CN115398053A - 开孔非织造物 - Google Patents

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CN115398053A
CN115398053A CN202080099544.1A CN202080099544A CN115398053A CN 115398053 A CN115398053 A CN 115398053A CN 202080099544 A CN202080099544 A CN 202080099544A CN 115398053 A CN115398053 A CN 115398053A
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CN
China
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nonwoven
apertures
fibers
measured according
quality test
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Pending
Application number
CN202080099544.1A
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English (en)
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刘晓新
唐莉
孙坤
王凡成
陈萌
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Procter and Gamble Co
Original Assignee
Procter and Gamble Co
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Publication date
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Abstract

本发明涉及包含第一非织造层的开孔非织造物(30)，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔(302)，其中如根据孔质量测试所测量，所述多个孔(302)具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距，并且任一孔(302)具有不大于约2.2mm2的孔尺寸，并且如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有不大于约9％的堵塞，或者其中如根据纵横比测试所测量，所述孔(302)具有不大于约2.5的纵横比。本发明还涉及一种包含第一非织造层的开孔非织造物(30)，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔(302)，所述孔(302)通过针孔式开孔而形成，其中如根据孔质量测试所测量，所述多个孔(302)具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。

Description

开孔非织造物
技术领域
本发明涉及具有高孔质量的孔的非织造物以及包括该非织造物的吸收制品。
背景技术
非织造物广泛用于个人卫生的多种吸收制品，诸如用于婴幼儿的一次性尿布、用于学步儿童的训练裤、成人失禁内衣、和/或卫生巾，它们被设计成吸收和容纳身体流出物，特别是大量尿液、稀粪便***物(BM)、和/或经液。
从皮肤感觉、干燥感、舒适感、排出的体液的吸收和防止流体回流的观点来看，已提出将各种非织造物用作吸收制品的部件诸如顶片。
当考虑到具有孔的非织造物可具有可透气的外观，并且用独特的图案使使用者愉悦时，尤其是当孔形成图案时，可能期望非织造物具有孔。
通常，用作吸收制品的部件的非织造物具有用于改善制品的性能以及提供美学视觉印象的孔。可能期望非织造物的孔具有清洁且清晰的形状，并且在尺寸和/或形状上具有规整度，以提供期望的视觉质量和有效的身体流出物处理。对于一些用途，还可能期望非织造物包含天然纤维。已经使用水刺开孔过程或水射流开孔过程生产了包含基于纤维素的纤维的开孔非织造物。水刺开孔过程可以形成具有相对均匀的孔的网型开孔非织造设计，因为高压水射流可以穿过材料纤维网均匀地分布在所有方向上。然而，当施加在纤维网上的压力可能不均匀时，水刺开孔过程可能不会形成高清晰度的离散孔图案。当材料基重低于40gsm和/或孔尺寸小时，形成高清晰度的离散孔图案变得更具挑战性。
照此，期望提供具有清洁且清晰的孔的开孔非织造物。
因此，期望提供具有被紧密布置以便递送清晰感知的孔图案的孔的开孔非织造物。
还期望提供具有按设计充分开发的孔的开孔非织造物。
发明内容
本发明涉及一种包含第一非织造层的非织造物，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距，并且其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸以及不大于约9％的堵塞。孔尺寸具有不大于约60％的RSD。
本发明还涉及一种包含第一非织造层的非织造物，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距，并且其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸，并且其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.5的纵横比。
本发明还涉及一种包含第一非织造层的非织造物，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，所述孔通过针孔式开孔而形成，其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有的在两个相邻孔之间的最小孔距的RSD不大于约40％。
