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CN1342230A - 桨粕改性双组分连续长丝非织造纤维网 - Google Patents

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Abstract

吸收性非织造纤维网复合材料表现出兼具优良的强度、柔软性和吸收性。这种复合材料使用基本连续的双组分热塑性长丝与桨粕纤维的组合。基本连续的双组分长丝分布液体并提供耐久性与柔软性。桨粕纤维和任选的一种超吸收性材料吸收并容纳液体。

Description

桨粕改性双组分连续长丝非织造纤维网
                          发明领域
本发明涉及非织造纤维网复合材料，它兼具优良的强度、柔软性、挠曲性和吸收性。更具体地说，本发明的目标是包括桨粕和热塑性双组分连续长丝的组合的非织造纤维网复合材料。所述桨粕可以与一种或多种超吸收性材料混合。
                          发明背景
本发明的目标是一种具有许多所需性能的优良非织造纤维网复合材料产品。
在本领域内一般都知道，双组分非织造长丝是用至少两种不同的聚合物，以非均匀方式组合在一起的热塑性长丝。例如，两种聚合物可以不进行均匀共混而以并列的构型组合，从而使长丝的第一侧由第一聚合物“A”组成，而长丝的第二侧由第二聚合物“B”组成。或者，该聚合物也可以按皮/芯构型组合，使长丝的外皮层由第一聚合物“A”组成，而内芯则由第二聚合物“B”组成。或者，该聚合物可以以“海中岛”的构型组合，其中，一个或多个第一聚合物“A”的岛屿出现在第二聚合物“B”的海洋中。其它非均匀构型也是可能的。
双组分长丝具有所需性能的组合。例如，某些聚丙烯树脂产生强而不特别软的长丝。某些聚乙烯树脂产生软而不特别强的长丝。将这两种树脂组合在一起形成双组分非织造长丝，就能获得强度与柔软性的混杂组合。
业已公开，将双组分长丝与碳粒、沸石、离子交换树脂、碳纤维、消毒纤维和/或气体吸收纤维组合，用于特殊过滤器中。授予Ogata等人的美国专利5,670,044公开了在这类组合中采用双组分熔喷长丝，以用于柱状过滤器。在这种情况下，双组分长丝含有高熔点聚合物与低熔点聚合物。过滤器的长丝叠合在一起，只要通过熔化低熔点组分就能粘结在一起。
桨粕纤维已用于某些吸收性应用中，以提高吸收性。授予Lauritzen的美国专利4,530,353公开了桨粕纤维与切段双组分纤维进行组合，用来制造吸收性绑带。在这种情况下，纤维也含有高熔点与低熔点聚合物。只要通过熔化低熔点组分，切段纤维就能粘结在一起。
目前需要或希望有一种兼具耐久性与柔软性并能良好地分布液体的吸收性非织造纤维网复合材料。对于舒适性、强度和吸收性均重要的尿布、训练裤、拭帕和其它个人护理吸收性制品，都存在这种需要。
                        发明概述
本发明旨在提供一种改进的吸收性非织造纤维网复合材料以及用这种改进复合材料制成的个人护理吸收性制品。这种吸收性非织造纤维网复合材料包括一个由长度上基本连续的双组分热塑性非织造长丝组成的基体纤维网。在连续长丝基体中含有一定量的桨粕纤维。
在非织造纤维网形成过程中长度不被切短的基本连续双组分长丝，较之长度被切成小于1英寸至数英寸的较短的切段长丝，具有更好的液体分布。优选地，选好双组分长丝中的聚合物，使至少一种聚合物为该非织造纤维网提供强度与耐久性，以及至少一种聚合物为该非织造纤维网提供柔软性。可能构成吸收性非织造纤维网复合材料约97％的吸收性桨粕纤维，能更好地包含在既有强度与耐久性、长度又长的连续长丝基体中。
记住上述内容，本发明的特点与优点就在于提供兼具耐久性与柔软性的吸收性非织造纤维网复合材料。
本发明的另一个特点与优点是，提供一种在连续长丝基体中能容纳高含量桨粕纤维的吸收性非织造纤维网复合材料，不论桨粕纤维是湿态还是干态。在连续长丝基体内还可以含有一种超吸收性材料。
本发明的又一个特点与优点是提供一种吸收性制品，例如，尿布，这种尿布由于采用本发明的吸收性非织造纤维网复合材料而具有舒适性、强度和优良性能。
                            定义
术语“非织造织物或纤维网”，是指一种其结构为各纤维或线彼此交替铺放但不象编结织物那样有一定规则或可识别方式的纤维网。业已用许多种方法形成非织造织物或纤维网，例如，熔喷法、纺粘法、气流成网法和粘合梳理成网法。非织造织物的基本重量通常用每平方码材料的盎司(osy)或每平方米的克数(gsm)表示，而有效纤维直径通常用μm表示(注：从osy转化为gsm，要将osy乘33.91)。
