CN101848807B - 多层可变拉伸性非织造织物复合材料 - Google Patents

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Abstract

本文公开了非织造织物复合材料，该复合材料包含纺粘和熔喷非织造网的层。此类复合材料通过以下方法来制备：形成或组装复合材料层，以使有纺粘纤维的至少一个外层置于至少一个内熔喷层上。至少一个外层包含纺粘、连续长丝纤维的基本上平行的条状物，并且使用至少两种不同类型的条状物。在一个或多个纺粘层内，纤维条状物也主要沿非织造织物复合材料的纵向取向。经热、粘合剂、超声或机械粘合方法，将本文的织物复合材料的所有层粘合在一起。可将此类复合材料成形为改变横向拉伸对纵向拉伸的比例。

Description

多层可变拉伸性非织造织物复合材料
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年9月7日提交的临时申请第60/970,554号的优先权权益。因此，临时申请第60/970,554号通过引用而整体结合到本申请中。
发明领域
本发明涉及多层非织造织物复合材料，其中含纤维的某些非织造层为一定类型，并以特定的图案和方向铺设，以为复合材料提供独特的拉伸特性。得到的非织造复合材料具有可接受的拉伸强度，并可以具有可宽范围变化的拉伸特征。
发明背景
拉伸性非织造织物正受益于卫生保健工业的快速增长。使用中的大多数产品具有纵向拉伸能力，例如Kimberly Clark
Figure GSB0000114580850000011
和“Flex-All”产品，或横向拉伸，例如“Golden Phoenix”或“Tredegar”非织造一弹性膜层压材料。在一个或几个方向上拉伸的拉伸性非织造织物为卫生保健相关产品提供有价值的功能以及打开了新的终端用途例如此类拉伸性非织造织物的衣服。
已知制备拉伸性非织造织物的技术包括基于弹性膜与非织造织物、纤维与非织造织物或多个非织造层层压的那些，其中各层具有设计用于达到某些功能的特征属性。熟知的多层非织造复合材料构造形式由被两个纺粘、硬(即无可测量拉伸性)纤维外层包围的熔喷弹性内层组成。当弹性层呈拉伸的构型时，通过将弹性层层压至纺粘外层，该形式的拉伸性非织造织物可具有纵向或横向的单向拉伸。
商品制备者也已经通过在常规的纺粘方法中使用弹性热塑性聚合物，制备完全弹性的多方向纺粘非织造织物。然而，这些产品中的一些虽然显示优异的弹性，但也具有令人不愉快的弹性聚合物特征的橡胶样手柄。在由硬纤维外部非织造层屏蔽的内部非织造层内使用弹性聚合物避免了该问题，特别是如果使用低旦尼尔的硬纤维。
通过改变非弹性硬长丝或纤维的取向，可以提供多层非织造网的拉伸特性变化，所述硬长丝或纤维作为具有一个或多个弹性内层的层压复合材料的非织造外层形成。此类外层硬长丝或纤维使它们主要沿纵向排列的取向，将趋向于将非织造复合材料在纵向拉伸的倾向最小化或消除，同时仍然保持复合材料多少在横向拉伸的能力。已经例如在美国专利第5,393,599号中公开了该类型的非织造复合材料网。
不管纤维取向，也可以通过在此类复合材料的一个或多个非织造外层中利用纤维，提供一般用于此类多层复合材料的拉伸特性变化，所述非织造外层在复合材料中为双组分和/或多少有一些弹性。在此类非织造结构中，仍然需要平衡非织造织物的期望拉伸特性，并且需要避免使用的外层纤维中不合适的触觉、手感或美学特征。
虽然，主要单向例如沿穿越纵向，或多向例如各向同性的拉伸特性且在各复合材料层中具有某些纤维类型和取向的多层非织造复合材料的制备技术具有可用性，但为了满足潜在的使用中的需要和要求，其将需要并用于鉴别拉伸特性和纤维组合物可以改变的此类非织造复合结构的另外类型。此类复合材料将是可以使用常规纺粘和熔喷装置和方法制备的那些，不需要另外增加时间和费用的网后制备处理步骤，来引起期望的拉伸特性。
发明概述
本发明涉及非织造织物复合材料，特别是涉及一般纺粘-熔喷(SM)、纺粘-熔喷-纺粘(SMS)或纺粘-熔喷-熔喷-纺粘(SMMS)类型的此类复合材料。此类织物复合材料通过沿纵向形成或组装复合材料各层来制备。
在一个实施方案中，此类非织造织物复合材料包含：a)包含熔喷纤维的至少一个内层；和b)置于至少一个内层的一个侧面上的至少一个外层。一个或多个外层由纺粘、连续的长丝纤维形成，该长丝纤维包含由至少两种不同类型的聚合物材料形成的不同纤维。
在一个或多个外层的形成期间使此类纺粘纤维沉积，以便在各外层内形成许多不连续、基本上平行的纤维条状物。由于其中包含由不同类型的聚合物材料形成的纤维，因此至少两种这些纤维条状物中的一种具有不同于和区别于至少两种纤维条状物中其它条状物的聚合物组成。
在一个或多个外层的形成期间使基本上平行、不同的纤维条状物沉积，以便主要沿非织造织物复合材料的纵向取向。经热、粘合剂、超声或机械粘合方法，使该复合织物的内层和外层粘合在一起。
