專利名稱：用于控制流體的生物降解熱塑性非織造纖維網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于個人護(hù)理制品的控制流體的材料。
許多個人護(hù)理制品的一種重要部件是流體沖擊控制層，其通常在襯里之下超吸收層之上。沖擊層，在本文中也稱作沖擊材料，控制流體向超吸收材料的流動。流體控制一般由空隙體積和滲透性性能來測定。如果沖擊材料滲透性太高，那末流體滲入超吸收材料就太快，使超吸收材料無法抵抗。如果滲透性太低，那末流體就會不前進(jìn)到超吸收材料中而可能“回沖”到襯里中及襯里上。同時，沖擊層應(yīng)當(dāng)有足夠的空隙體積以便暫時存貯進(jìn)來的液體。
沖擊層通常由粘合梳理纖維網(wǎng)(BCW)工藝生產(chǎn)?，F(xiàn)在使用的沖擊材料使用不降解的纖維，以得到所需要的可加工性和物理性能，如空隙體積和滲透性。
BCW工藝需要使用長度約為1～3英寸的常產(chǎn)切斷短纖維。為了在加工之后得到非織造纖維網(wǎng)的完整性，至少一種纖維組分包含至少部分熔融或軟化把纖維網(wǎng)粘合在一起的熱塑性材料。這種組分稱作粘合纖維。但是傳統(tǒng)熱塑性生物降解纖維具有很差的纖維網(wǎng)成形熱加工性，經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的熱收縮。另外，現(xiàn)在的纖維網(wǎng)需要進(jìn)行后處理，例如表面活性劑處理，以得到所需要的接觸角。
生物降解最慢的短纖維，如纖維素，不能熱加工，因此不能用作粘合纖維。
本發(fā)明涉及具有適宜流體控制性能的、用作個人護(hù)理制品的沖擊材料的纖維非織造纖維網(wǎng)。該組合物包括第一種纖維，也稱作粘合纖維，其是不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崾湛s的生物降解熱塑性纖維。該組合物還包括第二種纖維，其是生物降解熱塑性纖維。第一種纖維和第二種纖維混合形成具有500～1500μm2中等滲透性、25cm3/g以上高空隙體積的纖維網(wǎng)。
第一種粘合纖維優(yōu)選是多組分纖維，其中大多數(shù)表面組分的熔融溫度比大多數(shù)非表面組分的熔融溫度低至少約℃。在理想的實施方案中，表面組分以聚(乳酸)(PLA)為基礎(chǔ)。在理想的實施方案中，第一種粘合纖維是雙組分纖維，而在另一個理想的實施方案中，其是皮-芯纖維，其中，皮主要由L、D-聚交酯(LD-PLA)制成，或者由聚交酯-己內(nèi)酯共聚物制成，芯主要由L-聚交酯(L-PLA)制成。第二種纖維是熱塑性生物降解纖維，如理想的是纖維素酯酸酯。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及用作個人護(hù)理制品的沖擊層的非織造纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)包括第一種纖維，也稱作粘合纖維，其是不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崾湛s的生物降解熱塑性纖維。所述纖維網(wǎng)還包括第二種纖維，其是生物降解熱塑性纖維。
本文使用的術(shù)語“生物降解”是指材料在諸如細(xì)菌、真菌和藻類等天然微生物作用下發(fā)生降解。因此，在非織造纖維網(wǎng)，或者以纖維形式或者以非織造結(jié)構(gòu)形式，棄置于環(huán)境中時，其是可降解的。
由第一種和第二種纖維混合所制造的纖維網(wǎng)具有適當(dāng)?shù)目刂屏黧w的性能，起沖擊材料的作用。流體控制性能能夠以滲透性和空隙體積來測量。本文所述沖擊材料具有500～1500μm2中等滲透性和25cm3/g以上的高空隙體積。對于沖擊材料滲透性特別重要，因為它控制流體流向吸收層的速率。如果滲透性太高，正如現(xiàn)在應(yīng)用的沖擊材料的情況下，流體自沖擊層釋放到吸收層比吸收結(jié)構(gòu)吸收液體快。這樣導(dǎo)致積液和潛在泄漏。如果滲透性太低，在沖擊層中會積聚流體損傷(insult)，而不是適當(dāng)?shù)剌斔土黧w到吸收層中。在隨后的液體損傷過程中，這也會導(dǎo)致泄漏?？障扼w積也是重要的，因為它表示能夠暫時在沖擊結(jié)構(gòu)中保持的流體量。理想的是，孔隙體積應(yīng)當(dāng)高，以便保持較大量的液體。當(dāng)出現(xiàn)急速流體沖擊時，需要所有液體都可以保持在沖擊層中，然后再緩慢進(jìn)入吸收層。這樣要求高空隙體積和中等滲透性。
