CN105765121B - 用于经强化的结合的弹性纤维 - Google Patents

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Abstract

提供一种弹性纤维，其包括聚氨基甲酸酯和/或聚氨基甲酸酯脲和如聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合的添加剂。所述弹性纤维适用于如抛弃式卫生物品的层压结构中以及针织、编织和非编织织物构造中。

Description

用于经强化的结合的弹性纤维
技术领域
本发明涉及适于结合到基材(如包括聚烯烃纤维的基材)的弹性纤维(双组分，如弹性外鞘-纤芯型纤维或单一组分(在本文中也称为单组分纤维))的形成。所述弹性纤维是通过聚合物掺合物干式纺丝成单组分或外鞘-纤芯型双组分纤维而产生。
背景技术
全球抛弃式纸尿布市场对于具有极佳弹性、高伸缩性和对非编织物的高结合能力的纤维具有增加的需求。因为其杰出特性(包括高伸长率和良好的弹性恢复)，弹性纤维在抛弃式纸尿布中用作弹性股线方面继续获得关注。在如婴儿和成人纸尿布的失禁产品中，弹性纤维使用于若干位置(如于腿带和/或腰带中)以提供所述纸尿布的极佳合身性。
为了在抛弃式纸尿布中引入可拉伸区域，针对经拉伸的弹性体纤维施加热熔粘着剂，所述弹性体纤维随后在两个或两个以上层(如可包括聚丙烯的薄膜或非编织物)之间经层压。虽然施加了热熔粘着剂以在弹性体股线与非编织基材之间建立结合位点，但是在纸尿布的不同组分(弹性股线、热熔粘着剂和非编织织物)之间仍观察到粘着力的明显不足。据相信热熔粘着剂与非编织织物相容，但其在化学上与弹性纤维不相容。
为解决此缺点，可用于结合弹性纤维到非编织织物的最风行方法为用热熔粘着剂使弹性股线过载。由于热熔粘着剂的成本较高，因此适宜施加低于18gsm(每平方米经粘着剂覆盖的基材的粘着剂材料的克数)的粘着剂附加物，更优选为等于或低于15gsm，且最优选为等于或低于12gsm。
美国专利第7,255,820号公开聚苯乙烯在弹性纤维中的使用，但仅出于实现改良热定形的目的，其与本文所公开的技术问题无关。
发明内容
使用经济型替代性聚合物添加剂对弹性纤维进行混合纺丝提供了一种减少粘着剂消耗成本而不改变弹性纤维效能的途径。外鞘-纤芯型纤维配置优于常规纤维配置的独特益处包括潜在的成本节省，其与以下因素有关：使用较少的较昂贵的聚合添加剂以得到相同所需特征，或仅对外鞘聚合物添加昂贵添加剂，利用纺丝到外鞘中的聚合物的较低熔点以促进结合而不破坏纤芯组分的形态，从而改良由包覆于聚合物掺合物中的可纺丝聚合物纤芯制成的弹性纤维的效率，所述聚合物掺合物包含具有不良和优良可纺性的聚合物。
一些实施例提供具有结合强化添加剂的单组分和/或双组分外鞘-纤芯型弹性纤维，所述结合强化添加剂强化弹性纤维与如非编织物的基材之间的结合。所述外鞘-纤芯型纤维包括：较高熔点聚氨基甲酸酯脲纤芯，和包括低熔点热塑性聚合物作为结合强化添加剂的外鞘。
使用低熔点聚合物外鞘的原因在于提供与粘着剂和如非编织物的基材的较高结合强度，或者替代性地，减少相同结合强度所需的粘着剂的量。
在一个实施例中，当熔融粘着剂在160℃-200℃温度范围内喷涂到弹性股线上时，弹性材料附着于聚烯烃非编织基材上，所述温度范围高于热塑性聚合物外鞘的玻璃转变温度，后一温度熔融或软化结合强化添加剂以在冷却时与热熔粘着剂和非编织基材形成结合位点。
热塑性粘合剂包括(但不限于)聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合。使用聚苯乙烯聚合物的主要原因在于其固有地能够结合到热熔粘着剂，因为这些粘着剂主要由聚苯乙烯嵌段共聚物制成。最后，聚苯乙烯聚合物的低成本为在抛弃式纸尿布应用中增加成本节省的另一有吸引力的原因。
