专利名称：同时具有塑性特性和弹性特性的纤维网材料的制作方法
专利说明同时具有塑性特性和弹性特性的纤维网材料 发明领域 本发明通常涉及适用于一次性吸收制品构造中的纤维网材料，所述一次性吸收制品包括尿布、套穿尿布、训练裤、卫生巾、擦拭物、围兜、失禁贴身短内裤或衬垫等。更具体地讲，本发明涉及同时具有塑性特性和弹性特性的纤维网材料。这种材料可被用于本发明的吸收制品中，以提供所需的制品形状和/或赋予所需的应力和应变性质，以改善该制品在穿着者身上的贴合性和舒适性和/或增加使用者的便利。
背景技术：
一次性吸收产品如尿布、训练裤和失禁制品典型在腰区和箍口区包括可拉伸材料如弹性线，以提供制品紧密的贴合性和良好的密封性。裤型吸收制品还包括位于侧面部分的可拉伸材料，以方便制品的使用和移除并且有利于制品的持续贴合。可拉伸材料也已被用于一次性尿布的耳部以使制品具有可调节的贴合性。然而，还期望具有这样一种材料，其在成形应变周期(strain cycle)之前和期间，例如当所述制品最初被穿着者穿上时，基本显示具有塑性的行为，而在该制品的初始成形之后或穿戴应变周期之后还基本显示具有弹性行为。这样，这种期望的吸收制品将具有适合穿着者的形状或尺寸以更好地符合穿着者身体形状贴合的能力，还具有在穿着者身上保持所需张力的能力，以获得持续贴合性并防止制品松垂和/或下垂。这种吸收制品将使使用者或穿着者能够在将制品应用于穿着者之前或期间“持久性地”调节该吸收制品的各个区域，如尿布的裆区或腰区，以使该制品适应穿着者的身体形状。如果是尿布，更好的贴合性和舒适性还可赋予更多的功能性性能如减少泄漏，因为尿布将更好地贴合。这些特性迄今为止还未应用于吸收制品。
存在各种方法为吸收制品的目标区域提供期望的可拉伸性质。可拉伸材料可以是包括弹性体材料的薄膜或非织造纤维网。典型地，这些材料在至少一个方向并且可能在多个方向上是可拉伸的。然而，由于所述薄膜或纤维网整个由弹性体材料制成，因此它们相对昂贵，并且它们在皮肤表面上趋向于产生更大的拖曳力，从而导致制品的穿着者感觉不适。同时，因为材料是弹性体，所以当引起应变的力除去时，基本恢复任何施加的应变。有时，可拉伸薄膜被层压成一层或多层非织造纤维网。因为典型的非织造纤维网典型由热塑性纤维制成，所以它们具有非常有限的可拉伸性，并且如果无附加的处理，所得的层压材料会产生相当大的拉伸阻力。为了制造功能性拉伸层压材料，基本减小这种阻力是必需的。因此，应用时这些材料按穿着者身体个体结构的特征调节形状、大小或符合穿着者身体结构的个体特征的能力有限。
制造可拉伸材料的其它方法也是已知的，包括拉伸粘接层压法(SBL)和颈缩粘接层压法(NBL)。通过沿纵向(MD)拉伸弹性体材料可制造拉伸粘接层压材料，当其处于拉伸状态时将其层压至一个或多个非织造底物中，然后释放弹性体材料中的张力，使得该非织造材料聚集并具有起皱的形状。颈缩粘接层压材料的制造通过首先沿纵向拉伸非织造底物，使得其至少在横向(CD)上颈缩(即，减小其尺寸)，然后当底物仍处于被拉伸、颈缩状态时将弹性体材料粘合到底物上。这种层压材料在横向上可拉伸至少达到非织造材料在颈缩前的初始宽度。拉伸粘接和颈缩粘接的组合也已知可递送在MD和CD两个方向的拉伸。在这些方法中，当层压材料的部件被接合在一起时，至少一个部件处于拉紧(即，拉伸)状态。此外，这些材料不能用于吸收制品中赋予吸收制品使用者和穿着者所需的尺寸调节或成形的特性。
零应变拉伸层压材料也是已知的。当弹性体和非织造材料均处于非拉紧状态时，通过将弹性体粘合到非织造材料上可制造零应变拉伸层压材料。然后递增拉伸该层压材料以赋予拉伸性质。递增拉伸后的层压材料仅能拉伸到一定程度，该程度由层压材料的不可恢复(即残余)的延展性来确定。例如，授予Buell等人的美国专利5,156,793公开了一种以非均匀方式递增拉伸弹性体-非织造材料层压纤维网以赋予所得层压材料弹性的方法。这些拉伸层压材料的行为类似于前述的那些材料，其中它们不具有适应穿着者尺寸或形状的固有能力。
本领域也已提供的“弹性”材料是通过预拉紧基本塑性的薄膜，以便提供薄膜当经过施加并随后释放的伸长时沿至少一个轴具有类弹性行为。这种称作结构化类弹性薄膜(SELF)的材料描述于授予Chappell的美国专利5,691,035中。
然而，在所有上述方法中，分别制造材料或层压材料然后再合并到吸收制品中。例如，在一种有时被称为“切割和滑动”法的方法中，本文所述的拉伸层压材料必须切割成适当的大小和形状，然后再粘附于产品中所需的位置。由于产品的不同元件需要不同的拉伸性能，因此需要制造多种多样的具有不同拉伸性的层压材料，并把层压材料切割成不同的尺寸和形状。可能需要几个切割和滑动单元来处理拉伸层压材料的不同拉伸性，然后把它们贴附到产品的不同区域上。因为切割和滑动单元和/或步骤的数量倍增，这种方法会很快变得麻烦、复杂和昂贵。这些方法适于现代日用吸收制品的生产，并且是满意的。然而，因此期望一种具有所需的调节尺寸和/或形状的性质的吸收制品，而且它可被设置在吸收制品内或上，而不需要这些复杂和昂贵的“切割和滑动”方法。
本领域使用的一种替代切割和滑动工艺的方法是将弹性体组合物印花在底物上。示例性公开内容包括美国专利6,531,027、PCT申请03/039420和PCT申请WO 03/053308，美国专利6,531,027讨论使用粘合剂印刷方法粘附吸收制品的部件，PCT申请03/039420讨论将第一和第二弹性体组合物印刷到底物上，其中组合物在至少一种以下性质中有区别弹性、溶融粘度、组成、形状、图案、附加量，以及PCT申请WO 03/053308，其论述了将弹性粘合剂印花在可伸展的底物上，以提供衣服穿着过程中的拉伸力。
聚合物领域已提供了可用于吸收制品结构中的具有拉伸性质的材料。这些物质包括 美国专利6,555,643和EP1256594A1中所公开的沿聚合物链具有立体异构(stereoerror)的全同立构聚丙烯； 美国专利6,342,565和6,500,563及WO 03/400201中所公开的全同立构聚丙烯和α-烯烃/丙烯共聚物的共混物；和 美国专利6,559,262、6,518,378和6,169,151中所公开的嵌段状全同立构-无规立构共聚物。
基于前文所述，期望具有一种含有同时具有弹性和塑性特性的可拉伸材料的吸收制品，使得它可按需要调节尺寸或形状同时还保持所需的弹性度以有利于持续贴合在穿着者身上。尽管不总是必需的，但仍期望有一种可方便地以任何需要量设置在吸收制品的任何具体区域上的材料。此外，期望有这样一种具有塑性和弹性特性的材料或复合材料，其可容易地借助于已知技术如“切割和滑动”方法放置在吸收制品的不连续、间隔开的区域内。
发明概述 在本发明的一个方面，所述塑性-弹性材料当其经受初始应变时具有基本塑性特性，而当其经过第二个应变周期时具有基本弹性特性。在本发明的另一个方面，根据滞后测试，用于吸收制品中的材料第一次施加200％的应变时有至少约15％的变形，而第二次施加50％的应变时有小于约15％的变形。典型地，这种材料在第一次施加200％应变后25％伸长时还具有介于0.005N/cm和约50N/cm之间的力。
在本发明的另一个方面，所述塑性-弹性材料被有利地挤入用于非织造材料中的纤维中。这种纤维可仅包含所述塑性-弹性材料或它们可以是包含至少一种附加材料的双组分纤维。所述附加材料可以是具有基本塑性应力应变特性的聚合物化合物，或者所述附加材料可以是具有基本弹性特性的聚合物化合物。
在本发明的另一个方面，可使用已知的挤出方法如薄膜铸塑和吹塑成膜将所述塑性弹性材料形成薄膜结构。这种薄膜可仅包含所述塑性-弹性材料，或它们可以是包含至少一种附加材料的共挤出薄膜。所述附加材料可以是具有基本塑性应力应变特性的聚合物化合物，或者所述附加材料可以是具有基本弹性特性的聚合物化合物。
附图概述
图1是从包含本发明塑性-弹性材料的非织造材料滞后评价中所得数据的图。
图2是从包含本发明塑性-弹性材料的挤出薄膜滞后评价中所得数据的图。
发明详述 定义 本文所用术语“聚合物共混物”是指聚合物的混合物，所述混合物包括，但不限于，均聚物、共聚物(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和改性物，其为固态溶液的形式，即均匀的混合物。任选的助剂可被加入聚合物共混物，并且如果共混物仍为固态溶液，所述共混物也被认为是聚合物共混物。
