CN102170917B - 物品和制造弹性复合结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于制造弹性复合结构的物品和方法，所述复合结构可用作或被转化成一次性卫生产品或服装物品的组件。用热熔粘合剂将至少一种相对非弹性的基材，例如非织造基材，粘结至某种选定类型的拉长的以膜或一或多条纤维或长丝的形式的聚氨酯材料。然后使该拉长的聚氨酯材料松弛，这提供了带褶的或折叠的弹性复合结构。

Description

物品和制造弹性复合结构的方法
发明背景
发明领域
本发明涉及可用作或被转化成一次性卫生产品例如尿布的组件的弹性化的复合结构的制备。使用聚氨酯膜或长丝使这些复合结构弹性化，以使所制备的结构具有拉伸性。使选定类型的聚氨酯或聚氨酯脲伸长至相对高的拉伸度(draft)且，在其拉伸的状态下，用相对高的温度下使用的热熔粘合剂将其粘结至至少一种相对非弹性基材。然后使该拉伸的聚氨酯/基材组合松弛并收缩，以提供弹性化的带褶的或折叠的可拉伸的复合物，该复合物可提供用于一次性尿布或其他一次性卫生产品或用于服装物品的可拉伸组件。
相关技术概述 
弹性体纤维、长丝和/或膜在，例如，一次性尿布的腿带和其他组件中的用途已被公知多年。在生产这些组件的典型程序中，将斯潘德克斯纤维或长丝或天然的或合成的橡胶薄膜条拉长至特定的拉伸度并使用热熔粘合剂将其粘附至，例如，一层或二层非织造基材。这给已通过将弹性体纤维、长丝和/或膜整合至组件之中或之上而被弹性化的尿布组件，例如非织造基材，提供了好的拉伸和恢复性能。
用于这种程序的粘合剂通常为必须加热至高温以在弹性体纤维、长丝或膜和待弹性化的尿布组件的材料(例如非织造织物或基材)之间形成好的结合的那些。在此高温下，弹性体纤维、长丝或膜的断裂强度显著低于它在室温(～75°F)时的断裂强度。如果在与热熔粘合剂接触时经历的高温下该弹性体纤维、长丝或膜的断裂强度低于该纤维、长丝或膜在室温且在用于弹性化程序中的拉伸度下的第一负载力，那么该纤维、长丝或膜将断裂。因此公知如果将该弹性体纤维、长丝或膜拉伸至太大的程度或如果粘合剂在接触该弹性体时被加热至太高的温度，在制备用于卫生产品组件的弹性化材料的程序中该弹性体纤维、长丝或膜中将出现过多的断裂情况。
用斯潘德克斯和热熔粘合剂使尿布组件的材料弹性化的典型加工条件包括当将粘合剂通过螺旋喷洒方法施用时以3.5至4.5的拉伸度(250％至350％拉长率(elongation))和约260℉至325℉(127℃至177℃)的标准弹性附着热熔粘合剂温度使用斯潘德克斯纤维。如果热粘合剂施用时斯潘德克斯的拉长率增加至超过4.5，那么在施用粘合剂时斯潘德克斯断裂的情况快速增加至无法接受的水平。如果粘合剂温度降低至低于约260℉(127℃)以减轻斯潘德克斯纤维上的热负荷，那么斯潘德克斯和尿布组件(例如非织造物)之间的结合的完整性降低至无法接受的水平。
在生产用于一次性卫生产品的组件的弹性化结构时弹性体纤维、长丝或膜的断裂是非常不受欢迎的。这是因为当弹性体断裂时，一次性产品的生产线必须关闭；弹性化纤维、长丝或膜必须重新拉直(re-string)；并且该设备必须重新启动。这引起了例如，尿布生产线的明显的停工期并产生许多废品尿布。
尽管已有通过斯潘德克斯的粘附而被弹性化的一次性卫生产品的组件，但有益的是，确定用于制备用于此类组件的复合结构的选定的材料(例如特定斯潘德克斯材料和热熔粘合剂)组合和方法，该材料组合和方法允许斯潘德克斯弹性化材料具有更高的拉伸度(拉长率)且在斯潘德克斯弹性化物质与热熔粘合剂接触时使斯潘德克斯断裂的出现最少化。拉伸斯潘德克斯至较大的拉长率又将允许使用较少的斯潘德克斯来使给定量的组件弹性化，因此使成本最小化。或者，将高拉伸度能力的斯潘德克斯仅拉伸至接近用于常规弹性化方法的程度将使得在引起斯潘德克斯较少断裂情况的条件下能有效使用热熔粘合剂，因此也提供了减少成本的方法。
发明概述
一个实施方案涉及包含弹性复合结构的物品和制造弹性复合结 构的方法，该弹性复合结构可用作或被转化成整合至服装物品或一次性卫生产品例如一次性尿布的组件。
包含至少一种相对非弹性基材、选自膜和一种或多种长丝的聚氨酯材料和具有约260℉至约350℉的温度的热熔粘合剂的物品，其中所述聚氨酯材料包含作为所述聚氨酯材料的柔性链段基的聚二醇，该聚二醇包含含有使四氢呋喃和C2或C3氧化烯共聚得到的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇(poly(tetramethylene-co-alkylene ether)glycol)，其中所述得自C2或C3氧化烯的单元部分至少占所述聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的15％摩尔。
另一实施方案为制造弹性复合结构的方法，所述方法包括：
A)提供至少一种相对非弹性基材；
B)提供选自膜和一种或多种长丝的聚氨酯材料，其中所述聚氨酯材料包含作为所述聚氨酯材料的柔性链段基的聚二醇，该聚二醇包含含有使四氢呋喃和C2或C3氧化烯共聚得到的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇，其中得自C2或C3氧化烯的单元部分至少占所述聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的15％摩尔；
C)使所述聚氨酯材料沿至少一个方向拉长至大于约4.5至约5.5的拉伸度；
D)向所述至少一种相对非弹性基材的至少一个表面和/或所述拉长的聚氨酯材料的至少一个表面施用具有约260℉至约350℉的温度的热熔粘合剂；
