專(zhuān)利名稱：多層可變拉伸性非織造織物復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層非織造織物復(fù)合材料，其中含纖維的某些非織造層為一定類(lèi)型， 并以特定的圖案和方向鋪設(shè)，以為復(fù)合材料提供獨(dú)特的拉伸特性。得到的非織造復(fù)合材料 具有可接受的拉伸強(qiáng)度，并可以具有可寬范圍變化的拉伸特征。
背景技術(shù)：
拉伸性非織造織物正受益于衛(wèi)生保健工業(yè)的快速增長(zhǎng)。使用中的大多數(shù)產(chǎn)品具 有縱向拉伸能力，例如Kimberly Clark Demique 和“Flex-All”產(chǎn)品，或橫向拉伸，例如 "Golden Phoenix”或“Tredegar”非織造-彈性膜層壓材料。在一個(gè)或幾個(gè)方向上拉伸的 拉伸性非織造織物為衛(wèi)生保健相關(guān)產(chǎn)品提供有價(jià)值的功能以及打開(kāi)了新的終端用途例如 此類(lèi)拉伸性非織造織物的衣服。已知制備拉伸性非織造織物的技術(shù)包括基于彈性膜與非織造織物、纖維與非織造 織物或多個(gè)非織造層層壓的那些，其中各層具有設(shè)計(jì)用于達(dá)到某些功能的特征屬性。熟知 的多層非織造復(fù)合材料構(gòu)造形式由被兩個(gè)紡粘、硬(即無(wú)可測(cè)量拉伸性)纖維外層包圍的 熔噴彈性內(nèi)層組成。當(dāng)彈性層呈拉伸的構(gòu)型時(shí)，通過(guò)將彈性層層壓至紡粘外層，該形式的拉 伸性非織造織物可具有縱向或橫向的單向拉伸。商品制備者也已經(jīng)通過(guò)在常規(guī)的紡粘方法中使用彈性熱塑性聚合物，制備完全彈 性的多方向紡粘非織造織物。然而，這些產(chǎn)品中的一些雖然顯示優(yōu)異的彈性，但也具有令人 不愉快的彈性聚合物特征的橡膠樣手柄。在由硬纖維外部非織造層屏蔽的內(nèi)部非織造層內(nèi) 使用彈性聚合物避免了該問(wèn)題，特別是如果使用低旦尼爾的硬纖維。通過(guò)改變非彈性硬長(zhǎng)絲或纖維的取向，可以提供多層非織造網(wǎng)的拉伸特性變化， 所述硬長(zhǎng)絲或纖維作為具有一個(gè)或多個(gè)彈性內(nèi)層的層壓復(fù)合材料的非織造外層形成。此類(lèi) 外層硬長(zhǎng)絲或纖維使它們主要沿縱向排列的取向，將趨向于將非織造復(fù)合材料在縱向拉伸 的傾向最小化或消除，同時(shí)仍然保持復(fù)合材料多少在橫向拉伸的能力。已經(jīng)例如在美國(guó)專(zhuān) 利第5，393，599號(hào)中公開(kāi)了該類(lèi)型的非織造復(fù)合材料網(wǎng)。不管纖維取向，也可以通過(guò)在此類(lèi)復(fù)合材料的一個(gè)或多個(gè)非織造外層中利用纖 維，提供一般用于此類(lèi)多層復(fù)合材料的拉伸特性變化，所述非織造外層在復(fù)合材料中為雙 組分和/或多少有一些彈性。在此類(lèi)非織造結(jié)構(gòu)中，仍然需要平衡非織造織物的期望拉伸 特性，并且需要避免使用的外層纖維中不合適的觸覺(jué)、手感或美學(xué)特征。雖然，主要單向例如沿穿越縱向，或多向例如各向同性的拉伸特性且在各復(fù)合材料層中具有某些纖維類(lèi)型和取向的多層非織造復(fù)合材料的制備技術(shù)具有可用性，但為了滿 足潛在的使用中的需要和要求，其將需要并用于鑒別拉伸特性和纖維組合物可以改變的此 類(lèi)非織造復(fù)合結(jié)構(gòu)的另外類(lèi)型。此類(lèi)復(fù)合材料將是可以使用常規(guī)紡粘和熔噴裝置和方法制備的那些，不需要另外增加時(shí)間和費(fèi)用的網(wǎng)后制備處理步驟，來(lái)引起期望的拉伸特性。發(fā)明概述本發(fā)明涉及非織造織物復(fù)合材料，特別是涉及一般紡粘_熔噴(SM)、紡粘_熔噴-紡粘(SMS)或紡粘-熔噴-熔噴-紡粘(SMMS)類(lèi)型的此類(lèi)復(fù)合材料。此類(lèi)織物復(fù)合 材料通過(guò)沿縱向形成或組裝復(fù)合材料各層來(lái)制備。在一個(gè)實(shí)施方案中，此類(lèi)非織造織物復(fù)合材料包含a)包含熔噴纖維的至少一個(gè) 內(nèi)層；和b)置于至少一個(gè)內(nèi)層的一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)外層。一個(gè)或多個(gè)外層由紡粘、連 續(xù)的長(zhǎng)絲纖維形成，該長(zhǎng)絲纖維包含由至少兩種不同類(lèi)型的聚合物材料形成的不同纖維。在一個(gè)或多個(gè)外層的形成期間使此類(lèi)紡粘纖維沉積，以便在各外層內(nèi)形成許多不 連續(xù)、基本上平行的纖維條狀物。由于其中包含由不同類(lèi)型的聚合物材料形成的纖維，因此 至少兩種這些纖維條狀物中的一種具有不同于和區(qū)別于至少兩種纖維條狀物中其它條狀 物的聚合物組成。在一個(gè)或多個(gè)外層的形成期間使基本上平行、不同的纖維條狀物沉積，以便主要 沿非織造織物復(fù)合材料的縱向取向。經(jīng)熱、粘合劑、超聲或機(jī)械粘合方法，使該復(fù)合織物的 內(nèi)層和外層粘合在一起。