CN104271818A - 包含快速润湿表面活性剂的纤维元件及其制备方法 - Google Patents

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CN104271818A
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B·M·伍兹
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Procter and Gamble Co
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Procter and Gamble Ltd
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Abstract

本发明提供了诸如长丝和/或纤维的纤维元件，并且更具体地讲，涉及包含快速润湿表面活性剂的纤维元件、由其制成的纤维结构、及其制备方法。

Description

包含快速润湿表面活性剂的纤维元件及其制备方法
技术领域
本发明涉及诸如长丝和/或纤维的纤维元件，并且更具体地讲，涉及包含快速润湿表面活性剂的纤维元件、由其制成的纤维结构、及其制备方法。
背景技术
纤维元件，尤其是由纺丝工艺诸如熔喷和/或纺粘工艺制得的纤维元件是本领域已知的。然而，大部分此类纺丝工艺利用通常包含热塑性和/或热固性聚合物的非水聚合物熔融组合物，其利用冷却该非水聚合物熔融组合物的效应从而在纺丝过程中产生纤维元件。
在其中纤维元件由含水聚合物熔融组物，例如包含羟基聚合物如多糖的聚合物熔融组合物制成的情况下，在纺丝期间使用热干燥空气以从含水聚合物熔融组合物中除去水，以产生纤维元件，可收集所述纤维元件从而形成纤维结构。从初期纤维元件中除去水有助于在纺丝和/或收集过程中抑制纤维元件彼此粘着。在成形期间未能从纤维元件中有效地除去水，导致由不充分干燥的纤维元件制得的纤维结构中相对差的拉伸特性，诸如相对低的失效拉伸(FS)、相对低的总干拉伸强度(TDT)和/或相对低的总能量吸收(TEA)。据信纤维结构中的这些较差拉伸特性至少部分地由纤维元件彼此过度粘结所造成，所述过度粘结在纤维元件不被有效干燥时发生。然而，使用较大量干燥空气是经济上不可行且能源密集型的。此外，不充分干燥的纤维元件表现出相对较大的平均直径，这影响由其制得的纤维结构的各种特性。
如上所示，制造商遇到的问题是如何从由含水聚合物熔融组合物形成的纤维元件中更有效地除去水而不使用增加含量的干燥空气来形成纤维元件。
因此，需要避免上述不利影响的，由含水聚合物熔融组合物制得的纤维元件以及由所述纤维元件制成的纤维结构。
发明内容
本发明通过提供包含快速润湿表面活性剂的纤维元件、由所述纤维元件制成的纤维结构、以及制备此类纤维元件和/或纤维结构的方法来满足上述需要。
解决上文识别的问题的方案是将快速润湿表面活性剂掺入含水聚合物熔融组合物中，使得水从由所述含水聚合物熔融组合物形成的纤维元件中更有效地除去而不增加用于形成纤维元件的干燥空气的含量。
在本发明的一个例子中，提供了一种纤维元件，所述纤维元件包含共混物，所述共混物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂。
在本发明的另一个例子中，提供了一种纤维结构，所述纤维结构包含多个本发明的纤维元件。
在本发明的另一个例子中，提供了一种含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂。
在本发明的另一个例子中，提供了一种纤维结构，如衍生自本发明的含水聚合物熔融组合物的纤维元件。
在本发明的另一个例子中，提供了一种用于制备本发明的纤维元件的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂；以及
b.对所述含水聚合物熔融组合物进行聚合物加工，使得一种或多种纤维元件得以形成。
在本发明的甚至另一个例子中，提供了一种用于制备本发明的聚合物结构的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂；以及
b.对所述含水聚合物熔融组合物进行聚合物加工，使得一种或多种聚合物结构得以形成。
在本发明的甚至另一个例子中，提供了一种用于制备本发明的纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂；以及
b.对所述含水聚合物熔融组合物进行聚合物加工，使得多个纤维元件得以形成；
c.将所述纤维元件收集到收集装置上，使得纤维结构得以形成。
在本发明的甚至另一个例子中，提供了包含本发明纤维结构的单或多层薄页卫生纸产品。
因此，本发明涉及包含快速润湿表面活性剂的聚合物结构诸如纤维元件，由此类纤维元件制成的纤维结构，及其制备方法。
附图说明
图1为用于制备根据本发明的纤维结构的方法的一个例子的示意图；
图2为根据本发明的纤维结构制备方法的一部分的一个例子的示意图；
图3为根据本发明的熔喷模具的一个例子的示意图；
图4A为根据本发明的双螺杆挤出机的圆筒的一个例子的示意图；
图4B为图4A的用于双螺杆挤出机的螺杆和混合元件构型的一个例子的示意图；
图5A为适用于本发明的双螺杆挤出机的圆筒的一个例子的示意图；
图5B为适用于图5A的圆筒的螺杆和混合元件构型的一个例子的示意图；
图6为用于合成根据本发明纤维元件的方法的一个例子的示意图；
图7为图6中所示方法的局部侧视图的示意图，其示出抽长区的一个例子；
图8为图7沿线8-8截取的示意性平面视图，并示出布置成提供本发明纤维元件的多个挤出喷嘴的一种可能布置；
图9为与图8的视图类似的视图，并示出用于在图7所示的抽长区周围提供边界空气的孔口的一种可能布置。
图10为空气流量(scfm)对纤维结构的峰值TEA(g/in)的曲线图；并且
图11为空气流量(scfm)对用于纤维结构的失效拉伸％的曲线图。
具体实施方式
定义
如本文所用，“纤维结构”是指包含一个或多个纤维元件的结构。在一个例子中，根据本发明的纤维结构是指一起形成能够执行功能的结构的纤维元件的缔合体。
用于制备纤维结构的方法的非限制性例子包括已知的湿法成网造纸工艺、气流成网造纸工艺以及湿法纺丝、溶液纺丝和干长丝纺丝工艺，例如通常被称为非织造工艺的熔喷和纺粘纺丝工艺。可执行对形成的纤维结构的进一步加工，使得成品纤维结构得以形成。例如，在一般的造纸方法中，成品纤维结构是在造纸结束时被卷绕在卷轴上的纤维结构。成品纤维结构可随后被转换加工为成品，例如薄页卫生纸产品。
如本文所用，“纤维元件”是指长度大大超过其平均直径，即长度与平均直径比率为至少约10的细长颗粒。纤维元件可以为长丝或纤维。在一个例子中，纤维元件为单个纤维元件而不是包括多个纤维元件的纱。
本发明的纤维元件可通过合适的纺丝操作诸如熔喷和/或纺粘由聚合物熔融组合物纺丝而成，和/或其可得自天然源诸如植物性源，例如树。
本发明的纤维元件可为单组分和/或多组分。例如，纤维元件可包括双组分纤维和/或长丝。双组分纤维和/或长丝可为任何形式，诸如并列型、芯-皮型、海岛型等。
如本文所用，“长丝”是指如上所述的细长颗粒，其表现出大于或等于5.08cm(2in.)和/或大于或等于7.62cm(3in.)和/或大于或等于10.16cm(4in.)和/或大于或等于15.24cm(6in.)的长度。
通常认为长丝实际上是连续的或基本上连续的。长丝相对比纤维长。长丝的非限制性例子包括熔喷和/或纺粘长丝。可纺成长丝的聚合物的非限制性例子包括天然聚合物(诸如淀粉、淀粉衍生物、纤维素诸如人造丝和/或莱赛尔纤维、和纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物)、和合成聚合物(包括但不限于聚乙烯醇、热塑性聚合物如聚酯、尼龙、聚烯烃(诸如聚丙烯长丝、聚乙烯长丝)，以及可生物降解的热塑性纤维诸如聚乳酸长丝、聚羟基链烷酸酯长丝、聚酯酰胺长丝和聚己内酯长丝)。
如本文所用，“纤维”指如上所述的细长颗粒，其表现出小于5.08cm(2in.)和/或小于3.81cm(1.5in.)和/或小于2.54cm(1in.)的长度。
通常认为纤维实际上是不连续的。纤维的非限制性例子包括纸浆纤维如木浆纤维，以及合成短纤维如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、它们的共聚物、人造丝、玻璃纤维以及聚乙烯醇纤维。
短纤维可通过纺成长丝丝束然后将该丝束切割成小于5.08cm(2英寸)的片段由此制备纤维而制得。
在本发明的一个例子中，纤维可以为天然存在的纤维，这是指其得自天然存在的源如植物性源，例如树和/或植物。此类纤维通常用于造纸并且常常被称作造纸纤维。用于本发明的造纸纤维包括一般称为木浆纤维的纤维素纤维。可适用的木浆包括化学木浆，例如牛皮纸浆(Kraft)、亚硫酸盐木浆和硫酸盐木浆，以及机械木浆，包括例如碎木浆、热力学木浆以及化学改性的热力学木浆。然而，可优选化学木浆，因为它们向由其制得的纤维结构赋予优异的柔软触感。也可利用得自落叶树(在下文中也被称作“硬木”)和针叶树(在下文中也被称作“软木”)的木浆。硬木纤维和软木纤维可被共混，或者可供选择地以层状沉积，以提供分层的纤维网。还适用于本发明的是来源于回收纸的纤维，其可包含上述类型纤维的任一种或全部以及用于促进初始造纸的其它非纤维聚合物诸如填料、软化剂、湿强度剂和干强度剂以及粘合剂。
除了各种木浆纤维，本发明的纤维结构中还可使用其它纤维素纤维诸如棉绒、人造丝、莱赛尔纤维和蔗渣纤维。
如本文所用，术语“薄页卫生纸产品”是指柔软的相对低密度纤维结构，其可用作用于大小便后清洁的擦拭工具(卫生纸)、用于耳鼻喉排出物的擦拭工具(面巾纸)、多功能吸收和清洁用途(吸收巾)以及擦拭巾诸如湿擦拭巾和干擦拭巾。薄页卫生纸产品可围绕芯或无芯卷绕在自身上，以形成薄页卫生纸产品卷或可以具有不连续片材的形式。
在一个例子中，本发明的薄页卫生纸产品包含一个或多个根据本发明的纤维结构。可将纤维结构和/或薄页卫生纸产品压印。
本发明的薄页卫生纸产品和/或纤维结构可表现出如由本文所述的基重测试方法所测定的，介于约10g/m2至约120g/m2和/或约15g/m2至约110g/m2和/或约20g/m2至约100g/m2和/或约30至90g/m2之间的基重。此外，本发明的薄页卫生纸产品还可表现出如由本文所述的基重测试方法所测定的，介于约40g/m2至约120g/m2和/或约50g/m2至约110g/m2和/或约55g/m2至约105g/m2和/或约60g/m2至100g/m2之间的基重。
此外，本发明的薄页卫生纸产品可表现出如根据本文所述的干拉伸强度测试方法所测量的，大于约59g/cm(150g/in)和/或约78g/cm(200g/in)至约394g/cm(1000g/in)和/或约98g/cm(250g/in)至约335g/cm(850g/in)的总干拉伸强度。此外，本发明的薄页卫生纸产品可表现出大于约196g/cm(500g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约394g/cm(1000g/in)和/或约216g/cm(550g/in)至约335g/cm(850g/in)和/或约236g/cm(600g/in)至约315g/cm(800g/in)的总干拉伸强度。在一个例子中，薄页卫生纸产品表现出小于约394g/cm(1000g/in)和/或小于约335g/cm(850g/in)的总干拉伸强度。
本发明的薄页卫生纸产品可表现出如根据本文所述的初始总湿张力测试方法所测量的，小于约78g/cm(200g/in)和/或小于约59g/cm(150g/in)和/或小于约39g/cm(100g/in)和/或小于约29g/cm(75g/in)和/或小于约23g/cm(60g/in)的初始总湿张力。
本发明的薄页卫生纸产品可表现出大于约118g/cm(300g/in)和/或大于约157g/cm(400g/in)和/或大于约196g/cm(500g/in)和/或大于约236g/cm(600g/in)和/或大于约276g/cm(700g/in)和/或大于约315g/cm(800g/in)和/或大于约354g/cm(900g/in)和/或大于约394g/cm(1000g/in)和/或约118g/cm(300g/in)至约1968g/cm(5000g/in)和/或约157g/cm(400g/in)至约1181g/cm(3000g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约984g/cm(2500g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约787g/cm(2000g/in)和/或约196g/cm(500g/in)至约591g/cm(1500g/in)的初始总湿张力。
本发明的薄页卫生纸产品可表现出小于约0.60g/cm3和/或小于0.30g/cm3和/或小于0.20g/cm3和/或小于0.15g/cm3和/或小于0.10g/cm3和/或小于0.07g/cm3和/或小于0.05g/cm3和/或约0.01g/cm3至约0.20g/cm3和/或约0.02g/cm3至约0.15g/cm3和/或约0.02g/cm3至约0.10g/cm3的密度。
本发明的薄页卫生纸产品可为薄页卫生纸产品卷的形式。此类薄页卫生纸产品卷可包括多个连接的但打孔的纤维结构片，所述片可独立于相邻片分配。
本发明的薄页卫生纸产品可包含添加物诸如软化剂、暂时性湿强度剂、永久性湿强度剂、散装软化剂、洗剂、硅氧烷、润湿剂、胶乳、图案化的胶乳、以及适用于包含在薄页卫生纸产品之中和/或之上的其它类型添加物。
如本文所用，“稀松布”是指用于覆盖本发明纤维结构内的固体添加物，使得所述固体添加物定位在所述稀松布和纤维结构层之间的材料。在一个例子中，稀松布覆盖固体添加物，使得其定位在稀松布和纤维结构的非织造基底之间。在另一个例子中，稀松布是相对于纤维结构的非织造基底的微量组件。
如本文所用，“羟基聚合物”包括可被掺入本发明的纤维结构中，诸如掺入以纤维元件形式的纤维结构中的任何含羟基聚合物。在一个例子中，本发明的羟基聚合物包含按重量计大于10％和/或大于20％和/或大于25％的羟基部分。在另一个例子中，含羟基聚合物内的羟基不是大官能团如羧酸基团的一部分。
如本文所用，“非热塑性”相对于材料如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物，是指纤维元件和/或聚合物表现出无熔点和/或软化点，在不存在增塑剂如水、甘油、山梨醇、脲等的情况下，这允许它在压力下流动。
如本文所用，“热塑性”相对于材料如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物，指纤维元件和/或聚合物表现出在某个温度下的熔点和/或软化点，这允许它在压力下流动。
如本文所用，“不含纤维素的”是指在纤维元件中存在按重量计小于5％和/或小于3％和/或小于1％和/或小于0.1％和/或0％的纤维素聚合物、纤维素衍生物聚合物和/或纤维素共聚物。在一个例子中，“不含纤维素的”是指在纤维元件中存在按重量计小于5％和/或小于3％和/或小于1％和/或小于0.1％和/或0％的纤维素聚合物。
如本文所用，“快速润湿表面活性剂”是指表现出按重量计大于0.15％和/或按重量计至少0.25％和/或至少0.50％和/或至少0.75％和/或至少1.0％和/或至少1.25％和/或至少1.4％和/或小于10.0％和/或小于7.0％和/或小于4.0％和/或小于3.0％和/或小于2.0％的临界胶束浓度的表面活性剂。
如本文所用，“含水聚合物熔融组合物”是指组合物，所述组合物包含水和经熔融加工的聚合物，诸如经熔融加工的纤维元件形成聚合物，例如经熔融加工的羟基聚合物。
如本文所用，“经熔融加工的纤维元件形成聚合物”是指受升高的温度、压力和/或外部增塑剂的影响可软化到使其成为可流动状态的程度并且在该条件下可根据需要成形的任何聚合物。
如本文所用，“经熔融加工的羟基聚合物”是指包含按重量计大于10％和/或大于20％和/或大于25％的羟基并且在借助于或不借助于外部增塑剂的情况下已经被熔融加工的任何聚合物。更一般地说，经熔融加工的羟基聚合物包括受升高的温度、压力和/或外部增塑剂的影响可软化到使其成为可流动状态的程度并且在该条件下可根据需要成形的聚合物。
如本文所用，“共混物”是指使两种或更多种材料，诸如纤维元件形成聚合物例如羟基聚合物，与快速润湿表面活性剂在聚合物结构如纤维元件内彼此接触，诸如均匀地或不均匀地混合在一起。换句话讲，由一种材料形成但具有另一种材料的外部涂层的聚合物结构如纤维元件不是用于本发明目的的材料的共混物。然而，由两种不同材料形成的纤维元件是用于发明目的的材料的混合物，即使该纤维元件还包含材料的外部涂层。
如本文所用，相对于纤维元件，“缔合”、“缔合的”、“缔合”和/或“缔合”是指纤维元件以直接接触或间接接触的方式进行组合使得纤维结构得以形成。在一个例子中，缔合的纤维元件可例如通过粘合剂和/或热粘结而粘结在一起。在另一个例子中，纤维元件可通过沉积到相同的纤维结构制备带上而彼此缔合。
如本文所用，“重均分子量”是指用凝胶渗透色谱法确定的重均分子量，所述凝胶渗透色谱法一般如Colloids and Surfaces A.Physico Chemical&Engineering Aspects，第162卷，2000年，第107至121页中所述并在本文所述重均分子量测试方法中详细描述。
如本文所用，相对于纤维元件，“平均直径”根据本文所述的平均直径测试方法进行测量。在一个例子中，本发明的纤维元件表现出如根据本文所述的平均直径测试法所测量的，小于50μm和/或小于25μm和/或小于20μm和/或小于15μm和/或小于10μm和/或小于6μm和/或大于1μm和/或大于3μm的平均直径。
如本文所用，“基重”为如本文所述的基重测试方法所测定的，样本的每单位面积的重量，以lb/3000ft2或g/m2为单位记录。
如本文所用，“纵向”或“MD”是指平行于通过纤维结构制备机器和/或薄页卫生纸产品制造设备的纤维结构流的方向。通常，MD基本上垂直于存在于纤维结构中的任何穿孔。
如本文所用，“横向”或“CD”是指在纤维结构和/或包含所述纤维结构的薄页卫生纸产品的相同平面中垂直于纵向的方向。
如本文所用，“层”或“多层”是指任选地以基本上连续地、与其它层面对面的关系设置，从而形成多层纤维结构的单独的纤维结构。还设想单个纤维结构可由两个“层”或多个“层”例如通过自身折叠而有效地形成。
本文所用的冠词“一种”当用于本文时，例如“一种阴离子表面活性剂”或“一种纤维”，被理解为指一种或多种受权利要求书保护的或所述的物质。
除非另外指明，所有百分比和比率均按重量计算。除非另外指明，所有百分比和比率均基于总组合物计算。
除非另外指明，所有组分或组合物含量均是关于该组分或组合物的活性物质含量，不包括可能存在于市售源中的杂质，例如残余溶剂或副产物。
纤维元件
本发明的纤维元件包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂。在一个例子中，纤维元件可包含两种或更多种纤维元件形成聚合物，诸如两种或更多种羟基聚合物。在另一个例子中，纤维元件可包含两种或更多种快速润湿表面活性剂。在另一个例子中，纤维元件可包含两种或更多种表面活性剂，其中至少一种是快速润湿表面活性剂，诸如MA-80，而其中之一不是快速润湿表面活性剂，诸如在另一个例子中，纤维元件可包含两种或更多种纤维元件形成聚合物，诸如两种或更多种羟基聚合物，其中至少一种为淀粉和/或淀粉衍生物而其中之一为非淀粉和/或非淀粉衍生物，诸如聚乙烯醇。在一个例子中，纤维元件包括长丝。在另一个例子中，纤维元件包括纤维。
纤维元件形成聚合物
本发明的含水聚合物熔融组合物和/或缔合以形成本发明纤维结构的本发明纤维元件诸如长丝和/或纤维，包含至少一种纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，并且可包含其它类型的聚合物如非羟基聚合物以及它们的混合物，所述非羟基聚合物表现出如根据本文所述的重均分子量测试方法所测定的大于500,000g/mol的重均分子量。
根据本发明的羟基聚合物的非限制性例子包括多元醇，诸如聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、聚乙烯醇共聚物、淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、脱乙酰壳多糖共聚物、纤维素、纤维素衍生物诸如纤维素醚和纤维素酯衍生物、纤维素共聚物、半纤维素、半纤维素衍生物、半纤维素共聚物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白质和各种其它多糖以及它们的混合物。
在一个例子中，本发明的羟基聚合物包括多糖。
在另一个例子中，本发明的羟基聚合物包括非热塑性聚合物。
所述羟基聚合物可具有如根据本文所述的重均分子量测试方法所测定的，约10,000g/mol至约40,000,000g/mol和/或大于100,000g/mol和/或大于1,000,000g/mol和/或大于3,000,000g/mol和/或大于3,000,000g/mol至约40,000,000g/mol的重均分子量。较高和较低分子量的羟基聚合物可与具有某个期望的重均分子量的羟基聚合物联合使用。
羟基聚合物如天然淀粉的熟知的改性，包括化学改性和/或酶改性。例如，天然淀粉可被酸稀化、羟乙基化、羟丙基化和/或氧化。此外，羟基聚合物还可包含臼齿形玉米淀粉。
可以用其它单体来接枝本文的聚乙烯醇，以改变它的性能。已经成功地将大量单体接枝到聚乙烯醇上。此类单体的非限制性例子包括乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯腈、1,3-丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、偏二氯乙烯、氯乙烯、乙烯胺以及多种丙烯酸酯。聚乙烯醇包括由聚乙酸乙烯酯形成的各种水解产物。在一个例子中，聚乙烯醇的水解程度大于70％和/或大于88％和/或大于95％和/或约99％。
本文所用术语“多糖”是指天然多糖和多糖衍生物和/或改性多糖。合适的多糖包括但不限于淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、脱乙酰壳共聚物、纤维素、纤维素衍生物、纤维素共聚物、半纤维素、半纤维素衍生物、半纤维素共聚物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、以及它们的混合物。所述多糖可表现出如根据本文所述的重均分子量测试方法所测定的，约10,000至约40,000,000g/mol和/或大于约100,000和/或大于约1,000,000和/或大于约3,000,000和/或大于约3,000,000至约40,000,000的重均分子量。
本发明的多糖可包括非纤维素和/或非纤维素衍生物和/或非纤维素共聚物羟基聚合物。此类非纤维素多糖的非限制性例子可选自：淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、脱乙酰壳共聚物、半纤维素、半纤维素衍生物、半纤维素共聚物、以及它们的混合物。
在一个例子中，所述羟基聚合物包括淀粉、淀粉衍生物和/或淀粉共聚物。在另一个例子中，所述羟基聚合物包括淀粉和/或淀粉衍生物。在另一个例子中，所述羟基聚合物包括淀粉。在一个例子中，所述羟基聚合物包括乙氧基化的淀粉。在另一个例子中，所述羟基聚合物包括酸解淀粉。
如已知的，天然淀粉可如本领域所熟知的那样进行化学改性或酶促改性。例如，天然淀粉可被酸解、羟乙基化、羟丙基化、醚琥珀酰化或氧化。在一个例子中，淀粉包括具有高支链淀粉的天然淀粉(包含大于75％和/或大于90％和/或大于98％和/或约99％支链淀粉的淀粉)。此类具有高支链淀粉的天然淀粉可来源于农业源，其提供资源丰富、容易补给和相对廉价的优点。淀粉的化学改性通常包括酸或碱催化水解和断链(氧化和/或酶)以降低分子量和分子量分布。适用于淀粉的化学改性的化合物包括有机酸诸如柠檬酸、乙酸、乙醇酸和己二酸；无机酸诸如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸、以及偏多元酸盐，例如KH2PO4、NaHSO4；第Ia族或第IIa族金属氢氧化物诸如氢氧化钠和氢氧化钾；氨；氧化剂诸如过氧化氢、过氧化苯甲酰、过硫酸铵、高锰酸钾、次氯酸盐等；以及它们的混合物。
“改性淀粉”是经化学改性或酶促改性的淀粉。改性淀粉与原生淀粉相比，原生淀粉是不进行化学改性或换句话讲不以任何方式改性的淀粉。
化学改性可包括淀粉的衍生化，所述衍生化是通过淀粉的羟基基团与烯化氧和其它醚、酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸酯或异氰酸酯形成物质的反应。羟烷基化、醚琥珀酰化、乙酰化或氨基甲酸酯化的淀粉或其混合物可被用作化学改性的淀粉。化学改性淀粉的取代度为0.001至3.0，且更具体地讲为0.003至0.2。淀粉的生物改性可包括碳水化合物键的细菌分解，或使用酶如淀粉酶、支链淀粉酶等进行酶水解。
通常，所有类型的天然淀粉都可被用于本发明。合适的天然存在的淀粉可包括但不限于：玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、西谷椰子淀粉、木薯淀粉、稻米淀粉、大豆淀粉、竹竽淀粉、支链淀粉、蕨根淀粉、藕淀粉、蜡质玉米淀粉、和高直链玉米淀粉。天然存在的淀粉，具体地讲玉米淀粉和小麦淀粉，由于其低成本和可用性可以是特别有益的。
为了产生高速纺丝工艺所需的流变性，应当降低天然未改性淀粉的分子量。最佳的分子量取决于所用淀粉的类型。例如，具有低含量直链淀粉组分的淀粉(如蜡质玉米淀粉)在水溶液中并且施用热的情况下非常容易分散，并且不显著地逆变或重结晶。由于具有这些特性，可使用如按照本文所述的重均分子量测试方法所测定的，重均分子量例如在500,000g/mol至40,000,000g/mol范围内的蜡质玉米淀粉。改性淀粉如包含约25％直链淀粉的羟乙基化臼齿形玉米淀粉或被氧化的臼齿形玉米淀粉，比蜡质玉米淀粉更趋于逆变，但是与酸解淀粉相比较不容易逆变。该逆变或重结晶起到物理交联的作用，从而有效地升高了水溶液中淀粉的重均分子量。因此，具有2重量％羟乙基化度的典型的可商购获得的羟乙基化臼齿形玉米淀粉或氧化臼齿形玉米淀粉的适宜重均分子量为约200,000g/mol至约10,000,000g/mol。就具有较高乙氧基化度的乙氧基化淀粉，例如具有5重量％羟乙基化度的羟乙基化臼齿形玉米淀粉而言，如按照本文所述的重均分子量测试方法所测定的，至多40,000,000g/mol的重均分子量可适用于本发明。就比氧化的臼齿形玉米淀粉更趋于逆变的酸解臼齿形玉米淀粉而言，合适的重均分子量为如按照本文所述的重均分子量测试方法所测定的，约100,000g/mol至约15,000,000g/mol。
淀粉的重均分子量还可通过物理/机械降解(例如，通过加工设备的热机械能输入)而减小到本发明所期望的范围。
天然淀粉可在酸催化剂存在下被水解，以减小组合物的分子量和分子量分布。酸催化剂可选自：盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、氯化铵以及它们的任何组合。另外，可将断链剂掺入可纺淀粉组合物中，使得断链反应基本上在淀粉和其它组分共混的同时发生。适用于本文的氧化断链剂的非限制性例子包括过硫酸铵、过氧化氢、次氯酸盐、高锰酸钾、以及它们的混合物。通常，以有效地使淀粉的重均分子量减小到期望范围的量加入断链剂。发现，具有在适当重均分子量范围内的改性淀粉的组合物具有合适的剪切粘度，从而改善了组合物的可加工性。改善的可加工性显然减少了加工中断(例如，减少破损、硬粒、缺陷、悬料)，并使最终产品(诸如本发明的纤维)具有更好的表面外观和强度特性。
在一个例子中，本发明的纤维元件不含热塑性水不溶性聚合物。
其它聚合物
除了纤维元件形成聚合物之外，本发明的含水聚合物熔融组合物和/或本发明的纤维元件还可包含其它聚合物，诸如非羟基聚合物。
可包含于本发明纤维元件中的合适的非羟基聚合物的非限制性例子包括表现出如由本文所述的重均分子量测试方法所测定的大于500,000g/mol和/或大于750,000g/mol和/或大于1,000,000g/mol和/或大于1,250,000g/mol和/或大于1,400,000g/mol和/或至少1,450,000g/mol和/或至少1,500,000g/mol和/或小于10,000,000g/mol和/或小于5,000,000和/或小于2,500,00和/或小于2,000,000和/或小于1,750,000g/mol的重均分子量的非羟基聚合物。
在一个例子中，非羟基聚合物表现出大于1.10和/或至少1.20和/或至少1.30和/或至少1.32和/或至少1.40和/或至少1.45的多分散性。
在另一个例子中，非羟基聚合物表现出大于其缠结浓度(Ce)的浓度和/或大于其缠结浓度(Ce)1.2倍的浓度和/或大于其缠结浓度(Ce)1.5倍的浓度和/或大于其缠结浓度(Ce)两倍的浓度和/或大于其缠结浓度(Ce)3倍的浓度。
在另一个例子中，非羟基聚合物包括直链聚合物。在另一个例子中，非羟基聚合物包括长链支化的聚合物。在另一个例子中，非羟基聚合物在大于所述非羟基聚合物的缠结浓度Ce的浓度下可与羟基聚合物相容。
合适的非羟基聚合物的非限制性例子选自：聚丙烯酰胺及其衍生物；聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸以及它们的酯；聚乙烯亚胺；由前述聚合物的混合物制成的共聚物；以及它们的混合物。在一个例子中，非羟基聚合物包括聚丙烯酰胺。在一个例子中，纤维元件包含两种或更多种非羟基聚合物，诸如两种或更多种聚丙烯酰胺，诸如两种或更多种不同重均分子量的聚丙烯酰胺。
基本上可与淀粉相容的非羟基聚合物也可用于本文作为拉伸粘度纺丝助剂。“基本上相容”是指非羟基聚合物不作为与纤维元件形成聚合物如羟基聚合物分离的聚合物相存在。合适的聚合物的分子量应足够高以实现缠结从而增加所述聚合物存在于其中的含水聚合物熔融组合物的熔融强度，并且在将含水聚合物熔融组合物纺丝以制备纤维元件期间防止熔体破裂。
在一个例子中，非羟基聚合物具有足够的浓度和分子量，使得非羟基聚合物的聚合物链重叠并形成缠结偶联。例如，非羟基聚合物浓度高于缠结浓度(ce)，其中ce被测量或计算。就中性聚合物如聚丙烯酰胺而言，在良好的溶剂如水(或其它溶剂，其中Rg～N0.6，其中Rg为聚合物的回转半径且N为聚合物分子量)，或具有高盐极限的电解质中，以下面施用的等式(Eq.)(1)示出以下比例关系：
η0～c1.25 c<ce   (1)
η0～c4.6 c>ce
因此，ce通过找到零剪切粘度(η0)对浓度依赖关系的拐点来实验性地测量。缠结浓度也由下面的Eq.(2)计算，
c e = M c M w - - - ( 2 )
其中Mc为聚合物种类的临界缠结分子量，并且Mw为重均分子量。例如，就足够的链间缠结而言，Mw为10,000,000g/mol的聚丙烯酰胺(PAAm)必须以～0.1％存在(PAAm的Mc为9100g/mol)。就c<ce而言，不含缠结偶联导致熔体强度不足，然而就c>>ce而言，长丝将由于高度应变硬化和熔体弹性而抗抽长。由Eq.(2)可知，可利用较高或较低分子量的聚合物，如果其浓度可相应调节使得PAAm含量高于ce的话。
在一个例子中，非羟基聚合物包含基本线性的链结构，但具有含短支链(1-5个单体单元)的直链的非羟基聚合物也可能适用于本文。通常，如按本文所述的重均分子量测试方法所测定，非羟基聚合物的重均分子量的范围是从约500,000g/mol至10,000,000g/mol和/或约700,000g/mol至约5,000,000g/mol和/或约1,000,000g/mol至约5,000,000g/mol。在形成纤维元件之前对本发明含水聚合物熔融组合物的熔融加工中，非羟基聚合物的重均分子量可通过剪切减小至约1,000,000g/mol至3,000,000g/mol，如通过用本文所述纤维结构的降解测试方法对纤维结构进行分析，然后通过本文所述的重均分子量方法所测定。通常，非羟基聚合物的含量按所述含水聚合物熔融组合物、聚合物结构、纤维元件和/或纤维结构的重量计，为约0.01％至约10％和/或约0.05％至约5％和/或约0.075％至约2.5％和/或0.1％至约1％。
因为非羟基聚合物是剪切敏感的，所以重要的是Eq.(2)中的Mw是非羟基聚合物已通过熔融加工降解之后并且是最终纤维元件组合物中的链长。熔融加工之后的非羟基聚合物的平均链长通过纤维结构的降解的测试方法与然后平均分子量方法的组合来测定，两种方法均描述于本文。
合适的非羟基聚合物的非限制性例子包括聚丙烯酰胺和衍生物诸如羧基改性的聚丙烯酰胺聚合物和共聚物，包括聚丙烯酸类、聚(羟乙基丙烯酸)、聚甲基丙烯酸以及它们的偏酯；乙烯基聚合物，包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等；聚酰胺；聚亚烷基氧化物诸如聚环氧乙烷以及它们的混合物。由选自前述聚合物的单体的混合物制成的共聚物或接枝共聚物也适于本文。可商购获得的聚丙烯酰胺的非限制性例子包括非离子聚丙烯酰胺诸如购自Kemira的N300或购自Hychem,Inc.的NF221、NF301和NF241。
快速润湿表面活性剂
本文中可使用任何合适的快速润湿表面活性剂。合适的快速润湿表面活性剂的非限制性例子包括表现出双尾通式结构的表面活性剂，例如表现出如下结构IA或IB的表面活性剂。
其中R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的脂族基团以及它们的混合物。在一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C4-C7脂族链以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C4-C7烷基以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C5-C6烷基以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C6烷基以及它们的混合物。在甚至另一个例子中，R是未取代的支化的C6烷基，其具有以下结构II。
在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C5烷基以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自未取代的、直链C5烷基以及它们的混合物。C5烷基可包括未取代的直链C5烷基，例如C5正戊基，和/或如以下结构III中所示的1-甲基支化的C5烷基的混合物。
在甚至另一个例子中，R包含C4-C7烷基的混合物和/或C5-C6烷基的混合物。
快速润湿表面活性剂可单独地或与其它非快速润湿表面活性剂组合而存在于本发明的聚合物熔融组合物、纤维元件和/或纤维结构中。
在一个例子中，本发明的快速润湿表面活性剂单独地或以彼此的混合物形式或以与一种或多种非快速润湿表面活性剂的混合物的形式使用，所述非快速润湿表面活性剂例如C8磺基琥珀酸盐表面活性剂，其中R为以下结构IV。
在一个例子中，快速润湿表面活性剂包括具有以下结构V的磺基琥珀酸盐表面活性剂。
其中R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的脂族基团以及它们的混合物。在一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C4-C7脂族链以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C4-C7烷基以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C5-C6烷基以及它们的混合物。在另一个例子中，R独立地选自取代或未取代的、直链或支化的C6烷基以及它们的混合物。在甚至另一个例子中，R是未取代的支化的C6烷基，其具有以下结构II。
根据本发明的快速润湿表面活性剂的非限制性例子包括磺基琥珀酸盐表面活性剂，例如具有结构II作为其R基的磺基琥珀酸盐表面活性剂(MA-80)、具有C4异丁基作为其R基的磺基琥珀酸盐表面活性剂(IB)、以及具有C5正戊基和结构III的混合物作为其R基的磺基琥珀酸盐表面活性剂(AY)，全部都可从Cytec商购获得。
根据本发明的快速润湿表面活性剂的附加的非限制性例子包括脂肪醇硫酸盐，其衍生自支链醇如Isalchem和Lial醇(得自Sasol)，即得自Lucky Chemical的Dacpon 27 23 AS和Guerbet醇。快速润湿表面活性剂的另一个例子包括石蜡磺酸盐，诸如得自Clariant的Hostapur SAS30。
通常，快速润湿表面活性剂的含量按所述含水聚合物熔融组合物、聚合物结构、纤维元件和/或纤维结构的重量计，为约0.01％至约5％和/或约0.5％至约2.5％和/或约1％至约2％和/或约1％至约1.5％。
在一个例子中，本发明的快速润湿表面活性剂表现出小于34.0和/或小于33.0和/或小于32.0和/或小于31.0和/或小于30.0和/或小于29.0和/或小于28.0和/或小于27.0和/或小于26.75和/或小于26.5和/或小于26.2和/或小于25.0mN/m和/或至大于0和/或大于1.0mN/m的最小蒸馏水中表面张力。
在另一个例子中，本发明的快速润湿表面活性剂表现出按重量计大于0.15％和/或至少0.25％和/或至少0.50％和/或至少0.75％和/或至少1.0％和/或至少1.25％和/或至少1.4％和/或小于10.0％和/或小于7.0％和/或小于4.0％和/或小于3.0％和/或小于2.0％的CMC以及小于34.0和/或小于33.0和/或小于32.0和/或小于31.0和/或小于30.0和/或小于29.0和/或小于28.0和/或小于27.0和/或小于26.75和/或小于26.5和/或小于26.2和/或小于25.0mN/m和/或至大于0和/或大于1.0mN/m的最小蒸馏水中表面张力。在甚至另一个例子中，本发明的快速润湿表面活性剂表现出按重量计至少1.0％和/或至少1.25％和/或至少1.4％和/或小于4.0％和/或小于3.0％和/或小于2.0％的CMC以及小于34.0和/或小于33.0和/或小于32.0和/或小于31.0和/或小于30.0和/或小于29.0和/或小于28.0和/或小于27.0和/或小于26.75和/或小于26.5和/或小于26.2和/或小于25.0mN/m和/或至大于0和/或大于1.0mN/m的最小蒸馏水中表面张力。表面活性剂的CMC和最小蒸馏水中表面张力可通过本领域中已知的任何适宜方法来测量，例如描述于Principles of Colloid andSurface Chemistryp，第370-375页中的那些方法，其以引用方式并入本文。
下表1示出非快速润湿表面活性剂、三种快速润湿表面活性剂、以及快速润湿表面活性剂和非快速润湿表面活性剂的一种混合物的单独的、在形成纤维结构的纤维元件中的、以及相比于包括不含表面活性剂的纤维元件的纤维结构的特性。如上所述，CMC和最小蒸馏水中张力通过本领域中已知的任何适宜方法来测量，例如描述于Paul C.Hiemenz和RajRajagopalan，Principles of Colloid and Surface Chemistry，第3版，第253-255页中的方法，其以引用方式并入本文。纤维结构的润湿速率通过本文所述的润湿速率测试方法，在按重量计占纤维结构0.5％至1.5％的表面活性剂总量的情况下测定。
表1
在一个例子中，包含一种或多种快速润湿表面活性剂，使得存在于纤维结构中的快速润湿表面活性剂的总含量按重量计为0.5％至约1.5％的包含本发明纤维元件的纤维结构，表现出如按照本文所述润湿速率测试方法所测量的小于-185和/或小于-190和/或小于-200和/或小于-245和/或小于-275和/或小于-300和/或小于-320的润湿速率。
根据本发明的快速润湿表面活性剂的特征还可在于具有基本上不被淀粉的直链淀粉部分复合的结构。如果在含水聚合物熔融组合物中，直链淀粉与表面活性剂复合，则在形成的初期纤维元件的水-空气界面处具有较少的表面活性剂来降低表面张力。此外，直链淀粉-表面活性剂复合物的存在降低了如按本文所述干拉伸强度测试方法所测量的干纤维结构拉伸特性。直链淀粉-表面活性剂复合物的存在可由本文所述的使用水提取/HPLC测定纤维结构中的总游离表面活性剂的测试方法来确定。例如，由具有1.3％的非快速润湿表面活性剂；即OT(IV)的纤维元件制得的纤维结构，通过本文所述的使用水提取/HPLC测定纤维结构中的总游离表面活性剂的测试方法来进行分析。提取物仅包含0.49％OT(38％回收率)，剩余的OT表面活性剂保留在纤维结构中。相比之下，由具有1.3％的快速润湿表面活性剂即；MA-80(II)的纤维元件制得的纤维结构，包含1.1％MA-80(85％回收率)，其中仅0.2％MA-80保留在纤维结构中。包含一种或多种本发明快速润湿表面活性剂的本发明纤维元件，产生纤维结构，根据本文所述的使用水提取/HPLC测定纤维结构中的总游离表面活性剂的测试方法，所述纤维结构具有在用水提取之后，大于50％的快速润湿表面活性剂回收率。在一个例子中，不与直链淀粉复合的本发明的快速润湿表面活性剂具有小于8个碳原子的链长并且链具有相同的支化度。
在一个例子中，本发明的快速润湿表面活性剂在1g/升的快速润湿表面活性剂浓度下于25℃下在0.1秒后，表现出如用Stanislav Dukhin、GunterKretzschmar、Reinhard Miller，Dynamics of Adsorption at Liquid Interfaces:Theory,Experiment,Application，第157页中所描述的动态表面张力(“气泡压力”)测试方法所测量的，小于39mN/m2的表面张力。该测试方法使用直链淀粉的0.1-2.5％溶液代替蒸馏水来探测快速润湿表面活性剂是否与直链淀粉复合。
快速润湿表面活性剂可存在于由含水聚合物熔融组合物制得的纤维元件的内部和外部，这区别于仅表面处理形成的纤维元件。任何存在于纤维元件外部的快速润湿表面活性剂可通过用使表面活性剂溶解但不使纤维元件溶胀的溶剂提取纤维元件，然后通过LC-质谱对表面活性剂进行分析来测定。存在于纤维元件内部的表面活性剂可通过用使表面活性剂溶解并且使纤维元件溶胀的溶剂(诸如水/醇或水/丙酮混合物)提取纤维元件，然后通过诸如LC-质谱的技术对表面活性剂进行分析来测定。作为另外一种选择，可用降解纤维元件形成聚合物例如多糖而不降解快速润湿表面活性剂的酶(如淀粉酶)处理纤维元件，并且通过LC-质谱对所得溶液进行表面活性剂分析。
固体添加物
本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸产品还可包含一种或多种固体添加物。如本文所用，“固体添加物”是能够以固体形式施用于纤维结构表面的添加物。换句话讲，本发明的固体添加物可以在不存在液相的情况下，即在不将固体添加物熔融和不将固体添加物悬浮到液体媒介物或载体中的情况下，被直接递送到非织造基底的表面。因此，为了被递送至非织造基底的表面，本发明的固体添加物不需要液态或液体媒介物或载体。本发明的固体添加物可经由气体或气体的组合递送。在一个例子中，以简单的术语表达，固体添加物是当置于容器内时，不采取该容器形状的添加物。
本发明的固体添加物可具有不同的几何形状和/或横截面，其包括圆形、椭圆形、星形、矩形、三叶形以及其它多种偏心形状。
在一个例子中，固体添加物可表现出以其最大尺寸计，小于6mm和/或小于5.5mm和/或小于5mm和/或小于4.5mm和/或小于4mm和/或小于2mm的粒度。
如本文所用，“颗粒”是指纵横比小于约25/1和/或小于约15/1和/或小于约10/1和/或小于5/1至约1/1的物体。颗粒不是本文所定义的纤维。
存在于本发明纤维结构中的固体添加物的含量可以为大于约1和/或大于约2和/或大于约4和/或至约20和/或至约15和/或至约10g/m2。在一个例子中，本发明的纤维结构包含约2至约10和/或约5至约10g/m2的固体添加物。
在一个例子中，存在于本发明纤维结构中的固体添加物的含量大于5％和/或大于10％和/或大于20％至约50％和/或至约40％和/或至约30％。
本发明固体添加物的非限制性例子包括纤维，例如纸浆纤维。纸浆纤维的非限制性例子包括硬木浆纤维、软木浆纤维以及它们的混合物。在一个例子中，固体添加物包括桉树木浆纤维。在另一个例子中，固体添加物包括经化学处理的纸浆纤维。
稀松布材料
纤维结构和/或薄页卫生纸产品还可包含稀松布材料。稀松布材料可包含能够粘结至本发明的非织造基底的任何合适的材料。在一个例子中，所述稀松布材料包含可热粘结至本发明的非织造基底的材料。合适的稀松布材料的非限制性例子包括本发明的长丝。在一个例子中，所述稀松布材料包括包含羟基聚合物的长丝。在另一个例子中，所述稀松布材料包括淀粉长丝。在另一个例子中，所述稀松布材料包括包含热塑性聚合物的长丝。在另一个例子中，所述稀松布材料包括根据本发明的纤维结构，其中所述纤维结构包括包含羟基聚合物的长丝如淀粉长丝，和/或热塑性聚合物。在另一个例子中，所述稀松布材料可包括膜。在另一个例子中，所述稀松布材料可包括根据本发明的非织造基底。在甚至另一个例子中，所述稀松布材料可包括胶乳。
在一个例子中，固体添加物被定位在稀松布材料和非织造基底之间，例如非织造基底的表面。稀松布材料可例如在一个或多个粘结位点处被连接至非织造基底的表面。
在一个例子中，稀松布材料可以为与非织造基底相同的组合物。
存在于本发明纤维结构中的稀松布材料的基重如按本文所述的基重测试方法所测定，为大于0.1和/或大于0.3和/或大于0.5和/或大于1和/或大于2g/m2和/或小于10和/或小于7和/或小于5和/或小于4g/m2。
本发明的方法
本发明的方法涉及由含水聚合物熔融组合物制备聚合物结构，诸如纤维元件，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，以及快速润湿表面活性剂。
制备纤维结构的方法
图1和2示出用于制备本发明纤维结构的方法的一个例子。如图1和2所示，方法10包括以下步骤：
a.由第一长丝源14提供第一长丝12，其形成第一长丝层16；
b.由第二长丝源20提供第二长丝18，其形成第二长丝层22；
c.由第三长丝源26提供第三长丝24，其形成第三长丝层28；
d.由固体添加物源32提供固体添加物30；
e.由第四长丝源36提供第四长丝34，其形成第四长丝层38；以及
f.收集第一长丝12、第二长丝18、第三长丝24和第四长丝34以及固体添加物30以形成纤维结构40，其中第一长丝源14与纤维结构40的纵向成第一角度α取向，第二长丝源20与纵向成第二角度β取向，所述第二角度不同于第一角度α，第三源26与纵向成第三角度δ取向，所述第三角度不同于第一角度α和第二角度β，并且其中所述第四源36与纵向成第四角度ε取向，所述第四角度不同于第二角度β和第三角度δ。
在收集装置42上收集第一长丝层16、第二长丝层22和第三长丝层28，所述收集装置可以为带或织物。收集装置42可以为图案化带，其可在纤维结构制备过程中向纤维结构40赋予图案，如非随机重复图案。在收集装置42上收集第一长丝层16、第二长丝层22和第三长丝层28(例如在彼此的顶部上)，以形成多层非织造基底44，在所述非织造基底上沉积固体添加物30。然后可将第四长丝层38沉积到固体添加物30上以形成稀松布46。
第一角度α和第四角度ε可以为相同的角度，例如与纵向成90°。
第二角度β和第三角度δ可以为相同的角度，仅是彼此的正负数。例如，第二角度β可以为与纵向成-40°，而第三角度δ可以为与纵向成+40°。
在一个例子中，第一角度α、第二角度β、和第三角度δ与纵向成小于90°。在另一个例子中，第一角度α和/或第四角度ε与纵向成约90°。在另一个例子中，第二角度β和/或第三角度δ与纵向成约±10°至约±80°和/或±30°至约±60°和/或与纵向成约±40。
在一个例子中，在被用于制备上述纤维结构的方法中之前，可将第一长丝层16、第二长丝层22和第三长丝层28形成为非织造基底44。在这种情况下，非织造基底44将可能在可退绕到纤维结构制备过程中的母辊中，并且固体添加物30可直接沉积到非织造基底44的表面上。
在一个例子中，在非织造基底44上提供多个固体添加物30的步骤可包括使用气流成网成型机使固体添加物30气流成网。合适的气流成网成型机的非限制性例子购自Dan-Web of Aarhus,Denmark。
在一个例子中，提供第四长丝34使得所述长丝接触固体添加物30的步骤包括沉积第四长丝34使得所述固体添加物30的至少一部分(在一个例子中全部或基本上全部)被第四长丝34接触，由此使固体添加物30定位成介于第四长丝层38和非织造基底44之间的步骤。一旦第四长丝层38保持在适当的位置，就可对纤维结构40进行粘结步骤，所述粘结步骤将第四长丝层38(在这种情况下，稀松布46)粘结到非织造基底44上。该粘结步骤可包括热粘结操作。热粘结操作可包括使纤维结构40穿过由热粘结辊48、50形成的辊隙。热粘结辊48、50中的至少一个可包括图案，所述图案被转化成纤维结构40中形成的粘结部位52。
除了进行粘结操作之外，还可对纤维结构进行其它后处理操作诸如压印、簇生成、齿轮轧制(其包括使纤维结构穿过由两个啮合齿轮辊形成的辊隙)、加湿操作、游离纤维末端生成以及表面处理，以形成成品纤维结构。在一个例子中，通过使纤维结构穿过由至少一对齿轮辊形成的辊隙，对纤维结构进行齿轮轧制。在一个例子中，对纤维结构进行齿轮轧制使得纤维结构中产生游离纤维末端。齿轮轧制可在将两个或更多个纤维结构组合以形成多层薄页卫生纸产品之前或之后进行。如果其在之后进行，则使多层薄页卫生纸产品穿过由至少一对齿轮辊形成的辊隙。
用于制备本发明纤维结构的方法可与转换加工操作紧密结合(其中纤维结构在继续转换加工操作之前被回旋卷绕成卷)或直接结合(其中纤维结构在继续转换加工操作之前不被回旋卷绕成卷)，所述转换加工操作为压印、印刷、变形、表面处理或其它本领域已知的后成形操作。就本发明而言，直接结合是指纤维结构可直接进入到转换加工操作，而不是例如回旋卷绕成卷，然后退绕以继续通过转换加工操作。
在一个例子中，根据本发明的纤维结构的一个或多个层片可与纤维结构(其可以为根据本发明的纤维结构)的另一个层片组合，以形成多层薄页卫生纸产品，所述多层薄页卫生纸产品表现出根据本文所述干拉伸强度测试方法所测量的，2或更小和/或小于1.7和/或小于1.5和/或小于1.3和/或小于1.1和/或大于0.7和/或大于0.9的拉伸比。在一个例子中，可通过将根据本发明的纤维结构的两个或更多个层片组合来形成多层薄页卫生纸产品。在另一个例子中，可将根据本发明的纤维结构的两个或更多个层片组合以形成多层薄页卫生纸产品，使得纤维结构层片中存在的固体添加物与所述多层薄页卫生纸产品的外表面的每一个相邻。
本发明的方法可包括制备适用于消费者使用的纤维结构和/或包括一个或多个此类纤维结构的薄页卫生纸产品的单个卷。
在一个例子中，长丝源包括熔喷模具，所述熔喷模具由根据本发明的聚合物熔融组合物制备长丝。在一个例子中，如图3所示，熔喷模具54可包括至少一个长丝形成孔56，和/或2行或更多行和/或3行或更多行的长丝形成孔56，从所述长丝形成孔中纺出长丝。至少一行长丝形成孔56包含2个或更多个和/或3个或更多个和/或10个或更多个长丝形成孔56。除了长丝形成孔56之外，熔喷模具54还包括流体释放孔58，如气体释放孔，在一个例子中空气释放孔，其向由长丝形成孔56形成的长丝提供抽长。一个或多个流体释放孔58可与长丝形成孔56关联，使得离开流体释放孔58的流体与离开长丝形成孔56的长丝的外表面平行或基本上平行(而不是如刀口模那样成角度)。在一个例子中，离开流体释放孔58的流体以小于30°和/或小于20°和/或小于10°和/或小于5°和/或约0°的角度接触由长丝形成孔56形成的长丝的外表面。一个或多个流体释放孔58可围绕长丝形成孔56布置。在一个例子中，一个或多个流体释放孔58与单个长丝形成孔56关联，使得离开一个或多个流体释放孔58的流体接触由单个长丝形成孔56形成的单根长丝的外表面。在一个例子中，流体释放孔58允许流体如气体，例如空气，接触由长丝形成孔56形成的长丝的外表面，而不是如当形成中空长丝时会发生的，接触长丝的内表面。
含水聚合物熔融组合物
本发明的含水聚合物熔融组合物包含经熔融加工的纤维元件形成聚合物，诸如经熔融加工的羟基聚合物，以及根据本发明的快速润湿表面活性剂。
含水聚合物熔融组合物可已经形成或可需要执行熔融加工步骤以将原料纤维元件形成聚合物如羟基聚合物转化成经熔融加工的纤维元件形成聚合物，诸如经熔融加工的羟基聚合物，从而制备含水聚合物熔融组合物。任何本领域已知的合适的熔融加工步骤均可用于将原料纤维元件形成聚合物转化成经熔融加工的纤维元件形成聚合物。如本文所用，“熔融加工”是指通过其将聚合物软化至可使聚合物成为可流动状态的程度的任何操作和/或方法。
本发明的含水聚合物熔融组合物可具有如根据本文所述的聚合物熔融组合物的剪切粘度测量测试方法所测量的，在3,000秒-1的剪切速率和加工温度(50℃至100℃)下所测量的，约0.5帕斯卡×秒至约25帕斯卡×秒和/或约2帕斯卡×秒至约20帕斯卡×秒和/或约3帕斯卡×秒至约10帕斯卡×秒的剪切粘度。含水聚合物熔融组合物可具有如根据本文所述的聚合物熔融组合物的剪切粘度测量测试方法所测量的，约0.4至约1.0和/或约0.5至约0.8的稀化指数n值。
当由含水聚合物熔融组合物纺丝纤维元件时，所述含水聚合物熔融组合物可具有约
50℃至约100℃和/或约65℃至约95℃和/或约70℃至约90℃的温度。
在一个例子中，本发明的聚合物熔融组合物可包含按所述含水聚合物熔融组合物的重量计，约30％和/或约40％和/或约45％和/或约50％至约75％和/或至约80％和/或至约85％和/或至约90％和/或至约95％和/或至约99.5％的纤维元件形成聚合物，如羟基聚合物。在任何交联之前，纤维元件形成聚合物，如羟基聚合物可具有如本文所述的重均分子量测试方法所测定的，大于100,000g/mol的重均分子量。
快速润湿表面活性剂存在于含水聚合物熔融组合物中和/或可在含水聚合物熔融组合物的聚合物加工之前被添加到所述含水聚合物熔融组合物中。
非羟基聚合物如多糖可存在于含水聚合物熔融组合物中和/或可在含水聚合物熔融组合物的聚合物加工之前被添加到所述含水聚合物熔融组合物中。
包含交联剂如咪唑啉酮以及任选地交联促进剂如铵盐的交联体系可存在于含水聚合物熔融组合物中和/或可在含水聚合物熔融组合物的聚合物加工之前被添加到所述含水聚合物熔融组合物中。
如本文所用，“交联剂”是指能够交联根据本发明的聚合物熔融组合物中的羟基聚合物的任何物质。合适的交联剂的非限制性例子包括多元羧酸和/或咪唑啉酮。
如本文所用，术语“交联促进剂”是指能够活化交联剂从而使该交联剂从其未活化状态转换至其活化状态的任何物质。换句话讲，当交联剂处于其未活化状态时，聚合物熔融组合物中存在的羟基聚合物不进行不令人满意的交联。不令人满意的交联致使剪切粘度和n值落入指定范围之外，其根据聚合物熔融组合物的剪切粘度测量测试方法所确定。在咪唑啉酮交联剂(诸如二羟基乙烯脲“DHEU”)的情况下，如按照本文所述的熔融组合物的pH方法和熔融组合物的温度方法所测量的，聚合物熔融组合物的pH和温度应该在期望的范围内；在这些范围之外发生不令人满意的交联。
当根据本发明的交联剂处于其活化状态时，如根据本文所述的初始总湿张力测试方法所测定的，存在于聚合物结构中的羟基聚合物可以和/或不通过交联剂进行令人满意的交联。
在固化步骤期间交联羟基聚合物时，由于交联了羟基聚合物，交联剂变成聚合物结构的组成部分，如以下示意图所示：
羟基聚合物–交联剂–羟基聚合物
交联促进剂可包括交联剂转化/活化后可存在的物质的衍生物。例如，交联促进剂盐以化学方法转变成其酸式盐，反之亦然。
合适的交联促进剂的非限制性例子包括pKa小于6的酸或其盐。交联促进剂可以是布朗斯台德酸和/或其盐，诸如其铵盐。
此外，金属盐如镁和锌盐可单独地或与布朗斯台德酸和/或其盐组合，用作交联促进剂。
合适的交联促进剂的非限制性例子包括苯甲酸、柠檬酸、甲酸、乙醇酸、乳酸、马来酸、邻苯二甲酸、磷酸、连二磷酸、琥珀酸以及它们的混合物和/或它们的盐，如它们的铵盐，诸如乙醇酸铵、柠檬酸铵、氯化铵、硫酸铵。
合适的交联促进剂的附加非限制性例子包括乙二醛亚硫酸氢盐、伯胺盐(诸如羟乙基铵盐、羟丙基铵盐)、仲胺盐、甲苯磺酸铵、苯磺酸铵、二甲苯磺酸铵、氯化镁以及氯化锌。
非限制性例子-合成含水聚合物熔融组合物
本发明的含水聚合物熔融组合物可使用螺杆挤出机如排气双螺杆挤出机来制备。
APV Baker(Peterborough,England)40:1，58mm直径双螺杆挤出机的圆筒60示意性地图示说明于图4A中。圆筒60被隔成八个区域，标为区域1-8。圆筒60包封了挤出螺杆和混合元件(示意性地示出在图4B中)，并在挤出过程中用作保护壳。固体进料口62设置在区域1内，第一液体进料口64设置在区域2内，第二液体进料口66设置在区域3内，第三液体进料口68设置在区域4内，并且第四液体进料口70设置在区域5内。通风口72包括在区域7中用于冷却，并且在混合物离开挤出机之前用于降低其中的液体(如水)的含量。可使用可从APV Baker商购获得的任选的通风填充机来防止聚合物熔融组合物从通风口72流出。含水聚合物熔融组合物经圆筒60的流动是从区域1开始，从区域8离开圆筒60。
用于双螺杆挤出机的螺杆和混合元件的构型示意性地图示说明于图4B。如下表1所示，双螺杆挤出机包括串联安装的多个双导螺杆(TLS)(标为A和B)和桨叶(标为C)以及反向双导螺杆(RTLS)(标为D)。
区域 总长度比率 元件 间距 长度比率 元件类型
1 1.5 TLS 1 1.5 A
1 3.0 TLS 1 1.5 A
1 4.5 TLS 1 1.5 A
2 6.0 TLS 1 1.5 A
2 7.5 TLS 1 1.5 A
2 9.0 TLS 1 1.5 A
3 10.5 TLS 1 1.5 A
3 12.0 TLS 1 1.5 A
3 13.0 TLS 1 1 A
3 14.0 TLS 1 1 A
4 15.0 TLS 1 1 A
4 16.0 TLS 1 1 A
4 16.3 桨叶 0 0.25 C
4 16.5 桨叶 0 0.25 C
4 18.0 TLS 1 1.5 A
4 19.5 TLS 1 1.5 A
5 21.0 TLS 1 1.5 A
5 22.5 TLS 1 1.5 A
5 24.0 TLS 1 1.5 A
5 25.0 TLS 1 1 A
6 25.3 TLS 1 0.25 A
6 26.3 TLS 1 1 A
6 27.3 TLS 1 1 A
6 28.3 TLS 0.5 1 B
6 29.3 TLS 0.5 1 B
6 29.8 RTLS 0.5 0.5 D
7 30.3 RTLS 0.5 0.5 D
7 30.8 RTLS 0.5 0.5 D
7 32.3 TLS 1 1.5 A
7 33.8 TLS 1 1.5 A
7 34.8 TLS 1 1 A
8 35.8 TLS 1 1 A
8 36.8 TLS 0.5 1 B
8 37.8 TLS 0.5 1 B
8 38.8 TLS 0.5 1 B
8 40.3 TLS 0.5 1.5 B
表1
螺杆元件(A–B)的特征在于连续导杆的数目和这些导杆的间距。导杆是包裹螺杆元件芯的螺旋片(处于给定螺旋角)。导杆的数目显示沿螺杆方向在任何给定位置上包裹芯的螺旋片的数目。增加导杆的数目将减少螺杆的容积，并增加了螺杆的压力产生能力。
螺杆间距是螺旋片完全绕芯一周所需要的距离。此间距表示成每个螺旋片整周的螺杆元件直径的数目。减小螺杆的间距将增加螺杆产生的压力，并减小螺杆的容积。
螺杆元件的长度被记录成元件长度除以元件直径的比率。
该例子使用TLS和RTLS。螺杆元件类A为具有1.0间距和不同长度比的TLS。螺杆元件类B为具有0.5间距和不同长度比的TLS。
还包含与SLS和TLS螺杆元件串联用作混合元件的Bilobal桨叶C，以增强混合。桨叶C具有1/4的长度比。使用各种构型的bilobal桨叶和反向元件D、在相反方向有螺纹的单和双导螺杆以便控制流动和相应的混合时间。螺杆元件D是具有0.5间距和0.5长度比的RTLS。
在区域1中，使用K-Tron(Pitman，NJ)失重补偿喂料机以330克/分钟的速率将一种或多种纤维元件形成聚合物如一种或多种羟基聚合物给料到固体进料口62。这些羟基聚合物在挤出机内部(区域2)与快速润湿表面活性剂(MA-80)混合，所述快速润湿表面活性剂以12克/分钟的速率在液体进料口64(区域2)处加入。水(外用增塑剂)以160克/分钟的速率使用Milton Roy(Ivyland,PA)隔膜泵(每小时1.9加仑泵压头)在液体进料口66(区域3)处加入以形成羟基聚合物/快速润湿表面活性剂/水浆液。交联促进剂如氯化铵也可在液体进料口66(区域3)处加入浆液中。另一种纤维元件形成聚合物如羟基聚合物，例如聚乙烯醇可在液体进料口68(区域4)处加入浆液中。非羟基聚合物如聚丙烯酰胺可在液体进料口70(区域5)处加入浆液中。附加的添加物诸如其它表面活性剂、其它非羟基聚合物、其它盐和/或酸可在沿圆筒60的长度的各个进料口处加入。然后，可将该浆液向挤出机圆筒60的下部传送并蒸煮以产生包含经熔融加工的羟基聚合物和快速润湿表面活性剂的含水聚合物熔融组合物。表2描述了挤出机每个区域的温度、压力和相应功能。
区域 温度(℉) 压力 螺杆的说明 目的
1 70 低 给料/传送 给料和混合
