專利名稱：具有液體控制特性的可生物崩解的非織造織物和包含它的一次性吸收產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一次性吸收產品，其包含具有改善的液體控制特性的可生物崩解的非織造材料。該非織造材料可以由聚合物共混物產生。這些共混物可以包括多組分纖維。這些多組分纖維包含作為連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物連續(xù)相之中的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的混合物。該多組分纖維顯示實質上的可生物崩解特性，同時仍然易于加工。該可生物崩解的非織造材料可以用于一次性吸收產品，以用于吸收液體例如體液。
一次性吸收產品在使用期間一般受到一種或多種液體，例如水、尿、月經或血液的損傷。因而，一次性吸收產品的外罩材料一般地用液體-不溶性和液體能透過的材料制造，例如聚丙烯薄膜，其顯示足夠的強度和處理能力，因此一次性吸收產品在穿用者使用期間保持完整性并且不使損傷該產品的液體滲漏。
雖然現在的一次性嬰兒尿布及其他一次性吸收產品已經普遍地為公眾所接受，這些產品仍然需要在特定方面進行改進。例如，許多一次性吸收產品難以處理。例如，試圖將一次性吸收產品沿著廁所沖洗到污水系統(tǒng)一般導致廁所或廁所到污水系統(tǒng)的連接管的堵塞。尤其是，一般地用于一次性吸收產品的外罩材料通常在沿著廁所沖洗時不崩解或分散，因此一次性吸收產品不能以這種方法處理。如果外罩材料制造得非常薄，以降低一次性吸收產品的總體體積，從而降低堵塞廁所或污水管的可能性，那么該外罩材料在受到穿用者正常使用的應力時，一般地不會顯示足夠的強度以防止撕破或裂開。
此外，固體廢物處理在全世界日益受到關切。由于填埋場不斷被裝滿，對于在一次性產品中材料源的減少、在一次性產品中更可回收和/或可降解組分的引入以及可以通過除利用固體廢物處理手段例如填埋場以外的方法處理的產品設計已有增加的需求。
因而，存在對可用于一次性吸收產品的新型材料的需要，其在使用期間通常保持完整性和強度，但在使用之后該材料可以更有效地處理。例如，所述一次性吸收產品可以容易地和有效地通過堆肥處理?？蛇x擇地，所述一次性吸收產品可以容易地和有效地處理到液體污水系統(tǒng)，其中所述一次性吸收產品能夠被降解。
雖然可降解的單組分纖維是已知的，但是其使用已經遇到問題。尤其是，已知的可降解纖維一般地不具有好的熱尺寸穩(wěn)定性，因此所述纖維通常存在嚴重的熱收縮，因為在下流熱處理加工例如熱粘合或層合期間發(fā)生聚合物鏈松弛。
與此相反，聚烯烴材料例如聚丙烯一般地顯示好的熱尺寸穩(wěn)定性，但也存在與其使用有關的問題。尤其是，聚烯烴纖維一般地是疏水性的，并且顯示差的潤濕性，因此限制了其在用于吸收液體例如體液的一次性吸收產品中的使用。雖然可以使用表面活性劑改善聚烯烴纖維的潤濕性，但是這類表面活性劑的使用引起另外的問題例如增加成本、短效性或永久性和毒性。此外，聚烯烴纖維通常不是可生物崩解的或可堆肥的。
因此希望制備一種可生物崩解的非織造材料，其包含顯示聚烯烴材料的熱尺寸穩(wěn)定性而仍然實質上是可生物崩解的并且不使用表面活性劑也是可潤濕的纖維。該要求的一種簡單的解決方法是簡單地混合聚烯烴材料與可降解的材料以獲得使用兩種材料的益處。然而，多組分纖維的組分通常需要在化學性質上是相容的，因此需要組分能夠有效地彼此粘著并且具有相似的流變學特征，因此多組分纖維顯示最低的強度以及其它的機械和加工特性。因此對于本領域技術人員而言，要解決的是結合各種組分以滿足基本的加工要求以及滿足多組分纖維總體有效地是實質上可降解的和親水性的要求。
因此希望提供一種可生物崩解的非織造材料，其包含多組分纖維，其在環(huán)境中實質上是可降解的。也希望提供實質上可降解的多組分纖維，其具有好的熱尺寸穩(wěn)定性并且在實質上不使用表面活性劑的情況下是親水性的。最后，也希望提供一種具有實質上可降解的多組分纖維的可生物崩解的非織造材料，其可以容易地和有效地制備并且適合用于這些可生物崩解的非織造材料的制備。
本發(fā)明一方面涉及一種可生物崩解的非織造材料，其包含熱塑性組合物，該熱塑性組合物包含第一組分、第二組分和第三組分的混合物。
這類熱塑性組合物的一個實施方案包含作為實質上的連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之中的實質上的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的混合物。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種可生物崩解的非織造材料，其包含一種多組分纖維，該多組分纖維是實質上可降解的并且是仍然易于制備和易于加工成希望的最終結構的。
本發(fā)明一方面涉及一種可生物崩解的非織造材料，其包含一種多組分纖維，該多組分纖維包含作為實質上的連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之中的實質上的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的混合物。
這類非織造結構的一個實施方案是可用于一次性吸收產品的液體捕獲層。
本發(fā)明一方面涉及一種多組分纖維，其包含作為實質上的連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之中的實質上的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的熱塑性混合物作為所述多組分纖維的一個組分。所述纖維可以以任何構型存在，以使所述熱塑性混合物暴露于所述纖維的表面，如以皮-芯、偏心皮-芯、并列或任何其它構型存在。這類纖維可以制成任何類型的非織造材料。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種包含此處公開的所述可生物崩解的非織造材料的一次性吸收產品。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種制備此處公開的所述可生物崩解的非織造材料的方法。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種具有可生物崩解的非織造材料的一次性吸收產品，與現有技術非織造材料相比，其表現出較高的接觸角滯后、較短的吸入時間和改善的皮膚干燥特性。此外，該可生物崩解的非織造材料也顯示高潤濕速度，這對于較高的滯后值而言是出乎意料的。
這些可生物崩解的非織造材料優(yōu)選包含一種熱塑性組合物，其包含第一組分、第二組分和第三組分。在此處，術語“熱塑性”是指在暴露于熱時軟化和在冷卻到室溫時基本上恢復到其原來的狀態(tài)的材料。
已經發(fā)現，通過使用一種作為實質上的連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之中的實質上的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的混合物，可以制備一種熱塑性組合物，其中這樣的熱塑性組合物是基本上可降解的，并且該熱塑性組合物易于加工成非織造結構，其顯示有效的纖維性的機械性能和液體處理性能。
在所述熱塑性組合物中的第一組分是脂族聚酯聚合物。適合的脂族聚酯聚合物包括，但不局限于，聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物或這類聚合物的共聚物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，希望所使用的脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)。聚(乳酸)聚合物通常通過乳酸的聚合制備。然而，本領域技術人員將認識到，也可以通過丙交酯的聚合制備在化學性質上等效的材料。因而，在此處術語“聚(乳酸)聚合物”用以表示通過乳酸或者丙交酯的聚合制備的聚合物。
乳酸和丙交酯已知為不對稱分子，具有兩種光學異構體，分別為左旋(以下簡稱“L”)對映異構體和右旋(以下簡稱“D”)對映異構體。因此，通過聚合特定的對映異構體或通過使用所述兩種對映異構體的混合物，可以制備在化學性質上類似然而具有不同的性能的不同聚合物。尤其是，已經發(fā)現通過改性聚(乳酸)聚合物的立體化學，可以控制例如聚合物的熔化溫度、溶體流變學和結晶度。由于能夠控制這類性能，可以制備一種多組分纖維，其具有希望的溶體強度、機械性能、柔軟性和加工性能，從而能夠制造拉細的、熱定形和卷曲的纖維。