本发明还涉及一种吸收制品，该吸收制品包括本文所公开的非织造物。
为便于论述，将参考这些附图中所标引的标号来论述开孔非织造物以及吸收制品。然而，除非另外明确指示，否则附图和具体实施方式不应被认为限制权利要求的范围，并且本文所公开的发明也用于多种吸收制品形式中。
附图说明
在附图中，所有视图中类似的标号或其它标识表示类似的部件。
图1A是根据本发明的开孔非织造物(非织造物10)的显微图像。
图1B是根据本发明的开孔非织造物(非织造物10)的图像。
图2是开孔非织造物(非织造物1)的显微图像。
图3是开孔非织造物(非织造物2)的显微图像。
图4是根据本发明的开孔非织造物(非织造物4)的显微图像。
图5是根据本发明的开孔非织造物(非织造物6)的显微图像。
图6A是根据本发明的开孔非织造物(非织造物7)的显微图像。
图6B是根据本发明的开孔非织造物(非织造物7)的图像。
图7A是相关技术的开孔非织造物(非织造物11)的显微图像。
图7B是相关技术的相关技术开孔非织造(非织造物11)的图像。
图8是相关技术的开孔非织造物(非织造物12)的显微图像。
图9是相关技术的开孔非织造物(非织造物13)的显微图像。
图10是用于生产开孔非织造物的开孔过程的示意图。
图11是针孔式开孔的示意图。
图12是用于生产开孔非织造物的另一开孔过程的示意图。
图13是水力缠结过程的示意图。
具体实施方式
现在将描述本公开的各种非限制性形式以便在总体上理解包括具有独特工程应变特性和低表面粗糙度的后耳片的吸收制品的结构原理、功能、制造和用途。这些非限制性实施方案的一个或多个示例示出于附图中。本领域的普通技术人员将会理解，本文所描述的以及附图所示出的吸收制品是非限制性示例形式，并且本公开的各种非限制性形式的范围完全由权利要求书限定。结合一个非限制性形式所示或所述的特征结构可与其它非限制性形式的特征结构组合。此类修改和变型旨在被包括在本公开的范围内。
“吸收制品”是指吸收和容纳液体的可穿着装置，更具体地讲，是指与穿着者的身体紧贴或邻近放置的、用于吸收和容纳由身体排放的所述各种流出物的装置。吸收制品可包括尿布、训练裤、成人失禁内衣、女性卫生制品诸如卫生巾和卫生护垫、以及擦拭物。
如本文所用，术语“包括”是指实施本发明过程中可结合应用的各种组分、成分或步骤。因此，术语“包括”为开放式用语，并且包括限制性更强的术语“基本上由…组成”和“由…组成”。
除非另外指明，如本文所用，术语“基于纤维素的纤维”旨在包括纤维素纤维(诸如纸浆和棉)和再生纤维素纤维(诸如人造丝)两者。
如本文所用，术语“成形元件”是指成形构件诸如辊、板和带的表面上的能够使非织造物变形的任何元件。
如本文所用，术语“天然纤维”是指由植物和动物产生的细长物质，并且包括基于动物的纤维和基于植物的纤维。天然纤维可包括在没有任何收获后处理步骤的情况下收获的纤维，以及具有后处理步骤(例如像，洗涤、擦洗和漂白)的情况下的纤维。
如本文所用，术语“基于植物的纤维”包括收获的纤维和包含生物基含量的合成纤维两者。收获的基于植物的纤维可以包括纤维素物质，诸如木浆；种毛，诸如棉；茎(或韧皮)纤维，诸如亚麻和***；叶纤维，诸如剑麻；以及壳纤维，诸如椰子。
非织造物
非织造物可用于许多领域，诸如卫生领域、除尘和清洁工具领域、以及医疗领域。在卫生领域中，非织造纤维网用于吸收制品，诸如用作尿布、裤、成人失禁产品、棉塞、衬垫、卫生巾、吸收垫、床垫、擦拭物和各种其它产品中的部件。非织造物可在吸收制品中用作例如顶片、外覆盖件非织造材料、腿箍的部分、采集材料、芯包裹物材料、耳片和侧片的部分、紧固件突出部的部分、带的部分和/或第二顶片。本公开的开孔非织造物可具有作为顶片和/或外覆盖件非织造材料的特定应用。
本文所论述的非织造物包含基于纤维素的纤维。本文所论述的非织造物任选地包含天然纤维。本文所论述的非织造物任选地包含合成纤维。构成本公开的非织造物的纤维可为连续的和/或梳理的。连续纤维通常为在非织造纤维网中以无规方式铺设的较长纤维，而梳理成网纤维通常更短并且在非织造纤维网内具有确定的定向铺设。
用于本文所论述的非织造物的合成纤维可包括多成分纤维，诸如双组分纤维或三组分纤维、单组分纤维和/或其它纤维类型。如本文所用，多成分纤维是指包含一种以上化学物质或材料的纤维(即，多组分纤维)。双组分纤维仅是多成分纤维的一个示例。纤维可具有例如圆形、三角形、三叶形或其他形状的横截面。在连续纤维或梳理成网纤维的情形中，可能期望具有包含多于一种聚合物组分的纤维，诸如双组分纤维。通常，这两种聚合物组分具有不同的熔融温度、粘度、玻璃化转变温度和/或结晶速率。当多组分纤维在形成后冷却时，第一聚合物组分可以比第二聚合物组分更快的速率固化和/或收缩，而第二聚合物组分可具有足够的刚度以抵抗沿纵向纤维轴线的压缩。然后，当纤维上的应变减轻时，连续纤维可变形并卷曲，从而在纤维中引起所谓的“卷曲”。纤维的卷曲可有助于非织造纤维网或顶片的柔软性和蓬松度，这是消费者所期望的。
双组分纤维可包括例如具有第一熔融温度的第一聚合物组分和具有第二熔融温度的第二聚合物组分。例如，第一聚合物组分可包含聚丙烯，并且第二聚合物组分可包含聚乙烯。又如，第一聚合物组分可包含聚乙烯，并且第二聚合物组分可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。再如，第一聚合物组分可包含聚乙烯，并且第二聚合物组分可包含聚乳酸。如果使用三组分纤维，则至少一种聚合物组分可具有与其它两种聚合物组分中的至少一者的熔融温度不同的熔融温度(在上文指定的范围内)。
用于本文所公开的非织造物的纤维可包含石油源树脂、可再循环的树脂或生物源树脂，诸如得自Nature Works的聚乳酸和得自Braskem的聚乙烯。纤维可为或可包括连续纤维，诸如纺粘纤维和熔喷纤维。非织造纤维网中也可包含石油源短纤维或生物源短纤维，诸如棉、纤维素和/或再生纤维素。诸如双组分纤维的多成分纤维可包括皮/芯、并列、海岛和/或偏心构型，或可具有其它构型。
开孔非织造物
本发明的非织造物包含第一非织造层，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔。图1A是包含多个孔302的本发明的开孔非织造物30(非织造物10)的显微图像，并且图1B是该开孔非织造物的图像。