所公開的生物降解非織造纖維網(wǎng)包含40％～95％第一種粘合纖維和60％～5％第二種熱塑性生物降解纖維，其中第二種纖維的熔融溫度高于第一種纖維的熔融溫度。所有纖維都是可生物降解的。按照本發(fā)明形成的纖維網(wǎng)是可生物降解的，在用作沖擊層時，實驗證明其性能優(yōu)于現(xiàn)有沖擊層。
因為第二種熱塑性纖維具有比粘合纖維高的熔融溫度，所以在第一種纖維粘合時，其不會受到影響。所得纖維網(wǎng)具有改善的流體控制性能，這能夠認(rèn)為是滲透性為500～1500μm2和空隙體積大于25cm3/g所造成的。
本發(fā)明的生物降解非織造纖維網(wǎng)不需要額外步驟以產(chǎn)生所需要的接觸角，因此潤濕性更耐久。關(guān)于接觸角及其測定的一般問題在本領(lǐng)域中已眾所周知，例如，Robert J.Good和Robert J.Stromberg編的《(表面和膠體科學(xué)-實驗方法》(Surface and ColloidScience-Experimental Method)，第II卷(Plenum出版，1979)。市售個人護(hù)理制品一般要求接觸角小于90°，希望小于約80°，理想的是小于約70°，以便提供所希望的液體輸送性能。一般來說，接觸角越低，潤濕性越好。
另外，纖維網(wǎng)芯吸性能提高，同時仍保持其它的流體控制性能。
I.非織造纖維網(wǎng)粘合纖維粘合纖維是不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崾湛s的生物降解熱塑性纖維。粘合纖維優(yōu)選是多組分纖維，其具有表面組分和非表面組分。表面組分的熔融溫度比非表面組分的熔融溫度低至少約10℃。在一個實施方案中，粘合纖維包含脂族聚酯，理想的是聚(乳酸)(PLA)。
聚(乳酸)一般通過使乳酸聚合來制備。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到通過使丙交酯聚合也可以制備化學(xué)上等效的材料。因此，本文所用術(shù)語“聚(乳酸)”意指通過使或者乳酸或者丙交酯聚合制備的聚合物。
已知乳酸和丙交酯是不對稱分子，有兩種光學(xué)異構(gòu)體，分別稱作左旋(下文稱作“L”)對映體和右旋(下文稱作“D”)對映體。結(jié)果，通過使特定對映體進(jìn)行聚合，或者使用兩種對映體的混合物，能夠制備不同的聚合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，但有不同的性能。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過改善聚(乳酸)聚合物的立體化學(xué)能夠控制例如聚合物的熔融溫度、熔體流變學(xué)和結(jié)晶度。憑借著能夠控制這些性能，可以制備具有所需的熔體強(qiáng)度、機(jī)械性能、軟化度和加工性能的熱塑性組合物和多組分纖維，因此能夠制造出拉細(xì)的、熱定形的、卷曲的纖維。
適用于本發(fā)明的聚(乳酸)聚合物的實例包括各種來自Chronopol公司(Golden，Colorado)的聚(乳酸)聚合物。在本文中以同義使用術(shù)語“聚(交酯)”、“聚(乳酸)”和“PLA”。應(yīng)用表面纖維可以使用在美國專利No.5,698,322中敘述的基于PLA的纖維。這些纖維包括第一組分，其具有一定的熔融溫度，形成在至少部分多組分纖維上的暴露表面；和第二組分，其熔融溫度比第一組分的熔融溫度高至少約10℃。這是能夠?qū)崿F(xiàn)的，例如，通過采用丙交酯或乳酸與其它共聚單體如己內(nèi)酯或其它丙交酯或乳酸異構(gòu)體的共聚物作第一組分。兩個例子是L、D-聚交酯和聚交酯-己內(nèi)酯。熔融溫度差異也是能夠?qū)崿F(xiàn)的，例如，通過采用具有一定L∶D比的第一種PLA作第一組分，采用具有一定L∶D比的第二種PLA作第二組分，后者的L∶D比高于第一種PLA具有的L∶D比。
在多組分纖維中包含的第一組分的量為0以上至100wt％以下，有利的是約5wt％～約95wt％，更有利為約25wt％～約75wt％，合適的是約40wt％～約60wt％。因此，在多組分纖維中包含的第二組分的量為0以上至100wt％以下，有利的是約5wt％～約95wt％，更有利為約25wt％～約75wt％，合適的是約40wt％～約60wt％。重量百分?jǐn)?shù)是以在多組分纖維中存在的第一組分和第二組分的總量為基準(zhǔn)計。
