專利名稱：包含單組分納米復合纖維的可延展非織造纖維網(wǎng)的制作方法
包含單組分納米復合纖維的可延展非織造纖維網(wǎng) 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及包含單組分納米復合纖維的可延展非織造纖維網(wǎng)以及包含 此類非織造纖維網(wǎng)的 一次性制品。發(fā)明背景通過非織造材料擠出方法例如熔噴法和紡粘法形成的非織造纖維網(wǎng)可 以非常廉價的方式被制成產(chǎn)品及產(chǎn)品的組件，所述產(chǎn)品如此廉價以至于該 產(chǎn)品可被看成在僅僅一次或幾次使用后即被丟棄。示例性的產(chǎn)品包括一次 性吸收制品，例如尿布、失禁貼身短內(nèi)褲、訓練褲、婦女衛(wèi)生內(nèi)衣、擦拭物等。消費者對非織造材料的現(xiàn)有需求為可在用于一次性制品中時提供柔軟 性和延展性。較柔軟的非織造材料對皮膚更溫和，并且有助于向尿布提供 更像衣服的美感。能夠具有高度延展性的非織造材料可用于在諸如一次性 尿布的產(chǎn)品中提供持續(xù)的貼合性，例如作為拉伸復合材料的一部分，并有 利于使用多種機械后處理例如拉伸、打孔等?？裳诱共牧匣蚪Y(jié)構(gòu)在本文中 被定義為能夠伸長但不必恢復所有或任何施加的應變的那些。另一方面， 彈性材料被定義為必須在載荷移除后恢復其伸長的絕大部分。當今工業(yè)內(nèi)需要具有可由樹脂制成而不需要高成本的特殊聚合物或彈 性聚合物的中旦至低旦纖維的可延展非織造材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟 知，隨著紡絲拉細速度增加，分子取向?qū)黾硬⑶依w維伸長率將會降 低。對于具有低伸長率的強低旦纖維，這不是問題，但是生產(chǎn)具有高伸長 率的低旦纖維則面臨嚴峻考驗。因此，本發(fā)明的一個目的是提供包括低旦 纖維的非織造纖維網(wǎng)，該低旦纖維可由常規(guī)樹脂制成而不需要昂貴的添加 劑。本發(fā)明的另一個目的是提供包含此類柔軟的可延展非織造纖維網(wǎng)的一 次性制品。發(fā)明概述本發(fā)明公開了包含單組分納米復合纖維的可延展非織造纖維網(wǎng)。所述 單組分納米復合纖維包含聚合物混合物和納米顆粒組合物。納米顆粒組合物的重量相對于單組分納米復合纖維的重量介于約0.1%和約70%之間。本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)還可包含非納米復合單組分或多組分纖維。在一個實施方案中，本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)在峰值載荷時具有的平均伸長率可在至少一個方向上超過約80%。在另一個實施方案中，本發(fā)明的纖維的同等非織造纖維網(wǎng)在峰值載荷時的平均;申長率。、在另一個實施;案中，本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)的交叉方向(也稱作橫向；CD)伸長指數(shù)相對 于不含單組分納米復合纖維的同等非織造纖維網(wǎng)為至少約1. 5。本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)可具有約5至約100克/平方米(g/m2; gsm) 的基重并且可通過紡粘法生產(chǎn)。組成非織造纖維網(wǎng)的纖維的直徑通常為約 5至約50 |im。任何單組分納米復合纖維的聚合物混合物可包含單一聚合物。單一聚 合物可為聚丙烯。作為另外一種選擇，任何單組分納米復合纖維的聚合物 混合物可包含兩種或更多種聚合物的共混物。這些聚合物可為聚丙烯或聚 丙烯和一種或多種不同聚合物。在一個實施方案中，聚合物混合物的熔融 流動速率為約10至約1000克/10分鐘(g/10min)。本發(fā)明也涉及用于非織造纖維網(wǎng)的纖維。本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)可用 于制造一次性制品。發(fā)明詳述如本文所用，術(shù)語"單組分纖維"是指具有僅僅一種組分(即，沿其 橫截面的一個實心部分)的纖維。中空纖維也可稱作"單組分纖維"，只 要除了中部空氣之外在其橫截面上具有僅僅一個實心部分。