CN102791914B - 弹性吸收性同成形非织造纤网 - Google Patents

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Abstract

提供一种弹性同成形非织造纤网包括熔喷纤维基体和吸收性材料。该熔喷纤维构成纤网的45重量%至约99重量%，吸收性材料构成纤网的约1重量%至约55重量%。熔喷纤维由热塑性组合物制成，热塑性组合物含有至少一种丙烯/α-烯烃共聚物，所述丙烯/α-烯烃共聚物具有约60摩尔%至约99.5摩尔%的丙烯含量和约0.5摩尔%至约40摩尔%的α-烯烃含量。该共聚物还具有从约0.86克/立方厘米至约0.90克/立方厘米的密度。该热塑性组合物具有根据美国材料试验协会测试方法D1238-E在230℃测定的从约200克/10分钟至约6000克/10分钟的熔体流量。例如可以通过使用三维成形表面赋予该同成形纤网以三维纹理。作为一个实例，弹性同成形纤网适合用作个人护理吸收性产品的吸收芯的组成部分。

Description

弹性吸收性同成形非织造纤网
背景技术
作为由熔喷纤维的基体和吸收性材料(例如纸浆纤维)所构成的复合材料的同成形非织造纤网已在包括吸收性物品、吸收性干擦拭巾、湿巾以及拖把在内的众多场合被用作吸收层。最常规的同成形纤网采用由聚丙烯共聚物形成的熔喷纤维。但是，这样的同成形材料有时会出现的一个问题是同成形材料在受到弯力时没有足够的弹性。例如，当同成形擦拭巾可能为了从擦拭巾拧掉流体而被弄皱时，同成形材料不能回复其初始平坦未皱的状态。作为另一示例，用作个人护理吸收性产品中的吸收芯的同成形材料可能倾向于打摺。
这样，当前需要一种用于多种应用场合的改善的同成形非织造纤网，其展现改善的抗弯力性并在被折叠之后呈现回复平状的趋势。
发明内容
根据本发明的一个实施例，公开一种同成形非织造纤网，其包括熔喷纤维基体和吸收性材料。该熔喷纤维构成纤网的45重量%至约99重量%，吸收性材料构成纤网的约1重量%至约55重量%。熔喷纤维由热塑性组合物制成，该热塑性组合物含有至少一种丙烯/α-烯烃共聚物，它具有约60mole%(摩尔百分比)至约99.5mole%的丙烯含量和约0.5mole%至约40mole%的α-烯烃含量。该共聚物还具有从约0.86克/立方厘米至约0.90克/立方厘米的密度，且该热塑性组合物具有根据ASTM(美国材料试验协会)测试方法D1238-E在230℃时测定的从约200克/10分钟至约6000克/10分钟的熔体流量。在另一实施例中，所示α-烯烃包括乙烯。在另一实施例中，丙烯构成共聚物的约85mole%至约98mole%，而α-烯烃构成共聚物的约2mole%至约15mole%。在又一个实施例中，共聚物具有从约0.861克/立方厘米至约0.89克/立方厘米、优选是从约0.862克/立方厘米至约0.88克/立方厘米的密度。在另一实施例中，丙烯共聚物是被单中心催化的。在另一实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物构成了热塑性组合物的约15重量%至约99.9重量%。
在一个实施例中，热塑性组合物的熔体流量为从约170克/10分钟至约1500克/10分钟。
在一个实施例中，热塑性组合物包括从约0.001重量%至约15重量%的表面活性剂。
在一个实施例中，吸收性材料包括纸浆纤维。在另一实施例中，吸收性材料包括超吸收性聚合物颗粒或超吸收性聚合物纤维。
在一个实施例中，熔喷纤维构成了纤网的50重量%至约90重量%，吸收性材料构成纤网的约10重量%至约50重量%。
在一个实施例中，纤网限定出具有三维纹理的外表面，该三维纹理包括多个峰谷。
在一个实施例中，吸收性个人护理物品包括上述弹性同成形非织造纤网。在另一实施例中，吸收性个人护理物品包括体侧内衬、含有上述弹性同成形非织造纤网的吸收芯、以及衣服侧隔挡片。
在根据本发明的另一实施例中，公开了一种形成弹性同成形非织造纤网的方法，其包括将吸收性材料流与熔喷纤维流汇合以形成复合材料流。熔喷纤维构成纤网的45重量%至约99重量%，吸收性材料构成纤网的约1重量%至约55重量%。熔喷纤维由热塑性组合物形成，其含有至少一种丙烯/α-烯烃共聚物，该共聚物具有从约60mole%至约99.5mole%的丙烯含量和从约0.5mole%至约40mole%的α-烯烃含量，其中该共聚物还具有从约0.86克/立方厘米至约0.90克/立方厘米的密度，且该组合物具有根据ASTM测试方法D1238-E在230℃时测定的从约120克/10分钟至约6000克/10分钟的熔体流量。碎后，在成形表面收集该复合材料流，以形成弹性同成形非织造纤网。
在一个实施例中，热塑性组合物的熔体流量是从约170克/10分钟至约1500克/10分钟。
在一个实施例中，热塑性组合物包括从约0.001重量%至约15重量%的表面活性剂。
在一个实施例中，吸收性材料流与第一和第二熔喷纤维流合并。在另一实施例中，所述第一熔喷纤维流由第一模头供应，所述第二熔喷纤维流由第二模头供应，每个流相对于与所述模头相切的平面以约45°至约55°的角度取向。
在一个实施例中，所述纤网在一个带纹理表面上被收集以限定出具有三维纹理的纤网外表面，该三维纹理包括多个峰谷。
本发明的其它特征和方案将在下文详细描述。
附图简介
将在说明书的剩余部分中参考附图更为具体地陈述对于本领域技术人员来说的本发明的充分、能够实现的公开，包括其最佳模式，在附图中：
图1是用于形成本发明同成形纤网的方法的一个实施例的示意图；
图2是在图1中所示的设备的某些特征的视图；以及
图3是根据本发明所形成的带纹理的同成形非织造纤网的一个实施例的横截面图；
图4是带纹理的同成形非织造纤网的一个实施例的照片；
图5是图4的带纹理的同成形非织造纤网在弄皱且待其松弛之后的照片；
图6是带纹理的同成形非织造纤网的另一实施例的照片；