在本发明的第一发明中，第一非织造层包含多个孔，如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有RSD不大于40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。如根据孔质量测试所测量，孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸以及不大于约9％的堵塞。孔尺寸可具有不大于约60％的RSD。如根据孔质量测试所测量，孔可具有不大于约2.5的孔纵横比。孔可以通过针孔式开孔而形成。
在本发明的第二发明中，第一非织造层包含多个孔，如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有RSD不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。如根据孔质量测试所测量，孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸以及不大于2.5的纵横比。纵横比可具有不大于约60％的RSD。孔可以通过针孔式开孔而形成。
在本发明的第三发明中，第一非织造层包含通过针孔式开孔而形成的多个孔，如根据孔质量测试所测量，所述孔具有RSD不大于40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。如根据孔质量测试所测量，孔可具有不大于约2.2mm2的孔尺寸。孔尺寸可具有不大于约60％的RSD。如根据孔质量测试所测量，孔可具有不大于2.5的孔纵横比。
本发明的非织造物可包含孔，如根据孔质量测试所测量，所述孔具有在0.1mm2至约2.2mm2范围内，或在约0.3mm2至约2mm2范围内，或在约0.5mm2至约2.0mm2范围内，或在约0.5mm2至约1.5mm2范围内的孔尺寸。当孔尺寸太大时，消费者可对柔软性和泄漏具有负面感知，并且她可以在顶片下看到吸收性层。
本发明的非织造物可表现出高度规整的几何质量，使得孔的尺寸的差异很小。例如，本发明的非织造物中的孔可具有不大于约60％、不大于约50％、不大于约45％、或不大于约40％的孔尺寸的RSD。由孔尺寸的RSD表示的孔的这种高度规整尺寸对于非织造纤维网的视觉质量可能是重要的。
根据本发明的开孔非织造物可具有孔，如根据本文的纵横比测试所测量，所述孔具有不大于约2.5、或不大于约2、或不大于约1.8、或不大于约1.5的低纵横比。
本发明的非织造物可表现出高度规整的几何质量，使得孔的形状的差异很小。例如，如根据纵横质量测试所测量，本发明的非织造物中的孔可具有不大于约40％、不大于约30％、不大于约25％、或不大于约20％的孔纵横比。由纵横比的低RSD表示的这种高程度形状规整度对于非织造纤维网的视觉质量可能是重要的。
此外，根据本发明的非织造物可以在孔图案清晰度被表示为在两个相邻孔之间的最小孔距和/或该最小孔距的RSD时表现出更高的孔图案清晰度。本发明的非织造物中的孔可具有在两个相邻孔之间的最小空间，所述最小空间不大于约5mm、或不大于约4.5mm、不大于约4mm、不大于约3.5mm。当本发明的非织造物具有包含多个孔的图案时，由小的最小孔距和/或最小孔距的低相对标准偏差表示的这种高程度孔图案清晰度对于视觉质量可能是重要的，因为当在相邻孔之间的最小孔距和/或最小孔距的RSD太大时，孔图案可能不被感知为完整图形图案。
此外，根据本发明的非织造物可以在孔清晰度被表示为堵塞百分比时表现出更高的孔清晰度。本发明的非织造物包含多个孔，如根据本文所述的孔质量测试下的孔清晰度测试所测量，所述多个孔可具有不大于约9％、或不大于约8％、或不大于约7％、或不大于约6％的堵塞。当孔尺寸变小时，孔堵塞倾向于增加，但是本发明的非织造物具有低堵塞的孔，尽管所述非织造物具有2.2mm2以下的小孔尺寸。不希望受理论束缚，据信改善的孔清晰度可致使开孔非织造物具有改善的身体流出物处理性能以及改善的可见感知。
本发明的非织造物包含第一非织造层，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔。第一非织造层可包含由多个孔形成的离散图案。对于本文的术语离散图案，包含由孔形成的离散图案的非织造物旨在排除网型开孔非织造物。在一个实施方案中，离散图案可为重复图案，使得本发明的非织造物包含多个重复孔图案。重复图案可在随机方向上重复。重复图案可在第一方向上重复。重复单元可在第一方向上和在不同于第一方向的第二方向上重复。重复图案可为相同的尺寸或规格，或者可为不同的尺寸或规格。重复图案可处于相同的取向。在一些示例中，重复图案可处于不同的取向。在另一个实施方案中，图案可为连续的重复图案。重复图案可在第一方向上连续。重复单元可在第一方向上和在不同于第一方向的第二方向上连续。重复图案可为相同的尺寸或规格，或者可为不同的尺寸或规格。重复图案可处于相同的取向。
本发明的非织造物可包含多个三维元件，例如突起和凹部，使得开孔非织造物具有三维结构。
开孔非织造物可限定多个第二孔，使得多个第一孔和多个第二孔在非织造物中形成区。每个区可包含多个孔，所述多个孔可表现出高度规整的几何质量，使得与同一区内的另一个孔相比，纵横比的差异很小，但孔尺寸在各区之间变化。
在本发明的非织造物中，第一非织造层可包括水刺纤维网。第一非织造层可包含基于纤维素的纤维，所述基于纤维素的纤维选自由以下组成的组：棉纤维、再生的基于纤维素的纤维、以及它们的组合。
在本发明的非织造物中，第一非织造层可包含按第一非织造层的重量计超过50％、超过60％、超过70％、超过80％、或超过90％的基于纤维素的纤维。在一个实施方案中，在第一非织造层中的纤维包括100％棉纤维。
本发明的非织造物还可包含接合到第一非织造层的第二非织造层。第二非织造层可包含合成纤维。