在一個實施方案中，要求在多組分纖維的第二組分中的PLA具有的L∶D比高于第一組分中的PLA的L∶D比。所以，要求在第一組分中的聚(乳酸)聚合物具有的L∶D比，有利的是小于約100∶0，更有利為小于約99.5∶0.5，合適的是小于約98∶2，更合適的是小于約96∶4，直到約90∶10，其中L∶D比是以制備在第一組分中的PLA所用的L和D單體的摩爾數(shù)為基準(zhǔn)計。
要求在第一組分中的具有較低L∶D比的第一種PLA的存在量使第一組分有效地具有所希望的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。因此，在第一組分中的第一種PLA的存在量有利的是大于約50wt％，更有利的是大于約75wt％，合適的是大于約90wt％，更合適的是大于約95wt％，最合適的是約100wt％，其中所有重量百分?jǐn)?shù)均以第一組分的總重量為基準(zhǔn)計。
同樣，要求在第二組分中的PLA包含的D-對映體少于在第一組分中的PLA所包含的。因此，在第二組分中PLA具有的L∶D比大于第一組分中PLA所具有的L∶D比。所以，要求第二組分中的PLA具有的L∶D比，有利的是至少約96∶4，更有利的是至少約98∶2，合適的是至少約99.5∶0.5，更合適的是約100∶0，其中L∶D比以制備在第二組分中的PLA所用的L和D單體的摩爾數(shù)為基準(zhǔn)計。
要求在第二組分中的具有較高L∶D比的第二種PLA的存在量使第二組分有效地具有所希望的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。因此，在第二組分中第二種PLA的存在量有利的是大于約50wt％，更有利的是大于約75wt％，合適的是大于約90wt％，更合適的是大于約95wt％，最合適的是約100wt％，其中所有重量百分?jǐn)?shù)均以第二組分的總重量為基準(zhǔn)計。
在多組分纖維的第一和第二組分中的每一組分基本上包含各自的PLA時，這些組分并不限于此，可以包含對第一和第二組分和多組分纖維的所要求的性能沒有有害影響的其它組分。能夠用作其它組分的示例材料包括但不限于顏料、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、蠟、流動助劑、固體溶劑、粒子和所加入的提高第一和第二組分加工性能的物料。如果在所述組分中包含這些其它物料，一般要求這些其它組分的用量有利的是小于約5wt％，更有利的是小于約3wt％，合適的是小于約1wt％，其中所有重要百分?jǐn)?shù)以第一或第二組分的總重量為基準(zhǔn)計。
一般要求第二組分的熔融或軟化溫度比第一組分的熔融或軟化溫度有利的是高至少約10℃，更有利的是高至少約20℃，合適的是高至少約25℃。雖然第一和第二組分的絕對熔融或軟化溫度一般不象兩個溫度的相對比較那么重要，但是一般要求第一和第二組分的熔融或軟化溫度在大多數(shù)有效應(yīng)用一般遇到的溫度范圍內(nèi)。因此，一般要求第一和第二組分的熔融或軟化溫度各自有利的是約25℃～約350℃，更有利的是約55℃～300℃，合適的是約100℃～約200℃。
還要求第一和第二組分每一種中的PLA具有的重均分子量使第一和第二組分分別有效地具有所要求的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。一般說，如果PLA的重均分子量太高，就表明聚合物鏈嚴(yán)重纏結(jié)，會導(dǎo)致組分難以加工。相反，如果PLA的重均分子量太低，就表明聚合物鏈纏結(jié)不夠，會導(dǎo)致組分的熔體強(qiáng)度較弱，使高速加工非常困難。因此，第一和第二組分每種之中的PLA所具有的重均分子量，有利的是約10,000～約500,000，更有利的是約50,000～約400,000，合適的是約100,000～約300,000。對于本發(fā)明所應(yīng)用的聚合物或聚合物共混物而言，重均分子量能夠采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法進(jìn)行測量。
