專利名稱：聚合結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含PVOH加工的羥基聚合物組合物的聚合結(jié)構(gòu)，所述組合物包括至少包含聚乙烯醇(PVOH)羥基聚合物的羥基聚合物，本發(fā)明還涉及包含這種聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)，以及用于制造上述物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
最近幾年，纖維結(jié)構(gòu)的配制人員已經(jīng)嘗試離開基于木材的纖維素纖維，而轉(zhuǎn)向聚合物纖維。含聚合物纖維的纖維結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域已知的。參見例如EP 1 217 106 A1。
然而，嘗試制造含聚合物纖維的纖維結(jié)構(gòu)的此類現(xiàn)有技術(shù)未能獲得它們的基于木材的含纖維素纖維的纖維結(jié)構(gòu)同類的強(qiáng)度性質(zhì)。
因此，需要聚合結(jié)構(gòu)和/或包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)，所述聚合結(jié)構(gòu)和纖維結(jié)構(gòu)顯示具有基本上類似于或優(yōu)于基于木材的含纖維素纖維的纖維結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性質(zhì)。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供一種聚合結(jié)構(gòu)和/或一種包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)滿足了上述需要。與基于木材的含纖維素纖維的纖維結(jié)構(gòu)相比，所述聚合結(jié)構(gòu)和纖維結(jié)構(gòu)顯示具有基本上類似的或更好的強(qiáng)度性質(zhì)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包含PVOH加工的羥基聚合物組合物的聚合結(jié)構(gòu)，所述組合物包含至少包括聚乙烯醇(PVOH)羥基聚合物的羥基聚合物，其中所述聚合結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少約5％和/或至少約8％和/或至少約10％，和/或顯示具有的破壞載荷時(shí)拉伸為至少約10％和/或至少約13％和/或至少約20％。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包含依照本發(fā)明的纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)，其中纖維結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少約5％和/或至少約8％和/或至少約10％，和/或顯示具有的破壞載荷時(shí)拉伸為至少約10％和/或至少約13％和/或至少約20％。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包含一種或多種依照本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的纖維產(chǎn)品。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造聚合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟a.提供一種PVOH聚合物熔融組合物，所述組合物包含至少包括PVOH羥基聚合物的羥基聚合物；和b.聚合物加工該P(yáng)VOH聚合物熔融組合物以形成聚合結(jié)構(gòu)；其中所述聚合結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少約5％和/或至少約8％和/或至少約10％，和/或顯示具有的破壞載荷時(shí)拉伸為至少約10％和/或至少約13％和/或至少約20％。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種依照本發(fā)明方法生產(chǎn)的纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造纖維結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟a.提供了一種PVOH聚合物熔融組合物，所述組合物包括至少包含PVOH羥基聚合物的羥基聚合物；b.聚合物加工該P(yáng)VOH聚合物熔融組合物以形成纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)；和c.將纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)結(jié)合到纖維結(jié)構(gòu)中；其中所述纖維結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少約5％和/或至少約8％和/或至少約10％，和/或顯示具有的破壞載荷時(shí)拉伸為至少約10％和/或至少約13％和/或至少約20％。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包含兩種或多種纖維的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種纖維包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)，其中所述纖維結(jié)構(gòu)包括含有締合纖維的第一區(qū)域和包含非締合纖維的第二區(qū)域。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包含一種或多種纖維結(jié)構(gòu)的纖維產(chǎn)品，所述纖維結(jié)構(gòu)包括含有締合纖維的第一區(qū)域和包含非締合纖維的第二區(qū)域。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造纖維結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟a.提供包含兩種或多種纖維的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種纖維包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)；和b.使兩種或多種纖維互相締合起來，使得形成包括含有締合纖維的第一區(qū)域和包含非締合纖維的第二區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明提供了一種聚合結(jié)構(gòu)、一種包含此類纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)、一種包含一種或多種此類纖維結(jié)構(gòu)的纖維產(chǎn)品、用于制造此類聚合結(jié)構(gòu)的方法、用于制造包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的此類纖維結(jié)構(gòu)的方法，以及由這種方法生產(chǎn)的纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)。
附圖簡述

圖1是用于制造依照本發(fā)明聚合結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。
圖2是適用于本文所述棉絨/起球測試方法的照相機(jī)安裝示意圖。
發(fā)明詳述定義本文所用的“聚合結(jié)構(gòu)”是指通過聚合物加工本發(fā)明的PVOH聚合物熔融組合物所生產(chǎn)的任何物質(zhì)結(jié)構(gòu)。此類聚合結(jié)構(gòu)的非限制性實(shí)施例包括纖維、薄膜和泡沫。此類聚合結(jié)構(gòu)，特別是在纖維狀時(shí)，可任選地同其它物質(zhì)結(jié)構(gòu)，如纖維素纖維和熱塑性水不溶性聚合物纖維一起使用以形成纖維結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的聚合結(jié)構(gòu)總體上優(yōu)選沒有熔點(diǎn)，或換句話講所述聚合結(jié)構(gòu)是非熱塑性聚合結(jié)構(gòu)。也期望本發(fā)明的聚合結(jié)構(gòu)為基本上均勻的。