图1是本发明的开孔非织造物(非织造物10)的显微图像。参考图1，开孔非织造物30可限定多个孔302。图2和图3分别是对比的开孔非织造物(非织造物1和2)的显微图像。图4-6分别是根据本发明的开孔非织造物(非织造物4、6和7)的显微图像。图7A、图8和图9分别是相关技术的非织造物(非织造物11-13)的显微图像。
可将根据本发明的非织造物结合到例如吸收制品中。例如，吸收制品可具有包含开孔非织造物的部件诸如顶片和/或最外片。
开孔非织造物可在非织造物的整体上包含多个孔，或者可在非织造物的一个或多个离散区域或区上包含多个孔。非织造物可包括各自限定多个孔的两个或更多个区，并且孔在每个区内表现出高程度形状和尺寸规整度，但在各区之间具有不同的尺寸和/或不同的形状。孔或压花也可在非织造物中形成任何奇特的图案。
本发明的吸收制品包括本发明的开孔非织造物。在一个实施方案中，吸收制品包括顶片，所述顶片包含本发明的开孔非织造物。在顶片具有多于一个层的情况下，仅第一侧上的被配置成面向穿着者的第一层可包含本发明的开孔非织造物。第二层可为亲水性的无孔层。另选地，多层顶片的所有层可为开孔的。例如，顶片可包含两个开孔的疏水性非织造纤维网。在这种情况下，顶片可与亲水性采集层以面对面关系设置。顶片可在顶片的整体上限定多个孔，或者可在顶片的一个或多个离散区域或区上限定多个孔。例如，孔可仅在顶片的与采集材料或吸收芯重叠的部分上形成。顶片可包含各自限定多个孔的两个或更多个区，孔在每个区内表现出高程度形状和尺寸规整度，但具有不同的尺寸和/或不同的形状。
用于生产开孔非织造物的方法
图9是用于形成本公开的开孔非织造物的一个示例性过程的示意图。参考图9，描绘了根据本发明的示例性过程的简化示意图，将非织造物20提供到水含量调节单元200(其中调节非织造物20的水含量，使得非织造物20包含的至少一个区域具有按该区域中的非织造物的重量计至少约12％、或至少20％、或至少约30％、或至少约40％的水含量)。
可以通过例如向织造物20施加湿气或者使用任何已知和合适的方法将非织造物20干燥来调节水含量调节单元200中的非织造物20的水含量。
在一些实施方案中，可以通过向非织造物施加湿气来调节非织造物的水含量。作为一个示例，可以通过利用腔室将非织造物加湿来调节非织造物的水含量，所述腔室配备有湿气产生机器以使腔室填充有湿气。非织造物被提供到并通过腔室，并且非织造物在其穿过腔室时被加湿，使得非织造物具有处于目标范围内的水含量。作为另一示例，可以通过利用具有多个喷嘴的水管将非织造物加湿来调节非织造物的水含量。水管可以定位在待加湿的非织造物上方，并且通过喷嘴施加水喷雾以施加水，使得非织造物具有处于目标范围内的水含量。在此类实施方案中的一些实施方案中，非织造物的整个区域被加湿。
在一些实施方案中，例如当本发明的方法是在水力缠结之后连续进行以产生非织造纤维网的在线方法时，可以通过将非织造物干燥以从非织造物中去除过量水来调节非织造物的水含量。可以使含有过量水的来自水力缠结的非织造物穿过脱水装置，诸如干燥***(其中去除过量水，使得非织造物具有处于目标范围内的水含量)。
在一些实施方案中，非织造物中的至少一个预先确定的区域的水含量可以通过定位的加湿过程来调节。例如，印刷技术如工业中熟知的柔版印刷或雕版印刷可用于将水印刷/提供到非织造物上的特定确定区域中，使得预先确定的区域如期望被加湿。
参考图9，离开水含量调节单元200的非织造物20可包含的至少一个区域具有按该区域中的非织造物的重量计约至少12％、或至少20％、或至少约30％、或至少约40％的水含量。在一些实施方案中，将非织造物20的整个区域加湿成具有按非织造物的重量计约至少12％、或至少20％、或至少约30％、或至少约40％的水含量。在其它实施方案中，非织造物20包含多个加湿区域，每个加湿区域具有按该区域中的非织造物的重量计约至少12％、或至少20％、或至少约30％、或至少约40％的水含量。加湿区域可以是预先确定的区域(其中形成变形部)。
形成非织造物20的纤维可源于天然纤维或人造纤维，并且可为短纤维或连续长丝或者可原位形成。非织造物20可包含按非织造物的重量计至少15％、或至少20％、或至少50％、或100％的天然纤维。天然纤维可为基于纤维素的纤维。在一些实施方案中，形成非织造物20的纤维是基于纤维素的纤维。
非织造物20可包含单个层。其可包含两个或更多个层，所述两个或更多个层可形成一体结构或者可保持为离散的层，所述离散的层可以通过例如热粘结、粘合剂粘结或它们的组合而至少部分地附接到彼此。本文中的一体结构旨在表示尽管它可由具有彼此不同的特性和/或组成的若干子层形成，但是它们在边界区处以某种方式混合，使得可以识别不同子层从一个过渡到另一个的区，而不是子层之间的明确边界。此类一体结构通常通过以下方式来构建：以连续方式(例如，使用气流成网或湿法成网沉积)形成一个位于另一个的顶部上的各个子层。通常，在单一材料的子层之间不使用粘合剂。然而，在一些情况下，可存在粘合剂和/或粘结剂，但其含量通常低于由单独的层形成的多层材料中的含量。
非织造物20可具有20gsm-100gsm、或25gsm-50gsm、或30gsm-50gms的基重。
参考图9，将离开水含量调节单元200的非织造物20转移到变形单元300(其中非织造物20被机械变形并脱水以产生开孔非织造物30)。
非织造物的机械变形可以经由本领域技术人员已知的各种方法来进行。机械变形过程可包括使用选自由以下组成的组的变形设备的过程：孔形成过程、突起形成过程、压花形成过程、以及它们的任意组合。非织造物的机械变形可以使用机械变形设备来进行。形成压花和/或孔的机械变形设备在本领域中是熟知的，诸如WO2011/090974和WO2015/134359。在一些实施方案中，变形过程可包括使非织造物经历变形设备，所述变形设备包括第一成形构件和第二成形构件，以及使非织造物移动通过形成于第一成形构件与第二成形构件之间的辊隙，使得当第一成形构件和第二成形构件接合时在非织造物中形成变形部。虽然为方便起见本文将主要就辊来描述设备，但应当理解，该描述将适用于具有任何其他合适构型的包括成形构件的成形结构。
