，方法是将蛋白滤过1000微米的尼龙网约3分钟，弃去较稀的部分。注意可以使用其它大小的网，并且时间和方法也可以改变，只要能够提供最起码要求的粘度。保留在网上的蛋白的稠的部分收集起来，吸进60毫升的注射器，然后安置在可调节的注射器泵上，抽吸5次进行匀浆。在这个例子中，注射器泵的速度为约100毫升/分钟，试管的内部直径为约0.12英寸，从而控制匀浆的量。将稠的蛋白匀浆后，它在150秒-1时具有约20厘泊的粘度，然后将它离心除去碎片和气泡，离心速度约为3000rpm，时间约10分钟，虽然可以使用任何有效的方法除去碎片和气泡。
在离心后，利用注射器将含有卵粘蛋白的稠的匀浆化蛋白加入300毫升的Fenwal?转移包中。然后将60毫升猪血浆加入到转移包中。夹紧转移包，除去所有的气泡，放置于Stomacher实验室混合器，在其中以正常(或中等)速度混合约2分钟。然后从混合器中除去转移包，加入60毫升猪红细胞，用手揉混合内容物约2分钟，或直到内容物均一。最后混合物的血球容量(hemocrits)测量显示红细胞含量为约30wt.％，并且根据本实施例制造的人工月经的红细胞含量范围通常应该至少是28-32wt.％。蛋白的量为约40wt.％。
用于制备人工月经的成分和仪器是容易得到的。下面是用于这一实施例各项目的来源表。但其它来源也可以使用，只要它们大致相当。
血液(猪)Cocalico生物公司，449 Stevens Rd.，Reamstown，PA17567，(717)336-1990。
Fenwal?转移包容器，300毫升，带有连接器，编号4R2014Baxter健康护理公司，Fenwal分公司，Deerfield，IL60015。
Harvard Apparatus可调节注射器泵，型号55-4143HarvardApparatus，South Natick，MA01760。
Stomacher 400实验室混合器，型号BA7021，系列号31968SewardMedical，London，England，UK。
1000微米网，产品号，CMN-1000-BSmall Parts公司，PO Box 4650，Miami Lakes，FL。
Hemata Stat-II装置，用于测量血球容量，系列号分离技术公司，1096 Rainer Drive，Altamont Springs，FL32714。
发明详述定义如本文所用，术语“粘弹性”指组合物含有至少一种中等粘度和/或具有弹性的主要成分。“中等粘度”指该成分至少具有正常人血浆的粘度。“弹性”指该成分的弹性等于或大于正常人血浆。
如本文所用，术语“粘弹性试剂”指当以有效量与粘弹性组合物接触时，通过例如减弱其粘度和/或弹性大大改变粘弹性组合物特性的有机试剂。“大大改变”指如上所述测量的特性至少以统计学上显著的量改变，在许多应用中这种改变为至少约30％。
如本文所用，术语“非织造织物或网”指具有单独的纤维或线相互交织成的结构，交织的方式不是针织织物中的规则的或可识别的方式。该术语也包括单独的丝和股，纱或麻以及已经纤维化，孔化，或通过其它处理后具有纤维特性的泡沫和薄膜。从许多方法已经形成非织造纤维或网，例如，熔喷方法，纺粘方法，和粘合梳理网方法。通常非织造织物的基本重量表示成每平方码盎司材料(osy)或每平方米克(gsm)，可用的纤维直径通常表示成微米。(注意，将osy转换成gsm时，将osy乘33.91)。
如本文所用，术语“微纤维”指直径小的纤维，直径平均不超过75微米，例如平均直径在0.5微米到50微米之间，或更具体地说，微纤维的平均直径是在2微米到40微米之间。另一种通常使用的纤维直径的表示方式是但尼尔，但尼尔的定义是每9000米长的纤维克数，也可以通过以下方法计算将纤维直径的微米平方，乘以克/毫升表示的密度，再乘以0.00707。较低的但尼尔表示较细的纤维，较高的但尼尔表示较厚或较重的纤维。例如，给出聚丙烯纤维的直径是15微米，平方，再乘以.89克/毫升，再乘以.00707就转换成但尼尔了。所以，15微米的聚丙烯纤维的但尼尔约为1.42(152×0.89×.0)。在美国以外的国家，测量单位更常用的是“tex”，它的定义是每公里克纤维。Tex可以计算成但尼尔/9。
