无纺织物的机械软化和内部软化的制作方法

专利名称：无纺织物的机械软化和内部软化的制作方法
背景技术：
本发明涉及无纺织物及其制造的领域。更具体地说，本发明涉及至少包括一层短纤维(staple fiers)或长丝(filaments)或复长丝(continuous fiaments)的无纺织物。这些纤维通常包含有热塑性塑料聚合物如聚酰胺、聚酯、聚醚；并含有聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯；还含有共聚物，以及它们的共混物。
这类微纤维织物的用途是制作个人护理用品，如尿布、训练小孩便溺的满裆裤、妇女卫生用品、成人大小便失禁用品，还可用于制作感染控制用品如外科手术帘子、医生手术服、消毒包布，还可用于制作各种衣服。由于这种布可能与穿戴人长时间接触，因此做这种用途的布的柔软度是一个重要因素。
增大无纺织物柔软度的各种方法在本领域内是众所周知的。这些方法包括水洗软化、机械拉伸以及用柔软剂对织物作局部处理。
无纺织物的水洗软化技术是很费时间的批次作业，不符合工业生产的要求。加之，从水洗工艺下来的大量的水必须加以处理，或者再循环使用或者丢弃，而被洗的织物必须加以干燥。干燥无纺织物是很费能源的工艺，在大规模生产中有些难于控制，有时会出现无纺织物重新熔化、发脆或其它损坏。
借助于拉伸的机械软化不能提供出足够的柔软度，这在某些用途中已被发现。局部处理也不能提供出某些用途所需的柔软度，而且还有额外的生产上的限制。
Fitting等的美国专利5,413,811描述了既用机械手段又用化学手段来提高无纺织物柔软度的处理方法。该项专利描述了怎样用局部化学处理和机械拉伸来生产出更柔软的无纺织物，它是借助于用柔软剂的水溶液把具有未经拉伸初始宽度和初始压杯值(cup crush value)的无纺织物弄湿，然后把浸透的无纺织物拉缩到约初始未拉宽度的50～95％的第二宽度，并在足以从无纺织物中除去95％湿气的温度和时间下干燥。
尽管该方法能生产出非常柔软的无纺织物，但仍需要一种更简单的方法，以使生产步骤更少，从而使生产中出错的机会更少。同时，避免对无纺织物作局部处理这样一种较凌乱的步骤也是应优先加以考虑的。
本技术领域大家还知道有一种例如增大织物防护性的、与局部处理相反的无纺织物内部添加剂。这往往涉及使用碳氟化合物添加剂，该添加剂在纤维形成后被迁移流动到织物表面上或在织物表面上“起霜”。这类添加剂的例子可从Perkins等的美国专利5,178,931和Bradley等的美国专利5,482,765中找到。
因此需要有一种无纺织物，它用一种软化工艺或处理程序制成，它避免采用局部处理，但却十分柔软适于制作服装。该工艺必须比水洗软化快，比局部处理洁净，并适于大规模工业生产。
据此，本发明的目的是提供出一种微纤维无纺织物，它不用局部处理的化学药剂，它能连续地进行工业生产，同时它又充分柔软适于制作服装使用。发明概述本发明以一种织物实现了上述目的，该织物从热塑性聚合物和内部软化添加剂的混合物纺成，其中的添加剂量为最高达3％的重量百分数，同时，该织物还作过机械处理以增加其柔软度。该织物的最终压杯值小于初始压杯值的50％，而其压杯值的下降量则大于单独处理的压杯值下降量之和。附图简述

图1示出一种装置的简图，该装置可用来拉缩本发明的织物。
图2示出一种装置的简图，该装置可用来展宽本发明的织物。术语定义本文所用“无纺织物”一词，系指一种织物，它结构中有交互叠放的各层纤维或丝，但不能象针织物那样被辨认出来。许多方法，例如熔喷法、纺粘法和粘合粗梳法(bonded carded web processes)都已制出了无纺织物。无纺织物的单位重量通常用每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米的克数(gsm)来表示，而所用纤维的直径则常用微米来表示(注意osy换算为gsm须将osy乘以33.91)。
术语“微纤维”在此意指直径很小的纤维，其平均直径不大于约75微米，例如平均直径从约0.5微米至约50微米，或更具体地说，微纤维的平均直径为约2微米至约40微米。另一种常用的纤维直径表示方法为登尼尔，其定义是每9000米纤维的克数，并可以纤维直径微米数的平方乘以密度g/cc，再乘以0.00707来计算。登尼尔值低说明纤维较细，登尼尔值较高说明纤维较粗或较重。例如，给定聚丙烯纤维的直径为15微米，可加以平方，以所得之数乘以0.89g/cc再乘以0.00707而换算成登尼尔。因此，15微米的聚丙烯纤维的登尼尔值为约1.42(152×0.89×0.00707=1.415)。在美国以外，测量单位更常使用“tex”，其定义是每千米纤维的克数，tex可以登尼尔/9来计算。