图10是非织造物的机械变形的示例的示意图。使非织造物20穿过由一对辊500、两个相互啮合辊504和506形成的辊隙502，以在非织造纤维网20中形成变形部。第一辊504可包括从第一辊504向外延伸的多个第一元件诸如突起。第一辊504上的第一元件在大小、形状、高度、面积、宽度和/或尺寸上可以是各种各样的，它们可确定突起诸如孔和压花的大小、形状和尺寸。第二辊506可具有平坦表面。或者，第二辊506可包括与第一辊504的突起相互啮合的沟槽。当非织造物20包含热塑性纤维时，可将辊504和506中的至少一者加热到一定温度，该温度用于使构成非织造物20的纤维软化，但低于纤维的熔点。当纤维包含外皮/芯类型双聚物时，可将辊504和506中的至少一者加热到高于外皮聚合物的熔点的温度。在一些实施方案中，第一辊504可以形成孔(与第二辊组合)，并且第二辊506可以在非织造物20中形成突起(与第一辊组合)。第一辊506可包括多个第一成形元件诸如齿状物，以及形成在第一辊504的径向外表面中的多个第二凹部。第二辊506可包括从第二辊506径向向外延伸的多个第二成形元件，所述多个第二成形元件被构造成与第一辊504中的第二凹部至少部分地接合。
使机械变形的非织造物20脱水以产生开孔非织造物。可以通过向非织造物提供压缩来使非织造物20脱水。可以通过向非织造物引入热来使非织造物20脱水。可以采用非织造物制造过程中已知的各种热源中的任一种热源，诸如加热辊、炉、燃烧器和/或红外辐射、以及它们的任意组合，向非织造物引入热。例如，可以通过使热源诸如加热辊与非织造物直接接触来向非织造物引入热。或者，可以通过使用炉或燃烧器向非织造物提供热空气来向非织造物引入热。脱水的非织造物可具有小于约20％、或小于约15％、或小于约12％、或小于约10％的水含量。
在机械变形过程中，非织造物的机械变形可以是在使非织造物脱水之前进行的。或者，非织造物的机械变形和脱水可以是同时进行的。在一些实施方案中，参考图14，适用于本发明的变形过程包括：使非织造物经历变形设备，所述变形设备包括第一成形构件和第二构件，其中第一成形构件在其表面上包括第一成形元件，其中将第一成形构件和第二成形构件中的至少一者加热，以及使非织造物移动通过形成于第一成形构件与第二成形构件之间的辊隙，使得当第一成形构件和第二成形构件接合时在非织造物中形成变形部，其中非织造物与第一成形构件和第二成形构件接触足以形成变形部和发生非织造物的脱水的时间。
在一些实施方案中，变形过程包括针开孔过程。参考图10，第一辊504可包括多个第一成形元件，诸如从基部渐缩的齿状物和尖端，所述齿状物接合到第一辊。第二辊506可包括多个第一凹部，所述多个第一凹部在辊隙处与第一辊上的第一成形元件相互啮合。可以将辊504和506中的至少一者加热以在接触时间期间向非织造物引入足够的热以形成如预期的孔并且可以使非织造物中的湿气蒸发。可以考虑非织造物和加热辊的接触时间来确定辊温度。尽管可以延长接触时间而采用低温(诸如50℃)，但是这不能有效应用于高速变形过程。鉴于高非织造物生产过程的趋势，可将第一和/或第二成形构件(例如辊)加热到高于70℃、或高于80℃、或高于100℃、或高于110℃、或高于120℃的温度。
不希望受理论束缚，非织造物的水含量可能影响变形部质量。在包含基于纤维素的纤维的非织造物中，在干燥条件下的基于纤维素的纤维是经由氢键连接的。当非织造物吸收足够的湿气时，连接纤维的氢键被释放并且纤维更柔韧以移动，使得非织造物更易于变形。提示在机械开孔非织造物中的湿气减少，同时保持形成于非织造物中的变形部，这导致纤维之间形成可能使变形部稳定的新氢键。
参考图11，使开孔非织造物30任选地经历干燥单元400以将开孔非织造物30进一步干燥。可将开孔非织造物30进一步干燥成具有按重量计小于约10％、小于约5％、或小于约3％的水或其它溶液含量，以防止由于微生物生长引起的问题。
在一些实施方案中，本发明的非织造物可由包括以下步骤的方法产生：(a)使纤维状纤维网经历缠结过程以获得非织造物，(b)以使得非织造物包含至少一个区域的方式调节非织造物的水含量，所述至少一个区域具有按非织造物的重量计至少12％的水含量，以及(c)使非织造物经历机械变形过程以产生开孔非织造物。缠结过程为水力缠结过程或针刺过程。(b)和(c)步骤可以是同时进行的。
图11描绘了根据本发明的用于生产非织造物的另一示例性过程的简化示意图。参考图11，将纤维状纤维网10提供到缠结单元100以用于纤维缠结以产生非织造纤维网20。将非织造物20提供到水含量调节单元200(其中调节非织造物20的水含量，使得非织造物20包含的至少一个区域具有按该区域中的非织造物的重量计至少约12％的水含量)。使非织造物20经历变形单元300，以使非织造物机械地变形并使非织造物脱水。仍然参考图11，可以使开孔非织造物30经历干燥单元400以将开孔非织造物30干燥成具有按非织造物的重量计小于10％的水含量。
缠结单元100中的纤维缠结可以通过用于纤维缠结的任何已知方法诸如针刺法、水力缠结法、水蒸汽流(蒸汽喷射)缠结法等来进行。在一些实施方案中，使用水力缠结法进行纤维缠结。
将相对于关于图9方法的变形过程和干燥过程的以上描述应用于图11方法。
图12描绘了水力缠结非织造物制造过程的一个示例的简化示意图。如本领域所公知的那样，水力缠结(有时称作水刺、射流缠结、水缠结、水力缠结或液压针刺)为一种机械粘结方法，其中借助高压水射流来缠结非织造纤维网的纤维。可通过使用图案化转筒或带来实现图案化，所述转筒或带致使所述纤维在所述织物中形成所述转筒设计的负像图像。所形成的各种纤维组分的纤维网(通常为气流成网的、湿法成网的或梳理的，但有时也是纺粘或熔喷的等)可首先被压实并预润湿以消除气阱，然后被水针刺。参考图12，射流头32上游的纤维状纤维网10穿过射流头32并且通过水力缠结。在缠结过程中，包括多个喷射器的射流头32穿过纤维状纤维网10，所述喷射器被定位成大致形成水帘(为例示的简单性起见，图12中示出了仅一个喷射器34)。将水射流36以高压诸如150或400巴引导穿过纤维状纤维网10。如应当认识到的那样，虽然未示出，但通常使用多排喷射器34，它们可定位在纤维状纤维网10的一侧或两侧上。