如本文所用，术语“纺粘纤维”指小直径的纤维，它们是将熔化的热塑材料通过从许多细孔中挤出成为丝形成的，通常是从喷丝器的圆形毛细孔中挤出，拉出的丝的直径等于毛细孔的直径，拉出后迅速减小，例如参见授予Appel等人的美国专利号4,340,563，授予Dorschner等人的美国专利号3,692,618，授予Matsuki等人的美国专利号3,802,817，授予Kinney的美国专利号3,338,992和3,341,394，授予Hartmann的美国专利号3,502,763，授予Levy的美国专利号3,502,538，和授予Dobo等人的美国专利号3,542,615。当纺粘纤维沉降于收集表面时，它们被淬灭并通常不粘。纺粘纤维通常是连续的，平均直径通常大于7微米，更具体地说在约10到20微米之间。
如本文所用，术语“熔喷纤维”是通过许多细孔挤出熔化的热塑材料形成的，细孔通常是圆形的铸模毛细孔，通过毛细孔后成为熔化的线或丝，进入汇集的高速，通常是热的，气(如空气)流中，这样使熔化的热塑材料的丝变细，减小它们的直径，这可能就是微纤维直径。所以，高速气流携带熔喷纤维，经常在仍然粘的时候沉降于收集表面，形成随机分布的熔喷纤维的网。这样的过程是已知的，例如见授予Butin的美国专利号3,849,241。熔喷纤维是微纤维，可以是连续的或不连续的，通常平均直径小于10微米。
如本文所用，“粘合梳理网”或“BCW”指如下非织造网，它是通过梳理方法形成的，方法是本领域技术人员已知的，在授予Alikhan和Schmidt的共同受让人的美国专利号4,488,928中有叙述，该专利全部引入本文作为参考。简要地说，梳理过程包括对大棉胎中的切段纤维与粘合纤维或其它粘合组分的混合体进行梳刷或其它处理，产生通常是均一的基本重量。加热或以其它方式处理这一网以便活化粘连组分产生一体的，通常是高耸的非织造织物。
如本文所用，术语“聚合物”通常包括，但不限于，均聚物，共聚物，如嵌段，接枝，无规和交替共聚物，三元共聚物，等等，和其混合物和改性物。另外，除非特别限制，术语“聚合物”将包括材料所有可能的几何构型。这些构型包括，但不限于全同立构，间同立构，和随机对称。
如本文所用，术语“单组分”纤维指只利用一种聚合物从一个或多个挤压机形成的纤维。这并不意味着排除由已经加入小量添加剂的一种聚合物形成的纤维，添加剂的作用是使其具有颜色，抗静电特性，润滑，亲水性等等。这些添加剂如颜色添加剂是二氧化钛，通常以小于5％的重量存在，更通常是约2％的重量。
如本文所用，术语“共轭纤维”指由至少两种聚合物形成的纤维，它们是从分开的挤压机挤出，但纺织在一起形成一个纤维。共轭纤维有时指多组分或双组分纤维。聚合物通常相互不同，但共轭纤维也可以是单组分纤维。聚合物以基本上恒定定位的独特区带穿过共轭纤维横断面排列，并沿着共轭纤维的长度连续伸展。这样的共轭纤维的构型可以是例如皮/芯排列，其中一种聚合物由另一种围绕，或者可以是并列排列，或“天星状”排列。共轭纤维在授予Kaneko等人的美国专利号5,108,820，授予Strack等人的美国专利号5,336,552，和授予Pike等人的美国专利号5,382,400中有叙述。对于两种组分的纤维，聚合物可以以75/25，50/50，25/75的比例或其它所需的比例存在。