在外鞘-纤芯型弹性纤维的一个实施例中，纤芯纤维包括100％的聚氨基甲酸酯(如较高熔点嵌段聚氨基甲酸酯/脲聚合物)且外鞘包括聚合物掺合物，所述聚合物掺合物包括约30％到99.5％的至少一种经选择的聚氨基甲酸酯/脲聚合物和约0.5％到约70％的至少一种添加剂(如强化结合添加剂)。任选地在热熔粘着剂存在下，当弹性单组分和双组分外鞘-纤芯型纤维在高于强化结合添加剂的对应玻璃转变或熔融温度下加热时，所述纤维能够提供对如聚烯烃纤维基材(包括非编织物)的基材的强化结合。作为额外的益处，已观察到所述纤维的粘性降低，其在分配弹性纤维中改良越端送纱拉力。
具体实施方式
提供包括弹性纤维的层压结构，所述弹性纤维包括聚氨基甲酸酯和约0.01重量％到约30重量％的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合；其中所述弹性纤维粘附于一层或多层选自由以下组成的群组的基材：织物、非编织物、薄膜和其组合。所述层压结构可通过任何已知方法粘附，包括(但不限于)其中所述弹性纤维是通过粘着剂、超声波结合、热结合或其组合粘附。
弹性纤维可使用于织物或层压结构中，且可包括局部整理剂，所述局部整理剂包括矿物油、硅油或其组合。此整理剂可以任何适合的量存在，如纤维的0.1重量％到约2重量％(包括多达纤维的约1重量％)的量。局部整理剂具有约5厘拖到约150厘拖的粘度。
其它添加剂可按需要包括于纤维中。适合的纤维添加剂包括硬脂酸镁、有机硬脂酸盐、硅油、矿物油和其组合。
弹性纤维可包括聚氨基甲酸酯和/或聚氨基甲酸酯脲和约0.01重量％到约0.90重量％(包括约0.3重量％到约0.85重量％和约0.60重量％到约0.85重量％)的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、其共聚物、其衍生物和其组合。此纤维可为溶液纺丝型。所述纤维可具有均质的横截面(单组分纤维)或具有包含外鞘-纤芯型构造的双组分弹性纤维；其中所述纤芯包括聚氨基甲酸酯且所述外鞘包含至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合。
弹性纤维也可包括于如针织、编织或非编织构造的织物中。弹性纤维包括聚氨基甲酸酯和约0.01重量％到约30重量％的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合。
提供一种制备层压结构的方法，其包括：
提供弹性纤维，所述弹性纤维包括聚氨基甲酸酯和约0.01重量％到约30重量％(如约0.1重量％到约3.0重量％)的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合；
其中所述弹性纤维粘附于一层或多层选自由以下组成的群组的基材：织物、非编织物、薄膜和其组合。
层压结构可通过超声波结合、粘着剂、热结合和其组合粘附。此层压物品可包括于抛弃式卫生物品中。
聚氨基甲酸酯脲和聚氨基甲酸酯组合物
适用于制备纤维或长链合成聚合物的聚氨基甲酸酯脲组合物包括至少85重量％的嵌段聚氨基甲酸酯。这些组合物通常包括聚合二醇或多元醇，所述聚合二醇或多元醇与二异氰酸酯反应以形成以NCO封端的预聚物(“封端二醇”)，所述预聚物随后溶解于如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮的适合溶剂中，且随后与双官能增链剂反应。当所述增链剂为二醇时，形成聚氨基甲酸酯(且其可在无溶剂情况下制备)。当所述增链剂为二胺时，形成聚氨基甲酸酯脲(聚氨基甲酸酯的亚类)。在可纺丝为弹性纤维的聚氨基甲酸酯脲聚合物的制备中，通过羟基端基与二异氰酸酯和一个或多个二胺的连续反应延伸二醇。在各情况下，二醇必须经历链延伸以提供具有必要特性(包括粘度)的聚合物。必要时，二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、无机酸、叔胺(如三乙胺)、N,N'-二甲基哌嗪等和其它已知催化剂可用以协助封端步骤。