還要求第一和第二組分每一種中的PLA具有的多分散性指數(shù)值使第一和第二組分分別有效地具有所要求的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。本文所用的“多分散性指數(shù)”是指聚合物的重均分子量除以聚合物的數(shù)均分子量所得的值。一般來說，如果組分的多分散性指數(shù)值太高，那末組分就難加工，原因在于包含在紡絲期間具有較低熔體強(qiáng)度性能的低分子量聚合物的組分部分會使加工性能不一致。因此，在第一和第二組分每種之中的PLA具有的多分散性指數(shù)值，有利的是約1～約10，更有利的是約1～約4，合適的是約1～約3。對于本發(fā)明中所用的聚合物或聚合物共混物而言，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法測定數(shù)均分子量。
還要求在第一和第二組分每一種中的PLA具有的殘留單體百分?jǐn)?shù)使第一和第二組分分別有效地具有所要求的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。本文中所用的“殘留單體百分?jǐn)?shù)”是指未反應(yīng)的還留在纏結(jié)的PLA結(jié)構(gòu)中的乳酸或丙交酯單體的量。一般說，如果在組分中的PLA的殘留單體百分?jǐn)?shù)太高，那末組分就難以加工，原因在于在加工期間釋放的大量單體蒸氣，引起擠出壓力變化，致使加工性能多變。但是，在組分中的PLA中存在少量殘留單體會是有利的，因為在紡絲加工期間這些殘留單體起著增塑劑的作用。因此，在第一和第二組分每一種中的PLA具有的殘留單體百分?jǐn)?shù)，有利的是小于約15％，更有利的是小于約10％，合適的是小于約7％。
還要求在第一和第二組分每一種中的PLA具有的熔體流變學(xué)是基本相似的且有效地使第一和第二組分在混合時，具有所要求的熔體強(qiáng)度、纖維機(jī)械強(qiáng)度和可紡性。PLA的熔體流變學(xué)可以采用PLA的表觀粘度來考核，本文所用的是指在組分進(jìn)行熱加工(例如，在組分通過噴絲板進(jìn)行加工時)的溫度和剪切速率下組分的表觀粘度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)表觀粘度明顯不同的聚合物不容易加工。雖然要求第一和第二組分兩者具有基本相似的表觀粘度，但是對這一表觀粘度相同的要求并不是關(guān)鍵的。另外，至于第一或第二組分具有或高或低的表觀粘度值一般來說并不重要。而是要求第一組分中聚(乳酸)聚合物的表觀粘度值(在第一組分熱加工的溫度和剪切速度下測定)和第二組分中聚(乳酸)聚合物的表觀粘度值(在第二組分熱加工的溫度和剪切速率下測定)之差，有利的是小于約250帕斯卡·秒，更有利的是小于約150帕斯卡·秒，合適的是小于約100帕斯卡·秒，更合適的是小于約50帕斯卡·秒。
L-聚交酯(L-PLA)。在特別理想的實施方案中，外皮是95∶5L∶D聚交酯，或者聚交酯-己內(nèi)酯共聚物，而芯是100％L-聚交酯。
熱加工第一和第二組分的典型條件包括使用下述剪切速率，有利的是約100秒-1～約10000秒-1，更有利的是約500秒-1～約5000秒-1，合適的是約1000秒-1～約2000秒-1，最合適的是約1000秒-1。熱加工第一和第二組分的典型條件還包括使用下述溫度，有利的是約100℃～約500℃，更有利的是約150℃～約300℃，合適的是約175℃～約250℃。
一般敘述的制造多組分纖維的方法包括分別擠出至少兩種聚合物并將其喂入聚合物分配系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中，聚合物進(jìn)入分段的噴絲板。聚合物沿不同路徑進(jìn)入纖維噴絲板，并在噴絲板孔中組合，所述噴絲板孔包括或者至少兩個同心圓形孔，這樣制造皮/芯型纖維，或者沿直徑分成至少兩部分的圓形噴絲板孔，以制造并列型纖維。然后復(fù)合的聚合物單絲經(jīng)冷卻、固化、和一般通過機(jī)械輥系統(tǒng)進(jìn)行拉伸至中間絲直徑，并集束。隨后，單絲在低于其軟化溫度的溫度下進(jìn)行“冷拉伸”至所要求的成品纖維直徑，再卷曲或變形并切割成所要求的纖維長度。多組分纖維能夠切割成較短的長度，例如短纖維，其一般長度為約25～約50mm，以及短的切斷纖維，其長度更短，一般為約25mm以下。
PLA是一種典型聚酯基材料，在下游熱加工期間常常發(fā)生熱收縮。發(fā)生熱收縮主要由于無定形相和不完全結(jié)晶相聚合物中鏈段的熱誘導(dǎo)鏈松弛。為了克服這個問題，一般希望在粘合工序之前使物料結(jié)晶至最大程度，以便熱能直接用于熔融，而不是供鏈松弛和不完全的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的重有序化之用。這個問題的一種解決方法是使材料經(jīng)熱定型處理。因此，在經(jīng)熱定型的纖維達(dá)到粘合輥時，纖維基本上不收縮，因為這樣的纖維已經(jīng)完全或高度取向。