如本文所用，术语“双成分纤维”指从同一挤压机作为混合物挤出的至少两种聚合物形成的纤维。术语“混合物”在下面定义。双成分纤维没有各种聚合物组分排列在穿过纤维横断面的相对恒定定位的独特区带，并且各种聚合物通常不是连续地伸展到纤维的整个长度，而是通常形成任意开始和结束的细纤维或原纤维。双成分纤维有时也称多成分纤维。这一常用类型的纤维在授予Gessner的美国专利号5,108,827中有讨论。双组分和双成分纤维在John A.Manson和Leslie H.Sperling，Plenum出版社1976年出版，纽约Plenum出版公司分公司，IBSN 0-306-30831-2，聚合物混合物和复合物，273到277页中也有讨论。
如本文所用，术语“混合物”，如在聚合物中使用，指两种或更多聚合物的混合物，而术语“掺混物(alloy)”指混合物的亚类，其中各种组分不可溶混，但可配伍。“可溶混”和“不可溶混”是指分别具有正值和负值的混合自由能的混合物。另外，“配伍”是指为了产生掺混物改变不可溶混的聚合物混合物的界面特性。
如本文所用，通气粘合或“TAB”指粘合非织造的，例如双组分纤维网的过程，其中足以熔化制造纤维网的聚合物之一的热空气被强迫通过该网。空气的速度通常在100到500英尺/分钟，停顿时间可以长至6秒。聚合物的熔化和再固化提供了粘合。通气粘合限制了可变性，并且通常认为是粘合过程的第二个步骤。因为TAB需要熔化至少一种组分才能完成粘合，所以这种方法局限于含有两种组分的网，如双组分纤维网，或含有粘连纤维，粉末等的网。TAB通常用于粘合BCW材料。
如本文所用“热点粘合”包括将待粘合的织物或纤维网通过热的轧光机滚筒和砧滚之间。轧光机滚筒通常，虽然并不总是，以某些方式设计花纹，使整个织物不是整个表面粘合的。结果是，根据功能和美学的原因开发了各种轧光机滚筒花纹。花纹的一个例子是有点，是HansenPennings或“H&P”花纹，具有约30％的粘合面积，其中约200个粘合体/平方英寸，如授予Hansen和Pennings的美国专利号3,855,046中所述。H&P花纹具有方点或粒状粘合区域，其中每个粒子侧面尺寸为0.038英寸(0.965毫米)，粒子之间的间隔0.070英寸(1.778毫米)，粘合深度为0.023英寸(0.584毫米)。得到的花纹的粘合面积是约29.5％。另一类型的点粘合花纹是开幅Hansen和Pennings或“EHP”粘合花纹，产生15％的粘合面积，具有的方粒子的侧面尺寸为0.037英寸(0.94毫米)，粒子的间隔为0.097英寸(2.464毫米)，深度为0.039英寸(0.991毫米)。另一类型的点粘合花纹命名为“714”，具有方粒子粘合区域，其中每个粒子的侧面尺寸是0.023英寸，间隔0.062英寸(1.575毫米)，粘合的深度为0.033英寸(0.838毫米)。得到的花纹具有约15％的粘合面积。另一常用的花纹是C-Star花纹，具有约16.9％的粘合面积。C-Star花纹具有交叉的条或发射星中断“灯芯绒”花纹。其它常用花纹包括钻石花纹，具有重复和略微分支的钻石，和金属线编织花纹，如名称所示，例如象窗筛。通常，粘合面积的百分数从约10％变化到30％的纤维扁平网的面积。正如本领域已知，点粘合将薄片层聚集起来，并粘合每层内的丝和/或纤维使各个层成为整体。
如本文所用，术语“个人护理产品”指尿布，训练短裤，吸收性内裤，成人失禁用品，卫生揩布和女性卫生用品如卫生巾和棉塞。
如本文所用，术语“亲水的”指聚合物材料具有的表面自由能，使聚合物材料可以被水性介质，即水为主要成分的液体介质浸湿。术语“疏水”包括不是定义的亲水材料的材料。“天然疏水”指材料在化学组合物状态时没有添加剂或影响疏水性的处理时是疏水的。人们将认识到疏水材料可以用表面活性剂等内部或外部处理，使它们具有亲水性。
同样可能将其它材料与聚合物混合，用于产生本发明的非织造织物，如色素，使每层具有同样或不同的颜色。纺粘和熔喷热塑聚合物的色素是本领域已知的，并且是内部添加剂。如果使用，色素通常以小于层重的约5wt.％存在，而其它添加剂可以总量小于约25wt.％存在。