水力缠结非织造物20可由任何合适的支撑***39诸如移动的网筛支撑(如图所示)或处于例如旋转的多孔转筒上。虽然未示出，但应当认识到，水力缠结***可使纤维状纤维网10暴露于一系列沿加工方向分布的射流头32，其中每个射流头以不同的压力递送水射流。所利用的射流头32的具体数目可基于例如所期望的基重、所需的粘结程度、所述纤维网的特征等等。随着水射流36渗透纤维网，被定位成紧邻纤维状纤维网10下方的抽吸狭槽38收集所述水，使得其可被过滤并返回到射流头32以供后续喷射。由射流头32递送的水射流36将其大部分动能主要消耗于重新布置纤维状纤维网10内的纤维以偏转和缠绕所述纤维从而形成一系列的联锁结。
一旦纤维状纤维网10已被水力缠结，就使非织造物20穿过脱水装置42(其中去除过量水)。脱水装置42可为任何合适的脱水***，所述脱水***包括干燥***，诸如多区段多级床式干燥机、真空***、和/或气筒式干燥机。脱水装置42用于使非织造物20脱水并将其干燥，使得非织造物20具有在约20重量％至约70重量％范围内的水含量。开孔非织造物30在干燥之后可用附加的热来进一步处理，尤其是当非织造物包含合成纤维时。合成纤维开始软化，并且这些软化的纤维彼此接触，将在纤维之间形成粘结，从而由于这些粘结部位的形成而增加结构的总体抗弯刚度。
吸收制品
本发明也提供了一种吸收制品，所述吸收制品包括层，所述层包括根据本发明的非织造物或层合体。
本发明的吸收制品可包括顶片和接合到顶片的底片。本发明的吸收制品还可包括设置在顶片与底片之间的吸收芯。在一些实施方案中，本发明的吸收制品包括顶片或设置在顶片下方的层，该顶片或设置在顶片下方的层包括根据本发明的非织造物或层合体。
本发明的吸收制品可通过任何合适的方法来工业化生产。因此，不同的层可使用标准方法诸如压花、热粘结、胶粘或它们的任何组合来装配。
顶片
顶片可捕获体液和/或允许流体渗透到吸收制品内。对于根据本发明的非织造物，第一纤维网层优选地设置在与皮肤接触的一侧上。
底片
通常用于吸收制品的任何常规液体不可渗透的底片材料可用作底片。在一些实施方案中，由所吸收的身体***物发出的恶臭气不能透过底片，使得恶臭不逸出。底片可为或可不为可透气的。
吸收芯
可能期望吸收制品还包括设置在顶片与底片之间的吸收芯。如本文所用，术语“吸收芯”是指适用于吸收、分配和储存流体诸如尿液、血液、月经和其它身体流出物的材料或材料的组合。用于适用于吸收制品的吸收芯的任何常规材料可用作吸收芯。
测量
1.水含量测量
使用ISO方法ISO 287:2017测量水含量，该方法指定了用于确定非织造物的水含量的烘干方法。
2.显微图像
使用光学显微镜诸如VR-3200(KEYENCE,Japan)或等同物来获取样本的显微图像。选择适当的放大率和工作距离，使得孔被适当放大以用于测量。使用ImageJ软件(版本1.52e以上，National Institutes of Health,USA)来分析图像以测量孔尺寸。
3.孔质量测试
(1)样本制备
当非织造物可以原材料形式获得时，从原材料切下尺寸为50mm×50mm的样本。当非织造物是成品的部件时，使用剃刀刀片从成品产品的其它部件切去非织造物来从成品产品取出非织造物，以提供尺寸为50mm×50mm的非织造物样本。如有必要，可以使用低温冷冻喷雾(诸如Cyto-Freeze,Control Company,Houston TX)来从成品产品的其它部件取出非织造物样本。
(2)图像生成
非织造物的孔质量诸如孔尺寸、孔纵横比、孔率和孔清晰度测量是对通过在均匀表面照明条件下将样本平坦地放置在深色背景下并且使用光学显微镜诸如Keyence 3D测量***VR-3200或等同物采集数字图像而生成的图像来进行的。使用图像分析程序诸如ImageJ软件(版本1.52p以上)，National Institutes of Health,USA)和等同物来进行分析。图像需要用标尺的图像进行距离校准以得到图像分辨率，即，每毫米67.8像素。在进行自动聚焦步骤之后，显微镜采集具有矩形视野的样本图像，所述矩形视野包括孔区域，所述孔区域是含有以下的区域：i)一个整个离散的开孔图案，或ii)含有至少20个孔的至少35mm×20mm面积，以可得为准。
(3)图像分析–二元图像
在ImageJ中打开样本图像。将图像类型转换为8位。使用“最小”阈值处理方法，8位灰度图像随后转换为二进制图像(其中“黑色”前景像素对应于孔区域)：如果灰度级(GL)值柱状图(范围从0至255，每个灰度级值i一个具有倾向Pi的箱(bin))正好具有两个局部极大值，灰度级值的阈值t定义为在该值情况下Pt-1>Pt并且Pt≤Pt+1。如果直方图具有两个以上的局部最大值，则使用大小为3的窗口化算术平均值迭代平滑直方图，并且迭代执行此平滑直到恰好存在两个局部最大值为止。灰度级值阈值t定义为在该值情况下Pt-1>Pt并且Pt≤Pt+1。该程序识别定位于开口的深像素峰和样本材料的较浅像素峰之间的最小群体的灰度级(GL)值。如果直方图包含零个或一个局部最大值，则该方法无法继续执行，并且不会定义输出参数。
(4)孔尺寸、纵横比、孔率和开口率
根据图像分辨率设置标度。通过使用离群值去除中值滤波器移除以上(3)图像分析中获得的二元图像中的小开口来创建滤波后的图像，如果像素比周围像素深，则所述离群值去除中值滤波器将像素替换为半径为5像素的周围面积的中值。通过使用离群值去除中值滤波器移除二元图像中的杂散纤维来基于第一滤波后的图像创建第二滤波后的图像，如果像素比周围像素明亮，则所述离群值去除中值滤波器将像素替换为半径为5像素的周围面积的中值。将测量结果设置为包括孔面积和形状描述子(即，纵横比，其为通过保持与原始选择相同的面积、取向和质心将面积选择替换为最佳拟合椭圆之后拟合椭圆的长轴长度与短轴长度之间的比率)的分析。在通过其外边缘跟踪开口并且排除尺寸低于0.10mm2的开口和在所采集的图像的边缘处的不完整开口之后获得所选开口(“质量孔”)的面积和纵横比值。
(4-1)孔尺寸
分析所有质量孔的面积值以计算孔尺寸的平均值和标准偏差，精确至0.01mm2。将平均孔尺寸报告为孔尺寸。计算所有质量孔的面积值的相对标准偏差(RSD，其被定义为标准偏差除以平均值并乘以100)，精确至1％。
(4-2)纵横比
在描述孔形状时分析所有质量孔的纵横比值以计算纵横比的平均值和标准偏差，精确至0.01。将平均纵横比报告为纵横比。计算所有质量孔的纵横比值的相对标准偏差(RSD，其被定义为标准偏差除以平均值并乘以100)，精确至1％。
