亲水粘合用纤维的制作方法

专利名称：亲水粘合用纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种亲水粘合用纤维(binder fiber)。此种纤维可通过聚烯烃芯材料与高度可湿脂族聚酯共混物皮壳(sheath)材料的共纺来生产。该高度可湿脂族聚酯共混物包含一种未反应混合物，该混合物包含脂族聚酯聚合物，选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物；多羧酸；以及润湿剂。该亲水粘合用纤维表现出显著改善的生物降解能力却又易于加工。该亲水粘合用纤维可用于用来吸收诸如体液之类的流体的一次性吸收制品。
背景技术：
目前，一次性吸收制品在许多领域得到广泛应用。例如，婴儿和儿童护理领域、尿布和训练裤，已广泛取代可重复使用的布吸收制品。其他典型一次性吸收制品包括女性护理制品如卫生棉或棉塞，成人失禁用品以及医疗护理制品如外科手术服或伤口敷料。典型一次性吸收制品一般包含一种复合结构，该结构包括上片、下片和上下片之间的吸收结构。此种制品一般包括某种类型系紧系统，用于将制品固定在身体上。
一次性吸收制品使用期间通常要承受一次或多次液体侵沾(insult)，例如水、尿、月经或血液。因此，制作一次性吸收制品的外包覆下片的典型材料为不溶于液体且不透液体的材料，例如聚丙烯薄膜，应表现出足够强度和耐操作能力，以便在穿戴者使用期间维持一次性吸收制品的整体性，不让流到制品上的液体泄漏。
虽然目前一次性婴儿尿布和其他一次性吸收制品已得到公众的普遍接受，但是这些制品在特定领域依然存在有待改进之处。例如，许多一次性吸收制品可能难以处置。例如，许多一次性吸收制品在试图顺马桶冲入下水系统时往往造成马桶或连接马桶与下水系统的管道的堵塞。特别是，一次性吸收制品中使用的典型外包覆材料在冲下马桶时一般都不解体或分散，致使一次性吸收制品无法以此种方式处置。倘若外包覆材料做得非常薄以减少一次性吸收制品的总体积，从而减少马桶或下水管堵塞的可能，则在外包覆材料受到穿戴者正常使用应力时外包覆材料通常将不具有防止撕破或撕裂的足够强度。
再者，固体废物的处置在全球正日益受到不断增长的关切。随着埋藏场一个个填满，减少一次性制品材料来源，在一次性制品中更多地结合进可循环和/或可降解成分，以及设计可不用加入到诸如埋藏场之类的固体废物处理设施中而是采用其他手段处置的产品的呼声，正日益高涨。
有鉴于此，存在着对这样一类可用于一次性吸收制品的新材料的需要，该制品在使用期间通常保持其整体性和强度，然而在如此使用后，该材料却可更高效地处置掉。例如，一次性吸收制品可通过堆肥处理达到便捷和高效的处置。替代地，一次性吸收制品可以轻易而高效地处置到液体下水系统中，进入下水系统后该一次性吸收制品能够降解。
市售可生物降解聚合物当中许多是脂族聚酯材料。虽然由脂族聚酯制备的纤维是已知的，但是它们在使用中遇到种种问题。具体地说，脂族聚酯聚合物据知结晶速率较慢，例如比聚烯烃聚合物慢，因此常常造成脂族聚酯聚合物加工性不良。大多数脂族聚酯聚合物的熔融温度也比聚烯烃低得多，并且在热加工之后难以充分地冷却。脂族聚酯聚合物一般而言不是固有可湿材料，因此可能需要改性才能用于个人护理领域。另外，加工添加剂的使用可能延缓原来材料的生物降解速率或者加工添加剂本身可能不是可生物降解的。
还有，尽管已知有可降解单组分纤维，然而其在使用中却遇到种种问题。具体地说，已知的可降解纤维一般都不具有优良热尺寸稳定性，致使纤维在下游热处理加工如热粘合或层合期间，由于聚合物链松弛而普遍发生严重热收缩。
例如，尽管已知有由聚(乳酸)聚合物制备的纤维，但其使用中遇到种种问题。具体地说，聚(乳酸)聚合物据知结晶速率比例如聚烯烃聚合物来得慢，因此常常导致脂族聚酯聚合物加工性不良。另外，聚(乳酸)聚合物一般不具有良好热尺寸稳定性。聚(乳酸)聚合物在下游热处理加工，如热粘合和层合期间由于聚合物链松弛而普遍发生严重热收缩，除非采取诸如热定形之类的额外步骤。可是，此种热定形步骤通常限制纤维在就地非织造布成型方法如纺粘和熔喷中的应用，因为热定形是非常难达到的。
另外，当生产个人护理领域用的非织造布时，有许多提高最终纤网功能的物理性能要求。要生产由切断纤维组成的纤网，例如气流铺网和梳理纤网，纤维组分之一必须是粘合用纤维。要有效地起到粘合用纤维的作用，一般要求该纤维是均匀的多组分纤维，其中高熔点与低熔点组分的熔融温度之间应具有显著差异，即，至少20℃。这些纤维可成形为许多不同的构型，例如并列或皮芯。
个人护理领域使用的主要材料是聚烯烃，它是本质疏水材料。为使这样的材料发挥功能，要求附加纺丝后处理步骤，例如表面活性剂处理。这些额外的步骤增加成本并且构成一种常常不足以达到最佳流体控制性能的解决方案。
作为个人护理使用，非织造纤网及其组分纤维的最重要性能之一是润湿特性。希望生产一种既高度疏水却又永久性可湿的材料。与目前普通短纤维相联系的困难之一是缺乏永久润湿性。聚烯烃是疏水材料，必须经过表面活性剂处理才能提供可湿性。除了经过此种处理之后仅变得微弱亲水之外，此种可湿性也不是永久性的，因为表面活性剂往往在一次次的侵沾期间被冲掉。
由此可见，目前存在对一种提供优异可湿性和粘合性能的粘合用纤维的需要。另外，还需要一种生物降解能力显著改善同时又提供可湿性和粘合性能改善的粘合用纤维。
发明概述因此，希望提供一种可湿性能改善的粘合用纤维。
还希望提供一种粘合性能改善的粘合用纤维。
还希望提供一种生物降解能力显著改善同时又提供可湿性和粘合性能改善的粘合用纤维。
还希望提供一种制造粘合用纤维的方法，制成的纤维具有显著改善的生物降解能力同时又提供可湿性和粘合性能的改善。
还希望提供一种包括粘合用纤维的非织造布材料，该纤维具有显著改善的生物降解能力同时又提供可湿性和粘合性能的改善。
还希望提供一种一次性吸收制品，它可用于吸收诸如体液之类的流体，然而此种一次性吸收制品所含有的组分在环境中又容易降解。
这些期望可由本发明满足，本发明提供一种粘合用纤维，它具有显著改善的生物降解能力同时提供可湿性和粘合性能的改善，却又易于制备并很容易加工成所要求的最终非织造布结构。
本发明一个方面涉及一种包含聚烯烃芯与一种高度可湿脂族聚酯共混物皮壳的双组分粘合用纤维。
此种高度可湿脂族聚酯共混物的一种实施方案包含脂族聚酯聚合物的混合物其选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物；多羧酸，其中该多羧酸的总碳原子数少于约30；以及润湿剂，它表现出的亲水/亲油平衡比介于约10～约40，其中该热塑性组合物表现出所需的性能。
在另一个方面，本发明涉及一种包括本文公开的双组分粘合用纤维的非织造布结构。
此种非织造布结构的一种实施方案是一种可用于一次性吸收制品的层。
在另一个方面，本发明涉及一种制备本文公开的双组分粘合用纤维的方法。
在另一个方面，本发明涉及一种制备包括本文公开的双组分粘合用纤维的一次性吸收制品。
发明详述本发明涉及一种粘合用纤维，它包含聚烯烃芯材料和一种包含高度可湿脂族聚酯共混物的周围皮壳材料。该高度可湿脂族聚酯共混物是一种热塑性组合物。这里使用的术语“热塑性”是指一种材料，受热时软化，而冷却到室温时则基本上回到其原来状态。
现已发现，采用本文所描述的诸组分的未反应混合物，可制备一种粘合用纤维，其中该粘合用纤维基本上为可生物降解，然而该粘合用纤维却易于加工为显示有效纤维机械性能的非织造布结构。
该粘合用纤维优选包含双组分纤维，后者包含聚烯烃芯材料与高度可湿脂族聚酯共混物皮壳材料。高度可湿脂族聚酯共混物优选是一种热塑性组合物，包含第一组分、第二组分和第三组分。
高度可湿脂族聚酯共混物中的第一组分是脂族聚酯聚合物，选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物。
聚丁二酸丁二醇酯聚合物通常是通过二醇与二羧酸或其酸酐之间的缩聚制备的。聚丁二酸丁二醇酯聚合物是一种线型聚合物或是一种长链支化聚合物。长链支化聚丁二酸丁二醇酯聚合物一般采用附加多官能组分，选自三官能或四官能多元醇、含氧羧酸和多元羧酸制备。聚丁二酸丁二醇酯聚合物是本领域已知的，例如描述在欧洲专利申请0 569 153 A2，授予Showa Highpolymer公司，东京，日本。
聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物通常是通过至少一种烷基二醇与一种以上脂族多官能酸之间的聚合制备的。聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物也是本领域已知的。
适合用于本发明的聚丁二酸丁二醇酯聚合物和聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物的例子包括各种各样下列公司以下列商品名供应的聚丁二酸丁二醇酯聚合物和聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物Showa Highpolymer公司，东京，日本，商品名BIONOLLETM1020聚丁二酸丁二醇酯聚合物，或者BIONOLLETM3020聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物，它们都是基本线型聚合物。这些材料据知为基本可生物降解的。
聚己内酯聚合物一般通过ε-己内酯的聚合制备。适合用于本发明的聚己内酯聚合物的例子包括由联合碳化物公司(Somerset，新泽西州)按商品名TONETM聚合物P767E和TONETM聚合物P787聚己内酯聚合物供应的各种各样聚己内酯聚合物。这些材料据知为基本可生物降解的。
一般要求选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物，在高度可湿脂族聚酯共混物中以导致粘合用纤维表现出所要求的性能的有效量存在。脂族聚酯聚合物在高度可湿脂族聚酯共混物中存在的重量含量将大于0但小于100wt％，有利的是介于约50wt％～小于100wt％，更有利介于约50wt％～约95wt％，适于介于约60wt％～约90wt％，更合适介于约60wt％～约80wt％，最合适介于约70wt％～约75wt％，其中所有重量百分数皆以高度可湿脂族聚酯共混物中存在的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量为基准。
通常要求脂族聚酯聚合物具有有效地使高度可湿脂族聚酯共混物显示所需的熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的重均分子量。一般而言，倘若脂族聚酯聚合物的重均分子量过高，这代表聚合物链严重缠结，从而导致包含该脂族聚酯聚合物的热塑性组合物难以加工。反之，倘若脂族聚酯聚合物的重均分子量过低，这代表聚合物链缠结不足，可能导致包含该脂族聚酯聚合物的高度可湿脂族聚酯共混物表现出较弱熔体强度，从而使高速加工非常困难。因此，适合用于本发明的脂族聚酯聚合物的重均分子量有利地介于约10,000～约2,000,000，更有利介于约50,000～约400,000，适宜介于约100,000～约300,000。聚合物或聚合物共混物的重均分子量可按照本领域技术人员已知的方法确定。
还要求脂族聚酯聚合物表现出有效地使高度可湿脂族聚酯共混物显示所需熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的多分散性指数值。这里使用的术语“多分散性指数”旨在代表聚合物重均分子量除以聚合物数均分子量所获得的数值。聚合物或聚合物共混物的数均分子量可按照本领域技术人员已知的方法确定。一般而言，倘若脂族聚酯聚合物的多分散性指数数值过高，则包含该脂族聚酯聚合物的高度可湿脂族聚酯共混物可能难以加工，因为包含低分子量聚合物的聚合物部分(segments)具有较低熔体强度性能，将在纺丝期间导致加工性能不一致。因此，希望脂族聚酯聚合物表现出的多分散性指数数值有利地介于约1～约15，更有利介于约1～约4，适宜介于约1～约3。
通常要求脂族聚酯聚合物可熔融加工。因此要求脂族聚酯聚合物的熔体流动速率有利地介于约1g/10min～约200g/10min，适宜介于约10g/10min～约100g/10min，更合适介于约20g/10min～约40g/10min。材料的熔体流动速率可按照，例如ASTM试验方法D1238-E确定，在此全文收作参考。
在本发明中，要求脂族聚酯聚合物为基本可生物降解的。因此，包含该粘合用纤维的非织造布材料当被处置到环境中并暴露于空气和/或水之后，将是基本可降解的。本文使用的术语“可生物降解”意在表示某种材料由于天然存在的微生物如细菌、真菌和藻类的作用而发生降解。材料的生物降解能力采用ASTM试验方法5338.92或ISO CD试验方法14855来确定，在此这两篇文献均全文收作参考。在一种特定实施方案中，材料的生物降解能力可采用修改的ASTM试验方5338.92确定，其中测试室在整个试验期间维持在约58℃的恒温，而不是采用逐步增加的温度曲线。
在本发明中，还希望脂族聚酯聚合物为基本可堆肥处理的。因此，包含具有该脂族聚酯聚合物的粘合用纤维的非织造布材料，当处置到环境中并暴露于空气和/或水时将是基本可堆肥处理的。这里使用的术语“可堆肥处理”意在表示该材料能够在堆肥现场发生生物分解，以致该材料变得无法用肉眼辨认，并以与已知可堆肥处理材料一致的速率分解成二氧化碳、水、无机化合物以及生物物质(biomass)。
高度可湿脂族聚酯共混物中第二组分是多羧酸。多羧酸可以是任何包含二或更多个羧酸基团的酸。在本发明的一种实施方案中，优选的多羧酸是线型的。适合用于本发明的是二羧酸，包含两个羧酸基团。通常要求多羧酸的总碳原子数不过分高，因为否则结晶动力学，也就是由该高度可湿脂族聚酯共混物制备的纤维或非织造布结构发生结晶的速率将慢得不如人意。因此，要求多羧酸的总碳原子数有利地小于约30，更有利介于约4～约30，适宜介于约5～约20，更合适介于约6～约10。合适的多羧酸包括但不限于，丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸以及此类酸的混合物。
一般要求该多羧酸在高度可湿脂族聚酯共混物中以导致热塑性组合物表现出要求性能的有效量存在。该多羧酸在高度可湿脂族聚酯共混物中将以大于0wt％，有利地介于大于0wt％～约40wt％，更有利介于约1wt％～约30wt％，适宜介于约5wt％～约25wt％，更合适介于约5wt％～约20wt％，最合适介于约5～约15wt％的重量含量存在，其中所有重量百分数皆以热塑性组合物中存在的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量为基准。
为将高度可湿脂族聚酯共混物应用于本发明并加工为表现出本发明所要求性能的非织造布材料，现已发现，通常要求多羧酸在高度可湿脂族聚酯共混物热加工期间有利地以液态存在，而在加工后的高度可湿脂族聚酯共混物冷却期间，该多羧酸转变为固态或结晶，先于脂族聚酯聚合物转变为固态或结晶之前。
在高度可湿脂族聚酯共混物中，多羧酸据信起到两个重要但截然不同的功能。第一，当高度可湿脂族聚酯共混物处于熔融状态时，多羧酸据信起到加工润滑剂或增塑剂作用以帮助高度可湿脂族聚酯共混物的加工，同时通过脂族聚酯聚合物的内部改性提高非织造布材料的柔性和韧性。虽不拟囿于理论但据信多羧酸以多羧酸-脂族聚酯聚合物价键取代了将脂族聚酯聚合物链维系在一起的次价键，由此促进聚合物链段的运动。凭借这样的效应，挤出机旋转所需的扭矩通常将比脂族聚酯聚合物单独加工时大幅降低。另外，高度可湿脂族聚酯共混物纺丝制成非织造布材料所要求的加工温度通常将大幅下降，从而减少脂族聚酯聚合物热降解的危险，同时也降低所制备的非织造布材料所需要的冷却程度和速率。第二，在非织造布材料冷却并从其液态或熔融状态固化的过程中，多羧酸据信起到成核剂的作用。脂族聚酯聚合物已知具有非常缓慢的结晶速率。传统上，主要有两个途径解决这一问题。一个是改变冷却温度曲线以最大化其结晶动力学，而另一个是加入成核剂以增加结晶部位和结晶度。
挤出聚合物冷却至室温的过程一般是通过将环境或低于环境温度的空气吹过挤出的聚合物而实现的。此过程被称之为骤冷或超-冷却，因为在比较短的时间范围(数秒钟)内温度变化一般要超过100℃，最经常超过150℃。通过降低聚合物熔体粘度，此聚合物通常可在较低温度顺利挤出。这将把冷却时所需要的温度变化幅度降低到优选不足150℃，某些情况下不足100℃。将该普遍方法进一步因地制宜调整到真实制造工艺中脂族聚酯结晶动力学最大化的唯一方法所需要的理想冷却温度曲线，则是非常困难的，因为在非常短的时间内需要极端的冷却幅度。不过，标准冷却方法可与修改的第二方法结合使用。传统的第二方法是将诸如固体颗粒之类的成核剂与热塑性组合物混合，以提供骤冷期间引发结晶的部位。然而，此种固体成核剂在热塑性组合物中往往非常容易附聚，从而造成纺丝期间过滤器和纺丝板孔的堵塞。另外，此种固体成核剂的成核作用通常在加入量为约1％此种固体成核剂时达到峰值。这两种因素通常都削弱在热塑性组合物中加入高重量百分比此种固体成核剂的能力或愿望。然而，在该高度可湿脂族聚酯共混物的加工中，现已发现，多羧酸在挤出加工期间一般以液态存在，在此期间多羧酸起到一种增塑剂作用；然而该多羧酸仍能在冷却期间先于脂族聚酯固化或结晶，在这段期间多羧酸起到一种成核剂作用。据信，由均相熔体开始冷却之后，多羧酸在它刚好低于其熔点时固化或结晶都比较快、比较完全，因为它分子比较小。例如，己二酸的熔点为约162℃；结晶温度为约145℃。
脂族聚酯聚合物，由于是大分子，结晶速率非常缓慢，这意味着当冷却时它通常固化或结晶得比较慢而且处于低于其熔融温度的温度。于是，在此冷却期间多羧酸便在脂族聚酯聚合物之前便开始结晶，并且通常在冷却中的高度可湿脂族聚酯共混物中起到固体成核点的作用。
脂族聚酯聚合物热加工为粘合用纤维过程中遇到的另一个主要困难是此种聚合物的发粘本性。若尝试将该纤维牵伸，无论借助机械手段或者通过空气牵伸方法，常常导致纤维聚集成为固体团块。众所周知，固体填料的加入在大多数情况下将起到减少聚合物熔体粘着性的作用。然而，固体填料的使用在非织造布领域却可能成问题，因为此时聚合物挤出所通过的孔具有非常小的直径。问题是由于填料颗粒往往堵塞纺丝板孔和滤网，从而中断纤维纺丝过程。相比之下在本发明中，多羧酸一般在挤出过程中维持液态，而随后在骤冷过程期间几乎瞬间固化。于是，多羧酸便有效地起到一种固体填料作用，从而提高体系的总体结晶度，减少纤维粘着性，并消除诸如牵伸期间纤维聚集的问题。
要求多羧酸和与之混合的脂族聚酯聚合物之间具有高度化学相容性。虽然现有技术一般地展示了聚交酯(polylactide)-己二酸混合物的可行性，但本发明中发现了一种独特的特征。聚交酯-己二酸混合物一般只能与相当少量润湿剂，例如少于约2wt％润湿剂，进行掺混，即便这样少，掺混也极其困难。聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯和聚己内酯，据发现与大量多羧酸和润湿剂二者都非常相容。之所以如此据信是因为脂族聚酯聚合物的化学结构。聚交酯聚合物具有比较庞大的化学结构，不具有超过CH2长度的线型部分。换句话说，每个CH2链段都连接在载有氧或其他侧链的碳上。因此，诸如己二酸之类的多羧酸本身无法靠近聚交酯聚合物主链排齐。在聚丁二酸丁二醇酯和聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯的情况下，聚合物主链在其结构内具有重复单元(CH2)2和(CH2)4。聚己内酯具有重复单元(CH2)5。此种较长、开放、线型部分由于不受氧原子和庞大侧链的阻碍，故能与也具有(CH2)4单元的诸如己二酸之类的适宜多羧酸很好地排齐，从而允许多羧酸与适当脂族聚酯聚合物分子之间非常紧密地接触。多羧酸与脂族聚酯聚合物之间在这些特殊情况中的此种优异相容性，据发现比较容易让作为本发明第三组分的润湿剂掺入。此种适当相容性的证据是这一事实含有聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯或者此类聚合物的共混物或共聚物与适当多羧酸和润湿剂的混合物，在混炼和纤维或非织造布生产上都很容易。此类混合物的加工性极佳，然而在聚交酯-多羧酸体系的情况下润湿剂一般不容易结合到混合物中去。
或者单独或者混合在一起时，聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物或者此类聚合物的共聚物，通常为疏水的。鉴于要求由高度可湿脂族聚酯共混物制备的粘合用纤维一般为亲水，现已发现需要在该高度可湿脂族聚酯共混物中使用另一种组分，才能达到所要求的性能。为此，高度可湿脂族聚酯共混物优选包括润湿剂。
这样，高度可湿脂族聚酯共混物中的第三组分便是用于聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物和/或此类聚合物的共聚物的润湿剂。适合用于本发明的润湿剂一般包含亲水部分，它一般将与聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物或此类聚合物的共聚物的亲水部分相容；以及疏水部分，它一般将与聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物或此类聚合物的共聚物的疏水部分相容。润湿剂的此种亲水和疏水部分一般将存在于独立的嵌段中，因此整个润湿剂结构可以是二-嵌段或无规嵌段的。优选那些熔融温度低于，或仅稍高于脂族聚酯聚合物的润湿剂，以便在骤冷加工期间脂族聚酯聚合物结晶以后，润湿剂维持液态。这通常将导致润湿剂迁移到制成纤维结构的表面，从而改善润湿特性和改善纤维结构的加工。于是，通常要求润湿剂在由高度可湿脂族聚酯共混物加工的粘合用纤维中起到表面活性剂的作用，以改变加工的纤维与水在空气中的接触角。润湿剂的疏水部分可以是但不限于，聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯。润湿剂的亲水部分可包含环氧乙烷、乙氧基化物、二醇、醇或其任意组合。合适的润湿剂的例子包括UNITHOX480和UNITHOX750乙氧基化醇，或者UNICIDTM酰胺乙氧基化物，全部由Petrolite公司(Tulsa，俄克拉何马州)供应。
其他合适的表面活性剂例如可包括下列当中的一种或多种a.由硅氧烷乙二醇共聚物构成的表面活性剂，如D193和D1315硅氧烷乙二醇共聚物，由Dow Corning公司(Midland，密歇根州)供应。
b.乙氧基化醇，如GENAPOLTM24-L-60，GENAPOLTM24-L-92或者GENAPOLTM24-L-98 N乙氧基化醇，可由Hoechst Celanese公司(夏洛特，北卡罗来纳州)获得。
c.由乙氧基化甘油单-和二酯构成的表面活性剂，如MAZOLTM80 MGK乙氧基化甘油二酯，由PPG工业公司(Gurnee，伊利诺伊州)供应。
d.由羧化醇乙氧基化物构成的表面活性剂，如SANDOPANTMDTC、SANDOPANTMKST或SANDOPANTMDTC-100羧化醇乙氧基化物，可由Sandoz化学公司购得。
e.乙氧基化脂肪酯，如TRYLONTM5906和TRYLONTM5909乙氧基化脂肪酯，可由Henkel公司/Emery集团(辛辛那提，俄亥俄州)获得。
一般要求润湿剂具有有效使高度可湿脂族聚酯共混物显示所要求的熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的重均分子量。一般而言，若润湿剂的重均分子量太高，则润湿剂便不能与高度可湿脂族聚酯共混物中其他组分很好地掺混，因为润湿剂的粘度将高到缺乏掺混所需要的流动性。反之，若润湿剂的重均分子量过低，这意味着润湿剂通常将与其他组分不会充分掺混并由于粘度如此低而造成种种加工问题。因此，适合用于本发明的润湿剂的重均分子量有利地介于约1,000～约100,000，宜于介于约1,000～约50,000，更合适介于约1,000～约10,000。润湿剂的重均分子量可采用本领域技术人员已知的方法确定。
一般要求润湿剂具有有效的亲水/疏水平衡比(HLB比)。材料的HLB比描述该材料亲水性的相对比值。HLB比的计算方法是亲水部分的重均分子量除以该材料的总重均分子量，获得的数值再乘以20。倘若HLB比值过低，则润湿剂通常将不能提供所要求的亲水性改进。反之，若HLB比值过高，则润湿剂一般将无法掺混到高度可湿脂族聚酯共混物中去，因为与其他组分之间存在化学不相容以及粘度差异。因此，本发明使用的润湿剂所表现出的HLB比值有利地介于约10～约40，宜于介于约10～约20，更合适介于约12～约16。某一特定润湿剂的HLB比值一般是众所周知的和/或可由各种各样已知技术参考文献获得。
一般还要求润湿剂的疏水部分是含(CH2)n的线型烃链，其中n优选等于或大于4。该线型烃的疏水部分通常与聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯、聚己内酯聚合物以及许多多羧酸如己二酸中的相似部分高度相容。利用此种结构相似性，润湿剂的疏水部分将非常紧密地结合到脂族聚酯聚合物上，而亲水部分则将得以伸出到制成的粘合用纤维表面以外。此种现象的总效果是制成的非织造布材料表现出前进接触角较大幅度的下降。合适润湿剂的例子包括UNITHOX480和UNITHOX750乙氧基化醇，由Petrolite公司(Tulsa，俄克拉何马)供应。这些润湿剂的平均线型碳链长度介于26～50个碳原子。如果润湿剂的疏水部分体积过大，例如具有苯环或庞大侧链，则此种润湿剂一般将不能很好地引入到高度可湿脂族聚酯共混物中。该润湿剂不是以其疏水部分结合到脂族聚酯聚合物分子上，同时该润湿剂的亲水部分又自由地悬吊着，故润湿剂的整个分子将在混合物中自由漂浮，从而被截留在共混物中。这可由高前进接触角和较低后退接触角，从而表明亲水链不处于表面这一事实来证明。在一次液体侵沾之后，润湿剂能迁移到表面，从而产生低的后退接触角。这可通过从罗纳-普朗克公司(Cranbury，新泽西州)获得的IGEPALTMRC-630乙氧基化烷基苯酚表面活性剂的使用清楚地展示。IGEPALTMRC-630乙氧基化烷基苯酚具有限制其与脂族聚酯聚合物之间相容性的庞大苯基基团，正如脂族聚酯聚合物与IGEPALTMRC-630乙氧基化烷基苯酚的混合物具有高前进接触角和低后退接触角所证明的。
一般要求润湿剂在高度可湿脂族聚酯共混物中以有效使高度可湿脂族聚酯共混物表现出要求性能，如所需的接触角数值，的含量存在。一般而言，润湿剂过多会导致高度可湿脂族聚酯共混物的加工问题或者使得最终高度可湿脂族聚酯共混物不具有要求的性能，如要求的前进接触角和后退接触角数值。润湿剂在高度可湿脂族聚酯共混物中的重量含量有利地介于大于0～约25wt％，更有利介于约0.5wt％～约20wt％，宜于介于约1wt％～约20wt％，更合适介于约1wt％～约10wt％，其中所有重量百分数的计算基准是热塑性组合物中存在的聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物或此类聚合物的共聚物，多羧酸以及润湿剂的总重量。
虽然上面已就本发明使用的高度可湿脂族聚酯共混物的主要组分做了描述，然而此种高度可湿脂族聚酯共混物并不局限于此，而是还可包括其他组分，只要不对高度可湿脂族聚酯共混物的要求性能产生不利影响。可作为附加组分使用的范例材料包括但不限于，颜料、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动助剂、固体溶剂、增塑剂、成核剂、颗粒以及其他加入以加强热塑性组合物加工性能的材料。如果这类附加的组分包括在高度可湿脂族聚酯共混物中，则一般要求此种附加组分的用量有利地应小于约10wt％，更有利地小于约5wt％，宜于小于约1wt％，其中所有重量百分数的计算基准是高度可湿脂族聚酯共混物中存在的选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、此类聚合物的混合物或此类聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物；多羧酸以及润湿剂的总重量含量。
本发明使用的高度可湿脂族聚酯共混物通常具有脂族聚酯聚合物、多羧酸、润湿剂以及任选地，任何附加组分的混合物的最终形态。为获得本发明使用的高度可湿脂族聚酯共混物所要求的性能，已发现重要的是，脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂保持彼此基本未反应的状态，以便不生成包含脂族聚酯聚合物、多羧酸和/或润湿剂每一种的共聚物。这样，脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂每一种维持为高度可湿脂族聚酯共混物的截然分明的组分。
脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂每一种一般将在构成高度可湿脂族聚酯共混物的已制备混合物内形成独立的区域或区域结构。然而，视脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂每一种的相对用量而定，以较大量存在于高度可湿脂族聚酯共混物中的聚合物可能形成基本连续的相。相反，以较少量存在于高度可湿脂族聚酯共混物中的聚合物则可能形成基本不连续的相，从而形成在较大比例聚合物的连续相内的独立区域或区域结构，其中较大比例聚合物连续相则基本上包围着其结构内的较少比例聚合物。这里所使用的术语“包围”以及相关术语是指较大比例聚合物连续相基本上包裹或围绕着较少比例聚合物的独立区域或区域结构。
本发明双组分粘合用纤维的第二部分包含聚烯烃芯材料。聚烯烃芯材料的使用为生产粘合用纤维提供许多优点。第一，与脂族聚酯相比，大多数聚烯烃的较高熔融温度在皮壳与芯组分之间造成足够熔融温度差距。第二，聚烯烃芯的使用会提供优异的加工性能。非织造布级聚丙烯和聚乙烯的众多品种，为选择适合给定芯材料的流变分布型提供灵活变通余地。可供选用的熔融温度范围提供了一种较宽的材料选择范围，从而可保证在皮壳与芯熔融温度之间获得足够差距。本发明使用的芯材料包括但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯的共聚物和聚丙烯的共聚物。
本发明要求芯材料的熔融温度比包含前面讨论的高度可湿脂族聚酯共混物的皮壳材料高出至少20℃。芯材料的熔融温度应至少是125℃。可供选择的PLA熔融温度范围为保证在皮壳与芯熔融温度之间取得足够差距，同时又满足功能性和生物降解能力要求，提供了较宽材料选择范围。
为生产由诸如气流铺网或梳理纤网之类的、由切断纤维构成的纤网，纤维组分之一必须是粘合用纤维。这些纤维可成型为许多不同构型，例如并列或皮芯。
在本发明使用的双组分粘合用纤维的一种实施方案中，脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂在一起干混合形成高度可湿脂族聚酯共混物干混合物之后，该高度可湿脂族聚酯共混物干混合物有利地进行搅拌、搅动或其他方式的掺混，从而使脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂有效地均匀混合，形成基本均一干混合物。随后，该干混合物可进行熔体混合，例如在挤出机中，以有效地、均匀地混合脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂，以便形成基本均一熔融混合物。该基本均匀熔融混合物随后进行冷却和造粒。替代地，基本均一熔融混合物也可直接送往纺丝组件或其他成形粘合用纤维的设备。
诸组分混合在一起的其他方法包括，在例如用于将诸组分混合在一起的挤出机中将多羧酸和润湿剂加入到脂族聚酯聚合物中。另外，也可首先将全部组分同时地熔融混合在一起。其他将诸组分混合在一起的方法也是可能的，并且本领域技术人员很容易想到。为确定脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂是否基本保持未反应，可采用各种技术，例如核磁共振和红外分析，来评估最终热塑性组合物的化学特征。
各种组分热加工的典型条件包括采用剪切速率，有利地介于约100s-1～约50000s-1，更有利介于约500s-1～约5000s-1，宜于介于约1000s-1～约3000s-1，最适宜在约1000s-1。诸组分热加工的典型条件还包括采用温度，有利地介于约50℃～约500℃，更有利介于约75℃～约300℃，宜于介于约100℃～约250℃。
一旦聚烯烃芯材料和高度可湿脂族聚酯共混物皮壳材料选定并制成，便可将这些材料通过这两种材料的共纺而成形为粘合用纤维。纤维纺丝之后，它们可进行拉伸、切断和/或卷曲，从而制成亲水短纤维。这些纤维随后可用于在粘合梳理纤网或气流铺网法中制成非织造布材料，后者随后被用于一次性穿着用品中。双组分纤维的生产是在双挤出机纺丝系统中实施的。每种组分喂入到单或双螺杆挤出机中，加热变为熔体，然后喂入到纺丝板中。纺丝板的式样决定纤维的最终形状。通过纺丝板挤出的熔融聚合物被环境或低于环境温度的空气冷却，直至达到固态。固体纤维随后采用任何可使用的手段拉伸，例如采用导丝辊。自此以后，可采用任何标准切断、卷曲、拉伸或处理纤维的方法。
这里所使用的术语“疏水”是指在空气中与水的接触角至少是90°的材料。相反，这里所使用的术语“亲水”是指在空气中与水的接触角小于90°的材料。然而，商业个人护理制品通常要求接触角显著低于90°，以便提供所要求的液体输运性能。为实现个人护理制品所要求的快速吸入和润湿性能，在空气中与水的接触角一般要求低于约70°。一般而言，接触角越低，润湿性越好。为本申请的目的，接触角的测定是按照本文试验方法章节所规定的方法实施的。接触角及其测定的一般课题在技术上是众所周知的，例如可参见Robert J.Good和Robert J.Stromberg主编，《表面与胶体科学—实验方法》(Surface and Colloid Science-Experimental Methods)，卷II，(Plenum出版社，1979)。
本发明的成品粘合用纤维要求显示亲水性的改进，正如在空气中与水的接触角的降低所表明的。纤维样品在空气中与水的接触角，由试验程序的性质决定，可按前进或后退接触角值测定。前进接触角测定材料对液体，如水的初始响应。后退接触角给出对材料在第一次侵沾，或暴露于液体期间，以及在随后侵沾期间如何表现的测试结果。后退接触角低意味着材料在液体暴露期间将变得较为亲水，随后通常将能够更一致地输运液体。希望同时采用前进和后退接触角数据来确立本发明多组分纤维或非织造布结构的高度亲水本质。
本发明的成品粘合用纤维要求显示在液体输运速率的改进，正如其低接触角滞后所证明的。本文所使用的术语“接触角滞后”被定义为被评估材料的前进与后退接触角之间的差值。例如，较高前进接触角和较低后退接触角会导致大的接触角滞后。在此种情况下，首次液体侵沾通常将被材料缓慢吸收，但是一旦吸收，该材料通常将截留该液体。一般而言，较低的前进和后退接触角，以及小的接触角滞后是获得高液体输运速率所要求的。接触角滞后可用作被评估材料的液体芯吸速率的指标。
在本发明的一种实施方案中，要求具有本文所述粘合用纤维的非织造布材料显示前进接触角数值，有利地小于约70°，更有利小于约65°，宜于小于约60°，更合适小于约55°，最适合小于约50°，其中前进接触角数值是采用本文试验方法章节所描述的方法确定的。
在本发明另一种实施方案中，要求具有本文所述粘合用纤维的非织造布材料显示后退接触角数值，有利地小于约60°，更有利小于约55°，宜于小于约50°，更合适小于约45 °，最适合小于约40°，其中前进接触角数值是采用本文试验方法章节所描述的方法确定的。
在本发明另一种实施方案中，要求具有本文所述粘合用纤维的非织造布材料显示的前进接触角数值与用不含润湿剂的热塑性组合物制备但其他方面均基本相同的纤维或非织造布结构所显示的前进接触角数值相比，有利地至少少约10°，更有利至少少约15°，宜于至少少约20°，更合适至少少约25°。
在本发明另一种实施方案中，要求具有本文所述粘合用纤维的非织造布材料显示的后退接触角数值与用不含润湿剂的热塑性组合物制备但其他方面均基本相同的纤维或非织造布结构所显示的后退接触角数值相比，有利地至少少约5°，更有利至少少约10°，宜于至少少约15°，更合适至少少约20°。
本文所使用的术语“用不含润湿剂的热塑性组合物制备但其他方面均基本相同的非织造布材料”，以及其他类似术语，是指一种对照非织造布材料，它是采用与本发明非织造布材料相比基本相同的材料和基本相同方法制备的，只是该对照非织造布材料不含或者制备中不加入本文所描述的润湿剂。
在本发明另一种实施方案中要求前进接触角数值与后退接触角数值的差值，即，这里所指的接触角滞后，应尽可能小。因此，要求粘合用纤维表现出的前进接触角数值与后退接触角数值的差值，有利地小于约50°，更有利小于约40°，宜于小于约30°，更合适小于约20°。
通常要求高度可湿脂族聚酯共混物的熔融或软化温度落在大多数工艺场合中遇到的典型范围内。因此，一般要求高度可湿脂族聚酯共混物的熔融或软化温度介于约25℃～约350℃，更有利介于约35℃～约300℃，宜于介于约45℃～约250℃。
本发明使用的高度可湿脂族聚酯共混物据发现表现出比包含该脂族聚酯聚合物但不含多羧酸和/或润湿剂的热塑性组合物改进的加工性能。这一般是由于粘度显著降低所致，而粘度降低又是多羧酸和润湿剂的内润滑效应造成的。没有多羧酸，脂族聚酯聚合物和润湿剂的混合物的粘度通常将过高而无法加工。没有润湿剂，脂族聚酯聚合物与多羧酸的混合物通常将不是充分亲水的材料，并且一般不具有液体润湿剂在骤冷区所具有的加工优点。作为本发明的一部分现已发现，只有采取这三种组分的正确组合才能获得适合纤维纺丝的粘度和熔体强度。
按照本文的用法，高度可湿脂族聚酯共混物加工性的改善是按照热塑性组合物在约170℃的温度、约1000s-1的剪切速率这样的典型工业挤出加工条件下的表观粘度降低来衡量的。倘若高度可湿脂族聚酯共混物表现出的表观粘度过高，则高度可湿脂族聚酯共混物通常将非常难以加工。相反，倘若高度可湿脂族聚酯共混物表现出的表观粘度过低，则高度可湿脂族聚酯共混物所成形的挤出纤维通常将具有非常差的拉伸强度。
因此，一般要求高度可湿脂族聚酯共混物表现出在约170℃的温度和约1000s-1的剪切速率下的表观粘度值，有利地介于约5Pa.s～约200Pa.s，更有利介于约10Pa.s～约150Pa.s，宜于介于约20Pa.s～约100Pa.s。表观粘度数值的确定方法将在下面结合实施例一起给出。
本文所使用的术语“纤维”或“纤维状”是指一类材料，其中该材料的长度与直径之比大于约10。相反，“非纤维”或“非纤维状”材料是指某种材料，其中该材料的长度与直径之比等于或小于约10。
制造纤维的方法是众所周知的，故无须在此赘述。聚合物的熔体纺丝包括诸如纺粘或熔喷之类的连续长丝结构，以及诸如短纤维和短切纤维之类的非连续长丝结构的生产。为成形纺粘或熔喷纤维，通常，热塑性组合物挤出并喂入到分配系统，在此热塑性组合物被引入到纺丝板。纺出的纤维随后冷却、固化、借助空气动力系统牵伸，然后成形为传统非织造布。同时，为生产短切或短纤维，纺出的纤维经冷却、固化和牵伸为中等长丝直径，一般由机械辊系统完成，然后收集纤维，而不是直接成形为非织造布结构。随后，收集的纤维可在其软化温度以下进行“冷拉伸”，至要求的最终纤维直径，并且随后可以卷曲/结构化并切断到所希望的纤维长度。多组分纤维可切断到较短长度，如像普通短纤维，其长度一般介于约25～约50mm，乃至像甚至更短的短切纤维，其长度一般小于约18mm。例如可参见美国专利4,789,592，授予Taniguchi等人；以及美国专利5,336,552，授予Strack等人，在此均全文收作参考。
采用本发明粘合用纤维的可生物降解非织造布材料适合用于一次性制品，包括一次性吸收制品，如尿布、成人失禁用品和床垫；月经用具，例如卫生棉和棉塞；以及其他吸收制品，如抹具、围涎、伤口敷料和外科手术帽子或手术服。据此，本发明另一个方面涉及一种包含该多组分纤维的一次性吸收制品。
在本发明一种实施方案中，粘合用纤维被成形为纤维基质，用于结合到一次性吸收制品中去。一种纤维基质可采取，例如纤维非织造纤网的形式。所用纤维的长度可根据计划的特定最终用途而定。若准备让纤维在水中，例如在马桶中降解时，有利的是其长度维持在等于或小于约15mm。
在本发明另一种实施方案中，提供一种一次性吸收制品，该一次性吸收制品通常包含一种复合构造，包括可透液上片、流体接受层、吸收剂结构以及不透液下片，其中可透液上片、流体接受层或不透液下片当中至少之一包含本发明非织造布材料。在某些情况下，可能有利的是，上片、流体接受层和下片所有这三者都包含所描述的非织造布材料。
在另一种实施方案中，一次性吸收制品一般可包含复合构造，包括可透液上片、吸收结构和不透液下片，其中可透液上片或不透液下片至少之一包含所描述的非织造布材料。
在本发明另一种实施方案中，非织造布材料可在纺粘生产线上制备。包含上面所描述的热塑性材料的树脂粒被制成并预干燥。然后，它们被喂入到单挤出机中。纤维可通过纤维牵伸单元(FDU)或空气牵伸单元拉出到成形网上并进行热粘合。然而，其他方法和制备技术也可使用。
例举的一次性吸收制品一般地描述在US-A-4,710,187；US-A-4,762,521；US-A-4,770,656和US-A-4,798,603中；在此收作参考。
按照本发明所有方面的吸收制品和结构通常在使用中将遭受多次体液的侵沾。因此，希望该吸收制品和结构能吸收多次体液的侵沾，其量为使用期间该吸收制品和结构将会受到的量。各次侵沾一般将彼此相隔一段时间。
试验方法熔融温度材料的熔融温度采用差示扫描量热术来确定。采用名称为Thermal Analyst 2910差示扫描量热计的差示扫描量热计，配备以液氮冷却附件并与Thermal Analyst 2200分析软件(8.10版)程序配合使用，全部由T.A.仪器公司(New Castle，特拉华州)供应，来确定熔融温度。
材料试样或者采取纤维或者采取树脂粒形式。最好不要直接去拿材料样品，而应使用镊子和其他工具，以免引入任何可能产生错误结果的因素。在纤维的情况下将材料样品切入，或者在树脂粒情况下放入铝盘中，然后在分析天平上称重精确到0.01mg。需要的话，用盖子盖住盘上的材料样品。
差示扫描量热计按照差示扫描量热计操作手册所描述的那样采用金属铟标准物校准并进行基线校正。材料样品放入到差示扫描量热计的测试室中进行试验，同时用空盘作为参照。所有试验都是对测试室55cm3/min氮气(工业级)吹扫的条件下进行的。加热-冷却程序是一个2周期试验，从测试室平衡至-75℃开始，随后以20℃/min加热周期至220℃，继而以20℃/min冷却周期至-75℃，然后是另一个以20℃/min至220℃的加热周期。
结果采用分析软件程序评估，利用它对拐点的玻璃化转变温度(Tg)、吸热和放热峰进行识别和定量。玻璃化转变温度是根据曲线斜率出现明显变化的区域识别的，随后利用自动拐点计算功能来确定该熔点。
表观粘度采用名叫Gottfert Rheograph 2003毛细管流变仪并配合WinRHEO(2.31版)分析软件，二者均由Gottfert公司(Rock Hill，南卡罗来纳州)供应，来评估材料样品的表观粘度流变性质。该毛细管流变仪的设置包括2000bar压力转换器和一个30mm长/30mm有效长度/1mm直径/0mm高度/180°角程的圆孔毛细管口型。
如果证明或已知待测材料样品对水分敏感，则材料样品应在真空烘箱中、高于其玻璃化转变温度，即，对于聚(乳酸)材料来说高于55或66℃，在至少15英寸汞柱并以至少30标准立方英尺每小时的氮气吹扫之下干燥至少16h。
一旦仪器预热好，压力转换器标定之后，材料样品渐增地加载到柱中，每次采用推杆将树脂充填到柱中，以保证测试期间熔体的一致性。材料样品加载完毕后，每次试验前等待2min熔融时间，以便让材料样品在试验温度下完全熔融。毛细管流变仪自动采集数据点并确定在7个表观剪切速率(s-1)50、100、200、500、1000、2000和5000之下的表观粘度(以Pa·s表示)。在研究所获曲线时重要的是，该曲线务必比较平滑。如果一个点与另一个点之间存在对总曲线的明显偏离，则可能是由于柱中存在空气所致，该次试验必须重做以确认结果。
获得的表观剪切速率对表观粘度的流变曲线给出有关材料样品在该温度下挤出工艺中将怎样流动的指示。在剪切速率至少是1000s-1之下的表观粘度值具有特殊的意义，因为这是工业纤维纺丝挤出机中采用的典型条件。
接触角设备包括DCA-322动态接触角分析仪和WinDCA(1.02版)软件，均由ATI-CAHN仪器公司(Madison，威斯康星州)供应。试验是在附带有天平镫的“A”挂环上进行的。对马达应每月标定一次；天平每日一次(用100mg质量)，正如手册中指出的。
热塑性组合物被纺成纤维，并采用自由落体样品(喷丝头拉伸(jetstretch)为0)来确定接触角。在整个纤维制备过程中应小心尽量避免纤维触碰，以保证尽可能少的污染。纤维样品用透明胶带被粘结在金属丝吊架上，使得纤维伸出到吊架端部以外2～3cm。然后，用刀片切断纤维，使得纤维样品伸出吊架端部大约1.5cm。用光学显微镜来确定沿纤维的平均直径(测定3～4处)。
金属丝吊架上的样品从挂环“A”的天平镫上悬吊下来。浸没液体是蒸馏水并且它应每个样品更换一次。键入样品参数(即，纤维直径)，并开始试验。样品台以151.75μm/s前进直至它探测到零浸没深度，即，纤维触到蒸馏水液面时。从零浸没深度出发，纤维前进没入水中1cm，停留0s，然后立即后退1cm。接触角的自动分析包括，由软件根据手册中规定的标准计算方法确定纤维样品的前进和后退接触角。若接触角等于或小于0，表明样品已变得完全可湿了。每种样品做5个重复试验，然后进行统计分析算出平均值、标准偏差和变异系数的百分数。正如在这里实施例中报告以及整个权利要求所采用的，前进接触角数值代表按照上述试验方法确定的蒸馏水在纤维样品上的前进接触角。类似地，正如本文实施例中给出以及整个权利要求中所采用的，后退接触角数值代表按照上述试验方法确定的蒸馏水在纤维样品上的后退接触角。
实施例在下面的实施例中，用各种不同材料作为组分制成热塑性组合物和多组分纤维。这些材料的名称和各种性能一并载于表1中。
聚(乳酸)(PLA)聚合物由Chronopol公司(Golden，科罗拉多州)按商品名HEPLONTMA10005聚(乳酸)聚合物获得。
取得一种聚丁二酸丁二醇酯聚合物，由Showa Highpolymer有限公司(东京，日本)按商品名BIONOLLETM1020聚丁二酸丁二醇酯供应。在表2中，BIONOLLETM1020聚丁二酸丁二醇酯聚合物被叫做PBS。
取得一种聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯，由ShowaHighpolymer有限公司(东京，日本)按商品名BIONOLLETM3020聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯供应。
聚己内酯聚合物由联合碳化物化学与Plastics公司按商品名TONETM聚合物P767E聚己内酯聚合物获得。
作为润湿剂，采用一种由Petrolite公司(Tulsa，俄克拉荷马州)按商品名UNITHOXTM480乙氧基化醇供应的材料，它显示数均分子量等于约2250；乙氧基化物百分含量为约80wt％；熔融温度，约65℃；HLB值为约16。
作为润湿剂，采用一种由Baker Petrolite公司(Tulsa，俄克拉荷马州)按商品名UNICIDTMX-8198酰胺乙氧基化物供应的材料，它显示HLB值为约35；熔融温度为约60℃。
作为润湿剂，采用一种由罗纳-普朗克公司(Cranbury，新泽西州)按商品名IGEPALTMRC-630乙氧基化烷基苯酚表面活性剂供应的材料，它显示HLB值，约12.7；熔融温度，约4℃。
表1

实施例1～2高度可湿脂族聚酯共混物的制备取各种组分，将它们干混合，随后将它们放在逆转式双螺杆挤出机中进行熔体混合，以便对诸组分施加剧烈混合。该熔融混合涉及诸组分的部分或完全熔融并结合旋转混合螺杆的剪切作用。此种条件有利于热塑性组合物诸组分的最佳掺混和均匀分散。双螺杆挤出机，例如Haake Rheocord 90双螺杆挤出机，由Haake公司(Karlsautte，德国)或者Brabender双螺杆混合机(目录号05-96-000)，由Brabender仪器公司(SouthHackensack，新泽西州)供应或其他相当的双螺杆挤出机，都非常适合这项任务。这还可包括同向旋转双螺杆挤出机，例如，ZSK-30挤出机，由Werner and Pfleiderer公司(Ramsey，新泽西)供应。除非另行指出，这里所有样品一律在Haake Rheocord 90双螺杆挤出机上制备。熔融的组合物，在从熔融混合机中挤出之后，在液体冷却的辊或表面上和/或借助对挤出物的强制吹风而受到冷却。冷却的组合物随后进行造粒，以便准备转化为纤维。
从树脂至粘合用纤维的转化是在配备2台0.75英寸(1.905cm)直径挤出机的自设纺丝生产线上进行的。每台挤出机具有24∶1L∶D(长∶直径)比的螺杆和三个加热区，该区从挤出机经过输送管线进料到纺丝组件。输送管线构成第四和第五加热区，并含0.62英寸直径KOCHTMSMX型静态混合机单元，由Koch工程公司(纽约，纽约州)提供。输送管线延伸到纺丝头(第六加热区)内部，并通到带有大量小孔的纺丝板，熔融聚合物穿过这些小孔挤出。这里使用的纺丝板具有15个孔，其中每个孔具有20密耳(0.508mm)直径。纤维利用13℃～22℃温度的空气骤冷，由机械拉伸辊拉缩，然后或者送到绕线器单元以便收集，或者送到纤维牵伸单元实现纺粘成形和粘合。替代地，收集前也可采用其他附属设备进行处理。
本发明粘合用纤维是在实验室规模、自设纺丝生产线上生产的。纺丝生产线由2台24∶1L∶D单螺杆挤出机、静态混合单元和纺丝组件组成。纺丝组件含3层分配聚合物的板，接着是一个其构造决定最终纤维构型的第四板。在这里的实施例中，采用皮芯构型。
粘合用纤维实施例的可湿性是通过测定接触角来定量的，其中接触角越低表明材料可湿性越高。接触角测定按前面描述的方法进行。
前进和后退接触角的结果载于表2中。前进接触角是纤维在初次接触液体期间如何与液体相互作用的度量。后退接触角是多次被液体浸沾期间或处于潮湿、高湿度环境中该材料将如何表现的指示。本发明包括的共混物可生产出高度可湿纤维。
表2接触角数据

接触角是根据一种流体，在本例中为水，与该材料表面构成的界面来确定的。在皮芯型纤维的情况下，接触水的表面仅为皮壳材料，因此此种复合纤维的接触角将与仅由皮壳材料构成的单组分纤维的一样。此种结果适用的条件是，皮壳为包围芯的连续表面，不得有任何芯材料暴露，而且皮壳与芯材料之间不起反应。
影响由不同组分生产的双组分纤维的加工性的主要性能之一是诸组分的粘度分布型。要成功地生产双组分纤维，材料的粘度在熔融温度下必须相对地接近，不得相差过大。虽然双组分纺丝操作中的每台挤出机可以单独控制，但各聚合物必须以单一温度通过纺丝板并且在刚好离开纺丝组件之后彼此相遇。在这一点，两种组分之间将发生传热。因此，倘若一个特别热，则较冷的聚合物将迅速被加热，从而造成粘度下降和纤维成形不良。表3列出某些潜在皮壳材料在不同温度的剪切粘度。
表3粘度性质

这些材料可与能够在类似温度曲线下加工的聚烯烃芯组合。表4总括了某些潜在芯材料。
表4

根据这些结果，很清楚，通过调节温度和组成，可控制各组分材料的流变学特性，并由此控制加工性。
在实验室规模工作之后，又在Chisso公司(日本)进行了中试。表5总括了最终纤维性能。
表5

这些纤维被制成5mm和38mm长度，且可切断成任意长度以用于所要求的用途。这些材料不仅加工顺利，而且如表中所展示的，纤维表现出优异强度和伸长。
本领域技术人员懂得，本发明能够做出许多修改和变更，仍不偏离本发明的范围。因此，上面给出的详细描述和实施例仅在于说明，从任何意义上均无意限制如所附权利要求所规定的本发明范围。
权利要求
1.一种双组分粘合用纤维，它包含聚烯烃芯和脂族聚酯共混物皮壳，其中脂族聚酯共混物包含a.脂族聚酯聚合物，选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物，其中脂族聚酯聚合物表现出的重均分子量为约10,000～约2,000,000，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约40～小于100wt％的重量含量存在；b.总碳原子数少于约30的多羧酸，其中该多羧酸在脂族聚酯共混物中以大于0wt％～约30wt％的重量含量存在；以及c.润湿剂，它表现出的亲水/亲油平衡比为约10～约40，以大于0～约25wt％的重量含量存在，其中所有重量百分数皆以脂族聚酯共混物中存在的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量为基准；其中脂族聚酯共混物表现出，在约170℃的温度和约1000s-1剪切速率下的表观粘度值为约5Pa.s～约200Pa.s。
2.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸丁二醇酯聚合物。
3.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物。
4.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚己内酯聚合物。
5.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约50wt％～约95wt％的重量含量存在。
6.权利要求5的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约60wt％～约90wt％的重量含量存在。
7.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸以及此类酸的混合物。
8.权利要求7的双组分粘合用纤维，其中多羧酸选自戊二酸、己二酸和辛二酸。
9.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中多羧酸在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约30wt％的重量含量存在。
10.权利要求9的双组分粘合用纤维，其中多羧酸在脂族聚酯共混物中以约5wt％～约25wt％的重量含量存在。
11.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中多羧酸具有约4～约30的总碳原子数。
12.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中润湿剂表现出的亲水/亲油平衡比为约10～约20。
13.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中润湿剂在脂族聚酯共混物中以约0.5wt％～约20wt％的重量含量存在。
14.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中润湿剂在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约15wt％的重量含量存在。
15.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基酚。
16.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约50wt％～约95wt％的重量含量存在；多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸以及此类酸的混合物，并且在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约30wt％的重量含量存在；润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基酚，并且在脂族聚酯共混物中以约0.5wt％～约20wt％的重量含量存在。
17.权利要求1的双组分粘合用纤维，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯共聚物和聚丙烯共聚物。
18.一种双组分粘合用纤维，它包含聚烯烃芯和脂族聚酯共混物皮壳，其中脂族聚酯共混物包含a.脂族聚酯聚合物，选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物，其中脂族聚酯聚合物表现出的重均分子量为约10,000～约2,000,000，其中脂族聚酯聚合物在热塑性组合物中以约40～小于100wt％的重量含量存在；b.总碳原子数少于约30的多羧酸，其中该多羧酸在热塑性组合物中以大于0wt％～约30wt％的重量含量存在；以及c.润湿剂，它表现出的亲水/亲油平衡比为约10～约40，以大于0～约25wt％的重量含量存在，其中所有重量百分数皆以热塑性组合物中存在的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量含量为基准；其中纤维表现出的前进接触角数值小于约70°；后退接触角数值小于约60°。
19.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约50wt％～约95wt％的重量含量存在。
20.权利要求19的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约60wt％～约90wt％的重量含量存在。
21.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸以及此类酸的混合物。
22.权利要求21的双组分粘合用纤维，其中多羧酸选自戊二酸、己二酸和辛二酸。
23.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中多羧酸在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约30wt％的重量含量存在。
24.权利要求23的双组分粘合用纤维，其中多羧酸在脂族聚酯共混物中以约5wt％～约25wt％的重量含量存在。
25.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中多羧酸具有约4～约30的总碳原子数。
26.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中润湿剂表现出的亲水/亲油平衡比为约10～约20。
27.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中润湿剂在脂族聚酯共混物中以约0.5wt％～约20wt％的重量含量存在。
28.权利要求27的双组分粘合用纤维，其中润湿剂在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约15wt％的重量含量存在。
29.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基酚。
30.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中纤维表现出的前进接触角数值小于约65°。
31.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中纤维表现出的后退接触角数值小于约55°。
32.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中纤维表现出的后退接触角数值小于约50°。
33.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物在脂族聚酯共混物中以约50wt％～约95wt％的重量含量存在；多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸以及此类酸的混合物，并且在脂族聚酯共混物中以约1wt％～约30wt％的重量含量存在；且润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基酚，并且在脂族聚酯共混物中以约0.5wt％～约20wt％的重量含量存在。
34.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸丁二醇酯聚合物；多羧酸是己二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
35.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物；多羧酸是己二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
36.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸丁二醇酯聚合物与聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物的混合物；多羧酸是己二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
37.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸丁二醇酯聚合物与聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物的混合物；多羧酸是戊二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
38.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚丁二酸丁二醇酯聚合物与聚丁二酸-共聚-己二酸丁二醇酯聚合物的混合物；多羧酸是辛二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
39.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中脂族聚酯聚合物是聚己内酯聚合物；多羧酸是己二酸；且润湿剂是乙氧基化醇。
40.权利要求18的双组分粘合用纤维，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯共聚物和聚丙烯共聚物。
41.一种双组分粘合用纤维，它包含聚烯烃芯和脂族聚酯共混物皮壳。
42.一种双组分粘合用纤维，它包含聚烯烃芯和脂族聚酯共混物皮壳，其中该脂族聚酯共混物表现出在约170℃的温度和约1000s-1剪切速率下的表观粘度值为约5Pa.s～约200Pa.s。
43.一种双组分粘合用纤维，它包含聚烯烃芯和脂族聚酯共混物皮壳，其中该纤维表现出前进接触角数值小于约70°；且后退接触角数值小于约60°。
全文摘要
亲水粘合用纤维。此种纤维可通过聚烯烃芯材料与高度可湿脂族聚酯共混物皮壳材料的共纺来生产。高度可湿脂族聚酯共混物包含一种未反应混合物，包含脂族聚酯聚合物，选自聚丁二酸丁二醇酯聚合物、聚丁二酸－共聚－己二酸丁二醇酯聚合物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物；多羧酸；以及润湿剂。该亲水粘合用纤维表现出显著改善的生物降解能力，却又易于加工。该亲水粘合用纤维可用于用来吸收诸如体液之类的流体的一次性吸收制品。
文档编号C08L101/16GK1433489SQ00818692
公开日2003年7月30日 申请日期2000年11月30日 优先权日1999年11月30日
发明者F·－J·D·蔡, B·C·维尔泰姆 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司