图7是图6的带纹理的同成形非织造纤网在弄皱且待其松弛之后的照片；
图8是女性卫生物品的示意性侧视图。
在本说明书和附图中，附图标记的重复使用将表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现将详细参考本发明的多个实施例，如下将说明这些实施例的一个或多个示例。提供每个示例只是为了解释，而非限制本发明。实际上，本领域技术人员将明白，可以不背离发明的范围和精神对本发明做出许多改进和变化。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用到另一实施例中以获得又一个实施例。因此，本发明将打算涵盖这样的改进和变化。
本文所用术语“非织造纤网”大致是指具有独立纤维或细丝结构的网，这些独立的纤维或细丝彼此交织，但不像在针织织物中那样是可识别的。非织造织物或纤网的示例包括但不限于熔喷纤网、纺粘纤网、粘合梳理纤网、气流成网纤网、同成形纤网、水力缠结纤网等。
本文所用术语“熔喷纤网”大致涉及以这样的工艺形成的非织造纤网，在该工艺中，熔融的热塑性材料以熔融纤维形式通过多个通常呈圆形的细模头毛细孔被挤出到会聚的高速气流(例如空气流)中，该高速气流使得熔融的热塑性材料纤维变细以降低其直径，其直径可低至微纤维直径。之后，熔喷纤维被该高速气流携载并且落置到收集表面上以形成随机分布的熔喷纤维网。这样的工艺例如公开在Butin等人的美国专利US3849241中，其以所有目的通过引用全部纳入本文。总体而言，熔喷纤维可以是微纤维，其基本上为连续或不连续的且直径总体小于10微米且在落置到收集表面时总体是发粘的。
本文所使用的术语“纺粘纤维”总体涉及含有小直径、基本上连续的纤维的纤网。这些纤维通过从喷丝头的多个通常呈圆形的小毛细孔挤出熔融的热塑性材料来形成，其中随后例如通过引出拉伸(eductive drawing)或其它公知的纺粘机构被快速降低挤出的纤维直径。纺粘纤网的生产，例如在Appel等人的美国专利US4340563、Dorschner等人的美国专利US3692618、Matsuki等人的美国专利US3802817、Kinney的美国专利US3338992、Kinney的美国专利US3341394、Hartman的美国专利US3502763、Levy的美国专利US3502538、Dobo等人的美国专利US3542615和Pike等人的美国专利US5382400中有描述和说明，其出于所有目的通过引用全部纳入本文。纺粘纤维当其落置在收集表面上时通常是不发粘的。纺粘纤维有时具有小于约40微米、且通常在约5微米至约20微米之间的直径。
总体而言，本发明涉及同成形纤网，其含有熔喷纤维的基体和吸收性材料。熔喷纤维构成该纤网的45重量%至约99重量%，吸收性材料构成该纤网的约1重量%至约55重量%。熔喷纤维由热塑性组合物形成，该热塑性组合物含有带一定单体含量、密度、熔体流量等的至少一种丙烯/α-烯烃共聚物。丙烯/α-烯烃共聚物的具体类型选择使所形成的组合物产物具有改善的热性能以用于形成同成形纤网。例如，热塑性组合物以相对低的速率结晶，从而允许纤维在成形时保持略微发粘。发粘度带来多种好处，例如加强熔喷纤维在纤网成形过程中粘附到吸收性材料的能力。熔喷纤维可以构成同成形纤网的约45重量%至约99重量%、在一个特定实施例中是从约50重量%至约90重量%、且在更特别的实施例中是从约50重量%至约80重量%。同样，吸收性材料可以构成同成形纤网的约1重量%至约55重量%、在一个特定实施例中是从10重量%至约50重量%、且在更特别的实施例中是从约20重量%至约50重量%。
除了加强熔喷纤维的粘合能力，本发明的热塑性组合物还赋予同成形结构产物多种其它好处。在某些实施例中，同成形纤网例如通过使用三维成形表面被赋予纹理。在这样的实施例中，熔喷纤维的相对低的结晶速率提高了其与三维成形表面轮廓同成形的能力。然而，一旦纤维结晶，熔喷纤维可以达到大于常规聚丙烯的弹性度，从而允许其在同成形纤网上保留并重获三维形状和高纹理感表面。
纤维在成形过程中时间更长的发粘度的另一好处可以增加多层同成形非织造纤网的层合强度，导致将这些层分层时所需的增加的剪切能。这样的增加的层合强度可以降低或消除压花的需要，而压花可能不利地影响片材的性能，例如厚度和密度。增加的层合强度在分配由多层同成形非织造纤网制成的擦拭巾时是尤为期望的。通过本文所述的三维成形表面赋予的纹理可通过增加层间接触表面积而进一步增加层合强度。
现将更具体地描述本发明的多个不同的实施例。
I.热塑性组合物
本发明的热塑性组合物含有至少一种丙烯和α-烯烃(例如C2-C20α-烯烃、C2-C12α-烯烃)的共聚物。合适的α-烯烃可以是线性或支化的(例如一个或多个C1-C13烷基分支、或芳基基团)。具体的示例包括乙烯、丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；戊烯；带有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的戊烯；带有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的6正己烷(6exane)；带有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的庚烯；带有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的辛烯；带有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的癸烯；十二碳烯；苯乙烯等。尤其希望的α-烯烃共聚单体是乙烯、丁烯(例如，1-丁烯)、7正己烷(7exane)、和辛烯(例如，1-辛烯或2-辛烯)。这样的共聚物的丙烯含量可以是从约60mole%至约99.5mole%，在另一实施例中从约80mole%至约99mole%，且在再一个实施例中从约85mole%至98mole%。该α-烯烃含量范围类似地可以为从约0.5mole%至约40mole%，在另一实施例中从约1mole%至约20mole%，在又一实施例中从约2mole%至约15mole%。α-烯烃共聚单体的分布通常在形成丙烯共聚物的不同分子量部分间是随机且均匀的。
