專利名稱：尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材以及制備和使用此類幅材的方法。本發(fā)明還涉及尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材，該幅材包含可用于制備制品(例如一次性的醫(yī)用制品以及可生物降解和可生物相容的制品)的熱塑性聚合物添加劑和脂族聚酯的共混物。
背景技術(shù)：
熔體紡絲法(或紡粘法)是一種通過以下方法形成纖維的工藝經(jīng)由模具中的小噴絲孔擠出熔融聚合物，在帶材上以均一隨機(jī)方式收集紡絲，并且使纖維粘合，以形成粘結(jié)幅材。熔噴(或MB)法是一種通過經(jīng)由高速受熱氣體射流包圍的小噴絲孔擠出熔融聚合物、并且收集吹塑長絲作為粘結(jié)幅材的工藝。該工藝也稱為吹塑微纖維(或BMF)工藝。聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET))和聚烯烴(例如聚丙烯(PP))是兩類通過例如BMF和紡粘等工藝的紡織物纖維、包裝膜、飲料瓶和注塑成型用品的商業(yè)生產(chǎn)中的常用石油基聚合物。存在用基于可再生資源的產(chǎn)品替代這些石油基產(chǎn)品的市場需求。諸如聚乳酸和聚羥基丁酸酯等脂族聚酯衍生自可再生(植物基或微生物基)原材料，但這些聚合物通常不適合用于制備非織造物。一般來講已知的是，不存在完全基于脂族聚酯(如，聚乳酸，即PLA)的可商購獲得的紡粘或熔噴產(chǎn)品。脂族聚酯，例如聚(乳酸)(PLA)，以及包含此類纖維的幅材，由于在暴露于加熱時(shí)松弛的分子取向無定形段的松弛，而在經(jīng)歷高溫時(shí)可收縮高達(dá)初始長度的40% (參見由Narayanan, V. > Bhat, G. S.和L. C. Wadsworth.編寫的TAPPI Proceedings: Nonwovens Conference&Trade Fair. (1998) 29-36 (《紙衆(zhòng)與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會會議錄非織造材料研討會和商品交易會》，1998年,第29-36頁))。如所提到的那樣，人們越來越關(guān)注用資源可再生聚合物(即衍生自植物基材料的聚合物)替換石油基聚合物，例如PET和PP。理想的資源可再生聚合物是“二氧化碳中和的”，表示按照制備和處理產(chǎn)物時(shí)的排放量消耗盡可能多的二氧化碳使植物基材生長?？缮锝到獾牟牧暇哂凶銐蛱匦?，以允許它們在暴露于導(dǎo)致堆肥處理的狀況時(shí)發(fā)生分解。被認(rèn)為具有可生物降解特性的材料的實(shí)例包括脂族聚酯，例如PLA、聚(乙醇酸)、聚(己內(nèi)酯)、丙交酯和乙交酯的共聚物、聚(丁二酸乙二醇酯)、聚羥基丁酸酯以及它們的組合。然而，在使用脂族聚酯(例如聚(乳酸))用于BMF時(shí)經(jīng)常會遇到困難，這是由于脂族聚酯熱塑性材料具有相對高的熔體粘度，這會生成通常無法按可制備聚丙烯的相同纖維直徑制備的非織造幅材。聚酯幅材的較粗纖維直徑可限制其應(yīng)用，因?yàn)樵S多最終產(chǎn)品特性由纖維直徑控制。例如，對于皮膚接觸應(yīng)用而言，粗纖維使人感覺明顯更硬和吸引力較低。另夕卜，粗纖維制備的幅材具有較大孔隙度，可導(dǎo)致幅材具有較低的阻礙特性(如，對含水流體具有較低的排斥性)。
將脂族聚酯加工成微纖維的過程在美國專利No. 6，645，618 (Hobbs等人)中有所描述。美國專利No. 6，111，160 (Gruber等人)公開了通過熔噴和紡粘工藝使用熔融穩(wěn)定的聚交酯來形成非織造制品。JP6466943A (Shigemitsu等人)描述了低收縮率特性聚酯體系及其制造方法。美國專利申請公開No. 2008/0160861 (Berrigan等人)描述了一種用于制備粘結(jié)非織造纖維幅材的方法，該方法包括擠出聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸的熔噴纖維、收集該熔噴纖維作為初始非織造纖維幅材以及通過受控的加熱和冷卻操作使初始非織造纖維幅材退火。美國專利No. 5，364，694 (Okada等人)描述了基于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的熔噴非織造織物及其制造。美國專利No. 5，753，736 (Bhat等人)描述了通過使用成核劑、增強(qiáng)劑以及兩者的組合制造具有減小的收縮率的聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。美國專利No. 5，585，056和No. 6，005，019描述了一種包含可吸收的聚合物纖維和增塑劑的外科手術(shù)制品，所述增塑劑包含硬脂酸及其鹽。美國專利No. 6，515，054描述了一種可生物降解的樹脂組合物，該組合物包含可生物降解的樹脂、填料和陰離子表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