适合的多元醇组分包括数目平均分子量约600到约3,500的聚醚二醇、聚碳酸酯二醇和聚酯二醇。可包括两种或两种以上多元醇或共聚物的混合物。
可使用的聚醚多元醇的实例包括那些具有两个或两个以上羟基的二醇，所述二醇来自环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃和3-甲基四氢呋喃的开环聚合和/或共聚合，或来自各分子中具有少于12个碳原子的多元醇的缩合聚合，所述多元醇如二醇或二醇混合物，如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。线性、双官能聚醚多元醇为优选的，且分子量为约1,700到约2,100的聚(四亚甲基醚)二醇(如官能度为2的1800(堪萨斯州卫奇塔的英威达公司(INVISTA of Wichita,KS)))为特定适合多元醇的一个实例。共聚物可包括聚(四亚甲基-共-亚乙基醚)二醇。
可使用的聚酯多元醇的实例包括那些具有两个或两个以上羟基的酯二醇，所述酯二醇是通过脂肪族聚羧酸与各分子中具有不超过12个碳原子的低分子量多元醇或其混合物进行缩合聚合而产生。适合聚羧酸的实例为丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸和十二烷二羧酸。用于制备聚酯多元醇的适合多元醇的实例为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。具有约5℃到约50℃的熔融温度的线性双官能聚酯多元醇为特定聚酯多元醇的一个实例。
可使用的聚碳酸酯多元醇的实例包括那些具有两个或两个以上羟基的碳酸酯二醇，所述碳酸酯二醇是通过光气、氯甲酸酯、碳酸二烷基酯或碳酸二烯丙酯与各分子中具有不超过12个碳原子的低分子量脂肪族多元醇或其混合物进行缩合聚合而产生。用于制备聚碳酸酯多元醇的适合多元醇的实例为二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。具有约5℃到约50℃的熔融温度的线性双官能聚碳酸酯多元醇为特定聚碳酸酯多元醇的一个实例。
二异氰酸酯组分还可包括单一二异氰酸酯或不同二异氰酸酯的混合物，所述混合物包括含有4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和2,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异构体混合物。可包括任何适合的芳香族或脂肪族二异氰酸酯。可使用的二异氰酸酯的实例包括(但不限于)1-异氰酸酯基-4-[(4-异氰酸酯基苯基)甲基]苯、1-异氰酸酯基-2-[(4-氰酸酯基苯基)甲基]苯、双(4-异氰酸酯基环己基)甲烷、5-异氰酸酯基-1-(异氰酸酯基甲基)-1,3,3-三甲基环己烷、1,3-二异氰酸酯基-4-甲基-苯、2,2'-甲苯二异氰酸酯、2,4'-甲苯二异氰酸酯和其混合物。特定聚异氰酸酯组分的实例包括ML(拜耳公司(Bayer))、MI(巴斯夫公司(BASF))和50O,P'(陶氏化学公司(Dow Chemical))和其组合。
增链剂可为水或用于聚氨基甲酸酯脲的二胺增链剂。视聚氨基甲酸酯脲和所得纤维的所需特性而定，可包括不同增链剂的组合。适合二胺增链剂的实例包括：肼；1,2-乙二胺；1,4-丁二胺；1,2-丁二胺；1,3-丁二胺；1,3-二氨基-2,2-二甲基丁烷；1,6-己二胺；1,12-十二烷二胺；1,2-丙二胺；1,3-丙二胺；2-甲基-1,5-戊二胺；1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨甲基环己烷；2,4-二氨基-1-甲基环己烷；N-甲氨基-双(3-丙胺)；1,2-环己二胺；1,4-环己二胺；4,4'-亚甲基-双(环己胺)；异佛尔酮二胺；2,2-二甲基-1,3-丙二胺；间四甲基二甲苯二胺；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-氨甲基-3,5,5-三甲基环己烷；1,3-戊二胺(1,3-二氨基戊烷)；间亚二甲苯基二胺和(德士古公司(Texaco))。