在另一個(gè)發(fā)明實(shí)施方案中，本文的非織造織物復(fù)合材料包含a)包含彈性熔噴纖 維的至少一個(gè)內(nèi)層；和b)置于至少一個(gè)內(nèi)層的相對(duì)側(cè)面上的兩個(gè)外層。兩個(gè)外層中至少一 個(gè)包含紡粘、連續(xù)的長(zhǎng)絲纖維，該長(zhǎng)絲纖維包含由第一類(lèi)型的聚合物材料形成的第一紡粘 纖維和由第二類(lèi)型的聚合物材料形成的第二紡粘纖維。該第二類(lèi)型的聚合物材料不同于第 一類(lèi)型的聚合物材料。在至少一個(gè)外層的形成期間使這些紡粘纖維沉積，以便在一個(gè)或多個(gè)外層內(nèi)形成 許多交替、不連續(xù)、基本上平行的纖維條狀物。此類(lèi)交替的纖維條狀物由第一紡粘纖維和第 二紡粘纖維交替地形成。而且，在一個(gè)或多個(gè)外層的形成期間，使這些交替、不連續(xù)、基本上 平行的纖維條狀物沉積，以便主要沿非織造織物復(fù)合材料的縱向取向。經(jīng)熱、粘合劑、超聲 或機(jī)械粘合方法，使所有非織造織物復(fù)合材料層粘合在一起。本文復(fù)合材料在縱向和橫向均可以顯示可變的拉伸量，這取決于一個(gè)或多個(gè)熔噴 內(nèi)層和一個(gè)或多個(gè)紡粘外層內(nèi)不同纖維條狀物的紡粘纖維的聚合物組成。在復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)各 種纖維適當(dāng)類(lèi)型的聚合物組成選擇可以導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)此類(lèi)非織造織物復(fù)合材料縱向拉伸對(duì)橫 向拉伸的選擇的期望比例。發(fā)明詳述可以用在有關(guān)該類(lèi)型的物品中通常使用的常規(guī)術(shù)語(yǔ)，來(lái)描述本文的非織造織物復(fù) 合材料和其中的各個(gè)層及其組分和特征。有關(guān)本文復(fù)合材料物品的描述中使用的一些常用 術(shù)語(yǔ)定義如下當(dāng)用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)“非織造”織物、層或網(wǎng)指具有為夾層，但不是按照如針織織物 中那樣可辨別方式排列的各纖維或線結(jié)構(gòu)的織物、層或網(wǎng)。非織造織物、層或網(wǎng)已經(jīng)由許多 方法例如熔噴法、紡粘法和粘合梳理網(wǎng)法形成。通常按材料的盎司數(shù)/碼2(osy)或克/米 2 (gsm)來(lái)表達(dá)非織造織物、層或網(wǎng)的基本重量。為將osy轉(zhuǎn)換成gsm，osy值乘以33. 91。本文所述的非織造織物、層或網(wǎng)包含纖維或長(zhǎng)絲陣列。術(shù)語(yǔ)“纖維”和“長(zhǎng)絲”在 本文可互換使用。
當(dāng)用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)“熔噴纖維”指通過(guò)以下方法形成的纖維穿過(guò)許多細(xì)、通常圓 形的模頭毛細(xì)管，以熔融的線或長(zhǎng)絲擠出熔融的熱塑性材料，進(jìn)入會(huì)聚的高速、通常熱的氣 體(例如空氣)流，該氣流使熔融熱塑性材料的長(zhǎng)絲變細(xì)，以減小它們的直徑，這可能減小 至微纖維直徑，例如，小于約1.0旦尼爾/長(zhǎng)絲。此后，熔噴纖維通過(guò)高速氣流運(yùn)載并沉積 在收集表面上，以形成隨機(jī)分配的熔噴纖維網(wǎng)。例如，在Butin等的美國(guó)專(zhuān)利第3，849，241 號(hào)中公開(kāi)了該方法。熔噴纖維是可連續(xù)或不連續(xù)的微纖維，且當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)一般 發(fā)粘。當(dāng)用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)“紡粘纖維”指通過(guò)以下方法形成的小直徑纖維從具有擠出 長(zhǎng)絲直徑的噴絲板的許多細(xì)、通常圓形的毛細(xì)管，以長(zhǎng)絲擠出熔融的熱塑性材料，然后通過(guò) 例如以下專(zhuān)利中的方法迅速減小直徑=Appel等的美國(guó)專(zhuān)利第4，340，563號(hào)；Dorschner等 的美國(guó)專(zhuān)利第3，692，618號(hào)；Matsuki等的美國(guó)專(zhuān)利第3，802，817號(hào)；Kinney的美國(guó)專(zhuān)利 第3，338，992號(hào)和3，341，394號(hào)；Hartman的美國(guó)專(zhuān)利第3，502，763號(hào)；和Dobo等的美國(guó) 專(zhuān)利第3，542，615號(hào)。當(dāng)紡粘纖維沉積到收集表面上時(shí)，它們一般不發(fā)粘。紡粘纖維一般 是連續(xù)的。對(duì)于紡粘和熔噴纖維兩者，纖維直徑通常用微米(ym)表達(dá)。纖維尺寸也通過(guò)術(shù) 語(yǔ)“旦尼爾”表征。當(dāng)用于本文時(shí)，“旦尼爾”指每9000米單一長(zhǎng)絲或纖維的重量克數(shù)。