因此要求沖擊材料中所用的多組分纖維經(jīng)熱定型處理。要求這種熱定型在纖維受到至少5％的恒定應(yīng)變的時候進(jìn)行，而熱定型溫度有利的是大于約50℃，更有利的是大于約70℃，合適的是大于約90℃。一般推薦使用盡可能高的熱定型溫度，同時不犧牲纖維的加工性。但是，熱定型溫度太高，例如，溫度接近多組分纖維的第一組分的熔融溫度就會降低纖維強(qiáng)度，且能夠使纖維由于粘性而難以加工。
在本發(fā)明的一個實施方案中，要求第一種纖維具有的收縮率，在約70℃下，有利的是小于約10％，更有利的是小于約5％，合適的是小于約2％，更合適的是小于約1％，其中收縮率按照初始長度和最終長度之差除以初始長度再乘以100來計算。
理想的是所述組合物包含約40％～95％粘合纖維，其中所有重量百分?jǐn)?shù)均以存在于纖維網(wǎng)組分中的PLA的總重量為基準(zhǔn)計。
第二種生物降解纖維第二種纖維是熱塑性生物降解纖維。適用于本發(fā)明的熱塑性生物降解纖維包括那些熱塑性的且生物降解的纖維，其熱塑性是在熱存在下是流動的，以致熱能夠用來粘合纖維。適用的熱塑性生物降解纖維的非限制性實例包括低級烷基纖維素酯，如纖維酯酸酯，包括纖維素醋酸丁酸酯(CAB)、纖維素醋酸丙酸酯(CAP)和纖維素三醋酸酯，淀粉、聚乙烯醇(PVA)、脫乙酰殼多糖和PHBV(β-羥基丁酸酯和β-羥基戊酸酯的共聚物)。任何熱塑性纖維均能應(yīng)用，只要其熔融溫度比PLA皮材料的熔融溫度高至少約20℃。
應(yīng)用纖維素醋酸酯有許多優(yōu)點(diǎn)。特別是，三葉形形狀可以提高流體控制性能。另外，纖維素醋酸酯的軟化溫度很高，為260℃，使其能夠經(jīng)受用于該纖維網(wǎng)中熱塑性粘合纖維的粘合條件。
要求所述組合物包含約60％～5％第二種纖維，其中所有重量百分?jǐn)?shù)均以在纖維網(wǎng)組分中存在的PLA的總重量為基準(zhǔn)計。
II.制造非織造纖維網(wǎng)的方法非織造纖維網(wǎng)通過粘合梳理纖維網(wǎng)法來制造?！罢澈鲜崂砝w維網(wǎng)”即“BCW”系指由短纖維制造的纖維網(wǎng)，短纖維送經(jīng)精梳或梳理裝置，使其分離或分裂開并在機(jī)器方向排列，形成一般按機(jī)器方向取向的纖維非織造纖維網(wǎng)。這些纖維通常以包的形式購得，將包置于開棉機(jī)/混合器或清棉機(jī)中，這類機(jī)器在梳理裝置之前使纖維分離開。
制造非織造纖維網(wǎng)的第一步包括按所要求的重量比集中纖維并混合。然后使纖維經(jīng)開棉工序，該工序?qū)o密聚集的纖維進(jìn)行開棉，并將兩種或多種不同類型纖維混合。該開棉工序由通過使用清棉機(jī)將纖維分離的機(jī)器組成。這些混合纖維然后分布成扁平層，稱作絮墊。纖維絮墊喂入梳理工序或精梳工序，使纖維分離并在機(jī)器方向取向。梳理機(jī)是加工纖維的具有齒的大旋轉(zhuǎn)圓筒。然后，梳理過的纖維自梳理機(jī)剝離并以連續(xù)片材吐出，由成形帶輸送。
纖維網(wǎng)一成形，然后就由若干已知粘合方法之一或之幾進(jìn)行粘合。一種粘合方法是粉末粘合，其中把粉狀粘合劑分布在整個纖維網(wǎng)上，然后活化，通常采用熱空氣加熱纖維網(wǎng)和粘合劑來進(jìn)行。另一種合適的粘合方法是印花粘合，其中熱壓延機(jī)輥或超聲粘合設(shè)備用于把纖維粘合在一起，通常是局部粘合花紋的形式，但是，如果需要，纖維網(wǎng)能夠在其整個表面上粘合。另一種合適的眾所周知的粘合方法，特別是在采用共軛短纖維的時候，是穿透空氣粘合。其它方法包括流體纏結(jié)(hydroentanglement)和壓延機(jī)粘合。為了制造沖擊層所需要的膨松結(jié)構(gòu)，穿透空氣粘合通常是優(yōu)選的方法。穿透空氣粘合包括使纖維網(wǎng)經(jīng)受穿過纖維網(wǎng)的熱空氣流。所用空氣應(yīng)當(dāng)足夠熱以軟化或熔融雙組分粘合纖維的皮，同時使芯完整無損。所需要的空氣溫度取決于所用材料的類型的數(shù)量。例如，溫度不應(yīng)當(dāng)高得使第二種纖維或第一種雙組分纖維的芯熔融。此外，如果組分含有少量粘合纖維，可能需要較高的溫度，以保證適度粘合。穿透空氣粘合所用的典型溫度為約270°F～330°F(130℃～166℃)。