当需要聚氨基甲酸酯时，增链剂为二醇。可使用的这些二醇的实例包括(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-1,3-三亚甲基二醇、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)苯和1,4-丁二醇和其混合物。
可任选地包括单官能醇或单官能二烷基胺封端剂以控制聚合物的分子量。还可包括一种或多种单官能醇与一种或多种二烷基胺的掺合物。
适用于本发明的单官能醇的实例包括选自由以下组成的群组的至少一个成员：具有1到18个碳的脂肪族和环脂肪族伯醇和仲醇、酚、经取代酚、分子量小于约750(包括分子量小于500)的乙氧基化烷基酚和乙氧基化脂肪醇、羟胺、经羟甲基和羟乙基取代的叔胺、经羟甲基和羟乙基取代的杂环化合物和其组合，包括糠醇、四氢糠醇、N-(2-羟乙基)丁二酰亚胺、4-(2-羟乙基)吗啉、甲醇、乙醇、丁醇、新戊醇、己醇、环己醇、环己烷甲醇、苄醇、辛醇、十八醇、N,N-二乙基羟胺、2-(二乙氨基)乙醇、2-二甲氨基乙醇和4-哌啶乙醇和其组合。
适合单官能二烷基胺封端剂的实例包括：N,N-二乙胺、N-乙基-N-丙胺、N,N-二异丙胺、N-叔丁基-N-甲胺、N-叔丁基-N-苄胺、N,N-二环己胺、N-乙基-N-异丙胺、N-叔丁基-N-异丙胺、N-异丙基-N-环己胺、N-乙基-N-环己胺、N,N-二乙醇胺和2,2,6,6-四甲基哌啶。
结合强化添加剂
结合强化添加剂可为任何适合的烃类树脂，如那些选自聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、其共聚物、其衍生物和其组合的烃类树脂。衍生物可包括酯、酸、酰胺等。结合强化添加剂可具有任何适合分子量，如300到500,000的数目平均分子量。更高数目平均分子量可为50,000-500,000或150,000到300,000。更低数目平均分子量可为小于50,000。更低数目平均分子量的烃类树脂的适合范围可为约300到45,000或1000到40,000。
苯乙烯添加剂可包括聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯衍生物和其组合。适合的以苯乙烯为主的聚合物的实例包括(但不限于)聚苯乙烯、对烷基聚苯乙烯(如对甲基聚苯乙烯)、对芳基聚苯乙烯等。另外，聚苯乙烯共聚物的实例包括苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯与(1-甲基乙烯基)苯的共聚物和其组合。
丙烯酸系聚合物可包括多种单体中的任一者。包括丙烯酰基部分的那些单体(例如丙烯酸和甲基丙烯酸)以及其衍生物或其混合物为适合的。酯、酰胺、丙烯酸腈和其混合物优选视为衍生物。实例包括聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸丁酯)和其组合。
作为组分的含C1-12烃基的(甲基)丙烯酸酯单体的实例包括(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烯基酯、(甲基)丙烯酸环烷基酯、(甲基)丙烯酸环烯基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、(甲基)丙烯酸烷芳基酯、(甲基)丙烯酸芳烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基芳烷基酯、(甲基)丙烯酸芳烷基芳基酯等。其中，(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸环烷基酯为适合的。
