的 温度范围（例如通常为25°C的室温）。混合组合物的另选的最终用途是进一步加工成所期 望的结构例如纤维纺丝和膜或注塑。单螺杆挤出方法可提供高度的混合以及高骤冷速率。 单螺杆挤出机也可用于将粒化组合物进一步加工成纤维和注塑制品。例如，纤维单螺杆挤 出机可为37_体系，具有标准通用螺杆外形和30:1的长度与直径比率。
[0088] 双螺杆挤出机:双螺杆挤出机是其中需要高强度混合的大多数熔融聚合物挤出中 所用的典型单元。双螺杆挤出机包括两个轴和外部圆筒。双螺杆挤出机的典型RPM范围为 10至1200。双轴可共旋或反旋，并且允许紧公差高强度的混合。在该类型装置中，实现连 续或稳态型工艺，其中在沿螺杆的所期望位置处引入组合物组分，并且在目标区域内经受 高温和剪切。由于双螺杆工艺中每个位置处的相互作用的物理性质随时间的变化而恒定， 所述工艺可被认为是稳态工艺。这通过能够逐区调节温度和剪切，允许优化混合工艺，其中 可通过旋转元素和/或圆筒设计，改变剪切。
[0089] 然后通过将熔体挤出到液体冷却介质（通常为水）中，接着将聚合物股条切成小 片或粒料，可将双螺杆挤出机末端的混合组合物粒化。另选地，可使用混合的组合物形成最 终形成的结构例如纤维。存在两种基本类型的聚合物加工中所用的熔融聚合物粒化方法， 即股条切割和水下粒化。在股条切割中，所述组合物在液体介质中快速骤冷（一般在远小 于10S)，然后切成小片。在水下粒化方法中，将熔融聚合物切成小片，然后同时或在其后立 即放入到低温液体中，所述低温液体使聚合物快速骤冷并且结晶。混合组合物的另选的最 终用途是经由熔融掺加物的纺丝并且冷却，直接进一步加工成细丝或纤维。
[0090] 可采用一种螺杆外形，使用Baker Perkins CT-25 25mm共旋的52:1长度与直径 比率体系。该特定的CT-25由11个区域组成，其中可控制温度以及模具温度。同样可行的 四个液体注射位点位于区域1和2之间（位置A)、区域2和3之间（位置B)、区域5和6 之间（位置C)、和区域7和8之间（位置D)。
[0091] 液体注射位置没有直接加热，而是间接通过相邻加热区域。位置A、B、C和D可用 于注入皂，或皂可在开始时与热塑性聚合物一起加入。用于加入额外固体的侧面喂料机或 排放口可包括在区域6和区域7之间。区域10按需要包含真空装置以移除任何残余的蒸 气。除非另外指明，否则在区域1中加入皂。另选地，皂经由胶罐熔融，并且经由受热软管 供向双螺杆。胶罐和供料软管均在大于皂熔点的温度（例如170°C )下加热。
[0092] 在CT-25中使用两类区域，传输和混合。在传输区域中，将材料加热（如果需要的 话，包括在区域1传输到区域2时彻底熔融）并且在低至中等剪切下沿着圆筒长度传输。混 合部分包含显著增加剪切和混合的特定元件。混合部分的长度和位置可按需要改变，以按 需要提高或降低剪切。
[0093] CT-25的标准混合螺杆由两个混合部分组成。第一混合部分位于区域3至5中， 并且为一个RKB 45/5/36,然后是两个RKB45/5/24,随后是两个RKB 45/5/12,逆转RKB 45/5/12 LH(向左转），接着是10个RKB 45/5/12,然后是逆转元件RSE 24/12 LH，接着使 用五个RSE36/36元件传输到第二混合部分。在第二混合部分之前，使用一个RSE 24/24和 两个RSE 16/16 (向右转的传输元件，具有16mm节距和16mm总元件长度）元件，以增加向 第二混合区域的泵送。位于区域7和区域8中的第二混合区域为一个RKB 45/5/36,然后是 两个RKB45/5/24,随后是六个RKB 45/5/12,接着是全逆转元件SE 24/12 LH。混合区域前 面的SE 16/16元件与一个逆转元件的组合，大大增强了剪切和混合。剩余的螺杆元件是传 输元件。
[0094] 另一种螺杆元件类型是逆转元件，其可提高该螺杆部分的填充度，并且提供更好 的混合。双螺杆混合是成熟的领域。本领域技术人员可查阅书籍以进行适当的混合和分散。 这些类型的螺杆挤出机是本领域所熟知的并且一般说明可见于：James White的Hansen出 版物Twin Screw Extrusion 2E:Technology and Principles。虽然给出混合的具体例子， 但是使用各种元件配置的许多不同组合是可行的，达到所需的混合度，以形成紧密掺加物。
[0095] 可使用第二混配体系制备混合的组合物。使用Warner & Pfleiderer 30mm(WP-30)共转48:1长度与直径比系统来使用第二螺杆式型材。该特定的WP-30由12 个区域组成，其中可控制温度以及模具温度。将材料加入到区域1内的挤出机中。排放口 位于区域11中。
[0096] 挤出机和螺杆设计的确切实质不是关键性的，只要组合物可在例如大于ΙΟ?Γ1，或 大于30JT 1，或10至10, OOOiT1，或30至10, OOOiT1剪切速率下混合形成紧密掺加物，所述剪 切速率取决于形成方法（例如纤维纺丝、膜浇注/吹塑、注塑、或瓶吹）。混合的剪切速率越 高，在本文所公开的组合物中的分散度越大。因此，通过在组合物形成期间选择特定剪切速 率，可控制分散度。
[0097] Mm
[0098] 本发明的组合物可用于制备多种形式的制品，包括纤维、膜、和模塑物品。如本文 所用，"制品"是指在或接近25°C下为其硬化态的组合物。所述制品可以它们的呈现形式 (例如瓶、机动车部件、吸收卫生产品组件）使用，或可用于后续再熔融和/或制造成其它制 品（例如小球、纤维）。形成本发明多种制品形式的制备方法描述于本文中。
[0099] 纤维
[0100] 本发明中的纤维可为单组分或多组分。术语"纤维"定义为长度与厚度比率大于 50,大于500,以及大于1，000的硬化聚合物形状。本发明的单组分纤维也可为多成分的。 如本文所用，成分被定义为是指物质或材料的化学物种。如本文所用的多成分纤维被定义 为是指包含一种以上的化学物种或材料的纤维。多成分和混合体聚合物在本发明中具有相 同的含义并且可互换使用。一般来讲，纤维可为单组分类型或多组分类型。如本文所用，组 分被定义为是指纤维中与纤维的另一部分具有空间关系的单独部分。如本文所用的术语 多组分被定义为具有一个以上的彼此具有空间关系的单独部分的纤维。术语多组分包括 双组分，其被定义为具有两种彼此具有空间关系的单独部分的纤维。多组分纤维的不同组 分排列在横跨纤维横截面的基本不同的区域内，并沿纤维的长度连续地延伸。用于制造多 组分纤维的方法是本领域熟知的。多组分纤维的挤出在20世纪60年代已是人们所熟知 的。DuPont为多组分性能的领先技术开发者，美国专利3, 244, 785和美国专利3, 704, 971 提供了制备这些纤维所用技术的说明。R. Jeffries的"Bicomponent Fibers"（Merrow Publishing，1971)为双组分技术打下了坚实的基础。最近的出版物包括"Taylor-Made Polypropylene and Bicomponent Fibers for the Nonwoven Industry，''Tappi Journal， I99I 年 I2 月（第 103 页）和来自 Woodhead Publishing 的由 Nakajima 编辑的"Advanced Fiber Spinning Technology"。
[0101] 在本发明中形成的非织造织物可包含多种类型的单组分纤维，它们是从不同的挤 出体系中通过同一喷丝头递送出来的。在该例子中，挤出体系为一种多组分挤出体系，其将 不同的聚合物递送至独立毛细管。例如，一种挤出体系递送如本文所述的组合物，并且另一 种递送聚丙烯共聚物，使得共聚物组合物在不同的温度下熔融。在另一种情况下，一种挤出 体系可能递送聚乙烯树脂，并且另一种递送如本文所述的组合物。在第三种情况下，一种挤 出体系可能递送如本文所述的第一组合物，并且第二挤出体系递送具有不同热塑性聚合物 的如本文所述的组合物。该体系中的聚合物比率可在95:5至5:95、或90:10至10:90、或 80:20至20:80范围内。
[0102] 双组分和多组分纤维可以是并列型、皮芯型（对称的和偏心的）、橘瓣型、带型、海 岛型构型、或它们的任何组合。皮在芯周围可为连续的或非连续的。示例性多组分纤维公开 于美国专利6, 746, 766中。皮与芯的重量比为5:95至95:5。本发明的纤维可具有不同的 几何形状，其包括但不限于圆形、椭圆形、星形、三叶形、具有3-8片叶的多叶形、矩形、H形、 C形、I形、U形、或任何其它适宜的形状。也可使用中空纤维。在许多情况下，所述形状为 圆形、三叶形或H形。所述圆形纤维形状和三叶形纤维形状也可为中空的。
[0103] 通常使用的是皮芯型双组分纤维。在一种情况下，芯中的组分包含如本文所述的 组合物，而皮不包含。在该情况中，减少或消除了纤维表面上如本文所述组合物的暴露。在 另一种情况下，皮可包含如本文所述的组合物，而芯不包含。在该例子中，纤维表面处如本 文所述组合物的浓度高于芯中。使用皮芯型双组分纤维，可选择如本文所述组合物的浓度， 以在皮或芯中赋予所期望的性能，或某些浓度梯度。应当理解，海岛型双组分纤维被认为是 皮芯纤维类别，但是具有多个芯。可以想到橘瓣型纤维（中空和实心）。它们可用于例如使 用橘瓣型双组分纤维设计，将包含蜡的区域与不包含蜡的区域分开。分开可在机械变形、施 加液体动力或其它适宜工艺期间进行。
[0104] 还可以想到三组分纤维。可用三组分纤维的一个例子是三层皮/皮/芯纤维，其 中每种组分包含不同的如本文所述组合物的共混物。每层中不同量的如本文所述的组合物 可提供附加有益效果。例如，芯可为10熔体流动聚丙烯与如本文所述组合物的共混物。中 间层皮可为25熔体流动聚丙烯与如本文所述组合物的共混物，并且外层可为简单的35熔 体流动速率聚丙稀。如本文所述的示例性组合物在每层中具有小于40重量％，或小于20 重量％的含量。另一类可以想到的可用三组分纤维为还具有皮的橘瓣型双组分设计。
[0105] "高度拉细的纤维"被定义为具有高拉伸比率的纤维。总纤维拉伸比率被定义为纤 维在其最大直径（这通常是刚刚退出毛细管之后的结果）处对其最终用途时的最终纤维直 径的比率。总纤维拉伸比率大于1. 5、或大于5、或大于10、或大于12。这对于获得触觉特 性和有用的机械特性是必要的。
[0106] 所述纤维将具有小于200 μ m的直径。如果所述混合物用于制备细旦纤维，则纤维 直径可低达〇. I ym。纤维可以是基本上连续的或基本上不连续的。常用于制备纺粘非织造 物的纤维将具有5 μ m至30 μ m，或10 μ m至20 μ m，或12 μ m至18 μ m的直径。细纤维直径 将具有〇· Ium至5μηι，或0·2μηι至3μηι，并且最优选0·3μηι至2μηι的直径。纤维直径 由模具几何形状、纺丝速度或拉丝速度、供量、以及共混组合物和流变特性控制。如本文所 述的纤维可为环境可降解的。
[0107] 如本文所述的纤维通常用于制备一次性非织造制品。所述制品可为可冲洗的。如 本文所用，术语"可冲洗的"是指材料能在化粪处理体系例如马桶中溶解、分散、崩解和/或 分解，以使冲洗马桶时可将其清除，而不会堵塞马桶或任何其它污水排放管道。纤维和所得 制品也可以是易与水反应的。如本文所用，术语"易与水反应的"是指当放置于水中或被冲 洗时，得到可观察到的和可测量的变化。典型的观察包括记录制品膨胀、分开、溶解或观察 被总体削弱的结构。
[0108] 在本发明中，可调整纤维的亲水性和疏水性。所述基体树脂特性可具有通过共聚 作用产生的亲水特性（诸如某些聚酯（源自Eastman Chemical的EASTONE，一般为磺基聚 酯类聚合物）或聚烯烃诸如聚丙烯或聚乙烯的情况），或具有被加入到所述基体树脂中以 使其成为亲水的材料。添加剂的示例性例子包括CIBA Irgasurf类添加剂。本发明中的纤 维也可在其制造之后被处理或涂覆以使它们成为亲水的。在本发明中，耐用亲水性是优选 的。耐用亲水性被定义为在一次以上的流体交互作用之后保持亲水特征。例如，如果测试 所评测样本的耐用亲水性，则可将水浇注在样本上并且观察润湿情况。如果样本浸湿，则其 为初始地亲水的。然后用水将样本完全地漂洗并且使其干燥。所述漂洗最好通过将样本放 到大容器中来进行，并且搅动十秒钟，然后进行干燥。干燥之后的样本在再次接触水时应当 也会浸湿。
[0109] 在纤维形成之后，可进一步处理纤维或可处理粘结织物。可加入亲水性或疏水性 整理剂以调整织物的表面能和化学性质。例如，疏水性纤维可用润湿剂来处理以有利于吸 收含水液体。粘结织物也可用包含表面活性剂、颜料、增滑剂、盐或其它材料的局部溶液来 处理以进一步调整纤维的表面特性。
[oho] 本发明中的纤维可为卷曲的，虽然优选的是它们不是卷曲的。卷曲纤维一般以两 种方法产生。第一方法是在已经纺丝了纤维之后机械地变形所述纤维。将纤维熔体纺丝， 拉伸至最终长丝直径并且一般通过齿轮或填塞箱来机械地处理，所述齿轮或填塞箱赋予二 维或三维褶皱。该方法用于生产大多数的粗梳短纤维。用于卷曲纤维的第二方法为挤出多 组分纤维，所述多组分纤维能够在纺丝工艺中卷曲。本领域的普通技术人员可认识到存在 制备双组分卷曲纺粘纤维的多种方法；然而，对于本发明而言，认为三种主要技术用于制备 卷曲的纺丝非织造物。第一方法为卷曲，其由于纺丝线中的差异聚合物结晶而发生在纺丝 线中，所述差异聚合物结晶起因于聚合物类型的差别、聚合物分子量特征（例如，分子量分 布）或添加剂含量。第二方法为在将纤维纺丝成纺丝基底之后对其进行有差别的收缩。例 如，加热纺丝纤维网可因初纺纤维中的结晶度差异而导致纤维收缩，例如在热粘结过程期 间。导致卷曲的第三方法是机械地拉伸纤维或纺丝纤维网（一般用于机械地拉伸已粘结在 一起的纤维网）。所述机械拉伸可暴露出所述两种聚合物组分之间应力-应变曲线中的差 异，这可导致卷曲。
[0111] 纤维的拉伸强度约大于25兆帕（MPa)。如本文所公开的纤维具有大于50MPa，或 大于75MPa，或大于IOOMPa的拉伸强度。依照ASTM标准D 3822-91中所述的方法或等效测 试，使用Instron测定拉伸强度。
[0112] 本文所公开的纤维不易碎，并且具有大于2MPa，大于50MPa，或大于IOOMPa的韧 性。韧性定义为样本标距为25mm并且应变速率为50mm/min下应力-应变曲线下方的面积。 纤维的弹性或延展性也是所期望的。
[0113] 如果纤维中或纤维外部组分（即双组分的皮）上存在足量的热塑性聚合物，则本 文所公开纤维可以是可热粘结的。可热粘结纤维最佳用于加压加热和通风加热粘合方法 中。当所述组合物以按所述纤维的重量计大于15 %，或大于30 %，或大于40 %，或大于50 % 的含量存在时，通常实现可热粘结。
[0114] 根据存在的组合物量和纤维的具体构型，本文所公开纤维可以是环境可降解的。 "环境可降解的"被定义为可生物降解的、可崩解的、可分散的、可冲洗的、或可堆肥的、或它 们的组合。纤维、非织造纤维网和制品可为环境可降解的。因此，纤维可易于并且安全地在 现有堆肥场所中处理，并且可以是可冲洗的，并且可安全地冲到排水沟中，而对现有污灌体 系没有不利的后果。当用于一次性产品如擦拭物和女性卫生品中时，纤维的可冲洗性向消 费者提供额外的便利和自由。
[0115] 术语"可生物降解的"是指当物质暴露于有氧和/或无氧环境时，由于微生物作 用、水解作用和/或化学作用，最终降解为单体组分。在有氧条件下，生物降解作用导致物 质转化为最终产物，例如二氧化碳和水。在无氧条件下，生物降解作用导致物质转化为二氧 化碳、水和甲烷。生物降解过程通常被描述为矿化。可生物降解性是指物质（例如纤维） 的所有有机成分最终通过生物作用发生分解。
[0116] 随着时间的推移，已由不同的组织并且在不同的国家中建立了多种不同的标准生 物降解方法。尽管试验的具体测试条件、评估方法和所需标准不同，但是不同方案之间存在 合理的交汇，使得它们对大多数物质具有相似的结论。对于有氧生物降解而言，美国材料与 试验协会（ASTM)已建立了 ASTM D 5338-92 :用于在可控堆肥条件下测定塑性材料的有氧 生物降解作用的测试方法。在58°C嗜热温度下，在活性堆肥存在的情况下，通过监测由于 被微生物消化吸收而释放的二氧化碳的量，ASTM试验测量测试材料的矿化百分比与时间的 函数关系。二氧化碳产生试验可通过电解呼吸计法进行。也可以使用其它的标准方案，如 经济合作和发展组织（OECD)的301B。在没有氧气时的标准生物降解测试描述于不同方案 中，例如ASTM D 5511-94。这些试验用于模拟在无氧固体废物处理设备中或在卫生填理地 中材料的生物降解性。然而，这些条件与本文所述纤维和非织造物所描述的一次性应用类 型较不相关。
[0117] 若纤维基质具有能力迅速碎裂并且分解成足够小的部分，从而在堆肥筛选后不可 分辨或在冲洗时不会引起排水管堵塞，则发生崩解。可崩解的材料也是可冲洗的。大多数 崩解方案测定测试材料在暴露于不同基质一段时间后的重量损失。采用有氧和无氧崩解测 试。在材料暴露于废水和淤泥后，通过不再收集于具有Imm孔的18目筛网上的纤维测试材 料的量，确定重量损失。对于崩解，初始样品的重量与筛网上回收的样品干重的差值，将确 定崩解的比率和程度。生物降解能力和崩解性的测试由于将采用非常类似的环境或相同的 环境，因此测试非常类似。为测定崩解性，测定剩余材料的重量，而对于生物降解能力，测定 析出的气体。本文所公开的纤维可快速崩解。
[0118] 本文所公开的纤维也可为可堆肥的。ASTM已开发了可堆肥性的测试方法和说明。 所述测试测量三种特性：生物降解能力、崩解性和无生态毒性。测量生物降解性和崩解性 的测试已描述于上文中。为满足可堆肥性的生物降解性标准，材料必须在40天内达到至少 60%的二氧化碳转化率。对于崩解标准，材料必须有小于10%的测试材料保留在2mm筛网 上，所述测试材料具有所处理产物的实际形状和厚度。为测定最后的标准无生态毒性，生物 降解副产物必须对种子发芽和植物生长没有不利的影响。该标准的一个测试详细描述于 OE⑶208中。国际生物降解产物学会将为满足ASTM 6400-99规范的产品颁发可堆肥性徽 标。所述方案遵循德国DIN 54900,其测定在一个堆肥周期内可完全分解的任何材料的最大 厚度。
[0119] 本文所述纤维可用于制备一次性非织造制品。所述制品通常是可冲洗的。如本 文所用，术语"可冲洗的"是指材料能在化粪处理体系例如马桶中溶解、分散、崩解和/或分 解，以使冲洗马桶时可将其清除，而不会堵塞马桶或任何其它污水排放管道。纤维和所得制 品也可以是易与水反应的。如本文所用，术语"易与水反应的"是指当放置于水中或被冲洗 时，得到可观察到的和可测量的变化。典型的观察包括记录制品膨胀、分开、溶解或观察被 总体削弱的结构。
[0120] 由纤维制得的非织造产品显示出某些机械性能，尤其是强度、柔韧性、柔软性和吸 收性。强度的测定包括干拉伸强度和/或湿拉伸强度。柔韧性与硬度有关并且可以归因于 柔软性。柔软性通常被描述为既与柔韧性有关又与纹理有关的生理感知属性。吸收性涉及 产品吸收流体的能力以及保留流体的容量。
[0121] 制各纤维的方法