丙烯/α烯烃共聚物密度可以与α-烯烃量和长度两者的函数。也即是，α-烯烃长度越长且α-烯烃量越大，则共聚物的密度越低。通常而言，具有较高密度的共聚物能更好地形成三维结构，而具有较低密度的那些则具有较好的弹性体性能和回弹性。因此，为了实现纹理和弹性两者的最优平衡，丙烯/α-烯烃共聚物通常选择为具有约0.860克/立方厘米(g/cm3)至约0.900g/cm3、在一个实施例中为约0.861g/cm3至约0.890g/cm3且在进一步的实施例中为约0.862g/cm3至约0.880g/cm3的密度。此外，热塑性组合物的密度通常选择为约0.860克/立方厘米(g/cm3)至约0.940g/cm3，在一个实施例中为约0.861g/cm3至约0.920g/cm3，在进一步实施例中为约0.862g/cm3至约0.900g/cm3。
通常，多种已知技术中的任何一种均可用于形成熔喷纤维中所采用的丙烯/α-烯烃。例如，烯烃聚合物可以用自由基或配位催化剂(例如齐格勒纳塔催化剂)形成。优选地，共聚物由单中心配位催化剂形成，例如茂金属催化剂。这样的催化剂系统制造了丙烯共聚物，其中的共聚单体在分子链上随机分布且在不同的分子量部分间均匀分布。茂金属催化的丙烯共聚物例如在下述专利中有所描述：Datta等人的美国专利US7105609；Datta等人的US6500563；Yang等人的US5539056；和Resconi等人的US5596052，为了所有目的通过引用将其全部纳入本文。茂金属催化剂的例子包括双(正丁基环戊二烯基)二氯化钛、双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆、双(环戊二烯基)氯化钪、双(茚基)二氯化锆、双(甲基环戊二烯基)二氯化钛、双(甲基环戊二烯基)二氯化锆、二茂钴、三氯一茂钛、二茂铁、二氯二茂铪、异丙基(环戊二烯基，-1-芴基)二氯化锆、二氯二茂钼、二茂镍、二氯二茂镍、二茂钌、二氯二茂钛、氢氯二茂锆、二氯二茂锆等。用茂金属催化剂制成的聚合物通常有窄的分子量范围。例如，茂金属催化的聚合物可具有4以下的多分散数(Mw/Mn)、经控制的短链支链分布、和经控制的立构规整度。
在特定实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物构成了用于形成熔喷纤维的热塑性组合物的约50重量%或更多、在一个实施例中为约60重量%或更多、在进一步的实施例中为约75重量%。在其它实施例中，烯烃/α-烯烃共聚物构成了用于形成熔喷纤维的热塑性组合物的约1重量%且小于约49重量%，在一个特定实施例中为至少约1重量%且小于约45重量%、且在进一步的实施例中为至少约5重量%且小于约45重量%、且在再进一步的实施例中为至少约5重量%且小于约35重量%。当然，也可以采用其它的热塑性聚合物来形成熔喷纤维，只要它们不会不利地影响复合材料所需要的性能。例如，熔喷纤维可以包含其它的聚烯烃(例如聚丙烯、聚乙烯等)、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、嵌段共聚物等等。在一个实施例中，熔喷纤维可以包含另外的丙烯聚合物，例如均聚聚丙烯或丙烯共聚物。另外的丙烯聚合物例如可以由含有的其它单体等于或小于约10重量%的基本上全同立构的聚丙烯均聚物或共聚物形成，即至少约90重量%的丙烯。这样的聚丙烯可以呈接枝、无规或嵌段共聚物形式且可以主要是晶态的，其具有高于约110℃、在一个实施例中高于约115℃且在进一步的实施例中高于130℃的明确熔点。这样的其它聚丙烯在Datta等人的美国专利US6992159中有描述，其全文为了全部目的被引用纳入本文。
在特定实施例中，其它聚合物可构成热塑性组合物的约0.1重量%至约90重量%，在一个实施例中为约0.5重量%至约50重量%，在进一步的实施例中为约1重量%至约30重量%。类似地，上述丙烯/α-烯烃可以构成热塑性组合物的约15重量%至约99.9重量%，在一个实施例中为约50重量%至约99.5重量%，在进一步的实施例中为约70重量%至约99重量%。
用于形成熔喷纤维的热塑性组合物还含有现有技术已知的添加剂，例如表面活性剂、熔化稳定剂、过程稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、热老化稳定剂、增白剂等。亚磷酸盐稳定剂(例如可从纽约州Tarrytown的Ciba专业化学公司获得的INGAFOS和可从俄亥俄州Dover的Dover化学公司获得的DOVERPHOS)是示例性的熔化稳定剂。另外，受阻胺稳定剂(例如可从Ciba专业化血公司获得的CHIMASSORB)是示例性的热和光稳定剂。此外，受阻酚常用作抗氧化剂。一些合适的受阻酚包括可从Ciba专业化学公司(Ciba)获得的具有商标“”的那些，例如1076、1010或E201。当使用这样的添加剂(例如抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂等)时，它们各自具有的量可以占到用于形成熔喷纤维的热塑性组合物的约0.001重量%至约15重量%、在另一实施例中有从约0.005重量%至约10重量%、在进一步的实施例中有从约0.01重量%至约5重量%。一种或多种表面活性剂可被加入到聚合物组合物中，以使得聚合物纤维有更大的吸湿性且改善了同成形材料的流体吸收性能。合适的表面活性剂包括阳离子、阴离子、两性和非离子表面活性剂。特别合适的内表面活性剂有可从Ciba获得的IRGASURF HL560。当采用表面活性剂时，它们各自具有的量可以占到用于形成熔喷纤维的热塑性组合物的约0.5重量%至约10重量%、在一个实施例中为约1.0重量%至约7.5重量%且在进一步的实施例中为约1.5重量%至约5重量%。表面活性剂还可以从外部施加到熔喷纤维作为局部处理。