制造本发明织物的纤维可以通过以下方法生产，例如通过熔喷或纺粘方法，包括产生双组分，双成分或聚合物混合纤维的那些方法，这些方法是本领域已知的。这些方法通常使用挤压机，将熔化的热塑聚合物供给喷丝头，其中聚合物纤维化产生纤维，纤维可以是扯样长度或更长。然后通常气动地拉出，并沉降在活动的有孔的模子或带上形成非织造织物。纺粘和熔喷方法产生的纤维是上面定义的微纤维。
上面和参考文献中一般性地讨论了熔喷网的制造过程。
正如上面提到，非织造织物也可以是粘合梳理网。粘合梳理网是由常常大包购买的切段纤维制成。将成包的纤维放置于清棉机中，分离纤维。然后，将纤维送入精梳或梳理单位，在其中进一步将切段纤维在机器方向切断和排列，形成通常是机器方向定向的纤维非织造网。一旦形成网，然后，用一种或多种已知粘合方法粘合。一种这样的粘合方法是粉末粘合，其中粉末化的胶粘剂分布到整个网，然后活化，通常是通过用热空气加热网和胶粘剂来实现。另一种适当的粘合方法是花纹粘合，其中使用加热的轧光机滚筒或超声波粘合仪器通常以固定的粘合花纹将纤维粘合，当然如果需要，网可以穿过整个表面粘合。另一种适当的粘合方法，特别是当使用双组分切段纤维时，是通气粘合。
用于本发明的织物可以是多层的薄片。多层薄片的例子是一个实施方案，其中有些层纺粘，有些层熔喷，如纺粘/熔喷/纺粘(SMS)薄片，公开在授予Brock等人的美国专利号4,041,203，授予Collier等人的美国专利号5,169,706，和授予Bornslaeger的美国专利号4,374,888。这样的薄片可以通过首先将纺粘纤维层，然后熔喷纤维层，最后另一个纺粘层依次储存于运动的形成带上，然后以如下所述的方法粘合薄片。或者，织物层可以单独聚集在滚筒中，在分开的粘合步骤中结合。这样的织物通常基本重量为约0.1到12osy(6到400gsm)，或更具体地说，约0.75到3osy。本发明的处理可以利用非织造制造方法在线进行或对前面产生的底物或非织造织物脱线进行。
纺粘非织造织物通常以一些它们生产时的方法粘合，以便给它们足够的结构完整性，从而经受进一步加工成最后产品的严格过程。粘合可以许多方式完成，如水缠绕，编结，超声波粘合，胶粘剂粘合，缝合粘合，通气粘合，和热粘合。
在一些应用中，在应用粘弹性试剂之前需要对网进行电晕处理或与反应物质接触。这样的处理在授予Yahiaoui，Ning，Bolian，McDowall，Potts和Van Hout的日申请的共同承让人的美国申请系列号08/665,172中有叙述，该专利全部引入本文作为参考。
反应物质的场的作用是增强亲水聚合物材料对多孔的疏水聚合物底物的亲和力。反应物质的场可以是电晕场。如另一个实施例，反应物质的场可以是等离子体场。
若不囿于理论的限制，据信多孔疏水聚合物底物与反应物质的场接触改变了底物的表面，因此暂时提高了底物的表面能。因此，这使处理溶液能够进入多孔底物；即多孔底物可以用处理溶液饱和。
虽然多孔底物与反应物质场接触是符合需要的可以暂时提高底物表面能的方法，但其它方法也可以应用。例如，可以用臭氧处理多孔底物，或通过氧化溶液，如含有三氧化铬和硫酸的水性介质。但是，这样的其它方法应用时需要小心，以便防止或减小多孔底物的降解。
反应物质场的强度可以以穿过至少纤维网一个方向的受控方式改变。在用含有亲水聚合物材料包被多孔底物时，包被物的亲水性程度直接与场的强度成比例。所以，聚合物材料包被物的亲水性将以至少穿过纤维网一个方向的受控方式改变。
反应物质的场强度通过已知手段容易以受控方式改变。例如，具有分开的电极的电晕仪可以使用，其中待处理样品的每个节段的距离可以独立地变化。如另一个实施例，可以使用具有裂口梯度的电极系统的电晕仪；在这种情况下，一个电极可以绕轴旋转，轴对于电极的长度是正常的。其它方法也可以使用，参见，例如“通过射频等离子发射产生连续的吸湿性梯度”，W.G.Pitt，J.Colloid Interface Sci.，133，No.1，223(1989)；和“通过电晕发射处理制备吸湿性梯度表面”，J.H.Lee，等人，17届生物材料协会年会学报，-5日，133页，Scottsdale，Arizona。
