CN108348385B - 吸收结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯，所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区。

Description

吸收结构
技术领域
本发明涉及可用于吸收制品的吸收结构，诸如尿布、失禁短内裤、训练裤、尿布固定器和衬垫、卫生服装等等。具体地，本发明涉及一种吸收结构，所述吸收结构具有在所述吸收结构内的平滑过渡区和纤维网络。
背景技术
许多类型的材料已经用于吸收制品的吸收芯中，其包括但不限于纤维素、超吸收颗粒、泡沫、和纤维基底。通常将具有可能多于一个层的不同物层组合以形成吸收芯。例如，一个物层可被设计用于更好的采集，然而另一个物层可被设计用于存储。然后通过将一个层放置成与另一个层接触而将两个物层组合以形成吸收芯。
最终，关于吸收芯，将采集层放置到存储层上以形成吸收芯。这可在单一物层内进行或使用多个物层进行。这在考虑全部不同芯材料的情况下进行，包括在聚合之前将一种乳液放置到另一种乳液上。当各层或物层以接触形式放置时，应当理解流体将最终行进到芯的期望的存储部分。然而，既不设计也不优化采集部分和存储部分之间的界面。
在吸收芯内，材料结构最终以如下方式对驱动力(毛细管抽吸)和流动阻力(与穿透平面的渗透性相反)两者起作用：无论何时结构均呈现出高表面/体积比，毛细管抽吸增加(因为更多表面可用于保持毛细管力)但渗透性因为流动变得更曲折而降低。相反地，无论何时多孔材料中表面对体积比均较低，于是以毛细管抽吸为代价降低了流动阻力(高渗透性)。
不考虑包括用作尿布或卫生垫的吸收结构的每个单独层的毛细管压力曲线的实际性质，业内经验和流过多孔介质理论两者均示出单独层之间的界面表现出对流体运动的显著阻挡。这与存在移动流体路径中的不连续性相关，所述移动流体不“喜欢跳过”层。这最终导致表面/身体界面附近的残余水分，这可不利地影响消费者的干燥感觉和感知。
因此，需要创建一种吸收芯，其包括单一物层，其中从采集到存储的过渡被优化以增加总体吸收芯效率。此外，需要表征该过渡。最后，需要将具有对存储优化采集的物层的吸收芯整合到吸收制品中，其中吸收芯被优化以与顶片一起工作使得消费者具有改善的体验。
发明内容
本发明公开了一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯。所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区。
本发明还公开了一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯。所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件和开孔泡沫的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区，其中所述平滑过渡区通过NMR技术由负斜率证实。
本发明还公开了一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯。所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件和开孔泡沫的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区，其中所述平滑过渡区通过NMR技术由负斜率证实，其中所述平滑过渡区由平均直径介于20微米和60微米之间的孔构成。
附图说明
虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明主题的权利要求书作出结论，但据信由以下说明结合附图可更容易地理解本发明，其中：
图1为异质块体的SEM显微照片。
图2示出NMR谱图。
图3示出NMR谱图。
图3示出NMR谱图。
图4A-B示出NMR谱图。
图5示出NMR谱的动力学图。
图6示出NMR传感器的一部分。
图7示出NMR传感器的一部分。
具体实施方式
如本文所用，术语“双组分纤维”是指已由至少两种不同的聚合物形成的纤维，所述至少两种不同的聚合物从单独的挤出机挤出但纺在一起形成一根纤维。双组分纤维有时也称为共轭纤维或多组分纤维。聚合物横跨双组分纤维的横截面被布置在基本上恒定定位的不同区中并沿着双组分纤维的长度连续延伸。例如，这种双组分纤维的构型可以是例如皮/芯型排列，其中一种聚合物被另一种聚合物围绕，或者可以是并列型排列、饼式排列、或“海岛型”排列。
如本文所用，术语“双成分纤维”是指已由至少两种聚合物形成的纤维，所述至少两种聚合物从相同的挤出机作为共混物挤出。双成分纤维不具有横跨纤维的横截面区域被布置在相对恒定地定位的不同区中的各种聚合物组分，并且所述各种聚合物通常不是沿纤维的整个长度连续的，而是通常形成随机地开始和结束的原纤。双成分纤维有时也被称为多成分纤维。
在以下描述中使用了术语“纤维素纤维”。纤维素纤维包括基于纤维素的天然存在的纤维，例如棉、亚麻布等。木浆纤维为根据本发明的纤维素纤维的一个示例。衍生自纤维素的人造纤维诸如再生纤维素，例如，粘胶纤维或部分或完全乙酰化的纤维素衍生物(例如醋酸纤维素或三醋酸纤维)也可认为是根据本发明的纤维素纤维。
术语“一次性的”在本文中用来描述那些不旨在被洗涤或换句话讲不作为制品恢复或重复使用的制品(即它们旨在于单次使用后即被丢弃，并可能被回收、堆肥处理或换句话讲以环境相容的方式处理)。包括根据本发明的吸收结构的吸收制品可例如为卫生巾、卫生护垫、成人失禁产品、尿布、或被设计成吸收身体流出物的任何其它产品。本文将结合典型的吸收制品诸如卫生巾来描述本发明的吸收结构。通常，此类制品可包括液体可渗透的顶片、底片以及顶片和底片中间的吸收芯。
如本文所用，“可包覆元件”是指可由泡沫包覆的元件。可包覆元件可以是例如一根纤维、一组纤维、一簇、或两个孔之间的一段膜。应当理解，本发明涵盖其它元件。
如本文所用，“纤维”是指可为纤维结构的一部分的任何材料。纤维可以是天然的或合成的。纤维可以是吸收性的或非吸收性的。
如本文所用，“纤维结构”是指可分解成一根或多根纤维的材料。纤维结构可以是吸收性的或吸附性的。纤维结构可表现出毛细管作用以及多孔性和渗透性。
如本文所用，术语“固定”是指移动或运动的减少或消除。
如本文所用，术语“熔喷法”是指如下形成纤维的方法，其中将熔融热塑性材料通过多个细小的、通常圆形的冲模毛细管作为熔融线或长丝挤出到会聚的高速且通常受热的气体(例如，空气)流中，该气体流拉细熔融热塑性材料的长丝以减小其直径。其后，熔喷纤维由高速气体流运载并沉积在收集面上(常常在仍然发粘时)，以形成无规分散的熔喷纤维的纤维网。
如本文所用，术语“单组分”纤维是指仅使用一种聚合物由一个或多个挤出机形成的纤维。这不旨在排除由一种聚合物形成的纤维，为了着色、抗静电特性、润滑、亲水性等原因，向该聚合物中加入了少量的添加剂。这些添加剂例如用于着色的二氧化钛一般以小于约5重量％，并且更典型地约2重量％的量存在。
如本文所用，术语“非圆形纤维”描述具有非圆形横截面的纤维，并且包括“异形纤维”和“毛细管道纤维”。此类纤维可为实心的或中空的，并且它们可为三叶形、Δ形，并且可为在它们的外表面上具有毛细管通道的纤维。毛细管通道可具有各种横截面形状，诸如“U形”、“H形”、“C形”和“V形”。一种实用的毛细管道纤维为T-401，命名为4DG纤维，其购自Fiber Innovation Technologies(Johnson City，TN)。T-401纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET聚酯)。
如本文所用，术语“非织造纤维网”是指具有夹层的单根纤维或线的结构但不呈如织造织物或针织织物中的重复图案的纤维网，该织造织物或针织织物通常不具有无规取向的纤维。非织造纤维网或织物已由多种方法形成，诸如例如静电纺丝法、熔喷法、纺粘法、水刺法、水编结法、气流成网法和粘结梳理纤维网法，包括梳理热粘结法。非织造织物的基重通常用克/平方米(gsm)表示。层合纤维网的基重是组成层和任何其它添加部件的组合基重。纤维直径通常表示为微米；纤维尺寸也可用旦尼尔表示，其为每纤维长度的重量的单位。取决于纤维网的最终用途，适用于本发明的制品的层合纤维网的基重可在约10gsm至约100gsm的范围内。