本文所用的“失效拉伸”由下式定義聚合結(jié)構(gòu)FL的長度-聚合結(jié)構(gòu)I的長度×100％聚合結(jié)構(gòu)I的長度其中“聚合結(jié)構(gòu)FL的長度”是在破壞載荷時(shí)聚合結(jié)構(gòu)的長度；“聚合結(jié)構(gòu)I的長度”是在拉伸之前聚合結(jié)構(gòu)的初始長度。
本文所用的“峰值拉伸”由下式定義
聚合結(jié)構(gòu)PL的長度-聚合結(jié)構(gòu)I的長度×100％聚合結(jié)構(gòu)I的長度其中“聚合結(jié)構(gòu)PL的長度”是在峰值載荷時(shí)聚合結(jié)構(gòu)的長度；“聚合結(jié)構(gòu)I的長度”是在拉伸之前聚合結(jié)構(gòu)的初始長度。
“聚合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度”是通過測定聚合結(jié)構(gòu)的“總干拉伸強(qiáng)度”(既在MD又在CD)或“TDT”來確定的。TDT或拉伸通過提供2.5cm×12.7cm(一(1)英寸乘以五(5)英寸)窄條的聚合結(jié)構(gòu)，和/或提供包含需要測試的這種聚合結(jié)構(gòu)的纖維產(chǎn)品來測定。將每個(gè)窄條放在市售自Instron Corp.，Canton，Massachusetts的電子張力檢驗(yàn)器Model 1122上。張力檢驗(yàn)器的夾頭速度為約5.1cm/分鐘(每分鐘2.0英寸)，并且標(biāo)距為約2.54cm(1.0英寸)。張力檢驗(yàn)器計(jì)算出“峰值載荷”時(shí)的拉伸和“破壞載荷”時(shí)的拉伸?；镜?，張力檢驗(yàn)器通過上述公式計(jì)算拉伸。本文所用的“峰值載荷時(shí)拉伸”是對于MD和CD“峰值載荷時(shí)拉伸”的平均值。本文所用的“破壞載荷時(shí)拉伸”是對于MD和CD“破壞載荷時(shí)拉伸”的平均值。
“縱向”(或MD)是平行于使聚合結(jié)構(gòu)流穿過制造設(shè)備的方向。
“橫向”(或CD)是垂直于縱向，并且平行于所述聚合結(jié)構(gòu)的總平面的方向。
本文所用的“纖維”是指具有主軸的細(xì)長的、薄的并且高度柔韌的物體，同垂直于主軸的纖維的兩個(gè)互相正交的軸相比，該主軸很長。優(yōu)選地，主軸長度與垂直于主軸的纖維橫截面的當(dāng)量直徑的縱橫比為大于100/1，更具體地講大于500/1，并且還更具體地講大于1000/1，并且甚至更具體地講，大于5000/1。
本發(fā)明的纖維可以為連續(xù)的或基本連續(xù)的。如果纖維延伸到纖維結(jié)構(gòu)和/或由其制造的纖維產(chǎn)品的MD長度的100％，那么該纖維就是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施方案中，如果纖維延伸到纖維結(jié)構(gòu)和/或由其制造的纖維產(chǎn)品的MD長度的大于約30％和/或大于約50％和/或大于約70％，那么該纖維就是基本連續(xù)的。
如由本文所述的“纖維直徑測試方法”所測定，纖維可具有的纖維直徑為小于約50微米，和/或小于約20微米，和/或小于約10微米，和/或小于約8微米，和/或小于約6微米。
本發(fā)明的聚合結(jié)構(gòu)，尤其是本發(fā)明的纖維，可通過將羥基聚合物交聯(lián)在一起來生產(chǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，作為交聯(lián)結(jié)果形成的聚合結(jié)構(gòu)，尤其是纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)，總體上顯示沒有熔點(diǎn)。換句話講，它在熔融前降解。用于實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的合適交聯(lián)體系的非限制性實(shí)施例包含交聯(lián)劑并且任選地包含交聯(lián)促進(jìn)劑，其中所述羥基聚合物通過交聯(lián)劑交聯(lián)。
包含羥基聚合物的纖維可包括熔融紡纖維、干紡纖維和/或紡粘纖維、人造短纖維、中空纖維、異形纖維，如多葉形纖維和多組分纖維，尤其是雙組分纖維。多組分纖維，尤其是雙組分纖維，可以為并列型、皮芯型、分割餅型、絲帶型、海島型構(gòu)型，或它們的任何組合。外皮可以連續(xù)地或不連續(xù)地環(huán)繞芯。外皮與芯的重量比率可以為約5∶95至約95∶5。本發(fā)明的纖維可具有不同的幾何形狀，這些幾何形狀包括圓形、橢圓形、星形、矩形，以及其它多種偏心形。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，包含羥基聚合物的纖維可包括多成分纖維，如多組分纖維，其包含本發(fā)明羥基聚合物以及熱塑性水不溶性聚合物。本文所用的多組分纖維是指在空間相互關(guān)系中，具有多于一個(gè)單獨(dú)部分的纖維。多組分纖維包括雙組分纖維，其被定義為在空間相互關(guān)系中具有兩個(gè)單獨(dú)部分的纖維。多組分纖維的不同組分，可越過纖維的橫截面排列在基本上明顯不同的區(qū)域中，并且沿纖維長度連續(xù)延伸。
此類多組分纖維(具體地講為雙組分纖維)的非限制性實(shí)施例是這樣一種雙組分纖維，其中羥基聚合物作為纖維的芯，并且熱塑性水不溶性聚合物作為環(huán)繞或基本上環(huán)繞纖維的芯的外皮。自其中衍生此類纖維的聚合物熔融組合物，優(yōu)選包括羥基聚合物和熱塑性水不溶性聚合物。
在另一個(gè)多組分(尤其是雙組分)纖維實(shí)施方案中，外皮可包含羥基聚合物和含有交聯(lián)劑的交聯(lián)體系，并且芯可包含羥基聚合物和含有交聯(lián)劑的交聯(lián)體系。對于外皮和芯，羥基聚合物可為相同的或不同的，并且交聯(lián)劑可為相同的或不同的。此外，羥基聚合物的含量可為相同的或不同的，并且交聯(lián)劑的含量可為相同的或不同的。
本發(fā)明的一種或多種基本連續(xù)的或連續(xù)的纖維，可被結(jié)合到如纖維網(wǎng)這樣的纖維結(jié)構(gòu)。此類纖維結(jié)構(gòu)最終可被結(jié)合到如單層或多層纖維產(chǎn)品這樣的商業(yè)產(chǎn)品，如面巾紙、衛(wèi)生紙、紙巾和/或擦拭物、女性護(hù)理產(chǎn)品、尿布、書寫紙、芯，如薄紙芯，以及其它類型的紙制品。
本文所用的“層片”是指將單一的纖維結(jié)構(gòu)與其它層片任選地設(shè)置成基本上鄰近的面對面關(guān)系，形成多層纖維產(chǎn)品。也設(shè)想單一的纖維結(jié)構(gòu)可有效地形成兩“層片”或多“層片”，例如，通過折疊在其自身上。層片也可作為薄膜或其它聚合結(jié)構(gòu)存在。
本文所用的“基重”是每單位面積樣本的重量，以1bs/3000ft2或1.63g/m2報(bào)告。
通過制備一個(gè)或多個(gè)確定面積(m2)的樣本，并且在最小分辨率為0.01g的頂加載天平上，稱量依照本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)和/或薄膜樣本的重量，來測定基重。用氣流罩保護(hù)天平不受氣流和其它干擾。當(dāng)天平上的讀數(shù)變得恒定時(shí)，記下重量。計(jì)算出平均重量和樣本的平均面積(m2)。通過用樣本的平均面積(m2)除平均重量(g)，計(jì)算出基重(g/m2)。
本文所用“厚度”是指纖維結(jié)構(gòu)、纖維產(chǎn)品或薄膜的宏觀厚度。通過裁剪一塊纖維結(jié)構(gòu)、纖維產(chǎn)品或薄膜的樣品，使其大小大于加載底腳裝載面，來確定依照本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)、纖維產(chǎn)品或薄膜的厚度，其中加載底腳裝載面具有的圓形表面積為約20.3cm2(3.14in2)。樣品被禁閉在水平扁平表面和加載底腳裝載面之間。加載底腳裝載面對樣品施加1.45kPa(15.5g/cm2(約0.21psi))的圍壓。厚度就是扁平表面和加載底腳裝載面之間的所得間隙。這種測量可在購自Thwing-Albert InstrumentCompany，Philadelphia，PA的VIR Electronic Thickness TesterModel II上完成。重復(fù)厚度測量并且記錄至少五(5)次，以便可以計(jì)算平均厚度。以毫米為單位報(bào)告結(jié)果。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，纖維結(jié)構(gòu)顯示具有的平均厚度小于它的松散厚度。
本文所用的“表觀密度”或“密度”是指用其中引入適當(dāng)轉(zhuǎn)換的厚度除樣本的基重。本文所用表觀密度的單位為g/cm3。