通过特定聚合物及其含量的选择，所获得的热塑性组合物可以具有优于熔喷纤网中常规使用的聚丙烯均聚物的热力学性能。例如，热塑性组合物通常在性质上比熔喷纤网中常规使用的聚丙烯均聚物有更多的非晶形。为此，热塑性组合物的结晶速率更慢，这是按“半结晶时间”测量的—即，一半材料结晶所需的时间。例如，在125℃的温度下确定时，热塑性组合物通常具有大于约5分钟、在一个实施例中为从约5.25分钟至约20分钟、在进一步的实施例中为约5.5分钟至约12分钟的半结晶时间。相比之下，常规聚丙烯均聚物通常具有5分钟或更短的半结晶时间。此外，热塑性组合物可以具有从约100℃至约250℃、在一个实施例中从约110℃至约200℃、且在进一步实施例中从约140℃至约180℃的熔化温度(“Tm”)。热塑性组合物还可以具有从约50℃至约150℃、在一个实施例中从约80℃至约140℃、且在进一步实施例中从约100℃至约120℃的结晶温度(“Tc”)(在10℃/分钟的冷却速率下确定)。半结晶时间、熔化温度和结晶温度可以用本领域技术人员已知的差示扫描量热法(“DSC”)来确定。
热塑性组合物的熔体流量也可以在特定范围中进行选择以最优化所获得的熔喷纤维的性能。熔体流量是在203℃、在受到2160克力下在10分钟内通过流变仪挤出孔(0.0825英寸的直径)被挤出的聚合物重量(克)。通常而言，熔体流量要高到足以改善熔体的加工性能，但又不能高到不利地影响纤维与吸收性材料的结合性。因此，在本发明的大多数实施例中，热塑性组合物根据ASTM测试方法D1238-E测量时有从约120克/10分钟至约6000克/10分钟、在一个实施例中从约150克/10分钟至约约3000克/10分钟、且在进一步的实施例中从约170克/10分钟至约1500克/10分的熔体流量。
II.熔喷纤维
熔喷纤维可以是单组份或多组份的。单组份纤维通常由单个挤出机挤出的聚合物或多种聚合物的掺混物所形成。多组份纤维通常由从独立的多个挤出机挤出的两种或更多种聚合物(例如双组份纤维)所形成。聚合物可以在纤维的横截面上布置在基本恒定的离散区域中。这些组份可以布置成任何想要的构型，例如皮芯型，并排型，馅饼型、海岛型、三岛型、牛眼型或多种现有技术已知的其它布置形式。用于形成多组份纤维的多种方法在下述美国专利中有描述：Taniguchi等人的US4789592、Strack等人的US5336552、Kaneko等人的US5108820、Kruege等人的US4795668、Pike等人的US5382400、Strake等人的US5336552、和Marmon等人的US6200669，其全文为全部目的被引用纳入本文。也可以形成具有不规则形状的多组份纤维，例如Hogle等人的美国专利US5277976、Hills的US5162074、Hills的US5466410、Largman等人的US5069970和Largman等人的US5057368，其全文为全部目的被引用纳入本文。
III.吸收性材料
通常任何吸收性材料都可以用在同成形非织造纤网中，例如吸收性纤网、颗粒等。在一个实施例中，吸收性材料包括由多种制浆工艺形成的纤维，例如牛皮纸纸浆、亚硫酸盐纸浆、预热机械纸浆等。纸浆纤维可以包括软木纤维，其基于长度重量平均值具有大于1mm且尤其是从约2至5mm的平均纤维长度。这样的软木纤维可以包括但不限于北方软木、南方软木、红杉、铅笔柏、铁杉、松树(例如南方松树)、云杉(例如黑云杉)以及它们的组合等等。适用于本发明的示例性可商购纸浆纤维包括那些可从华盛顿Federal Way的Weyerhaeuser公司获得的商品名为“Weyco CF-405”的那些。也可以使用硬木纤维，例如桉树、枫树、桦树、山杨等等。在某些示例中，桉树纤维尤其适合用于增加纤网的柔软度。桉树纤维还可以增强明亮度，增加不透明度，并且改变纤网的微孔结构以增加其芯吸能力。此外，如果需要，可以使用从回收材料获得的二次纤维，例如从比如新闻用纸、回收纸板、和办公废弃品等来源获得的纤维浆。此外，在本发明中还可以使用其它天然纤维，例如马尼拉麻、印度草、马利筋绒、菠萝叶等。另外，在一些示例中也可以采用合成纤维。
除了纸浆纤维之外或者与纸浆纤维相结合地，吸收性材料还可以包括超吸收性材料，其呈纤维、颗粒、凝胶等形式。通常而言，超吸收性材料是水溶胀材料，其在0.9重量百分比的氯化钠水溶液中能够吸收其重量的至少约20倍、在一些情况下为其重量的至少30倍。所述超吸收性材料可以由天然、合成或改性的天然聚合物和材料形成。合成超吸收性聚合物的例子包括聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚乙烯基醚，带有乙烯基醚和α-烯烃的顺丁烯二酸酐共聚物，聚乙烯吡咯烷酮，聚(乙烯吗啉(vinylmorpholinone))，聚乙烯醇及其混合物和共聚物的碱金属和铵盐。此外，超吸收性材料包括天然和改性的天然聚合物，例如水解丙烯腈接枝淀粉，丙烯酸接枝淀粉，甲基纤维素，壳聚糖，羧甲基纤维素，羟丙基纤维素，以及天然胶，如藻酸盐、黄原胶、槐豆胶等等。天然超吸收性聚合物和全部或部分合成吸收性聚合物的混合物在本发明中也是有用的。尤其适用的超吸收性聚合物是HYSORB 8800AD(北卡罗来纳州夏洛特市的BASF)和FAVOR SXM 9300(可从北卡罗来纳州Greensboro的Evonik Stockhausen获得)。
IV.同成形技术
