CN104769172A - 非织造织物和可拉伸层合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在纵向和横向上均具有优异拉伸性的非织造织物以及包含此类非织造织物的层合物。所述非织造织物包含具有包括芯部分和皮部分的皮芯结构的纤维。所述芯部分包含热塑性弹性体。所述皮部分包含聚烯烃，所述聚烯烃具有大于或等于100克/10分钟的熔体流动速率并且所述聚烯烃的粘度在220℃至260℃的温度范围内选择的具体温度下比所述热塑性弹性体的粘度低。

Description

非织造织物和可拉伸层合物
技术领域
本发明涉及非织造织物和可拉伸层合物。
背景技术
各种类型的非织造织物用于卫生制品、家用产品等。例如，日本未审专利申请公布2012-144840A公开了根据通过从布置在同一模具上的不同喷丝头同时挤出由弹性体和聚烯烃构成的不同类型的熔融聚合物而进行的纺粘法的熔体纺丝法，并且公开了一种经过缠绕处理的非织造织物，所述缠绕处理通过将由混合纤维构成的非织造纤维网热压印处理为由弹性体构成的纤维与由聚烯烃构成的纤维的混合物来进行。
此外，日本未审专利申请公布2011-219900A公开了一种可拉伸非织造织物，该可拉伸非织造织物由包括热粘合纤维的纤维层(1)和包括树脂组分彼此不同的复合纤维的纤维层(2)构成，纤维层(2)层合在纤维层(1)的至少一个表面上。使这两个纤维层一体化，使得这两个纤维层的纤维在通过热粘合纤维的热粘结而部分形成的热粘结部分上不会压力粘合和变平。纤维层(1)的朝向纤维层(1)侧突出的凸状结构在这些热粘结部分之间形成。
发明内容
对于纵向(即，非织造织物在制造期间的进料方向)与横向(即，垂直于纵向的方向)，在常规的非织造织物中可能存在性能差异。也就是说，非织造织物的拉伸性总体上是各向异性的，并且当使用常规材料时，由于生产限制因素很难在该两个方向上容易地提供足够的拉伸性。
根据本发明，可以提供在纵向和横向上均易于具有足够伸长率(拉伸性)的非织造织物，并且本发明能够提供包括该非织造织物的层合物。在本发明的某些实施例中，除了优异的拉伸性外，非织造织物和层合物还具有良好的感觉和外观。此类非织造织物和层合物可以适当地用于与皮肤存在直接接触的应用。
本发明提供一种非织造织物，该非织造织物包含具有包括芯部分和皮部分的皮芯结构的纤维；芯部分包含热塑性弹性体；并且皮部分包含聚烯烃，所述聚烯烃的粘度在大于或等于220℃至小于或等于260℃的温度范围内选择的具体温度下比热塑性弹性体的粘度低，并且聚烯烃的熔体流动速率大于或等于100克/10分钟。
在本发明的非织造织物中使用具有皮芯结构的纤维，针对芯部分和皮部分使用具体类型的聚合物，并且指定用于皮部分的聚合物的流动性和粘度等等。因此，本发明的非织造织物在这两个方向即纵向(MD)和横向(CD)上易于具有足够的伸长率(拉伸性)。
热塑性弹性体可为热塑性聚氨酯。可以通过使用热塑性聚氨酯来实现非织造织物的更优异的拉伸性。
线性低密度聚乙烯可用作聚烯烃。可通过使用线性低密度聚乙烯来改善获得的非织造织物的感觉。
非织造织物可50％伸长率下具有在小于或等于1.3N/25mm的应力。由于在此应力下的弹性，即使没有施加强力，非织造织物也在MD方向和TD方向上以柔性方式变形。因此，对于需要无方向依赖性的优异拉伸性的应用诸如尿布等，可以有利地使用此类非织造织物。
可将非织造织物的一个表面生产为平滑表面。通过将一个表面制备成平滑表面，可在需要良好外观或光泽度的应用和需要优异感觉的应用中有利地使用该非织造织物。另外，表达“平滑表面”用于指在其中非织造织物的表面具有彼此不同平滑度的情况下，具有最高平滑度的表面。例如，如果这两个表面之间的平均压痕深度如基于JIS B0601确定存在差异，则“平滑表面”为具有较低平均压痕深度值的表面(优选地平均压痕深度小至少10％的表面)。
非织造织物可用于提供可拉伸层合物。也就是说，可提供一种可拉伸层合物，该可拉伸层合物包括非织造织物和在其间设置有距离的多根弹性体股线，其中所述弹性体股线具有其中弹性体股线接合到非织造织物的区域和其中弹性体股线与非织造织物分开的区域。
因此，本发明的目的是容易地提供一种非织造织物，该非织造织物在两个方向即纵向和横向上具有足够的伸长率(拉伸性)。本发明的另一个目的是提供一种包括该非织造织物的层合物。
附图说明
图1A示出第一实施例纤维的示意性剖视图；图1B示出第二实施例纤维的示意性剖视图；图1C示出第三实施例纤维的示意性剖视图；图1D示出第四实施例纤维的示意性剖视图；图1E示出第五实施例纤维的示意性剖视图；并且图1F示出第六实施例纤维的示意性剖视图。
图2是具有双层结构的可拉伸层合物的实例的透视图。
图3是具有三层结构的可拉伸层合物的不同实例的透视图。
图4示出用于制备图2所示可拉伸层合物的示例性方法。
图5示出在经历应变测试的可拉伸层合物中发生的应力与伸长率之间的关系。
具体实施方式
本发明的实施例在下文中参考附图进行详细的描述，但本发明不限于下文的实施例。在下文的描述中，相同的附图标记指定相同或相似的部分，并且省去了多余的描述。
本发明的实施例的非织造织物包含具有皮芯结构的纤维(复合纤维)。该非织造织物可仅由具有皮芯结构的纤维构成，或者可由具有皮芯结构的纤维和不具有皮芯结构的纤维构成。为易于向非织造织物施加无方向依赖性的柔性变形，该非织造织物优选地仅由具有皮芯结构的纤维构成。此外，对于垂直于具有皮芯结构的纤维的纵向的横截面形状并没有具体限制，并且这种形状以圆形形状和扁平形状为例。为了便于生产，大致圆形形状是优选的。
表达“具有皮芯结构的纤维”是指具有如下结构的纤维，当在垂直于纤维的纵向的横截面中观察时，该结构由芯部分以及覆盖该芯部分的至少一部分的皮部分构成。图1A至图1D示出具有皮芯结构的纤维的示意性剖视图。图1A、图1B、图1C、图1D、图1E和图1F分别是第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例、第五实施例和第六实施例的示意性剖视图。图1A所示第一实施例的纤维具有如下结构，在所述结构中芯部分F1由皮部分F2覆盖，使得皮部分F2与芯部分F1同心地布置。图1B所示第二实施例的纤维具有其中芯部分F1由皮部分F2覆盖的结构。然而，该实施例与第一实施例的不同之处在于，如在纤维的横截面方向上所观察到的，芯部分F1偏心地设置。图1C所示第三实施例的纤维具有与第二实施例的纤维类似的结构，不同的是芯部分F1具有不规则形状的横截面。
图1D所示第四实施例的纤维具有其中多个椭圆形横截面形状的芯部分F1由皮部分F2覆盖的结构。图1E所示第五实施例的纤维具有其中芯部分F1由皮部分F2覆盖的结构；然而，芯部分F1由第一芯部分F1a和覆盖第一芯部分F1a的第二芯部分F1b构成，并且第一芯部分F1a和第二芯部分F1b同心地设置。图1F所示第六实施例的纤维具有其中芯部分F1由皮部分F2覆盖的结构；然而，芯部分F1由第一芯部分F1a和第二芯部分F1b构成，并且多个第一芯部分F1a被设置在第二芯部分F1b内。
虽然可使用任何所需比率作为由芯部分F1占据的纤维横截面积与由皮部分F2占据的纤维横截面积的比率，但与皮部分F2的横截面积相比，芯部分F1的横截面积优选地较大。
具有皮芯结构的纤维的直径优选地大于或等于5μm并且小于或等于25μm，进一步优选地大于或等于8μm并且小于或等于20μm，并且最优选地大于或等于10μm并且小于或等于15μm。当具有皮芯结构的纤维的直径在上述范围内时，可以赋予获得的非织造织物可弯曲性。
虽然对于具有皮芯结构的纤维的长度并没有具体限制，只要这些纤维能够形成非织造织物，但长纤维是优选的。表达“长纤维”是指具有根据JIS L1015平均纤维长度测量方法(C方法)测量的至少25mm的平均纤维长度的纤维。
具有皮芯结构的纤维优选地具有从100％伸长率的大于或等于20％、进一步优选地大于或等于35％、并且最优选地大于或等于50％的伸长恢复率。当具有皮芯结构的纤维的伸长恢复率在上述范围内时，拉伸性是优异的，并且此类纤维特别适用于各种类型的应用诸如尿布等。
下述热塑性弹性体用于芯部分F1，并且下述聚烯烃用于皮部分F2，从而构成具有皮芯结构的纤维。
芯部分F1中所含有的热塑性弹性体为能够调整获得的非织造织物的拉伸性的材料。热塑性弹性体的分子总体上由具有橡胶弹性的柔性组分(软链段，柔性相)和用于防止塑性变形的分子限制组分(硬链段，硬质相)构成。热塑性弹性体可根据这些硬链段的类型进行分类。所利用的包含在芯部分F1中的热塑性弹性体优选地为聚合物诸如(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体(TPU)、(2)酯基热塑性弹性体、(3)烯烃基热塑性弹性体(TPO)、(4)苯乙烯基热塑性弹性体、(5)氯乙烯基热塑性弹性体、(6)酰胺基热塑性弹性体、(7)间同立构聚(1,2-丁二烯)、(8)聚(反式-1,4-异戊二烯)等。
在这些物质之中，(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体、(2)酯基热塑性弹性体、(3)烯烃基热塑性弹性体、(4)苯乙烯基热塑性弹性体、以及它们的组合为优选的，(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体、(2)酯基热塑性弹性体、(4)苯乙烯基热塑性弹性体、以及它们的组合为更优选的；并且(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体、(4)苯乙烯基热塑性弹性体、以及它们的组合为甚至更优选的。
此外，可使烯烃树脂与热塑性弹性体混合。可通过添加烯烃树脂来调整芯部分F1的硬度。此外，可改善芯部分F1中所包含的热塑性弹性体的可加工性。烯烃树脂以如下物质为例：聚丙烯、马来酸改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-苯乙烯共聚物等。
烯烃树脂相对于100重量份的热塑性弹性体或100重量份的与热塑性弹性体的组合的添加量为1.0至200重量份。
(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体为分子中具有氨基甲酸酯键并且在加热时表现出出流动性的聚合物。具有优异拉伸性的热塑性聚氨酯弹性体适于作为氨基甲酸酯基热塑性弹性体。
热塑性聚氨酯弹性体大体通过多元醇(即，长链多元醇、短链多元醇等)与异氰酸酯(即，二异氰酸酯等)之间的加成聚合反应获得。热塑性聚氨酯弹性体在分子中具有氨基甲酸酯键。这里，长链多元醇形成柔性组分，并且短链多元醇和二异氰酸酯形成分子限制组分。
用作热塑性聚氨酯弹性体的原材料的多元醇表示为聚酯基多元醇(诸如己二酸型、聚己内酯型等)、聚醚型多元醇等。长链多元醇的实例包括聚醚二元醇(例如，聚(氧四甲撑)二醇和聚(氧丙烯)二醇)、聚酯二元醇(例如，聚(己二酸乙二醇酯)二醇、聚(己二酸1,4-丁二醇酯)二醇、聚(己二酸1,6-己二醇酯)二醇、和聚(己二醇-1,6-碳酸酯)二醇)等等。短链多元醇的实例包括乙二醇、1,3-丙二醇、双酚-A、1,4-丁二醇和1,4-己二醇等等。
芳族型异氰酸酯、脂族型异氰酸酯和脂环族型异氰酸酯中的任一种可用作二异氰酸酯，以4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等为例。
氨基甲酸酯基热塑性弹性体可在芯部分F1中作为单一类型使用，或可使用两种或更多种类型的氨基甲酸酯基热塑性弹性体的组合。
可优选地用作(2)酯基热塑性弹性体的弹性体的实例包括下述酯基弹性体，所述酯基弹性体包括具有作为硬链段的芳族聚酯的嵌段和具有作为软链段的脂族聚醚或脂族聚酯的嵌段等等。
用于(3)烯烃基热塑性弹性体的利用茂金属作为催化剂来制备的乙烯-α-烯烃共聚物为尤其优选的，尤其考虑到可加工性、成本、耐光性、耐化学性、皮肤刺激性等等。乙烯-α-烯烃共聚物中与乙烯共聚的α-烯烃的实例包括具有3至30碳原子的α-烯烃，例如，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-庚烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、十八烯等等。在这些物质之中，优选地使用1-己烯、1-辛烯、1-庚烯、和4-甲基-1-戊烯。乙烯-α-烯烃共聚物中乙烯与α-烯烃的优选地混合比为40重量％或更多至98重量％或更少的乙烯和60重量％或更少的至2重量％或更多的α-烯烃。
可使用的(4)苯乙烯基热塑性弹性体的具体实例包括各种类型的第三嵌段聚合物材料，所述第三嵌段聚合物材料具有作为基础结构的芳族乙烯基-共轭二烯(或者其不饱和键的一部分或全部均为氢化的二烯)-芳族乙烯基嵌段共聚物。苯乙烯可有利地用作构成芳族乙烯基聚合物的乙烯基单体。此外，异戊二烯可有利地用作构成共轭二烯的单体。其不饱和键中的一部分或全部可在用作苯乙烯基热塑性弹性体时为氢化的。
(4)苯乙烯基热塑性弹性体以如下物质为例：苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯丁烯-乙烯嵌段共聚物(SEBC)、乙烯-乙烯丁烯-乙烯嵌段共聚物(CEBC)等。如果SEBS共聚物相对于100重量％的总SEBS共聚物用作苯乙烯基热塑性弹性体，则苯乙烯含量优选地大于或等于10重量％并且小于或等于25重量％。
除了热塑性弹性体外，芯部分F1还可包含添加剂诸如增粘剂(粘合性赋予剂)等。
与聚合物具有良好相容性的增粘剂为优选的。当将(1)氨基甲酸酯基热塑性弹性体和(4)苯乙烯基热塑性弹性体的共混聚合物用作聚合物组分时，不损害氨基甲酸酯基热塑性弹性体的结构并且与苯乙烯基热塑性弹性体具有良好相容性的共混聚合物为优选的。就增粘剂而言，可使用松香基、萜烯基和石油基增粘剂等等。
增粘剂的软化点可在大于或等于40℃并且小于或等于160℃的温度范围内，或可在大于或等于70℃并且小于或等于160℃的温度范围内。另外，可结合地使用两种或更多种类型的增粘剂。
增粘剂相对于总热塑性弹性体的量可大于或等于0.1重量％并且小于或等于10重量％。
芯部分F1还可包含各种类型的添加剂诸如抗氧化剂、风化剂、紫外线吸收剂、着色剂、无机填料、油等。例如，可添加热塑性塑料、油组分等以便改进热塑性弹性体的熔体流动性。
热塑性弹性体的剪切粘度优选地大于或等于2.5Pa·s，进一步优选地大于或等于5.0Pa·s，并且最优选地大于或等于7.5Pa·s。此外，对于热塑性弹性体的剪切粘度的上限并无具体限制，并且只要能够通过下述方法来制造非织造织物，任何剪切粘度都是允许的。热塑性弹性体的在上述范围内的剪切粘度为优选的，这是因为通过结合形成皮部分的聚烯烃来更容易地制造具有皮芯结构的纤维的能力。这里，可通过将样品夹在相对的组分之间并且在施加剪切力时执行测量(DMA测量)来测量“剪切粘度”。测量方法的细节将在工作实例中进行描述。例如，可使用由TA仪器日本有限公司(TA Instruments Japan Inc.)制造的粘弹性测量设备(ARES)来执行剪切粘度的测量。
热塑性弹性体的熔体流动速率优选地小于或等于160克/10分钟，进一步优选地小于或等于15克/10分钟，并且最优选地小于或等于10克/10分钟。另一方面，例如，可将热塑性弹性体的熔体流动速率的下限设定为大于或等于1克/10分钟。如果热塑性弹性体的熔体流动速率在上述范围内，则可以通过将热塑性弹性体与聚烯烃结合来更容易地生产具有皮芯结构的纤维。这里，术语“熔体流动速率”表示基于ASTM D 1238测量的值(测量温度：190℃，测量负载：2.16kg)。
热塑性弹性体的肖氏硬度A(JIS A硬度)优选地大于或等于50并且小于或等于75。当肖氏硬度A(JIS A硬度)在大于或等于50并且小于或等于75的范围内的热塑性弹性体用作芯部分F1时，可以获得具有皮芯结构的纤维，所述纤维具有良好的拉伸性和柔韧性。
皮部分F2包含聚烯烃，所述聚烯烃具有大于或等于100克/10分钟的熔体流动速率并且所述聚烯烃的粘度在大于或等于220℃并且小于或等于260℃的温度范围内选择的具体温度下比热塑性弹性体的粘度低。也就是说，皮部分F2中所包含的聚烯烃在220℃至260℃范围内的选择作为“熔体温度”的某个温度下，应当具有比热塑性弹性体的粘度更小的粘度(通常，可选择某个温度作为非织造织物生产期间的温度，或作为在通过下述熔喷法进行生产的情况下的模具温度；例如，该“熔体温度”可设定为240℃)。优选地基于上述“剪切粘度”测量方法来测量聚烯烃的粘度。例如，可采用在该“熔体温度”和150s-1的剪切速率下测量的剪切粘度。
此外，当热塑性聚氨酯弹性体用作芯部分F1时，用于芯部分F1和皮部分F2的材料优选地被选择成使得在240℃的熔体温度下，在从10s-1变化为100s-1的剪切速率范围内，皮部分F2中所包含的聚烯烃的剪切粘度高于芯部分F1中所包含的热塑性聚氨酯弹性体的剪切粘度；并且在超过100s-1并且至多达200s-1的剪切速率范围内，剪切粘度关系颠倒(即，皮部分F2中所包含的聚烯烃的剪切粘度变得低于芯部分F1中所包含的热塑性聚氨酯的剪切粘度)。特别优选地，在240℃的熔体温度下，当剪切速率从10s-1变为100s-1时，材料的剪切粘度较少地减小(例如，在这个剪切速率范围内，粘度发生±10％范围内的变化)。此外，对于皮部分F2中所包含的聚烯烃，在150s-1剪切速率和240℃温度下的剪切粘度优选地小于或等于30Pa·s，并且进一步优选地小于或等于10Pa·s。
聚烯烃的熔体流动速率表示基于ASTM D 1238测量的值(测量温度：190℃，测量负载：2.16kg)。如上所述，该值高于芯部分中所包含的热塑性弹性体的值，并且聚烯烃的熔体流动速率的值优选地大于或等于100克/10分钟。当聚烯烃的熔体流动速率在上述范围内时，可以通过将聚烯烃与热塑性弹性体结合来更容易地生产具有皮芯结构的纤维。此外，例如，虽然对于聚烯烃的熔体流动速率的上限并无具体限制，但可将这个上限设定为小于或等于1,500克/10分钟。
此外，皮部分F2中所包含的聚烯烃的实例包括烯烃树脂诸如聚乙烯、聚丙烯等。结晶聚烯烃和非结晶聚烯烃可用作皮部分F2中所包含的聚烯烃。聚乙烯的实例包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、和高密度聚乙烯(HDPE)，并且聚丙烯的实例包括丙烯均聚物、丙烯基二元共聚物、和丙烯基三元共聚物。在以上实例中，结晶聚丙烯或低结晶度(结晶程度＝约45％至55％)聚乙烯优选地用作烯烃树脂。
聚乙烯以如下为例：低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。在这些实例中，线性低密度聚乙烯(LLDPE)为优选的。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)为乙烯(即，主要成分)和少量α-烯烃的共聚物。线性低密度聚乙烯通常使用配位阴离子聚合催化剂诸如齐格勒－纳塔催化剂等进行生产。线性低密度聚乙烯具有约0.910至0.925(JIS K7112)的密度。虽然在伸长后因低变形而结晶度和密度较低，但密度优选地在大于或等于0.915g/cm3并且小于或等于0.940g/cm3的范围内。用于共聚作用的α-烯烃单体以如下物质为例：1-丁烯、1-己烯、4-甲基戊烯、1-辛烯或具有4至8个碳原子的类似α-烯烃。
可无具体限制地使用结晶聚丙烯，前提条件是其具有硬弹性。结晶聚丙烯的优选地实例包括丙烯的均聚物、丙烯和乙烯为主的共聚物、丙烯和α-烯烃为主的共聚物等等。
结晶聚丙烯的优选地结晶度为40％或以上。当结晶度小于40％时，纤维的伸长恢复率可为不足的。结晶度为基于通过DSC(差示扫描量热法)测量的熔融晶体所需的能量计算出的值。
从易于表现拉伸弹性的角度来看，结晶聚丙烯的优选的重均分子量为10,000或以上至1,000,000或以下，并且更优选地为20,000或以上至600,000或以下。
例如，非织造织物可通过下述熔喷法进行生产。也就是说，可使用吹塑微纤维(BMF)装置，该装置配备有第一挤出机、第二挤出机以及具有喷丝孔和送料区块分流器组件的熔喷模具。可以通过使用该类型的BMF装置来制备具有皮芯结构的纤维。抵靠以充分慢于纤维的流动速度的滚筒旋转速度旋转的滚筒来吹塑该纤维，并且在滚筒的表面上收集这些纤维以便能够形成纤维网并且产生非织造织物。还可以通过使用滚筒将该纤维网卷绕成辊来连续地生产非织造织物。
首先，由第一挤出机熔融用于形成芯部分的热塑性弹性体，并且由第二挤出机熔融用于形成皮部分的聚烯烃，并且将这些熔融树脂供应到送料区块分流器组件。然后使所供应的熔融树脂流通过送料区块分流器组件分流到多个熔融树脂流中。使分流的熔融树脂流维持处于某种状态以便防止相互直接接触，直到就在到达模具之前。由于以这种方式进行的配置，可以抑制将由具有不同组成的熔融树脂的接触所引起的熔融树脂流的不稳定。
使熔融树脂流就在到达模具之前整合在一起以便形成三层的熔融树脂流(即，聚烯烃/热塑性弹性体/聚烯烃)，并且随后从模具中挤出。可以通过调整齿轮泵来调整熔融树脂的进料速率。由于这种调整，可以控制整合熔融树脂中的热塑性弹性体与聚烯烃的比率，并且可以调整获得的具有皮芯结构的纤维的性能。
然后，将以均匀高速加热的空气送入从模具挤出的三层熔融树脂中。由于所供应的高速空气流，挤出的熔融树脂流被拉伸并且伸长。纤维的结构根据构成上述三个层的熔融树脂层的粘度关系和熔体流动速率而变化。如果聚烯烃的熔体流动速率高于热塑性弹性体的熔体流动速率并且聚烯烃具有比热塑性弹性体的粘度更低的粘度，则由聚烯烃形成的层熔合以便包封中间层，并且可以获得具有皮芯结构的纤维，该皮芯结构具有芯部分和皮部分。使通过以此方式挤出而获得的具有皮芯结构的纤维抵靠以比纤维的流速更慢的充分慢的旋转速度旋转的滚筒吹塑，通过收集滚筒表面上纤维来形成纤维网，并且可以产生非织造织物。此外，上述类型的其他组分可以与上述聚烯烃和热塑性弹性体共存。
通过上述方法制备的非织造织物具有MD(即，生产期间非织造织物的进料方向)和CD(垂直于MD)。然而，本实施例的非织造织物不存在方向依赖性，并且柔性伸长和变形在MD方向和CD方向上均是可能的。
在纵向和横向上，非织造织物在50％伸长率下的应力优选地小于或等于1.3N/25mm，进一步优选地小于或等于1.0N/25mm，并且最优选地小于或等于0.5N/25mm。另一方面，非织造织物在50％伸长率下的应力的下限例如可大于或等于0.1N/25mm。由于易于使非织造织物伸长的能力，非织造织物在50％伸长率下的应力优选地在上述范围内。
可将非织造织物的一个表面制备为平滑表面。可通过在非织造织物的生产期间控制喷丝头孔与收集具有皮芯结构的纤维的卷绕筒之间的距离来制备非织造织物的平滑表面的一个表面。
非织造织物的基重优选地小于或等于30g/m2，进一步优选地大于或等于8g/m2并且小于或等于28g/m2，并且最优选地大于或等于15g/m2并且小于或等于25g/m2。当非织造织物的基重在上述范围内时，获得的非织造织物为轻质的并且具有优异的透气性。此外，当非织造织物的基重在上述范围内时，弯曲阻力较低(即，小于或等于50mm)，所得的非织造织物是软的，并且非织造织物在MD方向和CD方向上柔性地变形。通过这种方式，非织造织物变得特别适用于诸如尿布等应用。这里，“弯曲阻力”表示基于JIS L 1913弯曲阻力测量方法(悬臂方法)测量的值。
非织造织物的厚度可由构成非织造织物的纤维的基重和纤维直径来确定。一般来讲，可将非织造织物的厚度设定为在10μm至500μm的范围内。当非织造织物的厚度在上述范围内时，总体的非织造织物为轻质和软的。
非织造织物的从100％伸长率的伸长恢复率优选地大于或等于20％，进一步优选地大于或等于35％，并且最优选地大于或等于50％。当非织造织物的伸长恢复率在上述范围内时，并且例如当非织造织物用作卫生制品时，非织造织物具有适形于人体运动的优异能力。
根据本发明的实施例的可拉伸层合物为包括非织造织物和在其间设置有距离的多根弹性体股线的可拉伸层合物；并且弹性体股线包括其中弹性体股线接合到非织造织物的区域和其中弹性体股线与非织造织物分开的区域。通过将可拉伸层合物以这种方式配置，不损害非织造织物的拉伸性，并且可以进一步增大伸长恢复率(例如，增大到大于或等于50％，并且优选地80％至90％)。
图2是示出具有双层结构的可拉伸层合物的实例的透视图。双层结构的可拉伸层合物10，如图2所示，具有非织造织物2并且具有多根弹性体股线4，所述弹性体股线平行于股线之间的距离单向地设置。弹性体股线4具有其中弹性体股线4接合到非织造织物2的区域和其中弹性体股线4与非织造织物2分开的区域。在图2的实例中，在非织造织物2中形成了波状图案。非织造织物2和弹性体股线4可通过热熔粘合接合或可通过粘合剂接合。
如图2所示，弹性体股线4沿可拉伸层合物10的MD(纵向)延伸并且多根弹性体股线4在可拉伸层合物10的CD方向(横向，垂直于MD方向)上之间设置有距离。另一方面，在以波状图案形成的非织造织物2中，谷部分2a(即，粘结到弹性体股线4的区域)和拱形脊部分2b(即，与弹性体股线4分开的区域)在MD方向上交替形成。谷部分2a和脊部分2b被形成为沿着CD方向延伸。使谷部分2a沿着在CD方向上延伸的线以线性方式粘结到弹性体股线4。脊部分2b的形状不限于如在CD方向上观察到的拱形形状。例如，当在CD方向上进行观察时，脊部分2b可具有正方形或三角形形状。
可拉伸层合物10能够在两个阶段中改变弹性力，这当在MD方向上拉伸可拉伸层合物10时发生。也就是说，在其中可拉伸层合物10在MD方向上拉伸的情况下，并弹性力没有充分地展示，直到其中非织造织物2弯曲远离弹性体股线4的脊部分2b被拉伸并且变平。因此，在初始阶段，可以使用超过弹性体股线4的弹性力的较低力来拉伸可拉伸层合物10。然后，当可拉伸层合物10已被拉伸成使得脊部分2b变平时，非织造织物2的弹性力加到弹性体股线4的弹性力，并且使用直到脊部分2b变平才用尽的相同的力来拉伸可拉伸层合物10变得不可能。
图3是示出具有三层结构的可拉伸层合物的一个实例的透视图。三层结构的可拉伸层合物11具有在MD方向上之间设置有距离的多根弹性体股线4、以波状图案形成并且设置在弹性体股线4上的非织造织物2、以及设置在弹性体股线4上在与非织造织物2相背对的一侧上的非织造织物6，如图3所示。
弹性体股线4具有其中弹性体股线4接合到非织造织物2的区域和其中弹性体股线4与非织造织物2分开的区域。具体地，在弹性体股线4的与非织造织物2相对的表面上，存在粘结到非织造织物2的谷部分2a的区域和与非织造织物2的脊部分2b分开的区域。也就是说，弹性体股线4的与非织造织物2相对的表面的一部分不接合到非织造织物2。非织造织物2和弹性体股线4可通过热熔粘合来接合或可通过粘合剂来接合。
可拉伸层合物11具有三层结构，所述三层结构在弹性体股线4的任一侧上具有非织造织物2和6，并且因此可以产生由平坦非织造织物6形成的可拉伸层合物11的表面。这个表面适用于卫生制品等等，这是因为与皮肤接触的感觉很好，以及因为平坦表面在皮肤上不容易留下接触痕迹。
在图2和图3中，在波状图案非织造织物2的横向上每1cm的脊部分2b的数量(节距)优选地大于或等于0.39cm-1并且小于或等于11.8cm-1。另外，谷部分2a的下端的高度与脊部分2b的上端的高度之间的优选地差值为0.1mm或以上至5mm或以下。另一方面，脊部分2b的优选宽度介于0.1mm或以上至5mm或以下的范围内。
弹性体股线4的纤维直径优选地大于或等于15μm并且小于或等于2mm，进一步优选地大于或等于50μm并且小于或等于1mm，并且最优选地大于或等于100μm并且小于或等于500μm。当弹性体股线4的纤维直径在上述范围内时，获得的可拉伸层合物的拉伸性是优异的。
弹性体股线4的从100％伸长率的伸长恢复率优选地大于或等于20％，进一步优选地大于或等于35％，并且最优选地大于或等于50％。例如，当可拉伸层合物用作卫生制品时，使用伸长恢复率在上述范围内的弹性体股线4是优选的，以获得适形于符合人体运动的优异能力。
弹性体股线4优选地由能够调整拉伸性的材料形成，并且热塑性弹性体尤其适合用作这种材料。所描述的关于具有皮芯结构并且构成非织造织物的纤维的热塑性弹性体中的至少一种可用作这种热塑性弹性体。
如果(4)苯乙烯基热塑性弹性体用于弹性体股线4，则苯乙烯基热塑性弹性体的代表性实例为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS共聚物)。
当使用了SIS共聚物时，按SIS共聚物的100重量％的总重量计，苯乙烯的比例优选地为10重量％或更高，并且更优选地15重量％或更高，并且优选地50重量％或更低，并且尤其优选地45重量％或更低。
从弹性体股线4的流动性(可加工性)和稳定性的角度来看，SIS共聚物的熔体流动速率优选地为高的，并且在某些实施例中，该流动性可大于或等于10并且小于或等于45。另外，在某些实施例中，可将SIS共聚物的熔体流动速率的下限设定为20并且可将上限设定为40。这里，术语“熔体流动速率”表示基于ASTM D 1238而测量的值(测量温度：200℃，测量负载：5.0kg)。
可使用SIS共聚物的未改性类型和改性类型。可通过例如不饱和羧酸或其衍生物在SIS共聚物上的加成反应(例如，移植)来获得改性的SIS共聚物。具体实例包括马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、巴豆酸、内型-双环[2,2,1]-5-庚烯-2,3-二羧酸、顺式-4-环己烯-1,2-二羧酸、以及它们的酸酐和酰亚胺。
可将具有包括三个或更多个分支的骨架的SIS共聚物用作SIS共聚物。此外，在某些方面，可结合使用两种或更多种SIS共聚物。
除了这些聚合物组分外，在弹性体股线4中还可包括增粘剂(增粘试剂)和其他添加剂。还可使用关于具有皮芯结构并构成非织造织物的纤维描述的相同添加剂作为这些添加剂。
弹性体股线4优选地为具有皮芯结构的纤维。关于具有皮芯结构并构成非织造织物的纤维描述的垂直于纤维的纵向的横截面形状、皮芯结构、芯部分与皮部分的横截面积比率等适用于弹性体股线4。
描述为正用于芯部分的上述热塑性弹性体可用于弹性体股线4。在此类热塑性弹性体中，优选使用苯乙烯基热塑性弹性体。苯乙烯基热塑性弹性体的实例为上文所述的(4)苯乙烯基热塑性弹性体。苯乙烯基热塑性弹性体中的苯乙烯的比例、SIS共聚物情况下的熔体流动速率、使用自然/变性状态的可能性、支链结构的存在与否、以及添加剂(诸如，增粘剂)的存在与否、含量、和类型如上所述。
皮部分的材料优选地为能够热熔粘合到非织造织物2和非织造织物6的材料。由于上述非织造织物2由具有包括芯部分F1和覆盖芯部分F1的皮部分F2的皮芯结构的纤维形成，因此弹性体股线4的皮部分所用的材料优选地已热熔粘合到构成非织造织物的纤维的皮部分F2。
可使非弹性体组分用作具有热熔粘合性的弹性体股线4的皮部分。非弹性组分的实例包括烯烃类树脂(例如，聚乙烯、聚丙烯等等)、或者聚酯基树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等等)。可将结晶或非结晶组分用于非弹性组分。聚乙烯的实例包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、和高密度聚乙烯(HDPE)，并且聚丙烯的实例包括丙烯均聚物、丙烯基二元共聚物、和丙烯基三元共聚物。从热熔粘合到构成非织造织物的纤维的皮部分F2的角度来看，弹性体股线4的皮部分优选地由与皮部分F2的组分相同的组分制成。具体地，从皮肤感觉的角度来看，弹性体股线4和皮材料F2的皮部分组分优选地为线性低密度聚乙烯。
所利用的线性低密度聚乙烯可为与上述具有皮芯结构并构成非织造织物的纤维中的皮部分F2的线性低密度聚乙烯相同类型的线性低密度聚乙烯。
当弹性体股线4以此方式由具有皮芯结构的纤维构成时，由于弹性体股线4具有已热熔粘合到构成非织造织物的纤维的皮部分F2的皮部分，因此可以通过热熔粘合实现弹性体股线4与非织造织物2和非织造织物6之间的强力粘结。此外，由于使弹性体股线4通过热熔粘合强力粘结到非织造织物2和非织造织物6的能力，在可拉伸层合物10和11的生产期间不需要使用粘合剂。
例如，可通过某种方法诸如下述方法获得包括非织造织物2和弹性体股线4的可拉伸层合物10。图4示出用于生产图2所示双层结构的可拉伸层合物的示例性方法。首先，如通过图4的箭头所指出的那样，在具有凹陷和突起的波状图案的成形辊300与301之间传送通过熔喷法生产的片状非织造织物2，并且形成具有谷部分2a和脊部分2b的波状非织造织物2。通过改变所利用的成形辊300和301，可以使非织造织物2的形状(即，谷部分2a和脊部分2b的形状)改变为所需形状，并且可以使横向上每1cm的脊部分2b的计数(节距)改变为所需计数(节距)。通过成形辊301的旋转在成形辊301与冷却辊302之间传送形成为具有波状图案的非织造织物2。
另一方面，在挤出机303中对热塑性弹性体增塑，并且将增塑的热塑性弹性体通过从挤出机303中挤出而送入T模具304。由于热塑性弹性体穿过T模具304，该弹性体形成为多根弹性体股线4。在成形辊301与冷却辊302之间进料从T模具304以熔融状态挤出的弹性体股线4。然后，使波状非织造织物2和多根弹性体股线4在成形辊301与冷却辊302之间粘结在一起，以便产生双层结构的可拉伸层合物10。
粘合剂可用于使非织造织物2和弹性体股线4粘结在一起，并且可使用热熔粘合。当使用热熔粘合时，可以通过使用具有热熔粘合性的上述材料作为构成弹性体股线4或非织造织物2的纤维的表面材料来增大粘结强度。