通常希望存在于所述熱塑性組合物中的脂族聚酯聚合物在量能有效地導致所述熱塑性組合物具有希望的性能。所述脂族聚酯聚合物在所述熱塑性組合物中的存在量小于100重量百分數、有利地在約45重量百分數到約90重量百分數之間、合適地在約50重量百分數到約88重量百分數之間和更合適地在約55重量百分數到約70重量百分數之間，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量。所述三種組分在所述熱塑性組合物中的組成比率通常對于使所述熱塑性組合物保持實質上的生物降解性來說是重要的，因為所述脂族聚酯聚合物通常需要是基本上的連續(xù)相，以保持利用所述熱塑性組合物的可生物崩解的部分。所述組分比率的限度的近似值可以根據所述組分的密度決定。組分的密度被轉換成體積(假定每種組分100g)，組分的體積被加在一起得到熱塑性組合物總體積，并且計算組分的重量平均值，以得到制造在所述共混物中使所述脂族聚酯聚合物為體積多數的熱塑性組合物所需要的每種組分的近似最低比率。
通常希望所述脂族聚酯聚合物具有的重均分子量能有效地使所述熱塑性組合物具有希望的溶體強度、纖維機械強度和纖維紡絲性能。通常，如果脂族聚酯聚合物的重均分子量過高，這表示聚合物鏈嚴重纏結，可以導致包含該脂族聚酯聚合物的熱塑性組合物難以加工。相反地，如果脂族聚酯聚合物的重均分子量太低，這表示聚合物鏈纏結不充分，可能導致包含該脂族聚酯聚合物的熱塑性組合物具有比較弱的溶體強度，使高速加工非常困難。因此，適用于本發(fā)明的脂族聚酯聚合物具有的重均分子量有利地在約10,000到約2,000,000之間、更有利地在約50,000到約400,000之間和適合地在約100,000到約300,000之間。對于聚合物或聚合物共混物，重均分子量可以使用本文中測試方法部分所描述的方法測定。
也希望所述脂族聚酯聚合物具有的多分散指數值能有效地使所述熱塑性組合物具有希望的溶體強度、纖維機械強度和纖維紡絲性能。在此處，“多分散指數”表示通過用聚合物的數均分子量除所述聚合物的重均分子量得到的值。通常，如果脂族聚酯聚合物的多分散指數值過高，包含該脂族聚酯聚合物的熱塑性組合物可能難以加工，因為由包含紡絲時具有較低溶體強度性能的低分子量聚合物的聚合物鏈段引起加工性能的不一致。因此，希望所述脂族聚酯聚合物具有的多分散指數值有利地在約1到約15之間、更有利地在約1到約4之間和適合地在約1到約3之間。對于聚合物或聚合物共混物，數均分子量可以使用本文中測試方法部分所描述的方法測定。
在本發(fā)明中，希望所述脂族聚酯聚合物是可生物降解的。因此，所述包含脂族聚酯聚合物的非織造材料在處理到環(huán)境中和曝露在空氣和/或水中時將是實質上可降解的。在此處，“可生物降解的”表示由于自然出現微生物例如細菌、真菌和藻類而降解的材料。使用可生物降解的材料可以形成可生物崩解的材料。在此處，“可生物崩解的”表示所述非織造材料的一部分發(fā)生生物降解，留下大量的不能被肉眼看見的材料。
在本發(fā)明中，也希望所述脂族聚酯聚合物是可堆肥的。因此，包含脂族聚酯聚合物的非織造材料在處理到環(huán)境中和曝露在空氣和/或水中時將是實質上可堆肥的。在此處，“可堆肥的”表示材料在堆肥場地能夠進行生物分解，以使所述材料在視覺上不可分辨并且分解為二氧化碳、水、無機化合物和生物資源，其速度與已知的可堆肥材料一致。
熱塑性組合物的第二組分是聚烯烴微纖維。聚烯烴對于本領域技術人員是已知的。任何能夠制造成制品例如微纖維的聚烯烴據信適用于本發(fā)明。適用于本發(fā)明的聚烯烴的例子是包含由一種或多種脂肪族烴形成的重復單元的均聚物和共聚物，所述脂肪族烴包括乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯。所述聚烯烴可以是高或低密度的并且通?？梢允侵辨溁蛑ф溇酆衔?。制備聚烯烴的方法對于本領域技術人員是已知的。
聚烯烴，例如上面描述的那些，通常本質上是疏水性的。在此處，術語“疏水性”指具有至少90度的水在空氣中接觸角的材料。與此相反，在此處，術語“親水性的”指具有小于90度的水在空氣中接觸角的材料。對于本申請的目的，接觸角測定可以按照在Robert J.Good和Robert J.Stromberg，Ed.，在“表面和膠體科學-試驗方法”，第II卷，(Plenum Press，1979)，第63-70頁中的闡述測定。
通常希望脂族聚酯聚合物和聚烯烴兩者是熔體可加工的。因此希望所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴具有的熔體流動速率有利地在約1克/10分鐘到約200克/10分鐘之間、適合地在約10克/10分鐘到約100克/10分鐘之間和更適合地在約20克/10分鐘到約40克/10分鐘之間。材料的熔體流動速率可以按照ASTM試驗方法D 1238-E測定，在此引入其全部內容作為參考。
在本發(fā)明中，聚烯烴用于形成微纖維。在此處，術語“微纖維”是指直徑小于約50微米、有利地小于約25微米更有利地小于約10微米、適合地小于約5微米和最適合地小于約1微米的纖維材料。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述聚烯烴微纖維構成多組分纖維橫截面積的一定百分數，該多組分纖維制備自本發(fā)明的熱塑性組合物，所述百分數能有效地使所述多組分纖維具有希望的熔體強度、纖維機械強度和纖維紡絲性能。通常，如果聚烯烴微纖維占多組分纖維橫截面積百分數過高，這通常導致非織造材料不會是實質上可生物崩解的，或者將是難以制造的。相反地，如果聚烯烴微纖維占多組分纖維橫截面積百分數太低，這通常導致非織造材料不會具有有效的結構性能，或者可能難以加工。因此，該聚烯烴微纖維適合地占多組分纖維的橫截面積的百分數有利地小于約20％的多組分纖維的橫截面積、更有利地小于約15％的多組分纖維的橫截面積和適合地小于約10％的多組分纖維的橫截面積。
在此處，術語“纖維”或者“纖維性的”是指材料的長徑比大于約10的材料。相反地，“非纖維”或者“非纖維性的”是指材料的長徑比為約10或更小的材料。
該聚烯烴通常希望是微纖維的形式，以使聚烯烴在熱塑性組合物中實際上起到支撐結構的作用，以防止該熱塑性組合物在加工期間的較大的熱尺寸收縮，同時通常使熱塑性組合物保持希望程度的實質上的生物降解性。
通常希望存在于所述熱塑性組合物中的聚烯烴微纖維的量能有效地導致所述熱塑性組合物具有希望的性能。所述聚烯烴微纖維在所述熱塑性組合物中的存在量有利地在大于0重量百分數到約45重量百分數之間、適合地在約5重量百分數到約40重量百分數之間和更適合地在約10重量百分數到約30重量百分數之間，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量。通常重要的是所述聚烯烴是所述熱塑性組合物的實質上的分散相，以便該聚烯烴微纖維可以為該熱塑性組合物或由該熱塑性組合物形成的材料例如纖維或非織造織物提供結構支撐，而不反面地影響所述脂族聚酯的生物降解性或所述熱塑性組合物或由該熱塑性組合物形成的材料的實質上的生物降解性。
無論分開地或者在混合時，所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維通常均是疏水性的。然而，通常希望所述用于本發(fā)明的熱塑性組合物和制備自所述熱塑性組合物的非織造材料通常是親水性的，以便這類材料可用于被含水液體例如水、尿、月經或血液損傷的一次性吸收產品。因此，已經發(fā)現希望使用在本發(fā)明的熱塑性組合物中作為表面活性劑的另一個組分，以獲得希望的親水性能。
此外，已經發(fā)現希望改善所述脂族聚酯聚合物和聚烯烴微纖維的加工性能，因為這類聚合物在化學性質上不是相同的并且因此是在某種程度上相互不相容的，其傾向于反面地影響這類聚合物的混合物的加工。例如，所述脂族聚酯聚合物和聚烯烴微纖維有時實際上難以有效地混合和作為實質上自身均勻的混合物制備。因此通常希望使用相容劑以助于有效地將所述脂族聚酯聚合物和聚烯烴微纖維制備和加工成單一熱塑性組合物。