术语“纺粘纤维”在此指的是直径很小的纤维，其制造方法是从多个细小的、通常是圆形的喷丝头毛细管中挤压熔融的热塑性材料而喷出纤丝，然后又将挤出的纤丝直径按下述专利的方法迅速减小，这些专利的例子有Appel等的美国专利4,340,563；Dorschner等的美国专利3,692,618；Matsuki等的美国专利3,802,817；Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394；Hartman的美国专利3,502,763以及Dobo等的美国专利3,542,615。纺粘纤维当被放到收集表面上时通常是不粘的。纺粘纤维通常是长条的，平均直径(至少用10个样品)大于7微米，更具体地说，在10至20微米之间。
术语“熔喷纤维”在此意指通过多个细小的、通常为圆形的压模毛细管挤压熔融的热塑性材料而制成的纤维，挤出的熔融丝或纤丝进入下降的高速的、通常是热的气体(如空气)流中，气流能使该熔融的热塑性材料如纤丝变细，以减小它的直径，可能就减到微纤维的直径。此后，该熔喷纤维就被高速气流带动并放到收集表面上而形成随机分布的熔喷纤维无纺织物。这样的方法，已被例如Butin的美国专利3,849,241所公开。熔喷纤维可以是长条的也可以是非长条的微纤维，它的平均直径通常小于10微米，当放到收集表面上时通常还是粘的。
术语“协制”在此意指一种工艺方法，它至少有两个模头围绕着一个中心出料口，当正在形成无纺织物时，通过该出料口往其上加入其它材料。这其它材料可以是纸浆、超级吸收剂颗粒、纤维素纤维或短纤维。协制工艺方法在共同转让的Lau的美国专利4,818,464和Anderson等的美国专利4,100,324中已经示出。用协制法生产出来的无纺织物通常被称为协制材料。
术语“多层层压布”在此意指一种层压布，其中有些层是纺粘纤维，有些层是熔喷纤维，例如纺粘层/熔喷层/纺粘层(SMS)层压布，以及其它的层压布，如下列专利所公开的那些层压布Brock等的美国专利4,041,203；Collier等的美国专利5,169,706；Potts等的美国专利5,145,727；Perkins等的美国专利5,178,931；以及Timmons等的美国专利5,188,885。这样的层压布的制造方法，可以是先后在运动的成形网带上先放上纺粘织品层，然后放熔喷织品层，最后再放另一层纺粘织品层，随后把该层压物在下述状态下粘结起来；也可以是，将各织品层单独做好后用辊子卷好，然后在另外的粘结步骤中加以粘结。这种织品的单位重量约为0.1～12osy(6～400gsm)，或更具体地说，是约0.75～3osy。多层层压布还可具有多种层数的熔喷层或多层纺粘层，可做成多种不同的外形，并可包括有其它材料如薄膜(F)或协制材料，例如SMMS、SM、SFS等等。
术语“聚合物”在此通常包括(但不限于)均聚物；共聚物如嵌段共聚物、接枝共聚物、随机和替代共聚物；三元共聚物等，以及它们的共混物和改性物。另外，除特加限定者外，术语“聚合物”应包括一切可能几何构形的分子，这些构形包括(但不限于)全同立构对称、间同立构对称和随机对称。
术语“机器方向”或MD在此系指织物生产时的方向上的长度。术语“横过机器方向”或CD系指织物的宽度，即常指与MD垂直的方向。
术语“单组分”纤维在此系指只用一种聚合物从一个或几个挤压机做出来的纤维。这并不意味着排除从一种聚合物制成，但加有小量为着色、抗静电、润滑、亲水性等用的添加剂。这些添加剂，如二氧化钛着色剂，通常的含量都小于约5％的重量百分数，更典型的是约小于2％的重量百分数。
术语“复合纤维”(conjugate fibers)在此是指从单另挤压机挤压出来的至少由两种聚合物制成、但被纺合在一起的一种纤维。复合纤维有时也指多组分纤维或双组分纤维。虽然复合纤维可以是单组分纤维，但一般说其中的聚合物是不相同的。各种聚合物在复合纤维的整个断面上基本上是按固定位置的明显区域布置，并沿着复合纤维的长度方向连续伸展。这样的复合纤维的形状可以是例如皮芯型的，一种聚合物围绕着另一种，也可以是并排型的、馅饼型的或者是“海中岛屿”型的。复合纤维在以下专利中已有论述Kaneko等的美国专利5,108,820；Krueger等的美国专利4,795,668和Strack等的美国专利5,336,552。Pike等的美国专利5,382,400对复合纤维也有论述，并指出可在该复合纤维中利用两种(或多种)聚合物的不同膨胀率和收缩率来产生出卷曲。利用机械手段和德国专利DT25 13 251 A1中的方法也可制造出卷曲的纤维。对双组分的纤维来说，聚合物的配比可以是75/25、50/50、25/75或任何其它要求的比例。这种纤维的形状可以象Hogle等的美国专利5,277,976、Hills的美国专利5,466,410以及Largman等的美国专利5,069,970和5,057,368中所述的样子，这些专利所述的是非一般形状的纤维。
