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具有流体接触角度梯度和多孔底片层的吸湿用品
    本发明涉及吸湿用品，特别是涉及具有减少湿透到使用者衣物上的透气底片的卫生巾。

    大多数消费者希望在吸湿用品领域，特别是月经用品在高保护性和舒适程度上能有所提高。

    一种用来提高吸湿用品的舒适性的较理想的方法是采用所谓的“透气底片”。一种类型的透气底片是二维或平面微孔薄膜。这种透气底片主要是可透过水汽，允许与周围环境进行气体交换，因此允许贮存在吸湿芯中的流体的一部分蒸发，从而增加了吸湿用品内的空气循环。这一点非常有利，因为它减少了许多穿着者在使用时感到的粘滞的感觉，特别是当使用时间较长时。显然，孔径越大，该层的透气性越好。

    然而，在吸湿用品中使用透气底片所带来的主要弊端是增加了泄漏的可能性，这一般是指湿透过使用者的衣物。尽管这种透气底片原则上是仅允许处于气体状态下的物质透过，但物理作用如挤压、扩散和毛细传输等也可发生并导致流体通过底片并到达使用者内衣上。特别是，如果产品在物理作用期间承受较大负荷或过长的使用时间，这种物理作用变得更显著。实际上，透气底片在大大地提高了舒适性的同时，在保护性方面导致不希望的失败，尤其是在处于受力的情况下时。

    在本领域中已经认识到了在吸湿用品中因使用这种透气底片而湿透过使用者衣物的问题。解决这个问题的努力主要体现在如美国专利4341216中所描述的采用多层底片。相似的未公开的欧洲专利申请号94203230描述了具有透气底片的透气吸湿用品，该透气底片由至少两层在吸湿芯区域内互相之间不相连的透气层组成。未公开的欧洲专利申请号94203238也描述了一种用于一次性吸湿用品的透气底片，它包括一个可透过气体的、疏水的、聚合纤维织物的外层和一个为多孔成形薄膜的内层，该多孔成形薄膜具有定向的流体传输。

    但是上述没有一个解决方案能完全令人满意，特别是对那些厚度也应作为各种影响产品舒适性的重要参数的薄型产品而言更是这样。因此，现有方法中存在着既能增加吸湿用品的舒适性，同时又不降低薄型透气产品所必需的保护程度的矛盾。

    结果，有必要提供一种既通过采用透气底片来提高舒适性，又在减少厚度的同时仍保持所必需的保护能力的吸湿用品。

    已经发现透气底片可用于薄型卫生巾中，这样，通过采用低表面能材料如硅氧烷或含氯氟烃或经过低表面能处理，使得在底片和吸湿芯之间产生疏水性梯度来同时保证高度的保护和舒适性。可以相信，采用这种方式，如毛细作用和渗透传输等物理作用被阻止，而湿透现象即使不能完全消除也被大大减少了。

    未公开的美国专利申请08/442935中描述了这种表面能梯度的应用。该专利申请中公开了例如顶片的流体传输网片呈现表面能梯度。该网片促进流体在一个方向上传输，而阻止其在相反方向上传输。所述网片有一个第一和第二表面，两者之间由一中间部分分隔开。网片的第一表面的表面能比中间部分的表面能低，因此产生了表面能梯度。合适的低表面能材料包括硅氧烷和长链疏水性碳氢化合物。该网片特别适合于用作吸湿用品的顶片，从而将流体从与穿着者接触的表面传送走。

    本发明的第一方面涉及包括一个可透过液体的顶片、一个吸湿芯和一个底片的一次性吸湿用品。吸湿芯在顶片和底片之间，而底片为一可透过气体的二维多孔薄膜，吸湿芯包括流体贮存层。底片包括一外层。吸湿芯和底片分别包括至少一层材料，其中每层有一个朝向穿着者的表面和一个朝向衣物的表面，并且每个所述层的所述表面有一个流体接触角度。吸湿用品的较低部分从流体贮存层的朝向衣物表面(并且包括该表面)延伸至外层的朝向衣物表面(并且包括该表面)。位于较低部分的其中至少一层的朝向衣物表面的流体接触角度大于与相邻层的相邻的朝向衣物表面的流体接触角度。

    本发明的第二方面涉及这样一种情况：其中位于较低部分的所述层中地至少一层的朝向衣物表面的流体接触角度大于所述相同层的朝向穿着者表面的流体接触角度。

    本发明的又一方面涉及以上描述的吸湿用品的生产方法，包括将低表面能材料施加到位于较低部分中的至少一层的表面上。

    图1为本发明吸湿用品的第一实施例的俯视图，其中部分被剖开以显示它的构造。

    图2为本发明底片沿图1中1-1线被剖开的放大剖视图。

    图3为位于表面上的液体微滴的放大剖视图，其中角A为液体与表面的接触角度。

    图4为位于表面上的液体微滴的放大剖视图，该微滴有两种不同的表面能，因此呈现两种不同的接触角度A(a)和B(b)。

    本发明涉及一次性吸湿用品，如卫生巾(1)，婴儿尿布，失禁产品以及内裤衬垫。这种产品一般地包括一个可透过液体的顶片(2)，一个底片(3)和一个位于所述顶片(2)和所述底片(3)之间的吸湿芯(4)。顶片(2)、底片(3)和吸湿芯(4)分别有一个朝向穿着者的表面和一个朝向衣物的表面。顶片的朝向衣物的表面和底片的朝向穿着者的表面彼此之间在所述吸湿用品的周边(5)相连。这种所用的“较低部分”一词指的是吸湿用品的从所述流体贮存层的朝向衣物表面(并且包括该表面)延伸至所述外层的朝向衣物表面(并且包括该表面)的区域。在本发明的优选实施例中，吸湿用品具有护翼、侧护层或侧翼。

    底片

    本发明的吸湿用品有一个透气底片(20)。底片(20)主要用来防止吸湿结构中吸收和保存的排泄物弄湿与吸湿产品接触的物品，如内裤、短裤、睡衣裤以及内衣等。另外，本发明的底片允许水汽和一些空气传输透过它，因此允许空气循环进入和跑出底片。