本文所用的“重均分子量”是指用凝膠滲透色譜法，依照存在于Colloids and Surfaces A.Physico Chemical & EngineeringAspects，第162卷，2000年，第107至121頁的規(guī)程，測定的重均分子量。
本文所用的“塑性”是指至少聚合結(jié)構(gòu)和/或纖維結(jié)構(gòu)顯示具有被成型、模塑和/或成形的能力。
所用的“纖維產(chǎn)品”包括，但不限于，用于大小便后清潔(衛(wèi)生紙)、用于耳鼻喉排放物(面巾紙)和多功能吸收和清潔用途(吸收巾)的擦拭用具。
本文所用的“棉絨”和/或“起球”是指聚合結(jié)構(gòu)，尤其是纖維結(jié)構(gòu)和/或纖維產(chǎn)品的離散塊，其典型地在使用期間變得離開最初的聚合結(jié)構(gòu)和/或纖維結(jié)構(gòu)和/或纖維產(chǎn)品。
傳統(tǒng)的衛(wèi)生紙和紙巾基本由短纖維素纖維組成。在擦拭過程中(既在潤濕時(shí)又在干燥時(shí))，這些短纖維可從結(jié)構(gòu)脫離，并且明顯變?yōu)槊藿q或起球。本發(fā)明使用基本連續(xù)的纖維與傳統(tǒng)離散的短纖維素纖維比較。一般來說，由于纖維的連續(xù)本性，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)相對于它們的纖維素同類更能抵抗起絨。此外，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)相對于它們的纖維素同類將更能抵抗起球，前提條件是粘結(jié)和纖維強(qiáng)度以及拉伸，足夠防止擦拭過程中游離纖維的破損和與鄰近纖維的纏結(jié)。
本文所用的“強(qiáng)度性質(zhì)”和/或“普通強(qiáng)度性質(zhì)的值”是指密度、基重、厚度、基底厚度、高度、不透明性、縐頻，以及它們的任何組合。本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可包括兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域顯示具有彼此不同的普通強(qiáng)度性質(zhì)的值。換句話講，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可包括具有第一不透明值的一個(gè)區(qū)域，并且具有異于第一不透明值的第二不透明值的第二區(qū)域。此類區(qū)域可以為連續(xù)的、基本連續(xù)的和/或不連續(xù)的。
本文所用的“干紡絲”和/或“溶液紡絲”是指聚合結(jié)構(gòu)不被紡入粘結(jié)槽中，和濕紡絲不同。
如本文所用“締合的”對于纖維是指兩個(gè)或多個(gè)離散的纖維，在沿纖維長度的一個(gè)或多個(gè)位置彼此極接近，但是小于它們的整體長度，以至于一個(gè)纖維影響另一個(gè)纖維的活動(dòng)。用于締合纖維的方法的非限制性實(shí)施例包括粘結(jié)在一起(粘附地和/或化學(xué)地和/或靜電地)和/或熔融在一起，使得在締合點(diǎn)形成一個(gè)纖維單元。
如本文所用“非締合的”對于纖維是指纖維沒有如本文所定義進(jìn)行締合。
本發(fā)明的方法本發(fā)明的方法涉及由PVOH聚合物熔融組合物生產(chǎn)諸如纖維、薄膜或泡沫這樣的聚合結(jié)構(gòu)，和/或生產(chǎn)包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)，所述PVOH聚合物熔融組合物包含至少包括PVOH羥基聚合物的羥基聚合物。
如下文所述，在依照本發(fā)明方法的一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，聚合物加工PVOH聚合物熔融組合物來形成纖維。然后可將纖維結(jié)合到纖維結(jié)構(gòu)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何合適的方法，可用于生產(chǎn)聚合物熔融組合物，和/或聚合物加工所述聚合物熔融組合物，和/或生產(chǎn)本發(fā)明的聚合結(jié)構(gòu)。此類方法的非限制性實(shí)施例描述于公布的申請EP 1 035 239、EP1 132 427、EP 1 217 106、EP 1 217 107、WO 03/066942和US5,342,225。
A.PVOH聚合物熔融組合物本文所用的“PVOH聚合物熔融組合物”是指包含熔融加工的羥基聚合物的組合物，所述羥基聚合物至少包括熔融加工的PVOH羥基聚合物。本文所用的“熔融加工的羥基聚合物”是指包含按重量計(jì)大于10％和/或大于20％和/或大于25％羥基的任何聚合物，并且所述聚合物已經(jīng)在有或沒有外部增塑劑幫助，和/或有或沒有pH調(diào)節(jié)劑存在的情況下被熔融加工。更一般地，熔融加工的羥基聚合物包括在高溫、壓力和/或外部增塑劑的影響下，可被軟化的聚合物，其可被軟化到如此程度以至于可使它們成為易流動(dòng)狀態(tài)(所有熔融加工操作/過程)，并且在這種條件下可如所期望那樣成型。
PVOH聚合物熔融組合物可以為包含不同聚合物共混物的復(fù)合物，和/或無機(jī)和有機(jī)的填充劑，和/或纖維和/或起泡劑，其中至少一種聚合物為依照本發(fā)明的熔融加工的羥基聚合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH聚合物熔融組合物包含兩種或多種依照本發(fā)明的不同的熔融加工的羥基聚合物。本文所用的“不同的熔融加工的羥基聚合物”不受限制地包括相對于另一種熔融加工的羥基聚合物，包含至少一種不同部分的熔融加工的羥基聚合物；和/或?yàn)椴煌瘜W(xué)種類的成分的熔融加工的羥基聚合物(例如，PVOH相對于淀粉相對于脫乙酰殼多糖)。
PVOH聚合物熔融組合物可以為已經(jīng)形成的，或可能需要進(jìn)行熔融加工步驟，來將原料羥基聚合物轉(zhuǎn)變成熔融加工的羥基聚合物，從而生產(chǎn)PVOH聚合物熔融組合物。本領(lǐng)域已知的任何合適的熔融加工步驟，可用來使原料羥基聚合物轉(zhuǎn)變成熔融加工的羥基聚合物。
PVOH聚合物熔融組合物可包含a)按所述PVOH聚合物熔融組合物的重量計(jì)約30％和/或40％和/或45％和/或50％至約75％和/或80％和/或85％和/或90％和/或99.5％的至少包括PVOH羥基聚合物的羥基聚合物；b)按所述PVOH聚合物熔融組合物的重量計(jì)包含約0.1％至約10％交聯(lián)劑的交聯(lián)體系；和c)按所述PVOH聚合物熔融組合物的重量計(jì)約0％和/或10％和/或15％和/或20％至約50％和/或55％和/或60％和/或70％的外部增塑劑(例如，水)。
B.聚合物加工本文所用的“聚合物加工”是指任何操作和/或過程，通過該操作和過程，由PVOH聚合物熔融組合物形成包含加工的羥基聚合物的聚合結(jié)構(gòu)。聚合物加工操作的非限制性實(shí)施例包括擠出、模塑和/或纖維紡絲。擠出和模塑(或者注錠或者吹制)，典型地生產(chǎn)薄膜、片和多種擠出型材。模塑可包括注模、吹模和/或壓縮模塑。纖維紡絲可包括紡粘、熔噴、連續(xù)纖維生產(chǎn)和/或絲束纖維生產(chǎn)。
本文所用的“加工的羥基聚合物”是指已經(jīng)歷過熔融加工操作和隨后的聚合物加工操作的任何羥基聚合物。
C.聚合結(jié)構(gòu)PVOH聚合物熔融組合物可經(jīng)受一次或多次聚合物加工操作，使得PVOH聚合物熔融組合物被加工成諸如纖維、薄膜或泡沫這樣的聚合結(jié)構(gòu)，所述聚合結(jié)構(gòu)包含依照本發(fā)明的羥基聚合物和交聯(lián)體系。
聚合結(jié)構(gòu)的后處理一旦將PVOH聚合物熔融組合物加工成聚合結(jié)構(gòu)(例如纖維、薄膜、泡沫或多個(gè)纖維(其共同形成纖維結(jié)構(gòu)))，可使該結(jié)構(gòu)經(jīng)受后處理固化和/或差別壓實(shí)。
結(jié)構(gòu)的固化可在壓實(shí)某一區(qū)域的結(jié)構(gòu)之前和/或之后進(jìn)行。固化優(yōu)選在壓實(shí)某一區(qū)域的結(jié)構(gòu)之前發(fā)生。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過聚合物加工操作生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，在壓實(shí)某一區(qū)域的結(jié)構(gòu)之前，可在約110℃至約200℃和/或約120℃至約195℃和/或約130℃至約185℃的固化溫度下，固化約0.01秒和/或1秒和/或5秒和/或15秒至約60分鐘和/或約20秒至約45分鐘和/或約30秒至約30分鐘?？晒┻x擇的固化方法可包括諸如UV、電子束、IR的輻射方法和其它升溫方法。