用于形成本文復(fù)合材料的紡粘和熔噴層的纖維由聚合物材料制備。當(dāng)用于本文 時(shí)，術(shù)語(yǔ)“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物例如嵌段、接枝、無(wú)規(guī)和交替共聚物、三 元共聚物等及其摻混物和變體。此外，除非另外具體限制，術(shù)語(yǔ)“聚合物”將包括所有可能 的分子幾何構(gòu)型。這些構(gòu)型包括但不限于全同立構(gòu)、間同立構(gòu)和無(wú)規(guī)對(duì)稱性。一個(gè)或多個(gè)熔噴層本文的非織造織物復(fù)合材料基本上包含至少一個(gè)內(nèi)層，該內(nèi)層包含熔噴纖維網(wǎng)。 此類(lèi)熔噴纖維優(yōu)選為彈性的，并可以由各種彈性熱塑性聚合物中任何聚合物形成。一般任 何合適的彈性纖維形成性樹(shù)脂或含該樹(shù)脂的摻混物可用于彈性熔噴纖維。此類(lèi)材料包括彈 性聚烯烴、彈性聚酯、彈性聚氨酯、彈性聚酰胺、乙烯與至少一種乙烯基單體的彈性共聚物 和彈性A-B-A'嵌段共聚物，其中A和A'是相同或不同的熱塑性聚合物。用于熔噴層的一種優(yōu)選類(lèi)型的彈性聚合物包含彈性聚烯烴。此類(lèi)材料包括無(wú)規(guī)聚 烯烴共聚物，例如乙烯與丙烯的共聚物或乙烯和/或丙烯與至少一種其它α-烯烴的共聚 物。該類(lèi)型的聚烯烴共聚物包括ExxonMobil Chemical Company以商品名VistamaXX 上 市和DowChemical Company以商品名Olympus 上市的那些。此類(lèi)無(wú)規(guī)共聚物與全同立構(gòu) 聚丙烯的摻混物也可用作可以形成熔噴非織造層的聚合物。在其它情況中，可由具有通式A-B-A ‘的嵌段共聚物，制備一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層的彈性 熔噴纖維，其中A和A'各自是熱塑性聚合物末端嵌段，該末端嵌段包含苯乙烯部分例如聚 (乙烯基芳烴)，其中B是彈性聚合物中間嵌段例如共軛二烯或低級(jí)烯烴聚合物。嵌段共聚 物可以是例如可以商標(biāo)KRAT0N G自Shell Chemical Company得到的(聚苯乙烯/聚 (乙烯丁烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物。一種該嵌段共聚物可以是例如KRATON G-1657?？捎糜谝粋€(gè)或多個(gè)熔噴內(nèi)層的其它例示性 彈性材料包括聚氨酯彈性材料，例 如以商標(biāo)ESTANE 自B.F.Goodrich&Co.得到的那些；聚酰胺彈性材料，例如以商標(biāo)PEBΑΧ 自Ri 1 san Company得到的那些；和聚酯彈性材料，例如以商標(biāo)HYTREL 自 Ε. I. DuPont De Nemours&Company得到的那些。在例如Morman等的美國(guó)專(zhuān)利第4，741，949 號(hào)中公開(kāi)了彈性熔噴纖維由聚酯彈性材料的形成，該專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合到本文中。有用的彈性聚合物也包括例如乙烯與至少一種乙烯基單體的彈性共聚物，所述乙 烯基單體為例如醋酸乙烯酯、不飽和脂族一元羧酸和此類(lèi)一元羧酸的酯。在例如美國(guó)專(zhuān)利 第4，803，117號(hào)中公開(kāi)了彈性共聚物和彈性熔噴纖維由那些彈性共聚物的形成，該專(zhuān)利也 通過(guò)引用結(jié)合到本文中。在本文某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于本文復(fù)合材料的一個(gè)或多個(gè)熔噴 層的纖維可 為多組分纖維。當(dāng)本文使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“多組分纖維”指由至少兩種不同例如不互溶的組分聚 合物或相同聚合物形式的纖維，所述相同聚合物具有不同特性或添加劑，從分開(kāi)的擠出機(jī) 擠出，但紡在一起形成一種纖維或長(zhǎng)絲。多組分纖維有時(shí)也稱為組合纖維或雙組分纖維，雖 然可使用多于兩種組分。在多組分纖維中，不同的聚合物可以在基本上恒定放置的不同區(qū)域內(nèi)，跨越多組 分纖維的橫切面排列，并沿多組分纖維的長(zhǎng)度連續(xù)地延伸。該多組分纖維的構(gòu)型可以是例 如同心或離心的鞘/芯排列，其中一種聚合物被另一種包圍；或可以是并排排列、“海島型” 排列；或在圓形、橢圓形或矩形橫切面纖維上以餡餅楔形或以條狀物排列；或其它構(gòu)型。在 Kaneko等的美國(guó)專(zhuān)利第5，108，820號(hào)和Strack等的美國(guó)專(zhuān)利第5，336，552號(hào)中教授了多 組分纖維。在Pike等的美國(guó)專(zhuān)利第5，382，400號(hào)中也教授了組合纖維。所有這些專(zhuān)利均 通過(guò)引用結(jié)合到本文中。通過(guò)使用不同膨脹和收縮速度的兩種(或多種)聚合物，組合纖維可用于在纖維 中產(chǎn)生卷曲。