專利名稱:塑性可變形無紡網(wǎng)幅的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2004年4月16日申請的US臨時申請No.60/562,969的權(quán)益。
本發(fā)明的背景
本發(fā)明涉及由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)熔紡(spunmelt)纖維形成的無紡網(wǎng)幅，和更具體地說涉及當經(jīng)歷高速度增量變形以促進它的結(jié)構(gòu)延伸性時可發(fā)生塑性變形的此類網(wǎng)幅。
眾所周知的是制備由基本上連續(xù)熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅，當在至少一個方向上經(jīng)歷高速度增量變形以促進結(jié)構(gòu)延伸性時該網(wǎng)幅是可發(fā)生塑性變形的。用于該網(wǎng)幅中的纖維典型地是雙組分纖維，如在Gillespie等人US6,632,504中公開的那些，或共聚物組合物，如在Bugada等人US6,569,945中公開的那些。例如，雙組分纖維可以包括聚丙烯和更容易變形的聚合物如聚乙烯，并且該共聚物可以基本上從含有較少量的共聚用單體如乙烯的丙烯單體形成。這一途徑?jīng)]有證明是完全令人滿意的。在制備雙組分纖維或共聚物纖維中涉及到的設(shè)備和工藝成本通常大大超過在均聚物如聚丙烯均聚物的制備中牽涉的成本。另外，對于具體的組分或單體的可能比率有限制，因此限制了實際上可用的雙組分或共聚物樹脂。因此，僅僅由均聚物(如聚丙烯均聚物)形成的無紡織物網(wǎng)幅不僅是價格比較低廉的，而且一般是優(yōu)選的。
有趣地，甚至除了較高成本的雙組分纖維以外，典型地該普通雙組分纖維，不論是皮/芯還是橫列式構(gòu)型，沒有證明在使用中是完全令人滿意的。例如，聚丙烯/聚乙烯雙組分纖維的組分是基本上不混溶的和因此傾向于分離，因為該它的合物組分在主要方面如作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上，和在與其它聚合物材料鍵接的能力上是不同的。因此，普通的雙組分纖維典型地不僅體現(xiàn)特征于它們的高成本，而且體現(xiàn)于對于各種應用的適合性的缺乏。
克塑性變形的網(wǎng)幅可以廣泛地與其它官能化片材如無紡布、紡織品或膜一起用作層壓材料或復合材料。網(wǎng)幅發(fā)生塑性變形的能力，尤其當經(jīng)歷高速度增量變形時，使得該網(wǎng)幅可用于任何層壓材料或復合材料(其中網(wǎng)幅作為它的頂部、底部或中間片材或?qū)?。然而，對于易遭受頻繁的滯后應力/應變變形的層壓材料或復合材料，該網(wǎng)幅尤其是有用的，因為該網(wǎng)幅更容易跟隨其它層的應力/應變運動但沒有層壓體結(jié)構(gòu)的完全破壞、破裂或崩解，甚至當其它片材或?qū)邮菑椥缘臅r(例如，彈性無紡織物網(wǎng)幅，紡織品或膜)。
塑性可變形網(wǎng)幅尤其可用于形成水纏結(jié)或水腫脹單層無紡織物或至少兩個無紡織物纖維層的水纏結(jié)或水腫脹層壓材料或復合材料-例如，兩個外部紡粘無紡織物網(wǎng)幅和由木質(zhì)紙漿、纖維素纖維、粘膠纖維或它們的結(jié)合物在它們之間形成的中間層。在水纏結(jié)過程中，初始水噴射會引起例如在一層中的基本上連續(xù)的纖維的一部分與緊鄰的其它纖維(無論屬于同一層或另一層)的纏結(jié)，但是，作用于相同的連續(xù)纖維上的后續(xù)水噴射會，在引起連續(xù)纖維的另一部分的纏結(jié)的過程中，引起先前的纏結(jié)發(fā)生解纏。實際上這一不希望有的解纏現(xiàn)象是以大的頻率發(fā)生，其中連續(xù)纖維在相鄰的結(jié)合點之間的固定長度是或多或少的并且如果連續(xù)纖維能夠塑性變形則可以減少，因此在相鄰的結(jié)合點之間具有充分的在結(jié)構(gòu)上可延伸性或可延長性，使得兩個部分中的每一個與其它纖維或多或少獨立地水纏結(jié)。
因此，本發(fā)明的目的是在一個優(yōu)選的實施方案中提供由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅，當經(jīng)歷高速度增量變形以便在至少一個方向上促進它的結(jié)構(gòu)延伸性時該網(wǎng)幅是可塑性變形的。
另一個目的是提供此類網(wǎng)幅，其中在一個優(yōu)選的實施方案中該連續(xù)纖維是水纏結(jié)(hydroentangled)或水腫脹的(hydroengorged)。
又一個目的是在一個優(yōu)選的實施方案中提供水纏結(jié)的層壓材料，它包括，例如，兩個外部紡粘層和由例如木質(zhì)紙漿，纖維素纖維，粘膠纖維或它們的結(jié)合物在兩者之間形成的中間層。
再一個目的是在一個優(yōu)選的實施方案中提供該網(wǎng)幅和無紡織物或膜的復合材料(例如，層壓材料)，其中該無紡織物或膜是彈性的。
再一個目的是在一個優(yōu)選的實施方案中提供該網(wǎng)幅和無紡織物或膜的復合材料(例如，層壓材料)，其中該無紡織物或膜是可以呼吸的。
本發(fā)明還有一個目的是在一個優(yōu)選的實施方案中提供雙組分纖維，它包括聚丙烯組分和聚乙烯組分，兩者組分在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上，和在與其它聚合物材料粘結(jié)的能力上是基本上類似的。
另一個目的是，在一個優(yōu)選的實施方案中，制造聚丙烯均聚物的單組分纖維，該雙組分纖維和該網(wǎng)幅，復合材料或?qū)訅翰牧系姆椒ā?br>本發(fā)明的概述
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的以上和相關(guān)目的可以在由包括本發(fā)明的聚丙烯的新型均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅中實現(xiàn)。該網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，會發(fā)生塑性變形，且在至少一個方向上，體現(xiàn)特征于下列中的至少一種(i)在400％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，該比率大于1。
優(yōu)選，該網(wǎng)幅體現(xiàn)特征于下列特性之中的至少兩種(i)，(ii)，和(iii)，和最佳地體現(xiàn)于特性(i)，(ii)，和(iii)中的每一種。優(yōu)選地，在450％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少10％，在250％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少50％，以及粘彈性變形能量比是至少2。
在一個優(yōu)選的實施方案中，該新型均聚物是至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物，該至少兩種均聚物中的至少一種具有低于3.3的多分散性，和該至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量。在共混后，該至少兩種均聚物在結(jié)合之后具有偏斜的分子量分布和低于3.5的多分散性。另外地，該新型均聚物是具有低于3.5的多分散性和偏斜的分子量分布的反應產(chǎn)物。
優(yōu)選，偏斜的分子量分布表征為(i)低于峰值重均分子量，向著低分子量方向有一緩坡和長拖尾，和(ii)高于峰值重均分子量，向著高分子量方向有一陡坡和短拖尾。新型均聚物的分子量分布的偏斜對該網(wǎng)幅的結(jié)構(gòu)延伸性有貢獻，使得基本上超過了在峰值拉伸率下它的伸長率。
在一個優(yōu)選的實施方案中，該高速度增量變形是施加于不大于0.5英寸的最初未變形尺寸上的至少400mm/分鐘。該高速度增量變形發(fā)生在環(huán)境或更高(例如50-80℃)的網(wǎng)幅溫度下。由新型均聚物制成的網(wǎng)幅(與下面定義的工藝參數(shù)相結(jié)合)在高速度增量變形過程中典型地顯示出低彈性和高塑性阻力。
該連續(xù)纖維或者進行紡粘并具有10-50微米的直徑或進行熔噴并具有0.5-10微米的直徑。網(wǎng)幅的連續(xù)纖維優(yōu)選是不對稱地粘結(jié)的(例如，按照PILLOW BOND圖案)和水纏結(jié)。