(4-3)孔率
孔率通过以下公式获得。
孔率＝(质量孔的数量/目标孔的数量)×100
目标孔的数量在本文中是指旨在形成的孔的总数量，其可以通过工具设计诸如针开孔设备中的针数量来确定。将质量孔的数量除以目标孔的数量并乘以100，以得到孔率的结果。制备并分析总共五个基本上类似的重复样本。所报告的值将为五个重复样本的算术平均值，精确至1％。
(4-4)开口率
将所有质量孔的面积值的总和除以一个样本图像的矩形视野的面积，并乘以100以计算开口率。在相同视图尺寸中制备并分析总共五个重复样本。所报告的值将为五个重复样本的算术平均值，精确至0.01％。
(4-5)最小孔距
对于所有质量孔，使用每个孔的质心的记录位置(即，孔的中心点，如孔面积选择中的所有像素的x和y坐标的平均值给出)，计算每个孔的质心与所有其它孔的质心之间的欧几里得距离。对于每个质量孔，然后将最短(最小)距离确定并记录为最近邻距。选择1mm以上的最近邻距进行分析。
计算视野内选定的最近邻距的算术平均值并将其报告为最小孔距，精确至0.1mm。分别计算视野内记录的最近邻距值的标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD，其被定义为标准偏差除以平均值并乘以100)并将它们报告为最小孔距的SD或RSD，精确至0.1mm或1％。
(5)孔清晰度
孔清晰度通过测量堵塞百分比(即，由杂散纤维堵塞的孔面积的百分比)来确定。通过使用离群值去除中值滤波器移除(3)图像分析–二元图像中生成的二元图像中的小开口来创建滤波后的图像，如果像素比周围像素深，则所述离群值去除中值滤波器将像素替换为半径为6像素的周围面积的中值。使用形态学闭合滤波器从孔移除杂散纤维，该形态学闭合滤波器在填补孔中的剩余洞之前，在用于膨胀(或腐蚀)和腐蚀时填充边缘的一个相邻前景(或背景)像素的设置下执行膨胀运算，然后执行腐蚀运算。从滤波后的图像中减去原始二元图像，仅保持正值以示出孔内的杂散纤维并测量杂散纤维的总面积。然后将杂散纤维的总面积除以来自滤波后的图像的孔的总面积并乘以100，以得到作为孔清晰度报告的堵塞百分比的结果，精确至0.01％。
实施例
实施例1：开孔非织造物的制备
非织造物1：未加湿的35gsm水刺100％棉非织造物(CHTC,China)。通过本文公开的“水含量测量”测量的非织造物的水含量为按非织造物的重量计8％。使用形成多个孔的设备，采用针开孔过程连续处理非织造物以获得非织造物1。设备中的针温度为105℃，并且非织造物在工具处的接触时间为20秒。图2是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物1的显微图像。
非织造物2：提供35gsm水刺100％棉非织造物并将其加湿，使得非织造物具有20％的水含量。使用如产生非织造物1所用相同的开孔设备和过程，采用针开孔过程连续处理非织造物。图3是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物2的显微图像。
非织造物3-5：使用如产生非织造物2所用相同的非织造物、开孔设备和过程来产生非织造物3-5，不同之处在于使用分别为32％、40％和53％的水含量。图3是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物4的显微图像。
非织造物6：使用如产生非织造物2所用相同的开孔设备和过程来产生非织造物6，不同之处在于使用35gsm 100％人造丝(得自Beijing Dayuan)代替35gsm 100％棉并且水含量为55％。图5是根据本文的“显微图像”获取的非织造物6的显微图像。
非织造物7-9：使用如产生非织造物2所用相同的非织造物、开孔设备和过程在下表1中描述的变形条件下产生非织造物7-9。图6A是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物7的显微图像，并且图6B是相同非织造物的图像。图6B示出了具有不同尺寸的三个开孔图案，并且图6A选择处于中间尺寸的图案之一。
非织造物10：使用35gsm水刺100％棉非织造物，通过将非织造物加湿成具有16％的水含量并在表1中描述的变形条件下进行针开孔，来产生非织造物10。图1是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物10的显微图像。
非织造物11：使用水射流冲压过程产生35gsm 100％棉非织造物以获得非织造物11。图7是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物11的显微图像。
非织造物12和13：获得了两个可商购获得的100％棉非织造物(非织造物12(JacobHolm Industrials)和非织造物13(Winner Medical Co.,Ltd.))。两者均为35gsm，并且具有网状孔图案。图8和图9分别是根据“测量”下的“显微图像”获取的非织造物12和13的显微图像。
实施例2：非织造物特征
根据“测量”下的“孔质量测试”测量实施例1中制备的非织造物的质量孔的数量、孔尺寸、孔纵横比、孔率、孔、最小孔距和孔清晰度(堵塞)，并且示于下表1中。
对于非织造物1-9，图像视野尺寸为31mm×26mm；对于非织造物10，为37mm×33mm；并且对于非织造物11-13，为36mm×20mm；
表1
Figure BDA0003879557610000191
Figure BDA0003879557610000201
表1(续)
Figure BDA0003879557610000202
非织造物1和2(比较非织造物)具有如下孔，如根据孔质量测试所测量，这些孔具有RSD大于40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。
本发明的非织造物3-10具有如下孔，如根据孔质量测试所测量，这些孔具有RSD不大于40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。如根据孔质量测试所测量，这些孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸，并且孔尺寸的RSD不大于约60％。如根据孔质量测试所测量，这些孔具有小于约2.5的孔纵横比以及小于9％的堵塞。本发明的非织造物以高孔形状规整度和尺寸规整度提供清晰的孔图案。