如本文所用，術(shù)語"吸收制品"是指吸收和容納身體流出物的裝置。 更具體地講，吸收制品是指緊貼或鄰近穿著者的身體放置以吸收和容納由 身體排放的多種流出物的裝置。如本文所用，術(shù)語"一次性的"用來描述不打算洗滌或換句話講不打 算恢復或再用作吸收制品的吸收制品(即，它們旨在單次使用后即被丟 棄，并且回收、堆肥處理或換句話講以環(huán)境相容的方式進行處理)。"一 體的"吸收制品是指由單獨部件結(jié)合在一起形成的吸收制品以形成協(xié)調(diào)整 體，以便其不需要單獨的操縱部件如單獨的支持物和襯里。如本文所用，術(shù)語"非織造纖維網(wǎng)"是指具有夾在中間(但不以任何 規(guī)則的重復形式)的單根纖維或線的結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)。非織造纖維網(wǎng)在過去 通過多種方法形成，例如氣流成網(wǎng)法、熔噴法、紡粘法和粗橋u法，包括粘 合才危理成網(wǎng)法。如本文所用，術(shù)語"微纖維"是指具有不大于約100 nm的平均直徑 和大于約10的長徑比的小直徑纖維。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知道，組成 非織造纖維網(wǎng)的纖維直徑影響其總體柔軟性和舒適性，并且較小旦尼爾的 纖維一般產(chǎn)生比較大旦尼爾的纖維更柔軟且更舒適的產(chǎn)品。對于本發(fā)明的 纖維，優(yōu)選的是直徑在約5至50|um的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約5至35 "m的 范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選在約15至30|um的范圍內(nèi)，以獲得適宜的柔軟性和 舒適性。纖維直徑可利用例如用10jim計數(shù)線校準的光學顯微鏡測定。如本文所用，術(shù)語"熔噴纖維"是指如下形成的纖維擠壓熔融熱塑 性材料通過多個細的且通常為圓形的沖模毛細管，作為熔融線或長絲進入 高速氣(例如，空氣)流中，該高速氣流拉細熔融熱塑性材料的長絲以將 其直徑減小至一般0. 5至10jum,但更典型1至5 jum的范圍內(nèi)。之后'該 炫噴纖維由高速氣流運載并沉積在收集面上，以形成隨機分散的熔噴纖維 的纖維網(wǎng)。如本文所用，術(shù)語"紡絲纖維"是指通過將熔融熱塑性材料由噴絲頭 的多個細的且通常為圓形的毛細管擠出為長絲，隨后通過牽拉迅速減小擠 出長絲的直徑而形成的小直徑纖維。紡絲非織造纖維網(wǎng)可通過例如常規(guī)的 紡絲方法生產(chǎn)，其中熔融聚合物被擠壓成連續(xù)長絲，該連續(xù)長絲隨后被高 速流體驟冷、拉細，并以隨機排列收集在收集面上。在長絲收集之后，可 利用任何熱能、化學或機械粘結(jié)處理或它們的任何組合(即"紡粘" 法)，以形成粘結(jié)纖維網(wǎng)，從而得到粘在一起的纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)。紡絲非織造 纖維網(wǎng)的熱點粘結(jié)生產(chǎn)出"紡粘"非織造纖維網(wǎng)。在一個實施方案中，本發(fā)明中的非織造纖維網(wǎng)可僅僅包含紡絲纖維。 在另一個實施方案中，非織造纖維網(wǎng)可包含紡絲纖維與熔噴纖維以離散層 或混合形式的混合物。在另一個實施方案中，非織造纖維網(wǎng)可包含納米顆 粒濃度不同的多層紡絲纖維與熔噴纖維。這些未粘合纖維被緊縮在一起。
如本文所用，術(shù)語"人造短纖維"是指通過將熔融熱塑性材料由噴絲 頭的多個細的且通常為圓形的毛細管擠出為長絲，隨后通過牽拉(通常利 用常規(guī)的導絲巻繞體系)迅速減小擠出長絲的直徑而形成的小直徑纖維。 可通過后擠出牽拉進一步減小纖維直徑，然后將所述纖維切割成不連續(xù)的 長度。所述纖維也可具有最終應用或者被巻曲以有助于例如粗梳法。人造 短纖維可用來例如利用粗梳法、氣流成網(wǎng)法或濕法成網(wǎng)法制造非織造織 物。
如本文所用，術(shù)語"納米復合纖維"是指包含納米顆粒的纖維。 單組分連續(xù)纖維、人造短纖維、中空纖維、異形(例如多葉)纖維均 可利用本發(fā)明的方法來生產(chǎn)。本發(fā)明的纖維可具有不同的幾何形狀，包括 圓形、橢圓形、星形、矩形和其它各種偏心。如本文所用，非圓形橫截面 纖維的直徑為具有相同橫截面積的圓形的當量直徑。