本文所用术语“聚合物混合物”是指至少两种聚合材料的混合物，其中至少一部分一种或多种聚合材料在至少一部分另一种聚合材料中是不混溶的，即所述混合物是不均匀的。
“拉伸”是指当受到施加在至少一个尺寸方向上的拉力(即，张力)时，所述材料至少在一个尺寸方向上能够伸展超过它的原始长度。“拉伸”可以是单向、双向或多向的。材料的具体“拉伸”性质可沿任何拉伸矢量而变化。本文所用的拉伸包括弹性和塑性变形。
“弹性的”或“弹性”是指材料在一个伸长-松弛周期后能够基本恢复到其原始拉伸前尺寸，所述伸长-松弛周期例如使其经受某一维度上的张力或力，然后释放该材料上的伸长张力(即，使材料松弛)。
“塑性的”、“塑性”、“可延展的”、或“延展性”是指具有在施加的拉力下能够在至少一个方向上伸长，而当该力去除后无显著恢复能力的材料。基本不可恢复的变形称为塑性变形。
“塑性-弹性的”和“塑性-弹性”是指材料在初始应变周期(即，施加拉力引起材料中的应变，然后除去该力使材料松弛)中能够以基本塑性的方式拉伸，和随后的应变周期中还显示具有基本弹性的行为和回缩。也可视为弹性-塑性材料和弹性-塑性是这些材料的同等描述词。
本发明使用的术语“接合”包括多种构型，由此通过将一种部件直接附加于另一种部件来使一种部件直接固定于另一种部件，以及由此通过将一种部件附加于中间部件，中间部件又附加于另一种部件来使一种部件间接固定于另一种部件。
本文所用术语“设置”用于指在特定地点和位置以与其它部件的整体结构形式或者以与另一种部件结合的单独部件的形式形成的部件。
本发明使用的术语“接合”包括多种构型，由此通过将一种部件直接附加于另一种部件来使一种部件直接固定于另一种部件，以及由此通过将一种部件附加于中间部件，中间部件又附加于另一种部件来使一种部件间接固定于另一种部件。
“一体的”吸收制品是指由独立部分形成共同实体并相互联接而成的吸收制品，这样它们无需单独的处理部分，如单独的支持物和衬垫。
本文所用术语“尿布”是指通常由婴儿和失禁者围绕下体穿着的吸收制品。
“纵向”是指与制品的最大线性尺寸平行的方向，并且包括纵向±45°范围内的方向。“侧向”或“横向”方向与纵向正交。“Z-方向”与纵向和横向正交。“x-y平面”是指对应于纵向和横向的平面。
本文所用术语“底物”是指任何具有单层或多层的材料，包括薄膜、开孔薄膜、非织造纤维网、机织纤维网、泡沫或其组合、或干燥重叠材料包括木浆、纤维素、衍生物或改性纤维素材料。本文所用术语“纤维底物”是指由多种可为天然或合成材料或其任何组合的纤维组成的材料，包括例如非织造材料、机织材料、编织材料，以及它们的任何组合。
本文所用术语“非织造材料”是指由连续长丝和/或短纤维制成的织物。非织造织物包括由梳理短纤维成网、气流成网或湿法成网人造短纤维并且通过挤出方法如纺粘法和熔喷法。非织造织物可包括一个或多个非织造材料层，其中每一层可包括连续长丝或短纤维。非织造材料也可包含双组分纤维，其可具有皮/芯结构、并列结构或其它已知的纤维结构。
“成形应变周期”是指施加拉力使塑性-弹性材料伸展至所需的伸长度，然后接着除去该拉力使样品松弛，从而在材料中产生基本上永久量的“变形”或形变的步骤。
优选的实施方案 在一个优选的实施方案中，本发明提供了一种纤维网材料，其可基本永久性地拉伸到新几何尺寸，如更大尺寸和/或不同形状，而此后是弹性的，因为该更大尺寸或整形后的制品可伸展并基本缩回到此新几何形状。这种纤维网尤其可用作用于吸收制品中的材料，所述吸收制品包括尿布、套穿尿布、训练短裤、卫生巾、擦拭物、围兜、失禁贴身短内裤或衬垫，因为所述制品在使用之前可处于紧凑尺寸以便于包装、运输和储存，然后使用时从包装中取出并伸展以方便地穿在穿着者身上。一旦穿在穿着者身上后，制品就可弹性地伸展和压缩以得到良好的贴合性和舒适性。在本发明的内容中，当经过初始拉伸或拉开时制品的伸展或可伸展性可称为制品的“塑性”变形，因为制品基本保持其新几何形状。应当理解此新几何形状不需要完好地保持，因为本领域的技术人员将会知道在大多数塑性材料中通常存在一基重的收缩和延展性。换句话讲，制品初始塑性变形的持久性有时可能不完美。类似地，在初始力后随后的拉伸、拉开或拉紧时制品的弹性也不是完美的，但是类似于初始塑性变形，在制品塑性变形的新几何形状下通常可能是弹性的。
换句话讲，本发明提供了可用于吸收制品中的材料，其在成形应变周期之前或期间显示具有基本塑性的行为，而在初始成形应变周期后随后的应变周期中显示具有基本弹性的行为。例如，吸收制品可使用处于其可塑性变形状态(即，在成形应变周期之前)的这种塑性-弹性材料，使得穿着者或护理人员可在应变周期中选择性地延长至少一部分该塑性-弹性材料，以使制品的形状适于方便穿着和更好地贴合穿着者，并且建立应变后周期的弹性区。可供选择地，至少一部分制品的塑性-弹性材料可在制品制造过程中成形应变后经过成形应变周期以得到所需的制品形状，并且建立弹性区。
塑性-弹性材料 根据下文更详细描述的滞后测试，适用于吸收制品中的塑性-弹性材料第一次施加200％的应变时有至少约15％的变形，而第二次施加50％的应变时有小于约15％的变形。典型地，当从初始200％应变松弛时，塑性-弹性材料有至少约30％的变形。更优选塑性-弹性材料显示具有大小约40％，更优选大于50％，最优选大于约70％的变形。第一个200％应变周期后这种材料典型具有的变形介于约30％和约140％之间，更典型介于约30％和约120％之间，还更典型介于约40％和约100％之间。
在随后的应变周期中，已预加应变至200％的本发明塑性-弹性材料当从第二个50％应变松弛后显示具有小于约15％的变形，优选小于约12％的变形，并且更优选小于约10％的变形。
在第一个应变周期后当塑性-弹性材料在应变构型内保持在至少部分伸展状态一段较长的时间，塑性-弹性材料也可显示具有低载荷松弛。典型的在38℃下保持在50％应变4小时后，已预加应变至200％的典型塑性-弹性材料显示具有小于约70％，优选小于约60％，更优选小于50％，并且最优选小于约40％的载荷松弛。当在较低温度下保持在应变构型时，载荷松弛行为是类似的。具体地讲，在25℃下保持在50％应变30秒时，预加应变(200％)的塑性-弹性材料显示具有小于约70％，优选小于约60％，更优选小于50％，并且最优选小于约40％的载荷松弛。
当塑性-弹性材料的弹性组分包含不止一种弹性材料时，这种期望的载荷松驰行为尤其明显。如实施例2中可看到的，这些共混物可具有每个弹性材料组分的有益方面。
合适的材料在第一次施加200％应变后25％伸长时具有的力介于0.005N/cm和约50N/cm之间。优选所述材料在25％应变时具有的力介于约0.05N/cm和约15N/cm之间，更优选介于约0.01N/cm和约5N/cm之间。在某些实施方案中，弹性阻力的范围为约0.1N至约3N/cm。
为了有助于在制造过程中保证已预加应变的吸收制品部件在整个分配体系中保持其预加应变的构型，本发明的塑性-弹性材料优选当暴露于高温一段较长时间后保持其预加应变后的尺寸。适当地，第一个应变周期后在不受约束地暴露于60℃两分钟后尺寸减小小于约20％。优选地，这种尺寸减小小于约15％，更优选小于约10％。合适的塑性-弹性拉伸材料包括多组分聚烯烃组合物，其包含至少一个弹性组分和至少一个使所述组合物在第一个应变周期中显示具有塑性行为组分的组合。这些组合物将在以下部分更详细地描述。
弹性组分 弹性组分用来提供塑性-弹性材料上伸长张力松弛时所需的回缩量和回复力，尤其是在初始成形应变周期后的应变周期时。许多弹性材料是本领域已知的，包括合成或天然橡胶(如，交联聚异戊二烯、聚丁二烯及其饱和形式(氢化后)和聚异丁烯)，基于多嵌段共聚物如包含共聚橡胶弹性体嵌段与聚苯乙烯嵌段(如，苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯或苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)的那些或聚氨酯的热塑性弹性体，所述聚氨酯形成硬玻璃状相，当分散在弹性体相中时，这些硬玻璃状相将聚合物链锚定在一起以提供高度的机械完整性。优选的弹性组分包括乙烯和丙烯基弹性体。