适用的丙烯酸系聚合物的实例包括聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸丁酯)和其组合。
添加剂
以下列举可任选地包括在聚氨基甲酸酯脲组合物中的添加剂的种类。例示性和非限制性清单包括在内。然而，额外添加剂为所属领域所熟知。实例包括：抗氧化剂、UV稳定剂、着色剂、颜料、交联剂、相变材料(固体石蜡)、抗微生物剂、矿物(即铜)、微囊封添加剂(即真芦荟、维生素E凝胶、真芦荟、海带、烟碱、咖啡碱、香料或香精)、纳米粒子(即二氧化硅或碳)、碳酸钙、阻燃剂、抗粘添加剂、抗氯降解添加剂、维生素、药物、芳香剂、导电添加剂、染色剂和/或染料辅助试剂(如季铵盐)。可添加到聚氨基甲酸酯脲组合物的其它添加剂包括助粘剂、抗静电剂、抗蠕变剂、光学增亮剂、聚结剂、导电添加剂、发光添加剂、润滑剂、有机和无机填充剂、防腐剂、调质剂、热变色添加剂、驱虫剂和润湿剂、稳定剂(受阻酚、氧化锌、受阻胺)、助滑剂(聚硅氧油)和其组合。
添加剂可提供一种或多种有利特性，包括：染色性、疏水性(即聚四氟乙烯(PTFE))、亲水性(即纤维素)、摩擦控制、抗氯性、抗降解性(即抗氧化剂)、粘着性和/或可熔性(即粘着剂与助粘剂)、阻燃性、抗微生物特性(银、铜、铵盐)、阻障、导电性(碳黑)、拉伸特性、颜色、发光、可再循环性、生物降解性、芳香、粘性控制(即金属硬脂酸盐)、触觉特性、定形能力、热调节(即相变材料)、营养、消光剂(如二氧化钛)、稳定剂(如水滑石)、碳钙镁石与水碳镁石的混合物、UV筛选剂和其组合。
制造纤维的方法
通过聚氨基甲酸酯-脲聚合物的溶液纺丝(湿法纺丝或干式纺丝)来产生一些实施例的纤维，所述聚合物是来自具有常规氨基甲酸酯聚合物溶剂(例如DMAc)的溶液。聚氨基甲酸酯脲聚合物溶液可包括上文所述的组合物或添加剂中的任一者。通过使有机二异氰酸酯与适当二醇在二异氰酸酯与二醇的摩尔比在1.6到2.3(优选1.8到2.0)的范围内时反应以产生“封端二醇”，从而制备所述聚合物。随后使封端二醇与二胺增链剂的混合物反应。在所得聚合物中，软链段为聚合物链的聚醚/氨基甲酸酯部分。这些软链段呈现低于60℃的熔融温度。硬链段为聚合物链的聚氨基甲酸酯/脲部分；这些硬链段具有高于200℃的熔融温度。硬链段共计为聚合物总重量的5.5％到9％，优选6％到7.5％。
在制备纤维的一个实施例中，经由分配板和孔的所需配置来计量含有30％-40％聚合物固体的聚合物溶液以形成长丝。配置分配板以用同心外鞘-纤芯型、偏心外鞘-纤芯型和并列配置之一来合并聚合物流，接着挤压通过普通毛细管。通过在300℃-400℃和至少10:1的气体:聚合物质量比下引入热的惰性气体来干燥挤出长丝，且以至少400米/分钟(优选至少600m/min)的速度抽出且随后以至少500米/分钟(优选至少750m/min)的速度卷绕。以下给出的全部实例均以762m/min的捲取速度(take-up speed)在热惰性气体气氛中以80℃挤出温度制得。标准工艺条件为所属领域所熟知。
可将强化结合的添加剂(如聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物或聚乙烯吡咯烷酮)添加到聚合物溶液中以用于纤芯、仅外鞘或用于单组分(非双组分)纤维。举例来说，在外鞘-纤芯型双组分纤维中，添加剂可仅存在于外鞘中。当添加剂仅在外鞘中时，其可以所述外鞘的约0.5重量％到约70重量％的量存在。
根据本发明制得的弹性纤维所形成的纱线总体上具有至少0.6cN/dtex的断裂强度、至少400％的断裂伸长率、至少27mg/dtex的在300％伸长率下的卸载模数。