    按照本发明，底片为至少一层可透过气体的，二维的，基本为平面的多孔层(21)。这里所用的“二维的，其本为平面的”指的是该层的厚度小于1mm，最好小于0.5mm，其中微孔均在该层平面内。因此，这里所用的术语“二维层”不包括微孔突出于该层平面之外的有孔预成形的薄膜。

    按照本发明，位于所述二维层内的微孔可以有各种构形，但优选为圆形的或椭圆形的。微孔也可以有各种尺寸。典型地，微孔的平均孔径从150微米至50微米，优选为120微米至5微米，更优选的是从90微米至5微米。最好是二维底片的整个表面均分布有微孔，微孔均匀分布于整个表面区域。但是，表面区域仅有某些区域有孔，如中心部分或周边部分有微孔的底片可以预见也在本发明的范围之内。

    底片的二维多孔层可以由本领域公知的材料制成，但优选采用通常可买到的聚合材料如聚乙烯或聚丙烯制成。适用的微孔材料包括Minnosta Miningand Manufacturing Company,St.Paul,Minosota,USA生产的XMP-1001和由Exxon Chemicals,Illinois,USA处得到的XBF-100W。适用的材料的例子为本领域公知的用于制作所谓透气衣物的Gortex(TM)或Sympatex(TM)型材料。用作本发明底片的多孔材料可采用本领域公知的方法生产，正如在此作为参考的欧洲专利0293482所描述的那样。另外，用这种方法产生的微孔尺寸可通过施加在底片层平面上的力而增大(即拉伸该层)。

    按照本发明，底片除含所述二维层之外，还含有其它层，优选至少一个附加层(22)。附加底片可以是任何本领域的可透过气体的材料。本发明的底片优选包括至少一层纺织或无纺成形有孔聚合薄膜，最好是有伸出的孔，从而促进液体从底片向吸湿芯或与上述第一层相似的二维多孔层传输。所述底片的第二层优选包括定向液体传输多孔层，或包括由聚合纤维构成的纤维织物层，如本领域公知的聚合无纺织物。含纤维的纤维层优选的定量为10，至100g/m²，更优选的为15至30g/m²。纤维可由任何聚合材料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙酸酯纤维或它们的复合物制成(包括纤维间或纤维内的复合)。合成纤维和不可吸收的天然纤维或经过处理的天然纤维如棉纤维的混合也可以用于第二层中。纤维最好是纺粘、梳理或熔喷的。优选的第二层为纺粘纤维结合料，其中它的一侧覆盖有熔喷纤维，或者第二层为熔喷纤维结合料，其中它的两侧均覆盖有旋喷纤维。底片的第二层还可以包括占所述层重量至少为5％的可吸收液体的纤维，这样纤维可膨胀并减少纤维间的空间。

    按照本发明，底片位于吸湿芯的附近并位于其下面，朝吸湿用品的朝向衣物的表面伸展。如果底片仅包括一层二维层，则该层与吸湿芯邻接。而在底片包括多层的情况下，则二维层既可位于所述多层之上，又可位于多层之下，并且该二维层也可以不与吸湿芯直接相邻。包括底片的所有层基本上彼此紧密直接地彼此相接触。

    底片一般延伸通过整个吸湿结构，并且可向两侧延伸形成侧翼、侧向护层或护翼的一部分或全部。

    吸湿芯

    按照本发明，吸湿芯(23)有一个第一区和一个第二区，所述第一区可具有如下部件：(a)一个可选择的主液体分配层，最好还同时具有任选的副液体分配层；(b)流体贮存层。所述第二区可包括(c)一个任选的位于贮存层下面的纤维(“打底”)层；以及(d)其它可选择的部件。按照本发明，吸湿芯的厚度可为取决于预期的最终用途的任何值。在本发明的优选实施例中，吸湿用品为卫生巾或内裤衬垫，吸湿芯的厚度可以为15mm至1mm，优选为10mm至1mm，更优选为7mm至1mm。

    a．主/副液体分配层

    按照本发明，吸湿芯的一个任选的部件为主液体分配层和副液体分配层。主分配层一般位于顶片之下，并且可与顶片进行液体相通。顶片将收集到的液体传送到该主分配层中，从而使之最终被传输到贮存层中。这种液体透过主分配层的传输不仅发生在吸湿产品的厚度方向上，也沿吸湿产品的长度和宽度方向上传输。同样为任选的但优选存在的副分配层一般位于主分配层的下面，并且可与之进行液体传递。设置副分配层的目的是为了很容易地从主分配层中收集液体并将之快速传输到下面的贮存层中。这样有助于下面的贮存层充分发挥其贮存液体的能力。液体分配层可以由任何用作分配层类型的材料制成。

    b．流体贮存层

    与流体相通的，一般位于主或副分配层下面的是流体贮存层。流体贮存层可包括任何常用的吸湿材料或它们的复合物，优选的为一般称作“水凝胶”、“超吸湿材料”、“水解胶体”材料的吸湿凝胶材料和合适载体的复合物。

    吸湿凝胶材料能吸收大量的含水体液，并且能在中度压力下保存这些吸收来的液体。吸湿凝胶材料能够均匀或非均匀地分散在合适载体上。合适载体(如果它们是吸湿性的)也可以单独采用。

    用于此处的合适的吸湿凝胶材料最常见的为基本上水不溶的，略微交联的，部分中和的聚合凝胶材料。这种材料与水接触时形成水凝胶。这种聚合物材料可由本领域公知的可聚合的，不饱和含酸单体制得。

    合适载体包括常用于吸湿结构的材料，如呈绒毛和/或薄纱状的天然的、改性的或合成纤维、经特殊改性或未改性的纤维素纤维。合适载体可以与吸湿凝胶材料一起使用，但它们也可以单独使用或结合使用。最优选的是用于卫生巾和内裤衬垫中的薄纱或薄纱叠层。

    在按照本发明制成的吸湿结构的一个实施例中包括双层薄纱叠层，该叠层为将薄纱自身折叠而成。这些层例如可通过粘接剂或机械联锁或氢桥键而彼此相连。吸湿凝胶材料或其它可选择的材料可位于两层之间。