理想的是纖維網(wǎng)包含約20％～95％粘合纖維，較理想的是約30％～95％，更理想的是約40％～95％，最理想的是約50％～90％。理想的是纖維網(wǎng)包含約80％～5％第二種熱塑性生物降解纖維，較理想的是約70％～5％，更理想的是約60％～5％第二種纖維，最理想的是約50％～10％。
III.應(yīng)用非織造纖維網(wǎng)的方法本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)適用作下述制品中的沖擊層，包括一次性制品，包括一次性吸收制品如尿布、成人失禁制品和床襯墊；月經(jīng)用品如衛(wèi)生巾和止血墊；和其它吸收制品如擦布、圍嘴、創(chuàng)傷敷料和外科手術(shù)衣或外科擋帷。
典型的一次性吸收制品包含可滲透液體的頂層，結(jié)合到可滲透液體頂層上的背層，以及在可滲透液體的頂層和背層之間的吸收結(jié)構(gòu)。沖擊層一般位于頂層和吸收結(jié)構(gòu)之間。一般說，作為例子的一次性吸收制品敘述在美國專利No.4,710,187、美國專利No.4,762,521、美國專利No.4,770,656、美國專利No.4,798,603中。
用以下實施例進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明，這些實施例并不以任何方式構(gòu)成對本發(fā)明范圍的強(qiáng)加限制。相反，應(yīng)該清楚地理解，可以使用各種其它實施方案、改進(jìn)方案及其對等物，在閱讀了本說明書之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神的條件下可以提出這些。
實施例試驗方法織物基重通過下述方法進(jìn)行測定切割4英寸×4英寸的正方形非織造材料，在分析天平上稱重。切割5個這樣的正方形，平均其稱重結(jié)果，得出織物基重。
密度通過織物基重除以纖維網(wǎng)厚度計算。厚度在施加0.05psi壓力下采用Digimatic Indicator進(jìn)行測定。
空隙體積由密度倒數(shù)計算出。
滲透性采用PERMIX方程計算
κ＝C1·r2·(1-φ)[(φ/(1-φ))(sat/sato)]C2其中，r是纖維半徑，sat是飽和程度，sato是1(100％飽和)。C1和C2取決于纖維的幾何結(jié)構(gòu)和在纖維網(wǎng)中的取向，典型值分別為0.075和2.5。φ是空隙體積分?jǐn)?shù)(纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的開口面積百分率)。滲透性數(shù)值高表示遇到的阻力小，液體流動迅速、容易和相對來說未受控制。
體積恢復(fù)是纖維網(wǎng)在外加壓力之后回復(fù)到其原有狀況的能力的一種度量。使用Digimatic Indicator，在外加壓力為0.05psi、然后在0.2psi、和然后在0.05psi下測定樣品厚度。最后測定的厚度與最初厚度之比，乘以100，得到的百分?jǐn)?shù)即為體積恢復(fù)百分率。這項性能對于產(chǎn)品會經(jīng)受使用者的幾乎全部重量負(fù)荷的應(yīng)用來說是特別重要的，例如嬰兒尿布或成人失禁護(hù)理制品。
纖維網(wǎng)接觸角通過以每個組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)加權(quán)組分接觸角來求出。
流體吸入和逆流測定(FIFE)試驗用于測定吸收或吸入時間和逆流。Maser-Flex Digi-Static Automatic Dispensing系統(tǒng)裝以采用少量FD&C藍(lán)色染料著色的硅膠，調(diào)整至80ml損傷，實施幾次以除去任何空氣泡。制品樣品、嬰兒尿布的制造均不用松緊帶，因此它們易于鋪平。稱量兩塊3.5英寸×12英寸吸墨紙樣。將這些紙置于第一FIFE板上，這是在中央具有3英寸×6英寸的提升平臺的簡單的板。吸墨紙對中放置，以便其沿提升平臺的任一側(cè)長向移動。然后將尿布對中，以便待損傷面積精細(xì)地對中在提升平臺上，將頂層片材弄平，這樣在非織造頂層片材上沒有可見褶皺。然后將第二FIFE板置于產(chǎn)品頂部上。第二FIFE板是扁平板，貫穿著中空圓筒，其僅從板的頂側(cè)突出。