通常，所公開的本發(fā)明涉及尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材以及制備和使用此類幅材 的方法。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種幅材，該幅材包含多根連續(xù)的纖維，該纖維包含一種或多種熱塑性脂族聚酯；以及抗收縮添加劑，所述抗收縮添加劑的量按所述幅材的重量計(jì)為大于0%且不超過10%，其中纖維顯示具有分子取向并且基本上連續(xù)地延伸貫穿幅材，并且另外其中在將幅材加熱至纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在纖維的熔點(diǎn)的溫度以下時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。在一些示例性實(shí)施例中，纖維的分子取向?qū)е轮辽貽. 01的雙折射率值。在大多數(shù)實(shí)施例中，纖維是微纖維，并且尤其是細(xì)旦纖維。熱塑性聚酯包括至少一種脂族聚酯。在某些示例性實(shí)施例中，脂族聚合物選自一種或多種聚(乳酸)、聚(乙醇酸)、乳酸-乙醇酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、它們的共混物和共聚物。在某些示例性實(shí)施例中，脂族聚酯是半結(jié)晶的。在另一方面，本發(fā)明涉及一種含有多根纖維的幅材，所述多根纖維含有一種或多種選自脂族聚酯的熱塑性聚酯；和抗收縮添加劑，所述抗收縮添加劑的量按所述幅材的重量計(jì)為大于0%且不超過10%，其中所述纖維優(yōu)選地未顯示具有分子取向，并且另外其中在將幅材加熱至纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在纖維的熔點(diǎn)的溫度以下時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。在某些示例性實(shí)施例中，熱塑性聚酯包括至少一種選自一種或多種聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸乙醇酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、其共混物和共聚物的脂族聚酯。在某些示例性實(shí)施例中，脂族聚酯是半結(jié)晶的。在某些實(shí)施例中，熱塑性抗收縮添加劑包含至少一種熱塑性半結(jié)晶聚合物，其選自聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚偏二氟乙烯、聚(甲基戊烯)、聚(乙烯-氯三氟乙烯)、聚(氟乙烯)、聚(環(huán)氧乙烷)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、半結(jié)晶性脂族聚酯(包括聚己內(nèi)酯)、脂族聚酰胺(例如尼龍6和尼龍66)和熱致性液晶聚合物。特別優(yōu)選的熱塑性抗收縮聚合物包括聚丙烯、尼龍6、尼龍66、聚己內(nèi)酯和聚環(huán)氧乙烷。在大多數(shù)實(shí)施例中，纖維是微纖維，尤其是細(xì)旦纖維。
在涉及此前所述本發(fā)明兩個(gè)方面的附加示例性實(shí)施例中，多根纖維可包含與熱塑性聚酯不同的熱塑性(共)聚合物。在另外的示例性實(shí)施例中，纖維可包含增塑劑、稀釋劑、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、抗微生物組分或它們的組合中的至少一者。在一些特定的示例性實(shí)施例中，纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約25μπκ更優(yōu)選地不大于12μπι并且甚至更優(yōu)選地不大于10 μ m。在這些實(shí)施例的某些中，纖維顯示具有的中值纖維直徑為至少
Iμ m。在另外的示例性實(shí)施例中，所述幅材是可生物相容的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，形成的纖維幅材包含小于10重量％、優(yōu)選地小于8重量％并且最優(yōu)選地小于6重量％的填充材料，該填充材料可不利地影響機(jī)械性能，例如拉伸強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，制備多根纖維的幅材，其中熱塑性纖維粘結(jié)在一起形成尺寸穩(wěn)定的多孔幅材。在這些實(shí)施例中，纖維在形成之后優(yōu)選地粘結(jié)在一起并且在第二熱工藝中至少部分地冷卻，所述第二熱工藝為例如通過受熱的壓延(壓力輥隙)輥或采用熱氣體(例如受熱的空氣)。 在另外的實(shí)施例中，尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材可以通過使用粘度調(diào)節(jié)劑降低脂族聚酯(例如PLA)的粘度而形成。