以紧密相邻的多重纤维束弹性化的非织物或织物
技术领域
本发明涉及具有多个以紧密间距配置的末端的一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物以及其生产方法。这些非织物和织物适用于多种应用，包括但不限于家用纺织物、医疗组件、个人和卫生物品(例如纸尿布和成人失禁服装)以及绷带。
背景技术
拉伸性非织物或弹性化织物广泛用于女性卫生、成人失禁以及婴儿和儿童护理目的。这些非织物或织物在线生产且与纸尿布或成人失禁生产整合。然而，由于纸尿布或医疗制造商无法生产具有多个紧密间距配置的纤维末端的宽织物(12英寸至65英寸)其限于宽间距及较少末端。
美国专利6,713,415公开了一种基于至少400分特(decitex)和至少8根丝条/英寸的弹性体纤维的两个非编织外层和预拉伸内层的洗衣耐久复合织物。
需要一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物和用于此生产的方法，其解决需要较宽网状物和脱机独立生产的问题。
发明内容
本发明的一个方面涉及拉伸性非织物或弹性化织物复合物，其包含宽度基本上相同的非织物或织物的两个外层，其中每一层具有相对于复合织物的内表面和外表面、具有多个以紧密间距配置的末端的弹性体纤维的内层；以及粘结外层和内层的粘着剂组合物。
在一个非限制性实施例中，弹性体纤维的内层包含10至700个末端。在一个非限制性实施例中，内层的弹性体纤维间隔1.5mm至5mm。
本发明的另一个方面涉及一种用于制造拉伸性非织物或弹性化织物复合物的方法。所述方法包含将具有多个以紧密间距配置的末端的弹性体纤维的内层放置于两个非织物或织物层之间。在一个非限制性实施例中，内层处于张力下。在一个非限制性实施例中，内层被牵伸2X至4X。在一个非限制性实施例中，内层被牵伸2.5X至4X。接着通过涂覆粘着剂组合物来粘结两个非织物或织物层与弹性体纤维的内层。在一个非限制性实施例中，粘着剂涂覆至内层纤维且附着至非织物。在一个非限制性实施例中，非织物不含粘着剂。
在一个非限制性实施例中，经轴配置的纤维馈送系统用以将弹性体纤维的内层和粘着剂馈送顶部和/或底部非织物或织物外层上。在另一非限制性实施例中，多纱架纤维配置的系统用以馈送弹性体纤维的内层且在附着至顶部和/或底部非织物或织物外层上之前将粘着剂涂覆至内层纤维。
在这种方法的一个非限制性实施例中，弹性体纤维的内层包含10至700个末端。在这种方法的一个非限制性实施例中，内层的弹性体纤维间隔1.5mm至5mm。
本发明的另一个方面涉及物品，其至少一部分包含本文中所公开的拉伸性非织物或弹性化织物复合物。
附图说明
图是概述用于生产本发明的一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物的方法的非限制性实施例的图。
具体实施方式
本公开提供的系一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物和用于生产这些可拉伸性非织物或织物复合物的方法，所述复合物适用作例如家用纺织物、医疗组件、个人和卫生物品(例如尿布、成人失禁服装、绷带等)，以及其生产方法。
本发明的一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物包含非织物或织物的两个外层，其各自具有内表面及外表面。在一个非限制性实施例中，这两个外层具有基本上相等的宽度。
本发明的一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物进一步包含具有以紧密间距配置的多个末端的弹性体纤维内层。
如本文中所使用，“多个末端”旨在包括但不限于约10至约700个末端。
如本文中所使用，“紧密间距”意指弹性体纤维间隔1.5mm至5mm。
在一个非限制性实施例中，弹性体纤维的至少一部分包含弹性人造纤维。
此外，本发明的一次性或可再用弹性化或可拉伸性非织物或织物复合物包含粘结外层与内层的粘着剂组合物。
各种衬底可用作外层。