如本文所用，术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三元共聚物等，以及它们的共混物和修饰物。此外，除非另外具体地限制，否则术语“聚合物”包括材料的所有可能的几何构型。所述构型包括但不限于全同立构、无规立构、间同立构和无规对称。
如本文所用，术语“恢复能”涉及指示吸收结构或吸收产品可在多大程度上保持或恢复到其初始形状的指标。更具体地，“恢复能”为吸收结构或吸收产品在压缩后将对消费者的身体和/或衣服所做功的大小的量度。不受理论的束缚，恢复能的上限应当为压缩能，即当从消费者的身体/衣服移除时完全恢复的产品。介于1次和20次循环之间的干燥恢复能应当小于新产品的干燥压缩能的250％。
如本文所用，“平滑过渡区”(STZ)是指介于被设计用于采集的吸收结构的一部分和被设计用于存储的吸收结构的一部分之间的过渡区，其表现出在X轴上具有以微米计的位置的图上为负的斜率，其中基底的底部最接近起点绘制并且顶部最远离起点绘制，并且其中在两个5分钟测试周期内的两次0.5ml流体侵入中的第二次之后，由NMR-MOUSE测试方案使用动力学和1维液体分布进行分析时，NMR信号处于Y轴上。本发明人已经确定理想的采集和存储物层将具有在第一和第二0.5ml涌流之后，大于1.5比1、大于2比1、大于2.5比1、或者大于3比1的采集层中存储的流体对物层的存储层中存储的流体的比率。
如本文所用，“一体化的顶片/第二顶片区”是指介于纤维顶片和纤维第二顶片之间的过渡区，其表现出在X轴上具有以微米计的位置的图上为负的斜率，其中基底的底部最接近起点绘制并且顶部最远离起点绘制，并且其中在两个5分钟测试周期内的两次0.5ml流体侵入中的第二次之后，由NMR-MOUSE测试方案使用动力学和1维液体分布进行分析时，NMR信号处于Y轴上。本发明人已经确定理想的顶片和吸收结构组合将留下小于1比10、小于1比15、小于1比20、小于1比25、或小于1比30的顶片中保持的流体对吸收结构中存储的流体的比率。
如本文所用，“纺粘纤维”是指以如下方法形成的小直径纤维：将熔融的热塑性材料从喷丝头的多个细小的、通常圆形的毛细管作为长丝挤出，然后将挤出的长丝直径快速减小。当纺粘纤维被沉积在收集面上时其通常不发粘。纺粘纤维一般是连续的并具有大于7微米，并且更具体地介于约10和40微米之间的平均直径(来自具有至少10根纤维的样本尺寸)。
如本文所用，“物层”涉及一个或多个层，其被组合以形成单一物层，所述单一物层可与其它物层组合以形成吸收芯。如本文所用，“簇”或“孔屑”是指非织造纤维网的纤维的离散的整体延伸部。每个簇可包括从纤维网的表面向外延伸的多根环状、对准的纤维。每个簇可包括从纤维网的表面向外延伸的多根非环状纤维。每个簇可包括作为两个或更多个一体化非织造纤维网的纤维的整体延伸部的多根纤维。
如本文所用，“使用循环”涉及吸收结构在其从干燥状态过渡至饱和的润湿状态时使用的持续时间。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其它改变和修改。
发明内容
本发明涉及一种吸收结构，所述吸收结构包含物层，所述物层包括在吸收芯的采集部分和存储部分之间具有平滑过渡区的纤维网络。平滑过渡区根据用于表征复杂多孔介质结构内部的流体分配的方法使用LF-NMR(低场核磁共振)来证实，以示出平滑过渡区的存在并示出由平滑过渡区产生的优点。单一物层可包括一个或多个吸收层。一个或多个吸收芯物层可以为异质块体，所述异质块体包括可包覆元件和开孔泡沫、纤维素层、包括基底的层、超吸收物、以及粘合剂层、包括透气毡纤维的层、和泡沫层。
物层可以为异质块体，所述异质块体包括一个或多个可包覆元件以及一个或多个离散的开孔泡沫块。异质块体具有深度、宽度和高度。吸收结构可用作吸收制品的任何部分，包括例如吸收芯的一部分、用作吸收芯、和/或用作吸收制品的顶片，所述吸收制品诸如卫生巾、卫生护垫、棉塞、***间装置、伤口敷料、尿布、成人失禁制品等，其旨在用于吸收体液，诸如经液或血液或******物或尿液。可在用于吸收和保持流体的任何产品(包括表面擦拭物)中使用该吸收结构。该吸收结构可用作纸巾。在本发明的上下文中，示例性吸收制品为一次性吸收制品。
吸收结构单一物层可包括异质块体层，如2014年5月5日提交的美国专利申请61/988,565；2015年2月13日提交的美国专利申请62/115,921；或美国专利申请62/018,212中所公开的那些。异质块体层具有深度、宽度和高度。
吸收结构单一物层可为包括可包覆元件和泡沫块的一个或多个部分的异质块体。泡沫块的离散部分为开孔泡沫。泡沫可为高内相乳液(HIPE)泡沫。
吸收结构单一物层可以为吸收制品的吸收芯，其中吸收芯包括异质块体，所述异质块体包括纤维和泡沫的一个或多个离散部分，所述离散部分被固定在异质块体中或者可与其它层组合以形成吸收芯。
在本发明的以下描述中，在使用中面向穿着者方向的制品的表面或其每个部件的表面称为面向穿着者的表面。相反，在使用中面向衣服方向的表面称为面向衣服的表面。因此，本发明的吸收制品以及其任何元件诸如例如吸收芯均具有面向穿着者的表面和面向衣服的表面。
本发明涉及一种吸收结构单一物层，其包含整合到异质块体中的一个或多个离散的开孔泡沫块泡沫，该异质块体包括一个或多个可包覆元件，所述一个或多个可包覆元件整合到一个或多个开孔泡沫中，使得两者可相互缠结。
开孔泡沫块可占介于异质块体的1体积％至异质块体的99体积％之间，诸如5体积％、10体积％、15体积％、20体积％、25体积％、30体积％、35体积％、40体积％、45体积％、50体积％、55体积％、60体积％、65体积％、70体积％、75体积％、80体积％、85体积％、90体积％或95体积％。
异质块体可具有存在于可包覆元件之间、可包覆元件和包覆元件之间、以及包覆元件之间的空隙空间。空隙空间可包含气体，诸如空气。空隙空间可表示介于固定体积量的异质块体的总体积的1％和95％之间，诸如固定体积量的异质块体的总体积的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％。
异质块体内的开孔泡沫块和空隙空间的组合可表现出介于10g/g至200g/g异质块体之间的吸收性，诸如介于20g/g和190g/g异质块体之间的吸收性，诸如30g/g、40g/g、60g/g、80g/g、100g/g、120g/g、140g/g、160g/g、180g/g或190g/g异质块体的吸收性。可根据EDANA非织造物吸收法10.4-02对吸收性进行定量。
开孔泡沫块为在异质块体内且在整个异质块体上相互缠结的离散的泡沫块，由此使得开孔泡沫包覆可包覆元件中的一者或多者，诸如例如块体内的纤维。开孔泡沫可聚合在可包覆元件周围。
离散的开孔泡沫块可包覆多于一个可包覆元件。可包覆元件可作为一束包覆在一起。另选地，可通过离散的开孔泡沫块包覆多于一个可包覆元件，而不接触另一个可包覆元件。
离散的开孔泡沫块可被固定，使得在吸收结构的使用期间，离散的开孔泡沫块在异质块体内不改变位置。
多个离散的开孔泡沫可被固定，使得在吸收结构的使用期间，离散的开孔泡沫块在异质块体内不改变位置。
一个或多个离散泡沫块可被固定在异质块体内，使得在300转/分钟下旋转30秒之后，一个或多个离散泡沫块不改变位置。
开孔泡沫块可为离散的。开孔泡沫块被视为离散的，因为它们在整个异质块体中是不连续的。在整个异质块体中是不连续的表示在异质块体中的任何给定点处，开孔吸收泡沫在异质块体的纵向平面、竖直平面和侧向平面的横截面中的至少一者上是不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的侧向平面和竖直平面上可为连续的或者可为不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的纵向平面和竖直平面上可为连续的或者可为不连续的。对于异质块体中的给定点，吸收泡沫在横截面的纵向平面和侧向平面上可为连续的或者可为不连续的。
当开孔泡沫在异质块体的纵向平面、竖直平面和侧向平面的横截面中的至少一者上是不连续的时，可包覆元件或开孔泡沫块中的一者或两者在整个异质块体中可为双连续的。
开孔泡沫块可位于异质块体中的任何点处。泡沫块可被元件围绕，该元件构成可包覆元件。泡沫块可位于异质块体的外周边上，使得泡沫块的仅一部分与异质块体的元件编结。
开孔泡沫块可在接触流体时膨胀以形成离散开孔泡沫块的通道。在通过流体膨胀之前，开孔泡沫块可以接触或可以不接触。