术语“微纤维”是指平均直径不大于约75μm的细直径纤维，例如，平均直径为约1μm-约50μm的纤维，或更具体地说，平均直径为约1μm-约30μm的纤维。纤维直径的另一个常用单位是“旦”，它定义为每9000米长的一根纤维的克数。对于圆形截面纤维，“旦”可以通过以μm为单位的纤维直径的平方、乘以以g/cm3为单位的密度，再乘以0.00707算出。较低的旦数表示较细的纤维，而较高的旦数表示较粗的纤维。例如，一根直径为15μm的聚丙烯纤维可通过先平方、再乘以0.89g/cm3和乘以0.00707转换为旦数。因此，一根15μm的聚丙烯纤维的旦数为约1.42(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美国之外，更常用的量度单位为“特”，它定义为每千米纤维的克数。“特”可以从旦/9算出。
术语“纺粘纤维”是指以下述方法形成的细直径纤维：将熔融热塑性材料从喷丝头上许多圆形或其它形状的细毛细孔中挤出，形成长丝，然后迅速减小挤出长丝的直径，如按Appel等人的美国专利4,340,563，Dorschner等人的美国专利3,692,618，Matsuki等人的美国专利3,802,817，Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394，Hartman的美国专利，3,502,763，Petersen的美国专利3,502,538和Dobo等人的美国专利3,542,615等所述的方法，各文献作为一个整体都包括于此供参考。纺粘纤维要经淬火处理，当它们沉积在收集表面上时一般是不粘的。纺粘纤维一般是连续的，且平均直径常大于约7μm，更具体地，约10-30μm。
术语“熔喷纤维”是指由下述方法形成的一种纤维：将一种熔融热塑性材料从许多通常是圆形的细口模毛细孔中挤成熔融线或长丝，进入会聚高速加热气(例如，空气)流，后者使熔融热塑性材料的长丝直径变细，这种纤维可能具有微纤维直径。然后，熔喷纤维由高速气流携带并沉积到收集表面上，形成无序分散的熔喷纤维网。这种工艺已公开在，例如，Butin等人的美国专利号3,849,241中。熔喷纤维是微纤维，可以是连续的，也可以是不连续的，直径一般小于约10μm，当沉积在收集表面上时，一般是自粘结的。本发明中所用的熔喷纤维在长度上是基本连续的。
术语“桨粕纤维”是指从天然资源如木质或非木质植物形成的纤维。木质植物包括，例如，落叶树和针叶树。非木质植物包括，例如，棉花、亚麻、西班牙草、马利筋属植物、稻草、黄麻、大麻和蔗渣。
术语“平均桨粕纤维长度”，是指用芬兰Kajaani的Kajaani Oy电子公司出售的Kajaani纤维分析仪FS-100型测得的加权平均桨粕长度。在该试验方法中，用一种浸渍液处理一个纤维样品，以保证不存在纤维束或线头。将每个纤维样品分散在热水中并稀释到约0.001％的浓度。从稀溶液中取出约50-500ml作为每个试验样品，用标准Kajaani纤维分析方法进行试验。加权平均纤维长度可用下式表示： Σ x i > 0 k ( X i * n i ) / n 其中，k＝最大纤维长度，
  Xi＝各纤维长度，
  ni＝长度为Xi的纤维的根数，以及  n＝被测纤维总数。
术语“超吸收性材料”是指一种在水中可溶胀、但不溶于水的有机或无机材料，在最佳条件下，在0.9重量％的氯化钠水溶液中，能吸收其自重的至少约20倍，优选至少约30倍。
术语“聚合物”一般包括，但不限于，均聚物、共聚物(包括，例如，嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物等，以及它们的共混物或改性物。此外，除非另有具体限定，术语“聚合物”将包括材料的所有可能的几何构型在内。这类构型包括，但不限于，全同、间同和无规对称性。
术语“双组分长丝或纤维”是指由至少两种聚合物分别从各自挤出机中挤出但纺在一起而形成一根纤维的纤维。聚合物基本上恒定地排布在双组分纤维横截面中的不同区域并沿双组分纤维的长度连续延伸。这样一种双组分纤维的构型可以是，例如，一种聚合物围绕在另一种聚合物周围的皮/芯型排布、并列排布或“海中岛”的排布。双组分纤维公开于Kaneko等人的美国专利5,108,820，Strack等人的美国专利5,336,552和Pike等人的美国专利5,382,400中，各参考文献作为一个整体都包括于此供参考。对于双组分纤维，聚合物可以按75/25、50/50、25/75或任何其它所需的比例存在。常用的添加剂，如颜料和表面活性剂可以加入到一种或两种聚合物流中，或涂布在长丝表面。
术语“基本连续的长丝或纤维”是指从一个喷丝头中挤出制备的长丝或纤维，包括，但不限于，纺粘和熔喷纤维，这种纤维在形成非织造纤维网或织物前原长不被切断。基本连续的长丝或纤维的平均长度范围可以从超过约15cm至超过1米，最长为所形成的非织造纤维网或织物的长度。“基本连续的长丝或纤维”的定义包括那些在形成非织造纤维网或织物之前不被切断，但在后来裁剪非织造纤维网或织物时要被切断的纤维在内。