本文一個(gè)或多個(gè)熔噴層中的雙組分纖維也可包含相對(duì)具有彈性的聚合物作為 一種組分，和相對(duì)沒(méi)有彈性的不同聚合物作為其另一種組分。例如，用于一個(gè)或多個(gè)熔噴層 的雙組分纖維可以包含彈性聚合物例如Kraton 嵌段共聚物的芯，該芯由不同和不互溶、 相對(duì)沒(méi)有彈性的聚合物例如聚丙烯的鞘包圍。對(duì)于雙組分纖維，聚合物可按75/25、50/50、25/75的比例或任何其它期望的比例 存在。此外，多組分纖維的任何給定組分可期望包含兩種或多種聚合物作為多組分摻混物 組分。本文復(fù)合材料一個(gè)或多個(gè)熔噴內(nèi)層內(nèi)的彈性纖維將一般為平均小于約1. O旦尼 爾/長(zhǎng)絲的微纖維。它們可用35-75孔/英寸(hpi)熔體噴射模頭形成。一個(gè)或多個(gè)熔噴 內(nèi)層的基本重量將一般為約5-約40oz/yd2，更優(yōu)選約10-約30oz/yd2。本文的織物復(fù)合材料可包含多于一個(gè)內(nèi)層。例如，本文的復(fù)合材料可以是其中具 有兩種不同熔噴內(nèi)層的SMMS構(gòu)型。紡粘層本文的織物復(fù)合材料將還包含置于至少一個(gè)熔噴內(nèi)層一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)外 層。優(yōu)選，本文的織物復(fù)合材料將包含置于至少一個(gè)熔噴內(nèi)層相對(duì)側(cè)面上的兩個(gè)紡粘纖維 外層。存在各種紡粘技術(shù)，但所有技術(shù)均典型地包括基本步驟，該基本步驟包括擠出連續(xù)的 長(zhǎng)絲，使長(zhǎng)絲驟冷，通過(guò)高速流體拉伸或使長(zhǎng)絲變細(xì)，和作為纖維將長(zhǎng)絲收集在例如形成線 材或其它基體的表面上，以形成網(wǎng)。在本領(lǐng)域中已知的例示性紡粘方法包括Lurgi紡粘法， 其中多個(gè)圓形或管形文丘里噴嘴使長(zhǎng)絲變細(xì)；和狹縫拉伸紡粘法，其中用沿機(jī)器的緯向延伸的狹縫狀衰減器替換多個(gè)管衰減器(attenuator)。在本領(lǐng)域中已知的任何紡粘技術(shù)可用于形成本發(fā)明復(fù)合材料的紡粘外層。例如在 以下專(zhuān)利中描述了例示性的紡粘技術(shù)=Appel等的美國(guó)專(zhuān)利第4，340，563號(hào)和4，405，297 號(hào)；Grabowski等的美國(guó)專(zhuān)利第4，692，106號(hào)和ReifenhSuser的美國(guó)專(zhuān)利第4，820，459號(hào)。 所有這些專(zhuān)利均通過(guò)引用結(jié)合到本文中。紡粘網(wǎng)可在線并按順序與一個(gè)或多個(gè)彈性熔噴層 一起進(jìn)行或形成。能夠熔紡形成基本上連續(xù)長(zhǎng)絲的任何聚合物或聚合物摻混物或聚合物的其它組 合可用于形成本文復(fù)合材料的紡粘外層?？蛇m用于形成紡粘網(wǎng)的聚合物的實(shí)例包括聚酯、 丙烯酸、聚酰胺、聚烯烴例如聚乙烯、聚丙烯、它們的共聚物等或其它熱塑性聚合物以及這 些和其它熱塑性聚合物的共聚物和摻混物及組合。
如用于本文復(fù)合材料一個(gè)或多個(gè)熔噴層的纖維一樣，外層的紡粘纖維也可包含如 上文所述的多組分纖維。紡粘多組分纖維是以下那些這些纖維由不同的不相容聚合物形 成，以便具有含有紡粘纖維的兩種或多種不相容聚合物的不同區(qū)域。用于紡粘層的合適的 雙組分纖維例如可以包含可以用于一個(gè)或多個(gè)熔噴層的相同種類(lèi)的Kraton 芯/聚丙烯鞘 纖維。用于制備本文復(fù)合材料紡粘層的長(zhǎng)絲無(wú)論是什么聚合物組成，此類(lèi)聚合物材料將 一般顯示約20-約55的熔體流動(dòng)速率。更優(yōu)選，用于紡粘層的聚合物的熔體流動(dòng)速率將為 約25-約35。本文中，熔體流動(dòng)速率(mfr)可用題為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法的ASTM D-01238_04c方 法測(cè)定，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法用于通過(guò)擠出式塑度計(jì)測(cè)定熱塑性塑料的熔體流動(dòng)速率。在作為纖維鋪設(shè)以形成用于一個(gè)或多個(gè)復(fù)合材料外層的紡粘非織造網(wǎng)之前，優(yōu)選 僅使噴絲板的紡粘長(zhǎng)絲局部變細(xì)。對(duì)于本文的目的而言，假如它們拉伸至僅平均不少于約 1. 8旦尼爾/長(zhǎng)絲，那么使此類(lèi)長(zhǎng)絲局部變細(xì)。更優(yōu)選，使本文用于外層的紡粘長(zhǎng)絲局部變 細(xì)至約1. 8-約3. 0的平均旦尼爾/長(zhǎng)絲。通過(guò)在紡粘層中使用僅局部變細(xì)的纖維，當(dāng)橫向 伸長(zhǎng)時(shí)，得到的織物復(fù)合材料可以顯示另外的變細(xì)和拉伸。本發(fā)明的必要特征是以許多不連續(xù)、基本上平行的條狀物或排的形式，至少一個(gè) 外層的紡粘纖維沉積在該層內(nèi)。此外，這些條狀物中至少兩種將具有互相不同的聚合物成 分。