可分散的吸收产品及其制造和使用方法 交叉参考
本申请是2000年11月13日以Horney等人的名义提交的序号为09/711,475的美国申请的部分后续申请，后者又是2000年4月20日以Horney等人的名义提交的序号为09/553,698的美国申请的部分后续申请。
【技术领域】
本发明针对可快速分散的吸收产品以及制造和使用这类产品的方法。本发明特别针对可快速分散的吸收产品，它们可冲下标准马桶系统。
背景技术
一次性的吸收性制品，例如妇女卫生用品、尿布、训练短裤、成人失禁用品为人们提供了极大的方便，因此广泛地被消费者使用。然而，这些产品的普及性产生了与其处理有关地要求。典型的处理方法，如灰化或填埋，常因为考虑到成本和环境因素而不能令人满意。另一种可选的处理方法已用于实践中，该方法包括将制品冲下常规便池，随后在市政或私人污水处理系统或化粪系统中进行降解。一般认为这种处理方法方便而且分散。对于这种处理方法，适宜的材料不仅要保持其预期使用的结构完整性，还应易于分解，以使所述材料可冲下常规的马桶和管道系统而不会产生堵塞。在预润湿应用方面，这些对材料的要求变得更为严格，其中材料需要在润湿条件下具有相当长的贮存稳定性。另外，适宜的材料优选是可生物降解的，这样在废物处理系统中不会堆积大块材料。
已经尝试了许多方法来提供应用于各种用途的可冲性纤维性产品，包括但未必限于卫生巾、尿布、马桶座圈擦拭用品等。例如：1994年4月5日授予Evers的美国专利5,300,358公开了一种用于卫生巾、尿布等的可降解且具有可冲性的吸收结构，该结构具有吸收性纤维内芯和包括冷水可溶性材料的背衬层；1986年3月18日授予M.Valente的美国专利4,575,891公开了一种小的可冲性马桶座圈擦拭品，该擦拭品为约2英寸x2英寸，具有纸板上层；1995年2月22日出版的R.L.Lewis等人的英国专利公开2,281,081公开了一种纤维性材料和聚合的粘合剂的网片，据称该物质可充分被水分解而冲下马桶。粘合剂以喷雾或浸渍于湿法成网法或气流法制得的网片上的方式应用。1999年2月10日出版的Taakeuchi等人的欧洲专利896,089 A1公开了一种当浸入大量水中时可分解的纤维薄片，该薄片包括用粘合剂，如聚乙烯醇处理过的纤维薄片。1988年4月5日授予De Witt等人的美国专利4,734,941公开了一种置于女性两腿之间以将尿引导到接受容器中的可冲性导尿产品。该产品包括一种纤维性或非纤维性的薄片，该薄片可在水中分解，并且是一种水溶性聚合物薄膜。优选的可分解薄片是卫生纸。1996年4月23日授予Yeo的美国专利5,509,913公开了一种可冲下马桶的产品，例如尿布、用作擦拭品的织物和薄片，它们在身体废液中不分解，但在普通自来水中可分解。
需要一种方便、易于使用和易于处理的吸收产品，该产品能有效清洁或吸收残留的身体排泄物，然后可方便地在任何马桶或随后的污物处理系统(如下水道、化粪池)中进行处理。因此，期望提供一种用于吸收残留的身体排泄物的吸收产品，这类产品可充分分散，这样它们可容易地冲下马桶并易于通过管道设备。
进一步期望提供可降解的产品，这样它们不会大量堆积在下水道、化粪池或其它污物处理系统中。
也期望提供预润湿产品，这类产品具有贮存稳定性、可在马桶/处理系统中分散，并且可在下水道、化粪系统或其它污物处理系统中降解。
也期望提供一种机械减弱的网片，这样它可在处理期间破碎并且分散，但仍能保持足够的完整性以使其在使用期间不发生破碎。
进一步期望提供一种用液体或组合物预润湿的产品，这样它们可带来硬表面清洁、皮肤清洁、皮肤调理和/或其它皮肤有益效果。
对于本领域普通专业技术人员而言，本发明的这些和其它需求将因下面的描述而变得清晰，并且旨在依据权利要求书确定本发明的范围。
【发明内容】
本发明提供可分散的吸收产品，该产品包括机械减弱的网片。该可分散的吸收产品可吸收足量的液体，但不会变得超负荷而招致渗漏，并且使用标准马桶可容易地进行处理。网片的机械减弱的区域提高了产品的可分散性。另外，该可分散的吸收产品可用组合物进行预润湿，该组合物适用于提供硬表面清洁和抛光、家居清洁和抛光、皮肤清洁、皮肤调理以及类似的清洁、调理、抛光有益效果。该预润湿的产品可稳定贮存，并且可在标准马桶中分散。本发明还提供通过机械减弱网片制造这类可分散的吸收产品的方法。
【附图说明】
附图1显示本发明可分散的吸收产品的俯视图。
附图2显示本发明另一实施方案的可分散的吸收产品的俯视图。
附图3显示用于制备本发明可分散的吸收产品的一组自交轧辊。
附图4显示用于制备本发明可分散的吸收产品的一组环形轧辊。
附图5显示本发明实施方案的俯视图的放大4倍的照片。
附图6显示附图5的产品的仰视图的放大4倍的照片。
【具体实施方式】
本发明中使用的“可分散的”是指产品在被冲下普通马桶后，表现出可见的变化；这种变化包括任何可见的产品完整性的破坏，如可见的孔、裂缝、碎片；破碎为较小的部分；溶解；或其组合。典型地，如果在下面公开的冲水分散性试验(Flush Dispersibility Test)中的评分至少为2，则产品是可分散的。
本发明中使用的“可冲性”是指可丢弃在马桶、小便池或其它冲水设备中，所述设备是为接收尿液或其它身体排泄物并通过水压将它们通过管道系统运输到污物处理系统的目的而制成的。本发明中的“水响应性的”是指材料或由其制成的制品(如薄膜、纤维无纺织物、层压制品、成型制品)浸入水性介质中时，它们的强度减弱、破碎成片或者溶解。
“包括”是指本发明中使用的各种组件，如薄膜、层、聚合物和材料可以各种组合形式使用以及与其它可选的组件一起使用，并且应用于本发明的各种步骤可以以不同的顺序或组合形式应用，只要可实现本发明的目的即可。因此，术语“包括”包括更为限制性的术语“基本上由……组成”和“由……组成”。