在某些示例性實(shí)施例中，粘度調(diào)節(jié)劑選自烷基羧酸鹽和羧酸、烯基羧酸鹽和羧酸、芳烷基羧酸鹽和羧酸、烷基乙氧基化羧酸鹽和羧酸、芳烷基乙氧基化羧酸鹽和羧酸、烷基乳酸鹽、烯基乳酸鹽以及它們的混合物。在一些示例性實(shí)施例中，幅材是由熱塑性聚酯和抗收縮熱塑性聚合物添加劑的熔融混合物形成的尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材。在另外的示例性實(shí)施例中，尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材選自紡粘幅材、吹塑微纖維幅材、水刺幅材(射流噴網(wǎng)幅材)或它們的組合。在又一方面，本發(fā)明涉及制造尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材的方法，該方法包括形成一種或多種熱塑性聚酯與抗收縮添加劑的混合物，所述一種或多種熱塑性聚酯選自脂族聚酯，所述抗收縮添加劑的量按混合物的重量計(jì)為大于0%且不超過10% ;由該混合物形成多根纖維；以及收集纖維的至少一部分以形成幅材，其中所述纖維顯示具有分子取向并且基本上連續(xù)地延伸貫穿幅材，并且另外其中在將幅材加熱至纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在纖維的熔點(diǎn)的溫度以下時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。在一些實(shí)施例中，纖維可采用熔體紡絲、長絲擠出、靜電紡絲、氣體射流原纖化或它們的組合形成。在又一另外的方面，本發(fā)明涉及制備尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材的方法，該方法包括形成一種或多種熱塑性脂族聚酯和抗收縮添加劑的混合物，所述抗收縮添加劑的量按混合物的重量計(jì)為大于0%且不超過10% ;由該混合物形成多根纖維；以及收集纖維的至少一部分以形成幅材，其中所述纖維未顯示具有分子取向，并且另外其中在將幅材加熱至纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在纖維的熔點(diǎn)的溫度以下時(shí)，幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。在一些示例性實(shí)施例中，纖維可采用熔噴(如，BMF)工藝形成。在一些示例性實(shí)施例中，所述方法還可包括例如通過受控的幅材加熱或冷卻來后加熱尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材。在又一方面，本公開涉及一種制品，該制品包含上述尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材，其中該制品選自氣體過濾制品、液體過濾制品、吸音制品、隔熱制品、表面清潔制品、細(xì)胞生長載體制品、藥物遞送制品、個(gè)人衛(wèi)生制品、傷口敷料制品和牙齒衛(wèi)生制品。在某些示例性實(shí)施例中，該制品可為外科手術(shù)消毒蓋布。在其他示例性實(shí)施例中，該制品可為外科手術(shù)罩衣。在其他示例性實(shí)施例中，該制品可為消毒裹布。在另外的示例性實(shí)施例中，該制品可為傷口接觸材料。在許多情況下，這些制品是一次性的并且是可能可回收利用的、可生物降解的和/或可堆肥的。根據(jù)本發(fā)明的尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材的示例性實(shí)施例可以具有使其能夠用于多種應(yīng)用的結(jié)構(gòu)特征，具有優(yōu)越的吸收性質(zhì)，由于其密實(shí)度低而顯示具有高孔隙率和滲透性，和/或以高性價(jià)比方式進(jìn)行制備。由于所形成的纖維的直徑小，因而幅材具有類似于聚烯烴幅材的柔軟感，但在許多情況下由于所用聚酯的較高模量而顯示具有優(yōu)越的拉伸強(qiáng)度。雙組分纖維，例如皮芯型或并列型雙組分纖維，可采用可制備雙組分微纖維的方式進(jìn)行制備，所述雙組分微纖維包括亞微米纖維。然而，本發(fā)明的示例性實(shí)施例對于單組分纖維可能是特別有用和有利的。在其他優(yōu)勢中，使用單組分纖維的能力可降低制造的復(fù)雜性并對幅材的使用產(chǎn)生較少的限制。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材的示例性方法可以在較高的生產(chǎn)速率、較高的生產(chǎn)效率、較低的生產(chǎn)成本等方面具有優(yōu)勢。已對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的多個(gè)方面和優(yōu)勢進(jìn)行了匯總。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每一個(gè)圖示實(shí)施例或每種實(shí)施方式。隨后的具體實(shí)施方式

和實(shí)例更具體地舉例說明了使用本文所公開原理的某些目前優(yōu)選的實(shí)施例。


圖I為作為對照物的單獨(dú)PLA纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖2為具有5重量％的Total 3860聚丙烯的PLA纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖3為具有5重量％的Kraton D1117P的PLA纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖4為具有5重量％的Nylon B24的PLA纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖5為示出按照實(shí)例7制備的紡粘非織造幅材沿橫向的歸一化拉伸載荷的圖形。圖6為示出按照實(shí)例7制備的紡粘非織造幅材沿縱向的歸一化拉伸載荷的圖形。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明整體涉及尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材或織物。幅材包含由(共)聚合物混合物形成的多根纖維，所述混合物優(yōu)選具有熔融可加工性，使得該(共)聚合物混合物能夠被擠出。尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材可通過在擠出之前或擠出期間使脂族聚酯與抗收縮添加劑共混而制備，所述抗收縮添加劑的量按該幅材的重量計(jì)為大于0%且不超過10%。在將所得幅材加熱至高于纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，該幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。在某些實(shí)施例中，纖維可顯示具有分子取向?？故湛s添加劑優(yōu)選地為熱塑性聚合物。在幅材的平面內(nèi)是指幅材的χ-y平面，其也可稱為幅材的縱向和/或橫向。因此，將幅材加熱至高于纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，本文所述的纖維和幅材具有至少一個(gè)在幅材的平面內(nèi)的(如，沿縱向或橫向)縮短率不大于12%的維度。如本文所述的纖維幅材或織物在無約束(S卩，被允許自由移動(dòng))下將幅材加熱至高于纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)是尺寸穩(wěn)定的?？杉訜岱氖蛊錅囟雀哂诜甲搴?或脂族聚酯纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度15°C、20°C、30°C、45°C以及甚至55°C，并且幅材將保持尺寸穩(wěn)定，如，具有至少一個(gè)在幅材的平面內(nèi)的縮短率不大于12%的維度。幅材優(yōu)選地不被加熱至使纖維熔融或?qū)е吕w維可覺察地降解的溫度，如被此類特性展示為分子量損耗或脫色。盡管無意于受理論的束縛，但據(jù)信抗收縮添加劑形成在長絲的整個(gè)芯上隨機(jī)分布的分散體。已經(jīng)認(rèn)識到，分散體的 尺寸在長絲中的各處可以是變化的。例如，在纖維的外部，分散相粒子的尺寸可以較小，擠出過程中在此處的剪切速率較高，而在纖維的芯附近剪切速率較低?？故湛s添加劑可通過在聚酯連續(xù)相中形成分散體而抑制或降低收縮率。分散的抗收縮添加劑可呈現(xiàn)多種不同的形狀，例如球體、橢圓體、桿狀、圓柱體以及許多其他形狀。當(dāng)纖維的橫截面被取成與縱向軸線垂直時(shí)，分散相通常顯示為圓形或長方形的形狀。分散相中的每個(gè)離散顆粒可以表征為具有“平均直徑”，其對于非球形顆粒而言可被認(rèn)為是等面積的圓的直徑。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，效果最佳的那些聚合物形成具有離散顆粒的分散相，所述離散顆粒的平均直徑為小于250nm、優(yōu)選地小于200nm、更優(yōu)選地小于150nm并且最優(yōu)選地小于lOOnm。在一些情況下，據(jù)信抗收縮添加劑充當(dāng)選擇性可混溶的添加劑。盡管無意于受理論的束縛，但令人懷疑地是，在低重量百分比的脂族聚酯和高擠出溫度下，抗收縮添加劑可與脂族聚酯混合并且物理地抑制鏈移動(dòng)，從而抑制冷結(jié)晶，并且未觀察到宏觀收縮率。另外可能的是，抗收縮添加劑可以促進(jìn)脂族聚酯結(jié)晶。例如，優(yōu)選的熱塑性抗收縮添加劑是至少半結(jié)晶的、為液體，并且在擠出溫度下可自由混合并分散為流體。這些分散的顆?？梢鸢虢Y(jié)晶性脂族聚酯(例如聚乳酸(PLA))結(jié)晶。例如，在大多數(shù)實(shí)施例中，如果抗收縮添加劑的重量百分比顯著增大超過10重量％，則熱塑性抗收縮添加劑和脂族聚酯會相分離為大的相疇，同時(shí)脂族聚酯的重排不受影響。如本說明書和所附權(quán)利要求書中所用，除非上下文清楚表明并非如此，否則單數(shù)形式“一種”、“該”和“所述”包括多個(gè)指代物。因此，舉例來說，對包含“化合物”的細(xì)旦纖維的引用包括兩種或更多種化合物的混合物。如本說明書和所附權(quán)利要求書中所用，除非上下文清楚表明并非如此，否則術(shù)語“或”的含義通常包括“和/或”。如本說明書所用，由端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括歸入該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(如I至5包括 1、1· 5、2、2· 75,3,3. 8、4 和 5)。除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求書中所用的表示數(shù)量或成分、特性的量度等的所有數(shù)值均理解為在所有情況下都被術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則在上述說明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，并且會根據(jù)利用本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員所期望獲得的所需性質(zhì)而變化。在最低程度上，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)都并不旨在限制等同原則在權(quán)利要求書保護(hù)范圍上的應(yīng)用，至少應(yīng)該根據(jù)所記錄數(shù)值的有效數(shù)位和通過慣常的四舍五入法來解釋每一個(gè)數(shù)值參數(shù)。對于以下給出定義的術(shù)語，除非在權(quán)利要求書或說明書中的其他地方另外給出了不同的定義，否則以這些定義為準(zhǔn)。術(shù)語表術(shù)語“雙組分纖維”或“多組分纖維”意指具有兩種或更多種組分的纖維，每一種組分都占據(jù)纖維的橫截面積的一部分并且在纖維的基本長度上延伸。合適的多組分纖維構(gòu)型包括(但不限于)皮芯構(gòu)型、并列構(gòu)型和“海島型”構(gòu)型(例如，由位于日本岡山市的可樂麗株式會社(Kuraray Company, Ltd. , Okayama, Japan)制備的纖維)。術(shù)語“單組分纖維”意指其中纖維在其整個(gè)橫截面上具有基本相同組成的纖維，但是單組分包括共混物或包含添加劑的材料，其中基本均一組成的連續(xù)相在整個(gè)橫截面上和纖維長度上延伸。術(shù)語“抗收縮”添加劑是指一種熱塑性聚合物添加劑，當(dāng)將其以按脂族聚酯的重量計(jì)為不大于10%的濃度添加至脂族聚酯并形成非織造幅材時(shí)，所得幅材具有以下特性在將該幅材加熱至纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在纖維的熔點(diǎn)的溫度以下時(shí)，所述幅材具有在幅材的平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。優(yōu)選的抗收縮添加劑在冷卻至23-25°C時(shí)，在脂族聚酯中形成離散顆粒的分散相。最優(yōu)選的抗收縮添加劑是如通過差示掃描量熱法確定的半結(jié)晶性聚合物。術(shù)語“可生物降解的”表示可通過自然產(chǎn)生的微生物例如細(xì)菌、真菌和藻類和/或 自然環(huán)境因素，例如水解、酯交換反應(yīng)、暴露于紫外光或可見光(可光降解的)和酶機(jī)制或其組合的作用而降解。術(shù)語“可生物相容的”表示可通過不在活組織中產(chǎn)生有毒、有害或免疫響應(yīng)而在生物學(xué)上相容?？缮锵嗳莸牟牧弦部赏ㄟ^生物化學(xué)和/或水解工藝而分解并由活組織吸收。使用的測試方法包括ASTMF719，其用于細(xì)旦纖維接觸組織，例如皮膚、傷口、包括在諸如食道或尿道之類的孔口內(nèi)的粘膜組織的應(yīng)用情況；以及ASTM F763，其用于細(xì)旦纖維被植入組織中的應(yīng)用情況。術(shù)語“中值纖維直徑”表示通過以下過程確定的纖維直徑生成纖維結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)圖像，例如通過使用掃描電鏡；測量所述一個(gè)或多個(gè)圖像中明顯可見纖維的纖維直徑，從而產(chǎn)生纖維直徑的總數(shù)X;以及計(jì)算X纖維直徑的中值纖維直徑。通常，X為大于約20，更優(yōu)選地大于約50，并且有利地在約50至約200的范圍內(nèi)。術(shù)語“細(xì)旦纖維” 一般是指中值纖維直徑為不大于約50微米(μ m)、優(yōu)選不大于25 μ m、更優(yōu)選不大于20 μ m、還更優(yōu)選不大于15 μ m、甚至更優(yōu)選不大于10 μ m、最優(yōu)選不大于5μπι的纖維?！拔⒗w維”是一組中值纖維直徑為至少I μ m但不大于100 μ m的纖維?！俺?xì)微纖維”為一組中值纖維直徑為2 μ m或更小的微纖維。