由于兩種不同的條狀物引起聚合物組成的該差異，所述兩種不同的條狀物各自包含由 于由兩種不同類(lèi)型的聚合物材料形成而互相不同的纖維。優(yōu)選至少一個(gè)，并優(yōu)選兩個(gè)紡粘 外層將包含至少10個(gè)，更優(yōu)選至少25個(gè)不連續(xù)、基本上平行的條狀物或排。對(duì)于本發(fā)明的目的而言，假如它們顯示不同并可區(qū)別的化學(xué)、物理、流變學(xué)、顯微 結(jié)構(gòu)、功能或性能特性，那么兩種聚合物類(lèi)型互相不同。假如并因?yàn)樗鼈兙哂胁煌膯误w類(lèi) 型和含量、分子量、立構(gòu)規(guī)整度或其它分子排列、結(jié)晶性、熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、粘性、熔體 流動(dòng)速率、彈性特征等，因此聚合物類(lèi)型可不同并可區(qū)別。事實(shí)上，假如它們已經(jīng)按不同的 方法例如通過(guò)將其變細(xì)(拉伸)至不同程度來(lái)處理，則相同聚合物材料的兩個(gè)等分試樣可 變成不同的聚合物類(lèi)型。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一組紡粘纖維將包含一種聚合物類(lèi)型，第二組紡粘纖維 將包含第二種聚合物類(lèi)型。例如，某些紡粘纖維可以包含基本上100%的聚丙烯。其它的紡 粘纖維可以包含聚丙烯與彈性聚合物的相容性摻混物，所述彈性聚合物為例如乙烯與丙烯 的共聚物，或乙烯和/或丙烯與至少一種其它α-烯烴的共聚物。如上文所示，關(guān)于可用于熔噴層的彈性體，該類(lèi)型的彈性聚烯烴共聚物包括由ExxonMobil Chemical Company以商 品名Vistamaxx 上市的那些。假如聚丙烯與其它聚合物材料的此類(lèi)相容性摻混物用于一 組紡粘層纖維中，那么優(yōu)選此類(lèi)纖維的聚丙烯含量應(yīng)為約5% -約90%重量。沉積以形成一個(gè)或多個(gè)外層的紡粘纖維條狀物可以包含三種或更多種不同聚合 物類(lèi)型的那些。然而，優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)外層將僅包含按條狀物平行的交替圖案，例如按 ABABA等構(gòu)型沉積的兩種類(lèi)型的條狀物。更優(yōu)選，這兩種類(lèi)型的條狀物將寬度均勻。通常， 每米外層橫切面寬度有約50-約150個(gè)，更優(yōu)選約70-約140個(gè)均勻?qū)挾群徒惶鎴D案的條 狀物。紡粘纖維的不連續(xù)條狀物可用由兩個(gè)或多個(gè)分開(kāi)的擠出機(jī)進(jìn)料的一個(gè)或多個(gè)紡絲箱(spinning beam)形成，該擠出機(jī)提供兩種或多種不同類(lèi)型的用于紡絲的聚合物。假 如使用單個(gè)紡絲箱，那么該紡絲箱可以被分隔，以按期望的條狀物關(guān)系來(lái)紡分開(kāi)的聚合物 長(zhǎng)絲類(lèi)型。假如使用兩個(gè)紡絲箱，那么可將它們放置成提供分開(kāi)的長(zhǎng)絲排，以便按所需的長(zhǎng) 絲條狀物圖案沉積。例如，在美國(guó)專(zhuān)利第6，872，339號(hào)中描述了該類(lèi)型的裝置，該專(zhuān)利通過(guò) 引用結(jié)合到本文中。本文織物復(fù)合材料的一個(gè)或多個(gè)紡粘外層中的纖維條狀物也主要沿一個(gè)或多個(gè) 紡粘外層的縱向取向。假如得到的紡粘網(wǎng)顯示各向異性特性，那么認(rèn)為這些層中的條狀物 和纖維主要沿縱向取向。因此，例如，本文使用的此類(lèi)紡粘網(wǎng)將顯示至少約1.25 1的縱 向拉伸強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度)對(duì)橫向拉伸強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度)之比。更優(yōu)選，用于本文復(fù)合材料 的紡粘網(wǎng)的該MD對(duì)⑶拉伸強(qiáng)度之比將為約1.5 1-約2.5 1。各種技術(shù)和裝置類(lèi)型可用于形成紡粘網(wǎng)，該紡粘網(wǎng)具有其中主要沿縱向取向的長(zhǎng) 絲/纖維的條狀物。此類(lèi)技術(shù)和裝置類(lèi)型可以包括以下那些技術(shù)和裝置在鋪設(shè)或沉積在 成形線材、帶、基體或其它收集表面上，以形成期望的紡粘網(wǎng)之前，這些技術(shù)和裝置變更或 改變紡粘長(zhǎng)絲的條狀物擴(kuò)散、混合或隨機(jī)取向的程度。影響紡粘層中紡粘纖維條狀物的縱 向取向的最簡(jiǎn)單方法是排除各種常規(guī)方法，這些常規(guī)方法通常用于紡粘領(lǐng)域，使拉伸的紡 粘纖維在它們沉積之前隨機(jī)化。按這種方式，衰減器的纖維條狀物取向可與此類(lèi)纖維條狀 物沉積在其上的基體縱向維持基本上平行的關(guān)系。也可以使用偏轉(zhuǎn)器導(dǎo)板或其它機(jī)械元件，來(lái)控制沉積到成形基體上的紡粘長(zhǎng)絲 條狀物的取向。例如在美國(guó)專(zhuān)利第5，366，793號(hào)和7，172，398號(hào)中和在美國(guó)專(zhuān)利公布號(hào) 2006/0137808中顯示了此類(lèi)方法。