本发明提供可分散的吸收产品，该产品可快速分散并且易于分散，并具有高度吸收性。
优选的可分散的吸收产品将呈薄片形式。这类薄片可以具有合适且方便的尺寸，这样的尺寸便于使用前的贮存，便于残留的尿液或其它预期体积的液体的吸收、独立地贮存和使用以及使用后轻松处理。这类薄片的平顶表面积优选为约10平方厘米至约1000平方厘米、更优选约20平方厘米至约500平方厘米、最优选约25平方厘米至约250平方厘米。
薄片可以是任意形状的，包括但不限于正方形、长方形、三角形、多角形、圆形、椭圆形或其它曲线组成的形状。薄片也可以以其中包括成排的弱线或孔的大薄片或卷的形式提供，所述成排的弱线或孔有助于将薄片分为多个较小尺寸的薄片，该尺寸优选在上述范围内。
根据使用的材料、吸收特性、基重、密度和构造以及预期的应用，薄片的厚度可以有较大的变化。一般而言，预期用于吸收残留尿液或清洁残留粪便或月经的薄片的厚度优选为约0.3毫米至约5毫米、优选约0.5毫米至约2.5毫米、更优选约0.75毫米至约2.2毫米、最优选约0.8毫米至约2毫米。
本发明的吸收产品的基重优选为约30克/平方米至约250克/平方米、更优选约40克/平方米至约150克/平方米、最优选约50克/平方米至约120克/平方米。这里并非必须要排除更高或更低的基重，根据产品的预期应用和产品使用后采取的处理手段，更高或更低的基重也是可取的。
这里的可分散的吸收产品还可以是除薄片以外的形状，包括但不限于各种三维形状，例如立方体、其它多角形(如，具有四个或更多个边的)、圆形或椭圆形的几何形状(如，球、卷、圆柱体)等。这类产品的总的外表面积优选为约10平方厘米至约1000平方厘米、更优选为约20平方厘米至约500平方厘米。
一次性产品的一个有益特性是产物的丢弃不会堵塞冲水设备或类似的处理设备。这对于使用频繁和/或使用容易堵塞的冲水设备的公共厕所尤其重要。因此，在冲水分散性试验中，本发明的可分散的吸收产品可高度分散，该试验模拟产品在厕所中所经历的处理条件。在下面的试验方法中公开了冲水分散性测试(FDT)。本发明的可分散的吸收产品的FDT评分至少为2。
另一方面，当按照下面测试方法部分中描述的分散速度测试(Rate ofDispersibility Test)测定时，本发明的可分散的吸收产品的“分散速度”为200秒或更少、更优选120秒或更少、更优选90秒或更少、更优选60秒或更少、最优选30秒或更少。
本发明的产品在使用期间保持充分的粘结性，以使其不会过早分散或不会使其在制造、贮存、配送或在指定容器中进行处理前的使用期间丧失完整性。因此，本发明的产品的分散速度典型地为5秒或更多。除可高度分散外，分散的产品应能够流过随后要冲水使其通过的管口。
例如，对于由纤维性材料或其它不溶性材料制成的可分散的吸收产品，产品应分散形成单个纤维或者单独的可用水冲下的纤维片段，其中这种片段仍保留粘结性，但是足够小和/或可容易地通过小管口。本发明使用的纤维“片段”可包括形状一致的(例如，但不限于正方形)或不一致的(例如，但不限于大块、聚结体等)的纤维片段。含水的纤维浆状物根据情况可认为包含多个单独的纤维或纤维片段。只要纤维是彼此完全分散的，这样它们保留了足够的柔韧性，以在冲水期间常规经历的压力下适于通过管口而不会阻塞或堵塞管口，纤维的长度可以超过管口并且仍能被水冲下。分散为单独片段但不分解的非纤维材料应是足够小的或者柔韧性的，以与管口大小相适应。
本发明的可分散的吸收产品须流过处理或管道系统内的管口，以被冲入化粪系统、污物或其它废物处理系统。本发明中使用的材料优选地，但不是必需地分解或分散为横截面略小于其必须通过的管口尺寸的片段。处理设备或管道系统中的管口的典型直径大小为约2英寸(5厘米)。因此，可分散的吸收产品片段的横截面优选在这样一个长方形内，该长方形的最长侧边为约5厘米或更小、更优选约4厘米或更小、更优选约3厘米或更小、更优选约2.5厘米或更小。或者，在冲水期间典型经历的压力/涡流下，柔韧性材料制得的较大尺寸的产品也可通过处理或管道系统内的管口。并且，产品的结构完整性可发生可见破坏，例如孔、裂缝、碎片或者破碎为较小的片段，这便于在下水道、化粪池或其它污物处理系统中进一步破碎。
本发明的可分散的吸收产品可快速吸收沉积在产品表面上的液体。此外，在许多情况下，本发明的产品将在液体以水平面成一定角度与可分散的吸收产品接触的情况下应用。因此，本发明的优选的可分散的吸收产品快速吸收将要与之接触的液体，而不会有未被吸收的液体流下产品的表面。正如本领域众所周知和清楚的那样，总的吸收能力取决于选择的结构材料(材料的化学结构和形状以及材料表面的形态)、液体在吸附性结构表面上的接触角和孔的体积分布的结构。产品的毛细管压力或流体静压力可通过本领域众所周知的方法增强，例如但不限于吸附性元件的表面处理、调整吸附性元件中的孔的尺寸、密度和纤维长度。用于例如吸收残留尿液或其它液体目的产品优选地具有足以吸收其预期应用的液体量的吸附能力。通常，预期用于吸收残留尿液或其它液体的可分散的吸收产品优选地应能吸收至少0.2毫升、更优选至少0.5毫升、甚至更优选至少0.7毫升、最优选至少约1.0毫升的液体。
下面描述的机械减弱方法为本发明的可分散的吸收产品提供了网纹表面。这类网纹表面赋予产品柔软和布样感。此外，网纹表面包含顶部空间和填隙空位，这增强了产品的吸收力或液体容纳能力。此外，表面网纹还具有多个与目标表面的接触区，因此提高了产品的清洁效力。
本发明的可分散的吸收产品可用组合物预润湿。组合物可以是普通液体，例如水、包括甲醇、乙醇、丙醇在内的低级醇和矿物油等。组合物可以是任何本领域专业技术人员已知的，适合于预期应用，如清洁、调理、抛光等的组合物，下面对它们进行更详细的描述。