本發(fā)明還包括了由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的新型無紡網(wǎng)幅。該均聚物或者是至少兩種聚丙烯均聚物的上述物理共混物或者是上述反應產(chǎn)物。該新型網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，發(fā)生塑性變形和在至少一個方向上具有結(jié)構(gòu)延伸性。
本發(fā)明進一步包括制造由基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的新型無紡網(wǎng)幅的方法，該方法包括通過使用(i)在8-20℃(優(yōu)選12-14℃)下的驟冷溫度，(ii)500-2,500米/分鐘(優(yōu)選1,000-2,000米/分鐘)的纖維速度，和(iii)75-150℃(優(yōu)選110-125℃)的粘結(jié)溫度，來形成包括新型聚丙烯均聚物的紡粘無紡網(wǎng)幅的步驟。所形成的網(wǎng)幅，當發(fā)生高速度增量變形時，發(fā)生塑性變形并且，在至少一個方向，以上述特性(i)，(ii)和(iii)中的至少一個為特征。
本發(fā)明還延伸到包括聚乙烯或聚丙烯聚合物的組分和新型聚丙烯均聚物的組分的雙組分纖維。該雙組分優(yōu)選呈現(xiàn)皮/芯構(gòu)型，其中這兩種組分經(jīng)過選擇之后在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上，和在與其它聚合物材料粘結(jié)的能力上是基本上類似的。另外地，該雙組分優(yōu)選呈現(xiàn)橫列式構(gòu)型，其中這兩種組分經(jīng)過選擇之后在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上是基本上不同的，以便提供雙金屬效果。
本發(fā)明還延伸到包括聚乙烯或聚丙烯聚合物的組分和新型聚丙烯均聚物的組分的可剝離雙組分纖維。該雙組分優(yōu)選呈現(xiàn)“餡餅”構(gòu)型，其中這兩種組分經(jīng)過選擇之后要求彼此是基本上非粘合的，以便在二級處理過程中促進它的剝離。
本發(fā)明進一步延伸到多層層壓材料或復合材料，它們包括新型聚丙烯均聚物的新型網(wǎng)幅和選自無紡布、編織紡織品、膜和它們的結(jié)合物中的至少一種其它網(wǎng)幅。優(yōu)選，該至少一種其它網(wǎng)幅是無紡織物或透氣薄膜，或彈性無紡織物或彈性膜。該至少一種其它網(wǎng)幅優(yōu)選是聚乙烯均聚物，聚乙烯共聚物，或它們的共混物的膜。
也由本發(fā)明包括在內(nèi)的是本發(fā)明的水纏結(jié)或水腫脹單層網(wǎng)幅或水纏結(jié)或水腫脹多層層壓材料，尤其包括了由新型網(wǎng)幅組成的兩個外部紡粘層和在兩者之間的由木質(zhì)紙漿，纖維素纖維，粘膠纖維或它們的結(jié)合物中的至少一種形成的中間層的層壓材料。
進一步由本發(fā)明包括的是適合用作穿孔頂面片的穿孔網(wǎng)幅的形成方法，包括以下步驟提供聚丙烯均聚物的新型網(wǎng)幅，壓延該網(wǎng)幅在其中產(chǎn)生易斷的二級粘結(jié)，和通過高速度增量變形使壓延的網(wǎng)幅發(fā)生塑性變形以便在其中產(chǎn)生孔。另外地，本發(fā)明包括形成穿孔無紡網(wǎng)幅的方法，該方法在于提供聚丙烯均聚物的新型網(wǎng)幅和然后通過經(jīng)由支持該無紡網(wǎng)幅的絲網(wǎng)抽吸熱空氣或通過熱刺該無紡網(wǎng)幅(例如由熱空氣或由熱的針頭)在無紡網(wǎng)幅中產(chǎn)生孔。
附圖的簡述
當與附圖相結(jié)合時，本發(fā)明的以上和相關(guān)的目標，特征和優(yōu)點通過參考本發(fā)明的目前優(yōu)選的(雖然舉例說明而已)實施方案的下列詳細說明來得到更全面理解
圖1是根據(jù)本發(fā)明的典型聚丙烯均聚物的偏斜分子量分布曲線相對于普通聚丙烯均聚物的標準或正常曲線的對比示意圖2A是根據(jù)本發(fā)明的聚丙烯均聚物的拉伸應力與網(wǎng)幅伸長率之間關(guān)系的圖解(即，應力/應變曲線)相對于普通聚丙烯均聚物的圖解的對比示意圖，當以不同的十字頭速度試驗時；
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的單種聚丙烯均聚物的網(wǎng)幅的在拉伸應力與網(wǎng)幅伸長率之間關(guān)系的圖解的示意圖，當以不同的夾具距離試驗時，其中標明了粘彈性變形能量參數(shù)；
圖3是類似于圖2B的圖解的、但將實際試驗結(jié)果的曲線與在權(quán)利要求
中規(guī)定的假想曲線進行對比的對比示意圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅和無紡織物、編織紡織品、膜或它們的結(jié)合物的復合材料的示意圖，其中圖4A顯示了粘合劑粘結(jié)的2-層復合材料，圖4B顯示了粘合劑粘結(jié)的3-層復合材料，圖4C顯示了非粘合劑粘結(jié)的2-層復合材料，和圖4D顯示非粘合劑粘結(jié)的3-層復合材料；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的不同類型的雙組分纖維的示意圖6A是在(頂部)水纏結(jié)或水腫脹之前和在(底部)水纏結(jié)或水腫脹之后的根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅，和作為對照物，在水纏結(jié)或水腫脹之后的普通網(wǎng)幅(中間)的示意圖，這些網(wǎng)幅各自按照可比的大大地放大的比例尺；
圖6B類似于圖6A，但按照大大地放大的比例尺和沒有對照物；
圖7是在水纏結(jié)或水腫脹之后的紡粘紙漿-紡粘復合材料的按照大大地放大的比例尺的示意圖8是根據(jù)實施例2的各種樣品的對比應力/應變圖解；和
圖9是根據(jù)實施例3的各種樣品的對比應力/應變圖解。
優(yōu)選實施方案的詳細說明
聚烯烴如聚丙烯(PP)，按照它們的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，由無定形部分和結(jié)晶部分組成，其中在兩個部分之間的重量比(即，結(jié)晶度)主要通過分子量分布、鏈長度和晶體尺寸，通過在轉(zhuǎn)化過程中的工藝條件，和通過在最終的基體形式(如有平行于纖維的縱向伸長方向的高度分子取向的單軸拉伸纖維)中的固體化(“凍結(jié)”)分子取向來測定。
聚烯烴如PP也體現(xiàn)特征于具有結(jié)構(gòu)粘度。在固體化狀態(tài)下和在給定的溫度下，所形成的PP基體在經(jīng)受機械變形時總是顯示出塑性流動和彈性響應(通常稱作“記憶效應”)。該兩種反應(即，塑性流動和彈性響應)的這一結(jié)合強烈地取決于聚合物的溫度和變形速度。換句話說，溫度越高，流動有更多塑性；溫度越低，響應有更多彈性。變形速度越高(即，變形花費較少時間)，PP基體的響應是更加可逆或“彈性的”；以及變形速度越緩慢，響應是更加不可逆的或塑性的(即，更低的可逆或彈性)。
本發(fā)明的新型PP的主要目標是降低/減少纖維質(zhì)網(wǎng)片如無紡織物的可逆彈性，甚至在高速度/短時變形下，和增加不可逆的塑性流動行為。
新型PP具有寬的分子量分布(即，多分散性)，其中長鏈分子仍然維持足夠的完整性(依據(jù)它們的鏈長度)和短鏈分子仍然維持塑性流動行為，這樣新型PP顯示出了改進的不可逆的或塑性變形響應，尤其當進行高速度增量(短距離)變形(它被稱作“結(jié)構(gòu)延伸性”)時。新型無紡網(wǎng)幅是由具有改進的形態(tài)結(jié)構(gòu)的新型PP的纖維形成的結(jié)構(gòu)。
在纖維的紡絲和拉伸過程中的一個主要目標是增強再結(jié)晶纖維的粘性方面和減少彈性方面。因此，以例如拉伸強度和伸長率表示和測量的目標物理性能強烈地取決于聚合物組成和主要工藝參數(shù)并且能夠通過它們來改性和實施影響。聚合物的加工特性和物理性能受到聚合物組合物的多分散性或分子量分布曲線的寬度和形狀之影響，如下面所討論。
在從粘彈性纖維生產(chǎn)無紡網(wǎng)幅中的另一個主要目標是纖維特性的維持和這些特性盡可能“轉(zhuǎn)移”到從此類纖維制造的網(wǎng)幅的特性或性能。因此熱粘結(jié)條件(例如，粘結(jié)溫度和粘結(jié)圖案)，成網(wǎng)，隨機化的纖維鋪設(shè)，和纖維取向?qū)τ趯崿F(xiàn)網(wǎng)幅的目標特性是重要的。優(yōu)選的粘結(jié)面積百分率是5-25％，更優(yōu)選10-20％。
在一個方面，本發(fā)明是由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的新型無紡網(wǎng)幅。該熔紡纖維用來形成無紡織物或網(wǎng)幅，它是紡粘的(典型地具有10-50微米的纖維直徑)或熔噴的(典型地具有0.5-10微米的纖維直徑)。熔紡纖維(紡粘和熔噴的)是無紡織物聚合物技術(shù)中眾所周知的并且在這里不必進一步詳細描述。