在另一个发明实施方案中，本文的非织造织物复合材料包含：a)包含弹性熔喷纤维的至少一个内层；和b)置于至少一个内层的相对侧面上的两个外层。两个外层中至少一个包含纺粘、连续的长丝纤维，该长丝纤维包含由第一类型的聚合物材料形成的第一纺粘纤维和由第二类型的聚合物材料形成的第二纺粘纤维。该第二类型的聚合物材料不同于第一类型的聚合物材料。
在至少一个外层的形成期间使这些纺粘纤维沉积，以便在一个或多个外层内形成许多交替、不连续、基本上平行的纤维条状物。此类交替的纤维条状物由第一纺粘纤维和第二纺粘纤维交替地形成。而且，在一个或多个外层的形成期间，使这些交替、不连续、基本上平行的纤维条状物沉积，以便主要沿非织造织物复合材料的纵向取向。经热、粘合剂、超声或机械粘合方法，使所有非织造织物复合材料层粘合在一起。
本文复合材料在纵向和横向均可以显示可变的拉伸量，这取决于一个或多个熔喷内层和一个或多个纺粘外层内不同纤维条状物的纺粘纤维的聚合物组成。在复合结构内各种纤维适当类型的聚合物组成选择可以导致实现此类非织造织物复合材料纵向拉伸对横向拉伸的选择的期望比例。
本发明请求保护：
1.一种通过使所述复合材料的各层在纵向形成而制备的多层非织造织物复合材料，其包含纵向和横向，在纵向和横向两者显示拉伸，横向拉伸范围为约100％-约250％，纵向拉伸小于50％，所述多层非织造织物复合材料包含：
a)至少一个内层，所述内层包含熔喷纤维；和
b)至少一个外层，所述外层包含纺粘、连续的长丝纤维，并且所述至少一个外层置于所述至少一个内层的一个侧面上；
其中所述至少一个外层中的纺粘纤维包含由至少两种不同类型的聚合物材料形成的不同纤维；和
其中在所述至少一个外层的形成期间将所述纺粘纤维沉积，以便在所述至少一个外层内形成许多不连续、基本上平行的纤维条状物，并且由于其中包含由不同类型的聚合物材料形成的纤维，因此至少两种所述纤维条状物中的一种具有不同于和区别于所述至少两种所述条状物中其他条状物的聚合物组成，其中所述条状物中的一种包括弹性聚合物；和
其中通过将所述纤维条状物的取向维持基本上平行于基体的纵向，在各纺粘层内所述纺粘纤维的平行条状物主要沿纵向取向，此类纺粘纤维条状物已经沉积在所述基体上，以形成所述纺粘层；和
其中所述纺粘层各自独立显示至少约1.25∶1的纵向拉伸强度对横向拉伸强度之比；和
其中在所述至少一个外层的形成期间，将所述基本上平行的不同纤维条状物沉积，以便主要沿所述非织造织物复合材料的纵向取向；和
其中所述织物的所述至少一个内层和所述至少一个外层经热、粘合剂、超声或机械粘合方法粘合在一起。
2.项目1的织物复合材料，其中在至少一个所述外层中，一种类型的所述纺粘纤维条状物包含聚丙烯，且另一种类型的条状物包含与所述弹性聚合物掺混的聚丙烯。
3.项目2的织物复合材料，其中使所述外层各自中的所述纺粘纤维独立局部变细至平均约1.8-约3.0旦尼尔/长丝。
4.项目3的织物复合材料，其中所述至少一个外层中，一种类型的纺粘纤维条状物包含聚丙烯与以下共聚物的掺混物：乙烯和丙烯的共聚物，或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的共聚物。
5.项目3的织物复合材料，其中一个或两个所述外层中，一种类型的纺粘纤维条状物包含多组分纤维，所述多组分纤维各自包含至少一种弹性聚合物和至少一种不同的非弹性聚合物。
6.项目5的织物复合材料，其中一种类型的纺粘多组分纤维条状物包含双组分纤维，所述双组分纤维包含弹性聚合物芯和非弹性鞘，所述弹性聚合物芯选自聚酯、聚氨酯、聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物和A-B-A′嵌段共聚物，所述非弹性鞘包含非弹性聚烯烃，
其中A和A′相同或不同，各自表示热塑性聚合物末端嵌段，且B表示弹性聚合物中间嵌段。
7.项目3的织物复合材料，其中所述至少一个外层的条状物中所述纺粘纤维独立包含熔体流动速率为约20-约80的聚合物或聚合物组合。
8.项目1的织物复合材料，其中所述纺粘纤维按平行条状物的交替图案，以两种类型的长丝条状物挤出。
9.项目1的织物复合材料，其中所述纺粘层各自独立具有约5-约45g/m2的基本重量。
10.项目1的织物复合材料，其中所述至少一个熔喷层的纤维包含聚合物材料，所述聚合物材料选自弹性聚烯烃、弹性聚酯、弹性聚氨酯、弹性聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的弹性共聚物和弹性A-B-A′嵌段共聚物，
其中A和A′相同或不同，各自表示热塑性聚合物末端嵌段，且B表示弹性聚合物中间嵌段。
11.项目10的织物复合材料，其中所述至少一个熔喷层的纤维包含弹性聚烯烃，所述弹性聚烯烃选自乙烯与丙烯的无规共聚物或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的无规共聚物，和所述无规共聚物与全同立构聚丙烯的掺混物。
12.项目10的织物复合材料，其中所述至少一个内层中的所述熔喷纤维包含多组分纤维，所述多组分纤维各自包含至少一种弹性聚合物和至少一种不同的非弹性聚合物。
13.项目12的织物复合材料，其中所述熔喷多组分纤维是包含弹性聚合物芯和非弹性鞘的双组分纤维，所述弹性聚合物芯选自聚酯、聚氨酯、聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物和A-B-A′嵌段共聚物，所述非弹性鞘包含非弹性聚烯烃。
14.项目13的织物复合材料，其中所述双组分纤维包含聚丙烯的鞘。
15.项目10的织物复合材料，所述织物复合材料具有一个熔喷内层，所述熔喷内层的基本重量为约5-约40oz/yd2。
16.项目1的织物复合材料，其中所述复合材料层已经采用点、线的不连续图案或间断粘合的其它图案热粘合。
17.项目16的织物复合材料，其中所述复合材料的各层已经通过使所述层通过由带图案的压延机辊和光面辊形成，或在两个带图案的辊之间形成的辊隙，并且将至少一些所述辊加热而热粘合在一起。
18.项目17的织物复合材料，其中使用约110℃-130℃的辊粘合温度和约100-400磅/线性英寸(175-700N/cm)的粘合辊隙压力来实现所述热粘合。
19.项目1的织物复合材料，其中两个纺粘层和一个熔喷层各自占所述复合材料重量的约5-60％，所述复合材料为SMS构型，具有一起占该SMS复合材料100％的三层。
20.项目1的织物复合材料，所述织物复合材料的基本重量为约10-约300克/米2(gsm)。
21.一种通过使所述复合材料的各层在纵向形成而制备的多层非织造织物复合材料，其包含纵向和横向，所述织物在纵向和横向两者显示拉伸，横向拉伸范围为约100％-约250％，纵向拉伸小于50％，所述多层非织造织物复合材料包含：
a)至少一个内层，所述内层包含弹性熔喷纤维；和
b)两个外层，所述外层各自包含纺粘、连续的长丝纤维，并且各外层置于所述至少一个内层的相对侧面上；
其中至少一个所述外层中的纺粘纤维包含含有第一类型的聚合物材料的第一纺粘纤维和由第二类型的聚合物材料形成的第二纺粘纤维，所述第一类型的聚合物材料包含弹性聚合物，所述第二类型的聚合物材料不同于所述第一类型的聚合物材料；和
其中在至少一个所述外层的形成期间，将所述纺粘纤维沉积，以便在至少一个所述外层内形成许多交替、不连续、基本上平行的纤维条状物，所述交替的条状物由所述第一纺粘纤维和所述第二纺粘纤维交替形成；和
其中在至少一个所述外层的形成期间，将所述交替、不连续、基本上平行的纤维条状物沉积，以便主要沿所述非织造织物复合材料的纵向取向；和
其中通过将所述纤维条状物的取向维持基本上平行于基体的纵向，在各纺粘层内所述纺粘纤维的平行条状物主要沿纵向取向，此类纺粘纤维条状物已经沉积在所述基体上，以形成所述纺粘层；和
其中所述纺粘层各自独立显示至少约1.25∶1的纵向拉伸强度对横向拉伸强度之比；和
其中所述非织造织物复合材料的所有层经热、粘合剂、超声或机械粘合方法粘合在一起。
22.项目21的织物复合材料，其中至少一个所述外层包含每米所述外层横切面宽度约50-约150基本上均匀宽度的交替条状物。
发明详述
可以用在有关该类型的物品中通常使用的常规术语，来描述本文的非织造织物复合材料和其中的各个层及其组分和特征。有关本文复合材料物品的描述中使用的一些常用术语定义如下：
当用于本文时，术语“非织造”织物、层或网指具有为夹层，但不是按照如针织织物中那样可辨别方式排列的各纤维或线结构的织物、层或网。非织造织物、层或网已经由许多方法例如熔喷法、纺粘法和粘合梳理网法形成。通常按材料的盎司数/码2(osy)或克/米2(gsm)来表达非织造织物、层或网的基本重量。为将osy转换成gsm，osy值乘以33.91。
本文所述的非织造织物、层或网包含纤维或长丝阵列。术语“纤维”和“长丝”在本文可互换使用。
当用于本文时，术语“熔喷纤维”指通过以下方法形成的纤维：穿过许多细、通常圆形的模头毛细管，以熔融的线或长丝挤出熔融的热塑性材料，进入会聚的高速、通常热的气体(例如空气)流，该气流使熔融热塑性材料的长丝变细，以减小它们的直径，这可能减小至微纤维直径，例如，小于约1.0旦尼尔/长丝。此后，熔喷纤维通过高速气流运载并沉积在收集表面上，以形成随机分配的熔喷纤维网。例如，在Butin等的美国专利第3,849,241号中公开了该方法。熔喷纤维是可连续或不连续的微纤维，且当沉积到收集表面上时一般发粘。
当用于本文时，术语“纺粘纤维”指通过以下方法形成的小直径纤维：从具有挤出长丝直径的喷丝板的许多细、通常圆形的毛细管，以长丝挤出熔融的热塑性材料，然后通过例如以下专利中的方法迅速减小直径：Appel等的美国专利第4,340,563号；Dorschner等的美国专利第3,692,618号；Matsuki等的美国专利第3,802,817号；Kinney的美国专利第3,338,992号和3,341,394号；Hartman的美国专利第3,502,763号；和Dobo等的美国专利第3,542,615号。当纺粘纤维沉积到收集表面上时，它们一般不发粘。纺粘纤维一般是连续的。
对于纺粘和熔喷纤维两者，纤维直径通常用微米(μm)表达。纤维尺寸也通过术语“旦尼尔”表征。当用于本文时，“旦尼尔”指每9000米单一长丝或纤维的重量克数。
用于形成本文复合材料的纺粘和熔喷层的纤维由聚合物材料制备。当用于本文时，术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等及其掺混物和变体。此外，除非另外具体限制，术语“聚合物”将包括所有可能的分子几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称性。
一个或多个熔喷层
本文的非织造织物复合材料基本上包含至少一个内层，该内层包含熔喷纤维网。此类熔喷纤维优选为弹性的，并可以由各种弹性热塑性聚合物中任何聚合物形成。一般任何合适的弹性纤维形成性树脂或含该树脂的掺混物可用于弹性熔喷纤维。此类材料包括弹性聚烯烃、弹性聚酯、弹性聚氨酯、弹性聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的弹性共聚物和弹性A-B-A′嵌段共聚物，其中A和A′是相同或不同的热塑性聚合物。
用于熔喷层的一种优选类型的弹性聚合物包含弹性聚烯烃。此类材料包括无规聚烯烃共聚物，例如乙烯与丙烯的共聚物或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的共聚物。该类型的聚烯烃共聚物包括ExxonMobil Chemical Company以商品名
Figure GSB0000114580850000091
上市和DowChemical Company以商品名
Figure GSB0000114580850000092
上市的那些。此类无规共聚物与全同立构聚丙烯的掺混物也可用作可以形成熔喷非织造层的聚合物。
在其它情况中，可由具有通式A-B-A′的嵌段共聚物，制备一个或多个内层的弹性熔喷纤维，其中A和A′各自是热塑性聚合物末端嵌段，该末端嵌段包含苯乙烯部分例如聚(乙烯基芳烃)，其中B是弹性聚合物中间嵌段例如共轭二烯或低级烯烃聚合物。嵌段共聚物可以是例如可以商标
Figure GSB0000114580850000101
G自Shell Chemical Company得到的(聚苯乙烯/聚(乙烯丁烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物。一种该嵌段共聚物可以是例如G-1657。
可用于一个或多个熔喷内层的其它例示性弹性材料包括聚氨酯弹性材料，例如以商标
Figure GSB0000114580850000103
自B.F.Goodrich & Co.得到的那些；聚酰胺弹性材料，例如以商标
Figure GSB0000114580850000104
自Rilsan Company得到的那些；和聚酯弹性材料，例如以商标
Figure GSB0000114580850000105
自E.I.DuPont De Nemours &Company得到的那些。在例如Morman等的美国专利第4,741,949号中公开了弹性熔喷纤维由聚酯弹性材料的形成，该专利通过引用结合到本文中。
有用的弹性聚合物也包括例如乙烯与至少一种乙烯基单体的弹性共聚物，所述乙烯基单体为例如醋酸乙烯酯、不饱和脂族一元羧酸和此类一元羧酸的酯。在例如美国专利第4,803,117号中公开了弹性共聚物和弹性熔喷纤维由那些弹性共聚物的形成，该专利也通过引用结合到本文中。
在本文某些优选的实施方案中，用于本文复合材料的一个或多个熔喷层的纤维可为多组分纤维。当本文使用时，术语“多组分纤维”指由至少两种不同例如不互溶的组分聚合物或相同聚合物形式的纤维，所述相同聚合物具有不同特性或添加剂，从分开的挤出机挤出，但纺在一起形成一种纤维或长丝。多组分纤维有时也称为组合纤维或双组分纤维，虽然可使用多于两种组分。
在多组分纤维中，不同的聚合物可以在基本上恒定放置的不同区域内，跨越多组分纤维的横切面排列，并沿多组分纤维的长度连续地延伸。该多组分纤维的构型可以是例如同心或离心的鞘/芯排列，其中一种聚合物被另一种包围；或可以是并排排列、“海岛型”排列；或在圆形、椭圆形或矩形横切面纤维上以馅饼楔形或以条状物排列；或其它构型。在Kaneko等的美国专利第5,108,820号和Strack等的美国专利第5,336,552号中教授了多组分纤维。在Pike等的美国专利第5,382,400号中也教授了组合纤维。所有这些专利均通过引用结合到本文中。
通过使用不同膨胀和收缩速度的两种(或多种)聚合物，组合纤维可用于在纤维中产生卷曲。本文一个或多个熔喷层中的双组分纤维也可包含相对具有弹性的聚合物作为一种组分，和相对没有弹性的不同聚合物作为其另一种组分。例如，用于一个或多个熔喷层的双组分纤维可以包含弹性聚合物例如
Figure GSB0000114580850000111
嵌段共聚物的芯，该芯由不同和不互溶、相对没有弹性的聚合物例如聚丙烯的鞘包围。
对于双组分纤维，聚合物可按75/25、50/50、25/75的比例或任何其它期望的比例存在。此外，多组分纤维的任何给定组分可期望包含两种或多种聚合物作为多组分掺混物组分。
本文复合材料一个或多个熔喷内层内的弹性纤维将一般为平均小于约1.0旦尼尔/长丝的微纤维。它们可用35-75孔/英寸(hpi)熔体喷射模头形成。一个或多个熔喷内层的基本重量将一般为约5-约40oz/yd2，更优选约10-约30oz/yd2。
本文的织物复合材料可包含多于一个内层。例如，本文的复合材料可以是其中具有两种不同熔喷内层的SMMS构型。
纺粘层
本文的织物复合材料将还包含置于至少一个熔喷内层一个侧面上的至少一个外层。优选，本文的织物复合材料将包含置于至少一个熔喷内层相对侧面上的两个纺粘纤维外层。存在各种纺粘技术，但所有技术均典型地包括基本步骤，该基本步骤包括挤出连续的长丝，使长丝骤冷，通过高速流体拉伸或使长丝变细，和作为纤维将长丝收集在例如形成线材或其它基体的表面上，以形成网。在本领域中已知的例示性纺粘方法包括Lurgi纺粘法，其中多个圆形或管形文丘里喷嘴使长丝变细；和狭缝拉伸纺粘法，其中用沿机器的纬向延伸的狭缝状衰减器替换多个管衰减器(attenuator)。
在本领域中已知的任何纺粘技术可用于形成本发明复合材料的纺粘外层。例如在以下专利中描述了例示性的纺粘技术：Appel等的美国专利第4,340,563号和4,405,297号；Grabowski等的美国专利第4,692,106号和
Figure GSB0000114580850000121
的美国专利第4,820,459号。所有这些专利均通过引用结合到本文中。纺粘网可在线并按顺序与一个或多个弹性熔喷层一起进行或形成。
能够熔纺形成基本上连续长丝的任何聚合物或聚合物掺混物或聚合物的其它组合可用于形成本文复合材料的纺粘外层。可适用于形成纺粘网的聚合物的实例包括聚酯、丙烯酸、聚酰胺、聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯、它们的共聚物等或其它热塑性聚合物以及这些和其它热塑性聚合物的共聚物和掺混物及组合。
如用于本文复合材料一个或多个熔喷层的纤维一样，外层的纺粘纤维也可包含如上文所述的多组分纤维。纺粘多组分纤维是以下那些：这些纤维由不同的不相容聚合物形成，以便具有含有纺粘纤维的两种或多种不相容聚合物的不同区域。用于纺粘层的合适的双组分纤维例如可以包含可以用于一个或多个熔喷层的相同种类的
Figure GSB0000114580850000122
芯/聚丙烯鞘纤维。
用于制备本文复合材料纺粘层的长丝无论是什么聚合物组成，此类聚合物材料将一般显示约20-约55的熔体流动速率。更优选，用于纺粘层的聚合物的熔体流动速率将为约25-约35。本文中，熔体流动速率(mfr)可用题为标准实验方法的ASTM D-01238-04c方法测定，该标准实验方法用于通过挤出式塑度计测定热塑性塑料的熔体流动速率。
在作为纤维铺设以形成用于一个或多个复合材料外层的纺粘非织造网之前，优选仅使喷丝板的纺粘长丝局部变细。对于本文的目的而言，假如它们拉伸至仅平均不少于约1.8旦尼尔/长丝，那么使此类长丝局部变细。更优选，使本文用于外层的纺粘长丝局部变细至约1.8-约3.0的平均旦尼尔/长丝。通过在纺粘层中使用仅局部变细的纤维，当横向伸长时，得到的织物复合材料可以显示另外的变细和拉伸。
本发明的必要特征是以许多不连续、基本上平行的条状物或排的形式，至少一个外层的纺粘纤维沉积在该层内。此外，这些条状物中至少两种将具有互相不同的聚合物成分。由于两种不同的条状物引起聚合物组成的该差异，所述两种不同的条状物各自包含由于由两种不同类型的聚合物材料形成而互相不同的纤维。优选至少一个，并优选两个纺粘外层将包含至少10个，更优选至少25个不连续、基本上平行的条状物或排。
对于本发明的目的而言，假如它们显示不同并可区别的化学、物理、流变学、显微结构、功能或性能特性，那么两种聚合物类型互相不同。假如并因为它们具有不同的单体类型和含量、分子量、立构规整度或其它分子排列、结晶性、熔点、玻璃化转变温度、粘性、熔体流动速率、弹性特征等，因此聚合物类型可不同并可区别。事实上，假如它们已经按不同的方法例如通过将其变细(拉伸)至不同程度来处理，则相同聚合物材料的两个等分试样可变成不同的聚合物类型。
在优选的实施方案中，第一组纺粘纤维将包含一种聚合物类型，第二组纺粘纤维将包含第二种聚合物类型。例如，某些纺粘纤维可以包含基本上100％的聚丙烯。其它的纺粘纤维可以包含聚丙烯与弹性聚合物的相容性掺混物，所述弹性聚合物为例如乙烯与丙烯的共聚物，或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的共聚物。如上文所示，关于可用于熔喷层的弹性体，该类型的弹性聚烯烃共聚物包括由ExxonMobil Chemical Company以商品名
Figure GSB0000114580850000131
上市的那些。假如聚丙烯与其它聚合物材料的此类相容性掺混物用于一组纺粘层纤维中，那么优选此类纤维的聚丙烯含量应为约5％-约90％重量。
沉积以形成一个或多个外层的纺粘纤维条状物可以包含三种或更多种不同聚合物类型的那些。然而，优选一个或多个外层将仅包含按条状物平行的交替图案，例如按ABABA等构型沉积的两种类型的条状物。更优选，这两种类型的条状物将宽度均匀。通常，每米外层横切面宽度有约50-约150个，更优选约70-约140个均匀宽度和交替图案的条状物。
纺粘纤维的不连续条状物可用由两个或多个分开的挤出机进料的一个或多个纺丝箱(spinning beam)形成，该挤出机提供两种或多种不同类型的用于纺丝的聚合物。假如使用单个纺丝箱，那么该纺丝箱可以被分隔，以按期望的条状物关系来纺分开的聚合物长丝类型。假如使用两个纺丝箱，那么可将它们放置成提供分开的长丝排，以便按所需的长丝条状物图案沉积。例如，在美国专利第6,872,339号中描述了该类型的装置，该专利通过引用结合到本文中。
本文织物复合材料的一个或多个纺粘外层中的纤维条状物也主要沿一个或多个纺粘外层的纵向取向。假如得到的纺粘网显示各向异性特性，那么认为这些层中的条状物和纤维主要沿纵向取向。因此，例如，本文使用的此类纺粘网将显示至少约1.25∶1的纵向拉伸强度(断裂强度)对横向拉伸强度(断裂强度)之比。更优选，用于本文复合材料的纺粘网的该MD对CD拉伸强度之比将为约1.5∶1-约2.5∶1。
各种技术和装置类型可用于形成纺粘网，该纺粘网具有其中主要沿纵向取向的长丝/纤维的条状物。此类技术和装置类型可以包括以下那些技术和装置：在铺设或沉积在成形线材、带、基体或其它收集表面上，以形成期望的纺粘网之前，这些技术和装置变更或改变纺粘长丝的条状物扩散、混合或随机取向的程度。影响纺粘层中纺粘纤维条状物的纵向取向的最简单方法是排除各种常规方法，这些常规方法通常用于纺粘领域，使拉伸的纺粘纤维在它们沉积之前随机化。按这种方式，衰减器的纤维条状物取向可与此类纤维条状物沉积在其上的基体纵向维持基本上平行的关系。
也可以使用偏转器导板或其它机械元件，来控制沉积到成形基体上的纺粘长丝条状物的取向。例如在美国专利第5,366,793号和7,172,398号中和在美国专利公布号2006/0137808中显示了此类方法。在美国专利第6,524,521号中显示了采用改变气流方向，来调节纺粘长丝条状物铺设，并因此影响所铺设长丝的纵向取向。所有这些专利和出版物均通过引用结合到本文中。
本文复合材料的所述纺粘层各自将独立具有约5-约45g/m2的基本重量。
织物复合材料组件
在用作本文复合材料的外层的纺粘网已经形成后或正在形成时，将它们按分层的面对面关系与至少一个弹性层一起放置，以形成本文的织物复合材料。可用本领域技术人员熟悉的技术，将各层连接在一起，以制备例如SMS层压材料。可用美国专利第4,041,203号所述的在线方法或任何合适的备选方法，形成并连接纺粘层和熔喷层。可在线形成纺粘层和熔喷层中的任何层。各层可按顺序彼此覆盖并粘合。美国专利第6,770,156号描述了用于制备本文的SMS-型织物复合材料的合适的多-站装置设备。
一般通过标准粘合技术，包括热、粘合剂、超声或机械粘合方法，在间断的不连续粘合区域将各层压的层结合在一起。优选，通过将一个或多个弹性内层与两个纺粘外层热粘合在一起，形成本文的复合材料。在一个实施方案中，使用本领域中已知的方法，将层压的复合材料，采用点、线的不连续图案或间断粘合的其它图案热粘合。间断的热粘合可以通过以下方法形成：在纺粘网表面上不连续的点，施加热量和压力，例如通过使层状结构通过由带图案的压延机(calendar)辊和光面辊形成的辊隙或两个带图案的辊之间形成的辊隙；将所述辊之一或两者加热，以使织物热粘合。
可以选择粘合条件和粘合图案，以在粘合的织物中提供强度、柔软度和悬垂性的期望组合。对于本发明的织物复合材料，已经发现110℃-130℃的辊粘合温度和约100-400磅/线性英寸(175-700N/cm)的粘合辊隙压力提供良好的热粘合。最佳的粘合温度和压力为粘合期间线速度的函数，并且较快的线速度一般需要较高的粘合温度。
也可用超声能，将本文的织物复合材料热粘合，例如通过使织物复合材料在机臂(horn)与旋转的支承辊，例如在其表面上具有突出图案的支承辊之间通过。或者，本文的织物复合材料可以用本领域中已知的穿流粘合方法粘合，其中在足以使纤维在其交叉点互相接触处粘合在一起的温度下，使加热的气体例如空气通过织物，同时织物支撑在多孔表面上。
根据终端用途应用，本文的织物复合材料可具有约10-300克/米2(gsm)、或约15-200gsm或约20-100gsm、或约25-50gsm的基本重量。跨越复合材料的表面积，本文复合材料的基本重量一般基本上一致。
例如，纺粘层和熔喷层各自可占优选的SMS型层压材料重量的约5％-60％，或占层压材料重量的约15％-50％，或占层压材料重量的约20％-40％，并且三层一起占SMS层压材料的100％。本文的织物复合材料在纵向和横向均可以具有各种拉伸特性。在一个实施方案中，本文的复合材料在横向可以显示约50％-约250％的拉伸，在纵向具有例如小于50％的最小拉伸。
实施例
基本重量为85gsm的SMS织物复合材料由两个外纺粘层制备，所述两个外纺粘层由交替的聚丙烯(Exxon Mobil Chemical Company的
Figure GSB0000114580850000161
)长丝的条状物和包含约25％的该聚丙烯与无规乙烯/丙烯共聚物(ExxonMobil Chemical Company的
Figure GSB0000114580850000162
2230)的掺混物的长丝条状物组成。该复合材料的内层网包含弹性熔喷纤维，该纤维包含相同的无规乙烯/丙烯共聚物(ExxonMobil Chemical Company的
Figure GSB0000114580850000171
2230)。该复合材料通过以下方法在线制备：将第一纺粘层铺设在一米宽的成网的带上，将熔喷弹性长丝层铺设在第一纺粘层上，最后将第二纺粘外层铺设在熔喷纤维的成形网上。在与美国专利第6,427,745号所述相似的装置设备中，进行该类型的SMS织物复合材料的该顺序形成。
将两个纺粘层的长丝铺设在两种聚合物类型的不连续交替的条状物内。此类条状物宽度均匀，每米纺粘层横切面宽度有这些条状物78个。纺粘层的长丝条状物穿过纺丝距离(衰减器至带)，被导引至成形带(或导引至其上的网层)，且在无任何纤维随机化或扩散器工具存在的情况下，因此提供在纺粘层内主要沿纵向的纤维条状物取向。
使用50孔/英寸(hpi)熔体喷射模头，形成熔喷层的弹性聚合物掺混物长丝。将熔喷层形成为使其中随机取向的纤维各向同性。
熔喷层占SMS复合材料的20％重量。使用具有一种图案的固定王冠压延机(calendar)，将SMS层粘合在一起。得到的SMS复合材料在横向具有180％的拉伸，在纵向具有小于50％的拉伸。

Claims (22)

1.一种通过使所述复合材料的各层在纵向形成而制备的多层非织造织物复合材料，其包含纵向和横向，在纵向和横向两者显示拉伸，横向拉伸范围为约100％-约250％，纵向拉伸小于50％，所述多层非织造织物复合材料包含：
a)至少一个内层，所述内层包含熔喷纤维；和
b)至少一个外层，所述外层包含纺粘、连续的长丝纤维，并且所述至少一个外层置于所述至少一个内层的一个侧面上；
其中所述至少一个外层中的纺粘纤维包含由至少两种不同类型的聚合物材料形成的不同纤维；和
其中在所述至少一个外层的形成期间将所述纺粘纤维沉积，以便在所述至少一个外层内形成许多不连续、基本上平行的纤维条状物，并且由于其中包含由不同类型的聚合物材料形成的纤维，因此至少两种所述纤维条状物中的一种具有不同于和区别于所述至少两种所述条状物中其他条状物的聚合物组成，其中所述条状物中的一种包括弹性聚合物；和
其中通过将所述纤维条状物的取向维持基本上平行于基体的纵向，在各纺粘层内所述纺粘纤维的平行条状物主要沿纵向取向，此类纺粘纤维条状物已经沉积在所述基体上，以形成所述纺粘层；和
其中所述纺粘层各自独立显示至少约1.25∶1的纵向拉伸强度对横向拉伸强度之比；和
其中在所述至少一个外层的形成期间，将所述基本上平行的不同纤维条状物沉积，以便主要沿所述非织造织物复合材料的纵向取向；和
其中所述织物的所述至少一个内层和所述至少一个外层经热、粘合剂、超声或机械粘合方法粘合在一起。
2.权利要求1的织物复合材料，其中在至少一个所述外层中，一种类型的所述纺粘纤维条状物包含聚丙烯，且另一种类型的条状物包含与所述弹性聚合物掺混的聚丙烯。
3.权利要求2的织物复合材料，其中使所述外层各自中的所述纺粘纤维独立局部变细至平均约1.8-约3.0旦尼尔/长丝。
4.权利要求3的织物复合材料，其中所述至少一个外层中，一种类型的纺粘纤维条状物包含聚丙烯与以下共聚物的掺混物：乙烯和丙烯的共聚物，或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的共聚物。
5.权利要求3的织物复合材料，其中一个或两个所述外层中，一种类型的纺粘纤维条状物包含多组分纤维，所述多组分纤维各自包含至少一种弹性聚合物和至少一种不同的非弹性聚合物。
6.权利要求5的织物复合材料，其中一种类型的纺粘多组分纤维条状物包含双组分纤维，所述双组分纤维包含弹性聚合物芯和非弹性鞘，所述弹性聚合物芯选自聚酯、聚氨酯、聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物和A-B-A′嵌段共聚物，所述非弹性鞘包含非弹性聚烯烃，
其中A和A′相同或不同，各自表示热塑性聚合物末端嵌段，且B表示弹性聚合物中间嵌段。
7.权利要求3的织物复合材料，其中所述至少一个外层的条状物中所述纺粘纤维独立包含熔体流动速率为约20-约80的聚合物或聚合物组合。
8.权利要求1的织物复合材料，其中所述纺粘纤维按平行条状物的交替图案，以两种类型的长丝条状物挤出。
9.权利要求1的织物复合材料，其中所述纺粘层各自独立具有约5-约45g/m2的基本重量。
10.权利要求1的织物复合材料，其中所述至少一个熔喷层的纤维包含聚合物材料，所述聚合物材料选自弹性聚烯烃、弹性聚酯、弹性聚氨酯、弹性聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的弹性共聚物和弹性A-B-A′嵌段共聚物，
其中A和A′相同或不同，各自表示热塑性聚合物末端嵌段，且B表示弹性聚合物中间嵌段。
11.权利要求10的织物复合材料，其中所述至少一个熔喷层的纤维包含弹性聚烯烃，所述弹性聚烯烃选自乙烯与丙烯的无规共聚物或乙烯和/或丙烯与至少一种其它α-烯烃的无规共聚物，和所述无规共聚物与全同立构聚丙烯的掺混物。
12.权利要求10的织物复合材料，其中所述至少一个内层中的所述熔喷纤维包含多组分纤维，所述多组分纤维各自包含至少一种弹性聚合物和至少一种不同的非弹性聚合物。
13.权利要求12的织物复合材料，其中所述熔喷多组分纤维是包含弹性聚合物芯和非弹性鞘的双组分纤维，所述弹性聚合物芯选自聚酯、聚氨酯、聚酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物和A-B-A′嵌段共聚物，所述非弹性鞘包含非弹性聚烯烃。
14.权利要求13的织物复合材料，其中所述双组分纤维包含聚丙烯的鞘。
15.权利要求10的织物复合材料，所述织物复合材料具有一个熔喷内层，所述熔喷内层的基本重量为约5-约40oz/yd2。
16.权利要求1的织物复合材料，其中所述复合材料层已经采用点、线的不连续图案或间断粘合的其它图案热粘合。
17.权利要求16的织物复合材料，其中所述复合材料的各层已经通过使所述层通过由带图案的压延机辊和光面辊形成，或在两个带图案的辊之间形成的辊隙，并且将至少一些所述辊加热而热粘合在一起。
18.权利要求17的织物复合材料，其中使用约110℃-130℃的辊粘合温度和约100-400磅/线性英寸(175-700N/cm)的粘合辊隙压力来实现所述热粘合。
19.权利要求1的织物复合材料，其中两个纺粘层和一个熔喷层各自占所述复合材料重量的约5-60％，所述复合材料为SMS构型，具有一起占该SMS复合材料100％的三层。
20.权利要求1的织物复合材料，所述织物复合材料的基本重量为约10-约300克/米2(gsm)。
21.一种通过使所述复合材料的各层在纵向形成而制备的多层非织造织物复合材料，其包含纵向和横向，所述织物在纵向和横向两者显示拉伸，横向拉伸范围为约100％-约250％，纵向拉伸小于50％，所述多层非织造织物复合材料包含：
a)至少一个内层，所述内层包含弹性熔喷纤维；和
b)两个外层，所述外层各自包含纺粘、连续的长丝纤维，并且各外层置于所述至少一个内层的相对侧面上；
其中至少一个所述外层中的纺粘纤维包含含有第一类型的聚合物材料的第一纺粘纤维和由第二类型的聚合物材料形成的第二纺粘纤维，所述第一类型的聚合物材料包含弹性聚合物，所述第二类型的聚合物材料不同于所述第一类型的聚合物材料；和
其中在至少一个所述外层的形成期间，将所述纺粘纤维沉积，以便在至少一个所述外层内形成许多交替、不连续、基本上平行的纤维条状物，所述交替的条状物由所述第一纺粘纤维和所述第二纺粘纤维交替形成；和
其中在至少一个所述外层的形成期间，将所述交替、不连续、基本上平行的纤维条状物沉积，以便主要沿所述非织造织物复合材料的纵向取向；和
其中通过将所述纤维条状物的取向维持基本上平行于基体的纵向，在各纺粘层内所述纺粘纤维的平行条状物主要沿纵向取向，此类纺粘纤维条状物已经沉积在所述基体上，以形成所述纺粘层；和
其中所述纺粘层各自独立显示至少约1.25∶1的纵向拉伸强度对横向拉伸强度之比；和
其中所述非织造织物复合材料的所有层经热、粘合剂、超声或机械粘合方法粘合在一起。
22.权利要求21的织物复合材料，其中至少一个所述外层包含每米所述外层横切面宽度约50-约150基本上均匀宽度的交替条状物。
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