开孔泡沫可在聚合之前整合到可包覆元件上。开孔泡沫块可部分聚合，之后被浸渍到可包覆元件中或上，使得它们变得相互缠结。在被浸渍到可包覆元件中或上之后，处于液态或固态的开孔泡沫聚合形成一个或多个开孔泡沫块。可使用任何已知的方法聚合开孔泡沫，包括例如热、紫外线和红外线。在油包水开孔泡沫乳液的聚合之后，将所得的开孔泡沫用水相饱和，需要除去该水相以获得基本上干燥的开孔泡沫。可使用压料辊和真空装置除去饱和水相或脱水。使用压料辊也可减少异质块体的厚度，使得异质块体将保持较薄，直到缠绕在异质块体中的开孔泡沫块暴露于流体。
取决于期望的泡沫密度、聚合物组成、比表面积或孔尺寸(也称为泡孔尺寸)，开孔泡沫可被制成具有不同的化学组成、物理特性或两者。例如，取决于化学组成，开孔泡沫可具有0.0010g/cc至约0.25g/cc、或0.002g/cc至约0.2g/cc、或约0.005g/cc至约0.15g/cc、或约0.01g/cc至约0.1g/cc、或约0.02g/cc至约0.08g/cc、或约0.04g/cc的密度。
开孔泡沫孔尺寸的范围可为平均直径1至800μm，例如介于50μm和700μm之间、介于100μm和600μm之间、介于200μm和500μm之间、介于300μm和400μm之间。
泡沫块可具有相对均一的泡孔尺寸。例如，一个主表面上的平均泡孔尺寸相比于相反主表面可大致相同或变化不大于10％。泡沫的一个主表面上的平均泡孔尺寸可不同于相反表面。例如，在热固性材料的发泡过程中，泡孔结构底部处的一部分泡孔塌缩而导致在一个表面上具有较小平均泡孔尺寸的情况并不少见。泡孔尺寸可基于下文所述的方法来确定。
由本发明制得的泡沫是相对开孔的。这是指泡沫的单个泡孔或孔与邻接的泡孔基本上是无阻挡连通的。此类基本上开孔泡沫结构中的泡孔具有泡孔间的开口或窗口，它们足够大，使得流体容易在泡沫结构内从一个泡孔传输到另一个泡孔。为了本发明的目的，如果泡沫中平均直径尺寸为至少1μm的泡孔的至少约80％与至少一个邻接的泡孔流体连通，则将该泡沫视为是“开孔的”。
除了是开孔的之外，泡沫还可以是充分亲水性的以使得泡沫吸收含水流体，例如可通过在聚合之后将残留的亲水表面活性剂或盐留在泡沫中、通过所选择的后聚合泡沫处理程序(如下文所述)或两者的组合，赋予泡沫的内表面亲水性。
例如，当用于某些吸收制品中时，开孔泡沫可为柔性的并且表现出适当的玻璃化转变温度(Tg)。Tg代表聚合物的玻璃态与橡胶态之间的转变中点。
对于在大约环境温度条件下使用的泡沫，区域的Tg可小于约200℃或小于约90℃。Tg可小于50℃。
开孔泡沫块可以任何合适的方式分布在整个异质块体中。开孔泡沫块可沿竖直轴线异型分布，使得较小的块位于较大的块上方。另选地，所述块可异型分布，使得较小的块在较大的块下方。开孔块可沿竖直轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。
开孔泡沫块可沿纵向轴线异型分布，使得较小的块位于较大的块前面。另选地，所述块可异型分布，使得较小的块在较大的块后面。开孔块可沿纵向轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。
开孔泡沫块可沿横向轴线异型分布，使得块的尺寸沿横向轴线从小到大或从大到小。另选地，开孔块可沿横向轴线异型分布，使得它们沿轴线在尺寸上交替。
开孔泡沫块可基于开孔泡沫块的一个或多个特征沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一个异型分布。开孔泡沫块可在异质块体内异型分布的特征可包括例如吸收性、密度、泡孔尺寸、以及它们的组合。
开孔泡沫块可基于开孔泡沫的组成沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一者异型分布。开孔泡沫块可在异质块体的前部具有表现出期望特征的一种组成并且在异质块体的后部具有被设计成表现出不同特征的不同组成。开孔泡沫块的异型分布关于之前提到的轴线或取向中的任一者可为对称或非对称的。
开孔泡沫块可以任何合适的形式沿异质块体的纵向轴线和横向轴线分布。当从顶部平面视图观察时，开孔泡沫块可以形成一种设计或形状的方式分布。开孔泡沫块可以形成条带、椭圆、正方形、或任何其它已知形状或图案的方式分布。
可根据异质块体的预期用途优化分布。例如，相对于蛋白质性流体诸如经液的吸收，对于含水流体诸如尿液(用于尿布时)或水(用于纸巾时)的吸收，可选择不同的分布。此外，可针对用途诸如投配活性物质或使用泡沫作为加强元件对分布进行优化。
可在一个异质块体中使用不同类型的泡沫。例如，一些泡沫块可为聚合HIPE，而其它块可由聚氨酯制成。所述块可基于它们的特性定位于块体内的特定位置处，以优化异质块体的性能。
泡沫块在组成上可类似，但仍然表现出不同特性。例如，在使用HIPE泡沫时，一些泡沫块可为薄的直到润湿，而其它泡沫块可能已经在异质块体内膨胀。
泡沫块和可包覆元件可经过选择以彼此互补。例如，表现出高渗透性和低毛细作用的泡沫可包覆表现出高毛细作用的元件，以将流体芯吸通过异质块体。应当理解，其中泡沫块彼此互补或其中泡沫块和可包覆元件均表现出类似特性的其它组合可以是可能的。
使用多于一个异质块体可能发生异型分布，其中每个异质块体具有一种或多种类型的泡沫块。多个异质块体可分层，使得对于包含多个异质块体的总体产品，泡沫基于开孔泡沫块的一个或多个特征沿纵向轴线、横向轴线或竖直轴线中的任一个异型分布。此外，各异质块体可具有不同的可包覆元件，泡沫附接至所述可包覆元件。例如，第一异质块体可具有包覆非织造物的泡沫颗粒，而邻近第一异质块体的第二异质块体可具有包覆膜或膜的一个表面的泡沫颗粒。
开孔泡沫可为由高内相乳液(HIPE)的聚合制备的热固性聚合泡沫，也称为聚HIPE。为形成HIPE，将水相和油相以介于约8∶1和140∶1之间的比率组合。水相对油相的比率可介于约10∶1和约75∶1之间，并且水相对油相的比率可介于约13∶1和约65∶1之间。该术语为“水比油”或W∶O比，可用于测定所得聚HIPE泡沫的密度。如上所述，油相可包含单体、共聚单体、光引发剂、交联剂、和乳化剂以及任选组分中的一种或多种。水相可包含水和一种或多种组分，诸如电解质、引发剂或任选组分。
可由组合的水相和油相来形成开孔泡沫，其方式为通过使这些组合相在混合室或混合区中经受剪切搅拌。使组合的水相和油相经受剪切搅拌以产生具有所需尺寸的含水小滴的稳定HIPE。引发剂可存在于水相中，或者可在泡沫制备过程中或在形成HIPE之后引入引发剂。乳液制备过程产生HIPE，其中水相小滴分散至一定程度，使得所得HIPE泡沫具有期望的结构特征。水相和油相的组合在混合区中的乳化可涉及使用混合或搅拌装置，诸如叶轮，方式为通过使组合的水相和油相以赋予所需剪切所必要的速率通过一系列静态混合器，或两者的组合。形成HIPE之后，可随后将其从混合区抽出或泵出。一种使用连续工序来形成HIPE的方法描述于以下专利中：1992年9月22日公布的美国专利5,149,720(DesMarais等人)；1998年10月27日公布的美国专利5,827,909(DesMarais)；以及2002年4月9日公布的美国专利6,369,121(Catalfamo等人)。
可在完全聚合之前将乳液从混合区中抽出或泵出并且浸渍到块体中或上。一旦完全聚合，泡沫块和元件就相互缠结，使得构成块体的元件将离散的泡沫块二等分，并且使得离散的泡沫块的部分包覆构成异质块体的一个或多个元件的部分。
在聚合之后，所得泡沫块用水相饱和，需要除去该水相以获得基本上干燥的泡沫块。可通过使用压缩来挤压泡沫块，使其不含大部分的水相，例如，通过使包括泡沫块的异质块体运行穿过一对或多对压料辊。可将压料辊定位成使得它们将水相挤出泡沫块。压料辊可为多孔的并且具有从内侧施加的真空，使得它们有助于将水相抽出泡沫块。压料辊可成对定位，使得第一压料辊位于液体可透过的带(诸如具有孔或由网状材料组成的带)的上方，第二相对压料辊面向第一压料辊并且位于液体可透过的带的下方。该对中的一者例如第一压料辊可被加压，而另一个例如第二压料辊可被排空，以便将水相吹出和抽出泡沫。也可加热压料辊以有助于除去水相。压料辊可应用于非刚性泡沫，即壁不因压紧泡沫块而受到破坏的泡沫。
代替压料辊或与压料辊组合，可通过将泡沫块传送穿过干燥区来除去水相，泡沫块在干燥区被加热、暴露于真空或热与真空暴露的组合。可例如通过使泡沫穿过鼓风烘箱、红外烘箱、微波烘箱或无线电波烘箱来施加热。泡沫干燥的程度取决于应用。可除去大于50％的水相。在干燥过程中可除去大于90％的水相，在其它实施方案中可除去大于95％的水相。