    也可以采用硬挺纤维素纤维等改性纤维素纤维。同样也可以采用合成纤维，包括那些纤维素醋酸盐，聚氟乙烯，聚偏二氯乙烯，丙烯酸类(如Orlon)，聚醋酸乙烯酯，不溶性的聚乙烯醇，聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺类(如尼龙)，聚酯，二组分纤维，三组分纤维或它们的混合物等合成纤维或类似物。纤维的表面最好是亲水的或被处理成亲水的。贮存层也可包括填料材料，如珍珠岩，硅藻土，蛭石等，以便提高液体保存能力。

    如果吸湿凝胶材料非均匀地分散在载体上，则贮存层可为局部均匀的，即在贮存层的尺寸范围内的一个或一些方向上有分配梯度。非均匀分布也可指局部或全部密封吸湿凝胶材料的载体叠层。

    c．任选的纤维(“打底”)层

    按照本发明，掺混在吸湿芯内的任选部件为与贮存层相邻，并且一般位于贮存层下面的纤维层。该下面的纤维层一般称之为“打底”层，因为在吸湿芯制作过程中它提供贮存层中的吸湿凝胶材料沉积的衬底。当然，当吸湿凝胶材料处于宏观结构情况下，如纤维、片层或带状时则不再需要这种纤维“打底”层，但这种“打底”层可提供一些附加的液体处理能力，如沿衬垫的长度方向快速的流体芯吸。

    d．吸湿结构中的其它任选部件

    按照本发明，吸湿芯还可包括其它任选的存在于吸湿网片中的部件。例如，可在吸湿芯的各层内或各层之间设置一加强稀纱布。这种加强稀纱布的构形应该是保证其不成为液体传输的界面阻挡层。如果具有作为热粘接结果的通常存在的结构完整性，则热粘接吸湿结构通常不需要加强稀纱布。

    按照本发明，包括在吸湿芯内，最好靠近第一或第二液体分配层内或作为其一部分的另一部件为味道控制剂。吸湿结构中可任选加入的味道控制剂为覆盖或附加在其它除味剂(特别适合的是沸石或粘土材料)上的活性碳。这些部件可以任何所需的形态加入，但通常是作为离散的颗粒加入。

    顶片

    顶片(24)可以为一层或多层。在优选实施例中，顶片包括提供顶片的朝向使用者表面的第一层(25)和位于第一层以及吸湿芯(23)之间的第二层(26)。

    顶片作为一个整体以及每一单独层应该是柔顺的，感觉柔软的，并且对穿着者的皮肤无刺激。它还可具有弹性特征，允许它在一个或两个方向上被拉伸。按照本发明，顶片可由本领域公知的用于此目的的任何材料制成，如无纺织物，薄膜或两者的混合物。在本发明的一个优选实施例中，顶片的至少一层(最好为上层)为可透过液体的多孔聚合薄膜(25)。

    如美国专利US3929135,US4151240,US4319868,US4324426,US4343314和US4591523所描述的那样，上层最好是由具有微孔的薄膜材料制成，提供该薄膜材料以促进液体从朝向穿着者的表面向吸湿结构传输。

    顶片一般延伸跨越整个吸湿结构，并且能向外延伸形成优选的侧翼、侧向护层或护翼的一部分或全部。

    流体接触角度

    按照本发明的第一方面，位于所述较低部分的任一层均有朝向穿着者的表面和朝向衣物的表面，并且每个所述表面都有一个流体接触角度，其中位于所述较低部分的所述层中至少一层的朝向穿着者表面的流体接触角度大于相邻层的与之相邻的朝向衣物表面的流体接触角度。

    按照本发明的第二方面，位于所述较低部分内的任一层均有朝向穿着者的表面和朝向衣物的表面，并且每个所述表面都有一个流体接触角度，其中位于所述较低部分内的所述层中至少一层的朝向衣物表面的流体接触角度大于所述同一层的与之相邻的朝向穿着者表面的流体接触角度。

    从原理上讲，位于所述较低部分内的任何层的任何表面(朝向穿着者的或朝向衣物的)之间均可以存在接触角度梯度。因此流体接触角度梯度可跨接存在于同一层的朝向穿着者和朝向衣物表面之间，或者存在于在所述较低部分内的至少一层中的朝向衣物表面和相邻层的相邻表面之间，即位于底片的第一层的朝向穿着者和朝向衣物表面之间，位于底片的第一层的朝向衣物面和第二层的朝向穿用者表面之间，位于底片的第二层的朝向穿用者表面和朝向衣物面之间或位于任何后续底片层之间。另外也可以预见到，采用每个均呈现一特定接触角度关系的这些层的混合将在所述较低部分内产生一个连续的接触角度梯度。

    为了简单起见，下面对发明的描述将集中于吸湿芯的朝向衣物表面和底片的第一层的朝向穿着者表面之间的不同的或增加的接触角度梯度的存在。

    一般地，在固体表面112上的液滴110与固体表面产生一个接触角度A，如图3所示。当固体表面被液体浸湿的程度增加时，接触角度A将减小；当固体表面被液体浸湿的程度降低时，接触角度A将增加。液体-固体接触角度值的确定可采用本领域公知的技术得到，如在Physical Chemistry ofSurfaces,第二版,编者Arthur W.Adamson(1967)；F.E.Bartell和H.H.Zuidema的J.Am.Chem.Soc.,58,1449(1936)；以及J.J.Bikerman的Ind.Eng.Chem.,Anal.Ed.,13,443(1941)中详细描述的那样，上述每篇文献作为参考在此被引证。本领域内更近期的公开出版物包括Cheng等人的Colloids andSurfaces 43:151-167(1990)，以及Rotenberg等人的Journal of Colloid andInterface Science 93(1):169-183(1983)，这些文献也作为参考在此被引证。

    这里所用的“亲水的”一词用来指表面可被沉积在其上面的含水流体(例如含水体液)浸湿。亲水性和浸润性一般用流体和所涉及的固体表面之间的接触角度和表面张力来衡量。在出版物American Chemical Society中，编者为Robert F.Gould，题目为Contact Angle,Wettability and Adhesion(Copyright1964)的文章中对此有详细论述，该文献在此作为参考被引证。当液体倾向于向表面自发扩散时，我们称该表面被一含水流体浸湿(该表面为亲水的)。相反，如果含水流体不倾向于向表面自发扩散时，该表面被认为是“疏水的”。