“亞微米纖維”是一組中值纖維直徑為不大于I μ m的纖維。當(dāng)本文提及某一特定種類的微纖維批、組、陣列時(shí)，如“亞微米微纖維陣列”時(shí)，其意指該陣列中的微纖維的完整組或單批微纖維的完整組，而不僅僅是指屬于亞微米尺寸的陣列或批的一部分。“連續(xù)取向的微纖維”本文是指從模具放出并通過處理工位移動(dòng)的基本上連續(xù)的纖維，該纖維在處理工位中被拉伸且纖維內(nèi)分子的至少部分被取向?yàn)榕c纖維的縱向軸線對齊(相對于纖維使用的“取向的”意指纖維分子的至少部分沿著纖維的縱向軸線對齊)。本文中的“熔噴纖維”指的是通過將熔融的形成纖維的材料擠壓穿過模具噴絲孔進(jìn)入高速氣體流中制備的纖維，其中擠出的材料首先縮束，然后固化為纖維聚集體?！蔼?dú)立地制備的亞微米纖維”意指從亞微米纖維成纖設(shè)備(如模具)制備的亞微米纖維流，該成纖設(shè)備被設(shè)置為使得亞微米纖維流初始與較大尺寸微纖維流在空間上分隔(如在約I英寸(25mm)或更大的距離上)，但在飛射中與其合并以及分散到其中。術(shù)語“非織造物”一般是指由聚合物纖維(沿一個(gè)方向或以隨機(jī)方式取向)的集合組成的織物，所述纖維通過以下方式保持在一起(I)機(jī)械聯(lián)鎖；(2)熱塑性纖維的熔融；
(3)采用合適的粘結(jié)劑粘結(jié)，例如天然或合成聚合物樹脂；或(4)它們的任何組合?！白陨辰Y(jié)”被定義為在高溫下的纖維之間的粘結(jié)，如在不使用(例如)點(diǎn)粘結(jié)或壓延中的直接接觸壓力的情況下，在烘箱中或用通風(fēng)粘合器獲得的粘結(jié)?！胺肿酉嗤钡木酆衔锸侵妇哂谢鞠嗤闹貜?fù)分子單元的聚合物，但其在分子量、制備方法、商業(yè)形式、結(jié)晶度或分子取向等方面可以不相同。 “自支承”或“自支持”在描述幅材時(shí)意指幅材可以例如在沒有支承層或其他支承輔助下，通過自身而得以保持、處理和加工?！懊軐?shí)度”是與密度和網(wǎng)的滲透性和孔隙度成相反關(guān)系的非織造網(wǎng)性能(低密實(shí)度對應(yīng)于高滲透性和高孔隙度)，并由以下公式定義
權(quán)利要求
1.一種包括多根連續(xù)纖維的幅材，所述多根連續(xù)纖維包含 一種或多種熱塑性脂族聚酯；和 抗收縮添加劑，所述抗收縮添加劑的量按所述幅材的重量計(jì)為大于0%且不超過10%， 其中所述纖維顯示具有分子取向并且基本上連續(xù)地延伸貫穿所述幅材，并且 另外其中在無約束條件下將所述幅材加熱至高于所述纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于所述纖維的熔融溫度的溫度時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。
2.—種包括多根纖維的幅材，所述多根纖維包含 一種或多種熱塑性脂族聚酯；和 抗收縮添加劑，所述抗收縮添加劑的量按所述幅材的重量計(jì)為大于0%且不超過10%， 其中所述纖維未顯示具有分子取向，并且 另外其中在無約束條件下將所述幅材加熱至高于所述纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于所述纖維的熔融溫度的溫度時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維的所述分子取向?qū)е码p折射率值為至少O. 01。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述抗收縮添加劑選自一種或多種半結(jié)晶性熱塑性聚合物，所述一種或多種半結(jié)晶性熱塑性聚合物在所述脂族聚酯樹脂中形成分散相。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述抗收縮添加劑形成離散顆粒的分散相，所述離散顆粒的平均直徑為小于250nm。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述半結(jié)晶性熱塑性聚合物選自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、它們的共混物和共聚物以及它們的衍生物。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述熱塑性聚酯為至少一種脂族聚酯，所述至少一種脂族聚酯選自一種或多種聚(乳酸)、聚(乙醇酸)、乳酸-乙醇酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、它們的共混物和共聚物。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述脂族聚酯是半結(jié)晶的。