以产品的干重计，预润湿产品的液体负载含量为约50％重量至约500％重量、优选约75％重量至约400％重量、更优选约100％重量至约300％重量。典型地，当负载了液体或组合物后，网片丧失其部分或全部表面网纹。但出人意料地发现，本发明的预润湿产品基本保持其表面网纹，特别是当该表面网纹是通过下述的自交方法产生时。因此，预润湿产品保持了所需的干燥产品的柔软、布样感以及液体容纳能力。
由于预润湿产品经常长期储藏，约6个月至3年，因此直到使用期，预润湿产品一直需要保持足够的结构完整性。据知，包含高百分比的增湿强度树脂(如，三聚氰胺树脂、尿素甲醛树脂)可延长预润湿擦拭品的储藏期限。但所得产品湿时具有高强度，以致它们在冲水处理设备中典型经历的压力/涡流下不易分散。
出人意料地发现，本发明的预润湿产品可基本上不包含湿强树脂或粘合剂，并仍具有分散性和长达约3年的储藏期。例如，包含至少50％重量人造纤维的本发明的机械减弱的网片，当用水预润湿时，其在最长至约3年的时间内仍能保持其结构完整性。在另一个实施方案中，可分散的吸收产品由100％重量人造纤维(即，不包含任何湿强树脂)制成，用水预润湿的该产物在储藏3年或更长的时间后仍是稳定的。尽管预润湿条件下的储藏稳定性，机械减弱的网片具有充分减弱的区域，这样处理设备一般提供的压力/涡流足以使网片可冲水分散。
掺入湿强树脂或粘合剂可促进产品分解，随后冲下马桶。因此，可任选地将少于约5％重量、优选少于3％重量、更优选少于1％重量、最优选少于0.5％重量的湿强树脂或粘合剂加到本发明的可分散的吸收产品中。由于本发明产品的分散性主要依赖于结构的机械减弱作用，产品中可包括较高含量的湿强树脂或粘合剂并仍能获得可分散的产品。
可任选的粘合剂可包括但不限于水溶性聚合物，如聚环氧烷，包括聚环氧乙烷、聚环氧乙烷/环氧丙烷；聚乙烯醇；乙烯基醇共聚物；淀粉；和具有连接在聚合物主链上的极性或离子性官能团的聚电解质，其中官能团典型地包括磺酸、羧酸、丙烯酸及其混合物，而聚合物主链典型地包括聚酯、聚丙烯酰胺、乙烯基聚合物、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物和它们的共聚物。这些粘合剂和其它粘合剂通常是本领域普通专业技术人员已知的。足以使产品可分散的机械减弱作用通常导致网片的拉伸强度明显降低。与未减弱的网片的拉伸强度相比，通常降低约90％、优选约80％、更优选约70％、最优选约50％就足以使所得产品可分散。
但对于预期的应用而言，机械减弱的产品必须保持足够的结构完整性。因此，机械减弱的产品的残留(即，机械减弱过程后)的拉伸强度理想地是至少约70克/英寸(28克/厘米)、优选至少约150克/英寸(60克/厘米)、更优选至少约250克/英寸(100克/厘米)、最优选至少约500克/英寸(200克/厘米)。
本发明的可分散的吸收产品可由任何能吸收液体，如尿液和其它水性液体的材料制成。这些材料包括天然的和合成的纤维、泡沫、海绵、天然吸收性材料，如泥炭和吸收性多孔聚合宏观结构，包括颗粒间交联的聚集体。优选的材料包括纤维和泡沫。适宜的合成纤维包括由聚丙烯、聚乙烯和聚酯、聚丙烯酸酯及其共聚物和其混合物制成的纤维。在上面的材料中包括其衍生物、同系物和类似物。联合形态的纤维，如具有单独的聚合材料的鞘和芯结构的那些，或者具有两种单独材料的斜纹结构的那些也应包括在内。为促进水性液体的吸收，疏水性纤维可用润湿剂进行处理。也可使用毛细管通道的纤维。毛细管通道纤维是具有促进液体虹吸的内部和外部毛细管通道的纤维。毛细管通道纤维公开于例如1993年4月6日授予Thompson等人的美国专利5,200,248中，此处引入该专利作为参考。
本发明的产品可以是纤维网片或聚合物薄膜，优选是纤维网片。该纤维网片可以是纺织的或无纺的，优选是无纺的。无纺网片结构可以是气流法、湿法成网法或粗纺法制成的。对于长纤维和/或吸水纤维，如人造纤维，优选气流法，这些纤维在湿法成网法中易于聚结。气流法制成的网片通常发生水缠结而固定结构。但本领域已知的其它粘合方法也可用于制造用于本发明的纤维网片。适用于本发明的无纺网片典型地包括高比例的原纤维长度或较长的纤维，该比例典型地为网片重量的至少约75％、优选至少约85％、更优选至少约95％。平均纤维长度为至少约1厘米、优选至少约2厘米、最优选至少约3厘米。
无纺网片通过应用结构减弱方法，如下面进一步描述的切割、纵切、穿孔、拉幅、拉紧、环轧及其变化的方法进行机械减弱。
适用于本发明的水不溶性可生物降解的聚合物包括下列文献中公开的聚乳酸聚合物及其共混物：1997年12月16日颁布的美国专利5,698,322(Tsai等人)，1998年6月2日颁布的美国专利5,760,144(Ozcki等人)，1998年6月8日颁布的美国专利5,910,545(Tsai等人)，1999年8月31日颁布的美国专利5,945,480(Wang等人)，1998年7月9日出版的PCT公布WO 98/29493(Tsai等人)，2000年7月27日出版的PCT公布WO 00/43579(Lindquist等人)(在此引入所有这些专利文献作为参考)；1995年2月21日颁布的美国专利5,391,423(Wnuk等人)中公开的聚己内酯(引入此处作为参考)；脂族聚酯；下列文献中公开的脂族聚琥珀酸亚烷基酯聚合物、聚琥珀酸己二酸亚烷基酯共聚物或其混合物：1998年12月15日颁布的美国专利5,849,401(El-Afandi等人)和1999年6月8日颁布的美国专利5,910,545(Tsai等人)(引入此处作为参考)；下列文献中公开的脂族-芳族共聚聚酯：1994年3月8日颁布的美国专利5,292,783(Buchanan等人)，1995年8月29日颁布的美国专利5,446,079(Buchanan等人)，1997年2月4日颁布的美国专利5,559,858(Buchanan等人)和1996年12月3日颁布的美国专利5,580,911(Buchanan等人)(引入此处作为参考)；1997年7月1日颁布的美国专利5,644,020(Timmerman等人)中公开的包括脂族和部分芳族的聚酰胺酯的聚酰胺酯(引入此处作为参考)；以及下列文献中公开的包括聚羟基丁酸酯和聚羟基丁酸酯/戊酸酯共聚物的聚羟基链烷酸酯和共聚物：1996年2月6日颁布的美国专利5,489,470(Noda)和1996年3月12日颁布的美国专利5,498,692(Noda)(这两篇专利均引入此处作为参考)。