根据ASTM D 2731-72的通用方法测量弹性纤维的强度和弹性特性。就以下表格中报导的实例来说，在50厘米/分钟的恒定伸长率下在0％与300％伸长率之间循环具有5cm标距的弹性纤维长丝。在第一次循环时在100％(M100)和200％(M200)伸长率下以力测定模数并以克报导。在第五次循环时在200％伸长率下测定卸载模数(U200)并以克在表中报导。在第六次延伸循环时测量断裂伸长率百分比和断裂力。
如第五次卸载曲线返回实质上零压力时所处的点所指示，将定形百分比确定为在第五次和第六次循环之间剩余的伸长率。在对样品进行五次0％-300％伸长/松弛循环之后30秒时测量定形百分比。随后以定形％＝100(Lf-Lo)/Lo计算所述定形百分比，其中Lo和Lf为五次伸长/松弛循环之前(Lo)和之后(Lf)当不用拉力保持笔直时的长丝(纱线)长度。
本发明的特征和优点通过以下实例更充分展示，所述实例是用于说明目的且并不欲解释为以任何方式限制本发明。
实例
本发明的代表性实施例将参照说明本发明的原理和实施的以下实例加以描述。在这些实例中，根据常规方法制备的聚氨基甲酸酯/脲为线性聚合物(可购自堪萨斯州卫奇塔和特拉华州威明顿(Wilmington,DE)的英威达公司(Invista,S.à.r.L.))；
St代表聚苯乙烯；
St1代表较低数目平均分子量的聚苯乙烯；
BM代表聚(甲基丙烯酸丁酯)；
IBM代表聚(甲基丙烯酸异丁酯)；
MMA代表聚(甲基丙烯酸甲酯)；
AN代表聚丙烯腈；
SMMA代表共聚物聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)；
SAN代表共聚物聚(苯乙烯-共-丙烯腈)；
PVP代表聚乙烯吡咯烷酮
MB2766：热塑性丙烯酸树脂
ZeroCreepTM代表热熔弹性附着粘着剂。
除了MB2766和ZeroCreepTM由Dianal America,Inc提供且热熔粘着剂由波士胶公司(Bostik)提供以外，以上列出的化合物可购自西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich)。
实例1
纤芯溶液
将嵌段聚氨基甲酸酯完全溶解于二甲基乙酰胺溶剂中，以得到纺丝纤芯溶液。由此，聚氨基甲酸酯与DMAC以重量计的混合比率为35:65(w/w)。
外鞘溶液
将聚苯乙烯完全溶解于二甲基乙酰胺溶剂中，以得到聚苯乙烯储备溶液，随后将所述储备溶液与嵌段聚氨基甲酸酯溶液(参见纤芯溶液)混合。由此，聚苯乙烯与聚氨基甲酸酯以重量计的混合比率列于表1中。为确保均一性，在表征或纺丝开始之前将各共聚物样品彻底混合6小时。
其后，将纤芯-外鞘溶液在930米/分钟的卷绕速度下纺丝为具有4根扭绞在一起的长丝的40和360丹尼尔纱线的单线。在进入经5.5千克/小时的流动速率下的375℃氮气冲洗的纺丝纤芯-外鞘单元之前，将聚合物溶液温度控制在50℃。随后将经干燥的纱线卷绕成管状物。测量此测试物件的初纺纱线特性且列于表1中。
实例2
除了用聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚(丙烯腈)替换聚苯乙烯和使用表1所示的以重量计的混合比率(w/w)以外，使用如实例1中描述的相同程序和条件。测量此测试物件的初纺纱线特性且列于表1中。
实例3
将聚苯乙烯溶解于二甲基乙酰胺溶剂中以得到聚苯乙烯溶液(30％)，且将所形成的聚合物溶液纺丝为纱线。测量此测试物件的初纺纱线特性且列于表3a中。
实例4
将聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮两者分别溶解于二甲基乙酰胺溶剂中，以得到聚苯乙烯溶液(30％)和聚乙烯吡咯烷酮溶液(20％)。其后，将由聚苯乙烯溶液(30％)和聚乙烯吡咯烷酮溶液(20％)制成的聚合物掺合物溶液纺丝为纱线。测量此测试物件的初纺纱线特性且列于表3中。
实例5
将较低平均数目分子量的聚苯乙烯溶解于二甲基乙酰胺溶剂中以得到聚苯乙烯溶液(60％)，且将所形成的聚合物溶液纺丝为纱线。测量此测试物件的初纺纱线特性且列于表3b中。