如本文所用，術(shù)語"可延展非織造材料"是指如下的任何非織造材
料其在施加延伸力時具有至少約80%,在一個實施方案中至少約100%, 在另一個實施方案中至少約140%的峰值載荷時的平均橫向伸長率。本文 所述的峰值載荷時的平均伸長率根據(jù)用于非織造纖維網(wǎng)的張力測試方法部 分中概述的方法測定。
如本文所用，術(shù)語"伸長指數(shù)"是指包含納米復合纖維的非織造纖維 網(wǎng)在峰值載荷時具有的平均伸長率除以不含納米復合纖維的同等非織造纖 維網(wǎng)在峰值載荷時的平均伸長率。"同等"是指用幾乎相同的生產(chǎn)量生產(chǎn) 的非織造纖維網(wǎng)具有幾乎相同的基重，并且它們的纖維具有幾乎相同的直 徑且包括相同的聚合物混合物但缺少納米顆粒組合物。在 一個實施方案 中，伸長指數(shù)大于1。在另一個實施方案中，伸長指數(shù)大于l.2。在另一 個實施方案中，伸長指數(shù)大于1.5。在一些情況下，伸長指數(shù)大于2。
如本文所用，術(shù)語"緊縮"和"緊縮的"是指使非織造纖維網(wǎng)中纖維 的至少一部分緊靠在一起以形成一個位點或多個位點。與未緊縮的纖維網(wǎng)
7相比，所述位點用于增加非織造材料對外力如磨損和張力的抵抗。"緊縮 的"可指整個非織造纖維網(wǎng)經(jīng)過加工以使纖維的至少一部分緊靠在一起， 例如通過熱點粘結(jié)。此類纖維網(wǎng)可被認為是"緊縮纖維網(wǎng)，，。在另一種意 義上，被緊靠在一起的纖維的具體的離散區(qū)域，例如單獨的熱粘結(jié)部位， 可被描述為"緊縮的"。緊縮可通過向纖維網(wǎng)施加熱量和/或壓力的方 法，例如熱點(即，點)粘結(jié)來實現(xiàn)。熱點粘結(jié)可通過使纖維網(wǎng)經(jīng)過由兩 個輥形成的壓力輥隙來實現(xiàn)， 一個輥被加熱并在其表面上包含多個凸起
點，如4吏予Hansen等人的美國專利3,855,046中所述。緊縮方法也可包 括但不限于超聲波粘結(jié)、通風粘結(jié)、樹脂粘結(jié)和水纏結(jié)法。水纏結(jié)法通常 涉及用高壓水噴處理纖維網(wǎng)，以在需要緊縮的區(qū)域中借助機械纖維纏結(jié) (摩擦)緊縮纖維網(wǎng)，其中位點在纖維纏結(jié)的區(qū)域中形成。纖維可用水刺 法，如授予Kalwaites的美國專利4, 021， 284和授予Contrator等人的美 國專利4, 024， 612中所提出。 聚合物混合物
單組分納米復合纖維的聚合物混合物可包含一種或多種聚合物。用于
0. 9g/mL)直至高密度聚乙烯(p 〉 0. 95 3g/mL))、乙烯-丙烯彈性體、聚 丙烯、乙烯與丙烯的共聚物、聚酰胺、聚酯、脂族酯縮聚物、聚(己內(nèi) 酯)、聚(琥珀酸二乙酯)、聚(琥珀酸己二酸二乙酯)、聚(琥珀酸二 丁酯)、聚(琥珀酸己二酸二丁酯)、脂族聚酯基聚氨酯、己二酸、對苯 二酸與1，4-丁二醇的共聚酯、聚酯酰胺、可生物降解的聚合物(例如聚羥 基烷酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、淀粉、熱塑性淀粉、以及描述于美國公布 2002/0188041A1中的其它可生物降解的聚合物)、其它聚合物(如美國專 利6， 476， 135中所述)、以及它們的共聚物或共混物。
此外，聚合物混合物一般可包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌 段、接枝、無規(guī)和間規(guī)共聚物、三元共聚物等，以及它們的共混物和修飾 物。聚合物混合物可包括聚合物化學結(jié)構(gòu)中所有可能的立體化學構(gòu)型。這 些構(gòu)型包括但不限于全同立構(gòu)、間同立構(gòu)、無規(guī)立構(gòu)和隨機構(gòu)型。
聚合物混合物可為聚合物的共混物。在一個實施方案中，聚合物混合 物為具有多種全同立構(gòu)、無規(guī)立構(gòu)和間同立構(gòu)構(gòu)型的聚丙烯樹脂的共混物。共混聚合物可為單獨聚合物的有意共混物或用于生產(chǎn)聚合物的聚合反 應4支術(shù)的產(chǎn)物。
本發(fā)明的聚合物混合物可任選地包括附加成分。合適的附加成分包括 但不限于通常用于纖維制造、非織造材料加工和聚合物形成中的那些。在 共混聚合物情況下，理想的附加成分為與共混聚合物和聚合物混合物中的 其它組分形成固體溶液和/或均勻混合物的那些。在一個方面，附加成分
選自包括以下的組成核劑、顏料或著色劑(例如二氧化鈦)、防結(jié)塊
劑、抗靜電劑、促熱穩(wěn)定劑、軟化劑、潤滑劑、表面活性劑、潤濕劑、增 塑劑、抗光劑、抗風化劑、焊接強度改善劑、增滑劑、染料、抗氧化劑、 阻燃劑、促氧化穩(wěn)定劑、天然油、合成油、抗粘連劑、填充劑、摩擦系數(shù) 調(diào)節(jié)劑、濕潤劑、以及它們的組合。此外，用于纖維的任何涂層或表面處 理可在加工期間或纖維形成之后添加。在聚合物混合物中，附加成分將包 括有效實現(xiàn)存在于聚合物混合物中的附加成分實現(xiàn)的效果的量。例如，用 于紫外線穩(wěn)定劑的穩(wěn)定量，用于潤滑劑的潤滑量。對于皮膚調(diào)理劑，將期
望對皮膚有效果的試劑量。通常，附加成分為聚合物混合物的約0.1%至 約5%。這些附加成分可以常規(guī)量采用以便獲得柔軟性和延展性的有利組 合，盡管通常此類成分在組合物中并不需要。
在一個實施方案中，單組分納米復合纖維包含熱塑性聚合物。熱塑性 聚合物可包含聚丙烯，所述聚丙烯可為高熔融流動速率聚丙烯。所述聚丙 烯也可包括低熔融流動速率聚丙烯。在一個實施方案中，高熔融流動速率 聚丙烯具有在約io至約1000g/10min范圍內(nèi)的熔融流動速率。在另一個 實施方案中，高熔融流動速率聚丙烯具有在約10至約800g/10min范圍內(nèi) 的熔融流動速率。在另一個實施方案中，高熔融流動速率聚丙烯具有在約 10至約600g/10min范圍內(nèi)的熔融流動速率。在一個實施方案中，4氐熔融 流動速率聚丙烯具有約10至約80g/10min的熔融流動速率。在另一個實 施方案中，低熔融流動速率聚丙烯具有約15至約7Qg/10min的熔融流動 速率。在一個實施方案中，聚丙烯共混物的熔融流動速率為約10至約
1 000g/10min。在另一個實施方案中，聚丙烯共混物的熔融流動速率將為 約10至約600g/10min。本文所述的熔融流動速率根據(jù)ASTM D U38 (條 件L; 230/2.16 )中概述的方法測定，其以引用方式并入本文。本領(lǐng)域的說明書第7/13頁
技術(shù)人員將認識到，具有上述熔融流動速率范圍的聚合物混合物通常用于 紡絲法中。
納米顆粒組合物
納米顆粒組合物包含納米顆粒，并任選地包含處理化合物、增容劑和 載體聚合物。
納米顆粒為具有在納米范圍內(nèi)的至少 一種粒度的離散顆粒。在使用 時，納米顆?？杀桓骄鄄⑶铱梢圆蛔鳛殡x散納米顆粒存在。納米顆?？蔀?多種形狀，例如球形、纖維狀、多面形、片狀、規(guī)則形狀、不規(guī)則形狀等。
納米顆粒可包括粘土納米顆粒(也稱作納米粘土顆粒，可互換佳L
用)。這些顆粒由小片組成，所述小片可具有約lnm的基本厚度和約 IOO訓至約500nm的長度或?qū)挾?。在其天然狀態(tài)，這些小片間隔約lnm至 約2nm。在插層狀態(tài)，小片間隔可為約2nm至約8ntn。在膨脹狀態(tài)，小片 間隔可超過約8nm。在膨脹狀態(tài)，納米粘土材料的比表面積可為約800mVg 或更高。
納米顆粒的非限制性實例為天然納米粘土 (例如高嶺土、滑石、膨潤 土 、鋰蒙脫石、蒙脫石、蛭石和云母)、合成納米粘土 (例如 Laponite , 得自 Southern Clay Products, Inc. ， Gonzales, TX; 和 S0MASIF，得自CO-OP Chemical Company, Japan)、納米纖維、金屬納米 顆粒(例如納米鋁)、金屬氧化物納米顆粒(例如納米氧化鋁)、金屬鹽 納米顆粒(例如納米碳酸鈣)、碳或無機納米結(jié)構(gòu)(例如單壁或多壁碳納 米管、碳納米棒、碳納米帶、碳納米環(huán)、碳或金屬或金屬氧化物納米纖維 等)、和石墨片(例如膨脹石墨等)。示例性的納米粘土顆粒包括蒙脫石 粘土納米顆粒。
物更具相容性，并且當納米顆粒為納米粘土顆粒時可造成插層。用于納米 顆粒的處理化合物的實例包括但不限于硬脂酸鈣和其它硬脂酸鹽化合物。