E)将所述至少一种相对非弹性基材和/或所述聚氨酯材料的含粘合剂的表面在足以使所述拉长的聚氨酯材料粘结至所述至少一种相对非弹性基材的条件下彼此接触；和
F)将所述拉长的聚氨酯材料粘结至所述至少一种相对非弹性基材之后，使所述聚氨酯材料松弛，以提供所述弹性复合结构。
还包括制造用作或适合转化成一次性卫生产品或服装物品的组件的弹性复合结构的方法，所述方法包括：
A)提供至少一种非织造基材；
B)还提供多条包含i)四氢呋喃；和ii)环氧乙烷的二醇共聚物作为所述斯潘德克斯材料的柔性链段基的聚氨酯材料的长丝，所述环氧乙烷占所述二醇共聚物的至少15％摩尔；
C)将所述多条斯潘德克斯长丝沿至少一个方向拉长至约5.0至约5.4的拉伸度；
D)将具有约300℉至约325℉温度的热熔粘合剂施用于所述至少一种非织造基材的至少一个表面和/或所述多条拉长的斯潘德克斯纤维的表面；
E)将所述至少一种非织造基材和所述多条拉长的长丝的含粘合剂的表面在足以使所述多条拉长的长丝粘结至所述至少一种非织造基材的条件下彼此接触；和
F)将所述多条拉长的长丝粘结至所述至少一种非织造基材之后，使所述多条拉长的长丝松弛，以提供所述弹性复合结构。
另一实施方案为制造弹性多层复合层状结构的方法，所述方法包括：
A)以热粘合的、纺粘的或水刺的基本等宽的且具有约10至约40g/m2的基本重量的网的形式提供至少两个非织造基材；
B)还提供多条聚氨酯或聚氨酯脲材料的丝线，所述材料包括i)四氢呋喃；和ii)环氧乙烷的二醇共聚物作为所述斯潘德克斯材料的柔性链段基，所述环氧乙烷占所述二醇共聚物的约37％摩尔至约70％摩尔，所述丝线的每一条为至少400分特；
C)将所述多条丝线以基本平行的、等距离隔开的丝线的层置于所述至少两个非织造基材之间，所述丝线被隔开以使每英寸非织造基材宽度有至少八条丝线；
D)将所述丝线的每一条拉长至基本相等的程度，至大于约4.5至约5.5的拉伸度；
E)将具有约300℉至约325℉温度的热熔粘合剂施用于邻近于所 述丝线层的一个或两个非织造基材表面和/或所述多条拉长的斯潘德克斯丝线的表面；
F)将所述非织造基材和/或所述多条拉长的丝线的含粘合剂的表面在足以使所述多条拉长的斯潘德克斯丝线粘结至所述非织造基材的两个邻近表面的条件下彼此接触；和
G)将所述多条拉长的丝线粘结至所述至少两个非织造基材的两个表面之后，使所述多条拉长的丝线松弛，以提供所述弹性多层复合层状结构。
在本方法中提供了至少一种相对非弹性基材，例如非织造基材，用于随后转化成弹性化的复合材料，该复合材料适合用于一次性卫生产品或服装物品。还提供了特定类型的聚氨酯或聚氨酯脲材料的膜或一或多条纤维或长丝。此类聚氨酯或聚氨酯材料包括作为其柔性链段基的包含含有可使四氢呋喃和C2或C3氧化烯共聚制备的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的聚二醇。在该聚氨酯中得自C2或C3氧化烯的单元部分应至少占该聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的15％摩尔，例如从15％摩尔至80％摩尔。C2氧化烯为环氧乙烷且C3氧化烯可为1，3-环氧丙烷或1，2-环氧丙烷。
将聚氨酯材料(以膜、纤维或长丝的形式)沿至少一个方向拉长至大于约4.5至约6(例如至约5.5)的拉伸度。然后，将具有约280℉至约350℉的温度的热熔粘合剂施用于相对非弹性基材的至少一个表面和/或拉长的聚氨酯膜或拉长的纤维或长丝的至少一个表面。然后使相对非弹性基材和/或拉长的膜或斯潘德克斯纤维或长丝的含粘合剂表面在足以使该拉长的聚氨酯膜或拉长的纤维或长丝粘结至相对非弹性基材的条件下彼此接触。最后，在相对非弹性基材已被粘结至拉长的聚氨酯膜或拉长的纤维或长丝之后，使所述拉长的聚氨酯膜或拉长的纤维或长丝松弛。这提供了所得的弹性复合结构，该结构可被用作，或被转化成用于一次性卫生产品或服装物品的组件。
发明详述
出于本发明的目的，术语聚氨酯指包括聚氨酯(例如其中二醇用作链增长剂)和聚氨酯脲组合物(例如其中二胺或水用作链增长剂)。聚氨酯组合物还可用一种或多种链增长剂例如一种或多种二醇、一种或多种二胺或一种或多种二醇、二胺和水的组合的混合物制备。
本发明的方法包括可用作或用于一次性卫生产品或服装物品的可拉伸组件的材料(例如相对非弹性柔性基材)的弹性化。通过在聚氨酯被拉伸至拉长状态时向此类基材粘结特定类型和形式的聚氨酯弹性体材料，例如膜、纤维或长丝而将其弹性化。(出于本发明的目的，术语“纤维”和“长丝”可互换使用。)然后使结合至相对非弹性基材的拉长的聚氨酯材料(即，膜、纤维或长丝)松弛，由此以其需要的弹性化形式提供含聚氨酯的复合结构。
一次性卫生产品
依照本发明被弹性化的复合物可为任何类型的可用作或被转化成，在一个实施方案中，用于整合至一次性卫生产品之中或之上的组件的柔性结构。一次性个人卫生产品可为帮助、改善、增强或保持使用该产品的人或动物的卫生的任何产品。一次性卫生产品的非限定性实例包括一次性尿布；训练裤；成人失禁用设备和产品；月经设备、衣服和产品；绷带；创伤敷料；手术单、手术衣、手术或其他卫生保护面罩、卫生手套、头罩、束发带、造口术袋、床垫、床单等。
此类产品还可以或不可以用于吸收体液。这类产品还通常是一次性的，意思是它们仅被使用一次或最多少数几次和/或仅使用相对短的时间，然后被丢弃。它们通常不被洗涤、清洁、重新刷新或修复然后重新使用。
卫生产品组件
按照本文方法弹性化的复合结构制成的组件可用作或用于前述类型的一次性卫生产品中存在的部件。此类部件可包含，例如，尿布或训练裤的前、后和侧边的嵌条(panel)、腿箍带(cuff)和/或腰带。这些卫生产品组件可通过，例如，将本文制备的大块形式的弹性复合结构 材料转化成尺寸和形状适合整合至单个的一次性个人卫生产品中的分开的单个的部分来制备。