正如上面提到，用于许多应用包括粘弹性液体的处理非织造织物如卫生巾的分布层的一个重要参数是使用中的芯吸收或快速分布月经的能力，以便可以最大程度地利用产品的吸收性。
表面活性剂处理如乙氧基化烃，硅氧烷，和离子型表面活性剂已经显示能帮助芯吸收，但不是通过本发明的机制。这样传统的表面活性剂能够增强吸湿性，但不能有效地减弱月经的粘弹性特性，它的方式是增强芯吸收到本发明的程度。根据本发明，已经发现使用粘弹性试剂如特定的烷基聚糖苷，不仅减弱侵入的液体的粘弹性特性，而且提供表面活性剂特性以便快速分布粘弹性液体。最好的结果是烷基聚糖苷是在烷基链中含有8-10个碳原子，并且其含量为总原料重量的和烷基聚糖苷组合物重量的约0.2％到5％，它可以是水性，含有约40％的水。其它粘弹性试剂是本领域技术人员明了的，并包括例如牛脂提取物表面活性剂(Survanta?，Ross实验室)和蛋白质切割酶如木瓜蛋白酶和胃蛋白酶以及某些糊精和葡聚糖。
下面的表1说明了加入从Henkel公司得到的溶于水中的60wt.％的烷基聚糖苷溶液Glucopon 220UP粘弹性试剂对基于蛋白的粘弹性液体(如上所述在测定方法中的“液体A”)的流变学特性的影响。对加入和没有加入Glucopon 220的基于蛋白的粘弹性液体(液体A)进行流变学测量。将Glucopon直接加入粘弹性液体，间歇混合至少24小时，保证完全混合。与粘弹性液体混合的Glucopon 220的最后浓度是1.0％。没有加入Glucopon 220的粘弹性液体也间歇地混合至少24小时，以便重复如含有Glucopon的液体同样的剪切过程。如测试方法部分进行测量。压缩大约为1时弹性压减少了36％时，约0.1秒-1的剪切速度时粘度减少了30％。利用对照和粘弹性试剂的差除以对照，乘以100得到百分数。
表1特性样品
弹性压(达因/平方厘米)
粘度(泊)对照
0.423粘弹性试剂0.0540
～1(压缩)～0.1秒-1(压缩率)表2和图3和4显示了第二种粘弹性液体(液体B)的同样的实施例的结果(图3和4的测定1)。在这一实施例中，倒转10次混合粘弹性试剂和粘弹性液体，静置1小时，或用搅拌棒搅拌1分钟，并静置至少30分钟。据信制备过程的差异只是略微影响或不影响测试结果。在这种情况下，与粘弹性液体混合的Glucopon 220粘弹性试剂的量至少是约1.0％。压缩大约为1时弹性压减少60％到100％(考虑仪器的敏感性限制)，而剪切速度约为0.1秒-1时粘度减少了约77％，表明本发明可用于不同的粘弹性液体。
表2特性样品 弹性压(达因/厘米2)
粘度(泊)对照0.3
0.09粘弹性试剂
0.106 0.1测试条件压缩＝1
压缩率＝0.1秒-1
图3和4以加入的粘弹性试剂量的函数给出了这些结果。其中可清楚地看出，粘弹性试剂的量具有减弱粘弹性液体的弹性压和粘度(液体B)的明显效果。
据信本发明可用于各种粘弹性液体组合物的减弱粘弹性处理和提高液体控制，虽然卫生巾代表了非常符合需要的用途。
下面的表3显示了可以用作卫生巾结构中的分布层的粘合梳理网类型中的芯吸收结果。为这些测试目的构建的粘合梳理网是通气粘合梳理网，或如下所述制备的TABCW。测试了洗涤的织物或用四个不同表面处理制备的同样织物。用基于蛋白的粘弹性液体进行芯吸收研究(如上所述，在测定方法中的液体A)；测量将织物与液体接触20分钟时水平芯吸收的距离。Glucopon处理的TABCW织物的芯吸收的距离最大。
芯吸收(英寸)AVG