    流体接触角度决定于表面的不均匀性(例如化学和物理性能，如粗糙度)、污染程度、固体表面的化学/物理处理或组成，以及液体的性能和它的污染程度。固体的表面能也影响接触角度。当固体的表面能降低时，接触角度增大；当固体的表面能增加时，接触角度减小。

    将液体从一固体表面(例如薄膜或纤维)分离时所需的能量由下列等式(1)表示：

                         (1)W=G(1+cosA)

    其中：

    W为附着功，单位为尔格/厘米²(×10^-3焦耳·米^-2)

    G为液体的表面张力，单位为达因/厘米(×10³Nm^-1)

    A为液体-固体接触角度，单位为度。

    在液体给定的情况下，附着功随液体-固体接触角度的余弦值增加(当接触角度A为0时达到最大值)。

    附着功是用来理解和确定给定表面对给定液体的表面能特性的有利工具。

    表1用来显示特定流体(例如水)的固体-流体接触角度和附着功之间的关系，其中特定流体的表面张力为75达因/厘米(75×10^-3Jm^-2)

                  表1

    A(角) cosA    1+cosA  W(尔格/厘米²)

                          (×10^-3焦·米^-2)

    0      1       2       150

    30     0.87    1.87    140

    60     0.5     1.50    113

    90     0       1.00    75

    120    -0.5    0.5     38

    150    -0.87   0.13    10

    180    -1      0       0

    如表1所述，当特定表面的附着功降低(特定表面呈现较低的表面能)时，在该表面上的流体的接触角度增加，因此流体倾向于“成珠”并占较小的接触区域。反之，在给定流体情况下，当给定表面的表面能降低时上述关系同样成立。因此，附着功影响固体表面上的界面的流体现象。

    更重要的是，在本发明的内容中，已经发现由流体接触角度体现出的表面能梯度或非连续性对阻止流体传输很有用。图4示出了位于一具有两个区域113和115的固体表面上的液滴110具有不同的表面能(为显示清楚采用不同的断面线表示)。在图4所示的情况下，区域113呈现的表面能相对低于区域115，因此它的液滴浸湿性小于区域115。因此，液滴110在液滴接触区域113边界处产生的接触角度A(b)大于液滴110在液滴接触区域115边界处产生的接触角度A(a)。值得注意的是，为了图示清楚，点“a”和“b”位于同一平面上，但点“a”和“b”之间的距离“dx”不一定为一条直线，而是代表液滴/表面接触的程度(在不考虑表面形状的情况下)。这样液滴110达到表面能的不平衡，并且由于在区域113和115之间相对表面能的不同而(即表面能梯度或非连续性)产生一个外力，该力可用下式(2)表示：

                           (2)dF=G[cosA(a)-cosA(b)]dx

    其中：

    dF为液滴上的净力，

    dx为参考位置“a”和“b”之间的距离，

    G如前文定义，以及

    A(a)和B(b)分别为位置“a”和“b”处的接触角度A。

    利用等式(1)解得cosA(a)和cosA(b)的值代入等式(2)中，得出等式(3)：

                    (3)dF=G[(W(a)/G-1)-(W(b)/G-1]dx

    等式(3)可简化成等式(4)：

                          (4)dF=(W(a)-W(b))dx

    等式(4)清楚地表述了两表面之间表面能差的重要性，它存在一正比关系，而附着功差值的变化决定力的大小。

    在Textile Science and Technology,第7卷中Portnoy K.Chatterjee编辑的Absorbency,(1985)和A.M.Schwartz的Capillarity,Theory and Practice.Ind.Eng.Chem,61,10(1969)中有对表面能作用和毛细作用的物理性能的更详细的描述。上述文献在此作为参考被引证。

    因此，液滴受到的力将引起沿具有高表面能特征的方向运动，在目前情况下为朝向吸湿芯运动。为了简单和图面清楚，在图4中将表面能梯度或不民性描述成具有恒定但不相同的表面能的轮廓分明的区域之间的单一、急剧不连续性或界面。表面能梯度也可以作为连续梯度或渐变梯度形式存在，而作用在任何特定液滴(或这种液滴的一部分)上的力通过在每个特定的液滴接触区域上的表面能来确定。

    这里所用的“梯度”一词当用于表述表面能或附着功的不同时打算用来描述出现在一可测量距离上的表面能或附着功的改变。“非连续性”一词打算用来指“梯度”或变化的类型，其中表面能的改变出现在基本为零距离处。因此，这里所用的所有“非连续性”落入“梯度”的定义中。

    这里还用到的“毛细管”和“毛细管现象”词汇用于指在一种结构中的通道、孔隙、细孔或空间，按照一般由拉普拉斯方程式(5)表示的毛细管作用原理，该结构能够传输流体：

                               (5)p=2G(cosA)/R

    其中：

    p为毛细压力；

    R为毛细管的内径(毛细管半径)；以及

    G和A如前定义。

    如在Chem.Aftertreat.Text.(1971)，第83-113页的第三章，Emery I.Valko的Penetration of Fabrics所述的那样，当A=90°时，A的余弦值为零，此时无毛细压力。当A＞90°时，A的余弦值为负的，此时的毛细压力反向于流体进入毛细管的入口。因此，对亲水性含水液体来说，毛细管壁应具有亲水性能，以便出现明显的毛细现象。同样，为了使P有一个有意义的数值R必须足够小，因为当R增大(大孔/毛细管结构)时，毛细压力减小。

    相对于毛细管或流体通道本身的取向或位置来说，也许至少与表面能梯度的存在同样重要的是梯度本身的特定取向或位置。

    为了讨论的目的，水仅作为一个例子用作参考液体，但不起任何限定的作用。水的物理性能非常确定，并且水很易得到，而且在任何处得到的水均具有均匀性能。就水而论的附着功的概念可以通过考虑所希望的流体的特定表面张力特征而很容易地应用于其它流体中，如血液、血经液以及尿液。

    由于吸湿芯和底片之间存在表面能梯度，因此可以在将位于与吸湿芯邻接并接触的底片部分的邻接处产生一相对较低的表面能，以及在底片位于与穿着者皮肤相接触处产生一表面能相对较低区域。底片将有能力阻止液滴从呈现相对较高表面能的吸湿芯处向呈现相对较低表面能的底片处运动。液滴的运动是由相对较低表面能区域和相对较高表面能区域之间的接触角度的不同引起的，这种运动造成的结果是在固体-液体接触平面上的表面张力不平衡。可以相信，导致反向毛细压力的最终表面能梯度特别适合与吸湿用品的多孔底片一起使用。