氯化季銨、'二曱基二氫化牛油氯化^:銨、二曱基iu匕牛油^"-乙i己基氯化
季銨、曱基牛油雙-2-羥基乙基氯化季銨、曱基二氫化牛油氯化季銨、或
10它們的混合物。包含處理化合物的納米顆粒被稱作經(jīng)處理的納米顆粒。更
粘土顆粒、或經(jīng)處理的粘土納米顆粒、或有機粘土納米顆粒。此外，包含處理化合物的蒙脫石納米顆粒被互換地稱作蒙脫石有機粘土納米顆粒、或經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒、或經(jīng)處理的蒙脫石納米粘土顆粒。蒙脫石
有機粘土納米顆粒得自Southern Clay Products, Inc., Gonzales, TX(例如Cloisite 系列納米粘土) ； Elementis Specialties, Inc.,Hightstown， NJ (例如Bentone 系歹寸納米枯土) ； Nanocor， Inc.，Arlington Heights, IL (例如Nanomer 系歹寸纟內(nèi)米粘土)； 和Siid—Chemie, Inc. ， Louisville, KY (例如Nanofi 1 系列納米粘土 )。
在一個實施方案中，處理化合物的重量相對于經(jīng)處理的納米顆粒的重量介于約20%和約80%之間。在另一個實施方案中，處理化合物的重量相對于經(jīng)處理的納米顆粒的重量介于約30%和約60%之間。在另一個實施方案中，處理化合物的重量相對于經(jīng)處理的納米顆粒的重量為約40°/。。
納米顆?；蚪?jīng)處理的納米顆?？砂d體樹脂以有助于將它們分散到聚合物混合物中。載體樹脂的非限制性實例為線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯。在一個實施方案中，載體樹脂的重量相對于單組分納米復合纖維小于約"％。在另一個實施方案中，載體樹脂的重量小于約30%。在另一個實施方案中，載體樹脂的重量小于約10°/。。
納米顆?；蚪?jīng)處理的納米顆粒也可包含增容劑以有助于分散并改善納米顆粒或經(jīng)處理的納米顆粒與聚合物混合物之間的界面性質(zhì)。增容劑的非限制性實例為烯烴與馬來酸酐的共聚物，更具體地講為乙烯與馬來酸酐的共聚物，或丙烯與馬來酸酐的共聚物。在一個實施方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量相對于單組分納米復合纖維小于約4S%。在另一個實施
方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量小于約30%。在另一個實施方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量小于約10°/。。在一個實施方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量相對于單組分納米復合纖維大于約1%。在另一個實施方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量大于約2%。在另一個實施方案中，烯烴與馬來酸酐的共聚物的重量大于約4°/。。包含經(jīng)處理的蒙脫石納米粘土顆粒與增容劑的納米顆粒組合物(也稱
作母料)的實例包括但不限于NanoBlend 1201和NanoBlend 1001(PolyOne Corp., Avon Lake, OH),兩者均包含介于約38%和42%之間的經(jīng)處理的蒙脫石納米粘土顆粒。
對于本發(fā)明的目的而言，單組分納米復合纖維中納米顆粒的重量在不含處理化合物的基礎(chǔ)(即不含處理化合物的納米顆粒)上指定。對于無機納米顆粒，納米顆粒的重量可被認為是納米顆?；蚶w維在爐中于90(TC下燃燒45分鐘后的殘余量。在一個實施方案中，單組分納米復合纖維中的納米顆粒的重量介于約0.1%和約30%之間。在另一個實施方案中，納米顆粒重量的下限可為約1%。在另一個實施方案中，下限可為約2%。在另一個實施方案中，下限可為約3%。在另一個實施方案中，下限可為約4°/。。在另一個實施方案中，上限可為約25%。在另一個實施方案中，上限可為約20%。在另一個實施方案中，上限可為約10%。存在于納米復合纖維中的納米顆粒的量可依據(jù)目標產(chǎn)品成本和期望的纖維性質(zhì)改變。.