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其還包含增塑劑、稀釋劑、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、抗微生物組分或它們的組合中的至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幅材，其中所述表面活性劑為一種或多種烷基、烯基、芳烷基或烷芳基陰離子表面活性劑；其中所述表面活性劑摻入到所述聚酯內(nèi)，并且其中所述組合物在45°C下超過10天之后保持親水性。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幅材，其中所述陰離子表面活性劑選自一種或多種烷基、烯基、烷芳基和芳烷基磺酸鹽；烷基、烯基、烷芳基和芳烷基硫酸鹽；烷基、烯基、烷芳基和芳烷基膦酸鹽；烷基、烯基、烷芳基和芳烷基磷酸鹽；烷基、烯基、烷芳基和芳烷基羧酸鹽；烷基烷氧基化羧酸鹽；烷基烷氧基化硫酸鹽；烷基烷氧基化磺酸鹽；烷基烷氧基化磷酸鹽；以及它們的組合。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述抗收縮添加劑是一種或多種半結(jié)晶性聚合物，所述一種或多種半結(jié)晶性聚合物不能與所述熱塑性聚酯一起固溶。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述抗收縮添加劑是熱塑性半結(jié)晶聚合物，所述熱塑性半結(jié)晶聚合物選自聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚偏二氟乙烯、聚(甲基戊烯)、聚(乙烯-氯三氟乙烯)、聚(氟乙烯)、聚(環(huán)氧乙烷)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、包括聚己內(nèi)酯的半結(jié)晶性脂族聚酯、脂族聚酰胺例如尼龍6和尼龍66，以及熱致性液晶聚合物。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述幅材中的所述纖維至少在點(diǎn)位置中粘結(jié)在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幅材，其中所述粘度調(diào)節(jié)劑具有以下結(jié)構(gòu) (R-CO2-) nMn+ 其中R是作為支碳鏈或直碳鏈的C8-C30烷基或亞烷基，或者是C12-C30芳烷基，并且可任選地被0-100個(gè)環(huán)氧烷基團(tuán)、低聚乳酸和/或乙醇酸或它們的組合所取代；所述環(huán)氧烷 基團(tuán)為例如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷基團(tuán)；并且 M是H、堿金屬、堿土金屬、或銨基，質(zhì)子化的叔胺或季胺；并且 η是I或2并且等于陽離子的化合價(jià)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幅材，其中所述粘度調(diào)節(jié)劑選自烷基羧酸鹽、烯基羧酸鹽、芳烷基羧酸鹽、烷基乙氧基化羧酸鹽、芳烷基乙氧基化羧酸鹽、烷基乳酸鹽、烯基乳酸鹽、硬脂酰乳酸鹽、硬脂酸鹽、以及它們的羧酸和它們的混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幅材，其中所述粘度調(diào)節(jié)劑的存在量為所述幅材的至少O.25重量％且不大于約10重量％。
18.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其還包含熱塑性(共)聚合物，所述熱塑性(共)聚合物與所述熱塑性脂族聚酯不同。
19.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約I微米(μ m)。
20.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約25 μ m。
21.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約12 μ m。
22.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約10微米(μ m)。
23.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為不大于約7微米(μ m)。
24.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維顯示具有的中值纖維直徑為至少I μ m。
25.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述纖維除所述抗收縮添加劑之外包含的添加劑為小于10重量％。
26.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述幅材是可生物相容的。
27.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的幅材，其中所述幅材是由熔融混合物形成的非織造幅材，所述熔融混合物包含所述熱塑性脂族聚酯，并且所述抗收縮添加劑為聚丙烯或尼龍。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的幅材，其中所述非織造幅材選自紡粘幅材、吹塑微纖維幅材、水刺幅材或它們的組合。