因此，在所述熱塑性組合物中的第三組分是所述脂族聚酯聚合物和聚烯烴微纖維的相容劑。適用于本發(fā)明的相容劑通常包括親水性部分，其通常與所述脂族聚酯聚合物是相容的，和疏水性部分，其通常與所述聚烯烴微纖維是相容的。這些親水性和疏水性部分通常存在于分離嵌段中，因此相容劑結構總體可以是二嵌段或無規(guī)嵌段。通常希望的是所述相容劑最初起增塑劑的作用以改善所述熱塑性組合物的制備和加工。然后通常希望所述相容劑，在由所述熱塑性組合物加工的材料(本發(fā)明的非織造材料)中，通過調節(jié)加工的材料的水在空氣中的接觸角，起到表面活性劑的作用。所述相容劑的疏水性部分可以是，但不局限于，聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯。所述相容劑的親水性部分可以包括環(huán)氧乙烷、乙氧基化物、二醇、醇或任何其結合物。適合的相容劑的例子包含UNITHOX480和UNITHOX750乙氧基化醇，或UNICID酰胺乙氧基化物，這些都可以得自Tu1sa，Oklahoma的Petrolite Corporation。
通常希望所述相容劑具有的重均分子量能有效地使所述熱塑性組合物具有希望的溶體強度、纖維機械強度和纖維紡絲性能。通常，如果相容劑的重均分子量過高，相容劑將不會與熱塑性組合物中的其它組分充分地共混，因為相容劑的粘度過高以至于缺乏共混需要的流動性。相反地，如果相容劑的重均分子量過低，相容劑通常不能與其它組分充分地共混并且這樣的低粘度會引起加工問題。因此，適用于本發(fā)明的相容劑具有的重均分子量有利地在約1,000到約100,000之間、適合地在約1,000到約50,000之間和更適合地在約1,000到約10,000之間。對于相容劑材料，重均分子量可以使用為本領域技術人員所知的方法測定。
通常希望的是相容劑具有有效的親水-親油平衡比率(HLB比率)。材料的HLB比率描述了材料的親水性的相對比率。HLB比率的計算是將親水性部分的重均分子量除以材料的總重均分子量，然后將該值乘以20。如果HLB比率值過低，材料將通常不能提供希望的親水性改善。相反地，如果HLB比率值過高，材料將通常不能混入熱塑性組合物中，因為化學不相容性和與其它組分在粘度方面的差異。因此，可用于本發(fā)明的相容劑具有的HLB比率值有利地在約10到約40之間、適合地在約10到約20之間和更適合地在約12到約18之間。
通常希望存在于所述熱塑性組合物中的相容劑在量能有效地導致所述熱塑性組合物具有希望的性能。通常，為獲得與熱塑性組合物中其它組分的有效共混和加工需要最小量的相容劑。通常，太多的相容劑將導致熱塑性組合物的加工問題。相容劑在所述熱塑性組合物中的存在量有利地在約3重量百分數到約25重量百分數之間、更有利地在約10重量百分數到約25重量百分數之間、適合地在約12重量百分數到約20重量百分數之間和更適合地在約13重量百分數到約18重量百分數之間，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量。
雖然所述熱塑性組合物的主要組分已經見述于上文，然而該熱塑性組合物不局限于這些，并且可以包括對產生的可生物崩解非織造材料希望的性能沒有不利影響的其它組分?？梢员挥米髁硗饨M分的示例性材料包括，非限制地，顏料、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、蠟、流動助劑、固體溶劑、增塑劑、成核劑、微粒和用以提高所述熱塑性組合物加工性能的加入材料。如果在熱塑性組合物中包含這類另外的組分，則通常希望這類另外的組分的用量有利地小于約5重量百分數、更有利地小于約3重量百分數和適合地小于約1重量百分數，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量。
用于本發(fā)明的熱塑性組合物通常是產生的所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴聚合物、所述相容劑和任選地任何另外的組分的混合物形態(tài)。所述聚烯烴聚合物形成實質上的分散相，包含在所述脂族聚酯聚合物的實質上的連續(xù)相中。為了獲得所述熱塑性組合物的希望的性能，希望的是所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑保持實質上未互相反應的狀態(tài)。因而，所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴微纖維和所述相容劑中的每一種以所述熱塑性組合物的個別組分存在。此外，希望所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相和所述聚烯烴微纖維形成實質上的分散相，其中所述脂族聚酯聚合物連續(xù)相實質上在其結構中包含所述聚烯烴微纖維。在此處，術語“包含”以及相關的術語用以指脂族聚酯聚合物連續(xù)相實質上包容或圍繞所述聚烯烴微纖維。
在本發(fā)明的一個實施方案中，在將所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴聚合物和所述相容劑干混形成熱塑性組合物干混合物之后，將該熱塑性組合物干混合物有利地進行攪動、攪拌或其它共混以實際上均勻地混合所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴聚合物和所述相容劑，從而形成實質上均一的干混合物。然后可以將所述干混合物在例如擠出機中熔融共混以實際上均勻地混合所述脂族聚酯聚合物、所述聚烯烴聚合物和所述相容劑，以形成實質上均一的熔融混合物。然后所述實質上均一的熔融混合物可以被冷卻和造粒?？蛇x擇地，所述實質上均一的熔融混合物可以被直接運送到紡絲部分或其他設備，以形成纖維或非織造結構。
混合所述組分的另一方法包括首先混合所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴聚合物，然后在例如被用于混合所述組分的擠出機中將所述相容劑加入該混合物中。此外，也可以最初同時熔融混合全部組分。混合本發(fā)明組分的其它方法也是可用的并且容易被本領域技術人員認識到。
本發(fā)明也使用多組分纖維，其制備自前面描述的熱塑性組合物。僅僅為了例證的目的，目前的描述一般地涉及僅僅包含三種組分的多組分纖維。然而，應當理解本發(fā)明的可生物崩解的非織造材料可以包括具有三種或以上組分的纖維。在一個實施方案中，所述熱塑性組合物可以用來形成所述多組分纖維的皮，而聚烯烴例如聚丙烯或聚乙烯用來形成所述芯。多組分纖維的適合的結構幾何包括餅形或并列構型。
利用所述形成實質上的連續(xù)相的脂族聚酯聚合物，所述脂族聚酯聚合物將一般地在所述多組分纖維的至少一部分上提供暴露表面，其將一般地容許所述多組分纖維與其它可以與所述多組分纖維相同或不同的纖維進行熱粘合。因此，所述多組分纖維可以用來形成熱粘合纖維的非織造結構例如非織造網。所述在多組分纖維中的聚烯烴微纖維一般地為所述多組分纖維提供強度或剛性，并因此為任何包含所述多組分纖維的非織造結構提供強度或剛性。為了向所述多組分纖維提供該強度或剛性，一般地希望所述聚烯烴微纖維沿著所述多組分纖維的長度是實質上連續(xù)的。
熱加工各種組分的典型條件包括剪切速率有利地在約100秒-1到約10000秒-1之間、更有利地在約500秒-1到約5000秒-1之間、適合地在約1000秒-1到約2000秒-1之間和最適合地為大約1000秒-1。熱加工所述組分的典型條件還包括使用的溫度有利地在約100℃到約500℃之間、更有利地在約150℃到約300℃之間和適合地在約175℃到約250℃之間。
制造多組分纖維的方法是眾所周知的，因此此處不必詳細地描述。聚合物的熔體紡絲包括制造連續(xù)長絲，例如紡粘或熔噴，以及非-連續(xù)的長絲，例如定長短纖維和短切纖維結構。為形成紡粘或熔噴纖維，一般地，將熱塑性組合物擠出并送到分配系統(tǒng)，其中所述熱塑性組合物被引入噴絲板。然后將紡制的纖維冷卻、固結和借助空氣動力系統(tǒng)牽引，以形成傳統(tǒng)的非織造物。同時，對于制造短切或切斷纖維，并非直接形成非織造結構，而是將所述紡制的纖維冷卻、固結和一般地借助機械輥系統(tǒng)牽引達到中間絲直徑并收集。隨后，所述纖維可以在低于其軟化溫度的溫度下“冷拉”達到希望的成品纖維直徑并卷曲或變形，并切成希望的纖維長度。
將擠出的熱塑性組合物冷卻到環(huán)境溫度的方法，通常借助對所述擠出的熱塑性組合物吹送環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度的空氣來實現。其可以稱為淬火或過冷，因為在溫度方面的變化在比較短的時間范圍例如數秒內通常大于100℃和最經常大于150℃。
多組分纖維可以被切成較短的長度，例如切斷纖維，其通常具有約25到約50毫米的長度，和短切纖維，其甚至更短并一般地具有小于約18毫米的長度。參見，例如，Taniguchi等的US專利4,789,592和Strack等的US專利5,336,552，其全部內容在此引為參考。
得到的多組分纖維希望具有改善的親水性，其可通過水在空氣中的接觸角降低表明。纖維樣品的水在空氣中接觸角可以以前進或后退接觸角值測量，因為測試方法的本質使然。前進接觸角通常測量材料對液體例如水的初始響應。后退接觸角通常測量在最初損傷或暴露于液體以及之后的損傷期間材料的表現。較低的后退接觸角指所述材料在液體暴露期間變得更具親水性，因此能夠更不斷地運輸液體。后退接觸角數據被用于證實本發(fā)明多組分纖維的高度親水性，雖然優(yōu)選多組分纖維的前進接觸角也降低。
因此，在一個實施方案中，希望所述熱塑性組合物或多組分纖維具有的后退接觸角值有利地小于約55度、更有利地小于約40度、適合地小于約25度、更適合地小于約20度和最適合地小于約10度，其中所述后退接觸角是通過本文中測試方法部分描述的方法測定的。
典型的脂族聚酯-基材料往往在下游熱處理期間發(fā)生熱收縮。發(fā)生所述熱收縮的原因主要是由于在無定形相和不完全晶相中聚合物鏈段的熱-誘導鏈松弛。為克服該問題，通常希望在粘合階段之前將所述材料的結晶最大化，以便熱能直接用于熔融而不使不完全晶體結構發(fā)生鏈松弛和重新排列。該問題的通常解決方案是將材料經受熱-定型處理。因而，在制備的材料例如纖維在到達粘合輥經受熱-定型時，所述纖維實質上不收縮，因為該纖維已經是完全或高度取向的。由于所述多組分纖維的形態(tài)，本發(fā)明緩和了對該額外的工藝步驟的需要。如前面論述的，所述聚烯烴微纖維通常提供增強結構，其使所述脂族聚酯的預期熱收縮最小化。
在一個實施方案中，希望所述非織造材料使用一種熱塑性組合物或多組分纖維，其顯示的收縮量，當通過熱收縮值定量時，在約100℃的溫度下，有利地小于約10％、更有利地小于5％、適合地小于約2％和更適合地小于約1％，其中收縮量基于纖維的初始和最終長度之間的差別除以所述初始長度乘以100?？梢詼y定纖維顯示的收縮量的方法被歸入本文測試方法部分。
得到的熱塑性組合物和多組分纖維被用于形成可生物崩解的非織造材料，其具有增加的高接觸角滯后值、對損傷較短的吸入時間和改善的皮膚干燥性質，而同樣地保持很高的潤濕速度。
本發(fā)明的可生物崩解的非織造材料適合用于一次性產品，包含一次性吸收產品，例如尿布、成人失禁產品和床墊；月經用品例如衛(wèi)生巾和止血墊；及其他吸收產品例如抹布、圍涎、傷口敷料和外科斗篷或布簾。因此，在另一方面，本發(fā)明涉及包含前面描述的非織造材料的一次性吸收產品。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述多組分纖維被成型為纖維基體，用于結合到一次性吸收產品中。纖維基體可以采取例如纖維非織造網的形式。纖維非織造網可以完全由所述多組分纖維制造或者它們可以與其它纖維共混。使用的纖維長度取決于特定的預期最終用途。當所述纖維將在水中例如在廁所中被降解時，有利的是所述長度保持在或者低于約15毫米。
在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一次性吸收產品，該一次性吸收產品通常包含一種復合結構，該復合結構包含液體-可滲透表層、液體捕獲層、吸收結構和液體-不能透過的背層，其中所述液體-可滲透表層、所述液體捕獲層或所述液體-不能透過的背層的至少一個包含本發(fā)明的非織造材料。在有些情況下，所述表層、所述液體捕獲層和所述背層的全部三種包括本發(fā)明的非織造材料可能是有益的。
在另一個實施方案中，所述一次性吸收產品可以通常包含一種復合結構，該復合結構包含液體-可滲透表層、吸收結構和液體-不能透過的背層，其中所述液體-可滲透表層或所述液體-不能透過的背層的至少一個包含本發(fā)明的非織造材料。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述非織造材料可以在紡粘線上制造。成形和預先干燥包含前面描述的熱塑性材料的樹脂粒料。然后，將它們進料到單個擠出機。纖維可以通過纖維拉伸單元(FDU)或空氣拉伸單元拉伸到成型線上并被熱粘合。然而，也可以使用其它方法和制備技術。
示例性一次性吸收產品一般地描述于US-A-4,710,187；US-A-4,762,521；US-A-4,770,656和US-A-4,798,603；其在此引為參考。
按照本發(fā)明全部方面的吸收產品和結構一般地在使用期間經受重復的體液損傷。因此，所述吸收產品和結構適合地能夠吸收在使用期間暴露于所述吸收產品和結構的重復的大量體液損傷。所述損傷一般地彼此隔開一段時間。
試驗方法熔融溫度材料的熔融溫度使用差示掃描量熱法測定。差示掃描量熱計，名稱為Thermal Analyst 2910差示掃描量熱計，其裝配有液氮冷卻附件并與Thermal Analyst 2200分析軟件(版本8.10)程序結合使用，兩者均可以從特拉華New Castle的T.A.Instruments Inc.中獲得，被用于測定熔融溫度。
所述測試的材料樣品或者是纖維的形式或者是樹脂粒料的形式。優(yōu)選不直接處理所述材料樣品，而是使用鑷子及其他工具，免得引入任何產生錯誤結果的因素。在纖維情況下將材料樣品裁切，或在樹脂粒料情況下將其放入鋁鍋中，并在分析天平上稱重到0.01mg的精度。如果需要，用蓋板將所述材料樣品在鍋上卷蓋。
使用銦金屬標準物和進行基線校正來校準差示掃描量熱計，如差示掃描量熱計手冊中所描述的。將材料樣品放入差示掃描量熱計的測試箱用于測試，空的鍋用作參考。全部測試用55立方厘米/分鐘氮氣(工業(yè)級)凈化測試箱來進行。加熱和冷卻程序是2循環(huán)試驗，其從所述箱平衡到-75℃開始，繼之以20℃/分鐘加熱到220℃的加熱循環(huán)，繼之以20℃/分鐘冷卻到-75℃的冷卻循環(huán)，然后是另一個以20℃/分鐘加熱到220℃的加熱循環(huán)。
使用所述分析軟件程序評價結果，其中對拐點的玻璃化轉變溫度(Tg)、吸熱和放熱峰進行識別和定量。所述玻璃化轉變溫度確定為在斜率方面的變化清楚發(fā)生的范圍，然后熔融溫度使用自動拐點計算進行測定。表觀粘度毛細管流變儀，名稱為Gttfert Rheograph 2003毛細管流變儀，其與WinRHEO(版本2.31)分析軟件結合使用，兩者可以從SouthCarolina，Rock Hill的Gttfert公司中獲得，被用于評價材料樣品的表觀粘度流變學性能。所述毛細管流變儀裝配有2000巴壓力傳感器和30mm長度/30mm有效長度/1mm直徑/0mm高度/180°流入角度圓孔毛細管模頭。
如果所述測試材料樣品表現出或已知具有水敏性，則將所述材料樣品在真空烘箱中在其玻璃化轉變溫度之上干燥，即對于聚(乳酸)材料高于55或60℃，在至少15英寸汞柱的真空下，用至少30標準立方英尺/小時氮氣清洗至少16小時。
一旦所述儀器被升溫并且所述壓力傳感器被校準，將所述材料樣品逐漸地裝入柱中，每次用推桿將樹脂在柱中塞滿以保證在測試期間一致地熔融。在材料樣品裝入之后，在每次測試之前熔融2分鐘以使所述材料樣品完全地在測試溫度下熔融。所述毛細管流變儀自動地取數據點并且在7種表觀剪切速率(以秒-1表示)下測定表觀粘度(以帕斯卡-秒表示)50、100、200、500、1000、2000和5000。在檢驗結果曲線時，所述曲線是較平滑的是重要的。如果在一般曲線中從一點到另一點存在大的偏差(可能因為在柱中有空氣)，則重復測試以確認該結果。
得到的表觀剪切速率對表觀粘度的流變學曲線表示所述材料樣品在擠出過程溫度下的表現。在至少1000秒-1的剪切速率下的表觀粘度值特別重要，因為這是工業(yè)纖維紡絲擠出機中通常的條件。分子量氣體滲透色譜法(GPC)方法被用于測定樣品例如聚(乳酸)的分子量分布，其重均分子量(Mw)為約800到約400,000。
該GPC裝配有兩根串聯的PL凝膠Mixed K線型5微米、7.5×300毫米分析柱。柱和檢測器的溫度是30℃。流動相是高效液相色譜(HPLC)級四氫呋喃(THF)。泵速度是0.8毫升/分鐘，注射體積為25微升。總運行時間是30分鐘。應當注意，必須約每4個月裝配新分析柱，約每月裝配新保護柱和約每月裝配新的在線過濾器。
聚苯乙烯聚合物的標準樣品，得自Aldrich Chemical Co.，被混合到二氯甲烷(DCM)∶THF(10∶90)(兩者均為HPLC級)的溶劑中，達到1mg/mL的濃度。多個聚苯乙烯標準樣品可以結合到一個標準溶液中，條件是其峰在色譜分離時不重疊。制備了一系列分子量為約687到400,000的標準樣品。具有不同重均分子量的Aldrich聚苯乙烯標準物混合物的例子包含標準物1(401,340；32,660；2,727)，標準物2(45,730；4,075)，標準物3(95,800；12,860)和標準物4(184,200；24,150；687)。
接下來制備原料查驗標準物。首先，將10g分子量為200,000的聚(乳酸)標準物，得自Polysciences Inc.的Catalog#19245，使用定軌振蕩器在帶襯蓋的玻璃瓶中溶解在100ml的HPLC級DCM中(至少30分鐘)。然后將該混合物倒在干凈、干燥的玻璃板上并使溶劑蒸發(fā)，然后放入35℃預熱的真空烘箱中并在25mm汞柱下干燥約14小時。然后，從烘箱中取出聚(乳酸)，并將所述薄膜切成小條。樣品立即用研磨機(具有10目篩網)研磨，注意不能加入太多樣品而引起研磨機內裝料停頓。將數克研磨樣品保存在干燥器中的干燥玻璃瓶中，而其余的樣品可以在類似瓶中保存在冰箱中。
在每次新的序列開始之前制備新的查驗標準物是重要的，因為所述分子量極大地受試樣濃器的影響，應該非常注意其稱重和制備。為制備所述查驗標準物，將0.0800g±0.0025g的重均分子量為200,000的聚(乳酸)參照標準物稱出到干凈的干燥閃爍管中。然后，使用容量移液管或專用的置換管子(repipet)，將2ml的DCM加入到所述小瓶并緊緊地擰上蓋子。使樣品完全地溶解。如有必要，將樣品在定軌振蕩器上旋動，例如Thermolyne Roto Mix(51300型)或類似的混合器。為評價其是否被溶解，將所述小瓶以45°角舉到光線中。將所述小瓶慢慢地轉動，并且當其沿著玻璃流下時觀察所述液體。如果小瓶的底部不平滑，則樣品沒有完全地溶解。樣品溶解可能需要幾個小時。一旦溶解完，使用容量移液管或專用的置換管子將18ml的THF加入，將小瓶蓋子緊緊地蓋上并混合之。
為制備樣品，首先將0.0800g±0.0025g的樣品稱重到干凈的、干燥閃爍管中(應該特別注意其稱重和制備)。用容量移液管或專用的置換管子在小瓶中加入2ml的DCM并緊緊地擰上蓋子。使用與描述于上述的查驗標準制劑中相同的技術將樣品完全地溶解。然后使用容量移液管或專用的置換管子將18ml的THF加入，緊緊地蓋上蓋子并混合。
為了評價，首先進行標準制劑的測試注射，以測試該系統(tǒng)平衡。一旦平衡被確認，注射標準制劑。然后，首先注射查驗標準制劑，其次是樣品制劑。在每7次試樣注射和在測試結束之后注射查驗標準制劑。注意不要從任何一個的小瓶中進行多于兩次注射，而且該兩次注射必須在彼此間隔4.5小時之內進行。
存在4個質量控制參數以評定結果。首先，對于每個標準物計算的四次回歸的相關系數應該不小于0.950和不大于1.050。其次，全部查驗標準制劑的重均分子量的相對標準偏差不應該大于5.0％。第三，查驗標準制劑注射的重均分子量平均值應該在基于第一查驗標準制劑注射的重均分子量的10％之內。最后，在SQC數據圖表中記錄對于200微克/毫升(μg/mL)標準物注射的丙交酯響應。使用該圖表的對照線，所述響應必須在所定義的SQC參數范圍之內。
基于產生自聚苯乙烯標準制劑的校準曲線和在THF中于30℃的聚(乳酸)和聚苯乙烯的常數計算分子統(tǒng)計學。即聚苯乙烯(K＝14.1*105，α＝0.700)和聚(乳酸)(K＝54.9*105，α＝0.639)。
纖維的熱收縮用于測定熱收縮的設備包括對流烘箱(Thelco model 160DM實驗室烘箱，可購自Precision and Scientific Inc.，Chicago，Illinois)，0.5g(+/-0.06g)沉錘重物，1英寸裝訂卡子，遮蔽膠帶，至少1英寸方的坐標紙，泡沫支持板(11×14英寸)或等效墊托物以將方格紙和樣品固定。對流烘箱能夠在約100℃的溫度操作。
在其各自的紡絲條件下將纖維樣品熔紡。通常，30根長絲束是優(yōu)選的，并且機械地拉伸獲得噴射拉伸比率有利地是224或更高的纖維。就其熱收縮而論，只有噴射拉伸比率相同的纖維可以相互對比。纖維的噴射拉伸比率是下拉輥的速度除以熔融聚合物從噴絲板出來的線性擠出速度(距離/時間)的比率。紡制的纖維通常收集在使用繞線器的線軸上。如果沒有獲得30根的絲束，則將收集的纖維束分離出30根長絲，然后切成9英寸長度。
將所述坐標紙固定在支持板上，其中所述坐標紙的一個邊緣與所述支持板的邊緣對齊。所述纖維束的一端被固定，不大于末尾的1英寸。將所述固定的尾端在邊緣夾在支持板上，在此所述坐標紙被配合，以使卡子的邊緣保持在坐標紙的一條水平線上，而保持纖維束在適當的位置(所述固定尾端在固定在卡子下時應該幾乎看不見)。所述束的另一尾端被牽引，并與坐標紙的垂直線平行排列。然后，在自卡子固定所述纖維的點向下7英寸處，圍繞所述纖維束固定0.5g沉錘。對于每個重復實驗重復所述連接方法。通常，一次可以附上3個重復實驗。應在坐標紙上作出標記以標明沉錘的初始位置。樣品被放入在約100℃的溫度下的烘箱中，使樣品垂直地懸掛并且不接觸支持板。在5、10和15分鐘的時間間隔，迅速地在坐標紙上標明沉錘的新的位置并將樣品放回到烘箱中。
在測試完成之后，除去支持板，使用刻度為1/16英寸的直尺測量在原點(卡子固定纖維之處)和在5、10和15分鐘的標記之間的距離。推薦每種試樣進行三次重復實驗。計算平均值、標準偏差和收縮百分率。所述收縮百分率計算為(初始長度-測量長度)除以初始長度并乘以100。如在實施例中報告和在權利要求中使用的，熱收縮值表示按照前述試驗方法測定的、纖維樣品在約100℃溫度下在約15分鐘的周期內的熱收縮的量。接觸角設備包括DCA-322動態(tài)接觸角分析儀和WinDCA(1.02版本)軟件，兩者可購自ATI-CAHN Instruments，Inc.，Madison，Wisconsin。使用附裝的天平鐙在“A”環(huán)上進行測試。如在手冊中指明的，每月對馬達進行校準和每日對天平進行校準(使用100mg質量)。
將熱塑性組合物紡絲成纖維，自由下落樣品(0噴射拉伸)用于測定接觸角。要注意在制備纖維期間使纖維暴露于處理最小化以保證污染保持在最低限度。將纖維樣品用透明膠帶固定在金屬絲吊架上，使2-3cm的纖維伸展出所述吊架的端頭。然后用剃刀將纖維樣品切成大約1.5cm伸展出所述吊架的末尾。用光學顯微鏡沿著所述纖維測定平均直徑(3-4次測定)。
在所述金屬絲吊架上的樣品自天平鐙上懸垂在環(huán)“A”。浸漬液是蒸餾水并且對于每個試樣都更換。輸入試樣參數(即纖維直徑)并開始測試。載物臺以151.75微米/秒前進直至在所述纖維接觸蒸餾水的表面時測定到零深度的浸漬。自零深度浸漬，纖維在水中前進1cm，停止0秒，然后立即后退1cm?；谠谑謨灾写_定的標準化計算，通過所述軟件對接觸角進行自動分析，測定所述纖維樣品的前進和后退接觸角。0或＜0的接觸角指示樣品是完全可潤濕的。對于每個樣品進行五次重復實驗測試，并且計算平均數、標準偏差和偏離百分率系數的統(tǒng)計分析。如在實施例中報告的和在權利要求中使用的，前進接觸角值表示按照前述試驗方法測定的、蒸餾水在纖維樣品上的前進接觸角。同樣地，如在實施例中報告的和在權利要求中使用的，后退接觸角值表示按照前述試驗方法測定的、蒸餾水在纖維樣品上的后退接觸角。液體-吸入和返排評價(FIFE)液體-吸入和返排評價(FIFE)測試被用于測定個人護理產品的吸收時間和返排。Master-Flex Digi-Staltic Automatic Dispensing系統(tǒng)裝備有用少量FD&C藍色染料著色的鹽水，調整到提供80ml損傷，并分配若干次以除去任何氣泡。所述制品樣品，幼兒保育尿布，制備成不帶有彈性，以便容易平放。將兩個3.5英寸乘12英寸的吸墨紙樣品稱重。將這些紙放置在所述FIFE板上，在中間具有3英寸乘6英寸升高平臺的普通板。所述吸墨紙被排列以便它們沿著所述升高平臺的兩邊呈縱向。然后將所述尿布排列以便要被損傷的范圍仔細地在所述升高平臺上居中，使表層向上，使得在所述非織造表層中沒有明顯的皺紋。然后將第二FIFE板放在所述產品的上部。該設備由平面板組成，其被空心圓筒橫切，只從所述板的上側伸出。圓柱與板的平面橫切產生的圓形區(qū)域是空的。圓柱的內徑是5.1厘米。將具有7毫米內徑的漏斗在短的尾端放在圓柱上。然后通過泵直接地將液體分配到漏斗中。用秒表記錄從液體碰到漏斗到試樣表面無可見液體時的吸入時間。查驗吸墨紙查驗產品滲漏，并且如果有的話將吸墨紙的重量量測以測定滲漏液體的量。在所述測試中，無泄漏發(fā)生。在第二損傷同樣地應用之前大約過去一分鐘。再將第三損傷應用并且同樣地計時。如果需要，可以進行一個步驟以測定產品在壓力之下時液體返排的量。在這種情況下，只記錄吸入速度。經上皮丟失的水分(TEWL)經上皮丟失的水分(TEWL)袖標測試被用于測量在皮膚水合方面的變化作為產品應用的結果。較低的蒸發(fā)值，如用Servo MedEvaporimeter測量的，表示產品促進皮膚干燥度。該測試事實上報告蒸發(fā)值的差別。在測試之前和之后立即測定濕氣蒸發(fā)速率。這些數字的差別提供如報告在結果中的TEWL值。較低的TEWL值表示產品對皮膚提供較好的透氣性。
在幼兒保育尿布情況下，通過手工制備產品，而不具有任何彈性或花邊。尿布的基本結構是相同的，但是對照物尿布完全地由標準材料組成和另一個除了表層外具有全部標準材料，所述表層由可生物崩解的非織造織物組成。用于損傷的目標區(qū)在所述產品外側畫出永久性標記。全部測試發(fā)生在受控環(huán)境中72±4F，40±5％的相對濕度。受驗者是成人婦女，她們是仔細地選擇的，以確保她們沒有可以潛在地改變這樣測試結果的條件。
受驗者在受控環(huán)境中放松直至由Servo Med Evaporimeter得到小于10g2/m/hr的穩(wěn)定的基線。這些測定在受驗者的前臂內側進行。Masterflex Digi-Staltic批量/分配泵和在所述泵頭的聚硅氧烷管一起使用，其借助倒鉤附件通連到氯丁橡膠管用于分配。氯丁橡膠分配管的末尾放置在受驗者的前臂并且產品與前臂接觸，其目標損傷范圍直接地在所述管開口之上。所述產品用帶子固定，該帶子卷繞尿布而不接觸皮膚。然后尿布用60ml鹽水的三次損傷在45秒間隔加載，然后除去管子。將產品進一步用可拉伸的網固定，而要求受驗者坐一小時。在60分鐘穿著之后，除去產品，并且用蒸發(fā)計在與取得基線讀數一樣的前臂相同范圍中獲得每秒讀數，持續(xù)兩分鐘。報告的結果是在一小時和基線讀數之間的差別。
為制備具體的熱塑性組合物，首先將各種組分干法攪拌，然后在反向雙螺桿中熔融共混以提供組分的劇烈混合。所述熔融混合包括部分的或完全的組分熔融結合旋轉混合螺桿的剪切效應。這樣的條件有助于最佳的共混和熱塑性組合物組分的均勻分散。雙螺桿擠出機，例如Haake Rheocord90可購自Haake GmbH，Karlsautte，德國，或Brabender雙螺桿混合器(目錄號05-96-000)可購自BrabenderInstruments，South Hackensack，New Jersey，或其它類似的雙螺桿擠壓機，非常適合于該任務。自熔融混合器擠出之后，所述熔體組合物在液體冷卻輥或者表面上和/或借助強制通風通過所述壓出物進行冷卻。然后將冷卻的組合物造粒用于轉化為纖維。
將這些樹脂轉化成纖維和非織造織物是在內部直徑0.75英寸擠出機上實施的，其具有24∶1的L∶D(長∶徑)比的螺桿和三個加熱區(qū)，其從擠出機進料到所述紡絲部分的傳輸管，其包括第四加熱區(qū)和包括一個0.62英寸(約1.6cm)直徑的KochSMX型靜態(tài)混合器單元，可購自Koch Engineering Company Inc.，New York，New York，然后進入噴絲頭(第五加熱區(qū))并通過紡絲板，其只不過是具有許多的小孔的板，熔融聚合物將通過這些孔擠出。使用的紡絲板具有15到30個孔，其中每個孔具有約500微米的直徑。每個加熱區(qū)的溫度順序地在擠出溫度題頭下表示在表2中。所述纖維使用在13℃到22℃溫度范圍的空氣進行空氣驟冷，并借助機械拉伸輥拉下，通到繞線器單元上收集，或通到纖維拉制單元上用于紡粘成型和粘合，或通過輔助設備用于熱定形或者其它在收集之前的處理。
將纖維進行接觸角和滯后評價。前進角是測量材料與液體在其最初與液體接觸期間怎樣相互作用的尺度。后退角是材料在多次用液體損傷期間或在潮濕、高濕度環(huán)境中行為的指示。滯后定義為在材料的前進和后退接觸角之間的差別。通常，低滯后提供迅速的潤濕速度。各種纖維的組合物和評價結果示于表1。
表1接觸角結果纖維組合物(wt％) 前進接觸角 后退接觸角 滯后(聚交酯∶聚丙烯∶Unithox)100∶0∶0* 85.3° 40.7° 44.60∶100∶0* 128.1° 93.9°34.20∶95∶5*120.6° 79° 41.60∶95∶5*124.0° 58.5°65.595∶0∶5*89.2° 10.0° 79.270∶30∶0* 92.3°56.5°35.855∶37∶8111.7° 51.4°60.364∶27∶9117.4° 40.1°77.348∶39∶13 106.3° 0° 106.352∶35∶13 97.6° 16.8°80.861∶26∶13 88.6° 5.8° 82.870∶17∶13 86.7° 0° 86.751∶34∶15 92.8° 3.3° 89.576.5∶8.5∶1586.1° 0° 86.1*非本發(fā)明實施例。
注意到此處列表的共混物具有很高的滯后值，在60-110度范圍內。通常，可以預期的是高滯后值將抑制潤濕的速度。然而，獲得的出乎意料的結果是這些高滯后纖維表現出很高的潤濕速度，如借助非織造織物試驗結果說明的。
實施例2制備了本發(fā)明非織造材料樣品。樣品包含61wt％聚交酯，26wt％聚丙烯和13wt％UNITHOX480。將該樣品在材料的多次損傷液體吸入時間、皮膚干燥度和生物降解試驗中與現在的尿布襯里對照物對比。
液體吸入返排評價(FIFE)被用于測定進入幼兒保育產品的連續(xù)損傷的吸入時間。通過表皮的水分流失(TEWL)使用蒸發(fā)計測定液體從皮膚蒸發(fā)的速度。較低的蒸發(fā)速率表示較干燥的皮膚。該測試計算在基線蒸發(fā)速率和在前臂穿著用鹽水損傷的產品之后的蒸發(fā)速率之間的差別。
生物降解性測試由0rganic Waste Systems Inc.按照ASTM5338.92進行，對該方法進行改進以便在58℃等溫地進行。
所述非織造織物表現與現在表面活性劑-處理的聚丙烯相比改善的液體處理性能，如由表2中結果證明的。
表2非織造織物試驗結果
未進行聚丙烯樣品生物降解性實驗，眾所周知聚丙烯不發(fā)生任何顯著的降解。然而在所述聚交酯/聚丙烯/Unithox(PPU)共混物中的聚交酯將降解，這樣在僅僅45天之后樣品表現50.3％生物降解。很可能在延長時間期限之后全部PLA將降解。
由PPU表現的較短的吸入時間對在個人護理產品中實現干燥是必不可少的。該短的吸入時間表明液體損傷更迅速地被吸入產品。重要的是雖然吸入時間隨著連續(xù)的損傷增加，但仍然顯著地優(yōu)于聚丙烯對照物，并且吸入時間事實上與對照物相比以較慢的速度增加。對照物是表面活性劑處理的聚丙烯，其中表面活性劑在連續(xù)的損傷期間具有洗掉的傾向。所述PPU進一步的優(yōu)點在于其是內在可潤濕的，并且該潤濕性是更永久的。這些迅速的吸入時間從材料具有這樣高的滯后值的事實看是有點意外的。實現這樣的在高滯后值下迅速的吸入速度是獨特的和出乎意料的結果。
TEWL結果表示產品的干燥程度，在嬰兒護理尿布情況下，將保護穿著它的嬰兒皮膚。對于該特定的測試，較低的TEWL值是希望的。該測試使用現在的尿布對照物和用PPU襯里構造的尿布。如結果所表明的，PPU襯里得到的平均TEWL讀數低于現在的尿布襯里20％。這在液體處理方面較現在的聚烯烴體系是顯著的改善。
總之，PPU非織造材料與現有聚烯烴體系相比具有較大程度的生物降解性。該改善的生物降解性可以解決與現在的個人護理產品有關的一些環(huán)境問題。該生物降解性不犧牲性能，如由改善的液體處理性能說明的。具有減少28％的TEWL值，和非?？斓奈胨俣龋鯬PU體系在用于個人護理產品中時將有助于皮膚干燥。
本領域技術人員將認識到，在不脫離其范圍的條件下本發(fā)明能夠進行許多改變和變化。因此，上述詳細說明和實施例僅僅是說明性的并且不以任何方式限度本發(fā)明范圍，本發(fā)明范圍在所附權利要求中闡述。
權利要求