非织造物11(相关技术的非织造物)具有如下孔，这些孔具有RSD大于60％的孔尺寸。如根据孔质量测试所测量，这些孔具有大于2.5的纵横比以及高于9％的堵塞。
非织造物12(相关技术的非织造物)具有如下孔，如根据孔质量测试所测量，这些孔具有大于2.5的纵横比以及高于9％的堵塞。
非织造物13(相关技术的非织造物)具有如下孔，如根据孔质量测试所测量，这些孔具有大于2.2mm2的孔尺寸。
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，否则每个此类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”。
除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明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，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其他变化和修改。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此类变化和修改。

Claims (20)

1.一种非织造物，所述非织造物包含第一非织造层，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，
其中如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距，并且
其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸，所述孔尺寸具有不大于约60％的相对标准偏差，并且
其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约9％的堵塞。
2.一种非织造物，所述非织造物包含第一非织造层，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，
其中如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距，并且
其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.2mm2的孔尺寸，
其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约2.5的纵横比。
3.一种非织造物，所述非织造物包含第一非织造层，所述第一非织造层包含基于纤维素的纤维以及多个孔，所述孔通过针孔式开孔而形成，其中如根据孔质量测试所测量，所述多个孔具有相对标准偏差不大于约40％的在两个相邻孔之间的最小孔距。
4.根据权利要求1或2所述的非织造物，其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有相对标准偏差不大于约40％的纵横比。
5.根据权利要求1或2所述的非织造物，其中所述孔通过针孔式开孔而形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述多个孔形成离散孔图案。
7.根据权利要求6所述的非织造物，其中所述离散孔图案为重复的离散孔图案。
8.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中如根据孔质量测试所测量，所述孔具有不大于约8％的堵塞。
9.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述孔具有在约0.3mm2至约1.5mm2范围内的孔尺寸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述孔具有不大于约5mm的最小孔距。
11.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述第一非织造层包括水刺纤维网。
12.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述第一非织造层包含按所述第一非织造层的重量计超过50％的基于纤维素的纤维。
13.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述基于纤维素的纤维选自由以下组成的组：棉纤维、再生的基于纤维素的纤维、以及它们的组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述非织造物还包含接合到所述第一非织造层的第二非织造层。
15.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述第二非织造层包含合成纤维。
16.根据前述权利要求中任一项所述的非织造物，其中所述第一非织造层是亲水性的。
17.一种吸收制品，所述吸收制品包括：具有面向穿着者侧的液体可透过的顶片、具有面向衣服侧的液体不可透过的底片、设置在所述顶片与所述底片之间的吸收结构、以及根据权利要求1至16中任一项所述的非织造物。
18.根据权利要求17所述的吸收制品，其中所述顶片以如下方式包含根据权利要求1至16中任一项所述的非织造物，该方式使得所述非织造物的所述第一非织造层形成所述面向穿着者侧的至少一部分。
19.根据权利要求17所述的吸收制品，其中所述底片包含液体不可透过的膜。
20.根据权利要求19所述的吸收制品，其中所述底片还以如下方式包含根据权利要求1至16中任一项所述的非织造物，该方式使得所述非织造物的所述第一非织造层形成所述面向衣服侧的至少一部分。
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