术语“共混物”(blend)意指两种或两种以上聚合物的混合物，而术语“搀合物”(alloy)意指亚级的共混物，其中的各组分是不相溶混的，但把它们掺和在了一起。
术语“超声粘合”意指所实施的一种工艺方法，例如有如Bornslaeger的美国专利4,374,888所述的将织物在声波发生头和支承辊之间通过。
术语“加热点粘合”(thermal point bonding)涉及将要粘合的纤维织物或纤维无纺织物在加热的砑光辊与支承辊之间通过。砑光辊虽不总是，但常常是用某种方法成型为使整个织物不被粘合整个表面，而支承辊则通常为平滑的。结果是，为了功能以及审美的理由而开发出了各种各样的砑光辊型样。一种型样的例子，有如Hansen和Pennings的美国专利3,855,046所述，其上具有点，名为Hansen Pennings或H&P型样，其粘合面积为约30％，每平方英寸约有200个粘合点。该H&P型样具有正方形的点或点粘合面积，其中每个点的边尺寸为0.038英寸(0.965mm)，点间间距为0.070英寸(1.778mm)，粘合深度为0.023英寸(0.584mm)。这样做出的型样具有约29.5％的粘合面积)。另一种典型的点粘合型样为膨胀的Hansen Pennings或“EHP”粘合型样，它产生出15％的粘合面积，每个正方形点的边尺寸为0.037英寸(0.94mm)，点间间距为0.097英寸(2.464mm)粘合深度为0.039英寸(0.991mm)。另一种典型的点粘合型样标号为“714”，它具有正方形的点粘合面积，其中每个点的边尺寸为0.023英寸，点间间距为0.062英寸(1.575mm)，粘合深度为0.033英寸(0.838mm)。这样做出来的型样所具有的粘合面积约占15％。此外还有一种普通型样称为C星型样，它的粘合面积约占16.9％。C星型样具有横向的条子或灯芯绒设计，条子被流星所中断。另外的普通型样包括菱形型样和线编型样。菱形型样为重复的稍带偏移的菱形，粘合面积约为16％；线编型样顾名思义看起来象纱窗，粘合面积约为19％。粘合面积典型地是织物层压布面积的10％左右至30％左右。本技术领域众所周知，点粘合借助于在每层内部将纤丝和/或纤维粘结起来，就能把层压布的各层拢在一起，同时还能给予每个单个层以整体性。
术语“拉缩”(necking or neck-stretching)系指通常在机器方向上拉长无纺织物，在可控状态下缩减其宽度达要求的量。可控制的拉伸可在冷却温度、室温或较高温度下进行，在被拉伸方向上总尺寸的增加量可高达织物断裂所要求的伸长量，该伸长量在多数情况下为1.2至1.4倍。当松开后，无纺织物又会向原来的尺寸缩回。这样的工艺方法，在例如下列专利中已经公开Meitnen和Notheis的美国专利4,443,513；Norman的美国专利4,965,122、4,981,747和5,114,781；以及Hassenboehler Jr等的美国专利5,244,482。
术语“收缩软化”(neck softening)在此系指不加热进行的拉缩，亦即在外温下在机器方向对材料进行拉缩。在收缩软化中，织物被拉缩的量例如为20％。这意味着织物在机器方向被拉伸到它的宽度达到它未拉缩初始宽度的80％时为止。
术语“可拉缩材料”在此意指可被拉缩的材料。
术语“收缩材料”(necked material)在此是指任何至少已在一个向量上被收缩过的材料，收缩的方法例如可用拉伸或聚拢。
术语“展宽”(un-necking)在此意指一种工艺方法，它用于可展宽材料使其展宽，它通常是在与原先的拉力相垂直的方向上使用拉力，该拉力使其展宽到一定的尺寸，当拉力松开时，该展宽的尺寸应缩回到至少约50％。
术语“水洗软化的”意指对在普通家用洗衣机中水洗软化过的材料的那种感觉。
术语“弹性的”和“弹性体的”，当指的是纤维、薄膜或织物时，意指一种材料，当加之以偏移力时能伸长到它松弛未拉伸长度的至少150％，即一倍半，该抻开的偏移长度当拉伸偏移力松开时会回弹伸长量的至少50％。
术语“回缩”(recover)在此意指被拉伸的材料，在材料被用偏移力拉伸后当偏移力终止时它的缩回量。例如，一种材料在松弛未偏移状态的长度为1英寸，它被拉伸了50％，达到1.5英寸，则该材料的拉伸长度就是其松弛长度的150％。如果该被拉伸材料在松开偏移和拉伸力后缩回到1.1英寸长，则该材料就是缩回了其伸长量的80％(0.4英寸)。
术语“服装”在此意指可穿戴的任何非医疗用的服装。它包括工业用工作服和长工作服、内衣、裤子、衬衣、夹克衫、手套、袜子等等。
术语“感染控制用品”在此意指医疗用品如外科手术长服和帘子、面罩、头罩如张大的帽子、手术帽和头巾；脚上穿的如鞋罩、靴罩和拖鞋、伤病员服、绷带、消毒用包布、擦布；服装如化验室工作服、长工作服、围裙和夹克衫；病床被褥、担架和摇篮褥单等等。