    按照前面所述，多孔底片具有表面能梯度，因此湿透过的可能性减小了。使用中的力趋向于迫使收集的流体被挤出垫外(例如由于从吸湿芯到底片的较低表面的压力而挤出)，而这种不希望的运动将被底片的表面阻止，该表面具有相对较低的表面能，当流体试图穿过底片上的开孔跑到垫外时，该表面阻止流体运动。

    这样，由于在吸湿芯和底片的至少一层之间存在表面能梯度产生的驱动力，因此流体能更容易保持在吸湿芯中。

    在考虑本发明表面能梯度时，重要的是要记住任何这种梯度的上界和下界是彼此相对而言的，即底片和吸湿芯部分的界面限定的表面能梯度不必一定位于疏水性/亲水性范围的不同侧。这就是说，梯度可由两不同程度的疏水性表面而建立，或由两不同程度的亲水性表面而建立，并且不必一定建立在疏水性表面和亲水性表面之间。尽管前面的论述，底片的上表面最好具有相对较低表面能，即一般为疏水性，其目的是赋予来自吸湿芯的输入的流体的驱动力最大，并使流体透过底片的与衣物相接触的表面的总湿透的可能性为最小。

    因此，本发明的表面能梯度与二维薄膜底片一起提供了协同效应来防止流体传输透过底片。位于底片的第一表面上的流体遇到两种不同，但为互补的驱动力作用，该力对抗它的从吸湿芯到底片并朝向衣物的运动。这两种力同样结合作用对抗流体的朝向底片的运动，这样显著地减少了浸湿事故的出现。

    在设计本发明的吸湿用品的多孔底片和吸湿芯时应考虑一些物理参数，特别是要考虑合适的尺寸和表面能梯度的定位以保持恰当的流体处理。这些因素包括表面能差值的大小(这一点决定于所用的材料)、材料的迁移性、材料的生物相容性、孔隙率或毛细管尺寸、整个测量厚度以及几何形状、流体密度和表面张力，以及界面两侧其它结构的存在或不存在等。

    在所述较低部分中两相邻表面之间提供表面能梯度的流体接触角度的差最好应至少为10°，优选至少为20°，而且具有低表面能的表面应具有的流体接触角度至少为90°，优选至少为100°，更优选至少为110°，最优选至少为120°。

    按照本发明，底片可采用本领域公知的任何方法制作，例子为美国专利4,777,073中所描述的方法，并接下来基本上按照下述专利描述的方法，如电晕放电处理法使之倾向于具有亲水性：1982年9月28日授予Thomas等人的美国专利4,351,784；1984年6月26日授予Thomas等人的美国专利4,456,570；以及1985年8月13日授予Thomas等人的美国专利4,535,020，上述每篇文献均在此作为参考被引证。然后在多孔层的朝向穿着者的表面上进行使之具有相对较低表面能的表面处理，并且最好是固化。合适的表面处理为硅氧烷防粘处理，硅氧烷从Dow Coming of Midland,Michigan获得，型号为Syl-Off7677，并在其中添加Syl-Off7048交联剂，其重量比分别为100份比10份。另一种合适的表面处理为涂敷一种包括两种硅氧烷共混物的UV可固化的硅氧烷，它是从General Electric Company,Silicone Products division,of Waterford,NY处买到的，型号为UV9300和UV9380C-D1，其重量比分别为100份比2.5份。通常所用的低表面能材料的用量至少为每平方米表面面积0.25克，最好为0.5至8.0克取得满意的效果，尽管其它涂敷用量也被证实适用于某些应用中，这依据底片的性质和流体的特性等。由于底片层的平面性质，低表面能处理的应用必须保证使孔不被堵塞下的情况下进行。

    其它合适的处理材料包括(但不限于)氟化材料，如含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE)，市售商品名称为TEFLON”)以及含氯氟烃聚合物。其它被证实适于降低表面能的材料包括碳氢化合物，如凡士林、橡胶乳液、石腊油以及类似物，尽管硅氧烷材料由于它们的生物相容性而成为目前优选用于吸湿用品中的材料。这里所用的“生物相容性”用来指材料对生物物质或生物材料，例如糖蛋白、血小板或类似物具有低水平的特定吸收性，或换句话说为低亲合力。这样，在使用条件，这些材料比其它材料更能够趋于阻止生物物质的沉积。这种性能使它们能更好地保持后来的随后的流体处理情况下所需的表面能性能。在缺少生物相容性的情况下，这种生物物质的沉积会增加表面的粗糙度或非均匀性，从而导致牵拉力或对流体运动的阻力增加。所以，生物相容性相应于减少的牵拉力或流体运动的阻力，因此流体能更快地通过表面能梯度和毛细管结构。维持大体上相同的表面能也为后来的或持久的流体沉积保持了初始表面能差。

    但是生物相容性与低表面能意义不相同。一些材料，如聚氨基甲酸酯呈现一定程度的生物相容性，而且呈现相当高的表面能。目前优选的材料如硅氧烷和氟化材料有利地同时呈现低表面能和生物相容性。

    按照本发明的吸湿用品通过将各种部件本领域公知的任何方式相连而构成，这些部件如顶片、底片和吸湿芯。例如，可以通过均匀连续的粘接剂层、有图案的粘接剂层或任何排列的粘接剂间断直线、螺旋线或点将底片和/或顶片与吸湿芯相连或彼此相连。另外，上述部件可以通过本领域公知的热连接、压力连接、超声焊接、动态机械连接或任何其它合适的连接手段或它们的组合相连在一起。

    按照本发明的吸湿用品可用作卫生巾、短裤衬垫、成人失禁用品以及婴儿尿布。本发明特别适于用作卫生巾和短裤衬垫。这样，除前面描述的部件外，吸湿用品还可以包括其它所有部件和部分，这些部件和部分如护翼和侧翼、内裤粘接剂装置和防粘纸、包覆部件、固定装置和类似物，这些部件在产品的预期用途前提下是产品所特有的。