服装物品组件
本文制备的复合结构也可，在其他实施方案中，用作或被转化成用于整合至常规的服装物品中的弹性组件。此类服装物品可包括，例如，衬衫、裤子、内衣、女内衣、毛衣、夹克、外套、帽子、袜子、手套、束发带等。此类组件可被用在或用于其中待赋予弹性或拉伸性能的服装物品的任何部分。因此此类组件可被整合，例如，至领、袖口、腰带、衬里等。
相对非弹性基材
依照本文的方法制备的弹性化的复合结构将包含至少一种相对非弹性基材。出于本发明的目的，术语“基材”以其最宽泛的意义使用，指柔性或可变形的具有至少一个本文使用的选定的弹性化聚氨酯材料能粘结至其上的表面的结构或部件。此类基材通常将为具有两个(例如上和下)表面的柔性基材，且可为膜、织造或针织的基材、网眼或稀纱布的基材或非织造基材的形式。此类基材还将为相对非弹性的。相对非弹性基材为可不断裂地沿任何方向拉长不超过约120％的那些或在拉长至断裂拉长率的50％并去除拉长力之后表现出增长超过拉长长度的30％的那些。
优选的用于本文弹性化的相对非弹性基材将为非织造基材的形式。非织造基材或“网”为具有内置的、但不是以可识别的、重复的方式的个体纤维、长丝或丝线结构的基材。非织造基材可通过多种常规方法例如，举例说明，熔喷法、纺粘法和粘合梳理网法制成。
熔喷的基材或网为熔喷纤维制成的那些。熔喷纤维通过挤压熔融热塑材料经多个精细的、通常是圆形的毛细管模头以熔融热塑材料或长丝进入高速气体(例如空气)流来制成。这减细了熔融热塑材料的长丝以减小它们的直径，其可至微纤维直径。此后，该熔喷纤维被高速气体流运载并沉积于收集面以形成随机分配的熔喷纤维的网。此方法 公开于，例如，美国专利3,849,241号，该专利通过引用结合至本文。
纺粘的基材或“网”为纺粘纤维制成的那些。纺粘纤维为小直径的纤维，通过将熔融热塑材料从喷丝板的多个精细的、通常是圆形的毛细管挤压为长丝制成。然后通过，例如，喷射拉伸或其他公知的纺粘机制使挤出的长丝的直径快速减小。纺粘的非织造网的生产描述于，例如，美国专利3,692,618号和4,340,563号中，两件专利都通过引用结合至本文。
用本发明的方法弹性化的相对非弹性基材可由很多种材料构建。合适的材料，例如，可包括：聚乙烯、聚丙烯、聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯、聚丁烯(polybutane)、聚甲基戊烯(polymethyidentene)、乙烯丙烯共聚物、聚酰胺、四嵌段聚合物、苯乙烯嵌段共聚物、聚己二酰己二胺、聚(oc-己酰胺)(poly-(oc-caproamide))、聚亚己基癸二酰胺、乙烯类聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯、聚三氟氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯聚合物、聚醚酯、棉、人造纤维、大麻和尼龙。此外，此种材料类型的组合可用于制成本文待弹性化的相对非弹性基材。
本文优选的待弹性化的基材包括例如聚合的纺粘的非织造网的结构。特别优选的为具有约10至约40克/m2的基本重量的纺粘聚烯烃非织造网。更优选此类结构为具有约14至约25克/m2的基本重量的聚丙烯纺粘非织造网。优选的使用此类型的非织造物的多层层状物形式的复合结构的具体类型在下文进行更详细描述。
使聚氨酯材料弹性化
上文描述的相对非弹性基材可按照本文的方法通过将特定类型的弹性体聚氨酯材料粘结至一或多个此类基材而弹性化。待弹性化的基材的此种粘结发生于该聚氨酯材料被拉伸至拉长的状态时。
本文使用的术语“斯潘德克斯”有其惯例的定义，其为包括含至少85％重量的嵌段聚氨酯或聚氨酯脲的长链合成聚合物的纤维。该嵌段聚氨酯或聚氨酯脲同时包含“柔性链段”和“硬链段”。柔性链段通常为聚合物链的聚醚基部分，且对于本文使用的聚氨酯材料，包含特定类 型的共聚(亚烷基醚)二醇。硬链段指得自有机二异氰酸酯与二醇或二胺链增长剂的反应的聚合物链部分。斯潘德克斯也通常被称作弹性纤维。
本发明使用的嵌段聚氨酯或聚氨酯脲由聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇和，任选的，另一种聚合的二醇；至少一种二异氰酸酯；和双官能链增长剂或双官能链增长剂的混合物制得。聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇或包含它的二醇混合物首先与至少一种二异氰酸酯反应以生成NCO-末端的预聚物(“封端的二醇”)。然后将该预聚物溶解于合适的溶剂(例如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮)中，然后将其与双官能链增长剂反应。链增长剂为二醇时形成聚氨酯。链增长剂为二胺时形成聚氨酯脲，聚氨酯脲为聚氨酯的子类。
用于制备本发明使用的聚氨酯、聚氨酯脲或斯潘德克斯的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇可包含使四氢呋喃与环氧乙烷、1，2-环氧丙烷和1，3-环氧丙烷中的一种或多种共聚得到的结构单元，其中亚乙基和/或亚丙基醚部分在所得二醇共聚物中的百分比大于约15％摩尔，或甚至大于约20％摩尔。亚乙基和/或亚丙基醚部分在该共聚二醇中的摩尔百分比可在约15％摩尔至约80％摩尔百分比范围，包括约15％摩尔至约70％摩尔、约20％摩尔至约80％摩尔、约20％摩尔至约70％摩尔和约37％摩尔至约70％摩尔。合适的聚氨酯或聚氨酯脲的实例得自聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇，其中该共聚二醇中亚乙基醚含量在约37％摩尔至约70％摩尔范围。