术语“个人护理用品”在此意指尿布、训练孩子便溺的满裆裤、吸湿用内裤、成人大小便失禁用品，以及妇女卫生用品。试验方法压杯试验无纺织物的柔软度可根据“压杯”试验来测定。压杯试验可借助于测定冲压做成倒置杯状的织物所需的峰值载荷(也称“压杯”)来衡量织物的刚度，具体做法是，用直径为4.5cm的半球状压脚，去冲压一块23cm×23cm的做成约直径6.5cm、高6.5cm的倒置杯状的织物，此时杯状织物系用一直径约6.5cm的圆筒所围绕，以保证杯状织物均匀地变形。使用10次读数的平均值。压脚和杯子须放在一条直线上，以防压脚与杯子的边接触而影响读数。当压脚以每秒0.25英寸(每分钟380mm)的速度下降时即测得了峰值载荷，载荷是以克计。压杯试验还能派生出杯压样品所需的总能量(“杯压能”)的值，该值为从试验开始至峰值载荷点的能量，亦即在一个座标轴上的载荷克数和在另一座标轴上的压脚走行距离毫米数形成的曲线下方的面积。因此杯压能是以g-mm来计量的。压杯参数值较低说明织物较柔软。测定压杯参数适用的仪器是FTD-G-500型测力传感器(测定范围为500g)，该仪器可从新泽西州Pennsauken市的Schaevitz公司购得。
在下列表中所报告的值为压杯载荷值。发明详述一种用热塑性聚合物纤维制成的织物实现了本发明的目的，该制成织物的聚合物中具有能提高柔软度的添加剂，所做成的织物还经过了机械软化。
在本技术领域中众所周知有多种柔软剂，其中通常包括有几种形式的硅氧烷。含有增加织物润湿性的化合物的硅氧烷例子，在Nohr和MacDonald的美国专利4,923,914中已经给出。另一种含有化合物的适用硅氧烷是呈固体粒状的超高分子量聚合物，它是商品标号为DowCorningMB 50 Silicone Masterbatch polymer的一族聚合物。一种特殊的Dow CorningMB 50 Silicone Masterbatch polymer，它含有约50％的硅氧烷和用12熔体指数的聚丙烯制成的有机树脂，它的商品标号为Dow CorningMB 50-001 Silicone Masterbatchpolymer。Dow CorningMB 50 Silicone Masterbatch polymers聚合物族可从密执安州Midland的Dow Corning Corporation公司购得。
本发明实施中优选的添加剂为特殊等级的硅氧烷，其通式为

其中n为从3至约1000。
适用于本发明实施的硅氧烷的商业来源为Dow CorningCorporation公司，它位于密执安州的Midland，它经销这种硅氧烷的注册名称为200流体。另外的来源包括General Electric、PPGIndustries,Inc.、Goldschmidt和OSi。
为了实践本发明，添加剂必须彻底地与热塑性聚合物混合。该混合物的制造方法，例如可在30或60mm的双螺杆挤压机中将各组分进行复合。本领域技术人员所熟知的任何其它有效的复合聚合物的方法都可采用。在下面的加有内部添加剂的实施例中，是借助于在双螺杆挤压机中将聚合物(通常为聚丙烯)与每种添加剂搅和到预定水平来制造该种混合物的。这样制得的混合物随后被与纯净聚合物在干燥状态下掺和，以达到每个实施例所说的添加剂百分数。
本发明人对硅氧烷添加剂的含量已发现应低于3％的重量百分数，因为高于这一水平就会对粘结发生负面效应。他们还发现，硅氧烷添加剂往往会迁移到纤维的表面或在表面上“起霜”，起一定程度的润滑作用。硅氧烷添加剂所提供的质地柔软和表面润滑性再加上机械软化，结果就获得了在工业连续生产上可接受的令人惊喜的更柔软和更易悬垂的织物。本发明在实施中所制得的织物，它的压杯参数，至少要比不象本发明那样把内部添加剂和机械处理结合起来生产出来的织物低50％。
织物的机械处理可用多种不同的方法来进行，例如微皱成形、冷压纹成形、辊棒拍打处理、拉缩、展宽、通过轧面，及其组合。本技术领域熟知的其它方法也可采用。其目的是松开或打破足够数量的纤维间的粘结处，以生产出更柔软的织物。
请看图1，在本发明的一个实施方案中，可拉缩材料12可以是多层的材料，它具有例如至少一层纺粘织物连接在至少一层熔喷织物、粘合粗梳织物或其它适当的材料上。例如，可拉缩材料12可以是多层的材料，它的第一层纺粘聚丙烯的单位重量为约每平方码0.2-8盎司(osy)，一层熔喷聚丙烯的单位重量为约0.2～4osy，第二层纺粘聚丙烯的单位重量为约0.2～8osy。
可拉缩材料12也可以是单层的材料，例如纺粘织物，其单位重量为约0.2～10osy，或者是熔喷织物，其单位重量为约0.2～8osy。