开孔泡沫可由具有高内相乳液(HIPE)的连续油相的单体的聚合制成。HIPE可具有两个相。一个相为具有单体和乳化剂的连续油相，所述单体经聚合以形成HIPE泡沫，所述乳化剂用以帮助稳定HIPE。油相也可包含一种或多种光引发剂。单体组分可按油相的重量计以约80％至约99％并且在某些实施方案中以约85％至约95％的量存在。可溶于油相并且适于形成稳定的油包水乳液的乳化剂组分可按油相的重量计以约1％至约20％的量存在于油相中。乳液可在约10℃至约130℃并且在某些实施方案中约50℃至约100℃的乳化温度下形成。
一般来讲，单体将包含按油相的重量计约20％至约97％的至少一种基本上水不溶性的单官能丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如，这种类型的单体可包括丙烯酸C4-C18烷基酯和甲基丙烯酸C2-C18烷基酯，诸如丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸苄基酯、丙烯酸壬基苯酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯。
油相也可具有按油相的重量计约2％至约40％，并且在某些实施方案中约10％至约30％的基本上水不溶性的多官能交联丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。添加这种交联共聚单体或交联剂以向所得HIPE泡沫赋予强度和弹性。该类型交联单体的示例可具有含两个或更多个活化丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯基团、或它们的组合的单体。该基团的非限制性示例包括1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，12-十二烷基二甲基丙烯酸酯、1，14-十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(2，2-二甲基丙二醇二丙烯酸酯)、己二醇丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、葡萄糖五丙烯酸酯、脱水山梨糖醇五丙烯酸酯等。交联剂的其它示例包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯部分的混合物，诸如乙二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯和新戊二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯。在混合的交联剂中甲基丙烯酸酯∶丙烯酸酯基团的比率可按需从50∶50变化至任何其它比率。
可将按油相的重量计约0重量％至约15重量％，在某些实施方案中约2重量％至约8重量％的任何第三基本上水不溶性的共聚单体添加到油相中以改变HIPE泡沫的特性。可能希望“韧化”单体，从而向所得HIPE泡沫赋予韧性。这些包括诸如苯乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、异戊二烯和氯丁二烯等单体。不受理论的约束，据信此类单体有助于在聚合期间稳定HIPE(也称为“固化”)，以提供更均匀且更好成形的HIPE泡沫，从而导致更好的韧性、拉伸强度、耐磨损性等。也可加入单体以赋予阻燃性，如2000年12月12日公布的美国专利6,160,028(Dyer)中所公开的那样。可添加单体以赋予颜色(例如乙烯基二茂铁)、荧光特性、抗辐射性、对辐射不透明性(例如四丙烯酸铅)、分散电荷、反射入射红外线、吸收无线电波、在HIPE泡沫支柱上形成可润湿表面、或用于HIPE泡沫中的任何其它期望特性。在一些情况下，这些附加单体可减慢HIPE转变成HIPE泡沫的总进程，如果要赋予期望特性那么折衷权衡就是必要的。因此，此类单体可用于减缓HIPE的聚合速率。该类型单体的示例可具有苯乙烯和氯乙烯。
油相还可包含用于稳定HIPE的乳化剂。用于HIPE中的乳化剂可包括：(a)支链C16-C24脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯；直链不饱和C16-C22脂肪酸；以及直链饱和C12-C14脂肪酸，诸如脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单肉豆蔻酸酯和脱水山梨糖醇单酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、双甘油单油酸酯(DGMO)、聚甘油单异硬脂酸酯(PGMIS)和聚甘油单肉豆蔻酸酯(PGMM)；(b)支链C16-C24脂肪酸的聚甘油单酯、直链不饱和C16-C22脂肪酸或直链饱和C12-C14脂肪酸，诸如双甘油单油酸酯(例如C18：1脂肪酸的双甘油单酯)、双甘油单肉豆蔻酸酯、双甘油单异硬脂酸酯和双甘油单酯；(c)支链C16-C24醇的双甘油单脂族醚、直链不饱和C16-C22醇和直链饱和C12-C14醇、以及这些乳化剂的混合物。参见1995年2月7日公布的美国专利5,287,207(Dyer等人)和1996年3月19日公布的美国专利5,500,451(Goldman等人)。可用的另一种乳化剂是聚甘油琥珀酸酯(PGS)，它由烷基琥珀酸酯、甘油和三甘油形成。
可将此类乳化剂及其组合添加到油相中，使得它们可构成按油相的重量计介于约1％和约20％之间，在某些实施方案中约2％至约15％，并且在某些其它实施方案中约3％至约12％。也可使用助乳化剂，以提供对泡孔尺寸、泡孔尺寸分布和乳液稳定性的附加控制，尤其是在例如大于约65℃的高温下。助乳化剂的示例包括磷脂酰胆碱和含磷脂酰胆碱的组合物、脂族甜菜碱、长链C12-C22二脂族季铵盐、短链C1-C4二脂族季铵盐、长链C12-C22二烷酰基(烯酰基)-2-羟乙基、短链C1-C4二脂族季铵盐、长链C12-C22二脂族咪唑啉季铵盐、短链C1-C4二脂族咪唑啉季铵盐、长链C12-C22单脂族苄基季铵盐、长链C12-C22二烷酰基(烯酰基)-2-氨乙基、短链C1-C4单脂族苄基季铵盐、短链C1-C4单羟基脂族季铵盐。二牛油基二甲基铵甲基硫酸盐(DTDMAMS)可用作助乳化剂。
油相可包含按油相的重量计介于约0.05％和约10％之间，并且在某些实施方案中介于约0.2％和约10％之间的光引发剂。较低量的光引发剂使光能够更好地穿透HIPE泡沫，这能够使聚合更深入HIPE泡沫中。然而，如果聚合在含氧环境中进行，则应有足够的光引发剂来引发聚合并且克服氧的抑制。光引发剂可快速高效地响应于光源，从而产生自由基、阳离子和能够引发聚合反应的其它物质。用于本发明中的光引发剂可吸收波长为约200纳米(nm)至约800nm，在某些实施方案中约200nm至约350nm的紫外光。如果光引发剂在油相中，那么合适类型的油溶性的光引发剂包含苄基缩酮、α-羟烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮和酰基膦氧化物。光引发剂的示例包括2，4，6-[三甲基苯甲酰二膦]氧化物与2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的组合(二者50∶50的共混物由Ciba Speciality Chemicals(Ludwigshafen，Germany)以商品名
Figure GDA0002708065470000151
4265出售)；苄基二甲基缩酮(由Ciba Geigy以IRGACURE651出售)；α-，α-二甲氧基-α-羟基苯乙酮(由Ciba Speciality Chemicals以商品名
Figure GDA0002708065470000152
1173出售)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙-1-酮(由CibaSpeciality Chemicals以商品名
Figure GDA0002708065470000153
907出售)；1-羟基环己基苯基酮(由CibaSpeciality Chemicals以商品名
Figure GDA0002708065470000154
184出售)；双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(由Ciba Speciality Chemicals以IRGACURE 819出售)；二乙氧基苯乙酮和4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮(由Ciba Speciality Chemicals以商品名
Figure GDA0002708065470000155