可商业获得的适宜的水不溶性生物可降解的聚合物包括聚琥珀酸亚丁基酯聚合物和聚琥珀酸己二酸亚丁基酯共聚物(可以BionolleType 1000和3000名称得自Showa Highpolymer Co.Ltd，Tokyo，Japan)；聚(亚丁基)己二酸-对苯二甲酸酯共聚物(可以以EastarBiodegradable Copolyester 14776名称得自Eastman Chemical)；和脂族聚酰胺酯(可以BAK商品名得自Bayer)。
适用于本发明的水响应性聚合物可包括水溶性聚合物。本发明中使用的术语“水溶性”是指当与水性环境接触时，聚合物或由其制成的制品(如纤维、薄膜、无纺物、层压制品、成形制品)完全或基本上液化、溶解或分散。当将水溶性聚合物掺入到本发明的吸收分散性产品中时，控制其含量以提供储藏稳定性(在预润湿产品的情况下)，并防止产品在使用时破裂(在干燥产品的情况下)。因此，本发明产品中的水溶性聚合物的重量百分数优选不超过约50％、更优选不超过约30％、甚至更优选不超过约15％、最优选不超过约5％。
水溶性聚合物的非限制性实施例包括纤维素衍生物，如羟烷基纤维素，尤其是羟丙基纤维素、烷基羟丙基纤维素；聚环氧烷，如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷-环氧丙烷；聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物；其它乙烯基聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡啶；淀粉，如明胶化淀粉和具有乙烯/乙烯醇共聚物的互渗网状淀粉，其公开于1995年2月21日颁布的美国专利5,391,423(Wnuk等人)中(引入此处作为参考)；尼龙共聚物；丙烯酸共聚物；聚乙二醇；以及这些聚合物的相容性混合物和共混物。
适宜的可商购的水溶性聚合物包括聚环氧乙烷，其可以以Polyox WSRN-10(Mw 100,000)、WSRN-80(Mw 200,000)和WSRN-750(分子量为300,000)名称得自Union Carbide；和聚乙烯醇，其可以以Vinex1090、2034、2025、2144和5030名称得自Air Products。
适用于本发明的水响应性聚合物还可包括各种可生物降解的聚合物，它们在水中具有有限的溶解度或者根本不溶。本发明使用的“可生物降解的”是指能被微生物或者在微生物的存在下完全或基本上完全降解为二氧化碳、甲烷、水、生物质和无机材料的聚合物、层压制品、薄膜或材料。生物降解的潜能可如下评价：测定从包含被测试物质的介质和得自匀化的活化污泥的上清液的稀释的细菌接种物中释放出的二氧化碳和溶解的有机碳，所述测试物质作为唯一的碳源和能量源。参见Larson，“Estimation of Biodegradation Potential of Xenobiotic OrganicChemicals”，Applied and Environmental Microbiology，Volume 38(1979)，1153-61页，该文章描述了一种适合估测生物降解性的方法。这些聚合物在需氧环境中是基本可降解的。虽然没有要求，但这些聚合物的厌氧降解性也是所期望得到的。
在一个优选的实施方案中，使用水不溶性聚合物纤维，如人造纤维作为本发明的可分散的吸收产品的主要组分。这类产品提供了增强的柔软性。产品特定地包含的水不溶性聚合物纤维占可分散的吸收产品干重至少约50％、优选至少约70％、更优选至少约80％、更优选至少约90％、更优选至少约95％、最优选100％。当使用水响应性聚合物纤维时，可分散的吸收产品可包含的水响应性聚合物纤维占可分散的吸收产品干重约5％至约50％、更优选约10％至约40％、最优选占可分散的产品干重约15％至约25％。
当可分散的吸收产品预期用于干燥(即，非预润湿的)应用时，产品可包含较高量的水响应性聚合物。水响应性聚合物的含量为产品干重的约60％、优选约75％、更优选约-85％或许是令人满意的。
在另一个实施方案中，纤维素性纤维占产品干重的约50％至100％。纤维素性纤维包括那些由树或植物得到的天然纤维(如硬木纤维、软木纤维、麻、棉等)、它们的经过加工的或再生的纤维(如人造纤维)或化学衍生的纤维(如纤维素酯)及其组合。适合的硬木纤维包括桉树纤维。适合的硬木纤维可通过牛皮纸或其它化学制浆方法来制备。适合的软木纤维包括南方软木(SS)纤维和北方软木(NS)纤维。用于本发明的软木纤维可通过化学(例如，但不限于牛皮纸浆)或机械制浆(例如，但不限于化学热机械纸浆(CTMP)和热机械纸浆(TMP))。优选的软木纤维包括化学纸浆的SS纤维，如南方软木牛皮纸(SSK)；以及机械纸浆NS纤维，如北方软木化学热机械纸浆(CTMP)和热机械纸浆(TMP)。
本发明的可分散的吸收产品在制造或使用期间，产品完整性至少部分地依赖于网片结构的拉伸强度，因此优选将短长度纤维(如平均纤维长度为约7毫米或更短的纸浆纤维)限制到产品干重的约40％以下、优选约25％以下、更优选约10％以下。
较短长度的纤维，如硬木纤维，可提供可分散的吸收产品的改善的分散性和可冲性。软木纤维倾向于比硬木纤维长，因此可提高拉伸强度和增强产品的完整性，与硬木纤维相比，软木纤维还能提供较好的柔软性和较强的吸收能力。纸浆纤维的平均纤维长度可在数均基础上，例如用Kajaani FS-200纤维分析仪(可得自Valmet，Norcross，Georgia，USA)或相当的仪器进行测定。
当使用组合的硬木纤维和软木纤维时，本发明的可分散的吸收产品将优选地包含占产品干重约5％至约75％、更优选约5％至约50％、最优选约10％至约20％的硬木纤维，和占产品干重约25％至约95％、更优选约50％至约95％、最优选约80％至约90％的软木纤维。吸收结构还优选包含SSK和北方软木(NS)纤维(CTMP或TMP、优选CTMP)的混合物。吸收结构优选地包含占产品干重约5％至约75％、更优选约5％至约50％、最优选约15％至约40％的北方软木纤维，和约20％至约85％、更优选约45％至约85％的南方软木纤维。特别优选地共混物包含约15％的硬木纤维、约40％的NS CTMP和约45％的SSK。
吸收结构还可包含吸收泡沫。适用于本发明的吸收泡沫参见：1993年11月9日授予DesMarais等人的美国专利5,260,345；1993年12月7日授予DesMarais等人的美国专利5,268,224；1995年2月7日授予Dyer等人的美国专利5,387,207；1996年8月27日授予DesMarais的美国专利5,550,167；1996年10月8日授予Stone等人的美国专利5,563,179；1997年7月22日授予DesMarais等人的美国专利5,650,222；和1997年7月22日授予Dyer等人的美国专利5,649,920；此处引入所有这些文献作为参考。
包含颗粒碱交联的聚集体的多孔吸收性聚合的宏观结构参见：1992年6月23日授予Roe等人的美国专利5,124,188；1993年1月19日授予Berg等人的美国专利5,180,622；和1994年7月19日授予Berg等人的美国专利5,330,822；在此引入所有这些文献作为参考。
如上所述，为了在处理时，尤其是在含水条件下处理时易于分散，本发明的可分散的吸收产品应具有足够的分散性。但大多数具有良好吸收特性的吸收结构不具有对本发明目的而言的足够分散性，本发明目的的分散性要求FDT评分至少为2。例如，商购卫生纸，如Charmin(可得自Procter & Gamble Company，Cincinnati，OH)或Cottonelle(可得自Kimberly-Clark Corp，Neenah，WI)的FDT评分为0。
运用不同的技术可获得改善的分散性。这些技术包括但不限于多种机械减弱可分散的吸收产品的技术，如通过部分分解缠结吸收网片的纤维和/或将薄弱区域结合到吸收结构中。薄弱区域包括但不限于连续的薄弱区域和不连续的薄弱区域(包括但不限于由连续区域分隔的无规则的或呈一定格式的薄弱区域，所述连续区域的拉伸强度大于薄弱区域的拉伸强度)。连续的薄弱区域包括但不限于吸收结构的拉伸的或部分分解缠结的区域或吸收结构内纤维制品的裂缝和线性区域(或“界线”)。不连续的薄弱区域包括但不限于裂缝和穿孔以及拉伸的或较低密度的吸收结构，或者被较高密度区域的吸收结构包围的部分分隔的纤维制品。本发明中使用的吸收结构的“分离部分”是指通过薄弱区域与相邻分离部分分隔的吸收结构片段。
在一个实施方案中，吸收结构的分离部分通过薄弱区域分隔，该薄弱区域延伸通过网片的全部厚度，这样吸收结构的元件不跨越两个相邻独立片段之间的缝隙。在另一个实施方案中，薄弱区域是延伸通过吸收结构部分厚度的切割或裂缝。在另一个实施方案中，薄弱区域是低密度薄弱区域，其中纤维跨越相邻片段之间的薄弱界限的缝隙，尽管是以低于相邻片段的密度。在另一个实施方案中，薄弱区域是部分分解缠结的纤维区域。纤维网片，特别是无纺网片可以通过部分分解缠结纤维进行机械减弱。这种机械减弱既可在整个网片中进行，也可在保留部分非解缠结纤维的部分的同时，在部分网片中进行。
网片材料纤维的部分分解缠结可通过本领域已知的任何方法来实现，优选地包括但不限于使网片通过两根带凹槽或图案的轧辊之间的夹压，一种被称为预压波形或“环轧”，如1978年8月15日授予Sisson的美国专利4,107,364；1972年9月1日授予G.M.Weber等人的美国专利5,143,679；1992年10月20日授予K.B.Buell等人的美国专利5,156,793；和1992年12月1日授予G.M.Weber等人的美国专利5,167,897中所述；此处引入所有这些专利作为参考。改进的环轧方法(如，自交法)见1996年5月21日授予Chappell等人的美国专利5,518,80；1997年7月22日授予Anderson等人的美国专利5,650,214；和2000年9月5日授予Benson等人的美国专利6,114,263；由Anderson等人于2000年9月25日提交的序号为09/669,329的美国专利申请；所有这些文献引入本发明作为参考。
环轧方法具有延长吸收结构的作用，由此使它们部分解开缠结。典型地，环轧方法还降低区域密度，增加柔软性以及吸收能力。特定地，环轧方法利用网片中纤维的有限弹性，这样在通过轧辊齿施加的拉伸力量下，网片部分破裂(即，部分解开缠结)。当将环轧方法应用于由相对不可拉伸的纤维，如人造纤维或其它纤维素性纤维制成的网片结构时，网片将发生较高程度的破裂，由此导致更广泛的区域性纤维密度降低，即更广泛地机械减弱作用。这类机械减弱的区域在水冲设备的压力下易于破碎，导致良好的水冲分散性。此外，使用由具有较好伸长性的材料，如聚烯烃制成的传统环轧网片通常不能达到这些低伸长率的网片中的机械减弱的程度。