可拉缩材料12也可以是组合材料或协制材料，它是用两种或两种以上不同的纤维混合物制成，或是用纤维和颗粒物的混合物制成。这样的混合物可在载带着熔喷纤维的气流中加进纤维和/或颗粒物而形成，以使在纤维被收集到收集设备上以前，发生熔喷纤维与其它材料、例如木制纸浆、短纤维或颗粒物如超级吸收剂材料等的紧密缠绕搀和，以制成随机分布的熔喷纤维与其它材料的胶结织物，例如Anderson等的美国专利4,100,324所公开的那种。
如果可拉缩材料12是用纤维做的无纺织物，则纤维应是借助纤维间的粘结而形成胶结织物结构的，这样的结构是经得住拉缩的。纤维间的粘结还可借助于单根熔喷纤维之间的缠绕来产生。纤维缠绕在熔喷过程中是本来就有的，但还可用一些方法来发生或加强，例如用水力缠绕法或针刺法。替代的办法或附加的办法是使用粘结剂以加强需要的粘结，或者可用超声点粘结法，印刷点粘结法或加热点粘结法来实行粘结。
可拉缩材料12在通过驱动辊组件18的轧面后，就在一系列的反S环带中的一系列蒸汽罐28-38的面上通过。蒸汽罐28-38的外径典型地为24英寸，但其它尺寸的罐也可使用。可拉缩材料在蒸汽罐上的接触时间或停留时间是为实现热处理的，时间的长短取决于这样一些因素，如蒸汽罐温度、材料类型和/或单位重量等。例如聚丙烯可拉缩织物可在被加热到测出温度从室温到约150℃(302°F)的一系列蒸汽罐上走过时接触1到300秒以实现热处理。更具体地说，温度可在约100-135℃范围内，停留时间可在约2～50秒的范围内。
由于驱动辊20和22的圆周线速度被控制得比蒸汽罐28-38的圆周线速度为低，因此可拉缩材料12在蒸汽罐28-38和驱动辊20和22之间是被拉伸的。借助于调节辊子之间的速度差，就可使可拉缩材料12从初始的未拉缩宽度缩到第二宽度，缩进要求的数量，并在加热的蒸汽罐28-38上通过时保持在这一拉缩状态。这一动作会给予可拉缩材料12对拉缩状态的记忆。支承辊组件42中辊子的圆周线速度可保持高于蒸汽罐28-38的速度，以使收缩材料12被进一步拉伸并在收缩状态下在走向图2的展宽步骤中被冷却。这样就完成了可展宽(reversiblynecked)材料44的制备。
可展宽材料44在通常与机器方向交叉的方向上被加上拉伸力后，可被扩张到第三宽度，该宽度与它原先的拉缩前的尺寸相近。织物的展宽可通过使用商业上可购得的设备如Tenter架来实现，Tenter架能抓住织物的两个边并把它拉到要求的宽度，见图2所示。在这种类型的展宽设备的实践中，可展宽材料44被通过展宽组件56，其中包括Tenter架，这对本领域技术人员来说是众所周知的。图2示出的Tenter架中，链子58上有多个夹片60固结在链节上，并沿链子58间隔开，同时有链子62也具有类似间隔开的夹片60。链子58和62系靠齿轮64来推动，齿轮则由电动机65来驱动(图中未画)。链子58和62是不平行的，而是向下游方向(箭头65A所指)岔开(从顶视图看)。当材料44接近组件56时，原先张开的夹片60自动地顺序闭合，夹住层压物的边。随着链子58和62向前行进，材料44就被拉伸成象链子的通道一样岔开。当夹片60到达链程顶端尽头时，夹片就自动张开，松开被拉的织物44。在松开拉力后，该材料会回缩到被展宽尺寸的至少50％。完成加工的织物44可被绕到辊子上(图中未画)，以便举起和贮存。
对本发明的目的来说，考虑需要的柔软度约为压杯载荷绝对值70g或更小些。按照本发明的方法处理过的织物，其最终压杯载荷值应比该种织物的初始压杯参数值至少小50％，亦即最终压杯载荷值不大于初始压杯载荷值的50％。此外，以上所述的各种处理方法，包括本发明的方法，对较轻单位重量的织物是没有这样的效果的，因为这样的织物凭着它们的纤细和内在适应性，它们的压杯参数值已然是很低的了。单位重量在约1osy(34gsm)以上的织物是最能受下述处理方法的影响的，而且是本发明可适用的主要领域。
本发明人还相信，用上述内部柔软剂和机械方法处理过的织物，需要时也可从局部处理中得益。例如，用Fitting等的美国专利5,413,811所述的局部处理方法，也许会对进一步降低织物的压杯参数值有作用。在Fitting的专利中，柔软剂是在机械软化前加入，其数量为无纺织物重量的0.1～10％之间。这些柔软剂可以是本领域技术人员众所周知的用于软化纺织品的任何化学品。柔软剂可以是硅氧烷、阴离子的、非离子的或阳离子的柔软剂，但阳离子柔软剂是优选的。
阴离子柔软剂通常为化学品化合物，例如磺化油类如蓖麻籽油、橄榄油和大豆油；磺化合成脂族酯类如三油酸甘油酯；以及高分子量的磺化脂族醇。
非离子柔软剂是与其它整理剂高度相容的，而且通常是化合物如甘醇、甘油、山梨醇和尿素等。脂肪酸的化合物如高分子量饱和脂肪酸如棕榈酸和硬脂酸的聚乙二醇，以及其它的例子。