在圓筒貫穿板的平坦平面之處產(chǎn)生的圓形區(qū)域是中空的。圓筒內(nèi)徑為5.1cm。短端內(nèi)徑7mm的漏斗置于圓筒中。然后用泵將流體直接配送到漏斗中。通過停表記錄吸入時間，即從流體到達(dá)漏斗至在樣品表面不見流體的瞬間。檢查吸墨紙有無產(chǎn)品泄漏，如果發(fā)現(xiàn)任何泄漏，就測定吸墨紙的重量，以求出泄漏的流體量。在所敘述的試驗中，沒有發(fā)生泄漏。在經(jīng)過約1min之后，以同時方式進(jìn)行第二次損傷。在第二次損傷吸收之后，除去FIFE頂板，將樣品以襯里側(cè)向上的方式置在飽和能力試驗儀(Saturated Capacity Tester)上。將樣品飽和約1min，然后將兩塊稱毛重的12英寸吸墨紙以一塊在另一塊上面的方式置于目標(biāo)區(qū)的上方。然后用膠乳橡膠薄片覆蓋，調(diào)節(jié)真空閥至讀數(shù)0.5psi。在2min后，除去膠乳釋壓，將樣品飽和1min。然后稱濕吸墨紙的重量以測定其所含的液體量。將樣品以初始結(jié)構(gòu)方式再放回到FIFE板上，按前兩次的方式進(jìn)行第三次損傷。重復(fù)進(jìn)行樣品放在具有稱毛重的吸墨紙的飽和能力試驗儀上以及施加真空的步驟。在第三次損傷之后吸墨紙所吸收的液體量為回流值。
纖維網(wǎng)制造雙組分PLA纖維由日本Mariyama的Chisso公司制造。該纖維是具有95∶5L-D聚交酯皮和100％L-聚交酯芯的雙組分纖維。該纖維經(jīng)熱定形、卷曲、切斷成長度1.25英寸。使用自Celanese Acetate公司得到的三葉形纖維素醋酸酯纖維。為其生物降解性能和優(yōu)良的強(qiáng)度而選擇這些纖維。在標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度范圍為約1.2～1.4G/D，在濕潤、70下為0～1.0G/D。在標(biāo)準(zhǔn)條件下的斷裂伸長為25％～45％，在濕潤、70下為35％～50％。表1概括了所用纖維的一些性能。
表1.起始材料資料

將纖維以表2所示重量比集中并混合。然后，纖維通過機(jī)器開棉工序，通過使用清棉機(jī)使纖維分離。然后混合的纖維分布成絮墊。所得纖維絮墊進(jìn)入梳理圓筒。然后梳理過的纖維自梳理機(jī)剝離，并以連續(xù)片材吐出，由成形皮帶輸送。然后采用穿透空氣粘合工藝粘合所得片材。表2總結(jié)了所制樣品和所使用的工藝條件。
表2.樣品和工藝條件

樣品2是由于受到超粘合的硬的結(jié)塊纖維網(wǎng)。樣品3是柔軟牢固的纖維網(wǎng)，并進(jìn)行進(jìn)一步的測定。
纖維網(wǎng)試驗上述樣品#3、單獨(dú)的雙組分PLA纖維和目前使用的沖擊材料的物理性能列于表3。目前使用的沖擊材料是粘合梳理纖維網(wǎng)，其織物基重為2.5osy，由比例為60∶40的聚酯短纖維和皮/芯雙組分纖維組成，由Kimberly-Clark公司制造。其皮是聚乙烯，芯是聚丙烯。
表3.物理性能

樣品#3纖維網(wǎng)的適中的滲透性和高的空隙體積提供了改善的流體輸送性能。這由與對比樣相比垂直芯吸增加所證明。樣品#3纖維網(wǎng)的接觸角與目前的沖擊材料的接觸角十分相似。應(yīng)當(dāng)注意，在樣品#3的情況下，低接觸角決定于構(gòu)成纖維網(wǎng)的纖維的固有性能，而現(xiàn)用沖擊材料需要進(jìn)行表面活性劑處理以達(dá)到接觸角76。目前的沖擊材料的垂直芯吸僅僅0.5cm，而樣品#3垂直芯吸為約1cm。因為纖維網(wǎng)接觸角如此相似，芯吸的這種差異可能是本發(fā)明的沖擊材料的獨(dú)特物理結(jié)構(gòu)所造成的。垂直芯吸試驗說明，樣品#3纖維網(wǎng)有改善的流體輸送性能。
注意樣品#3具有與對比樣相似的無負(fù)荷飽和能力。這是非織造織物在無外加壓力下能夠保持的流體量。
關(guān)于回流，注意樣品#3的回流值低于目前的沖擊材料的回流值。這是重要的，因為在個人護(hù)理應(yīng)用中，例如嬰兒護(hù)理尿布，要求嬰兒身體接觸的流體量減至最小。在正常穿著時，沖擊層可能處于壓力之下，流體回流是不希望出現(xiàn)的。