为获得通过水冲可分散的产品，薄弱区域典型地是占产品总表面积的至少约20％、优选至少约40％、更优选至少约50％、更优选至少约75％、最优选至少约90％。
纤维性和非纤维性吸收结构可具有结合薄弱区域，以助于分散性。所谓薄弱区域是指包括这样一些区域的结构，所述区域包括但不限于间断的裂缝(即不连续的裂缝或穿孔)或连续的裂缝，它们各自可延伸通过至少吸收结构的部分厚度并任选地延伸通过吸收结构的全部厚度。进行例如环轧的方法以赋予裂缝(通常是连续的减弱区域)或以部分分隔的纤维为特征的连续的减弱区域，其中在后一种情况下，在环轧期间拉伸网片，以降低拉伸区域中纤维的密度。
在一个优选的实施方案中，减弱区域延伸通过吸收结构厚度的50％以上，任选通过吸收结构的整个厚度。这类减弱的区域呈连续裂缝或不连续的穿孔或裂缝形式。也可以使减弱区域(例如，通过切割)形成几何或装饰性形状。这些形状的非限制性实施例包括圆形、正方形、三角形、菱形、动物形状、花或植物形状、卡通形状。
如本领域专业技术人员所知，可通过多种技术将薄弱区域结合到可分散的吸收产品中。引入薄弱区域的适合方式包括但不限于用刀片切割或纵切；开始时使用结合到其中的薄弱区域形成吸收结构，例如使用如造纸方法中采用的形成图案的线或网片；环轧或其变化的方法(如自交)，其中在加工期间，在网片的高拉紧点破裂或裂缝的条件下的产品。在这些条件下的环轧和自交取决于所处理的网片材料的类型、轧辊齿的间距和轧辊相对的齿的啮合程度。尤其是，现已发现，对于环轧方法，使用高比例的原长度纤维或者平均纤维长度为至少约1厘米、优选至少2厘米、更优选至少约3厘米的较长纤维是优选的，其中理想的是以裂缝的形式引入薄弱区域，该薄弱区域部分延伸通过吸收结构的厚度，特别是延伸通过吸收结构的至少50％厚度，或通过吸收结构的整个厚度。
在另一个优选的实施方案中，与较高拉伸强度和密度的相邻区域相比，薄弱区域呈较低密度的部分解开缠结纤维或部分分隔纤维的形式。如前所述，这类产品可通过环轧或自交方法制造。尤其是，现已发现对于环轧或自交方法，优选使用长纤维，如软木纤维或者这类长纤维与短纤维的共混物来制造具有部分解开缠结纤维形式的薄弱区域的产品。
此外，按照下面进一步描述的环轧或自交方法，在拉伸/减弱步骤期间，将增量的水或其它液体结合到网片中可进一步促进降低的纤维密度区域的形成并减少网片的总破裂(导致裂缝、孔)的形成。不受理论的约束，据信加入水或其它液体可降低摩擦系数并促进网片与轧辊的齿之间拉紧点处的滑移。因此，在拉紧点处，网片承受较低的摩擦和较少的破裂。所以，网片能经历与齿的较深的啮合过程。所得的网片在其表面具有更明显的网纹，它增强了令消费者首选满意的柔软性、布样感并增强了吸收性，以满足产品的功能要求。在环轧需具有部分解开缠结纤维的低密度区域形式的薄弱区域的产品期间，每平方厘米网片表面优选包括约0.0001毫升至约0.004毫升水。
现在参考附图3，它显示的是一对优选的自交轧辊500，其具有上部轧辊502和下部轧辊504，它们适用于本发明的机械减弱纤维网片。轧辊502具有圆形排列的齿506，其具有垂直地伸向轧辊B-B’的纵轴的脊线506a。成排的齿506具有凹口508，该凹口产生非机械减弱的区域。凹口508是本发明方法和产品的任选特征。凹口可在最终吸收结构中产生图案或网纹。如附图3所示，下部轧辊504具有成排的齿510，其具有垂直地伸向轧辊B-B’的纵轴的脊线510a，成排的齿510不具有凹槽。在使用期间，轧辊502和504对齐，这样成排的齿506大约对齐成排的齿510的中点。
根据使用的具体材料和所需的机械减弱程度，具体的加工参数可改变较大。可使用的加工条件已被记述，例如上面讨论的自交法参考文献中，将这些文献引入此处作为参考。对于本发明的优选的实施方案，在B-B’方向上两排齿之间的节距为约0.02英寸(约0.05厘米)至约0.25英寸(约1.25厘米)、更优选约0.04英寸(约0.1厘米)至约0.20英寸(约0.51厘米)、更优选约0.06英寸(约0.15厘米)至约0.15英寸(约0.38厘米)、最优选约0.1英寸(约0.25厘米)；齿的深度为约0.08英寸(约0.20厘米)至约0.25英寸(约0.64厘米)、优选约0.08英寸(约0.20厘米)至约0.18英寸(约0.46厘米)；基于网片的厚度和其它轧辊尺寸，齿的节距是足够大的，这样在加工期间网片不会被挤压在两个齿之间；并且相对的轧辊的齿之间的啮合度为约0.020英寸(约0.005厘米)至约0.20英寸(约0.05厘米)、优选约0.04英寸(约0.1厘米)至约0.15英寸(约0.38厘米)、最优选约0.06英寸(约0.15厘米)至约0.1英寸(约0.25厘米)。上面的参数是优选的，但不意味着排除选择较低或较高数值用于制备本发明的其它产品。
参考附图2，可分散的吸收产品40具有网片结构42，该结构42具有其中结合了薄弱区域的顶表面42a，该薄弱区域呈由水平薄弱线44与垂直薄弱线45的组成的网格图案。在一个实施方案中，薄弱线44、45可以是延伸通过部分或整个结构42厚度的裂缝。这类薄弱线44、45有助于网片42的多个分离片段46的分散性。在本发明的另一个实施方案中，网片结构优选地，但不是必需地由人造纤维、纤维性纤维、聚乳酸纤维或这些纤维的共混物制得，这些纤维或者共混物纤维的平均纤维长度为至少约1厘米、更优选至少约2厘米、更优选至少约3厘米。网片结构还可包含其它纤维性纤维，它们包括软木纤维，特别是化学制浆的软木纤维或者软木纤维与硬木纤维的共混物。在另一个实施方案中，网片结构将包含至少约25％的软木纤维、更优选至少约50％的软木纤维、最优选至少约80％的软木纤维。各类木纤维的相对比例如前所述。
在对应于附图2的另一个实施方案中，薄弱区域44、45可以是连续的部分解开缠结纤维区域，与相邻的纤维的非机械减弱区域相比，其特征还在于它是低密度区域。这类薄弱区域44、45有助于产品快速分散形成单个纤维或者小块、聚结块或片段的纤维或其组合。或者，可以认为网片结构具有通过非减弱区域分隔的以图案形式(无规则的，或者该具体实施方案中的有规则的)布置的多个减弱区域。
参照附图4，显示了一组轧辊550，其具有上面的轧辊552和下面的轧辊554，每个轧辊具有沿着轧辊552、554的圆周以圆柱体形式延伸的在轴C’-C″周围的成排555的齿556。成排555的齿556是通过不活动的凹槽558分隔的。齿556具有沿着与轴C’-C″平行的方向延伸的脊线556a。对于本发明目的而言，凹槽558是任选的而不是必需的。任选地，齿556可沿着轧辊的宽度连续延伸而不具有凹槽或者齿556或脊线556a的其它间断。如上所述，在使用期间，轧辊550可具有相同范围的齿间距、深度和啮合度。
在制备本发明可分散的吸收产品的优选方法中，通过至少两组自交轧辊将吸收结构减弱，其中一组自交轧辊具有沿着与该轧辊的纵向轴垂直的方向延伸的齿(如附图3所示)，另一组自交轧辊具有沿着与该轧辊的纵向轴平行的方向延伸的齿(如附图4所示)。
本发明的每个环轧或自交步骤以与轧辊的齿平行的方向在可分散的吸收产品中赋予减弱区域。因此，通过使用赋予多个垂直的减弱区域(即第一组减弱区域是在水平方向上，第二组减弱区域在垂直方向上，如附图1和2所示)，可提供具有网格样式的减弱区域的网片结构。
在制备附图2所示产品的优选方法中，第二组自交轧辊如附图4所示，不同的是齿的脊线沿着自交轧辊的轴连续延伸，即没有分隔成单独成排的齿。
非连续的减弱区域可通过用具有多个沿着齿的周边的凹口的轧辊自交来提供。这样有凹口的齿可用于使网片在网片结构上以一个方向或多个方向伸展，例如轧辊的第二个应用方向垂直于第一个方向。对于轧辊，可使用凹口齿与非凹口齿的组合。此外，在任何具体伸展步骤中，齿可包括凹口齿与非凹口齿的组合。
可使用其它方法来拉伸和减弱网片，这些方法包括但不限于绷紧或拉紧。可通过不同的轧辊速度进行拉紧操作。例如，卷绕轧辊可以以高于进料轧辊和/或成形轧辊的速度运转，由此在横向上给网片施加拉力。因此，切割、环轧和改进的环轧方法产生区域性减弱，而绷紧和拉紧方法容易产生更加整体性减弱的网片(即所得网片是基本上均匀地减弱的)。在这方面，在产生区域性减弱的主要减弱方法将网片中部分或大体上减弱之后，整体的减弱方法更适于作为次要方法。因此，切割、环轧和改进的环轧(例如自交)是主要的减弱方法，而拉紧和绷紧是次要的减弱方法。
附图5和6是举例表明一个优选的本发明实施方案的照片，该实施方案可如下制得：在两个方向上(其中一个方向与另一个方向垂直)自交可分散的吸收产品，以形成减弱区域图案，该区域与部分解开缠结的纤维区域平行(在附图5和6中以水平跨越照片的亮色平行区域显示)。不大清楚、但仍能观察到一系列平行、垂直的部分解开缠结的纤维的区域，它们也作为浅色区域显示。附图5表示的是俯视图。附图6表示的是仰视图。较暗的区域相当于未通过自交步骤而部分解开缠结的吸收结构的部分。附图5和6中的水平减弱区域一般是通过两个连续自交步骤当中的第二个步骤形成的，而不太显著的可观察到的垂直区域一般是通过第一个自交步骤形成的。
附图1显示了优选实施方案的可分散的吸收产品100，如附图5和6所示的类型的产品的俯视图，其具有纤维网片结构12，所述网片结构具有通过部分解开缠结的纤维的水平区域14和部分解开缠结的纤维的垂直区域16分隔的未解缠结区域18。作为两个自交步骤的结果，部分解开缠结的纤维的水平和垂直区域14、16的交叉区域10将在水平和垂直方向上都被部分解开缠结。附图1所示的可分散的吸收产品可用软木纤维或其它较长纤维(例如人造纤维)或这类长纤维与硬木纤维的共混物制成。在一个实施方案中，网片是由100％人造纤维制成的。在另一个实施方案中，网片是由包含75％木浆、13％人造纤维和12％胶乳粘合剂(例如聚乙酸乙烯酯胶乳、丙烯酸共聚物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳)的共混物制成的。
本发明产品可用于多种不同目的，包括但不限于：卫生纸(例如用于吸收残余的尿液或其它体液，用于擦拭从身体排出的残余粪便)；用于清洁不同身体部分，如肛门、腋下、颈、手、脚和/或面部的擦拭品或类似产品；家居和硬表面清洁擦拭品，如玻璃清洁用品、厨房清洁用品、家具清洁用品、浴室清洁用品；工业清洁和液体吸收产品，包括任何硬表面清洁以及化学溢出品方面的应用；个人护理应用，例如皮肤和面部清洁；以及化妆品、调理剂和/或保健活性物质的应用和去除；衣物和纺织品的清洁和/或擦拭；婴儿护理产品例如围嘴和尿布；以及卫生护理产品，例如绷带。
本发明产品可具有不同的形状和尺寸。优选的产品呈片状。这类片可进一步具有不同形状和尺寸，并且还可以呈半封闭产品的形式，例如露指手套或手套的形式，这类半封闭产品具有包含本发明吸收片的外部区域、内部区域以及可经其插入手、手指或身体附件或装置的开口。这类半封闭产品可如下制得：使用例如粘合剂将两个平行的片在边缘处彼此连接，同时让至少一段边缘保持未粘结，由此提供附件或装置可经其插入的开口。
适用于预润湿产品的组合物可包括但不限于单纯的液体，例如水、低级醇(例如甲醇、乙醇、丙醇)、湿润剂(例如甘油或丙二醇)、成膜剂(例如矿物油或聚硅氧烷)，及其组合。合适的组合物还可以包括但不限于吸收性聚合胶凝材料(例如部分交联的聚丙烯酸/丙烯酸酯或常用于吸收制品的其它超吸收性凝胶材料)、抗菌剂、香料、皮肤调理剂、皮肤或面部清洁剂、气味吸收剂(例如环糊精、矾土、二氧化硅、碳)、家居或硬表面清洁剂、防腐剂和染料。合适的组合物的非限制性实施例见下述专利：美国专利4,575,891、4,917,823、4,941,995、5,525,345、5,585,104、5,643,588、5,645,825、5,648,083、5,686,088、5,720,966、5,726,139、5871,762、5,932,527、5,965,115、6,063,397、6,093,410、6,153,209、6,183,763；和序号为09/148,540的美国专利申请中；此处引入所有这些文献作为参考。
在制备本发明预润湿的实施方案的过程中，将适于该预期应用的组合物施加到基质网片的至少一个表面上。可在产品生产期间的任何时间施加组合物。优选地，在网片的机械减弱之后将组合物施加到网片上。可使用能均匀地分配具有流体或半固体稠度的组合物的多种施加方法。合适的方法包括喷雾、浸渍、印刷(例如橡皮凸版印刷)、涂敷(例如凹板印刷式涂敷或流动涂敷)、挤出涂敷或这些施加技术的组合。
可将组合物均匀或非均匀地施加到本发明产品的一个或两个表面上。组合物还可以以图案(即条纹、方框、圆点、螺线等)形式施加。非均匀是指例如组合物的量、分布图案等可在基质表面上改变。在一个实施方案中，基质的某个表面可具有较大或较小量的组合物，包括在上面没有任何组合物的表面的那些部分。以基础网片的重量计，组合物可以以约0.5克/克至10克/克、优选1.0克/克至5克/克、最优选2克/克至4克/克的量施加。
测试方法
冲水分散性试验
该测试模拟产品在抽水马桶中经历的处理条件。
设备：
该系统由与长59英尺(18米)、直径4英寸(10厘米)的排水管连接的美国标准抽水马桶(1.6加仑/次冲水、6升/次冲水)构成。美国标准抽水马桶代表在存水弯管堵塞的最糟情况。排水管约每15英尺(4.5米)就具有一个90度的弯头，这样将其配置成一个正方形。将该系统以便桶与排水管末端之间标高下降2％的方式进行配置。在距离排水管末端约15英尺(4.5米)处，用一块水泥将排水管部分地堵塞(总横截面积的约10％)。这模拟了排水管堵塞，并用于测定产品在部分堵塞的排水管中积聚、持续并引起堵塞的可能性。
测试产品/负荷：
将测试产品置于便桶中并保持10秒钟。然后将该系统冲水。通过排水管后，收回产品，平置并给予一个分散等级(见下)。重复该测试以允许10次产品冲水。
分散等级：
从排水管滤网收回每个产品后，按照下述等级对每个产品进行分散等级打分：
等级 说明
0 没有任何明显可见的薄弱或分散迹象。
1 产品包含由于纤维分离所致的空隙。
2 产品含有等于20％表面积的多个孔或裂纹。
3 产品是以多个碎片收回的，或者产品含有产生了大于20％
产品表面积的空隙的孔。
十次产品冲水必须达到至少‘2’的平均分散等级。最优选的分散等级是‘3’。
拉伸试验
可使用得自Instron Engineering Corp.，Canton，MA或SINTECH-MTS SystemsCorporation，Eden Prairie，MN的市售拉伸测试仪来进行该试验。对于CD拉伸性质，将薄膜或薄片切成在加工方向上(薄膜/薄片的加工方向)宽1英寸、在加工垂直方向上(与加工方向成90度角的横向)长2英寸的样本。对于加工方向拉伸性质，将薄膜/薄片的方向旋转90度。将该仪器与用于控制试验速度和其它试验参数以及用于收集、计算和报告数据的计算机连接。这些拉伸性质是在室温(约20℃)测定的。步骤如下：
1.选择用于试验的合适的夹具和测力传感器；夹具应当足够宽以与样本适合，典型使用宽1英寸(2.5厘米)的夹具；选择测力传感器，使得测试样本的拉伸反应在所用的测力传感器的容量内，典型使用50磅(23千克)的测力传感器；
2.依据制造商的说明校准仪器；
3.将计量长度设定为2英寸(5厘米)；
4.依据制造商的说明将样本置于夹具的平坦表面中；
5.将十字头速度设定为20英寸/分钟(50厘米/分钟)的恒定速度；
6.开始试验并同时收集数据；和
7.计算并报告拉伸性质；报告一组5个样本的平均结果。
分散速度
分散速度是依据改进的Japanese Industrial Standard(JIS)试验P4501-1993测定的。给装有300毫升23℃温度的去离子(DI)水的800毫升圆柱形有刻度的Griffin烧杯(6.3厘米×15.2厘米，例如VWR Scientific Products，Catalogue#13910-267，1997/1998)装配上直径为35毫米的磁星形头搅拌圆盘(最大厚度为12毫米，星形头突出从两侧延伸，例如得自VWR Scientific Products，目录#58948-568，97/98，或其同等物)，并放置在磁搅拌平板上，其中该搅拌平板设置为以600转/分钟的速度旋转搅拌圆盘。
将0.38克吸收产品样本在20℃温度(+/-5℃)和65％的相对湿度(+/-5％)预处理直至平衡。如果欲测试的产品小于0.38克，则使用多个产品或多个产品的部分以将总重量增加至0.38克。如果欲测试的产品大于0.38克，则缩小产品尺寸以测试0.38克的产品部分。依据该试验测试的产品样本应当具有至少20平方厘米的外部总表面积。如果已经减至0.38克的产品样本的外部总表面积小于20平方厘米，则对于该试验应当使用较大的产品样本以使总表面积为20平方厘米。
将样本投入通过搅拌产生的旋涡的中央，这引起搅拌棒的旋转速度下降，同时启动跑表。记录搅拌棒旋转速度增至540转/分钟的以秒计的时间，作为分散速度(Rate of Dispersibility)。如果向烧杯中加入样本导致搅拌圆盘从其自然转动轴偏离中央，或者如果其停止转动，则该试验运转无效，并且应当用新的产品样本重复试验。
虽然已经举例说明和描述了本发明的特定实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明实质和范围的情况下，可作不同的其它改变和改进。