用于本發(fā)明中的新型聚丙烯均聚物是反應產(chǎn)物(即，在聚合反應器中由聚合反應過程形成的產(chǎn)物)或至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物(各均聚物是在不同的聚合反應容器方法中制備的)。由于該物理共混物是由相同聚合物(即聚丙烯)的至少兩種均聚物形成的，它的各均聚物組分是可混溶的和，同樣地，形成單個連續(xù)相。在物理共混前，聚丙烯的至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量。
當該新型均聚物是雙組分共混物時，一種均聚物組分可具有通過例如約12-14克/每10分鐘的熔體流動速率(MFR)表征的重均分子量，和另一種均聚物組分可具有通過例如約90-100克/每10分鐘的熔體流動速率表征的重均分子量。當該新型均聚物是三組分共混物時，三種組分可具有分別通過約12-14，36-40和90-100克/每10分鐘的熔體流動速率表征的重均分子量。在這里給出的熔體流動速率是由ASTM D-1238條件L(23℃/2.16kg)測定的。這些MFR值是直接在聚合反應中獲得的(“聚合而成”)。實質(zhì)上，具有高MFR的聚合物樹脂主要由中小尺寸分子組成，而具有低MFR的聚合物樹脂主要由中大尺寸分子組成。
多分散性是反映了聚合物的分子量分布(MWD)曲線的銳度的聚合物特性并由下式定義PD=MwMn]]>其中PD＝多分散性，Mw＝聚合物的重均分子量，和Mn＝聚合物的數(shù)均分子量。
多分散性越低，分子量分布曲線越窄和越尖銳；多分散性越高，分子量分布曲線越寬和更加鈍的。
當用于本發(fā)明中的均聚物是至少兩種聚丙烯成分均聚物的物理共混物時，兩種均聚物中的至少一種優(yōu)選具有低于3.3的多分散性。換句話說，至少一種具有相對窄的分子量分布曲線。在共混后，至少兩種均聚物在結(jié)合之后(即，共混物)具有低于3.5的多分散性。多分散性的提高(從一種組分的低于3.3到共混物的3.5)是通過至少兩種均聚物的共混在一起所導致的，其中至少兩種均聚物中的每一種體現(xiàn)特征于基本上不同的重均分子量。當均聚物是反應產(chǎn)物時，它具有低于3.5的多分散性(即，多分散性限度類似于共混物所需要的多分散性限度)。均聚物的合適多分散性是確保它具有生產(chǎn)熔紡纖維所希望的熔體流動速率(MFR)的重要因素(和尤其有足夠數(shù)量的高分子量聚合物分子以提供所希望的低熔體流動速率)。對用于熔紡工藝中的聚丙烯的“可紡”均聚物，15-40的MFR對于紡粘是優(yōu)選的，和400-3,000克/10分鐘的MFR對于熔噴法是優(yōu)選的。
不管該均聚物是反應產(chǎn)物還是物理共混物，它體由偏斜的分子量分布來表征?，F(xiàn)在尤其參見圖1，在其中說明的是顯示了在各分子量下(即在各聚合物鏈長度下)分子(即聚合物鏈)的數(shù)量的兩個分子量分布曲線。在圖1的頂部上的分子量分布曲線10A說明了普通聚丙烯均聚物的非偏斜的正?；蚋咚剐头肿恿糠植?，而在圖1底部的曲線10B說明了用于本發(fā)明中的新型均聚物的偏斜分布?？梢哉J識到，正?；蚋咚狗肿恿糠植记€10A顯示，在峰值重均分子量的任一側(cè)，相同斜率和在相反方向上向著橫軸或X軸等長度延伸的尾部。通過對比，偏斜的分子量分布曲線10B顯示，低于峰值重均分子量，向著低分子量方向延伸的緩斜率的長尾，和高于峰值重均分子量，向著高分子量方向延伸的陡斜率的短尾。定性地說，新型均聚物的偏斜分子量分布曲線10B反映了較大數(shù)量的高分子量分子和較小但數(shù)量相當大的低分子量分子。這可以推理，新型均聚物的分子量分布的偏斜對于無紡網(wǎng)幅的結(jié)構(gòu)延伸性作出貢獻使之基本上超過了在峰值拉伸率它的伸長率，這將在下面進一步詳細描述和解釋。
在這里和在權(quán)利要求
中使用的術(shù)語“新型均聚物”指緊接著在下面描述的具有偏斜分子量分布的聚丙烯均聚物并且與也緊接著在下面描述的具有正?；蚋咚狗肿恿糠植嫉摹捌胀ā本郾┚畚锊煌?br>當新型均聚物是物理共混物時，通過至少兩種普通聚丙烯均聚物的合適選擇，和它們按合適用量的共混能夠獲得所需的偏斜分子量分布。該物理共混物可以是一種普通均聚物的粒料和另一種普通均聚物的粒料的簡單物理共混物或它可以是配混的物理共混物。在配混的物理共混物中簡單的物理共混物被混合和熔化，該產(chǎn)品然后再造粒，這樣每一種新形成的粒料含有兩種普通的均聚物。然而，它們的共混代表了附加的和費力的工藝步驟，這在實驗室或試驗規(guī)模的用量的新型均聚物的制造中是相對無價值的，但在該新型均聚物的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中變得不僅花費大而且費時和費力，因為商購共混機的容量和速度是相當有限的和不適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。另一方面，當該新型均聚物是反應產(chǎn)物時，所想望的偏斜分子量分布更難于獲得，但是確切地說該工藝最適合用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，因為不需要物理共混不同的反應產(chǎn)物。
現(xiàn)在尤其參見圖2A和2B，從新型均聚物制造的本發(fā)明的新型無紡網(wǎng)幅優(yōu)選在至少一個方向上由下列三個因素中的至少一個來表征
(i)在400％伸長率(優(yōu)選至少450％伸長率)下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％(優(yōu)選至少50％)，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，它大于1(優(yōu)選大于2)。
該新型網(wǎng)幅顯示出三個因數(shù)或特性(i)，(ii)和(iii)中的至少一個，優(yōu)選至少兩個，和最佳地它們的全部3個。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅可具有10-80gsm的基重，其中15和35gsm是代表性的。
三個因數(shù)或特性中的每一個能夠通過使用Instron系列IX拉伸試驗機來測量。該試驗器能夠經(jīng)過設(shè)置可以提供在其峰值拉伸強度下所試驗(即施加力或負荷)的樣品網(wǎng)幅的拉伸強度，在峰值拉伸強度下它的伸長率，和在各種其它伸長率下它的拉伸強度。該伸長率或應變是作為相對于所試驗的樣品的最初未拉伸長度而言的百分率給出的，例如，200％伸長率，250％伸長率，400％伸長率，450％伸長率，等等。
拉伸試驗機典型地提供50-500毫米/每分鐘的可變十字頭速度(即，在試驗過程中抓緊樣品的兩個夾具或夾頭運動分開的速度)。如在圖2A中用圖解法所示，更快的伸長(即，更高的十字頭速度)傾向于降低拉伸強度，對于可比的伸長率。圖2A的箭頭表明十字頭速度從100mm/min增加到500mm/min。對于對比目的，圖2A顯示了在頂部的兩個曲線20a、20b之間的在普通紡粘無紡網(wǎng)幅上的試驗結(jié)果的范圍，和在底部的兩個曲線20c、20d之間的在根據(jù)本發(fā)明的紡粘無紡網(wǎng)幅上的試驗結(jié)果的范圍。每一組的較高20a、20c曲線是通過使用緩慢的十字頭速度(100mm/min)測定的，而較低20b、20d曲線通過使用快速的十字頭速度(500mm/min)測定的。在每一組的曲線之間的陰影面積代表了該組的峰值伸長率的范圍。除非另有說明，否則在這里使用的“高速度”十字頭速度(如在“高速度增量變形”中)是500mm/min。
拉伸試驗機典型地提供0.3-8英寸的可變夾具距離(即，在鄰近樣品的兩個縱向末端夾緊樣品的夾具或夾頭之間的初始縱向距離)。為了避免與所試驗的網(wǎng)幅樣品的纖維的塑性變形無關(guān)的網(wǎng)幅不規(guī)則性和其它缺陷的效果，理想地該夾具距離不應該超過在網(wǎng)幅樣品的結(jié)合點之間的距離。因此，如在圖2B中用圖解法說明，減少夾具距離傾向于讓給定樣品22a、22b、22c的應力/應變曲線向著更高的伸長率運動。圖2B的箭頭表明了減少夾具距離直到在網(wǎng)幅中缺陷的效果減到最少為止。因為在結(jié)合點之間的間距在事實上顯著地小于0.5英寸，0.5英寸夾具距離的使用僅僅代表了模擬在結(jié)合點之間的實際間距的實際嘗試。對于理想“增量”拉伸的近似是需要的，因為在試驗用樣品的組裝中的實際物理限制(例如夾具或夾頭如何緊密地放置于樣品上)。除非另有說明，否則在這里使用的“增量”夾具間距(如在“高速度增量變形”中)是0.5英寸。