阳离子柔软剂通常是长链酰胺、咪唑啉和季氮的化合物。一种适用的阳离子柔软剂是以动物脂肪为主要成分的季铵化合物，它的商品名称是Varisoft。纺织品柔软剂在Riggs,C.L.和Sherill,J.C.所著TextileLaundering Technology(1979)一书中进行了讨论(p.71～74)，还在American Dyestuff Reporter杂志1973年九月号上(p.24～26)和Textile World杂志1973年十二月号上(p.45～46)进行了讨论。
下述实施例以无纺织物的压杯参数值示出各种处理方法的效果。请注意，由于压杯试验有标准偏差，因此每个数据点都代表着至少五种个别织物的测定值。还请注意，只有实施例8中才有本发明的实施例。实施例1按照美国专利4,041,203的一般方法做成了纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)无纺层压布，各层顺序地放到移动的成形金属丝网上。该层压布的总单位重量为1.5osy(51gsm)，各层的单位重量分别为0.5-0.5-0.5osy(17-17-17gsm)。制造各层的聚合物分别为PF-304，可从Himont Corporation购得；3795G，可从ExxonChemical Company购得；以及PF-304。该层压布为加热点粘结而制成的胶结无纺织物。
在该实施例中，该层压布被放在普通家用洗衣机中进行了水洗。水洗周期为30分钟，用的是温水，加了1/2杯的Tide洗涤剂。在洗涤一次以上的样品中，在每次洗涤后都加入更多的洗涤剂，两次周期之间不经过干燥就开始下一次洗涤。在所有洗涤周期完成后，每个样品都被放入普通家用甩干机中，调定低速甩30分钟。然后对该SMS层压布即进行压杯参数值试验，试验结果列于表1。
表1样品 对照样品 变化％1.5osySMS 205同左-1.5osySMS水洗1次20570-661.5osySMS水洗5次20550-76该结果清楚地显示出通过单纯水洗的机械软化所取得的柔软度的惊人增长。水洗不但大大降低了压杯参数值的百分数，而且压杯参数的绝对值也显示出这是非常柔软的织物。
遗憾的是，对无纺织物的软化来说，水洗是非常费水、费力和费能的方法。水洗是批次性的作业方法，它不适于作大量织物的连续生产。实施例2按照美国专利4,041,203的一般方法制成了纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)无纺层压布，各层顺序地放到移动的成形金属丝网上。层压布总的单位重量为1.6osy(54gsm)，各层的单位重量分别为0.55-0.5-0.55osy(19-17-19gsm)。制造各层的聚合物分别为与上述实施例1相同。该层压布为加热点粘结而制成的胶结无纺织物。
在该实施例中，层压布被拉缩软化，宽度缩到初始未拉宽度的80％(亦即拉缩了20％)。然后对该层压布进行了压杯参数值试验，试验结果示于表2。
表2样品 对照样品变化％1.6osySMS，未经拉缩软化295同左 -1.6osySMS，拉缩软化20％295243 -18结果显示，拉缩软化可相当大地减小无纺织物的压杯参数。实施例3本实施例使用的纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)无纺层压布与实施例2所用的相同。
在本实施例中，层压布在230～250°F(110～121)之间被拉缩了表3所示的初始未拉缩宽度的百分数。该SMS层压布然后进行了压杯参数值试验，试验结果示于表3。
表3拉缩％ 对照 样品 变化％0 180同左 -20 180140-2230 180120-3340 180116-3650 180105-4260 18094 -48结果显示，拉缩处理可减小的压杯参数量大致上与拉缩量成正比。但压杯参数的绝对值要比单独机械水洗的结果高得多。实施例4本实施例使用的纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)层压布与例1所用的相同。
在本实施例中，用两种柔软剂局部处理了该层压布。柔软剂为Y-12230和TritonX-405。前者为聚氧化亚烃改进的聚二甲基硅氧烷，可从康涅狄格州Danberg的OSi(原为Union Carbide Corp.的分公司)购得；后者为烷芳基聚醚醇，可从宾夕法尼亚州Philadelphia的Rohn&Hass Company购得。这些柔软剂系与水混合成水溶液，所含柔软剂的重量百分数如表4所示。对无纺织物的处理是采用前述的“浸轧”方法，虽然替代办法如喷洒也是可行的。然后对SMS层压布进行了压杯参数值试验，试验结果列于表4。
表4样品 对照样品 变化％1.5osySMS，未经处理 205同左 -1.5osySMS,0.5％Y-12230 205179-131.5osySMS,0.3％TritonX-405205161-21结果显示，单独用一定的局部化学品处理能使无纺织物的压杯参数减小约15～20％。实施例5本实施例使用的纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)层压布与实施例2所用的相同。
在本实施例中，层压布在230°F(110℃)温度下被拉缩了30％，然后用三种不同的柔软剂进行处理。在表5中，头两行分别示出未经拉缩(N.S.)或处理的基础织物的试验结果和单纯拉缩的织物的试验结果。所使用的柔软剂为Y-12230、TritonX-405和Ultralube，后者是一种有专利权的表面活性剂烃类混合物，它可从佐治亚州Dalton的MFG Chemical and Supply,Inc.公司购得。这些柔软剂系与水混合成含有化学药品重量百分数如表5所示的水溶液。对无纺织物的处理是采用前述的“浸轧”方法，虽然替代办法如喷洒也是可行的。然后对SMS层压布进行了压杯参数值试验，试验结果列于表5。
表5样品 对照样品 变化％无N.S.未处理 226同左 -30％N.S.未处理226114-5030％N.S.然后1.0％Y-12230 226119-4730％N.S.然后1.0％TritonX-405226143-3730％N.S.然后1.0％Ultralube 226156-31试验结果表明，拉缩后继之以某种柔软剂局部处理可将无纺织物的压杯参数最多降低到50％。但是，压杯参数的绝对值仍远大于经单纯机械水洗的结果。实施例6本实施例使用的纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)层压布与实施例1所用的相同。
在本实施例中，层压布被用三种不同的局部柔软剂处理后再拉缩30％，但最后一种样品例外，它被拉缩了40％，拉缩时的温度为约245°F(118℃)。在表6中，第一行示出未经拉缩或处理的基础织物的试验结果。
所用的局部柔软剂为Y-12230、TritonX-405和Varisoft137，后者可从俄亥俄州Dublin的Sherex Chemical Co.公司购得。Varisoft为二氢化脂二甲基铵硫酸二甲酯，它的CAS号码为G8002-58-4。己醇系用作Y-12230的辅助表面活性剂，并在无纺织物干燥过程中被驱散，使之在最终产品中不留下任何有效数量。柔软剂系与水混合成含有化学药品重量百分数如表6所示的水溶液。对无纺织物的处理是采用前述的“浸轧”方法，虽然替代办法如喷洒也是可行的。然后对SMS层压布进行了压杯参数值试验，试验结果如表6所示。
表6样品 对照样品变化％未处理，无N.S. 226同左 -30％N.S.用0.5％Y-12230 226112 -5030％N.S.用0.3％TritonX-405226110 -5230％N.S.用1.0％Varisoft 226102 -5540％N.S.用1.0％Varisoft0.5％Y-12230，及0.5％hexanol(1.6 osy SMS) 226 72 -68结果显示，用某些柔软剂局部处理后再拉缩，能减小无纺织物的压杯参数最多达70％。产生出水洗织物的压杯参数绝对值左右的数据。实施例7本实施例使用的纺粘层-熔喷层-纺粘层(SMS)层压布与实施例2所用的相同。
在本实施例中，层压布被拉缩到所列出的量，拉缩是在约230-250°F(110～121℃)下进行的，然后按前述程序展宽到比原来宽度约大20％。在表7中，第一行示出未经拉缩、处理或展宽的基础织物的试验结果。
对经处理的无纺织物的局部处理是采用的上述“浸轧”方法，虽然替代办法如喷洒也是可行的。然后对SMS层压布进行了压杯参数值试验，试验结果列于表7。
表7样品 对照 样品 变化％未处理，无N.S. 180同左 -30％N.S. 18095-4740％N.S. 18086-5240％N.S.用1.0％Varisoft0.5％Y-12230，及0.5％hexanol 18051-72结果显示，用某些柔软剂进行局部处理并继之以拉缩和展宽，能使无纺织物的压杯参数减小约70％，产生出水洗织物的压杯参数绝对值左右的数据。在Fitting等的美国专利5,413,811中，对该种织物和工艺方法有进一步的阐述。实施例8一种用聚丙烯聚合物制成的、具有单位重量为1.2osy(41gsm)的纺粘织物被制造了出来，该聚丙烯是从Exxon Chemical公司购得，其标号为ESCORENEPD-3445聚丙烯。硅氧烷添加剂200流体在挤压以前与聚合物混合，其数量示于表8。该织物在430°F(221℃)下以0.6g/孔/分钟的速度被纺出。该织物系在型辊温度为280°F(138℃)下，用膨胀Hansen Pennings型样加热砑光而粘合起来的，如Hansen和Pennings的美国专利3,855,046所说，其粘合面积为15％。有几个样品被在外温下拉缩软化，其收缩量示于表8，然后又被展宽到大约为拉缩前的宽度。然后对这些样品进行了压杯参数值试验，试验结果列于表8。
表8样品 对照样品 变化％无添加剂，无N.S.149149 -3％添加剂，无N.S. 149115 -230％添加剂，50％N.S. 149105 -303％添加剂，20％N.S. 14994-373％添加剂，45％N.S. 14968-543％添加剂，53％N.S. 14961-59结果显示，用某些化学药品进行内部处理，继之以拉缩和展宽，能使无纺织物的压杯参数减小约60％，产生出水洗织物压杯参数绝对值左右的数据。本发明人相信，SMS层压布也将会得出这一结果。
这一实施例显示出，通过内部化学药品处理和机械处理，而且是在连续的、大规模工业生产中进行这样的处理，能够生产出柔软度可与水洗织物相匹敌的无纺织物。这样制出的织物，不但柔软，而且还保留着足够量的它原先的特性，例如强度，可在很多有用的产品中使用。本发明所用的内部处理方法在生产调整中实施起来比较简单，因为它只涉及往聚合物混合料中掺入一种附加的配合剂。实施例7的局部处理方法，诚然十分有效，但它是涉及附加设备和工艺步骤的较凌乱的方法。
虽然在上面只详述了几个示例性的实施方案，但本领域的技术人员会很容易地理解，在这些示例性实施方案中，可作出很多变动而不会在实质上脱离本发明的新颖结论和优点。因此，所有这样的变动都被认为是包括在下述权利要求所定义的本发明的范围之内。在权利要求中，手段加功能的权利要求被认为应涵盖着结构，在本说明书中，结构是被描述成实现所述的功能的，并且不仅涵盖结构的等价物，而且涵盖等价的结构。例如，虽然钉子和螺钉因为钉子是用圆柱形的表面来把木制零件固结在一起，而螺钉是用螺旋形表面来固结，因此可能是不属于结构上的等价物，但是在固结木制零件的范畴内，钉子和螺钉都可以是等价的结构。
还应进一步指出，本说明书所提到的任何专利、专利申请或出版物都被全文作为参考资料引入。
权利要求
1．一种无纺织物，它含有聚合物和大于零的正值与3％(重量)之间的内部柔软剂，而且该无纺织物是还经过机械软化的。
2．权利要求1的无纺织物，其中所说的机械软化系选自微皱成形、冷压纹成形、辊棒拍打处理、拉缩处理、展宽处理等方法及其组合。
3．权利要求1的无纺织物，其中所说的机械软化是拉缩到它初始的、未拉缩的第一宽度的约50～95％的第二宽度。
4．权利要求3的无纺织物，其中所说的机械软化包括拉缩后又展宽到第三宽度，该第三宽度约相当于它初始的、未拉缩宽度的80～150％。
5．权利要求1的无纺织物，其中无纺织物的压杯参数值小于不带内部添加剂和未经机械软化的类似无纺织物压杯参数值的50％。
6．权利要求1的无纺织物，其中所说的内部柔软剂为硅氧烷，其化学式为
其中n为3至约1000。
7．权利要求1的无纺织物，它在所说的机械处理以前还进行过局部软化处理。
8．权利要求1的无纺织物，其中所说的聚合物系选自聚烯烃、聚酰胺、聚醚酯和聚氨酯。
9．权利要求8的无纺织物，其中所说的聚合物是聚烯烃。
10．权利要求9的无纺织物，其中所说的聚烯烃是聚丙烯。
11．权利要求9的无纺织物，其中所说的聚烯烃是聚乙烯。
12．权利要求1的无纺织物，它包括至少一层熔喷层和至少一层纺粘层。
13．权利要求12的无纺织物，其中所说的无纺织物是一种层压布，它包括第一纺粘层、熔喷层和第二纺粘层，而各层都被粘合在一起。
14．权利要求13的无纺织物，其中所说的无纺织物是经加热点粘合而成的。
15．包括权利要求1的无纺织物的服装。
16．包括权利要求1的无纺织物的个人护理用品。
17．包括权利要求1的无纺织物的感染控制用品。
18．一种无纺织物，它含有大于零的正值与3％(重量)之间的硅氧烷柔软剂，其化学式如下
其中n为3至约1000。而且该无纺织物系经过拉缩到它初始的、未拉缩第一宽度的约50～95％的第二宽度，并又展宽到第三宽度，该第三宽度约相当于它初始的、未拉缩宽度的80～150％，该无纺织物的压杯参数值小于不带内部添加剂和未经机械软化的类似无纺织物压杯参数值的50％。
19．包括权利要求18的无纺织物的医生手术服。
全文摘要
本发明提供了一种无纺织物,该无纺织物用热塑性塑料聚合物和内部软化添加剂的混合物纺成,其中的添加剂量为最高达3%的重量百分数,同时,该无纺织物还作过机械处理以增加其柔软度。该无纺织物的最终压杯参数值小于初始压杯参数值的50%,而其压杯参数值的下降量则大于单种处理的压杯参数值下降量之和。该无纺织物可以是单层布,也可以是用纺粘材料或其它材料如熔喷材料和协制材料做成的层压布。
文档编号D06M15/643GK1217034SQ97194179
公开日1999年5月19日 申请日期1997年4月23日 优先权日1996年4月29日
发明者G·T·苏杜斯, A·叶海亚奥伊 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司