专利名称:弹性非织造片材的制作方法
发明背景本申请要求2004年4月23日提交的美国临时申请顺序号60/565,014的优先权，临时申请顺序号60/565,014要求2003年4月14日提交的美国专利申请顺序号10/413,172的优先权，美国专利申请顺序号10/413,172为2003年1月29日提交的美国专利申请顺序号10/353,677(现在已经放弃)的部分继续申请；这两个申请都通过引用结合于本文中。
1.发明领域本发明涉及适用于制备个人卫生制品的可拉伸非织造片材。更特别是，所述可拉伸非织造片材通过用弹性聚合物基本上均匀地浸渍颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材来制备。
2.相关技术描述弹性非织造材料在本领域中是众所周知的。弹性非织造材料的实例包括“拉伸粘合型”和“颈缩粘合型”层压材料。拉伸粘合型层压材料通过以下方法制备将可收皱层结合到弹性层上，同时所述弹性层处于拉伸状态，从而当这些层松弛时，所述可收皱层被收皱。颈缩粘合型层压材料通过将颈缩、无弹性层和弹性膜结合在纤维层上来制备。所述弹性层一般包括弹性膜或弹性非织造网。这些弹性非织造层压材料需要制备至少两个单独的非织造或膜层。
Riedel(Riedel)的美国专利号4,366,814描述了一种透气弹性绷带材料，所述材料包含至少50％重量的可拉伸织物(不撕裂伸长至少为30％)，和至少15％重量的浸渍到所述织物而不是填充所述织物孔的弹性体。
Morman(Morman)的美国专利号5,910,224描述了制备可拉伸复合材料的方法，该方法通过将弹性体前体施用于可颈缩材料如非织造网，颈缩拉伸所述可颈缩材料，并对所述弹性体前体进行处理(如通过加热)，同时所述可颈缩材料处于颈缩条件下，形成粘结到所述颈缩材料的弹性层。优选的弹性体前体包括胶乳或热固性弹性体。弹性体前体施用于所述可颈缩材料的量为5g/m2至约50g/m2。弹性层一般渗透到网约2至约10纤维厚度，且控制弹性体前体的渗透程度，以便没有粘渗到所述网背向弹性层被施用面的一面。因此，所得可拉伸复合材料在包含弹性层的一侧具有膜-样手感，并使背向弹性层一面上可颈缩材料保持最初的柔软手感。
公布的欧洲专利申请号0472942描述了在Z-向具有压缩性和回复性的弹性体浸透非织造材料，所述非织造材料包括纤维网，如熔喷纤维非织造网，其用聚合物材料，如弹性丙烯酸胶乳、聚氨酯胶乳或腈橡胶胶乳浸透。
公布的日本专利申请号47-24479涉及用于输送设备和电力传输的带，其通过用橡胶或合成树脂浸渍针刺非织造织物来制备。
对可制备经济、具有柔软拉伸和良好保持强度的弹性片材存在不断的需求，且所述弹性片材两面都具有织物-样手感。
发明概述本发明涉及形成可拉伸非织造片材的方法，所述方法包括以下步骤提供具有一定厚度、第一和第二外表面、纵向和横向拉伸的颈缩非织造基材，所述颈缩非织造基材在横向的百分伸长率为至少30％；用溶液基本上均匀地浸渍所述颈缩非织造基材，所述溶液包含溶于溶剂的弹性聚合物；和通过湿法凝固，将所述溶剂从浸渍的非织造基材除去，在所述非织造基材的整个厚度基本上均匀地沉积所述弹性聚合物，而没有在所述非织造基材的所述第一或第二外表面上形成基本上连续的弹性聚合物层。
本发明还涉及形成可拉伸非织造片材的方法，所述方法包括以下步骤提供易拉伸未处理非织造基材，该基材具有一定厚度、第一和第二外表面、纵向和横向拉伸，在横向的百分伸长率为至少30％，基础重量为约15g/m2至约100g/m2，断裂强度大于500g/in；用包含溶于溶剂的弹性聚合物的溶液，基本上均匀地浸渍所述易拉伸未处理非织造基材；和通过湿法凝固，将所述溶剂从所述易拉伸未处理非织造基材除去，在所述非织造基材的整个厚度基本上均匀地沉积所述弹性聚合物，而没有在所述非织造基材的所述第一或第二外表面上形成基本上连续的弹性聚合物层。
本发明还涉及可拉伸非织造片材，所述可拉伸非织造片材包含非织造基材，所述非织造基材在颈缩方向已被颈缩，并用弹性聚合物基本上均匀地浸渍，所述可拉伸非织造片材在颈缩方向被拉伸至140％3次后，该可拉伸非织造片材在100％伸长时的第三卸载循环力与100％伸长时的第三负载循环力比率为至少0.3∶1。
本发明另外还涉及可拉伸非织造片材，所述可拉伸非织造片材包含易拉伸未处理非织造基材，所述非织造基材已用弹性聚合物基本上均匀地浸渍，所述可拉伸非织造片材在横向被拉伸至30％3次后，该可拉伸非织造片材在30％伸长时的第三卸载循环力与30％伸长时的第三负载循环力比率为至少0.15∶1。
发明详述本发明中，通过用包含溶剂和弹性聚合物的溶液，浸渍颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材，来提供可拉伸复合非织造片材。所述颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材，在使所述非织造基材基本上均匀地浸渍而没有在其任何表面上形成聚合物层的条件下浸渍。除去溶剂后，得到透气性浸渍的非织造片材，该片材具有在横向与负载循环力相比高卸载循环力(良好的保持强度和柔软拉伸)和织物般手感的意外结合。此外，本发明片材一般比常规多层拉伸层压材料制备更简单且更薄。如本发明片材的一般厚度为约0.25mm-0.75mm，而拉伸层压材料厚度一般超过1.3mm。