本发明的同成形纤网通常由这样的工艺制成，在该工艺中，至少一个熔喷模头(例如两个)布置在槽的附近，吸收性材料在该纤网形成时通过该槽被加入。这样的同成形技术的一些实例在Anderson等人的美国专利US4100324；Georger等人的美国专利US5350624；和Georger等人的美国专利US5508102以及Keck等人的美国专利申请公开号2003/0200991和Dunbar等人的美国专利申请公开号2007/0049153中有描述，这些文献的全文为了所有目的被引用纳入本文。
参考图1，例如其示出用于形成本发明的同成形纤网的设备的一个实施例。在该实施例中，该设备包括挤出机14或14’各自的粒料斗12或12’，聚丙烯/α-烯烃热塑性组合物可被导入所述粒料斗中。挤出机14和14’各具有挤出螺杆(未示出)，其被常规驱动马达(未示出)驱动。当聚合物通过挤出机14和14’前进时，其由于被驱动马达驱动的挤出螺杆的转动被逐步加热到熔融状态。加热可能在多个独立步骤完成，随着其通过挤出机14和14’的独立加热区分别朝熔喷模16和18前进，其温度逐步升高。熔喷模16和18还可以有另一加热区，在此处，热塑性树脂被保持于高温以供挤出。
当使用如上所述的两个或多个熔喷模头时，人们应理解，由各个模头所产生的纤维可以是不同类型的纤维。也即是，尺寸、形状、聚合成分中的一种或多种可以不同，且纤维还可以是单组份或多组份纤维。例如，较大的纤维可以由第一熔喷模头制成，如具有约10微米以上、在一个实施例中具有约15微米或以上、且在进一步实施例中具有从约20至约50微米的直径的那些；而较小的纤维可以由第二模头制成，例如具有约10微米或以下、在一个实施例中具有约7微米或以下、且在进一步实施例中从约2至约6微米的直径的那些。另外，人们希望，每个模头挤出相同的聚合物量，从而由各熔喷模头所获得的同成形非织造纤网基重的相对百分比基本相等。或者，可以希望具有非对称的相对基重产量，从而一个模头或另一个模头负责同成形纤网中的大部分基重。作为具体实例，对于具有1盎司/平方码或“osy”(34克/平方米或“gsm”)基重的熔喷纤维性非织造纤网材料来说，希望第一熔喷模头产生熔喷纤维性非织造纤网材料的约30%的基重，而一个或多个后续的熔喷模头产生熔喷纤维性非织造纤网材料的剩下70%的基重。通常而言，同成形非织造纤网的整体基重是从约10gsm至约350gsm，且具体地从约17gsm至约200gsm，且更具体地从约25gsm至约150gsm。
每个熔喷模16和18如此配置，从而两股、每模一股的拉细气流会聚以形成单股气流，其在细丝20从每个熔喷模中的小洞或孔24出来时携载并拉细熔融的细丝20。熔融的细丝20可以形成具有通常小于孔24直径的小直径的纤维、或者取决于拉细程度形成微纤维。因此，每个熔喷模16和18具有相应的单股气流26和28，它们含有携载的热塑性聚合物纤维。含有聚合物纤维的气流26和28对准从而在冲击区30会聚。通常，熔喷模头16和18相对于成形表面以某一角度布置，例如Georger等人的美国专利US5508102和US5350624中有描述。例如参考图2，熔喷模头16和18可以按照相对于与两个模16和18相切的平面“A”测得的角度α取向。如图所示，平面“A”总体平行于成形表面58(图1)。通常地，每个模16和18以约30°至约75°、在一个实施例中以约35°至约60°、且在进一步的实施例中以约45°至约55°的角度设置。模16和18可以以相同或不同的角度取向。事实上，同成形纤网的纹理实际可以通过一个模相对于另一模以不同的角度取向来得到加强。
再次参考图1，吸收性纤维32(例如纸浆纤维)在冲击区30被加入热塑性聚合物纤维20和21各自的流26和28中。吸收性纤维32导入热塑性聚合物纤维20和21各自的流26和28中被设计成产生了吸收性纤维32在热塑性聚合物纤维的结合流26和28中渐变的分布。这可通过在热塑性聚合物纤维20和21的流26和28之间并入含有吸收性纤维32的第二气流34来实现，从而所有的三股气流以受控制的方式会聚。因为它们在成形后保持相对地发粘和半熔融，这些熔喷性纤维20和21可在与吸收性纤维接触时同时粘附吸收性纤维32并与其缠结，以形成粘合的非织造结构。
为了实现纤维的结合，可以采用任何常规设备，例如具有适于将吸收性纤维垫或絮40分成独立的吸收性纤维的多个齿38的开松辊36配置。当使用时，纤维32片或垫40通过辊配置42被送到开松辊36。在开松辊36的齿38已将纤维垫分成分离的吸收性纤维32后，独立的纤维通过喷嘴44被传向热塑性聚合物纤维流。壳体46包住开松辊36且在壳体46和开松辊36的齿38表面之间提供通道或间隙48。气体例如空气通过气道50被供应到开松辊36的表面和壳体46之间的通道或间隙48。气道50可以在喷嘴44和间隙48的结合部伸进通道或间隙48中。供应充分的量的气体以用作通过喷嘴4传送吸收性纤维32的介质。由气道50供应的气体还用作从开松辊36的齿38去除吸收性纤维32的辅助机构。所述气体可通过任何常规配置例如鼓风机(未示出)供应。可以想到，添加剂和/或其它材料可被加入气流或被气流携载以处理所述吸收性纤维。通常通过喷嘴44以大约吸收性纤维32离开开松辊36的齿38的速度传送独立的吸收性纤维32。换句话说，在离开开松辊36的齿38且进入喷嘴44时，吸收性纤维32通常在其离开开松辊36的齿38的位置处在量级和方向方面保持其速度。这样的配置在Anderson等人的美国专利US4100324中有详细描述。
如果需要，可以调节第二气流34速度以实现不同性能的同成形结构。例如，当第二气流的速度被如此调节从而在冲击区30接触时大于每股热塑性聚合物纤维20和21流26和28的速度情况下，吸收性纤维32以渐变结构结合到同成形非织造纤网中。即，吸收性纤维32在同成形非织造纤网的外表面之间比在外表面处具有更高的浓度。另一方面，当第二气流34的速度在冲击区30接触时小于每股热塑性聚合物纤维20和21流26和28的速度的情况下，吸收性纤维32以基本均匀的方式结合到同成形非织造纤网中。也即是，吸收性纤维的浓度在整个同成形非织造纤网中基本相等。这是因为低速的吸收性纤维流被吸入高速热塑性聚合物纤维流中加强了旋流混合，这导致了吸收性纤维的一致分布。
为了将热塑性聚合物纤维20和21以及吸收性纤维32的复合材料流56转变成同成形非织造结构54，在复合材料流的路径56中设置收集装置。收集装置可以是由辊60驱动且如图1的箭头62所指地转动的成形表面58(例如带、滚筒、丝网、织物等)。热塑性聚合物纤维和吸收性纤维的合并流作为纤维的粘合基体被收集以形成同成形非织造纤网54。如果需要，可以采用真空箱(未示出)以帮助将邻近的熔融的熔喷纤维抽到成形表面58上。所获得的带纹理同成形结构54是发粘的且可以作为自支撑的非织造材料从成形表面58移除。
应该理解，本发明不应局限于上述的实施例。在替代的实施例中，例如可以采用在基本上横向于成形表面移动方向的一个方向上基本上横跨成形表面的第一和第二熔喷模头。所述模头同样以基本上垂直配置布置，即垂直于成形表面，从而所制得的熔喷纤维被直接向下吹在成形表面上。这样的配置是本领域公知的，并且例如在Dunbar等人的美国专利申请公开号2007/0049153中有详细描述。此外，尽管上述实施例采用了多个熔喷模头以制造不同尺寸的纤维，但也可以采用单个模头。这样的工艺的示例例如在Lassig等人的美国专利申请公开号2005/0136781中有描述，其全文为了全部目的被引用纳入本文。
如上所指出，在某些情况下希望形成带纹理的同成形纤网。再次参考图1，例如，本发明的一个实施例采用本身是多孔的成形表面58，从而纤维可以被拖动通过表面的开孔且形成从对应于成形表面58的开孔的从材料表面上突起的立体布料状毛簇。多孔表面可以由任何具有用于这样的一些纤维穿透的充足开口的材料提供，例如高可透性成形丝网。网纹几何形状和加工条件可用于改变材料的纹理或毛簇。特定的选择将取决于所希望的突峰形状、深度、表面毛簇“密度”(也即是单位面积的突峰或毛簇数量)等。在一个实施例中，丝网例如具有从约35%至约65%的开孔面积、在一实施例中具有从约40%至约60%的开孔面积、且再进一步的实施例中具有从约45%至约55%的开孔面积。一个示例性的高开孔面积成形表面是由纽约州奥尔巴尼的Albany国际公司制造的FORMTECHTM6成形丝网。这样的丝网具有约6丝梗×6丝梗/平方英寸(约2.4×2.4丝梗/平方厘米)的丝网目数，即获得约36开孔或“孔”/平方英寸(约5.6/平方厘米)，因此能够在每平方英寸的材料中形成约36毛簇或突峰(约5.6峰/平方厘米)。FORMTECHTM6成形丝网还具有约1毫米聚酯的经丝直径、约1.07毫米聚酯的纬丝直径、约41.8m3/min(1475ft3/min)的标称透气度、约0.2厘米(0.08英寸)的标称卡尺厚度和约51%的开孔面积。可从Albany国际公司获得的另一示例性成形表面是FORMTECHTM10成形丝网，其具有约10丝梗×10丝梗/平方英寸(约4×4丝梗/平方厘米)的丝网目数，即获得约100开孔或“孔”/平方英寸(约15.5/平方厘米)，因此能够在每平方英寸的材料中形成约100毛簇或突峰(约15.5峰/平方厘米)。再一个合适的成形丝网是FORMTECHTM8成形丝网，其具有47%的开孔面积且可从Albany国际公司获得。当然，可采用其它的成形丝网和表面(例如滚筒、板、垫等)。例如，垫可以与在表面中凹刻的凹陷一起使用，从而同成形纤维将填入这些凹陷中，产生对应于这些凹陷的毛簇。这些凹陷(毛簇)可以呈多种不同形状，包括但不限于圆形、方形、矩形、漩涡状、肋条状、线条状、云彩等。表面变型还可包括但不限于交替的编织图案、交替的线条尺寸、离型涂层(例如硅酮、氟化物等)、静态耗散处理及类似手段。其它可采用的合适的多孔表面在Dunbar等人的美国申请公开号2007/0049153中有描述。
不管采用了什么特定的纹理形成方法，由本发明的熔喷纤维形成的毛簇能更好地保持想要的形状和表面轮廓。也即是，因为熔喷纤维以相对低的速率结晶，它们在落置在成形表面上时是软的，这允许它们覆盖所述表面的轮廓并与之一致。在纤维结晶之后，它们则能够保持该形状并形成毛簇。所获得的毛簇尺寸和形状取决于所用成形表面的类型，落置在该成形表面上的纤维类型，用于将纤维抽到并进入成形表面的下置的丝网真空装置的容积以及其它因素。例如，毛簇可以从材料表面突出约0.25毫米至约9毫米，在一个实施例中突出约0.5毫米至约3毫米。通常而言，毛簇填充有纤维且具有用于擦拭或刮擦所需的弹性。
图3示出带纹理的、具有第一外表面122和第二外表面128的同成形纤网100的横截面视图。至少一个外表面具有三维表面纹理。在图3中，例如第一外表面122具有三维表面纹理，其包括从同成形材料的平面向上延伸的毛簇或突峰124。同成形纤网中带纹理的外表面的三维量度的一个指标是峰谷比，其是由整体厚度“T”除以凹谷深度“D”的比值算得。根据本发明形成纹理的情况下，同成形纤网通常具有约5或更少、在一个实施例为从约0.1至约4、在进一步实施例中为从约0.5至约3的峰谷比。毛簇24的数量和布置可以根据目标终端用途而可广泛地变化。在具有较大密度纹理的特定实施例中，带纹理的同成形纤网将具有从约2至约70毛簇/平方厘米，在其它实施例中为从约5至约50毛簇/平方厘米。在具有较小密度纹理的某些实施例中，带纹理的同成形纤网将具有约100至约20000毛簇/平方米，且在进一步实施例中将具有从约200至约10000毛簇/平方米。带纹理的同成形纤网还可以在纤网的第二表面呈现三维纹理。因为“镜像”，这尤其会在低基重材料的情况下，例如那些具有小于约70克/平方米的基重的那些材料出现，其中材料的第二表面呈现相对于第一表面上的突峰错位或者位于这些突峰之间的突峰。这种情况下，如上所述地对两个外表面测量凹谷深度D，然后将它们加在一起以确定整体的材料凹谷深度。
V.物品
弹性同成形非织造纤网可广泛用在不同的物品。例如，纤网可结合到能够吸收水或其它流体的“吸收性物品”。吸收性物品的一些示例包括但不限于个人护理吸收性物品，如尿布、训练裤、吸收性内裤、失禁物品、女性卫生产品(比如卫生巾)、游泳衣、婴儿擦拭巾、套指擦拭巾等；医用吸收性物品，如服装、开窗术材料、底垫、床垫、绷带、吸收性罩袍、和医用擦拭巾；餐饮擦拭巾；衣物；袋等等。适用于形成这样的物品的工艺是本领域技术人员公知的。这样的吸收性物品的一些示例在Dipalma等人的美国专利US5649916，Kielpikowski的US6110158，Blaney等人的US6663611中有描述，它们以全部目的通过引用整体纳入本文。另一些合适的物品在Fell等人的美国专利申请公开号2007/0060112以及Damico等人的美国专利US4886512，Sherrod等人的美国专利US5558659，Fell等人的美国专利US6888044，以及Freiburger等人的美国专利US6511465中有描述，它们为全部目的被引用纳入本文。当用在吸收性物品中，本发明的弹性同成形材料可以如本领域公知地形成吸收性的组成部分或者吸收性物品的其它任何吸收性组成部分。
作为一个示例，弹性同成形非织造纤网可用作女性卫生物品中的吸收件。如图8所示，女性卫生物品包括剥离带1，其通过服装接附胶2粘附到服装侧侧隔膜或隔挡层3的一侧上。隔挡侧3的另一侧通过结构胶4接附到吸收层5。吸收层5接附到体侧内衬6。弹性同成形非织造纤网适于用作吸收层5。优选地，使用弹性同成形非织造纤网将阻止产品在穿戴时打摺，因此提升了整体效果并减少泄漏。用于形成带有吸收性材料的个人护理物品的其它合适配置是本领域技术人员公知的。在一个优选的实施例中，弹性同成形非织造纤网具有纹理表面。该纹理表面最好朝体侧内衬5设置，以促成吸收芯的较快流体吸收和较高吸收性。
在本发明的另一特定实施例中，同成形纤网用于形成擦拭巾。擦拭巾可以全部由同成形纤网形成，或者它可以含有其它材料，例如薄膜，非织造纤网(如纺粘纤网、熔喷纤网、梳理纤网、其它同成形纤网、气流成网纤网等)，纸类产品等。在一个实施例中，例如可以将两层带纹理的同成形纤网层压以形成擦拭巾，例如在Kopacz的美国专利申请公开号2007/0065643中描述的那些，该文献以全部目的通过引用整体纳入本文。在这样的实施例中，可以由本发明的同成形纤网形成一层或两层。用于递送擦拭巾的多种合适的分配器、容器和系统在下述美国专利中有描述：Buczwinski等人的US5785179，Zander的US5964351，Zander的US6030331，Haynes等人的US6158614，Huang等人的US6269969，Huang等人的US6269970，和Newman等人的US6273359，它们以全部目的通过引用整体纳入本文。在本发明的某些实施例中，擦拭巾是“湿”巾或者“预润湿”巾，其含有用于清洁、除菌、消毒等的溶液。特定的溶液不是关键的，且它们在下述美国专利中有更详细的描述：Krzysik等人的US6440437，Amudson等人的US6028018，Cole的US5888524，Win等人的US5667635，和Kopacz等人的US5540332，其全文为全部目的被引用纳入本文。
参考以下的实例可更好地理解本发明。
测试方法
熔体流量：
熔体流量(“MFR”)是在230℃下受到2160克载荷情况下在10分钟内通过流变仪挤出孔(0.0825英寸的直径)被挤出的聚合物重量(克)。除非另有指明，熔体流量按照ASTM测试方法D1238-E测量。
热力学性能：
熔化温度和结晶温度是根据ASTM D-3417通过差示扫描量热法(DSC)确定的。差示扫描量热计是DSC Q100差示扫描量热计，其配备有液氮冷却配件和UNIVERSAL ANALYSIS 2000分析软件程序(4.6.6版)，两者都可从特拉华州New Castle的T.A.仪器公司获得。为了避免直接手持样本，使用了镊子或其它工具。样本被置于铝盘并以0.01毫克的精度在分析天平上称重。盖压盖在盘上的材料样本。通常，树脂粒直接置于称重盘中，且纤维被切割以适应在称重盘上的安置且被盖覆盖。
如差示扫描量热计的操作手册中的描述，差示扫描量热计是用铟金属标准校准，且采用了基线校正。材料样本被置于差示扫描量热计的测试室中以供测试，且一空盘被用作基准。所有测试是在测试室的55立方厘米/分的氮(工业级)清洗下进行。对于树脂粒样本，加热和冷却程序是双循环测试，其中以-25℃的室内平衡开始，随后以10℃/分的加热速率在第一加热阶段到达200℃的温度，随后在200℃下保持3分钟的样本平衡，随后以10℃/分的冷却速率在第一冷却阶段冷却到﹣25℃，随后在﹣25℃保持3分钟的样本平衡，且随后以10℃/分的加热速率在第二加热阶段加热到200℃的温度。所有测试是在测试室的55立方厘米/分的氮(工业级)清洗下进行。然后用UNIVERSALANALYSIS 2000分析软件程序评估结果，该分析软件程序能识别和确定熔化和结晶温度。
实例
同成形纤网的多个样本由如上所述和图1所示的熔喷纤维的两股热流和纤维化的纸浆纤维的一股流形成。在多种不同样本中，熔喷纤维由下述聚合物组合物形成：
1.实例1聚合物组合物是丙烯均聚物，其具有0.91g/cm3的密度，1200g/10分的熔体流量(230℃，2.16kg)，113℃的结晶温度，和156℃的熔化温度，且可从Basell聚烯烃公司以MetoceneTMMF650X获得。
2.实例2聚合物组合物是75重量%的丙烯均聚物(AchieveTM6936G1)和25重量%的丙烯/乙烯共聚物(VistamaxxTM2370，0.868g/cm3的密度，200g/10分(230℃，2.16kg)的熔体流量)的掺混物，其具有0.89g/cm3的密度和540g/10分(230℃，2.16kg)的熔体流量，且可从埃克森美孚化学公司获得。
3.实例3聚合物组合物是基于烯烃的弹性体(VistamaxxTM2330，0.868g/cm3的密度，290g/10分(230℃，2.16kg)的熔体流量，13重量%的乙烯含量)，它可从埃克森美孚化学公司获得。
所述聚合物组合物各自还含有3.0重量%的表面活性剂(IRGASURFHL560,可自Ciba获得)。纸浆纤维是从华盛顿州Federal Way的Weyerhaeuser公司获得的标号为“CF-405”的经完全处理的南方软木浆。
对于每个实例，用于每股熔喷纤维流的聚合物以2.0磅聚合物/英寸模末端/小时的速率通过0.020英寸直径的孔被供应到各自的熔喷模，以实现50重量%熔喷纤维含量。从冲击区到成形丝网的距离(即成形高度)为大约12英寸，且熔喷模末端为大致6英寸。位于纸浆纤维流下游的熔喷模以相对于纸浆流成48°的角度取向，而另一熔喷模(位于纸浆流下游)以相对于纸浆流成48°的角度取向。成形丝网是FORMTECHTM8(Albany国际公司)。为了实现不同类型的毛簇，在成形丝网下表面放置橡胶垫。一种这样的垫具有约0.95厘米的厚度且含有以六边形阵列布置的孔。所述孔具有约0.64厘米的直径且间隔开约0.95厘米(中心到中心)。也可以使用其它图案(例如云彩)的垫。真空箱位于成形丝网之下以帮助纤网的定位，且设置为30英寸水柱。
为了体现同成形纤网的弹性性能，每个实例的样本受到“弄皱”测试。每个样本为3英寸×7英寸。所述测试在干(DRY)和湿(WET)样本上都进行。湿样本加有3倍其自身重量的水。每个样本通过在测试者手中轻轻地团成球来被压缩，其中样本被保持10秒。然后样本被放开，轻轻地抖开且放在板上。样本随后不会以任何方式弄平。图4示出实例1样本在弄皱前的照片。图5示出实例1样本在弄皱测试完成之后的照片。图6示出实例3样本在弄皱之前的照片。图7示出实例3样本在弄皱测试完成之后的照片。如图4-图7所示，实例3样本具有大得多的弹性，即在弄皱测试之后打开得比实例1的更平。同样发现实例2样本的表现类似于实例3样本。
尽管已经参考本发明的具体实施例详细描述了本发明，但应该理解，本领域技术人员在理解上述说明之后，能够很容易地想到对这些实施例的改变、变化和等同。因此，本发明的范围将由所附的权利要求及其任何等同所确定。另外，应注意，本文所指出的任何给定范围将打算包括其任何以及所有的较小的包含范围。例如从45-90的范围将也包含50-90；45-80；46-89等。

Claims (12)

1.一种自支撑的吸收性弹性同成形非织造纤网，包括熔喷纤维的基体和吸收性材料，所述自支撑的吸收性弹性同成形非织造纤网限定出具有三维纹理的外表面，该三维纹理包括多个突峰和凹谷，所述突峰由纤维填充而成，所述自支撑的吸收性弹性同成形非织造纤网呈现被弄皱之后回复平状的趋势，其中该熔喷纤维构成该纤网的45重量％至99重量％，该吸收性材料构成该纤网的1重量％至55重量％，该熔喷纤维由热塑性组合物制成，该热塑性组合物含有至少一种丙烯/α-烯烃共聚物，所述丙烯/α-烯烃共聚物具有60摩尔％至99.5摩尔％的丙烯含量和0.5摩尔％至40摩尔％的α-烯烃含量，该共聚物还具有从0.86克/立方厘米至0.90克/立方厘米的密度，所述至少一种丙烯/α-烯烃共聚物构成该热塑性组合物的15重量％至99.9重量％，该热塑性组合物具有根据美国材料试验协会测试方法D1238-E在230℃时测定的从120克/10分钟至6000克/10分钟的熔体流量，其中，该组合物具有在125℃的温度下确定的大于5分钟的半结晶时间。
2.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述α-烯烃包括乙烯。
3.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述丙烯构成所述共聚物的85摩尔％至98摩尔％，而所述α-烯烃构成所述共聚物的2摩尔％至15摩尔％。
4.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述共聚物具有从0.861克/立方厘米至0.89克/立方厘米的密度。
5.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述丙烯/α-烯烃共聚物是被单中心催化的。
6.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述热塑性组合物的熔体流量从170克/10分钟至1500克/10分钟。
7.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述热塑性组合物包括从0.001重量％至15重量％的表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述吸收性材料包括纸浆纤维。
9.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述吸收性材料包括超吸收性聚合物颗粒或超吸收性聚合物纤维。
10.根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网，其中，所述熔喷纤维构成该纤网的50重量％至90重量％，该吸收性材料构成该纤网的10重量％至50重量％。
11.一种吸收性个人护理物品，包括根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网。
12.一种吸收性个人护理物品，包括体侧内衬、含有根据权利要求1所述的弹性同成形非织造纤网的吸收芯以及衣服侧隔挡片。
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