富含乙烯的弹性体可与或多或少不规则地掺在主链中的各种数量的共聚单体聚合以便显著降低富含乙烯主链的结晶度。也可沿主链掺入不饱和位置以提供随后交联或硫化反应的活性位置，所述反应是通过硫化学或通过暴露于辐射中。交联反应将聚合物链互相连接，通过使链的滑移最小化来产生更大的形状可回复性，所述链滑移可导致不可取的蠕变或应力松弛。用少量其它化学部分官能化的富含乙烯弹性体也可提供随后强极性交互作用(如在离聚物中)或随后交联反应(水分可交联的硅烷改性聚乙烯)的位置。具有定制组合物、分子量以及窄组合物和分子量分布的富含乙烯弹性体也可使用茂金属基催化作用来生产。换句话讲，可控制残余乙烯基结晶度的量，并且其可用作能够使材料的力学稳定性和完整性提高的物理交联和链锚定实体。
尤其优选的弹性组分包括富含丙烯的弹性体。在这些材料中，丙烯代表聚合物主链的主要组分，因此，任何残余结晶度拥有聚丙烯晶体的特性。在乙烯基弹性体的情况下，嵌入丙烯基弹性体分子网络中的残余结晶实体可起物理交联的作用，提供了聚合物链锚定性能，其改善了弹性网络的机械性能，如高回缩、低变形和低载荷松弛。
提供锚定性能的一个可供选择方式是将无机颗粒共混入无定形聚合物基质中。合适颗粒的尺寸可以是微米级的(当量直径＞0.1微米)或纳米级的(当量直径＜0.1微米)。例如，在本发明的聚烯烃塑性组分中使用微米级的无机填充剂材料可促进加载拉伸载荷期间微孔的形成，并且增加该材料的水蒸气透过性，这对一次性吸收产品的内部环境是有益的。
优选的弹性体材料包含聚丙烯聚合物，并且包括 a)包含结晶全同立构嵌段和无定形无规立构嵌段的聚丙烯聚合物。在这种情况下，所述结晶嵌段用作无定形嵌段的“锚定”点，所述无定形嵌段位于这些锚定剂之间。这种材料公开于例如美国专利6,559,262、6,518,378和6,169,151中。
b)美国专利6,555,643和EP1256594A1中所公开的沿聚合物链具有立体异构的全同立构聚丙烯； c)将少量共聚单体如乙烯或高级α-烯烃掺入主链中形成弹性无规共聚物(RCP)的聚丙烯聚合物。示例性材料包括购自Houston，TX的ExxonMobil Chemical Co.的VISTAMAXX和购自Midland，MI的DowChemical Company的OLYMPUS。
在本发明的另一个实施方案中，弹性组分可包含弹性材料的共混物。如上文和实施例2中所指出，这些共混物尤其有助于期望的载荷松弛性质。在尤其优选的这种类型的实施方案中，弹性组分包含聚丙烯弹性体和苯乙烯嵌段共聚物的组合。
塑性组分 本发明塑性-弹性组合物的塑性组分可用来在初始成形应变周期中提供赋予材料的所需的永久塑性变形量。所述塑性-弹性组合物中给定塑性组分的浓度越高，材料上初始应变力松弛后可能的永久“变形”就越大。优选的塑性组分包括较高结晶度的聚烯烃，当在一个或多个方向上受到拉力时其本身固有会塑性变形。这种类型的示例性聚烯烃包括某些线性低密度聚乙烯(线性低密度聚乙烯)、高密度聚乙烯(HDPEs)、聚丙烯均聚物、丙烯与少部分另一种单体如溶融温度大于约80℃的乙烯(塑性RCPs)的无规共聚物、橡胶分散在塑性相的多相体系，也称为抗冲共聚物(ICPs)、间规立构聚丙烯、聚丁烯、聚烯烃蜡及它们的共混物。合适的聚烯烃塑性组分可与弹性组分混溶或不混溶。优选的聚烯烃塑性组分材料与构成弹性组分的材料至少部分不可混溶，以有利于下述的互相贯通网络。例如，在其中塑性-弹性材料的弹性组分是上述立体异构体类型的实施方案中，中间结晶度的RCP基质(低至中乙烯含量)是优选的塑性组分(如，WINTEC WFX4T，购自Japan Polypropylene(Tokyo，Japan))。可供选择地，如果弹性组分是无规共聚物类型，那些中或高熔融温度的聚丙烯均聚物或线性低密度聚乙烯是优选的塑性组分(如，ACHIEVE，购自Houston，TX的ExxonMobilChemical Company)。
聚烯烃塑性组分另一种多晶形式也可以是合适的。例如，聚丙烯的β-结晶形式可提供容易变形的、高度易延展的、坚韧的塑性组分。当拉伸变形时，β-结晶的聚丙烯也可产生微孔，增加塑性组分和最终塑性-弹性材料的传送性质(如，传送水蒸气通过其的能力)。
尤其优选的塑性组分是聚烯烃蜡。合适的这类材料包括微晶蜡、低分子量聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。这些蜡的有利用量为所述塑性-弹性组合物的约5％和约50％之间，优选约10％和约40％之间。示例性的材料包括但不限于微晶蜡，购自Middlebury，CT的Crompton Corporation的Multiwax W-835；低熔融精炼石油蜡，以Refined Wax 128购自San Ramon，CA的Chevron Texaco Global Lubricants；低分子量聚乙烯，以A-C735购自Morristown，NJ的Honeywell Specialty wax and Additives；和低分子量聚丙烯，以Licowax PP230购自Coventry，RI的Clariant，Pigments&Additives Division。
塑性-弹性组合物 塑性-弹性材料中弹性和塑性组分的结构和形态特性，很大程度上取决于塑性-弹性共混方法，这些特性对于所述塑性-弹性材料最终的应力应变特性是关键的。具体地讲，重要的是获得任何不可混溶组分的微观分散体(即，任何可辨别区域的当量直径小于约10微米)。合适的共混方式是本领域所已知的双螺杆挤出机(例如，Polylab Twin Screw Extruder(购自ThermoElectron(Karlsruhe)，Karlsruhe，Germany))。多组分共混聚合物形态典型取决于许多因素，如每个组分的相对分数和溶融流变特性，它们的相对粘度，以及各种塑性和弹性组分的相容性。例如，在具有较高热力学亲和力的聚合物之间可获得更好的共混物形态。
合适的塑性-弹性组合物可包含按重量计约95％至约5％的弹性组分，优选按重量计约90％至约40％的弹性组分。所述塑性-弹性组合物优选可包含按重量计约5％至约95％，并且更优选约10％至约60％的塑性组分。在一些实施方案中，所述塑性-弹性组合物可包含不止两种主要组分(即不止两种组分以大于约5％的含量使用)。
所述组合可以是聚合共混物或聚合混合物的形式，这取决于弹性和塑性组分的可混溶程度。如果所述组合形成共混物，则一个组分可形成围绕其它组分分散颗粒的连续相。优选地，所述塑性-弹性组合物包含一种具有共连续形态的互相贯穿共混物，其中两相形成互相贯穿的网络。
重要的是，选择包含塑性-弹性组合物的聚烯烃基材料，以显示具有传统高结晶度聚烯烃的塑性特性和传统弹性体的弹性特性的独特组合。更具体地讲，选择材料为所述塑性-弹性组合物提供以下机械属性特征 a)在约室温的温度和高达且包括正常体温或稍高于正常体温的温度下对初始变形应变周期的响应是低载荷塑性(即“永久性”)变形。适当地，“永久性”变形伸展量是整体施加应变的至少约30％，优选至少约50％，更优选至少约70％。施加的应变可以是单轴的或多向量的。
b)在高达且包括体温的温度下，预拉伸的材料在多个随后的变形周期时则显示具有基本弹性的行为，具有低变形、高回复性和低载荷松弛，尤其是超出初始变形周期中施加的应变范围。
合适的塑性-弹性材料将具有 a)在约20℃至约100℃的温度和0.01至2000s-1的初始应变速率下，相对量的永久耗散粘塑性变形，范围是从初始应变周期的15％至140％，以得到50至500％的最大伸展值。优选地，所述材料可在约1和2000s-1之间的应变速率下，更优选50和2000s-1之间，还更优选在1000和2000s-1之间的应变速率下，变形而不断裂。
b)第一次加载周期后暴露于最多60℃的温度时材料尺寸稳定性的特征在于，当用以下“测试方法”部分中所述的“存储条件”下的“尺寸稳定性”测量时，材料的微观尺寸变化小于20％。
c)当随后加载至至少30％(优选40％，并且甚至更优选50％)的应变使材料拉伸时，变形值小于15％。优选变形小于每个随后应变周期时施加应变的10％； d)50％应变(即，150％伸长)下持续最多10小时并在最多40℃的温度时载荷松弛百分比小于70％，优选小于50％。