2959出售)；以及寡[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](由Lamberti spa(Gallarate，Italy)以
Figure GDA0002708065470000156
KIP EM出售)。
HIPE的分散水相可具有水，并且也可具有一种或多种组分，诸如引发剂、光引发剂或电解质，其中在某些实施方案中，一种或多种组分为至少部分地水溶性的。
水相的一种组分可为水溶性电解质。水相可包含按水相的重量计约0.2％至约40％，在某些实施方案中约2％至约20％的水溶性电解质。电解质使主要油溶的单体、共聚单体和交联剂也溶于水相的趋势最小化。电解质的示例包括碱土金属(诸如钙或镁)的氯化物或硫酸盐，以及碱金属(诸如钠)的氯化物或硫酸盐。此类电解质可包括缓冲剂以用于控制聚合过程中的pH，缓冲剂包括诸如磷酸根、硼酸根和碳酸根的无机抗衡离子以及它们的混合物。水溶性单体也可用于水相中，示例为丙烯酸和乙酸乙烯酯。
可存在于水相中的另一种组分是水溶性自由基引发剂。基于存在于油相中的可聚合单体的总摩尔数计，引发剂可以至多约20摩尔％存在。基于存在于油相中的可聚合单体的总摩尔数计，引发剂可以约0.001摩尔％至约10摩尔％的量存在。合适的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、2，2′-偶氮双(N，N′-二亚甲基异丁基脒)二盐酸盐和其它合适的偶氮引发剂。为降低可堵塞乳化体系的过早聚合的可能性，可恰好在乳化结束后或接近乳化结束时向单体相中添加引发剂。
存在于水相中的光引发剂可为至少部分水溶性的，并且按水相的重量计可为介于约0.05％和约10％之间，在某些实施方案中介于约0.2％和约10％之间。较低量的光引发剂使光能够更好地穿透HIPE泡沫，这能够使聚合更深入HIPE泡沫中。然而，如果聚合在含氧环境中进行，则应有足够的光引发剂来引发聚合并且克服氧的抑制。光引发剂可快速高效地响应于光源，从而产生自由基、阳离子和能够引发聚合反应的其它物质。用于本发明中的光引发剂可吸收波长为约200纳米(nm)至约800nm，在某些实施方案中约200nm至约350nm，并且在某些实施方案中约350nm至约450nm的紫外光。如果光引发剂在水相中，则合适类型的水溶性光引发剂包括二苯甲酮、苯偶酰和噻吨酮。光引发剂的示例包括2，2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐；脱水2，2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐；2，2′-偶氮二(1-亚氨基-1-吡咯烷-2-乙基丙烷)二盐酸盐；2，2′-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]；2，2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐；2，2′-二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4，4′-二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4，4′-二羧甲氧基二亚苄基环己酮、4-二甲氨基-4′-羧甲氧基二亚苄基丙酮；以及4，4′-二磺酰氧基甲氧基二亚苄基丙酮。可用于本发明中的其它合适光引发剂列于1989年4月25日公布的美国专利4,824,765(Sperry等人)中。
除前述组分之外，其它组分也可包含在HIPE的水相或油相中。示例包括抗氧化剂，例如受阻酚、受阻胺光稳定剂；增塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二壬酯；阻燃剂，例如卤化烃、磷酸盐、硼酸盐、无机盐，诸如三氧化锑或磷酸铵或氢氧化镁；染料和颜料；荧光剂；填料块，例如淀粉、二氧化钛、炭黑或碳酸钙；纤维；链转移剂；气味吸收剂，例如活性炭颗粒；溶解的聚合物；溶解的低聚物；等等。
异质块体包括可包覆元件和离散的泡沫块。可包覆元件可为纤维网，诸如非织造物、纤维结构、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、高蓬松非织造物、针刺纤维网、水刺纤维网、纤维丝束、织造纤维网、针织纤维网、植绒纤维网、纺粘纤维网、分层纺粘/熔喷纤维网、粗梳纤维网、纤维素纤维和熔喷纤维的共成形纤维网、短纤维和熔喷纤维的共成形纤维网、以及为它们的分层组合的分层纤维网。
可包覆元件可为例如常规吸收材料，诸如绉纱纤维素填料、松散纤维素纤维、也称为透气毡的木浆纤维、以及纺织品纤维。可包覆元件也可以是纤维，诸如例如合成纤维、热塑性微粒或纤维、三组分纤维、以及双组分纤维，诸如例如具有以下聚合物组合的皮/芯型纤维：聚乙烯/聚丙烯、聚乙酸乙基乙烯基酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯、共聚酯/聚酯等。可包覆元件可以是以上列出的材料的任何组合和/或单独或组合的多种以上列出的材料。
可包覆元件可为疏水的或亲水的。可包覆元件可被处理成疏水的。可包覆元件可被处理成亲水的。
异质块体的组成纤维可由诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯以及它们的共混物的聚合物构成。纤维可为纺粘纤维。纤维可为熔喷纤维。纤维可包含纤维素、人造丝、棉、或其它天然材料或聚合物与天然材料的共混物。纤维也可包括超吸收材料诸如聚丙烯酸酯或合适材料的任何组合。纤维可为单组分、双组分和/或双成分、非圆形的(例如，毛细管道纤维)，并且可具有在0.1微米至500微米范围内的主横截面尺寸(例如，圆纤维的直径)。非织造前体纤维网的组成纤维也可为不同纤维类型的混合物，这些不同纤维类型在诸如化学(例如聚乙烯和聚丙烯)、组分(单-和双-)、旦尼尔(微旦尼尔和＞20旦尼尔)、形状(即毛细管和圆形)等特征方面不同。组成纤维可在约0.1旦尼尔至约100旦尼尔的范围内。
在一个方面，已知的制备时吸收材料纤维网可被视为在整个范围内是均质的。所谓均质是指吸收材料纤维网的流体处理特性不依赖于位置，而是在纤维网的任何区域处均基本上均匀。均匀性的特征可在于例如密度、基重，使得纤维网的任何具体部分的密度或基重与纤维网的平均密度或基重基本上相同。借助本发明的设备和方法，均质纤维吸收材料纤维网被改性，使得它们不再是均质而是异质的，使得纤维网材料的流体处理特性依赖于位置。因此，就本发明的异质吸收材料而言，纤维网在离散位置处的密度或基重可与纤维网的平均密度或基重显著不同。本发明的吸收纤维网的异质性质通过使得离散部分高度可渗透而其它离散部分具有高毛细管作用而使得渗透性或毛细管作用的负面作用能够被最小化。同样，渗透性与毛细管作用之间达成折衷，使得可实现递送相对较高的渗透性但不降低毛细作用。
异质块体还可包括吸入流体并形成水凝胶的超吸收材料。这些材料通常能够吸收大量体液并在适度压力下保留它们。异质块体可包括分散在合适载体中的此类材料，诸如呈绒毛或硬化纤维形式的纤维素纤维。
异质块体可包括热塑性微粒或纤维。该材料(具体地为热塑性纤维)可由多种热塑性聚合物制成，所述聚合物包括聚烯烃诸如聚乙烯(例如PULPEX.RTM.)和聚丙烯、聚酯、共聚酯以及任何前述材料的共聚物。
取决于所需的特征，合适的热塑性材料包括被制成亲水的疏水纤维，诸如衍生自例如聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸类树脂、聚酰胺、聚苯乙烯等的经表面活性剂处理或经二氧化硅处理的热塑性纤维。疏水热塑性纤维的表面可用表面活性剂诸如非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂处理以变得亲水，例如通过用表面活性剂喷涂纤维、通过将纤维浸入表面活性剂中，或通过在生产热塑性纤维时包括表面活性剂作为聚合物熔体的一部分。在熔融和重新凝固时，表面活性剂将趋于保持在热塑性纤维的表面处。合适的表面活性剂包括非离子表面活性剂，诸如由ICI Americas，Inc.(Wilmington，Del.)制造的Brij76和以商标Pegosperse.RTM.由Glyco Chemical，Inc.(Greenwich，Conn.)出售的多种表面活性剂。除了非离子表面活性剂，也可使用阴离子表面活性剂。这些表面活性剂可以例如每平方厘米热塑性纤维约0.2克至约1克的含量施用于热塑性纤维。