                           测试方法

                      方法1a&1b--湿透试验

    湿透试验用来评估透气底片或底片结构对人体排泄物透过的阻止能力。可以用该试验作为直接测量通过简单改变试验溶液的组成不透液体的可透气的底片如何完全对身体排泄物起作用。

    试验方法的基本原理：

    测试的基本原理是模拟一次性吸湿用品在使用中承载人体排泄物的情况。为了完成上述试验需准备一个产品，例如卫生巾，并将之平放在一个用有机玻璃做的透明测试台上。该产品的取向为朝向穿着者的一侧暴露(为上侧)，而朝向衣物的一侧与测试台接触(为下侧)。待分析的悬挂在样品之上的是液体输送系统，该系统能够输送任何所需数量的所需测试液体(或者作为所需的一次冲击或者作为所需的一系列步骤)。

    在被测样品的最下面表面和透明的测试台之间放置一片吸湿滤纸{由Cartiera Favini S.P.A.Italy生产，型号为Abssorbente Bianca“N30”(localvendor Ditta Bragiola SpA.Perugia,Italy)}。该吸湿滤纸与被测样品的底片紧密接触以模拟例如固定在短裤上的卫生巾或与衣物紧密接触的尿片/失禁用品。直接位于透明测试台下的是一面镜子，运种设置使得可连续观察吸湿滤纸的任何变化(被模拟人体排泄物的有色溶液浸湿)。例如如果底片不能足以阻挡流体的传递，那么滤纸将被有色溶液浸湿，而这一点在镜中将会看到。除时间与传输的相互关系外，可以记录被传输的溶液的多少(可以用重量来衡量，或优选用吸湿滤纸(模拟短裤)上被污染的尺寸来衡量)。

    借助一个校准输送系统，例如按照下面将详细描述的所需试验步骤借助一个简单的滴定管可以将测试溶液导入被测样品中。一旦护垫已承载测试溶液1分钟，使溶液被被测样品吸收，则可使顶片(朝向穿着者的表面)离开测试溶液池。

    接下来静置1分钟后，将被测样品置于70g/cm²(克/平方厘米)的压力下，该压力被认为反映大于一般在使用中所受的压力。将被测样品保持在70g/cm²压力下至少30分钟并测量，例如间隔10分钟测量吸湿滤纸上有色污物的面积。特别重要的是在延长的时间段内测量，因为首先一些人体排泄物如血的迁移以及其次穿过微孔底片的扩散相对来说要花费时间。

    同样重要的是应该明白，湿透的发生和确保试验设计的精确能正确校正上述问题。例如具有相对较大孔径(≥200μm)的透气底片由于挤压过程而更容易失败(正如当坐下时产生的压力可迫使液体穿过相对较大孔径的孔)，这种情况将出现在相对较快地把被测样品放置在一定压力下时。相反，具有较小孔径(＜200μm)的有孔材料则不容易因简单的挤压而失败，但是在简单的扩散过程或毛细作用驱动扩散过程中却不然。这种渗透过程相对于挤压过程来说较慢。

    方法1a：高涌流模拟

    在该第一试验设计中，我们测量在高承载(测试溶液的突然受压涌流)模拟中透气底片的不可透过性。这种使用情况在使用中是最难控制的(它时常出现在长时间地躺着或坐着后站立起来时)，因为一般的吸湿芯(或结构)需要一固定时间段起作用然后充分吸收和粘住人体排泄物。例如，一种由纤维素纤维(气毡，薄纱纸)和吸湿凝胶材料组成的吸湿芯需要数分钟后才能充分吸收流体并紧紧地固定它们。充满空隙或纤维间空间的未固定的排泄物极易游动并可以快速朝底片运动，以便在压力的作用下被挤出或借助毛细作用力传送通过底片。

    高涌流模拟测试对一典型卫生巾在下面的条件下按照上面总的详细描述进行的：测试溶液：             合成尿液+1％表面活化剂或AMF+1％表面活性剂涌流体积(毫升)§：     对卫生巾而言10ml涌流速度(毫升/分钟)：  10(即在60秒内为10毫升)施加压力(静置1分钟后)：70g/cm²结果：以污染/湿透面积表示，单位为平方厘米(cm²)，经过时间为10,20,30分钟。

    方法1b：反复承载模拟

    在该试验设计中，将对底片在人体排泄物出现之处这种更典型的承载情况下的液体不可透过性进行周期性的测试，并且作为反复步骤，而不是一次涌流。对一典型卫生巾所进行的反复承载模拟测试按照上述一般描述，在下面的特定条件下进行的：

    具体地说，被测样品受到5ml测试溶液(见下面)的负载，该测试溶液被放置在被测样品的中心。静置1分钟，使测试流体被吸收，然后将样品处于一定压力下5分钟。之后测试并记录湿透的尺寸(面积)。立即撤除压力，使样品再次承受5ml的测试溶液负荷。再次静置1分钟，等待流体被吸收(现在已贮存有10ml的测试溶液)，然后将样品处于一定压力下5分钟。之后测试并记录下湿透的尺寸(面积)。立即撤除压力，使样品再次承受5ml的测试溶液负荷。再次静置1分钟，等待流体被吸收(现在已贮存有15ml的测试溶液)，然后将样品处于一定压力下5分钟。之后再次测试被污染的尺寸(湿透的尺寸)。这种循环持续进行，直到该护垫已承载有20ml的测试溶液。然后将该护垫在这种负载下搁置30分钟，测量最终的湿透面积。测试溶液：             合成尿液+1％表面活化剂

                       或AMF+1％表面活化剂涌流体积(毫升)：       对卫生巾而言，反复逐步加入的负载为5ml最大承载量§：         5毫升负载速度(毫升/分钟)：  2.5(即2分钟内5毫升)施加压力(静置1分钟后)：70g/cm²结果：一般以5分钟后污染/湿透面积表示，单位为平方厘米(cm²)，负载为5,10,15和20ml，测试时间一般为承载后5分钟，而承载20ml后的测试时间为承载后20分钟。