PUU：对照弹性纤维纱线(聚氨基甲酸酯脲)；PU：聚氨基甲酸酯脲；St：聚苯乙烯；SMMA：聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)；SAN：聚(苯乙烯-共-丙烯腈)；BM：聚(甲基丙烯酸丁酯)；IBM：聚(甲基丙烯酸异丁酯)；MB2766：丙烯酸树脂。
表1说明适合于本发明的外鞘-纤芯型双组分弹性纤维的特性。P1为对照，即常规弹性纤维，样品P2-10为根据本发明制得的外鞘-纤芯型弹性纤维。由以上实例可见，嵌段聚氨基甲酸酯与聚合添加剂(包括(但不限于)聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸丁酯)和衍生物)的溶液混合物的干式纺丝对纱线特性无明显负面影响。这些纤维的伸长率和定形数据中所存在的微小偏差为意料之中的，且所述偏差可归因于添加聚合添加剂到个别弹性纤维纱线中。
总体来说，外鞘-纤芯型双组分弹性纤维P2-10被发现具有极佳特性，如高伸长率和与常规弹性纤维P1相似的定形。
结合结果
在结合双组分弹性纤维到非编织物之后，根据先前所描述的方法测试样品的结合保持力(100-％蠕变保持力)。在纸尿布应用中，在下文所描述的在热熔粘着剂已经施加于基材上之后2天内进行的特定测试中当结合保持力为超过60％，优选超过70％，更优选超过75％，最优选超过80％时，弹性纤维的结合效能通常被视为优良的。这些测试指示通过热熔粘着剂可实现何种程度的粘着力和结合保持力。由于热熔粘着剂的高成本，所述粘着剂是以低于18gsm(每平方米经粘着性材料覆盖的基材上的粘着性材料的克数)，更优选等于或低于15gsm，且最优选等于或低于12gsm的附加量使用(美国专利第20090264580号)。
在本发明中，通过表2a-b所示的特定实例说明外鞘-纤芯型弹性纤维的结合效能。
表2a-b.使用7、11和15.5gsm的ZeroCreepTM附加物，外鞘-纤芯型弹性纤维初纺纱线特性与对照弹性纤维纱线的结合保持力的比较.
a)
b)
由表2a-b显而易见的是，本发明的双组分纤维与对照弹性纤维相比呈现对非编织织物的更高结合保持力。
当ZeroCreepTM附加物为7gsm时，双组分弹性纤维P2-7和P9-12与对照弹性纤维P1或P8相比呈现优良的结合效能(表2a-b)。应注意具有聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)添加剂的纤维呈现较高结合保持力。
在ZeroCreepTM附加物等于11gsm时，本发明所主张的全部6种双组分纤维与对照弹性纤维相比具有对非编织物的优良结合能力。如此前所见，当在纤维外鞘中使用聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)时，结合保持力增加较多。
当ZeroCreepTM附加物为15.5gsm时，本发明的全部纤维(P2-7和P9-12)(包括对照纤维(P1和P8))呈现高得多的结合保持力。本发明的双组分纤维与对照纤维相比仍呈现较好的蠕变保持力。
表3a.单组分弹性纤维初纺纱线特性与对照弹性纤维纱线的比较.
样品编号 P13 P14 P15
聚合物类型 PUU1 PUU1/St PUU1/St/PVP
纤维中的热塑性聚合物(％) 0 0.875 98.25/0.875/0.875
丹尼尔 745.5 739.5 NA
ELO 492.75 520.25 500.0
TEN 423.8 522.45 409.8
TP2 81.06 83.72 97.71
TM2 16.55 15.96 15.07
SET 25.55 27.95 28.5
PUU1：对照弹性纤维纱线(聚氨基甲酸酯脲)；St：聚苯乙烯；PVP：聚乙烯吡咯烷酮。
表3b.单组分弹性纤维初纺纱线特性与对照弹性纤维纱线的比较.