1.一種可生物崩解的非織造材料，其包括許多的熱塑性組合物的纖維，其中所述熱塑性組合物包括a.重量在約45到約90重量百分數之間的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相；b.重量在大于0到約45重量百分數之間的聚烯烴微纖維，其中所述聚烯烴微纖維的直徑小于約50微米和所述聚烯烴微纖維形成包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之內的實質上的分散相；和c.一種相容劑，其具有在約10到約40之間的親水-親油平衡比率，在約7到約25重量百分數之間的重量，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物；所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量。
2.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物。
3.權利要求2的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)。
4.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3丁二烯。
5.權利要求4的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
6.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維具有小于約25微米的直徑。
7.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間。
8.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述相容劑是乙氧基化醇。
9.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述熱塑性組合物具有小于約55度的后退接觸角。
10.權利要求1的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物；其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3丁二烯和所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間；所述相容劑是乙氧基化醇；和所述熱塑性組合物具有小于約55度的后退接觸角值。
11.權利要求10的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)和所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
12.一種包括許多的多組分纖維的可生物崩解的非織造材料，其中所述多組分纖維制備自一種熱塑性組合物，其中所述熱塑性組合物包括a.重量在約45到約90重量百分數之間的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相；b.重量在大于0到約45重量百分數之間的聚烯烴微纖維，其中所述聚烯烴微纖維的直徑小于約50微米和所述聚烯烴微纖維形成包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之內的實質上的分散相；和c.一種相容劑，其具有在約10到約40之間的親水親酯平衡比率，在約7到約25重量百分數之間的重量，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物；所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量；其中所述多組分纖維具有小于約55度的后退接觸角值。
13.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
14.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物。
15.權利要求14的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)。
16.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3丁二烯。
17.權利要求16的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
18.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維具有小于約25微米的直徑。
19.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間。
20.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述相容劑是乙氧基化醇。
21.權利要求12的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物；其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯和所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間；所述相容劑是乙氧基化醇；和所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
22.權利要求21的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)和所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
23.一種包括許多的多組分纖維的可生物崩解的非織造材料，其中所述多組分纖維制備自許多的組分，此外其中所述組分之一包括未反應的熱塑性混合物，其包括a.重量在約45到約90重量百分數之間的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相；b.重量在大于0到約45重量百分數之間的聚烯烴微纖維，其中所述聚烯烴微纖維的直徑小于約50微米和所述聚烯烴微纖維形成包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之內的實質上的分散相；和c.一種相容劑，其具有在約10到約40之間的親水-親油平衡比率，在約7到約25重量百分數之間的重量，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物；所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量；其中所述許多的多組分纖維以這樣的構型排列，即使未反應的熱塑性組分位于所述多組分纖維的表面。
24.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述構型選自皮-芯、嵌段餅形、偏心皮-芯、并列式或多組分三葉形。
25.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
26.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物。
27.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯。
28.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維具有小于約25微米的直徑。
29.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間。
30.權利要求23的可生物崩解的非織造材料，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物；其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯和所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間；所述相容劑是乙氧基化醇；和所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