纤维/非织造材料 还已发现当用作一次性吸收制品的部件时，包含本文所述塑性-弹性组合物的纤维和非织造材料提供有利的功能。这些功能包括但不限于选择性的可调节性以贴合多种身体形状，因为所述纤维/非织造材料有利于通过塑性变形对部分吸收制品进行“持久性”调节，同时所述制品可通过弹性延展性来在很宽的身体运动范围内持续符合穿着者身体以及有效的材料利用，因为包含塑性-弹性材料纤维的非织造材料在制造过程中可选择性拉伸以形成预定的形状，从而减少被作为废料丢弃的材料量。
纤维可以是任何合适的尺寸，也就是说纤维的直径或当量直径为约0.5微米至约200微米。纤维直径或当量直径介于约10和约40微米之间是尤其优选的。换句话讲，掺入本发明塑性-弹性部件中的纤维适合介于约1和约10旦之间，优选介于约1和约8旦之间，更优选介于约1和约5旦之间。
在一个实施方案中，所述纤维包括固结性改善的双组分纤维。双组分纤维典型被用作更好地分离固有纤维特性和粘合性能的方法，在双组分纤维情况下后者典型受外皮的控制。如所熟知的，双组分纤维包含共挤出的第一和第二聚合物组分，以便由每个聚合物组分提供具有特定期望性质的纤维(如将认识到的，所述第一和第二聚合物组分都包含热塑性聚合物)。例如，双组分纤维可包含软化温度低于第二聚合物组分的第一聚合物组分。这种结构减少了在热固结过程中“烧穿”的危险。
所述双组分纤维可为任何合适的构型。示例性的构型包括但不限于皮芯型、海岛型、并列型、分割饼型，以及它们的组合。在本发明的一个任选实施方案中，双组分纤维具有皮芯型构型。
包含本发明塑性-弹性组合物和混合物的纺粘结构、人造短纤维、中空纤维和异形纤维如多叶形纤维都可生产。本发明的纤维可具有不同的几何形状，包括圆形、椭圆形、星形、矩形和其它各种偏心率。
双组分纤维的尺寸与仅包含本发明塑性-弹性组合物或混合物的那些相当。也就是说纤维的直径或当量直径为约0.5微米至约200微米。纤维直径或当量直径介于约10和约40微米之间是尤其优选的。换句话讲，掺入本发明塑性-弹性部件中的纤维适合介于约1和约10旦之间，优选介于约1和约5旦之间，更优选介于约1和约3旦之间。
如上所指出的，双组分纤维包含第一聚合物组分和第二聚合物组分。在本发明的具体实施方案中，第一聚合物组分包含以上所述的塑性-弹性材料，而第二聚合物组分可包含具有基本弹性特性的聚合材料或具有基本塑性特性的聚合材料。如将认识到的，这种具体的实施方案可调节以具有各种各样的力学性质，这取决于所选择的具体材料组合。
存在于双组分纤维中的第一聚合物组分和第二聚合物组分的量将取决于许多因素，例如但不限于存在的聚合物、所需双组分纤维用途、所需双组分纤维性质等。在一个任选的实施方案中，第一聚合物组分与第二聚合物组分的重量比率为约1∶20至约20∶1。
典型地，上述纤维被固结成非织造材料。固结可通过向纤维网施加热和/或压力如热点(即，点)粘合来实现。热点粘合可通过将纤维网通过由两个辊形成的压力辊隙来完成，其中一个辊被加热并且在其表面上包含多个突起点，如美国专利3,855,046中所述。固结方法也可包括但不限于超声粘合、热风粘合、树脂粘合和水缠结法。水缠结法典型涉及用高压水喷处理纤维网，通过在需要固结区域内的机械纤维缠结(摩擦)将纤维在纤维缠结区域内形成的位置相固结。纤维可被如美国专利4,021,284和4,024,612中提出的那样水缠结。
一旦固结，纤维网就可进一步加工(即，转换加工)。例如，单独的纤维网或以与另一种纤维的层压材料形式的纤维网可进一步加工以赋予其拉伸性。使用波纹互啮合辊(其在纵向或横向递增拉伸)赋予可延展或换句话讲基本非弹性的材料以拉伸性并使材料变形的方法公开于美国专利4,116,892、美国专利4,834,741、美国专利5,143,679、美国专利5,156,793、美国专利5,167,897、美国专利5,422,172和美国专利5,518,801。在一些实施方案中，可将所述中间结构相对于此次级操作的纵向成某一角度放入波纹互相啮合辊中。可供选择地，第二操作可使用一对互相啮合的凹板，在压力下将其应用于中间结构，以完成在局部化部分里对中间结构的递增拉伸。如上所指出的，本发明的非织造纤维网特别适用于这些和类似方法，因为它们尤其期望的冷延展性。
包含本发明塑性-弹性材料的非织造材料尤其可用作一次性吸收制品的部件(如，作为顶片、箍状物、芯部包裹物，并且当层压成薄膜或，以其它方式处理成基本不可渗透含水液体时，作为底片)。尽管本发明的非织造纤维网可发现有益于用作一次性吸收制品的部件，所述吸收制品例如但不限于一次性尿布、一次性失禁贴身短内裤、一次性训练裤、地板清洁体系的一次性垫或片，如Procter&Gamble Company制造的SWIFFER_清洁体系、经期用品、一次性擦拭物等；但它的用途不限于一次性吸收制品。本发明的非织造纤维网可用于任何需要或得益于弹性和耐用延展性组合的用途。
薄膜 在其它实施方案中，本发明的塑性-弹性材料可有利地用于薄膜的挤出。这些薄膜可使用已知的方法如浇铸来制造。塑性-弹性材料也可被挤出涂敷在非织造底物上，在其上有效形成薄膜层。
包含本发明塑性-弹性材料的薄膜可以是单片式的(即仅包含塑性-弹性材料)。可供选择地，所述塑性-弹性材料可包括共挤出薄膜层。如将认识到的，这种共挤出薄膜还可包括包含其它材料的层，所述材料如具有基本弹性特性的材料或具有基本塑性特性的材料。
如本发明所述的薄膜可用作吸收制品的部件。例如，这种薄膜可为底片提供液体不可渗透性，同时也提供调节底片形状的能力。可供选择地，这种薄膜也可用来为例如一次性吸收制品的侧片提供弹性体收缩。在此实施方案中，所述塑性-弹性薄膜提供了通过成形应变周期根据特定身体构型的初始可调节性，以及由于其弹性特性在穿着过程中与身体的符合性。
对于最终用途如吸收制品而言，这种薄膜应当是薄而柔韧的。期望包含本发明塑性-弹性材料的薄膜的厚度小于约200微米，优选小于约100微米，更优选小于约50微米。为了具有合适的耐久性，尤其是在制造过程中，如本发明所述的薄膜的厚度应当大于约10微米。
薄膜基重适合大于约10g/m2，优选大于约15g/m2。期望用作底片的薄膜的基重介于约15g/m2和约35g/m2之间。如将认识到的，用于其它吸收制品部件中的薄膜具有不同的期望基重范围。例如，用于侧片中的薄膜期望具有的基重介于约40g/m2和约80g/m2之间。
底物 在本发明的某些实施方案中，本文所述的纤维网材料可层压至底物。层压材料可用许多本领域技术人员已知的粘合方法来组合，所述粘合方法包括但不限于热粘结、粘合剂粘合(包括但不限于喷雾粘合剂、热熔融粘合剂、胶乳基粘合剂等)、声和超声粘合和挤出层压，借此将聚合物直接浇铸在另一种非织造材料上，在还处于部分熔融状态时粘合到底物的一侧，或通过将熔喷纤维非织造材料直接沉积在非织造材料上。制备层压材料的这些和其它合适的方法描述于美国专利6,013,151和美国专利5,932,497中。
合适的底物包括但不限于本领域已知的薄膜、开孔薄膜、泡沫、编织织物、机织纤维网或非织造纤维网。在一些实施方案中，底物是由聚烯烃纤维或长丝如聚乙烯或聚丙烯制成的可延展非织造纤维网。底物材料可以是弹性的或非弹性的，可延展的或不可延展的，可伸展的或不可伸展的。优选的底物具有三维形态(即，通过纤维、凸出物、孔洞等间的间隔)，其有利于热塑性弹性体渗透到如下所述的底物中。
这种底物材料可适合由具有基本弹性特性或基本塑性特性的聚合物树脂来形成以提供具有类似性质的底物。如将认识到的，包含如本发明所述塑性-弹性纤维网、同时底物具有可由吸收制品设计者选择的预定应力/应变性质的层压材料给设计者很宽的选择范围以满足具体的设计需要。
在一些实施方案中，底物与所述塑性-弹性材料配合以限制在初始应变周期期间所述塑性-弹性材料的拉紧量。这种限制可以是有利的，例如，当塑性-弹性材料旨在为吸收制品的部件提供一定程度的尺寸可调节性，其中过大的扩展应变周期(例如，阻碍拉伸腰带使它大于穿着者腰部周长)是不可取的。例如，这种限制可通过在底物处于成抽褶状态时将塑性-弹性材料沉积在底物上来提供，或通过提供在其自身中或其自身具有弹性的底物，使得它为护理人员提供增加应变的触觉信号。适当地，这类底物限制了初始应变周期以至初始应变周期使所述塑性-弹性材料伸长不超过100％。任选地，所述底物限制初始应变周期以至该初始应变周期使所述塑性-弹性材料伸长不超过75％。