合适的热塑性纤维可由单一聚合物(单组分纤维)制成，或者可由多于一种聚合物(例如，双组分纤维)制成。构成外皮的聚合物经常在与构成芯的聚合物不同(通常较低)的温度下熔融。因此，这些双组分纤维由于外皮聚合物的熔融而提供热粘结，同时保持芯聚合物的所需强度特性。
用于本发明的合适双组分纤维可包括具有以下聚合物组合的皮/芯型纤维：聚乙烯/聚丙烯、聚乙酸乙基乙烯基酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯、共聚酯/聚酯等。用于本文的尤其合适的双组分热塑性纤维是具有聚丙烯或聚酯芯以及具有较低熔融温度的共聚酯、聚乙酸乙基乙烯基酯或聚乙烯外皮的那些(例如DANAKLON.RTM.、CELBOND.RTM.或CHISSO.RTM.双组分纤维)。这些双组分纤维可以同心或偏心。如本文所用，术语“同心”和“偏心”是指外皮在贯穿双组分纤维的横截面区域上具有均匀还是不均匀的厚度。在以较小的纤维厚度提供较大的压缩强度时，偏心双组分纤维可能是期望的。用于本文的合适双组分纤维可为非卷曲的(即，不弯曲的)或卷曲的(即，弯曲的)。双组分纤维可通过典型的纺织方法进行卷曲，诸如填充线盒方法或齿轮卷曲方法以获得主要二维的或“平坦的”卷曲。
双组分纤维的长度可根据纤维和纤维网成形方法所期望的具体特性而不同。通常，在气流成网纤维网中，这些热塑性纤维的长度为约2mm至约12mm长，诸如约2.5mm至约7.5mm长、和约3.0mm至约6.0mm长。非织造纤维可介于5mm长和75mm长之间，诸如10mm长、15mm长、20mm长、25mm长、30mm长、35mm长、40mm长、45mm长、50mm长、55mm长、60mm长、65mm长、或70mm长。这些热塑性纤维的特性也可通过改变纤维的直径(厚度)进行调节。这些热塑性纤维的直径通常以旦尼尔(克/9000米)或分特(克/10000米)进行定义。在气流成网制备机中使用的合适双组分热塑性纤维具有的分特可在约1.0至约20的范围内，诸如约1.4至约10分特、和约1.7至约7分特。
这些热塑性材料的压缩模量，尤其是热塑性纤维的压缩模量，也可能十分重要。热塑性纤维的压缩模量不但受它们的长度和直径的影响，而且受制成它们的一种或多种聚合物的组成和特性、所述纤维的形状和构型(例如同心的或偏心的、卷曲的或非卷曲的)、以及类似因素的影响。这些热塑性纤维的压缩模量差异可用于改变相应热粘结纤维基质的特性，尤其是密度特征。
异质块体也可包括通常不用作粘结剂纤维但改变纤维网机械特性的合成纤维。合成纤维包括醋酸纤维素、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯酸类树脂(诸如奥纶)、聚乙酸乙烯酯、不可溶的聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(诸如尼龙)、聚酯、双组分纤维、三组分纤维、它们的混合物等等。这些合成纤维可包括例如聚酯纤维诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如DACRON.RTM.和KODEL.RTM.)、高熔融卷曲聚酯纤维(例如KODEL.RTM.431，由EastmanChemical Co.制造)亲水性尼龙(HYDROFIL.RTM.)等等。合适的纤维也可为亲水化的疏水纤维，诸如衍生自例如聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸类、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等的经表面活性剂处理或经二氧化硅处理的热塑性纤维。就非粘结热塑性纤维而言，它们的长度可根据这些纤维所期望的具体特性而变化。通常，它们的长度为约0.3cm至7.5cm，诸如约0.9cm至约1.5cm。合适的非粘结热塑性纤维可具有在约1.5至约35分特，例如约14至约20分特范围内的分特。
虽然是结构化的，包含泡沫块的异质块体的总吸收容量应当与块体的设计载荷和预期用途相适应。例如，当用于吸收制品时，异质块体的尺寸和吸收容量可进行变化以适应诸如失禁衬垫、卫生护垫、日用卫生巾或夜用卫生巾之类的不同用途。异质块体也可包括有时用于吸收纤维网的其它任选部件。例如，强化稀松布可定位于异质块体的相应层内，或相应层之间。
通过本发明生产的包括开孔泡沫块的异质块体可用作吸收制品中的吸收芯或吸收芯的一部分，所述吸收制品诸如女性卫生制品，例如衬垫、卫生护垫和棉塞；一次性尿布；失禁制品，例如衬垫、成人尿布；家庭护理制品，例如擦拭物、垫、毛巾；以及美容护理制品，例如垫、擦拭物，和皮肤护理制品，如用于毛孔清洁的。
异质块体可被用作吸收制品的吸收芯。吸收芯可具有相对薄的，小于约5mm的厚度，或小于约3mm，或小于约1mm的厚度。本文中还考虑具有大于5mm的厚度的芯。厚度可通过利用本领域已知的用于在0.25psi的均匀压力下进行的任何方法沿着吸收结构的纵向中心线测量中点处的厚度来测定。吸收芯可包含如本领域已知的吸收胶凝材料(AGM)，包括AGM纤维。
可将异质块体成形或切割成某种形状，其外边缘限定周边。另外，异质块体可以是连续的，使得其可自身卷起或绕起，其中包括或不包括将异质块体划分成预成形节段的预成形的切割线。
当用作吸收芯时，异质块体的形状可为大致矩形、圆形、卵形、椭圆形、在一个或两个末端处渐缩、沙漏形、星形、马蹄形、心形等、或它们的组合。吸收芯可相对于吸收制品的纵向中心线和横向中心线大致居中。吸收芯的轮廓可使得更多吸收材料靠近吸收制品的中心设置。例如，吸收芯可以本领域已知的多种方式在中间较厚而在边缘处逐渐变薄。
平滑过渡区的存在提供了毛细管抽吸和流体路径的连续性，这对于使采集层适当脱水、重新建立从顶片层进一步采集流体所需的抽吸是必要的。
此外，申请人已经发现通过在吸收结构的采集部分中使用纤维结构，所述纤维结构在物层的采集部分的一个表面上紧密连接到顶片并且在物层的采集部分的另一个表面上紧密连接到吸收结构的存储部分，允许更快的流体采集，从而导致在连续0.5ml涌流后改善的顶片干燥度。例如，如图3所示，吸收物层表现出在5分钟之后，约0.03a.u.的第二0.5ml涌流之后的顶片残余水分，然而在图2中，所述结构表现出在五分钟之后约0.15a.u的第二0.5ml涌流之后的顶片a.u.。如图3所示，吸收结构可表现出在5分钟之后，大约介于0.1a.u.和0.01a.u.之间，诸如0.09a.u.、0.08a.u.、0.07a.u.、0.06a.u.、0.05a.u.、0.04a.u.和0.03a.u.的第二0.5ml涌流之后的顶片残余水分。
这已经通过形成异质块体吸收复合结构来实现，所述异质块体吸收复合结构包括由具有非常高的渗透性的可包覆元件构成的采集层(非织造基底)、具有高毛细管抽吸的存储层(高内相乳液)、和由其中可包覆元件完全被高内相乳液泡沫包覆的区域表现出的过渡区。
毛细管抽吸主要受高内相乳液泡沫层驱动，其中毛细管抽吸随着朝向顶部移动逐渐减小(更大的泡孔)。于是泡沫的固有特性(平均泡孔尺寸和泡孔尺寸分布、平均窗口尺寸和窗口尺寸分布、孔隙率、厚度和表面处理)通过存在过渡层(其中两个紧密相互缠结)逐渐过渡到基底/采集层的固有特性。
不受理论的束缚，据信相对于使基底胶合到HIPE泡沫的单层顶部上，该构造通过两种效果显著改善体系的流体处理性能：1)其通过提供流体可能优先遵循的毛细管梯度增加了吸收结构的采集速度，和2)其提供了用于使顶片脱水的更好方式，并且由于流体路径的连续性(即，构造中不存在不连续性，又称为空隙)，恢复了非织造材料中的预涌流饱和水平。
具体地，不受理论的束缚，已经发现展示此类构造的优异性的平滑过渡区。
需要非常特定的方法，所述方法能够示出吸收制品内的流体分配以及流体距表面/消费者皮肤的远近。这包括在公开了NMR测试方法的下面部分以及图2和3中所示的数据中。
吸收结构异质块体可用作吸收制品的任何部分。吸收结构异质块体可用作吸收制品的吸收芯。物层可用作吸收制品的吸收芯的一部分。多于一个的吸收结构物层可组合，其中每个吸收结构单一物层不同于至少一个其它吸收结构单一物层。可将不同的两个或更多个吸收结构物层组合以形成吸收芯。吸收制品还可包括顶片和底片。
吸收结构单一物层可被用作吸收制品的顶片。吸收结构单一物层可与吸收芯组合或可仅与底片组合。
吸收结构单一物层可与任何其它类型的吸收层组合，诸如例如包括纤维素层的存储或采集层、包含超吸收胶凝材料的层、吸收性气流成网纤维层、或吸收泡沫层。本文考虑了未列出的其它吸收层。