适合制备本发明使用的聚氨酯或聚氨酯脲的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇可通过美国专利4,139,567号公开的方法制备，该专利通过引用结合至本文。用于制备本发明使用的斯潘德克斯的聚氨酯或聚氨酯脲的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇可具有约650道尔顿至约4000道尔顿，更优选约1500道尔顿至约3500道尔顿的数均分子量。
用于制备聚氨酯或聚氨酯脲的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇可任选包含至少一种以少量整合的作为分子量控制剂的附加组分，例如 3-甲基四氢呋喃或其他二醇。此种任选的材料还可用于制备用于本发明的聚氨酯和聚氨酯脲并包含于术语“聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇”或“聚合二醇”的含义中。所述至少一种附加组分可为共聚合二醇的共聚单体或其可为与聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇共混的作为“聚合二醇”的一部分的另一种材料。所述至少一种附加组分可以以不减低本发明的有益方面的程度存在。
已发现包含由前述类型的共聚二醇制成的聚氨酯或聚氨酯脲的弹性体材料可特别有效于最终用作一次性卫生产品或服装物品组件的基材的弹性化。这是因为这种选定组成的弹性体材料可被拉伸至理想的高拉长率值然后可粘结至相对非弹性基材而在热熔粘合剂施用的温度不出现过多的断裂情况。
如所指出的，上文描述的选定的共聚二醇和任选的其他聚合二醇可与有机二异氰酸酯和链增长剂反应以提供本文使用的聚氨酯或聚氨酯脲。可使用的二异氰酸酯包括，但不限于，1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸基苯基)甲基]苯、1-异氰酸基-2-[(4-氰氧基苯基)甲基]苯、双(4-异氰酸基-环己基)甲烷、5-异氰酸基-1-(异氰酸基甲基)-1，3，3-三甲基-环己烷、1，3-二异氰酸基-4-甲基-苯、2，2’-甲苯二异氰酸酯、2，4’-甲苯二异氰酸酯及其混合物。优选的二异氰酸酯为1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸基苯基)甲基]苯、1-异氰酸基-2-[(4-氰氧基-苯基)甲基]苯及其混合物。特别优选的二异氰酸酯为1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸基苯基)甲基]苯。
需要聚氨酯时，使用的链增长剂或链增长剂的混合物应当为二醇。可使用的此类二醇的实例包括，但不限于，乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，2-二甲基-1，3-亚丙基二醇、2，2，4-三甲基-1，5-戊二醇、2-甲基-2-乙基-1，3-丙二醇、1，4-双(羟基乙氧基)苯、1，4-丁二醇及其混合物。二醇链增长剂可具有0至约10摩尔百分比的其他化学不同的附加的链增长剂。
需要聚氨酯脲时，链增长剂或链增长剂的混合物应为二胺。可使用的此类二胺的实例包括，但不限于，肼、乙二胺、1，2-丙二胺、1，3- 丙二胺、1，2-丁二胺(1，2-二氨基丁烷)、1，3-丁二胺(1，3-二氨基丁烷)、1，4-丁二胺(1，4-二氨基丁烷)、1，3-二氨基-2，2-二甲基丁烷、4，4’-亚甲基-双-环己胺、1-氨基-3，3，5-三甲基-5-氨基甲基环己烷、1，6-己二胺、2，2-二甲基-1，3-二氨基丙烷、2，4-二氨基-1-甲基环己烷、N-甲基氨基双(3-丙胺)、2-甲基-1，5-戊二胺、1，5-二氨基戊烷、1，4-环己二胺、1，3-二氨基-4-甲基环己烷、1，3-环己烷-二胺、1，1-亚甲基-双(4，4’-二氨基-己烷)、3-氨基甲基-3，5，5-三甲基环己烷、1，3-戊二胺(1，3-二氨基戊烷)、间苯二甲胺及其混合物。优选乙二胺为增长剂。使用时，该乙二胺链增长剂可具有0至10摩尔百分比的其他化学不同的链增长剂。
任选地，链终止剂，例如二乙胺、环己胺、正己胺或单官能醇链终止剂例如丁醇，可用于控制聚氨酯或聚氨酯脲聚合物的分子量。此外，较高官能醇“链支化剂”例如季戊四醇、或三官能“链支化剂”，例如二亚乙基三胺，可用于控制溶液粘度。
本文使用的聚氨酯和聚氨酯脲的聚合可按常规的方式使用合适的催化剂、溶剂和程序进行。制备基于聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的聚氨酯和聚氨酯脲的这些方面更详细地描述于美国专利6,639,041号和美国公布的专利申请2006/0276610号；2006/0270821号；007/0117591号和2007/0117953号中。所有这些专利文件均通过引用以全文方式结合至本文。
如上文描述的选定类型的基于聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的聚氨酯和聚氨酯脲可用于提供很多种形式的弹性体材料。这些聚氨酯材料的溶液可被流延成膜或纺成斯潘德克斯纤维或长丝。纤维或长丝形式的斯潘德克斯最普遍用于依照本文方法的最终转化为一次性卫生产品组件的基材的弹性化。
