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CN104271837A - 纤维结构及其制备方法 - Google Patents

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CN104271837A
CN104271837A CN201380024252.1A CN201380024252A CN104271837A CN 104271837 A CN104271837 A CN 104271837A CN 201380024252 A CN201380024252 A CN 201380024252A CN 104271837 A CN104271837 A CN 104271837A
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fibrous structure
filaments
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pore volume
fibrous
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CN201380024252.1A
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S·L·巴恩霍尔兹
M·D·休尔
C·M·杨
P·D·乔克翰
M·施密特
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Procter and Gamble Ltd
Original Assignee
Procter and Gamble Ltd
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Abstract

本发明提供了一种包含长丝和任选地固体添加物的新型纤维结构，该固体添加物诸如纤维例如木浆纤维、包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品、以及用于制备此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。

Description

纤维结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维结构并且更具体地涉及包含长丝和任选地固体添加物的纤维结构，该固体添加物诸如纤维例如木浆纤维、包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品、以及用于制备此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。
背景技术
纤维结构特别是纸巾的消费者期待在其纤维结构中的改进的吸收特性(诸如吸收能力、吸收速率和/或表面干燥特性)。存在于纤维结构中的孔内容积分布影响纤维结构的吸收特性。在过去，一些纤维结构表现出优化吸收能力的孔内容积分布，而其它纤维结构表现出优化吸收速率的孔内容积分布。迄今为止，还没有已知的纤维结构通过定制由纤维结构所表现出的孔内容积分布来平衡吸收能力与吸收速率和表面干燥的特性。
已知的纤维结构表现出各种孔内容积分布。例如，目前市售的不含长丝、湿法成网、基于木浆纤维的纸巾表现出基本上均匀的孔内容积分布。又如，存在于目前市售的含长丝的擦拭产品中的总孔内容积的小于17％以91μm至140μm的半径存在，并且总孔内容积的13.8％以2.5μm至50μm的半径存在。又如，目前市售的单层非织物毛巾表现出如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的0.4％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。又如，目前市售的、水刺法纺粘/木浆纤维和含长丝的单层纸巾产品不能满足消费者的需求。
配方师面对的困难是如何制造满足消费者需求的纤维结构，该纤维结构具有平衡吸收特性(即吸收能力和吸收速率和表面干燥)的孔内容积分布。
因此，对于表现出1)如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中和/或2)如通过本文所述的滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间的纤维结构、包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品和用于制备此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法存在需求。
发明内容
本发明通过提供包含长丝和任选地固体添加物诸如纤维例如木浆纤维的纤维结构来满足消费者的需求而解决了上述问题，该木浆纤维表现出如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的新颖孔内容积分布和/或如通过本文所述的滑动件表面干燥测试方法所测量的新颖滑动件表面干燥并提供用于制备此类纤维结构的方法。
上述问题的解决方法是一种纤维结构，诸如多层纤维结构，其包含长丝和任选地固体添加物，其中形成所述纤维结构使得所述纤维结构表现出1)如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中和/或2)如通过本文所述的滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间。
在本发明的一个实例中，提供了一种多层纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构表现出孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。
在本发明的另一实例中，提供了一种多层纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域和第二区域表现出差分密度，并且其中所述纤维结构表现出孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。
在本发明的另一实例中，提供了一种单层纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构表现出孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中，并且存在于纤维结构中的总孔内容积的大于17％以91μm至140μm的半径存在于孔中。
在本发明的另一实例中，提供了一种多层纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构表现出如根据所述滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间。
在本发明的另一实例中，提供了一种干燥纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构表现出大于6g/g的VFS和如根据所述滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间。
在本发明的另一实例中，提供了一种缩短的纤维结构，其包含多根长丝，其中所述纤维结构表现出如根据所述滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间。
在本发明的另一实例中，提供了一种缩短的和/或起皱的多层纤维结构，其包含多根长丝和多种固体添加物。
在本发明的另一实例中，提供了一种用于制备纤维结构的方法，其包括以下步骤：