此外，在上述溫度下固化之后或者不在上述溫度下固化，結(jié)構(gòu)還可在室溫下固化幾天。
在被壓實(shí)之前，結(jié)構(gòu)可包括含有羥基聚合物的非締合的基本連續(xù)的或連續(xù)的纖維。此外，基本連續(xù)的或連續(xù)的纖維可包含交聯(lián)的羥基聚合物。甚至，該結(jié)構(gòu)還可包含按所述結(jié)構(gòu)的重量計(jì)約10％和/或約15％和/或約20％至約60％和/或至約50％和/或至約40％的水分。
在差別壓實(shí)之前，結(jié)構(gòu)可以呈非締合結(jié)構(gòu)狀，尤其是如果結(jié)構(gòu)包含一種或多種纖維時(shí)。呈這種非差別壓實(shí)形式的結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度性質(zhì)，尤其是伸張(拉伸)上，比它的基于木材的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)同類較差。
因此，可通過差別壓實(shí)操作，使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)經(jīng)受差別壓實(shí)。這種差別壓實(shí)可在連續(xù)過程中在線進(jìn)行，該連續(xù)過程包括形成結(jié)構(gòu)然后差別壓實(shí)該結(jié)構(gòu)。可供選擇地，差別壓實(shí)可在非連續(xù)過程中離線進(jìn)行。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的任何差別壓實(shí)方法，可用于差別壓實(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
作為差別壓實(shí)的結(jié)果，結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域，當(dāng)與其它區(qū)域比較時(shí)，這些區(qū)域顯示具有不同的密度。
在一個(gè)實(shí)施方案中，差別壓實(shí)過程包括向需要差別壓實(shí)的結(jié)構(gòu)賦予塑性，使得可在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同密度的區(qū)域的步驟。換句話講，差別壓實(shí)過程包括向需要差別壓實(shí)的結(jié)構(gòu)賦予塑性，使得可在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生圖案的步驟。圖案設(shè)計(jì)用于在結(jié)構(gòu)中賦予區(qū)域不同的密度。讓需要差別壓實(shí)的結(jié)構(gòu)暴露于潮濕的環(huán)境，如約20％至約95％，和/或約40％至約90％，和/或約50％至約85％，和/或約65％至約80％的相對濕度下足夠長的時(shí)間，如至少1秒和/或至少3秒和/或至少5秒，這可以賦予結(jié)構(gòu)足夠的塑性，使在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生差別壓實(shí)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，差別壓實(shí)過程包括讓結(jié)構(gòu)經(jīng)過圖案輥，使得輥上的圖案傳到結(jié)構(gòu)上，從而使結(jié)構(gòu)變得差別壓實(shí)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，差別壓實(shí)過程包括讓與圖案帶/織物接觸的結(jié)構(gòu)與來自光滑輥的壓力接觸，從而將帶/織物的圖案傳到結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)變得差別壓實(shí)。
依照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的差別壓實(shí)，是在結(jié)構(gòu)形成之后進(jìn)行的，不是與結(jié)構(gòu)的形成同時(shí)進(jìn)行。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可被差別壓實(shí)超過一次。例如，結(jié)構(gòu)可被差別壓實(shí)，然后固化，然后依照本發(fā)明再次差別壓實(shí)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)可包括兩個(gè)或多個(gè)“層片”的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)然后可作為多層結(jié)構(gòu)被差別壓實(shí)。
結(jié)構(gòu)可被差別壓實(shí)，然后再次差別壓實(shí)，然后固化。
可供選擇地，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可被固化，然后依照本發(fā)明差別壓實(shí)。
依照本發(fā)明，相對于任何差別壓實(shí)過程，結(jié)構(gòu)的固化可在任何時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行。它可以在之前(優(yōu)選之前立刻)、之后(優(yōu)選之后立刻)、之前和之后(優(yōu)選之前立刻和之后立刻)進(jìn)行，或根本不進(jìn)行。
差別壓實(shí)過程可進(jìn)行一次或多次。
超聲焊接也可用于幫助結(jié)構(gòu)的差別壓實(shí)，尤其是與圖案輥協(xié)作進(jìn)行。超聲焊接可由任何合適的超聲波裝置產(chǎn)生。例如，可以使用能夠向結(jié)構(gòu)賦予能量，使得結(jié)構(gòu)依照圖案輥上的圖案變形的喇叭或超聲波發(fā)生器。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，差別壓實(shí)的步驟包括在濕度的存在下，使纖維結(jié)構(gòu)與包括圖案的結(jié)構(gòu)賦予元件接觸，并且向纖維結(jié)構(gòu)和/或結(jié)構(gòu)賦予元件施力，使得纖維結(jié)構(gòu)獲得結(jié)構(gòu)賦予元件上圖案的形狀，以形成差別壓實(shí)的聚合結(jié)構(gòu)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，差別壓實(shí)纖維結(jié)構(gòu)的步驟包括在濕度的存在下，將纖維結(jié)構(gòu)夾入兩個(gè)帶中間，其中至少一個(gè)帶是包括圖案的結(jié)構(gòu)化帶，然后向至少一個(gè)帶施力，使得纖維結(jié)構(gòu)獲得結(jié)構(gòu)化帶上圖案的形狀，以形成差別壓實(shí)的聚合結(jié)構(gòu)。
下文提供了依照本發(fā)明用于差別壓實(shí)結(jié)構(gòu)的差別壓實(shí)過程的非限制性差別壓實(shí)的實(shí)施例包含大約40％水的PVOH聚合物熔融組合物，從雙螺桿擠出機(jī)擠出。將交聯(lián)劑和其它助劑引入PVOH聚合物熔融組合物，并且通過在線靜態(tài)攪拌器混合。然后用泵將混有助劑的PVOH聚合物熔融組合物送至熔噴型噴絲頭，在此纖維被擠出，并且減細(xì)成細(xì)旦纖維。所用的交聯(lián)劑和助劑是尿素乙二醛加合物(“UGA”)、硫酸銨和丙烯酸膠乳。基于干羥基聚合物的wt％，全部助劑典型地為10％或更少。減細(xì)的纖維用夾帶的熱空氣干燥，并且沉積在收集帶上。收集帶典型地設(shè)置在距噴絲頭末端55.9cm至63.5cm(22”至25”)處，并且在收集帶上形成的結(jié)構(gòu)-纖維結(jié)構(gòu)是非締合的纖維結(jié)構(gòu)。
圖1示意性地圖示說明了差別壓實(shí)操作10的一個(gè)實(shí)施方案。在形成之后，讓非締合的纖維結(jié)構(gòu)12經(jīng)歷環(huán)境控制的潮濕環(huán)境，如在潮濕箱14中。典型的相對濕度范圍為70％至78％。當(dāng)纖維結(jié)構(gòu)12被傳送通過室14時(shí)，纖細(xì)的淀粉纖維被塑化，使差別壓實(shí)能夠成為可能。在離開室14后，塑化的纖維結(jié)構(gòu)12’經(jīng)過成圖案的輥隙16，來締合纖維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，從而生產(chǎn)締合的纖維結(jié)構(gòu)12”。締合的纖維結(jié)構(gòu)區(qū)域18相應(yīng)于傳送帶(未示出)或輥?zhàn)陨?0上所用的圖案。所用的一個(gè)圖案帶為正方形紡織開網(wǎng)帶，購自Albany International Inc，并且被稱為“Filtratech 10”型。輥隙壓力的變化取決于所用的圖案，但是典型地在200pli至300pli范圍內(nèi)?，F(xiàn)在，存在于纖維結(jié)構(gòu)中的纖維被締合，并且纖維結(jié)構(gòu)顯示具有極好的加工性質(zhì)。在交聯(lián)體系和助劑發(fā)生反應(yīng)的固化時(shí)期之后，締合的纖維結(jié)構(gòu)顯示具有一次性纖維產(chǎn)品可接受的干性質(zhì)和濕性質(zhì)，并且可用作多種一次性用具，尤其是衛(wèi)生紙或紙巾。