該術(shù)語“高速度增量”伸長率或變形用來反映用于大規(guī)模的工業(yè)變形中的裝置和工藝的特性。此類高速度增量變形裝置在現(xiàn)有的無紡織物技術(shù)中是公知的并使用諸如“環(huán)軋”和“拉幅機拉伸”之類的程序，如在Gillespie等人，US6,632,504；Anderson等人，US6,605,172；Curro等人，US6,506,329；Weil等人，US5,242,436和Chappell PCT出版物No.WO95/03765中所公開，這些文件中的每一個被引入這里供參考。在這里使用的，優(yōu)選高速度增量變形指在施加于最初未變形的尺寸上的至少400(優(yōu)選500)毫米/分鐘的十字頭速度下或在不大于0.5英寸的夾具距離下試驗的變形。
盡管Instron系列IX拉伸試驗機僅僅在環(huán)境網(wǎng)幅溫度下進行高速度增量變形，但仍然存在其它拉伸試驗機，后者包括在變形過程中維持網(wǎng)幅在特定溫度下的設(shè)備。為了模仿工業(yè)的高速度增量變形，高于環(huán)境溫度和高達80℃(最佳地50-80℃)的網(wǎng)幅溫度是支持塑性(即，粘彈性)變形所優(yōu)選的。
現(xiàn)在尤其參見圖1和2A，我們已看出，根據(jù)本發(fā)明的分子量分布曲線的偏斜(即，圖1的底部曲線10B相對于圖1的頂部曲線10A)保證該新型均聚物組合物，相對于普通的均聚物組合物，同時由較大數(shù)量的高分子量分子和較小的但仍然較大數(shù)量的低分子量分子來表征?，F(xiàn)在尤其參見圖2A，眾所周知的是，普通的聚丙烯均聚物在試驗過程(增加伸長率)中在達到在峰值拉伸強度下的它的伸長率之后不久斷裂。因此該斷裂伸長率沒有大于在峰值拉伸強度下的伸長率(通常稱作峰值伸長率)。這在代表普通聚丙烯均聚物在不同十字頭速度下的應力/應變曲線的圖2A的頂部兩個曲線20a、20b中反映出來(較高的曲線20a是在比較緩慢的十字頭速度(100mm/min)下進行試驗和較低的曲線20b是在較快的十字頭速度(500mm/min)下進行試驗)。因此，由普通聚丙烯均聚物形成的網(wǎng)幅典型地在400％伸長率之前充分斷裂。類似地，由普通的聚丙烯均聚物形成的網(wǎng)幅典型地發(fā)生斷裂或至少具有低于在250％伸長率下的峰值拉伸強度的40％的拉伸強度。
作為對比，如在圖2A的底部兩個曲線20c、20d中所說明，甚至當伸長率增加到顯著高于在峰值拉伸強度下的伸長率時，由新型均聚物形成的網(wǎng)幅不會斷裂。因此，由新型均聚物形成的網(wǎng)幅典型地在至少一個方向上在400％伸長率下(和優(yōu)選在450％伸長率下)顯示出仍然是該網(wǎng)幅的峰值拉伸強度的至少10％的拉伸強度，和在250％伸長率下顯示出仍然是該網(wǎng)幅的峰值拉伸強度的至少40％(和優(yōu)選50％)的較大拉伸強度。
因此可以推理，由新型均聚物組合物(與改進的工藝參數(shù)相結(jié)合)形成的網(wǎng)幅在沒有主裂縫或破壞的情況下維持伸長率大于由普通均聚物形成的網(wǎng)幅的斷裂伸長率的能力至少部分地來源于新型均聚物的偏斜分子量分布。正如前面早已指出的，可以充分認識到均聚物的高分子量分子是對從其制造的網(wǎng)幅的拉伸強度作出貢獻的重要因素。然而，在普通的均聚物中，該比例的高分子量分子也由于窄分子量分布對于在均聚物內(nèi)的高水平結(jié)晶有貢獻。因此，普通的均聚物傾向于在峰值拉伸應力的施加之后不久斷裂，而斷裂伸長率傾向于僅僅稍微高于在峰值拉伸強度下的伸長率。可以推理，較大數(shù)量的低分子量分子在該新型均聚物(有它的偏斜分子量分布)中的存在可通過減少該均聚物的結(jié)晶度和提高它的無定形行為而用作高分子量分子的增塑劑。因此從它形成的網(wǎng)幅的峰值拉伸強度是較低的，但是該網(wǎng)幅保持它的內(nèi)聚力(沒有有效破裂)遠遠超過在峰值拉伸強度下的伸長率和典型地甚至在400％或450％伸長率下。
盡管以上討論的開頭兩個因數(shù)或特性代表了在特定伸長率下應力/應變曲線的靜態(tài)快照，但第三個因數(shù)或特性更象是該網(wǎng)幅的歷史和在應力/應變條件下它的特性的電影。現(xiàn)在尤其參見圖2B和3，對于本發(fā)明的網(wǎng)幅，在峰值拉伸強度之后(即在它的右側(cè))在應力/應變曲線下的面積B大于在峰值拉伸強度之前(即，在它的左側(cè))在應力/應變曲線下的面積A。在應力/應變曲線下的總面積是粘彈性變形能量的代表，進而與韌性有關(guān)。因此，如在圖2B中所說明，在曲線下的面積A1，A2，A3代表了在達到峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量，而在曲線之下的面積B1，B2，B3代表了從峰值拉伸強度到斷裂或至少到峰值拉伸強度的1％(以首先發(fā)生的為準)時的粘彈性變形能量。(A1，A2，A3和相關(guān)的B1，B2，B3表明了在試驗過程中使用不同夾具距離對于相同網(wǎng)幅的測量，如在下面所解釋。)?！胺逯道鞆姸鹊?％”的限度是簡單地使用的，因為由新型均聚物形成的網(wǎng)幅將在正常的試驗周期中在沒有斷裂的情況下繼續(xù)變形(拉伸)?！胺逯道鞆姸鹊?％”簡單地在這種情況下為伸長過程提供上限。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在峰值拉伸B之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸A之前的粘彈性變形能量的比率典型地大于1，和優(yōu)選大于2。Instron系列IX拉伸試驗機能夠為峰值拉伸提供粘彈性變形能量的量度(或“最大荷載工作量”)(這取決于軟件設(shè)置和計算模式)，作為屈服的能量。聚丙烯均聚物的屈服能量是峰值拉伸的能量的相當準確的近似。從圖2A的曲線20a、20b的檢查可以認識到，在峰值拉伸之后的粘彈性變形能量受到標準網(wǎng)幅的逼近的斷裂所限制。但是，從圖2A的曲線20c、20d中和從圖3中考察可以清楚地看出，本發(fā)明的新型網(wǎng)幅繼續(xù)伸長遠遠超過峰值拉伸，這樣需要附加的粘彈性變形能量來產(chǎn)生進一步的變形。手工方式或通過拉伸試驗機的軟件修改，在峰值拉伸之后的粘彈性變形能量可以作為斷裂能(或峰值拉伸強度的1％)減去峰值拉伸的能量(如上所述，它可以由屈服的能量來近似估算)來計算。
現(xiàn)在具體地參見圖3，在其中說明了改進的應力/應變曲線。為了產(chǎn)生給定的伸長率所需要的應力或力表明不在力的標準單位(牛頓)中，而是作為峰值拉伸或峰值力的百分率。因此，峰值拉伸應力的100％的應力是產(chǎn)生峰值伸長率(即，在峰值拉伸下的伸長率)所需要的。進一步，在峰值伸長率的右側(cè)的陰影面積30a代表了實際試驗結(jié)果的范圍(在虛線之間標明)。作為對比，在峰值伸長率30c的右側(cè)的實線曲線30b代表了由因數(shù)或特性(i)，(ii)和(iii)規(guī)定的曲線，如在上文中所闡明?？梢哉J識到，這一假想的實線曲線顯示在相同的伸長率下拉伸強度低于實際試驗結(jié)果，這樣實際試驗結(jié)果容易地滿足更嚴格的假想要求。另外需要指出，在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量(表示為B)與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量(表示為A)的比率對于實際試驗結(jié)果和假想曲線兩者而言都是1。
泰勒等人，2002年5月30日出版的US專利出版物No.2002/0063364A1公開了生產(chǎn)多組分(例如，雙組分)紡粘無紡織物的系統(tǒng)和方法。該裝置的各個組件(包括驟冷室，和長絲拉伸和長絲沉積單元)在其中描述為可以從Reifenhauser GmbH&CompanyMachinenfabrik of Troisdorf，Germany以商品名REICOFIL III商購。該出版物被引入在這里供參考，就象US專利No.5,814,349更十分地描述了該系統(tǒng)。對于其中僅僅單種新型均聚物用于形成產(chǎn)物的本發(fā)明，第二入口進料斗和第二擠出機是不需要的以及紡絲頭的分配板對于單絲操作可以簡化。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以形成當進行高速度增量變形時可以塑性變形的一種網(wǎng)幅，從新型均聚物形成的紡粘無紡網(wǎng)幅應該根據(jù)上述工藝通過使用下列改進的工藝參數(shù)來形成在8-20℃(優(yōu)選12-14℃)下的驟冷溫度，500-2,500米/分鐘(優(yōu)選1,000-2,000米/分鐘)的纖維速度，和75-150℃(優(yōu)選110-125℃)的粘結(jié)溫度。所形成的網(wǎng)幅的塑性可變形性質(zhì)有助于在至少一個方向上它的結(jié)構(gòu)延伸性(優(yōu)選用于尿布的網(wǎng)幅的橫向或CD)。