a.提供包含多根长丝和多种固体添加物的第一纤维结构；
b.向第一纤维结构赋予三维纹理使得所述第一纤维结构表现出不同的密度；以及
c.任选地将第一纤维结构与第二纤维结构组合以形成多层纤维结构，例如根据本发明的多层纤维结构。
在本发明的另一实例中，提供了一种包含根据本发明的纤维结构的薄页卫生纸制品。
因此，本发明通过提供表现出1)如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中和/或2)如通过本文所述的滑动件表面干燥测试方法所测量的低于50秒的滑动件表面干燥时间纤维结构、包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品和用于制备此类纤维结构的方法而提供解决问题的纤维结构。
附图说明
图1是根据本发明的纤维结构的一个实例的示意图；
图2是沿线2-2截取的图1的示意性横截面图；
图3是根据本发明的纤维结构的另一实例的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图；
图4是根据本发明的纤维结构的另一实例的示意图；
图5是根据本发明的纤维结构的另一实例的示意性横截面图；
图6A是根据本发明的纤维结构的另一实例的示意性横截面图；
图6B是根据本发明的纤维结构的另一实例的示意性横截面图；
图7A是根据本发明所使用的织物的一个实例的照片；
图7B是根据本发明所使用的织物的另一实例的照片；
图8是已知的纤维结构的一个实例的横截面的SEM；
图9是根据本发明的纤维结构的一个实例的横截面的SEM；
图10为用于制备根据本发明的纤维结构的方法的一个实例的示意图；
图11是根据本发明的在方法中使用的图案化的带的一个实例的示意图；
图12是来自可用于制备根据本发明的纤维结构的合适模具的形成长丝的孔和放出流体的孔的一个实例的示意图；
图13和13A是用于本文所述的VFS测试方法中的支撑支架的图示；图13A是图13的横截面图；
图14和14A是用于本文所述的VFS测试方法中的支撑支架盖的图示；并且图14A是图14的横截面图；以及
图15是用于滑动件表面干燥测试方法中的设备的示意图。
具体实施方式
定义
如本文所使用的“纤维结构”是指包含一根或多根长丝和任选地一个或多种固体添加物诸如一个或多个纤维的结构。在一个实例中，根据本发明的纤维结构是指长丝和任选地纤维在结构内以便执行功能的有序排列。在另一个实例中，根据本发明的纤维结构是非织造的。
用于制备纤维结构的工艺的非限制性实例包括已知的湿法成网造纸工艺和气流成网造纸工艺、以及熔喷和/或纺粘工艺。在一个实例中，本发明的纤维结构通过包括熔喷的工艺制备。
本发明的纤维结构可为均匀的或可为成层的。如果成层，则纤维结构可包含至少两个和/或至少三个和/或至少四个和/或至少五个层。
本发明的纤维结构可为共成形纤维结构。
如本文所使用的“共成形纤维结构”是指纤维结构包含至少两种不同材料的混合物，其中所述材料中的至少一种材料包含长丝，诸如聚丙烯长丝，并且至少另一种材料(不同于第一材料)包含固体添加物，诸如纤维和/或颗粒。在一个实例中，共成形纤维结构包含固体添加物，诸如纤维，诸如木浆纤维和/或吸收性凝胶材料和/或填料颗粒和/或颗粒状斑点粘结粉末和/或粘土、以及长丝，诸如聚丙烯长丝。
如本文所使用的“固体添加物”是指纤维和/或颗粒。
如本文所使用的“颗粒”是指颗粒状物质或粉末。
如本文所使用的“纤维”和/或“长丝”是指具有大大超过其表观宽度的表观长度的细长颗粒，即长度与直径的比率为至少约10。出于本发明的目的，“纤维”是表现出小于5.08cm(2英寸)的长度的如上所述的细长颗粒，并且“长丝”是表现出大于或等于5.08cm(2英寸)的长度的如上所述的细长颗粒。
通常认为纤维实际上是不连续的。纤维的非限制性实例包括木浆纤维和合成原料纤维诸如聚酯纤维。
通常认为长丝实际上是连续的或基本上连续的。
长丝相对地比纤维长。长丝的非限制性实例包括熔喷和/或纺粘长丝。可纺成长丝的材料的非限制性实例包括天然聚合物，诸如淀粉、淀粉衍生物、纤维素和纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、甲壳质、脱乙酰壳多糖、聚异戊二烯(顺式和反式)、肽、多羟基链烷酸酯和合成聚合物，该合成聚合物包括但不限于包含热塑性聚合物诸如聚酯、尼龙、聚烯烃的热塑性聚合物长丝诸如聚丙烯长丝、聚乙烯长丝、聚乙烯醇和聚乙烯醇衍生物，聚丙烯酸钠(吸收性凝胶材料)长丝和聚烯烃的共聚物诸如聚乙烯-辛烯、以及可生物降解或可堆肥的热塑性纤维诸如聚乳酸长丝、聚乙烯醇长丝和聚己内酯长丝。在一个实例中，长丝包含选自以下的热塑性聚合物：聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚乙烯醇、聚己内酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯以及它们的混合物。在另一个实例中，长丝包含选自以下的热塑性聚合物：聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚乙烯醇、聚己内酯以及它们的混合物。
长丝可为单组分或多组分，诸如双组分长丝。
在一个实例中，长丝表现出小于50μm和/或小于25μm和/或小于15μm和/或小于12μm(亦称为“微丝”)和/或小于10μm和/或小于6μm的平均纤维直径。
在本发明的一个实例中，“纤维”是指造纸纤维。用于本发明的造纸纤维包括一般称为木浆纤维的纤维素纤维。可适用的木浆包括化学木浆，诸如牛皮纸浆(Kraft)、亚硫酸盐木浆和硫酸盐木浆，以及机械木浆，包括例如碎木浆、热力学木浆以及化学改性的热力学木浆。然而，可优选化学木浆，因为它们向由其制备的面巾纸片赋予优异的柔软触感。也可利用得自落叶树(在下文中也被称作“硬木”)和针叶树(在下文中也被称作“软木”)两者的木浆。硬木纤维和软木纤维可被共混，或者可供选择地以层状沉积以提供分层的纤维网。为了公开硬木和软木纤维的形成层，将美国专利4,300,981和美国专利3,994,771以引用方式并入本文。还可适用于本发明的是衍生自可再循环的纸的纤维，其可包含上述种类中的任何一种或全部以及其它非纤维材料诸如用于促进原有造纸的填料和粘合剂。
除了各种木浆纤维之外，其他纤维诸如棉绒、人造丝、莱赛尔纤维、毛状体、种毛和蔗渣也可用于本发明。
能够纺成纤维的纤维形式的纤维素的其它来源包括草类植物和谷物来源。
如本文所使用的“薄页卫生纸制品”是指一种柔软的、低密度(即<约0.15g/cm3)的纤维网，其可用作擦拭工具以用于泌尿后和排便后的清洁(卫生纸)、用于耳鼻喉排出物(面巾纸)、和多功能吸收和清洁用途(吸收巾)。本发明的合适的薄页卫生纸制品的非限制性实例包括纸巾、卫生纸、面巾纸、餐巾纸、婴儿擦拭物、成人擦拭物、湿擦拭物、清洁擦拭物、抛光擦拭物、化妆擦拭物、汽车护理擦拭物、包含活性剂以用于执行特定功能的擦拭物、用于与工具一起使用的清洁基底诸如清洁擦拭物/垫。薄页卫生纸制品可围绕芯或无芯卷绕在自身上以形成薄页卫生纸制品卷。
在一个实例中，本发明的薄页卫生纸制品包含根据本发明的纤维结构。
本发明的薄页卫生纸制品可表现出约10g/m2至约120g/m2之间和/或约15g/m2至约110g/m2之间和/或约20g/m2至约100g/m2之间和/或约30g/m2至90g/m2之间的基重。此外，本发明的薄页卫生纸制品可表现出约40g/m2至约120g/m2之间和/或约50g/m2至约110g/m2之间和/或约55g/m2至约105g/m2之间和/或约60g/m2至100g/m2之间的基重。