羥基聚合物依照本發(fā)明的羥基聚合物包括可結(jié)合本發(fā)明聚合結(jié)構(gòu)中的任何含羥基聚合物，優(yōu)選呈纖維狀。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的羥基聚合物包括按重量計(jì)大于10％和/或大于20％和/或大于25％的羥基部分。
依照本發(fā)明的羥基聚合物的非限制性實(shí)施例包括多元醇，如聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、纖維素衍生物如纖維素醚和纖維素酯衍生物、樹膠、阿聚糖、半乳聚糖、蛋白質(zhì)和多種其它多糖，以及它們的混合物。
羥基聚合物優(yōu)選具有的重均分子量為約10,000g/mol至約40,000,000g/mol。較高和較低分子量的羥基聚合物可與具有優(yōu)選重均分子量的羥基聚合物聯(lián)合使用。
熟知的天然淀粉的改性包括化學(xué)改性和/或酶改性。例如，天然淀粉可被酸細(xì)化、羥乙基化或羥丙基化或氧化。
本文的“多糖”是指天然多糖和多糖衍生物或改性多糖。合適的多糖包括，但不限于，樹膠、阿聚糖、半乳聚糖，以及它們的混合物。
交聯(lián)體系除了交聯(lián)劑之外，本發(fā)明的交聯(lián)體系還可包含交聯(lián)促進(jìn)劑。
本文所用的“交聯(lián)促進(jìn)劑”是指能夠活化交聯(lián)劑，從而將交聯(lián)劑從它的未活化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為它的活化狀態(tài)的任何物質(zhì)。換句話講，當(dāng)交聯(lián)劑處于它的未活化狀態(tài)時(shí)，存在于PVOH聚合物熔融組合物中的羥基聚合物不經(jīng)歷過早的交聯(lián)(“不能接受的”交聯(lián))，如依照本文所述的“剪切粘度變化測試方法”所測定。
當(dāng)依照本發(fā)明的交聯(lián)劑處于它的活化狀態(tài)時(shí)，存在于聚合結(jié)構(gòu)中的羥基聚合物可能(并且優(yōu)選確實(shí))通過交聯(lián)劑經(jīng)歷可接受的交聯(lián)，如依照本文所述的“初始總濕張力測試方法”所測定。
交聯(lián)促進(jìn)劑可包括可在交聯(lián)劑的轉(zhuǎn)化/活化后繼續(xù)存在的那種物質(zhì)的衍生物。例如，用化學(xué)方法變?yōu)樗乃嵝问降慕宦?lián)促進(jìn)劑鹽，并且反之亦然。
交聯(lián)體系可存在于PVOH聚合物熔融組合物中，和/或可在PVOH聚合物熔融組合物的聚合物加工之前加入PVOH聚合物熔融組合物中。
合適交聯(lián)促進(jìn)劑的非限制性實(shí)施例包括具有的pKa為在約0和約6之間，和/或在約1.5和約6之間，和/或在約2和約6之間的酸，或它們的鹽。交聯(lián)促進(jìn)劑可以為Bronsted酸和/或它們的鹽，優(yōu)選它們的銨鹽。
另外，金屬鹽如鎂鹽和鋅鹽，可單獨(dú)用作交聯(lián)促進(jìn)劑，或與Bronsted酸和/或它們的鹽組合用作交聯(lián)促進(jìn)劑。
合適交聯(lián)促進(jìn)劑的非限制性實(shí)施例包括乙酸、苯甲酸、檸檬酸、甲酸、乙醇酸、乳酸、馬來酸、鄰苯二甲酸、磷酸、硫酸、琥珀酸，以及它們的混合物和/或它們的鹽，優(yōu)選它們的銨鹽，如乙醇酸銨、檸檬酸銨和硫酸銨。
合適交聯(lián)劑的非限制性實(shí)施例包括多元羧酸、咪唑烷酮和其它化合物，以及它們的混合物，所述其它化合物得自乙二醛與尿素、硫脲、胍、亞甲基二酰胺和亞甲基二碳酸酯以及它們的衍生物的烷基取代的或未取代的環(huán)狀加合物。
測試方法本文所述的所有測試包括描述于定義部分的那些，并且以下測試方法是在測試之前已經(jīng)在條件為溫度約23℃±2.2℃(73±4)和相對濕度為50％±10％的房間內(nèi)調(diào)節(jié)24小時(shí)的樣本上進(jìn)行的。此外，所有測試都在這種條件的房間內(nèi)進(jìn)行。在拍攝圖像之前，應(yīng)該使測試過的樣本和毛布經(jīng)受約23℃±2.2℃(73±4)和相對濕度為50％±10％的條件24小時(shí)。
A.棉絨/起球測試方法i.樣本制備在測試之前，纖維產(chǎn)品樣本，11.4cm×40.6cm(4.5″×16″)窄條的纖維產(chǎn)品，依照Tappi Method #T4020M-88調(diào)節(jié)。
通過除去和丟棄所有可能已經(jīng)在操作中磨損的樣本塊，先準(zhǔn)備每種纖維產(chǎn)品樣本(如果測試雙面就有6個(gè)樣本，如果測試單面就有3個(gè)樣本)。對于由多層片纖維結(jié)構(gòu)形成的纖維產(chǎn)品，這項(xiàng)測試可用于在多層纖維產(chǎn)品上進(jìn)行棉絨測定，或者，如果可在不損壞纖維產(chǎn)品的情況下分開層片，那么測定可在組成纖維產(chǎn)品的個(gè)別層片上進(jìn)行。如果給定樣本的各表面不同，那么必需測試兩個(gè)表面，并且將得到的得分取平均值，以便獲得綜合的棉絨得分。在某些情況下，纖維產(chǎn)品由多層片的纖維結(jié)構(gòu)制成，使得面向外的表面是同樣的，在這種情況下僅必需測試一個(gè)表面。
將每個(gè)樣本折疊在自身上，獲得11.4cm CD×10.2cm MD(4.5″CD×4″MD)的樣本。對于雙表面的測試，做成3個(gè)(11.4cm CD×10.2cmMD(4.5″CD×4″MD))第一表面“朝外”的樣本和3個(gè)(11.4cm CD×10.2cm MD(4.5″CD×4″MD))第二表面“朝外”的樣本。記下哪個(gè)樣本是第一表面“朝外”，哪個(gè)是第二表面“朝外”。
從Cordage Inc.(800 E.Ross Road，Cincinnati，Ohio，45217)獲得一塊76.2cm×101.6cm(30″×40″)的Crescent #300紙板。使用裁紙刀，裁出六塊尺寸為6.4cm×15.2cm(2.5″×6″)的紙板。通過用力將紙板按在Sutherland Rub檢測器的固定銷軸上，在六塊紙板的每個(gè)上都刺出兩個(gè)洞。
居中并且小心地將每個(gè)紙板塊放在先前折疊好的六個(gè)(雙表面測試)或三個(gè)(單表面測試)樣本之上。確保紙板的15.2cm(6″)邊與每個(gè)樣本的縱向(MD)平行。
將樣本暴露部分的一個(gè)邊折疊到紙板的后背上。用得自3M Inc.的膠帶(1.9cm(3/4″)寬，Scotch Brand，St.Paul，Minn.)，將這個(gè)邊固定在紙板上。小心地抓住另一個(gè)懸垂的薄紙邊，并且將它緊貼地折疊到紙板的后背上。一邊使樣本在紙板上保持緊貼，一邊用膠帶將這個(gè)第二邊固定到紙板的后背。對每個(gè)樣本重復(fù)這個(gè)程序。
將每個(gè)樣本翻過來，然后用膠帶將樣本的橫向邊固定到紙板上，用于干棉絨/起球測試。膠帶的一半應(yīng)該接觸樣本，而另一半粘到紙板上。對每個(gè)樣本重復(fù)這個(gè)程序。如果在此樣本制備期間的任何時(shí)間，樣本破裂、撕破，或變得磨損，那么就丟棄它們，并且用樣本窄條制作新樣本。
對于濕棉絨/起球測試，用膠帶將樣本的前橫向邊固定到紙板和樣本置于其上的桌頂上。在紙板上確定樣本的位置，使得樣本的后沿距紙板邊緣大約0.6cm(1/4″)。用膠帶將樣本的前沿固定到紙板和桌頂上，使得紙板的相對(后邊的)邊緣被安置在桌子頂?shù)倪吘墶?br> 現(xiàn)在，將有3個(gè)在紙板上第一表面“朝外”的樣品和(任選地)3個(gè)在紙板上第二表面“朝外”的樣品。
ii.毛布制備從Cordage Inc.(800 E.Ross Road，Cincinnati，Ohio，45217)獲得一塊76.2cm×101.5cm(30″×40″)的Crescent #300紙板。使用裁紙刀，裁出六塊尺寸為5.72cm×18.4cm(2.25″×7.25″)的紙板。在紙板的白色側(cè)面上，平行于短尺寸并且從頂部主邊和底部主邊往下各2.858cm(1.125″)，畫出兩條線。用直尺作為導(dǎo)向裝置，小心地用剃刀片刻劃線的長度。刻出的深度大約穿過該紙板片厚度的一半。這種刻劃使毛布/紙板組合能夠緊緊地貼合在Sutherland Rub檢測器砝碼的周圍。在紙板的這個(gè)刻劃側(cè)，畫一個(gè)平行于紙板的長尺寸的箭頭。