本文中所用的术语“聚合物”一般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)、三元共聚物等及其掺混物和改性物。此外，除非另外具体限定，术语“聚合物”将包括所述材料所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。
本文中所用的术语“聚酯”将包含聚合物，其中至少85％的重复单元为二元羧酸和二元醇的缩合产物，具有酯单元形成产生的键。这包括芳族、脂族、饱和和不饱和二酸和二醇。本文中所用的术语“聚酯”还包括共聚物(如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、其掺混物和改性物。聚酯的普通实例为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其为乙二醇和对苯二甲酸的缩聚产物。
本文中所用的术语“聚氨酯”将包括将双官能多元醇与二异氰酸酯和双官能扩链剂缩聚制备的嵌段共聚物，如下文中所详细描述。
本文中所用的术语“聚烯烃”是指任何仅由碳和氢组成的大部分饱和开链聚合烃系列。一般聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯及乙烯、丙烯和甲基戊烯单体的各种组合。
本文中所用的术语“聚乙烯”不仅包含乙烯的均聚物，而且还包含其中至少85％的重复单元为乙烯单元的共聚物。
本文中所用的术语“聚丙烯”不仅包含丙烯的均聚物，而且还包含其中至少85％的重复单元为丙烯单元的共聚物。
本文中所用的术语“弹性聚合物”是指当形成片、纤维或膜并施加偏力(biasing force)时，可伸长至拉伸长度为其松弛无偏长度的至少约160％，且在该伸长偏力释放后将使其伸长至少55％回复的任何聚合物。如可拉伸到至少1.6厘米，并在施加力后被拉伸到1.6厘米且释放该力后会回复到不超过1.27厘米长度的一厘米材料样品。存在许多可拉伸大大超过其松弛长度60％(如100％或更多)的弹性材料，且其中许多在释放拉伸力后，将基本回复到它们最初的松弛长度，如回复到它们最初松弛长度的105％以内。
本文中所用的术语“非织造织物”或“非织造网”是指单独纤维、丝或线的组织，与针织或机织织物相比，所述纤维、丝或线可随机放置形成平面材料，而不具有确定的图案。
本文中所用的术语“纺粘”丝是指通过将熔融热塑性聚合物材料作为丝从喷丝头的多个细、一般是圆形的毛细孔中挤出，且挤出丝的直径随后通过拉伸快速减小而形成的丝。也可使用其它丝横截面形状，如椭圆形、多叶形(multi-lobal)等。纺粘丝一般为连续的且平均直径大于约5微米。纺粘非织造织物或网通过将纺粘丝随机放置在收集表面(如孔筛或带)上来制备。纺粘网一般采用本领域中已知的方法粘合，如热辊压延，或使得所述网通过较高压力的饱和蒸汽室。同样，所述网可在位于纺粘织物横向的许多热粘合针处热点粘合。
本文中所用的术语“纵向”(MD)是指非织造网制备的方向。术语“横向”(XD)是指一般垂直于纵向的方向。
本文中所用的术语“颈缩”是指一种方法，所述方法涉及将力施加到非织造织物，如平行于非织造的纵向，使得所述非织造织物在施加力的方向伸长，并在垂直于伸长方向的方向，如横向以控制的方式将其宽度减小到所需量。本文中垂直于拉伸力的方向称为“颈缩方向”。控制的拉伸和颈缩可在室温或比室温更高或更低的温度下进行，且在拉伸方向总尺寸的增加限于最高为撕裂或撕破织物所需的伸长。
本文中所用的术语“颈缩非织造织物”和“颈缩非织造基材”是指通过加工如拉伸，已在至少一个方向收缩的任何非织造织物。“可颈缩非织造织物”为可在颈缩过程中在至少一个方向收缩的非织造织物。术语“百分颈缩率”是指测定未颈缩尺寸和已颈缩尺寸(在颈缩方向测定)之间的差，然后将此差除以未颈缩尺寸，并将所得比值乘以100确定的比率。颈缩非织造一般可在颈缩方向拉伸一定量，该量对应于(但不是线性关系)颈缩过程中的百分颈缩率。颈缩非织造的伸长性在本文中作为百分伸长率，通过在颈缩方向拉伸颈缩的非织造材料至可能的最大程度，而没有拉伸非织造材料内的单独纤维，破坏非织造材料内的任何纤维-纤维结合或撕裂非织造材料而测定。
本文中所用的术语“易拉伸未处理非织造材料”是指除了非织造制备方法中正常使用的步骤外，没有任何另外加工步骤(如颈缩)的非织造材料，在施加小于200克/英寸(g/in)，一般小于100g/in的力时，横向伸长率为至少30％(一般约60％至约150％)而不被破坏，所述力根据测试方法部分中描述的“伸长30％所需的力”方法确定。50％的伸长率是指10英寸宽的样品可拉伸至15英寸。合适的易拉伸未处理非织造材料实例的基础重量可为约15至约100克/平方米(g/m2)，一般为约30至约80g/m2，按照测试方法部分中描述的“断裂强度分析”测定的纵向断裂强度大于500g/in。易拉伸未处理非织造材料可为射流喷网法(也称为水刺法)、熔喷或热粘非织造材料，且可通过这些已知方法制备。
本文中所用的术语“射流喷网法非织造材料”是指通过用高压水喷射撞击网(其可包含预制织物、纺粘熔喷网、气流法网和梳理网)或絮形成的织物。易拉伸未处理非织造材料包括8075型Sontara(Sontara是E.I.DuPont de Nemours and Company的注册商标)和平型射流喷网法非织造材料(台湾台北Sheng Hung Industrial Company制备的物品编号4055-T)。
本文中所用的术语“熔喷非织造材料”是指使熔融聚合物通过模挤出到高速热空气或蒸汽流(其使所得丝变为细而相对短的纤维)而形成的非织造材料。这些纤维沉积在移动筛或带上，并随后通过压延、压纹、热空气或其它热粘合方法硬化。
本文中所用的术语“热粘非织造材料”是指由纤维网或纤维絮组成的织物，所述织物含有热敏材料，如熔点低于所述网纤维的特别工程化的低熔点粘合纤维或热塑性粉，其在受压或无压力下施加热(如通过热空气、压延、压纹、红外热或其它热粘合方法)熔融，并将所述网或絮的纤维粘合成为硬化非织造材料。
本文中所用的术语“非织造基材”是指基材，该基材可为颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材。
本文中所用的术语“非织造织物”是指织物，该织物可为颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造织物。
本文中所用的术语“基本上均匀浸渍”或“基本上均匀浸渍的”是指在整个毛体积内均匀分布处理剂或溶液。
本文中所用的术语“湿法凝固”描述一种方法，其中将非织造基材与凝固液接触，该基材已经浸渍溶液，该溶液包含溶于溶剂的弹性聚合物，所述凝固液为弹性聚合物的非溶剂，但可与用于形成弹性聚合物溶液的溶剂互溶。也选择凝固液使之不溶解非织造基材。所述凝固液使聚合物材料凝固，且使除去的溶剂进入凝固液。随后将凝固液从聚合物浸渍的非织造基材中除去，如通过空气干燥或加热。
适用于本发明的可颈缩非织造织物包括纺粘网、粘合梳理网和水刺网。所述可颈缩非织造织物优选一般采用本领域中已知的方法在横向颈缩，获得百分颈缩率为约25％至约75％，得到在横向的百分伸长率为约30％至约300％的颈缩非织造基材。可用于本发明的可颈缩非织造织物可用许多热塑性聚合物制备，包括非弹性聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯和聚4-甲基戊烯-1。优选如可颈缩非织造织物包含聚丙烯、聚酯或聚丙烯-聚乙烯共聚物。在优选的实施方案中，可颈缩非织造织物为纺粘聚丙烯织物或梳理成网热粘合聚丙烯或聚酯织物。可颈缩非织造基材原料优选基础重量一般为约10g/m2至约50g/m2。特别优选基础重量相对低的可颈缩非织造基材，如基础重量为约10g/m2至约20-30g/m2的那些。非织造基材一般可透湿。将可颈缩非织造基材颈缩，以提供一般基础重量大于约15g/m2的颈缩非织造基材。
颈缩非织造织物在本领域中是已知的，且一般通过在纵向拉伸可颈缩非织造织物来制备，提供在横向颈缩的颈缩非织造织物。颈缩方法的实例在如Meitner等(Meitner)的美国专利号4,443,513、Morman的美国专利号4,965,122、4,981,747和5,114,781中公开。优选的颈缩方法在Hassenboehler Jr.等(Hassenboehler)的US Re 35,206中公开。US Re35,206是美国专利号5,244,482的再版，且通过引用结合于本文中。已按照Hassenboehler的方法颈缩的非织造网在本文中也称为“紧缩网”。
颈缩非织造材料可采用成本相对低的方法制备，且比其它可拉伸非织造织物优选，因为它们的横向伸长率更高，且在横向拉伸非织造材料时要求的拉伸(负载)力相对低。此外，颈缩非织造织物一般在纵向基本不可拉伸，即当受到纵向偏力时，它们的百分伸长率小于约10％。如下所讨论，在某些最终用途中非常希望基本上在一个方向拉伸。
在优选实施方案中，颈缩非织造基材为采用Hassenboehler中描述的方法制备的紧缩网。该方法包括使加工拉伸性相对低的粘合热塑性非织造网通过加热区如烘箱，以将网的温度提高到聚合物网的软化温度和熔融温度之间的温度，同时在纵向拉伸网，使得在横向取向的纤维塑性变形，并在横向紧缩(颈缩)该网。拉伸如此进行以第一线速度将网送入该区，并在超过第一速度的第二线速度下将其抽出。如第二速度与第一速度比率为约1.1∶1至约2∶1。粘合非织造网原料为非弹性可颈缩非织造织物，且选择以具有热加工过程中小于约4.0∶1并大于约1.4∶1的断裂拉伸比，在应变速率大于2500％/min，和温度高于软化点但低于聚合物网熔融温度至少10的热拉伸条件下评价。如室温断裂伸长率(应变)为2-40％，一般为5-20％，采用Instron拉伸测试仪，按照测试方法ASTM D 1117-77测定。
原料网中的纤维可通过纤维-纤维熔合、纤维缠绕或热粘合如通过点粘合来粘合。一般地，可颈缩非织造织物中纤维的平均纤维直径小，如小于约50微米。为了将丝段局部拉伸、褶皱和弯曲而不影响网的完整性，纺粘前体的粘合一般很强(如高温点粘合)。点粘合过程中，一般选择粘合针和粘合图案，使得粘合点的面积占网面积的约5％至约25％。粘合针的形状可为菱形或本领域中众所周知的许多其它形状。
热拉伸步骤导致横向纤维塑性变形和网的紧缩，从而使大量纤维一般沿着拉伸方向(纵向)排列。相对于非织造材料原料，网在横向紧缩，因为其已在纵向伸长并热定型。
可用在横向伸长率为至少30％，如至少50％的颈缩非织造基材制备本发明的弹性非织造片材。如紧缩过程中，非织造网的百分颈缩率为约50％至约75％，一般为约60％-70％，分别对应约100-300％，和150-250％的伸长率。
颈缩非织造网的基础重量可为可颈缩非织造网原料基础重量的3倍或更多。颈缩网的基础重量为约15g/m2至约100g/m2，如约20g/m2至约100g/m2，且一般为约25g/m2至约100g/m2。根据所需的最终用途，选择颈缩非织造基材的基础重量。如，当用作弹性内衬时，颈缩非织造材料的基础重量一般为约30g/m2-70g/m2，而对于卫生最终用途如尿布、束腰带等，基础重量一般为约15g/m2-40g/m2。也应该选择颈缩非织造基材的基础重量，以使最终浸渍的非织造材料获得所需的弹性。较高基础重量的非织造基材允许更多的弹性聚合物浸渍到非织造材料中，提高了浸渍的非织造片材的卸载力。
优选在Hassenboehler中描述的颈缩方法中采用基础重量相对低的非织造材料，制备本发明材料。一起使用且用弹性聚合物浸渍后，这些因素结合起来提供可拉伸非织造材料，并且拉伸材料所需力(负载力)相对低，当允许其松弛时材料产生的回缩力(卸载力)相对高。对于该材料预计的最终用途来讲，该特征是优选的。卸载力和负载力的关系与弹性非织造材料的滞后现象有关。对于本发明优选的横向百分伸长率至少150％的产品，在已浸渍的非织造材料已拉伸至140％三次且拉伸之间允许松弛后，100％伸长时卸载力与100％伸长时负载力比率为至少0.3∶1，如大于0.45∶1。
用于本发明的弹性聚合物包括聚氨酯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和聚醚-酯嵌段共聚物。在优选实施方案中，弹性聚合物为聚氨酯。
用于本发明的弹性聚氨酯可通过以下方法制备使聚合二醇与二异氰酸酯反应形成封端的二醇，溶解该封端的二醇(于合适溶剂中)，随后使封端的二醇与具有活性氢原子的双官能扩链剂反应。这种聚氨酯称为“链段聚氨酯”，因为它们由衍生自二异氰酸酯和扩链剂的“硬”氨酯和脲链段，与主要衍生自聚合二醇的“软”链段组成。制备这类聚合物溶液的合适溶剂为酰胺溶剂，如二甲基乙酰胺(“DMAc”)、二甲基甲酰胺(“DMF”)和N-甲基吡咯烷酮，但也可使用其它溶剂如二甲基亚砜和四甲基脲。
用于制备弹性聚氨酯的聚合二醇包括聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇及其共聚物。这类二醇的实例包括聚亚乙基醚二醇、聚四亚甲基醚二醇、(四亚甲基-2-甲基-四亚甲基醚)二醇共聚物、(乙烯-己二酸丁二醇酯)二醇共聚物、聚(2，2-二甲基-1，3-丙二醇十二碳酸酯)二醇、聚(1，5-戊二醇碳酸酯)(poly(pentane-1，5-carbonate))二醇和聚(1，6-己二醇碳酸酯)(poly(hexane-1，6-carbonate))二醇。
有用的二异氰酸酯包括1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸苯酯基)甲基]苯、1-异氰酸基-2-[(4-异氰酸苯酯基)甲基]苯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己烷二异氰酸酯和2，4-甲苯二异氰酸酯。
扩链剂可为二醇或二胺。有用的二醇包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇及其混合物。采用二醇扩链剂产生聚氨酯。有用的二胺包括乙二胺、1，2-丙二胺、2-甲基-1，5-戊二胺、1，3-戊二胺、1，4-环己二胺、1，3-环己二胺及其混合物。在这种情况下，产生的聚合物为聚氨酯脲(聚氨酯的亚类)。当采用聚醚二醇和二胺扩链剂时，产生的聚合物为聚醚氨酯脲；当联合使用聚酯二醇和二胺扩链剂时，产生聚酯氨酯脲。可加单官能胺链终止剂如二乙胺、丁胺、环己胺等，来控制聚合物的分子量。在优选的实施方案中，弹性聚合物为二胺-延长的聚氨酯弹性体。
适用于制备弹性聚合物溶液的溶剂包括二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和N-甲基-吡咯烷酮。弹性聚合物溶液的粘度与溶液中聚合物材料的浓度直接相关，从而溶液粘度能影响聚合物渗入到颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造织物的程度，和其中沉积的聚合物的量。当溶液粘度太低时，可沉积在颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材的弹性体的量不够，导致卸载力低。当溶液粘度太高时，可能减小非织造基材的溶液渗入，从而导致聚合物浸渍到非织造基材中不完全或不均匀，或在非织造基材表面形成聚合物层。如浸渍到颈缩非织造基材，或易拉伸未处理非织造基材的弹性聚合物溶液的溶液粘度为约1000-300,000厘泊(“cPs”)，一般为10,000-40,000cPs，在25℃测定。溶液可包含约5％重量-20％重量聚合物。
颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材能吸收聚合物溶液，且该聚合物溶液基本完全并均匀浸渍非织造基材是必要的。因此，颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材不应被涂覆，或以例如防止聚合物溶液被吸收到颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造织物的方式处理。弹性聚合物溶液和/或非织造织物可包括表面活性剂，以促进网被聚合物溶液浸渍。合适的表面活性剂包括非离子润湿剂，如聚合物表面活性剂。
可将少量添加剂如颜料、抗氧化剂、紫外线稳定剂和润滑剂加入弹性聚合物溶液中，条件是这类添加剂不会削弱本发明的优点。
弹性聚合物溶液可包含分散于其中的、非常短、细纤维，如由木桨、棉屑得到的纤维素纤维或其它合成或天然纤维，其长度小于约0.10英寸(2.5mm)，如小于0.5mm。纤维一般足够细小，以在浸渍步骤期间充分渗入非织造织物中。基于非织造/弹性聚合物复合材料总重量计，可以足以将约3％至约12％重量的短纤维沉积于浸渍非织造片材的量，将短纤维加入聚合物溶液中。以短纤维、弹性聚合物和溶剂的总重量计，加入弹性聚合物溶液的短纤维的量一般为约10％至约30％重量，如约10％至约20％重量。已通过用含有粉状纤维素的弹性聚合物溶液，浸渍颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造织物制备的本发明非织造片材，可具有比用不合短纤维的浸渍溶液制备的那些更柔软的手感。适用于聚合物溶液的超细纤维颗粒材料的实例为粉状纤维素，该粉状纤维素可自J.Rettenmaier USA(Schoolcraft，Michigan)以商品名“Arbocel 30”获得。
可采用将弹性聚合物溶液涂覆到颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材上，或浸渍颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材的任何合适方法，条件是织物被均匀浸渍，且涂层不会集中在颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材的一个或另一个表面上。应该注意的是，尽管可采用涂布方法，用弹性聚合物溶液处理非织造基材，但是要选择溶液和非织造材料特性及涂布工艺条件，使聚合物溶液完全润湿非织造基材，或完全被吸收入或驱入非织造基材从而未在非织造基材任一表面上形成聚合物层。一般而言，可采用在颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造基材上保持预定距离的涂布工具，控制涂布过程中所用聚合物溶液的量。也可将溶液机械压到非织造基材中。辊、压板、刮器、刀等可作为涂布工具用于本发明方法中。将溶液喷涂到非织造基材上也可有效，条件是弹性溶液基本完全且均匀地浸渍非织造基材。可调节喷力以有助于获得良好渗入。可采用本领域中已知为“浸轧”法的方法，用弹性聚合物溶液浸渍非织造基材，其中将纤维网浸入或沉浸在含有弹性聚合物溶液的罐中，随后如在轧辊之间进行挤压，除去过量的聚合物溶液。优选这种方法以使可拉伸复合非织造片材两表面之间的差异最小化。
将颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材用足够的聚合物溶液浸渍，提供最终浸渍非织造片材所需的卸载/负载力比率。非织造基材一般用足够的聚合物溶液浸渍，以弹性聚合物与非织造基材的总重量计，在其中沉积约10％至约80％重量的弹性聚合物，如约30％至约50％重量的弹性聚合物。当弹性体的量太低时，卸载力与负载力比率可能不合要求的低，而当弹性体的量太高时，片材表面的手感可能不合要求的粘。可调节溶液浓度和/或溶液浸渍到颈缩非织造织物或易拉伸未处理非织造基材中的量，以在浸渍片材中获得所需聚合物含量。如，观察到在施用溶液过程中，采用较低聚合物溶液浓度，同时使轧辊间隙更宽从而使浸渍片材上弹性体含量保持类似，产生了手感和卸载/负载力比率的平衡得到改善的产品。
一旦非织造基材充满了包含溶剂和弹性聚合物的溶液，将溶剂除去。溶剂通过湿法凝固来除去，随后除去凝固液。湿法凝固比热干燥提供了意外的柔软、更具有布般手感的产品。湿法凝固在本领域中是众所周知的，且一般用于人造皮革制备中。优选水作为凝固液，因为其容易处理且成本低。其它合适的凝固液包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或甲基乙基酮。可将弹性聚合物的溶剂如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基-吡咯烷酮或其它添加剂如表面活性剂加入凝固液，来调节凝固速率。此外，可控制凝固浴的温度来改变凝固速率。除去溶剂后，较慢的凝固速率赋予浸渍非织造材料更有吸引力的手感。
本发明的浸渍非织造片材中，弹性聚合物相均匀分布的颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材是透气的。浸渍非织造片材一般也透湿。
可通过打磨或起绒提高浸渍片材表面的纤维，导致更柔软的手感，从而改善浸渍非织造片材的手感。起绒包括将织物送到旋转辊，辊上含有小的金属针，该针可有效地刷擦织物使纤维出现在表面。打磨中，金属刷被砂纸覆盖的旋转辊代替。一般，将浸渍织物两面都起绒或打磨。如织物可用80-200粒度的砂纸打磨。
本发明的可拉伸浸渍非织造片材基础重量一般为约40g/m2至约100g/m2。在束腰带或尿布的侧边和其它个人卫生衣如内衣中，它们尤其有用。尿布在长、高速生产线上商品化组装，其中各尿布组件一般在纵向加入以免使加工减慢。对于弹性材料尤其如此，其一般在插入前拉伸。尿布一般包括约20或更多独立组件，它们必须在高速制备过程中准确放入尿布正确位置。如果组件(带、片、纤维等)在与尿布移动相同的方向加入，这就更容易实现。为了在横向加入组件(如束腰带)，优选将材料本身在横向拉伸，从而如纵向的带一样，它可进入尿布制备过程。如该带可为7英寸宽和仅1英寸长的片，其可自片材中切下，并粘合到尿布上或其它一次性内衣上。在该过程中，也优选进入加工的尿布组件在纵向基本上不可拉伸，以有利于进入加工。本发明的可拉伸非织造片材在纵向基本上不可拉伸，且在横向具有高回复性的拉伸度，这使它们特别适用于这种加工。
本发明的可拉伸非织造片材也可用作各种服装，特别是夹克和外衣的弹性内衬。内衬是插入服装外层和内层之间的织物，将赋予或改善服装的形状保持性、填充料、绝缘值、硬挺度或松密度。本发明的拉伸非织造片材特别适用于这种应用，因为它们低成本且具有永久弹性，和提供拉伸使周身舒适的能力。
测试方法伸长至30％所需的力该分析在带有Merlin数据收集软件系统的Instron 5565型上进行。Merlin系统和仪器硬件都购自Instron Corporation(Braintree，Massachusetts)。将1英寸+/-0.05英寸宽(2.54cm+/-0.13cm)和约8英寸(20.32cm)长的非织造片材样品夹入Instron机的夹钳中，样品长度设置为3.00英寸(7.62cm)。制备样品使该样品的长度与非织造材料的横向平行。以每分钟6英寸(15.24cm/min)的速度将样品拉伸至伸长率为30％。以克记录50％伸长时的力。
断裂强度分析该分析在带有Merlin数据收集软件系统的Instron 5565型上进行。Merlin系统和仪器硬件都购自Instron Corporation(Braintree，Massachusetts)。将1英寸+/-0.05英寸宽(2.54cm+/-0.13cm)和约8英寸(20.32cm)长的非织造片材样品夹入Instron机的夹钳中，样品长度设置为3.00英寸(7.62cm)。制备样品使该样品的长度与非织造材料的横向平行。以每分钟6英寸(15.24cm/min)的速度拉伸样品，直到样品断裂成两部分，以克记录断裂点的最大力。
基础重量将约1.0英寸×8.0英寸(2.54cm×20.32cm)的矩形非织造片材样品小心松弛，使样品没有褶裥或皱纹。测量样品的长度和宽度，精确到毫米，并对样品进行称重，精确到0.1毫克。将重量除以计算面积，并将结果表示为每平方米克数，精确到0.1克。
负载和卸载力分析该分析在带有Merlin数据收集软件系统的Instron 5565型上进行。Merlin系统和仪器硬件都购自Instron Corporation(Braintree，Massachusetts)。将1英寸+/-0.05英寸宽(2.54cm+/-0.13cm)和约8英寸(20.32cm)长的非织造片材样品夹入Instron机的夹钳中，样品长度设置为3.00英寸(7.62cm)。制备样品使该样品的长度与非织造材料的横向平行。以每分钟6英寸(15.24cm/min)的速度将样品拉伸到伸长率为140％，然后松弛到其初始长度。再重复两次，记录基于样品初始长度伸长50％、100％和135％时，在第三次循环对拉伸循环材料施加的力(负载力)，同样，也记录在第三次松弛循环，材料在相同伸长点产生的力(卸载力)。以第三循环负载和卸载力，用克数表示合适百分伸长率的结果。
百分伸长率分析在没有褶裥或皱纹的1.0英寸(2.54cm)宽和约8英寸(20.32cm)长的松弛非织造织物条上，用笔在距离4.0英寸(10.2cm)的两点作出标记，使标记到织物端点的距离大致相等。然后用每个手的拇指和食指牢牢握住织物的末端，并使样品完全伸长，但不要伸长至样品被撕裂或经受任何类似的机械损害。对进行测试的人员而言，当织物的抗拉伸性显著增加时为最大伸长点是显而易见的。随后测量非织造材料上两标记点之间的长度，并按照如下公式计算百分伸长率，其中初始长度为10.2cm百分伸长率＝{(拉伸长度-初始长度)/初始长度}×100％当在颈缩方向测量百分伸长率时，切下织物样品，其长度与横向(颈缩方向)平行。
实施例1将30英寸(76.2cm)宽、15g/m2可润湿纺粘聚丙烯非织造材料(由Avgol Nonwovens，Israel)以每分钟89英尺(27m/min)送入轧辊，并通过72英寸(1.83m)长、290(143℃)的迫风烘箱，到达以每分钟115英尺(35m/min)运行的第二轧辊，然后被卷绕到卷绕辊上。在此过程中，30英寸(76.2cm)宽的非织造材料在横向被均匀且平滑地紧缩(“颈缩”)至宽度为10英寸(25.4cm)。通过施加最小的力，可将它拉伸到其初始30英寸(76.2cm)横向宽度。该颈缩的非织造材料纵向伸长率基本为零，且基础重量为32.0g/m2。
用15mil(0.38mm)刮片和20％重量聚氨酯脲的二甲基乙酰胺(DMAC)溶液，对颈缩非织造材料的一面进行涂覆，该聚氨酯脲衍生自分子量为1800的聚四亚甲基醚二醇、1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸苯酯基)甲基]苯(二异氰酸酯与二醇的摩尔比为1.69)、扩链剂(摩尔比为9∶1的乙二胺和2-甲基-1，5-戊二胺)和二乙胺。也使用如下添加剂0.5％重量的二(4-异氰酸基环己基)甲烷)和(3-叔丁基-3-氮杂-1，5-戊二醇)的聚合物(Methacrol2462B，E.I.du Pont de Nemours and Company的注册商标)、0.3％重量的二氧化钛、0.6％重量的硅油、1.4％重量的2，4，6-三(2，6-二甲基-4-叔丁基-3-羟基苄基)异氰脲酸酯(Cyanox1790，CytecIndustries的注册商标)和4％重量的碳酸镁钙和水菱镁矿的混合物)。(所有百分比基于聚氨酯脲重量计)。聚氨酯脲-DMAC溶液完全润湿非织造材料。
将涂覆的非织造材料基本垂直悬挂于空气中约1分钟，使聚合物溶液完全渗入到非织造材料中，然后浸入70(21℃)的40％体积DMAC/水浴中。一分钟后，将浸渍织物依次移到30％体积、20％体积和10％体积的DMAC/水溶液中，各自保持1分钟，最后浸入100％水浴中，保持2分钟。室温下，使浸渍织物在空气中干燥。
得到的浸渍非织造片材两表面具有相同(干爽、织物般)手感和质地。浸渍非织造片材横截面的显微照片显示，整个材料厚度上组合结构均匀，且任一表面上都基本无连续聚氨酯区域。
随后，用220粒度砂纸轻轻打磨非织造片材。与打磨前没有突出纤维的完全光滑表面相比，得到的材料具有明显更软的感觉，且视觉观察显示许多独立的短纤维从表面突出。出乎意料的是，这种处理成功地赋予了更柔软的手感，而没有明显削弱片材的视觉美感或弹性特性。
得到的浸渍非织造片材的基础重量为71.4g/m2，表明聚氨酯脲含量为每平方米39.4克，或约55％重量的弹性聚合物。
所得材料在横向手拉伸表明，伸长率为约160％-180％。
负载力和卸载力分析给出如下结果第三负载循环力
第三卸载循环力
表中数据比较表明100％伸长时卸载力与负载力比率为0.54。
实施例2该实施例采用一卷10英寸(25.4cm)宽的55g/m2平型射流喷网法非织造材料(由Sheng Hung Industrial Co.，116 Hou Kang Street，Shih-LinDistrict，Taipei，Taiwan，ROC制备，品号4055-T)的一部分，约30英尺长，以连续方式进行。首先，通过浸入T-162 Lycra(R)的二甲基乙酰胺(DMAC)溶液中来浸渍非织造基材，该溶液含有12.5％固体，购自INVISTA Inc.，Wilmington，DE。织物速度为3ft/min，浴中织物总长度为约6英寸。通过将浸渍织物通过间隙为0.007英寸的轧辊，完成过量聚合物溶液的去除。
然后，将所得浸渍织物通过40％DMAC/水的浴中，然后通过两个独立的100％水浴。织物通过这些浴的速度为3ft/min。各浴中织物总长度为8英尺。所有浴在室温，约72(40℃)下运行。所得织物经过空气干燥，得到具有有吸引力的弹性且基础重量为80g/m2(45％重量T-162 Lycra(R))的透气拉伸非织造材料。
所得弹性非织造材料在横向的手工百分伸长率分析显示，伸长率为50％-60％。对第三循环负载和卸载力分析按照测试方法部分中所述进行，所不同的是样品被拉伸到最大50％伸长率，且记录20％、30％和40％伸长时的负载和卸载回缩力。该修正的负载和卸载力分析给出如下结果第三负载循环力
第三卸载循环力
表中数据比较表明30％伸长时卸载力与负载力比率为0.33。
权利要求
1.一种形成可拉伸非织造片材的方法，所述方法包括以下步骤提供具有一定厚度、第一和第二外表面、纵向和横向拉伸的颈缩非织造基材，所述颈缩非织造基材在横向的百分伸长率为至少30％；用包含弹性聚合物的溶液基本上均匀地浸渍所述颈缩非织造基材，该弹性聚合物溶于溶剂中；和通过湿法凝固，将所述溶剂从该浸渍的非织造基材除去，在所述非织造基材的整个厚度基本上均匀地沉积所述弹性聚合物，而没有在所述非织造基材的所述第一或第二外表面上形成基本上连续的弹性聚合物层。
2.权利要求
1的方法，其中所述颈缩非织造基材在纵向的百分伸长率小于约10％，而在横向的百分伸长率为约100％至约300％。
3.权利要求
1的方法，其中所述颈缩非织造基材是基础重量为约15g/m2至约100g/m2的颈缩非织造织物。
4.一种形成可拉伸非织造片材的方法，所述方法包括以下步骤提供易拉伸未处理非织造基材，该基材具有一定厚度、第一和第二外表面、纵向和横向拉伸，在横向的百分伸长率为至少30％，基础重量为约15g/m2至约100g/m2，断裂强度大于500g/in；用包含弹性聚合物的溶液，基本上均匀地浸渍所述易拉伸未处理非织造基材，该弹性聚合物溶于溶剂中；和通过湿法凝固，将所述溶剂从所述易拉伸未处理非织造基材除去，在所述非织造基材的整个厚度基本上均匀地沉积所述弹性聚合物，而没有在所述非织造基材的所述第一或第二外表面上形成基本上连续的弹性聚合物层。
5.权利要求
4的方法，其中所述易拉伸未处理非织造基材在横向的百分伸长率为约60％至约150％。
6.权利要求
4的方法，其中所述易拉伸未处理非织造基材是基础重量为约30g/m2至约80g/m2的易拉伸未处理非织造织物。
7.权利要求
1或4的方法，其中所述弹性聚合物为聚氨酯。
8.权利要求
1或4的方法，其中基于所述基材和所述弹性聚合物的总重量计，所述弹性聚合物沉积在所述基材上约10％至约80％重量。
9.权利要求
1或4的方法，所述方法还包括步骤在除去所述溶剂后，将所述非织造片材的至少一个外表面打磨或起绒，增加所述片材表面上的纤维。
10.一种可拉伸非织造片材，所述片材包含用弹性聚合物基本上均匀浸渍的颈缩非织造基材，所述可拉伸非织造片材在颈缩方向拉伸至140％三次后，其在100％伸长时的第三卸载循环力与100％伸长时的第三负载循环力比率为至少0.3∶1。
11.权利要求
10的可拉伸非织造片材，其中所述卸载力与负载力比率为至少0.45∶1。
12.一种可拉伸非织造片材，所述片材包含用弹性聚合物基本上均匀浸渍的易拉伸未处理非织造基材，所述可拉伸非织造片材在横向拉伸至50％三次后，其在30％伸长时的第三卸载循环力与30％伸长时的第三负载循环力比率为至少0.15∶1。
13.权利要求
12的可拉伸非织造片材，其中所述卸载力与负载力比率为至少0.3∶1。
14.权利要求
10或12的可拉伸非织造片材，其中基于弹性聚合物与非织造基材的总重量计，所述片材包含约10-80％重量的所述弹性聚合物。
15.权利要求
10或12的可拉伸非织造片材，所述非织造片材的基础重量为约40g/m2至约100g/m2。
16.一种个人卫生衣，所述卫生衣包含权利要求
10或12的可拉伸非织造片材。
17.权利要求
16的个人卫生衣，所述卫生衣包括尿布。
18.权利要求
16的个人卫生衣，所述卫生衣包括内衣。
19.一种服装，所述服装包含权利要求
10或12的可拉伸非织造片材，其中所述可拉伸非织造片材为内衬。
专利摘要
本发明涉及可拉伸非织造片材，所述非织造片材通过用弹性聚合物溶液处理，使得颈缩非织造基材或易拉伸未处理非织造基材基本上均匀浸渍弹性聚合物而制得。所述非织造片材用于尿布和其它卫生制品的制备。
文档编号A61F13/15GK1997787SQ20058002031
公开日2007年7月11日 申请日期2005年4月22日
发明者K·E·马丁 申请人:因维斯塔技术有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan