專(zhuān)利名稱(chēng)：可橫向拉伸的非織造層合物的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于醫(yī)用制品、個(gè)人護(hù)理用品、服裝及戶(hù)外用布料的非織造布領(lǐng)域。
許多用非織造布制作的產(chǎn)品的制造過(guò)程可能是涉及到許多不同裁切及結(jié)合步驟的非常復(fù)雜的一件事。例如，由非織造布制作手術(shù)罩衣要涉及在一大塊材料上挖出袖窿及領(lǐng)口，裁出袖子料，然后把通常由兩片構(gòu)成的袖子彼此接到一起，再同罩衣的大身接起來(lái)。有些罩衣還帶有加強(qiáng)部位(例如肘部)，為此還必須將附加的布片裁出、安放并結(jié)合。在罩衣的袖子、后片及前片上還可能要求開(kāi)扣眼或其他固定或合攏方式的手續(xù)。這樣一種制作過(guò)程要求將各種布片多次轉(zhuǎn)動(dòng)、翻身、折疊等等。
用于各種各樣用途的某些類(lèi)型非織造布的特性之一是彈性，即能夠拉長(zhǎng)，然后又大致恢復(fù)到其原來(lái)尺寸的能力。這種特性對(duì)于例如醫(yī)用罩衣、尿布、訓(xùn)練褲以及成人失禁用品是有用的。
可拉伸非織造布已有生產(chǎn)，然而通常局限于沿機(jī)器方向(MD)拉伸，即布料被生產(chǎn)出來(lái)的方向。雖然這一特性是有用的，但是據(jù)發(fā)現(xiàn)，假如非織造布能夠沿垂直于機(jī)器的方向(橫向)(CD)拉伸，則將大大有利于許多制造過(guò)程。雖然看起來(lái)是件小事，但是加工期間反復(fù)翻轉(zhuǎn)例如罩衣的非織造布料會(huì)導(dǎo)致布料的損傷、維護(hù)費(fèi)用增加，以及當(dāng)然還有原始購(gòu)置加工生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的基本投資的增加。橫向可拉伸非織造布，由于免去在使用MD可拉伸材料時(shí)為了獲得沿需要方向的可拉伸性而轉(zhuǎn)動(dòng)布料的步驟，將會(huì)大大簡(jiǎn)化制造過(guò)程。
據(jù)此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種沿至少橫向可拉伸的非織造布層合物。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明的目的是通過(guò)一種具有橫向可拉伸性的多層層合物實(shí)現(xiàn)的，其中外層是卷曲或可卷曲紡粘聚合物纖網(wǎng)或布，它可以是雙組分纖維的，而且該層合物還包括至少一個(gè)彈性體聚合物層的內(nèi)層。各層在其整個(gè)生產(chǎn)及粘合為所述層合物期間均維持在未拉伸的狀態(tài)。
發(fā)明詳述定義這里所用的“非織造布或纖網(wǎng)”一詞是指這樣一種纖網(wǎng)，它具有由單根纖維或絲互相絞纏而成的，而不是如針織織物中那樣以可辨認(rèn)或規(guī)則重復(fù)的方式組成的結(jié)構(gòu)。非織造布或纖網(wǎng)一向可采用多種方法成形，例如熔噴法、紡粘法以及粘合梳理纖網(wǎng)法。非織造布的單位重量通常以每平方碼材料的盎司數(shù)(osy)或每平方米的克數(shù)(gsm)來(lái)表示，使用的纖維直徑通常以微米表示。(注要從osy換算到gsm，可用33.91乘上以osy表示的數(shù)值)。
這里所使用的“微纖維”一詞是指平均直徑不大于約50微米的細(xì)直徑纖維，例如其平均直徑約為0.5微米～約50微米，或者特別是，微纖維的平均直徑為約2微米～約40微米。例如，一個(gè)按微米給出的聚丙烯纖維的直徑數(shù)值可以通過(guò)將其乘方，然后將結(jié)果乘上0.00629，換算為旦數(shù)，比如，15微米聚丙烯纖維的旦數(shù)為約1.42(152×0.00629＝1.415)。
這里所使用的“紡粘纖維”一詞是指這樣的小直徑纖維，其制取方法是將熔融熱塑性材料從一種紡絲板的通常為圓形的許多細(xì)孔中擠出成為一束絲，然后通過(guò)例如以下文獻(xiàn)所述的方法使擠出絲的直徑迅速變細(xì)授予Appel等人的美國(guó)專(zhuān)利4,340,563及授予Dorschner等人的美國(guó)專(zhuān)利3,692,618、授予Matsuki等人的美國(guó)專(zhuān)利3,802,817、授予Kinney的美國(guó)專(zhuān)利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國(guó)專(zhuān)利3,502,763、授予Levy的美國(guó)專(zhuān)利3,502,538，以及授予Dobo等人的美國(guó)專(zhuān)利3,542,615。紡粘纖維通常是連續(xù)的，其直徑大于7微米，特別是常常介于約10微米～30微米之間。