將六塊黑毛布(F-55或等價(jià)物，購自New England Gasket，550Broad Street，Bristol，Conn.06010)裁至尺寸5.72cm×21.6cm×0.158cm(2.25″×8.5″×0.0625″)。將毛布放在紙板的未刻劃的綠色側(cè)面之上，使得毛布和紙板的長邊相互平行并且對齊。也使約1.3cm(0.5″)的黑毛布能夠懸于紙板的頂部主邊和底部主邊之上。用Scotch牌膠帶將兩個(gè)懸垂的毛布邊緊貼地折疊到紙板的背部上，可供選擇地，可在將毛布/紙板組合連接到砝碼時(shí)，將毛布緊貼到紙板上，如下文所述。制備總共六個(gè)這些毛布/紙板組合。
對于濕棉絨/起球測試，毛布/紙板組合包括22.9cm(9″)的Scotch牌膠帶(1.9cm(0.75″)寬)窄條，該膠帶窄條在毛布的將接觸樣本的那側(cè)，沿毛布的每個(gè)邊放置(平行于毛布的長邊)。在兩個(gè)膠帶窄條之間未用膠帶固定的毛布，具有的寬度在18mm至21mm之間。在距毛布的后面后邊緣0、4和8厘米處，將三個(gè)標(biāo)記標(biāo)在一個(gè)膠帶窄條上。
所有樣本必須使用同一批毛布制作。
iii.毛布/紙板/砝碼部件將毛布/紙板組合與砝碼結(jié)合。砝碼可包括夾緊裝置，以將毛布/紙板組合連接到砝碼。砝碼和任何夾緊裝置總重2.6kg(五(5)磅)。砝碼購自Danilee Company，San Antonio，TX。砝碼具有的有效接觸面積為25.81cm2(4in2)，并且提供的接觸壓力為約8.6kPa(1.25psi)。
iv.進(jìn)行干棉絨/起球測試由依照本發(fā)明的纖維產(chǎn)品產(chǎn)生的干棉絨和/或干起球的量，用Sutherland Rub Tester(購自Danilee Company，San Antonio，TX)測定。這個(gè)檢測器使用馬達(dá)，在纖維產(chǎn)品上摩擦毛布/紙板/砝碼部件5次(來回地)，同時(shí)纖維產(chǎn)品被限定在固定位置。在摩擦測試之前和之后測定毛布的灰度值。然后用這兩個(gè)灰度值之間的差額來計(jì)算干棉絨的得分和/或干起球的得分。
在使用之前，必須先校準(zhǔn)Sutherland Rub檢測器。首先，按“復(fù)位”按鈕開啟Sutherland Rub檢測器。調(diào)整檢測器，使它以兩個(gè)速度中的較低者運(yùn)轉(zhuǎn)5個(gè)行程。一個(gè)行程是砝碼的單一并且完整的前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)。在每次測試的開始和結(jié)束時(shí)，磨塊的末端應(yīng)該處于最靠近操作者的位置。
如上述在紙板上制備校準(zhǔn)樣本。另外，如上述在紙板上制備校準(zhǔn)毛布。這兩個(gè)校準(zhǔn)制品都將用于校準(zhǔn)儀器，并且將不用于真實(shí)樣本的數(shù)據(jù)采集。
通過將紙板上的洞塞到固定銷軸上，將校準(zhǔn)樣本/紙板組合放在檢測器的基座板上。固定銷軸防止樣本在測試期間移動(dòng)。將校準(zhǔn)毛布/紙板組合夾在上述的砝碼部件上，使紙板側(cè)接觸砝碼塊。確保校準(zhǔn)毛布/紙板組合靠著砝碼保持平坦。將這個(gè)砝碼鉤到Sutherland Rub檢測器的檢測器懸臂上，輕輕地將它放在校準(zhǔn)樣本/紙板組合之上。校準(zhǔn)毛布必須在校準(zhǔn)樣本上保持水平，并且必須與校準(zhǔn)樣本的表面100％接觸。通過按“開始”按鈕激活Sutherland Rub檢測器。
數(shù)行程的數(shù)目，并且觀察，并且在心里記下校準(zhǔn)毛布覆蓋的砝碼相對于校準(zhǔn)樣本的開始位置和停止位置。如果行程的總數(shù)是五，并且如果測試結(jié)束時(shí)，校準(zhǔn)毛布覆蓋的砝碼的位置同測試開始時(shí)的位置一樣，那么檢測器就校準(zhǔn)好了，并且準(zhǔn)備使用。如果行程的總數(shù)不是五，或如果校準(zhǔn)毛布覆蓋的砝碼的開始位置和結(jié)束位置不同，那么儀器可能需要維修和/或重新校準(zhǔn)。在樣本的實(shí)際測試期間，監(jiān)控并且觀察行程數(shù)目以及毛布覆蓋的砝碼的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。
v.進(jìn)行濕棉絨/起球測試通過在一次經(jīng)過的時(shí)候，在樣本上拉潤濕的毛布/紙板/砝碼部件，來測定濕棉絨/起球。
為了潤濕毛布，用吸移管將0.6mL去離子水滴到毛布上，使水盡可能均勻分布在連接到毛布的膠帶上所表示的4cm和8cm標(biāo)記之間。等待10秒鐘，然后將毛布/紙板/砝碼部件放在樣本的中心上。1秒鐘后，由前沿水平地拉毛布/紙板/砝碼部件，直到毛布/紙板/砝碼部件完全離開桌子為止。以這樣的方式拉砝碼，除了水平拉力，避免將任何額外的力置于毛布/紙板/砝碼部件上。拉毛布/紙板/砝碼部件的過程花費(fèi)約0.5至1.5秒。拉的過程應(yīng)該作為基本連續(xù)的或連續(xù)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生。
從毛布/紙板/砝碼部件小心地移除毛布/紙板組合，并且使它在獲取圖像之前變干。然后如下述，在毛布和/或樣本上完成圖象分析操作和計(jì)算。
vi.圖像拍攝使用帶有Nikon Nikkor 24-85mm f2.8-f4 D 1F AF透鏡(調(diào)到85mm最大焦距)的Nikon數(shù)字照相機(jī)(DIX)，和安裝在適當(dāng)計(jì)算機(jī)上的Nikon拍攝軟件，拍攝毛布(未測試的)、樣本(未測試的)和毛布(測試過的)的圖像。如示意性地圖示說明于圖2，照相機(jī)22連接到Kodak照相機(jī)架/具有四個(gè)白熾燈24(Polaroid MP-4 Land Camera型號(hào)44-22，每個(gè)都是120伏150瓦)的照明裝置(未示出)，對準(zhǔn)距安裝好的照相機(jī)透鏡之下31cm(12.2英寸)處的毛布26。單獨(dú)的白熾燈24相隔27.94cm(11英寸)安置。每對白熾燈24相隔88.9cm(35英寸)安置。白熾燈24安置在毛布26之上56.83cm(223/8英寸)處。用適當(dāng)?shù)碾娎|將照相機(jī)連接到計(jì)算機(jī)。照相機(jī)應(yīng)該以PC模式開啟。在照相機(jī)透鏡上將按鈕轉(zhuǎn)到近攝，并且將開關(guān)滑到透鏡基座上的橙色標(biāo)記處。調(diào)節(jié)焦距至它的最高水平85mm。關(guān)掉自動(dòng)調(diào)焦部件。Nikon拍攝軟件需要處于運(yùn)行狀態(tài)，以拍攝圖像。Nikon拍攝軟件的設(shè)置如下曝光1-手動(dòng)曝光模式，1/30秒快門速度，f/6.3光圈和OEV曝光補(bǔ)償；曝光2-中央重點(diǎn)測光模式，ISO 125感光度和白熾白平衡；存儲(chǔ)設(shè)置-原始(12比特)數(shù)據(jù)格式，沒有壓縮，彩色圖像型和大(3008×1960)圖像大??；機(jī)械的-單一拍攝模式，單點(diǎn)對焦AF區(qū)域模式，手動(dòng)調(diào)焦模式。將校準(zhǔn)毛布/紙板組合放在照相機(jī)之下，使得毛布居中在照相機(jī)的透鏡之下。手動(dòng)將照相機(jī)調(diào)焦到毛布上。獲得一個(gè)圖像。曝光差異需要在+2.5至+2.75范圍內(nèi)。將圖像保存為TIFF文件(RGB)8-比特。用這個(gè)圖像在圖像分析軟件(Optimas 6.5)中進(jìn)行棉絨和起球計(jì)算。樣本/紙板組合(未測試的)和毛布/紙板組合(測試過的)的另外圖像，需要以相同的方式拍攝。同樣，拍攝一個(gè)已知長度標(biāo)準(zhǔn)(例如，直尺)的圖像(對于這個(gè)圖像，曝光差異無關(guān)緊要)。
vii.圖象分析使用市售自Media Cybernetics，L.P.的Optimas 6.5“圖像分析”軟件，來分析拍攝的圖像。必須嚴(yán)格遵守如本文所列的成像設(shè)定參數(shù)，以便得到有意義比較的棉絨得分和起球得分結(jié)果。
首先，在Optimas中調(diào)出已知長度標(biāo)準(zhǔn)(例如，直尺)的圖像，并且用來校準(zhǔn)長度單位(在這個(gè)案例中為毫米)。
對于干測試，測試過的毛布圖像具有的感興趣區(qū)域(ROI面積)為大約4510mm2(82mm乘以55mm)。測定并且報(bào)告準(zhǔn)確的ROI面積(變量名ROI面積)。
對于濕棉絨/起球測試，測試過的毛布圖像具有2個(gè)感興趣區(qū)域(ROI面積)1)“潤濕的”區(qū)域(在膠帶上4cm至8cm標(biāo)記之間)，和2)“拉扯的”區(qū)域(在膠帶上0至4cm標(biāo)記之間)。每個(gè)ROI面積大約為608mm2(38mm×16mm)。測定并且記錄準(zhǔn)確的ROI面積(變量名ROI面積)。