转换加工方法 本发明的材料纤维网适于吸收制品生产所用的大多数典型转换加工方法。这些方法包括但不限于如上所述的颈缩粘接和拉伸粘接。所述材料纤维网也可用来生产如美国专利5,691,035中所述的SELF材料，以及生产如美国专利5,156,793中所述的零应变拉伸层压材料。当本发明的纤维网材料在转换加工过程中被拉伸时，它们可被单轴或沿不止一个轴(如，双轴)拉伸。使材料变形成不同于原始形式的过程可发生在几个独立步骤中。所述塑性-弹性纤维网也可使用已知方法被印刷、挤出涂敷或粘附到其它纤维网上，以形成具有塑性-弹性特性的层压结构。所述其它纤维是弹性或塑性的，薄膜或非织造材料都无关紧要。
实施例 比较实施例1 此实施例描述了由两种现有技术的树脂形成薄膜实验级ADFLEX7573(乙烯类弹性体和聚丙烯的反应共混物，购自Wil分钟gton，DE的Basell Polyolefins)(1-1)；沿聚合物链具有立体异构的全同立构聚丙烯，如美国专利6,555,643中所述(1-2)；典型用于尿布拉伸部件中包含苯乙烯系嵌段共聚物的高性能共混物，以Septon 4033购自Tokyo，Japan的KurarayCo.Ltd.(1-3)；弹性体聚丙烯，以VISTAMAXX 1100购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical(1-4)；和非常低密度聚乙烯(EXACT 4049，购自Huston，TX的Exxon Mobil)和线性低密度聚乙烯((LL6201，购自Huston，TX的Exxon Mobile Chemical)的两种共混物，其中ID 1-5是85％VLDPE/15％LLDPE，而1-6是70％VLDPE/30％LLDPE。表1和2列出了薄膜的性质。
表1 1.规一化至150g/m2和6.4mm宽 表2a 第一个周期 第二个周期(50％， (200％，室温) 室温) 200％第一个 50％时 第二个 预加应 周期后 的载荷 30％卸 周期后 共混物 变时的 的变形 50％时 松弛载时的 的变形 ID基重 应力 百分比 的应力 百分比 应力百分比 g/m2 MPa ％ MPa％ MPa ％ 1-1 111 6.88 87.96.36 51.40.2515.3 1-2 154 2.74 3.9 1.24 18.80.646.7 1-3 128 1.13 5.4 0.64 7.5 0.394.0 1-4 148 1.75 13.60.95 17.40.456.7 表2b 第一个周期 第二个周期 (300％，室温)(200％，室温) 200％第一个 50％时 第二个 预加应 周期后 的载荷 30％卸 周期后 共混物 变时的 的变形 50％时 松弛载时的 的变形 ID 基重 应力 百分比 的应力 百分比 应力百分比 1-5180 3.54 74.24.1529.8* ＞30％ 1-6168 4.14 86.55.1232.0* ＞30％ *应力太低无法测量 可以看出1)包含聚乙烯的共混物典型在200％和50％伸长时都具有相对较高的应力(相对于硬度)，2)第二个伸长周期(＞15％)后较高的载荷松弛，和有时3)第二个周期卸载后30％伸长时可忽略的应力和/或第二个加载周期后大量的附加变形。
实施例2 此实施例举例说明了两种不同弹性体聚烯烃共混物的性质。
表3中所示的共混物在间歇式搅拌器中化合，所述搅拌器购自Newington，NH的Haake Polylab。五十克的一批料于170℃处理约6分钟。同时在混合物中加入少量(＜1％)市售的抗氧化剂以有助于防止共混物热/氧化降解。
表3 1.美国专利6,555,643和EP1256594A1中所公开的沿聚合物链具有立体异构的全同立构聚丙烯； 2.VISTAMAXX 1100，购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical。
3.EXACT 4049，购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical。
4.典型用于尿布拉伸部件中包含苯乙烯系嵌段共聚物的高性能共混物，以Septon4033购自Tokyo，Japan的Kuraray Co.Ltd. 5.使用Catalloy技术生产的软聚丙烯基热塑性弹性体反应共混物，以商品名ADFLEX 7353购自Elkton，MD的Basell Polyolefins。
薄膜的性质显示于表4和5中。
使用Carver压力机(购自Wabash，IN的Carver，Inc.)使用以下步骤制备压模的薄膜 1.将Teflon_模板(中央区域被切掉以限定样品区域的Teflon_片)。(片的厚度决定样品的厚度。)放在一个0.013cm(0.005”)厚的Teflon_片上。将待成形的组合物放置在压力机上，模板的开放区域内。盖上第二个0.013cm(0.005”)厚Teflon_片。
2.将所述Teflon_片/组合物“三明治”放在Carver压力机的热(200℃)板之间，缓慢加载至22kN(5,000磅)的压力。等待30秒。
3.增加压力至53kN(12,000磅)，然后等待60秒。
4.释放压力，旋转所述Teflon_片/组合物“三明治”180°，然后加载至53kN(12,000磅)。等待30秒，然后释放压力。
5.立即取出所述Teflon_片/组合物“三明治”，然后在室温金属板之间冷却它。
6.如果已形成的薄膜不容易从Teflon_上松开，则放入冷却器中，等待5分钟，然后将薄膜从Teflon_上剥离。
进行力学测试之前，让薄膜样品老化24小时。
表4 1.进行预加应变和松弛步骤的温度。
2.规一化至150g/m2和6.4mm宽 表5 第一个周期 第二个周期 (200％，室温) (50％，室温) 200％预 第一个周 50％时 30％卸 组合物 加应变时 期后的 50％时 的载荷松 载时的应 ID 基重的应力变形 的应力 弛 力 (g/m2) (MPa) (％) (MPa) (％) (MPa) 2-1 167 2.12 14.4 1.299.30.41 2-2 150 1.80 16.5 1.1512.0 0.31 2-3 173 2.54 13.8 1.378.30.45 2-4 186 2.47 16.7 1.4512.7 0.36 2-5 172 1.95 14.9 1.338.40.39 2-6 187 2.38 19.8 1.6513.0 0.37 2-7 126 3.13 24.2 2.3624.7 0.35 滞后和载荷数据暗示了由组合弹性体所产生的可能的协同作用。例如，已知苯乙烯系弹性体显示具有短时间内的低载荷松弛，但是长时间后松弛变得显著。相反地，弹性体聚烯烃证明了短时间内更迅速的载荷松弛，但长时间后松弛稳定。如此实施例中可看到的，已发现这些弹性体的共混物提供了载荷松弛随时间更渐进的下降。在吸收制品的情况下，这种渐进的下降提供了有意义的有益效果，它使短时间内的红印记最少(较低的初始收缩力是所需的，因为力基本不随时间降低)，同时长时间内收缩力降低较少。
实施例3 此实施例举例说明了通过加入商业柔软可变形的聚烯烃基材料来调节商业弹性体聚丙烯拉伸特性的可能性。
以下物质在间歇式搅拌器中化合，所述搅拌器购自Newington，NH的Haake Polylab。五十克的一批料于170℃处理约6分钟。同时在混合物中加入少量(＜1％)市售的抗氧化剂以有助于防止共混物热/氧化降解。按照表6制备以下组合物(所有值均为重量百分比) 表6 1.弹性体的聚丙烯，以VISTAMAXX 1100购自Huston，TX的Exxon MobilChemical。
2.PARAFILM M是聚烯烃实验室薄膜，由Chicago，IL的American National Can制造。在加入间歇式搅拌器之前将该薄膜切成片。
3.线性低密度聚乙烯(MI＝50g/10分钟，密度＝0.926g/cm3)，以LL6201购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical。
4.非常低密度聚乙烯(MI＝4.5g/10分钟；密度＝0,873g/cm3)，以EXACT 4049购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical。
