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CN106659615B - 用于制造具有增强的湿强度的吸收芯体的方法 - Google Patents

用于制造具有增强的湿强度的吸收芯体的方法 Download PDF

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CN106659615B
CN106659615B CN201680002359.XA CN201680002359A CN106659615B CN 106659615 B CN106659615 B CN 106659615B CN 201680002359 A CN201680002359 A CN 201680002359A CN 106659615 B CN106659615 B CN 106659615B
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LG Chem Ltd
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Abstract

本发明涉及一种吸收产品的吸收芯体，所述吸收产品包括液体可渗透顶片，设置在所述顶片的下部的吸收分散层，设置在所述吸收分散层的下部且吸收并保留液体的吸收芯体，以及设置在所述吸收芯体的下部的液体不可渗透背片；所述吸收芯体与现有吸收芯体相比具有如下效果：具有储存便利性和当使用者穿戴由其制备的吸收产品时的活动性，并且改善了液体渗透性。

Description

用于制造具有增强的湿强度的吸收芯体的方法
技术领域
本申请要求基于2015年6月9日的韩国专利申请第10-2015-0081162号和2016年4月12日的韩国专利申请第10-2016-0044888号的优先权的权益，并且在相应韩国专利申请的文献中公开的所有内容作为本说明书的一部分被包含。
本发明涉及用于制备湿强度增强的吸收芯体的方法，并且更具体地，涉及湿强度增强的吸收芯体，其由十字异形横截面纱线(其中具有特定特性的颗粒被引入聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))和超吸收性聚合物制备。
背景技术
一次性尿布是吸收体液如血、尿液和月经血的卫生产品，使用者可以卫生且方便地使用。通常，一次性尿布是吸收通过其穿戴者的各种生理作用所排放的分泌物(例如，尿液、血、月经血等)的产品，该产品的实例包括婴幼儿或患有尿失禁的人使用的尿布、女性卫生垫、内裤衬垫等。
一次性尿布包括液体可渗透顶片，当使用者穿戴时形成外表面的液体不可渗透背片，以及设置在顶片与背片之间的吸收芯体作为基本构成元件。其中，吸收芯体是起吸收分泌物如尿液的重要作用的一部分。吸收芯体是能够吸收并保留液体分泌物的装置并且吸收芯体通常由绒毛浆和作为液体吸收材料的超吸收性聚合物以及包装绒毛浆和超吸收性聚合物的纸巾等构成，起到快速吸收通过液体可渗透顶片的体液并保留体液以防止吸收的体液再次接触皮肤的作用。
就此而言，韩国专利申请特许公开第2005-0032747号公开了通过使用绒毛浆所制备的一次性尿布的超薄吸收芯体及其制备方法，但是由于尿布中的亲水性材料和多个孔的特性，常规绒毛浆使用大量的浆料以起转移作用，因此违背了超薄尿布最近的趋势。
因此，需要开发一种新构思的芯体构成组分，其可以实现超薄尿布同时表现出与现有纤维素浆相当或更高的性能。
公开内容
技术问题
因此，本发明是考虑到现有技术中遇到的上述问题而做出的，并且本发明的一个目的是提供一种湿强度增强的吸收芯体，其由十字异形横截面纱线(其中具有特定特性的颗粒被引入聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))和超吸收性聚合物制备。
本发明的另一个目的是通过使用所述吸收芯体提供超薄吸收产品，其为最近的趋势。
技术方案
本发明提供了吸收产品的吸收芯体，所述吸收产品包括液体可渗透顶片，设置在所述顶片的下部的吸收分散层，设置在所述吸收分散层的下部且吸收并保留液体的吸收芯体，以及设置在所述吸收芯体的下部的液体不可渗透背片，