STD DEV材料A 3.27 0.29材料B 1.63 0.19材料C 2.35 0.45材料D 0.53 0.22网是由长度为38毫米的双组分切段纤维组成，其中含有100wt.％的3.0但尼尔的聚乙烯鞘/聚丙烯芯。从Chisso公司得到双组分纤维，配以vendor纤维处理剂。通过一个开口送入所有切段纤维，并均一地混合，然后以线速度15.24米每分钟(50英尺/分钟)梳理成网。一旦形成网，将它穿过一个通气粘合机(圆筒型)，空气温度是131℃。粘合机中的间歇时间是3和4.5秒。得到的网的基本重量是100gsm，密度为0.06gm/cm3。然后将网裹在滚筒上。
材料A是上面所述的网，将它洗涤除去vendor纤维处理剂，然后按如下所述用2.0％的Glucopon 220处理。材料B是上面所述的网，将它洗涤除去vendor纤维处理剂，然后按如下所述用0.45％的海藻酸钙处理。材料C是上面所述的具有vendor纤维处理剂的网。材料D是上面所述的网，洗涤该网除去vendor纤维处理剂。
图5表示了几个其它已知非织造网处理的芯吸收距离的比较。基本网是如上所述的材料A，粘弹性液体是月经模拟物(液体B)。Triton X-102是从Union Carbide得到的烷基酚乙氧基表面活性剂。Y12488是从Osi得到的乙氧基化聚二甲基硅氧烷。Ahcovel N-62是从ICI获得的乙氧基化氢化蓖麻籽油和山梨聚糖一油酸的混合物。每次用于网的量，粘弹性试剂是0.6wt.％(基于活性成分)，0.5wt.％的Triton102，1wt.％的Y1wt.％的Ahcovel。正如所示，在15分钟后测量的结果显示用于本发明的粘弹性试剂明显增加了芯吸收的距离。
为了证明其它粘弹性试剂如葡聚糖(从Polydex药学有限公司，Scarborough，多伦多，加拿大得到的4000MW的寡糖)的效果，将如上所述的Chisso双组分纤维的BCW样品在Branson/IPC型PM119等离子体处理器中以100瓦特动力，在空气等离子体中，0.6torr，氧化5分钟。等离子体处理使织物可浸湿，然后立即在处理物质的水溶液中浸湿。表4给出了处理物质的浓度。
表4测试物质 浓度(wt./vol)葡聚糖(4,000MW)
3％葡聚糖(4,000MW)
0.6％藻酸钠
3％通过真空抽提从饱和的织物除去过量的溶液(将饱和织物通过施加真空的狭缝)。真空抽提后，测量得织物中含有约100wt.％的处理溶液。在80℃，干燥处理织物8小时或直到重量恒定，然后测试芯吸收。
如上所述处理了待测试的表面活性剂，不同的是删除了氧化步骤。溶液浓度如表5所述。
表5测试物质 浓度(wt./vol.)Glucopon 600(来自Henkel的在烷基链
3％中含有12-18个碳原子的烷基聚糖苷)Triton X-102
2％Glucopon 220(来自Henkel的在烷基链
2％中含有8-12个碳的烷基聚糖苷)
附图6显示了对这些物质利用液体B以及材料C(“HR6”)测试芯吸收的结果。结果表明，表面活性剂如藻酸钠和Triton X-102单独即具有减弱芯吸收的优点。但是，根据本发明，使用粘弹性试剂提供了大范围的芯吸收的提高，允许这一特性可用于特殊用途。
表6显示选择特定的粘弹性试剂可以对粘弹性液体的粘性或弹性具有重要的影响。在将1克测试溶液(在对照中是0.9％盐溶液)与9克模拟物慢慢倒转15分钟混合后，对液体B进行测试。结果表明，Glucopon 220明显影响粘性和弹性，而葡聚糖影响弹性的程度比粘性更大。
表6模拟物1％Glucopon
1％葡聚糖(对照)在模拟物中在模拟物中剪切速度为0.1/秒时 0.461
0.390测量的粘性(泊)剪切速度为0.001/秒 0.566
～00.275时测量的弹性(泊)将网切成10英寸(约25厘米)×12英寸(约30厘米)的样品制备材料A。在100°F自来水中温和漂洗样品5分钟，接着用去离子水漂洗1分钟，基本除去所有的vendor纤维处理剂，在35℃的空气循环炉中干燥过夜。然后，在含有200克提供的Glucopon 220UP(Henkel公司)的溶液中浸湿样品约5秒，Glucopon 220UP在水中为60％活化，并且在6000克去离子水中，在室温(20-25℃)时含有30克己醇(目录号H1，330-3，Aldrich化学公司，Milwaukee，WI)。该溶液含有2.0wt.％的活化Glucopon220UP。通过真空抽提从湿的织物中除去过量的溶液(即，将湿的织物通过施加真空的狭缝)。真空抽提后，该样品中含有为样品干重约100wt.％的溶液。然后，在35℃的炉中过夜干燥样品。在干燥过程中完全除去己醇。