斯潘德克斯纤维可由聚氨酯或聚氨酯脲聚合物溶液经纤维纺丝程序例如干纺、湿纺或熔纺制成。干纺时，使包含聚合物和溶剂的聚合物溶液计量经过喷丝孔进入纺丝室(spin chamber)以形成长丝(filament or filaments)。当需要由聚氨酯脲制备斯潘德克斯纤维时聚氨 酯脲通常为干纺或湿纺。当需要由聚氨酯制备斯潘德克斯纤维时聚氨酯通常为熔纺。
通常将聚氨酯脲聚合物从与用于聚合反应相同的溶剂干纺成长丝。使气体经过该室以使溶剂蒸发以使长丝凝固。对长丝以至少200米每分钟的卷绕(windup)速度进行干纺。用于本发明的斯潘德克斯可以以任何需要的速度如超过800米/分的速度纺丝。本文使用的术语“纺丝速度”指纱线引取速度(take up speed)。
斯潘德克斯长丝的好的可纺性通过在纺丝室(spin cell)中和在卷取时少有的长丝断裂来表征。斯潘德克斯可以以单丝纺丝或可通过常规技术聚结成复丝纱。复丝纱中的每条长丝通常织物分特(dtex)可在例如，6至25分特(dtex)每长丝的范围。
单丝或复丝纱形式的斯潘德克斯通常用于对基材弹性化以形成本文的复合结构。复丝斯潘德克斯纱通常每股纱将包含约4至约120条长丝。特别合适的斯潘德克斯长丝或纱为在约200至约3600分特范围(包括约200分特至约2400分特和约540至约1880分特)的那些。
热熔粘合剂
上文描述的选定类型的聚氨酯弹性化物质将为粘结或粘附于待弹性化的相对非弹性基材的结构或单元的形式。依照本文方法的本文选定类型的聚氨酯至此类非弹性柔性基材的粘结通常使用常规的热熔粘合剂进行。
常规的热熔粘合剂通常为表现出高的初期粘性、在组件之间提供好的结合强度且具有好的紫外和热稳定性的热塑聚合物。优选的热熔粘合剂为压敏的。合适的热熔粘合剂的实例为包含选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；非晶态聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；和乙烯-苯乙烯共聚体(ESI)的聚合物的那些。最优选的为基于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物的粘合剂。热熔粘合剂可市售获得。它们以例如来自Bostik的 H-2104、H-2494、H-4232和H-20043；来自H.B.Fuller Company的HL-1486和HL-1470；和来自National Starch Company的NS-34-3260、NS-34-3322和NS-34-560的名称在市场销售。
弹性化方法
依照本发明的方法，上文描述的选定类型的聚氨酯膜或一或多条纤维或长丝将沿至少一个方向上拉长并且在拉长状态被粘结至至少一种待弹性化的相对非弹性基材。通常在该程序的这个步骤，任何需要形式的聚氨酯材料将被拉伸至大于约4.5(350％拉长率)至约5.5(450％拉长率)的拉伸度，然后与相对非弹性基材结合。更优选地，聚氨酯弹性化物质将被拉伸至约5.0(400％拉长率)至约5.4(440％拉长率)的拉伸度。
将聚氨酯弹性化物质拉伸至需要的程度可通过沿机器方向对该聚氨酯施用拉伸力来实现。商业生产操作中，此类拉长力可通过调节聚氨酯材料的喂料辊和用于待生产弹性化产品的卷绕辊的速度，和/或其施加的张力来施用。也可使用张力辊设备来提供或协助聚氨酯拉长。
通常与提供拉长的聚氨酯材料同时，还提供至少一种类型的如上文描述的相对非弹性基材，拉长的聚氨酯将粘结至其上。如上文所述，该材料将通常为膜形式的基材或织造或非织造基材。与聚氨酯类似，此类相对非弹性基材材料可由喂料辊提供。
通常可提供超过一件的基材用于与聚氨酯材料结合。例如，可提供膜或织造或非织造基材以生产层状物，其中弹性化聚氨酯材料在两层相对非弹性基材的外层之间形成内层。优选的这种类型的复合层状结构在下文更完整地被描述。具有两层或多层聚氨酯材料和三层或多层相对非弹性基材的多层层状物也可按照本文的方法进行制备。
在聚氨酯弹性化物质已被拉长之后或正被拉长同时，及聚氨酯材料与待弹性化的结构的基材接触之前、同时或甚至之后，施用热熔粘合剂，例如，喷洒或涂覆至聚氨酯材料和/或待弹性化的结构的基材的 一个或多个表面上。然后使拉长的聚氨酯和相对非弹性基材的表面开始并保持以任何合适的方式彼此接触以使至少某些粘合材料置于待结合在一起的单元的表面的至少一些部分之间。
热熔粘合剂不需要以在聚氨酯材料和/或基材表面形成粘合剂的连续涂层的方式施用于待弹性化的复合结构的聚氨酯材料和/或基材的表面。事实上，热熔粘合剂可以以多种不同的方式施用。一种方法中，熔融的粘合剂可从喷雾嘴沉积为不连续的网，该方法被称为熔喷。另一种方法中，熔融的粘合剂可从喷嘴沉积为固体流(solid stream)，在待结合的材料经过喷嘴时该喷嘴以螺旋方式运动。此技术被称作螺旋喷洒。经喷雾嘴以熔喷或螺旋喷洒方法分配的粘合剂可被以喷射热空气的方式经该喷嘴推出，所述热空气可被外部加热至达到或高于粘合剂熔融温度的温度。还可以将粘合剂以“点阵”方式施用于任何需要的表面或将其通过直接涂覆或喷洒技术直接施用于斯潘德克斯纤维和/或非织造织物。
热熔粘合剂在其与聚氨酯接触时的温度取决于分配时粘合剂的温度、使用的粘合剂的量、粘合剂施用技术及用于施用该粘合剂的系统的物理排列的具体细节。通常当粘合剂离开给料头(application head)时它的温度被用作限定用于本文方法中的粘合剂温度的基准，因为在粘合剂与聚氨酯纤维或膜实际接触时粘合剂的温度难以测量。然而，应理解当粘合剂与聚氨酯接触时其温度可在基本等于其离开给料头(例如窄缝式涂布(slot coat)或其他线料(strand)应用系统如Nordson，Inc.制造的Sure Wrap 系统)时粘合剂温度的值至差不多比粘合剂离开给料头时的粘合剂温度低70F°至150F°的值(例如在螺旋喷洒或熔喷应用系统的情况)范围。
本文的方法中粘合剂离开给料头时它的温度通常将在约280℉至约350℉范围之间。优选使用的热熔粘合剂为应以约300℉至约325℉的熔融温度提供的那种。与聚氨酯材料接触时在此温度范围内的热熔粘合剂的接触通常可使聚氨酯的温度达到约125℉至约300℉范围内 的值。在此温度下，本文使用的选定的聚氨酯材料，即基于聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的那些，可被拉伸至本文指定的程度而不会在聚氨酯材料中出现不可接受的断裂发生率。
粘合剂已被施用至合适的表面之后，使待弹性化的复合结构的聚氨酯和基材保持在足以使拉长的聚氨酯膜或多条拉长的斯潘德克斯纤维或长丝粘结至相对非弹性基材上的条件下彼此接触。这通常用使用的加工设备向彼此接触的材料施压以在这些材料之间形成粘结来实现。例如，彼此接触的聚氨酯和一种或多种基材，如非织造物，可经过一对轧辊，然后进一步加工和/或在卷绕辊上被卷取。
聚氨酯材料以其拉长的状态粘结至相对非弹性基材之后，通过去除保持聚氨酯材料拉长的张力以使所得的弹性化的复合结构松弛。这使得所得弹性复合结构收缩，由此形成带褶的或折叠的可拉伸的且可被转化成用于一次性卫生产品或服装物品的弹性组件的复合结构。
在一个特别优选的实施方案中，制备了复合层状结构，该结构包含两层基本等宽的非织造基材外层和基本平行的、等间距的、基于聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的等分特的斯潘德克斯弹性体纤维的内层，该纤维能够从大至350％拉伸完全恢复。该优选实施方案中，斯潘德克斯弹性体纤维层可由至少八条丝线/英寸(3.15条丝线/cm)宽度组成，每条丝线为至少400分特。优选每英寸丝线的数量为不大于16(6.30条丝线/cm)。这些丝线可为基本彼此平行且平行于两层非织造基材的边沿。
用于此种优选的复合层状结构中的两个非织造基材都可由合成的聚合纤维如聚烯烃、聚酯或聚酰胺纤维制成。这些非织造基材通常都将为热粘结的、纺粘的或水刺的网。它们可具有约10至约30克/m2的基本重量值。该优选的复合层状结构的三层通过热熔粘合剂组合物结合在一起，该粘合剂组合物占该复合层状结构重量的约5％至约50％。
为制备该优选的复合层状结构，将基本平行的斯潘德克斯丝线层 拉伸不小于100％并置于非织造基材层之一的顶部。将热熔粘合剂施用至弹性体丝线和下面的非织造层之上。然后将另一非织造基材层置于粘合剂处理的组合的顶部上，并在该弹性体斯潘德克斯丝线保持拉伸状态时通过粘合剂的热和轧辊施加的压力使该组合的结构粘结。或者，可将粘合剂施用至斯潘德克斯丝线或非织造物内表面然后将该斯潘德克斯丝线置于非织造基材层之间。结合完成后，张力基本完全释放，且该复合材料松弛以形成需要的弹性复合层状结构，该结构然后将为折叠构型。
本文描述的使用选定类型的基于具有C2或C3亚烷基二醇的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的聚氨酯弹性化物质的复合结构的制备可使用常规的设备和加工技术进行。此类设备和技术公开于，例如美国专利4,634,482号；4,720,415号；4,482,666号；6,491,776号；和6,713,415号；美国专利公布2002/0119722号；和PCT公布WO80/00676号中，所有专利公布均通过引用结合至本文。
依照本文的方法制备的弹性复合结构可用作，或随后转化成，用于一次性卫生产品或服装物品的可拉伸的组件。这种转化通常包括将该复合结构切成适合此类组件将用于其中的特定类型的卫生产品或服装物品的长度和构型。此种转化程序为常规的且可在制备本文的复合结构的时间和位置进行。或者，将本文的复合结构制备成和/或将在别处制备的此类复合结构转化成卫生产品或服装物品的组件可与将该弹性化组件整合至其中的一次性卫生物品或服装物品的生产联合进行，例如在尿布生产线、邻近尿布生产线或作为其一部分。
以下实施例意为示范性的而不是对本文描述的实施方案的限制。
实施例
几种特定类型的斯潘德克斯纤维的每一种的拉伸能力通过在Invista High Speed Laminator上运行断裂系列(break series)来测定。该测试在不同的斯潘德克斯拉伸条件和热熔粘合剂温度下用不同的斯潘德克斯配方测定层压开始至出现斯潘德克斯纤维断裂的时间。
High Speed Laminator(高速层压机)为使用模拟高速尿布生产线上通常使用工艺的工艺生产非织造-斯潘德克斯-非织造层状物的设备。此类非织造-斯潘德克斯纤维-非织造层状物通常制成一次性尿布的构造的一部分。在用High Speed Laminator(高速层压机)进行的工艺中，将斯潘德克斯纤维拉长至特定拉伸度(拉长率)或张力并以平行的、均匀分隔开的构型引导至紧靠一片低基本重量非织造物(通常称为背片)上方的位置。热熔粘合剂通过下文描述的标准螺旋喷洒应用技术施用。然后使斯潘德克斯纤维开始直接与非织造片接触，并且第二非织造片(通常称作顶片)开始直接与底片/斯潘德克斯纤维组合件接触。因此将这些组件按顶片-斯潘德克斯纤维-底片的顺序层叠，然后使整个组合件通过轧辊。
该实施例中，在层压机中使用的粘合剂应用技术为Georgia，Dawsonville的Nordson，Inc.制造的单喷雾嘴。在使用此类设备的装置中，喷雾嘴的尖头可在斯潘德克斯纤维之上0.5至1.5英寸安装，并且在粘合剂施用点的斯潘德克斯纤维可在背片以上0.25英寸至0.5英寸。粘合剂施用点和轧辊之间的直线距离通常为约8英寸，且机器的线速度通常可在200和1000英尺/分钟之间运转。
伴随本实施例中使用的特定试验条件使用的不同的非织造物、粘合剂和斯潘德克斯材料如下所示：
非织造物：Avgol，Inc.生产的15克/m2纺粘聚丙烯。
粘合剂：Bostick，Inc.生产的H-4232或H-20043弹性附着热熔粘合剂。
测试的斯潘德克斯材料：
1.Invista，Wilmington，DE生产的540分特262型Lycra XA 
基于100％C4聚醚二醇(聚四氢呋喃)的柔性链段 
2.Invista，Wilmington，DE生产的540分特D-19斯潘德克斯纤维。基于由38％C2和62％C4部分组成的共聚醚二醇的柔性链段，由环氧乙烷和四氢呋喃共聚合制成。
试验条件： 
使用五条(长丝)斯潘德克斯，间隔5mm隔开。
加粘合剂：8.0mg/in2。
层压机速度：300ft/min。
粘合剂喷雾嘴尖头至斯潘德克斯丝线的距离：1.0英寸。
斯潘德克斯丝线至非织造背片的距离：0.2英寸。
粘合剂应用点至轧辊的距离：8英寸
试验程序： 
启动层压机机器。达到试验条件时，记录以分钟计的直到出现纤维断裂的时间，继续记录直到全部五条斯潘德克斯丝线都断裂。报告的断裂时间为五条斯潘德克斯丝线的每一条断裂所用的时间的平均值。如果层压机运转超过五分钟且没有斯潘德克斯丝线断裂，那么这被记作该层压方法可成功地在该条件下进行而没有过多的丝线断裂的指标，然后在该条件下的试验被终止。对比实施例(Comp.1-8)包括由聚(四亚甲基)二醇制备的斯潘德克斯，而发明实施例(INV.1-8)包括由聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇制备的斯潘德克斯。
断裂时间结果如表I和II所示。
表I和表II数据显示用于本方法的制备弹性复合材料且包含基于聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇的柔性链段的选定的高拉伸能力斯潘德克斯材料与除具有基于聚(四亚甲基醚)二醇的柔性链段之外其他方面类似的斯潘德克斯材料相比在较高拉伸度值和较高热熔粘合剂温度使用时表现出提高的抗断裂性能。
本发明已经以说明性的方式进行描述，应理解使用的术语为说明或描述的性质而非限制性的性质。此外，本发明已经以几种说明性的实施方案进行描述，应理解本领域技术人员将容易地把这些教义应用于本发明其他可能的变体中。

Claims (27)

1.包含至少一种相对非弹性基材、选自膜和一或多条长丝的聚氨酯材料；和具有260℉至350℉温度的热熔粘合剂的物品，所述热熔粘合剂为包含选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；非晶态聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；和乙烯-苯乙烯共聚体(ESI)的聚合物的压敏的粘合剂，其中所述聚氨酯材料包含作为所述聚氨酯材料的柔性链段基的聚二醇，该聚二醇包含含有使四氢呋喃和C2或C3氧化烯共聚得到的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇，其中所述得自C2或C3氧化烯的单元部分至少占所述聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的15％摩尔，其中所述聚氨酯材料被拉长至5.0至5.5的拉伸度。
2.权利要求1的物品，其中所述氧化烯为环氧乙烷。
3.权利要求1的物品，其中所述物品包含于或被转化成服装物品或一次性卫生产品。
4.权利要求3的物品，其中所述服装物品或一次性卫生产品选自一次性尿布；训练裤；成人失禁用设备和产品；月经设备、衣服和产品；创伤敷料；手术单、手术衣、卫生保护面罩、卫生手套、头罩、束发带、造口术袋、床垫和床单。
5.权利要求4的物品，其中所述创伤敷料是绷带。
6.一种制备弹性复合结构的方法，所述方法包括：
A) 提供至少一种相对非弹性基材；
B) 提供选自膜和一或多条长丝的聚氨酯材料，所述聚氨酯材料包含作为所述聚氨酯材料的柔性链段基的聚二醇，所述聚二醇包含含有使四氢呋喃和C2或C3氧化烯共聚得到的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇，其中所述得自C2或C3氧化烯的单元部分至少占所述聚(四亚甲基-共-亚烷基醚)二醇的15％摩尔；
C) 使所述聚氨酯材料沿至少一个方向拉长至5.0至5.5的拉伸度；
D) 向所述至少一种相对非弹性基材的至少一个表面和/或所述拉长的聚氨酯材料的至少一个表面施用具有260℉至350℉温度的热熔粘合剂，所述热熔粘合剂为包含选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；非晶态聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；和乙烯-苯乙烯共聚体(ESI)的聚合物的压敏的粘合剂；
E) 将所述至少一种相对非弹性基材和/或所述聚氨酯材料的含粘合剂的表面在足以使所述拉长的聚氨酯材料粘结至所述至少一种相对非弹性基材的条件下彼此接触；和
F) 将所述拉长的聚氨酯材料粘结至所述至少一种相对非弹性基材之后，使所述聚氨酯材料松弛，以提供所述弹性复合结构。
7.权利要求6的方法，其中所述氧化烯为环氧乙烷。
8.权利要求6的方法，其中所述相对非弹性基材适合用于一次性卫生产品或服装物品中。
9.权利要求6的方法，其中所述聚氨酯具有650至4000道尔顿的数均分子量且为多条长丝的形式。
10.权利要求9的方法，其中所述多条长丝中的每条长丝在200至3600分特范围并且其中所述多条长丝中的每条长丝是斯潘德克斯长丝。
11.权利要求10的方法，其中所述聚二醇包含含有使四氢呋喃和环氧乙烷共聚得到的结构单元的聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇，其中得自环氧乙烷的单元部分占所述聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇的37％摩尔至70％摩尔。
12.权利要求6的方法，其中所述相对非弹性基材为选自聚烯烃、聚酯和聚酰胺网中的至少一种的非织造基材。
13.权利要求6的方法，其中所述聚氨酯材料被拉长至5.0至5.4的拉伸度。
14.权利要求6的方法，其中所述相对非弹性基材和/或所述聚氨酯材料的所述含粘合剂表面的彼此接触使所述聚氨酯材料的温度达到125℉至300℉的范围内。
15.一种制造用作或适合转化成一次性卫生产品或服装物品的组件的弹性复合结构的方法，所述方法包括：
A) 提供至少一种非织造基材；
B) 还提供多条聚氨酯材料的长丝，该聚氨酯材料的长丝包含i)四氢呋喃；和ii)环氧乙烷的二醇共聚物作为所述斯潘德克斯聚氨酯材料的柔性链段基，所述环氧乙烷占所述二醇共聚物的至少15％摩尔；
C) 将所述多条斯潘德克斯长丝沿至少一个方向拉长至5.0至5.5的拉伸度；
D) 将具有300℉至325℉温度的热熔粘合剂施用于所述至少一种非织造基材的至少一个表面和/或所述多条拉长的斯潘德克斯纤维的表面，所述热熔粘合剂为包含选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；非晶态聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；和乙烯-苯乙烯共聚体(ESI)的聚合物的压敏的粘合剂；
E) 将所述至少一种非织造基材和所述多条拉长的长丝的含粘合剂的表面在足以使所述多条拉长的长丝粘结至所述至少一种非织造基材的条件下彼此接触；和
F) 将所述多条拉长的长丝粘结至所述至少一种非织造基材之后，使所述多条拉长的长丝松弛，以提供所述弹性复合结构。
16.权利要求15的方法，其中所述环氧乙烷占所述二醇共聚物的至少20％摩尔。
17.权利要求15的方法，其中所述长丝包含具有650至4000道尔顿的数均分子量的聚氨酯或聚氨酯脲。
18.权利要求15的方法，其中所述多条长丝中的每条长丝在200至3600分特范围。
19.权利要求15的方法，其中所述二醇共聚物是聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇，具有得自环氧乙烷的单元部分，该部分占所述聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇的37％摩尔至70％摩尔。
20.权利要求15的方法，其中所述非织造基材选自聚烯烃、聚酯和聚酰胺网中的至少一种。
21.一种制造弹性多层复合层状结构的方法，所述方法包括：
A) 以热粘合的、纺粘的或水刺的等宽的且具有10至40 g/m2的基本重量的网的形式提供至少两个非织造基材；
B) 还提供多条聚氨酯或聚氨酯脲材料的丝线，所述材料包含作为所述斯潘德克斯聚氨酯或聚氨酯脲材料的柔性链段基的i)四氢呋喃；和ii)环氧乙烷的二醇共聚物，所述环氧乙烷占所述二醇共聚物的37％摩尔至70％摩尔，所述多条丝线的每一条为至少400分特；
C) 将所述多条丝线以平行的、等距离隔开的丝线的层置于所述至少两个非织造基材之间，所述丝线被隔开以使每英寸非织造基材宽度有至少八条丝线；
D) 将所述丝线的每一条拉长至5.0至5.5的拉伸度的相等程度；
E) 将具有300℉至325℉温度的热熔粘合剂施用于邻近于所述丝线层的一个或两个非织造基材表面和/或所述多条拉长的斯潘德克斯丝线的表面，所述热熔粘合剂为包含选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；非晶态聚-α-烯烃(APAO)聚合物和共聚物；和乙烯-苯乙烯共聚体(ESI)的聚合物的压敏的粘合剂；
F) 将所述非织造基材和/或所述多条拉长的丝线的含粘合剂的表面在足以使所述多条拉长的斯潘德克斯丝线粘结至所述非织造基材的两个邻近表面的条件下彼此接触；和
G) 将所述多条拉长的丝线粘结至所述至少两个非织造基材的两个表面之后，使所述多条拉长的丝线松弛，以提供所述弹性多层复合层状结构。
22.权利要求21的方法，其中所述丝线包含具有650至4000道尔顿的数均分子量的聚氨酯或聚氨酯脲。
23.权利要求21的方法，其中所述非织造基材选自聚烯烃、聚酯和聚酰胺网中的至少一种。
24.权利要求21的方法，所述方法还包括将所述弹性复合层状结构转化成用于一次性卫生产品的可拉伸组件的步骤，所述一次性卫生产品选自一次性尿布；训练裤；成人失禁用设备和产品；月经设备、衣服和产品；创伤敷料；手术单、手术衣、卫生保护面罩、卫生手套、头罩、束发带、造口术袋、床垫和床单。
25.权利要求24的方法，其中所述创伤敷料是绷带。
26.权利要求24的方法，其中所述可拉伸组件用于一次性尿布或训练裤的前、后和侧边的嵌条；腿箍带；和/或腰带。
27.权利要求21的方法，所述方法还包括将所述弹性复合层状结构转化成用于服装物品的可拉伸组件的步骤。
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