在一个非限制性实施例中，使用如本文中所述的用于弹性化的相对非弹性外层。非织物衬底或“网状物”是具有个别纤维、长丝或线的结构的衬底，所述纤维、长丝或线插入中间，但不采取可识别的重复方式。非织物衬底可通过多种常规方法(例如熔喷方法、纺粘方法和粘结梳理网方法)形成。梳理网方法的非限制性实例是使用水力喷射以使切段纤维缠绕的射流。熔喷衬底或网状物是由熔喷纤维制成的那些衬底或网状物。熔喷纤维是通过将熔融的热塑性材料通过多个细的、通常圆形的模具毛细管挤压，作为熔融的热塑性材料或长丝形式进入高速气体(例如空气)流中来形成。此使熔融的热塑性材料的长丝变细以减小其直径，所述直径可减至微纤维直径。其后，熔喷纤维由高速气体流携带且沉积于收集表面上以形成随机分布的熔喷纤维的网状物。此类方法公开于例如美国专利第3,849,241号中，所述专利以引用的方式并入本文中。
纺粘型衬底或“网状物”是由纺粘型纤维制成的那些衬底或“网状物”。纺粘型纤维是通过从喷丝头的多个细的、通常圆形的毛细管将熔融的热塑性材料挤压为长丝所形成的小直径纤维。挤出的长丝的直径接着如通过例如拉伸或其它众所周知的纺粘机制而快速减小。纺粘型非织物网状物的生产说明于例如美国专利第3,692,618号及第4,340,563号中，两个专利皆以引用的方式并入本文中。
可由多种多样的材料构造相对非弹性的衬底。适合的材料可包括例如：聚乙烯、聚丙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯)、聚丁烷、聚甲基戊烯、乙烯丙烯共聚物、聚酰胺、四嵌段聚合物、苯乙烯嵌段共聚物、聚六亚甲基己二酰胺、聚-(oc-己酰胺)、聚六亚甲基癸二酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚三氟氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯聚合物、聚醚酯、棉、人造纤维、大麻和尼龙。此外，可采用此类材料类型的组合用于形成本文中待弹性化的相对非弹性衬底。
本文中待弹性化的优选衬底包括例如聚合性纺粘型非织物网状物的结构。尤其优选的是具有约10至约40克/平方米的基本重量的纺粘型聚烯烃非织物网状物。更优选地，此类结构是具有约14至约25克/平方米的基本重量的聚丙烯纺粘型非织物网状物。
如上文所述的相对非弹性衬底可通过将某一类型的弹性体聚氨酯材料以粘着方式粘结至此类衬底中的一或多个来弹性化。在聚氨酯材料牵伸至伸长状态的同时，发生与待弹性化衬底的此类粘着性粘结。
在一个非限制性实施例中，内层的弹性体纤维包含弹性人造纤维。
本发明的弹性人造纤维符合“其中纤维成型物质是包含至少85％的嵌段聚氨酯的长链合成聚合物的制造纤维”的定义。对弹性人造纤维进行热处理之后的弹性特性和弹性特性的保持极度取决于嵌段聚氨酯的含量和嵌段聚氨酯的化学组成、微域结构和聚合物分子量。如已明确，嵌段聚氨酯是长链聚氨酯的一个家族，其通过羟基封端聚合二醇、二异氰酸酯和低分子量增链剂的阶段聚合作用由硬链段与软链段组成。视所用增链剂、二醇或二胺的性质而定，嵌段聚氨酯中的硬链段可以是氨基甲酸酯或脲。将具有脲硬链段的嵌段聚氨酯分类为聚氨酯脲。一般而言，脲硬链段比氨基甲酸酯硬链段形成更强的充当物理交联点的链间氢键结。因此，二胺链扩增的聚氨酯脲通常比短链二醇扩增的聚氨酯具有较好地成型的结晶性硬链段域，此结晶性硬链段域具有较高熔融温度以及软链段与硬链段之间的较好的相分离。由于脲硬链段对热处理的完整性及抵抗性，因此通常经由溶液纺丝方法(湿式纺丝或干式纺丝)将聚氨酯脲纺丝成纤维。用氨基甲酸酯硬链段生产的聚氨酯纤维以及经选择的聚氨酯脲纤维也可以通过熔融纺丝生产。
可使用两种或超过两种嵌段聚氨酯或聚氨酯脲的混合物或掺合物。任选地，嵌段聚氨酯脲的混合物或掺合物也可以与另一嵌段聚氨酯或其它纤维成型聚合物一起使用。