這里所使用的“熔噴纖維”一詞是指這樣的纖維，其制取方法是將熔融熱塑性材料從許多細(xì)小的、通常為圓形的模板孔中以熔融絲或絲束的形式擠出到高速氣體(例如空氣)流中，氣流將熔融熱塑性材料的絲束拉細(xì)，以致可將其直徑降低到微纖維直徑的水平。此后，該熔噴纖維被高速氣流夾帶并沉積到收集表面上，形成由無(wú)規(guī)散落的熔噴纖維組成的纖網(wǎng)。這樣一種方法例如公開(kāi)在授予Butin的美國(guó)專(zhuān)利3,849,241中。熔噴纖維一般屬于微纖維，其直徑通常小于10微米。
這里所用的“聚合物”一詞一般包括但不限于，均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無(wú)規(guī)及交替共聚物、三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另行限定，“聚合物”一詞應(yīng)涵蓋材料的所有幾何構(gòu)型。這些構(gòu)型包括但不限于，全同立構(gòu)、間同立構(gòu)、無(wú)規(guī)及隨機(jī)對(duì)稱(chēng)構(gòu)型(randomsymmetries)。
這里所用的“機(jī)器方向”或“MD”一詞是指布料被生產(chǎn)出來(lái)的長(zhǎng)度方向?！按怪睓C(jī)器的方向”、“橫向”或“CD”是指布料的幅寬方向，即大體垂直于MD的方向。
這里所用的“雙組分纖維”一詞是指用來(lái)自分開(kāi)的擠出機(jī)的至少兩種聚合物，但共同紡成一種纖維時(shí)所制成的纖維。這些聚合物沿雙組分纖維的橫斷面排列在基本固定的界限分明的區(qū)內(nèi)，并沿該雙組分纖維的長(zhǎng)度連續(xù)地延伸。此種雙組分纖維的配置例如可以是皮/芯排列的，其中一種聚合物被另一種聚合物包圍著，或者可以是并排排列的，或是呈“海-島”式排列的。雙組分纖維公開(kāi)在授予Kaneko等人的美國(guó)專(zhuān)利5,108,820、授予Strack等人的美國(guó)專(zhuān)利5,336,552以及歐洲專(zhuān)利0586924中。就雙組分纖維而言，聚合物存在的比例可為75/25、50/50、25/75，或者任何希望的其他比例。
這里所用的“雙成分纖維”一詞是指從同一擠出機(jī)以共混物形式擠出的至少兩種聚合物制成的纖維?！肮不煳铩币辉~的定義見(jiàn)下文。雙成分纖維不具備沿纖維的橫斷面內(nèi)排列在相對(duì)固定位置的界限分明區(qū)內(nèi)的不同聚合物組分，其不同聚合物通常不是沿纖維的全長(zhǎng)連續(xù)延伸的，相反，它們通常形成無(wú)規(guī)地開(kāi)始和結(jié)束的細(xì)纖。雙成分纖維有時(shí)也叫做多成分纖維。這種大體類(lèi)型的纖維例如見(jiàn)諸于授予Gessner的美國(guó)專(zhuān)利5,108,827中。雙組分纖維和雙成分纖維還見(jiàn)諸于教科書(shū)聚合物共混物及復(fù)合物，John A.Manson及Leslie H.Sperling編，Plenum出版社1976年出版，紐約Plenum出版公司一分支機(jī)構(gòu)，IBSN 0-306-30831-2，273～277頁(yè)。
這里所用的“共混物”一詞是指兩種或更多種聚合物的混合物，而“合金”一詞是指共混物的一個(gè)子類(lèi)，其中的成分不相混溶，但具有相容(共存)關(guān)系?！盎烊苄浴焙汀安换烊苄浴钡亩x是分別具有負(fù)值和正值的混合自由能的共混物。進(jìn)而，“相容化”的定義是改變不混溶的聚合物共混物的界面特性以制成合金的方法。
這里所用的“縮頸”或“縮頸拉伸”二詞可互相通用地指一種將非織造布拉長(zhǎng)的方法，一般是沿著機(jī)器方向，以便按控制的方式將其幅寬減少到希望的數(shù)值?？刂评炜稍诶鋺B(tài)、室溫或較高的溫度下進(jìn)行，拉伸的限度是使沿拉伸方向的總尺寸增加到最大不超過(guò)將布料拉破所需要的伸長(zhǎng)值，多數(shù)情況下拉伸值介于約1.2～1.4倍。當(dāng)松弛時(shí)，纖網(wǎng)朝著其原來(lái)的尺寸回縮。這樣一種方法公開(kāi)在例如授予Meitner和Notheis的美國(guó)專(zhuān)利4,443,513中，另一個(gè)是授予Morman的美國(guó)專(zhuān)利4,965,122。
這里所用的“縮頸軟化”一詞是指拉伸期間不對(duì)材料進(jìn)行加熱的縮頸拉伸。
這里所用的“可縮頸材料”一詞是指任何可使之發(fā)生縮頸的材料。
這里所用的“縮頸材料”一詞是指任何在至少一個(gè)方向上用諸如拉伸或收褶的方法使之頸縮了的材料。