打開未測試的黑毛布圖像，然后測定平均灰度值(未測試毛布使用同測試過的毛布一樣的ROI)，并且記錄(變量名未測試毛布的灰度平均值)。
對于感興趣的樣本，測試過的樣本亮度為飽和白色(灰度值＝255)，并且是恒定的。如果認(rèn)為是不同的，就用同對未測試毛布所用方式類似的方式來測定測試過的樣本，并且記錄(變量名未測試樣本的灰度平均值)。
亮度閾值計(jì)算為未測試毛布的灰度平均值與未測試樣本的灰度平均值的數(shù)值平均數(shù)。
打開測試過的毛布圖像，產(chǎn)生ROI并且適當(dāng)放置，使得ROI圍繞待分析的測試過的毛布圖像的區(qū)域。記錄ROI的平均亮度(變量名ROI灰度平均值)。
起球測定如下Optimas在圖像中像素亮度值穿過閾值的地方產(chǎn)生分界線(例如，如果閾值“灰度值”為155，在兩邊分別存在較高值和較低值像素的地方產(chǎn)生邊界線)。用于測定起球的標(biāo)準(zhǔn)是，它必須具有大于閾值的平均亮度，并且具有的周邊長度對于干起球大于2mm，而對于濕起球大于0.5mm。存在于ROI的起球面積被加和(變量名總起球面積)。
viii.計(jì)算由圖象分析獲得的數(shù)據(jù)用于以下計(jì)算起球面積％＝總起球面積/ROI面積平均起球大小(面積加權(quán)平均值，mm2)＝∑(起球面積)2/總起球面積棉絨得分＝未起球毛布的灰度平均值-未測試毛布的灰度平均值式中未起球毛布的灰度平均值＝[(ROI灰度平均值*ROI面積)-(起球毛布的灰度平均值*起球面積)]/總未起球面積全部區(qū)域棉絨和起球得分＝ROI灰度平均值-未測試毛布的灰度平均值通過在第一側(cè)面表面和第二側(cè)面表面上取棉絨得分的平均值，獲得可適用于那個(gè)特殊纖維網(wǎng)或產(chǎn)品的棉絨得分。換句話講，為了計(jì)算棉絨得分，使用下式
B.測定聚合物熔融組合物的剪切粘度的測試方法本發(fā)明聚合物熔融組合物的剪切粘度，使用由Goettfert USA，RockHill SC，USA制造的毛細(xì)管流變儀Goettfert Rheograph 6000測定。使用具有的直徑D為1.0mm，并且長度L為30mm(即，L/D＝30)的毛細(xì)管模進(jìn)行測量。將模具連接到流變儀的20mm圓筒的下端，其保持模具測試溫度為75℃。在預(yù)熱到模具測試溫度后，將60g聚合物熔融組合物的樣本，裝入流變儀的圓筒部分中。除去樣本任何夾帶的空氣。以一組選取的速率1,000至10,000秒-1，推著樣本從圓筒穿過毛細(xì)管模。用流變儀的軟件，由樣本在從圓筒穿過毛細(xì)管模時(shí)經(jīng)歷的壓力下降和樣本穿過毛細(xì)管模的流速，可計(jì)算出表觀剪切粘度。log(表觀剪切粘度)可以對log(剪切速率)繪圖，并且該圖可依照下式用冪定律擬合η＝Kγn-1，其中K是物質(zhì)的粘度常數(shù)，n是物質(zhì)的稀釋指數(shù)，并且γ是剪切速率。報(bào)告的本文組合物的表觀剪切粘度，是用冪定律關(guān)系內(nèi)推至剪切速率3,000sec-1計(jì)算出的。
C.剪切粘度變化測試方法通過填充三個(gè)單獨(dú)的60cc注射器，來測定待測試的包含交聯(lián)體系的本發(fā)明單一聚合物熔融組合物的三個(gè)樣本的粘度；依照“測定聚合物熔融組合物的剪切粘度的測試方法”，立即測定一個(gè)樣本的剪切粘度(初始剪切粘度)(從將樣本放入流變儀中得到第一個(gè)讀數(shù)開始，花費(fèi)約10分鐘)。
如果在剪切速率為3,000sec-1的條件下測量時(shí)，第一個(gè)樣品的初始剪切粘度不在5至8Pascal·秒的范圍內(nèi)，那么必須要調(diào)節(jié)該單一聚合物熔融組合物，使得在剪切速率為3,000sec-1的條件下測量時(shí)，此單一聚合物熔融組合物的初始剪切粘度在5至8Pascal·秒的范圍內(nèi)，然后重復(fù)此“剪切粘度變化測試方法”。
一旦在剪切速率為3,000sec-1的條件下測量時(shí)，聚合物熔融組合物的初始剪切粘度在5至8Pa.s·秒的范圍內(nèi)，那么在將其它兩個(gè)樣品在對流爐中于80℃分別儲(chǔ)存70和130分鐘后，用同樣的測試方法進(jìn)行測定。
對于70和130分鐘樣本，在3000sec-1時(shí)的剪切粘度被初始剪切粘度除，得到對于70和130分鐘樣本的規(guī)一化剪切粘度變化。如果規(guī)一化剪切粘度變化在70分鐘后是1.3倍或更大，和/或在130分鐘后是2倍或更大，那么聚合物熔融組合物內(nèi)的交聯(lián)體系是不能接受的，因此不在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。然而，如果規(guī)一化剪切粘度變化在70分鐘后為小于1.3倍，和/或(優(yōu)選和)在130分鐘后是小于2倍，那么交聯(lián)體系就不是不能接受的，因此對于包含該交聯(lián)體系的聚合物熔融組合物來說，它在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。優(yōu)選地，如由“初始總濕張力測試方法”所測定，對于衍生自包含交聯(lián)體系的聚合物熔融組合物的聚合結(jié)構(gòu)，所述交聯(lián)體系是可接受的。
優(yōu)選地，規(guī)一化剪切粘度變化在70分鐘后將為小于1.2倍，和/或在130分鐘后將為小于1.7倍；更優(yōu)選地，在70分鐘后小于1.1倍，和/或在130分鐘后小于1.4倍。
D.初始總濕張力測試方法使用電子張力檢驗(yàn)器(Thwing-Albert EJA Materials Tester，Thwing-Albert Instrument Co.，10960 Dutton Rd.，Philadelphia，Pa.，19154)，使用2.54cm(1英寸)寬和長度大于7.6cm(3英寸)長的聚合結(jié)構(gòu)窄條，以每分鐘約10.16cm(4.0英寸)的夾頭速度和約2.54cm(1.0英寸)的標(biāo)距操作。窄條的兩端放在機(jī)器的上部夾具中，窄條的中心環(huán)繞一個(gè)不銹鋼釘(直徑0.5cm)放置。在核實(shí)窄條均勻環(huán)繞鋼釘彎曲之后，在開始夾頭運(yùn)動(dòng)之前，將窄條浸泡在約20℃的蒸餾水中，浸泡時(shí)間為5秒。測試的最初結(jié)果為負(fù)荷(克力)相對夾頭位移(從出發(fā)點(diǎn)的厘米數(shù))形式的一組數(shù)據(jù)。
在兩個(gè)方向上，這里稱為MD(縱向，即，同連續(xù)卷繞的卷筒和形成織物的方向一樣的方向)和CD(橫向，即，與MD成90°)，測試樣本。使用上面的設(shè)備測定MD和CD濕拉伸強(qiáng)度，并且用以下方式計(jì)算初始總濕張力＝ITWT(gr/英寸)＝峰值載荷MD(gr)/2(英寸寬度)+峰值載荷CD(gr)/2(英寸寬度)然后將“初始總濕張力”值對于所述窄條(由其測試)的基重進(jìn)行規(guī)一化。所用的規(guī)一化基重是36g/m2，并且計(jì)算如下規(guī)一化的{ITWT}＝{ITWT}*36(g/m2)/窄條的基重(g/m2)如果聚合結(jié)構(gòu)，尤其是包括含本發(fā)明交聯(lián)體系的聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)和/或纖維產(chǎn)品的初始總濕張力，為至少3g/2.54cm(3g/in)和/或至少4g/2.54cm(4g/in)和/或至少5g/2.54cm(5g/in)，那么該交聯(lián)體系是可接受的，并且同它相應(yīng)的聚合結(jié)構(gòu)和/或纖維結(jié)構(gòu)和/或纖維產(chǎn)品一道，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
E.纖維直徑測試方法將包含適當(dāng)基重(大約5至20克/平方米)纖維的聚合結(jié)構(gòu)，裁成矩形，大約20mm乘以35mm。然后用SEM濺射涂布機(jī)(EMS Inc，PA，USA)用金涂敷樣本，以至于使纖維相對較不透明。典型的涂層厚度在50nm和250nm之間。然后將樣本安放在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡載片之間，并且用小夾子壓在一起。在Olympus BHS顯微鏡上，使顯微鏡的光線準(zhǔn)直透鏡移動(dòng)到盡可能遠(yuǎn)離物鏡處，用10X物鏡使樣本成像。用Nikon D1數(shù)字照相機(jī)拍攝圖像。用玻璃顯微鏡測微器來校準(zhǔn)圖像的空間距離。圖像的近似分辨率為1μm/像素。在相應(yīng)于纖維和背景的強(qiáng)度柱狀圖中，圖像將典型地顯示明顯的雙峰分布。使用照相機(jī)調(diào)節(jié)器或不同的基重，來獲得可接受的雙峰分布。典型地，對每個(gè)樣本取10個(gè)圖像，并且平均化圖象分析的結(jié)果。