                  测试方法中采用的测试溶液的类型和体积

    使测试溶液情况和最终所用的产品匹配这一点是很重要的，它能可靠地评价可能的透气的底片的设计。设计卫生巾来贮存月经排出物。这些排出物对不同的妇女来说可以大不相同，而且她们所含的脂肪酸的水平可以各不相同，并且每天的卫生清洗(洗涤、盥洗等)所用的洗涤剂类型中的杂质水平各不相同。这些组分移动性极大并具有较低的表面张力。这样，测试流体应按照下面的详细描述那样包含有表面活化剂。对每次涌流来说，测试溶液的体积达到10ml已足够多，这样在所有的使用状态下95％的涌流情况将落在此范围内。同样卫生巾在使用中反复承受的负载可以达到20ml(95％的卫生巾在此范围内)，但很少超过该值。一般的卫生巾将承受10ml的负载(90％的卫生巾)或更小。

    尽管对失禁垫、婴儿尿布或短裤衬垫(妇女在两次月经期之间或在经期开始/结束期间穿戴的卫生巾)的要求与那些卫生巾不同，但在卫生巾上可使用更接近尿液排泄物的测试溶液。不过人体污染物(脂肪酸、表面活化剂和洗涤剂残留物)仍存在，并且已经证实在合成尿液溶液中添加表面活化剂将与使用中出现的情况更相似。

    因为通常使用妇女卫生用品(卫生巾，短裤衬垫)作为轻型失禁用品，所以评估承载含有表面活化剂的合成尿溶液的可能透气的底片或结构也是合适的。再次选择溶液体积以反映该产品可能处于的典型情况。对于尿布或受压更大的失禁用品来说，该方法可很容易经修改以模拟承载较高测试溶液体积和输送速度的情况。

    合成尿+1％表面活化剂的测试溶液(UreaB/1％)的制备

    首先制备10kg主批组的合成尿测试溶液，按需要取出少量并加入表面活化剂。每批10kg UreaB内包括下列组分：组分：    分子式    数量/每10kg批组尿                      200g氯化钠    NaCl          90g硫酸镁    MgSO₄.7H₂O 11g氯化钙    CaCl₂        6g蒸馏水    H₂O          9693g

    按照下述步骤制备10kg主批组：为了独立测量，一般在90ml UreaB溶液中混入10ml表面活化剂而制得100ml UreaB/1％表面活化剂测试溶液。UreaB/1％溶液应不断搅拌，以确保溶液中的各成分在使用前不会分离。

    测试液体AMF：人造月经流体+1％表面活化剂的制备

    人造月经流体(AMF)为在羊血基础上的改良。改良羊血的目的是使之在粘度、导电率、表面张力和外观上精确类似人类月经流体。另外，我们将表面活化剂(1％)加入这种测试流体(由Pegesis/USA提供)中，以便更好地反映受力状态，其中在一般的卫生实践(并且在一些特定状态下受饮食的影响)血液中可能会混入了表面活化剂或不可预测水平的例如脂肪酸，这些可能会降低血液的表面张力。低表面张力月经是造成透气吸湿用品如卫生巾透过底片湿透事故的最主要的因素。

    试剂：1)    由Unipath S.p.A{Garbagnate Milanese/意大利}处购得的脱纤羊血；2)    由J.T.Baker Holland Reagent Grade处获得的乳酸(88-95％重量/重量)；3)    由美国Sigma Chemical Co.处获得的氢氧化钾(KOH)，试剂级；4)    由美国Sigma Chemical Co.处获得的磷酸盐缓冲盐片剂，试剂级；5)    由美国Sigma Chemical Co.处获得的氯化钠，试剂级；6)    由美国Sigma Chemical Co.处获得的胃粘蛋白,Ⅲ型(CAS 84082-64-4)；7)    蒸馏水。

    步骤1：

    将乳酸粉末溶于蒸馏水中制得9±1％乳酸溶液。

    步骤2：

    将KOH粉末溶于蒸馏水中制得10％氢氧化钾溶液。

    步骤3：

    将片剂直接溶入1升蒸馏水中制得缓冲至pH=7.2的磷酸盐缓冲溶液。

    步骤4：

    按下列组成制备溶液并加热至45±5℃：

    ●460±5ml的磷酸盐缓冲溶液

    ●7.5±0.5ml的KOH溶液

    步骤5：

    将约为30克的胃粘蛋白慢慢溶入(随时搅拌)在步骤4中制得的预加热(45±5℃)溶液中制成似粘液溶液。一旦溶解后，溶液温度应升至50-80℃之间，将混合物加盖静置约15分钟。停止加热，使之相对稳定于40-50℃的温度下并继续搅拌2.5小时。

    步骤6：

    将溶液从加热盘上拿去，使溶液(从步骤5中得到的)现在冷却至低于40℃。加入2.0ml的10％乳酸溶液并彻底混合2分钟。

    步骤7：

    将溶液放入压热釜中加热，使温度达到121℃15分钟。

    步骤8：

    使溶液冷却至室温，并用脱纤羊血进行1∶1稀释。

    制得AMF之后，测量它的粘度、pH值和导电率，确保血的特性在接近正常月经血的范围内{参考H.J.Bussing的“zur Biochemie deMenstrualblutes”Zbl Gynaec,179,456(1957)}。粘度应在7至8(单位为厘沲)的范围内，pH值应在6.9至7.5范围内，并且导电率应在10.5至13(单位为mmho)的范围内。如果粘度不在上述的特定范围内，则它不可以使用，需要制备新批次AMF。这里可以调节所用的胃粘蛋白的量。因为这是天然产品，它的组成从一批到另一批可能会不同。

    对独立的测量来说，一般在90ml AMF溶液(维持在25℃)中混入10ml的表面活化剂配制成100ml AMF测试溶液。该AMF/1％表面活化剂溶液必须不断混合，以确保在使用前它的各成分不分离。该溶液必须在配制后4小时内使用。

    实施例：

    代表本发明的实施例已按照测试方法1a和1b测试过，结果在表1中有详细描述。每个被测样品在各方面均相同情况下制备，除了施加在材料上的特殊处理之外，这种特殊处理或构成底片结构的一部分，或与底片结构形成直接流体接触。作为被测样品，由Procter&Gamble GmbHSchwalbach/Germany处购得的商品名称为“Always Ultra Normal”的卫生巾护垫是按照一般的制作过程制成的，只是底片与整体结构的连接程度非常低。这样允许由不可透过(液体和气体的)塑料薄膜构成的现有底片被撤去并替换成可供选择的透气底片。对所有的样品来说，卫生巾的结构除了附加的表面处理(通过涂敷硅酮使液体/固体表面的表面能降低)以外其它是相同的。