本發(fā)明的新型網(wǎng)幅理想地通過讓它通過在加熱的圖案輥和加熱的光滑支承輥之間的壓延機輥隙來進行熔融粘結(jié)。優(yōu)選該含圖案的輥形成了不對稱粘結(jié)圖案，如公開在Kauschke等人US6,537,644，US6,610,390和2002年3月28日出版的US專利申請出版物No.2002/0036062A1中的離散橢圓形結(jié)合點的不對稱粘結(jié)圖案，這些文件的每一個被引入這里供參考。此類圖案通過First QualityNonwovens，Inc的標記PILLOW BOND來識別。
現(xiàn)在尤其參見圖4A-4D，本發(fā)明的網(wǎng)幅進一步發(fā)現(xiàn)可用于包括新型網(wǎng)幅40a和選自無紡織物、編織紡織品、膜和它們的結(jié)合物中的至少一種其它網(wǎng)幅40b的多層層壓材料或復合材料，一般標識為40。由熟悉復合材料技術(shù)領(lǐng)域：
的那些技術(shù)人員可以認識到，該至少一種其它網(wǎng)幅40b可以是彈性或非彈性的，透氣的或非透氣的，等等。至少一種其它網(wǎng)幅40b優(yōu)選一方面是無紡織物(和因此是透氣的)或透氣性薄膜，或另一方面是彈性無紡織物或彈性膜。優(yōu)選的一種其它網(wǎng)幅40b是由聚乙烯均聚物形成的膜。該復合材料40可以包括粘合劑40c和附加網(wǎng)幅40b’。
更具體地說，圖4A顯示了一般標明41的粘合劑粘結(jié)的2-層復合材料，和圖4B顯示了一般42的粘合劑粘結(jié)的3-層復合材料。圖4C顯示了一般標明43的非粘合劑粘結(jié)的2-層復合材料，和圖4D顯示了一般標明44的非粘合劑粘結(jié)的3-層復合材料。非粘合劑粘結(jié)可以通過熱，超聲波，熔融或類似技術(shù)來完成，熱粘結(jié)45示于圖4C和4D中。
當復合材料或?qū)訅翰牧系钠渌幕驅(qū)邮菑椥孕再|(zhì)時，新型網(wǎng)幅40a在沒有結(jié)構(gòu)的完全破壞、斷裂或崩解的情況下跟隨該層壓材料的應力/應變運動的能力使得該復合材料高度耐頻繁的滯后應力/應變變形。此外，當新型網(wǎng)幅40a確定了復合材料的外表面時，為復合材料獲得了軟的和紡織品狀的表面。
因為多層層壓材料或復合材料40可以進行選擇，使得新型網(wǎng)幅40a和至少一種其它網(wǎng)幅40b的拉伸性是相適應的，復合材料40的網(wǎng)幅的偶然分離的可能性可以減到最少。
有各種類型的雙組分纖維，一般標明50。
眾所周知的皮/芯雙組分纖維50(在圖5的左側(cè)示出)典型地具有“基料”聚合物作為芯以提供強度和較低熔點的“粘結(jié)劑聚合物”作為皮以便在不損害基體聚合物的情況下促進雙組分纖維的熱粘結(jié)。熱粘結(jié)可通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種技術(shù)來進行，其中包括熔融粘結(jié)(如壓延)，超聲波粘結(jié)，通空氣粘結(jié)，等等。典型地該基體聚合物或芯是聚丙烯，而粘結(jié)劑聚合物或皮是聚乙烯，為的是為雙組分纖維提供柔軟度和延伸性，這是不能用聚丙烯實現(xiàn)的。典型地該基體聚合物或芯是具有聚乙烯的粘結(jié)劑聚合物或皮的聚丙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，以便為雙組分纖維提供柔軟外表面和高懸垂性。
眾所周知的并列式雙組分纖維50b(在圖5的右側(cè)示出)將由于兩種聚合物在熱變化下的不同收縮率而發(fā)生高度卷曲，結(jié)果形成螺旋形。該“雙金屬效果”提供高膨松度3D結(jié)構(gòu)無紡織物，它比典型的紡粘無紡織物更軟和具有更高的膨松度/尺度(bulk/caliper)。用于衛(wèi)生制品的典型起毛網(wǎng)幅含有約10-50％(重量)的此類卷曲雙組分纖維，以提供想望的柔軟度和膨松度尺度(bulk caliper)。
典型地，皮/芯雙組分纖維和并列式雙組分纖維使用一些聚合物，其中在它們的互相粘合表面上雙組分聚合物的分離是最小的，以便維護無紡織物的工業(yè)織物性能。
新型聚丙烯均聚物52可以作為芯用于皮/芯雙組分纖維(典型地聚乙烯54或聚乙烯共聚物作為皮)，以便降低在雙組分聚合物之間的不均勻收縮行為和/或改進熱粘合窗口，這樣在雙組分纖維的使用過程中有較低的組分分離的可能性。新型聚丙烯均聚物52也可用于并列式雙組分纖維(典型地有普通的聚丙烯或聚乙烯54或聚乙烯共聚物)，以便為軟化/熔化粘結(jié)聚合物54提供改進的粘結(jié)強度或簡單提供雙金屬效果。
當雙組分纖維50的組分是新型聚丙烯均聚物和聚乙烯均聚物時，這些組分在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上和在與其它聚合物材料粘結(jié)的能力上是基本上類似的。因此在使用過程中有更低的組分分離的可能性。盡管如前面所述，此類雙組分纖維的成本超過單組分纖維的成本，本發(fā)明的雙組分纖維是高度令人想望的，因為新型均聚物和聚乙烯組分的共同特性使得從雙組分纖維形成的網(wǎng)幅尤其非常適合于其中普通雙組分纖維不適合(歸因于當塑性變形時各組分彼此之間分離的可能性)的許多應用中。
第三種類型的雙組分纖維是“易剝離的纖維”。此類可剝離的纖維典型地是在“餡餅”橫截面(有不同相鄰組分聚合物的4，6，8或16層餡餅切面)上的，或按照任何其它橫截面排列的由至少兩種或多種組分聚合物形成的，其中該至少兩種組分聚合物被設(shè)計來在機械、化學或熱二級處理過程中或之后分裂開形成非常細纖維(根據(jù)它們的尺寸)。在這里重要的是使用具有最小的粘合在一起的傾向的組分聚合物。液壓的二級處理常常用于同時分裂纖維和纏結(jié)該分裂的纖維。新型聚丙烯均聚物組合物進一步發(fā)現(xiàn)可用于此類可剝離的纖維(典型地用普通聚丙烯或用聚乙烯或聚乙烯共聚物作為另一個組分聚合物)?？蓜冸x雙組分纖維的聚合物優(yōu)選彼此是基本上非粘合的，以促進在二級處理中它的有意的剝離。
根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅發(fā)現(xiàn)非?？捎糜谛纬伤p結(jié)或水腫脹的單層無紡織物或水纏結(jié)或水腫脹的多層層壓材料或復合材料。術(shù)語“水腫脹”更充分地描述在2004年9月10日申請的US專利申請No.10/938,079中，它被引入這里供參考。
現(xiàn)在尤其參見圖6A，在圖的頂部上說明的是在水纏結(jié)或水腫脹之前的根據(jù)本發(fā)明的單層紡粘網(wǎng)幅60的尺度或厚度以及在附圖的底部上是在水纏結(jié)或水腫脹之后同一網(wǎng)幅62的尺度或厚度。不僅在水纏結(jié)或水腫脹之后該網(wǎng)幅62的尺度C2基本上大于在水纏結(jié)或水腫脹之前該網(wǎng)幅60的尺度C0，而且纏結(jié)的程度是更大的。為了對比目的，圖6A在中央示出了具有在根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅60，62的尺度C0和C2之中間的尺度C1以及比在水纏結(jié)之后根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)幅62有更低纏結(jié)度的一種可比的水纏結(jié)普通網(wǎng)幅64。可以推理，在粘結(jié)點之間的連續(xù)纖維的長度(即，自由纖維長度)經(jīng)歷塑性變形足以使在粘結(jié)點之間的該纖維的各個部分與其它纖維或多或少獨立地水纏結(jié)或水腫脹的能力將會最大程度減少不希望有的解纏現(xiàn)象。因此，當在網(wǎng)幅中希望有高膨松(即，尺度或厚度)和/或高水平的水纏結(jié)或水腫脹時，本發(fā)明的網(wǎng)幅是尤其有用的。
現(xiàn)在尤其參見圖6B，在圖的頂部示出的是在水纏結(jié)或水腫脹之前的根據(jù)本發(fā)明的紡粘網(wǎng)幅66的部分66和在底部是在水纏結(jié)或水腫脹之后的部分68。將會認識到，盡管自由纖維長度d(即在粘結(jié)點之間的距離)沒有因為水纏結(jié)而變化，但是由于纖維的機械張拉和高度的纖維纏結(jié)，該纖維本身在水纏結(jié)處理之后伸長和延伸。更具體地說，將會認識到，水纏結(jié)處理產(chǎn)生更大長度和更高纏結(jié)度的纖維，與如果普通的紡粘網(wǎng)幅同等地處理時的情況相比。
現(xiàn)在參見圖7，在其中說明的是水纏結(jié)或水腫脹的層壓材料或復合材料，一般標明為70，其中該兩個外層72，74是根據(jù)本發(fā)明的紡粘網(wǎng)幅和中間層76是由木質(zhì)紙漿纖維，纖維素纖維，粘膠纖維或它們的結(jié)合物形成的。三個層處于合適的并列72，76，74，然后經(jīng)歷普通的水纏結(jié)。正如所示，紙漿纖維76在粘結(jié)點78中間的各種面積76穿透進入到該紡粘層72、74的相鄰內(nèi)表面之中，形成特別強勁的層壓材料。