可利用吸收结构单一物层本身来吸收流体而无需将其置入吸收制品内。
该吸收制品可包括液体可渗透的顶片。适用于本文的顶片可包括织造材料、非织造材料、和/或由液体不可透过的聚合物膜形成的三维网，该液体不可透过的聚合物膜包括液体可透过的小孔。用于本文的顶片可为单层或可具有多个层。例如，面向且接触穿着者的表面可由具有小孔的膜材料提供，该小孔用来促进从面向穿着者的表面朝吸收结构的液体传送。此类液体可透过的开孔膜是本领域熟知的。它们提供有弹力的三维纤维状结构。上述膜已被详细公开于例如US 3929135、US 4151240、US 4319868、US 4324426、US 4343314、US4591523、US 4609518、US 4629643、US 4695422或WO 96/00548中。
吸收结构的吸收制品也可包括底片和顶片。底片可用于防止被吸收和容纳在吸收结构中的流体润湿接触吸收制品的材料诸如内衣裤、裤、睡衣、内衣、以及衬衫或夹克，从而可充当对流体传送的屏障。底片也可允许至少水蒸汽、或水蒸汽和空气两者透过其转移。
尤其当吸收制品用作卫生巾或卫生护垫时，所述吸收制品还可具有女性内裤紧固部件，所述女性内裤紧固部件提供将制品附接至内衣的部件，例如底片的面向衣服的表面上的女性内裤粘固剂。还可在卫生巾的侧边上提供旨在围绕内衣的裆部边缘折叠的翼部或侧翼。
图1示出在形成部件或形成管道之后的异质块体22的SEM显微照片。如图1所示，吸收物层40是异质块体22，其包括具有第一表面46和第二表面48的第一平面非织造物44和具有第一表面52和第二表面54的第二平面非织造物50。开孔泡沫块25包覆第一平面非织造物44的一部分和第二平面非织造物50的一部分。由于成形构件的影响，平面非织造物示为波浪形。
如图1所示，可包覆元件是高度多孔的并且被设计成用作吸收芯的采集层，然而非一体化泡沫用作存储层。这允许形成毛细管抽吸连续性和从顶部到底部的毛细管抽吸梯度，这可驱动流体进入存储芯层中(如图所示的HIPE泡沫)。
图2和3示出了作为当前市售产品(图2)和使用与市售产品相同顶片的图1的吸收芯(图3)分别在产品内的位置的函数，NMR谱信号的两个图(其与水分含量线性相关)。
如图2和3所示，在从左到右观察时，在三个样本中一致的第一(1)峰是被放置用于识别样品的开始的双面胶带。由图2中的当前市售产品开始，观察到干燥样本(2)的扫描，然后在第一0.5mL涌流(3)之后的样本扫描，并且然后在第二0.5mL涌流(4)之后的样本扫描。每次扫描在涌流后5min进行。
如图2所示，扫描中的第一峰(5)是第一0.5ml涌流在梯度芯/采集结构上的流体分布。存在反映毛细管抽吸梯度的从吸收芯(CORE)向下进行到第二顶片(STS)和顶片(TS)的线性趋势(即在平衡时，流体的分配遵循毛细管势，因此更多的流体由较高毛细管抽吸元件存储)。在曲线内，可以确认第一0.5ml涌流的大部分进入吸收芯，吸收芯和第二顶片之间的界面(6a)(间隙)可由峰谷转变来确认，并且可从顶片到第二顶片看到另一过渡(7a)。在曲线内，可以确认第二0.5ml涌流的大部分也进入吸收芯，吸收芯和第二顶片之间的界面(6b)(间隙)可由峰谷转变来确认，并且可从顶片到第二顶片看到另一过渡(7b)。在第二涌流(接近0.15a.u.，或在第一涌流之后的STS中心)之后，顶片保持润湿。如图2所示，在与TS一致的位置范围内(4200至4500微米)，可看到斜率增加或指示第一涌流的采集扫描和第二涌流的采集扫描之间顶片上的流体增加的拐折。如图2所示，介于任两个层之间的界面由采集扫描中的拐点表征，其中斜率大于或等于零。这些拐点由6a、6b、7a和7b标识。
最终，观察图3，可看到图1的吸收结构如何示出平滑过渡区。具体地，如图3所示，可在扫描(8)中看到第一0.5ml涌流的绝大多数已进入吸收芯，并且非常少的流体留在STS或TS上(未示出)。图3的第三次扫描(9)表示第二0.5ml涌流。如第三次扫描(9)所示，第二0.5ml涌流也已进入吸收芯，并且物层的采集部分和存储部分之间的界面(10)与采集部分和顶片之间的界面(11)均表现出斜率小于零的平滑过渡区。如图3所示，在第二0.5ml涌流之后，顶片表现出小于0.03的a.u.。作为参考，图3中分析的吸收物层为挤出到Fitesa60gsm AQL上并且然后聚合的27∶1油对水比率的HIPE。一旦聚合的30gsm水刺布胶合到另一侧面上。就将芯环轧(机械打开)至约30％宽度延伸。
实施例：
A.一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯，所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区。
B.根据段A所述的吸收产品，其中所述可包覆元件由非织造纤维构成，所述非织造纤维具有如根据SEM所测量的大约介于100和600um之间的平均厚度。
C.根据段A或B所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括开孔泡沫，所述开孔泡沫包括具有介于20微米和60微米之间的平均直径的孔。
D.根据段C所述的吸收制品，其中所述平滑过渡区包括具有介于30微米和40微米之间的平均直径的孔。
E.根据段A-D中任一项所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区对厚度的比率介于0.1和0.4之间。
F.根据段A-E中任一项所述的吸收产品，其中所述顶片的毛细功势对所述吸收结构的毛细功势的比率低于1.4。
G.根据段C所述的吸收产品，其中所述纤维的基重对所述开孔泡沫的基重的比率低于0.48。
H.根据段C所述的吸收产品，其中所述开孔泡沫包括高于20微米的平均泡孔尺寸和高于110gsm的基重。
I.一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯，所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件和开孔泡沫的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区，其中所述平滑过渡区通过NMR技术由负斜率证实。
J.根据段I所述的吸收产品，其中所述可包覆元件由非织造纤维构成，所述非织造纤维具有如根据SEM所测量的大约介于100和600um之间的平均厚度。
K.根据段I或J所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括具有介于20微米和60微米之间的平均直径的孔。
L.根据段I-K中任一项所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括具有介于30微米和40微米之间的平均直径的孔。
M.根据段I-L中任一项所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区对厚度的比率介于0.1和0.4之间。
N.根据段I-M中任一项所述的吸收产品，其中所述顶片的毛细功势对所述载体的毛细功势的比率低于1.4。
O.根据段I-N中任一项所述的吸收产品，其中所述载体的基重对所述泡沫的基重的比率低于0.48。
P.根据段I-O中任一项所述的吸收产品，其中所述开孔泡沫包括高于20微米的平均泡孔尺寸和高于110gsm的基重。
Q.一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯，所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件和开孔泡沫的一个或多个物层，其中在所述吸收结构的采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区，其中所述平滑过渡区通过NMR技术由负斜率证实，其中所述平滑过渡区由平均直径介于20微米和60微米之间的孔构成。
R.根据段Q所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括具有介于30微米和40微米之间的平均直径的孔。
S.根据段Q或R所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区对厚度的比率介于0.1和0.4之间。
通过NMR-MOUSE的动力学和1维液体分布
NMR-MOUSE(移动通用表面探测器(Mobile Universal Surface Explorer))是一种便携式开放式NMR传感器，所述传感器配备有产生垂直于扫描仪表面的高度均匀梯度的永磁体几何结构(如图6-7所示)。图6中1000表示样品；图7中1005表示NMR-MOUSE。具有水平面1006的框架1007支撑样品并在测试期间保持静止。通过在限定进入样品中的最大渗透深度的位置处，置于磁体1010顶部上的表面射频线圈1012来激发并检测样品的平坦敏感体积。通过使用高精度升降机1008将敏感性切片重新定位在样品上，扫描仪可以高空间分辨率产生样品结构的一维轮廓。
示例性仪器为具有高精度升降机的Profile NMR-MOUSE型号PM25，其购自Magritek Inc.(San Diego，CA.)。NMR-MOUSE的要求是100μm的z方向上的分辨率、13.5MHz的测量频率、25mm的最大测量深度、8T/m的静态梯度、以及40乘以40mm2的敏感体积(xy维度)。根据制造商的说明，在可使用仪器之前，进行相调节，检查共振频率并检查外部噪声级别。将能够以1mL/min至5mL/min±0.01mL/min的范围递送测试流体的注射器泵用于对样品定量投配。所有测量均在控制在23℃±0.5℃和50％±2％相对湿度的室中进行。
制备两种测试溶液。第一种为0.9重量/体积％盐水溶液，其按照9.0g的NaCl稀释到1L去离子水中来制备。第二种为造纸工业流体(PIF)，其按照15g羧甲基纤维素、10gNaCl、4g NaHCO3、80g甘油(全部购自SigmaAldrich)的1000g蒸馏水溶液来制备。将2mM/L的二亚乙基三胺五乙酸钆(III)二氢盐(购自SigmaAldrich)加入每种测试溶液中。在添加之后，使用振动器以160rpm将溶液搅拌一小时。此后，检查溶液以确保不保留可见的未溶解晶体。在使用前10小时制备溶液。
在测试之前，将用于测试的产品在23℃±0.5℃和50％±2％相对湿度下调理两小时。确定产品的横向中心线和纵向中心线的交点。从产品中切割中心位于该交点处的40.0mm乘以40.0mm样品，其中切割边缘平行和垂直于产品的纵向轴线。使用40.0mm乘以40.0mm的双面胶带片1002(胶带必须适于提供NMR振幅信号)，将样品1003的面向衣服侧安装在50mm×50mm×0.30mm载玻片1001上。通过使用40mm乘以40mm的双面胶带片1002将两个50mm×50mm×0.30mm载玻片1001粘附在一起来制备顶盖1004。然后将盖放置在样品的顶部上。将两个胶带层用作功能标记，以通过仪器限定样品的尺寸。
首先，收集样品的1维干分布曲线。将制备的样品置于仪器上与线圈的顶部对齐。使用以下条件，针对Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列对NMR-MOUSE编程，所述脉冲序列由90°x-脉冲，之后180°y-脉冲的重新聚焦脉冲组成：
重复时间＝500ms
扫描数目＝8
回波数目＝8
分辨率＝100μm
步长＝-100μm
随着高精度升降机逐步通过样品的深度，收集相对于深度(μm)的NMR振幅数据(以任意单位，a.u.)。代表性图示于图4A中。
第二测量为在测试流体缓慢添加到样品顶部时，移动通过敏感NMR体积的测试流体的动力学实验。“细流”剂量之后，使用校准的分配器移液管添加“涌流”剂量。使用以下条件，针对CPMG脉冲序列对NMR-MOUSE编程：
测量深度＝5mm
重复时间＝200ms
90°振幅＝-7dB
180°振幅＝0dB
脉冲长度＝5μs回波时间＝90μs
回波数目＝128
回波移动＝1μs
触发之前的实验＝50
触发之后的实验＝2000
Rx增益＝31dB
采集时间＝8μs
扫描数目＝1
Rx相在相调节期间确定，如由供应商所描述的。230°的值对于我们的实验而言是典型的。脉冲长度取决于测量深度，所述深度在此为5mm。必要的话，可使用间隔区1011来调节深度。
使用精密升降机调节样品的高度，使得期望的目标区与仪器敏感体积对齐。目标区可基于SEM横截面来选择。将注射器泵编程为对于PIF测试流体递送1.00mL/min±0.01mL并持续1.00min，或者对于0.9％盐水测试流体递送5.00mL/min±0.01mL并持续1.00min。开始测量，并收集50个实验的NMR振幅(a.u.)，然后使流体开始流动以提供信号基线。将来自注射器泵的出口管定位在样品中心上方，并在将液体施用在总样品表面上期间移动，但不触摸样品的边界。触发体系以连续收集NMR振幅数据，同时在60秒内使1mL流体开始流动。在触发后300秒时，经由校准的Eppendorf移液管以约0.5mL/秒将0.50mL的测试流体添加到样品的中心。NMR振幅相对于时间的关系图的代表性示例示于图5中。
第三测量为1维湿分布曲线。在完成动力学测量之后，立即更换样品上的盖。湿分布在与上述之前的干分布相同的实验条件下运行。代表性图示于图4B中。
动力学信号的NMR振幅的校准可通过用适当的流体填充玻璃小瓶(8mm外径和由至少50mm高限定的内径)来进行。如对于动力学实验所述来设置仪器条件。校准曲线通过将数量增加的小瓶置于仪器上(小瓶应当均匀分布在40mm×40mm测量区域内)并进行动力学测量来构建。将体积计算为存在的小瓶的总横截面积乘以z-分辨率，其中将分辨率(mm)计算为1/采集时间(s)除以仪器梯度强度(Hz/mm)。分布曲线的NMR振幅的校准基于干和湿曲线按照内部校准来进行。在该程序中，计算湿和干曲线下的面积，并且在将其减去之后获得总面积(排除标记)。该总面积与施加的液体量(在此为1.SmL)相关。然后可计算每100μm步长的液体量(μL)。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
本文所公开的作为范围端值的值不应被理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，每个数值范围均旨在表示所引用的值和所述范围内的任何整数。例如，被公开为“1至10”的范围旨在表示“1，2，3，4，5，6，7，8，9以及10”。
在本发明的具体实施方式中引用的所有文件的相关部分以引用方式并入本文；对于任何文件的引用均不应被理解为承认其是有关本发明的现有技术。当本文件中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义相冲突时，应当服从在本文件中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种吸收产品，其包括顶片、底片和吸收芯，所述吸收芯包括吸收结构，所述吸收结构包括具有一个或多个可包覆元件的一个或多个采集部分，和具有高内相乳液泡沫的存储部分，所述可包覆元件包括非织造纤维，其中在所述吸收结构的所述采集部分和所述吸收结构的存储部分之间表现出平滑过渡区，其中所述“平滑过渡区”是指介于被设计用于采集的吸收结构的部分和被设计用于存储的吸收结构的部分之间的过渡区，在两个5分钟测试周期内的两次0.5ml流体侵入中的第二次之后，由NMR-MOUSE测试方案使用动力学和1维液体分布进行分析时，其表现出在具有以微米计的位置的图上X轴上为负的斜率，其中基底的底部最接近原点绘制并且顶部最远离原点绘制，并且其中NMR信号处于Y轴上。
2.根据权利要求1所述的吸收产品，其中所述可包覆元件由非织造纤维构成，所述非织造纤维具有如根据SEM所测量的大约介于100um和600um之间的平均厚度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括开孔泡沫，所述开孔泡沫包括具有介于20微米和60微米之间的平均直径的孔。
4.根据权利要求3所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区包括具有介于30微米和40微米之间的平均直径的孔。
5.根据权利要求1或2所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区对厚度的比率介于0.1和0.4之间。
6.根据权利要求1或2所述的吸收产品，其中所述顶片的毛细功势对所述吸收结构的毛细功势的比率低于1.4。
7.根据权利要求3所述的吸收产品，其中所述纤维的基重对所述开孔泡沫的基重的比率低于0.48。
8.根据权利要求3所述的吸收产品，其中所述开孔泡沫包括高于20微米的平均泡孔尺寸和高于110gsm的基重。
9.根据权利要求1或2所述的吸收产品，其中所述平滑过渡区通过NMR技术由负斜率证实。
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