    实施例1(参照)：

    在该实施例中，一般在卫生巾中发现的不透底片被替换成微孔薄膜(由美国的Exxon Chemical Company提供，生产代码为Exxaire XBF-100W)，并将该薄膜放置成直接与吸湿芯接触。不增加其它材料层或进行表面处理。

    实施例2：

    与实施例1的结构相同，只是吸湿芯薄绢的朝向衣物的表面(与多孔的微孔薄膜{由Exxon Chemical company提供，生产代码为Exxaire XBF-100W}的朝向穿着者的表面相接触)已用定量约为6g/m²的热固化硅酮处理。硅酮由美国的DOW Corning制造{销售的商品名称为SYL-OFF 7048交联剂/SYL-OFF 7677防粘涂料(混合比为10％∶90％)}。

    实施例3：

    与实施例2的结构相同，只是微孔薄膜{由Exxon Chemical Company提供，生产代码为Exxaire XBF-100W}的朝向穿着者的表面已用定量约为2g/m²的热固化硅酮处理。硅酮由美国的DOW Corning制造{销售的商品名称为SYL-OFF 7048交联剂/SYL-OFF 7677防粘涂料(混合比为10％∶90％)}。

    实施例4：

    在该实施例中在与吸湿芯的朝向衣物表面和微孔薄膜{由ExxonChemical Company提供，生产代码为Exxaire XBF-100W}的朝向穿着者的表面相邻处加上了一层材料，该层材料为多孔薄膜，由低密度PE制成{由美国的Tredegar Corporation提供，生产代码为X-1522}。多孔薄膜的朝向穿着者的表面(与吸湿芯的朝向衣物的表面接触)已另外用定量约为2g/m2的热固化硅酮处理。硅酮由美国的DOW Corning制造{销售的商品名称为SYL-OFF7048交联剂/SYL-OFF 7677防粘涂料(混合比为10％∶90％)}。

    实施例5：

    在该实施例中仅在微孔薄膜{由Exxon Chemical company提供，生产代码为Exxaire XBF-100W}的朝向穿着者的表面上加有一附加材料层。该材料层由叠层的无纺物{14MB/14SB，由德国的Corovin GmbH制造，商品名称为MD 2005}构成。由14g/m²纺粘和14g/m²熔喷(朝向穿着者表面)纤维构成的该叠层无纺物已另外用定量约为4gsm的热固化硅酮处理。硅酮由美国的DOW Corning制造{销售的商品名称为SYL-OFF 7048交联剂/SYL-OFF 7677防粘涂料(混合比为10％∶90％)}。

                          表1：每个实施例中湿透测试结果湿透测试样品测试溶液测试设计方法未处理的湿透值    §(cm²)处理后的湿透值    §(cm²)    1    2    3    4    5UreaB/1％AMF/1％AMF/1％UreaB/1％AMF/1％AMF/1％UreaB/1％AMF/1％AMF/1％UreaB/1％AMF/1％AMF/1％UreaB/1％AMF/1％AMF/1％    1a    1a    1b    1a    1a    1b    1a    1a    1b    1a    1a    1b    1a    1a    1b    45    55    105    45    55    105    45    55    105    45    55    105    45    55    105    -    -    -    15    25    70    20    30    80    0    0    0    0    0    0

    §湿透值为吸湿用品承载30分钟后测得的。

                     流体接触角度的确定：方法Nr.2

    流体接触角度测试是一个用来评估固体表面和液滴之间相互作用性质的标准实验。液滴在表面上形成的接触角度反映一些相互作用。液体的性质，它的表面张力，固体的性质以及表面变形，除液体一固体相互作用的性质之外。一般来说，化学成分相同的液滴在粗糙表面上的呈现出的接触角度一般比液体在光滑表面上呈现的接触角度大一些。如果水滴呈现的接触角度大于90度，则认为该表面对液体来说是“疏水的”。如果上述接触角度小于90度，则认为该表面为“亲水的”。

    该方法的基本原理：

    液体在表面上产生的接触角度可采用各种技术来测得。这里采用的测量接触角度的技术是“Wilhelmy盘技术”。该技术的原理是将固体样品悬挂在水容器上方，将样品慢慢降低到液态水中一定深度然后拿去。水作用在与之接触(零浸入深度)的材料样品上的阻力可通过一微量天平测量，然后从下式中确定接触角度的余弦值：

    其中F=由天平确定的在零浸入深度下的样品力(mg)

        P=交界面处样品的周长(cm)

        ST=表面张力(达因/厘米)

        Cosφ=接触角度的余弦值

        g=重力加速度(在测量处)

    我们用来测量接触角度的设备是自动操作的“动态接触角度分析仪(DCA-322型)”，由Cahn Instruments,Inc.Cerritos CA90701-2275 USA生产。为了对每种材料进行评价(见表)，准备一样品(24mm×30mm)，根据设备手册规定将样品附着到一玻璃片上。特别小心以确保不接触到材料样品，否则可能污染材料的表面。每种材料测量5次以确保测量的精确性并将制作产生的差异或表面的不规则因素的影响减至最小。

    表2：测量液体/固体材料与上述实施例的表面之间的表面接触角度。例子表面未处理的接触角度^*处理后的接触角度1Exxair XBF-100W微孔薄膜Exxon Chemical Company,USA生产    85    105

     234吸湿芯薄纱由Walkisoft Denmark提供LDPE薄膜，代码为X-1522由Tredegar USA提供无纺物MD2005(14SM+14MB)Corovin GmbH,Piene,Germany生产    约为0    102    117    131    121    140

    液体在一表面上的接触角度和多孔材料或通过毛细作用或通过挤压输送液体的能力取决于表面变形或表面结构、液体的性质以及液体与表面的相互作用和传输机理。本试验采用的测试溶液为具有高亲水性和高表面张力的蒸馏水。这导致接触角度大于那些一般排泄出的月经流体或尿液类型液体上发现的或预期将发现的接触角度。因此水的大于90度的接触角度不意味着材料上的孔对月经型排泄物来说将呈现反向毛细作用力。但是，接触角度的增大将趋向于使液体传输通过被测材料的传输(或基于毛细作用或基于挤压)的程度/效率降低。