本發(fā)明的新型網(wǎng)幅也尤其可用于穿孔網(wǎng)幅，后者非常適合用作穿孔頂面片。該新型網(wǎng)幅另外被壓延在其中產(chǎn)生易斷的二級粘結(jié)，然后該另外壓延的網(wǎng)幅通過高速度增量變形發(fā)生塑性變形而在其中產(chǎn)生孔。應用于普通網(wǎng)幅的二級粘結(jié)和穿孔過程已公開于Benson等人US5,628,097，F(xiàn)lohr等人US6,551,436，和Gillespie等人US6,632,504中，這些文獻被引入在這里供參考。該新型網(wǎng)幅使用聚丙烯均聚物實現(xiàn)相對于純聚乙烯而言的優(yōu)異結(jié)果(例如，柔軟度，手感強度，和耐磨性)并且避免了雙組分纖維，共聚物纖維，或純聚乙烯纖維的較高花費。
另外地，本發(fā)明的新型網(wǎng)幅也尤其可用于形成穿孔的無紡網(wǎng)幅。因此，該新型網(wǎng)幅通過經(jīng)由支持無紡網(wǎng)幅的絲網(wǎng)抽吸熱空氣或通過熱穿刺該無紡網(wǎng)幅(例如由熱空氣或熱針)在其中產(chǎn)生孔。
本發(fā)明的新型網(wǎng)幅，其本身或作為層壓材料或復合材料的一部分，發(fā)現(xiàn)可用于各種應用中，其中包括吸收性制品(例如，尿布，衛(wèi)生巾，擦拭紙巾，等等)，醫(yī)用衣服(例如，外科睡衣，等等)，工業(yè)用保護衣服(例如，凈化室衣服，等等)，家具織物(例如，家具和床用品，等等)，過濾裝置，等等。
實施例
實施例I新型丙烯均聚物是從ExxonMobil Chemical Company以商品名PP3164E-1獲得的。組合物具有23-25克/10分鐘的熔體流動速率(MFR)(ASTM D-1238，條件L，23℃/2.16kg)和約3的多分散性(Mw/Mn)。連續(xù)纖維是從均聚物形成的并根據(jù)在2002年5月30日出版的Taylor等人的US專利申請出版物No.2002/0063364A1，和Bugada等人US6,569,945中描述的方法紡粘形成具有35克/平方米(gsm)的重量的紡粘無紡織物網(wǎng)幅，兩篇文獻被引入供參考。在Taylor的專利中說明的裝置加以改進以使用僅僅單個進料斗和單個擠出機，其中噴絲板或生產(chǎn)板也適當?shù)馗倪M以生產(chǎn)單組分紡粘，而不是多組分紡粘。
主要紡絲工藝條件被設(shè)定在14℃的驟冷空氣溫度，1,900米/分鐘(m/min)的平均纖維速度，和120℃的在壓延機輥隙中的粘結(jié)溫度。更具體地說，讓無紡網(wǎng)幅通過在加熱的圖案輥和加熱的光滑支承輥之間的壓延機輥隙，來將該無紡網(wǎng)幅進行熔融粘結(jié)。圖案輥形成了如在上文中所公開的離散橢圓形結(jié)合點的不對稱粘結(jié)圖案并且通過First Quality Nonwovens，Inc的標記PILLOW BOND來表征。
所形成的網(wǎng)幅具有現(xiàn)有技術(shù)的等級的均勻性和相關(guān)的低重量差異。
所形成的網(wǎng)幅的物理性能和特性通過使用在ASTM5035-95和EDANA20.2-89中描述的普通試驗方法來評價，但是設(shè)定條件加以改變以突出本發(fā)明的目標和結(jié)果。因此，該試驗是用100，300，450和500毫米/每分鐘的各種十字頭速度和以0.5，2和4英寸的各種夾具距離來進行的，結(jié)果示于表I中。在表上示出的各數(shù)據(jù)是從至少30個試樣取得的數(shù)據(jù)的平均值。在表中的虛線(--)表明由于樣品破損而無法獲得數(shù)據(jù)。
為了對比目的也在表I中顯示的是從以商標PP3155從ExxonMobil Chemical Company或以商標PXPH835從Basell USA，Inc.商購的普通聚丙烯均聚物形成的連續(xù)紡粘纖維的對照網(wǎng)幅，兩種樹脂具有36的熔體流動速率。普通的聚丙烯均聚物是在普通加工條件下以20℃的驟冷空氣溫度，2,500米/分鐘(m/min)的纖維速度，和158℃的在壓延機輥隙中的粘結(jié)溫度來加工的。
表I的數(shù)據(jù)證明根據(jù)本發(fā)明的無紡織物網(wǎng)幅的塑性變形，尤其當網(wǎng)幅經(jīng)歷較高的十字頭速度和較短的夾具距離(模擬增量高速度變形過程和逐漸地排除網(wǎng)幅形成的影響)，和在網(wǎng)幅的塑性(粘彈性)變形達到拉伸峰所使用的能量與為了引起該網(wǎng)幅破裂所需要的附加塑性變形能量之間的比率。
實施例II重復實施例I的程序，只是全部的試驗是在500mm/分鐘的十字頭速度下和0.5”的夾具距離下進行的。
該評價結(jié)果記載在表II中。圖8說明了典型試樣的應力/應變圖解，其中試樣#1-4是普通聚丙烯均聚物和試樣#5-8是根據(jù)本發(fā)明的新型聚丙烯均聚物。
盡管在實施例II中評價的典型試樣的物理性能和特性沒有與表I的評價結(jié)果(對于在相同的十字頭速度和夾具距離下的評價)達到100％一致，但是考慮織物的不均勻性，表I和II的評價結(jié)果是在合理預見的范圍內(nèi)，該不均勻性甚至對于同一織物卷材的不同樣品也得到不同的評價結(jié)果。
實施例III
重復實施例II的程序，這一次用具有15gsm而不是35gsm的重量的全部網(wǎng)幅(新型和普通的)。
物理性能和特性記載在表III中。
圖9說明了典型試樣的應力/應變圖解，其中試樣#1-4是普通聚丙烯均聚物和試樣#5-8是根據(jù)本發(fā)明的新型聚丙烯均聚物。 將會認識到，該圖解正確地表明實施例I和II的較重35gsm材料的普通試樣5-8在較高的伸長率下斷裂；但是，由于所使用的圖解設(shè)備的限制，該圖解不正確地表明較輕重量15gsm材料的普通試樣不顯示斷裂，甚至在較高的伸長率下，雖然事實上有此類試樣的有效破裂。
實施例IV為了說明與不同的新型聚丙烯均聚物連同根據(jù)本發(fā)明的改進工藝參數(shù)相關(guān)的本發(fā)明功效，用具有18的熔體流動速率的從ExxonMobilChemical Company以商標3104E-1獲得的新型聚丙烯均聚物重復實施例II的程序。兩種網(wǎng)幅是以18和40gsm的重量制造的。在壓延機輥隙中的網(wǎng)幅溫度是125℃(而不是120℃)。物理性能和特性記載在表IV中。沒有對照網(wǎng)幅。
總之，本發(fā)明提供由包括新型聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅，當經(jīng)歷高速度增量變形以便在至少一個方向上促進網(wǎng)幅的結(jié)構(gòu)延伸性時該網(wǎng)幅是可塑性變形的。此類網(wǎng)幅的連續(xù)纖維可以與它們本身或其它纖維發(fā)生水纏結(jié)或水腫脹。水纏結(jié)或水腫脹層壓材料可以包括，例如，根據(jù)本發(fā)明的兩個外部紡粘層和由木質(zhì)紙漿，纖維素纖維，粘膠纖維或它們的結(jié)合物在兩者之間形成的中間層。復合材料或?qū)訅翰牧峡梢杂纱祟惥W(wǎng)幅和無紡織物或膜形成，無紡織物或膜優(yōu)選是彈性的和/或透氣的。雙組分纖維包括相結(jié)合的新型聚丙烯均聚物的組分和聚乙烯的組分，兩個組分在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上，和在與其它聚合物材料粘結(jié)的能力上都基本上是類似的。最終，本發(fā)明提供從新型均聚物制造聚丙烯的此類單組分纖維，此類雙組分纖維和此類網(wǎng)幅，復合材料或?qū)訅翰牧系姆椒ā?br>既然本發(fā)明的優(yōu)選實施方案已經(jīng)顯示和詳細描述，它們的各種改性和改進對于本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明的精神和范圍需要廣泛地解釋并且僅僅受到所附權(quán)利要求
限制，但不受前面的說明書限制。
表I
表II
表III
表IV
權(quán)利要求
1.由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的新型無紡網(wǎng)幅，該網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，發(fā)生塑性變形和在至少一個方向上以下列中的至少一種來表征(i)在400％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，它大于1。