2 70 低 传送 混合和传送
3 70 低 传送 混合和传送
4 130 低 压力/减速传送 传送和加热
5 355 中 压力产生 在压力和高温下蒸煮
6 355 高 反向 在压力和高温下蒸煮
7 355 低 传送 冷却和传送(带通风)
8 355 低 压力产生 传送
表2
在含水聚合物熔融组合物离开第一挤出机之后，将含水聚合物熔融组合物的一部分倾卸掉，并将另一部分(450g)给料于Mahr(Charlotte,NC)齿轮泵中并泵送到第二挤出机中。第二挤出机提供通过使聚合物熔融组合物通大气压而将聚合物熔融组合物冷却的装置并提供用于掺入添加物的附加点。作为第二挤出机，APV Baker(Peterborough，England)13:1，70mm直径双螺杆挤出机的圆筒74示意性地图示说明于图5A中。圆筒74被隔成五个区域，标为区域1-5。圆筒74包封了挤出螺杆和混合元件(示意性地示出在图5B中)，并在挤出过程中用作保护壳。第一液体进料口76设置在区域2中，第二液体进料口78设置在区域3中，并且第三液体进料口80设置在区域4中。通风口82包括在区域1中用于冷却，并且在混合物离开第二挤出机之前用于降低其中的液体(如水)的含量。可使用可从APV Baker商购获得的任选的通风填充机来防止含水聚合物熔融组合物从通风口82流出。含水聚合物熔融组合物经圆筒74的流动是从区域2开始，从区域5离开圆筒74。
如下表3所示，用于第二挤出机的螺杆和混合元件的构型由串联安装的双导螺杆(TLS)(标为A、E、F)、桨叶(标为C)以及单导螺杆(SLS)(标为G)组成。
表3
将来自第一挤出机的包含经熔融加工的羟基聚合物和快速润湿表面活性剂的含水聚合物熔融组合物在圆筒下方约5L/D的点，液体进料口76(区域2)处给料于第二挤出机。向大气压开放的通风孔82位于圆筒74下方约1.5L/D处(区域1)。一些水蒸气从含水聚合物熔融组合物中释放并经由通风口82排出。水(外用增塑剂)以及交联促进剂如氯化铵可在液体进料口78(区域3)处加入。非羟基聚合物如聚丙烯酰胺可在液体进料口80(区域4)处加入。附加的添加物诸如其它表面活性剂、其它非羟基聚合物、其它盐和/或酸可在沿圆筒74的长度的各个进料口处加入。然后，将含水聚合物熔融组合物经由挤出机传送到圆筒74的末端(区域5)。
然后，将含水聚合物熔融组合物的至少一部分倾卸掉，并将另一部分(400g)给料于Mahr(Charlotte,NC)齿轮泵中并泵送到SMX型静态搅拌器(Koch-Glitsch,Woodridge,llinois)中。静态搅拌器用于将附加的添加物诸如交联剂例如咪唑啉酮、交联促进剂如氯化铵、外用增塑剂如水，与包含经熔融加工的羟基聚合物和快速润湿表面活性剂的含水聚合物熔融组合物混合。添加物通过PREP 100 HPLC泵(Chrom Tech，Apple Valley MN)被泵吸至静态搅拌器中。这些泵具有高压、低容量添加能力。本发明的含水聚合物熔融组合物现在易于通过聚合物加工操作进行加工。
b.聚合物加工
如本文所用，“聚合物加工”是指任何操作和/或方法，通过所述操作和/或方法，包含经加工羟基聚合物的聚合物结构由包含经熔融加工的羟基聚合物的含水聚合物熔融组合物形成。聚合物加工操作的非限制性例子包括挤出、模塑和/或纤维纺丝。挤出和模塑(铸造或吹制)典型制成膜、片和各种外形的挤出品。模塑可包括注塑法、吹塑法和/或压塑法。纤维纺丝可包括纺粘法、熔喷法、旋转纺丝法、连续长丝产生和/或丝束纤维产生。
如本文所用，“经加工的羟基聚合物”是指已经历了熔融加工操作和后续聚合物加工操作的任何羟基聚合物。
c.聚合物结构
可对含水聚合物熔融组合物进行一个或多个聚合物加工操作使得所述聚合物熔融组合物被加工成聚合物结构，所述聚合物结构包含根据本发明的羟基聚合物和交联体系。
如本文所用，“聚合物结构”是指由于加工根据本发明的含水聚合物熔融组合物而形成的任何物理结构。根据本发明的聚合物结构的非限制性例子包括纤维元件(诸如长丝和/或纤维)、膜和/或泡沫。
经由交联剂和任选地交联促进剂的交联体系可在进行或不进行固化步骤的情况下，将经加工的羟基聚合物交联在一起以产生本发明的聚合物结构。换句话讲，根据本发明的交联体系可通过交联剂将经加工的聚合物熔融组合物的经加工的羟基聚合物令人满意地交联在一起以形成完整的聚合物结构如纤维元件。交联剂可起到聚合物结构的“构件”的作用。在一个例子中，在没有交联剂的情况下，不能形成根据本发明的聚合物结构。
本发明的聚合物结构不包括施用于预先存在结构(如纤维元件、膜或泡沫上的涂层)上的涂层和/或其它表面处理。然而，在本发明的一个例子中，根据本发明的聚合物结构诸如纤维元件可涂覆有本发明的交联体系和/或用本发明的交联体系表面处理。
在一个例子中，通过聚合物加工操作制成的聚合物结构可在约110°至约215℃和/或约110℃至约200℃和/或约120℃至约195℃和/或约130°至约185℃的固化温度下固化约0.01和/或1和/或5和/或15秒至约60分钟和/或约20秒至约45分钟和/或约30秒至约30分钟。可供选择的固化方法可包括辐射方法如UV、电子束、IR和其它升温方法。
此外，在上述室温下固化或者不是在上述室温下固化后，聚合物结构还可在室温下固化几天。
如按照本文所述的初始总湿张力测试方法所测定，聚合物结构可表现出至少约1.18g/cm(3g/in)和/或至少约1.57g/cm(4g/in)和/或至少约1.97g/cm(5g/in)至约23.62g/cm(60g/in)和/或至约21.65g/cm(55g/in)和/或至约19.69g/cm(50g/in)的初始总湿张力。
本发明的聚合物结构可包括熔纺纤维和/或纺粘纤维、人造短纤维、中空纤维、成形纤维，如多叶形纤维和多组分纤维，尤其是双组分纤维。这些多组分纤维，尤其是双组分纤维，可以是并列型、皮芯型、分割饼型、带状、海岛型构型，或它们的任何组合。皮在芯周围可为连续的或非连续的。皮与芯的重量比可以为约5:95至约95:5。本发明的纤维可具有不同的几何形状，包括圆形、椭圆形、星形、矩形和其它各种异形。
如果聚合物结构是纤维状，那么可将本发明的一个或多个聚合物结构掺入多聚合物结构产品如纤维结构和/或纤维网中。这种多聚合物结构产品可最终掺入商业产品中，如单或多层薄页卫生纸产品如面巾纸、卫生纸、纸巾和/或擦拭物、女性护理产品、尿布、书写纸、卷芯纸如卷芯纸巾、和其它类型的纸产品。
下面是制备根据本发明的聚合物结构方法的非限制性例子。
i)纤维元件形成
根据上述含水聚合物熔融组合物的合成制备含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含经熔融加工的羟基聚合物和快速润湿表面活性剂。如图6中所示，可将含水聚合物熔融组合物加工成纤维元件。存在于挤出机102中的含水聚合物熔融组合物用泵103如PEP II型泵吸至模具104，所述泵的容量为每转10立方厘米(cc/rev)，由Sanford,NC,USA的Parker Hannifin Corporation,Zenith Pumps分部生产。流入模具104的含水聚合物熔融组合物通过调节泵103的每分钟转数(rpm)来控制。连接挤出机102、泵103、模具104和任选地搅拌器116的管被电加热并恒温控制在65℃。
模具104具有数排以约2.489毫米(约0.098英寸)的间距P彼此间隔的圆形挤出喷嘴200(图7)。所述喷嘴以交错网络形式布置，其中在行内的间距为2.489毫米(约0.098英寸)并且在行之间的间距为2.159毫米(约0.085英寸)。喷嘴200具有约0.254毫米(约0.010英寸)的单一内径D2和约0.813毫米(约0.032英寸)的单一外径(D1)。每个单独的喷嘴200被在板260中形成的环形孔250环绕(图7和8)，板的厚度为约1.9毫米(约0.075英寸)。板260中的多个孔250的图案和挤出喷嘴200的图案一致。一旦孔板与模具组合，则所得的气流区域为约36％。将所述板260固定使得经喷嘴200挤出的雏形长丝110被经孔250提供的大致圆柱形的湿空气流包围并抽长。在板260的表面261上方，喷嘴可延伸到约1.5mm至约4mm的距离，更具体地约2mm至约3mm(图7)。如图9所示，多个边界空气孔口300通过将多个喷嘴的每侧上的两列外侧喷嘴阻塞而形成，如板上所看到的，使得每个边界层孔口包含本文上述的环形孔250。此外，阻塞每隔一行和每隔一列的剩余毛细管喷嘴，从而增加可用毛细管喷嘴之间的间距。
如图6所示，抽长空气可由来自源106由电阻加热器108加热的压缩空气提供，例如，由Pittsburgh,PA,USA的Chromalox,Emerson Electric分部生产的加热器。由球心阀(未示出)控制的适量蒸汽105以约240至约420千帕(kPa)的绝对压力加入，使在电加热的恒温控制递送管115内的热空气饱和或接近饱和。冷凝物从电加热的恒温控制分离件107中除去。在管115中测量时，抽长空气的绝对压力为约130kPa至约310kPa。挤出的长丝110的含水量为按重量计约20％和/或约25％至约50％和/或至约55％。长丝110用温度为约149℃(约300℉)至约315℃(约600℉)的干燥空气流109干燥，所述空气流由电阻加热器(未示出)通过干燥喷嘴112提供，并以相对于所挤出雏形纤维的大致方向大致垂直的角度排放。将长丝110从约45％含水量干燥至约15％含水量(即，稠度约55％至稠度约85％)，然后收集在收集装置111上，如例如可移动的多孔带。
加工参数如下表4中所示。
样品 单位
抽长空气流率 G/min 9000
抽长空气温度 ℃ 65
抽长蒸汽流率 G/min 1800
抽长蒸汽表压 kPa 213
递送管内的抽长表压 kPa 14
抽长出口温度 ℃ 65
溶液泵速度 转/分钟 12
溶液流量 G/min/孔 0.18
干燥空气流率 g/min 17000
空气管类型 缝式
空气管尺寸 mm 356×127
样品 单位
通过皮托静压管的速率 M/s 65
加热器处的干燥空气温度 ℃ 260
干燥管离模具的位置 mm 80
干燥管相对纤维的角度 度 0
干燥管到干燥管的间距 mm 205
模具到成形框的距离 Mm 610
成形框纵向长度 Mm 635
成形框横向宽度 Mm 380
成形框流率 g/min 41000
表4
ii)泡沫形成
可使用类似于制备用于纤维元件形成的含水聚合物熔融组合物的方法来制备用于泡沫形成的含水聚合物熔融组合物，不同的是加入的水含量可以更少，通常为所述羟基聚合物重量的约10-21％。由于用更少的水将羟基聚合物增塑，因此在挤出机区域5-8(图4A)中需要更高的温度，通常为约150-250℃。另外由于可用的水较少，因此可能需要在区域1中与水一起加入交联体系，特别是交联剂。为了避免在挤出机中发生过早交联，含水聚合物熔融组合物的pH应当介于7和8之间，这可以通过使用交联促进剂例如铵盐来实现。将模具放在挤出材料出现的位置，并且通常将其保持在约160-210℃。被研磨成粒度在约400-1500微米范围内的改性的高直链淀粉(例如按所述淀粉的重量计大于50％和/或大于75％和/或大于90％的直链淀粉)可用于本发明。也有利的是加入成核剂如微滑石或碱金属或碱土金属盐如硫酸钠或氯化钠，其量为淀粉重量的约1％至8％。泡沫可制作成各种形状。
iii)膜形成
使用类似于用于制备泡沫形成的含水聚合物熔融组合物的方法来制备用于膜形成的含水聚合物熔融组合物，不同的是加入的水含量可以更少，通常为所述羟基聚合物重量的3-15％，并且包括所述羟基聚合物重量的约10-30％的多元醇外用增塑剂，如甘油。泡沫形成时，区域5-7(图4A)保持在约160-210℃之间，然而狭缝模具温度较低，介于60-120℃之间。泡沫形成时，可将交联体系，尤其是交联剂连同水一起加入区域1中，并且含水聚合物熔融组合物的pH可介于约7-8之间，这可以通过使用交联促进剂例如铵盐来实现。
本发明纤维结构的非限制性例子