使用实施例2中所述的方法，用Carver压力机制备压模薄膜。载荷松弛(表7)和滞后测试(表8和9)按照上述方法进行，数据显示在下表中(每个记录值最少分析两个样品) 表7 1.进行预加应变步骤的温度。
2.预加应变至300％，而不是200％ 3.规一化至150g/m2和6.4mm宽 4.环境室中达到温度平衡之前加应变至50％ 表8 第一个周期第二个周期(50％， (200％，室温) 室温) 200％ 50％时 第二个 预加应第一个 的载荷 30％卸 周期后 组合物变时的周期后 50％时 松弛载时的 的变形 ID 基重 应力 的变形 的应力 百分比 应力百分比 (g/m2) (MPa) (％)(MPa) (％)(MPa) ％ 3-11481.75 13.60.9517.40.456.7 3-21561.45 30.10.8426.70.217.8 3-31062.12 24.41.0026.40.257.9 3-41352.04 22.41.0224.50.317.6 3-51171.25 43.40.8131.70.139.6 3-61042.29 48.10.6034.70.0810.0 3-71102.50 46.61.3424.50.267.9 表91第二个周期第一个周期 (200％，室(300％，室温) 温)300％预加应变时的 第一个周期 200％时的 200％时的 组合物 ID 基重 应力 后的变形应力 载荷松弛 g/m2 MPa ％ MPa％ 3-1132 1.92 19.61.50 18.3 3-2161 1.69 46.51.82 32.7 3-3108 2.55 36.82.26 31.7 3-4134 2.53 37.62.36 28.8 3-5130 1.40 74.41.80 38.9 3-6112 2.37 83.52.80 41.4 3-7112 2.76 78.43.37 35.1 1.调整的滞后测试(初始300％周期，接着第二个200％周期(于200％保持30秒)) 可以看出，将PARAFILM M共混入VISTAMAXX中导致预加应变的结果是薄膜中变形百分比值较大；应变越高，变形就越大(室温下，包含60％PARAFILM的共混物应变最大300％时变形＞80％)。据信无论是在初始周期过程中还是在随后周期的低应变下，PARAFILM M将所述材料变形所需应力降至给定应变。换句话讲，它提供了塑性-弹性功能，同时具有柔软触觉和感觉，这很好地补充了来自VISTAMAXX的一致贴合性有益效果。可以看出，在共混物中加入线性低密度聚乙烯组分(具有或多或少的结晶度)趋于增加载荷和载荷应力，而对变形和/或载荷松弛量无太多影响。体温下10小时后的载荷松弛百分比随PARAFILM的加入而增加，指示材料的弹性/可回复特性部分损失。
表10举例说明了上述材料组合物在室温(～23℃)下经过2个最多(两次变形中原始样品长度的)300％或500％的连续变形周期时的变形量(以相对于初始样品长度的样品长度表示)。使用5mm宽和2cm长的压模薄膜样品。样品被手拉紧至第一拉伸尺寸(即3-1为300％，塑性-弹性组合物3-2至3-7为500％)，保持3秒，然后在重复该操作之前使其松弛5分钟。
表10 可以看出，由于掺入各种量的PARAFILM，塑性-弹性共混物(3-2至3-7)显示具有的永久尺寸增加在50％至125％的范围内。当PARAFILM是共混物的主要组分时，将LLDPE或VLDPE加入PARAFILM中进一步使共混物的变形百分比增加。还应当指出在附加的应变周期，变形基本不增加。例如，第一个和第二个周期之间的变形百分比差异典型小于10％，并且通常小于5％。这指示预加应变周期后所述塑性-弹性组合物具有优异的尺寸稳定性。换句话讲，第一个预加应变周期后，为基本弹性的行为。
实施例4 此实施例举例说明了由于加入商业柔软可变形的聚烯烃基材料(PARAFILM M)对多种弹性体材料的影响。
以下物质在间歇式搅拌器中化合，所述搅拌器购自Newington，NH的Haake Polylab。五十克的一批料于170℃处理约6分钟。同时在混合物中加入少量(＜1％)市售的抗氧化剂以有助于防止共混物热/氧化降解。表11记述了要制备的组合物(所有值均为重量百分比)。
表11 1.PARAFILM M是聚烯烃实验室薄膜，由Chicago，IL的American National Can制造。在加入间歇式搅拌器之前将该薄膜切成片。
2.典型用于尿布拉伸部件中的高性能共混物。它由苯乙烯系嵌段共聚物(以Septon4033购自Tokyo，Japan的Kuraray Co.Ltd.)、聚苯乙烯等级(以PS3190购自Pittsburgh，PA的Nova Chemicals)和油(以Drakeol 600购自Woodlands，TX的Penreco)组成，这些组分以55/10/35的比率共混。
3.EXACT 4049(MI＝4.5g/10分钟；密度＝0,873g/cm3)，购自Huston，TX的ExxonMobil Chemical。
4.LL6201(MI＝50g/10分钟，密度＝0.926g/cm3)，购自Huston，TX的Exxon MobilChemical Co。
5.VLDPP MARS 3900(MFR～3g/10分钟；密度＝0.862g/cm3)是非常低密度聚丙烯材料，其描述于美国专利6,555,643中。
6.茂金属聚丙烯(MFR＝8g/10分钟；密度＝0.950g/cm3)，以EOD-00-07购自Huston，TX的Atofina Petrochemicals。
注意在超低结晶度聚烯烃材料的情况下，可加入少部分(在以上制造的组合物中最多约15％)的较高结晶度材料 使用实施例2中所述的方法，用Carver压力机制备压模薄膜。载荷松弛(表12)和滞后测试(表13)按照上述方法进行，并且数据显示在下表中(每个记录值最少分析两个样品) 表12 1.规一化至150g/m2和6.4mm宽 2.环境室中达到温度平衡之前加应变至50％ 表13第一个周期 第二个周期(50％，(200％，室温) 室温)200％ 第一个 50％时 第二个预加应 周期后 的载荷 30％卸 周期后 组合物 变时的 的变形 50％时 松弛载时的 的变形 ID 基重 应力 百分比 的应力 百分比 应力百分比 g/m2 MPa％ MPa ％ MPa ％ 4-1 137 1.71 15 0.8217.20.357.2 4-2 114 1.21 30 0.5326.50.138.5 4-3 125 4.03 89 3.6925.40.6010.0 4-4 139 3.61 98 3.4428.30.4012.4 4-5 143 2.60 41 1.2436.80.158.0 4-6 123 2.04 67 1.2643.20.0412.5 4-7 133 2.21 64 1.5023.90.358.3 4-8 138 1.78 31 0.8229.70.177.4 4-9 137 1.59 38.50.8231.80.139.9 可以看出，加入PARAFILM M导致在对多种弹性体材料预加应变过程中薄膜中较大的变形百分比值。作为比较的PARAFILM/弹性体共混组合物，苯乙烯嵌段共聚物基共混物显示具有最小的变形量以及最低的载荷松弛量，无论后者是在室温下30秒后还是在体温下10小时后测量。规一化的载荷值也保持相对较低。弹性体聚丙烯基品种(实施例3的共混物2和5)显示具有较高的变形值，稍较高的载荷松弛以及稍较高的载荷值。弹性体的聚乙烯共混物显示具有最高的变形百分比值(大成形部件)、高载荷值和相对较低的力。同时，可制造将PARAFILM与两种不同类型弹性体(如组合物4-7至4-9所例举的)混合的三组分共混物，以进一步调整共混物的性质平衡至任何具体用途所需的那些。
实施例5 此实施例举例说明了通过加入蜡/聚烯烃混合物对商业弹性体聚丙烯品种(VISTAMAXX)拉伸特性的影响。
以下共混物在间歇式搅拌器中化合，所述搅拌器购自Newington，NH的Haake Polylab。五十克的一批料于170℃处理约6分钟。同时在混合物中加入少量(＜1％)市售的抗氧化剂以有助于防止共混物热/氧化降解。制备如表14所述的组合物(值用重量百分比表示)。
表14 1.以VISTAMAXX 1100购自Huston，TX的Exxon Mobil Chemical。
2.使用Catalloy技术生产的软聚丙烯基热塑性弹性体反应共混物，以商品名ADFLEX 7353购自Elkton，MD的Basell Polyolefins。
3.线性低密度聚乙烯(熔融指数＝50g/10分钟，密度＝0.926g/cm3)，以商品名LL6201购自Huston，TX的Exxon MobilChemical Co。
4.微晶蜡，以Multiwax W-835购自Middlebury，CT的Crompton Corporation； 5.精炼蜡128是一种低熔融精炼石油蜡，购自San Ramon，CA的Chevron Texaco Global Lubricants。
6.低分子量聚乙烯，以A-C735购自Morristown，NJ的Honeywell Specialty wax and additives。
7.低分子量聚丙烯，以LICOWAXPP230购自Coventry，RI的Clariant，Pigments&Additives Division。
8.非常低分子量聚异丁烯，以OPPANOLB购自Ludwigshafen，Germany的BASF。
使用实施例2中所述的方法，用Carver压力机制备压模薄膜。载荷松弛和滞后测试按照上述方法进行，数据显示在下表15和16中(最少两个样品) 表15 1.规一化至150g/m2和6.4mm宽 表16 第一个周期 第二个周期 (200％，室温) (50％，室温) 200％预第一个周 50％时的 加应变时 期后的变 50％时的 载荷松弛 30％卸载 组合物 ID 基重的应力 形百分比 应力 百分比时的应力 g/m2MPa％MPa％MPa 5-1 124 1.56 29.3 0.78 30.0 0.15 5-2 115 1.62 39.3 0.94 30.6 0.15 5-3 132 1.11 28.4 0.64 29.0 0.14 5-4 131 2.07 39.3 1.10 32.3 0.16 5-5 90 1.92 94.9 1.63 45.8 0 5-6 131 1.86 20.4 1.02 21.9 0.39 5-7 127 2.59 24.5 1.16 27.5 0.35 可以看出，高分子量聚乙烯、分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚丙烯蜡的各种组合可与聚丙烯基弹性体共混以提供具有塑性和弹性特性组合的共混物。加入一部分反应共混物弹性体聚丙烯不仅降低了载荷松弛量，而且增加了应力值。
实施例6 此实施例说明了由如美国专利6,555,643中所公开的沿聚合物链有立体异构的全同立构聚丙烯的共混物形成薄膜。所述全同立构聚丙烯树脂与各种调节剂共混，如表17所述。样品6-1至6-5使用实验室规模的搅拌器化合(包括通常使用的稳定剂材料，如抗氧化剂等，占共混物的＜1％)，所述搅拌器购自Hackensack，NJ的C.W.Brabender Instruments。所述薄膜被压模成厚度为～200μ的薄膜，方法是加热至～200℃，然后使用类似于以下所述滞后测试方法中步骤1至14的方法，在Carver压力机中的PTFE片之间压缩。
表17 1.实验用茂金属聚丙烯，熔融流动速率为8克/10分钟，以代号EOD00-07购自Houston TX的Ato-Fina Chemicals 2.聚丙烯基纳米粘土浓缩物，购自PolyOne of Arlington Heights，IL PolyOne 1001母料浓缩物(50％粘土)。
按照滞后测试，这些共混物的性质显示于表18中。
表18 第一个周期(200％，第二个周期 室温) (50％，室温) 200％预第一个 50％时 第二个 加应变 周期后 的载荷 30％卸 周期后 组合物/ 时的 的变形 50％时 松弛载时的 的变形 ID基重应力 百分比 的应力 百分比 应力百分比 g/m2MPa％ MPa％ MPa ％ 6-11 154 2.74 3.9 1.24 18.80.646.7 6-2 185 3.49 17.81.81 28.30.605.0 6-3 192 6.93 34.83.04 42.20.2811.3 6-4 167 8.91 76.07.51 55.20.1912.0 6-5 167 7.15 30.72.80 43.70.308.2 1.与共混物1至2相同的数据 实施例7 此实施例举例说明了由如本发明所述聚烯烃弹性体共混物和塑性-弹性共混物得到的纤维的纺丝。纤维由以下材料使用两个挤出机体系纺成1)无规聚丙烯共聚物树脂(以VISTAMAXX 1120购自Huston，TX的ExxonMobil Chemical)和2)如本发明所述的塑性-弹性材料(与实施例5中5-7相同的组合物)，其中每个挤出机是水平单螺杆挤出机。从每个挤出机到纺丝组合件的挤出速度由计量熔融泵控制，所述计量熔融泵供给4孔纺丝组合件(Hills Incorporated，W.Melboume，FL)。表19列出了已发现可产生成功纤维形成的挤出条件 表19 在最高483kPa(70psi)的抽长空气压力下使用这两种材料成功纺成了纤维。
实施例8 此实施例旨在举例说明包含本发明塑性-弹性材料的非织造纤维网的形成。
使用上述的4孔纤维纺丝线生产小纤维网。双组分纤维(芯＝25％的无规聚丙烯共聚物(VISTAMAXX 2100，购自Huston，TX的Exxon MobilChemical)，外壳＝75％的塑性-弹性制剂5-7)使用276kPa(40psi)的抽长空气压力纺成。纺成的纤维首先在小规模移动桌上收集，然后使用由Fairfield，OH的Machinetek组装的粘合设备进行超声粘合，所述粘合设备装有Branson 900 BCA超声探头(Danbury，CT的Branson UltrasonicCorporation)。所述纤维网在276KPa的压力下粘合。信号的振幅(标度盘位置50)和纤维网的速度(标度盘位置8)分别限定了超声的能量和驻留时间。增加振幅、较高的压力和更小的纤维网速度都有助于更高的粘合。所得非织造纤维网的基重为约49.2g/m2。
两个周期纤维网滞后评价的结果(室温(～23℃)下伸展至150％)显示于图1中，其中10是第一个周期的伸展部分，14是两个周期的恢复部分(应当指出纤维网两个周期遵循相同的恢复路径)，而12是第二个周期的伸展部分。在此图中，单位为牛顿的载荷L相对于伸长百分比S作图。因第一个伸展周期而产生变形百分比(～30％)可在第二个周期的起始点处看到。附加周期(未示出)指示纤维网基本遵循相同的曲线，如伸展部分上的12和恢复部分上的14，只有最小限度(＜15％)的附加变形。
实施例9 此实施例旨在举例说明包含本发明塑性-弹性材料的薄膜的形成。
如本发明所述的塑性-弹性制剂(实施例5的组合物5-7)在实验室规模的Haake Polylab挤出设备(购自Thermo Electron(Karlsruhe)，Karlsruhe，Germany)上被挤成薄膜，所述挤出设备配有平冲模和拆除单元，设置线速度为21m/分钟。薄膜被收集在隔离纸辊上。薄膜的厚度为约76μ，宽度为约11.4cm。
两个周期薄膜滞后评价的结果(室温(～23℃)下伸展至200％)显示于图2中，其中20是第一个周期的伸展部分，24是两个周期的恢复部分(应当指出纤维网两个周期遵循相同的恢复路径)，22是第二个周期的伸展部分。在此图中，单位为牛顿的载荷L相对于伸长百分比S作图。因第一个伸展周期而产生变形百分比(～35％)可在第二个周期的起始点处看到。附加周期(未示出)指示薄膜基本遵循相同的曲线，如伸展部分上的12和恢复部分上的14，只有最小限度(＜15％)的附加变形。
测试方法 设备 张力检验器商业恒速伸展张力检验器，购自Instron Engineering Corp.，Canton，MA或SINTECH-MTS Systems Corporation，Eden Prairie，MN(或比较的张力检验器)可能是合适的。将该仪器与用于控制试验速度和其它试验参数以及用于收集、计算和报告数据的计算机连接。
测力传感器选择适于试验的夹具和测力传感器；夹具应该足够宽以与试样吻合，典型地采用2.54cm宽的夹具；选择测力传感器以使从所测试的试样中得到的预期拉伸特性曲线将会在测力传感器的能力或所采用的载荷范围25％和75％之间，典型地采用1kN的测力传感器； 样品切割器具体的样品切割器由所需的样品宽度决定。合适的切割器购自Philadelphia，PA的Thwing-Albert Instrument Co.。对于2.54cm宽的样品，型号JDC1-10是适合的。
样品制备 使用任何合适的方法将塑性-弹性材料首先从其粘附的任何底物或其它材料上分离。一个这种方法是冷冻样品以降低塑性-弹性材料与其它材料之间的粘合强度。合适的冷冻介质是压缩的1，1，1，2四氟乙烷，以商品名QUICK-FREEZE由Danbury，CT的Miller-Stephenson Chemical Company出售。
分离足够的样品以制备至少三个样品2.5cm×5cm(～15克)。使用以下方法制备样品 1)称量大约12克感兴趣的弹性体组合物。
2)将预先称重的材料放在两片0.03mm(0.010英寸)厚的PTFE(Teflon_)薄膜之间，压模所述组合物。
3)将薄膜“三明治”放在预热铝板之间，所述铝板插入型号为3853-0的Carver压力机中，同时加热板设至大约200℃。
4)加热所述材料3分钟，然后对压板之间的材料施加17MPa的压力。
5)让制剂在压力下流动30秒。
6)骤冷所得薄膜至环境温度。
7)将样品切成三个相等部分。
8)将每一部分置于PTFE薄膜和预热铝板之间，然后在施加14MPa压力之前使其在Carver压力机中加热至最多160℃持续1分钟。
9)让样品在压力下流动30秒。
10)释放压力，取出并旋转样品90°。将样品插回压力机中，立即施加21MPa的压力。
11)再让样品流动30秒。释放压力并翻转样品，将其插回压力机中，立即施加28MPa的压力。
12)再让样品流动30秒。
13)释放压力并旋转样品90°。然后将样品插回压力机中，立即施加34MPa的压力。
14)再让样品流动30秒。
15)最后挤压后，使样品冷却至环境温度。所得薄膜厚度介于101.6μm(4密尔)和最多381μm(15密尔)之间 16)将所得样品切成2.5cm×5cm的矩形。
所有测试均在实验室条件(～25℃，50％RH)的环境下进行。
第一个应变(成形应变)滞后周期 1)将样品置于2.5cm标距的张力检验器夹具中。或者，使用样品长度所允许的最大间距将样品固定在张力检验器的夹具之间。
2)以25.4cm/分钟的应变速率拉紧样品至200％最大应变(即，样品三倍于其初始长度)。在具体情况下，特定样品可拉紧至其它最大应变。如果使用的是不同于200％的最大应变，则应当记录该应变，并在变形百分比计算时使用。
3)200％应变(7.5cm夹具间距)时，反向夹具位移的方向，然后夹具以25.4cm/分钟的速度回到它的原始位置。
4)让样品在零应变下松弛一分钟。
5)一分钟后，以25.4cm/分钟的应变速率再次向样品加载至最多0.10N的载荷，以拉出样品中的松弛部分。测量并记录夹具之间的间距。
6)根据以下公式计算变形百分比(变形百分比决定预加应变在所述材料中产生的永久塑性变形的程度。)
7)测试最少3个样品，然后将数据平均。
8)记录以下数据 i)200％应变(或其它最大应变值)时的最大载荷，单位N/cm。
ii)变形百分比(如将认识到的，差异(100-变形百分比)又提供材料本身可回复弹性变形的百分比程度。) 第二个应变滞后周期 1)将按照第一个滞后加载周期预加应变的样品夹在一对夹具之间，设成2.5cm隔距，轻轻地拉以除去任何松弛物。
2)2分钟后，以25cm/分钟的速度将样品伸展至50％应变(1.5X初始长度)。
3)将样品保持在50％应变30秒的时间，同时监测(如，由相连的计算机采集)在此阶段内力随时间的变化。
4)以25.4cm(10英寸)/分钟的速度恢复到初始长度，然后保持60秒。
5)一分钟后，以25.4cm/分钟的应变速率再次向样品加载至最多0.10N的载荷，以拉出样品中的松弛部分。测量并记录夹具之间的间距。
6)测量以上简述方法中所述相同的程序后再次加载时的变形百分比。
7)测试最少3个样品，然后将数据平均。
8)记录三个样品中每一个的以下数据 a.50％应变时的载荷(N/cm) b.变形百分比 c.第二个滞后周期中30秒保持时间期间50％时的载荷松弛；它使用以下公式确定
体温(38℃)下的载荷松弛 1)将按照第一个滞后加载周期预加应变的样品夹在一对夹具之间，设成2.5cm隔距，轻轻地拉以除去任何松弛物。对于此测试，夹具和样品处于保持在38℃的环境室中，并且在样品伸展之前使其在室内平衡(～1分钟)。
2)以25cm/分钟的速度将样品伸展至50％应变(1.5X初始长度)。
3)将样品保持在50％应变10小时 4)监测并记录38℃下伸展步骤后的初始力和1、4和10小时时的力。
5)使用以下公式计算并记录每个时间段三个样品的载荷松弛百分比
储存条件下的尺寸稳定性 此方法基于ASTM标准方法D1204-02 1)按照第一个滞后加载周期对样品预加应变 2)仔细测量样品的长度和宽度尺寸，使用永久的记号追踪这两个方向上10或5mm间距(取决于样品的初始尺寸)的等距点。
3)将样品放在沙层(代替ASTM方法的纸和滑石)上，然后放入温度为60℃的受控热室中。
4)两分钟后取出样品。
5)暴露于60℃后测量两个尺寸。
6)以原始尺寸的百分比计算两个尺寸的变化。超过100％的值是在该具体方向上材料由于暴露于热(退火)而扩展的指示。低于100％的值是样品收缩的指示。
7)记录三个样品的结果。
发明详述中所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种挤出纤维网，所述挤出纤维网选自非织造材料和薄膜并且包含塑性-弹性材料，其中所述塑性-弹性材料包含弹性体聚丙烯和第二聚烯烃的组合，所述组合选自聚合物共混物或聚合物混合物，其特征在于
a)当取自所述纤维网的样品经受初始应变周期时所述材料具有基本塑性特性，使得所述初始应变周期为所述材料提供至少30％的变形；和
b)当取自所述纤维网的样品经受至少第二个应变周期时，所述材料具有基本弹性特性。
2.如权利要求1所述的挤出纤维网，其中所述弹性体聚丙烯选自包含结晶全同立构嵌段和无定形无规立构嵌段的聚丙烯聚合物；沿所述聚合物具有立体异构的全同立构聚丙烯；弹性体无规聚丙烯共聚物以及它们的组合，优选弹性体无规聚丙烯共聚物。
3.如权利要求1或2所述的挤出纤维网，其中所述第二聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯；低分子量聚乙烯；低分子量聚丙烯和聚烯烃蜡。
4.如权利要求1或2所述的挤出纤维网，其中所述第二聚烯烃是聚烯烃和聚烯烃蜡的组合。
5.如前述任一项权利要求所述的挤出纤维网，其中所述纤维网是非织造材料。
6.如权利要求5所述的挤出纤维网，其中所述非织造材料由纤维组成，所述纤维是双组分纤维。
7.如权利要求1至4中任一项所述的挤出纤维网，其中所述纤维网包括薄膜。
8.如权利要求7所述的挤出纤维网，其中所述薄膜是具有至少一个附加层的共挤出薄膜。
9.一种包括至少一个部件的吸收制品，所述部件选自液体可透过的顶片、底片、侧片、箍和腰带，其中所述部件使用如前述任一项权利要求所述的挤出纤维网构造。
10.如前述任一项权利要求所述的挤出纤维网，其中所述挤出纤维网包含一部分层压材料。
全文摘要
公开了一种挤出纤维网。所述挤出纤维网可以是非织造材料或薄膜。所述纤维网包含塑性－弹性材料，其中所述塑性－弹性材料是第一聚烯烃和第二聚烯烃的组合(可以是聚合物共混物或聚合物混合物)。受权利要求书保护的聚烯烃组合导致得到一种材料，当取自所述纤维网的样品经过初始应变周期(以致初始应变周期为所述纤维网提供至少30％的变形)时，所述材料具有基本塑性特性，而当取自所述纤维网的样品经过至少第二个应变周期时，其具有基本弹性特性。
文档编号A61F13/15GK1937984SQ20058000984
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月29日
发明者让-菲利普·M·奥特兰, 唐纳德·C·罗 申请人:宝洁公司