术语“切段纤维”是指天然纤维或人造长丝在形成纤维网之前切断的纤维，其平均长度范围为约0.1-15cm，更常见的是约0.2-7cm。
术语“个人护理吸收性制品”包括尿布、训练裤、游泳衣、吸收性内裤、婴儿拭帕、成人失禁用品和妇女卫生用品。
术语“气流式粘结”或“TAB”是指一种粘结非织造物，例如，双组分纤维网的方法，其中，强迫温度足以熔化制造该纤维网的纤维的聚合物之一的热空气通过该纤维网。空气速度通常为每分钟100-500英尺，驻留时间可以长达6秒。聚合物的熔化和再凝固导致粘结。气流粘结的可变性有限，因而一般被看作第二步粘结工艺。由于TAB需要熔化至少一种组分才能完成粘结，该法仅限于双组分的纤维网，如双组分纤维网或含有一种粘结性纤维或粉末的纤维网。
术语“热点粘结”涉及让要粘结的织物或纤维网通过一个加热的压延辊和一个超声焊接辊之间。压延辊通常，但不总是，有某种花纹，这样整个织物就不致整个表面都被粘结。因此，为美观也为功能起见，已开发了各种压延辊花纹。花纹的一个实例是Hansen和Pennings的美国专利3,855,046中提出的有一个个点的Hansen Pennings花纹，或“H&P”花纹，有约200个粘结点/英寸2，具有约30％的粘结面积。H&P花纹有正方形点或针点粘结面积，其中，每一针点的边长为0.038英寸(0.965mm)，针点间距为0.070英寸(1.778mm)，粘结深度为0.023英寸(0.584mm)。所形成的花纹具有约29.5％的粘结面积。另一种点粘结花纹是扩展的Hansen和Pennings或“EHP”粘结花纹，它以边长为0.037英寸(0.94mm)、针间距离0.097英寸(2.464mm)和深度0.039英寸(0.991mm)的正方形针点产生15％的粘结面积。另一种称为“714”的典型点粘结花纹具有正方形针点粘结面积，其中，每个针点的边长为0.023英寸、针间距离为0.062英寸(1.575mm)和粘结深度为0.033英寸(0.838mm)。所形成花纹的粘结面积为15％。还有一种普通花纹是C-星花纹，其粘结面积为约16.9％。C-星花纹有一个被发射星中断的交错棒或木排状设计。其它普通花纹包括金刚石花纹：重复和略为倾斜的金刚石形以及看上去名符其实地象窗纱的线织花样。一般地说，在织物层压纤维网中粘结面积百分数的变化范围为约10％-约30％。正如本领域内所熟知，点粘结通过粘结每一层中的长丝和/或纤维，把层压层结合在一起，也使各层具有整体性。
                    本发明优选实施方案详述
本发明的目标是一种吸收性非织造纤维网复合材料，它包括基本连续的双组分热塑性长丝和包含在长丝之间的桨粕纤维。这种吸收性非织造纤维网复合材料含有约5-97重量％桨粕纤维和约3-95重量％基本连续的双组分热塑性长丝。优选地，该吸收性非织造纤维网复合材料含有约35-95重量％桨粕纤维和约5-65重量％基本连续的双组分热塑性长丝。更优选地，该吸收性非织造纤维网复合材料含有约50-95重量％桨粕纤维和约5-50重量％基本连续的双组分热塑性长丝。
基本连续的双组分热塑性长丝可具有上述任何一种双组分构型。优选长丝具有并列构型或皮/芯构型。在这类构型中，长丝和长丝内的聚合物在长度方向上都是基本连续的。基本连续的长丝可以是纺粘长丝，也可以是熔喷微纤，平均直径一般为约1-75μm。优选地，基本连续长丝的平均直径为约1-50μm，更优选约1-30μm。也可以用其它方法形成基本连续的长丝。采用本领域内技术人员熟知的方法可以使长丝卷曲。
基本连续的双组分长丝含有至少两种热塑性聚合物。优选地，基本连续的双组分长丝含有一种使长丝具有第一所需性能的第一聚合物以及一种使长丝具有第二所需性能的第二聚合物。第一与第二所需性能的实例包括，但不限于，耐久性与柔软性，耐久性与可湿润性，可湿润性与柔软性，耐久性与美观性，以及其它所希望的组合。当然，第一聚合物可以提供一种或多种所需性能，以及第二聚合物可以提供一种或多种其它所需性能。同时，双组分长丝也可包括两种以上不同的聚合物，每一种聚合物提供独特的性能。而且，双组分长丝还可以包括一种具有所需性能的特殊聚合物共混物，与另一种不同的聚合物或聚合物共混物毗邻。添加剂，如颜料和亲水性改性剂，可加入到一种或两种聚合物中，或涂布在长丝表面上。
赋予双组分长丝纤维网耐久性的聚合物组分的实例包括，但不限于，聚丙烯均聚物、含有不超过约10％乙烯或另一种C4-C20α-烯烃共聚单体的聚丙烯共聚物、高密度聚乙烯、α-烯烃共聚单体含量低于约10重量％的线形低密度聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和其它高拉伸材料。一般地说，当用含有第一聚合物和第二聚合物的双组分长丝制成的非织造纤维网，能比用仅含第二聚合物的类似长丝制成的类似非织造纤维网承受高出至少约10％，优选至少30％的拉伸载荷时，就可以说第一聚合物赋予了双组分长丝耐久性。
赋予双组分长丝纤维网挠曲性和柔软性的聚合物组分的实例包括，但不限于，高压(支化)低密度聚乙烯、α-烯烃共聚单体含量不超过约10重量％的线形低密度聚乙烯、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物(例如，乙烯/醋酸乙烯酯)、乙烯与不饱和脂肪酸(包括它的酯衍生物)的共聚物以及任何两种含2-20个碳原子的α-烯烃的共聚物，其中，两种共聚单体中每一种的含量都超过共聚物的10重量％(包括，例如，乙烯-丙烯橡胶)。还可以包括热塑性聚氨酯，A-B和A-B-A′嵌段共聚物，其中A和A′是热塑性尾嵌段，B是一种弹性体嵌段。一般地说，当用含有第一聚合物和第二聚合物的长丝制成的非织造纤维网，比用仅含第一聚合物的类似长丝制成的类似非织造纤维网更挠曲和/或具有更柔软的手感时，就可以说第二聚合物赋予了双组分非织造纤维网挠曲性和或柔软性。
赋予热塑性非织造纤维网可湿润性的聚合物的实例包括，但不限于，聚酰胺、聚醋酸乙烯酯、皂化聚醋酸乙烯酯、皂化乙烯/醋酸乙烯酯以及其它亲水性材料。如果一滴水在用含有第一与第二聚合物的双组分长丝制成的非织造纤维网上的接触角a)小于90°，b)低于用仅含第一聚合物的类似长丝制成的类似非织造纤维网的接触角，则该第二聚合物就对双组分长丝提供了可湿润性，接触角按照ASTM D724-89测定。把亲水性聚合物用作皮/芯双组分长丝纤维网的外层时，它就把表面可湿润性赋予整个纤维网。
当然，聚合物赋予非织造双组分长丝所需性能的能力要求长丝中每种聚合物都有足够的量。一般地说，基本连续的热塑性长丝中含有约10-90重量％的第一所选聚合物以及约10-90重量％的第二所选聚合物。优选双组分长丝包括约25-75重量％的每一种聚合物，更优选约40-60重量％的每一种聚合物。
基本连续的热塑性双组分长丝与桨粕纤维可用本领域内熟知的方法组合起来。例如，可以用一种共成形法，在该方法中，至少一个熔喷口模头安装在一个斜管附近，在纤维网成型时其它材料通过该斜管加入。共成形法在Lau的美国专利4,818,464和Anderson等人的美国专利4,100,324中已有描述。专利中的公开内容包括于此供参考。基本连续的双组分长丝和桨粕纤维也可以用液压缠结或机械缠结法组合起来。在Evans的美国专利3,485,706中描述了一种液压缠结法，其公开内容包括于此供参考。
桨粕纤维可以是任何高平均纤维长度桨粕、低平均纤维长度桨粕或它们的混合物。优选的桨粕纤维包括纤维素纤维。术语“高平均纤维长度桨粕”是指含有较少量短纤维或非纤维颗粒的桨粕。高纤维长度桨粕的纤维长度一般大于约1.5mm，优选约1.5-6mm，长度用光学纤维分析仪，如以上提到的Kajaani试验仪，进行测定。来源一般包括非二次(原始)纤维和经过筛选的二次纤维桨粕。高平均纤维长度桨粕的例子包括漂白和未漂白的原始软木纤维桨粕。
术语“低平均纤维长度桨粕”是指含有大量短纤维与非纤维颗粒的桨粕。低平均纤维长度桨粕的平均纤维长度小于约1.5mm，优选约0.7-1.2mm，纤维长度用光学分析仪如以上提及的Kajaani试验仪进行测定。低平均纤维长度桨粕的例子包括原始硬木桨粕，以及来源于办公室废纸、报纸和硬纸板碎片等的二次纤维桨粕。
高平均纤维长度木质桨粕的实例包括美国Alliance Coosa Pines公司以商品名Longlac 19、Coosa River 56和Coosa River 57出售的那些。低平均纤维长度桨粕可以包括某些原始硬木桨粕和来源于包括报纸、再生硬纸板和办公室废纸等在内的二次(即回收)纤维桨粕。高平均纤维长度桨粕和低平均纤维长度桨粕的混合物可以主要含低平均纤维长度桨粕。例如，混合物可含有超过约50重量％低平均纤维长度桨粕和少于50重量％的高平均纤维长度桨粕。一种典型的混合物含有约75重量％低平均纤维长度桨粕和约25重量％高平均纤维长度桨粕。
桨粕纤维可以是未精制的，也可以是打桨到不同精制程度的。桨粕混合物中也可以加交联剂和/或水合剂。如果希望得到一种非常开放或松散的非织造桨粕纤维网，则可以加入脱胶剂以降低氢键程度。宾夕法尼亚州，Conshohocken的Quaker Oats Chemical公司出售一种典型的脱胶剂，商品名为Quaker 2008。加进占复合材料，例如，1-4重量％的脱胶剂，可以降低测得的静态与动态摩擦系数从而高热塑性连续聚合物长丝的耐磨性。脱胶剂起润滑剂或减摩剂作用。脱胶桨粕纤维可以从Weyerhaeuser公司购得，商品名为NB405。
各种改进和可替代的实施方案也可以认为落在本发明范围内。在一个实施方案中，连续双组分热塑性长丝除了与桨粕纤维组合外还与其它热塑性长丝组合。例如，连续双组分热塑性长丝可以包括双组分纺粘长丝与双组分熔喷长丝的混合物。在该实施方案中，纺粘长丝赋于更高的强度，而熔喷长丝在吸收和缠结桨粕纤维方面更加有效。
在又一个实施方案中，连续双组分长丝可以是纺粘纤维并与熔点较低的熔喷纤维(不一定双组分)混合。因此，复合材料纤维网可以通过组合3股或更多股的双组分纺粘长丝流、较低熔点的熔喷长丝和桨粕纤维而形成。引进桨粕纤维时，熔喷长丝可能仍是热和粘性的，且可以与桨粕纤维熔结以有助于使该结构凝固。直径一般比纺粘纤维小得多的熔喷微纤可以对桨粕纤维起粘结剂或胶粘剂的作用。
在另一个实施方案中，在并列双组分长丝中可以组合一种弹性聚合物与一种非弹性聚合物以形成有卷曲趋势的基本连续双组分长丝。这种基本连续的卷曲双组分长丝可以是熔喷微纤的形式，它较细而柔软，有助于俘获和缠结桨粕纤维。卷曲的双组分长丝也可以是纺粘长丝，目的是增加膨松感和回弹性。在非织造纤维网中，卷曲双组分长丝可以与或不与其它热塑性长丝一起使用，目的是增大体积，降低纤维网密度。
适合于生产基本连续的卷曲双组分长丝的弹性与非弹性材料的典型组合包括，但不限于，下列组合：
    较弹性的聚合物    较非弹性的聚合物
苯乙烯-丁二烯共聚物 聚丙烯
苯乙烯-丁二烯共聚物 聚乙烯
弹性(单点或茂金属催化)聚丙烯 聚丙烯或聚乙烯
弹性(单点或茂金属催化)聚乙烯 聚乙烯或聚丙烯
聚氨酯 聚丙烯或聚乙烯
乙烯/醋酸乙烯酯共聚物 聚丙烯或聚乙烯
乙丙橡胶 聚丙烯或聚乙烯
注：1.除非另有说明，聚合物不是用茂金属催化剂制备的。
2.除非另有说明，聚丙烯聚合物基本上是全同立构。
除了弹性与非弹性聚合物的组合外，可以用其它聚合物组合来实现卷曲。例如，可以在基本连续的双组分热塑性长丝中采用可热收缩聚合物(其长丝在二次加热到熔点峰以下的温度时发生收缩的聚合物)与不可热收缩聚合物的组合来实现卷曲。可热收缩与不可热收缩聚合物的典型组合包括，但不限于，以下组合：
    较可热收缩的聚合物     较不可热收缩的聚合物
聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚乙烯或聚丙烯
聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚乙烯或聚丙烯
乙烯/醋酸乙烯酯共聚物 聚乙烯或聚丙烯
某些其它聚合物的组合，在基本连续的双组分长丝中并列伸展时，也会收缩。这些组合包括，但不限于，下列组合：
    第一聚合物     第二聚合物
较低粘度的聚合物 较高粘度的聚合物
聚丙烯 聚乙烯
聚丙烯 无规立构聚丙烯
聚乙烯 无规立构聚丙烯
在另一个非常好的实施方案中，将一定量的一种超吸收性材料与基本连续的双组分热塑性聚合物长丝和桨粕纤维组合，以提高吸收性非织造纤维网复合材料的吸收性。术语“超吸收剂”或“超吸收性材料”是指一种水可溶胀但不溶于水的有机或无机材料，它在最有利的条件下，在含0.9重量％氯化钠的水溶液中能吸收至少其自重的约20倍，更优选至少其自重的约30倍。
超吸收性材料可以是天然的、合成的或改性天然聚合物和材料。此外，超吸收性材料可以是硅胶之类的无机材料或交联聚合物之类的有机化合物。术语“交联的”是指能有效地使原本水溶性的材料变为基本不溶于水但可溶胀的任何措施。这类措施可以包括，例如，物理缠结、结晶微区、共价键、离子复合物和缔合物，亲水性缔合，如氢键，和憎水性缔合或范德瓦力。
合成超吸收性材料聚合物的实例包括聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的碱金属盐或铵盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯基醚、马来酸酐与乙烯基醚和α-烯烃的共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吗啉酮、聚乙烯醇以及它们的混合物和共聚物。其它超吸收性材料包括天然和改性天然聚合物，如水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、甲基纤维素、聚氨基葡糖、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素和天然树胶，如藻酸盐、黄原胶、刺槐豆胶等。天然的和完全或部分合成的超吸收性聚合物也可用于本发明。Assarsson等在1975年8月26日公布的美国专利3,901,236中公开了适用的其他吸收性凝胶材料。制备合成吸收性凝胶聚合物的方法已公开在1978年2月28日授予Masuda等人的美国专利4,076,633和1981年8月25日授予Tsubakimoto等人的美国专利4,286,082中。
超吸收性材料可以是干凝胶，它在受潮时形成水凝胶。但是，术语“水凝胶”一般也用来指超吸收聚合物材料的受潮或未受潮形式。超吸收性材料可以有许多种形式如箔片、粉末、颗粒、纤维、连续纤维、网络、溶液纺纺丝的长丝和纤维网。颗粒可以具有任何所要求的形状，例如，螺旋或半螺旋状、立方形、棒状、多面体形等。也可以用针状、箔片、纤维和它们的组合。
使用时，超吸收性材料在吸收性非织造复合材料中的存在量可以为吸收性非织造复合材料总重的约5-约90重量％。优选超吸收性材料占吸收性非织造纤维网复合材料的约10-60重量％，更优选约20-50重量％。超吸收性材料一般以约20-约1000μm的颗粒尺寸出售。商品颗粒状超吸收性材料的实例包括位于弗吉尼亚州，Portsmouth的Hoescht Celanese公司的产品SANWETIM3900和SANWETIM-5000P，位于密歇根州，米德兰的道化学公司的产品DRYTECH2035LD以及位于Greensborough，N.C的Stock-hausen公司的产品FAVOR880。纤维状超吸收性材料的一个实例是位于英国Grimsby的Technical Absorbents公司的产品OASIS101。
超吸收性材料可以用与前述相同的方法加入，与桨粕纤维和连续双组分非织造长丝组合。例如，超吸收性材料可以在双组分长丝被挤到输送带上形成非织造纤维网时，与桨粕纤维一起加入到双组分长丝的成形流中，也可以在一个较后的位置上，与桨粕分开加入到成形流中。或者，超吸收性材料可以用液压缠结法加入到非织造纤维网中。
在组合了各组分后，可以用前述气流粘结技术将吸收性非织造复合材料粘结在一起，形成一种内聚性高整体结构。
本发明的吸收性非织造复合材料可用于许多吸收性产品中，尤其包括个人护理吸收性制品在内。个人护理吸收性制品包括尿布、训练裤、游泳衣、吸收性内裤、婴儿拭帕、成人失禁用品、妇女卫生用品等等。吸收性非织造复合材料在尿布中特别有用，在其中，基本连续的双组分长丝提供液体分布、柔软性和耐久性，而桨粕和(任选的)超吸收性材料提供高水平的吸收性。在吸收性非织造复合材料的一个有用的实施方案中，基本连续的双组分长丝是用低密度或线形低密度聚乙烯(提供柔软性)和聚丙烯(提供耐久性)的并列或皮/芯组合制成的。如果用皮/芯构型，则聚丙烯应在芯内，而周围是一层低密度或线形低密度聚乙烯表皮。吸收性非织造复合材料也可用于吸收性医疗产品中，包括，但不限于，褥垫、绑带、吸收性挂帘和含酒精和/或其它消毒品的医用拭物。
                      实施例
用卷曲双组分纺粘长丝、桨粕和超吸收性材料的组合物制成吸收性非织造复合材料。该卷曲的双组分长丝的构型为并列构型，平均旦数为1.5。该卷曲的双组分长丝用Pike等人在美国专利5,382,400中所述的方法形成。两侧的组成如下，百分数以长丝总重量为基准进行计算。
   A侧                                B侧48.0％Exxon 3445聚丙烯           49.0％Dow61800线形低密度聚乙烯1％TiO2                         1.0％Union Carbide DS4DOS共聚物1％Masil SF-19内表面活性剂
在长丝挤出和淬火后立即加上24.5KV的电压(0.0005安培)，以提高它们吸收桨粕与超吸收性材料的效率。用正对长丝侧的一排三根电棒和一根地线施加电压。然后，在双组分长丝沉积到纤维网形成输送带上之前，用空气辅助将桨粕纤维与超吸收性材料的组合物注入长丝流中。沉积在输送带上后，让非织造复合材料在264°F经受气流粘结，以提高组分间的粘结性。
对于所有的复合材料样品，所用的桨粕都是来自Coosa Pines公司的CR1654。超吸收性材料是来自Stockhausen公司的FAVOR880。对所制备的样品，用下述方法评价饱和容量和拉伸试验。饱和容量
将一块6英寸×9英寸的复合材料试样浸泡在盐水溶液(0.9％)中吸收20分钟。然后，将该试样放在0.5磅/英寸2的真空烘箱内解吸5分钟。每个样品的饱和容量用湿样品重量与干样品重量之差除以干样品重量进行计算。拉伸试验
拉伸试验按INDA条形拉伸试验法IST110.1-92进行。每个样品3英寸宽，代替IST110.1-92中所述的2英寸宽。拉伸试验参数如下所述：
●十字头速度：    12英寸/min
●载荷池：        100N
●标距长度：      3英寸
●恒速拉伸