31.一種包括許多的多組分纖維的可生物崩解的非織造材料，其中所述多組分纖維具有小于約55度的后退接觸角值。
32.一種一次性吸收產品，其包含液體-可滲透表層、液體捕獲層、吸收結構和液體-不能透過的背層，其中所述液體-可滲透表層、所述液體捕獲層或所述液體-不能透過的背層的至少一個包含一種可生物崩解的非織造材料，該可生物崩解的非織造材料包括許多的多組分纖維，其制備自一種熱塑性組合物，其中所述熱塑性組合物包括a.重量在約45到約90重量百分數之間的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相；b.重量在大于0到約45重量百分數之間的聚烯烴微纖維，其中所述聚烯烴微纖維的直徑小于約50微米和所述聚烯烴微纖維形成包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之內的實質上的分散相；和c.一種相容劑，其具有在約10到約40之間的親水-親油平衡比率，在約7到約25重量百分數之間的重量，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物；所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量，其中所述多組分纖維具有小于約55度的后退接觸角值。
33.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
34.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物。
35.權利要求34的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)。
36.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯。
37.權利要求36的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
38.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴微纖維具有小于約25微米的直徑。
39.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間。
40.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述相容劑是乙氧基化醇。
41.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物；其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯和所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間；所述相容劑是乙氧基化醇；和所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
42.權利要求41的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)和所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
43.權利要求32的一次性吸收產品，其中所述液體-可滲透表層、所述液體捕獲層和所述液體-不能透過的背層包含所述可生物崩解的非織造材料，該可生物崩解的非織造材料包括許多的多組分纖維，該多組分纖維制備自所述熱塑性組合物。
44.一種一次性吸收產品，其包含液體-可滲透表層、吸收結構和液體-不能透過的背層，其中所述液體-可滲透表層或所述液體-不能透過的背層的至少一個包含一種可生物崩解的非織造材料，該可生物崩解的非織造材料包括許多的多組分纖維，其制備自一種熱塑性組合物，其中所述熱塑性組合物包括a.重量在約45到約90重量百分數之間的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物形成實質上的連續(xù)相；b.重量在大于0到約45重量百分數之間的聚烯烴微纖維，其中所述聚烯烴微纖維的直徑小于約50微米和所述聚烯烴微纖維形成包含在所述脂族聚酯聚合物實質上的連續(xù)相之內的實質上的分散相；和c.一種相容劑，其具有在約10到約40之間的親水-親油平衡比率，在約7到約25重量百分數之間的重量，其中全部重量百分數基于存在于所述熱塑性組合物中的所述脂族聚酯聚合物；所述聚烯烴微纖維和所述相容劑的總重量；其中所述多組分纖維具有小于約55度的后退接觸角值。
45.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
46.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物。
47.權利要求46的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)。
48.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯。
49.權利要求48的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
50.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴微纖維具有小于約25微米的直徑。
51.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間。
52.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述相容劑是乙氧基化醇。
53.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物選自聚(乳酸)、聚亞丁基丁二酸酯、聚亞丁基丁二酸酯-共聚-己二酸酯、聚羥基丁酸酯-共聚-戊酸酯、聚己內酯、磺化的聚對苯二甲酸乙二醇酯、這類聚合物的混合物和這類聚合物的共聚物；其中所述聚烯烴選自包括選自下述重復單元的均聚物和共聚物乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、1，3-丁二烯和2-甲基-1，3-丁二烯和所述聚烯烴微纖維的存在重量在約5到約40重量百分數之間；所述相容劑是乙氧基化醇；和所述多組分纖維具有小于約10％的熱收縮值。
54.權利要求53的一次性吸收產品，其中所述脂族聚酯聚合物是聚(乳酸)和所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
55.權利要求44的一次性吸收產品，其中所述液體-可滲透表層和所述液體-不能透過的背層包含所述可生物崩解的非織造材料，該可生物崩解的非織造材料包括許多的多組分纖維，該多組分纖維制備自所述熱塑性組合物。
56.一種一次性吸收產品，其包含液體-可滲透表層、液體捕獲層、吸收結構和液體-不能透過的背層，其中所述液體-可滲透表層、所述液體捕獲層或所述液體-不能透過的背層的至少一個包含一種可生物崩解的非織造材料，該可生物崩解的非織造材料包括許多的多組分纖維，其制備自一種熱塑性組合物，其中所述多組分纖維具有小于約55度的后退接觸角值。
全文摘要
公開了一種具有改善的液體控制特性的可生物崩解的非織造材料。與現有技術非織造材料相比,所述可生物崩解的非織造材料表現出較高的接觸角滯后、較短的吸入時間和改善的皮膚干燥特性。此外,該可生物崩解的非織造材料也顯示高潤濕速率,這對于較高的滯后值而言是出乎意料的。所述非織造材料可以使用熱塑性組合物制造,該熱塑性組合物包含作為連續(xù)相的脂族聚酯聚合物、作為包含在所述脂族聚酯聚合物連續(xù)相之中的分散相的聚烯烴微纖維和用于所述脂族聚酯聚合物和所述聚烯烴微纖維的相容劑的未反應的混合物。該多組分纖維顯示實質上的可生物崩解特性和好的潤濕性,并且仍然易于加工。該可生物崩解的非織造材料可以用于一次性吸收產品,以用于吸收液體例如體液。
文檔編號D04H1/42GK1382234SQ00814752
公開日2002年11月27日 申請日期2000年8月16日 優(yōu)先權日1999年8月25日
發(fā)明者F·－J·蔡, B·C·維爾泰姆 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司