這里所用的“恢復(fù)”一詞是指由于施加位移力使材料伸長(zhǎng)之后，一旦位移力消失，被拉長(zhǎng)的材料產(chǎn)生的收縮。例如，一個(gè)松弛狀態(tài)、未發(fā)生位移的、長(zhǎng)度為1英寸的材料，假如由于被拉伸到1.5英寸的長(zhǎng)度而伸長(zhǎng)了50％，則該材料就應(yīng)被拉長(zhǎng)了50％并且應(yīng)具有其松弛長(zhǎng)度的150％的長(zhǎng)度。假如該示范的拉伸材料發(fā)生了回縮，即在解除位移及拉伸力之后回縮到1.1英寸長(zhǎng)，則該材料便恢復(fù)了其伸長(zhǎng)值的80％(0.4英寸)。
這里所用的“解縮頸”一詞是指施加于某種可逆縮頸的材料以使之伸長(zhǎng)到至少其原來(lái)的、縮頸前尺寸的方法，這是通過(guò)沿縱向或垂直機(jī)器的方向施加了這樣的拉伸力達(dá)到的它能使材料在解除拉伸力之后恢復(fù)到其可逆縮頸尺寸的至少約50％以?xún)?nèi)。
這里所用的“縫編結(jié)合”一詞是指例如按照授予Strack等人的美國(guó)專(zhuān)利4,891,957或授予Carey，Jr.等人的美國(guó)專(zhuān)利4,631,933將材料縫編結(jié)合的方法。
這里所用的“醫(yī)用制品”一詞是指手術(shù)罩衣及簾子、面罩、頭罩、鞋罩、傷口敷裹物、繃帶及消毒用包布。
這里所用的“個(gè)人護(hù)理制品”一詞是指尿布、嬰兒圍涎、訓(xùn)練褲、吸收性?xún)?nèi)褲、成人失禁用品、抹布以及婦女衛(wèi)生制品。
這里所用的“防護(hù)外罩”一詞是指用于運(yùn)輸工具，例如汽車(chē)、卡車(chē)，船、飛機(jī)、摩托車(chē)、自行車(chē)、高爾夫小車(chē)等的外罩，經(jīng)常放在戶(hù)外的設(shè)備外罩，例如用于燒架、庭院及園藝設(shè)備(割草機(jī)、轉(zhuǎn)軸式松土機(jī)等)以及草坪家具的外罩，直至地板覆蓋物、桌布及野餐鋪地布。
這里所用的“戶(hù)外用布料”一詞是指主要，雖不是唯一戶(hù)外使用的布料。戶(hù)外用布料包括用于防護(hù)外罩的布料、野營(yíng)/拖車(chē)布料、帆布、篷帳布、華蓋、帳篷、農(nóng)用布(例如禾苗行的覆蓋)以及戶(hù)外服裝，例如頭罩、工業(yè)工作服及連衣褲防護(hù)服、褲子、襯衫、夾克、手套、襪子、鞋罩等。
測(cè)試方法熔體流動(dòng)速率熔體流動(dòng)速率(MFR)是聚合物粘度的度量。MFR采用規(guī)定載荷或剪切速率下在一段測(cè)量的時(shí)間內(nèi)從已知尺寸的毛細(xì)管流出的物質(zhì)重量來(lái)表示，根據(jù)例如ASTM試驗(yàn)1238，條件E，該值在230℃下進(jìn)行測(cè)定，以克/10分鐘為單位。
Grab拉伸試驗(yàn)Grab拉伸試驗(yàn)是布料在夾具間單方向應(yīng)力作用下破裂強(qiáng)度及伸長(zhǎng)或應(yīng)變的度量。Grab拉伸強(qiáng)度和Grab伸長(zhǎng)的數(shù)值是在采用規(guī)定的布寬度、夾具寬度及恒定伸長(zhǎng)速率的情況下獲得的。該試樣與夾具同寬，但比夾具的間距長(zhǎng)，給出的結(jié)果代表處于夾持寬度內(nèi)纖維的有效強(qiáng)度與布料中鄰近纖維所貢獻(xiàn)的附加強(qiáng)度之和。該結(jié)果逼真地模擬了實(shí)際使用當(dāng)中布料的應(yīng)力條件。結(jié)果以直至破裂的磅數(shù)及直至破裂的伸長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)表示。總能量還可表示為斷裂功。數(shù)值越高，布料越結(jié)實(shí)或可拉伸性越好。
循環(huán)試驗(yàn)在循環(huán)試驗(yàn)中，讓材料經(jīng)受固定的伸長(zhǎng)或固定的載荷，將結(jié)果畫(huà)成圖，以載荷為縱軸y，伸長(zhǎng)為橫軸x。該圖生成一條曲線(xiàn)，其下方的面積叫做總吸收能量或“TEA”。對(duì)同一試樣不同循環(huán)次數(shù)的TEA曲線(xiàn)的比例是一個(gè)獨(dú)立于可與其他試樣比較的材料、單位重量及試樣寬度等參數(shù)的數(shù)值。
發(fā)明詳述本發(fā)明的層合布包括由夾在兩層卷曲纖維或長(zhǎng)絲的紡粘非織造布之間的至少一個(gè)熱塑性彈性體聚合物層所組成的層狀構(gòu)造。該紡粘纖維可為雙組分的。
用于實(shí)施本發(fā)明的熱塑性彈性體聚合物層可由下列材料制成苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、聚酰胺、共聚多酯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等，且可以是熔噴纖網(wǎng)、紡粘纖網(wǎng)薄膜或泡沫體層，而且本身可以由一或多層較薄的熱塑性彈性體聚合物層組成。一般而言，任何能成形為合適的彈性體纖維、薄膜或泡沫體的樹(shù)脂或含此種樹(shù)脂的共混物均可用來(lái)制作該彈性體纖維的非織造纖網(wǎng)、彈性體薄膜或彈性體泡沫體。