2.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中均聚物是至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物，該至少兩種均聚物中的至少一種具有低于3.3的多分散性，和該至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量，以及在共混之后該至少兩種均聚物的結(jié)合物具有偏斜的分子量分布和低于3.5的多分散性。
3.權(quán)利要求
2的網(wǎng)幅，其中偏斜的分子量分布由下列特征來表征(i)低于峰值重均分子量，有緩斜率和向著低分子量方向的長尾，和(ii)高于峰值重均分子量，有陡斜率和向著高分子量方向的短尾。
4.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中均聚物是具有低于3.5的多分散性和偏斜的分子量分布的反應產(chǎn)物。
5.權(quán)利要求
4的網(wǎng)幅，其中偏斜的分子量分布由下列特征來表征(i)低于峰值重均分子量，有緩斜率和向著低分子量方向的長尾，和(ii)高于峰值重均分子量，有陡斜率和向著高分子量方向的短尾。
6.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形是施加于不大于0.5英寸的最初未變形尺寸上的至少400mm/分鐘。
7.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形在50-80℃的網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
8.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形在環(huán)境網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
9.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中連續(xù)纖維是紡粘的和具有10-50微米的直徑。
10.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中連續(xù)纖維是熔噴法形成的和具有0.5-10微米的直徑。
11.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，它由特性(i)，(ii)，和(iii)中的至少兩種來表征。
12.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，它由特性(i)，(ii)，和(iii)中的每一種來表征。
13.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中該網(wǎng)幅的連續(xù)纖維是水纏結(jié)或水腫脹的。
14.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中該網(wǎng)幅的連續(xù)纖維是不對稱粘結(jié)的。
15.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中該比率是至少2。
16.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中在450％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少10％。
17.權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅，其中在250％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少50％。
18.由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅，該均聚物是下列之中的一種(i)至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物，該至少兩種均聚物中的至少一種具有低于3.3的多分散性，該至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量，和在共混之后該至少兩種均聚物的結(jié)合物具有偏斜的分子量分布和低于3.5的多分散性；和(ii)具有低于3.5的多分散性和偏斜的分子量分布的反應產(chǎn)物；該網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，發(fā)生塑性變形和在至少一個方向上具有結(jié)構(gòu)延伸性。
19.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中偏斜的分子量分布由下列特征來表征(i)低于峰值重均分子量，有緩斜率和向著低分子量方向的長尾，和(ii)高于峰值重均分子量，有陡斜率和向著高分子量方向的短尾。
20.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形是施加于不大于0.5英寸的最初未變形尺寸上的至少400mm/分鐘。
21.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形在50-80℃的網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
22.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中高速度增量變形在環(huán)境網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
23.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中連續(xù)纖維是紡粘的和具有10-50微米的直徑。
24.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中連續(xù)纖維是熔噴法形成的和具有0.5-10微米的直徑。
25.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中該網(wǎng)幅的連續(xù)纖維是水纏結(jié)或水腫脹的。
26.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中該網(wǎng)幅的連續(xù)纖維是不對稱粘結(jié)的。
27.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中均聚物是物理共混物。
28.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中均聚物是反應產(chǎn)物。
29.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中在至少一個方向上的結(jié)構(gòu)延伸性由下列之中的至少一種來表征(i)在400％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，它大于1。
30.權(quán)利要求
29的網(wǎng)幅，它由特性(i)，(ii)，和(iii)中的至少兩種來表征。
31.權(quán)利要求
29的網(wǎng)幅，它由特性(i)，(ii)，和(iii)中的每一種來表征。
32.權(quán)利要求
29的網(wǎng)幅，其中該比率是至少2。
33.權(quán)利要求
29的網(wǎng)幅，其中在450％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少10％。
34.權(quán)利要求
29的網(wǎng)幅，其中在250％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少50％。
35.權(quán)利要求
18的網(wǎng)幅，其中該網(wǎng)幅的連續(xù)纖維是不對稱粘結(jié)的。
36.制造由基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅的方法，包括以下步驟通過使用以下條件形成主要包括聚丙烯均聚物的纖維的紡粘無紡網(wǎng)幅(i)在8-20℃下的驟冷空氣，(ii)500-2,500米/分鐘的纖維速度，和(iii)75-150℃的粘結(jié)溫度；因此形成網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，該網(wǎng)幅發(fā)生塑性變形和在至少一個方向上以下列中的至少一種來表征(i)在400％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，它大于1。