聚氨酯或聚氨酯脲是通过两步骤方法制得。在第一步骤中，异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物是通过使聚合二醇与二异氰酸酯反应来形成。通常，二异氰酸酯与二醇的摩尔比控制在1.50至2.50范围内。视需要，可在此预聚合步骤中使用催化剂以辅助反应。在第二步骤中，将氨基甲酸酯预聚物溶解于例如N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)的溶剂中，且用短链二胺或二胺的混合物增链以形成聚氨酯脲溶液。聚氨酯脲的聚合物分子量是通过少量单官能性乙醇或胺，通常小于60毫当量/公斤的聚氨酯脲固体(在第一步骤中和/或在第二步骤中添加与反应)控制。可在形成聚氨酯脲之后但将溶液纺丝成纤维之前的任何阶段将添加剂混合至聚合物溶液中。纤维中的总添加剂量通常小于10重量％。在纺丝之前聚合物溶液中的包括添加剂的固体含量通常控制在溶液的30.0重量％至40.0重量％范围内。为了最优的纺丝性能，溶液粘度通常控制在2000至5000泊范围内。适合的嵌段聚氨酯聚合物也可以在熔融物中制得，其限制条件为硬链段熔点足够低。适用于聚氨酯脲的聚合二醇包括数量平均分子量为约600至约3,500的聚醚二醇、聚碳酸酯二醇以及聚酯二醇。可包括两种或更多种聚合二醇或共聚物的混合物。
可使用的聚醚二醇的实例包括环氧乙烷、环氧丙烷、氧化三亚甲基、四氢呋喃以及3-甲基四氢呋喃开环聚合和/或共聚合或缩合所得的具有两个末端羟基的那些二醇。
每个分子中具有小于12个碳原子的多元醇(例如二醇或二醇混合物)的聚合，例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇及1,12-十二烷二醇。线性、双官能聚醚多元醇为优选的，且具有约1,700至约2,100的数量平均分子量的聚(四亚甲基醚)二醇，例如具有2个官能基的
可使用的聚酯二醇的实例包括具有两个末端羟基的那些酯二醇，其通过脂族聚羧酸与每个分子中具有不超过12个碳原子的低分子量多元醇或其混合物的缩聚产生。适合的聚羧酸的实例是丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二甲酸以及十二烷二甲酸。适用于制备聚酯多元醇的二醇的实例是乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇以及1,12-十二烷二醇。熔融温度是约5℃至约50℃的线性双官能聚酯多元醇为特定聚酯二醇的实例。
可使用的聚碳酸酯二醇的实例包括具有两个末端羟基的那些碳酸酯二醇，其通过光气、氯甲酸酯、碳酸二烷基酯或碳酸二烯丙酯以及每个分子中具有不超过12个碳原子的低分子量脂族多元醇或其混合物的缩聚产生。适用于制备聚碳酸酯多元醇的多元醇的实例是二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇以及1,12-十二烷二醇。具有约5℃至约50℃的融熔温度的线性双官能聚碳酸酯多元醇是特定的聚碳酸酯多元醇的实例。
用以制造聚氨酯脲的二异氰酸酯组分可包括单一的二异氰酸酯或不同的二异氰酸酯的混合物，包括含有4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)以及2,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)的二苯基甲烷二异氰酸酯(diphenylmethane diisocyanate，MDI)的异构体混合物。可包括任何适合的芳族或脂族二异氰酸酯。可使用的二异氰酸酯的实例包括但不限于4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、4,4'-亚甲基双(异氰酸环己酯)、1,4-二甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯以及其混合物。特定聚异氰酸酯组份的实例包括
适用于制造聚氨酯脲的二胺增链剂的实例包括：1,2-乙二胺；1,4-丁二胺；1,2-丁二胺；1,3-丁二胺；1,3-二氨基-2,2-二甲基丁烷；1,6-己二胺；1,12-十二烷二胺；1,2-丙二胺；1,3-丙二胺；2-甲基-1,5-戊二胺；1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷；2,4-二氨基-1-甲基环己烷；N-甲氨基双(3-丙胺)；1,2-环己二胺；1,4-环己二胺；4,4'-亚甲基-双(环己胺)；异佛尔酮二胺；2,2-二甲基-1,3-丙二胺；间四甲基二甲苯二胺；1,3-二氨基-4-甲基环己烷；1,3-环己烷-二胺；1,1-亚甲基-双(4,4'-二氨基己烷)；3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷；1,3-戊二胺(1,3-二氨基戊烷)；间二甲苯二胺；以及
当需要聚氨酯时，所用增链剂或增链剂的混合物应是二醇。可使用的此类二醇的实例包括但不限于乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,4-双(羟基乙氧基)苯、1,4-丁二醇以及其混合物。
可包括单官能醇或单官能伯胺/仲胺作为链终止剂以控制聚氨酯脲的分子量。也可以包括一或多种单官能醇与一或多种单官能胺的掺合物。
适用作本发明的链终止剂的单官能醇的实例包括选自由以下组成的群组的至少一个成员：具有1至18个碳的脂族以及环脂族伯醇和仲醇；酚；经取代的酚；分子量小于约750的乙氧基化烷基酚和乙氧基化脂肪醇，包括分子量小于500；羟胺；经羟甲基和羟乙基取代的叔胺；经羟甲基和羟乙基取代的杂环化合物以及其组合，包括糠醇、四氢糠醇、N-(2-羟乙基)丁二酰亚胺、4-(2-羟乙基)吗啉、甲醇、乙醇、丁醇、新戊醇、己醇、环己醇、环己烷甲醇、苄醇、辛醇、十八醇、N,N-二乙基羟胺、2-(二乙氨基)乙醇、2-二甲氨基乙醇以及4-哌啶基乙醇以及其组合。优选地，此类单官能醇是在制备氨基甲酸酯预聚物的步骤中反应以控制在稍后步骤形成的聚氨酯脲的聚合物分子量。
适用作聚氨酯脲的链终止剂的适合单官能伯胺的实例包括但限于乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、仲丁胺、叔丁胺、异戊胺、己胺、辛胺、乙基己胺、十三胺、环己胺、油胺以及十八胺。适合的单官能二烷基胺封端剂的实例包括：N,N-二乙胺、N-乙基-N-丙基胺、N,N-二异丙胺、N-叔丁基-N-甲胺、N-叔丁基-N-苄胺、N,N-二环己胺、N-乙基-N-异丙胺、N-叔丁基-N-异丙胺、N-异丙基-N-环己胺、N-乙基-N-环己胺、N,N-二乙醇胺以及2,2,6,6-四甲基哌啶。优选地，此类单官能胺在控制聚氨酯脲的聚合物分子量的增链步骤期间使用。任选地，氨基醇，例如乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、异丙醇胺以及N-甲基乙醇胺，也可以用于在增链反应期间调节聚合物分子量。
可任选地包括于弹性体纤维中的添加剂的类别列于以下。包括例示性以及非限制性清单。然而，额外添加剂是所属领域中众所周知的。实例包括：抗氧化剂、UV稳定剂、着色剂、颜料、交联剂、相变材料(固体石腊)、抗微生物剂、矿物(即，铜)、微胶囊化添加剂(即，芦荟、维生素E凝胶、芦荟、海带、烟碱、咖啡碱、香料或香精)、纳米粒子(即，二氧化硅或碳)、碳酸钙、阻燃剂、抗粘剂、抗氯分解添加剂、维生素、药品、芳香剂、导电添加剂、可染性和/或染料辅助试剂(例如季铵盐)。
可添加的其它添加剂包括助粘剂和可熔性改良添加剂、抗静电剂、抗蠕变剂、光学增亮剂、聚结剂、导电添加剂、发光添加剂、润滑剂、有机和无机填充剂、防腐剂、调质剂、热致变色添加剂、驱虫剂和润湿剂、稳定剂(受阻酚、氧化锌、受阻胺)、助滑剂(聚硅氧油)以及其组合。
添加剂可提供一或多种有益特性，包括：可染性、疏水性(即，聚四氟乙烯(PTFE))、亲水性(即，纤维素)、摩擦控制、抗氯性、抗降解性(即，抗氧化剂)、粘着性和/或可熔性(即，粘着剂与助粘剂)、阻燃性、抗微生物特性(银、铜、铵盐)、障壁、导电性(碳黑)、拉伸特性、颜色、荧光、可循环性、生物降解性、芳香、粘性控制(即，金属硬脂酸盐)、触觉特性、定型能力、热调节(即，相变材料)、营养、消光剂(例如二氧化钛)、稳定剂(例如水滑石)、碳钙镁矿与水菱镁矿的混合物、防UV剂以及其组合。
可以任何适合于达成所需效果的量包括添加剂。
弹性人造纤维可由聚氨酯或聚氨酯脲聚合物溶液经由纤维纺丝方法(例如干式纺丝、湿式纺丝或熔融纺丝)形成。在干式纺丝中，将包含聚合物和溶剂的聚合物溶液经由纺丝头孔计量至纺丝腔室中以形成一或多根长丝。当需要由聚氨酯脲制得的弹性人造纤维时，聚氨酯脲通常进行干式纺丝或湿式纺丝。当需要由聚氨酯制得的弹性人造纤维时，聚氨酯通常进行熔融纺丝。
通常，将聚氨酯脲聚合物从与已用于聚合反应的溶剂相同的溶剂干式纺丝成长丝。气体通过腔室以蒸发溶剂从而固化长丝。以至少200米/分钟的卷绕速度使长丝干式纺丝。可以任何所需速度，例如超过800公尺/分钟的速度使弹性人造纤维纺丝。如本文中所使用，术语“纺丝速度”是指纱线卷取速度。