以上描述意在舉例說明且是非限制性的。在閱讀上述內(nèi)容時許多實施方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。所以，本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)參考上述內(nèi)容進(jìn)行限定，而應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求及這些權(quán)利要求的全部對等物進(jìn)行限定。凡涉及本發(fā)明的所有文章和參考文獻(xiàn)的公開內(nèi)容，包括專利、專利申請和出版物均引入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種滲透性為約500～約1500μm2、空隙體積大于約25cm3/g的非織造纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崾湛s的第一種生物降解粘合纖維，和第二種生物降解熱塑性纖維。
2.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，其中第一種纖維是包含聚(乳酸)(PLA)的多組分纖維。
3.權(quán)利要求2的非織造纖維網(wǎng)，其中多組分纖維包含表面組分和非表面組分，并且表面組分的熔融溫度比非表面組分的熔融溫度低至少約10℃。
4.權(quán)利要求3的非織造纖維網(wǎng)，其中第二種熱塑性纖維的熔融溫度比第一種纖維表面組分的熔融溫度高至少約20℃。
5.權(quán)利要求3的非織造纖維網(wǎng)，其中表面組分包含L，D-聚交酯(LD-PLA)或聚交酯-己內(nèi)酯共聚物。
6.權(quán)利要求3的非織造纖維網(wǎng)，其中表面組分包含L，D-聚交酯(LD-PLA)，非表面組分包含聚交酯，并且表面組分的L∶D比低于非表面組分的L∶D比。
7.權(quán)利要求2的非織造纖維網(wǎng)，其中第一種纖維是雙組分皮/芯纖維。
8.權(quán)利要求7的非織造纖維網(wǎng)，其中皮是L∶D為95∶5的聚交酯，或聚交酯-己內(nèi)酯共聚物，芯是100％ L-聚交酯。
9.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，其中第一種纖維的收縮率，在約70℃下，小于約10％。
10.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，其中第二纖維選自低級烷基纖維素酯、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、脫乙酰殼多糖和PHBV(β-羥基丁酸酯和β-羥基戊酸酯的共聚物)。
11.權(quán)利要求10的非織造纖維網(wǎng)，其中低級烷基纖維素酯是纖維素醋酸酯。
12.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，其還具有小于80°的接觸角，其中接觸角決定于纖維的固有性能。
13.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，包含約40％～95％第一種纖維，和約60％～5％第二種纖維。
14.權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)，其中纖維網(wǎng)通過采用穿透空氣粘合的粘合梳理纖維網(wǎng)工藝生產(chǎn)。
15.包含由權(quán)利要求1的非織造纖維網(wǎng)制造的沖擊層的吸收制品。
16.權(quán)利要求15的吸收制品，包含可滲透液體的頂層、與可滲透液體的頂層結(jié)合的背層、位于可滲透液體的頂層和背層之間的吸收結(jié)構(gòu)，其中沖擊層位于頂層和吸收結(jié)構(gòu)之間。
全文摘要
提供用作個人護(hù)理制品沖擊層的非織造纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)包含第一種粘合纖維，它是不發(fā)生嚴(yán)重?zé)崾湛s的生物降解熱塑性纖維。所述纖維網(wǎng)還包含第二種纖維，它是生物降解熱塑性纖維。第一種纖維和第二種纖維混合形成纖維網(wǎng)，所得纖維網(wǎng)具有500～1500μm
文檔編號C08L101/16GK1437666SQ00819246
公開日2003年8月20日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者F·－J·D·崔, B·C·韋泰姆 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司