其中所述吸收芯体包含超吸收性聚合物和通过将包含具有特性i)BET比表面积为300m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50％或更大的颗粒的水性分散体与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)混合而制备的十字异形横截面纱线。
另外，本发明提供了用于制备吸收芯体的方法，所述方法包括：1)向聚对苯二甲酸乙二醇酯中添加包含具有特性i)BET比表面积为300m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50％或更大的颗粒的水性分散体以制备十字异形横截面纱线；
2)沉积所述十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物以形成吸收芯体外形体；以及
3)压缩所述吸收芯体外形体。
另外，本发明提供了一种包含所述吸收芯体的吸收性产品。
有益效果
本发明提供的吸收芯体由于可以制成超薄吸收产品同时表现出与现有纤维素浆料相当或更高的性能而具有如下优点：确保了储存便利性和当使用者穿戴由其制备的吸收产品时的活动性。
另外，本发明提供的吸收芯体包含制备十字异形横截面纱线时的具有特定特性的颗粒，由于孔隙率提高并且所述吸收芯体被赋予高疏水性，因此改善了液体渗透性。
附图说明
图1是现有技术的纤维素吸收芯体的示意图。
图2是本发明的异形横截面纱线吸收芯体的示意图。
图3是包含本发明的异形横截面纱线吸收芯体的吸收产品的结构的示意图。
图4是包含现有技术的纤维素吸收芯体的吸收产品的结构的示意图。
图5和6示出了测试例1的测试过程。
图7示出了测试例1的测试结果。
图8示出了吸收芯体的制备过程。
最佳实施方式
下文中，将详细描述本发明。
本发明涉及吸收产品的吸收芯体，所述吸收产品包括液体可渗透顶片，设置在所述顶片的下部的吸收分散层，设置在所述吸收分散层的下部且吸收并保留液体的吸收芯体，以及设置在所述吸收芯体的下部的液体不可渗透背片，
其中所述吸收芯体包含通过将包含超吸收性聚合物和具有特性i)BET比表面积为300m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50％或更大的颗粒的水性分散体与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)混合而制备的十字异形横截面纱线。
另外，本发明涉及用于制备吸收芯体的方法，所述方法包括：1)向聚对苯二甲酸乙二醇酯添加包含具有特性i)BET比表面积为300m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50％或更大的颗粒的水性分散体以制备十字异形横截面纱线；
2)沉积所述十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物以形成吸收芯体外形体；以及
3)压缩所述吸收芯体外形体。
吸收芯体构成吸收产品，所述吸收产品包括液体可渗透顶片，设置在所述顶片的下部的吸收分散层，设置在所述吸收分散层的下部且吸收并保留液体的吸收芯体，以及设置在所述吸收芯体的下部的液体不可渗透背片。
“聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)”由单体对苯二甲酸乙二醇酯的聚合单元构成，并且具有重复单元C10H8O4。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优异的耐热性、刚性、电特性等，并且即使在高温下放置长时间，极限强度也仅轻微降低。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)属于结晶塑料，因此具有良好的耐油(如柴油)性。然而，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在其分子链中具有酯键，并因此将由其成型的制品在高温下浸入酸或碱中长时间时具有易变特性。