在美國(guó)專(zhuān)利第6，524，521號(hào)中顯示了采用改變氣流方 向，來(lái)調(diào)節(jié)紡粘長(zhǎng)絲條狀物鋪設(shè)，并因此影響所鋪設(shè)長(zhǎng)絲的縱向取向。所有這些專(zhuān)利和出版 物均通過(guò)引用結(jié)合到本文中。本文復(fù)合材料的所述紡粘層各自將獨(dú)立具有約5-約45g/m2的基本重量?？椢飶?fù)合材料組件在用作本文復(fù)合材料的外層的紡粘網(wǎng)已經(jīng)形成后或正在形成時(shí)，將它們按分層的 面對(duì)面關(guān)系與至少一個(gè)彈性層一起放置，以形成本文的織物復(fù)合材料?？捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人 員熟悉的技術(shù)，將各層連接在一起，以制備例如SMS層壓材料?？捎妹绹?guó)專(zhuān)利第4，041，203 號(hào)所述的在線方法或任何合適的備選方法，形成并連接紡粘層和熔噴層?？稍诰€形成紡粘 層和熔噴層中的任何層。各層可按順序彼此覆蓋并粘合。美國(guó)專(zhuān)利第6，770，156號(hào)描述了 用于制備本文的SMS-型織物復(fù)合材料的合適的多_站裝置設(shè)備。
—般通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)粘合技術(shù)，包括熱、粘合劑、超聲或機(jī)械粘合方法，在間斷的不連續(xù) 粘合區(qū)域?qū)⒏鲗訅旱膶咏Y(jié)合在一起。優(yōu)選，通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)彈性內(nèi)層與兩個(gè)紡粘外層熱 粘合在一起，形成本文的復(fù)合材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用本領(lǐng)域中已知的方法，將層壓 的復(fù)合材料，采用點(diǎn)、線的不連續(xù)圖案或間斷粘合的其它圖案熱粘合。間斷的熱粘合可以 通過(guò)以下方法形成在紡粘網(wǎng)表面上不連續(xù)的點(diǎn)，施加熱量和壓力，例如通過(guò)使層狀結(jié)構(gòu)通 過(guò)由帶圖案的壓延機(jī)(calendar)輥和光面輥形成的輥隙或兩個(gè)帶圖案的輥之間形成的輥 隙；將所述輥之一或兩者加熱，以使織物熱粘合。
可以選擇粘合條件和粘合圖案，以在粘合的織物中提供強(qiáng)度、柔軟度和懸垂性的 期望組合。對(duì)于本發(fā)明的織物復(fù)合材料，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)110°c -130°c的輥粘合溫度和約100-400 磅/線性英寸(175-700N/cm)的粘合輥隙壓力提供良好的熱粘合。最佳的粘合溫度和壓力 為粘合期間線速度的函數(shù)，并且較快的線速度一般需要較高的粘合溫度。也可用超聲能，將本文的織物復(fù)合材料熱粘合，例如通過(guò)使織物復(fù)合材料在機(jī)臂 (horn)與旋轉(zhuǎn)的支承輥，例如在其表面上具有突出圖案的支承輥之間通過(guò)。或者，本文的織 物復(fù)合材料可以用本領(lǐng)域中已知的穿流粘合方法粘合，其中在足以使纖維在其交叉點(diǎn)互相 接觸處粘合在一起的溫度下，使加熱的氣體例如空氣通過(guò)織物，同時(shí)織物支撐在多孔表面 上。根據(jù)終端用途應(yīng)用，本文的織物復(fù)合材料可具有約10-300克/米2(gsm)、或約 15-200gsm或約20-100gsm、或約25_50gsm的基本重量。跨越復(fù)合材料的表面積，本文復(fù)合
材料的基本重量一般基本上一致。例如，紡粘層和熔噴層各自可占優(yōu)選的SMS型層壓材料重量的約5% -60%，或占 層壓材料重量的約15% -50%，或占層壓材料重量的約20% _40%，并且三層一起占SMS層 壓材料的100%。本文的織物復(fù)合材料在縱向和橫向均可以具有各種拉伸特性。在一個(gè)實(shí) 施方案中，本文的復(fù)合材料在橫向可以顯示約50%-約250%的拉伸，在縱向具有例如小于 50%的最小拉伸。
實(shí)施例基本重量為85gsm的SMS織物復(fù)合材料由兩個(gè)外紡粘層制備，所述兩個(gè)外紡粘層 由交替的聚丙烯(Exxon Mobil Chemical Company的P3155 )長(zhǎng)絲的條狀物和包含約 25%的該聚丙烯與無(wú)規(guī)乙烯/丙烯共聚物(ExxonMobil Chemical Company的Vistamaxx 2230)的摻混物的長(zhǎng)絲條狀物組成。該復(fù)合材料的內(nèi)層網(wǎng)包含彈性熔噴纖維，該纖維包含相 同的無(wú)規(guī)乙烯 / 丙烯共聚物(ExxonMobil Chemical Company 的Vistamaxx 2230)。該復(fù) 合材料通過(guò)以下方法在線制備將第一紡粘層鋪設(shè)在一米寬的成網(wǎng)的帶上，將熔噴彈性長(zhǎng) 絲層鋪設(shè)在第一紡粘層上，最后將第二紡粘外層鋪設(shè)在熔噴纖維的成形網(wǎng)上。在與美國(guó)專(zhuān) 利第6，427，745號(hào)所述相似的裝置設(shè)備中，進(jìn)行該類(lèi)型的SMS織物復(fù)合材料的該順序形成。將兩個(gè)紡粘層的長(zhǎng)絲鋪設(shè)在兩種聚合物類(lèi)型的不連續(xù)交替的條狀物內(nèi)。此類(lèi)條狀 物寬度均勻，每米紡粘層橫切面寬度有這些條狀物78個(gè)。紡粘層的長(zhǎng)絲條狀物穿過(guò)紡絲距 離(衰減器至帶)，被導(dǎo)引至成形帶(或?qū)б疗渖系木W(wǎng)層)，且在無(wú)任何纖維隨機(jī)化或擴(kuò) 散器工具存在的情況下，因此提供在紡粘層內(nèi)主要沿縱向的纖維條狀物取向。使用50孔/英寸(hpi)熔體噴射模頭，形成熔噴層的彈性聚合物摻混物長(zhǎng)絲。將熔噴層形成為使其中隨機(jī)取向的纖維各向同性。 熔噴層占SMS復(fù)合材料的20%重量。使用具有一種圖案的固定王冠壓延機(jī)(calendar)，將SMS層粘合在一起。得到的SMS復(fù)合材料在橫向具有180%的拉伸，在縱向 具有小于50%的拉伸。
權(quán)利要求
一種通過(guò)使所述復(fù)合材料的各層在縱向形成制備的多層非織造織物復(fù)合材料，所述多層非織造織物復(fù)合材料包含a)至少一個(gè)內(nèi)層，所述內(nèi)層包含熔噴纖維；和b)至少一個(gè)外層，所述外層包含紡粘、連續(xù)的長(zhǎng)絲纖維，并且所述至少一個(gè)外層置于所述至少一個(gè)內(nèi)層的一個(gè)側(cè)面上；其中所述至少一個(gè)外層中的紡粘纖維包含由至少兩種不同類(lèi)型的聚合物材料形成的不同纖維；和其中在所述至少一個(gè)外層的形成期間將所述紡粘纖維沉積，以便在所述至少一個(gè)外層內(nèi)形成許多不連續(xù)、基本上平行的纖維條狀物，并且由于其中包含由不同類(lèi)型的聚合物材料形成的纖維，因此至少兩種所述纖維條狀物中的一種具有不同于和區(qū)別于所述至少兩種所述條狀物中其他條狀物的聚合物組成；和其中在所述至少一個(gè)外層的形成期間，將所述基本上平行的不同纖維條狀物沉積，以便主要沿所述非織造織物復(fù)合材料的縱向取向；和其中所述織物的所述至少一個(gè)內(nèi)層和所述至少一個(gè)外層經(jīng)熱、粘合劑、超聲或機(jī)械粘合方法粘合在一起。
2.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中在至少一個(gè)所述外層中，一種類(lèi)型的所述紡粘纖 維條狀物包含聚丙烯，且另一種類(lèi)型的條狀物包含與彈性聚合物摻混的聚丙烯。
3.權(quán)利要求2的織物復(fù)合材料，其中使所述外層各自中的所述紡粘纖維獨(dú)立局部變細(xì) 至平均約1. 8-約3. O旦尼爾/長(zhǎng)絲。
4.權(quán)利要求3的織物復(fù)合材料，其中所述至少一個(gè)外層中，一種類(lèi)型的紡粘纖維條狀 物包含聚丙烯與以下共聚物的摻混物乙烯和丙烯的共聚物，或乙烯和/或丙烯與至少一 種其它α-烯烴的共聚物。
5.權(quán)利要求3的織物復(fù)合材料，其中一個(gè)或兩個(gè)所述外層中，一種類(lèi)型的紡粘纖維條 狀物包含多組分纖維，所述多組分纖維各自包含至少一種彈性聚合物和至少一種不同的非 彈性聚合物。
6.權(quán)利要求5的織物復(fù)合材料，其中一種類(lèi)型的紡粘多組分纖維條狀物包含雙組分纖 維，所述雙組分纖維包含彈性聚合物芯和非彈性鞘，所述彈性聚合物芯選自聚酯、聚氨酯、 聚酰胺、乙烯與至少一種乙烯基單體的共聚物和A-B-A'嵌段共聚物，所述非彈性鞘包含非 彈性聚烯烴。
7.權(quán)利要求3的織物復(fù)合材料，其中所述至少一個(gè)外層的條狀物中所述紡粘纖維獨(dú)立 包含熔體流動(dòng)速率為約20-約80的聚合物或聚合物組合。
8.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中所述紡粘纖維按平行條狀物的交替圖案，以兩種 類(lèi)型的長(zhǎng)絲條狀物擠出。
9.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中通過(guò)將所述纖維條狀物的取向維持基本上平行于 基體的縱向，在各紡粘層內(nèi)所述紡粘纖維的平行條狀物主要沿縱向取向，此類(lèi)紡粘纖維條 狀物已經(jīng)沉積在所述基體上，形成所述紡粘層。
10.權(quán)利要求9的織物復(fù)合材料，其中所述紡粘層各自獨(dú)立顯示至少約1.25 1的縱 向拉伸強(qiáng)度對(duì)橫向拉伸強(qiáng)度之比。
11.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中所述紡粘層各自獨(dú)立具有約5-約45g/m2的基本重量。
12.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中所述至少一個(gè)熔噴層的纖維包含聚合物材料，所 述聚合物材料選自彈性聚烯烴、彈性聚酯、彈性聚氨酯、彈性聚酰胺、乙烯與至少一種乙烯 基單體的彈性共聚物和彈性A-B-A'嵌段共聚物，其中A和A'是相同或不同的熱塑性聚合 物。