苯乙烯嵌段共聚物包括苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物。例如，有用的形成彈性體纖維的樹(shù)脂包括通式為A-B-A’或A-B的嵌段共聚物，其中A和A’每一個(gè)是含有苯乙烯部分的，例如聚(乙烯基芳烴)的熱塑性聚合物端嵌段，而其中B是諸如共軛二烯或低級(jí)烯烴聚合物的彈性體聚合物中嵌段。A-B-A’型嵌段共聚物可以含有不同或相同A與A’嵌段的熱塑性嵌段共聚物。而本發(fā)明的嵌段共聚物意在涵蓋線(xiàn)型、支鏈及星形嵌段共聚物。就此而言，星形嵌段共聚物可表示為(A-B)m-X，其中X是多官能原子或分子，且其中每一個(gè)(A-B)m-以A作為端嵌段自X呈發(fā)射狀伸出。在該星形嵌段共聚物中，X可為有機(jī)或無(wú)機(jī)多官能原子或分子，m是整數(shù)，其值與原來(lái)存在于X中的官能團(tuán)數(shù)相同、它一般至少是3，常常是4或5，然而并不限于此。所以，在本發(fā)明中，“嵌段共聚物”，特別是“A-B-A’”及“A-B”嵌段共聚物一詞意在涵蓋所有含有這種橡膠嵌段以及上面討論過(guò)的熱塑性嵌段的嵌段共聚物，它們可擠出(例如通過(guò)熔噴)，且嵌段數(shù)目不受限制。
授予Wisneski等人的美國(guó)專(zhuān)利4,663,220公開(kāi)一種纖網(wǎng)，包括含有至少約10％(重量)A-B-A’嵌段共聚物的微纖維，其中“A”和“A’”每一個(gè)是含有苯乙烯部分的熱塑性端嵌段，且其中“B”是聚(乙烯-丁烯)彈性體中嵌段，以及大于0％(重量)直至約90％(重量)這樣的聚烯烴當(dāng)與該A-B-A’嵌段共聚物摻混并受到高溫與高壓條件的有效組合的作用時(shí)適合以與A-B-A’嵌段共聚物的共混形式擠出。Wisneski等人所用的聚烯烴可以是聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物及其混合物。
此種彈性體共聚物的商品例子例如有叫做KRATON材料的共聚物，生產(chǎn)者殼牌化學(xué)公司，Houston，Texas。供應(yīng)的KRATON嵌段共聚物有幾種不同的配方，其中有許多種可見(jiàn)諸于美國(guó)專(zhuān)利4,663,220，該文收作本文的參考。特別合適的彈性體層可用例如如下的彈性體聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)嵌段共聚物制成，其商品名為KRATONG-1657，生產(chǎn)者殼牌化學(xué)公司，Houston，Texas。
可用來(lái)制作彈性體層的其他范例彈性體材料包括聚氨酯彈性體材料，例如商品名為ESTANE的材料，生產(chǎn)者B.F.Goodrich公司；聚酰胺彈性體材料，例如商品名為PEBAX的材料，生產(chǎn)者Rilsan公司；以及聚酯彈性體材料，例如商品名為HYTREL的材料，由杜邦公司生產(chǎn)。
用聚酯彈性體材料制作彈性體非織造布的方法例如公開(kāi)在授予Morman等人的美國(guó)專(zhuān)利4,741,949中，該文收入本文作為參考。
彈性體層還可用乙烯與至少一種乙烯基單體，例如乙酸乙烯酯、不飽和脂族單羧酸及該單羧酸的酯等的彈性體共聚物制成。該彈性體共聚物及用這種彈性體共聚物制作彈性體非織造纖網(wǎng)的方法公開(kāi)在，例如美國(guó)專(zhuān)利4,803,117中。尤其有用的熔噴熱塑性彈性體纖網(wǎng)由公開(kāi)在例如授予Boggs的美國(guó)專(zhuān)利4,707,398、授予Morman等人的美國(guó)專(zhuān)利4,741,949以及授予Wisneski等人的美國(guó)專(zhuān)利4,663,220中的材料的纖維構(gòu)成。另外，熔噴熱塑性彈性體聚合物層本身，還可以由一或多個(gè)借助技術(shù)上已知的方法一層蓋一層地順序沉積或?qū)雍显谝黄鸬妮^薄熔噴熱塑性彈性體聚合物層構(gòu)成。
熱塑性共聚多酯彈性體包括通式如下的共聚多醚酯
其中“G”選自聚(氧乙烯)-α，ω-二醇、聚(氧丙烯)-α，ω-二醇、聚(氧四亞甲基)-α，ω-二醇，“a”和“b”是包括2、4及6的正整數(shù)，“x”、“y”及“z”是包括1～20的正整數(shù)。該材料按ASTM D-638測(cè)定的斷裂伸長(zhǎng)值一般為約600％～750％，按ASTM D-2117測(cè)定的熔點(diǎn)為約350°F～約400°F(176～205℃)。此類(lèi)共聚多酯材料的商品例子例如有商品名為ARNITEL的材料，原生產(chǎn)者Akzo塑料公司，Amhem，荷蘭，現(xiàn)生產(chǎn)者DSM公司，Sittard，荷蘭，或者商品名為HYTREL的材料，生產(chǎn)者杜邦公司，Wilmington，Delaware。