弹性人造纤维长丝的良好纺丝能力的特征是纺丝单元和卷绕中的不频繁长丝断裂。弹性人造纤维可纺丝为单一长丝或可通过常规技术聚结为复丝纱线。复丝纱线中的各长丝可通常具有纺织品分特(dtex)，例如，在每根长丝6至25分特范围内。
呈单一长丝或复丝纱线形式的弹性人造纤维通常用于弹性化衬底以形成本文中的复合结构。复丝弹性人造纤维纱线常常将包含每束纱线约4至约120根长丝。尤其适合的弹性人造纤维长丝或纱线是在约200至约3600分特(包括约200分特至约2400分特以及约540至约1880分特)范围内者。
弹性体纤维的内层粘着性粘结或附着至弹性化的相对非弹性衬底。一般经由使用常规热熔粘着剂来实现本文中所选类型的聚氨酯与此类非弹性可挠性衬底的粘着性粘结。
常规热熔粘着剂通常是热塑性聚合物，其展现高初始粘性、在组分之间提供良好的粘结强度且具有良好的紫外线和热稳定性。优选的热熔粘着剂将具压敏性。适合的热熔粘着剂的实例是包含选自由以下组成的群的聚合物的那些：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；无定形聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；以及乙烯-苯乙烯互聚物(ESI)。最优选基于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物的粘着剂。热熔粘着剂是可商购的。
其由Bostik以例如H-2104、H-2494、H-4232及H-20043；由H.B.Fuller Company以HL-1486及HL-1470；以及由National Starch Company以NS-34-3260、NS-34-3322及NS-34-560的名称出售。
本发明还提供一种制造这些拉伸性非织物或弹性化织物复合物的方法。
所述方法包含将具有多个以紧密间距配置的末端的弹性体纤维的内层放置于两个非织物或织物层之间。在一个非限制性实施例中，内层处于张力下。在一个非限制性实施例中，内层被牵伸2X至4X。在一个非限制性实施例中，内层被牵伸2.5X至4X。在这种方法的一个非限制性实施例中，弹性体纤维的内层包含10至700个末端。在这种方法的一个非限制性实施例中，内层的弹性体纤维间隔1.5mm至5mm。
接着通过涂覆粘着剂组合物来粘结两个非织物或织物层与弹性体纤维内层。在一个非限制性实施例中，粘着剂涂覆至内层纤维且附着至非织物。在一个非限制性实施例中，非织物不含粘着剂。
胶迁移通过多孔非织物或织物将导致过量停工时间以清洁胶堆积层压机。此外，胶迁移至网状物中将导致非织物或织物的发粘以及粗糙的手感。因此，与非织物或织物的网状物完整性或纤维粘结完整性优选配置成中止或最小化胶迁移至非织物或织物中。
在一个非限制性实施例中，经轴配置的纤维馈送系统用以将弹性体纤维的内层和粘着剂馈送顶部和/或底部非织物或织物外层上。
在另一非限制性实施例中，多纱架纤维配置的系统用以馈送弹性体纤维的内层且在附着至顶部和/或底部非织物或织物外层上之前将粘着剂涂覆至内层纤维。纱架系统允许馈送10至200个末端而不损害纤维或网状物完整性。
在一个非限制性实施例中，在方法中使用冷硬轧辊以使粘着剂的热温度骤冷，借此中止或最小化粘着剂迁移至非织物或织物衬底中。
本发明还提供了物品，其至少部分包含本文中所公开的拉伸性非织物或弹性化织物复合物。此类物品的非限制性实例包括家用纺织物、医学组件、个人卫生物品、尿布、成人失禁服以及绷带。用本文中所公开的拉伸性非织物或弹性化织物复合物制备的物品具有较好的手感、合身性以及舒适度。
所引用的所有专利、专利申请、测试程序、优先权文献、文章、公开、手册以及其它文献以引用的方式完全并入本文中，引用的程度为此类公开不会与本发明不一致以及在所有权限中准许此类并入。
以下测试方法表明本发明以及其使用功能。本发明能够具有其它以及不同实施例，且能够在不背离本发明的范畴和精神下在各种明显方面修改其若干细节。因此，测试方法应被视为本质上具说明性而非限制性的。
用于复合物的测试方法
用以测试复合物的回缩力的测试方法是使用ASTM D4964的拉伸测试。