在本发明中，聚对苯二甲酸乙二醇酯以十字异形横截面纱线的形式使用。
“十字异形横截面纱线”意指一种纱线，其中通过改变在将合成纤维从典型的圆形形状纺成十字形状时使用的喷嘴的形状来修改纱线的横截面状态。
由于现有吸收芯体具有圆形横截面并具有由于结构限制而使液体不易于移动的问题，因此通过使用大量浆料的方法制备吸收产品以确保孔隙率(图1)。然而，本发明通过使用可生物降解的十字异形横截面(NCCS)纱线制备具有最大化孔隙率的芯体而改善了液体渗透性和液体的移动性。另外，即使使用少量的纤维，也可充分地确保孔隙率，从而预期重量减小和厚度减小的效果(图2)。
包含在本发明的吸收芯体中的十字异形横截面纱线纤维通过向聚对苯二甲酸乙二醇酯添加包含具有特性i)BET比表面积为300m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50％或更大的颗粒的水性分散体来制备。
由于包含具有所述特性的颗粒，液体渗透性得到改善，因为孔隙率提高并且吸收芯体被赋予高疏水性。
在本发明的一个示例性实施方案中，优选颗粒的颗粒尺寸为2nm至50μm，或者颗粒是超疏水性的同时具有相对于水为125°或更大的接触角，更优选颗粒具有所述颗粒尺寸和接触角特性二者，但是颗粒不限于此。
在本发明的一个示例性实施方案中，水性分散体可包含颗粒、水和有机溶剂，有机溶剂可为选自以下的一种或更多种：甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)和丙酮，并且更优选使用异丙醇(IPA)。
在制备本发明的十字异形横截面纱线时，引入的颗粒的颗粒尺寸为2nm至50μm。此外，颗粒的BET比表面积可为300m2/g至1500m2/g，优选地500m2/g至1500m2/g，并且更优选地700m2/g至1500m2/g。此外，颗粒可具有相对于水的接触角为125°或更大，优选地140°或更大，并且更优选地145°或更大的超疏水性。此外，颗粒的孔隙率可为50％或更大，优选地90％或更大。
对于本发明的颗粒，其组分没有限制，只要该组分是具有特性i)和ii)的材料即可，并且具体地，可使用碳，无机氧化物如二氧化硅(SiO2)、氧化铝和二氧化钛(TiO2)，无机化合物，有机聚合物，离子交换树脂，金属，金属盐等，但是该组分不限于此，并且优选使用二氧化硅(SiO2)。
颗粒的特征在于基于100重量份的水和有机溶剂的混合溶液以1重量份至25重量份的量包含在内。当颗粒以该范围包含时，分散良好地进行，在长时间储存期间不存在由分散不稳定引起的凝胶化。因此，由于可以不包含助剂如添加剂、pH调节剂、表面活性剂或稳定剂以防止凝胶化，在干燥颗粒时可以保持颗粒固有的超疏水特性和多孔特性。因此，具有这样的优点，在该过程之前不需要通过预处理除去助剂，并且颗粒可直接用于该过程。
另外，在向其添加水性分散体之后，将混合物混合的速度优选为200rpm至3000rpm。当混合速度小于200rpm时，存在不能充分地表现出由混合所得的效果的问题，而当混合速度大于3000rpm时，存在颗粒被过度研磨的问题。
另外，优选在向十字异形横截面纱线添加包含颗粒的水性分散体之后，将混合物混合10秒至3分钟。当混合时间小于10秒时，存在不能充分地表现出由混合所得的效果的问题，而当混合时间大于3分钟时，存在颗粒被过度研磨的问题。
在本发明的一个示例性实施方案中，优选吸收芯体以1∶5至5∶1的比率包含十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物，但是该比率并不限于此。
在本发明的一个示例性实施方案中，吸收产品可包括尿布，排便训练裤，吸收性内裤，成人失禁用品，女性卫生产品如卫生垫、月经棉条和内裤衬垫，伤口护理产品如伤口敷料，其他产品等，但是吸收产品优选为尿布。
吸收产品为吸收体液如血、尿液和月经血的产品，并且使用者可以卫生且方便地使用。
吸收产品通常包括在穿戴者穿戴该产品时直接接触穿戴者的皮肤的液体可渗透顶片，在穿戴者穿戴该产品时形成外表面的液体不可渗透背片，设置在所述顶片与所述背片之间的吸收芯体，由弹性体构成的腿翼，以及紧固装置作为基本构成元件。
在如上所述的构成元件中，顶片由通常触感柔软的并且不刺激穿戴者的皮肤的材料构成，特别地，顶片应具有允许液体身体分泌物快速通过吸收芯体的物理特性。作为具有这些物理特性的顶片，合适的顶片由多种材料如多孔塑料膜、天然纤维、合成纤维或者天然纤维和合成纤维的混合物制备并使用。
吸收芯体是能够吸收并保留液体分泌物的装置，并且起快速吸收通过液体可渗透顶片的体液并保留体液以防止吸收的体液再次接触皮肤的作用。吸收芯体被构造成具有适合于从婴儿到成人的穿戴者的尺寸、形状(例如，矩形形状、沙漏形状等)、结构、吸收能力等，并且吸收芯体通过任何已知的附接方式附接并固定在背片上。
背片是不可渗透液体的，并因此不允许吸收芯体中吸收并包含的身体分泌物弄脏和弄湿直接与尿布接触的产品如穿戴者的衣服或床单。优选背片不可渗透液体但是可渗透气体。作为具有这些特性的背片，通常使用塑料膜，并且近来，广泛使用其中非织造织物粘附在聚乙烯膜上的材料。
腿翼设置成与每个垂直边缘邻接使得尿布被穿戴并固定在穿戴者的腿上。
紧固装置起到通过将一次性尿布穿戴在人体上而能够保持穿戴状态的功能。作为紧固装置，已经广泛使用压敏粘合剂带片或者紧固构件如钩或环。
为构成尿布的各构成元件的各种构件通过尿布领域公知的高温熔融粘合、热粘结或其它粘合方法粘附并固定，从而形成尿布。
常规吸收芯体通过包括以下的方法制备：在纤维网上均匀地或故意不均匀地分散通过使用由经研磨的木浆构成的绒毛浆制备的超吸收性聚合物、淀粉接枝共聚物、交联的羧甲基纤维素衍生物、改性的亲水性丙烯酸酯等，向其添加水分以改善吸收芯体的强度(完整性)，然后压缩所得的产物。
近来，随着不断地越来越符合人体工程学的发展，尿布倾向于具有减轻的重量和小厚度。这是因为由于以下优点消费者更喜欢薄且轻的尿布：这种尿布改善了空气渗透性从而提高了清爽度(在穿戴时重量减轻和小厚度)，由于优异的空气渗透性防止了长期穿戴时的副作用如瘙痒和皮疹并且方便携带和保存等。
因此，本发明的吸收产品通过以十字异形横截面纱线纤维替代现有吸收产品的芯体中包含的纤维素绒毛浆以制备具有最大化孔隙率的吸收芯体而改善了液体渗透性和液体的移动性。
本发明的吸收芯体中使用的超吸收性聚合物通过本领域中通常使用的步骤和方法制备。
“超吸收性聚合物”可吸收约15倍或更大重量，优选地约25倍或更大重量的水。超吸收性聚合物可选自天然聚合物、合成聚合物和改性的天然聚合物等。另外，超吸收性聚合物可为，所述有机化合物可包含无机材料如硅胶，或天然材料如琼脂、果胶和瓜胶，和合成材料如合成水凝胶聚合物。所述水凝胶聚合物的实例包括例如聚丙烯酸的碱金属盐；聚丙烯酰胺；聚乙烯醇；乙烯马来酸酐共聚物；聚乙烯醚；羟丙基纤维素；聚乙烯吗啉酮；乙烯基磺酸的聚合物和共聚物；聚丙烯酸酯；聚丙烯酰胺；聚乙烯基吡啶等。其他合适的聚合物的实例包括水解的丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、异丁烯马来酸酐共聚物及其混合物。水凝胶聚合物优选为弱交联的，并因此导致材料基本上不溶于水。交联键可通过例如光照射产生，或通过共价键、离子键、范德华键或氢键来产生。超吸收性聚合物可为适用于吸收性结构体的任何形式，包括颗粒、纤维、薄片、球等。
在本发明的一个示例性实施方案中，优选吸收芯体以相同重量包含十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物，但是吸收芯体不限于此。
在本发明的一个示例性实施方案中，吸收产品可包括尿布，排便训练裤，吸收性内裤，成人失禁用品，女性卫生产品如卫生垫、月经棉条和内裤衬垫，伤口护理产品如伤口敷料，其他产品等，但是吸收产品优选为尿布。
吸收产品为吸收体液如血、尿液和月经血的产品，并且使用者可以卫生且方便地使用。
吸收产品通常包括在穿戴者穿戴该产品时直接接触穿戴者的皮肤的液体可渗透顶片，在穿戴者穿戴该产品时形成外表面的液体不可渗透背片，设置在所述顶片与所述背片之间的吸收芯体，由弹性体构成的腿翼，以及紧固装置作为基本构成元件。
在如上所述的构成元件中，顶片由通常触感柔软的并且不刺激穿戴者的皮肤的材料构成，特别地，顶片应具有允许液体身体分泌物快速通过吸收芯体的物理特性。作为具有这些物理特性的顶片，合适的顶片由多种材料如多孔塑料膜、天然纤维、合成纤维或者天然纤维和合成纤维的混合物制备并使用。
吸收芯体是能够吸收并保留液体分泌物的装置，并且起快速吸收通过液体可渗透顶片的体液并保留体液以防止吸收的体液再次接触皮肤的作用。吸收芯体被构造成具有适合于从婴儿到成人的穿戴者的尺寸、形状(例如，矩形形状、沙漏形状等)、结构、吸收能力等，并且吸收芯体通过任何已知的附接方式附接并固定在背片上。
背片是不可渗透液体的，并因此不允许吸收芯体中吸收并包含的身体分泌物弄脏和弄湿直接与尿布接触的产品如穿戴者的衣服或床单。优选背片不可渗透液体但是可渗透气体。作为具有这些特性的背片，通常使用塑料膜，并且近来，广泛使用其中非织造织物粘附在聚乙烯膜上的材料。
腿翼设置成与每个垂直边缘邻接使得尿布被穿戴并固定在穿戴者的腿上。
紧固装置起到通过将一次性尿布穿戴在人体上而能够保持穿戴状态的功能。作为紧固装置，已经广泛使用压敏粘合剂带片或者紧固构件如钩或环。
构成尿布的各构成元件的各种构件通过尿布领域公知的高温熔融粘合、热粘结或其它粘合方法粘附并固定，从而形成尿布。
常规吸收芯体通过包括以下的方法制备：在纤维网上均匀地或故意不均匀地分散通过使用由经研磨的木浆构成的绒毛浆制备的超吸收性聚合物、淀粉接枝共聚物、交联的羧甲基纤维素衍生物、改性的亲水性丙烯酸酯等，向其添加水分以改善吸收芯体的强度(完整性)，然后压缩所得的产物。
近来，随着不断地越来越符合人体工程学的发展，尿布倾向于具有减轻的重量和小厚度。这是因为由于以下优点消费者更喜欢薄且轻的尿布：这种尿布改善了空气渗透性从而提高了清爽度(在穿戴时重量减轻和小厚度)，由于优异的空气渗透性防止了长期穿戴时的副作用如瘙痒和皮疹并且方便携带和保存等。
因此，本发明的吸收产品通过以十字异形横截面纱线纤维替代现有吸收产品的芯体中包含的纤维素绒毛浆以制备具有最大化孔隙率的吸收芯体而改善了液体渗透性和液体的移动性。
本发明的吸收芯体中使用的超吸收性聚合物通过本领域中通常使用的步骤和方法制备。
具体实施方式
下文中，将参照非限制性实施例更详细地描述本发明。本发明的示例性实施方案仅用于举例说明而提供，并且本发明的范围不限于其示例性实施方案。本发明的范围在权利要求中描述，并且包括与权利要求等同的含义及其中的所有修改方案。另外，在以下实施例和比较例中，除非特别提及，否则表示含量的“％”和“份”是质量标准。
实施例
实施例1.吸收芯体的制备
(1)十字异形横截面纱线的制备
向由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备的十字异形横截面纱线(COOLERVERTM，HUBIS制造)添加1重量％的包含10重量％的二氧化硅气凝胶(AeroZelTM，JIOS制造)的水性分散体，然后通过Ploughshare混合器(JS tech)搅拌所得混合物以制备包含二氧化硅气凝胶的十字异形横截面纱线。水性二氧化硅气凝胶分散体以异丙醇∶水∶二氧化硅气凝胶＝45重量％∶45重量％∶10重量％的比率制备。
(2)吸收芯体的制备
通过将超吸收性聚合物均匀地喷洒在十字异形横截面纱线上，然后使用芯体沉积机器重复进行沉积四次，并用水压缩所得产物的方法来制备吸收芯体。十字异形横截面纱线与超吸收性聚合物的比率为55重量％至45重量％。该制备过程示于图8中。
比较例1.纤维素浆料吸收芯体
以与实施例1中相同的方式制备吸收芯体，不同之处：在于使用纤维素浆料而不是十字异形横截面纱线。
比较例2.不含颗粒的吸收芯体
以与实施例1中相同的方式制备吸收芯体，不同之处在于：未混合实施例1的包含二氧化硅气凝胶(AeroZelTM，JIOS制造)的水性分散体。
测试例
为了评估根据实施例1及比较例1和2的吸收芯体的物理特性，进行了以下描述的实验。
测试例1.穿透实验