合適泡沫體的例子包括由General Foam公司，Paramus，NJ，生產(chǎn)的泡沫體。此種泡沫體是商品名為“4000系列”的聚氨酯泡沫體。此種泡沫體見(jiàn)諸于授予Rautenberg等人的美國(guó)專(zhuān)利4,761,324，第6欄，53～68行，該公開(kāi)收作本文的參考文獻(xiàn)。
彈性體熔噴層可按照授予Strack等人的美國(guó)專(zhuān)利4,891,957的方法進(jìn)行縫編?？p編使得縫編后的產(chǎn)品具備強(qiáng)度和耐用性，而本發(fā)明的縫編據(jù)信能提高層合物的耐磨性。雖然縫編通常用來(lái)將兩種或多種材料結(jié)合在一起，但對(duì)本發(fā)明的該實(shí)施方案而言，彈性體熔噴層是單獨(dú)進(jìn)行縫編，然后再用于制作層合材料的。
紡粘非織造布可用技術(shù)上已知并在上面列舉的大量參考文獻(xiàn)中描述過(guò)的方法生產(chǎn)。扼要地說(shuō)，紡粘法通常采用一個(gè)料斗向加熱的擠出機(jī)供應(yīng)聚合物。擠出機(jī)將熔融聚合物送至紡絲板，在此隨著聚合物通過(guò)紡絲板中通常排列成一排或多排的細(xì)孔，它就變?yōu)槔w維狀，形成由絲束構(gòu)成的幕。對(duì)絲束通常用低壓空氣進(jìn)行驟冷，牽伸，一般靠氣力，然后將其沉積在移動(dòng)的多孔墊、帶或“成形金屬網(wǎng)”上，成形為非織造布。
用紡粘法生產(chǎn)出的纖維，其直徑依工藝條件及由該纖維生產(chǎn)出的布料的預(yù)期最終用途而定，一般在約10～約30微米范圍內(nèi)。例如，提高聚合物分子量或降低加工溫度，生產(chǎn)出的纖維直徑就較粗。驟冷流體溫度及氣力牽伸壓力的變化也會(huì)影響到纖維直徑。
適用于紡粘法的聚合物，其加工熔體溫度通常介于約350°F～約610°F(175℃～320℃)，如上面定義的熔體流動(dòng)速率介于約10～約150，特別是在約10～50之間。合適聚合物的例子包括聚丙烯、聚乙烯及聚酰胺。
雙組分纖維也可用于實(shí)施本發(fā)明。雙組分纖維通常是聚丙烯和聚乙烯，按皮/芯、“海/島”或并列的配置排列。合適的市售材料包括牌號(hào)為PP-3445的聚丙烯，生產(chǎn)者Exxon化學(xué)公司，Baytown，Texas，ASPUN6811A；以及2553線(xiàn)型低密度聚乙烯，生產(chǎn)者道化學(xué)公司，Midland，Michigan；25355及12350高密度聚乙烯，生產(chǎn)者道化學(xué)公司；DURAFLEXDP 8510聚丁烯，生產(chǎn)者殼牌化學(xué)公司，Houston，Texas；以及ENATHENE720-009乙烯-丙烯酸正丁酯，生產(chǎn)者Quantum化學(xué)公司，Cincinnati，Ohio。
某些雙成分纖維也可用于實(shí)施本發(fā)明。聚丙烯共聚物與聚丁烯共聚物按90/10的混合比的共混物，據(jù)發(fā)現(xiàn)是有效的。任何其他的共混物也可能是有效的，只要它們能夠紡成絲而且能提供卷曲的或可卷曲的纖維。
用于實(shí)施本發(fā)明的紡粘層纖維必須是卷曲的或可卷曲的，因?yàn)楸景l(fā)明人發(fā)現(xiàn)，卷曲纖維的纖網(wǎng)，在層合到彈性體熔噴層上之后能夠?qū)熳鞒鲎銐虻摹柏暙I(xiàn)”，以致伸長(zhǎng)至較大的尺寸而不會(huì)破裂。
紡粘纖維的卷曲可采用多種方法完成。一種方法是，向成形金屬網(wǎng)表面紡制出一種紡粘纖網(wǎng)，然后令纖網(wǎng)通過(guò)兩個(gè)具有不同表面的鼓或輥之間。輥在纖網(wǎng)纖維通過(guò)其間時(shí)將纖維折彎，從而生成所要的卷曲。在纖維中造成卷曲的另一種方法是將每根纖維進(jìn)行機(jī)械拉伸。
當(dāng)雙組分纖維用于實(shí)施本發(fā)明時(shí)，卷曲可通過(guò)對(duì)纖維加熱來(lái)達(dá)到?？蛇x擇具有不同膨脹系數(shù)的兩種聚合物組成雙組分纖維，以便加熱后在纖維中產(chǎn)生卷曲。這種加熱可在成形金屬網(wǎng)上形成了纖網(wǎng)之后，在介于約110°F(43℃)至最高不超過(guò)低熔點(diǎn)纖維組分的熔點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。這種加熱可替代地，如同1994年3月16日發(fā)表的授予Pike等人的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)586,924中所述的那樣，在纖維從紡絲板落到成形金屬網(wǎng)的過(guò)程中進(jìn)行，在Pike的方法中，被加熱到約110°F(43℃)到最高不超過(guò)低熔點(diǎn)纖維組分的熔點(diǎn)之間的空氣吹向正在下落的纖維，使得兩種聚合物發(fā)生彼此不同程度的膨脹，從而使纖維發(fā)生卷曲。