此外，为了生产三层结构的可拉伸层合物11，可通过在成形辊301与冷却辊302之间进一步进料非织造织物6来获得三层结构的可拉伸层合物11。
根据本发明实施例的非织造织物和根据本发明的另一个实施例的可拉伸层合物适用于卫生制品诸如尿布等并且适用于家用产品等。
实例
本发明的非织造织物、双层结构的可拉伸层合物和三层结构的可拉伸层合物将在下文基于工作实例以更为具体的方式进行解释。然而，本发明并不受以下工作实例的限制。
工作实例1
通过下述方法制备非织造织物。
具体地，通过下述熔喷法制备具有皮芯结构的纤维。这些具有皮芯结构的纤维包含由下文在表2中列出的组分构成的热塑性弹性体(芯部分)和聚烯烃(皮部分)。
使用第一挤出机(220℃)熔融具有160克/10分钟的熔体流动速率(MFR)的线性低密度聚乙烯(LLDPE)树脂(DNDA-1082，由陶氏化学公司(Dow Chemical Company)销售)，并且将熔融的线性低密度聚乙烯送入加热至约220℃的送料区块分流器组件。使用第二挤出机(260℃)熔融热塑性聚氨酯弹性体(TPU)树脂(ET 870，由巴斯夫公司(BASF)销售)，并且将熔融的热塑性聚氨酯弹性体送入送料区块分流器组件。将供应的熔融树脂流通过分流器部分成多个相应流，并且使这些熔融树脂流维持处于非接触状态，一直到即将到达送料区块分流器组件的出口为止。使熔融树脂流在出口处结合以形成由聚烯烃/热塑性弹性体/聚烯烃构成的三层熔融树脂流。此时通过使用用于调整熔融树脂的流动速率的齿轮泵，进料熔融树脂以便使得聚烯烃(LLDPE):热塑性弹性体(TPU)的重量百分比为20:80。熔喷模具(220℃)具有椭圆形(长度:直径比＝5:1)平滑表面的喷丝孔(每厘米10个喷丝孔)并且使每模具宽度的聚合物加工速度维持处于0.14kg/hr/cm(0.8磅/小时/英寸)。
将加热的空气(约230℃)以高速朝向挤出的熔融树脂送入，并且维持适用于形成具有0.076cm间隙宽度的均匀非织造织物的压力。在该操作期间，从BMF模具排出的三层熔体流通过熔合形成了具有皮芯结构并且配备有芯部分和皮部分的纤维，使得低MFR的聚烯烃层包封热塑性弹性体。抵靠以低于纤维的流动速度的充分慢的旋转速率旋转的滚筒吹塑这些具有皮芯结构的纤维，使得通过积聚滚筒表面上的纤维来形成纤维网以获得非织造织物。将获得的非织造织物卷绕在滚筒上。BMF模具与滚筒之间的距离为15.24cm(6英寸)。获得的非织造织物包含了具有包括芯部分和皮部分的皮芯结构的纤维，所述纤维的平均直径为15μm，并且芯部分与皮部分的横截面积比为80:20。非织造织物的基重为15g/m2。
工作实例2至5和比较例1至3
使用表2和表3中列出的组分，以与工作实例1中相同的方式制备非织造织物。获得的纤维的平均直径、芯部分与皮部分的横截面积比以及非织造织物的基重如表2和表3中所示。
剪切粘度的测量
对于构成表2和表3中列出的芯部分和皮部分的聚合物来说，通过下述方法测量剪切粘度。
使用热板将该聚合物热压到约1mm的厚度。通过聚合物的类型和熔体温度来确定热压期间的温度，并且将该温度设定为聚合物的熔体温度(在150℃至240℃的范围内)。此外，在热压之前，使用烘干机来使TPU在70℃下干燥若干小时。将热压后的热压聚合物修剪成25mm的直径以提供试件。该试件用于使用DMA测量设备(即，由TA仪器日本有限公司(TAInstruments Japan Inc.)制造的粘弹性测量设备(ARES))来测量剪切粘度。在150s-1的剪切速率和240℃的温度(在220℃至260℃的温度间隔中所选择的温度)下基于锥板粘度测量方法执行剪切粘度的测量。
对于表2和表3中列出的组合物来说，在150s-1的剪切速率和240℃的温度下，已经确认的是，皮部分的剪切粘度低于芯部分的剪切粘度。这些值在下文列出的表1中示出。
表1
工作实例6
通过以下列出的方法制备用作可拉伸层合物的非织造织物(平坦的和波状形状)。
以与工作实例1相同的方式制备包括具有由下表4中列出的组分构成的皮芯结构的纤维的(平坦)非织造织物，并且使用这种(平坦)非织造织物。芯部分与皮部分的纤维横截面积比为80:20。非织造织物的纤维直径为12μm，并且基重为20.5g/m2。
使用以上述方式获得的非织造织物形成(波状)非织造织物。使用该非织造织物、诸如图4所示的装置以及成形辊形成波状图案，所述波状图案具有1mm的脊部分2b宽度、1mm的高度差值(从谷部分2a的底部尖端到脊部分2b的顶部尖端)以及在非织造织物的横向每1厘米3.93cm-1的脊部分2b(节距)。
通过下述方法制备用于可拉伸层合物的弹性体股线。通过使用与工作实例1相同的方法来使用由T模具单螺杆熔体挤出机和冷却辊(型号VS30，由田边塑料机械有限公司(Tanabe Plastics Machinery Co.,Ltd.)制造)构成的膜制造装置制造具有0.5mm直径的圆形横截面并且由被皮部分覆盖的芯部分构成的弹性体股线，所述芯部分由苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Quintac 3390，由棣南公司(Zeon Corporation)销售)形成，所述皮部分由线性低密度聚乙烯(6201XR，由埃克森美孚公司(ExxonMobilCorporation)销售)形成。芯部分与皮部分的横截面积比为99:1。弹性体股线的基重为20g/m2。
通过下述方法制备双层结构的可拉伸层合物。在大于或等于200℃并且小于或等于300℃的热熔粘合温度下执行(波状)非织造织物到弹性体股线的粘结以获得双层结构的可拉伸层合物。使(波状)非织造织物的谷部分2a粘结到弹性体股线，并且使(波状)非织造织物的脊部分2b与弹性体股线分开。
通过下述方法制备三层结构的可拉伸层合物。在制备以上述方式获得的双层结构的可拉伸层合物时，送入(平坦)非织造织物以使弹性体股线夹在(波状)非织造织物与(平坦)非织造织物之间，并且使弹性体股线与非织造织物粘结在一起。在大于或等于200℃并且小于或等于300℃的热熔粘合温度下执行该非织造织物到弹性体股线的粘结以获得三层结构的可拉伸层合物。使弹性体股线粘结到(波状)非织造织物的谷部分2a，并且使脊部分2b与弹性体股线分开。另一方面，使弹性体股线沿股线的整个长度固定到(平坦)非织造织物。
工作实例7至15和比较实例4至8
使用下文表4至表6中列出的组分，并且通过与上述相同的方法制备工作实例和比较实例的非织造织物、双层结构的可拉伸层合物和三层结构的可拉伸层合物。
应力-应变测试
使获得的非织造织物和可拉伸层合物各自形成为25mm宽和80mm长的矩形件。在MD和CD上执行应力-应变测试。在应力-应变测试期间，使用25mm的卡盘分隔件抓住可拉伸层合物，使可拉伸层合物以300毫米/分钟的拉伸速度拉伸高达100％伸长率，然后恢复。重复两次该循环。
图5是示出在应变测试期间在可拉伸层合物中发生的应力与伸长率之间的关系的图表。如图5所示，执行包括第一负载步骤和第一恢复步骤的第一循环，并且然后执行包括第二负载步骤和第二恢复步骤的第二循环。执行第一伸长(50％和100％负载)时的应力测量、第二恢复(50％负载)时的应力测量以及第二循环后的应变(第二应变)测量。结果示于表2至表6中。
刚度测试
根据悬臂方法对获得的非织造织物和可拉伸层合物执行刚度测试。将测量为15mm×150mm的件放在具有45°倾斜面的梯形测试器的上基面上位置靠前。此时，将试件的纵向上的一个端部调整为与测试设备的上基面的前端部重叠，并且记录试件的纵向上的相对端部的位置(初始位置)。然后，使试件从上基面的前端部向外滑动，并且当试件与测试设备的倾斜面接触时，确定试件的滑动距离。通过测量试件的另一个端部在测试设备的上基面上从初始位置的移动距离(mm)来确定这个距离。基于试件的滑动距离来评估试件的刚度。结果示于表2至表6中。
表面柔度测试：皮肤感觉
通过感觉测试方法观察对获得的非织造织物和可拉伸层合物的皮肤感觉，并且关于样品基于以下列出的标准是否具有合适的皮肤感觉执行评估。
制备至少150mm宽和至少250mm长的试件并将其放在桌子上(就可拉伸层合物而言，使非织造表面向上放置)。接下来，将试件布置成定位在测试人的前面。将右手的背面放在试件上，并且使手从前面滑到右面。重复3次该动作。此时，测试人没有施加向下按压桌子的力。以5个级别评估试件接触皮肤的感觉。将具有优异皮肤感觉的试件评估为“5”(即，相当优异的平滑度、非常平滑的运动和极其清洁的感觉)。将具有次等皮肤感觉的试件评估为1。结果示于表2至表6中。
表2
表3
表5
表6
在表2至表6中，芯部分和皮部分的组分的缩写是指以下列出的组分。
TPU：氨基甲酸酯基热塑性弹性体(由BASF制备，ET 870和C65A；由亨斯迈公司(Huntsman Corporation)制备，PS 440)
SEBS：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(由科腾聚合物公司(Kraton Polymers)制备，G 1657)
LLDPE：线性低密度聚乙烯(由陶氏化学公司(Dow Chemical Company)制备，DNDA-1082和DNDB-1077；由埃克森美孚公司(ExxonMobilCorporation)制备，6201XR)
SIS：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(由棣南公司(ZeonCorporation)制备，QUINTAC 3390)
PP：聚丙烯(由利安德巴塞尔工业公司(LyondellBasell)制备，MF650W；由道达尔石化公司(Total Petrochemicals)制备，3860X)

Claims (6)

1.一种非织造织物，包含纤维，所述纤维具有包括芯部分和皮部分的皮芯结构；
所述芯部分包含热塑性弹性体；并且
所述皮部分包含聚烯烃，所述聚烯烃的粘度在大于或等于220℃至小于或等于260℃的温度范围内选择的具体温度下比所述热塑性弹性体的粘度低，并且所述聚烯烃的熔体流动速率大于或等于100克/10分钟。
2.根据权利要求1所述的非织造织物，其中所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯。
3.根据权利要求1或2所述的非织造织物，其中所述聚烯烃为线性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非织造织物，其中在50％伸长率下的应力小于或等于1.3N/25mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的非织造织物，其中一个表面为平滑表面。
6.一种可拉伸层合物，包括：
根据权利要求1至5中任一项所述的非织造织物；和
多根弹性体股线，所述多根弹性体股线之间设置有距离；
所述弹性体股线包括其中所述弹性体股线接合到所述非织造织物的区域和其中所述弹性体股线与所述非织造织物分开的区域。
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