与上面讨论的日递交的共同承让人的美国专利申请SN08/665,172公开的类似的等离子体方法制备材料B。如材料A所述洗涤和干燥网以便除去vendor处理剂。在Branson/IPC PM119型等离子体处理器中，以80瓦特动力，在空气等离子体中，0.6torr氧化样品4分钟。然后在含有23.8克二水氯化钙(目录号，22，350-6，Aldrich化学公司，Milwaukee，WI)和6000克去离子水的溶液中将样品浸湿约30秒。溶液含有0.3wt.％的氯化钙。真空抽提从浸湿的织物中除去过量的溶液(即，将浸湿的织物通过施加真空的狭缝)。在真空抽提后，该样品含有约150％氯化钙溶液的残留湿度重量(基于样品干重)。将仍然潮湿的样品于6,000克去离子水中的18.9克或0.3wt.％的高粘性藻酸钠(目录号A-7128，Sigma化学公司，圣路易斯，Missouri)组成的溶液中浸泡约30秒。真空抽提从潮湿的样品中除去过量的溶液。该样品含有总共约300％的氯化钙和藻酸钠溶液，导致在样品的纤维上形成藻酸钙凝胶。然后，在35℃的炉中干燥样品过夜。
洗涤网基本除去所有的vendor处理剂并如材料A和B所述干燥制备材料D。
处理组合物的粘弹性试剂如烷基聚糖苷可以适当含有其它添加剂以便得到所需的结果，只要它们对修饰物如烷基聚糖苷的活性没有大的不利影响。这样的添加剂的例子包括其它传统的表面活性剂如乙氧基化烃或离子化的表面活性剂，或辅助湿润的助剂如低分子量醇。正如上面提到的，组合物来自高度固体较为理想，其占80％或溶剂或水更少较为有利，以便尽量减少干燥步骤和它的附属价格和不利影向。根据所需的结果和应用使用的处理组合物的量随之变化。例如，对于卫生巾分布层，在加入织物干重约0.1％到5.0％的固体时得到有效结果，从性能和表现来说，约0.2％到3.0％是有利的。同时，正如本领域技术人员认识到的，许多底物材料可以根据本发明进行处理，包括非织造织物如纺粘，熔喷，梳理网和其它以及机织网，甚至薄膜等，其中需要提高液体分布。同时本领域技术人员将认识到，一些粘弹性试剂可以用作内部添加剂，即直接加入到熔化的聚合物或以浓缩的形式加入。在形成纤维后，这样的添加剂迁移到纤维表面并获得所需的效果。对于内部加入添加剂的进一步讨论，可以参考授予Yahiaoui，Potts，Perkins，Power和Jascomb日获得批准的共同承让人的美国专利号5,540,979，其内容全部引入本文作为参考。底物基本重量不是关键，可以根据应用广泛地变化。对于卫生巾分布层，经常使用基本重量在约7gsm到约175gsm的纺粘和粘合梳理网。
烷基聚糖苷粘弹性试剂的例子包括Glucopon225或220，两种从Henkel公司得到的在烷基链中含有8-10个碳原子的烷基聚糖苷和来自Creda的Crodesta SL-40(蔗糖可可酸)，来自ICI的TL2141(Glucopon220类似物)。
在图1中，叙述的是用于加工中的网的一边或两边的方法。本领域技术人员认识到本发明同样可用于在线处理或分开的，脱线处理步骤。网12，例如，纺粘或熔喷非织造网被引导通过支撑滚筒15，16，到包括旋转喷洒头22的处理站，喷洒头用于网12的一边14。另一个可选择的处理站(阴影显示)，它包括旋转喷洒头18，也可以用于网12对面的边22。每个处理站从储液器(没有显示)接受处理液30。然后，如果需要，通过干燥箱25或其它干燥方法干燥处理的网，然后卷成筒状或改变成最终用途，可选择的干燥工具包括炉，通气干燥器，远红外干燥器，空气吹风机等。