本發(fā)明的層合布的制法可首先在成形金屬網(wǎng)上沉積一層卷曲的紡粘纖維。在該卷曲紡粘纖維的表面沉積上一層彈性體熔噴纖維。最后，在該彈性體熔噴層上沉積上另一層卷曲紡粘纖維，而這層一般是預(yù)先成形好的。可以有一層以上的彈性體熔噴纖維。在包括粘合步驟在內(nèi)的層合物生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有任何一層在任何方向上受到拉伸。
替代地，所有的層可單獨(dú)地生產(chǎn)出來(lái)，然后在一個(gè)分開(kāi)進(jìn)行的層合步驟中結(jié)合在一起。如果選擇了這種制造方法，同樣重要的是，各層在層合物制造過(guò)程中均不受拉伸。
在制造層合物期間布料不受拉伸的要求是指，布料不受任何超出通常用于生產(chǎn)層合物的那類(lèi)機(jī)械所提供的正常拉伸力，即指不受超過(guò)使布料從層合前到層合以后沿著加工路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的滾筒、卷繞機(jī)所提供的正常拉伸力的任何附加或過(guò)分的拉伸力。本發(fā)明的布料不需要進(jìn)行縮頸拉伸、縮頸軟化或解縮頸來(lái)提供要求的拉伸性。
在加上最后一層卷曲紡粘纖維之后，將各層粘合起來(lái)，產(chǎn)生出層合物。粘合可借助諸如穿透空氣粘合或采用花紋熱軋輥的點(diǎn)粘合等方法完成。
穿透空氣粘合或“TAB”見(jiàn)諸于授予Pike等人的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)586,924，該方法包括將非織造雙組分纖維纖網(wǎng)至少部分地繞到被封閉在柜子內(nèi)的多孔滾筒上。熱度足以使構(gòu)成纖網(wǎng)纖維的聚合物之一發(fā)生熔融的空氣被強(qiáng)制從柜子穿過(guò)纖網(wǎng)層并進(jìn)入到多孔滾筒中。該空氣的速度介于100～500英尺/分，其停留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)6秒鐘。聚合物的熔融及再凝固就造成了粘合。鑒于TAB要求至少一種組分發(fā)生熔融以實(shí)現(xiàn)粘合，它局限于用在雙組分纖維纖網(wǎng)的生產(chǎn)上。
已開(kāi)發(fā)出采用帶有各種花紋的熱軋輥的點(diǎn)熱軋粘合方法。一個(gè)例子是如授予Hansen及Pennings的美國(guó)專(zhuān)利3,855,046中所公開(kāi)的擴(kuò)展的HansenPennings花紋，它具有約15％粘合面積以及約100粘合點(diǎn)/平方英寸。另一種常用的花紋是由重復(fù)然而稍許偏置的菱形組成的菱形花紋。
層合物的粘合可替代地采用超聲粘合、印花粘合以及除水力纏結(jié)法之外的任何技術(shù)上已知的其他有效的方法完成。
本發(fā)明的布料可在層合之前對(duì)任何單獨(dú)的層，或者在粘合之后對(duì)整個(gè)布料，按已知技術(shù)用各種化學(xué)品進(jìn)行處理，以賦予其用于特定用途的性能。這類(lèi)處理包括拒水劑、軟化劑、阻燃劑、拒油劑、抗靜電劑及其混合物等的處理。顏料也可以加入到布料中，作為粘合的后處理或者替代地，在制成纖維之前加入到選定層的聚合物中。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的布料可沿橫向拉伸至少約100％。
本發(fā)明的布料可用于個(gè)人護(hù)理制品、醫(yī)用制品以及戶(hù)外用布料。同時(shí)據(jù)信，此種布料可用于汽車(chē)上，例如作為車(chē)頂襯里。
對(duì)各種不同層合物的性能進(jìn)行了比較。這些層合物的情況見(jiàn)諸于以下內(nèi)容，其中各實(shí)例樣是按本發(fā)明制作的層合物，而對(duì)比樣則不是。
對(duì)比樣兩個(gè)外表面層均為紡粘聚丙烯纖維，中間夾一層彈性體熔噴層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
紡粘纖維系由Exxon PD-3445聚丙烯構(gòu)成，以0.7克/孔/分鐘(ghm)的速率通過(guò)0.6毫米的孔擠出，生產(chǎn)出單位重量0.7osy(22gsm)的每一表面層。該布料是采用帶有5％螺旋花紋的熱軋輥粘合工藝在291°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
實(shí)例樣1二外表面層中均為紡粘纖維，中間夾一層彈性體熔噴纖維層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