样品编号 P16 P17 P18
聚合物类型 PUU2/St1 PUU2/St1 PUU2
纤维中的热塑性聚合物(％) 2.5 4.2 0
目标丹尼尔 720 720 720
ELO 465 477 503
TEN 380 410 388
TP2 84.2 84.8 85.3
TM2 15.7 15.4 15.3
SET 27.3 28.1 26.5
PUU2：对照弹性纤维纱线(聚氨基甲酸酯脲)；St1：低平均数目分子量的聚苯乙烯
表4.使用7、11和15.5gsm的ZeroCreepTM附加物，单组分弹性纤维初纺纱线特性与对照弹性纤维纱线的结合保持力的比较.
表5.使用15和20毫克/米/股的由Henkel生产的DM 800B，单组分弹性纤维初纺纱线特性与对照弹性纤维纱线的结合保持力的比较.
粘着性附加物 结合保持力％ 粘着性附加物 结合保持力％
15毫克/米/股 20毫克/米/股
P16 82.3 P16 89.2
P17 83.5 P17 88.7
P18 77.6 P18 87.7
表4和表5显示本发明的纤维与对照物相比呈现较好的结合保持力。
虽然已描述了哪些目前被认为是本发明的优选实施例，但所属领域的技术人员将认识到可在不背离本发明的精神的情况下对其进行变化和修改，且打算包括所有所述变化和修改，使其属于本发明的真实范围内。

Claims (18)

1.一种层压结构，其包含：
由聚合物溶液经溶液纺丝形成的弹性纤维，所述弹性纤维包含聚氨基甲酸酯和0.01重量%到30重量%的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)；
其中所述弹性纤维粘附于一层或多层选自由以下组成的群组的基材：织物、非编织物和其组合。
2.根据权利要求1所述的层压结构，其中所述弹性纤维是通过粘着剂、超声波结合、热结合或其组合粘附。
3.根据权利要求1所述的层压结构，其中所述弹性纤维为外鞘-纤芯型双组分纤维且所述添加剂仅存在于所述外鞘中。
4.根据权利要求3所述的层压结构，其中所述外鞘包括占所述外鞘的0.5重量%到70重量%的量的所述添加剂。
5.根据权利要求1所述的层压结构，其中所述弹性纤维进一步包含占所述纤维的0.1重量%到2重量%的量的局部整理剂，所述局部整理剂包含矿物油、硅油或其组合。
6.根据权利要求5所述的层压结构，其中所述局部整理剂具有5到150厘斯托克斯 的粘度。
7.根据权利要求1所述的层压结构，其中所述弹性纤维进一步包含选自硬脂酸镁、有机硬脂酸盐、硅油、矿物油和其组合的额外添加剂。
8.根据权利要求1所述的层压结构，其中所述基材为薄膜。
9.一种由聚合物溶液经溶液纺丝形成的弹性纤维，所述弹性纤维包含聚氨基甲酸酯和0.01重量%到0.90重量%的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)。
10.一种由聚合物溶液经溶液纺丝形成的弹性纤维，所述弹性纤维包含聚氨基甲酸酯和至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)，其中所述添加剂具有300到低于50,000的数目平均分子量。
11.根据权利要求10所述的弹性纤维，其中所述添加剂具有300到45,000的数目平均分子量。
12.一种溶液纺丝型双组分弹性纤维，其包含外鞘-纤芯型构造；
其中所述纤芯包含聚氨基甲酸酯且所述外鞘包含聚氨基甲酸酯和至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)。
13.一种织物，其包含：
由聚合物溶液经溶液纺丝形成的弹性纤维，所述弹性纤维包含聚氨基甲酸酯和0.01重量%到30重量%的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)。
14.根据权利要求13所述的织物，其中所述织物包含针织、编织或非编织构造。
15.一种制备层压结构的方法，其包含：
提供由聚合物溶液经溶液纺丝形成的弹性纤维，所述弹性纤维包含聚氨基甲酸酯和0.01重量%到30重量%的至少一种选自由以下组成的群组的添加剂：聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸丁酯)；
其中所述弹性纤维粘附于一层或多层选自由以下组成的群组的基材：织物、非编织物和其组合。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述弹性纤维是通过超声波结合、粘着剂、热结合和其组合粘附。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述层压物品包括于抛弃式卫生物品中。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述基材为薄膜。
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