湿试验(下文)用按照上述饱和容量试验法已饱和的试样进行。试样在盐水溶液中浸了20分钟且过量的液体已在0.5磅/英寸2的真空烘箱内解吸了5分钟。
表1给出了所制备试样的组成。实施例1代表一种仅含桨粕与超吸收性材料，而不含双组分长丝基体的对比试样。实施例2和4代表使用了双组分长丝基体与桨粕纤维，但不含超吸收性材料。实施例2的桨粕含量为实施例4的2倍。实施例3与5代表采用了双组分长丝基体与桨粕纤维和超吸收性材料。与实施例3相比，实施例5用了较少的桨粕纤维和更多的超吸收性材料。
                     表1：试样明细
实施例序号 复合材料基础总重量(gsm) 双组分纤维基础重量(gsm) 双组分纤维含量，％ 桨粕基础重量(gsm) 桨粕含量，％ 超吸收性材料基础重量(gsm) 超吸收性材料含量，％ 双组分纤维上所施的电压
    12345     550150265108198     0.085858585     057327943     220651002323     4043382112     3300.0800.090     60030045   无效是否否是
表2给出了每个试样的试验结果。所有的拉伸性能都表明，本发明的试样较之对比试样好得多。本发明的试样也保留了非常好的饱和容量，特别是当采用了超吸收性材料时。
                       表2：实施例的评价
实施例序号 饱和度(g/g) 干拉伸载荷(g)     干载荷/基础重量(g/gsm) 干应变，％ 湿拉伸载荷(g) 载荷/基础重量(g/gsm) 湿应变，％
    12345     20.510.415.411.715.9     1542157198630591989     0.2814.387.4928.3210.05     725222324     02665170627932458     017.776.4425.8612.41     027322528
虽然目前认为本文所述的本发明的实施方案是优选的，但仍能作各种修改和改进而不偏离本发明的精神与范围。本发明的范围示于所附的权利要求书中，在等效意义与范围内的所有变更都将包括在其中。

Claims (40)

1.一种吸收性非织造纤维网复合材料，它包含：
许多基本连续的双组分长丝，包括排布在各双组分长丝横截面上不同区域的一种第一热塑性聚合物和一种第二热塑性聚合物；以及
许多包含在这些基本连续长丝之间的桨粕。
2.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述第一与第二热塑性聚合物以并列构型排布。
3.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述第一与第二热塑性聚合物以皮/芯构型排布。
4.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一聚合物包含一种较耐久的、选自下列一组的聚合物：聚丙烯均聚物和含有不超过约10重量％的一种α-烯烃共聚单体的共聚物、高密度聚乙烯、α-烯烃共聚单体含量不超过约10重量％的线形低密度聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯，以及它们的组合物。
5.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第二聚合物包含一种较软的、选自下列一组的聚合物：支化低密度聚乙烯、α-烯烃共聚单体含量超过约10重量％的线形低密度聚乙烯、乙烯与至少一种乙烯基共聚单体的共聚物、乙烯与不饱和脂肪酸及其酯衍生物的共聚物、任何两种含有不超过20个碳原子的α-烯烃的其它共聚物，其中这两种共聚单体中每一种的含量都超过共聚物的约10重量％，以及它们的组合物。
6.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第二聚合物包含一种不同于第一聚合物且选自下列一组的可湿润聚合物：聚酰胺、聚醋酸乙烯酯、皂化聚醋酸乙烯酯、皂化乙烯/醋酸乙烯酯、其它亲水聚合物，以及它们的组合物。
7.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一热塑性聚合物提供耐久性而第二热塑性聚合物则提供柔软性。
8.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一热塑性聚合物提供可湿润性而第二热塑性聚合物则提供柔软性。
9.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一热塑性聚合物提供耐久性而第二热塑性聚合物则提供可湿润性。