13.權(quán)利要求12的織物復(fù)合材料，其中所述至少一個(gè)熔噴層的纖維包含彈性聚烯烴， 所述彈性聚烯烴選自乙烯與丙烯的無(wú)規(guī)共聚物或乙烯和/或丙烯與至少一種其它α “烯烴 的無(wú)規(guī)共聚物，和所述無(wú)規(guī)共聚物與全同立構(gòu)聚丙烯的摻混物。
14.權(quán)利要求12的織物復(fù)合材料，其中所述至少一個(gè)內(nèi)層中的所述熔噴纖維包含多組 分纖維，所述多組分纖維各自包含至少一種彈性聚合物和至少一種不同的非彈性聚合物。
15.權(quán)利要求14的織物復(fù)合材料，其中所述熔噴多組分纖維是包含彈性聚合物芯和非 彈性鞘的雙組分纖維，所述彈性聚合物芯選自聚酯、聚氨酯、聚酰胺、乙烯與至少一種乙烯 基單體的共聚物和A-B-A'嵌段共聚物，所述非彈性鞘包含非彈性聚烯烴。
16.權(quán)利要求15的織物復(fù)合材料，其中所述雙組分纖維包含聚丙烯的鞘。
17.權(quán)利要求12的織物復(fù)合材料，所述織物復(fù)合材料具有一個(gè)熔噴內(nèi)層，所述熔噴內(nèi) 層的基本重量為約5-約40oz/yd2。
18.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料層已經(jīng)采用點(diǎn)、線的不連續(xù)圖案或 間斷粘合的其它圖案熱粘合。
19.權(quán)利要求18的織物復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料的各層已經(jīng)通過(guò)使所述層通過(guò)由 帶圖案的壓延機(jī)輥和光面輥形成，或在兩個(gè)帶圖案的輥之間形成的輥隙，并且將至少一些 所述輥加熱而熱粘合在一起。
20.權(quán)利要求19的織物復(fù)合材料，其中使用約110°C_130°C的輥粘合溫度和約 100-400磅/線性英寸(175-700N/cm)的粘合輥隙壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)所述熱粘合。
21.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，其中兩個(gè)紡粘層和一個(gè)熔噴層各自占所述復(fù)合材料 重量的約5-60%，所述復(fù)合材料為SMS構(gòu)型，具有一起占該SMS復(fù)合材料100%的三層。
22.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，所述織物復(fù)合材料的基本重量為約10-約300克/米 2(gsm)。
23.權(quán)利要求1的織物復(fù)合材料，所述織物復(fù)合材料顯示約100%-約250%的橫向拉 伸，在縱向具有最小拉伸。
24.一種通過(guò)使所述復(fù)合材料的各層在縱向形成制備的多層非織造織物復(fù)合材料，所 述多層非織造織物復(fù)合材料包含a)至少一個(gè)內(nèi)層，所述內(nèi)層包含彈性熔噴纖維；和b)兩個(gè)外層，所述外層各自包含紡粘、連續(xù)的長(zhǎng)絲纖維，并且各外層置于所述至少一個(gè) 內(nèi)層的相對(duì)側(cè)面上；其中至少一個(gè)所述外層中的紡粘纖維包含由第一類(lèi)型的聚合物材料形成的第一紡粘 纖維和由第二類(lèi)型的聚合物材料形成的第二紡粘纖維，所述第二類(lèi)型的聚合物材料不同于 所述第一類(lèi)型的聚合物材料；和其中在至少一個(gè)所述外層的形成期間，將所述紡粘纖維沉積，以便在至少一個(gè)所述外 層內(nèi)形成許多交替、不連續(xù)、基本上平行的纖維條狀物，所述交替的條狀物由所述第一紡粘纖維和所述第二紡粘纖維交替形成；和其中在至少一個(gè)所述外層的形成期間，將所述交替、不連續(xù)、基本上平行的纖維條狀物 沉積，以便主要沿所述非織造織物復(fù)合材料的縱向取向；和其中所述非織造織物復(fù)合材料的所有層經(jīng)熱、粘合劑、超聲或機(jī)械粘合方法粘合在一起。
25.權(quán)利要求24的織物復(fù)合材料，其中至少一個(gè)所述外層包含每米所述外層橫切面寬 度約50-約150基本上均勻?qū)挾鹊慕惶鏃l狀物。
全文摘要
本文公開(kāi)了非織造織物復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含紡粘和熔噴非織造網(wǎng)的層。此類(lèi)復(fù)合材料通過(guò)以下方法來(lái)制備形成或組裝復(fù)合材料層，以使有紡粘纖維的至少一個(gè)外層置于至少一個(gè)內(nèi)熔噴層上。至少一個(gè)外層包含紡粘、連續(xù)長(zhǎng)絲纖維的基本上平行的條狀物，并且使用至少兩種不同類(lèi)型的條狀物。在一個(gè)或多個(gè)紡粘層內(nèi)，纖維條狀物也主要沿非織造織物復(fù)合材料的縱向取向。經(jīng)熱、粘合劑、超聲或機(jī)械粘合方法，將本文的織物復(fù)合材料的所有層粘合在一起?？蓪⒋祟?lèi)復(fù)合材料成形為改變橫向拉伸對(duì)縱向拉伸的比例。
文檔編號(hào)B32B5/26GK101848807SQ200880115728
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者P·W·帕斯卡瓦奇 申請(qǐng)人:因維斯塔技術(shù)有限公司