参考图4A，根据合成本发明含水聚合物熔融组合物所述来制备含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含得自Corn ProductsInternational的25％CPI 058020酸解臼齿形玉米淀粉(羟基聚合物)和得自Tate and Lyle的25％Ethylex 2035酸解羟乙基淀粉(羟基聚合物)以及得自Kururay的6.5％Mowiol 10-98 98％水解的聚乙烯醇(羟基聚合物)、0.22％Hyperfloc NF221聚丙烯酰胺(非羟基聚合物)、0.56％MA-80(快速润湿表面活性剂)以及43％水(外用增塑剂)。两种淀粉均在固体进料口62处加入挤出机中，聚乙烯醇作为43％水溶液在液体进料口68处加入，聚丙烯酰胺作为2.2％水溶液在液体进料口70处加入，并且快速润湿表面活性剂作为70％含水丙二醇/水溶液在液体进料口64处加入。在静态搅拌器中，向该含水聚合物熔融组合物中加入交联剂(DHEU)(20％水溶液)、交联促进剂(氯化铵)(25％水溶液)以及水，以制备含水聚合物熔融组合物，所述含水聚合物熔融组合物包含约18.5％CPI 058020酸解臼齿形玉米淀粉、18.5％Ethylex 2035酸解羟乙基淀粉、4.83％Mowiol 10-9898％水解聚乙烯醇、0.165％Hyperfloc NF221聚丙烯酰胺、1.1％氯化铵、3.93％DHEU、0.66％磺基琥珀酸盐表面活性剂以及50％水。
纤维元件根据合成本发明的聚合物结构所述由聚合物熔融组合物形成。就每种表面活性剂而言，纤维元件在三种不同的干空气流量(21620g/min、18630g/min和16309g/min)下形成并收集到移动的多孔带上。使用真空除去空气，同时保留纤维，从而在带上形成为纤维结构。所述带将纤维结构传输至后续设备，其所有操作均在约0.20米/秒(40英尺/分钟)下进行。纤维结构通过由两个加热金属辊组成的热粘结辊隙给料。辊的直径为0.133米并加热至约165℃(330℉)。一个辊是平滑的，另一个具有代表12.8％表面区域的正方形团块。所述团块为0.508mm宽，在1.499mm网格上。所述辊加载有约18900牛顿/延米辊(约108磅/线英寸)。纤维结构持续传输到加热烘箱中以固化纤维结构。将纤维结构负载到独立的多孔带上并给料通过1.054米长烘箱，所述烘箱在171℃(340℉)下操作，循环约13600克/分钟的加热空气。纤维结构持续传送至另一个多孔带，其中所述纤维结构通过添加蒸汽而被增湿至约7％水分。蒸汽通过Armstrong International系列9000调理蒸汽加湿器来提供。最后，将纤维结构卷绕到纸芯上。
固化纤维结构通过根据本文所述测试方法的基重、初始总湿拉伸强度、干峰值TEA、干失效拉伸以及纤维直径来表征。对于其中所示的例子，表5中示出所得的数据。在测试前，样品在48％至50％的相对湿度下并在22℃至24℃的温度范围内调理过夜。
表5
本发明的测试方法
除非另外指明，本文所述的所有测试(包括定义部分所述的那些和以下测试方法)均是对如下样本进行的，所述样本在测试之前已在温度为23℃±1.0℃且相对湿度为50％±2％的调理室中调理了最少12小时。所有塑料和纸板包装制品，如果有的话，必须在测试前仔细地从样品中移除。被测试的样本为“可用单元”。如本文所用，“可用单元”是指片、来自卷材的平坦片、预转换的平坦片、和/或单层片或多层片产品。除非另有说明，所有测试均在此类调理室中进行，所有测试均在相同的环境条件下并在此类调理室中进行。丢弃任何受损的产品。不测试具有缺陷例如褶皱、撕裂、孔等的样品。根据制造商的说明书校准所有仪器。
聚合物熔融组合物的剪切粘度测量测试方法
使用由Rock Hill SC,USA的Goettfert USA制造的毛细管流变仪Goettfert Rheograph 6000来测量包含交联体系的聚合物熔融组合物的剪切粘度。使用直径D为1.0mm，且长度L为30mm(即L/D＝30)的毛细管模来进行测量。将模具附接到保持在75℃的模具测试温度下的流变仪的20mm圆筒的下端。将预热至模具测试温度，60g聚合物熔融组合物的样品装载到流变仪的圆筒部中。去除样品中所有夹带的空气。以一组选定的速率1,000-10,000秒-1将样品从圆筒推过毛细管模。表观剪切粘度可利用流变仪的软件由样品从圆筒到毛细管模时的压降和样品经过毛细管模的流率来计算。可根据下式用log(表观剪切粘度)对log(剪切速率)作图，并且曲线图符合幂次定律，η＝Kγn-1，其中K是材料的粘度常数，n是材料的稀化指数，且γ是剪切速率。所报告的本文组合物的表观剪切粘度是使用幂律关系内推至剪切速率为3,000s-1时计算得到的。
基重测试方法
纤维结构的基重使用分辨率为±0.001g的顶载式分析天平，在十二个可用单元的堆叠体上进行测量。所述天平使用气流罩保护其不受气流和其它干扰的影响。精密切割模具(测量3.500in±0.0035in乘3.500in±0.0035in)用于制备所有样品。
使用精密切割模具，将样品切割成正方形。将切割的正方形组合成十二个样品厚的堆叠体。测量样品堆叠体的质量并记录结果，精确到0.001g。
基重以lbs/3000ft2或g/m2为单位，按照如下计算：
基重＝(堆叠体的质量)/[(堆叠体中1个正方形的面积)×(堆叠体中的正方形数)]
例如，
基重(lbs/3000ft2)＝[[堆叠体的质量(g)/453.6(g/lbs)]/[12.25(in2)/144(in2/ft2)×12]]×3000
或者，
基重(g/m2)＝堆叠体的质量(g)/[79.032(cm2)/10,000(cm2/m2)×12]
记录结果精确到0.1lbs/3000ft2或0.1g/m2。可使用与上文提及的类似的精密切割器使样品尺寸改变或变化，以使堆叠体中的样品面积为至少100平方英寸。
初始总湿张力测试方法
在指示方向上精确地切割拉伸条；四个在纵向(MD)上切割，而四个在横向(CD)上切割。使用240-7A型Alpha Precision样品切割机(气动式)：Thwing-Albert Instrument Co以及合适的模具，将样品条切割成4英寸(101.6mm)长和恰好1英寸(25.4mm)宽。
用电子张力检验器(Thwing-Albert EJA Vantage Tester,Thwing-AlbertInstrument Co.,10960 Dutton Rd.,Philadelphia,Pa.,19154)，并在每分钟4.0英寸(约10.16cm)的夹头速度下操作，使用1英寸宽和约4英寸长的纤维结构条。标距设定为1英寸。将所述条插入夹钳中具有1英寸宽部分的夹具中，验证样品垂直悬挂入底部夹具。然后用20-50g/in的预负荷力对样品进行预加载。将该张力施用到纤维网上以限定所调整的标距并且所述限定为零应变点。然后使用注射器将水轻轻地施用到夹具内的纤维网样品的最上部，用水将样品完全润湿。在初始的水接触之后，在3-8秒内引发夹头运动。测试的最初结果是以一列以载荷(克力)对十字头位移(离开起始点的厘米数)形式的数据。
样品在两个方向上进行测试，这里称为MD(纵向，即，与连续缠绕轴和形成织物相同的方向)和CD(横向，即，与MD成90°)。使用上述设备测量MD和CD湿拉伸强度，并按以下方法计算：
初始总湿张力＝ITWT(gf/英寸)＝峰值载荷MD(gf)/2(英寸宽度)+峰值载荷CD(gf)/2(英寸宽度)
然后初始总湿张力值用所测试条的基重进行规一化。所用的规一化基重为24g/m2，然后如下计算：
归一化{ITWT}＝{ITWT}*24(g/m2)/条的基重(g/m2)
在一个实例中，聚合物结构如本发明的纤维结构的初始总湿张力为至少1.18g/cm(3g/in)和/或至少1.57g/cm(4g/in)和/或至少1.97g/cm(5g/in)，则该交联体系是合格的。初始总湿张力可以为小于或等于约23.62g/cm(60g/in)和/或小于或等于约21.65g/cm(55g/in)和/或小于或等于约19.69g/cm(50g/in)。
干拉伸强度测试方法
伸长率(拉伸率)、拉伸强度、TEA和正切模量在使用负荷传感器(对于所述负荷传感器，测得的力在负荷传感器极限的10％至90％内)，具有计算机接口的恒速延伸张力检验器(合适的器械为购自Thwing-AlbertInstrument Co.(Wet Berlin，NJ)EJA Vantage)上测量。活动的(上部)和固定的(下部)气动式夹具均配有不锈钢光面夹持件，所述夹持件具有适用于测试的1英寸宽片材的设计(Thwing-Albert item#733GC)。向夹具提供约60psi的空气压力。
将纤维结构的八个可用单元分成两个堆叠体，每堆叠体四个可用单元。每个堆叠体中的可用单元相对于纵向(MD)和横向(CD)一致性取向。指定堆叠体之一用于在纵向上测试，而另一个在横向上测试。使用一英寸精密切割器(Thwing Albert JDC-1-10或类似物)获取横向堆叠体，并切割出一个1.00in±0.01in宽乘以3–4in长的条堆叠体(长尺寸在横向上)。以同样的方式，在纵向上切割剩余的堆叠体(条的长尺寸在纵向上)，以获得总共8个样本，四个横向条和四个纵向条。每个待测试的条均具有一个可用单元的厚度，并将被看成一体样本用于测试。
对张力检验器编程以进行延伸测试，以20Hz的采集速率收集力和延伸数据，其间夹头以2.00in/min(5.08cm/min)的速率上升直至样品断裂为止。将断裂灵敏度设定为80％，即，当所测量的力降至最大峰值力的20％时终止该测试，之后使夹头回复至其初始位置。
将隔距设定为1.00英寸。将夹头和负载传感器归零。在上下开口夹持件中插入样本，使得每个夹持件中包含至少0.5英寸的样本长度。样本在上下夹具内竖直对齐，然后闭合上夹持件。校验样本是否对齐，然后闭合下夹持件。夹持件之间的样本应该相当直，在负荷传感器上具有不超过5.0g的力。加入3g预张力。将该张力施用到样品上以限定所调整的标距并且所述限定为零应变点。启动张力检验器并开始数据收集。对于所有四个纵向和四个横向样本，以类似的方式进行重复测试。对软件进行编程以由构造力(g)对延伸(in)曲线进行如下计算。
在张力检验器上运行八个样品(四个在MD上而四个在CD上)并将相应的干总拉伸强度、干峰值TEA和干失效拉伸的平均值记录为干总拉伸强度、干峰值TEA和干失效拉伸。峰值TEA定义为从零应变到峰值力点所吸收的抗张能量(负载对应变拉伸曲线下面积)，单位为g/in。干失效拉伸定义为在纤维网应变经过峰值载荷点之后所测量的应变百分比，其中力下降至其峰值负载力的50％。
然后干峰值TEA用测试所述干峰值TEA的条的基重进行规一化。所用的规一化基重为24g/m2，然后如下计算：
归一化{干峰值TEA}＝{干峰值TEA}*24(g/m2)/条的基重(g/m2)
使用上述设备测定MD和CD干拉伸强度，并按以下方式计算。
一般来讲，拉伸强度为最大峰值力(g)除以样本宽度(1in)，并以g/in为单位记录，精确到1g/in。
平均拉伸强度＝拉伸载荷测量值的总和(MD)/(测试的拉伸条数(MD)*每拉伸条可用单元或层片数)
对于横向测试重复该计算。
干总拉伸强度＝平均MD拉伸强度+平均CD拉伸强度
然后干拉伸强度值用测试所述干拉伸强度的条的基重进行规一化。所用的规一化基重为24g/m2，然后如下计算：
归一化{DTT}＝{DTT}*24(g/m2)/条的基重(g/m2)
对于四个CD样品和四个MD样品进行各个值的计算。计算横向和纵向样品的每个独立参数的平均值。
聚合物熔融组合物的水含量测试方法
如下方式测定聚合物熔融组合物的水含量。将经称重的聚合物熔融组合物样品(4-10g)置于120℃对流烘箱中8小时。在从烘箱中取出后将样品重新称重。将重量损失％记录为熔体的水含量。
聚合物熔融组合物的pH测试方法
聚合物熔融组合物的pH通过将25mL聚合物熔融组合物加入100mL去离子水中，用刮刀搅拌1分钟，然后测量pH来测定。
重均分子量测试方法
通过使用混合填充柱的凝胶渗透色谱(GPC)测定材料如羟基聚合物的重均分子量(Mw)。使用具有以下组件的高效液相色谱(HPLC)：600E型泵，系统控制器和版本3.2的控制器软件，717Plus型自动取样机和CHM-009246柱加热器，全部由Waters Corporation(Milford,MA,USA)制造。所述柱为具有600mm长度，7.5mm内径的20μm PL凝胶混合A柱(凝胶分子量的范围是从1,000g/mol至40,000,000g/mol)，并且保护柱是50mm长度，7.5mm内径的20μPL凝胶柱。柱温为55℃并且注射量为200μL。检测器为由Wyatt Technology(Santa Barbara,CA,USA)制造的Optical System(EOS)，其包括软件，版本4.73.04的检测器软件，具有K5传感器和690nm激光的激光散射检测器。奇数检测器上的增益设置成101。偶数检测器上的增益设置成20.9。Wyatt Technology's差示折射计设置成50℃。增益设置成10。流动相为具有0.1w/v％LiBr的HPLC级二甲亚砜并且流动相流率为1mL/min。运行时间30分钟。
通过以标称3mg材料/1mL流动相使材料溶解于流动相中而制备样品。将所述样品密封并使用磁力搅拌器搅拌约5分钟。然后将所述样品置于85℃的对流烘箱中60分钟。然后使所述样品不受干扰冷却至室温。然后使用5mL注射器，经5μm尼龙膜(Spartan-25型，由Schleicher&Schuell(Keene,NH,USA)制造)将样品过滤到5毫升(mL)自动取样机小瓶中。
对于每一系列所测量的样品(材料的3个或更多个样品)，将空白溶剂样品注入到柱上。然后，以与涉及上述样品相同的方式制备检查样品。检查样品包含具有47,300g/mol重均分子量的2mg/mL普鲁兰(PolymerLaboratories)。在分析每组样品之前分析检查样品。以一式两份的形式对空白样品、检查样品和材料测试样品进行测试。最终的运行为空白样品的运行。光散色检测器和差示折射计根据均由Wyatt Technology Corp.(SantaBarbara,CA,USA)制作，并均以引用方式并入本文的“Dawn EOS LightScattering Instrument Hardware Manual”和“DSP InterferometricRefractometer Hardware Manual”运行。
样品的重均分子量使用检测软件进行计算。使用0.066的dn/dc值(折射率随浓度的微分变化)。校准激光检测器和折射率检测器的基线以除去检测器暗电流和溶剂散色的贡献。如果激光检测信号饱和或示出过度噪音，则其在分子质量的计算中不使用。选择分子量表征用区域，使得激光散射和折射率用90°检测器的信号大于3倍它们各自的基线噪音水平。通常通过折射率信号限制色谱的高分子量侧并通过激光信号限制低分子量侧。
可使用如检测器软件中定义的“一阶齐姆图”计算重均分子量。如果样品的重均分子量大于1,000,000g/mol，则计算一阶和二阶齐姆图，并使用回归拟合误差最小的结果以计算分子质量。记录的重均分子量为材料测试样品的两次运行的平均值。
相对湿度测试方法
使用湿球和干球温度测量法和相关计量图表来测量相对湿度。湿球温度测量通过围绕温度计球放置棉套来进行。然后，将覆盖有棉套的温度计置于热水中直至水温高于预期湿球温度，更具体地讲，高于约82℃(约180℉)。将温度计置于抽长空气流中，距离挤出喷嘴顶端约3毫米(约1/8英寸)处。由于水从棉套中蒸发，所以温度在初始将下降。温度将在湿球温度下处于平台，然后一旦棉套损失其剩余的水分，温度就将开始上升。平台温度就是湿球温度。如果温度不下降，则将水加热至更高温度。使用置于距挤出喷嘴顶端约3mm下游处的1.6mm直径J型热电偶来测量干球温度。
基于标准大气计量图表或Excel插件，诸如由ChemicaLogicCorporation制作的“MoistAirTab”，测定相对湿度。基于湿球和干球温度，可从图表中读出相对湿度。
空气速度测试方法
使用标准皮托管测量空气速度。将皮托管插入空气流，从相关压力表产生动压读数。动压读数加上干球温度读数与标准公式一起使用，以产生空气速度。将由United Sensor Company(Amherst,NH,USA)制造的1.24mm(0.049英寸)皮托管连接至手持式数字差动压力表(压力计)以用于速度测量。
平均直径测试方法
将包含适当基重(大约5至20克/平方米)的纤维元件的纤维结构切割成大约20mm乘以35mm的矩形。然后该样品用SEM溅射镀膜机(EMSInc,PA,USA)镀金以使纤维相对不透明。典型的镀层厚度介于50nm和250nm之间。然后将样品固定在两个标准显微镜载玻片之间，并用小装订夹压在一起。将显微镜光准直透镜尽可能远离物镜，使用Olympus BHS显微镜的10X物镜得到样品的图像。图像用Nikon D1数字照相机捕集。使用玻璃显微镜测微器来校准图像的空间距离。图像的近似分辨率为1μm/像素。典型地，图像将在对应于纤维和背景的强度直方图上显示出截然不同的双峰分布。使用相机调节或不同的定量来获得可接受的双峰分布。典型地，每个样品拍摄10个图像，然后对图象分析结果进行平均。
图像用类似于B.Pourdeyhimi,R.和R.Dent在“Measuring fiberdiameter distribution in nonwovens”(Textile Res.J.69(4)233-236，1999)中所述的方式进行分析。数字图像用计算机使用MATLAB(版本6.1)和MATLAB图像处理工具箱(版本3.)来进行分析。图像首先转化成灰度。然后使用使阈值化后的黑色和白色像素的组合方差最小的阈值将图像二值化为黑色和白色像素。只要图像被二值化后，图像就被骨架化以确定图像中每个纤维中心的位置。该二值化图像的距离转换也被确定。骨架化后图像和距离图的标量积提供了其像素强度为零或纤维范围位于该位置的图像。如果在一个两重叠纤维的交叉点范围内的像素所表示的距离小于交叉点的范围，则此像素不计数。然后使用剩余的像素来计算包含在图像中的纤维直径长度加权直方图。
纤维结构的降解测试方法
将大约2g纤维结构(包含纤维元件成形聚合物如淀粉和非羟基聚合物如聚丙烯酰胺)置于30mL压力管中，所述压力管具有14g 1N HCl，并被加热至130℃且持续45分钟。将溶液经具有1m孔尺寸的玻璃微纤维过滤，并用碳酸氢钠中和至pH 7。假定没有非羟基聚合物的损失，使用具有以下变化的重均分子量方法，使溶液运行通过凝胶渗透色谱柱：
在用Whatman GD/X尼龙，5μm注射过滤器过滤之后，在不稀释的情况下，注入样品。使用的柱为Waters Linear Ultrahydrogel(分子量的范围是从100至7,000,000g/mol)，尺寸7.8×300mm。柱温为50℃并且注射量为100μL。含水流动相包含0.03M磷酸钾、0.2M硝酸钠和0.02％叠氮化钠。用氢氧化钠将移动相调节至pH7。运行时间为25分钟。
使用水提取/HPLC测定纤维结构中总游离表面活性剂的测试方法
通过在具有封盖的玻璃小瓶中，将0.5g纤维结构样品置于10mL蒸馏水中18小时来测定纤维结构中总游离表面活性剂的量。18小时后，用力振摇1分钟。接着，用注射器从玻璃小瓶中取出液体的2-3mL等分试样(“提取”)。在注射器上放置注射过滤器(具有0.45μm GHP膜的GHPAcrodisc 25mm注射过滤器)并将注射器中的提取物递送至闪烁小瓶中。测定闪烁小瓶中提取物的重量。向提取物中加入一定量的乙腈，以制备70:30乙腈:提取物混合物。用注射器取出乙腈:提取物混合物的1-2mL等分试样。在注射器上放置注射过滤器(具有0.45μm GHP膜的GHP Acrodisc 25mm注射过滤器)并将注射器中的乙腈:提取物递送至HPLC小瓶中。运行HPLC以表征提取物。使用线性回归计算从纤维结构中提取的游离表面活性剂的总量。
HPLC条件：
流动相：0.005M四丁基铵磷酸盐的70:30乙腈:水溶液。
柱：Waters Bondapak C183.9×150mm
流动速率：0.5mL
UV检测器，214nm
提取：在10mL水或丙酮中的0.5gm纤维网
润湿速率测试方法
1.用Millipore水冲洗DAT Fibro 1100系统的注射器和管材3分钟。
2.注射器加载有Millipore 18 M′Ω水，并且在插入仪器中之前消除顶部的气泡。
3.用由制造商提供的校准基准校准DAT Fibro 1100。校准之后，高度、基线、体积和角度应在指标内。如果不在指标内，则必须按照制造商的说明进行调整。
4.从每个纤维结构中，切割出条，从而对于每个试样块获得8次测量。用干净的镊子处理纤维结构。要求与纤维结构的被测量表面的接触最小。
5.用双面胶带将纤维结构置于试样块上。纤维结构必须平铺在试样块上，而不弯曲和卷曲，以便获得准确的测量。
6.将以下条件用于接触角测试仪：
7.当测量接触角时，重要的是以尽可能小的力和抖动将液体施加于样品表面上。因此，可能必须调节样品高度和管材，以确保液体正确地施加并准确地记录测量值。
8.一旦收集了所有数据，就将其保存为*.DAT文件，然后将其在分析程序JMP中打开。
9.在JMP中，对时间和角度测量值作图，得到指数衰减曲线。该曲线符合一阶速率方程A＝A0e-kt，其中k为纤维结构的润湿速率。
10.将测量时间和角度值进行组合并作图。
11.然后将速率方程与点拟合并测定样品组的A0和k。在JMP中还计算标准偏差。每个值的标准偏差定义为平均平方误差的平方根与微分叉积逆矩阵对角线的平方根的乘积。
本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
具体实施方式中的所有引用文献的相关部分均以引用方式并入本文；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。
尽管举例说明和描述了本发明的特定实施例，但对本领域的技术人员来讲显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附权利要求中旨在包括属于本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (15)

1.一种包含共混物的纤维元件，所述共混物包含纤维元件形成聚合物和快速润湿表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的纤维元件，其中所述纤维元件形成聚合物包括羟基聚合物，优选地，其中所述羟基聚合物包括多糖。
3.根据权利要求1或2所述的纤维元件，其中所述纤维元件形成聚合物选自：聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、聚乙烯醇共聚物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白质、以及它们的混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件，其中所述共混物包含两种或更多种纤维元件形成聚合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件，其中所述快速润湿表面活性剂选自：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件，其中所述快速润湿表面活性剂包括磺基琥珀酸盐表面活性剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件，其中所述共混物还包含非羟基聚合物，所述非羟基聚合物选自：聚丙烯酰胺及其衍生物；聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸以及它们的酯；聚乙烯亚胺；由前述聚合物的单体的混合物制成的共聚物；以及它们的混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件，其中所述纤维元件包括长丝。
9.一种纤维结构，包含多个根据前述权利要求中任一项所述的纤维元件。
10.根据权利要求9所述的纤维结构，其中所述纤维结构还包含一种或多种固体添加物。
11.根据权利要求10所述的纤维结构，其中所述一种或多种固体添加物中的至少一种包括纤维。
12.根据权利要求10所述的纤维结构，其中所述纤维结构还包含稀松布，所述稀松布连接至所述纤维结构的表面，使得所述固体添加物定位在所述稀松布和所述纤维结构的表面之间。
13.一种含水聚合物熔融组合物，其用于形成根据权利要求1至8中任一项所述的纤维元件，所述含水聚合物熔融组合物包含纤维元件形成聚合物和快速润湿表面活性剂。
14.根据权利要求13所述的含水聚合物熔融组合物，其中所述纤维元件形成聚合物选自：多糖、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、聚乙烯醇共聚物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白质、以及它们的混合物。
15.根据权利要求1所述的含水聚合物熔融组合物，其中所述快速润湿表面活性剂包括磺基琥珀酸盐表面活性剂。
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