聚合物與納米顆粒組合物可以熔融態(tài)混合在一起，以便組合物與納米顆粒的起源不可確定。這種混合可在離散的步驟中進行，通常稱作"預混合，，，或者用生成單組分納米復合纖維的方法就地進行。在一個實施方案中，聚合物混合物與納米顆粒組合物在預混合步驟中混合，或者用生成纖維的方法就地混合。在另一個實施方案中，聚合物混合物與包括經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒的納米顆粒組合物在預混合步驟中混合，或者用生成纖維生成的方法就地混合。在另一個實施方案中，聚合物混合物與包括經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒及丙烯與馬來酸酐的共聚物的納米顆粒組合物在預混合步驟中混合，或者用生成纖維的方法就地混合。
在一個實施方案中，納米顆粒包括已通過添加乙烯-乙烯醇(EVOH)而膨脹的納米粘土顆粒。作為一個非限制性實例，納米粘土蒙脫石材料可與EVOH (27%摩爾乙烯等級)共混。該組合隨后可與聚丙烯聚合物共混，所得組合可形成單組分納米復合纖維。
在一個實施方案中，非織造纖維網(wǎng)包含單組分纖維，該單組分纖維包括納米復合纖維，并且該納米復合纖維包含聚丙烯、烯烴與馬來酸酐的共聚物、經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒，其中所述聚丙烯具有約"g/10min的熔融流動速率，烯烴與馬來酸酐的共聚物在單組分納米復合纖維中的重量為約6%，經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒在單組分納米復合纖維中的重量
為約2.4%,并且所述非織造纖維網(wǎng)具有的橫向伸長指數(shù)相對于不含納米復合纖維的同等非織造纖維網(wǎng)為至少約1. 5。
非織造纖維網(wǎng)
本發(fā)明的纖維通常為低旦纖維，這有助于生產(chǎn)極其柔軟的、可延展的且高度均勻的非織造纖維網(wǎng)。具有這種性質(zhì)組合的非織造纖維網(wǎng)尤其適用于一次性吸收制品，例如尿布、失禁貼身短內(nèi)褲、成人失禁產(chǎn)品、輕微失禁產(chǎn)品、訓練褲、婦女衛(wèi)生內(nèi)衣、擦拭物等，因為它們能夠用于其中延展性和柔軟性可有助于制品的舒適性和總體性能的制品部分中。本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)的適宜應用包括用于女性衛(wèi)生墊、尿布、和/或成人失禁產(chǎn)品的頂片；用于尿布的可拉伸組件例如耳片或插片；以及用于硬質(zhì)表面(例如地板或臺面)的清潔擦拭物，或者用于皮膚如面部清潔、身體清潔的清潔擦拭物、或嬰兒擦拭物。
盡管本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)可有益地用作諸如尿布的 一次性吸收制品的組件，但其用途并不僅限于一次性吸收制品。本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)可用于需要柔軟性和延展性或者受益于柔軟性和延展性的任何應用中，例如擦拭物、拋光布、地板清潔擦拭物、家具襯里、耐用衣服等。還可期望許多不同的擦拭物，例如面部清潔布、身體和個人清潔布和/或手套、以及其它美容或身體清潔應用。
如果期望非織造纖維網(wǎng)的附加延展性或活化作用，則可能需要后加工處理。機械與化學后加工處理均可以是適合的?？赡艿臋C械后加工處理包括拉伸、拉幅、以及美國專利公布2004/0131820和2003/028165 、 WO04/059061、 WO 04/058214和美國專利5,518,801與5,650,214中所述的其它處理。能夠高度延展的非織造材料，例如本發(fā)明的非織造材料，有利于使用機械后處理。
本發(fā)明的可延展的柔軟非織造材料也可為層壓體的形式。層壓體可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何粘結(jié)方法組合，所述粘結(jié)方法包括但不限于熱粘結(jié)、粘合劑粘結(jié)(包括但不限于噴霧粘合劑、熱熔性粘合劑、膠乳基粘合劑等)、聲波和超聲波粘結(jié)、和擠出層壓，其中聚合物直接澆鑄到另一種非織造材料上(同時仍處于部分熔融狀態(tài))，粘結(jié)到非織造材料的一側(cè)上，或者通過將熔噴纖維非織造材料直接沉積到非織造材料上。這些及
其它制備層壓體的適宜方法描述于Wu等人的美國專利6,013,151和Morman等人的美國專利5,932, 497中。非織造纖維網(wǎng)的一個用途為紡粘-熔噴-紡粘(SMS)層壓體中的紡粘層。作為另外一種選擇，非織造纖維網(wǎng)也可用作熔噴層。
實驗步驟
纖維分析
