纳米纤维网中的颗粒的制作方法

专利名称：纳米纤维网中的颗粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含非织造纤网的制品。更具体地讲，本发明涉及包含颗粒的纳米纤维网。
背景技术：
对由包含纳米纤维的非织造材料生产的制品的需求一直在持续增长。对包含非织造纤网的制品中附加功能颗粒的需求也是如此。纳米纤维网因其比表面积大、孔径小和其它特性而受到欢迎。典型地，纳米纤维(通常也称为微纤维或超细纤维)直径范围小于1000纳米或1微米。可使用多种方法和使用多种材料来生产纳米纤维。
在非织造纤网中散布颗粒的风险是颗粒在处理或使用期间脱落。随着纤维变细，颗粒在纤网中的保持力得到改善。因此，最理想的是在非织造纤网中使用纳米纤维来容纳颗粒。虽然有数种方法可以生产出纳米纤维，但是每种方法均有缺点，并且生产高性价比的纳米纤维仍有困难。因此，包含具有或不具有功能颗粒的纳米纤维的卫生制品和其它一次性消费品仍未能上市。
生产纳米纤维的方法包含熔喷法、熔膜原纤化法、薄膜原纤化法、静电纺丝法和溶液纺丝法。生产纳米纤维的其它方法包含纺呈海岛型、分割饼型或其它构型的较大直径的双组分纤维，其中纤维然后被进一步加工以便形成纳米纤维。
熔喷是生产细纤维和包含此类纤维和附加颗粒的纤网的常用方法。后者通常被称作“共成形法”。转让给Kimberly-Clark Corp.的美国专利4,100,324、4,784,892和4,818,464给出了用细纤维共成形颗粒的实施例。当用于上述方法时，典型的熔喷纤维直径介于1.5微米和10微米之间。尽管颗粒被纤维机械地捕获，对防止在处理期间损失颗粒仍存在着颗粒尺寸的限制。因此，最理想的是使用纳米颗粒以使较细的颗粒在非织造纤网中得到有效密封。
熔喷法可被用来制造直径较小然而需要较大工艺变动的纤维，例如纳米纤维。通常，需要重新设计的喷丝头和喷丝板。这些方法的实施例包含Fabbricante等人的美国专利5,679,379和6,114,017，Nyssen等人的美国专利5,260,003和5,114,631，以及授予Haynes等人的美国专利申请2002/0117782。这些方法利用较高的压力、温度和速度来获得小的纤维直径。上述方法还未被用来制造具有纳米纤维和颗粒的纤网。
已经进行了使颗粒从细纤维网中损失最小的尝试。一个此类方法的实施例包含Riddell转让给Kimberly-Clark Worldwide的美国专利6,494,974。其通过以下方法实现颗粒损失的减少，即将颗粒加热到接近熔喷纤维的温度，然后将加热的颗粒流撞击到熔喷纤维上，使得颗粒渗入纤维表面并嵌进其中。这种方法的缺点是颗粒必须是热稳定的，并且需要过多的能量来加热颗粒。
将颗粒结合在非织造纤网中的其它方法有气流成网法和纺粘法。这些方法利用较大直径的纤维来制造非织造纤网，纤维直径典型地大于10微米。
本发明的一个目的是提供包含纳米纤维和颗粒的纤网。本发明的另一个目的是生产低成本的包含颗粒的纳米纤维网。本发明的又一个目的是提供由熔膜原纤化法形成包含颗粒和纤维的纤网的方法。
发明概述本发明涉及形成包含颗粒的非织造纤网的方法。形成非织造纤网的方法通常包括以下步骤由熔体原纤化法制成纤维、形成至少一个包含颗粒的流体流、将所述纤维与所述颗粒相混合形成纤维-颗粒混合物和将混合物沉积在一个表面上形成纤网。典型地，纤维在飞行状态下接触颗粒。优选地，形成纤维的熔体原纤化法是熔膜原纤化法。熔膜原纤化法一般包括以下步骤提供聚合物熔体、利用中心流体流形成细长的中空聚合物膜管和使用空气来形成源自所述中空管的多个纳米纤维。
非织造纤网将具有捕集在纤网中的颗粒。非织造纤网可包含一个具有大量直径小于1微米的纳米纤维的层。所述层可包含两种或多种纤维直径分布，其中至少一种的平均纤维直径小于约1微米。
颗粒可为被包含于纤网中的任何物质。常用的颗粒选自以下材料预成形纤维、颗粒、粉状物、粉末、球体以及它们的组合。颗粒直径将典型为约0.1微米至约5毫米，优选为约1微米至约1000微米，更优选为约5至约100微米。优选地，颗粒为包含纸浆的预成形纤维。另一种优选的颗粒为吸收胶凝材料。纸浆和吸收胶凝材料均是制造吸收性纤网的理想颗粒。
附图概述

图1是用于熔膜原纤化法的喷丝头和空气流的示意图。
发明详述本发明涉及由纤维制成的制品。该纤维用一种或多种热塑性聚合物进行生产。适于本发明的热塑性聚合物的非限制性实施例包含聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、包含淀粉组合物在内的可生物降解的聚合物、PHA、PLA以及它们的组合。均聚物、共聚物和它们的共混物均包含在本说明书内。最优选的聚合物为诸如聚丙烯、聚乙烯、尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯之类的聚烯烃。
适用的热塑性聚合物包含适于熔体纺丝法的任何聚合物。聚合物的流变学性质必须使得聚合物能够形成薄膜。聚合物的熔融温度通常介于约25℃和400℃之间。本发明的聚合物在它们存在于喷丝板中时熔融流动速率可小于每分钟约400分克。采用ASTM方法D-1238测定熔融流动速率。优选地，熔融流动速率可小于每分钟约300分克，更优选小于每分钟约200分克，最优选小于每分钟约100分克。熔融流动速率的最优选范围为每分钟约1分克至每分钟约100分克。一般而言，熔融流动速率越低就越优选。因此，也可使用熔融流动速率小于每分钟约50分克和每分钟30分克的聚合物。
任选地，所述聚合物可包含另外的材料以提供纤维的其它性能。这些任选材料典型地被添加到聚合物熔体中并且不是与熔体原纤化法形成的纤维相混合的颗粒。任选材料可改变最终纤维的物理属性，例如弹性、强度、热和/或化学稳定性、外观、吸收性、气味吸收性、表面性质和可印花性等。可添加合适的亲水熔融添加剂。任选的材料可最多为总的聚合物混料的50％。
纤维可为单组分或诸如双组分纤维之类的多组分纤维。纤维可具有芯鞘型或并列型或其它适用的几何构型。在纤维制成之后，在形成纤网之前可对纤维进行处理或包覆。此外，在纤网制成之后，可对纤网进行处理。任选地，可将添加剂掺进聚合物树脂中并且这些添加剂可在纤维形成之后扩散到纤维表面。迁移到表面的添加剂可能需要利用外部能量例如热量进行固化，或者表面上的添加剂可能需要与另一种组分进行化学反应，或者固化可能需要在另一种组分存在的情况下进行催化，使得可采用掺有添加剂的树脂在制造纤维的时候或在纤维制成之后将附加成分添加到加工过程中。适当的处理包含亲水或疏水处理。疏水处理剂的一个实施例为聚二甲基硅氧烷。具体的处理取决于使用的纤网、聚合物种类和其它因素。
颗粒与纤维相混合，优选与通过熔体原纤化法形成的纤维相混合。颗粒可为能够被包含于纤网中的任何物质。可利用颗粒或颗粒的组分。颗粒可选自以下材料预成形纤维、粒状物、粉状物、粉末、球体以及它们的组合。适用颗粒的实施例也可见于转让给Kimberly-Clark Worldwide.Inc的授予Riddell的美国专利6,494,974中。
本文所用术语“预成形纤维”将被用在任何描述颗粒也就是纤维之时。术语“纤维”本身并不是指预成形纤维。预成形纤维可由诸如木浆、纤维素、生物蛋白之类的天然物质、诸如人造丝、溶剂法纤维素短纤维、淀粉、聚酯、聚烯烃和聚酰胺之类的非热塑性或热塑性聚合物构成。一种优选的颗粒是包含纸浆或另一种天然物质的预成形纤维。其它优选的颗粒为碳酸氢钠、活性炭、碳酸钙、包囊的调协香水或香料、环糊精、抗微生物剂、二氧化钛、矿物、颜料、粉末洗涤剂、蜡、超吸收聚合物或它们的组合。超吸收聚合物颗粒的非限制性实施例包含由水解交联的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、丙烯酸类聚合物中的聚合物或它们的共聚物制成的那些材料。适用的气味控制颗粒包含活性木炭或活性炭、小苏打、壳多糖、诸如粘土、硅藻土、沸石和具有活性氧化铝的高锰酸钾络合物之类的除臭材料以及它们的组合。
颗粒直径将典型为约0.1微米至约5毫米，优选为约1微米至约1000微米，更优选为约5微米至约100微米。
制造本发明纳米纤维的方法为适于将纤维与颗粒结合起来的任何熔体原纤化法。熔体原纤化法的定义是利用一种其中形成纤维的单相聚合物熔体的方法。单一相可包含分散体系，然而不包含基于熔体的溶剂，例如在溶液或静电纺丝中所用的那些溶剂。典型的单步骤熔体原纤化法包含熔喷、熔膜原纤化法、纺粘、在典型的纺/拉形成法中熔体纺丝以及它们的组合。所述方法可包含其中首先制造纤维，然后在纤维已经固化之后进行分裂或将一部分溶解来制造直径较小的纤维(例如，分割饼型或海岛型)的两步方法。
优选地，采用熔膜原纤化法。通常，这种方法包含提供聚合物熔体、利用中心流体流形成细长的中空聚合物膜管、然后使用空气来由所述中空管形成多个纳米纤维。适用的方法描述于如授予Torobin的美国专利4,536,361以及授予Reneker的美国专利6,382,526和5,520,425中。熔膜原纤化法可利用不同的加工条件。Reneker的方法更具体地讲包含将聚合物喂入到一个环形柱中并在形成喷气区的环形柱的出口处形成一个薄膜或管的步骤。气柱然后提供聚合物管的内圆周上的压力。当聚合物管离开喷气区时，由于中心气体膨胀的缘故，其被吹分成包含纳米纤维在内的很多小纤维。
图1中进一步图示说明了熔膜原纤化法。该优选实施方案图示说明一个具有一个形成纳米纤维17的喷丝孔7a的喷丝头7。更具体地讲，该方法包括以下步骤熔化聚合物混料2并将其通过一个喷丝孔7a挤出。包含在喷丝头7内部的成纤流体10将帮助形成一个细长的中空膜管12。在中空管12中可形成薄壁或薄弱部分，使包含纳米纤维17在内的纤维形成更加容易或可控。薄弱部分可由位于成纤流体或中心流体喷射管的外表面上的沟槽或突起产生或可位于聚合物喷丝孔7a的内表面上。细长中空膜管12可经受另一个流体流例如输送流体14的处理。输送流体14或成纤流体10或另一个流体流可引起一个脉动或波动压力场，帮助形成包含纳米纤维17在内的多个纤维。输送流体14可来自横向喷口13。如果有利，则可采用给所形成的纳米纤维17提供冷却或加热流体19的喷丝头18。
将聚合物2典型地加热到它形成液体并且容易流动为止。熔融聚合物2的温度可为约0℃至约400℃，优选为约10℃至约300℃，更优选为约20℃至约220℃。聚合物2的温度取决于聚合物或聚合物混料的熔点。聚合物2的温度超过其熔点不到约50℃，优选超过其熔点不到25℃，更优选超过其熔点不到15℃，以及刚好处在其熔点或其熔化范围内或之上。熔点或熔化范围用ISO 3146方法进行测量。熔融聚合物2的粘度将典型为约1Pa·s至约1000Pa·s，典型为约2Pa·s至约200Pa·s，并且更一般地为约4Pa·s至约100Pa·s。这些粘度在剪切速率在每秒约100至约100,000的范围内给出。熔融聚合物2处在约大气压力或略高的压力下。
细长的中空聚合物管可为圆形的、椭圆形的、不规则形的或具有中空区域的任何其它形状。在某些情况下，细长的中空聚合物管可在形成之后即刻收缩。在收缩管的情况下，管上具有薄壁或薄弱部分以有助于原纤化法为优选的。成纤流体10的非限制性实施例为诸如氮气之类的气体，或更优选为空气。成纤流体10可处在接近熔融聚合物2温度的温度下。成纤流体10温度可比熔融聚合物2的温度更高以促进聚合物2的流动和中空管9的形成。可供选择地，成纤流体10温度可在熔融聚合物2温度之下以有助于纳米纤维17的形成和凝固。优选地，成纤流体10温度低于聚合物熔点，更优选在聚合物熔点以下超过50℃，更优选在聚合物熔点以下超过100℃，或处在环境温度下。成纤流体10的压力足以形成纳米纤维17并略微高于熔融聚合物被挤出喷丝孔7a时的压力。
成纤流体10的速度可为小于每秒约500米。优选地，成纤流体速度将低于每秒100米，更优选低于每秒约60米，最优选为每秒约10至约50米。成纤流体可脉动或可稳定流动。尽管存在这种成纤流体对有助于形成中空聚合物膜管很关键，流量可很小。
聚合物2的通过量将主要取决于所用的具体聚合物、喷丝头样式和聚合物的温度和压力。聚合物2的通过量将超过每分钟每喷丝孔约1克。优选地，聚合物通过量将超过每分钟每喷丝孔约10克，更优选大于每分钟每喷丝孔约20克，最优选大于每分钟每喷丝孔约30克。将有可能几个喷丝孔7a同时喷丝，进一步增加总的生产量。通过量连同压力、温度和速度一起在喷丝孔7a处进行测量。
纤维的原纤化法和凝固可发生在纤维和流体离开喷丝孔7a之前。在细长的中空管离开喷丝孔7a之后，就形成了纤维。通常，纤维的形成在离开喷丝孔7a时即刻发生。采用一个或多个流体流来形成多个纤维。流体流可为中心流体流10、输送流体流14或任何其它流体流。输送流体14可被用来产生脉动或波动压力场，帮助形成多个纳米纤维17。如图1所示，输送流体14可通过一个横向喷口13进行提供，横向喷口用来导引输送流体14在细长的中空管12和纳米纤维17成形区域上和周围流动。输送流体14可具有低速度或高速度，例如近声速或超声速。低速度输送流体14的速度将典型为每秒约1至约100米，优选为每秒约3至约50米。输送流体14的温度可与上面的成纤流体10相同，环境温度、或更高的温度、或低于环境温度。
也可采用附加的流体流，冷却或加热的流体19。这个附加的流体流19用来将流体导引进纳米纤维17以冷却或加热纤维。如果流体被用作快速冷却流体，则其温度为约-20℃至约100℃，优选为约10℃至40℃。如果流体被用作加热流体，则其温度为约40℃至400℃，以及典型地为约100℃至约250℃。
颗粒可存在于一个或多个上述流体流中。流体流被描述成形成中空管的成纤流体10、输送流体14和/或冷却或加热流体19。这些流体流的每一个均可被看成是成纤流体流因为它们均有助于纤维的形成，然而为清楚起见，将各流体称为成纤流体流10、输送流体流14和加热/冷却流体流19。可将颗粒包含在任何流体流或各流体流的任何组合中。典型地，颗粒将被包含在成纤流体流10中。决定颗粒将被加到哪一个流体流上取决于颗粒，例如是否颗粒是热稳定的以及颗粒的大小；颗粒应当如何与纤维结合，例如卷入与嵌入；添加多少颗粒；以及与生产包含颗粒的纤网有关的其它因素。取决于所用的流体流、温度和颗粒等，颗粒可嵌在纤维中。可供选择地，颗粒可被卷入纤维中，尤其是其中颗粒为预成形纤维的时候。取决于颗粒、方法和其它变量，颗粒可被捕集，其包含被嵌入、卷入或以任何其它构型在纤网中保持的颗粒。
一旦包含颗粒的流体流接触到纤维，就形成了纤维和颗粒混合物。这种纤维和颗粒混合物在纤网被形成之前形成。当将混合物沉积到一个表面上时，就形成了纤网。颗粒将优选在飞行状态下与纤维接触和混合。
具有颗粒的纤维被铺在一个收集器上形成一个纤网。收集器典型地为传送带或转筒。收集器优选为多孔的并可应用真空来提供吸力，帮助纤维铺在收集器上。对于所希望的纤网性质，喷丝孔至收集器的距离(通常称为喷丝板至收集器距离(DCD))可进行优化。在一个纤网中采用一个以上的DCD、在生产期间改变DCD或采用可以提供不同DCD的多个横梁，是所期望的。最理想的是通过改变DCD形成均匀性不同的纤网。
在细长的中空膜管被形成之后，管或纤维可供选择地可经受补充加工，进一步加速纳米纤维的形成。进一步加工在细长的中空聚合物膜管形成之后即刻发生并在纳米纤维已经凝固之前仍被认为是单步方法。补充加工可利用一个或多个Laval喷丝头，将气体速度加速到声速和/或超声速范围。当聚合物熔体被暴露到这么高的气体速度下时，其破裂成多个细纤维。Laval喷丝头的实施例被描述于Nyssen等人的美国专利5,075,161中，其中公开了将对聚苯硫醚熔体破裂成细纤维的方法。当生产细长的中空聚合物膜管时，可将Laval喷丝头设置在纺丝喷丝头正后方。可供选择地，Laval喷丝头可刚好在纳米纤维已经形成之后进行设置以进一步降低纤维尺寸。聚合物纤维可通过将聚合物熔体流挤出到基本平行于聚合物熔体流并达到声速或超声速的气体介质中，并在该介质下聚合物熔体被牵伸并冷却到熔体温度以下得到。这种同时变形和冷却产生了有限长度的无定形的细的或超细纤维。纤维的高速破裂使纤维的表面氧化达到最小。纺丝速度、熔体温度和Laval喷嘴的位置被近似设定以实现细丝在它们的表面仅局部热氧化。
可采用各种方法和方法的组合来制造本发明的纤网。如Sodemann等人在WO 04/020722中所公开的那样，在单条生产线上在两个单独的横梁上，熔体纤维破裂可与本发明的熔膜原纤化法相结合。可将熔体纤维破裂的各个方面引入到熔膜原纤化法中，例如生产不同强度和直径的纤维，以提供所期望的性能组合。可供选择地，通过利用一个细长的中空管来形成纤维，可将熔膜原纤化法的各方面包含在其它熔体原纤化法中，以增加处理率。例如，可改进本发明的熔膜原纤化法以包含一个Laval喷丝头帮助牵伸纤维。牵伸可有助于进一步拉细并增加纤维的强度。对于诸如其中应力诱发结晶发生在超过4000m/min的速度下的聚酯之类的高Tg聚合物而言，这可为尤其优选的。
本发明的纤维被用来制造非织造纤网。纤网的定义是整体的非织造材料合成物。纤网可具有一个或几个层。一个层是在一个单独的纤网铺展或形成步骤中产生的纤网或纤网的一部分。
本发明的纤网可包含一个或多个具有大量直径小于1微米的纳米纤维的层。大量的定义是至少约25％。大量纤维可为层中纤维总数的至少约35％、至少约50％、或超过75％。纤网可具有100％的直径小于约1微米的纤维。纤网的纤维直径可采用扫描电子显微镜进行测量，根据视觉分析的需要，放大倍数为大于约500倍以及最多约10,000倍。要确定是否大量纤维的直径小于1微米，应当测量至少约100根纤维以及优选地更多的纤维。测量应当在整个层的不同区域进行并且满足统计意义上的显著性的足够采样是优选的。
如果大量纤维的直径小于约1微米，则剩余的较大纤维的纤维直径可处于任何范围。典型地，较大的纤维直径将刚好在1微米之上至约10微米。
优选地，一个层中的大量纤维的纤维直径将小于约900纳米，更优选为约100纳米至约900纳米。纤维的直径可小于约700纳米，以及为约300纳米至约900纳米。优选的直径取决于纤网的预期用途。为加工和生产有益效果，最理想的是在某些应用场合，有大量纤维的直径小于约1微米以及有大量纤维的直径大于约1微米。较大的纤维可捕集和固定纳米纤维。这可帮助减少纳米纤维的丛或束的量并防止纳米纤维被逸出的气流吹走。
在本发明的纤网中的纳米纤维层可包含一种以上的聚合物。不同的聚合物或共混聚合物可被用于不同喷丝孔，产生具有不同纤维直径和不同聚合物混料的纤网中的层。
最理想的是生产具有不同纤维直径的单层非织造材料。可供选择地，希望生产其中每层具有不同纤维直径的具有多层的非织造纤网。改进的熔膜原纤化法即可生产小直径纤维也可生产大直径纤维以制造各种纤网。较小直径纤维被认为是具有大量的直径小于1微米的纤维。较大直径纤维包含从熔喷法范围(典型地3微米至5微米)至纺粘法(典型地15微米左右)或1微米以上的任何纤维直径范围的纤维。例如，可生产平均纤维直径小于1微米的一个层和平均纤维直径5微米左右的另一个层。这种结构类型可被用在传统的SMS纤网所用之处。另一个实施例是生产具有多层的纳米纤维，其中每个层的平均纤维直径截然不同，例如一个层的平均直径为0.4微米以及第二个层的平均纤维直径为0.8微米。在同一条生产线上用同样的设备可生产具有不同纤维直径的纤网。这是一种低成本的方法，因为可使用同样的设备和部件。生产成本和设备成本均可得到控制。同样，如果需要，可使用同样的聚合物产生不同的纤维直径。
希望形成几个层的纤网。纳米纤维层可与一个、两个或多个层相复合。纺粘纤维-纳米纤维-纺粘纤维纤网是一个实施例。整个复合纤网的定量范围为约5gsm至约100gsm，优选为约10gsm至约100gsm，更优选为约10gsm至约50gsm。供作为防渗层之用的复合纤网总定量可为约10gsm至约30gsm。仅纳米纤维层的定量为约0.5gsm至约30gsm，优选为约1gsm至约15gsm。
在非织造材料制成之后，可将其经受后续加工。后续加工的非限制性实施例包含固态成型、加固、层压、表面包覆、电晕和等离子处理、染色和印花。固态成型的非限制性实施例包含使用咬合对辊(例如在美国专利5,518,801中以及后续专利文献中称为“SELF”纤网，其代表“结构弹性状薄膜”)、变形、拉伸、打孔、层压、局部应变、微起绉、液压成形和真空成形的方法。固结的非限制性实施例包含热粘合、通风粘合、粘合剂粘合和水刺。
本发明的制品将包含上述非织造纤网。纤网可构成整个制品例如擦拭物，或者纤网可构成制品的一个组分例如尿布。优选的制品包含诸如尿布、训练短裤、成人失禁衬垫之类的卫生制品、诸如女性护理衬垫和短裤护垫之类的经期用品、棉塞、个人清洁制品、个人护理制品和包含婴儿擦拭物、面部擦拭物、身体擦拭物和女性擦拭物在内的个人护理擦拭物。个人护理制品包含诸如伤口敷料、活性成分递送包裹物或贴剂和用于身体尤其是皮肤的其它基质之类的基材。其它制品包含诸如空气和水之类流体的过滤器、用于汽车、洁净室、表面清洁、食品和其它用途的工业擦拭物、用于诸如油、水、醇、有机和无机液体之类流体的吸收性材料。将受益于所述纤维网的其它产品包含个人过滤器或诸如外科手术口罩之类的面罩。纤网的其它医疗用途有外科手术衣、伤口敷料和医疗防渗层。
在尿布中，纤网可被用作具有气味或液体吸收颗粒的防渗层或外表面。纤网也可被用作高防渗箍，实现舒适性和贴合性所希望的裆部又薄又窄的尿布的低渗透事故率。含有吸收性颗粒的纤网可被用于擦拭物中，改善露剂处理性并降低液体的浓度差。纤网也可提供颗粒或颗粒组分的受控输送。这种递送可为液体、露剂、诸如抗微生物剂之类的活性物质、香料或其它材料。由于纳米纤维和液体吸收性颗粒的高表面积，纤网可被用作用于擦拭物的吸收材料或妇女护理产品衬垫、尿布、训练短裤或成人失禁品的芯部。纤网可提供进一步增强的流体分布和保持性。在吸收纤网中所加的颗粒可包含天然或人造吸收性纤维和/或用于增强吸收性的超吸收聚合物，或纤网的某些层可具有不同的性质。根据制品中所需，非织造纤网也可捕集可改变纤网的不透明性或色彩的颗粒。用于所需的不透明性或色彩的优选颗粒可包含颜料、二氧化钛、无机或有机晶体。通常，非织造纤网与一个纺粘层结合起来用于尿布中。可有一个纺粘层或在本发明纤网的每一侧面上均有一个纺粘层。
在尿布或其它一次性吸收制品中，可将本发明的非织造纤网用作防渗层。可将防渗层设置在一次性吸收制品的吸收芯和外层之间。吸收芯为制品主要起到诸如捕集、输送、分散和存储体液之类的液体处理性能作用的组件。吸收芯典型地位于液体可透过的身体侧内层和蒸汽可透过的、液体不可透过的外表面之间。外层，也称作底片或外表面，位于一次性制品的外侧。在尿布的情况下，外层接触使用者的衣服或衣物。防渗层可供选择地或也被设置在吸收芯和内层之间。内层，也称作顶片，位于紧贴使用者皮肤的一侧上。内层可接触使用者的皮肤或可接触与使用者的皮肤接触的单独的顶片。防渗层可为吸收材料。非织造纤网可包含围绕吸收芯的层并帮助分配或处理流体。非织造纤网可为流体分配层，其可邻近芯进行设置。防渗层最优选具有空气的对流性和吸收阻挡性之间的平衡。空气的对流性有效地降低吸收制品和穿着者的皮肤间的空间的相对湿度。液体吸收性和液体阻挡性的组合保护制品免除透湿问题并在吸收制品处在碰撞和/或持续压力下时尤其有益。防渗层的进一步描述和有益效果可见于WO01/97731中。
纤网可被用来制造干燥的或预湿的卫生擦拭物。纤网可被用于擦拭物中，改进露剂处理性并降低液体的浓度差。纤网可提供半防渗层并可部分或完全防止液体渗透。纤网也可提供物质或诸如药物之类的活性物质的控制递送。递送物质可为液体、露剂、酶、催化剂、活性物质或诸如润滑剂、表面活性剂、润湿剂、抛光剂、油、有机和无机溶剂、糊剂、凝胶、颜料或染料之类的其它材料。纤网可增强流体的分散和/或保持性。此外，用于吸收性用途的纤网可用附加的颗粒或用于增加吸附性性的吸收性或天然纤维制造，或者纤网的某些层可具有不同的性能。可将纤维生产成低密度或多孔的纤维。纤维可用膨胀或发泡剂进行生产。
由于纳米纤维的高比表面积，包含纳米纤维的纤网可被用作擦拭物的吸收材料或女性护理产品护垫、尿布、训练短裤或成人失禁用品的芯部。高表面积也增强清洁性并可被用于卫生清洁擦拭物。纤网可增强流体的分散和/或保持性。此外，用于吸收性用途的纤网可用附加的颗粒或用于增加吸收性的吸收剂或天然纤维制造，或者纤网的某些层可具有不同的性能。
纤网也可被用于希望具有不透明性的制品中。附加的不透明性可因小纤维直径和均匀性而产生；或可将颜料添加到聚合物熔体或纤网中。纤网也可具有低起毛性，其由纤网中长度较长的纤维或纤维的缠结而导致。本发明的纳米纤维网的拉伸强度可大于由其它方法制成的具有类似纤维直径和类似定量的纤网的拉伸强度。本发明的纤网将是柔软的并可比具有同样性能的其它纤网更软。
纤维直径可采用扫描电子显微镜(SEM)和图像分析软件进行测量。选择500至10,000的放大倍数使得纤维被适当放大以便测量。图像分析软件对SEM图像中的纤维直径自动取样是可能的，但也可采用更加人工的程序。一般而言，寻找随机选取的纤维的边缘，然后跨过宽度(在那点处垂直于纤维方向)至纤维的相对边缘进行测量。带刻度的和标定过的图像分析工具提供标度以得到以mm或微米(μm)为单位的实际读数。从SEM中的纤网样本随机选择一些纤维。典型地，来自纤维网的几个样本被横向切断并以这种方式进行测定，并且进行至少约100次测量以及将所有的数据记录下来进行统计分析。如果结果要以旦为单位进行记录，那么需要进行下面的计算。以旦为单位的直径＝横截面积*密度*9000m*1000g/kg。横截面积是π*直径2/4。密度例如对于PP，可取为910kg/m3。要获得分特(dtex)，将9000m用10,000m代替。
定量可按照法定方法ASTM D 756、ISO 536和EDANA ERT-40.3-90进行测定。定量的定义是每单位面积的质量，其中克每平方米(gsm)为优选的单位。所需的仪器为一把剪刀或一个用于样本切割的压力切割器和一个精密的称重装置例如天平。将样本切割到每层总面积100cm2，准确度和精密度为±0.5％。天平需要具有0.001g的灵敏度、可读、标定过并精确到施加载荷的0.25％范围内。样本被置于摄氏23°(±2℃)和约50％的相对湿度下2小时达到平衡。在一个分析天平上称出样本总面积为1000cm2＝0.1m2的10层切割样本的重量，精确到0.001g，并记录下重量。(对于比1mm厚的样本而言，称出仅1层的重量是优选的，然而应该要注意)。通过将重量除以样本面积(所测试的所有层的面积)计算定量，给出单位为gsm的定量。将所有的数据记录下来进行统计分析。
纤网均匀性可通过几种方法进行测定。均匀性测量的实施例包含孔径、定量、透气率和/或不透明性的低变异系数。均匀性也要求含有较少纤维束或粘结、或可见的孔洞、或其它此类疵点。均匀性可通过工艺改进例如缩短喷丝头到收集器的距离进行控制。该距离的缩短减少了纤维成束或粘结，并可提供更均匀的纤网。
孔径可通过本领域技术人员已知的方法进行确定。平均孔径优选小于约15微米，更优选小于约10微米，最优选小于约5微米。均匀纤网的所希望的变异系数小于20％，优选小于约15％，更优选约10％或更小。粘结这类疵点可通过计数纤网的测定面积上的纤维粗结或束的数量进行测定。孔洞这类疵点也通过纤网的测定面积上直径在某个阈值之上的孔洞的数目进行测定。如果孔洞是肉眼可见的或直径大于100微米，则可统计孔洞。
所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考，任何文献的引用不可解释为对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种形成非织造纤网的方法，所述方法包括以下步骤a.用熔膜原纤化法制成纤维，b.形成至少一个包含颗粒的流体流，c.将所述纤维与所述颗粒混合形成纤维-颗粒混合物，和d.将所述混合物沉积在表面上形成纤网。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述纤维的直径小于1微米。
3.一种包含依照权利要求1所生产的非织造纤网的制品。
4.一种包含一个具有大量直径小于1微米的纳米纤维和颗粒的非织造纤网，其中所述颗粒被捕集在所述非织造纤网的所述层中。
5.如权利要求4所述的非织造纤网，其中所述颗粒选自预成形纤维、粒状物、粉状物、粉末、球体以及它们的组合。
6.如权利要求4所述的非织造材料，其中所述颗粒的直径为约0.1微米至约5毫米。
7.如权利要求4所述的非织造材料，其中所述颗粒为包含纸浆的预成形纤维。
8.如权利要求4所述的非织造材料，其中所述颗粒为吸收胶凝材料。
9.一种包含如权利要求4所述的非织造纤网的制品。
10.如权利要求4所述的非织造纤网，其中所述层包含至少35％的直径小于1微米的纳米纤维。
全文摘要
本发明涉及一种形成包含颗粒的非织造纤网的方法。形成非织造纤网的方法通常包括以下步骤由熔体原纤化法形成纤维、形成至少一个包含颗粒的流体流、将所述颗粒与所述纤维相混合形成纤维－颗粒混合物和将混合物沉积在一个表面上形成纤网。非织造纤网将具有捕集在纤网中的颗粒。非织造纤网可包含一个具有大量直径小于1微米的纳米纤维的层。
文档编号B32B5/16GK1816658SQ200480018625
公开日2006年8月9日 申请日期2004年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者R·查博拉, O·E·A·伊泽勒 申请人:宝洁公司