本发明的薄页卫生纸制品可表现出至少约59g/cm(150g/in)和/或约78g/cm(200g/in)至约394g/cm(1000g/in)和/或约98g/cm(250g/in)至约335g/cm(850g/in)的总干拉伸强度。此外，本发明的薄页卫生纸制品可表现出至少约196g/cm(500g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约394g/cm(1000g/in)和/或约216g/cm(550g/in)至约335g/cm(850g/in)和/或约236g/cm(600g/in)至约315g/cm(800g/in)的总干拉伸强度。在一个实例中，薄页卫生纸制品表现出小于约394g/cm(1000g/in)和/或小于约335g/cm(850g/in)的总干拉伸强度。
在另一个实例中，本发明的薄页卫生纸制品可表现出至少约196g/cm(500g/in)和/或至少约236g/cm(600g/in)和/或至少约276g/cm(700g/in)和/或至少约315g/cm(800g/in)和/或至少约354g/cm(900g/in)和/或至少约394g/cm(1000g/in)和/或约315g/cm(800g/in)至约1968g/cm(5000g/in)和/或约354g/cm(900g/in)至约1181g/cm(3000g/in)和/或约354g/cm(900g/in)至约984g/cm(2500g/in)和/或约394g/cm(1000g/in)至约787g/cm(2000g/in)的总干拉伸强度。
本发明的薄页卫生纸制品可表现出小于约78g/cm(200g/in)和/或小于约59g/cm(150g/in)和/或小于约39g/cm(100g/in)和/或小于约29g/cm(75g/in)的初始总湿拉伸强度。
本发明的薄页卫生纸制品可表现出至少118g/cm(300g/in)和/或至少157g/cm(400g/in)和/或至少196g/cm(500g/in)和/或至少236g/cm(600g/in)和/或至少276g/cm(700g/in)和/或至少315g/cm(800g/in)和/或至少354g/cm(900g/in)和/或至少394g/cm(1000g/in)和/或约118g/cm(300g/in)至约1968g/cm(5000g/in)和/或约157g/cm(400g/in)至约1181g/cm(3000g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约984g/cm(2500g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约787g/cm(2000g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约591g/cm(1500g/in)的初始总湿拉伸强度。
本发明的薄页卫生纸制品可表现出(在95g/in2时测量的)小于约0.60g/cm3和/或小于约0.30g/cm3和/或小于约0.20g/cm3和/或小于约0.10g/cm3和/或小于约0.07g/cm3和/或小于约0.05g/cm3和/或约0.01g/cm3至约0.20g/cm3和/或约0.02g/cm3至约0.10g/cm3的密度。
本发明的薄页卫生纸制品可为薄页卫生纸制品卷的形式。此类薄页卫生纸制品卷可包含多个连接的但打孔的纤维结构片，所述纤维结构片相对于相邻片而独立地分配。在一个实例中，薄页卫生纸制品卷的一个或多个端部可包含粘合剂和/或干强剂以缓和纤维的损失，特别是来自薄页卫生纸制品卷的端部的木浆纤维。
本发明的薄页卫生纸制品可包含添加物，诸如软化剂、暂时性湿强度剂、永久性湿强度剂、整体软化剂、洗剂、硅氧烷、润湿剂、胶乳，尤其是表面图案施加胶乳、干强度剂，诸如羧甲基纤维素和淀粉、以及适于包含在薄页卫生纸制品中和或包含在其上的其它类型的添加物。
如本文所使用的“重均分子量”是指使用凝胶渗透色谱法，根据见于Colloids and Surfaces A.Physico Chemical&Engineering Aspects，第162卷，2000年，第107-121页中的协议所确定的重均分子量。
如本文所使用的术语“基重”是以lbs/3000ft2或g/m2为单位报告的每单位面积样品的重量。
如本文所使用的“纵向”(“Machine Direction”或“MD”)是指平行于通过制备机器和/或薄页卫生纸制品制造设备的纤维结构的纤维结构流的方向。
如本文所使用的“横向”(“Cross Machine Direction”或“CD”)是指平行于制备机器和/或薄页卫生纸制品制造设备的纤维结构的宽度且垂直于纵向的方向。
如本文所使用的“层片”是指单独的一体纤维结构。
如本文所使用的“层片”是指两个或更多个单独的一体纤维结构，它们被设置成彼此基本上邻接的面对面关系，从而形成多层纤维结构和/或多层薄页卫生纸制品。还设想到单独的一体纤维结构能够有效地形成多层纤维结构，例如，通过将其折叠在自身上来形成。
如本文所使用的“总孔内容积”是指如根据本文所述的孔内容积测试方法所测量的在1μm至1000μm范围内的半径的各孔中容纳流体的空隙容积的总和。
如本文所使用的“孔内容积分布”是指作为孔半径的函数的容纳流体的空隙容积的分布。纤维结构的孔内容积分布根据本文所述的孔内容积测试方法来进行测量。
如本文所使用的“干燥纤维结构”是指在调理室中，在23℃±1.0℃的温度下和50％±2％的相对湿度下的已调理最少12小时的纤维结构。在一个实例中，干燥纤维结构包括基于纤维结构的重量的小于20％和/或小于15％和/或小于10％和/或小于7％和/或小于5％和/或小于3％和/或至0％和/或至大于0％的水分诸如水例如游离水。在另一个实例中，如本文所使用的干燥纤维结构是指已在70℃下和约4％的相对湿度下被放置于干燥烘箱中24小时的纤维结构。
如本文所使用的冠词“一种”(“a”和“an”)当用于本文时，例如“一种阴离子表面活性剂”或“一种纤维”，被理解为指受权利要求书保护的或所描述的材料中的一种或多种。
除非另外指明，所有百分比和比率均按重量计算。除非另外指明，所有百分比和比率均基于总体组合物计算。
除非另有说明，否则所有组分或组合物含量均是关于该组分或组合物的活性物质含量的，并且不包括可能存在于可商购获得的来源中的杂质，例如残余溶剂或副产品。
纤维结构
已出人意料地发现，本发明的纤维结构表现出不同于其他已知的纤维结构(例如其他已知的结构化和/或织构化的纤维结构)的孔内容积分布的孔内容积分布。如下文所示，所提及的本发明的纤维结构也可用于包含本发明的一种或多种纤维结构的薄页卫生纸制品。
已出人意料地发现本发明的纤维结构表现出改进的吸收能力和表面干燥。在一个实例中，所述纤维结构包含多根长丝和多种固体添加物例如纤维。
本发明的纤维结构包含多根长丝和任选地多个固体添加诸如纤维。
本发明的纤维结构可包含任何合适量的长丝和任何合适量的固体添加物。例如，所述纤维结构可包含基于所述纤维结构的干重的约10％至约70％和/或约20％至约60％和/或约30％至约50％的长丝以及基于所述纤维结构的干重的约90％至约30％和/或约80％至约40％和/或约70％至约50％的固体添加物诸如木浆纤维。
本发明的长丝和固体添加物可以至少约1:1和/或至少约1:1.5和/或至少约1:2和/或至少约1:2.5和/或至少约1:3和/或至少约1:4和/或至少约1:5和/或至少约1:7和/或至少约1:10的长丝对固体添加物的重量比而存在于根据本发明的纤维结构中。
在一个实例中，所述固体添加物例如木浆纤维可选自软木牛皮纸浆纤维、硬木浆纤维以及它们的混合物。硬木浆纤维的非限制性实例包括来源于选自以下的纤维来源的纤维：金合欢、桉树、槭树、橡树、白杨、桦树、三角叶杨、桤木、白蜡树、樱桃树、榆树、山核桃树、杨树、树胶、胡桃木、刺槐、悬玲木、山毛榉树、梓树、黄樟、石梓木、合欢、团花树和木兰。软木浆纤维的非限制性实例包括来源于选自以下的纤维来源的纤维：松树、云杉、冷杉、落叶松、铁杉、丝柏和雪松。在一个实例中，所述硬木浆纤维包括热带植物的硬木浆纤维。合适的热带植物的硬木浆纤维的非限制性实例包括桉树浆纤维、金合欢纸浆纤维以及它们的混合物。
在一个实例中，所述硬木浆纤维表现出小于5.98μm和/或小于5.96μm和/或小于5.94μm的Kajaani纤维巢室壁厚度。在另一个实例中，所述硬木浆纤维表现出小于14.15μm和/或小于14.10μm和/或小于14.05μm和/或小于14.00μm和/或小于13.95μm和/或小于13.90μm的Kajaani纤维宽度。在另一个实例中，所述硬木浆纤维表现出大于24百万个纤维/克和/或大于20.5百万个纤维/克和/或大于21百万个纤维/克和/或大于21.5百万个纤维/克和/或大于22百万个纤维/克和/或大于22.5百万个纤维/克和/或大于23百万个纤维/克和/或大于23.5百万个纤维/克和/或大于24百万个纤维/克和/或大于24.5百万个纤维/克和/或大于25百万个纤维/克的Kajaani百万个纤维/克。在另一个实例中，所述硬木浆纤维表现出小于6.15μm和/或小于6.10μm和/或小于6.05μm和/或小于6.00μm和/或小于5.98μm和/或小于5.96μm和/或小于5.94μm的Kajaani纤维巢室壁厚度。在另一个实例中，所述硬木浆纤维表现出小于45和/或小于43和/或小于41的Kajaani纤维长度(μm)对Kajaani宽度(μm)的比率。在另一个实例中，所述硬木浆纤维表现出小于0.074mg/m和/或小于0.0735mg/m的Kajaani纤维粗糙度的比率。
在一个实例中，所述木浆纤维包括来源于牛皮纸浆工艺和源自南方气候的软木浆纤维，诸如南方软木牛皮(SSK)纸浆纤维。在另一个实例中，所述木浆纤维包括牛皮纸浆工艺和源自北方气候的软木浆纤维，诸如北方软软木牛皮纸浆(NSK)纸浆纤维。
存在于纤维结构中的木浆纤维可以100:0和/或90:10和/或86:14和/或80:20和/或75:25和/或70:30和/或60:40和/或约50:50和/或至0:100和/或至10:90和/或至14:86和/或至20:80和/或至25:75和/或至30:70和/或至40:60的软木浆纤维对硬木浆纤维的重量比而存在。在一个实例中，软木浆纤维对硬木浆纤维的重量比为86:14比70:30。
在一个实例中，本发明的纤维结构包括一种或多种毛状体。用于得到毛状体特别是毛状体纤维的合适来源的非限制性实例是通常被称为薄荷族的唇形科族的植入物。唇形科族中的合适种类的实例包括常被称为羔羊耳、羊毛水苏或治伤草的绵毛水苏，其亦称为Stachys lanata。如本文所使用的术语绵毛水苏还包括以下品种：绵毛水苏“Primrose Heron”、绵毛水苏“Helene von Stein”(有时亦称为绵毛水苏“Big Ears”)，绵毛水苏“Cotton Boll”，绵毛水苏“Variegated”(有时亦称为绵毛水苏“StripedPhantom”)和绵毛水苏“Silver Carpet”。
在一个实例中，本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于所述纤维结构中的总孔内容积的大于8％和/或至少10％和/或至少14％和/或至少18％和/或至少20％和/或至少22％和/或至少25％和/或至少29％和/或至少34％和/或至少40％和/或至少50％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。
在另一个实例中，本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的滑动件表面干燥测试方法所测量的小于50秒和/或小于45秒和/或小于40秒和/或小于35秒和/或30秒和/或25秒和/或20秒的滑动件表面干燥时间。
在另一个实例中，本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于所述纤维结构中的总孔内容积的至少2％和/或至少9％和/或至少10％和/或至少12％和/或至少17％和/或至少18％和/或至少28％和/或至少32％和/或至少43％以91μm至140μm的半径存在于孔中。
在一个实例中，本发明的纤维结构表现出至少双模态的孔内容积分布(即孔内容积分布表现出至少两个模态)。表现出双模态孔内容积分布的根据本发明的纤维结构因较大半径的孔而提供有益的吸收能力和吸收速率并且因较小半径的孔而提供有益的表面干燥。
在另一个实例中，本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的VFS测试方法所测量的大于5g/g和/或大于6g/g和/或大于8g/g和/或大于10g/g和/或大于11g/g的VFS。
在另一个实例中，本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的HFS测试方法所测量的大于5g/g和/或大于6g/g和/或大于8g/g和/或大于10g/g和/或大于11g/g的HFS。
在一个实例中，本发明的纤维结构，单独或作为多层纤维结构中的纤维结构的层片，包括由长丝层构成的至少一个表面(在具有多层纤维结构内的层片的情况下的内表面或外表面)。
在另一个实例中，本发明的纤维结构，单独或作为多层纤维结构中的纤维结构的层片，包含稀松布材料。
在另一个实例中，本发明的纤维结构，单独或作为多层纤维结构中的纤维结构的层片，包括起皱的纤维结构。所述起皱的纤维结构可包括织物起皱的纤维结构、带起皱的纤维结构、和/或圆筒起皱的诸如圆柱形烘干机起皱的纤维结构。在一个实例中，所述纤维结构可包括起伏和/或包括起伏的表面。
在另一个实例中，本发明的纤维结构，单独或作为多层纤维结构中的纤维结构的层片，包括非起皱的纤维结构。
在另一个实例中，本发明的纤维结构，单独或作为多层纤维结构中的纤维结构的层片，包括缩短的纤维结构。
图1和2显示了根据本发明的纤维结构的一个实例的示意图。如图1和图2中所示，纤维结构10可以是共成形纤维结构。纤维结构10，如图1和图2中所示，包含多根长丝12诸如聚丙烯长丝以及多种固体添加物诸如木浆纤维14。长丝12可以是无规则排列的，其归因于通过何种工艺将它们纺丝和/或形成纤维结构10。所述木浆纤维14可沿x-y平面无规则地分布在整个纤维结构10中。所述木浆纤维14可z方向有规则地分布在整个纤维结构中。在一个实例中(未示出)，所述木浆纤维14在一个或多个外部x-y平面表面上以比沿z方向在纤维结构内的更高的浓度而存在。
图3显示了根据本发明的纤维结构10a的另一实例的横截面SEM显微镜图，其包括有规则的、重复的微区图案15a和15b。微区15a(常称为“枕凸”)显示出与微区15b(常称为“肘凹”)不同的普通强度特性值。在一个实例中，微区15b是连续或半连续的网络并且微区15a连续或半连续网络中的离散区域。普通强度特性可以是厚度。在另一个实例中，普通强度特性可以是密度。
如图4中所示，根据本发明的纤维结构的另一实例是分层纤维结构10b。分层纤维结构10b包括包含多根长丝12诸如聚丙烯长丝的第一层16以及在该实例中为木浆纤维14的多种固体添加物。分层纤维结构10b还包括包含多根长丝20诸如聚丙烯长丝的第二层18。在一个实例中，第一层16和第二层18分别是长丝和/或固体添加物的浓度明显区别的区域。多根长丝20可直接沉积在第一层16的表面上以形成分别包括第一层16和第二层18的分层纤维结构。
此外，分层纤维结构10b可包括第三层22，如图4中所示。第三层22可包含多根长丝24，该长丝可与第二层18和/或第一层16中的长丝20和/或16相同或不同。由于加入第三层22，第一层16被定位在例如被夹在第二层18和第三层22之间。多根长丝24可直接沉积在与第二层相对的第一层16的表面上以形成分层纤维结构10b，该分层纤维结构分别包括第一层16、第二层18和第三层22。
如图5中所示，提供了根据本发明的纤维结构的另一实例的横截面示意图，该纤维结构包括分层纤维结构10c。分层纤维结构10c包括第一层26、第二层28和任选地第三层30。第一层26包含多根长丝12诸如聚丙烯长丝以及多种固体添加物诸如木浆纤维14。第二层28可包含任何合适的长丝，固体添加物和/或聚合物膜。在一个实例中，第二层28包含多根长丝34。在一个实例中，长丝34包含选自以下的聚合物：多糖、多糖衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物以及它们的混合物。
在根据本发明的纤维结构的另一实例中而不是纤维结构10c的层，材料形成层26、28和30可以层片的形式其中两个或更多个层片可组合而形成多层纤维结构。层片可相互粘结诸如通过热粘结和/或粘合剂粘结来形成多层纤维结构。
根据本发明的本发明飞纤维结构的另一实例示于图6A中。纤维结构10d可包含两个或更多个层片，其中一个层片36包括根据本发明的任何合适的纤维结构，例如如图1和图2中所示和所描述的纤维结构10和另一层片38，该另一层片包括任何合适的纤维结构例如包含长丝12诸如聚丙烯长丝的纤维结构。层片38的纤维结构可以稀松布材料诸如包括将纤维结构10d的一个或多个部分暴露于外部环境的孔和/或至少暴露于至少初始与层片38的纤维结构接触的液体的网和/或筛网和/或其他结构的形式而存在。除了层片38之外，纤维结构10d还可包含层片40。层片40可包含含长丝12诸如聚丙烯长丝的纤维结构，并且可与层片38的纤维结构相同或不同。
层片36、38和40中的两个或更多个层片可粘结在一起诸如通过热粘结和/或粘合剂粘结来形成多层纤维结构。在粘结操作特别是热粘结操作之后，可能难以区分纤维结构10d的层片并且纤维结构10d在视觉上和/或物理上与难以将单个层片彼此分离的分层纤维结构相似。
如图6B中所示，本发明的纤维结构的另一实例包含两个或更多个层片36和38。层片36和38中的至少一个层片包括纤维结构20，其包含多根长丝(未示出)诸如聚丙烯长丝以及多种固体添加物(未示出)。在一个实例中，层片36和38中的至少一个层片包括共成形纤维结构。此外，层片36和38中的至少一个层片包含稀松布材料39。稀松布材料39可包含多根长丝(未示出)诸如聚丙烯长丝。在一个实例中，稀松布材料39由多根长丝构成。
所述纤维结构层片36和38中的至少一个或多个层片包括两个或更多个区域，该两个或更多个区域表现出不同的普通强度特性值例如差分密度。通过将承载在多孔带或织物诸如由两个辊(诸如加热的钢辊和橡胶辊)形成的辊隙的成形织物上的纤维结构10进行传递而向纤维结构层片36和38赋予该区域，这使得纤维结构10的部分偏转进入多孔带或织物的一个或多个孔中。该偏转使得纤维结构10表现出具有不同的普通强度特性值的两个或更多个区域41A和41B。用于该工艺的合适的织物的非限制性实例可从奥伯尼国际(Albany International)商购获得，以商用名诸如VeloStat例如图7A中所示的VeloStat 170PC740，例如ElectroTech，例如图7B中所示的ElectroTech 100S以及例如MicroStat。
如图6B中所示，两个或更多个层片36和38可彼此相关联以形成多层纤维结构10e。层片36和38可包括热粘结点42和层间空隙容积43。层间空隙容积43基本上不含长丝和/或纤维。在一个实例中，层间空隙容积43是至少20μm和/或至少50μm和/或至少100μm和/或至少150μm和/或至少200μm和/或至少250μm和/或至少300μm的可见的层间空隙容积(z-方向空隙容积)。该空隙容积可通过本领域技术人员已知的任何合适的成像技术识别和测量。合适的成像技术的非限制性实例包括显微切片、SEM和MikroCT。
图8是多层纤维结构的剖面SEM图像，该多层纤维结构包括本发明的缺乏可见的层间空隙容积的长丝和纤维，而图9是本发明的多层纤维结构的一部分的剖面SEM图像，该多层纤维结构包含长丝和纤维(与图6B相似)，其中多层纤维结构包括至少200μm的可见的层间空隙容积43。
在一个实例中，多层纤维结构的一个层片诸如层片36可包括表现出基重为至少约15g/m2和/或至少约20g/m2和/或至少约25g/m2和/或至少约30g/m2最多至约120g/m2和/或100g/m2和/或80g/m2和/或60g/m2的纤维结构，并且层片38和42当存在时独立地且单一地可包括表现出小于约10g/m2和/或小于约7g/m2和/或小于约5g/m2和/或小于约3g/m2和/或小于约2g/m2和/或至约0g/m2和/或0.5g/m2的基重的纤维结构。
层片38和40当存在时可有助于保持固体添加物，在该情况中，在层片36的纤维结构之上和/或其内的木浆纤维14因此减少棉绒和/或微尘(相对于包括层片36而不包括层片38和40的纤维结构的单层纤维结构而言)，其由于木浆纤维14变得不含层片36的纤维结构。
本发明的纤维结构和/或包含此类纤维结构的任何薄页卫生纸制品可经受任何后处理操作，诸如压印操作、印刷操作、簇生成操作、热粘结操作、超声波结合操作、穿孔操作、表面处理操作诸如应用洗剂、硅氧烷和/或其他材料以及它们的混合物。
用于制备本发明的长丝的合适的聚丙烯的非限制性实例可从利安德巴塞尔(Lyondell-Basell)和埃克森美孚(Exxon-Mobil)商购获得。
纤维结构内的任何疏水性或非亲水性的材料，诸如聚丙烯长丝可用亲水改性剂进行表面处理和/或熔融处理。表面处理的亲水性改性剂的非限制性实例包括表面活性剂，诸如Triton X-100。在纺制长丝之前可加至熔体诸如聚丙烯熔体的熔体处理的亲水性改性剂的非限制性实例包括亲水性改性熔体添加物，诸如可从Polyvel，Inc.商购获得的VW351和/或S-1416和可从汽巴公司(Ciba)商购获得的Irgasurf。亲水性改性剂可以本领域中已知的任何合适含量与疏水性或非亲水性材料相关联。在一个实例中，亲水性改性剂以基于疏水性或非亲水性材料的干重计小于约20％和/或小于约15％和/或小于约10％和/或小于约5％和/或小于约3％至约0％的含量与疏水性或非亲属性材料相关联。
本发明的纤维结构可包含任选的添加物，当存在时，其各自以基于纤维结构的干重计从约0％和/或从约0.01％和/或从约0.1％和/或从约1％和/或从约2％至约95％和/或至约80％和/或至约50％和/或至约30％和/或至约20％的单个含量。任选添加物的非限制性实例包括永久性湿强度剂、暂时性湿强度剂、干强度剂诸如羧甲基纤维素和/或淀粉、软化剂、棉绒还原剂、浊度增加剂、润湿剂、气味吸收剂、香料、温度指示剂、着色剂、染料、渗透性材料、微生物生长检测剂、抗菌剂以及它们的混合物。
本发明的纤维结构本身可以是薄页卫生纸制品。其可回旋卷绕芯核以形成卷。其可与作为层片的一个或多个其他纤维结构组合以形成多层薄页卫生纸制品。在一个实例中，本发明的共成形纤维结构可回旋卷绕芯核以形成共成形薄页卫生纸制品的卷。薄页卫生纸制品的卷也可以是无芯的。
下表1给出了对比性纤维结构和本发明的纤维结构的实例的数据。
表1
用于制备纤维结构的方法
图10中示出了用于制备根据本发明的纤维结构的方法的非限制性实例。图10中示出的方法包括将多种固体添加物14与多根长丝12混合的步骤。在一个实例中，固体添加物14是木浆纤维诸如SSK纤维和/或桉树纤维，并且长丝12是聚丙烯长丝。固体添加物14可与长丝12组合，诸如从锤磨机66通过固体添加物撒布机67将其输送至长丝12的料流以形成长丝12和固体添加物14的混合物。在一个实例中，如美国专利申请公开20110303373中所述的用于分离固体添加物14的设备可用于促进递送固体添加物14。在一个实例中，固体添加物14可从长丝12的料流的两个或更多个侧面输送至长丝12的料流。长丝12可通过熔喷从熔喷模头68产生。将固体添加物14和长丝12的混合物收集在收集装置诸如带70上以形成纤维结构72。收集装置可以是图案化的带和/或模塑的带，其产生表现出表面图案诸如有规则的重复的微区图案的纤维结构72。模塑的带其上可具有三维图案，其在工艺期间被赋予纤维结构72。例如，图案化的带70，如图11中所示，可包括加强结构诸如织物74，其上将聚合物树脂76涂覆成图案。图案可包括聚合物树脂76的连续或半连续的网络78，其中布置一个或多个离散的通道80。
在本发明的一个实例中，使用模头制备所述纤维结构，该模头包含从其纺制长丝中的至少一根长丝形成孔和/或两排或更多排和/或三排或更多排长丝形成孔。至少一排孔包含两个或更多个和/或三个或更多个和/或10个或更多个长丝形成孔。除了长丝形成孔之外，模头还包括流体释放孔诸如气体释放孔，在一个实例中空气释放孔，其向由长丝形成孔形成的长丝提供抽长。一个或多个流体释放孔可与长丝形成孔相关联使得离开流体释放孔的流体与离开长丝形成孔的长丝的外表面平行或基本上平行(而不是如刀口模那样成角度)。在一个实例中，离开流体释放孔的流体以小于30°和/或小于20°和/或小于10°和/或小于5°和/或约0°的角度接触由长丝形成孔形成的长丝的外表面。一个或多个流体释放孔可布置在长丝形成孔周围。在一个实例中，一个或多个流体释放孔与单个长丝形成孔相关联使得离开一个或多个流体释放孔的流体接触由单个长丝形成孔形成的单根长丝的外表面。在一个实例中，流体释放孔允许流体诸如气体例如空气接触由长丝形成孔形成的长丝的外表面，而不是诸如当形成中空长丝时会发生的接触长丝的内表面。
在一个实例中，模头包括定位在流体释放孔内的长丝形成孔。流体释放孔82可诸如图12中所示的同轴或基本上同轴地绕着长丝形成孔84定位。
在纤维结构72已在收集装置诸如图案化的带70上形成之后，例如当纤维结构72仍在收集装置上时，可压延纤维结构72。此外，纤维结构72可施加后处理操作，诸如压印、热粘结、簇生成操作、施加水分操作和表面处理操作以形成最终的纤维结构。可对纤维结构施加的表面处理操作的一个实例是弹性体粘结剂诸如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、胶乳和其他弹性体粘结剂的表面涂覆。此类弹性体粘结剂可有助于减少消费者使用期间从纤维结构产生的棉绒。弹性体粘结剂可涂覆于图案中特别是有规则的重复的微区图案中的纤维结构的一个或多个表面上，或以覆盖或基本上覆盖纤维结构的一个或多个整个表面的方式。
在一个实例中，所述纤维结构72和/或最终的纤维结构可与一个或多个其他纤维结构组合。例如，另一纤维结构诸如含长丝的纤维结构86诸如聚丙烯长丝纤维结构，可与纤维结构72和最终纤维结构的表面88相关联。聚丙烯长丝纤维结构可通过从熔喷模头68将聚丙烯长丝12(包括第二聚合物的长丝，其可与纤维结构72中的长丝12的聚合物相同或不同)熔喷到纤维结构72和/或最终纤维结构的表面88上来形成以形成稀松布材料39，从而产生所形成的纤维结构90。
在另一个实例中，聚丙烯长丝纤维结构可通过将包括可以与纤维结构72中的长丝12的聚合物相同或不同的第二聚合物的长丝12熔喷到收集装置上来形成以形成聚丙烯长丝纤维结构。如果纤维结构72或最终纤维结构定位在聚丙烯长丝纤维结构的两个层之间，则聚丙烯长丝纤维结构然后可与纤维结构72或最终纤维结构组合来制备双层片纤维结构–三层片，与如图6A中所示相类似。聚丙烯长丝纤维结构可通过热粘结操作而热粘结至纤维结构72或最终纤维结构。
所形成的纤维结构90然后可以是致密的，例如具有有规则的重复的图案。在一个实例中，例如图7A和7B所示，所形成的纤维结构90可通过辊隙91，例如通过加热钢辊94和橡胶管96所形成的辊隙而承载在多孔带和/或织物上使得所形成的纤维结构90偏转进入多孔带的一个或多个孔中，从而产生局部的致密区域。合适的多孔带和/或织物的非限制性实例可以商用名VeloStat、ElectroTech和MicroStat从奥伯尼国际(Albany International)商购获得。在一个实例中，辊隙91施加至少5磅/直线英寸(pli)和/或至少10pli和/或至少20pli和/或至少50pli和/或至少80pli的压力。
在另一个实例中，所述纤维结构72和/或最终纤维结构可与含长丝的纤维结构组合使得含长丝的纤维结构诸如多糖长丝纤维结构诸如淀粉长丝纤维结构而定位在两个纤维结构72或两个最终纤维结构之间，与如图5所示相类似。
在另一个实例中，包括有规则的重复的微区图案的纤维结构72的两个片层彼此相关联使得凸起的微区诸如枕凸面向所形成的双层片纤维结构。根据本发明的此类多层纤维结构可表现出至少200μm和/或至少250μm和/或至少300μm的z方向空隙容积(亦称为可见的层间空隙容积)。此类可见的层间空隙容积可通过本领域技术人员已知的任何合适的成像技术来识别和测量。合适的成像技术的非限制性实例包括显微切片、SEM和MikroCT。
用于制备纤维结构72和/或90的方法可与转换加工操作紧密结合(其中纤维结构在进入转换加工操作之前被回旋卷绕成卷)或直接结合(其中纤维结构在进入转换加工操作之前不被回旋卷绕成卷)，所述转换加工操作为压印、印刷、变形、表面处理或其它本领域已知的后成形操作。就本发明的目的而言，直接结合是指纤维结构72和/或90可直接进入到转换加工操作，而不是例如回旋卷绕成卷，然后退绕以继续通过转换加工操作。
本发明的方法可包括制备适用于消费者使用的纤维结构和/或包括一个或多个此类纤维结构的薄页卫生纸制品的单个卷。
用于制备本发明的纤维结构的非限制性实例：
将Lyondell-Basell PH835聚丙烯：Lyondell-Basell Metocene MF650W聚丙烯：Exxon-Mobil PP3546聚丙烯：Polyvel S-1416润湿剂的20％:27.5％:47.5％:5％的共混物干燥共混以形成熔融共混物。熔融共混物通过熔融挤出机被加热至400℉。利用15.5英寸宽的Biax 12排喷丝头，其中每横向英寸具有192个喷嘴，可从Biax Fiberfilm Corporation商购获得。每横向英寸的192个喷嘴中的40个喷嘴具有0.018英寸的内径，而剩余的喷嘴是实心的，即喷嘴中没有开口。从开口喷嘴挤出约0.19克/孔/分钟(ghm)的熔融共混物以从熔融共混物形成熔喷长丝。加热约415SCFM压缩空气使得空气在喷丝头处表现出395℉的温度。通过锤磨机将约475g/分钟的70％的Golden Isle(来自佐治亚太平洋公司(Georgia Pacific))4825半处理的SSK纸浆和30％的桉树去除原纤维以形成SSK和Euc木浆纤维(固体添加物)。将85-90℉和85％相对湿度(RH)下的空气抽入锤磨机中。约2400SCFM的空气将纸浆纤维载入两个固体添加物撒布机。固体添加物撒布机转动纸浆纤维并将纸浆纤维沿横向分布使得纸浆纤维以垂直方式通过4英寸×15英寸的横向(CD)狭槽而注入熔喷长丝中。两个固体添加物撒布机在彼此面对的熔喷长丝的相对侧上。成形箱围绕熔喷长丝和纸浆纤维相混合的区域。该成形箱设计为减少允许进入或离开该混合区域的空气量。成形真空将空气拖入通过收集装置，诸如图案化的带，因此收集混合的熔喷长丝和纸浆纤维以形成纤维结构。通过该工艺形成的纤维结构包括基于干燥纤维结构重量计的约75％的纸浆和基于干燥纤维结构重量计的约25％的熔喷长丝。
任选地，熔喷长丝的熔喷层可加入到以上成形的纤维结构的一侧或两侧。该熔喷层的加入可有助于减少在消费者使用期间从纤维结构产生的棉绒并优选在纤维结构的任何热粘结操作之前进行。用于外层的熔喷长丝可与相对层上或一个或多个中间层中使用的熔喷长丝是相同或不同的。
所述纤维结构，当在图案化的带(例如Velostat 170PC 740，奥伯尼国际(Albany International))上时，利用面向纤维结构的金属辊和面向图案化的带的橡胶涂覆辊以约40PLI(磅/直线横向英寸)进行压延。通过油加热机提供具有300℉内部温度的钢辊。
任选地，所述纤维结构可使用喷涂、印刷、狭槽挤出(或其他已知的方法)的起皱粘合剂溶液来粘附在金属辊或起皱筒上。然后从起皱筒使所述纤维结构起皱并将其缩短。替代地或除起皱之外，所述纤维结构可经受机械处理，诸如环轧、齿轮轧制、压印、快速转印、簇生成操作和其他类似的纤维结构变型操作。
任选地，所述纤维结构的两个或更多个层片可压印和/或层合和/或热粘结在一起以形成多层纤维结构。
所述纤维结构可回旋卷绕以形成纤维结构的卷。纤维结构的卷的末端边缘可与材料接触以产生粘结区域。
测试方法
除非另外指明，本文所述的所有测试(包括定义部分所述的那些和以下测试方法)均是对如下样品进行的，所述样品在测试之前已在温度为23℃±1.0℃且相对湿度为50％±2％的调理室中调理了最少12小时。如果有的话，所有的塑料板和纸板包装制品必须在测试前小心地从样品移除。被测试的样品为“可用单元”。如本文所使用的“可用单元”是指片、来自卷材的平坦片、预转换的平坦片、和/或单层片或多层产品。除了指明所有测试在这样的调理室中进行，所有测试都在相同环境条件下和在该调理室中进行。弃置任何受损的产品。不测试具有缺陷诸如褶皱、撕裂、孔等的样品。根据制造商的说明书来校准所有仪器。如本文所述的经调理的样品被认为是用于本发明目的的干样品(诸如“干燥纤维结构”)。
孔内容积分布测试方法
孔内容积分布测试在TRI/Autoporosimeter(Princeton，NJ的TRI/Princeton Inc.)上进行。TRI/Autoporosimeter是自动化的计算机控制的仪器，其用于测试多孔材料中的孔内容积分布(例如在1至1000μm有效孔半径范围内的不同尺寸孔的体积)。使用辅助的自动化仪器软件Release2000.1和数据处理软件Release 2000.1来捕获、分析和输出数据。TRI/Autoporosimeter的更多信息、其操作和数据处理可见于The Journal ofColloid and Interface Science 162(1994)，第163-170页，将其以引用方式并入本文。
如本申请中所用，确定孔内容积分布涉及记录进入多孔材料的液体随周围空气压力变化的增量。测试室中的样品暴露于空气压力的精确控制的变化下。能够容纳液体的最大孔的尺寸(半径)是空气压力的函数。随着空气压力增大(减小)，不同尺寸的孔群排出(或吸收)液体。各群的孔内容积等于该液体量，如在对应压力下通过仪器所测量的。孔的有效半径与以下关系的压差相关。
压差＝[(2)γcosΘ]/有效半径
其中γ＝液体表面张力，并且Θ＝接触角。
典型地将孔表示为多孔材料中的术语诸如空隙、洞或通道。重要的是，该方法使用以上公式来计算基于常数和设备控制压力的有效孔半径。以上公式假定是一致的圆柱形孔。通常，天然和制造的多孔材料中的孔不是完全圆柱形的，也不是完全一致的。因此，在此报告的有效半径不完全等价于通过其他方法诸如显微镜得到的空隙尺寸的测量值。但是，这些测量值确实提供了表征材料之间的空隙结构的相对差异的可接受的方法。
该设备通过在使用者确定的增量下改变测试室的空气压力而运行，其或者通过减小压力(增大孔径)以吸收液体，或通过增大压力(减小孔径)以排出液体。在各压力增量下所吸收的液体体积是在之前的压力设定和当前的设定之间的所有孔群的累积体积。
在TRI/Autoporosimeter的该应用中，液体是蒸馏水中的0.2重量％的辛基苯氧基聚乙氧基乙醇溶液(Triton X-100，购自Danbury，CT.的联合碳化物化学公司(Union Carbide Chemical)和塑料有限公司(Plastics Co.))。仪器计算常数如下：ρ(密度)＝1g/cm3；γ(表面张力)＝31达因/cm；cosΘ＝1。在测试室的多孔板上采用1.2μm Millipore玻璃纤维(Bedford，MA的密理博公司(Millipore Corporation)；目录号#GSWP09025)。将重约24g的树脂玻璃板(与仪器供应)放置在样品上以确保样品平放在微孔过滤器上。在样品不放置额外的重物。
以下描述剩余的使用者指定的输入。对于该应用的孔径(压力)的次序如下(有效孔半径，μm)：1、2.5、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200、225、250、275、300、350、400、500、600、800、1000。该次序从样品干燥开始，随着孔设定增大而使其饱和(典型地相对于过程和仪器称为第一次吸收)。
除了测试材料之外，运行空白条件(树脂玻璃板和微孔过滤器之间没有样品)以说明腔室内的任何表面和/或边缘效应。任何孔内容积被测量以用于从测试样品的可应用的孔群减去该空白轮次。该数据处理可手动或使用可用的TRI/Autoporosimeter数据处理软件，Release 2000.1来实现。
总孔内容积百分比(％)是将特定的孔半径范围中的流体的体积除以总孔内容积所计算的百分比。TRI/Autoporosimeter输出在孔半径范围内的一定体积的流体。所获得的第一数据针对包括在1至2.5微米半径的孔尺寸之间的所吸收的流体的“2.5微米”的孔半径。下一所获得的数据针对包括在2.5微米和5微米半径之间的所吸收的流体的“5微米”的孔半径，诸如此类。以此逻辑，为了获得91-140微米半径范围内所容纳的体积，将在标为“100微米”、“110微米”、“120微米”、“130微米”的范围和最后“140微米”的孔半径范围中所获得的体积的总和。例如，91-140微米的孔半径的总孔内容积％＝(91-140微米的孔半径之间的流体体积)/总孔内容积。
垂直板(VFS)测试方法
垂直板(VFS)测试方法确定通过本发明的纤维结构所吸收和所保留的蒸馏水量。该方法通过首先称重待测试的纤维结构的样品(在本文称为“样品干重”)，然后彻底润湿样品，以竖直位置排干经润湿的样品，然后再次称重(在此称为“样品湿重”)而进行。然后将样品的吸收能力计算为被样品吸收的水的单位的下保留的水量。当评价不同的纤维结构样品时，将相同的纤维结构尺寸用于所有测试样品。
用于确定纤维结构的VFS容量的设备包括以下：
1)电子天平，灵敏度为至少±0.01克并且最低容量为1200克。该天平应定位在天平台和厚板上以使称重的地板/平台的振动效应最小化。该天平还应具有特殊的天平盘以能够处理所测试样品的尺寸(即；约11英寸乘以11英寸的纤维结构样品)。天平盘可由各种材料制成。树脂玻璃是通常使用的材料。
2)另外需要样品支撑支架(图13和13A)样品支撑支架盖(图14和14A)。支架和盖都由轻量金属框构成，用0.012英寸直径的单丝进行绑线以形成如同13所示的网格。支撑支架和盖的尺寸使得样品尺寸可方便地放置在两者之间。
VFS测试在维持23±1℃和50±2％相对湿度的环境下进行。水贮存器或盆充满23±1℃的蒸馏水至3英寸深度。
将8个7.5英寸×7.5英寸至11英寸×11英寸的待测纤维结构的样品小心地在天平上称重以精确至0.01克。报告出各样品干重以精确至0.01克。将空样品支撑支架放在具有上述的特殊天平盘的天平上。然后将天平归零(配衡)。将一个样品小心地放在样品支撑支架上。将支撑支架盖放在支撑支架的顶部。将样品(现被夹在支架和盖之间)浸没在水贮存器中。在样品被浸没60秒之后，将样品支撑支架和盖轻轻地拉出贮存器。
样品、支撑支架和盖被允许竖直排水(以距离水平大于60°但小于90°的角度)60±5秒，注意不要过度摇晃或振动样品。在样品排水时，移开支架盖并从支撑支架擦去过量的水。在预先配衡的天平上称重湿样品和支撑支架。记录重量以精确至0.01g。这是样品的湿重。
对纤维结构的另一样品重复该步骤，但将样品放在支撑支架上使得样品在平面中与第一样品在支撑支架的位置相比旋转90°。
将样品的纤维结构样品吸收能力克数定义为(样品湿重-样品干重)。计算后的VFS是纤维结构的两个样品的吸收能力的均值。
滑动件表面干燥测试方法
滑动件表面干燥测试是使用具有计算机界面的延伸张力检验器(一种合适的仪器是使用Testworks 4软件的MTS Alliance，购自MTS SystemsCorp.，Eden Prairie，MN)的恒定速率而进行的，其使用测试的力在传感器限值的10％至90％内的负荷传感器。仪器配有如在ASTM D 1894-01的图1c中描绘的摩擦系数夹具和滑动件。(一种合适的夹具是摩擦系数夹具和滑动件，其可得自来自Thwing-Albert，West Berlin，NJ的#769-3000)。可移动的(上部)气动式钳口配有橡胶面握具，适于牢固地夹持滑动件的引线。目标表面是黑色的牌层合体#909-58，其具有66±5度的接触角(水)。所有测试均在温度保持在约23℃±2℃、相对湿度保持在约50％±2％的调理室中进行。测试区域基本上不含来自门口、通风系统或实验室通道的空气流。观察区域的目标表面在7.5±0.2流明下被照亮。
参见图15，长40、宽6、厚0.25的由平台505构成的下夹具502通过设计为匹配张力检验器的较低值的轴507进行安装。锁定套环508用于稳定平台和维持水平对齐。平台由Formica目标物506覆盖，该平台长38、宽6、厚0.128。滑轮509附接到将引线504从滑动件503引入上部夹具500的握持面的平台505。使用能够测量精确至0.1秒的实验室计时器测量时间，并可追踪NIST进行确认。
在测试前，在23℃±2℃和50％±2％相对湿度下调理样品2小时。模切沿机器方向为127mm±1mm长并沿横向为64mm±1mm宽的试样。通过将试样供入通过弹簧负载的棒条握具而将试样负载在滑动件503上。一旦被夹持，试样不松弛并且完全覆盖滑动件503的底部表面。滑动件加样品的可接受重量为200g±2g。
设定张力检验器的十字头的位置使得握具面的中心高于滑轮顶部约1.5英寸。如图5所示，将滑动件503的远端放置成与目标表面506的远边缘齐平。滑动件应沿目标物的纵向中心线居中。首先将引线504附接至滑动件503，将引线504的另一端围绕滑轮509，然后放在上部夹具的握具表面之间。归零负荷传感器。轻轻地拖动引线504直至在负荷传感器上读出20±5克的力。关闭握具表面。开动张力检验器以在40英寸/min的速度下移动夹头36英寸。
用2-丙醇清洁Formica目标物并允许表面干燥。使用校准的移液器，将0.5mL的蒸馏水沉积于沿目标物的纵向轴线居中的目标物上，并且距离目标物的远边缘8英寸。水的直径应不大于0.75英寸(为了方便，可在位点上标记直径0.75英寸的圆)。将夹头和计时器归零。同时开启计时器并开始测试。
在滑动件移动停止后，观察液体条痕的挥发。观察员应监视1英寸宽的观察区域511，其位于距离目标物506的远边缘的28至29英寸之间，同时以距离平台505的水平面约45度的观察角度进行监视。当所有水迹已消失时，停止计时器。记录滑动件表面干燥时间以精确至0.1秒。
对各样品重复测试，总计20次。每五个试样或当将测试新样品时清洁一次表面。使用用于异常值的Grub的T检验(Tcrit<90％)来评价数据组，但可放弃不超过3次的重复。如果存在多于3个异常值，则应测试第二组20次重复。将重复样品平均并记录滑动件表面干燥时间以精确至0.1秒。
本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述的值以及围绕该值的在功能上等同的范围两者。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其他方式进行限制，本文中引用的每一个文件，包括任何交叉引用的或相关的专利或专利申请，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为相对于本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外，在这个意义上，如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中的相同术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
尽管举例说明和描述了本发明的具体实施例，但对本领域的技术人员来讲将显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和修改。因此，旨在将本发明范围内的所有此类改变和修改涵盖在所附权利要求中。

Claims (13)

1.一种包含多根长丝的多层纤维结构，其中所述纤维结构表现出如通过孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于所述纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。
2.根据权利要求1所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如通过孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于所述纤维结构中的所述总孔内容积的至少2％以91μm至140μm的半径存在于孔中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构包含多种固体添加物，优选地其中所述固体添加物中的至少一个固体添加物包含纤维，更优选地其中所述纤维包括木浆纤维，最优选地其中所述木浆纤维选自：南方软木牛皮纸浆纤维、北方软木牛皮纸浆纤维、桉树纸浆纤维、金合欢纸浆纤维。
4.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述长丝中的至少一根长丝包含热塑性聚合物，优选地其中所述热塑性聚合物选自：聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚乙烯醇、聚己内酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯，以及它们的混合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述长丝中的至少一根长丝包含多糖，优选地其中所述多糖选自：淀粉、淀粉衍生物、纤维素、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物以及它们的混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构包括位于至少20μm的纤维结构的两个或更多个相邻层之间的可见的层间空隙容积。
7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如根据滑动件表面干燥测试方法所测量的小于50秒的滑动件表面干燥时间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如通过VFS测试方法所测量的大于5g/g的VFS。
9.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构是干燥纤维结构。
10.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构是缩短的纤维结构。
11.一种薄页卫生纸制品，其包含根据前述权利要求中任一项的纤维结构，优选地其中所述薄页卫生纸制品选自：纸巾、卫生纸、面巾纸、餐巾纸、婴儿擦拭物、成人擦拭物、湿擦拭物、清洁擦拭物、抛光擦拭物、化妆擦拭物、汽车护理擦拭物、包含活性剂以用于执行特定功能的擦拭物、用于与工具一起使用的清洁基底以及它们的混合物。
12.一种用于制备根据权利要求1-10中任一项所述的纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供第一纤维结构，所述第一纤维结构包含多根长丝和多种固体添加物；以及
b.向所述第一纤维结构赋予三维纹理使得所述第一纤维结构表现出差分密度；以及
c.任选地但优选地，将所述第一纤维结构与第二纤维结构组合以形成多层纤维结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多层纤维结构表现出如通过孔内容积分布测试方法所测量的孔内容积分布，使得存在于所述纤维结构中的总孔内容积的大于8％以2.5μm至50μm的半径存在于孔中。
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