纖維樣本的安裝對于每個測試樣本，制備10至12根纖維。隨機選擇纖維并使其與纖維束分離。隨后將纖維粘貼到矩形紙架上，確保包裹住紙架背部上的膠帶及纖維末端。當心不要以任何方式拉伸或變形纖維。
直徑測量在配備有彩色攝像機和顯示屏的Zeiss Axioskope顯孩t鏡上觀察安裝的纖維。當纖維在40倍物鏡和1倍目鏡下聚焦時，用一對卡尺在監(jiān)視器中以英寸為單位測量纖維直徑。利用Graticules LTD制造的分成100刻度的lmm的標尺對顯微鏡進行校準，以用于該放大倍率。
張力測試在MTS Synergie 400材料測試儀上對安裝樣本進行張力測試，所述測試儀配備有校準的10N測力傳感器和4.04版Testworks 4軟件。根據(jù)ASTM D3822測試纖維，測試標距為1英寸，夾頭速度為2英寸/分鐘。將安裝纖維加載到測試儀夾具中。切掉纖維兩側(cè)上的紙架，從而使紙張不會干擾測試。測試平均十根纖維，并將平均斷裂伸長率用作延展性的量度。
紡粘一 織造纖維網(wǎng)生產(chǎn)和張力測試
纖維網(wǎng)生產(chǎn)在中試紡粘非織造材料生產(chǎn)線上將聚烯烴組合物轉(zhuǎn)換成紡粘非織造纖維網(wǎng)，所述生產(chǎn)線配備有狹槽噴射牽伸系統(tǒng)、穿孔的真空移動帶和熱禮粘合系統(tǒng)。采用0.4克/孔/分鐘(ghm)的質(zhì)量產(chǎn)出來生產(chǎn)纖維網(wǎng)并調(diào)整線速度以獲得大約20gsm的基重，除非另外指明。優(yōu)化每個樣本的粘結(jié)溫度，但一般發(fā)現(xiàn)粘結(jié)溫度與比較例大致相同。粘結(jié)溫度為砑光機的實際表面溫度，所述砑光機的一個砑光輥18°/。的粘結(jié)面積有"刻花"，而另一個砑光輥為光滑輥。粘結(jié)壓力保持恒定為350磅/線性英寸，除非另外指明。粘結(jié)溫度優(yōu)化為橫向拉伸強度與峰值載荷伸長率的最佳組合。在任何情況下，所選條件為橫向拉伸強度不低于橫向最大值的
10%。
張力測試對于每種非織造纖維網(wǎng)，通過利用JDC精度樣本切割器 (Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA)首先在所關(guān) 注的方向上切割1英寸寬的條帶來制備一個拉伸測試帶。然后，將樣本帶 的長度修剪成約7英寸。在測試機上，例如在Instron U22上，對每個 樣本帶進行張力測試，該Instron 1122用MTS Sintech ReNew升級包改 進并配備有501b的測力傳感器、1英寸寬的鋸齒咬合面、以及3.1版的 Testworks軟件，或者在MTS Synergie 400測試臺上，該MTS Synergie 400配備有100N的測力傳感器、1英寸寬的橡膠咬合面、以及4.07版的 Testworks 軟件(Instron Corporation, Canton, Mass. ; MTS Systems Corporation, Eden Praire， MN)。用5英寸的標距和5英寸/分鐘的夾 頭速度測試樣本帶。測試平均十個非織造材料帶，并將峰值載荷時的平均 伸長率用作延展性的測量。
在刻花的輥和光滑的輥表面上利用90m/min的線速度和125°C的熱軋 粘合溫度，將具有 35g/10min熔融流動速率的聚丙烯ProFax PH835 (Base11 Polyolefins Corp., Wilmington, DE)紡絲并粘合成非織 造纖維網(wǎng)。利用具有皮/芯型雙組分容量的288-孔毛細管計數(shù)封裝進行紡 絲。ProFax PH835用于皮和芯二者中，因此生產(chǎn)出單組分纖維。將纖維牽 拉成1.8dpf (單絲纖度；即，16. 8 Mm直徑)，并以0.化hm的流量生 產(chǎn)。所述非織造纖維網(wǎng)具有20gsm的基重。平均纖維拉伸強度為2MMpa, 并且斷裂伸長率為284%。測試非織造纖維網(wǎng)的拉伸特性。平均縱向拉伸強 度為4.6N/cm,并且峰值載荷伸長率為40%。平均橫向拉伸強度為 2.9N/cm，并且峰值載荷伸長率為68%。
實施例1
制備按重量計90%的聚丙烯ProFax PH8 35與按重量計10%的 NanoBlend 1201的共混物。利用與比較例1相同的設(shè)備和條件將纖維紡 絲并粘合成非織造纖維網(wǎng)。該共混物用于皮和芯二者中，因此生產(chǎn)出單組 分纖維。平均纖維拉伸強度為189Mpa，并且斷裂伸長率為289%。測試非織造纖維網(wǎng)的拉伸特性。平均縱向拉伸強度為8. 7N/cm，并且峰值載荷伸 長率為87%，其比不含比較例1中的納米復合纖維的同等非織造纖維網(wǎng)的 峰值載荷伸長率高約118%。因此，縱向伸長指數(shù)為約2.2。平均一黃向拉伸 強度為3. 1N/cm,并且峰值載荷伸長率為156%,其比不含比較例1中的納 米復合纖維的同等非織造纖維網(wǎng)的峰值載荷伸長率高約130%。因此，橫向 伸長指數(shù)為約2. 3。