图2说明了代表性的个人护理产品，是掺入本发明分布层的卫生巾结构形式的。结果表明，卫生巾30包括不可渗透的背面40，吸收层38，分布层36，和覆盖面或身体接触层34。如果需要，吸收层38也可以用包皮32封住它的底和边，以便增强保护防止侧漏。根据本发明，覆盖面，分布层或吸收层可以全部或其中一些用粘弹性试剂处理。
所以，根据本发明，提供了改进的处理方法，得到处理的非织造织物和包括它们的产品，它们提供了如上所述的优点。尽管本发明通过具体的实施方案进行了说明，但并不局限于此，本发明意在包括所有在权利要求范围内的等价物。
1.适于接受具有粘弹性的液体的结构，所述的结构含有合成底物，合成底物中含有粘弹性试剂，以便与粘弹性液体接触。
2.权利要求1所述的结构，其中合成底物是天然的疏水非织造织物。
3.权利要求2所述的结构，具有对月经的快速芯吸收速度，其中所述的粘弹性试剂是在烷基链中具有8-10个碳原子的烷基聚糖苷。
4.含有权利要求3所述结构的个人护理产品。
5.作为月经吸收装置的权利要求4所述的个人护理产品。
6.卫生巾形式的权利要求5所述的月经吸收装置，其中所述的结构含有卫生巾分布层。
7.权利要求3所述的结构，其中所述的非织造织物含有纺粘的非织造织物。
8.权利要求2所述的结构，其中所述的粘弹性试剂含有寡糖。
9.权利要求3所述的结构，其中所述的粘弹性试剂以非织造网干重约0.1到约5.0％的固体量存在。
10.含有权利要求9所述结构的个人护理产品。
11.作为月经吸收装置的权利要求10所述的个人护理产品。
12.卫生巾形式的权利要求11所述的月经吸收装置，其中所述结构含有卫生巾分布层。
13.作为排泄物保留装置的权利要求4所述的个人护理产品。
14.作为排泄物保留装置的权利要求10所述的个人护理产品。
15.作为一次性尿布的权利要求13所述的个人护理产品，其中所述的结构含有尿布衬里。
16.作为一次性尿布的权利要求14所述的个人护理产品，其中所述的结构含有尿布衬里。
17.作为失禁护理用品的权利要求13所述的个人护理产品。
18.作为失禁护理用品的权利要求14所述的个人护理产品。
19.权利要求2所述的结构，其中所述的非织造织物含有纺粘的丙烯聚合物。
20.权利要求3所述的结构，其中所述的非织造织物含有纺粘的丙烯聚合物。
21.含有覆盖面，背面和位于所述覆盖面和所述背面之间的吸收层的卫生巾，其中含有有效量粘弹性试剂的分布层位于所述覆盖面和所述吸收层之间，处于在使用中与月经接触的位置。
22.吸收粘弹性液体的方法，包括使所述的粘弹性液体与含有有效量粘弹性试剂的底物接触的步骤。
23.包括改变粘弹性液体的粘性和/或弹性的粘弹性试剂的处理。
24.权利要求1所述的结构，其中所述的合成底物含有薄膜。
本发明公开了一种改进的结构,该结构中包括用粘弹性试剂处理的非织造网。当与粘弹性液体如月经接触时,处理的网改变了液体的粘弹性并增强了液体在整个吸附结构中的芯吸收和分布。符合需要的粘弹性试剂是烷基聚糖苷,特别是在烷基链中含有8到10个碳原子的烷基聚糖苷。当应用时,在干的非织造网重量基础上增加0.1%到5.0%的固体,可以达到液体的快速芯吸收和分布。同时公开了其它粘弹性试剂。该处理可作为高度固体的组合物,采用常规的施用方法如喷洒包衣剂等或作为内部添加剂。该吸收附结构的具体用途如用于吸收月经的卫生巾的分布层组分和其它血液处理产品如外科绷带。
文档编号A61L15/20GK197645
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者A·雅希尔奥伊, J·N·林顿, A·E·加拉瓦格利尔, C·S·利奇, C·L·赫茨勒, G·R·沃尔特曼, D·C·波特茨 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司