該紡粘布是由帶有交替排列的不同種纖維紡絲孔的紡絲組件生產(chǎn)的，生成的一層布或纖網(wǎng)中含有不同種類(lèi)纖維組成的混合物，從而該纖網(wǎng)具有可卷曲性。一排纖維是Exxon PD-3445聚丙烯，緊挨著一排是由90％(重量)殼牌聚丙烯共聚物與10％(重量)殼牌Duraflex聚丁烯共聚物組成的共混物。該聚丙烯共聚物含有3.2％(重量)乙烯，而該聚丁烯共聚物含有6％(重量)乙烯。全部聚合物通過(guò)0.6毫米的紡絲孔以0.5克/孔/分(ghm)的速率擠出，每個(gè)表面層的單位重量為1.0osy(34gsm)。該布料是采用帶有5％螺旋花紋的熱軋輥粘合工藝在291°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
實(shí)例樣2二外表面層中均為雙成分紡粘纖維，中間夾一層彈性體熔噴纖維層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
該紡粘布是由如實(shí)例樣1所述的90％(重量)聚丙烯共聚物與10％(重量)聚丁烯共聚物組成的雙成分共混物，通過(guò)0.6毫米的紡絲孔以0.7克/孔/分(ghm)的速率擠出，每個(gè)表面層的單位重量為1.0osy(34gsm)，制成一種可卷曲纖網(wǎng) 該布料是采用帶有5％粘合面積方塊花紋的熱軋輥粘合工藝在270°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
實(shí)例樣3二外表面層中均為雙成分紡粘纖維，中間夾一層彈性體熔噴纖維層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
該紡粘布是由如實(shí)例樣1所述的90％(重量)聚丙烯共聚物與10％(重量)聚丁烯共聚物組成的雙成分共混物，通過(guò)0.6毫米的紡絲孔以0.53克/孔/分(ghm)的速率擠出，每個(gè)表面層的單位重量為0.7osy(24gsm)，制成一種可卷曲纖維。該布料是采用帶有5％粘合面積方塊花紋的熱軋輥粘合工藝在291°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
實(shí)例樣4二外表面層中均為卷曲雙組分紡粘纖維，中間夾一層彈性體熔噴纖維層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
該卷曲紡粘纖維是Exxon PD-3445聚丙烯與Dow Aspun6811A聚乙烯并列型纖維，它是通過(guò)0.6毫米的紡絲孔以0.65克/孔/分(ghm)的速率擠出的，每個(gè)表面層的單位重量為0.8osy(27gsm)。該布料是采用穿透空氣粘合工藝在258°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
實(shí)例樣5二外表面層中均為卷曲雙組分紡粘纖維，中間夾一層彈性體熔噴纖維層。
該彈性體熔噴層系由殼牌公司的KRATONG-2740制成，其單位重量為約1.8osy(61gsm)。
該卷曲紡粘纖維是Exxon PD-3445聚丙烯與Dow Aspun6811A聚乙烯并列型纖維，它是通過(guò)0.6毫米的紡絲孔以0.65克/孔/分(ghm)的速率擠出的，每個(gè)表面層的單位重量為0.4osy(13gsm)。該布料是采用穿透空氣粘合工藝在258°F的溫度下粘合的。制造或粘合期間沒(méi)有任何一層受到拉伸。
就上述層合物的橫向可拉伸性及可恢復(fù)性在Instron Sintech機(jī)器上進(jìn)行了測(cè)試。峰值載荷及峰值應(yīng)變采用了3英寸寬的試樣及300毫米/分的拉伸速度。峰值伸長(zhǎng)或應(yīng)變用百分率表示。峰值載荷用克表示。循環(huán)試驗(yàn)伸長(zhǎng)值用百分率表示。循環(huán)伸長(zhǎng)中的第一循環(huán)載荷(A)用克表示。試樣的性能載于下面的表1中。
表1峰值應(yīng)變 峰值載荷循環(huán)伸長(zhǎng)A對(duì)比樣 79 3690 50 2690實(shí)例樣1130 3682 80 3720實(shí)例樣2190 1420 125 1210實(shí)例樣3125 2980 75 2230實(shí)例樣4101 2970 55 2290實(shí)例樣525 1060 50 1420本發(fā)明人相信，盡管其循環(huán)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是較好的，但卷曲雙組分纖維(實(shí)例4及5)的數(shù)據(jù)如采用不同的粘合方法，本可有所改善。所采用的方法，即穿透空氣粘合法，由于帶來(lái)許多粘合斑點(diǎn)，因而很可能導(dǎo)致可拉伸性的損失，故不是優(yōu)選的。其他的實(shí)例樣及對(duì)比樣未使用穿透空氣粘合。
該數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的布料在比不可卷曲聚丙烯紡粘布低的載荷下能提供優(yōu)異的橫向可拉伸性。這是極為有用的性能，它簡(jiǎn)化了用這種布料制造諸如尿布及手術(shù)罩衣等許多產(chǎn)品的制造過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種具備橫向可拉伸性的層合物，包括可卷曲紡粘聚合物纖網(wǎng)的第一層；彈性體聚合物的第二層；可卷曲紡粘聚合物纖網(wǎng)的第三層；其中所述各層借助除水力纏結(jié)法以外的方法粘合在一起，形成層合物，其中所述各層在其整個(gè)生產(chǎn)及粘合為所述層合物期間均維持在未拉伸的狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的層合物，其中每個(gè)紡粘層可獨(dú)立地選自可卷曲雙組分纖維、可卷曲雙成分纖維及不同種類(lèi)纖維的可卷曲混合物。
3.權(quán)利要求1的層合物，其中所述各層在未拉伸狀態(tài)下用選自熱粘合、超聲粘合、印刷粘合及粘合劑粘合的方法互相粘合在一起。
4.權(quán)利要求1的層合物，其中所述彈性體聚合物層選自彈性體熔噴纖網(wǎng)、彈性體紡粘纖網(wǎng)、彈性體薄膜及彈性體泡沫體。
5.權(quán)利要求4的層合物，其中彈性體聚合物層由一個(gè)或多個(gè)較薄的層構(gòu)成。
6.權(quán)利要求4的層合物，其中所述彈性體層在被結(jié)合到層合物當(dāng)中去之前經(jīng)過(guò)縫編加工。
7.權(quán)利要求4的層合物，其中所述彈性體層包括至少約10％(重量)A-B-A’嵌段共聚物，其中“A”和“A’”每一個(gè)是含有苯乙烯部分的熱塑性端嵌段，且其中“B”是彈性體聚(乙烯-丁烯)中嵌段，以及大于0％(重量)直至約90％(重量)這樣的聚烯烴，當(dāng)它與該A-B-A’嵌段共聚物摻混并受到高溫與高壓條件的有效組合的作用時(shí)，適合以與A-B-A’嵌段共聚物的共混形式進(jìn)行擠出加工。
8.權(quán)利要求4的層合物，其中彈性體聚合物層的聚合物選自苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、聚酰胺、其聚多酯、共聚多醚酯以及乙烯-乙酸乙烯酯。
9.權(quán)利要求5的層合物，其中所述聚合物是A-B-A’嵌段共聚物與聚丙烯的混合物。
10.權(quán)利要求5的層合物，其中所述彈性體聚合物層包括嵌段共聚物彈性體纖維。
11.權(quán)利要求10的層合物，其中所述聚醚酯的通式為
其中“G”選自聚(氧乙烯)-α，ω-二醇、聚(氧丙烯)-α，ω-二醇、聚(氧四亞甲基)-α，ω-二醇，“a”和“b”選自包括2、4及6的正整數(shù)，“x”、“y”及“z”選自包括1～20的正整數(shù)。
12.權(quán)利要求1的層合物，其中至少一層用選自拒水劑、軟化劑、阻燃劑、拒油劑及其混合物的化學(xué)品處理過(guò)。
13.權(quán)利要求1的層合物，其中所述可卷曲紡粘纖維纖網(wǎng)由皮/芯排列的雙組分纖維構(gòu)成，其中聚丙烯是芯層，聚乙烯是皮層。
14.權(quán)利要求1的層合物，其中所述層的單位重量為約0.25～3osy.。
15.權(quán)利要求1的層合物，存在于選自醫(yī)用制品、個(gè)人護(hù)理用品及戶(hù)外用布料的產(chǎn)品之中。
16.權(quán)利要求15的層合物，其中所述產(chǎn)品是個(gè)人護(hù)理用品，而所述個(gè)人護(hù)理用品是尿布。
17.權(quán)利要求15的層合物，其中所述產(chǎn)品是個(gè)人護(hù)理用品，而所述個(gè)人護(hù)理用品是婦女衛(wèi)生制品。
18.權(quán)利要求15的層合物，其中所述產(chǎn)品是醫(yī)用制品，而所述醫(yī)用制品是手術(shù)罩衣。
19.權(quán)利要求15的層合物，其中所述產(chǎn)品是醫(yī)用制品，而所述醫(yī)用制品是面罩。
20.權(quán)利要求15的層合物，其中所述產(chǎn)品是醫(yī)用制品，而所述醫(yī)用制品是抹布。
全文摘要
提供一種具有橫向可拉伸性的非織造布層合物。該層合物由至少3層構(gòu)成。外層是由卷曲或可卷曲纖維構(gòu)成的紡粘非織造纖網(wǎng)。內(nèi)層是彈性體聚合物層,后者本身可由一個(gè)或多個(gè)較薄的層組成。這些層優(yōu)選的制法是,將它們順序地沉積到移動(dòng)的成型金屬網(wǎng)上并采用除水力纏結(jié)以外的方法將它們粘合在一起,成為層合物。
文檔編號(hào)B32B5/24GK1177943SQ96192379
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1996年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月11日
發(fā)明者S·E·肖韋爾, L·W·科利爾四世, P·W·埃斯特伊 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司