本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確值。例 如，公開為相反，除非另外指明，每個這樣的量綱是指所引用的數(shù)值和 圍繞該數(shù)值的功能上等同的范圍。例如，公開為"40mm"的量綱旨在表示 "約40mm，，。
在發(fā)明詳述中引用的所有文件都在相關(guān)部分中以引用方式并入本文 中。對于任何文件的引用不應當解釋為承認其是有關(guān)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
含義或定義矛盾時，應當服從在棗發(fā)明甲賦亍B
雖然已經(jīng)舉例說明和描述了本發(fā)明的具體實施方案，但是對于本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不背離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下可以做 出多個其他改變和變型。因此，權(quán)利要求書意欲包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所 有這樣的改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種包含單組分納米復合纖維的非織造纖維網(wǎng)，所述納米復合纖維包含a)聚合物混合物；和b)納米顆粒組合物，其中所述非織造纖維網(wǎng)在峰值載荷時具有的平均伸長率大于不含納米復合纖維的同等纖維網(wǎng)在峰值載荷時的平均伸長率。
2. 如權(quán)利要求1所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述聚合物混合物包含聚 丙烯組合物。
3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述聚合物 混合物包含聚丙烯組合物，所述聚丙烯組合物包含至少兩種不同的 聚丙烯。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述納米顆 粒組合物的重量相對于所述單組分納米復合纖維的重量為0.1%至70%。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述納米顆 粒包括經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述納米顆 粒組合物包含烯烴與馬來酸酐的共聚物。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述單組分 納米復合纖維具有5至5Giam的直徑。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造 纖維網(wǎng)通過紡粘法生產(chǎn)。
9. 一種包含單組分納米復合纖維的非織造纖維網(wǎng)，所述納米復合纖維 包含a) 聚丙烯,b) 烯烴與馬來酸酐的共聚物，和c) 經(jīng)處理的蒙脫石粘土納米顆粒，其中所述聚丙烯具有35g/10min的熔融流動速率，所述烯烴與馬來 酸酐的共聚物在所述單組分納米復合纖維中的重量為6%,所述經(jīng)處 理的蒙脫石粘土納米顆粒的重量為2.4%,并且所述非織造纖維網(wǎng)具 有的橫向(CD)伸長指數(shù)相對于不含納米復合纖維的同等非織造纖 維網(wǎng)為至少1. 5。
10. —次性制品，所述一次性制品包含如權(quán)利要求1至9中任一項所迷 的非織造纖維網(wǎng)，其中所述制品選自由下列組成的組用于女性衛(wèi) 生墊、尿布和/或成人失禁產(chǎn)品的頂片；用于尿布的可拉伸耳片； 用于硬質(zhì)表面或皮膚的清潔擦拭物；以及它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了包含單組分納米復合纖維的非織造纖維網(wǎng)，所述單組分納米復合纖維使得非織造纖維網(wǎng)具有高度延展性。所述單組分納米復合纖維包含聚合物混合物和納米顆粒組合物。包含單組分納米復合纖維的非織造纖維網(wǎng)在峰值載荷時具有的平均伸長率大于不含納米復合纖維的同等非織造纖維網(wǎng)在峰值載荷時的平均伸長率。
文檔編號D04H1/42GK101646818SQ200780044304
公開日2010年2月10日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者D·I·科里亞斯, E·B·邦德, N·S·布羅伊勒斯 申請人:寶潔公司