包含单组分纳米复合纤维的可延展非织造纤维网的制作方法

专利名称：包含单组分纳米复合纤维的可延展非织造纤维网的制作方法
包含单组分纳米复合纤维的可延展非织造纤维网 发明领域本发明涉及包含单组分纳米复合纤维的可延展非织造纤维网以及包含 此类非织造纤维网的 一次性制品。发明背景通过非织造材料挤出方法例如熔喷法和纺粘法形成的非织造纤维网可 以非常廉价的方式被制成产品及产品的组件，所述产品如此廉价以至于该 产品可被看成在仅仅一次或几次使用后即被丢弃。示例性的产品包括一次 性吸收制品，例如尿布、失禁贴身短内裤、训练裤、妇女卫生内衣、擦拭物等。消费者对非织造材料的现有需求为可在用于一次性制品中时提供柔软 性和延展性。较柔软的非织造材料对皮肤更溫和，并且有助于向尿布提供 更像衣服的美感。能够具有高度延展性的非织造材料可用于在诸如一次性 尿布的产品中提供持续的贴合性，例如作为拉伸复合材料的一部分，并有 利于使用多种机械后处理例如拉伸、打孔等。可延展材料或结构在本文中 被定义为能够伸长但不必恢复所有或任何施加的应变的那些。另一方面， 弹性材料被定义为必须在载荷移除后恢复其伸长的绝大部分。当今工业内需要具有可由树脂制成而不需要高成本的特殊聚合物或弹 性聚合物的中旦至低旦纤维的可延展非织造材料。本领域的技术人员熟 知，随着纺丝拉细速度增加，分子取向将会增加并且纤维伸长率将会降 低。对于具有低伸长率的强低旦纤维，这不是问题，但是生产具有高伸长 率的低旦纤维则面临严峻考验。因此，本发明的一个目的是提供包括低旦 纤维的非织造纤维网，该低旦纤维可由常规树脂制成而不需要昂贵的添加 剂。本发明的另一个目的是提供包含此类柔软的可延展非织造纤维网的一 次性制品。发明概述本发明公开了包含单组分纳米复合纤维的可延展非织造纤维网。所述 单组分纳米复合纤维包含聚合物混合物和纳米颗粒组合物。纳米颗粒组合物的重量相对于单组分纳米复合纤维的重量介于约0.1%和约70%之间。本发明的非织造纤维网还可包含非纳米复合单组分或多组分纤维。在一个实施方案中，本发明的非织造纤维网在峰值载荷时具有的平均伸长率可在至少一个方向上超过约80%。在另一个实施方案中，本发明的纤维的同等非织造纤维网在峰值载荷时的平均;申长率。、在另一个实施;案中，本发明的非织造纤维网的交叉方向(也称作横向；CD)伸长指数相对 于不含单组分纳米复合纤维的同等非织造纤维网为至少约1. 5。本发明的非织造纤维网可具有约5至约100克/平方米(g/m2; gsm) 的基重并且可通过纺粘法生产。组成非织造纤维网的纤维的直径通常为约 5至约50 |im。任何单组分纳米复合纤维的聚合物混合物可包含单一聚合物。单一聚 合物可为聚丙烯。作为另外一种选择，任何单组分纳米复合纤维的聚合物 混合物可包含两种或更多种聚合物的共混物。这些聚合物可为聚丙烯或聚 丙烯和一种或多种不同聚合物。在一个实施方案中，聚合物混合物的熔融 流动速率为约10至约1000克/10分钟(g/10min)。本发明也涉及用于非织造纤维网的纤维。本发明的非织造纤维网可用 于制造一次性制品。发明详述如本文所用，术语"单组分纤维"是指具有仅仅一种组分(即，沿其 横截面的一个实心部分)的纤维。中空纤维也可称作"单组分纤维"，只 要除了中部空气之外在其横截面上具有仅仅一个实心部分。如本文所用，术语"吸收制品"是指吸收和容纳身体流出物的装置。 更具体地讲，吸收制品是指紧贴或邻近穿着者的身体放置以吸收和容纳由 身体排放的多种流出物的装置。如本文所用，术语"一次性的"用来描述不打算洗涤或换句话讲不打 算恢复或再用作吸收制品的吸收制品(即，它们旨在单次使用后即被丢 弃，并且回收、堆肥处理或换句话讲以环境相容的方式进行处理)。"一 体的"吸收制品是指由单独部件结合在一起形成的吸收制品以形成协调整 体，以便其不需要单独的操纵部件如单独的支持物和衬里。如本文所用，术语"非织造纤维网"是指具有夹在中间(但不以任何 规则的重复形式)的单根纤维或线的结构的纤维网。非织造纤维网在过去 通过多种方法形成，例如气流成网法、熔喷法、纺粘法和粗桥u法，包括粘 合才危理成网法。如本文所用，术语"微纤维"是指具有不大于约100 nm的平均直径 和大于约10的长径比的小直径纤维。本领域的技术人员将会知道，组成 非织造纤维网的纤维直径影响其总体柔软性和舒适性，并且较小旦尼尔的 纤维一般产生比较大旦尼尔的纤维更柔软且更舒适的产品。对于本发明的 纤维，优选的是直径在约5至50|um的范围内，更优选在约5至35 "m的 范围内，甚至更优选在约15至30|um的范围内，以获得适宜的柔软性和 舒适性。纤维直径可利用例如用10jim计数线校准的光学显微镜测定。如本文所用，术语"熔喷纤维"是指如下形成的纤维挤压熔融热塑 性材料通过多个细的且通常为圆形的冲模毛细管，作为熔融线或长丝进入 高速气(例如，空气)流中，该高速气流拉细熔融热塑性材料的长丝以将 其直径减小至一般0. 5至10jum,但更典型1至5 jum的范围内。之后'该 炫喷纤维由高速气流运载并沉积在收集面上，以形成随机分散的熔喷纤维 的纤维网。如本文所用，术语"纺丝纤维"是指通过将熔融热塑性材料由喷丝头 的多个细的且通常为圆形的毛细管挤出为长丝，随后通过牵拉迅速减小挤 出长丝的直径而形成的小直径纤维。纺丝非织造纤维网可通过例如常规的 纺丝方法生产，其中熔融聚合物被挤压成连续长丝，该连续长丝随后被高 速流体骤冷、拉细，并以随机排列收集在收集面上。在长丝收集之后，可 利用任何热能、化学或机械粘结处理或它们的任何组合(即"纺粘" 法)，以形成粘结纤维网，从而得到粘在一起的纤维网结构。纺丝非织造 纤维网的热点粘结生产出"纺粘"非织造纤维网。在一个实施方案中，本发明中的非织造纤维网可仅仅包含纺丝纤维。 在另一个实施方案中，非织造纤维网可包含纺丝纤维与熔喷纤维以离散层 或混合形式的混合物。在另一个实施方案中，非织造纤维网可包含纳米颗 粒浓度不同的多层纺丝纤维与熔喷纤维。这些未粘合纤维被紧缩在一起。
如本文所用，术语"人造短纤维"是指通过将熔融热塑性材料由喷丝 头的多个细的且通常为圆形的毛细管挤出为长丝，随后通过牵拉(通常利 用常规的导丝巻绕体系)迅速减小挤出长丝的直径而形成的小直径纤维。 可通过后挤出牵拉进一步减小纤维直径，然后将所述纤维切割成不连续的 长度。所述纤维也可具有最终应用或者被巻曲以有助于例如粗梳法。人造 短纤维可用来例如利用粗梳法、气流成网法或湿法成网法制造非织造织 物。
如本文所用，术语"纳米复合纤维"是指包含纳米颗粒的纤维。 单组分连续纤维、人造短纤维、中空纤维、异形(例如多叶)纤维均 可利用本发明的方法来生产。本发明的纤维可具有不同的几何形状，包括 圓形、椭圆形、星形、矩形和其它各种偏心。如本文所用，非圆形横截面 纤维的直径为具有相同横截面积的圓形的当量直径。
如本文所用，术语"可延展非织造材料"是指如下的任何非织造材
料其在施加延伸力时具有至少约80%,在一个实施方案中至少约100%, 在另一个实施方案中至少约140%的峰值载荷时的平均横向伸长率。本文 所述的峰值载荷时的平均伸长率根据用于非织造纤维网的张力测试方法部 分中概述的方法测定。
如本文所用，术语"伸长指数"是指包含纳米复合纤维的非织造纤维 网在峰值载荷时具有的平均伸长率除以不含纳米复合纤维的同等非织造纤 维网在峰值载荷时的平均伸长率。"同等"是指用几乎相同的生产量生产 的非织造纤维网具有几乎相同的基重，并且它们的纤维具有几乎相同的直 径且包括相同的聚合物混合物但缺少纳米颗粒組合物。在 一个实施方案 中，伸长指数大于1。在另一个实施方案中，伸长指数大于l.2。在另一 个实施方案中，伸长指数大于1.5。在一些情况下，伸长指数大于2。
如本文所用，术语"紧缩"和"紧缩的"是指使非织造纤維网中纤维 的至少一部分紧靠在一起以形成一个位点或多个位点。与未紧缩的纤维网
7相比，所述位点用于增加非织造材料对外力如磨损和张力的抵抗。"紧缩 的"可指整个非织造纤维网经过加工以使纤维的至少一部分紧靠在一起， 例如通过热点粘结。此类纤维网可被认为是"紧缩纤维网，，。在另一种意 义上，被紧靠在一起的纤维的具体的离散区域，例如单独的热粘结部位， 可被描述为"紧缩的"。紧缩可通过向纤维网施加热量和/或压力的方 法，例如热点(即，点)粘结来实现。热点粘结可通过使纤维网经过由两 个辊形成的压力辊隙来实现， 一个辊被加热并在其表面上包含多个凸起
点，如4吏予Hansen等人的美国专利3,855,046中所述。紧缩方法也可包 括但不限于超声波粘结、通风粘结、树脂粘结和水缠结法。水缠结法通常 涉及用高压水喷处理纤维网，以在需要紧缩的区域中借助机械纤维缠结 (摩擦)紧缩纤维网，其中位点在纤维缠结的区域中形成。纤维可用水刺 法，如授予Kalwaites的美国专利4, 021， 284和授予Contrator等人的美 国专利4, 024， 612中所提出。 聚合物混合物
单组分纳米复合纤维的聚合物混合物可包含一种或多种聚合物。用于
0. 9g/mL)直至高密度聚乙烯(p 〉 0. 95 3g/mL))、乙烯-丙烯弹性体、聚 丙烯、乙烯与丙烯的共聚物、聚酰胺、聚酯、脂族酯缩聚物、聚(己内 酯)、聚(琥珀酸二乙酯)、聚(琥珀酸己二酸二乙酯)、聚(琥珀酸二 丁酯)、聚(琥珀酸己二酸二丁酯)、脂族聚酯基聚氨酯、己二酸、对苯 二酸与1，4-丁二醇的共聚酯、聚酯酰胺、可生物降解的聚合物(例如聚羟 基烷酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、淀粉、热塑性淀粉、以及描述于美国公布 2002/0188041A1中的其它可生物降解的聚合物)、其它聚合物(如美国专 利6， 476， 135中所述)、以及它们的共聚物或共混物。
此外，聚合物混合物一般可包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌 段、接枝、无规和间规共聚物、三元共聚物等，以及它们的共混物和修饰 物。聚合物混合物可包括聚合物化学结构中所有可能的立体化学构型。这 些构型包括但不限于全同立构、间同立构、无规立构和随机构型。
聚合物混合物可为聚合物的共混物。在一个实施方案中，聚合物混合 物为具有多种全同立构、无规立构和间同立构构型的聚丙烯树脂的共混物。共混聚合物可为单独聚合物的有意共混物或用于生产聚合物的聚合反 应4支术的产物。
本发明的聚合物混合物可任选地包括附加成分。合适的附加成分包括 但不限于通常用于纤维制造、非织造材料加工和聚合物形成中的那些。在 共混聚合物情况下，理想的附加成分为与共混聚合物和聚合物混合物中的 其它组分形成固体溶液和/或均勻混合物的那些。在一个方面，附加成分
选自包括以下的组成核剂、颜料或着色剂(例如二氧化钛)、防结块
剂、抗静电剂、促热稳定剂、软化剂、润滑剂、表面活性剂、润湿剂、增 塑剂、抗光剂、抗风化剂、焊接强度改善剂、增滑剂、染料、抗氧化剂、 阻燃剂、促氧化稳定剂、天然油、合成油、抗粘连剂、填充剂、摩擦系数 调节剂、湿润剂、以及它们的组合。此外，用于纤维的任何涂层或表面处 理可在加工期间或纤维形成之后添加。在聚合物混合物中，附加成分将包 括有效实现存在于聚合物混合物中的附加成分实现的效果的量。例如，用 于紫外线稳定剂的稳定量，用于润滑剂的润滑量。对于皮肤调理剂，将期
望对皮肤有效果的试剂量。通常，附加成分为聚合物混合物的约0.1%至 约5%。这些附加成分可以常规量采用以便获得柔软性和延展性的有利组 合，尽管通常此类成分在组合物中并不需要。
在一个实施方案中，单组分纳米复合纤维包含热塑性聚合物。热塑性 聚合物可包含聚丙烯，所述聚丙烯可为高熔融流动速率聚丙烯。所述聚丙 烯也可包括低熔融流动速率聚丙烯。在一个实施方案中，高熔融流动速率 聚丙烯具有在约io至约1000g/10min范围内的熔融流动速率。在另一个 实施方案中，高熔融流动速率聚丙烯具有在约10至约800g/10min范围内 的熔融流动速率。在另一个实施方案中，高熔融流动速率聚丙烯具有在约 10至约600g/10min范围内的熔融流动速率。在一个实施方案中，4氐熔融 流动速率聚丙烯具有约10至约80g/10min的熔融流动速率。在另一个实 施方案中，低熔融流动速率聚丙烯具有约15至约7Qg/10min的熔融流动 速率。在一个实施方案中，聚丙烯共混物的熔融流动速率为约10至约
1 000g/10min。在另一个实施方案中，聚丙烯共混物的熔融流动速率将为 约10至约600g/10min。本文所述的熔融流动速率根据ASTM D U38 (条 件L; 230/2.16 )中概述的方法测定，其以引用方式并入本文。本领域的说明书第7/13页
技术人员将认识到，具有上述熔融流动速率范围的聚合物混合物通常用于 纺丝法中。
纳米颗粒组合物
纳米颗粒组合物包含纳米颗粒，并任选地包含处理化合物、增容剂和 载体聚合物。
纳米颗粒为具有在纳米范围内的至少 一种粒度的离散颗粒。在使用 时，纳米颗粒可被附聚并且可以不作为离散纳米颗粒存在。纳米颗粒可为 多种形状，例如球形、纤维状、多面形、片状、规则形状、不规则形状等。
纳米颗粒可包括粘土納米颗粒(也称作纳米粘土颗粒，可互换佳L
用)。这些颗粒由小片组成，所述小片可具有约lnm的基本厚度和约 IOO訓至约500nm的长度或宽度。在其天然状态，这些小片间隔约lnm至 约2nm。在插层状态，小片间隔可为约2nm至约8ntn。在膨胀状态，小片 间隔可超过约8nm。在膨胀状态，纳米粘土材料的比表面积可为约800mVg 或更高。
纳米颗粒的非限制性实例为天然纳米粘土 (例如高岭土、滑石、膨润 土 、锂蒙脱石、蒙脱石、蛭石和云母)、合成纳米粘土 (例如 Laponite , 得自 Southern Clay Products, Inc. ， Gonzales, TX; 和 S0MASIF，得自CO-OP Chemical Company, Japan)、纳米纤维、金属納米 颗粒(例如纳米铝)、金属氧化物纳米颗粒(例如纳米氧化铝)、金属盐 纳米颗粒(例如纳米碳酸钙)、碳或无机纳米结构(例如单壁或多壁碳纳 米管、碳纳米棒、碳纳米带、碳纳米环、碳或金属或金属氧化物纳米纤维 等)、和石墨片(例如膨胀石墨等)。示例性的纳米粘土颗粒包括蒙脱石 粘土纳米颗粒。
物更具相容性，并且当纳米颗粒为纳米粘土颗粒时可造成插层。用于纳米 颗粒的处理化合物的实例包括但不限于硬脂酸钙和其它硬脂酸盐化合物。
氯化季铵、'二曱基二氢化牛油氯化^:铵、二曱基iu匕牛油^"-乙i己基氯化
季铵、曱基牛油双-2-羟基乙基氯化季铵、曱基二氢化牛油氯化季铵、或
10它们的混合物。包含处理化合物的纳米颗粒被称作经处理的纳米颗粒。更
粘土颗粒、或经处理的粘土纳米颗粒、或有机粘土纳米颗粒。此外，包含处理化合物的蒙脱石纳米颗粒被互换地称作蒙脱石有机粘土纳米颗粒、或经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒、或经处理的蒙脱石納米粘土颗粒。蒙脱石
有机粘土纳米颗粒得自Southern Clay Products, Inc., Gonzales, TX(例如Cloisite 系列纳米粘土) ； Elementis Specialties, Inc.,Hightstown， NJ (例如Bentone 系歹寸納米枯土) ； Nanocor， Inc.，Arlington Heights, IL (例如Nanomer 系歹寸纟内米粘土)； 和Siid—Chemie, Inc. ， Louisville, KY (例如Nanofi 1 系列纳米粘土 )。
在一个实施方案中，处理化合物的重量相对于经处理的纳米颗粒的重量介于约20%和约80%之间。在另一个实施方案中，处理化合物的重量相对于经处理的纳米颗粒的重量介于约30%和约60%之间。在另一个实施方案中，处理化合物的重量相对于经处理的纳米颗粒的重量为约40°/。。
纳米颗粒或经处理的纳米颗粒可包含载体树脂以有助于将它们分散到聚合物混合物中。载体树脂的非限制性实例为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯。在一个实施方案中，载体树脂的重量相对于单組分纳米复合纤维小于约"％。在另一个实施方案中，载体树脂的重量小于约30%。在另一个实施方案中，载体树脂的重量小于约10°/。。
纳米颗粒或经处理的纳米颗粒也可包含增容剂以有助于分散并改善纳米颗粒或经处理的纳米颗粒与聚合物混合物之间的界面性质。增容剂的非限制性实例为烯烃与马来酸酐的共聚物，更具体地讲为乙烯与马来酸酐的共聚物，或丙烯与马来酸酐的共聚物。在一个实施方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量相对于单组分纳米复合纤维小于约4S%。在另一个实施
方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量小于约30%。在另一个实施方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量小于约10°/。。在一个实施方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量相对于单组分纳米复合纤维大于约1%。在另一个实施方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量大于约2%。在另一个实施方案中，烯烃与马来酸酐的共聚物的重量大于约4°/。。包含经处理的蒙脱石纳米粘土颗粒与增容剂的纳米颗粒组合物(也称
作母料)的实例包括但不限于NanoBlend 1201和NanoBlend 1001(PolyOne Corp., Avon Lake, OH),两者均包含介于约38%和42%之间的经处理的蒙脱石纳米粘土颗粒。
对于本发明的目的而言，单组分纳米复合纤维中纳米颗粒的重量在不含处理化合物的基础(即不含处理化合物的纳米颗粒)上指定。对于无机纳米颗粒，纳米颗粒的重量可被认为是纳米颗粒或纤维在炉中于90(TC下燃烧45分钟后的残余量。在一个实施方案中，单组分纳米复合纤维中的纳米颗粒的重量介于约0.1%和约30%之间。在另一个实施方案中，纳米颗粒重量的下限可为约1%。在另一个实施方案中，下限可为约2%。在另一个实施方案中，下限可为约3%。在另一个实施方案中，下限可为约4°/。。在另一个实施方案中，上限可为约25%。在另一个实施方案中，上限可为约20%。在另一个实施方案中，上限可为约10%。存在于纳米复合纤维中的纳米颗粒的量可依据目标产品成本和期望的纤维性质改变。.
聚合物与纳米颗粒组合物可以熔融态混合在一起，以便组合物与纳米颗粒的起源不可确定。这种混合可在离散的步骤中进行，通常称作"预混合，，，或者用生成单组分纳米复合纤维的方法就地进行。在一个实施方案中，聚合物混合物与纳米颗粒組合物在预混合步骤中混合，或者用生成纤维的方法就地混合。在另一个实施方案中，聚合物混合物与包括经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒的纳米颗粒组合物在预混合步骤中混合，或者用生成纤维生成的方法就地混合。在另一个实施方案中，聚合物混合物与包括经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒及丙烯与马来酸酐的共聚物的纳米颗粒组合物在预混合步骤中混合，或者用生成纤维的方法就地混合。
在一个实施方案中，纳米颗粒包括已通过添加乙烯-乙烯醇(EVOH)而膨胀的纳米粘土颗粒。作为一个非限制性实例，纳米粘土蒙脱石材料可与EVOH (27%摩尔乙烯等级)共混。该组合随后可与聚丙烯聚合物共混，所得组合可形成单组分纳米复合纤维。
在一个实施方案中，非织造纤维网包含单组分纤维，该单组分纤维包括纳米复合纤维，并且该纳米复合纤维包含聚丙烯、烯烃与马来酸酐的共聚物、经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒，其中所述聚丙烯具有约"g/10min的熔融流动速率，烯烃与马来酸酐的共聚物在单组分纳米复合纤维中的重量为约6%，经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒在单组分纳米复合纤维中的重量
为约2.4%,并且所述非织造纤维网具有的横向伸长指数相对于不含纳米复合纤维的同等非织造纤维网为至少约1. 5。
非织造纤维网
本发明的纤维通常为低旦纤维，这有助于生产极其柔软的、可延展的且高度均匀的非织造纤维网。具有这种性质组合的非织造纤维网尤其适用于一次性吸收制品，例如尿布、失禁贴身短内裤、成人失禁产品、轻微失禁产品、训练裤、妇女卫生内衣、擦拭物等，因为它们能够用于其中延展性和柔软性可有助于制品的舒适性和总体性能的制品部分中。本发明的非织造纤维网的适宜应用包括用于女性卫生垫、尿布、和/或成人失禁产品的顶片；用于尿布的可拉伸组件例如耳片或插片；以及用于硬质表面(例如地板或台面)的清洁擦拭物，或者用于皮肤如面部清洁、身体清洁的清洁擦拭物、或嬰儿擦拭物。
尽管本发明的非织造纤维网可有益地用作诸如尿布的 一次性吸收制品的组件，但其用途并不仅限于一次性吸收制品。本发明的非织造纤维网可用于需要柔软性和延展性或者受益于柔软性和延展性的任何应用中，例如擦拭物、抛光布、地板清洁擦拭物、家具衬里、耐用衣服等。还可期望许多不同的擦拭物，例如面部清洁布、身体和个人清洁布和/或手套、以及其它美容或身体清洁应用。
如果期望非织造纤维网的附加延展性或活化作用，则可能需要后加工处理。机械与化学后加工处理均可以是适合的。可能的机械后加工处理包括拉伸、拉幅、以及美国专利公布2004/0131820和2003/028165 、 WO04/059061、 WO 04/058214和美国专利5,518,801与5,650,214中所述的其它处理。能够高度延展的非织造材料，例如本发明的非织造材料，有利于使用机械后处理。
本发明的可延展的柔软非织造材料也可为层压体的形式。层压体可通过本领域技术人员已知的任何粘结方法组合，所述粘结方法包括但不限于热粘结、粘合剂粘结(包括但不限于喷雾粘合剂、热熔性粘合剂、胶乳基粘合剂等)、声波和超声波粘结、和挤出层压，其中聚合物直接浇铸到另一种非织造材料上(同时仍处于部分熔融状态)，粘结到非织造材料的一侧上，或者通过将熔喷纤维非织造材料直接沉积到非织造材料上。这些及
其它制备层压体的适宜方法描述于Wu等人的美国专利6,013,151和Morman等人的美国专利5,932, 497中。非织造纤维网的一个用途为纺粘-熔喷-纺粘(SMS)层压体中的纺粘层。作为另外一种选择，非织造纤维网也可用作熔喷层。
实验步骤
纤维分析
纤维样本的安装对于每个测试样本，制备10至12根纤维。随机选择纤维并使其与纤维束分离。随后将纤维粘贴到矩形纸架上，确保包裹住纸架背部上的胶带及纤维末端。当心不要以任何方式拉伸或变形纤维。
直径测量在配备有彩色摄像机和显示屏的Zeiss Axioskope显孩t镜上观察安装的纤维。当纤维在40倍物镜和1倍目镜下聚焦时，用一对卡尺在监视器中以英寸为单位测量纤维直径。利用Graticules LTD制造的分成100刻度的lmm的标尺对显微镜进行校准，以用于该放大倍率。
张力测试在MTS Synergie 400材料测试仪上对安装样本进行张力测试，所述测试仪配备有校准的10N测力传感器和4.04版Testworks 4软件。根据ASTM D3822测试纤维，测试标距为1英寸，夹头速度为2英寸/分钟。将安装纤维加载到测试仪夹具中。切掉纤维两侧上的纸架，从而使紙张不会干扰测试。测试平均十根纤维，并将平均断裂伸长率用作延展性的量度。
纺粘一 织造纤维网生产和张力测试
纤维网生产在中试纺粘非织造材料生产线上将聚烯烃组合物转换成纺粘非织造纤维网，所述生产线配备有狭槽喷射牵伸系统、穿孔的真空移动带和热礼粘合系统。采用0.4克/孔/分钟(ghm)的质量产出来生产纤维网并调整线速度以获得大约20gsm的基重，除非另外指明。优化每个样本的粘结温度，但一般发现粘结温度与比较例大致相同。粘结温度为砑光机的实际表面温度，所述砑光机的一个砑光辊18°/。的粘结面积有"刻花"，而另一个砑光辊为光滑辊。粘结压力保持恒定为350磅/线性英寸，除非另外指明。粘结温度优化为横向拉伸强度与峰值载荷伸长率的最佳组合。在任何情况下，所选条件为横向拉伸强度不低于横向最大值的
10%。
张力测试对于每种非织造纤维网，通过利用JDC精度样本切割器 (Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA)首先在所关 注的方向上切割1英寸宽的条带来制备一个拉伸测试带。然后，将样本带 的长度修剪成约7英寸。在测试机上，例如在Instron U22上，对每个 样本带进行张力测试，该Instron 1122用MTS Sintech ReNew升级包改 进并配备有501b的测力传感器、1英寸宽的锯齿咬合面、以及3.1版的 Testworks软件，或者在MTS Synergie 400测试台上，该MTS Synergie 400配备有100N的测力传感器、1英寸宽的橡胶咬合面、以及4.07版的 Testworks 软件(Instron Corporation, Canton, Mass. ; MTS Systems Corporation, Eden Praire， MN)。用5英寸的标距和5英寸/分钟的夹 头速度测试样本带。测试平均十个非织造材料带，并将峰值载荷时的平均 伸长率用作延展性的测量。
在刻花的辊和光滑的辊表面上利用90m/min的线速度和125°C的热轧 粘合温度，将具有 35g/10min熔融流动速率的聚丙烯ProFax PH835 (Base11 Polyolefins Corp., Wilmington, DE)纺丝并粘合成非织 造纤维网。利用具有皮/芯型双组分容量的288-孔毛细管计数封装进行纺 丝。ProFax PH835用于皮和芯二者中，因此生产出单组分纤维。将纤维牵 拉成1.8dpf (单丝纤度；即，16. 8 Mm直径)，并以0.化hm的流量生 产。所述非织造纤维网具有20gsm的基重。平均纤维拉伸强度为2MMpa, 并且断裂伸长率为284%。测试非织造纤维网的拉伸特性。平均纵向拉伸强 度为4.6N/cm,并且峰值载荷伸长率为40%。平均横向拉伸强度为 2.9N/cm，并且峰值载荷伸长率为68%。
实施例1
制备按重量计90%的聚丙烯ProFax PH8 35与按重量计10%的 NanoBlend 1201的共混物。利用与比较例1相同的设备和条件将纤维纺 丝并粘合成非织造纤维网。该共混物用于皮和芯二者中，因此生产出单組 分纤维。平均纤维拉伸强度为189Mpa，并且断裂伸长率为289%。测试非织造纤维网的拉伸特性。平均纵向拉伸强度为8. 7N/cm，并且峰值载荷伸 长率为87%，其比不含比较例1中的纳米复合纤维的同等非织造纤维网的 峰值载荷伸长率高约118%。因此，纵向伸长指数为约2.2。平均一黄向拉伸 强度为3. 1N/cm,并且峰值载荷伸长率为156%,其比不含比较例1中的纳 米复合纤维的同等非织造纤维网的峰值载荷伸长率高约130%。因此，横向 伸长指数为约2. 3。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。例 如，公开为相反，除非另外指明，每个这样的量纲是指所引用的数值和 围绕该数值的功能上等同的范围。例如，公开为"40mm"的量纲旨在表示 "约40mm，，。
在发明详述中引用的所有文件都在相关部分中以引用方式并入本文 中。对于任何文件的引用不应当解释为承认其是有关本发明的现有技术。
含义或定义矛盾时，应当服从在枣发明甲賦亍B
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域 技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明实质和范围的情况下可以做 出多个其他改变和变型。因此，权利要求书意欲包括在本发明范围内的所 有这样的改变和变型。
权利要求
1.一种包含单组分纳米复合纤维的非织造纤维网，所述纳米复合纤维包含a)聚合物混合物；和b)纳米颗粒组合物，其中所述非织造纤维网在峰值载荷时具有的平均伸长率大于不含纳米复合纤维的同等纤维网在峰值载荷时的平均伸长率。
2. 如权利要求1所述的非织造纤维网，其中所述聚合物混合物包含聚 丙烯组合物。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的非织造纤维网，其中所述聚合物 混合物包含聚丙烯组合物，所述聚丙烯组合物包含至少两种不同的 聚丙烯。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的非织造纤维网，其中所述纳米颗 粒组合物的重量相对于所述单组分纳米复合纤维的重量为0.1%至70%。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的非织造纤维网，其中所述纳米颗 粒包括经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的非织造纤维网，其中所述纳米颗 粒组合物包含烯烃与马来酸酐的共聚物。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的非织造纤维网，其中所述单组分 纳米复合纤维具有5至5Giam的直径。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的非织造纤维网，其中所述非织造 纤维网通过纺粘法生产。
9. 一种包含单组分纳米复合纤维的非织造纤维网，所述纳米复合纤维 包含a) 聚丙烯,b) 烯烃与马来酸酐的共聚物，和c) 经处理的蒙脱石粘土纳米颗粒，其中所述聚丙烯具有35g/10min的熔融流动速率，所述烯烃与马来 酸酐的共聚物在所述单组分纳米复合纤维中的重量为6%,所述经处 理的蒙脱石粘土纳米颗粒的重量为2.4%,并且所述非织造纤维网具 有的横向(CD)伸长指数相对于不含纳米复合纤维的同等非织造纤 维网为至少1. 5。
10. —次性制品，所述一次性制品包含如权利要求1至9中任一项所迷 的非织造纤维网，其中所述制品选自由下列組成的组用于女性卫 生垫、尿布和/或成人失禁产品的顶片；用于尿布的可拉伸耳片； 用于硬质表面或皮肤的清洁擦拭物；以及它们的组合。
全文摘要
本发明提供了包含单组分纳米复合纤维的非织造纤维网，所述单组分纳米复合纤维使得非织造纤维网具有高度延展性。所述单组分纳米复合纤维包含聚合物混合物和纳米颗粒组合物。包含单组分纳米复合纤维的非织造纤维网在峰值载荷时具有的平均伸长率大于不含纳米复合纤维的同等非织造纤维网在峰值载荷时的平均伸长率。
文档编号D04H1/42GK101646818SQ200780044304
公开日2010年2月10日 申请日期2007年11月19日 优先权日2006年11月30日
发明者D·I·科里亚斯, E·B·邦德, N·S·布罗伊勒斯 申请人:宝洁公司