以同B.Pourdeyhimi，R.和R.Dent在“Measuring fiberdiameter distribution in nonwovens”(Textile Res.J.69(4)233-236，1999)中描述的方式類似的方式分析圖像。使用MATLAB(Version.6.3)和MATLAB Image Processing Tool Box(Version 3.)，由計(jì)算機(jī)分析數(shù)字圖像。首先將圖像轉(zhuǎn)化為灰階。然后使用最小化閾值化的黑白像素的組合方差的閾值，將圖像用二進(jìn)位變?yōu)楹诎紫袼亍Ｒ坏﹫D像已經(jīng)被二進(jìn)位化，將圖像繪制到位于圖像中每個(gè)纖維的中心。也用計(jì)算機(jī)計(jì)算出二進(jìn)位化圖像的距離轉(zhuǎn)換。所繪制圖像的標(biāo)量乘積和距離圖提供圖像，該圖像的像素強(qiáng)度或者為零或者為在那個(gè)位置的纖維的半徑。如果在兩個(gè)交疊纖維之間的交叉點(diǎn)的一個(gè)半徑內(nèi)的像素代表的距離小于交叉點(diǎn)的半徑，那么就不計(jì)算該像素。然后用剩下的像素來確定圖像中所包含的纖維直徑的長度加權(quán)柱狀圖。
在發(fā)明詳述中引用的所有文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可解釋為對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管已用具體實(shí)施方案來說明和描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此，有意識(shí)地在附加的權(quán)利要求書中包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種包含PVOH加工的羥基聚合物組合物的聚合結(jié)構(gòu)，所述組合物包括含有至少PVOH羥基聚合物的羥基聚合物，其中所述聚合結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少5％和/或破壞載荷時(shí)拉伸為至少10％。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合結(jié)構(gòu)，其中所述羥基聚合物選自聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、纖維素衍生物、樹膠、阿聚糖、半乳聚糖、蛋白質(zhì)，以及它們的混合物，優(yōu)選其中所述羥基聚合物包含淀粉和/或淀粉衍生物。
3.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聚合結(jié)構(gòu)，其中所述PVOH加工的羥基聚合物組合物還包括含有交聯(lián)劑的交聯(lián)體系，其中所述羥基聚合物通過所述交聯(lián)劑交聯(lián)，使得所述聚合結(jié)構(gòu)總體上不顯示具有熔點(diǎn)。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聚合結(jié)構(gòu)，其中所述聚合結(jié)構(gòu)的形式選自纖維、薄膜和泡沫，優(yōu)選為纖維形式，更優(yōu)選為顯示具有纖維直徑小于50μm的纖維形式。
5.如權(quán)利要求4所述的纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)在纖維結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其中所述纖維結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少5％，并且破壞載荷時(shí)拉伸為至少10％，優(yōu)選其中所述纖維結(jié)構(gòu)包含彼此締合的兩種或多種纖維，更優(yōu)選其中所述纖維結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或多個(gè)顯示具有彼此不同的普通強(qiáng)度性質(zhì)的值的區(qū)域，最優(yōu)選其中所述普通強(qiáng)度性質(zhì)的值選自密度、基重、厚度、基底厚度、高度、不透明性、縐頻以及它們的組合。
6.如權(quán)利要求4所述的聚合結(jié)構(gòu)在纖維結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其中所述纖維結(jié)構(gòu)包括含有締合纖維的第一區(qū)域和包含非締合纖維的第二區(qū)域。
7.一種用于制造如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的聚合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟a.提供包含PVOH羥基聚合物的PVOH聚合物熔融組合物；和b.聚合物加工所述PVOH聚合物熔融組合物以形成纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)；和c.任選地，將所述纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)結(jié)合到纖維結(jié)構(gòu)中；其中所述纖維結(jié)構(gòu)顯示具有的峰值載荷時(shí)拉伸為至少5％和/或破壞載荷時(shí)拉伸為至少10％。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括差別壓實(shí)所述纖維結(jié)構(gòu)使得兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域顯示具有彼此不同密度的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述差別壓實(shí)的步驟包括在濕度的存在下，使所述纖維結(jié)構(gòu)與包括圖案的結(jié)構(gòu)賦予元件接觸，并且向所述纖維結(jié)構(gòu)和/或結(jié)構(gòu)賦予元件施力，使得所述纖維結(jié)構(gòu)獲得所述結(jié)構(gòu)賦予元件上圖案的形狀，以形成差別壓實(shí)的聚合結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中差別壓實(shí)所述纖維結(jié)構(gòu)的步驟包括在濕度的存在下，將所述纖維結(jié)構(gòu)夾入兩個(gè)帶中間，其中至少一個(gè)所述帶是包括圖案的結(jié)構(gòu)化帶，然后向至少一個(gè)所述帶施力，使得所述纖維結(jié)構(gòu)獲得所述結(jié)構(gòu)化帶上圖案的形狀，以形成差別壓實(shí)的聚合結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述纖維結(jié)構(gòu)包括含有交聯(lián)劑的交聯(lián)體系，所述交聯(lián)劑能夠交聯(lián)所述羥基聚合物，使得所述纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)總體上不顯示具有熔點(diǎn)，優(yōu)選其中所述方法還包括固化所述交聯(lián)劑的步驟。
12.一種用于制造如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的聚合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟a.提供包含兩種或多種纖維的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種所述纖維包含纖維形式的聚合結(jié)構(gòu)；和b.任選地，使兩種或多種纖維互相締合起來，使得形成包括含有締合纖維的第一區(qū)域和包含非締合纖維的第二區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)。
全文摘要
提供了聚合結(jié)構(gòu)、用于制造該聚合結(jié)構(gòu)的方法、包含該聚合結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)和摻有該聚合結(jié)構(gòu)的纖維產(chǎn)品。
文檔編號(hào)D04H3/02GK1946884SQ200580013019
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者D·W·卡貝爾, D·W·勒布克, L·N·麥基, G·C·戈登, M·R·理查德, F·J·凱克 申請人:寶潔公司