10.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，基本连续的双组分长丝包含卷曲的长丝。
11.权利要求10的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一热塑性聚合物包含一种相对弹性的聚合物，而第二热塑性聚合物则包含一种相对非弹性的聚合物。
12.权利要求10的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，第一热塑性聚合物包含一种相对可热收缩的聚合物，而第二热塑性聚合物则包含一种相对不可热收缩的聚合物。
13.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述桨粕包含平均纤维长度小于约1.5mm的低平均纤维长度桨粕。
14.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述桨粕包含平均纤维长度约1.5-6mm的高平均纤维长度桨粕。
15.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述桨粕包含一种低平均纤维长度桨粕与高平均纤维长度桨粕的混合物。
16.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，它包含约5-97重量％桨粕纤维和约3-95重量％基本连续的双组分长丝。
17.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，它包含约35-95重量％桨粕纤维和约5-65重量％基本连续的双组分长丝。
18.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，它包含约50-95重量％桨粕纤维和约5-50重量％基本连续的双组分长丝。
19.权利要求1的吸收性非织造纤维网复合材料，它还包含约5-90重量％的一种超吸收性材料。
20.权利要求19的吸收性非织造纤维网复合材料，它包含约10-60重量％的超吸收性材料。
21.权利要求19的吸收性非织造纤维网复合材料，它包含约20-50重量％的超吸收性材料。
22.一种吸收性非织造纤维网复合材料，它包含：
许多基本连续的双组分长丝，所述长丝包含排布在各双组分长丝横截面上不同区域的一种丙烯聚合物和一种乙烯聚合物；以及
许多包含在这些基本连续的长丝之间的桨粕。
23.权利要求22的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述桨粕纤维包含纤维素纤维。
24.权利要求22的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述丙烯聚合物包含一种聚丙烯均聚物或含有不超过约10重量％乙烯的共聚物。
25.权利要求22的吸收性非织造纤维网复合材料，其中，所述乙烯聚合物包含低密度聚乙烯。
26.权利要求22的吸收性非织造纤维网复合材料，它还包含一种超吸收性材料。
27.一种个人护理吸收性制品，它包含：
一种吸收性非织造纤维网，其中包含约5-90重量％桨粕纤维、0-90重量％一种超吸收性材料以及约3-95重量％包括一种第一热塑性聚合物“A”和一种第二热塑性聚合物“B”的基本连续双组分长丝，
所述第一热塑性聚合物“A”使该非织造纤维网具有第一所需性能，
所述第二热塑性聚合物“B”使该非织造纤维网具有第二所需性能。
28.权利要求27的吸收性制品，它包含尿布。
29.权利要求27的吸收性制品，它包含训练裤。
30.权利要求27的吸收性制品，它包含吸收性内裤。
31.权利要求27的吸收性制品，它包含成人失禁用品。
32.权利要求27的吸收性制品，它包含妇女卫生用品。
33.权利要求27的吸收性制品，它包含游泳衣。
34.权利要求27的吸收性制品，它包含婴儿拭帕。
35.权利要求27的吸收性制品，其中，第一热塑性聚合物“A”和第二热塑性聚合物“B”以并列构型排布。
36.权利要求27的吸收性制品，其中，第一热塑性聚合物“A”和第二热塑性聚合物“B”以皮/芯构型排布。
37.权利要求27的吸收性制品，其中，第一热塑性聚合物“A”包含一种丙烯聚合物而第二热塑性聚合物“B”则包含一种乙烯聚合物。
38.权利要求27的吸收性制品，其中，丙烯聚合物包含一种丙烯均聚物或含有约10重量％乙烯的共聚物。
39.权利要求27的吸收性制品，其中，乙烯聚合物包含低密度聚乙烯。
40.权利要求27的吸收性制品，其中，第一所需性能包含耐久性以及第二所需性能包含柔软性。
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