测量通过注射口向实施例1及比较例1和2中制备的吸收芯体添加盐水时的时刻到盐水被完全吸入吸收芯体时的时刻的时间。对同一样品重复进行测量三次。时间短表明盐水通过吸收芯体具有高的液体渗透性。测试过程示于图5至7中。结果示于表1中。
[表1]
如表1中，可以看出，在根据本发明的吸收芯体的情况下，液体渗透性得到改善。

Claims (17)

1.一种吸收产品的吸收芯体，所述吸收产品包括液体可渗透顶片，设置在所述顶片的下部的吸收分散层，设置在所述吸收分散层的下部且吸收并保留液体的吸收芯体，以及设置在所述吸收芯体的下部的液体不可渗透背片，
其中所述吸收芯体包含超吸收性聚合物和通过将包含具有特性i) BET比表面积为300m2/g至1500 m2/g和ii)孔隙率为50%或更大的颗粒的水性分散体与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）混合而制备的十字异形横截面纱线，其中所述水性分散体除所述颗粒之外还包含水和有机溶剂，其中所述颗粒基于100重量份的水和所述有机溶剂的混合溶液以1重量份至25重量份的量包含在内。
2.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒的颗粒尺寸为2 nm至50 μm。
3.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒是超疏水性的同时具有相对于水为125º或更大的接触角。
4.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒的颗粒尺寸为2 nm至50 μm，并且是超疏水性的同时具有相对于水为125º或更大的接触角。
5.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒的BET比表面积为500 m2/g至1500m2/g。
6.根据权利要求5所述的吸收芯体，其中所述颗粒的BET比表面积为700 m2/g至1500m2/g。
7.根据权利要求3所述的吸收芯体，其中所述颗粒是超疏水性的同时具有相对于水为140º或更大的接触角。
8.根据权利要求7所述的吸收芯体，其中所述颗粒是超疏水性的同时具有相对于水为145º或更大的接触角。
9.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒的孔隙率为90%或更大。
10.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述有机溶剂为选自以下的一种或更多种：甲醇、乙醇、异丙醇（IPA）和丙酮。
11.根据权利要求10所述的吸收芯体，其中所述有机溶剂为异丙醇（IPA）。
12.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述颗粒为选自以下的一种或更多种：二氧化硅（SiO2）、氧化铝、碳和二氧化钛（TiO2）。
13.根据权利要求12所述的吸收芯体，其中所述颗粒为二氧化硅（SiO2）。
14.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述吸收芯体以相同重量包含十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物。
15.根据权利要求1所述的吸收芯体，其中所述吸收产品为尿布。
16.一种用于制备吸收芯体的方法，所述方法包括：
1）向聚对苯二甲酸乙二醇酯中添加包含具有特性i) BET比表面积为300 m2/g至1500m2/g和ii)孔隙率为50%或更大的颗粒的水性分散体以制备十字异形横截面纱线，其中所述水性分散体除所述颗粒之外还包含水和有机溶剂，其中所述颗粒基于100重量份的水和所述有机溶剂的混合溶液以1重量份至25重量份的量包含在内；
2）沉积所述十字异形横截面纱线和超吸收性聚合物以形成吸收芯体外形体；以及
3）压缩所述吸收芯体外形体。
17.一种包括根据权利要求1所述的吸收芯体的吸收产品。
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