29.一種制品，其包含根據(jù)權(quán)利要求1-28中任一項(xiàng)所述的幅材，所述制品選自氣體過濾制品、液體過濾制品、吸音制品、隔熱制品、表面清潔制品、細(xì)胞生長載體制品、藥物遞送制品、個(gè)人衛(wèi)生制品、牙齒衛(wèi)生制品、涂覆有粘合劑的條帶和傷口敷料制品。
30.一種外科手術(shù)消毒蓋布或醫(yī)用消毒蓋布，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材。
31.一種外科手術(shù)罩衣或醫(yī)用罩衣，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材。
32.—種消毒裹布，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的消毒裹布，其還包含一種或多種抗微生物劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的消毒裹布，其還包含排斥性添加劑，所述排斥性添加劑在所述幅材的所述纖維之上或之中。
35.一種傷口接觸材料，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材。
36.一種制備根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材的方法，包括 形成一種或多種熱塑性聚酯與抗收縮添加劑的混合物，所述一種或多種熱塑性聚酯選自脂族聚酯和芳族聚酯，所述抗收縮添加劑的量按所述混合物的重量計(jì)為大于0%且不超過 10% ； 由所述混合物同時(shí)形成多根纖維；以及 收集所述纖維的至少一部分以形成幅材，其中所述纖維顯示具有分子取向并且基本上連續(xù)地延伸貫穿所述幅材，并且另外其中在將所述幅材加熱至高于所述纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述纖維至少在點(diǎn)位置處粘結(jié)在一起。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述纖維采用熔體紡絲法、紡粘法、長絲擠出法、電紡法、氣體射流原纖化法或它們的組合形成。
39.一種制備根據(jù)前述權(quán)利要求I至權(quán)利要求28中任一項(xiàng)所述的幅材的方法，包括 形成一種或多種熱塑性聚酯與抗收縮添加劑的混合物，所述一種或多種熱塑性聚酯選自脂族聚酯，所述抗收縮添加劑的量按所述混合物的重量計(jì)為大于0%且不超過10% ； 由所述混合物同時(shí)形成多根纖維；以及 收集所述纖維的至少一部分以形成幅材，其中所述纖維未顯示具有分子取向，并且另外其中在將所述幅材加熱至高于所述纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，所述幅材具有在所述幅材平面內(nèi)的至少一個(gè)縮短率不大于12%的維度。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述纖維至少在點(diǎn)位置處粘結(jié)在一起。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述纖維采用熔噴法、電紡法和氣體射流原纖化法形成。
42.根據(jù)前述權(quán)利要求36-41中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括后加熱所述幅材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材，所述尺寸穩(wěn)定的非織造纖維幅材包含多根連續(xù)纖維，所述多根連續(xù)纖維由一種或多種熱塑性聚酯和聚丙烯形成，所述聚丙烯按所述幅材的重量計(jì)其量為大于0%且不超過10%。將所述幅材加熱至高于所述纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，所述幅材具有至少一個(gè)維度，所述至少一個(gè)維度在所述幅材的平面內(nèi)的縮短率為不超過10%。可以使用紡粘工藝制備基本上連續(xù)的纖維，所述基本上連續(xù)的纖維顯示具有分子取向?？梢允褂萌蹏姽に囍苽洳贿B續(xù)的纖維，所述不連續(xù)的纖維未顯示具有分子取向。所述幅材可以作為制品使用，所述制品用于過濾、吸音、隔熱、表面清潔、細(xì)胞生長載體、藥物遞送、個(gè)人衛(wèi)生、醫(yī)用衣著或傷口敷料。
文檔編號B32B27/00GK102762370SQ201080063664
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者埃里克·M·摩爾, 弗朗西斯·E·波爾貝尼, 杰伊·M·杰嫩, 約翰·D·施泰爾特, 西安·F·芬尼西, 邁克爾·R·貝里甘, 馬修·T·斯科爾茨 申請人:3M創(chuàng)新有限公司