37.權(quán)利要求
36的方法，其中(i)驟冷空氣是大約12-14℃，(ii)纖維速度是大約1,000-2,000米/分鐘，和(iii)粘結(jié)溫度是大約110-125℃。
38.權(quán)利要求
36的方法，其中均聚物是至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物，該至少兩種均聚物中的至少一種具有低于3.3的多分散性，和該至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量，以及在共混之后該至少兩種均聚物的結(jié)合物具有偏斜的分子量分布和低于3.5的多分散性。
39.權(quán)利要求
38的方法，其中偏斜的分子量分布由下列特征來表征(i)低于峰值重均分子量，有緩斜率和向著低分子量方向的長尾，和(ii)高于峰值重均分子量，有陡斜率和向著高分子量方向的短尾。
40.權(quán)利要求
36的方法，其中均聚物是具有低于3.5的多分散性和偏斜的分子量分布的反應產(chǎn)物。
41.權(quán)利要求
40的方法，其中偏斜的分子量分布由下列特征來表征(i)低于峰值重均分子量，有緩斜率和向著低分子量方向的長尾，和(ii)高于峰值重均分子量，有陡斜率和向著高分子量方向的短尾。
42.權(quán)利要求
36的方法，其中高速度增量變形是施加于不大于0.5英寸的最初未變形尺寸上的至少400mm/分鐘。
43.權(quán)利要求
36的方法，其中高速度增量變形在50-80℃的網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
44.權(quán)利要求
36的方法，其中高速度增量變形在環(huán)境網(wǎng)幅溫度下發(fā)生。
45.權(quán)利要求
36的方法，其中均聚物在高速度增量拉伸中顯示出低彈性阻力。
46.權(quán)利要求
36的方法，其中該網(wǎng)幅的纖維具有10-50微米的直徑。
47.權(quán)利要求
36的方法，其中該網(wǎng)幅在形成之后具有不對稱粘結(jié)圖案。
48.權(quán)利要求
47的方法，其中不對稱粘結(jié)圖案是PILLOW BOND圖案。
49.權(quán)利要求
36的方法，其中網(wǎng)幅由特性(i)，(ii)，和(iii)中的至少兩種來表征。
50.權(quán)利要求
36的方法，其中網(wǎng)幅由特性(i)，(ii)，和(iii)中的每一種來表征。
51.權(quán)利要求
36的方法，其中比率是至少2。
52.權(quán)利要求
36的方法，其中在450％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少10％。
53.權(quán)利要求
36的方法，其中在250％伸長率下的拉伸強度是峰值拉伸強度的至少50％。
54.雙組分纖維，包括(i)聚乙烯或聚丙烯聚合物的組分，和(ii)聚丙烯均聚物的組分，該聚丙烯均聚物是下列之中的一種(a)至少兩種聚丙烯均聚物的物理共混物，該至少兩種均聚物中的至少一種具有低于3.3的多分散性，該至少兩種均聚物具有基本上不同的重均分子量，和在共混之后該至少兩種均聚物的結(jié)合物具有偏斜的分子量分布和低于3.5的多分散性，和(b)具有低于3.5的多分散性和偏斜的分子量分布的反應產(chǎn)物。
55.權(quán)利要求
54的雙組分纖維，其中該雙組分呈現(xiàn)皮/芯構(gòu)型，并且在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上，在塑性變形特性上，和在與其它聚合物材料粘結(jié)的能力上是基本上類似的。
56.權(quán)利要求
54的雙組分纖維，其中這些組分呈現(xiàn)并列式構(gòu)型，并且在作為溫度的函數(shù)的收縮特性上是基本上不同的。
57.權(quán)利要求
54的雙組分纖維，其中這些組分呈現(xiàn)餡餅式構(gòu)型，并且基本上是彼此非粘合的。
58.多層層壓材料或復合材料，包括(i)權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅；和(ii)選自無紡織物，編織紡織品，膜和它們的結(jié)合物中的至少一種其它網(wǎng)幅。
59.權(quán)利要求
58的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是無紡織物。
60.權(quán)利要求
58的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是編織紡織品。
61.權(quán)利要求
58的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是無紡織物和透氣薄膜中的一種。
62.權(quán)利要求
61的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是無紡織物。
63.權(quán)利要求
61的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是透氣薄膜。
64.權(quán)利要求
58的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是彈性無紡織物和彈性膜中的一種。
65.權(quán)利要求
64的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是彈性無紡織物。
66.權(quán)利要求
64的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是彈性膜。
67.權(quán)利要求
58的復合材料，其中至少一種其它網(wǎng)幅是聚乙烯均聚物的膜。
68.由權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅制成的水纏結(jié)或水腫脹的紡粘網(wǎng)幅。
69.水纏結(jié)或水腫脹層壓材料，包括(i)由權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅制成的兩個外部紡粘層，和(ii)在兩者之間的由木質(zhì)紙漿，纖維素纖維，粘膠纖維或它們的結(jié)合物中的至少一種形成的中間層。
70.形成適合用作穿孔頂面片的穿孔網(wǎng)幅的方法，包括以下步驟(i)提供權(quán)利要求
1的網(wǎng)幅；(ii)壓延該網(wǎng)幅在其中產(chǎn)生易斷的二級粘結(jié)；和(iii)由高速度增量變形使壓延網(wǎng)幅發(fā)生塑性變形，在其中產(chǎn)生孔。
71.形成穿孔無紡網(wǎng)幅的方法，包括以下步驟(i)提供權(quán)利要求
1的無紡網(wǎng)幅；和(ii)通過經(jīng)由支持無紡網(wǎng)幅的絲網(wǎng)抽吸熱空氣或通過熱穿刺該無紡網(wǎng)幅在無紡網(wǎng)幅中產(chǎn)生孔。
72.由包括聚丙烯均聚物的基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅；該網(wǎng)幅，當經(jīng)受高速度增量變形時，發(fā)生塑性變形并在至少一個方向上具有由下列特征中的至少一種來表征的結(jié)構(gòu)延伸性(i)在400％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少10％，(ii)在250％伸長率下的拉伸強度，它是峰值拉伸強度的至少40％，和(iii)在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率，它大于1。
專利摘要
由基本上連續(xù)的熔紡纖維形成的無紡網(wǎng)幅是從具有偏斜分子量分布和低于3.5的多分散性的聚丙烯均聚物形成的。該網(wǎng)幅，當進行高速度增量變形時，會發(fā)生塑性變形并且通過，例如，在400％伸長率下的拉伸強度(它是峰值拉伸強度的至少10％)，在250％伸長率下的拉伸強度(它是峰值拉伸強度的至少40％)，和在峰值拉伸強度之后的粘彈性變形能量與在峰值拉伸強度之前的粘彈性變形能量的比率(該比率大于1)來表征。
文檔編號D04H3/14GK1997786SQ20058001752
公開日2007年7月11日 申請日期2005年4月15日
發(fā)明者M·考施克, M·圖里 申請人:優(yōu)質(zhì)無紡布公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan