CN116234897A - 具有后加工改性的水溶性纤维和含有其的制品 - Google Patents

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J·奈特
R·格茨
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Abstract

公开了处理包含聚合物的纤维的方法，所述聚合物包括乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，以及所得纤维或包含所述所得纤维的产品。在一个示例性实施例中，具有表面区域和内部区域的纤维包括用改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物。所述纤维的横截面包括所述内部区域和所述表面区域，所述内部区域包含具有第一改性程度的所述聚合物，所述表面区域包含具有大于所述第一改性程度的第二改性程度的所述聚合物。

Description

具有后加工改性的水溶性纤维和含有其的制品
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年9月4日提交的美国临时申请第63/074,716号的权益，所述美国临时申请以全文引用的方式明确并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及水溶性纤维。更具体地，本公开涉及包含改性聚合物的水溶性纤维，所述改性聚合物在纤维形成之后通过化学改性聚合物中的乙烯醇部分而包含乙酸乙烯酯部分和/或乙烯醇部分。
背景技术
无纺织物传统上用于许多一次性消费产品，包括个人护理产品，如绷带、尿布组件、女性护理和成人失禁用品，以及一次性湿巾，如用于工业应用、医疗应用、清洁应用和个人/婴儿护理。此类产品中使用的传统化学成分，如粘胶、聚丙烯或棉纤维，通常是不可持续的、不可生物降解的，是微塑料的潜在贡献者，而且经常被错误地处置，如冲进马桶，进入废水处理和污水处理设施。已知的湿巾必须被丢弃在垃圾桶里，这对使用者来说可能并不卫生或方便。这些制品的不当处置可能导致家庭中的管道堵塞，在住宅和市政废水系统中形成“油脂山”或聚集由凝结的油脂和烹饪脂肪以及一次性湿巾构成的可生物降解和不可生物降解材料的凝结块，造成海洋微塑料，并要求改变消费者的行为。
水溶性制品的溶解度概况和机制(例如，热水可溶与冷水可溶，易溶与延迟溶解或延长释放)可能需要根据所述制品的最终用途进行调整。对于包括水溶性纤维的制品，可通过选择具有不同化学改性如共聚的纤维形成材料来改变溶解度概况和机制。然而，纤维形成材料的化学改性也会影响纤维形成材料形成纤维的能力。因此，可能无法获得由具有所需化学改性的特定聚合物形成的纤维以提供具有所需溶解度概况的纤维，因为纤维形成材料可能无法经受纤维制造过程。因此，提供一种在纤维形成后改变纤维的溶解度概况的方法将是有利的，以便获得原本无法获得的溶解度概况。
此外，纤维或由其制备的水溶性制品的溶解度概况、可粘合性和其它特性，如机械特性和化学相容性，可以针对特定的最终用途进行设计。因此，有利的是提供一种方法，用于在纤维形成后改善纤维的可粘合性、扩大化学相容性和/或其它特性，和/或在组装成复合材料之前维持或改变无纺织物的溶解度概况，以便管理库存。扩大的化学相容性用于包装和交付的应用。后加工改性纤维的化学构成并因此改变纤维的溶解度概况的能力将有利地允许从一种或少数几种纤维类型开始获得各种纤维类型。制造后的纤维改性提供了许多优势，如可加工性、工艺变化和/或组成的灵活性。
附图说明
为了进一步促进对本公开的理解，在此附上二十四(24)个图式。
图1A-1D显示了根据示例性实施例的各种纤维形状的横截面，其中线指示纤维的直径；
图2A显示了根据示例性实施例的以芯-鞘结构为特征的圆形纤维的横截面，其中鞘(壳)202的聚合物具有化学改性或比芯201的聚合物更高程度的改性；
图2B显示了根据示例性实施例的圆形纤维的横截面，其特征在于从内部区域301到表面区域302的递增梯度的聚合物改性程度；
图2C显示了根据示例性实施例的圆形纤维的横截面，其特征在于聚合物在横截面上具有相同或相等的改性程度；
图3显示了根据示例性实施例的圆形纤维的横截面，所述纤维具有第一区域例如芯区域401、第二区域例如鞘(壳)区域402以及设置在第一区域和第二区域之间的至少一个第三区域例如两个中间区域403a和403b，所述纤维的截面的特征在于从第一区域到第二区域的递增梯度的聚合物改性程度；
图4A是根据示例性实施例的柔软度等级为1的本公开的无纺织物的显微图像；
图4B是根据示例性实施例的柔软度等级为5的本公开的无纺织物的显微图像；
图5是根据示例性实施例的无纺织物的图示，将织物的外表面注释为100和101；
图6显示了根据示例性实施例的包含多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的ATR-FTIR结果，所述纤维未经化学改性和用戊二酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图7显示了根据示例性实施例的包含多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的ATR-FTIR结果，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图8显示了根据示例性实施例的包含多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的ATR-FTIR结果，所述纤维未经化学改性和用邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图9显示了根据示例实施例的多个纤维(纤维E)的ATR-FTIR结果，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图10显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的破裂时间(秒)，所述纤维未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图11显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的无纺织物的破裂时间(秒)，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时；
图12显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的拉伸强度，所述纤维未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时；
图13显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的无纺织物的拉伸强度，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时；
图14显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的甘油保持能力(以保留百分比计)，所述纤维未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时，其中甘油的初始负载为50％；
图15显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的无纺织物的甘油保持能力(以保留百分比计)，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时，其中甘油的初始负载为50％；
图16显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的通气无纺织物的甘油保持能力(以保留百分比计)，所述纤维未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时，其中甘油的初始负载为180％；
图17显示了根据示例性实施例的具有多个纤维(纤维A)的无纺织物的甘油保持能力(以保留百分比计)，所述纤维未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时，其中甘油的初始负载为180％；以及
图18显示了根据示例性实施例的包含乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物的示例性块体的内部区域(“内部区域”)和表面区域(“外部区域”)的ATR-FTIR结果，所述共聚物未经化学改性和用马来酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时。
具体实施方式
本文提供了处理纤维以对构成纤维的聚合物进行化学改性的方法，其通过使纤维或其表面与改性剂接触，以在纤维或其表面的区域中用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性并形成改性纤维。本文还提供了通过混合包含聚合物、改性剂和任选的改性剂溶剂的纤维来处理纤维的方法，以用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性并形成改性纤维。在实施例中，在纤维与溶剂接触的持续时间内，纤维不溶于溶剂。本公开的方法可有利地提供一种具有化学改性或增加构成纤维的聚合物的化学改性的纤维；一种具有芯-鞘结构的纤维，其中鞘或表面区域的聚合物具有与芯或内部区域的聚合物不同的化学改性量(改性程度)；和/或一种具有构成纤维的聚合物从内部区域到表面区域的化学改性梯度的纤维。任选地，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种。如本文所用，“乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种”和“乙酸乙烯酯部分和/或乙烯醇部分”描述了一种仅包含乙酸乙烯酯部分、仅包含乙烯醇部分或同时包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分的示例性聚合物。在本公开中，单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述”包括复数指代，除非上下文另有明确说明。因此，例如，提及“乙烯醇部分”是提及包括乙烯醇部分在内的一或多种此类结构和等效物。例如，此类聚合物可以是包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分的共聚物，即乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
本公开的一个方面提供了一种处理纤维以对构成纤维的聚合物进行化学改性的方法，其通过使纤维或其表面与改性剂接触，以在纤维或其表面的区域中用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性并形成改性纤维。在实施例中，使纤维或其表面与改性剂接触包括混合纤维、改性剂以及任选的改性剂溶剂，所述纤维包含含有乙酸乙烯酯部分和/或乙烯醇部分的聚合物。
本公开的另一个方面提供了一种改性纤维，其根据本公开的方法用改性剂进行了化学改性。
本公开的另一个方面提供了一种纤维，其具有表面区域和内部区域。所述纤维包括包含乙酸乙烯酯部分和/或乙烯醇部分的改性聚合物。所述纤维的横截面包括包含具有第一改性程度的聚合物的内部区域和包含具有大于第一改性程度的第二改性程度的聚合物的表面区域。
本公开的另一个方面提供了一种纤维，其包含具有芯-鞘结构的横截面。所述纤维包括包含具有第一改性程度的聚合物的第一区域，例如芯区域，和包含具有第二改性程度的聚合物的第二区域，例如鞘区域。第二改性程度不同于，例如大于第一改性程度。
本公开的另一个方面提供了一种处理包含多个纤维的无纺织物的方法。在示例性实施例中，多个纤维中的每个纤维包括包含乙酸乙烯酯部分和/或乙烯醇部分的聚合物。所述方法包括使无纺织物的至少一部分与改性剂接触，以用改性剂对其中每个纤维的区域中的聚合物进行化学改性，从而提供改性的无纺织物。
本公开的另一个方面提供了一种改性的无纺织物，其中根据本公开的方法用改性剂对其中的聚合物进行了化学改性。
本公开的另一个方面提供了一种无纺织物，其包含本公开的改性纤维。
本公开的另一个方面提供了一种多层无纺织物，其包含第一层，所述第一层包含根据本公开的方法处理的无纺织物或包含本公开的纤维的无纺织物。
本公开的另一个方面提供了一种小袋，其包含根据本公开的无纺织物，呈限定小袋内部容积的小袋形式。
本公开的另一个方面提供了一种密封制品，其包含本公开的无纺织物。
本公开的另一个方面提供了一种可冲散制品，其包含本公开的无纺织物。
本公开的另一个方面提供了一种可穿戴的吸收性制品，所述制品包含具有面向穿戴者的一侧和面向外部的一侧的吸收芯和集液层，其中所述集液层包含本公开的无纺织物。
通过审阅以下详细描述，其它方面和优势对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。虽然本纤维、无纺织物、小袋、制品及其制造方法可以有各种形式的实施例，但下文的描述包括具体实施例，应理解本公开是说明性的，并不打算将本发明限制于本文所述的具体实施例。
在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是水溶性的，并且在用改性剂处理之后保持水溶性。在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是冷水可溶的，并且在用改性剂处理之后是热水可溶的。在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是冷水可溶的，并且在用改性剂处理之后，纤维的至少一部分外表面是热水可溶的。在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是热水可溶的，并且在用改性剂处理之后是冷水可溶的。在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是热水可溶的，并且在用改性剂处理之后，纤维的至少一部分外表面是冷水可溶的。在实施例中，本公开的纤维在用改性剂处理之前是冷水可溶的，并且在用改性剂处理之后保持冷水可溶。在实施例中，纤维在用改性剂处理之前不是水溶性的，而纤维在用改性剂处理之后是水溶性的。在实施例中，在将纤维与改性剂混合之后，纤维不是水溶性的。
本公开的方法和纤维可提供一或多个优点，包括但不限于提供对纤维的微观结构的控制，改变纤维的溶解度概况和/或机制，增强纤维对化学剂的化学相容性，增加纤维的吸收能力，增加和/或控制活性剂在纤维内部的负载，提供对组合物或活性物从纤维内部释放的控制，通过分子间力增加纤维间的内聚力并通过共价键的形成创造交联点，改善纤维和由其形成的无纺织物的可加工性(例如，允许使用通气粘合的无纺粘合，提高拉伸强度，为额外的功能提供锚定点，并允许活性物质的触发递送)。
除非另有明确说明，否则术语“水解程度”被理解为聚合物最初具有的所有可水解部分中水解部分的百分比(例如摩尔百分比)。例如，对于包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，在水解过程中发生乙酸乙烯酯部分中的酯基被羟基部分取代，并且乙酸乙烯酯部分变成乙烯醇部分。聚乙酸乙烯酯均聚物的水解程度被认为是零，而聚乙烯醇均聚物的水解程度是100％。乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物的水解程度等于乙酸乙烯酯和乙烯醇部分总数中乙烯醇部分的百分比，并且在零和100％之间。
如本文所用并且除非另有规定，否则术语“改性程度”当其涉及如本文所述的化学改性时，是指提供给本文所述纤维的聚合物主链的化学改性量。例如，聚乙烯醇共聚物主链可包括乙烯醇单体单元(部分)和乙酸乙烯酯单体单元(部分)，这取决于水解程度，并且如果聚乙烯醇已经用马来酸单甲酯改性了2mol％，基于乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元的总量，聚乙烯醇的改性程度是2mol％。如本文所用并且除非另有规定，否则在主链中具有两个或更多个单体单元的共聚物不被视为改性聚合物，除非主链单元在纤维形成后被化学改性，如本文所述。例如，包含乙烯醇单体单元、乙酸乙烯酯单体单元和马来酸单甲酯单体单元的聚乙烯醇共聚物，其中马来酸单甲酯单体单元占总主链单体单元的2mol％，不被视为具有2mol％的改性程度。然而，这种共聚物可通过例如3mol％马来酸单甲酯进行化学改性，以提供包含2mol％马来酸单甲酯主链单元和3mol％马来酸单甲酯改性的共聚物。如本文所用并且除非另有规定，否则术语“化学改性(chemical modification)”和“化学改性(chemically modify)”是指对纤维的聚合物主链的改性，其中化学改性不包括水解聚合物，并且其中化学改性不增加主链单体单元的数量。例如，聚乙烯醇共聚物主链可包括乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元，这取决于水解程度，并且如果聚乙烯醇在本文中称为被化学改性，则相对于未改性或非改性的聚合物，乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元的总量按化学改性量(改性程度)减少，因为乙烯醇单体单元和/或乙酸乙烯酯单体单元已经转化为改性单体单元。本文所公开的纤维的聚合物有可能在进一步化学改性所述纤维的聚合物之前具有改性程度，并且因此，总的改性程度将包括进一步化学改性所述纤维的聚合物之前的改性程度，加上本文所公开的改性剂所发生的改性程度。在一些实施例中，乙烯醇部分中的羟基(-OH)与改性剂反应，并且聚合物主链与改性剂的部分化学键合。
如本文所用并且除非另有规定，否则术语“水溶性”是指根据本文所述的溶解时间和崩解时间测试方法(MSTM-205)所确定，在指定温度下的溶解时间为300秒或更短的任何无纺织物或含有其的制品，或根据本文所公开的确定单一纤维溶解度的方法，在指定温度下的完全溶解时间小于30秒的任何纤维。例如，溶解度参数可以是厚度为6密耳(约152μm)的无纺织物或由其制成的制品的特征。在约100℃、约90℃、约80℃、约70℃、约60℃、约50℃、约40℃、约20℃或约10℃的温度下，无纺织物的溶解时间任选地可为200秒或更短、100秒或更短、60秒或更短、或30秒或更短。在未指定溶解温度的实施例中，水溶性无纺织物在不高于约100℃的温度下的溶解时间为300秒或更短。在约100℃、约90℃、约80℃、约70℃、约60℃、约50℃、约40℃、约20℃或约10℃的温度下，纤维的完全溶解时间可为30秒或更短。如本文所用，根据本文所公开的确定单一纤维溶解度的方法，当纤维在指定温度下的完全溶解时间大于30秒时，所述纤维是“不溶的”、“水不溶的”、“非水溶的”或“不溶于水的”。在未指定完全溶解温度的实施例中，水溶性纤维在不高于约100℃的温度下的完全溶解时间为30秒或更短，而水不溶性纤维在不高于约100℃的温度下的完全溶解时间大于30秒。如本文所用并且除非另有规定，否则术语“冷水可溶”是指根据MSTM-205所确定，在10℃下的溶解时间为300秒或更短的任何无纺织物。例如，在10℃下的溶解时间任选地可为200秒或更短、100秒或更短、60秒或更短、或30秒。如本文所用并且除非另外规定，否则与纤维有关的术语“冷水可溶”是指根据本文所公开的确定单一纤维溶解度的方法，在10℃或更低的温度下的完全溶解时间为30秒或更短的纤维。
如本文所用并且除非另外规定，否则术语“水分散性”是指无纺织物或含有其的制品在指定温度下浸入水中后，无纺织物或制品会物理性地分解成较小的组成碎片。较小的碎片可能会或可能不会被肉眼看到，可能会或可能不会保持悬浮在水中，并且可能会或可能不会最终溶解。在未指定分散温度的实施例中，根据MSTM-205，无纺织物或小袋在约100℃或更低的温度下将在300秒或更短时间内崩解。例如，根据MSTM-205，在约80℃、约70℃、约60℃、约50℃、约40℃、约20℃或约10℃的温度下，崩解时间任选地可为200秒或更短、100秒或更短、60秒或更短、或30秒或更短。例如，此类分散参数可以是厚度为6密耳(约152μm)的无纺织物或由其制成的制品的特征。
如本文所用，术语“可冲散”是指在水性环境例如液体污水系统中可分散的制品，如无纺织物或小袋，使得织物或小袋的处置不会导致此类制品卡在水管系统的管道内或随着时间的推移堆积而导致此类管道堵塞。INDA/EDANA的可冲散性标准要求，在使用28RPM(转/分)和18°倾斜角进行60分钟的晃动箱测试后，必须有超过95％的起始材料通过12.5mm的筛子。本文所述的可冲散性测试提供了更严格的可冲散性测试。市售的可冲散湿巾形式的无纺织物，在本文中称为市售湿巾A，经认证是可冲散的，并且如本文所述的可冲散性测试所测量，其崩解时间为20秒。因此，如本文所用并且除非另外规定，否则术语“可冲散”是指一种制品，如无纺织物或小袋，其崩解百分比达到或超过如本文所述的可冲散性测试所测量的市售湿巾A的降解百分比(20％)。可冲散的无纺织物和含有其的制品的优点是在回收过程中更容易加工，或者可以简单地在例如化粪池和城市污水处理系统中冲散，这样在使用后，织物、结构或小袋就不需要被填埋、焚烧或以其它方式处置。
如本文所用并且除非另外规定，否则术语“无纺织物”是指包含经排列(例如通过梳理工艺)并相互粘合的纤维、由所述纤维组成或基本上由所述纤维组成的织物或片材。因此，术语无纺织物可被视为基于无纺纤维的织物的简称。此外，如本文所用，“无纺织物”包括任何包括无纺织物或片材的结构，包括例如有薄膜层压至表面的无纺织物或片材。由纤维制备无纺织物的方法在所属领域中众所周知，例如延布特勒(Ian Butler)编写、苏哈巴(Subhash Batra)等人编辑的无纺织物手册(Nonwoven Fabrics Handbook)，设计印刷(Printing by Design)，1999中所述，所述文献以全文引用的方式并入本文中。如本文所用并且除非另外规定，否则术语“薄膜”是指连续薄膜或片材，例如通过铸造或挤出工艺所制备。
如本文所用，“包含”是指在实施本公开时可共同使用的不同组分、成分或步骤。因此，术语“包含”涵盖更具限制性的术语“基本上由……组成”和“由……组成”。本发明组合物可包含本文所公开的任一种必需和任选成分、基本上由其组成或由其组成。例如，热成型小包可“基本上由”本文所述的无纺织物“组成”以利用其热成型特征，同时包括非热成型的薄膜或无纺织物(例如盖子部分)，以及薄膜上的可选标记，例如通过喷墨打印。本文中说明性公开的公开内容可以在本文未特定公开的任何成分或步骤不存在的情况下适当地实施。
本文中所提及的所有百分比、份数和比率均基于本公开的无纺织物或薄膜组合物的总干重或小包内容物组合物的总重量(视情况而定)，并且除非另有规定，否则所有测量均在约25℃下进行。与所列成分有关的所有此类重量均基于活性水平，因此不包括可能包括在市售材料中的载体或副产品，除非另有说明。
本文阐述的所有范围包括所有可能的范围子集和此类子集范围的任何组合。默认情况下，除非另有说明，否则范围包括所述端点。在提供数值范围的情况下，应理解，所述范围的上限和下限之间的每个中间值以及规定范围内的任何其它规定或中间值均涵盖在本公开内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小的范围内，并且也涵盖在本公开内，受规定范围中任何具体排除的限制。当规定范围包括一个或两个限制时，不包括这些所包括的限制中的任何一个或两个的范围也被认为是本公开的一部分。
明确考虑到，对于本文描述的任何数值，例如作为所述主题的参数或与所述主题相关的范围的一部分，形成描述的一部分的替代方案是围绕特定数值的功能等效范围(例如，对于公开为“40mm”的尺寸，考虑的替代实施方案是“约40mm”)。
如本文所用，术语小包和小袋应被视为可互换的。在某些实施例中，术语小包和小袋分别用于指使用无纺织物和/或薄膜制成的容器，以及指优选具有密封在其中的材料的全密封容器，例如以计量剂量递送系统的形式。密封小袋可由任何合适的方法制成，包括诸如热密封、溶剂焊接和粘合剂密封(例如，使用水溶性粘合剂)的过程和特征。
如本文所用并且除非另有规定，否则术语“wt.％”和“wt％”意指以所指代的整个制品或组合物例如无纺织物或薄膜的“干”(非水)重量份计的确定元素的组成，包括无纺织物或薄膜中的残留水分(适用时)，或层压结构，或封入小袋中的组合物的重量份(适用时)。
如本文所用并且除非另有规定，否则术语“PHR”(“phr”)意指确定元素在每百份所指代的含聚合物制品，例如水溶性薄膜、纤维或无纺织物中的水溶性聚合物(无论是PVOH还是其它聚合物，除非另有规定)，或用于制造纤维或薄膜的溶液中以份数计的组成。
除非另有说明，否则无纺织物、小袋和相关制品以及制造和使用方法被设想为包括以下实施例，其包括下文进一步描述的附加任选元件、特征和步骤(包括实例和图中所示的那些)中的一或多个的任何组合。
纤维形成材料
一般来说，本公开的纤维可包括单一纤维形成材料或纤维形成材料的组合(即共混物)。单一纤维可包括一或多种水溶性纤维形成材料、一或多种非水溶性纤维形成材料、或水溶性和非水溶性纤维形成材料的组合。本公开的纤维通常可包括合成纤维形成材料、天然纤维形成材料、植物基纤维形成材料、生物基纤维形成材料、可生物降解的纤维形成材料、可堆肥的纤维形成材料或其组合。植物基纤维形成材料可以是天然存在的(例如棉花)或再生的(例如竹子)。
一般来说，本公开的纤维包括纤维形成材料，其在与改性剂接触之前，包括可进行化学改性的官能团。如本文所用，可进行化学改性的官能团一般包括但不限于任何可进行酯化、酰胺化、胺化、羧化、硝化、偶姻缩合、烯丙基化、乙酰化、亚胺化、卤化、磺化、烷基化、缩醛化、烯醇化、亚硝化和硅烷偶联的官能团。包括可进行化学改性的官能团的合适聚合物包括聚乙酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯、聚乙烯醇聚合物、聚(N-乙烯基乙酰胺)聚合物、聚乙烯醇缩丁醛聚合物、聚(丙烯酸丁酯)聚合物、聚(甲基丙烯酸丁酯)聚合物、乙酸纤维素聚合物、聚丙烯腈聚合物、聚(N-异丙基丙烯酰胺)聚合物、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)聚合物、聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)聚合物、聚(甲基乙烯基醚)聚合物、聚(N,N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)聚合物、聚(N-乙烯基甲酰胺)聚合物、聚(N-乙烯基己内酰胺)聚合物、聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚乳酸及其组合。
在实施例中，本公开的纤维可包括包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中至少一种的聚合物。在一些实施例中，包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物的合适实例包括但不限于聚乙烯醇均聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物及其组合。例如，在一些实施例中，聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。例如，在一些实施例中，改性聚乙烯醇共聚物包含阴离子改性共聚物，它可以是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，进一步包含额外的基团，如羧酸盐、磺酸盐或其组合。这种包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物还可以包括额外的聚合物，例如在共混物中。在一些实施例中，乙烯醇部分中的羟基(-OH)基团与改性剂反应以对聚合物进行化学改性。
聚乙烯醇是一种合成聚合物，通常通过聚乙酸乙烯酯的醇解(通常称为水解或皂化)制备。完全水解的PVOH，其中几乎所有的乙酸酯基团都已转化为醇基团，是一种强氢键键合、高度结晶的聚合物，只溶于热水-高于约140℉(约60℃)。如果在聚乙酸乙烯酯水解后允许保留足够数量的乙酸酯基团，即PVOH聚合物被部分水解，则所述聚合物的氢键键合较弱，结晶度较低，并且一般可溶于冷水-低于约50℉(约10℃)。因此，部分水解的聚合物是乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物，它是一种PVOH(聚乙烯醇)共聚物，但通常被称为“聚乙烯醇(PVOH)”或“PVOH聚合物”。为简洁起见，本文所用的术语“PVOH聚合物”应理解为涵盖包含乙烯醇部分，例如50％或更高的乙烯醇部分的均聚物、共聚物和改性共聚物。本文所用的术语“PVOH纤维”被理解为涵盖包含含有乙烯醇部分，例如50％或更高的乙烯醇部分的均聚物、共聚物和改性共聚物的纤维；以及包含用改性剂化学改性的这种聚合物的纤维。化学改性纤维可不包含乙烯醇部分或包含少于50％的乙烯醇部分。
本文所述的纤维可包括聚乙酸乙烯酯、一或多种聚乙烯醇(PVOH)均聚物、一或多种聚乙烯醇共聚物或其组合。如本文所用，术语“均聚物”一般包括具有单一类型的单体重复单元的聚合物(例如由或基本上由单一单体重复单元组成的聚合链)。对于PVOH的特殊情况，术语“PVOH聚合物”)作为化学改性聚合物的实例，包括由乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元分布组成的共聚物，这取决于水解程度(例如，由或基本上由乙烯醇和乙酸乙烯酯单体单元组成的聚合链)。在100％水解的极限情况下，PVOH聚合物可包括仅具有乙烯醇单元的真正均聚物。在一些实施例中，本公开的纤维和/或薄膜包括聚乙烯醇共聚物。在一些实施例中，本公开的纤维和/或薄膜包括热水可溶的聚乙烯醇共聚物。
在一些实施例中，用于化学改性的聚合物包括聚乙烯醇共聚物或更高级的聚合物(例如，三元聚合物)，除了乙酸乙烯酯/聚乙烯醇基团外还包括一或多种单体。任选地，额外的单体是中性的，例如由乙烯、丙烯、N-乙烯基吡咯烷酮或其它不带电荷的单体物种提供。任选地，额外的单体是阳离子的，例如由带正电荷的单体物种提供。任选地，额外的单体是阴离子的。因此，在一些实施例中，聚乙烯醇包括阴离子聚乙烯醇共聚物。阴离子聚乙烯醇共聚物可包括部分或完全水解的PVOH共聚物，其包括阴离子单体单元、乙烯醇单体单元和可选的乙酸乙烯酯单体单元(即，在未完全水解时)。在一些实施例中，PVOH共聚物可包括两种或更多种类型的阴离子单体单元。可用于PVOH共聚物的阴离子单体单元的一般类别包括对应于以下的乙烯基聚合单元：磺酸乙烯基单体及其酯、单羧酸乙烯基单体、其酯和酸酐、具有可聚合双键的二羧酸单体、其酯和酸酐以及上述任何一种的碱金属盐。适合的阴离子单体单元的实例包括对应于以下的乙烯基聚合单元：乙烯基阴离子单体，包括乙烯基乙酸、马来酸、马来酸单烷基酯、马来酸二烷基酯、马来酸酐、富马酸、富马酸单烷基酯、富马酸二烷基酯、衣康酸、衣康酸单烷基酯、衣康酸二烷基酯、柠康酸、柠康酸单烷基酯、柠康酸二烷基酯、柠康酸酐、中康酸、中康酸单烷基酯、中康酸二烷基酯、戊烯二酸、戊烯二酸单烷基酯、戊烯二酸二烷基酯、戊烯二酸酐、丙烯酸烷酯、烷基丙烯酸烷基酯、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙二磺酸、2-丙烯酰胺基-1-甲基丙烷磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸2-磺乙基酯、上述者的碱金属盐(例如钠、钾或其它碱金属盐)、上述者的酯(例如甲酯、乙酯或其它C1-C4或C6烷基酯)，以及上述者的组合(例如多种类型的阴离子单体，或相同阴离子单体的等效形式)。在一些实施例中，PVOH共聚物可包括两种或更多种类型的选自中性、阴离子和阳离子单体单元的单体单元。
PVOH共聚物中一或多种单体单元的并入水平没有特别限制。在实施例中，一或多种单体单元以约1mol.％或2mol.％至约6mol.％或10mol.％范围内(例如，在各种实施例中为至少1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5或4.0mol.％和/或至多约3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、8.0或10mol.％)的量存在于PVOH共聚物中。在实施例中，额外的单体单元可以是阴离子单体单元，并且阴离子单体单元以约1mol.％或2mol.％至约6mol.％或10mol.％范围内(例如，在各种实施例中为至少1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5或4.0mol.％和/或至多约3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、8.0或10mol.％)的量存在于PVOH共聚物中。
聚乙烯醇的溶解度特征可能发生变化。本领域技术人员已知乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物(PVOH共聚物)中的乙酸酯基团可通过酸或碱水解来水解。随着水解程度的增加，由PVOH共聚物制成的聚合物组合物将具有增加的机械强度，但在较低温度下的溶解度会降低(例如，需要热水温度来溶解)。因此，将PVOH共聚物暴露于碱性环境(例如，由衣物漂白添加剂造成)，可以将聚合物从在给定水性环境(例如，冷水介质)中快速完全溶解的聚合物转变为在水性环境中缓慢和/或不完全溶解的聚合物，有可能导致在洗涤周期结束时产生未溶解的聚合物残留物。
具有侧接羧基的PVOH共聚物，例如乙烯醇/水解丙烯酸甲酯钠盐聚合物，可在相邻的侧接羧基和醇基之间形成内酯环，从而降低PVOH共聚物的水溶性。在存在强碱的情况下，内酯环可以在相对温暖(环境)和高湿度条件下在数周内打开(例如，经由内酯开环反应，形成侧接羧基和醇基，增加水溶性)。因此，与用乙酸乙烯酯和乙烯醇的PVOH共聚物观察到的效果相反，据信这种PVOH共聚物的侧接羧基可以在储存期间由于聚合物和小袋内碱性组合物之间的化学相互作用而变得更易溶解。
具有可聚合乙烯基键的特定磺酸及其衍生物可与乙酸乙烯酯共聚而得到冷水可溶的PVOH聚合物，其在强碱存在下是稳定的。用于配制水溶性薄膜的这些共聚物的碱催化醇解产物是快速溶解的乙烯醇-磺酸盐共聚物。PVOH共聚物中的磺酸盐基团可以在氢离子存在下恢复为磺酸基团，但磺酸基团仍能为聚合物提供良好的冷水可解性。在实施例中，乙烯醇-磺酸盐共聚物不含残留的乙酸酯基团(即，完全水解)，因此不能通过酸或碱水解进一步水解。一般来说，随着共聚单体数量的增加，水溶性增加，因此，充分包含的磺酸盐或磺酸基团会抑制氢键合和结晶性，使其能够在冷水中溶解。在酸性或碱性物种存在下，共聚物一般不受影响，但磺酸盐或磺酸基团除外，即使在酸性或碱性物种存在下，它们也能保持良好的冷水溶解性。合适的磺酸共聚单体(和/或其碱金属盐衍生物)的实例包括乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙二磺酸、2-丙烯酰胺基-1-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸2-磺乙酯，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的钠盐是优选的共聚单体。
纤维形成聚合物，无论是聚乙烯醇聚合物还是其它，可共混。当聚合物共混物包括聚乙烯醇聚合物的共混物时，PVOH聚合物共混物可包括第一PVOH聚合物(“第一PVOH聚合物”)，其可包括PVOH共聚物或包括一或多种类型的阴离子单体单元的改性PVOH共聚物(例如，PVOH三元(或更高级的共)聚合物)，和第二PVOH聚合物(“第二PVOH聚合物”)，其可包括PVOH共聚物或包括一或多种类型的阴离子单体单元的改性PVOH共聚物(例如，PVOH三元(或更高级的共)聚合物)。在一些方面，PVOH聚合物共混物仅包括第一PVOH聚合物和第二PVOH聚合物(例如，两种聚合物的二元共混物)。替代地或另外，PVOH聚合物共混物或由其制成的纤维或无纺织物的特征可以是不含或基本上不含其它聚合物(例如，通常为其它聚合物，特别是其它基于PVOH的聚合物，或两者)。如本文所用，“基本上不含”是指第一和第二PVOH聚合物占水溶性纤维或薄膜中水溶性聚合物总量的至少95wt.％、至少97wt.％或至少99wt.％。在其它方面，纤维可包括一或多种额外的水溶性聚合物。例如，PVOH聚合物共混物可包括第三PVOH聚合物、第四PVOH聚合物、第五PVOH聚合物等(例如，一或多种额外的PVOH共聚物或改性PVOH共聚物，具有或不具有阴离子单体单元)。例如，纤维可包括至少第三(或第四、第五等)水溶性聚合物，其不同于PVOH聚合物(例如，不同于PVOH均聚物或PVOH共聚物，具有或不具有阴离子单体单元)。
在用改性剂进行化学改性之前，本公开的纤维中包括的PVOH共聚物的水解程度(DH)可以在约75％至约99.9％的范围内(例如，约79％至约99.9％、约79％至约92％、约80％至约90％、约88％至92％、约86.5％至约89％、或约88％、90％或92％，如用于冷水可溶的组合物；约90％至约99％、约92％至约99％、约95％至约99％、约98％至约99％、约98％至约99.9％、约96％、约98％、约99％或大于99％)。随着水解程度的降低，由所述聚合物制成的纤维的机械强度将降低，但在低于约20℃的温度下，溶解度会更快。随着水解程度的增加，由所述聚合物制成的纤维或薄膜的机械强度趋于增强，而热成型性趋于下降。可以选择PVOH的水解程度以使得聚合物的水溶性取决于温度，并且因此由聚合物制成的纤维的溶解度也会受到影响。在一个选项中，纤维是冷水可溶的。对于不包括任何其它单体的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物(例如，不与阴离子单体共聚的共聚物)，在低于10℃的温度下可溶于水的冷水可溶纤维可包括水解程度在约75％至约90％范围内，或在约80％至约90％范围内，或在约85％至约90％范围内的PVOH。在另一个选项中，纤维是热水可溶的。对于不包括任何其它单体的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物(例如，不与阴离子单体共聚的共聚物)，在至少约60℃的温度下可溶于水的热水可溶纤维可包括水解程度至少约98％的PVOH。乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物可称为PVOH共聚物，而包括阴离子单体部分的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物可称为改性PVOH共聚物或阴离子改性PVOH共聚物。PVOH共聚物和改性PVOH共聚物都可以是用改性剂进行化学改性前纤维中的聚合物。
聚合物共混物的水解程度也可以通过算术加权的平均水解程度
Figure BDA0004146086450000131
来表征。例如，包括两种或更多种PVOH聚合物的PVOH聚合物的/>
Figure BDA0004146086450000132
是通过公式/>
Figure BDA0004146086450000133
计算，其中Wi是相应PVOH聚合物的重量百分比，而Hi是相应水解程度。当聚合物被称为具有特定水解程度时，所述聚合物可以是具有特定水解程度的单一聚乙烯醇聚合物或具有特定平均水解程度的聚乙烯醇聚合物的共混物。
PVOH聚合物的粘度(μ)是通过使用具有UL适配器的布氏LV型粘度计测量新制备的溶液来确定的，如英国标准EN ISO 15023-2:2006附录E布氏测试方法中所述。国际惯例规定4％聚乙烯醇水溶液在20℃下的粘度。除非另有规定，否则本文中所有以厘泊(cP)为单位指定的粘度都应理解为指4％聚乙烯醇水溶液在20℃下的粘度。类似地，当聚合物被描述为具有(或不具有)特定粘度时，除非另有规定，否则意指特定粘度是聚合物的平均粘度，其本身具有相应的分子量分布，即下文所述的加权自然对数平均粘度。本领域众所周知，PVOH聚合物的粘度与PVOH聚合物的重量平均分子量
Figure BDA0004146086450000141
相关，并且通常将粘度用作/>
Figure BDA0004146086450000142
的代表。
在实施例中，PVOH聚合物的粘度可以是约1.0至约50.0cP、约1.0至约40.0cP、或约1.0至约30.0cP，例如约4cP、8cP、15cP、18cP、23cP或26cP。在实施例中，PVOH均聚物和/或共聚物的粘度可以是约1.0至约40.0cP或约5cP至约23cP，例如约1cP、1.5cP、2cP、2.5cP、3cP、3.5cP、4cP、4.5cP、5cP、5.5cP、6cP、6.5cP、7cP、7.5cP、8cP、8.5cP、9cP、9.5cP、10cP、11cP、12cP、13cP、14cP、15cP、17.5cP、18cP、19cP、20cP、21cP、22cP、23cP、24cP、25cP、26cP、27cP、28cP、29cP、30cP、31cP、32cP、33cP、34cP、35cP或40cP。在实施例中，PVOH均聚物和/或共聚物的粘度可以是约21cP至26cP。在实施例中，PVOH均聚物和/或共聚物的粘度可以是约5cP至约14cP。在实施例中，PVOH均聚物和/或共聚物的粘度可以是约5cP至约23cP。
作为参考，在聚合物共混物中，第一PVOH聚合物表示为在20℃下具有第一4％溶液粘度(μ1)，并且第二PVOH聚合物表示为在20℃下具有第二4％溶液粘度(μ2)。在不同实施例中，第一粘度μ1可以在约4cP至约70cP范围内(例如，至少约4、8、10、12或16cP和/或至多约12、16、20、24、28、30、32、35、37、40、45、48、50、56、60或70cP，如约4cP至约70cp、约4cp至约60cP、约4cP至约46cP、约4cP至约24cP、约10cP至约16cP、或约10cP至约20cP、或约20cP至约30cP)。替代地或另外，第二粘度μ2可以在约4cP至约70cP范围内(例如，至少约4、8、10、12或16cP和/或至多约12、16、20、24、28、30、32、35、37、40、45、48、50、56、60或70cP，如约12cP至约30cP、约10cP至约16cP、或约10cP至约20cP、或约20cP至约30cP)。当PVOH聚合物共混物包括选自PVOH聚合物和PVOH共聚物的三种或更多种PVOH聚合物时，前述粘度值可以个别地适用于每种PVOH聚合物或PVOH共聚物。因此，包括第一PVOH共聚物和第二PVOH共聚物的水溶性聚合物的重量平均分子量可以在例如约30,000至约175,000，或约30,000至约100,000，或约55,000至约80,000范围内。当提及PVOH聚合物共混物的平均粘度时，使用加权自然对数平均粘度
Figure BDA0004146086450000151
包括两种或更多种PVOH聚合物的PVOH聚合物的/>
Figure BDA0004146086450000152
是根据式
Figure BDA0004146086450000153
计算，其中μι是相应PVOH聚合物的粘度。
在水溶性纤维包括聚乙烯醇均聚物和聚乙烯醇共聚物的共混物的实施例中，均聚物和共聚物的相对量没有特别限制。以水溶性聚合物共混物的总重量计，聚乙烯醇均聚物可占水溶性聚合物共混物总重量的约15wt.％至约70wt.％，例如至少约15wt.％、至少约20wt.％、至少约25wt.％、至少约30wt.％、至少约40wt.％、至少约50wt.％或至少约60wt.％并且至多约70wt.％、至多约60wt.％、至多约50wt.％、至多约40wt.％或至多约30wt.％，并且可以是单一均聚物或一或多种均聚物的共混物(例如，具有粘度和/或水解程度差异)。水溶性聚合物共混物的其余部分可以是水溶性聚乙烯醇共聚物。在不打算受理论束缚的情况下，据信随着均聚物的量降低到低于约15wt.％，聚乙烯醇均聚物和共聚物的共混物形成纤维的能力降低。以水溶性聚合物共混物的总重量计，水溶性聚乙烯醇共聚物可占水溶性聚合物共混物总重量的约30wt.％至约85wt.％，例如至少约30wt.％、至少约40wt.％、至少约50wt.％、至少约60wt.％、至少约70wt.％、至少约75wt.％或至少约80wt.％并且至多约85wt.％、至多约80wt.％、至多约70wt.％、至多约60wt.％、至多约50wt.％或至多约40wt.％，并且可以是单一共聚物或一或多种共聚物的共混物。共混物可以由聚乙烯醇均聚物和聚乙烯醇共聚物组成。共混物可以由聚乙烯醇均聚物和多种聚乙烯醇共聚物组成。共混物可以由超过一种聚乙烯醇均聚物和超过一种聚乙烯醇共聚物组成。
在实施例中，纤维包含聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物或其组合。在实施例中，纤维包含聚乙烯醇均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物或其组合。在实施例中，纤维包含聚乙烯醇均聚物。在实施例中，纤维包含聚乙烯醇共聚物。在实施例中，纤维包含包括阴离子单体单元(部分)的聚乙烯醇共聚物。在实施例中，纤维包含阴离子单体单元并且阴离子单体单元包含羧酸盐、磺酸盐或其组合。在实施例中，在将纤维与改性剂混合之前，聚乙烯醇聚合物是水溶性的。在实施例中，在加入改性剂之前，聚乙烯醇聚合物的改性程度在约0mol％至约10mol％范围内。在实施例中，在将纤维与水解剂溶液混合之前，用改性剂改性前的纤维中聚合物的水解程度大于约79％且小于约99.99％(例如，约79％至约96％或约88％至约99.99％)。
本公开的纤维可包括除PVOH、PVOH共聚物和改性PVOH共聚物以外的水溶性聚合物，包括但不限于聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、普鲁兰、水溶性天然聚合物，包括但不限于瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶、角叉菜胶和水溶性淀粉，水溶性聚合物衍生物，包括但不限于改性淀粉、乙氧基化淀粉和羟丙基化淀粉，前述者的共聚物以及任何前述额外聚合物或共聚物的组合。其它水溶性聚合物可包括聚环氧烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其盐、水溶性纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚羧酸及其盐、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素及其盐、糊精、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、麦芽糊精、聚甲基丙烯酸酯和任何前述者的组合。此类水溶性聚合物，无论是PVOH还是其它，都可以从各种来源商购获得。
在实施例中，纤维包括聚乙烯醇聚合物和额外聚合物，所述额外聚合物包含聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、普鲁兰、瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶、角叉菜胶、淀粉、改性淀粉、聚环氧烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚羧酸、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、糊精、前述者的共聚物，以及任何前述额外聚合物或共聚物的组合。
纤维可另外包括水不溶性纤维形成材料。合适的水不溶性纤维形成材料包括但不限于棉、聚酯、共聚酯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯)、聚丙烯、木浆、短纤浆、蕉麻、粘胶、不溶性纤维素、不溶性淀粉、大麻、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻、甘蔗渣、香蕉纤维、花树皮、丝绸、筋、肠线、羊毛、海丝、马海毛、安哥拉羊毛、开司米山羊绒、胶原蛋白、肌动蛋白、尼龙、涤纶、人造丝、竹纤维、莫代尔、二乙酸酯纤维、三乙酸酯纤维、聚酯、共聚酯、聚丙交酯(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)及其组合。在实施例中，水不溶性纤维不包括棉或人造丝。在实施例中，水不溶性纤维包含羊毛、二乙酸酯、三乙酸酯、尼龙、PLA、PET、PP或其组合。
纤维还可以包含非纤维形成材料，在本文中称为辅助或次要成分。辅助剂可包括活性剂和加工剂，如但不限于活性剂、塑化剂、塑化剂增容剂、表面活性剂、润滑剂、脱模剂、填充剂、增量剂、交联剂、防结块剂、抗氧化剂、防粘剂、消泡剂、纳米颗粒如层状硅酸盐型纳米粘土(例如蒙脱石钠)、漂白剂(例如焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等)、厌恶剂如苦味剂(例如地那铵盐，如苯甲酸地那铵、地那铵糖和氯化地那铵；八乙酸蔗糖；奎宁；类黄酮，如槲皮素和柚皮素；以及类胡萝卜素，如苦木素和马钱子碱)和辛味剂(例如，辣椒素、胡椒碱、异硫氰酸烯丙酯和树脂氟瑞辛)，以及其它功能性成分，其用量适合于它们的预期目的。如本文所用并且除非另外规定，否则“辅助剂”包括辅助添加剂、加工剂和活性剂。具体的此类辅助剂和加工剂可选自适用于水溶性纤维、水不溶性纤维、无纺织物的那些或适用于水溶性薄膜的那些。
在实施例中，本公开的纤维不含辅助剂。如本文所用并且除非另外规定，否则就纤维而言，“不含辅助剂”是指以纤维的总重量计，纤维包括少于约0.01wt％、少于约0.005wt.％或少于约0.001wt.％的辅助剂。
塑化剂是添加到材料(通常是树脂或弹性体)中的液体、固体或半固体，使得材料更软、更柔韧(通过降低聚合物的玻璃化转变温度)并且更容易加工。聚合物可以替代地通过对聚合物或单体进行化学改性而使内部塑化。另外或在替代方案中，聚合物可以通过添加合适的塑化剂而使外部塑化。水被认为是PVOH和其它聚合物(包括但不限于水溶性聚合物)的一种非常有效的塑化剂；然而，水的挥发性使其效用受到限制，因为聚合物薄膜需要至少对各种环境条件(包括低和高相对湿度)具有一定的抵抗力(坚固性)。
塑化剂可包括但不限于甘油、二甘油、山梨糖醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、四乙二醇、丙二醇、至多400MW的聚乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、聚醚多元醇、山梨糖醇、2-甲基-1,3-丙二醇
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乙醇胺及其混合物。纤维中所提供的非水塑化剂的总量以纤维总重量计可在约1wt.％至约45wt.％，或约5wt.％至约45wt.％，或约10wt.％至约40wt.％，或约20wt.％至约30wt.％、约1wt.％至约4wt.％，或约1.5wt.％至约3.5wt.％，或约2.0wt.％至约3.0wt.％范围内，例如约1wt.％、约2.5wt.％、约5wt.％、约10wt.％、约15wt.％、约20wt.％、约25wt.％、约30wt.％、约35wt.％或约40wt.％。
用于纤维的表面活性剂在本领域中是众所周知的。用于薄膜的表面活性剂在本领域中也是众所周知的，并且可以适当地用于本公开的纤维和/或无纺织物中。任选地，包括表面活性剂以帮助纤维在梳理过程中的分散。适用于本公开的纤维的表面活性剂包括但不限于磺基丁二酸二烷酯、甘油和丙二醇的乳酰化脂肪酸酯、脂肪酸的乳酸酯、烷基硫酸钠、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、烷基聚乙二醇醚、卵磷脂、甘油和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯、月桂基硫酸钠、脂肪酸的乙酰化酯、肉豆蔻基二甲基氧化胺、三甲基牛脂烷基氯化铵、季铵化合物、含有约8到24个碳原子的高级脂肪酸的碱金属盐、烷基硫酸盐、烷基聚乙氧基化硫酸盐、烷基苯磺酸盐、单乙醇胺、乙氧基化月桂醇、丙二醇、二乙二醇、其盐和任何前述者的组合。
适合的表面活性剂可包括非离子、阳离子、阴离子和两性离子类别。适合的表面活性剂包括但不限于丙二醇、二乙二醇、单乙醇胺、聚氧乙烯化聚氧丙二醇、醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、叔炔二醇和烷醇酰胺(非离子)、聚氧乙烯化胺、季铵盐和季铵化聚氧乙烯化胺(阳离子)、含有约8到24个碳原子的高级脂肪酸的碱金属盐、烷基硫酸盐、烷基聚乙氧基化硫酸盐和烷基苯磺酸盐(阴离子)，以及胺氧化物、N-烷基甜菜碱和磺基甜菜碱(两性离子)。其它合适的表面活性剂包括磺基琥珀酸二辛酯钠、甘油和丙二醇的乳酰化脂肪酸酯、脂肪酸的乳酸酯、烷基硫酸钠、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、卵磷脂、甘油和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯，以及脂肪酸的乙酰化酯，及其组合。在各种实施例中，纤维中的表面活性剂的量在约0.01wt.％至约2.5wt.％、约0.1wt.％至约2.5wt.％、约1.0wt.％至约2.0wt.％、约0.01wt％至0.25wt％或约0.10wt％至0.20wt％范围内。
在实施例中，本公开的纤维和/或无纺织物可包括活性剂。活性剂可以添加到纤维本身，或在无纺织物的梳理过程中添加，和/或可以在粘合前添加到无纺织物。在梳理过程中添加到纤维的活性剂可以分布在整个无纺织物中。梳理后但在粘合前添加到无纺织物的活性剂可以选择性地添加到无纺织物的一个或两个面上。此外，活性剂可被添加到由无纺织物制备的小袋或其它制品的表面。在实施例中，活性剂作为多个纤维的一部分提供，分散在无纺织物内，提供在无纺织物的一个面上，或其组合。
当活性剂以至少约1wt％或约1wt％至约99wt％范围内的量存在于纤维和/或无纺织物中时，可为无纺织物提供额外的功能。在实施例中，活性剂可包含一或多种组分，包括但不限于酶、油、香料、着色剂、气味吸收剂、芳香剂、杀有害生物剂、肥料、活化剂、酸催化剂、金属催化剂、离子清除剂、洗涤剂、消毒剂、表面活性剂、漂白剂、漂白剂组分、织物软化剂或其组合。在实施例中，活性剂可包含着色剂、表面活性剂或其组合。活性剂可以采用任何所需的形式，包括固体(例如，粉末、颗粒、晶体、薄片或带状物)、液体、浆状物、糊状物、气体等，并且任选地可以被包封。
在某些实施例中，活性剂可包含酶。合适的酶包括归类为酶学委员会(EC)六种常规类别中的任一类别的酶，即，EC 1的氧化还原酶(其催化氧化/还原反应)、EC 2的转移酶(其转移官能团，例如甲基或磷酸基)、EC 3的水解酶(其催化多种键水解)、EC 4的裂解酶(其通过除水解和氧化之外的方式使多种键裂解)、EC 5的异构酶(其催化分子内的异构化变化)和EC 6的连接酶(其使两个分子经由共价键接合)。此类酶的实例包括EC 1的脱氢酶和氧化酶；EC 2的转氨酶和激酶；EC 3的脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、甘露聚糖酶和肽酶(也称为蛋白酶或蛋白水解酶)；EC 4的脱羧酶；EC 5的异构酶和变位酶；以及EC 6的合成酶和合酶。每个类别的合适的酶描述于例如美国专利第9,394,092号中，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
用于洗衣和洗碗应用的酶可包括以下中的一或多种：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、脱氢酶、转氨酶、激酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、肽酶、脱羧酶、异构酶、变位酶、合成酶、合酶和氧化还原酶，包括催化漂白剂形成的氧化还原酶。
除芳香剂之外的油可包括香料和着色剂。
在一类实施例中，活性剂包括香料或香料的组合。合适的香料包括但不限于留兰香油、肉桂油、冬青油(水杨酸甲酯)、薄荷油以及合成和天然水果香料，包括柑橘油。
在一些实施例中，活性剂可以是着色剂或着色剂的组合。合适的着色剂的实例包括食用色素、焦糖、辣椒粉、肉桂和藏红花。合适的着色剂的其它实例可见于美国专利第5,002,789号，其特此以全文引用的方式并入。
另一类实施例包括一或多种气味吸收剂作为活性剂。适合用作根据本公开的活性剂的气味吸收剂包括但不限于沸石和蓖麻油酸的复合锌盐。气味吸收活性剂还可包含本领域众所周知的定香剂，主要是气味中性芳香剂，包括但不限于劳丹脂的提取物、苏合香和松香酸衍生物。
另一类实施例包括一或多种芳香剂作为活性剂。如本文所用，术语芳香剂是指充分挥发以产生香味的任何适用材料。包括芳香剂作为活性剂的实施例可包括香味让人愉悦的芳香剂，或者香味可驱避人、动物和/或昆虫的芳香剂。合适的芳香剂包括但不限于水果，包括但不限于柠檬、苹果、樱桃、葡萄、梨、凤梨、橙、草莓、树莓、麝香和花香味，包括但不限于薰衣草样、玫瑰样、鸢尾样和康乃馨样的香味。任选地，芳香剂是不同时是香料的芳香剂。其它芳香剂包括草本香味，包括但不限于迷迭香、百里香和鼠尾草；和来源于松树、云杉和其它森林气味的林地香味。芳香剂还可以来源于多种油，包括但不限于精油，或来源于植物材料，包括但不限于薄荷、留兰香等。合适的芳香油可见于美国专利第6,458,754号，其特此以全文引用的方式并入。
芳香剂可包括香水。香水可包含纯香水、封装香水或其混合物。优选地，香水包括纯香水。一部分香水可以被包封在芯-壳包封物中。在另一类型的实施例中，香水将不被包封在芯/壳包封物中。
如本文所用，术语“香水”涵盖香水原料(PRM)和香水调和物。如本文所用，术语“香水原料”是指具有至少约100g/mol分子量且单独或与其它香水原料一起用于赋予气味、芳香、精华或香味的化合物。如本文所用，术语“香水成分”和“香水原料”是可互换的。如本文所用，术语“调和物”是指两种或更多种PRM的混合物。
适用的昆虫驱避型芳香剂包括美国专利第4,664,064号中所公开的二氯松(dichlorvos)、除虫菊酯(pyrethrin)、丙烯菊酯(allethrin)、二溴磷(naled)和/或倍硫磷(fenthion)杀有害生物剂中的一或多种，所述专利以全文引用的方式并入本文中。合适的昆虫驱避剂是香茅醛(3,7-二甲基-6-辛醛)、N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(DEET)、香兰素(vanillin)以及从姜黄(Curcuma longa)、卡菲尔酸橙(kaffir lime)(箭叶橙(Citrushystrix))、香茅草(枫茅(Cymbopogon winterianus))和灰罗勒(Ocimum americanum)中萃取的挥发油。此外，适用的昆虫驱避剂可以是昆虫驱避剂的混合物。
在一类实施例中，根据本公开的活性剂可包含一或多种杀有害生物剂。合适的杀有害生物剂可包括但不限于杀虫剂、除草剂、杀螨剂、杀真菌剂和杀幼虫剂。
另一类实施例包括一或多种肥料作为活性剂。如本文所用，术语肥料适用于任何释放氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、氯、铜、铁、锰、钼或锌中的一或多种的适用材料。合适的肥料包括但不限于沸石。例如，斜发沸石是一种释放钾的沸石，并且当预载铵时还可以释放氮。
一类实施例包含酸催化剂作为活性剂。如本文所用，术语“酸催化剂”是指充当质子源，从而促进化学反应的任何物种。在一种类型的实施例中，酸催化剂将是非氧化性有机酸。一种合适的有机酸是对甲苯磺酸。在一些实施例中，作为酸催化剂的活性剂将促进反应，包括但不限于缩醛化、酯化或酯交换。额外的酸催化反应在本领域中是众所周知的。
在一类实施例中，活性剂将包括金属催化剂。这些催化剂介导的反应包括但不限于氧化或还原、氢化、羰基化、C-H键活化和漂白。用作金属催化剂的合适金属包括但不限于VIIIA和IB过渡金属，例如铁、钴、镍、铜、铂、铑、钌、银、锇、金和铱。介导催化作用的金属可以是任何合适的氧化态。
在替代性实施例中，活性剂可以任选地是离子清除剂。合适的离子清除剂包括但不限于沸石。任选地，可以将沸石作为水软化剂添加到水溶性小包中，所述小包包含封闭在其中的衣物洗涤剂或餐具洗涤剂。
无机和有机漂白剂是适用于本文中的清洁活性剂。无机漂白剂包括过氧化氢合物盐，包括但不限于过硼酸盐、过碳酸盐、过磷酸盐、过硫酸盐和过硅酸盐。无机过氧化氢合物盐通常是碱金属盐。碱金属过碳酸盐，尤其是过碳酸钠，是适用于本文中的过氧化氢合物。有机漂白剂可包括有机过氧酸，包括二酰基和四酰基过氧酸，尤其是但不限于二过氧基十二烷二酸、二过氧基十四烷二酸和二过氧基十六烷二酸。过氧化二苯甲酰是根据本公开的合适有机过氧酸。其它有机漂白剂包括过氧酸，特定实例是烷基过氧酸和芳基过氧酸。
在一类实施例中，活性剂可包含漂白敏化剂，包括在60℃和以下的温度下在清洁过程中增强漂白作用的有机过酸前体。适用于本文中的漂白敏化剂包括在过水解条件下产生具有1至10个碳原子或2至4个碳原子的脂肪族过氧羧酸和/或任选取代的过苯甲酸的化合物。合适的物质带有指定碳原子数的O-酰基和/或N-酰基和/或任选取代的苯甲酰基。合适的物质包括但不限于聚酰化烷二胺，特别是四乙酰乙二胺(TAED)；酰化三嗪衍生物，特别是1,5-二乙酰基-2,4-二氧代六氢-1,3,5-三嗪(DADHT)；酰化甘脲，特别是四乙酰基甘脲(TAGU)；N-酰基酰亚胺，特别是N-壬酰基琥珀酰亚胺(NOSI)；酰化酚磺酸盐，特别是正壬酰基或异壬酰基氧基苯磺酸盐(n-或iso-NOBS)；羧酸酐，特别是邻苯二甲酸酐；酰化多元醇，特别是三乙酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯和2,5-二乙酰氧基-2,5-二氢呋喃，以及柠檬酸三乙基乙酰基酯(TEAC)。
在包含织物软化剂作为活性剂的实施例中，各种贯穿洗涤的织物软化剂，特别是以全文引用的方式并入本文中的美国专利4,062,647中的不可触摸的蒙脱石粘土，以及本领域中已知的其它软化剂粘土，可任选地用于在清洗织物的同时提供织物软化剂的益处。粘土软化剂可与胺和阳离子软化剂组合使用，例如美国专利4,375,416和4,291,071中所公开，其以全文引用的方式并入本文中。
在实施例中，活性剂可包括消毒剂。适用于本文中的消毒剂可包括但不限于过氧化氢、无机过氧化物及其前体、焦亚硫酸钠、基于季铵阳离子的化合物、氯气、活性炭和次氯酸盐。
在实施例中，活性剂可包括表面活性剂。适用于本文中的表面活性剂可包括但不限于丙二醇、二乙二醇、单乙醇胺、聚氧乙烯化聚氧丙二醇、醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、叔炔二醇和烷醇酰胺(非离子)、聚氧乙烯化胺、季铵盐和季铵化聚氧乙烯化胺(阳离子)、含有约8至24个碳原子的高级脂肪酸的碱金属盐、烷基硫酸盐、烷基聚乙氧基化硫酸盐和烷基苯磺酸盐(阴离子)、胺氧化物、N-烷基甜菜碱和磺基甜菜碱(两性离子)、磺基琥珀酸二辛酯钠、甘油和丙二醇的乳酰化脂肪酸酯、脂肪酸的乳酸酯、烷基硫酸钠、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、卵磷脂、甘油和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯，以及脂肪酸的乙酰化酯，及其组合。
活性剂可以是固体或液体。固体活性剂可以具有例如至少约0.01μm的平均粒度(例如Dv50)，或约0.01μm至约2mm范围内的尺寸。液体活性剂可以直接施加到无纺织物，与载体粉末混合或微囊封。在包含载体粉末的实施例中，载体粉末的平均粒度可以是例如至少约0.01μm，或在约0.01μm至约2mm范围内。
在一类实施例中，将活性剂囊封，允许活性剂的控制释放。合适的微胶囊可包括或由以下中的一或多种制成：三聚氰胺甲醛、聚氨酯、脲甲醛、壳聚糖、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚砜、聚四氢呋喃、明胶、阿拉伯胶、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、阿拉伯半乳聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯酸、乙基纤维素、聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、硝酸纤维素、硅酮、聚(丙交酯-共-乙交酯)、石蜡、巴西棕榈蜡、鲸蜡、蜂蜡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸甘油酯、虫胶、邻苯二甲酸乙酸纤维素、玉米蛋白及其组合。在一种类型的实施例中，微胶囊的特征在于例如至少约0.1微米或约0.1微米至约200微米范围内的平均粒度(例如Dv50)。在替代实施例中，微胶囊可以形成个别颗粒的团聚物，例如其中个别颗粒具有至少约0.1微米或约0.1微米至约200微米范围内的平均粒度。
待处理的纤维可以通过本领域已知的任何工艺形成，例如湿法冷却凝胶纺丝、热塑性纤维纺丝、熔喷、纺粘、电纺、旋纺、连续长丝生产操作、丝束纤维生产操作及其组合。
在实施例中，纤维包含通过湿法冷却凝胶纺丝、熔喷、纺粘或其组合形成的纤维。在实施例中，纤维包含通过湿法冷却凝胶纺丝形成的纤维。在实施例中，纤维包含水溶性纤维，并且由其制备的无纺织物在连续熔喷工艺中形成。在实施例中，纤维包含水溶性纤维，并且由其制备的无纺织物在连续纺粘工艺中形成。本领域的标准是通过用于制备纤维和无纺织物的工艺来指代纤维和无纺织物。因此，本文中对例如“熔喷纤维”或“梳理无纺织物”的任何提及不应理解为特定熔喷或梳理方法的方法限定产品，而是仅仅标识特定纤维或织物。因此，加工术语可用于区分纤维和/或无纺织物，而不限制所叙述的纤维和/或无纺织物通过任何特定的工艺来制备。
待处理的纤维可以形成为双组分纤维。如本文所用并且除非另外规定，否则“双组分纤维”不是指包括纤维形成材料共混物的纤维，而是指包括两个或更多个不同区域的纤维形成材料的纤维，其中纤维形成材料的组成因区域而异。双组分纤维的实例包括但不限于芯-鞘双组分纤维、海岛型双组分纤维和并列型双组分纤维。芯-鞘双组分纤维通常包括具有第一组成的纤维形成材料(例如，单一纤维形成材料或第一纤维形成材料共混物)的芯和具有第二组成的纤维形成材料(例如，不同于芯材料的单一纤维形成材料，或不同于芯的第一纤维形成材料共混物的第二纤维形成材料共混物)的鞘。海岛型双组分纤维通常包括具有第一组成的纤维形成材料的第一连续“海”区域和分散在其中的具有不同于第一组成的第二组成的纤维形成材料的离散“岛”区域。并列型双组分纤维通常包括沿纤维长度延伸并包括第一组成的纤维形成材料的第一区域，其与沿纤维长度延伸并包括不同于第一组成的第二组成的纤维形成材料的第二区域相邻。此类双组分纤维在本领域中是众所周知的。
纤维的形状没有特别限制并且可以具有横截面形状，包括但不限于圆形、椭圆形(也称为带状)、三角形(也称为△)、三叶形和/或其它多叶形。(图1)。应理解，纤维的形状不一定是完美的几何形状，例如具有圆形横截面形状的纤维不一定具有完美的圆作为横截面面积，并且具有三角形横截面形状的纤维一般具有圆角。
应理解，纤维的直径是指纤维沿最长横截面轴的横截面直径。当纤维被描述为具有(或不具有)特定直径时，除非另有规定，否则指定直径是指所提及的特定纤维类型的平均直径，即由聚乙烯醇纤维形成材料制备的多个纤维具有多个纤维上的算术平均纤维直径。对于通常不被认为具有“直径”的形状，例如三角形或多叶形，直径是指环绕纤维形状的圆的直径(图1)。
本公开的纤维通常具有约10微米至300微米范围内的直径，例如至少10微米、至少15微米、至少20微米、至少25微米、至少50微米、至少100微米或至少125微米，并且至多约300微米、至多约275微米、至多约250微米、至多约225微米、至多约200微米、至多约100微米、至多约50微米、至多约45微米、至多约40微米或至多约35微米，例如在约10微米至约300微米、约50微米至约300微米、约100微米至约300微米、约10微米至约50微米、约10微米至约45微米、或约10微米至约40微米范围内。在实施例中，纤维可以具有大于100微米至约300微米的直径。在实施例中，纤维包含纤维素并且直径在约10微米至约50微米、约10微米至约30微米、约10微米至约25微米、约10微米至约20微米或约10微米至约15微米范围内。在实施例中，纤维包含水溶性纤维形成材料并且具有约50微米至约300微米、约100微米至约300微米、约150微米至约300微米或约200微米至约300微米的直径。在实施例中，用于制备本公开的无纺织物的多个水溶性纤维的直径具有基本上均一的直径。如本文所用，如果纤维之间的直径差异小于10％，例如8％或更小、5％或更小、2％或更小、或1％或更小，则纤维直径“基本上均一”。具有基本上均一直径的纤维可通过湿法冷却凝胶纺丝工艺或热塑性纤维纺丝工艺制备。此外，当使用纤维类型的共混物时，可以使用个别纤维类型的加权平均值来确定纤维共混物的平均直径。
本公开的纤维通常可以具有任何长度。在实施例中，纤维的长度可以在约20mm至约100mm、约20至约90、约30mm至约80mm、约10mm至约60mm或约30mm至约60mm范围内，例如至少约30mm、至少约35mm、至少约40mm、至少约45mm或至少约50mm并且至多约100mm、至多约95mm、至多约90mm、至多约80mm、至多约70mm或至多约60mm。在实施例中，纤维的长度可以小于约30mm或在约0.25mm至小于约30mm范围内，例如至少约0.25mm、至少约0.5mm、至少约0.75mm、至少约1mm、至少约2.5mm、至少约5mm、至少约7.5mm或至少约10mm并且至多约29mm、至多约28mm、至多约27mm、至多约26mm、至多约25mm、至多约20mm或至多约15mm。纤维可以通过切割和/或卷曲挤出的聚合物混合物制备成任何长度。在实施例中，纤维可以是连续的长丝，例如通过如纺粘、熔喷、电纺和旋纺等工艺制备，其中连续的长丝被制备并直接提供至织物形式中。此外，当使用纤维类型的共混物时，可以使用个别纤维类型的加权平均值来确定纤维的平均长度。
本公开的纤维通常可以具有任何长度与直径(L/D)比。在实施例中，纤维的长度与直径比可以大于约2、大于约3、大于约4、大于约6、大于约10、大于约50、大于约60、大于约100、大于约200、大于约300、大于约400或大于约1000。有利地，无纺织物的触感可以使用纤维的L/D比和无纺组合物中具有各种L/D比的纤维的各自数量来控制。一般来说，随着纤维的L/D降低，硬度和抗弯曲性增加，提供更粗糙的手感。当纤维具有约0.5至约15、或约0.5至约25、或约1至约5的低L/D比时，本公开的纤维通常赋予包含其的无纺织物粗糙的感觉。以无纺织物中纤维的总重量计，此类低L/D纤维可以约0至约50重量％范围内，例如约0.5wt.％至约25wt.％或约1wt.％至约15wt.％范围内的量提供于无纺织物中。如果不知道无纺织物中低L/D纤维的量，可以通过目视检查无纺织物的显微照片来估计所述量。如图4所示，基于总纤维群体，可以观察到具有明显较大直径和较短切割率的纤维群体。图4A是具有0％的低L/D纤维和1级柔软度的无纺织物的显微照片，而图4B是具有25％的低L/D纤维和5级柔软度的无纺织物的显微照片。
本公开的纤维通常可以具有任何韧度。纤维的韧度与纤维的粗度相关。一般来说，随着纤维的韧度降低，纤维的粗度就会增加。本公开的纤维可以具有约1至约100cN/dtex、或约1至约75cN/dtex、或约1至约50cN/dtex、或约1至约45cN/dtex、或约1至约40cN/dtex、或约1至约35cN/dtex、或约1至约30cN/dtex、或约1至约25cN/dtex、或约1至约20cN/dtex、或约1至约15cN/dtex、或约1至约10cN/dtex、或约1至约5cN/dtex、或约3至约8cN/dtex、或约4至约8cN/dtex、或约6至约8cN/dtex、或约4至约7cN/dtex、或约10至约20、或约10至约18、或约10至约16、或约1cN/dtex、约2cN/dtex、约3cN/dtex、约4cN/dtex、约5cN/dtex、约6cN/dtex、约7cN/dtex、约8cN/dtex、约9cN/dtex、约10cN/dtex、约11cN/dtex、约12cN/dtex、约13cN/dtex、约14cN/dtex或约15cN/dtex的韧度。在实施例中，纤维可以具有约3cN/dtex至约10cN/dtex的韧度。在实施例中，纤维可以具有约7cN/dtex至约10cN/dtex的韧度。在实施例中，纤维可以具有约4cN/dtex至约8cN/dtex的韧度。在实施例中，纤维可以具有约6cN/dtex至约8cN/dtex的韧度。
本公开的纤维通常可以具有任何细度。纤维的细度与给定粗细的纱线的横截面中存在多少纤维有关。纤维细度是纤维质量与长度之比。纤维细度的主要物理单位是1tex，其等于1000m重1g的纤维。通常，使用单位dtex，代表1g/10,000m的纤维。可以选择纤维的细度来提供具有合适的无纺织物硬度/手感、抗扭刚度、对光的反射和互动、对染料和/或其它活性剂/添加剂的吸收、制造过程中纤维的易纺性以及成品的均一性的无纺织物。一般来说，随着纤维的细度增加，由此产生的无纺织物表现出更高的均一性、改善的拉伸强度、延伸性和光泽。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信与基于密度的较大纤维相比，较细的纤维将导致较慢的溶解时间。此外，在不希望受理论束缚的情况下，当使用纤维共混物时，纤维的平均细度可以使用个别纤维组分的加权平均值来确定。纤维可以表征为极细(dtex≤1.22)、细(1.22≤dtex≤1.54)、中等(1.54≤dtex≤1.93)、略粗(1.93≤dtex≤2.32)和粗(dtex≥2.32)。本公开的无纺织物可以包括极细、细、中等、略粗的纤维或其组合。在实施例中，纤维的细度在约1dtex至约10dtex、约1dtex至约7dtex、约1dtex至约5dtex、约1dtex至约3dtex或约1.7dtex至约2.2dtex范围内。在实施例中，纤维具有约1.7dtex的细度。在实施例中，纤维具有约2.2dtex的细度。
湿法冷却凝胶纺丝
在实施例中，本公开的纤维根据湿法冷却凝胶纺丝工艺形成，所述湿法冷却凝胶纺丝工艺包括以下步骤：
(a)将纤维形成材料(聚合物)溶解在溶液中以形成聚合物混合物，所述聚合物混合物任选地包括辅助剂；
(b)将聚合物混合物通过纺丝头喷嘴挤出至凝固浴中以形成挤出的聚合物混合物；
(c)使挤出的聚合物混合物通过溶剂交换浴；
(d)任选地湿法拉伸挤出的聚合物混合物；以及
(e)整理挤出的聚合物混合物以提供纤维。
溶解纤维形成聚合物的溶剂可以适当地是所述聚合物可溶于其中的任何溶剂。在实施例中，溶解聚合物的溶剂包括极性非质子溶剂。在实施例中，溶解聚合物的溶剂包括二甲亚砜(DMSO)。
一般来说，凝固浴包括用于胶凝挤出的聚合物混合物的冷却溶剂。凝固浴通常可以处于促进挤出的聚合物混合物凝固的任何温度。凝固浴可以包括聚合物可溶于其中的溶剂和聚合物不溶于其中的溶剂的混合物。聚合物不溶于其中的溶剂通常是主要溶剂，其中聚合物不溶于其中的溶剂占混合物的50％以上。
在通过凝固浴后，挤出的聚合物混合物凝胶可以通过一或多个溶剂置换浴。提供溶剂置换浴是为了用聚合物不溶于其中的溶剂置换聚合物可溶于其中的溶剂，以进一步凝固挤出的聚合物混合物，并用更容易蒸发的溶剂置换聚合物可溶于其中的溶剂，从而减少干燥时间。溶剂置换浴可以包括聚合物可溶于其中的溶剂与聚合物不溶于其中的溶剂具有一定梯度的一系列溶剂置换浴，仅具有聚合物不可溶于其中的溶剂的一系列溶剂置换浴，或仅具有聚合物不可溶于其中的溶剂的单一溶剂置换浴。
成品纤维有时称为短纤维、超短纤维或纸浆。在实施例中，整理包括干燥挤出的聚合物混合物。在实施例中，整理包括切割或卷曲挤出的聚合物混合物以形成个别纤维。挤出的聚合物混合物的湿法拉伸为挤出的聚合物混合物提供了基本上均一的直径，并因此为从其切割的纤维提供了基本上均一的直径。拉伸与挤出不同，这在本领域是众所周知的。特别是，挤出是指通过迫使树脂混合物通过纺丝头来制造纤维的行为，而拉伸是指在加工方向上机械地拉动纤维，以促进聚合物链的定向和结晶，从而提高纤维强度和韧度。
在纤维由湿法冷却凝胶纺丝工艺制备的实施例中，纤维形成聚合物通常可以是任何纤维形成聚合物或其共混物，例如两种或更多种不同的聚合物，如本文大体所述。在前述实施例的改进中，聚合物可以具有任何聚合度(DP)，例如在10至10,000,000范围内，例如至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少300、至少400、至少500、至少750或至少1000，并且至多10,000,000、至多5,000,000、至多2,500,00、至多1,000,000、至多900,000、至多750,000、至多500,000、至多250,000、至多100,000、至多90,000、至多75,000、至多50,000、至多25,000、至多12,000、至多10,000、至多5,000或至多2,500，例如在1000至约50,000、1000至约25,000、1000至约12,000、1000至约5,000、1000至约2,500、约50至约12,000、约50至约10,000、约50至约5,000、约50至约2,500、约50至约1000、约50至约900、约100至约800、约150至约700、约200至约600、或约250至约500范围内。在实施例中，DP为至少1,000。在实施例中，纤维形成聚合物包含聚乙烯醇聚合物，其DP在1000至约50,000、1000至约25,000、1000至约12,000、1000至约5,000、1000至约2,500、约50至约12,000、约50至约10,000、约50至约5,000、约50至约2,500、约50至约1000、约50至约900、约100至约800、约150至约700、约200至约600或约250至约500范围内。在实施例中，纤维形成聚合物包含聚乙烯醇，其DP在1000至约50,000、1000至约25,000、1000至约12,000、1000至约5,000或1000至约2,500范围内。
湿法冷却凝胶纺丝工艺有利地提供一或多个好处，如提供包括水溶性聚合物共混物的纤维、提供对纤维直径的控制、提供相对较大直径的纤维、提供对纤维长度的控制、提供对纤维韧度的控制、提供高韧度纤维、提供具有大聚合度的聚合物的纤维和/或提供可用于提供自支撑式无纺织物的纤维。连续工艺，如纺粘、熔喷、电纺和旋纺，通常不允许水溶性聚合物共混(例如，由于难以匹配各种聚合物的熔体指数)，形成大直径(例如，大于50微米)的纤维，控制纤维的长度，提供高韧度纤维或使用具有高聚合度的聚合物。此外，湿法冷却凝胶纺丝工艺有利地不限于仅可熔融加工的聚合物，因此可以获得由具有极高分子量、高熔点、低熔体流动指数或其组合的纤维形成材料制成的纤维，与通过热挤出工艺制备的纤维相比，提供具有更强物理特性和不同化学功能的纤维。
制备短纤维和连续纤维的方法在本领域是众所周知的。一旦短纤维或连续纤维被梳理好，无纺织物就被粘合起来。粘合短纤维的方法在本领域是众所周知的，并且可以包括通过空气粘合(热)、压延粘合(热加压)和化学粘合。本公开的无纺织物可以是热粘合或化学粘合的。无纺织物一般可以是多孔的，具有不同的孔径、形态和织物异质性。纤维的物理特性和粘合类型会影响所得无纺织物的孔隙率。压延粘合是通过施加热量和压力实现的，并且通常维持梳理过程中产生的孔径、形状和排列。领域的普通技术人员可以容易地确定压延粘合的条件。一般来说，如果施加的热量和/或压力太低，纤维将不能充分粘合以形成独立的织物，而如果热量和/或压力太高，纤维将开始融为一体。纤维的化学性质决定了压延粘合的热量和/或压力的上限和下限。在不希望受理论束缚的情况下，据信在高于235℃的温度下，基于聚乙烯醇的纤维会降解。用于纤维的压延粘合的压花方法是已知的。压花可以是单面压花或双面压花。通常，水溶性纤维的压花包括使用由有序的圆形阵列和具有平坦表面的钢辊组成的单一压花辊的单面压花。随着压花的增加(例如，随着表面特征被赋予织物)，织物的表面积增加。在不希望受理论束缚的情况下，预计随着织物表面的增加，织物的溶解度增加。因此，可以通过压花改变表面积来有利地调节无纺织物的溶解性。
与压延粘合相反，化学粘合通常使用制备纤维时留下的废聚合物的粘合剂溶液在压力下涂覆经梳理的纤维，这可导致相对于梳理时的孔更小、更无序的孔。一般来说，溶剂可以是任何溶解粘合剂的溶剂。通常，化学粘合溶液的溶剂是水。在不希望受理论束缚的情况下，据信如果用于化学粘合的聚合物溶液足够浓和/或施加足够的压力，就可以形成无孔的水分散性无纺织物。用于化学粘合的溶剂会诱导织物中现有纤维的部分溶解，从而将纤维焊接并粘合在一起。溶液中提供的聚乙烯醇粘合剂有助于焊接过程，以提供机械上更稳固的织物。聚合物溶液的温度没有特别限制并且可以在室温(约23℃)下提供。
在一些实施例中，第二层纤维可以用于粘合无纺织物。在不希望受理论束缚的情况下，据信通过熔喷工艺制备的纤维，例如水溶性纤维，可以用于使用在线工艺粘合无纺织物。特别地，无纺织物可以在熔喷工艺站下方通过，使得熔喷纤维在熔体挤出后沉积，并且随着熔喷纤维冷却和凝固，它们会相互粘合并与沉积在上面的无纺织物粘合。熔喷纤维的长度可以是微米级至纳米级，并且可以提供在无纺织物上，使得熔喷纤维占最终无纺织物重量的约15％、约12％、约10％、约8％、约6％或约5％，以最终无纺织物中纤维的总重量计。在不希望受理论束缚的情况下，据信包含约5％至约15％的熔喷纤维可以增加无纺织物的机械完整性，而基本上不改变无纺织物的溶解性。一般来说，当使用聚乙烯醇纤维形成材料来制备熔喷纤维时，聚乙烯醇聚合物将是一种均聚物，因为熔喷工艺需要低粘度和高熔体流动指数的聚合物。
孔径可以使用高倍放大和有序表面分析技术来确定，包括但不限于布鲁诺尔-艾米特-泰勒理论(Brunauer-Emmett-Teller theory，BET)、小角度X射线散射(SAXS)和分子吸附。
一般来说，本公开的纤维可以通过本领域中已知的任何纤维工艺形成，然后通过化学改性进行后工艺处理，其中化学改性不包括水解聚合物。
本公开提供了一种处理纤维的方法，所述纤维包括聚合物，如包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，如本文所述。在实施例中，所述方法包括使包含本文所述的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物的纤维表面与改性剂接触，以便在包含纤维的至少一个表面的纤维区域用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性，从而形成改性纤维。在实施例中，所述方法包括混合纤维、改性剂和任选的改性剂溶剂，所述纤维包含本文所述的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，以用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性并形成改性纤维。在实施例中，纤维不溶于改性剂溶剂。纤维表面与改性剂接触后或与改性剂和改性剂溶剂混合后的改性程度可以通过本领域普通技术人员已知的任何合适的方法确定，如衰减全反射(ATR)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、溶解度测试(例如，本文公开的溶解和崩解测试方法)、滴定法(例如，本文公开的示例性滴定法)等或其组合。滴定法确定纤维的平均水解或化学改性程度。对于以横跨纤维横截面的恒定水解或改性程度为特征的纤维，恒定水解或改性程度是纤维的平均水解程度。对于以纤维横截面具有芯-鞘或芯-壳型分布或水解或改性程度梯度分布为特征的纤维，滴定测试提供纤维所有截面的平均水解或改性程度。如本文所用并且除非另有规定，否则如果纤维的任何部分(例如，外表面或部分、壳表面或部分和/或内部部分)在混合后相对于起始纤维的水解程度而言具有增加的改性程度，则纤维的至少一部分具有降低的水解程度。应理解，纤维的任何部分的水解程度降低将导致纤维的平均水解程度降低，这是由滴定法确定的。因此，应理解，如果在将纤维与改性剂混合后，通过滴定法确定的纤维的平均水解程度相对于混合前纤维的平均水解程度要小，则纤维中至少一部分聚乙烯醇聚合物的水解程度会降低。
如本文所用并且除非另有规定，否则如果纤维的任何部分(例如，外表面或部分、鞘(壳)表面或部分和/或内部部分)在接触或混合后相对于起始纤维的改性程度而言水解程度降低，则纤维的至少一部分具有增加的改性程度。
一般来说，接触或混合可以包括将纤维浸入改性剂和改性剂溶剂的混合物中。在实施例中，接触或混合可以包括将纤维浸入包括改性剂溶剂和改性剂的双相溶剂系统中。在实施例中，双相溶剂系统可以包括水和有机溶剂。在实施例中，混合可以包括搅拌纤维、改性剂和改性剂溶剂的混合物。在实施例中，接触可以包括对纤维施加能量源，如电晕处理、电子束辐射或UV辐射。
在实施例中，所述方法包含在足以向聚合物提供受控量的化学改性(改性程度)和/或受控增加聚合物的化学改性(改性程度)的条件下，混合改性剂和纤维。在实施例中，所述方法进一步包含将改性剂溶剂与改性剂和纤维混合。在实施例中，所述方法包含在足以向聚合物提供受控量的化学改性(改性程度)和/或受控增加聚合物的化学改性(改性程度)的条件下，混合改性剂、纤维和改性剂溶剂。在实施例中，所述方法进一步包含将改性剂溶剂与改性剂和纤维混合。一般来说，可以通过改变反应条件来设计和控制经处理纤维的化学改性量和/或经处理纤维的化学改性的增加。为了提供受控量的化学改性和/或增加化学改性，可以修改的反应条件包括改性剂的选择、改性剂溶剂的选择、改性剂在溶剂中的浓度的选择、反应(混合或接触)时间、反应(混合或接触)温度和任选包含的活化剂。
一般来说，随着反应时间的增加，化学改性会增加。因此，可以选择反应时间以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物、或阴离子改性的乙烯醇共聚物的化学改性的所需增加。反应时间可以长达约48小时，例如约1分钟至约36小时、约2分钟至约24小时、约2分钟至约12小时、约2分钟至约6小时、约2分钟至约4小时、约2分钟至约2小时、约2分钟至约1小时、约5分钟至约1小时、约5分钟至约2小时、约5分钟至约5小时、约5分钟至约10小时、约5分钟至约12小时、约5分钟至约24小时、约10分钟至约24小时、约15分钟至约24小时、约30分钟至约24小时、约1小时至约24小时、约2小时至约24小时、约3小时至约24小时、约4小时至约24小时、约5小时至约24小时、约6小时至约24小时、约8小时至约24小时、约10小时至约24小时、约12小时至约24小时、约12小时至约18小时、约14小时至约20小时、或约16小时至约24小时。在实施例中，混合可以持续约1分钟至约48小时。在实施例中，混合可以持续约1小时至约36小时。在实施例中，混合可以持续约2小时至约8小时。
一般来说，随着反应温度的升高，化学改性的速率会增加。因此，可以结合反应时间来选择反应温度以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物、或阴离子改性的乙烯醇共聚物的化学改性量的所需增加。反应温度没有特别限制，只要纤维不溶解或分解并且溶剂(如果存在)在加热条件下保持液体即可。反应温度可以是约10℃至约200℃、约10℃至约190℃、约10℃至约180℃、约10℃至约170℃、约10℃至约160℃、约10℃至约150℃、约10℃至约140℃、约10℃至约130℃、约10℃至约120℃、约10℃至约110℃、约10℃至约100℃、约10℃至约90℃、约10℃至约80℃、约10℃至约70℃、约10℃至约60℃、约10℃至约50℃、约10℃至约40℃、约10℃至约30℃、约20℃至约100℃、约20℃至约90℃、约20℃至约80℃、约30℃至约100℃、约30℃至约90℃、约30℃至约80℃、约40℃至约80℃、约50℃至约80℃、或约60℃至约80℃。在不希望受理论束缚的情况下，据信在更高的温度下，随着溶剂的极性增加，纤维可能开始膨胀、胶凝和/或溶解。因此，可以结合溶剂来选择反应温度，使得纤维将保持不溶并且不会分解。在实施例中，所述方法进一步包含在将改性剂与纤维和溶剂混合之前，在改性剂溶剂中加热纤维。在实施例中，所述方法进一步包含加热纤维、改性剂和改性剂溶剂的混合物。
改性剂的选择可以影响改性反应的速率。因此，可以结合反应时间和温度来选择改性剂，以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物、或阴离子改性的乙烯醇共聚物的化学改性量的所需增加。在通过酸或碱催化的酯或酰胺的酯基转移发生改性的实施例中，可以基于改性剂的亲核强度来改变反应的速率。
化学改性通常可以是纤维的聚合物主链上的官能团到所需的官能团的任何所需化学改性。所考虑的化学改性的非限制性实例包括酯化、酰胺化、胺化、羧化、硝化、偶姻缩合、烯丙基化、乙酰化、亚胺化、卤化、磺化、烷基化、缩醛化、烯醇化、亚硝化、硅烷偶联和交联中的一或多种。在实施例中，所述方法可以包含在足以对聚合物进行化学改性的条件下混合，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分、或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，其中化学改性包含酯化、酰胺化、胺化、羧化、硝化、偶姻缩合、烯丙基化、乙酰化、亚胺化、卤化、磺化、烷基化、缩醛化、烯醇化、亚硝化和硅烷偶联中的一或多种。在实施例中，所述方法可以包含在足以使聚合物交联的条件下接触，其中改性剂包含电晕处理、电子束辐射或UV辐射。在一些实施例中，化学改性后的聚合物未交联。
改性剂通常可以是能够将聚合物主链上的官能团化学改性为所需官能团和/或对其进行催化的任何试剂。改性剂的非限制性实例包括但不限于酸酐、羧酸、醇、酯、醚、磺酸、磺酸盐、点击化学试剂、酰胺、胺、内酰胺、腈、酮、烯丙基化合物、乙酰基化合物、卤素化合物、含烷基化合物、酰亚胺、含缩醛化合物、烯醇化物、含硝基化合物、硅烷、氮丙啶、异氰酸酯或其任何组合。在实施例中，改性剂包含酸酐、羧酸、醇、酯、醚、磺酸、磺酸盐、点击化学试剂、酰胺、胺、腈、酮、烯丙基化合物、含乙酰基化合物、含卤素化合物、含烷基化合物、酰亚胺、含缩醛化合物、烯醇化物、含硝基化合物、硅烷、氮丙啶、异氰酸酯、能量源或其任何组合。在实施例中，改性剂包含酸酐、胺、磺酸盐、磺酸、单羧酸、二羧酸或其任何组合。在实施例中，改性剂包含磺酸盐。在实施例中，磺酸盐包含氨基丙基磺酸盐。在实施例中，改性包含胺或内酰胺。在实施例中，内酰胺包含吡咯烷酮或己内酰胺。在实施例中，改性剂包含磺酸。在实施例中，磺酸包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)。在实施例中，改性剂包含单羧酸或二羧酸。在实施例中，单羧酸或二羧酸包含乙酸、马来酸、马来酸单烷基酯、马来酸二烷基酯、富马酸、富马酸单烷基酯、富马酸二烷基酯、衣康酸、衣康酸单烷基酯、衣康酸二烷基酯、柠康酸、柠康酸单烷基酯、柠康酸二烷基酯、中康酸、中康酸单烷基酯、中康酸二烷基酯、戊烯二酸、戊烯二酸单烷基酯、戊烯二酸二烷基酯、(烷基)丙烯酸烷基酯、前述者的碱金属盐、其水解的碱金属盐、其酯或其组合。在实施例中，改性剂包含酸酐。在实施例中，酸酐是有机酸酐并且有机酸酐包含乙酸酐、丙酸酐、异丁酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐或其任何组合。在实施例中，有机酸酐包含马来酸酐。在实施例中，改性剂包含氮丙啶。在实施例中，氮丙啶是低聚物。在实施例中，改性剂包含异氰酸酯。在实施例中，异氰酸酯是低聚物。在一些实施例中，起始纤维包含乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，而改性剂包含有机酸酐。来自乙烯醇部分的羟基(-OH)与改性剂反应，并将改性部分化学键合和连接到聚合物链上。在某些情况下，当羟基完全反应时，改性程度与改性前聚合物的水解程度相同(相等)。
如本文所用，术语“点击化学试剂”是指能够将纤维的聚合物主链化学改性为点击化学反应对的第一官能团的试剂。如本文所用，术语“点击化学反应对”是指一对能够进行“点击化学”反应的互补官能团。如本文所用，“点击化学反应对的第一官能团”是指能够进行“点击化学”反应的一对互补官能团中的一个。一般来说，有四类主要的点击化学反应：1)环加成，2)亲核开环，3)非羟醛类型的羰基化学，以及4)碳-碳多键的加成。点击化学反应对可以是与上述四类点击化学反应相容的一对互补官能团，如硫醇/烯烃、叠氮/炔烃、叠氮/烯烃、烯烃/四嗪、异腈/四嗪等。点击化学反应对的其它实例可见于王(Wang)等人,药物研究(Pharm Res.),2008,25(10):2216-2230；鲍曼(Bowman)等人,先进功能材料(Adv.Funct.Mater.),2014,24,2572-2590；和约兹威克(Jozwiak)等人,化学评论(Chem.Rev.),2013,113,4905-4979。
一般来说，随着改性剂溶剂中改性剂的浓度增加，反应速率将增加。因此，可以结合反应时间、反应温度和改性剂的选择来选择改性剂的浓度，以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物或改性聚乙烯醇共聚物的改性程度的所需增加。一般来说，改性剂在改性剂溶剂中的浓度可以是任何浓度。通常，将选择浓度使得所提供的所有改性剂都在溶液中。在实施例中，以溶剂重量计，改性剂可以约0.2％至约75％(w/w)的量提供，例如约0.2％至约75％、约0.2％至约50％、约0.2％至约25％、约0.5％至约20％、约1％至约18％、约2％至约16％、约5％至约15％、约8％至约12％、或约10％。在实施例中，以溶剂重量计，改性剂以约0.2％至约25％(w/w)的量提供。在实施例中，以溶剂重量计，改性剂以约2％至约25％(w/w)的量提供。在实施例中，以溶剂重量计，改性剂以约5％至约15％(w/w)的量提供。在改性剂是能量源的实施例中，一般来说，随着能量源强度的增加，反应速率将增加。因此，可以结合反应时间、反应温度和改性剂的选择来选择能量强度，以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇的改性程度的所需增加。
改性剂溶剂一般可以是任何溶剂，其中改性剂是可溶的，而待处理的纤维在纤维与溶剂接触期间进行处理的温度下是不溶的。在实施例中，纤维在处理前不溶于溶剂。在实施例中，纤维在处理过程中不溶于溶剂。在实施例中，纤维在处理后不溶于溶剂。通常，可以结合反应时间、反应温度、改性剂的选择及其浓度来选择溶剂，以提供构成纤维的聚合物例如聚乙烯醇的改性程度的所需增加。随着溶剂极性的增加，溶剂向纤维的聚合物基质的扩散通常会增加，从而导致改性剂向聚合物基质的扩散增加。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着溶剂极性的增加，纤维的内/芯部分的改性程度可以增加，使得改性程度可以横跨纤维的横截面增加。此外，在不希望受理论束缚的情况下，随着溶剂极性的降低，溶剂向纤维的聚合物基质中的扩散通常会减少，使得改性程度可以在纤维的表面、外部或鞘的一部分处增加。在纤维的表面、外部或鞘的一部分处对纤维的聚合物进行改性，也会导致横跨纤维横截面的改性程度的平均增加。此外，在不希望受理论束缚的情况下，可以使用溶剂的组合来提供经处理纤维的聚合物的改性程度的扩散控制辐射梯度。在实施例中，溶剂的组合可以是双相溶剂系统。在实施例中，双相溶剂系统可以包含水和有机溶剂。在实施例中，双相溶剂系统可以包含水和醇(例如，甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇)。在实施例中，双相溶剂系统包含水和甲醇。
在实施例中，改性剂溶液的溶剂可以用汉森溶解度参数(HSP)来表征。在不希望受理论束缚的情况下，据信三个HSP值，即分散性、摩尔体积和氢键，是混溶性的指标，并且因此也是聚乙烯醇被特定溶剂溶剂化或溶胀的指标。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信虽然氢键是预期行为的最大预测因子，但所有参数的总和H总也具有预测性。一般来说，当溶剂的HSP值小于聚乙烯醇的HSP值时，溶剂和聚乙烯醇之间的HSP值差异越大，溶剂进入聚乙烯醇的扩散性就越低。在不希望受理论束缚的情况下，据信当溶剂的H总值比聚乙烯醇的H总值低约4至15个单位时，溶剂的吸收率和溶剂进入聚乙烯醇的扩散率使得溶剂吸收和因此改性剂的吸收会出现梯度，从而使聚乙烯醇纤维的改性程度在横截面上出现梯度，相对于内芯区域，表面区域的改性程度更高。在不希望受理论束缚的情况下，据信当溶剂的H总值比聚乙烯醇的H总值高约4至15个单位时，溶剂的吸收率和溶剂进入聚乙烯醇的扩散率使得溶剂的吸收和因此改性剂的吸收将迅速发生，从而在聚乙烯醇纤维的横截面上提供均匀的改性程度。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信当溶剂的H总值比纤维的聚乙烯醇的H总值低15个单位以上时，扩散率将受到限制，使得仅纤维的外表面将被改性剂处理，而当溶剂的H总值比纤维的聚乙烯醇高15个单位以上时，溶剂将溶解纤维的聚乙烯醇。
在实施例中，改性剂溶剂包含极性溶剂。在实施例中，溶剂包含辛醇、庚醇、己醇、戊醇、丁醇、丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙腈、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺、甘油、二甲亚砜、甲酸、水或其任何组合。在实施例中，溶剂包含正辛醇、正庚醇、正己醇、正戊醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲酸、水或其任何组合。在实施例中，溶剂包含正丙醇、丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲酸、水或其任何组合。在实施例中，溶剂包含一或多种选自由以下组成的群组的溶剂：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲酸、水及其任何组合。在实施例中，溶剂包含在混合条件下为液体的醇。在实施例中，溶剂包含甲醇。在实施例中，溶剂包含甲醇和至少一种额外溶剂。在实施例中，溶剂包含甲醇和水。在实施例中，溶剂包含丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇中的至少一种与水的组合。在实施例中，溶剂包含第一溶剂和第二溶剂的混合物。在实施例中，第一溶剂包含水并且第二溶剂包含醇。在实施例中，第二溶剂包含甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或其任何组合。在实施例中，溶剂包含DMSO和水。在实施例中，溶剂包含DMSO和水，并且DMSO和水以约40/60至80/20的重量比提供。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着水的量增加到60％以上或DMSO的量增加到约80％以上，各别溶剂与聚乙烯醇的相互作用增加，导致聚合物的溶胀和胶凝增加。
在实施例中，溶剂包含非极性溶剂。在实施例中，溶剂包含己烷、环己烷、甲基戊烷、戊烷、环丙烷、二噁烷、苯、吡啶、二甲苯、甲苯、乙醚、氯仿或其任何组合。
在实施例中，溶剂包含第一溶剂和第二溶剂的混合物。在实施例中，第一溶剂包含极性溶剂并且第二溶剂包含非极性溶剂。在实施例中，第一溶剂具有第一介电常数，第二溶剂具有第二介电常数，并且第一溶剂的介电常数高于第二溶剂的介电常数。在实施例中，第一介电常数为5或更小、4或更小、3或更小、或2或更小。在实施例中，第二介电常数大于5、大于7.5、大于10、大于15、大于18、大于20、大于25或大于30。在实施例中，第一介电常数与第二介电常数之间的差为至少3、至少5、至少8或至少10。在溶剂包含第一溶剂和第二溶剂的混合物的实施例中，第一溶剂和第二溶剂可以任何比率提供，条件是水解剂可溶于混合物中并且纤维在处理前、处理期间和处理后不溶于混合物中。在实施例中，第一溶剂和第二溶剂可以约99/1至约1/99、约95/5至约5/95、约90/10至10/90、约85/15至约15/85、约80/20至约20/80、约75/25至约25/75、约70/30至约30/70、约65/35至约35/65、约60/40至约40/60、约55/45至约45/55、或约50/50的重量比提供。
在实施例中，本公开的方法进一步包括将纤维、改性剂和任选的溶剂与活化剂混合。活化剂一般可以是有助于改性剂处理纤维的任何添加剂。活化剂一般可以包括例如用于降低纤维的聚合物和改性剂之间反应的活化能的催化剂或促进改性剂扩散至聚合物基质中的化合物。在实施例中，活化剂可以包含酸、碱、氮丙啶、自由基引发剂或其组合。在实施例中，活化剂是自由基引发剂。在实施例中，自由基引发剂可以包含过氧化物。在实施例中，过氧化物可以包含过氧化苯甲酸、过氧化氢、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化双十二烷酰(二月桂酰)(LPO)或其组合。在实施例中，自由基引发剂可以包含偶氮化合物，如2,2'-偶氮二异丁腈(AIBN)。在实施例中，活化剂是酸。在实施例中，酸可以包含有机酸、无机酸或其组合。在实施例中，有机酸可以包含羧酸，如甲酸、乙酸、草酸、丙二酸或其组合。在实施例中，无机酸可以包含硼酸、硝酸、亚硝酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、氢硫酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸、氢卤酸或其组合。在实施例中，氢卤酸可以包含氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸或其组合。在实施例中，活化剂是碱。在实施例中，碱可以包含金属氢氧化物。在实施例中，金属氢氧化物可以包含氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯或其组合。
改性纤维通常可以是与改性剂混合后包括化学改性的纤维。改性纤维可以包含的化学改性的非限制性实例包括单羧酸、二羧酸、磺酸、磺酸盐、点击化学反应对的第一官能团、酰胺、胺、氨基甲酸酯、腈、酮、酯、烯丙基、乙酰基、卤素、烷基、酰亚胺、缩醛、烯醇化物、硝基、硅烷、交联或其任何组合。在实施例中，改性纤维包含单羧酸、二羧酸、磺酸、磺酸盐、点击化学反应对的第一官能团、酰胺、胺、腈、酮、酯、烯丙基、乙酰基、卤素、烷基、酰亚胺、缩醛、烯醇化物、硝基、硅烷或其组合。在实施例中，改性纤维包含磺酸盐、磺酸或两者。在实施例中，改性纤维包含乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙二磺酸、2-丙烯酰胺基-1-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸2-磺乙基酯、前述者的碱金属盐衍生物或其组合。在实施例中，改性纤维包含磺酸盐。在实施例中，磺酸盐包含氨基丙基磺酸盐。在实施例中，改性纤维包含磺酸。在实施例中，磺酸包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和/或AMPS的钠盐。在实施例中，改性纤维包含胺或氨基甲酸酯作为来自内酰胺的部分。在实施例中，此类氨基甲酸酯可以来自包含吡咯烷酮或己内酰胺的内酰胺。在实施例中，改性纤维包含单羧酸或二羧酸。在实施例中，单羧酸或二羧酸包含乙酸、马来酸、马来酸单烷基酯、马来酸二烷基酯、富马酸、富马酸单烷基酯、富马酸二烷基酯、衣康酸、衣康酸单烷基酯、衣康酸二烷基酯、柠康酸、柠康酸单烷基酯、柠康酸二烷基酯、中康酸、中康酸单烷基酯、中康酸二烷基酯、戊烯二酸、戊烯二酸单烷基酯、戊烯二酸二烷基酯、(烷基)丙烯酸烷基酯、前述者的碱金属盐、其水解的碱金属盐、其酯或其组合。在实施例中，二羧酸包含马来酸单甲酯。在实施例中，改性纤维包含如上文所公开的点击化学反应对的第一官能团。在实施例中，改性纤维包含点击化学反应对的第一官能团，并且如本文所公开的活性剂包括点击化学反应对的第二官能团。因此，可以考虑改性剂用点击化学反应对的特定第一官能团来改性纤维，使得包含点击化学反应对的第二官能团的所需活性剂可以容易地与改性纤维反应，形成与所需活性剂结合的纤维。在实施例中，改性纤维包含酰胺。在实施例中，改性纤维包含酯。在实施例中，改性纤维包含胺。
一般来说，相对于本文所公开的后加工方法之前的纤维，改性纤维的化学改性量(改性程度)的增加可以在0.1mol％至约50mol％范围内。例如，本文所公开的方法的改性程度可以是约1mol％、约2mol％、约3mol％、约4mol％、约5mol％、约6mol％、约7mol％、约8mol％、约9mol％、约10mol％、约11mol％、约12mol％、约13mol％、约14mol％、约15mol％、约20mol％、约30mol％、约40mol％或约50mol％，如在1mol％至15mol％、约1mol％至约10mol％、约1mol％至约8mol％、约2mol％至约8mol％、约2mol％至约8mol％、约3mol％至约8mol％、约3mol％至约6mol％、或约1mol％至约4mol％范围内。
还可以选择反应条件来设计和控制经处理纤维的溶解机制和/或吸收能力和保留。例如，可以选择反应条件以提供横截面具有以下特征的纤维：(a)芯-鞘结构，其中鞘的聚合物具有与芯的聚合物不同的，例如更大的改性程度(图2A)，(b)聚合物改性程度的径向梯度，例如按照改性程度增加的顺序，从内部区域到表面区域(图2B；图3)，或(c)整个横横截面的改性程度一致(图2C)。所得纤维可以具有不同的溶解机制(例如，立即释放、延迟释放或触发释放)、化学相容性/耐受性和/或吸收能力和保留特性。为了提供受控纤维结构，可以修改的反应条件包括改性剂的选择、改性剂在改性剂溶剂中的浓度的选择、反应(接触或混合)时间、反应(接触或混合)温度、改性剂溶剂的选择和任选包含的活化剂。
具有芯-鞘结构或芯-壳结构的纤维可以通过将具有聚合物如聚乙烯醇的纤维用改性剂和溶剂在足以使溶剂和改性剂向纤维内芯区域的径向扩散最小化的条件下进行处理来制备。例如，通过选择短反应时间、低反应温度和/或包括非极性溶剂，可以使溶剂和改性剂向纤维内芯区域的扩散最小化。在实施例中，本公开的方法的接触是在足以提供包含具有乙烯醇部分的聚合物并且具有以芯-鞘结构为特征的横截面的纤维的条件下进行，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度。在实施例中，足以提供具有以芯/鞘结构为特征的横截面的纤维的条件，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度，包含包括介电常数为20或更小、18或更小、14或更小、或10或更小的溶剂。在实施例中，足以提供具有以芯-鞘结构为特征的横截面的纤维的条件，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度，包含将纤维和改性剂溶液在约10℃至约30℃、约10℃至约25℃或约15℃至约25℃范围内的温度下混合。在实施例中，足以提供具有以芯-鞘结构为特征的横截面的纤维的条件，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度，包含将纤维和改性剂混合约2分钟至约6小时、约2分钟至约4小时、约5分钟至约3小时、约10分钟至约2小时或约15分钟至约1小时的时间。在实施例中，足以提供具有以芯-鞘结构为特征的横截面的纤维的条件，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度，包含包括介电常数为20或更小、18或更小、14或更小、或10或更小的溶剂，将纤维、改性剂和溶剂在约10℃至约30℃、约10℃至约25℃或约15℃至约25℃范围内的温度下混合，并将纤维、改性剂和溶剂混合约2分钟至约6小时、约2分钟至约4小时、约5分钟至约3小时、约10分钟至约2小时或约15分钟至约1小时的时间。这种具有以芯-鞘结构为特征的横截面的纤维，其中鞘的聚合物比芯的聚合物具有更大的改性程度，可以提供在纤维内部提供的活性剂的延迟释放特性，与改性聚合物缀合的活性剂的控制释放特性，在纤维内部提供和/或与改性聚合物缀合的活性剂的触发释放，和/或相对于没有改性的纤维增强的耐化学性。在实施例中，改性的鞘区域可以是基本上连续的。如本文所用并且除非另有规定，否则“基本上连续”是指改性在整个纤维表面区域的均匀分布，使得至少约60％的纤维表面积包含改性。在实施例中，至少约75％、至少约80％、至少约90％或至少约95％的纤维表面积包含改性。在不希望受理论束缚的情况下，据信当改性的鞘区域是基本上连续的，当与刺激性化学品如氧化剂接触时，纤维可以表现出增强的耐化学性，使得纤维可以避免变色和降低溶解度。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信改性的鞘区域的不连续区域是易受刺激性化学品影响的区域，当纤维与刺激性化学品接触时，允许刺激性化学品渗入并使纤维随时间推移而被刺激性化学品劣化。
如本文所用并且除非另有规定，否则纤维中活性剂的“延迟释放”是指在纤维的最终用途应用条件下与溶剂(通常是水)接触时，活性剂不会立即从纤维中全部释放。例如，含有活性剂并用于洗衣应用的纤维在洗涤条件下可能不会立即释放全部活性剂。相反，活性物质可以随着时间的推移从纤维中扩散。如本文所用并且除非另有规定，否则纤维中活性剂的“触发释放”是指在满足触发条件之前，纤维中没有任何活性物质被释放。例如，含有活性剂并用于洗衣应用的纤维可能直到洗涤水达到预定温度和/或pH才会释放活性剂。
触发条件可以包括但不限于温度、pH、UV/VIS辐射、IR辐射、离子的存在、催化剂的存在或其组合。
随着鞘结构的厚度增加，具有被流体溶胀和饱和的芯的纤维的稳定性增加，但芯中可用于吸收流体的聚合物的量减少。鞘的厚度可以通过控制改性剂向纤维的聚合物结构的扩散来控制。应理解，由于纤维内部的处理是扩散控制的，所以鞘可以围绕纤维的周边具有厚度变化，并且鞘内部的改性程度可以小于鞘外表面的聚合物的改性程度，但大于纤维中心的聚合物的改性程度。因此，在一些实施例中，纤维的横截面可以芯/鞘结构为特征，并且还可以具有从纤维内部到纤维外部的递增梯度为特征。
具有以增加的径向梯度结构为特征的横截面的纤维可以通过用改性剂和溶剂处理具有无改性程度的聚合物如聚乙烯醇或乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物的纤维，在足以改变溶剂和改性剂向纤维内部区域的径向扩散的条件下制备。在实施例中，具有以从内部区域到外部区域增加的径向梯度结构为特征的横截面的纤维可以使用具有不同扩散速率的多种溶剂(同时或逐步)制备，在混合过程中改变温度以改变溶剂和改性剂向纤维中的扩散速率，和/或选择反应时间，使其足够长以允许一些改性剂扩散到内部区域以改变聚合物的改性程度，但又不至于使内部的聚合物被化学改性到与外部/表面部分的聚合物相同的程度。在实施例中，本公开的方法的混合是在足以提供具有如下特征的横截面的纤维的条件下进行：从纤维的内部区域到纤维的表面区域的递增梯度的聚合物的改性程度。此类具有以递增梯度的改性程度为特征的横截面的纤维可以提供纤维内部提供的活性剂的延迟释放特性，纤维内部提供的活性剂的触发释放，相对于在横截面上具有一致的改性程度的纤维增加吸收率，和/或改善的吸收液体的保留。
具有以芯/鞘结构和/或增加的径向结构为特征的横截面的纤维可以具有负载于芯/内部区域的活性剂。通过将纤维与活性剂溶液接触并允许活性剂溶液扩散到聚合物结构中，使纤维的芯/内部区域吸收活性剂溶液并溶胀，可以将活性剂负载至芯/内部区域。活性剂可以是本文所公开的可溶于活性剂溶液溶剂的任何活性剂。溶剂可以是本文所公开的任何溶剂。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着溶剂极性的增加，扩散到纤维的芯/内部区域的速率增加。示例性溶剂是水，条件是活性剂溶液的水保持在低于构成纤维的芯/内部区域和纤维的鞘/外部区域的聚合物的溶解温度的温度。
具有以聚合物在整个横截面上具有相同的改性程度为特征的横截面的纤维可以通过用改性剂和溶剂处理具有聚合物如聚乙烯醇或聚乙烯醇共聚物的纤维，在足以使溶剂和改性剂向纤维内芯区域的径向扩散最大化的条件下制备。溶剂和改性剂向纤维内芯区域的扩散可以最大化，例如通过选择长反应时间、高反应温度和/或包括高极性溶剂。在实施例中，本公开的方法的混合在足以提供具有如下特征的横截面的纤维的条件下进行：聚合物在横截面上具有相同的改性程度。
有利的是，在一些实施例中，在不希望受理论束缚的情况下，相对于纤维内部区域的聚合物的改性程度(如果有的话)，随着纤维表面区域的聚合物改性程度的增加，纤维的体积溶解度可以增加或保持在同一水平，相对于仅仅选择具有一致的改性程度或整个纤维没有改性程度的纤维，允许更精确地调整纤维的溶解度参数和纤维的不同溶解度特征。
本公开进一步提供了一种处理纤维的方法，其包含使包含聚合物的纤维的表面与改性剂和改性剂溶剂接触，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，以便在至少包含纤维表面的纤维区域用改性剂对聚合物的至少一部分进行化学改性。在实施例中，接触可以通过浸渍、喷涂、转移涂布、芯吸、发泡、刷涂、辊压、加湿、气相沉积、印刷或其组合来进行。在实施例中，聚合物选自由以下组成的群组：聚乙烯醇均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物或其组合。改性剂可以包括本文所公开的任何改性剂，并且改性剂溶剂可以包括本文所公开的任何溶剂。在实施例中，所述方法可以进一步包含在纤维形成后将纤维表面与改性剂接触，作为连续在线工艺的一部分。例如，纤维可以在第一站由聚合物混合物形成，然后转移到第二站，在那里可以处理纤维的表面。在另一个实例中，纤维可以在包括纤维供应站、纤维处理站和纤维收集站的设备上进行处理。在实施例中，在接触纤维表面的过程中，纤维处于运动中。在实施例中，纤维表面与改性剂和溶剂的接触是以逐批加工或连续在线加工的方式进行。例如，纤维可以大量制备并且可以在纤维形成为无纺织物之前用改性剂处理。在实施例中，纤维包含短纤维、短纱、纤维填充物、针刺织物、粘合纤维或其组合。在实施例中，纤维包含短纤维。在实施例中，所述方法进一步包含在纤维表面与改性剂接触后对纤维进行洗涤和干燥。洗涤可以通过用非溶剂冲洗纤维来进行。非溶剂是指不溶解纤维但去除不反应的化学物质如改性剂的液体。非溶剂的实例包括极性或非质子溶剂。例如，可以使用丙酮。可以通过喷气干燥、搅拌、涡旋或离心来干燥纤维。
在实施例中，本文公开的处理包含聚合物的纤维的方法，所述聚合物包含水解度在约79％至约99.9％范围内，例如水解度为88％、92％或96％的聚乙烯醇共聚物，改性剂包含马来酸酐，溶剂包含甲醇，并且所述方法进一步包含将包含氢氧化钠的活化剂与纤维、改性剂和溶剂混合。在实施例中，本文公开的处理纤维的方法包含纤维包含水解度为88％、92％或96％的聚乙烯醇共聚物，改性剂包含马来酸酐，溶剂包含甲醇，并且混合包含将纤维和溶剂组合并将混合物加热到约65℃至约75℃，形成加热的混合物；向加热的混合物中添加马来酸酐和包含氢氧化钠的活化剂，以形成反应混合物；以及在约65℃至约75℃下搅拌反应混合物约3至7小时。
本公开提供了根据本公开的方法处理的纤维。
本公开提供了一种具有表面区域和内部区域的纤维。所述纤维包含聚合物，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，用本文所述的改性剂进行化学改性。纤维中的聚合物用改性剂进行化学改性，例如通过与乙烯醇部分中的羟基反应而与改性剂部分化学键合。在实施例中，纤维的横截面包括具有第一改性程度的内部区域和具有第二改性程度的表面区域，第二改性程度不同于，例如大于内部区域中聚合物的第一改性程度。第一改性程度可以是零或大于零。当第一改性程度为零时，纤维的内部区域包含没有改性的聚合物，所述聚合物包括至少一种乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，例如聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物、阴离子改性聚乙烯醇共聚物或其组合。在实施例中，本公开提供了一种具有表面区域和内部区域的纤维。在实施例中，所述纤维包含聚合物，所述聚合物包含用改性剂改性的乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分。所述纤维的横截面包括具有第一改性程度的内部区域和具有大于第一改性程度的第二改性程度的表面区域。
本公开的纤维可以具有从内部区域到表面区域的递增梯度的聚合物改性程度的纤维横截面。在实施例中，本公开的纤维可以具有从内部区域到表面区域具有相同的聚合物改性程度的纤维横截面。在一些实施例中，改性前的聚合物包含聚乙烯醇、乙酸乙烯酯和聚乙烯醇的共聚物、阴离子改性聚乙烯醇共聚物或其组合。改性后，聚合物通过乙烯醇中的羟基与改性剂之间的反应与改性剂部分化学键合。
如图3所示，本公开提供了一种纤维，其包含具有芯-鞘结构或芯-壳结构的横截面。所述纤维包含第一区域，例如核心区域(在图3中表示为401)，其包含聚合物，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者。芯区域中的此类聚合物没有改性或具有用改性剂的第一改性程度。第一改性程度可以是零或大于零。所述纤维还包含第二区域，例如鞘区域(在图3中表示为402)，其包含用改性剂改性并具有大于第一区域的聚合物的第一改性程度的第二改性程度的此类聚合物。在实施例中，纤维可以包含具有芯-鞘结构的横截面。所述纤维包含第一区域，例如芯区域，其包含聚乙烯醇或聚乙烯醇共聚物，和第二区域，例如鞘区域，其包含用不同于第一区域的第一改性程度的第二改性程度改性的此类聚合物。在实施例中，纤维可以包含具有芯-鞘结构的横截面。所述纤维包含第一区域，例如芯区域，其包含聚乙烯醇或聚乙烯醇共聚物，和第二区域，例如鞘区域，其包含具有大于第一区域中聚合物的第一改性程度的第二改性程度的此类聚合物。在一些实施例中，聚乙烯醇共聚物是改性前的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。纤维中的聚合物用改性剂进行化学改性，例如通过与乙烯醇部分中的羟基反应而与改性剂部分化学键合。在实施例中，纤维进一步包含至少一个第三区域，例如至少一个中间区域(在图3中表示为403)，其设置在第一区域与第二区域之间，并包含具有介于第一区域的聚合物的第一改性程度与第二区域的聚合物的第二改性程度之间的第三改性程度的聚合物。在实施例中，纤维进一步包含至少一个第三区域，例如至少一个中间区域(在图3中表示为403)，其设置在第一区域与第二区域之间，并包含具有大于第一区域的第一改性程度和小于第二区域的第二改性程度的第三改性程度的聚合物。在实施例中，纤维可以包含多个第三区域，例如多个中间区域(在图3中表示为403a、403b)，其设置在第一区域与第二区域之间。纤维的横截面具有从第一区域到第二区域的递增梯度的聚合物改性程度。在实施例中，多个第三区域包括由聚乙烯醇或聚乙烯醇共聚物与改性剂改性的聚合物。纤维的横截面具有从第一区域到第二区域的递增梯度的聚合物改性程度。
在实施例中，本公开的纤维在第一和第二区域的聚合物改性程度的差异可以是约0.1％、约0.3％、约0.5％、约0.7％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％或约15％，例如在0.1％至15％、约0.3％至约10％、约0.5％至约8％、约1％至约8％、约2％至约5％、约1％至约4％或约0.5％至约5％范围内。在实施例中，纤维的横截面可由平均半径表征，并且第二区域可以占纤维平均半径的约0.5％，例如约1％、约2％、约3％、约5％、约7％、约9％、约10％、约12％、约15％、约20％、约25％、约50％、约75％、约80％、约85％、约90％、约92％、约94％、约96％或约98％，例如在约1％至约98％、约1％至约90％、约1％至约75％、约1％至约50％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约12％、约1％至约10％、约1％至约8％、约1％至约6％、约1％至约5％、约1％至约4％、约2％至约25％、约4％至约25％、约6％至约35％或约8％至约20％范围内。
在实施例中，第一、第二和任选的第三区域中的聚合物具有相同的聚合度。在实施例中，第一、第二和任选的第三区域中的聚合物可具有相同的水解程度。
尽管本文公开的具有以芯-鞘结构或梯度改性程度为特征的横截面的纤维被描述为在纤维的鞘和/或表面区域具有较大的改性程度，但应理解，所述纤维可以被制备为使纤维的鞘和/或表面区域的聚合物的改性程度低于芯和/或内表面区域的聚合物的改性程度。因此，本公开进一步提供了一种具有表面区域和内部区域的纤维。所述纤维包含聚合物，所述聚合物包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种，例如仅至少一种乙酸乙烯酯部分、仅至少一种乙烯醇部分或乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分两者，用改性剂进行化学改性。所述纤维的横截面包括改性程度低于内部区域的改性程度的表面区域。在实施例中，本公开提供了一种具有表面区域和内部区域的纤维。所述纤维包含聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物。所述纤维的横截面包括表面区域的改性程度低于内部区域的改性程度的聚合物。
本公开的纤维可以具有聚合物改性程度从内部区域到表面区域具有递减梯度的纤维横截面。在实施例中，本公开的纤维可以具有聚乙烯醇共聚物的改性程度从内部区域到表面区域具有递减梯度的横截面。
无纺织物
本公开的无纺织物通常是具有两个外表面的片状结构，所述无纺织物包括多个纤维。如本文所用并且除非另有规定，否则无纺织物的“外表面”是指片状结构的表面，在图5中表示为100和101。无纺织物通常是指纤维相互粘合的排列，其中纤维既不是编织的也不是针织的。一般来说，多个纤维可以任何定向排列。在实施例中，多个纤维是随机排列的(即没有定向)。在实施例中，多个纤维以单向定向排列。在实施例中，多个纤维以双向定向排列。在一些实施例中，多个纤维是多向的，在无纺织物的不同区域具有不同的排列。在实施例中，无纺织物可以包括单一类型的水溶性纤维。在实施例中，无纺织物可以包括单一类型的水不溶性纤维。在实施例中，无纺织物可以包括单一类型的水溶性纤维和一或多种不同类型的水不溶性纤维。在实施例中，无纺织物可以包括一或多种不同类型的水溶性纤维和一或多种不同类型的水不溶性纤维。在实施例中，无纺织物可以由或基本上由水溶性纤维组成。在实施例中，无纺织物可以由或基本上由水不溶性纤维组成。在一些实施例中，无纺织物可以包括单一类型的纤维形成材料(即，所有纤维具有相同的纤维形成材料组成)，但可以包括通过一或多种纤维形成工艺制备的纤维，例如湿法冷却凝胶纺丝、热塑性纤维纺丝、熔喷、纺粘或其组合。在一些实施例中，无纺织物可以包括单一类型的纤维形成材料并且纤维由单一纤维形成工艺制成。在一些实施例中，无纺织物可以包括两种或更多种纤维形成材料(例如，具有不同组成的纤维形成材料的纤维共混物、包括纤维形成材料共混物的纤维或两者)，并且纤维可以通过一或多种纤维形成工艺制备，例如湿法冷却凝胶纺丝、热塑性纤维纺丝、熔喷、纺粘或其组合。在一些实施例中，无纺织物可以包括两种或更多种纤维形成材料并且纤维由单一纤维形成工艺制成。在实施例中，无纺织物的纤维可以具有基本上相同的直径或不同的直径。
在本公开的无纺织物包括含有第一纤维和第二纤维的纤维共混物的实施例中，第一和第二纤维可以在长度与直径(L/D)比、韧度、形状、刚性、弹性、溶解度、熔点、玻璃化转变温度(Tg)、纤维形成材料、颜色或其组合方面具有差异。
如本领域所充分理解，术语加工方向(MD)是指在生产无纺织物时，例如在商用无纺制造设备上，织物行进的方向。同样，术语横向(CD)是指在垂直于加工方向的织物平面中的方向。关于无纺复合制品、湿巾、吸收性制品或其它包含本公开的无纺复合制品的制品，所述术语是指制品相对于用于生产所述制品的无纺织物的相应方向。
无纺织物的韧度与用于制备织物的纤维的韧度可以相同或不同。在不希望受理论束缚的情况下，据信无纺织物的韧度与无纺织物的强度有关，其中较高的韧度为无纺织物提供较高的强度。一般来说，可以通过使用具有不同韧度的纤维来改变无纺织物的韧度。无纺织物的韧度也可能受到加工的影响。一般来说，本公开的水分散性织物可以具有相对较高的韧度，即水分散性无纺织物是一种自支撑式织物，可用作制备制品和/或小袋的唯一材料。在实施例中，无纺织物是自支撑式织物。相比之下，根据熔喷、电纺和/或旋纺工艺制备的无纺织物通常具有低韧度，并且可能不是自支撑的或不能用作形成制品或小袋的唯一织物。因此，在一些实施例中，无纺织物不是自支撑的并且与第二无纺织物和/或水溶性薄膜组合使用。
在实施例中，本公开的无纺织物在加工方向的韧度与横向的韧度之比(MD:CD)可以在约0.5至约1.5、约0.75至约1.5、约0.80至约1.25、约0.90至约1.1或约0.95至约1.05范围内，或为约1。在实施例中，本公开的无纺织物的韧度比MD:CD为约0.8至约1.25。在实施例中，本公开的无纺织物的韧度比MD:CD为约0.9至约1.1。在实施例中，本公开的无纺织物具有约1的韧度。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着韧度比MD:CD接近1，无纺织物的耐用性增加，从而在使用过程中对无纺织物施加应力时，例如用包含本公开的无纺织物的可冲洗湿巾擦洗，或在穿戴可穿戴吸收性制品时因运动引起的拉/拽无纺布，提供卓越的无纺织物抗破裂性。
本公开的无纺织物相对于水溶性薄膜具有更粗糙的表面，这使得表面与无纺织物之间的接触比表面与水溶性薄膜之间的接触减少。有利的是，这种表面粗糙度可以为消费者提供改善的感觉(即类似于布的手感，而不是橡胶的手感)、改善的美感(即光泽度低于水溶性薄膜)，和/或在制备热成型和/或立式成型、填充和密封和/或多室小包时便于加工，这些小包需要沿着加工设备/模具的表面拉动织物。因此，纤维应足够粗，以向所得无纺织物提供表面粗糙度，而不至于粗到产生阻力。
无纺织物可以用基重来表征。无纺织物的基重是无纺织物每单位面积的质量。基重可以通过改变制造条件来改变，这在本领域是已知的。无纺织物在粘合之前和之后可以具有相同的基重。或者，粘合方法可以改变无纺织物的基重。例如，在通过施加热量和压力进行粘合的情况下，无纺织物的厚度(并且因此，无纺织物的面积)可以减小，从而增加基重。又例如，纤维之间的粘合也可以在合适温度下的通气过程中发生，例如在约100℃至约200℃的范围内(例如，120℃至180℃)。因此，如本文所用并且除非另有规定，否则无纺织物的基重是指粘合后无纺织物的基重。
本公开的无纺织物可以具有在约0.1g/m2至约700g/m2、约0.5g/m2至约600g/m2、约1g/m2至约500g/m2、约1g/m2至约400g/m2、约1g/m2至约300g/m2、约1g/m2至约200g/m2、约1g/m2至约100g/m2、约30g/m2至约100g/m2、约20g/m2至约100g/m2、约20g/m2至约80g/m2、或约25g/m2至约70g/m2范围内的任何基重。
在实施例中，无纺织物可以被梳理并且具有约5g/m2至约15g/m2、约7g/m2至约13g/m2、约9g/m2至约11g/m2、或约10g/m2的基重。在实施例中，无纺织物可以被梳理并且可以具有30g/m2或更大的基重，例如在30g/m2至约70g/m2、约30g/m2至约60g/m2、约30g/m2至约50g/m2、约30g/m2至约40g/m2、或约30g/m2至约35g/m2范围内。在实施例中，无纺织物可以是熔纺的并且具有在约1g/m2至约20g/m2、约2g/m2至约15g/m2、约3g/m2至约10g/m2、约5g/m2至约15g/m2、约7g/m2至约13g/m2、约9g/m2至约11g/m2范围内或约10g/m2的基重。在实施例中，无纺织物可以是熔纺的并且可以具有约0.1g/m2至约10g/m2、约0.1g/m2至约8g/m2、约0.2g/m2至约6g/m2、约0.3g/m2至约4g/m2、约0.4g/m2至约2g/m2或约0.5g/m2至约1g/m2的基重。
与基重相关的是无纺织物的纤维体积密度和孔隙率。所制备并在粘合前的无纺织物具有约30体积％或更小的纤维密度，即对于给定体积的无纺织物，30％或更小的体积由纤维构成并且其余体积是空气。因此，无纺织物是高度多孔的。无纺织物的纤维体积密度和孔隙率是无纺织物的逆相关特征，例如纤维体积密度为约30体积％的无纺织物将具有约70体积％的孔隙率。本领域众所周知，随着纤维体积密度的增加，孔隙率降低。纤维体积密度可以通过增加无纺织物的基重来增加，例如通过施加热量和压力或热通气进行粘合，从而可能减少无纺织物的厚度(并因此减少体积)。因此，如本文所用并且除非另有规定，否则无纺织物的纤维体积密度和孔隙率是指粘合后无纺织物的纤维体积密度和孔隙率。
本公开的无纺织物可以具有在约50％至约95％范围内的任何孔隙率，例如至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约75％或至少约80％并且至多约95％、至多约90％、至多约85％、至多约80％、至多约75％、至多约70％，或在约50％至约95％、约50％至约80％、约50％至约70％、约60％至约75％、约60％至约80％、约60％至约90％、约75％至约85％、约75％至约90％或约75％至约95％范围内。
孔径可以使用高倍放大和有序表面分析技术来确定，包括但不限于布鲁诺尔-艾米特-泰勒理论(BET)、小角度X射线散射(SAXS)和分子吸附。
本公开的无纺织物可以具有任何厚度。合适的厚度可以包括但不限于约5至约10,000μm(1cm)、约5至约5,000μm、约5至约1,000μm、约5至约500μm、约200至约500μm、约5至约200μm、约20至约100μm、或约40至约90μm、或约50至80μm、或约或约60至65μm，例如50μm、65μm、76μm或88μm。本公开的无纺织物可以表征为高蓬松度或低蓬松度。一般来说，蓬松度是指厚度与基重之比。高蓬松度无纺织物的特征可在于高厚度与基重之比。如本文所用，“高蓬松度”是指本公开的无纺织物具有如本文所定义的基重和超过200μm的厚度。无纺织物的厚度可以根据ASTM D5729-97、ASTM D5736和ISO 9073-2:1995测定，并且可以包括例如使无纺织物承受2N的载荷并测量厚度。高蓬松度材料可以根据本领域已知的方法使用，例如通气粘合或交叉铺网，交叉铺网是使用交叉铺网机将未粘合的织物自身折叠以建立蓬松度和基重。在不希望受理论束缚的情况下，与水溶性薄膜相反，其中薄膜的溶解度可以取决于薄膜的厚度；包括水溶性纤维的无纺织物的溶解度被认为不取决于织物的厚度。在这方面，据信由于个别纤维提供了比水溶性薄膜更高的表面积，无论薄膜的厚度如何，限制水接近纤维，从而限制水溶性无纺织物中的纤维溶解的参数是基重。
本公开的无纺织物的水溶性可以是用于制备织物的纤维类型以及水分散性织物的基重的函数。在不希望受理论束缚的情况下，对于包含唯一纤维类型的包含唯一纤维形成材料的无纺织物，据信无纺织物的溶解度概况与用于制备无纺织物的纤维的溶解度概况相同，而纤维的溶解度概况与制备纤维的纤维形成聚合物的溶解度概况相同。例如，对于包含PVOH纤维的无纺织物，可以选择PVOH或PVOH共聚物的水解程度和改性程度，使得无纺织物的水溶性也受到影响。一般来说，在给定温度下，随着PVOH或PVOH共聚物的改性程度增加，聚合物的水溶性通常会增加。
对PVOH或PVOH共聚物的改性增加了聚合物的溶解度。因此，预计在给定温度下，由改性的PVOH共聚物制备的水分散性无纺织物的溶解度将高于由未改性的PVOH共聚物制备并且具有与PVOH共聚物相同水解程度的无纺织物的溶解度。此外，预计在给定温度下，由PVOH共聚物或经本文所述方法处理以提高纤维改性程度的改性PVOH共聚物制备的水分散性无纺织物的溶解度将高于在没有本文所公开的纤维后改性的情况下制备的无纺织物的溶解度。按照这些趋势，可以设计出具有特定溶解度特征的水分散性无纺织物。在一些实施例中，纤维的水溶性在用改性剂改性后保持不变，并且纤维的水溶性在用改性剂进行化学改性前后可以大致相同。
令人惊讶的是，对于包括纤维类型共混物的无纺织物，每个纤维类型具有唯一的纤维形成材料，无纺织物的溶解度并不像对纤维类型共混物所预期的那样遵循混合物的规则。相反，对于包括两种纤维类型共混物的无纺织物，当两种纤维类型以1:1以外的比例提供时，无纺织物的溶解度倾向于溶解度较低的纤维(即，需要较高温度才能完全溶解，并且在低于完全溶解温度的温度下溶解较慢的纤维)的溶解度。对于包括1:1纤维共混物的无纺织物，无纺织物的溶解度通常低于包括1:1共混物以外的共混物的无纺织物的溶解度(即，在给定温度下，包括1:1共混物的无纺织物比包括例如3:1和1:3比例的纤维类型的无纺织物需要更长的时间来破裂、崩解和溶解)。这种趋势在温度低于溶解度较低的纤维的完全溶解温度时尤其明显。
在无纺织物中包含水不溶性纤维也可用于设计具有特定溶解度和/或延迟释放特性的无纺织物(例如，当无纺织物被包含在水分散性小袋中时)。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着无纺织物中包括的水不溶性纤维的重量百分比增加(以无纺织物的总重量计)，无纺织物的溶解度通常会降低，并且包含无纺织物的小袋的延迟释放特性通常会增加。在温度达到或超过水溶性纤维的溶解温度时与水接触后，包含水溶性纤维和水不溶性纤维的无纺织物会随着水溶性纤维的溶解而开始变薄，从而分解织物结构和/或增加无纺织物孔隙的孔径。一般来说，织物结构的分解或孔径的增加越大，水可以进入小袋内容物的速度越快，小袋内容物释放的速度也就越快。同样，通过使用具有不同溶解特性和/或不同溶解温度的水溶性纤维的共混物，可以实现包含本公开的无纺织物的小袋的内容物的延迟释放。一般来说，对于包括包含聚乙烯醇纤维形成材料的水溶性纤维的无纺织物，在水温为水溶性纤维完全溶解温度的50％或更高时(例如，对于完全溶解温度为70℃的纤维，在40℃时)，纤维将发生聚合物网络膨胀和软化，但整体结构将保持不变。在无纺织物包括水溶性纤维和水不溶性纤维的实施例中，可溶性纤维与不溶性纤维的比例没有特别限制。水溶性纤维可以占纤维总重量的约1重量％至约99重量％、约20重量％至约80重量％、约40重量％至约90重量％、约50重量％至约90重量％、或约60重量％至约90重量％，并且水不溶性纤维可以占纤维总重量的约1重量％至约99重量％、约20重量％至约80重量％、约10重量％至约60重量％、约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约40重量％。
此外，随着无纺织物的基重增加，在纤维组成和粘合参数保持不变的情况下，织物的溶解率会降低，因为有更多的材料需要被溶解。例如，在给定温度下，由包含PVOH聚合物的纤维制备的基重为例如40g/m2的水溶性织物预计会比基重为例如30g/m2的其它相同的无纺织物的溶解速度慢。当用于溶解的水的温度低于构成无纺织物的纤维的完全溶解温度时，这种关系尤其突出。因此，基重也可用于改变水分散性无纺织物的溶解度特征。无纺织物通常可以具有在约1g/m2至约700g/m2、约1g/m2至约600g/m2、约1g/m2至约500g/m2、约1g/m2至约400g/m2、约1g/m2至约300g/m2、约1g/m2至约200g/m2、约1g/m2至约100g/m2、约30g/m2至约100g/m2、约20g/m2至约100g/m2、约20g/m2至约80g/m2、约25g/m2至约70g/m2、或约30g/m2至约70g/m2范围内的任何基重。
此外，压延设置对本公开的无纺织物的溶解度概况具有二次影响。例如，对于具有相同的纤维化学成分和类似基重的无纺织物，在给定的压延压力下，无纺织物的溶解时间一般随着压延温度的升高而增加。当用于溶解的水的温度低于构成无纺织物的纤维的完全溶解温度时，这种关系尤其突出。
在不希望受理论束缚的情况下，据信水溶性无纺织物的溶解度(以溶解时间计，例如根据MSTM-205)预计超过由相同的PVOH聚合物制备的相同尺寸(L×W)和/或质量的水溶性薄膜的溶解度。这是由于与薄膜相比，无纺织物的表面积更大，导致溶解速度更快。
本公开的无纺织物可以包括本文所公开的任何辅助剂。辅助剂可以分散在整个织物中，例如在纤维之间，或施加于无纺织物的多个表面之一。辅助剂可以在熔纺过程中添加到无纺织物中，使用金佰利克拉克(Kimberly Clark)开发的“共成型”工艺，这在本领域是众所周知的。辅助剂也可以通过任何合适的方式添加到无纺织物或由其制备的制品的一或多个面上。
在实施例中，本公开的无纺织物基本上不含辅助剂。如本文所用并且除非另有规定，否则“基本上不含辅助剂”是指以无纺织物的总重量计，无纺织物包括少于约0.01wt％、少于约0.005wt.％或少于约0.001wt.％的辅助剂。
在一个实施例中，一或多个固定式粉末喷枪被用来将辅助剂粉末流从一或多个方向引向织物或制品，同时织物或制品通过带式传送机被输送穿过涂布区。在一替代实施例中，制品被传送穿过悬浮于空气中的辅助剂粉末。在另一个替代实施例中，制品在类似于槽的设备中与辅助剂粉末进行翻滚混合。在可以与任何其它实施例组合的另一个实施例中，采用静电力来增强辅助剂粉末和制品之间的吸引力。这种类型的工艺可以基于使粉末颗粒带负电，并将这些带电颗粒引导到接地的制品。在其它替代性实施例中，辅助剂粉末通过二次转移工具，包括但不限于与粉末接触的旋转刷，或者通过可以将粉末从容器中转移到制品的涂粉手套施加到制品。在另一个实施例中，辅助剂粉末是通过将粉末溶解或悬浮在非水性溶剂或载体中，然后将其雾化并喷洒在无纺织物或制品上来施加。在一种类型的实施例中，溶剂或载体随后蒸发，留下辅助剂粉末。在一类实施例中，辅助剂粉末以准确的剂量施加于无纺织物或制品。这类实施例利用封闭系统的干式润滑剂施加机械，如PekuTECH的粉末施加器PM 700D。在这个过程中，辅助剂粉末任选地分批或连续进料至施加机械的进料槽。无纺织物或制品从标准转鼓式制袋机的输出带转移到粉末施加机的传送带上，其中将受控剂量的辅助剂施加到无纺织物或制品。
液体辅助剂可以例如通过旋转浇铸、喷涂溶液如气溶胶溶液、辊涂、流涂、帘涂、挤出、刮涂或其任何组合施加到无纺织物或制品。
在实施例中，无纺织物可以被上色、着色和/或染色，以提供相对于水溶性薄膜改善的美观效果。合适的着色剂可以包括指示剂染料，如pH指示剂(例如百里酚蓝、溴百里酚、百里酚酞和百里酚酞)、水分/水指示剂(例如水致变色墨水或隐色染料)或热致变色墨水，其中墨水在温度升高和/或降低时改变颜色。合适的着色剂包括但不限于三苯基甲烷染料、偶氮染料、蒽醌染料、苝染料、靛蓝染料、食品、药品和化妆品(FD&C)着色剂、有机颜料、无机颜料或其组合。着色剂的实例包括但不限于FD&C红#40；红#3；FD&C黑#3；黑#2；基于云母的珠光颜料；FD&C黄#6；绿#3；蓝#1；蓝#2；二氧化钛(食品级)；亮黑；及其组合。
当包括在水溶性纤维中时，着色剂可以水溶性聚合物混合物重量的0.01％至25％的量提供，如水溶性聚合物混合物重量的0.02％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％和24％。
有利的是，本公开的无纺织物在热和/或水(例如湿度)存在下可以表现出优先收缩。因此，无纺织物在形成为小包时可热缩和/或水缩。更有利的是，本公开的无纺织物在高热和潮湿环境(例如，38℃和80％的相对湿度(RH))中储存后，可以表现出坚固性(即机械性能)的提高和溶解性能的改善。这种坚固性的提高和溶解性能的改善是令人惊讶的，因为基于组成相似的水溶性薄膜的期望是坚固性和溶解性能不会受到在高热和潮湿条件下储存的影响。特别是，在将可比的水溶性薄膜从调节环境中取出后，水溶性薄膜将与周围环境重新平衡，使得薄膜的性能特性不会发生长期或永久性的变化。
本公开的无纺织物可以作为单层使用，或者可以与其它无纺织物和/或水溶性薄膜层叠。在一些实施例中，无纺织物包括单层无纺织物。在一些实施例中，无纺织物是包含两层或更多层无纺织物的多层无纺织物。所述一或多个层可以相互层压。在前述实施例的改进中，两个或更多个层可以是相同的(例如，由相同的纤维制备并具有相同的基重)。在前述实施例的改进中，两个或更多个层可以是不同的(例如，由不同类型的纤维制备和/或具有不同的基重)。在实施例中，无纺织物可以层压至水溶性薄膜。在前述实施例的改进中，无纺织物和水溶性薄膜可以由相同的聚合物制备(例如，PVOH共聚物，如果是改性聚合物，则是具有特定粘度、水解程度和改性量的改性聚合物)。在前述实施例的改进中，无纺织物和水溶性薄膜可以由不同的聚合物制备(例如，用于制备无纺织物的纤维的聚合物可以与构成水溶性薄膜的聚合物有不同的纤维化学成分(例如改性)、粘度、聚合度、水解程度和/或溶解度)。有利的是，多层无纺织物和层压物可以用于调整由其制成的小袋或小包的湿气透过率(MVTR)。多层材料可以根据本领域已知的各种工艺来制备，例如熔融挤出、涂布(例如，溶剂涂布、水性涂布或固体涂布)、喷雾粘附、材料转移、热层压、冷层压及其组合。
多层无纺织物的基重可以是个别层基重的总和。因此，多层无纺织物将比作为单层提供的任何个别层花费更长的时间来溶解。在实施例中，多层无纺织物可以具有在约1g/m2至约100g/m2范围内的基重。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信当各层之间的孔径和孔隙排列不均匀时，各层的孔隙将不会对齐，从而提供具有比个别层更小的孔隙的多层无纺织物。因此，可以通过层叠多个多孔水分散性无纺织物来制备无孔水分散性无纺织物。
无纺织物也可以层压至水溶性薄膜。层压物可以使用本领域任何已知的方法形成，包括但不限于热和压力、热通气、化学键合和/或溶剂焊接。化学键合可以包括对无纺织物的表面和/或水溶性薄膜的表面进行离子或共价官能化，使得当无纺织物的表面与水溶性薄膜的表面接触时会发生化学反应，并将无纺织物和水溶性薄膜共价键合在一起。多层无纺织物可以包括三层或更多层。在实施例中，多层无纺织物可以包括包含水溶性薄膜的第一层、包含无纺织物的第二层和包含水溶性薄膜的第三层。在实施例中，多层无纺织物可以包括包含无纺织物的第一层、包含水溶性薄膜的第二层和包含无纺织物的第三层。
有利的是，可以在小袋成型的同时制备层压物，例如使用热成型过程中施加的热量将无纺织物和水溶性薄膜层粘合在一起。水溶性薄膜可以具有与无纺织物相同的溶解度和/或化学相容性特征，或者水溶性薄膜可以具有与无纺织物不同的溶解度和/或化学相容性特征。在实施例中，水溶性薄膜具有与无纺织物相同的溶解度和/或化学相容性特征。在一些实施例中，水溶性薄膜具有与无纺织物不同的溶解度和/或化学相容性特征。有利的是，当水溶性薄膜具有与无纺织物不同的溶解度和/或化学相容性特征时，层压物可以用于形成具有第一溶解度和/或化学相容性的内表面和具有第二溶解度和/或化学相容性的外表面的小袋。
用于层压物的水溶性薄膜通常可以是任何水溶性薄膜，例如本领域先前已知的水溶性薄膜。用于形成水溶性薄膜的聚合物可以是任何水溶性聚合物或其组合，例如本文所述的水溶性聚合物。水溶性薄膜可以含有至少约50wt.％、55wt.％、60wt.％、65wt.％、70wt.％、75wt.％、80wt.％、85wt.％或90wt.％和/或至多约60wt.％、70wt.％、80wt.％、90wt.％、95wt.％或99wt.％的水溶性聚合物，例如PVOH聚合物，如PVOH共聚物、用改性剂改性的此类聚合物或其任何聚合物共混物。
水溶性薄膜可以含有其它辅助剂和加工剂，如但不限于塑化剂、塑化剂增容剂、表面活性剂、润滑剂、脱模剂、填充剂、增量剂、交联剂、防结块剂、抗氧化剂、防粘剂、消泡剂、纳米颗粒如层状硅酸盐型纳米粘土(例如蒙脱石钠)、漂白剂(例如焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或其它)、厌恶剂如苦味剂(例如地那铵盐，如苯甲酸地那铵、地那铵糖和氯化地那铵；八乙酸蔗糖；奎宁；类黄酮，如槲皮素和柚皮素；以及类胡萝卜素，如苦木素和马钱子碱)和辛味剂(例如，辣椒素、胡椒碱、异硫氰酸烯丙酯和树脂氟瑞辛)，以及其它功能性成分，其用量适合于它们的预期目的。包括塑化剂的实施例是优选的。此类试剂的量可以单独地或共同地是薄膜的至多约50wt.％、20wt％、15wt％、10wt％、5wt.％、4wt％和/或至少0.01wt.％、0.1wt％、1wt％或5wt％。
本公开进一步提供了一种处理包含多个纤维的无纺织物的方法，所述纤维包含含有乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物。所述方法包含使无纺织物的至少一部分与改性剂和溶剂接触，以便用改性剂对其中每个纤维的区域中的聚合物进行化学改性，或增加无纺织物的所述部分的纤维的聚合物的改性程度。所述方法提供改性的无纺织物。在实施例中，与改性剂接触的无纺织物的部分可以是无纺织物的一面。在实施例中，接触可以通过浸渍、喷涂、转移涂布、芯吸、发泡、刷涂、辊压、加湿、气相沉积、印刷或其组合。在实施例中，接触与多个纤维粘合到无纺织物中同时发生。在实施例中，接触和粘合包括化学键合。在实施例中，接触和粘合包括热活化催化。包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物可以是本文所公开的聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物或其任何组合。在实施例中，聚合物选自聚乙烯醇均聚物、聚乙烯醇共聚物、改性聚乙烯醇共聚物及其任何组合。在实施例中，聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。在实施例中，聚乙烯醇共聚物包含阴离子改性共聚物。在实施例中，阴离子改性共聚物包含羧酸盐、磺酸盐或其组合。在实施例中，纤维进一步包含额外聚合物。改性剂可以是本文所公开的任何改性。在实施例中，改性剂可以包含酸酐、羧酸、醇、酯、醚、磺酸、磺酸盐、点击化学试剂、酰胺、胺、内酰胺、腈、酮、烯丙基化合物、含乙酰基化合物、含卤素化合物、含烷基化合物、酰亚胺、含缩醛化合物、烯醇化物、硝基、硅烷、氮丙啶、异氰酸酯或其任何组合。在实施例中，改性剂可以包含酸酐。合适的酸酐的实例描述于上文中。在实施例中，以溶剂重量计，改性剂以约0.2％至约75％(w/w)的量提供。在实施例中，纤维在处理之前、处理期间和处理之后都不溶于溶剂。在实施例中，改性剂进一步包含如本文所述的活化剂。
本公开进一步提供了根据本公开的方法处理的无纺织物。本公开提供了一种无纺织物，其包含如本文所述的多个纤维。本公开提供了一种多层无纺织物，其包含第一层，所述第一层包含根据本公开的方法处理的无纺织物或包含本公开的多个纤维的无纺织物。无纺织物中纤维的聚合物经化学改性，例如通过化学反应与改性剂的部分键合，例如乙烯醇部分中的羟基(-OH)与改性剂之间的反应。
生物降解性
聚乙烯醇聚合物是可生物降解的，因为它们在有氧、厌氧、土壤和堆肥条件下(在水存在下)在水和酶的存在下分解。一般来说，随着聚乙烯醇聚合物的水解程度增加至约80％，聚乙烯醇聚合物的生物降解活性增加。在不希望受理论束缚的情况下，据信将水解程度提高至80％以上不会明显影响生物降解性。此外，聚乙烯醇聚合物的羟基的立构规整性对生物降解活性水平有很大的影响，聚合物序列的羟基越全同立构，降解活性就越高。在不希望受理论束缚的情况下，对于土壤和/或堆肥的生物降解，据信由聚乙烯醇纤维制备的无纺织物相对于由类似聚乙烯醇聚合物制备的水溶性薄膜而言，将具有更高的生物降解活性水平，这是因为相对于薄膜而言，无纺织物提供的聚合物表面积有所增加。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信虽然聚乙烯醇聚合物的聚合度对用所述聚合物制备的薄膜或无纺织物的生物降解性几乎没有影响，但聚合温度可能对薄膜或无纺织物的生物降解性有影响，因为聚合温度会影响聚合物的结晶度和聚集状态。特别是随着结晶度的降低，聚合物链羟基在聚合物结构中变得不那么整齐，聚合物链变得更加无序，允许链积聚为无定形聚集体，从而降低了有序聚合物结构的可用性，因此对于聚合物不溶解的土壤和/或堆肥生物降解机制，生物降解活性预计会降低。在不希望受理论束缚的情况下，据信由于聚乙烯醇聚合物的羟基的立构规整性对生物降解活性水平有很大的影响，取代羟基以外的官能团，如用改性剂(例如，阴离子AMPS官能团、羧酸盐官能团、内酯官能团等)，相对于没有改性并且具有相同水解程度的聚乙烯醇共聚物，预计会降低生物降解活性水平，除非官能团本身也是可生物降解的，在这种情况下，聚合物的生物降解性可以通过取代来提高。此外，据信虽然经取代的聚乙烯醇的生物降解活性水平可以低于相应的均聚物，但经取代的聚乙烯醇仍将表现出生物降解性。
确定生物降解活性的方法是本领域中已知的，例如，如基耶利尼(Chiellini)等人,聚合物科学进展(Progress in Polymer Science),第28卷,第6期,2003,第963-1014页中所述，其以全文引用的方式并入本文中。其它方法和标准可见于ECHA的附件XV限制报告--微塑料(ECHA's Annex XV Restriction Report-Microplastics),版本号1,2019年1月11日，其以全文引用的方式并入本文中。合适的标准包括OECD 301B(快速生物降解性)、OECD 301B(增强生物降解)、OECD 302B(固有生物降解性)、OECD 311(厌氧)、ASTM D5988(土壤)。
在实施例中，本公开的纤维和无纺织物可以具有标准的快速生物降解、增强生物降解或固有生物降解。如本文所用，术语“快速生物降解”是指根据所述ECHA的附件XV中描述的OECD 301B测试，如果材料(例如纤维)在测试开始的28天内达到60％的生物降解(矿化)，则符合标准。如本文所用，术语“增强生物降解”是指根据所述ECHA的附件XV中描述的OECD 301B测试，如果材料(例如纤维)在测试开始的60天内达到60％的生物降解，则符合标准。在实施例中，本公开的纤维和无纺织物符合快速生物降解的标准。在实施例中，本公开的纤维和无纺织物符合快速生物降解或增强降解的标准。在实施例中，本公开的纤维和无纺织物符合固有生物降解的标准。在实施例中，本公开的纤维和无纺织物符合增强降解的标准。在实施例中，本公开的纤维和无纺织物符合固有生物降解、增强生物降解或快速生物降解的标准。在实施例中，本公开的层压物(无纺织物和薄膜)符合快速生物降解或增强生物降解的标准。
用途
本公开的无纺织物适用于多种商业应用。本公开的无纺织物的合适商业应用可以包括但不限于水分散性或可冲散的小袋和小包；医疗用途，如外科口罩、医疗包装、鞋套、伤口敷料和药物递送；过滤系统，如汽油和石油、矿物加工、真空袋、空气过滤器和过敏原膜或层压物；个人护理产品，如婴儿湿巾、卸妆湿巾、去角质衣服、化妆器和可穿戴的吸收性制品，如尿布和成人失禁产品；办公产品，如购物袋或信封；以及其它，如镜片清洁湿巾、洁净室湿巾、植物盆栽材料、抗菌湿巾、农业种子条、织物柔软剂片、服装/洗衣袋、食品包装、地板护理湿巾、宠物护理湿巾、抛光工具、除尘和手工清洁。
密封小袋
本公开进一步提供了一种小袋，其包含根据本公开的无纺织物，呈限定小袋内部容积的小袋形式。在一些实施例中，小袋可以包括包含水溶性薄膜和本公开的无纺织物的层压物。小袋可以是水分散性小袋，任选地是水溶性小袋和/或可冲散小袋。本公开进一步提供了一种制备包含本公开的无纺织物的小包的方法，所述方法包含将无纺织物形成小袋的形式，用待封装在其中的组合物填充小袋，并密封小袋以形成小包。在一些实施例中，密封包括热密封、溶剂焊接、粘合剂密封或其组合。
本文公开的无纺织物和层压物可用于制造密封制品，其呈限定小袋内部容积的小袋形式，以将组合物包含在其中释放到水性环境中。“密封制品”任选地涵盖具有通气孔的密封隔室，例如在隔室封闭排出气体的固体的实施例中，但更常见的是完全密封的隔室。
小袋可以包含单个隔室或多个隔室。小袋可以由两层无纺织物或层压物在界面处密封形成，或由单个无纺织物或层压物自身折叠并密封形成。无纺织物或层压物形成小袋的至少一个侧壁，任选地形成整个小袋，并且优选地形成至少一个侧壁的外表面。在另一种类型的实施例中，无纺织物或层压物形成小包的内壁，例如作为隔室之间的分隔壁。无纺织物或层压物也可以与水溶性薄膜组合使用，例如作为外壁、内壁和/或隔室盖。
封装在小袋中的组合物没有特别限制，例如包括本文所述的多种组合物中的任何一种。在包含多个隔室的实施例中，每个隔室可以含有相同和/或不同的组合物。反过来，组合物可以采取任何合适的形式，包括但不限于液体、固体、凝胶、糊状物、浆状物、压制固体(片剂)及其组合(例如，悬浮在液体中的固体)。
在一些实施例中，小袋包含多个隔室。多个隔室一般是叠加的，使得隔室共享小袋内部的分隔壁。多隔室小袋的隔室可以具有相同或不同的尺寸和/或体积。本多隔室小袋的隔室可以任何合适的方式分开或连在一起。在实施例中，第二和/或第三和/或后续隔室叠加在第一隔室上。在一个实施例中，第三隔室可以叠加在第二隔室上，第二隔室又以夹层配置叠加在第一隔室上。或者，第二和第三隔间可以叠加在第一隔间上。然而，也同样可以设想，第一、第二和/或第三和/或后续隔室并排定向或同心定向。隔室可以串成一串，每个隔室可通过穿孔线单独分开。因此，每个隔室可以由最终用户单独地从串的其余部分撕下。在一些实施例中，第一隔室可以被至少第二隔室包围，例如以轮胎和轮辋配置，或以袋中袋配置。
隔室的几何形状可以相同或不同。在实施例中，与第一和第二隔室相比，任选的第三和后续隔室各自具有不同的几何形状和形状。在这些实施例中，可选的第三和后续的隔室按设计布置在第一或第二隔室上。设计可以是装饰性的、教育性的或说明性的，例如用于说明概念或指令，和/或用于指示产品的来源。
制作小袋的方法
小袋和小包可以使用任何合适的设备和方法制作。例如，单隔室小袋可以使用本领域中通常已知的垂直形式填充、水平形式填充或转鼓填充技术来制作。此类工艺可以是连续的或间歇的。无纺织物、层叠无纺织物和薄膜或层压结构可以被润湿和/或加热以增加其延展性。所述方法还可以涉及使用真空将无纺织物、层叠无纺织物和薄膜或层压物结构拉入合适的模具中。一旦无纺织物、层叠无纺织物和薄膜或层压结构位于表面的水平部分，将无纺织物或层压物真空拉入模具中可以施加约0.2至约5秒，或约0.3至约3秒，或约0.5至约1.5秒。此真空可以使得其提供例如在10毫巴至1000毫巴范围内或在100毫巴至600毫巴范围内的负压。
可以制作小包的模具可以具有任何形状、长度、宽度和深度，这取决于小袋的所需尺寸。如果需要，模具的尺寸和形状也可以彼此不同。例如，最终小袋的体积可以是约5ml至约300ml，或约10ml至150ml，或约20ml至约100ml，并且相应地调整模具尺寸。
热成型
可热成型的无纺织物或层压物是可以通过施加热量和力来成型的无纺织物或层压物。热成型无纺织物、层叠无纺织物和薄膜或层压结构是加热无纺织物、层叠无纺织物和薄膜或层压结构，使其成型(例如在模具中)，然后使所得无纺织物或层压物冷却的过程，此时无纺织物或层压物将保持其形状，例如模具的形状。可以使用任何合适的方式施加热量。例如，在将无纺织物或层压物馈送至表面上之前或一旦在表面上之后，可以通过将其从加热元件下方通过或通过热空气直接加热。或者，其可以间接加热，例如通过加热表面或在无纺织物或层压物上施加热物品。在实施例中，无纺织物或层压物是使用红外光加热的。无纺织物或层压物可以加热至约50℃至约200℃、约50℃至约170℃、约50℃至约150℃、约50℃至约120℃、约60℃至约130℃、约70℃至约120℃或约60℃至约90℃范围内的温度。热成型可以通过以下任何一或多个过程进行：将热软化的无纺织物或层压物手动覆盖在模具上，或将软化的无纺织物或层压物在模具上进行压力诱导成型(例如真空成型)，或将具有准确已知温度的新挤出片材自动高速分度至成型和修剪站，或将无纺织物或层压物自动放置、插塞和/或气动拉伸和加压成型。
或者，无纺织物或层压物可以通过任何合适的方式润湿，例如通过在将其馈送至表面上之前或在表面上之后，将润湿剂(包括水、聚合物组合物、无纺织物或层压组合物的塑化剂或前述的任何组合)喷洒到无纺织物或层压物上直接进行，或者通过将表面润湿或将湿物品施加到无纺织物或层压物上间接进行。
一旦无纺织物或层压物被加热和/或润湿，就可以将其拉入适当的模具中，优选使用真空。对模制无纺织物或层压物的填充可以通过利用任何合适的方式来完成。在实施例中，最优选的方法将取决于产品形式和所需的填充速度。在实施例中，模制无纺织物或层压物通过在线填充技术进行填充。然后使用第二无纺织物或层压物以任何合适的方法将经填充的开口小包封闭形成小袋。这可以在水平位置和连续不断的运动中完成。封闭可以通过将第二无纺织物或层压物，优选水溶性无纺织物或层压物连续馈送在开口小包上方和之上，然后优选将第一和第二无纺织物或层压物密封在一起来实现，通常是在模具之间的区域，并且因此在小包之间。
密封小袋
可以使用任何合适的密封小袋和/或其各个隔室的方法。此类方式的非限制性实例包括热密封、溶剂焊接、溶剂或湿式密封及其组合。通常，只有要形成密封的区域才会用热量或溶剂处理。热量或溶剂可以通过任何方法施加，通常施加在封闭材料上，并且通常仅施加在要形成密封的区域上。如果使用溶剂或湿式密封或焊接，可能优选的是也施加热量。优选的湿式或溶剂密封/焊接方法包括将溶剂选择性地施加到模具之间的区域上或施加到封闭材料上，通过例如将其喷洒或印刷到这些区域上，然后在这些区域上施加压力，以形成密封。例如，可以使用密封辊和带(任选地也提供热量)。
在实施例中，内部无纺织物或层压物通过溶剂密封被密封到外部无纺织物或层压物。密封溶液一般是水溶液。在实施例中，密封溶液包括水。在实施例中，密封溶液包括水并且进一步包括一或多种多元醇、二元醇和/或二醇，如1,2-乙二醇(乙二醇)、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇(丁二醇)、1,5-戊二醇(戊二醇)、1,6-己二醇(己二醇)、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、各种聚乙二醇(例如，二乙二醇、三乙二醇)及其组合。在实施例中，密封溶液包括赤藓糖醇、苏糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇或其任何组合。在实施例中，密封溶液包括水溶性聚合物。
密封溶液可以任何适合粘合内部和外部无纺织物或层压物的量施加到内部无纺织物或层压物的界面区域。如本文所用，术语“涂布重量”是指施加到无纺织物或层压物的密封溶液的量，以每平方米无纺织物或层压物的溶液克数为单位。一般来说，当密封溶剂的涂布重量过低时，无纺织物或层压物不能充分粘合并且小袋在接缝处失效的风险增加。此外，当密封溶剂的涂布重量过高时，溶剂从界面区域迁移的风险增加，从而增加了可在小袋侧面形成蚀刻孔的可能性。涂布重量窗口是指在保持良好的附着力和避免形成蚀刻孔的情况下，可以施加到给定薄膜的涂布重量范围。宽涂布重量窗口是合乎需要的，因为较宽的窗口可以在广泛的操作范围内提供稳固的密封。合适的涂布重量窗口是至少约3g/m2、或至少约4g/m2、或至少约5g/m2、或至少约6g/m2。
切割小包
成型的小包可以由切割装置切割。切割可以使用任何已知的方法来完成。可能优选的是，切割也以连续的方式进行，并且优选地以恒定的速度并且优选地在水平位置时进行。例如，切割装置可以是锋利的物品或热物品或激光，由此在后面的情况下，热物品或激光‘烧’穿薄膜/密封区域。
形成和填充多隔室小袋
多隔室小袋的不同隔室可以并排式或同心式一起制成，其中所得的联合小袋可以或可以不通过切割分开。或者，隔室可以分开制作。
在实施例中，小袋可以根据包含以下步骤的工艺来制造：a)形成第一隔室(如上所述)；b)在步骤(a)中形成的封闭隔室内或全部形成凹槽，以产生叠加在第一隔室上的第二模制隔室；c)通过第三无纺织物、层压物或薄膜填充和封闭第二隔室；d)密封第一、第二和第三无纺织物、层压物或薄膜；以及e)切割无纺织物或层压物以产生多隔室小袋。在步骤(b)中形成的凹槽可以通过对步骤(a)中制备的隔室施加真空来实现。
在实施例中，第二和/或第三隔室可以在单独的步骤中制得，并接着与第一隔室组合，如欧洲专利申请第08101442.5号或美国专利申请公开案第2013/240388A1号或第WO2009/152031号中所述。
在实施例中，小袋可以根据包含以下步骤的工艺来制造：a)在第一成型机上使用第一无纺织物或层压物，任选地使用热和/或真空形成第一隔室；b)用第一组合物填充第一隔室；c)任选地用第二组合物填充第二隔室；d)用第二无纺织物或层压物将第一和任选的第二隔室密封到第一无纺织物或层压物；以及e)切割无纺织物或层压物以生产多隔室小袋。
在实施例中，小袋可以根据包含以下步骤的工艺来制造：a)在第一成型机上使用第一无纺织物或层压物，任选地使用热和/或真空形成第一隔室；b)用第一组合物填充第一隔室；c)在第二成型机上，任选地使用热和真空，使第二无纺织物或层压物变形，以制成第二和任选地第三模制隔室；d)填充第二和任选的第三隔室；e)使用第三无纺织物或层压物密封第二和任选的第三隔室；f)将密封的第二和任选的第三隔室放在第一隔室上；g)密封第一、第二和任选的第三隔室；以及h)切割无纺织物或层压物以生产多隔室小袋。
第一和第二成型机可以基于其执行上述工艺的适合性来选择。在实施例中，第一成型机优选为水平成型机，第二成型机优选为转鼓成型机，优选位于第一成型机上方。
应理解，通过使用适当的进料站，可以制造并入多种不同或独特的组合物和/或不同或独特的液体、凝胶或糊状组合物的多隔室小袋。
在实施例中，无纺织物或层压物和/或小袋被喷洒或撒上合适的材料，如活性剂、润滑剂、厌恶剂或其混合物。在实施例中，无纺织物或层压物和/或小袋被印刷，例如用墨水和/或活性剂。
垂直成型、填充和密封
在实施例中，本公开的无纺织物或层压物可以成型为密封制品。在实施例中，密封制品是垂直成型、填充和密封的制品。垂直成型、填充和密封(VFFS)过程是一种传统的自动化过程。VFFS包括一种设备，如组装机，将单片无纺织物或层压物包裹在垂直定向的进料管周围。机器热密封或以其它方式将无纺织物或层压物的相对边缘固定在一起，以产生侧密封并形成无纺织物或层压物的中空管。随后，机器热密封或以其它方式形成底部密封，从而限定具有敞开顶部的容器部分，稍后将在此处形成顶部密封。机器通过敞开顶端将规定量的可流动产品引入容器部分。一旦容器包括所需量的产品，机器就会将无纺织物或层压物推进到另一个热密封装置，例如以形成顶部密封。最后，机器将无纺织物或层压物推进到切割器，切割紧贴顶部密封上方的薄膜，以提供填充的包装。
在操作过程中，组装机将无纺织物或层压物从辊推进以形成包装。因此，无纺织物或层压物必须能够容易地推进通过机器，并且不会粘附到机器组件上，或不会脆到在加工过程中破裂。
小袋内容物
在任何实施例中，小袋可以在小袋的限定内部容积中含有(包封)组合物。所述组合物可以选自液体、固体或其组合。在组合物包括液体的实施例中，无纺织物可以是无孔无纺织物或与水溶性薄膜层压的多孔无纺织物，所述水溶性薄膜形成小袋的内表面。在组合物为固体的实施例中，小袋可以包含无孔无纺织物、与水溶性薄膜层压的多孔无纺织物或多孔无纺织物。在小袋包括多孔无纺织物的实施例中，固体组合物的粒度小于无纺织物的孔径。
在实施例中，本公开的密封制品可以在内部小袋容积中包封组合物，包含液体衣物洗涤剂、农业组合物、自动洗碗组合物、家用清洁组合物、水处理组合物、个人护理组合物、食品和营养组合物、工业清洁组合物、医疗组合物、消毒剂组合物、宠物组合物、办公室组合物、牲畜组合物、工业组合物、海洋组合物、商业组合物、军事组合物、娱乐组合物或其组合。在实施例中，本公开的水分散性密封制品可以在内部小袋容积中包封组合物，包含液体衣物洗涤剂、农业组合物、自动洗碗组合物、家用清洁组合物、水处理组合物、个人护理组合物、食品和营养组合物、工业清洁组合物或其组合。在实施例中，本公开的水分散性密封制品可以在内部小袋容积中包封组合物，包含液体衣物洗涤剂、农业组合物、自动洗碗组合物、家用清洁组合物、水处理组合物、个人护理组合物或其组合。在实施例中，本公开的水分散性密封制品可以在内部小袋容积中包封组合物，包含农业组合物或水处理组合物。
如本文所用，“液体”包括自由流动的液体，以及糊状物、凝胶、泡沫和摩丝。液体的非限制性实例包括轻型和重型液体洗涤剂组合物、用于手洗和/或机洗的餐具洗涤剂；硬表面清洁组合物、织物改良剂、常用于洗衣的洗涤剂凝胶、漂白剂和洗衣添加剂、剃须膏、皮肤护理、头发护理组合物(洗发水和护发素)以及沐浴露。此类洗涤剂组合物可以包含表面活性剂、漂白剂、酶、香水、染料或着色剂、溶剂及其组合。任选地，洗涤剂组合物选自由以下组成的群组：洗衣剂、洗碗剂、硬表面清洁组合物、织物增强剂组合物、剃须膏、皮肤护理、头发护理组合物(洗发水和护发素)和沐浴露及其组合。
液体的非限制性实例包括农业组合物、汽车组合物、航空组合物、食品和营养组合物、工业组合物、牲畜组合物、海洋组合物、医疗组合物、商业组合物、军事和准军事组合物、办公室组合物、娱乐和公园组合物、宠物组合物和水处理组合物，包括适用于任何此类用途的清洁和洗涤剂组合物。
气体，例如悬浮气泡，或固体，例如颗粒，可以包括在液体中。如本文所用，“固体”包括但不限于粉末、附聚物及其混合物。固体的非限制性实例包括：颗粒、微胶囊、珠粒、面条和珠光球。固体组合物可以提供技术益处，包括但不限于通过洗涤益处、预处理益处，和/或美学效果。
组合物可以是非家庭护理组合物。例如，非家庭护理组合物可以选自农业组合物、航空组合物、食品和营养组合物、工业组合物、牲畜组合物、海洋组合物、医疗组合物、商业组合物、军事和准军事组合物、办公室组合物、娱乐和公园组合物、宠物组合物和水处理组合物，包括适用于任何此类用途的清洁和洗涤剂组合物，但不包括织物和家庭护理组合物
在一种类型的实施例中，组合物可以包括农用化学品，例如一或多种杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、杀有害生物剂、杀螨剂、驱虫剂、吸引剂、脱叶剂、植物生长调节剂、肥料、杀细菌剂、微量营养素和微量元素。合适的农用化学品和辅助剂描述于美国专利第6,204,223号和第4,681,228号以及EP 0989803 A1中。举例来说，合适的除草剂包括百草枯盐(例如百草枯二氯化物或百草枯双(甲基硫酸盐)、敌草快盐(例如敌草快二溴化物或敌草快海藻酸盐)和草甘膦或其盐或酯(如草甘膦异丙胺、草甘膦倍半钠或草甘膦三甲基硫，也称为草硫膦)。不相容的作物保护化学品对可以在不同的室中使用，例如美国专利第5,558,228号中所述。可使用的不相容的作物保护化学品对包括例如苄嘧磺隆(bensulfuron methyl)和草达灭(molinate)；2,4-D和噻吩磺隆(thifensulfuron methyl)；2,4-D和2-[[[[N-4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)-N-甲氨基]羰基]氨基]-磺酰基]苯甲酸甲酯；2,4-D和甲磺隆(metsulfuron methyl)；代森锰(maneb)或代森锰锌(mancozeb)和苯菌灵(benomyl)；草甘膦(glyphosate)和甲磺隆；四溴菊酯(tralomethrin)和任何有机磷酸酯，如久效磷(monocrotophos)或乐果(dimethoate)；溴苯腈和N-[[4,6-二甲氧基嘧啶2-基)-氨基]羰基]-3-(乙基磺酰基)-2-吡啶-磺酰胺；溴苯腈和2-[[[[(4-甲基-6-甲氧基)-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]羰基]氨基]磺酰基]-苯甲酸甲酯；溴苯腈和2-[[[[N-(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)-N-甲氨基]羰基]氨基]-磺酰基]苯甲酸甲酯。在另一相关类型的实施例中，组合物可以包括一或多种种子，任选地与土壤一起，并且进一步任选地与一或多种选自覆盖物、沙子、泥煤苔、水胶冻晶体和肥料的其它组分一起，例如包括美国专利第8,333,033号中描述的实施例的类型。
在另一类型的实施例中，组合物是水处理剂。这类试剂可以包括刺激性化学品，如腐蚀性氧化化学品，例如如美国专利申请公开号2014/0110301和美国专利第8,728,593号中所述。例如，消毒剂可以包括次氯酸盐，如次氯酸钠、次氯酸钙和次氯酸锂；氯化异氰尿酸盐，如二氯异氰尿酸(也称为“二氯”或二氯-s-三嗪三酮、1,3-二氯-1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮)和三氯异氰尿酸(也称为作为“三氯”或1,3,5-三氯-1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮)。还考虑了消毒化合物的盐和水合物。例如，二氯异氰尿酸可以作为二氯异氰尿酸钠、二氯异氰尿酸钠二水合物等提供。含溴消毒剂也可适用于单位剂量包装应用，如1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲(DBDMH)、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、二溴氰基乙酸酰胺、1-溴-3-氯-5,5-二甲基乙内酰脲；和2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇等。氧化剂可以是美国专利第7,476,325号中描述的氧化剂，例如过氧单硫酸氢钾。组合物可以是pH调节化学品，例如美国专利申请公开第2008/0185347号中所述，并且可以包括例如酸性成分和碱性成分，使得组合物与水接触时具有泡腾性，并调节水的pH值。合适的成分包括碳酸氢钠、硫酸氢钠、氢氧化钾、氨基磺酸、有机羧酸、磺酸和磷酸二氢钾。缓冲共混物可以包括例如硼酸、碳酸钠、乙醇酸和单过硫酸氢钾。
水处理剂可以是或可以包括絮凝剂，例如美国专利申请公开第2014/0124454号中所述。絮凝剂可以包括聚合物絮凝剂，例如聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物，如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、二甲基氨基乙基丙烯酸酯(DMAEA)、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEM)、3-甲基氨基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)或丙烯酸的丙烯酰胺共聚物；阳离子聚丙烯酰胺；阴离子聚丙烯酰胺；中性聚丙烯酰胺；聚胺；聚乙烯胺；聚乙烯亚胺；聚二甲基二烯丙基氯化铵；聚氧乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯吡咯烷酮；聚丙烯酸；聚磷酸；聚苯乙烯磺酸；或其任何组合。絮凝剂可以选自乙酸壳聚糖、乳酸壳聚糖、己二酸壳聚糖、谷氨酸壳聚糖、琥珀酸壳聚糖、苹果酸壳聚糖、柠檬酸壳聚糖、富马酸壳聚糖、盐酸壳聚糖及其组合。水处理组合物可以包括磷酸盐去除物质，例如选自锆化合物、稀土镧系元素盐、铝化合物、铁化合物或其任何组合中的一或多种。
组合物可以是水垢去除组合物，例如柠檬酸或马来酸或其硫酸盐，或其任何混合物，例如美国专利申请第2006/0172910号中所述。
考虑将各种其它类型的组合物用于本文所述的小包，包括颗粒，例如羽绒羽毛，例如US RE29059 E中所述；超级吸收性聚合物，例如美国专利申请公开第2004/0144682号和第2006/0173430号中所述；颜料和调色剂，例如美国专利第3,580,390号和美国专利申请公开第2011/0054111号所述；钎焊剂(例如，碱金属氟铝酸盐、碱金属氟硅酸盐和碱金属氟锌酸盐)，例如美国专利第8,163,104号所述；美国专利申请公开第2007/0003719号中所述的食品(例如，咖啡粉或干汤)；和伤口敷料，例如美国专利第4,466,431号中所述。
在包含洗衣、洗衣添加剂和/或织物增强剂组合物的小袋中，组合物可以包含以下非限制性成分清单中的一或多种：织物护理有益剂；去污酶；沉积助剂；流变改性剂；助洗剂；漂白剂(bleach)；漂白剂(bleaching agent)；漂白前体；漂白增效剂；漂白催化剂；香水和/或香水微胶囊(参见例如美国专利第5,137,646号)；装载香水的沸石；淀粉包封的调和物(starch encapsulated accord)；聚甘油酯；增白剂；珠光剂；酶稳定系统；清除剂，包括阴离子染料的固定剂、阴离子表面活性剂的络合剂及其混合物；光学增白剂或荧光剂；聚合物，包括但不限于污垢释放聚合物和/或污垢悬浮聚合物；分散剂；消泡剂；非水性溶剂；脂肪酸；泡沫抑制剂，例如硅酮泡沫抑制剂(参见：美国专利申请公开第2003/0060390A1号，第65-77页)；阳离子淀粉(参见：美国专利申请公开第2004/0204337A1号和US 2007/0219111A1)；浮垢分散剂(参见：美国专利申请公开第2003/0126282A1号，第89-90页)；直染染料；调色染料(参见：美国专利申请公开第2014/0162929A1号)；着色剂；遮光剂；抗氧化剂；助水溶物，如甲苯磺酸盐、枯烯磺酸盐和萘磺酸盐；彩色斑点；彩色珠粒、球粒或挤出物；粘土软化剂；抗菌剂。这些成分中的任一或多种进一步描述于美国专利申请公开第2010/305020A1号、美国专利申请公开第2003/0139312A1号和美国专利申请公开第2011/0023240A1号中。另外或替代地，组合物可以包含表面活性剂、季铵化合物和/或溶剂系统。季铵化合物可以存在于织物增强剂组合物中，如织物软化剂，并且包含季铵阳离子，所述阳离子是结构NR4 +的带正电荷的多原子离子，其中R是烷基或芳基。
复合材料制品
本公开的复合材料制品包括至少两层无纺织物。本公开的复合材料制品可以具有第一层第一无纺织物，包括具有第一直径的第一多个纤维；第二层第二无纺织物，包含具有第二直径的第二多个纤维；以及第一界面，包含第一无纺织物的至少一部分和第二无纺织物的至少一部分，其中第一无纺织物的部分和第二无纺织物的部分融合，并且其中第二直径小于第一直径。复合材料制品的任何无纺层可以包括层压到其上的水溶性薄膜。
本公开的复合材料制品可以提供一或多个优点，包括但不限于机械强度相对于与复合材料制品的单层相同的无纺织物增加、集液功能相对于与复合材料制品的单层相同的无纺织物增强(例如，用于尿布的集液层，或用于溢出物吸收纸巾)；和/或流体和/或活性组合物的保留相对于与复合材料制品的单层相同的无纺织物增强(例如，用于湿巾的活性乳液)。
包括第一无纺织物的至少一部分和第二无纺织物的至少一部分的第一界面是复合材料中第一和第二无纺织物重叠以及第一多个纤维和第二多个纤维交织的区域。一般来说，形成第一界面的第一无纺织物的部分是第一无纺织物的外表面。在实施例中，第一界面占第一无纺织物厚度的50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小、10％或更小、5％或更小、2.5％或更小，或第一无纺织物厚度的1％或更小。在实施例中，第一界面占第一无纺织物厚度的至少0.1％、至少0.5％、至少1％或至少5％。在实施例中，第一界面占第一无纺织物厚度的约0.1％至约25％。一般来说，形成界面的第二无纺织物的部分是第二无纺织物的外表面。在实施例中，所述界面占第二无纺织物厚度的75％或更小、70％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小、或15％或更小。在实施例中，第一界面占第二无纺织物厚度的至少1％、至少5％、至少10％、至少20％、至少25％、至少30％或至少40％。在实施例中，第一界面占第二无纺织物厚度的约1％至约75％。
如本文所用并且除非另有规定，否则如果来自每个织物的至少一部分纤维与来自另一个织物的纤维粘合，则两层无纺织物“融合”。如本文所述，纤维的粘合包括纤维的缠结。两层无纺织物可以使用任何适合方法融合。在实施例中，第一无纺织物的部分和第二无纺织物的部分是热融合的、溶剂融合的或两者。在实施例中，第一无纺织物的部分和第二无纺织物的部分被热融合。热融合可以包括使用热量和/或压力。在实施例中，可以加热两个离散的无纺织物中的一个或两个，直到纤维变软，然后可以将织物压在一起，使得当纤维冷却时，来自每个织物的至少一部分纤维与来自另一个织物的至少一部分纤维粘合。在实施例中，第一和第二无纺织物中的一个或两个可以通过在线工艺熔纺和施加，使得加热的软纤维在通过模具组件后直接施加到预成型的无纺织物，并与预成型的无纺织物的纤维融合，形成融合界面。在实施例中，第一无纺织物的部分和第二无纺织物的部分被溶剂融合。溶剂融合可以包括将粘合剂溶液施加到一个或两个无纺织物，然后使无纺织物接触，使得在干燥后，来自每个织物的至少一部分纤维与来自另一个织物的至少一部分纤维粘合。溶剂融合可以作为包括两个离散的预成型织物的离散工艺发生，或者可以是在线工艺，其中将粘合剂溶液施加到预成型的无纺织物并且在预成型的无纺织物上以连续工艺形成第二无纺织物。用于无纺织物的溶剂融合的粘合剂溶液可以是本文所述的用于粘合的任何粘合剂溶液。如本文所用并且除非另有规定，否则“预成型的无纺织物”涵盖已成型但未粘合的无纺织物和已成型并粘合的无纺织物。如本文所用并且除非另有规定，否则“离散的无纺织物”涵盖通过梳理或气流铺设短纤维或通过连续工艺形成的无纺织物，并且无纺织物可以或可以不粘合。在实施例中，两个无纺织物的融合也可以用于粘合一个或两个无纺织物。
在实施例中，第一界面是溶剂融合的并且溶剂选自由以下组成的群组：水、乙醇、甲醇、DMSO、甘油及其组合。在实施例中，第一界面是溶剂融合的并且溶剂选自由水、甘油及其组合组成的群组。在实施例中，第一界面使用包含聚乙烯醇和水、甘油或其组合的粘合剂溶液进行溶剂融合。在实施例中，第一界面使用包含聚乙烯醇、乳胶或其组合和水、甘油或其组合的粘合剂溶液进行溶剂融合。
如本文所用并且除非另有规定，否则如果第一类型的纤维的平均纤维直径小于第二类型的纤维的平均纤维直径，则第一类型的纤维的直径“小于”第二类型的纤维的直径。例如，第一类型的纤维可以与第二类型的纤维具有重叠的直径大小分布，并且只要第一类型的纤维的平均纤维直径小于第二类型的纤维的平均纤维直径，就仍然具有较小的直径。在实施例中，较小纤维类型的平均纤维直径小于较大纤维类型的直径尺寸分布中的最小直径。如果使用SO137:2015中所述的投影显微镜成像可以观察到差异，则存在直径差异。在实施例中，较小纤维类型与较大纤维类型之间的直径差异可以是亚微米级的，例如，如果使用多个熔纺层。在实施例中，较小纤维类型与较大纤维类型之间的直径差异可以是约1微米至约300微米、约5微米至约300微米、约5微米至约250微米、约5微米至约200微米、约10微米至约150微米、约10微米至约100微米、约10微米至约90微米、约15微米至约80微米、约15微米至约70微米、约20微米至约60微米、约20微米至约50微米，或约25微米至约45微米。在实施例中，较小纤维类型与较大纤维类型之间的直径差异可以是约5微米至约75微米。在实施例中，较小纤维类型与较大纤维类型之间的直径差异可以是约20微米至约80微米。在不希望受理论束缚的情况下，据信提供两个无纺织物的复合材料，其中无纺织物被融合并且第二无纺织物的纤维直径小于第一无纺织物，可以有利地改善复合材料制品的吸附/吸收率和流体容量，将吸附/吸收从较大直径的纤维引导到较小直径的纤维，以优先移动流体；与单一直径的材料相比，增加无纺复合材料制品的表面积与体积比，从而提高负载能力，和/或与具有单一直径材料的无纺织物相比，改善无纺复合材料制品的分散性和/或总溶解度。个别织物层中的纤维的平均直径可以是本文提供的任何直径。在实施例中，第一无纺织物的第一层中的第一多个纤维可具有约10微米至约300微米、约50微米至约300微米、或约大于约100微米至约300微米的直径。在实施例中，第一多个纤维可具有大于约100微米至约300微米的平均直径。在无纺复合材料的无纺层包括具有不同直径的纤维类型的共混物的实施例中，如果纤维直径分布是单峰，则平均纤维直径是指共混物的平均纤维直径。各类型纤维的共混物在无纺层中的纤维直径分布呈双峰或更多峰。当纤维共混物的直径分布呈双峰或更多峰时，当一种纤维的平均纤维直径小于共混物纤维的最小直径分布的平均值时，所述纤维的直径小于所述共混物的纤维，并且当一种纤维的平均纤维直径大于共混物纤维的较大直径分布的平均值时，所述纤维大于所述共混物的纤维。
在实施例中，复合材料制品进一步包含第三无纺织物的第三层，所述第三无纺织物包含第三多个纤维。在无纺复合材料制品包括第三无纺织物的第三层的实施例中，可以将第二层设置于第一层与第三层之间并且可以使第二无纺织物的至少第二部分与第三无纺织物的至少一部分融合，从而提供第二界面。包括第二无纺织物的至少第二部分和第三无纺织物的至少一部分的第二界面是复合材料中第二和第三无纺织物重叠以及第二多个纤维和第三多个纤维交织的区域。在一些实施例中，根据第二无纺织物的第二层的厚度，第一多个纤维和第三多个纤维可以交织和/或融合在一起，以致第一界面与第二界面之间不存在清晰的界限。一般来说，第二无纺织物的形成第二界面的部分是第二无纺织物的外表面，所述外表面处于与第一无纺织物融合的第二无纺织物的外表面的对面。在实施例中，第二界面占第二无纺织物厚度的75％或更小、70％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小，或15％或更小。在实施例中，第二界面占第二无纺织物厚度的至少1％、至少5％、至少10％、至少20％、至少25％、至少30％或至少40％。在实施例中，第二界面占第二无纺织物厚度的约1％至约75％。在实施例中，第三无纺织物的形成第二界面的部分是第三无纺织物的外表面。在实施例中，第二界面占第三无纺织物厚度的50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小、10％或更小、5％或更小、2.5％或更小，或第一无纺织物厚度的1％或更小。在实施例中，第二界面占第三无纺织物厚度的至少0.1％、至少0.5％、至少1％或至少5％。在实施例中，第二界面占第三无纺织物厚度的约0.1％至约25％。
在实施例中，第二无纺织物的第二部分和第三无纺织物的部分是热融合的、溶剂融合的或两者。在实施例中，第二无纺织物的第二部分和第三无纺织物的部分被热融合。在实施例中，第二无纺织物的第二部分和第三无纺织物的部分被溶剂融合。
在实施例中，第二界面是溶剂融合的并且溶剂选自由以下组成的群组：水、乙醇、甲醇、DMSO、甘油及其组合。在实施例中，第二界面是溶剂融合的并且溶剂选自由水、甘油及其组合组成的群组。在实施例中，第二界面使用包含聚乙烯醇和水、甘油或其组合的粘合剂溶液进行溶剂融合。在实施例中，第二界面使用包含聚乙烯醇、乳胶或其组合和水、甘油或其组合的粘合剂溶液进行溶剂融合。
在实施例中，第一无纺织物的第一层和第二无纺织物的第二层具有不同孔隙率。如本文所用并且除非另有规定，否则当无纺织物的孔隙率差异是至少约1％时，两个无纺织物具有“不同孔隙率”。在实施例中，复合材料制品中的两层无纺织物之间的孔隙率差异可以是约1％至约20％。举例来说，复合材料制品中的一层无纺织物可具有约80％的孔隙率，而复合材料制品中的第二层无纺织物可具有约85％的孔隙率，孔隙率相差5％。在实施例中，第二无纺织物的孔隙率小于第一无纺织物的孔隙率。在实施例中，第二无纺织物的孔隙率与第一无纺织物的孔隙率相同。如本文所用并且除非另外规定，否则如果两个无纺织物之间的孔隙率值差异小于1％，则两个无纺织物具有“相同孔隙率”。
在复合材料制品包含第三无纺织物的第三层的实施例中，第三无纺织物可具有与第一无纺织物相同或不同的孔隙率。在实施例中，第三无纺织物可具有与第一无纺织物相同的孔隙率。在实施例中，第三无纺织物可具有与第一无纺织物不同的孔隙率。在实施例中，第三无纺织物的孔隙率可以小于第一无纺织物。在实施例中，第三无纺织物可具有与第二无纺织物相同的孔隙率。在实施例中，第三无纺织物可具有与第二无纺织物不同的孔隙率。在实施例中，第三无纺织物的孔隙率可以小于第二无纺织物。在实施例中，第二无纺织物的孔隙率可以小于第一无纺织物，且第三无纺织物的孔隙率可以小于第二无纺织物。在实施例中，无纺复合材料制品在无纺织物的层之间可具有孔隙率梯度，其中复合材料结构的一个外表面可具有最大孔隙率，而复合材料结构的另一外表面可具有最小孔隙率。在实施例中，复合材料结构在无纺织物的层之间可具有孔隙率梯度，其中复合材料结构的外表面可具有最大孔隙率，而复合材料结构的中间层可具有最小孔隙率。在实施例中，复合材料结构可包括无纺织物的第四或更高层，使得中间层可包括无纺织物的第二层和第三层(对于四层复合材料结构来说)，或无纺织物的第三层(对于五层复合材料结构来说)。
在不希望受理论束缚的情况下，据信当复合材料结构的孔隙率包含梯度时，复合材料结构有利地增强了液体从孔隙率高的外表面芯吸到孔隙率低的外表面或孔隙率低的中间层。
复合材料制品的任何指定无纺层中的多个纤维可以是本文所公开的任一种纤维，并且可以相同或不同。在实施例中，第一多个、第二多个和第三多个纤维中的纤维形成材料的组成可以相同或不同，例如在直径、长度、韧度、形状、刚性、弹性、溶解度、熔点、玻璃化转变温度(Tg)、纤维形成材料、颜色或其组合方面具有任何差异。下表展现所考虑的复合材料制品，其中无纺层可包括具有三种不同纤维组合物的纤维，其中各字母“A”、“B”和“C”是指特定的纤维组合物且“-”是指所考虑的复合材料制品不包括无纺织物的第三层。每种纤维组合物A、B和C可以是(a)包括单一纤维形成材料的单一纤维类型；(b)包括纤维形成材料共混物的单一纤维类型；(c)纤维类型的共混物，每种纤维类型包括单一纤维形成材料；(d)纤维类型的共混物，每种纤维类型包括纤维形成材料共混物；或(e)纤维类型的共混物，每种纤维类型包括单一纤维形成材料或纤维形成材料共混物。
Figure BDA0004146086450000651
Figure BDA0004146086450000652
在实施例中，第一多个纤维包括水溶性聚乙烯醇(PVOH)纤维形成材料。如本文所述，术语“PVOH纤维”应理解为包括包含含有乙烯醇部分，例如50％或更高的乙烯醇部分的均聚物、共聚物或改性共聚物的纤维，以及包含用改性剂化学改性的此类聚合物的纤维。化学改性纤维可不包含乙烯醇部分或包含少于50％的乙烯醇部分。在实施例中，第二多个纤维包括水溶性聚乙烯醇纤维形成材料。在实施例中，第一多个纤维和第二多个纤维包括水溶性聚乙烯醇纤维形成材料。在包括具有第三多个纤维的无纺织物的第三层的实施例中，所述第三多个纤维可包括水溶性聚乙烯醇纤维形成材料。在实施例中，聚乙烯醇纤维形成材料可以一或多种纤维类型存在于多个纤维中。第一多个、第二多个或第三多个纤维中的任一种的水溶性聚乙烯醇纤维形成材料可以是本文所公开的任何水溶性聚乙烯醇纤维形成材料。在第一多个纤维、第二多个纤维和/或第三多个纤维中的两种或更多种包括聚乙烯醇纤维形成材料的实施例中，聚乙烯醇在每种多个纤维中可以相同或不同，可以是每种多个纤维中的唯一纤维形成材料或纤维形成材料共混物的一部分，并且如果每种多个纤维包括不同的聚乙烯醇纤维，则差异可以是长度与直径比(L/D)、韧度、形状、刚性、弹性、溶解度、熔点、玻璃化转变温度(Tg)、纤维形成材料、颜色或其组合。
在实施例中，第一多个纤维、第二多个纤维和/或第三多个纤维中的纤维可包括除聚乙烯醇纤维形成材料之外的纤维形成材料。
在实施例中，第一无纺织物的韧度比(MD:CD)为约0.5至约1.5。在实施例中，第一无纺织物的MD:CD为约0.8至约1.25。在实施例中，第一无纺织物的MD:CD为约0.9至约1.1。在实施例中，第二无纺织物的韧度比(MD:CD)为约0.5至约1.5。在实施例中，第二无纺织物的MD:CD为约0.8至约1.25。在实施例中，第二无纺织物的MD:CD为约0.9至约1.1。在实施例中，第三无纺织物的韧度比(MD:CD)为约0.5至约1.5。在实施例中，第三无纺织物的MD:CD为约0.8至约1.25。在实施例中，第三无纺织物的MD:CD为约0.9至约1.1。在实施例中，无纺复合材料制品的韧度比(MD:CD)在约0.5至约1.5、约0.8至约1.25、约0.9至约1.1或约0.95至约1.05范围内。在实施例中，无纺复合材料制品的MD:CD为约0.8至约1.5。在实施例中，无纺复合材料制品的MD:CD为约0.9至约1.1。无纺复合材料制品的MD:CD与复合材料制品中存在的每一个别层无纺织物的MD:CD比相关。在不希望受理论束缚的情况下，据信复合材料制品的MD:CD无法通过单独考虑每一层无纺织物的MD和CD来确定，但必须测量无纺复合材料制品的MD和CD。在不希望受理论束缚的情况下，据信随着无纺复合材料制品的韧度比MD:CD接近1，复合材料制品的耐用性增加，从而在使用过程中对无纺织物施加应力时，提供卓越的无纺织物抗破裂性。此外，在不希望受理论束缚的情况下，据信包括至少一层熔纺无纺织物的复合材料制品的MD:CD比将具有比除包括所有梳理层以外相同的复合材料制品更接近1:1的MD:CD比。
本公开的无纺复合材料制品的基重不受特别限制，并且可以在约5g/m2至约150g/m2、约5g/m2至约125g/m2、约5g/m2至约100g/m2、约5g/m2至约70g/m2、约5g/m2至约50g/m2、约5g/m2至约30g/m2范围内。在实施例中，本公开的无纺复合材料制品的基重可以是约5g/m2至约50g/m2。在实施例中，本公开的无纺复合材料制品的基重可以是约50g/m2至约150g/m2。在实施例中，第一层无纺织物的基重可以是约30g/m2至约70g/m2，并且无纺复合材料制品的基重可以是约60g/m2至约150g/m2。在实施例中，第一层无纺织物的基重可以是约5g/m2至约15g/m2。在实施例中，第一层无纺织物的基重可以是约5g/m2至约15g/m2，并且无纺复合材料制品的基重可以在约15g/m2至约50g/m2范围内。在实施例中，第三层无纺织物的基重可以是约5g/m2至约15g/m2。在实施例中，第一层无纺织物的基重可以是约5g/m2至约15g/m2，并且第三层无纺织物的基重可以是约5g/m2至约15g/m2。在实施例中，以复合材料制品的总重量计，第二层无纺织物可以约2.5wt.％至约10wt.％包括于复合材料制品中。在实施例中，以复合材料制品的总重量计，第二层无纺织物可以约2.5wt.％至约10wt.％包括于复合材料制品中，并且以复合材料制品的总重量计，第一层无纺织物可以约90wt.％至约97.5wt.％包括于复合材料制品中。在实施例中，以复合材料制品的总重量计，第二层无纺织物可以约2.5wt.％至约10wt.％包括于复合材料制品中，并且以复合材料制品的总重量计，第一层无纺织物和第三层无纺织物一起以约90wt.％至约97.5wt.％包括在内。在实施例中，以复合材料制品的总重量计，第三层无纺织物可以约2.5wt.％至约10wt.％包括于复合材料制品中，并且以复合材料制品的总重量计，第一层无纺织物和第二层无纺织物一起以约45wt.％至约48wt.％包括在内。
在实施例中，第一多个纤维的纤维直径可以是基本上均一的。在实施例中，第二多个纤维的纤维直径可以是基本上均一的。在实施例中，第三多个纤维的纤维直径可以是基本上均一的。在实施例中，第一多个纤维和第三多个纤维的纤维直径可以是基本上均一的。在实施例中，第一多个纤维、第二多个纤维和第三多个纤维中的每一种的纤维直径可以是基本上均一的。
在实施例中，相对于仅包含第一层的相同制品，无纺复合材料制品可以在加工方向、横向或两者上具有改进的模量、拉伸强度、伸长率、韧度或其组合。在实施例中，相对于仅包含第一层的相同制品，无纺复合材料制品可以在加工方向上具有改进的模量、拉伸强度、伸长率、韧度或其组合。在实施例中，相对于仅包含第一层的相同制品，无纺复合材料制品可以在横向上具有改进的模量、拉伸强度、伸长率或其组合。在实施例中，相对于仅包含第一层的相同制品，无纺复合材料制品可以在加工方向和横向上具有改进的模量、拉伸强度、伸长率、韧度或其组合。
制备复合材料制品的方法
复合材料制品可以使用本领域中已知的适合于组合两层或更多层无纺织物的任何工艺来制造，使得第一层的至少一部分和第二层的一部分融合，从而形成界面。
在实施例中，形成本公开的无纺复合材料制品的方法可以包括以下步骤：
(a)在足以将第一无纺织物的至少一部分融合到第二无纺织物的至少一部分的条件下，在包括第一无纺织物的第一层上沉积包含第二无纺织物的第二层，从而形成第一界面；和
(b)任选地，在足以将第二无纺织物的至少第二部分融合到第三无纺织物的至少一部分的条件下，在包含第二无纺织物的第二层上沉积包含第三无纺织物的第三层，从而形成第二界面。
在实施例中，可以重复步骤(a)和(b)以将额外无纺层包括到复合材料结构中，例如第四无纺层、第五无纺层等。
足以将第一无纺织物的至少一部分融合到第二无纺织物的至少一部分和/或将第二无纺织物的至少第二部分融合到第三无纺织物的至少一部分的条件可以包括如本文所描述的热融合和/或溶剂融合。
在前述方法的实施例中，第一层可以包含梳理无纺织物。在前述方法的实施例中，第三层可以包含梳理无纺织物或熔纺无纺织物。在前述方法的实施例中，第二层可以包括熔纺无纺织物或气流铺设无纺织物。在实施例中，第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括熔纺无纺织物，并且第三层可以包括梳理无纺织物。在实施例中，第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括熔喷无纺织物，并且第三层可以包括梳理无纺织物。在实施例中，第二层可以包括气流铺设无纺织物。在实施例中，第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括气流铺设无纺织物，并且第三层可以包括熔纺无纺织物。在实施例中，第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括气流铺设无纺织物，并且第三层可以包括熔喷无纺织物。在实施例中，无纺复合材料制品可以包括五层无纺织物，其中第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括气流铺设无纺织物，第三层可以包括熔纺无纺织物，第四层可以包括气流铺设无纺织物，并且第五层可以包括梳理无纺织物。在实施例中，无纺复合材料制品可以包括五层无纺织物，其中第一层可以包括梳理无纺织物，第二层可以包括气流铺设无纺织物，第三层可以包括熔喷无纺织物，第四层可以包括气流铺设无纺织物，并且第五层可以包括梳理无纺织物。在实施例中，第二无纺织物可以包括纤维素纤维形成材料。
可冲散湿巾
本公开的可冲散湿巾可以包括本公开的无纺织物和/或根据本公开的复合材料制品。
可冲散湿巾可以包括本公开的多个纤维，其中多个纤维可以包括水溶性纤维和任选的水不溶性纤维。
在可冲散湿巾包括包含水溶性纤维和水不溶性纤维的无纺织物的实施例中，水不溶性纤维与水溶性纤维的比率可以在约1:18至约4:1、约1:10至约3:1、约1:5至约2:1或约1:2至约2:1范围内，例如约1:18、1:16、1:14、1:12、1:10、1:5、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1或4:1。
本公开的可冲散湿巾可以包括清洁洗剂。本公开的可冲散湿巾通常包括具有足够高的表面能的纤维，以使纤维在湿巾制造过程的润湿步骤期间容易被清洁洗剂润湿。因此，在实施例中，可冲散湿巾的无纺复合材料制品的至少一个外层的至少一部分包括亲水性纤维。在实施例中，用于制备可冲散湿巾的无纺复合材料制品的每个外层的至少一部分包括亲水性纤维。如本文所用并且除非另有规定，否则“亲水性纤维”是指具有亲水性表面的任何纤维。当纤维包括例如亲水性纤维形成材料时，纤维可以具有亲水性表面，所述纤维是在鞘中包括亲水性纤维形成材料的芯-鞘型双组分纤维，和/或所述纤维已经表面处理以在其表面上包括亲水材料。在不希望受理论束缚的情况下，据信无纺织物的亲水性纤维可以促进无纺织物表面对液体的毛细作用/芯吸，相对于不包括亲水性纤维的相同无纺织物，使得液体采集改进。
湿巾应用的非限制性实例包括清洁表面、清洁皮肤、汽车用途、婴儿护理、女性护理、头发清洁和卸妆或上妆、皮肤调理剂、软膏、防晒霜、驱虫剂、药物、清漆或工业和机构清洁。
洗剂组合物
本公开的可冲散湿巾可以包含洗剂组合物以润湿衬底以有助于清洁。在可冲散湿巾是个人护理湿巾的实施例中，洗剂组合物还可以包括例如舒缓、软化或护理皮肤，改善洗剂的感觉，改善从皮肤上去除残留物，提供令人愉快的香味和/或防止细菌生长的成分。
洗剂组合物的pH可以处于或接近约5.5，接近生理皮肤pH。低pH洗剂组合物的pH可以处于或接近约3.8，并且可用于使用湿巾去除碱性残留物如来自粪便的残留物的情况，并有助于恢复大约为5的健康酸性皮肤pH和/或使粪便中的刺激物不再刺激，如通过使粪便酶失活。低pH洗剂还可以抑制微生物成长。在洗剂组合物的pH为约4或更低的实施例中，第一多个纤维、第二多个纤维和/或第三多个纤维的纤维可以包括聚乙烯醇共聚物。共聚物可以作为纤维共混物的纤维中唯一的纤维形成材料提供，或作为包括纤维形成材料的共混物的纤维中的纤维形成材料的一种组分提供。在前述实施例的改进中，纤维可以包括聚乙烯醇共聚物和均聚物的共混物。聚乙烯醇共聚物和均聚物可以约1:1至约4:1的比率提供。在前述实施例的进一步改进中，含有聚乙烯醇共聚物的纤维可以与非水溶性纤维共混。聚乙烯共聚物和均聚物中的任一种或两种可以用本文所述的改性剂进行化学改性。
洗剂组合物可以包含超润湿剂、流变改性剂、润肤剂和/或乳化剂。相对于洗剂组合物的总重量，超润湿剂可以约0.01重量％到0.2重量％超润湿剂的量存在。超润湿剂可以选自由以下组成的群组：三硅氧烷、聚醚聚二甲基硅氧烷，其中聚醚官能团为PEG、PPG或其混合物，以及前述的混合物。
以洗剂组合物的总重量计，流变改性剂可以约0.01重量％到0.5重量％的量存在。流变改性剂可以选自由以下组成的群组：黄原胶、改性黄原胶及其组合。
润肤剂，如果存在，可以是增稠润肤剂。合适的润肤剂包括但不限于PEG-10葵花油甘油酯、葵花油、棕榈油、橄榄油、鸸鹋油、巴巴苏仁油、月见草油、棕榈仁油、鳕鱼肝油、棉籽油、荷荷芭油、白芒花籽油、甜杏仁油、芥花油、大豆油、鳄梨油、红花油、椰子油、芝麻油、米糠油、葡萄籽油、矿物油、硬脂酸异丙酯、异壬酸异硬脂酯、富马酸二乙基己酯、苹果酸二异硬脂酯、柠檬酸三异鲸蜡酯、硬脂酸硬脂酰酯、棕榈酸甲酯、异硬脂酸甲基庚酯、石蜡脂、羊毛脂油和羊毛脂蜡、长链醇如鲸蜡醇、硬脂醇、山嵛醇、异硬脂醇和2-己基-癸醇、肉豆蔻醇、各种分子量的聚二甲基硅氧烷液及其混合物、PPG-15硬脂醚(也称为阿拉通(arlatone)E)、乳木果脂、橄榄脂、葵花脂、椰子脂、荷荷芭脂、可可脂、角鲨烯和角鲨烯、异烷烃、各种分子量的聚乙二醇、各种分子量的聚丙二醇或其混合物。
乳化剂，如果存在，在室温下可以是固体。合适的乳化剂包括但不限于月桂醇聚醚-23、鲸蜡醇聚醚-2、鲸蜡醇聚醚-10、鲸蜡醇聚醚-20、鲸蜡醇聚醚-21、鲸蜡硬脂醇聚醚-20、硬脂醇聚醚-2、硬脂醇聚醚-10、硬脂醇聚醚-20、油醇聚醚-2、油醇聚醚-10、油醇聚醚-20、硬脂醇聚醚-100、硬脂醇聚醚-21、PEG-40脱水山梨糖醇全油酸酯、PEG-8硬脂酸酯、PEG-40硬脂酸酯、PEG-50硬脂酸酯、PEG-100硬脂酸酯、脱水山梨糖醇月桂酸酯、脱水山梨糖醇棕榈酸酯、脱水山梨糖醇硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯21、聚山梨醇酯40、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯61、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、聚山梨醇酯81、聚山梨醇酯85、PEG-40氢化蓖麻油、柠檬酸酯、微晶蜡、固体石蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、地蜡、鲸蜡醇、硬脂醇、鲸蜡硬脂醇、肉豆蔻醇、山嵛醇及其混合物。
在实施例中，清洁洗剂包括水性乳液，其包括润肤剂和乳化剂。
清洁洗剂可以进一步包含保湿剂，其包括但不限于甘油、丙二醇和磷脂；芳香剂，如本文所述的精油和香水；防腐剂；酶；着色剂；吸油剂；杀有害生物剂；肥料；活化剂；酸催化剂；金属催化剂；离子清除剂；清洁剂；杀菌剂；表面活性剂；漂白剂；漂白组分；以及织物软化剂。在实施例中，清洁洗剂包括芳香剂、防腐剂、酶、着色剂、吸油剂、杀有害生物剂、离子清除剂、清洁剂、消毒剂或其组合。
防腐剂防止液体洗剂、可冲散湿巾和/或在上面使用湿巾的衬底中的微生物生长。防腐剂可以是疏水性或亲水性的。合适的防腐剂包括但不限于对羟基苯甲酸甲酯，如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、甘氨酸烷基酯、碘衍生物及其组合。
洗剂负载可以在150％与480％之间。如本文所用，“负载”是指将无纺织物或复合材料制品与洗剂组合物组合，即将洗剂组合物负载到无纺织物或复合材料制品上或其中，而不考虑用于将无纺织物或复合材料制品与洗剂组合物组合的方法，即浸渍、喷雾、吻辊涂布等。“洗剂负载”是指负载到无纺织物或复合材料制品上或其中的洗剂的量，并且表示为洗剂的重量与干燥(未负载)无纺织物或复合材料制品的重量的比，以百分比表示。可能需要可冲散湿巾负载洗剂到达一定程度，使得一些洗剂在使用期间可以容易地转移到衬底(例如皮肤或另一待清洁表面)。转移可以有助于清洁，为使用者提供令人愉快的感觉(如光滑的皮肤感觉或来自蒸发的清凉)，和/或允许化合物转移以在衬底上提供有益功能。
可冲散湿巾可以是无纺织物或复合材料制品，其在构成湿巾的纤维之间具有高密度的间隙空间。为了维持湿巾表面上有足够的可用洗剂转移到衬底，湿巾中的大量间隙空间可以填充有洗剂。间隙空间中的洗剂可能不易于转移到衬底，因此可以将过量洗剂负载到湿巾中，其量足以向使用者发出洗剂可用于转移到衬底的信号，例如通过提供足够的润湿感。有利地，可冲散湿巾中使用的无纺复合材料制品可具有如本文所述的孔隙率梯度，这可有助于将洗剂负载到湿巾。
可冲散湿巾可通过用每克干燥纤维复合材料至少1克液体清洁洗剂润湿无纺织物或复合材料制品来制造。将清洁洗剂递送到无纺织物或复合材料制品的合适方法包括但不限于浸没、喷雾、浸染、挤出涂布和浸涂。润湿后，可将润湿的复合材料制品折叠、堆叠、按长度切割并按需要包装。可冲散湿巾通常具有足够尺寸以允许方便地处置，同时足够小以易于丢弃到污水系统中。润湿的复合材料制品可以在制造工艺期间切割或折叠成此类尺寸，或尺寸可以更大并且具有如穿孔的构件，以允许使用者以所需尺寸将个别湿巾与织物分离。
在实施例中，本公开的可冲散湿巾包含本公开的无纺织物和清洁洗剂。在实施例中，本公开的可冲散湿巾包含本公开的无纺复合材料制品和清洁洗剂。在实施例中，本公开可冲散湿巾由本公开的无纺复合材料制品和清洁洗剂组成。
吸收性制品
本公开的无纺织物和无纺复合材料制品可以用作吸收性制品的集液层。吸收性制品可以包括围兜、乳垫、护理垫、清洁垫(例如地板清洁垫)、尿布、尿布裤、失禁衬垫、垫和其它制品(例如成人失禁尿布、成人失禁垫、成人失禁裤、如厕训练衬垫、如厕训练垫、如厕训练裤和宠物训练垫，例如小狗垫)、阴唇间用具、月经垫、卫生护垫、卫生巾、棉塞、溢出吸收垫(spill absorbing mat)、溢出吸收垫(spill absorbing pad)、溢出吸收卷、伤口敷料等。在一个方面中，前述制品中的任一种可以是一次性物品。术语“一次性”是指设计成或意图在单次使用后丢弃的制品。也就是说，一次性制品并不意图被洗涤或以其它方式恢复或再使用，并且在实施例中，可能不能被洗涤、恢复或再使用。
如本文所用，术语“吸收性制品”包括吸收和容纳液体如身体流出物的制品。术语“吸收性制品”意图包括尿布、失禁制品、卫生巾等。术语“失禁制品”意图包括垫、内衣(通过某一类型的悬挂系统，如束带等保持在适当位置的垫)、用于吸收性制品的插入件、用于吸收性制品的容量增高器、内裤、床垫等，而不管其是由成人还是其它失禁人员穿戴。此类吸收性制品中的至少一些意图用于吸收体液，如月经或血液、阴道排出物、尿液、汗液、母乳和粪便物。
如本文所用，“尿布”是指意图抵靠穿戴者的皮肤放置以吸收和容纳从身体排出的各种流出物的装置。尿布通常由婴儿和失禁人员围绕下躯干穿戴，以环绕穿戴者的腰部和腿部。尿布的实例包括婴儿或成人尿布和裤状尿布，如训练裤。如本文所用，“训练裤”是指为婴儿或成人穿戴者设计的具有腰部开口和腿部开口的一次性服装。通过将穿戴者的腿插入到腿部开口中并将裤子滑动到围绕穿戴者的下躯干的位置，可以将裤子放置到穿戴者身上的适当位置。裤子可以通过任何合适的技术预成型，包括但不限于使用可再固定和/或非可再固定的结合(例如接缝、焊接、粘合剂、粘性结合、紧固件等)将制品的部分接合在一起。裤子可以在沿制品圆周的任何地方预成型(例如侧面紧固、前腰紧固)。
在实施例中，本公开的吸收性制品包含渗液性顶片、接合到顶片的不可渗液性底片以及顶片与底片之间的集液层和吸收芯。在吸收性制品是可穿戴制品(例如失禁制品、卫生巾等)的实施例中，制品可以具有面向穿戴者的一侧和面向外部的一侧。一般来说，渗液性顶片在吸收性制品的面向穿戴者的一侧，而不可渗液性底片在面向外部的一侧。吸收芯通常是片状结构，并且当作为可穿戴件提供时，具有面向穿戴者的一侧和面向外部的一侧。
渗液性顶片可以是本领域中已知的任何渗液性顶片。对于可穿戴制品，顶片可以完全或部分经过弹性处理或可以缩短以在顶片与吸收芯之间提供空隙空间。不可渗液性底片可以是本领域中已知的任何不可渗液性底片。底片防止由吸收芯吸收并且容纳于制品形式内的流出物接触吸收性制品可能接触的任何衬底。底片可以是液体不可渗透的并且包括无纺织物和薄塑料薄膜如热塑性薄膜的层压物。合适的底片薄膜包括由印第安纳州特雷霍特(Terre Haute,Ind.)的特里迪加工业公司(Tredegar Industries Inc.)制造并且以商标名X15306、X10962和X10964销售的那些。其它合适的底片材料可以包括可透气材料，其允许蒸气从吸收性制品逸出，同时仍防止液体通过底片。示例性可透气材料可以包括如纺织物、无纺织物和复合材料的材料，如由日本的三井东压化学公司(Mitsui Toatsu Col)以名称ESPOIR NO制造和由德克萨斯州贝城(Bay City,Tex.)的埃克森化学公司(EXXONChemical Co.)以名称EXXAIRE制造。
吸收芯安置于顶片与底片之间。吸收芯可以包含能够吸收和保留液体如尿液和其它身体流出物的任何吸收性材料。吸收芯可以包括广泛多种常用于一次性尿布和其它吸收性制品的液体吸收性材料，如高吸水性聚合物、粉碎木浆(气毡)、起皱纤维素填塞物；吸收性泡沫、吸收性海绵、吸收性胶凝材料或任何其它已知的吸收性材料或材料组合。吸收芯可以包括少量(小于约10％)非液体吸收性材料，如粘合剂、蜡、油等。
集液层包括本公开的无纺织物，其包括多个纤维，所述纤维包括如本文所述的水溶性聚乙烯醇纤维形成材料。多个纤维可以包括单一纤维类型或纤维类型的共混物，并且纤维可以包括唯一的聚乙烯醇纤维形成材料或包括聚乙烯醇纤维形成材料的纤维形成材料的共混物。纤维可包含如本文所述用改性剂化学改性的纤维。
在实施例中，集液层可以设置于吸收芯与顶片之间。在可穿戴实施例中，集液层可以设置于吸收芯面向穿戴者的一侧上。在实施例中，集液层可以设置于吸收芯与底片之间。在可穿戴实施例中，集液层可以设置于吸收芯面向外部的一侧上。在实施例中，集液层包裹吸收芯。集液层可以是包裹吸收芯的单片，或可以作为接合的两个个别层提供。在不希望受理论束缚的情况下，据信通过在吸收芯与底片之间或在吸收芯面向外部的一侧上包括集液层，通过提供额外集液材料以捕获来自顶片侧和/或面向穿戴者的一侧的任何液体溢出而有利地防止液体从吸收性制品泄漏。
集液层可以直接与吸收芯接触，在吸收芯与集液层之间可以包括空间，或在吸收芯与集液层之间可以包括介入层。在实施例中，集液层与吸收芯接触。在实施例中，吸收性制品包括设置于采集层与吸收芯之间的介入层。在实施例中，集液层与顶片侧/面向穿戴者的一侧上的吸收芯接触，并且在采集层与底片侧/面向外部的一侧上的吸收芯之间提供介入层。在实施例中，集液层与底片侧/面向外部的一侧上的吸收芯接触，并且在采集层与顶片侧/面向穿戴者的一侧上的吸收芯之间提供介入层。介入层可以是例如第二渗液性层或集液层，其被包括以帮助促进液体从沉积点扩散以覆盖吸收芯的全区域。
在实施例中，吸收性制品包括集液层，其为本公开的无纺织物。在实施例中，可穿戴的吸收性制品包括集液层，其为本公开的无纺织物。在实施例中，吸收性制品包括集液层，其为本公开的无纺复合材料制品。在实施例中，可穿戴的吸收性制品包括集液层，其为本公开的无纺复合材料制品。
溶解和崩解测试(MSTM-205)
根据本领域已知的方法MonoSol测试方法205(MSTM 205)，无纺织物、水溶性薄膜或层压结构可以通过溶解时间和崩解时间来表征或测试溶解时间和崩解时间。参见例如美国专利第7,022,656号。下面提供的描述是指无纺织物，而它同样适用于水溶性薄膜或层压结构。
设备和材料包括：
600mL烧杯，
磁力搅拌器(Labline型号1250或等效物)，
磁力搅拌棒(5cm)，
温度计(0至100℃±1℃)，
模板，不锈钢(3.8cm×3.2cm)，
计时器(0-300秒，精确到秒)，
宝丽来(Polaroid)35mm幻灯片支架(或等效物)，
MonoSol 35mm幻灯片支架固持器(或等效物)，和
蒸馏水。
对于每个待测试的无纺织物，从作为3.8cm×3.2cm样本的无纺织物样品切割三个测试样本。样本应从沿织物的横向均匀间隔开的织物区域切割。接着使用以下程序分析每一测试样本。
将每个样本锁定在单独的35mm幻灯片支架中。
用500mL的蒸馏水填充烧杯。用温度计测量水温，并且必要时加热或冷却水以将温度维持在测定溶解的温度，例如20℃(约68℉)。
标记水柱的高度。将磁力搅拌器放在固持器的底座上。将烧杯放在磁力搅拌器上，在烧杯中加入磁力搅拌棒，打开搅拌器，调整搅拌速度，直到出现约为水柱高度五分之一的涡旋。标记涡旋的深度。
将35mm幻灯片支架固定在35mm幻灯片支架固持器的鳄鱼夹中，使幻灯片支架的长端与水面平行。固持器的深度调节器应设置为当下降时，夹子的末端将低于水面0.6cm。幻灯片支架的一个短边应紧挨着烧杯的一侧，另一个则直接位于搅拌棒的中心上方，使得无纺织物表面与水流垂直。
在一个动作中，将固定的幻灯片和夹子降至水中，并启动计时器。当样品在载玻片内受损时，例如当产生洞时，就会发生破裂。当无纺织物破裂并且没有样品材料留在幻灯片中时，就会发生崩解。当所有可见的无纺织物从幻灯片支架释放时，将幻灯片从水中升出，同时继续监测溶液中未溶解的无纺织物碎片。当所有无纺织物碎片不再可见并且溶液变得清澈时，就会发生溶解。对于纤维由低水解度(例如，约65-88％)的聚乙烯醇制备的无纺织物样品，破裂和溶解可以同时发生。当破裂和溶解之间有5秒或更大的差异时，溶解时间是独立于破裂时间来记录的。
变薄时间也可以使用MSTM-205测定。当构成无纺织物的一些纤维溶解，而其它纤维保持完整时，就会发生无纺织物的变薄。织物变薄发生在织物崩解之前。变薄的特征在于无纺织物的不透明度降低或透明度增加。从不透明到越来越透明的变化可以通过肉眼观察到。在MSTM-205过程中，在固定的幻灯片和夹子掉入水中后，监测无纺织物的不透明度/透明度。在观察到不透明度/透明度没有变化的时间点(即，织物没有变得更不透明或更透明)，将所述时间记录为变薄时间。
结果应包括以下内容：完整的样品标识；个别和平均的崩解和溶解时间；以及水温，在所述温度下测试样品。
测定单一纤维溶解度的方法
单一纤维的溶解度可以通过水断裂温度来表征。纤维断裂温度可以如下测定。将2mg/dtex的负载放在固定长度为100mm的纤维上。水温开始于1.5℃并且随后每2分钟以1.5℃增量升高，直到纤维断裂。纤维断裂时的温度表示为水断裂温度。
单一纤维的溶解度还可以通过完全溶解的温度来表征。可以如下测定完全溶解的温度。将0.2g固定长度为2mm的纤维添加到100mL水中。水温开始于1.5℃并且随后每2分钟以1.5℃增量升高，直到纤维完全溶解。在每个温度下搅拌样品。纤维在不到30秒内完全溶解的温度表示为完全溶解温度。
直径测试方法
离散纤维或无纺织物内的纤维的直径通过使用扫描电子显微镜(SEM)或光学显微镜和图像分析软件来测定。选择200至10,000倍的放大倍数，使得纤维适当地放大以用于测量。当使用SEM时，用金或钯化合物溅镀样品以避免纤维在电子束中带电和振动。根据用SEM或光学显微镜拍摄的图像(在监视器屏幕上)，使用手动程序测定纤维直径。使用鼠标和光标工具，寻找随机选择的纤维的边缘，然后跨越其宽度(即垂直于所述点的纤维方向)测量到纤维的另一个边缘。缩放和校准的图像分析工具提供缩放以获取以微米为单位的实际读数。对于无纺织物内的纤维，使用SEM或光学显微镜在无纺织物的样品中随机选择若干纤维。以此方式切割和测试无纺织物材料的至少两个部分。总共进行至少100次此类测量，并且随后记录所有数据用于统计分析。记录的数据用于计算纤维的平均值(均值)、纤维的标准差和中值纤维直径。
拉伸强度、模量和伸长率测试
如下分析通过以下表征或待测试以下的无纺织物、水溶性薄膜或层压结构：根据拉伸强度(TS)测试的拉伸强度、根据模量(MOD)测试的模量(或拉伸应力)和根据伸长率测试的伸长率。下面提供的描述是指无纺织物，而它同样适用于水溶性薄膜或层压结构。程序包括根据ASTM D 882(“塑料薄片的拉伸特性的标准测试方法”)或等效方法测定拉伸强度和测定10％伸长率下的模量。英斯特朗(INSTRON)拉伸测试设备(5544型拉伸测试器或等效物)用于收集无纺织物的数据。每次测量沿加工方向(MD)(若适用)测试最少三个测试样本，每一测试样本用可靠的切割工具切割以确保尺寸稳定性和再现性。在23℃±2.0℃和35％±5％相对湿度的标准实验室氛围中进行测试。对于拉伸强度或模量测定，制备1英寸宽(2.54cm)无纺织物样品。随后将样品转移到英斯特朗拉伸测试机以继续进行测试，同时使在35％相对湿度环境中的暴露最小化。根据制造商说明，准备好配备有500N测力计并且经校准的拉伸测试机。装配恰当的手柄和面(英斯特朗手柄，具有型号2702-032面，其涂布有橡胶且为25mm宽，或等效物)。将样品安装到拉伸测试机中并且分析以测定100％模量(即，实现100％薄膜伸长率所需的应力)、拉伸强度(即，断裂薄膜所需的应力)和伸长率％(相对于初始样品长度的断裂时样品长度)。一般来说，样品的伸长率％越高，无纺织物的可加工性特征越好(例如小包或小袋的可成形性增加)。
基重的测定
根据ASTM D3776/D3776M-09a(2017)测定基重。简单来说，切割面积为至少130cm2的无纺织物样本，或从样品中的不同位置取得总面积为至少130cm2的多个较小模切样本。在分辨率为±0.001g的顶部负载分析天平上称量样本以测定质量。使用防风罩保护天平免受气流和其它干扰影响。织物样本可以一起称量。质量以盎司/平方码、盎司/线性码、线性码/磅或克/平方米计算至三位有效数字。
湿气渗透率的测定
根据MSTM-136测定湿气渗透率(MVTR)。MVTR定义了每天有多少水分通过样品。下面提供的描述是指无纺织物，而它同样适用于水溶性薄膜或层压结构。
设备和材料包括：
Permatran-W型号3/34(或等效物)，
氮气压缩气瓶(99.7％或以上)
调节器三通(零件号027-343)，
主线供应调节器，
HPLC级水(或等效物)，
10cc带鲁尔锁(Luerlok)针头的注射器(零件号800-020)，
无粉手套，
高真空润滑脂(零件号930-022)，
(2)测试单元，
切割模板，
切割板，
带手柄的剃刀刀片，以及
防切割手套。
Permatran W-型号3/34的准备：确保氮气压力水平高于300psi，载气调节器三通上的压力读数为29psi(不得超过32psi)，并且主线供应调节器压力设置为35psi。开仪表板上的门，接入加湿器以检查水位。如果水位低，则用HPLC级水填充注射器，并且将注射器上的鲁尔接头插入到储液器的“填充端口”中。通过逆时针转动2-3圈来打开“注入阀”，随后推入注射器上的柱塞以迫使水进入储液器中。关闭“注入阀”并且取出注射器。水位不应超过储液器附近的标记线。
样品的制备和测试：对于每个待测试的无纺织物，取得样品织物并且将其平放在切割板上。将模板放置在织物的顶部上并且用具有手柄的剃刀刀片切割出样品。确保切割样品时佩戴防切割手套。将样品放在一旁。用高真空润滑脂在测试单元顶部件的密封表面周围涂抹润滑脂。将薄膜样品安装到测试单元顶部件的顶部。定向可能很重要。如果是均质材料，定向不是关键的。如果是多层和层压材料，将多层薄膜或带阻隔涂层的层压物或层压物放在上面，朝向单元的顶部。例如，单面涂蜡的PVOH织物应将蜡面朝上安装，将蜡朝向载气(氮气)。将测试单元的顶部件放置在测试单元的底部件上方。确保测试单元夹在一起并密封良好。按压单元负载/卸载按钮以打开单元托盘。抓住测试单元的前后边缘，并且将其笔直向下放下。通过笔直朝向板轻轻推动而完全关闭单元托盘。在可以听到咔嗒声的同时，按压单元负载/卸载按钮以夹紧单元。对第二样品重复进行。
在负载样品并且仪器就绪之后，必须设置测试参数。存在种类型的测试参数，即单元参数和仪器参数。单元参数特定于每个单元，而仪器参数是所有单元共用的。触摸屏幕上的“测试按钮”。在“自动测试”下选择“选项卡A”。触摸“单元选项卡”。通过触摸每个气泡填写以下内容：ID、面积(cm2)、厚度(密耳)。注意：模板的面积为50cm2。对“选项卡B”进行重复。触摸“仪器选项卡”。通过触摸每个气泡填写以下内容：单元温度(℃)和测试气体RH(％)。确保100％ RH被设置为关闭。单元温度可以设置为最低10℃至最高40℃。测试气体RH可以设置为最小5％至90％。如果需要100％ RH，则需要不同的方法。对“选项卡B”进行重复。一旦测试参数设置完毕，根据样品数量，选择“开始选择”或“开始全部”。注意：前面板上每一单元的指示灯将为绿色，指示测试开始。
表面电阻率测量
无纺织物和薄膜的表面电阻率可以根据ASTM D257测量。
柔软度等级
本公开的无纺织物或小袋的手感与样品的柔软度相关并且可以使用相关测试方法来评估。进行柔软度评估的测试者使用干净的手以个人选择的任何方式或方法来感受样品，以确定本公开的无纺织物和制品与以下对照材料相比的柔软度等级：包含由水解程度为88％的聚乙烯醇共聚物组成的纤维组成的无纺织物的对照材料，所述纤维具有2.2dtex/51mm切割，柔软度等级为1(最柔软)；以及包含由75％水解程度为88％的聚乙烯醇共聚物(所述纤维具有2.2/51mm切割)和25％22dtex/38mm PET纤维组成的纤维组成的无纺织物的对照材料，柔软度等级为5(最粗糙(roughest/coarsest))。手感小组是一项盲法研究，这样评级者就不会被他们对样品名称的看法所左右。将样品评级为1至5。
冲散性测试
本公开的无纺织物和/或层压物在化粪池或市政污水处理系统中的冲散能力可以根据修改后的INDA/EDANA--可冲散产品认定标准来确定，如下文所提供。以下测试参考了无纺织物样品；然而，应理解，所述方法也可用于层压结构。
设备和材料包括：
摇动式数字平台振动器，
两个透明的、塑料的、12x 5x 3.9英寸的容器，
两个筛子(12.5mm孔口)，
干燥的无纺织物样品，以及
100℃烘箱。
参数包括：
摇动平台设置为18RPM和11°倾斜周期，
每个容器1L自来水，以及
30分钟的测试期。
测试程序：
1.将两个容器放在摇动平台上。这种方法一次测试两个样品。
2.在烧杯中测量1L自来水并且倾倒到一个塑料容器中。对另一个容器重复。在开始测试之前，确保容器中的自来水处于15℃±1℃。
3.记录初始干燥测试样品的重量(初始样品质量(g))和筛子的重量(初始筛子质量(g))并独立记录。
4.在数字摇动平台上设置适当的参数。
5.将每个测试样品放入其相应的容器中，并立即开始搅拌过程(平台的摇动)，
6.一旦所述过程完成(30分钟后)，取出每个容器并倾倒通过它们相应的筛子。在筛板上方10cm的高度倾倒。
7.将容器冲散到筛子中以确保去除所有剩余测试样品。
8.将筛子放入100℃的烤箱中45分钟，以确保所有水分蒸发。
9.记录筛子和剩余测试样品一起的重量(最终总质量(g))。
10.计算保留样品的总质量(最终样品质量(g))。
最终样品质量(g)＝最终总质量(g)-初始筛子质量(g)
11.计算崩解百分比(％)：
崩解％＝[1-(最终样品质量(g)/初始样品质量(g))]×100
12.确保在开始下一次测试前，对筛子进行清洗、干燥并重新称重。
13.重复测试，直到每个特定测试样品完成N＝3的重复。
当样品的崩解百分比等于或大于至少20％时，所述样品具有充分的可冲散性，以通过在化粪池或市政污水处理系统中冲散来处置。在实施例中，本公开的无纺织物、层压物和小袋可以具有通过可冲散性测试测量的至少20％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％的崩解百分比。
液体释放测试
在本文所述的液体释放测试中，线框笼用于样品，如水溶性小袋。用于进行液体释放测试的设备包括搁置在支架上的烧杯，支架上固持用于将笼子降至烧杯中的杆，并且所述杆可通过带有固定螺钉的套环固定。
使用以下材料如下分析以延迟溶解性为特征或将根据液体释放测试来测试延迟溶解性的水溶性无纺织物、薄膜和/或小袋：
2L烧杯和1.2升去离子(DI)水；
待测试的水溶性小袋(小袋在38℃下预调节两周；为了使结果具有可比性，所有测试的无纺织物应具有相同的基重并且所有测试的薄膜应具有相同的厚度，例如88μm或76μm)；
温度计；
钢丝笼；以及
计时器。
在进行实验之前，确保有足够的去离子水来重复实验五次，并确保钢丝笼和烧杯的清洁和干燥。
线框笼是涂有塑料的钢丝笼(4"X 3.5"X 2.5")，没有尖锐的边缘，或等效物。钢丝的规格应为约1.25mm并且钢丝应具有0.5英寸(1.27cm)平方大小的开口。
为了设置用于测试，小心地将水溶性小袋放在笼子里，同时不要在笼子上刮擦小袋，并允许小袋有自由移动的空间。不要用钢丝笼紧紧捆住小袋，同时仍要确保它牢固并且不会从笼子里出来。小袋在笼子里的定向应使袋子的自然浮力(如果有的话)得以发挥(即小袋会浮到顶部的一侧应朝向顶部放置)。如果小袋是对称的，那么小袋的定向通常无关紧要。
接下来，用1200毫升20℃的去离子水填充2L烧杯。
接下来，将带有封闭小袋的线框笼降至水中。确保笼子距离烧杯底部1英寸(2.54cm)。确保将小袋的所有面完全浸没。确保笼子稳定且不会移动，并在小袋降入水中后立即启动计时器。笼子相对于烧杯中的水的位置可以通过任何合适的手段来调整和保持，例如通过使用固定在烧杯上方的夹子和连接在笼子顶部的杆。夹子可以与杆啮合以固定笼子的位置，并且夹子上的张力可以降低，以便将笼子降至水中。可以使用其它摩擦啮合方式来替代夹子，例如带有固定螺丝的套环。
液体内容物释放被定义为液体离开浸没的小袋的第一视觉证据。
纤维水解程度的测定
滴定法.纤维中聚合物的水解程度可以使用滴定来确定。特别是，通过搅拌并在高于70℃的温度下加热混合物，将已知量的聚乙烯醇纤维溶解在200mL去离子水中。一旦所有PVOH聚合物溶解，将溶液冷却到室温。一旦溶液冷却，将4-5滴酚酞指示剂溶液与20.0mL0.5N NaOH溶液一起添加至PVOH溶液中。将溶液混合并在室温下放置至少2小时。此后，将20.0mL 0.5N硫酸添加至溶液中并混合。溶液用0.1N NaOH溶液滴定直至终点，所述终点被认为是溶液变成淡粉色并保持这种颜色而不返回到无色溶液至少30秒的点。使用前述程序中获得的测量结果，通过以下计算确定PVOH聚合物的DH
Figure BDA0004146086450000811
Figure BDA0004146086450000812
DH＝100-A2
其中：
A1：残余乙酸基团(wt％)
A2：残余乙酸基团(摩尔％)
DH：水解程度(摩尔％)
V样品：在样品滴定期间添加的0.1N NaOH溶液的体积(mL)
V空白：在空白滴定期间添加的0.1N NaOH溶液的体积(mL)
N：滴定步骤中使用的标准化0.1N NaOH溶液的认证浓度
Wt样品：样品质量(g)
P：PVOH样品的纯度＝100-(挥发物(wt％)+乙酸钠(wt％))。
FTIR方法.FTIR可用于通过衰减全反射(ATR)来确定纤维表面的外部部分是否已发生改性。这种方法所测量的纤维深度取决于具体的ATR仪器，特别是所使用的晶体，并且范围可以从小于1至几微米不等。通过ATR确定特定改性的存在取决于改性剂的化学结构，并且因此也取决于所得纤维的化学结构。例如，如果纤维被改性，从而导致纤维的化学结构中出现硝基官能团，这可以通过ATR检测。硝基官能团在1515-1560cm-1区域表现出强烈的红外吸收。当与未改性的纤维相比时，这一区域的吸光度信号相对增加表明纤维改性成功，因为纤维已被适当地洗掉了改性过程中的反应物、溶剂和/或活化剂，其可能含有硝基和/或其它可能在同一区域吸收的官能团。以同样的方式，可以检测含有已知吸光度值的其它官能团的改性纤维的测定，前提是此类纤维已被适当地洗掉了改性过程中可能在同一区域吸收的反应物、溶剂和/或活化剂。可以使用赛默科技尼高力(Thermo Scientific Nicolet)iS10 FTIR光谱仪，使用配备有钻石晶体或等效物的赛默科技智能iTX ATR附件来表征样品。
DSC方法(MSTM-122).纤维、无纺织物、水溶性薄膜或层压结构可以通过差示扫描量热法(DSC)来表征或测试。这种方法用于确定各种聚合物样品(例如聚乙烯醇样品)的熔点、玻璃化转变、结晶和熔化热事件。Auto Q20 DSC或等效物可用于表征样品。
测试样本
除非另有说明，否则聚合物样品应在0.00300g与0.01200g(3.00mg-12.00mg)之间。样品大小取决于所测试的材料，并且必须覆盖盘底。样品必须装入密封盘内而不会刺穿或使盘变形。
梯度测试方法.纤维改性程度的梯度可以使用横截面X射线光电子能谱(XPS)、深度XPS、NMR技术(如固态NMR)、紫外光电子能谱(UPS)、环境SCM、俄歇电子能谱(AES或SAM)或元素扫描电子显微镜(SEM)来确定和量化。改性前聚乙烯醇或聚乙酸乙烯酯的-OH基团或-COMe基团改性的键合能转移将导致方法的光谱变化。应注意，化学位移将根据对纤维进行的改性类型而有所不同。
对于XPS分析，这种方法所测量的纤维深度取决于用于深度图谱分析的XPS分析过程中使用的特定离子束，以确定随截面而变的改性程度的变化。通过取287.6eV和288.8eV的解卷积峰(代表非完全水解的PVOH的羧基和羰基)以及286.5eV和532.8eV的解卷积峰(对应于PVOH的羟基)与对PVOH进行的特定改性相对应的峰的比率，就可以使用通过将PVOH树脂的相同比率与起始PVOH的已知改性程度(如果有的话)作图得到的方程式来确定未知样品的改性程度。这种方法可以在离子束溅射阶段之间重复，以获得完整的深度剖面和整个PVOH纤维横截面的改性程度的变化。XPS方法描述于吉尔伯特(Gilbert)等人“深度剖面X射线光电子能谱(XPS)分析聚电解质多层中的层间扩散(Depth-profiling X-rayphotoelectron spectroscopy(XPS)analysis of interlayer diffusion inpolyelectrolyte multilayers)”PNAS,第110卷,第17期,6651-6656(2013)(https:// www.pnas.org/content/pnas/1/10/17/6651.full.pdf)和欧洲聚合物杂志126(2020)109544，其全部内容特此以引用的方式并入。
AES方法描述于ASTM E984-12中，其全部内容特此以引用的方式并入。
可单独或组合使用的一或多个任选的特征在以下段落中描述。任选地，待处理的纤维是聚乙酸乙烯酯纤维。任选地，待处理的纤维是聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含水解程度在79-99％范围内的聚乙烯醇共聚物的聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含水解程度在88％-96％范围内的聚乙烯醇共聚物的聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含水解程度为88％、92％或96％的聚乙烯醇共聚物的聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含聚乙烯醇均聚物或共聚物的聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含阴离子改性共聚物的聚乙烯醇纤维。任选地，待处理的纤维是包含聚乙烯醇(PVOH)共聚物和阴离子改性的PVOH共聚物的聚乙烯醇纤维。PVOH共聚物的实例是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
任选地，改性剂包含马来酸酐。任选地，改性剂溶剂包含甲醇。任选地，改性剂溶剂包含甲醇和水。任选地，所述方法进一步包含活化剂，其中所述活化剂包含氢氧化钠。
任选地，待处理的纤维、改性剂和溶剂的混合包含将纤维浸入具有改性剂的溶剂中。任选地，混合包含加热纤维、改性剂和溶剂的混合物。任选地，混合包含将纤维、改性剂和溶剂的混合物加热至约65℃至约75℃的温度。任选地，混合包含将纤维、改性剂和溶剂的混合物加热至约三至约七小时。
任选地，待处理的纤维可以与改性剂接触，以在包含纤维的至少表面的纤维区域中增加纤维的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物的改性程度。任选地，接触可以通过浸没。任选地，接触可以通过浸涂。任选地，接触可以通过喷涂。任选地，接触可以通过刷涂。任选地，接触可以通过辊压。
以下段落描述本公开的其它方面。
1.一种具有表面区域和内部区域的纤维，所述纤维包含：
用改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，
所述纤维的横截面包括所述内部区域和所述表面区域，所述内部区域包含具有第一改性程度的所述聚合物，所述表面区域包含具有大于所述第一改性程度的第二改性程度的所述聚合物。
2.根据条项1所述的纤维，其中所述纤维的所述横截面具有从所述内部区域到所述表面区域的递增梯度的所述聚合物的改性程度。
3.根据条项1或2所述的纤维，其中未改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物包含聚乙烯醇均聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇共聚物或其任何组合。
4.根据条项3所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
5.根据条项4所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物包含阴离子改性。
6.根据条项5所述的纤维，其中所述阴离子改性包含羧酸盐、磺酸盐或其组合。
7.根据条项1至6中任一项所述的纤维，其中用所述改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物与所述改性剂的部分化学键合。
8.根据条项7所述的纤维，其中所述改性剂包含酸酐，并且所述改性剂部分包含来自所述酸酐或其盐的羧酸。
9.根据条项7所述的纤维，其中所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、异丁酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐或其任何组合。
10.根据条项7所述的纤维，其中改性前的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，其水解程度在约79％至约99％范围内，并且所述改性剂包含马来酸酐。
11.根据条项1至10中任一项所述的纤维，其中所述第一改性程度为约0％。
12.根据条项1至11中任一项所述的纤维，其进一步包含额外聚合物。
13.根据条项12所述的纤维，其中所述额外聚合物选自由以下组成的群组：聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、普鲁兰、瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶、角叉菜胶、淀粉、改性淀粉、聚环氧烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚羧酸、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、糊精、前述者的共聚物，以及任何前述额外聚合物或共聚物的任何组合。
14.根据条项1至13中任一项所述的纤维，其中所述纤维是水溶性的。
15.根据条项14所述的纤维，其中所述纤维在约23℃下在水中的溶解时间小于200秒。
16.一种具有纵轴和垂直于所述纵轴的横截面的纤维，所述纤维进一步具有沿着所述纵轴的至少一部分的芯-鞘结构，所述纤维包含：
芯区域，其包含用改性剂化学改性并具有第一改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，和
鞘区域，其包含用所述改性剂化学改性并具有大于所述第一改性程度的第二改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物。
17.根据条项16所述的纤维，其进一步包含设置在所述芯区域与所述鞘区域之间的中间区域，所述中间区域包含用所述改性剂化学改性并且具有大于所述第一改性程度且小于所述第二改性程度的第三改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物。
18.根据条项17所述的纤维，其包含设置在所述芯区域与所述鞘区域之间的多个中间区域，使得所述纤维的所述横截面具有从所述芯区域到所述鞘区域的改性程度的梯度。
19.根据条项16至18中任一项所述的纤维，其中所述纤维的所述横截面由平均半径表征，并且所述鞘区域占所述纤维的平均半径的0.5％，或在所述纤维的平均半径的0.5至12％范围内。
20.根据条项17所述的纤维，其中所述芯区域中的所述聚合物、所述鞘区域中的所述聚合物和任选地所述中间区域中的所述聚合物具有相等的聚合度。
21.根据条项16至20中任一项所述的纤维，其中未改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物包含聚乙烯醇均聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇共聚物或其任何组合。
22.根据条项21所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
23.根据条项16至22中任一项所述的纤维，其中用所述改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物与所述改性剂的部分化学键合。
24.根据条项16至23中任一项所述的纤维，其中所述改性剂包含酸酐。
25.根据条项16至24中任一项所述的纤维，其中所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、异丁酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐或其任何组合。
26.一种无纺织物，其包含根据条项1至25中任一项所述的改性纤维。
27.一种多层无纺织物，其包含第一层，所述第一层包含根据条项26所述的无纺织物。
28.一种小袋，其包含根据条项27所述的无纺织物，呈限定小袋内部容积的小袋形式。
29.一种密封制品，其包含根据条项26所述的无纺织物。
30.一种可冲散制品，其包含根据条项26所述的无纺织物。
31.一种可穿戴的吸收性制品，其包含：
吸收芯，其具有面向穿戴者的一侧和面向外部的一侧；以及
集液层，
其中所述集液层包含根据条项26所述的无纺织物。
实例
作为起始材料的纤维
如表2所示，五种纤维，纤维A、纤维B、纤维C、纤维D和纤维E，其包含水解程度分别为88％、92％、96％、98％和99.99％的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，是起始材料的例子。这些纤维具有均匀的组成，并且具有表2中所示的额外特性。纤维A-C和E，特别是纤维A，用作本文所述实例中的起始材料。所述描述也适用于纤维D。在本文所述的实例和比较例中，使用的纤维A具有2.2dtex的细度。
表2
Figure BDA0004146086450000861
实例1-3
作为唯一的纤维形成材料或与其它纤维形成材料组合的包含乙烯醇部分并具有88％、92％或96％的水解程度的纤维A、B和C如下进行后加工改性。在实例中，包含乙烯醇部分的聚合物被称为“聚乙烯醇聚合物”，并且包含此类聚合物的纤维被称为“聚乙烯醇(PVOH)纤维”。将4g聚乙烯醇纤维浸没于200g甲醇中。将聚乙烯醇纤维和甲醇的混合物加热至70℃。纤维不溶于甲醇。将5g马来酸酐和60mL 1M氢氧化钠水溶液添加至加热的混合物中。将所得混合物在70℃下搅拌5小时。过滤所得改性纤维并用甲醇洗涤。改性纤维在通风橱中干燥12小时。使用本文公开的滴定法、MSTM 205、FTIR-ATR和/或DSC测量所得干燥纤维，并确认化学改性。
因此，实例1-3显示了使用本公开的方法来制备后加工羧酸盐改性的聚乙烯醇纤维。乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物与马来酸酐的改性反应展示于如下流程(1)：
Figure BDA0004146086450000862
共聚物中的羟基与马来酸酐之间的酯化反应提供具有通过酯键化学连接在聚合物主链上的马来酸单甲酯(MMM)或其盐的改性聚合物。改性纤维具有如本文所述的芯-鞘结构。
使用额外溶剂如THF和DCM(二氯甲烷)以及额外酸酐如戊二酸酐、衣康酸酐和邻苯二甲酸酐。改性反应在不同温度下进行不同时间段。纤维在每种溶剂中都保持完好。甲醇溶解酸酐和碱(例如NaOH、KOH)等反应物，而THF和DCM部分溶解碱。THF和DCM比甲醇更优选，因为THF和DCM有利于聚合物的酯化而不是皂化。当使用甲醇时，可能发生皂化，并且酯化反应在较高温度下发生。当使用THF或DCM作为溶剂时，可以通过共聚物中的羟基与马来酸酐之间的酯化反应获得具有马来酸单甲酯(MMM)或其盐的改性聚合物，而无需皂化。FT-IR结果证实了这种改性，例如MMM末端的羧酸酯基团在1580cm-1处出现峰。同时，包含此类改性纤维的无纺织物的溶解度得以保持。纤维A与包括马来酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐和邻苯二甲酸酐的酸酐的改性反应在相同条件下进行和比较，例如在THF中在60℃下5小时。当使用戊二酸酐和衣康酸酐时，改性纤维显示出与MMM相似的FT-IR结果，而用衣康酸酐改性的纤维显示出较低的改性信号强度。由于结合位点附近的共轭碳键，用邻苯二甲酸酐改性显示出非常强的强度，在相同条件下用四种酸酐改性中强度最高，并且还在1450cm-1附近显示出苯环信号。另外选择邻苯二甲酸酐是因为它的抗微生物特性。用每种酸酐对纤维进行改性也是在室温下实现的。用马来酸酐、邻苯二甲酸酐和戊二酸酐改性的纤维保持了未改性纤维所需的白色外观。实验结果还表明，相同聚合物的玻璃化转变温度在化学改性前后没有显著差异。
在本文所述的实例中，起始纤维包括乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，并且改性纤维用官能团如羧酸盐和磺酸盐进行化学改性。这些描述也适用于包含改性共聚物的纤维，例如阴离子改性的PVOH共聚物，具有羧酸盐和/或磺酸盐，并且此类纤维进一步用改性剂进行化学改性以增加改性程度。
实例4-6
作为唯一的纤维形成材料或与其它纤维形成材料组合的包含乙烯醇部分并具有88％、92％或96％的水解程度的纤维A-C如下进行后加工改性。将5g聚乙烯醇纤维浸没于甲醇中。纤维不溶于溶剂。将所得混合物加热至约30℃至约80℃。然后将氨基丙基磺酸盐和活化剂(例如酸或碱)添加至加热的混合物中。然后将加热的混合物搅拌1小时至10小时。搅拌后，冷却混合物并将纤维与溶剂分离。在使用本文公开的滴定法、MSTM 205、FTIR-ATR和/或DSC测量纤维中聚合物的改性程度之前，干燥所得改性纤维以去除任何残余溶剂。
因此，实例4-6显示了使用本公开的方法来制备后加工磺酸盐改性的聚乙烯醇纤维。
实例7-9
作为唯一的纤维形成材料或与其它纤维形成材料组合的包含乙烯醇部分并具有88％、92％或96％的水解程度的纤维A-C如下进行后加工改性。将5g聚乙烯醇纤维浸没于甲醇中。纤维不溶于溶剂。将所得混合物加热至约30℃至约80℃。然后将包含吡咯烷酮或己内酰胺的内酰胺和活化剂(例如酸或碱)添加至加热的混合物中。然后将加热的混合物搅拌1小时至10小时。搅拌后，冷却混合物并将纤维与溶剂分离。在使用本文公开的滴定法、MSTM205、FTIR-ATR和/或DSC测量聚合物的改性程度之前，干燥所得改性纤维以去除任何残余溶剂。
因此，实例7-9显示了使用本公开的方法制备用内酰胺化学改性的后加工聚乙烯醇纤维，通过内酰胺与来自聚乙烯醇部分的羟基的开环反应。
实例10-12
作为唯一的纤维形成材料或与其它纤维形成材料组合的包含乙烯醇部分并具有88％、92％或96％的水解程度的纤维A-C如下进行后加工改性。将5g聚乙烯醇纤维浸没于甲醇中。纤维不溶于溶剂。将所得混合物加热至约30℃至约80℃。然后将包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的磺酸和活化剂(例如酸或碱)添加至加热的混合物中。然后将加热的混合物搅拌1小时至10小时。搅拌后，冷却混合物并将纤维与溶剂分离。在使用本文公开的滴定法、MSTM 205、FTIR-ATR和/或DSC测量聚合物的改性程度之前，干燥所得改性纤维以去除任何残余溶剂。
因此，实例10-12显示了使用本公开的方法来制备后加工磺酸改性的聚乙烯醇纤维。
实例13-15
包含乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物并具有88％水解程度的纤维(纤维A)用酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时。使用热通气粘合方法粘合纤维以提供无纺织物样品。图6-8分别显示了包含用戊二酸酐、马来酸酐和邻苯二甲酸酐化学改性的纤维的无纺织物样品(实例13-15)的ATR-FTIR曲线。酸酐的添加量是根据纤维的水解程度(即纤维A为88％)的羟基含量和所需的改性程度来计算。例如，为了达到25％的化学改性(即25％的羟基转化)，需要的马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐的量分别为1.343g、1.564g或2.03g。纤维A的聚合度为1700。包含未改性纤维的无纺样品(比较例1)的曲线在图6-8中的每一个中以虚线示出。FT-IR曲线中的峰可用于表征化学改性和改性程度。例如，如图7所示，1734-1713cm-1范围内的峰表示羰基(C＝O，拉伸)，如乙酸酯基团中的羰基。在1580cm-1处出现的峰来自MMM末端未键合的羧酸酯基团。1427cm-1和1374cm-1的峰分别对应于聚合物主链中的亚甲基(即CH2弯曲)和乙酸酯侧基中的甲基。
如图6-8所示，根据1600cm-1与1520cm-1之间的峰，可以看到开环反应后在酸酐部分末端未键合的羧基。这说明羧酸盐基团在所得改性聚合物中没有交联。
对于为溶解度和机械测试而制备的无纺样品，纤维包括98.25％的纤维A和1.75％的聚乙烯(PE)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。纤维被置于不锈钢网之间。通气过程的粘合温度选自120℃、160℃或180℃。
实例16
将具有水解程度为99.99％的PVOH共聚物的纤维(纤维E)用马来酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时，得到实例16。未经处理的纤维E是比较例2，其不容易水溶。图9显示了实例16和比较例2的ATR-FTIR结果。在化学改性后在1580cm-1附近出现新峰。FT-IR结果进一步证实，化学改性反应发生在乙烯醇部分(即PVOH共聚物的主链)的羟基，而不是乙酸乙烯酯部分。改性纤维是水溶性的。
实例17-20
图10显示了具有未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时的纤维(纤维A)的通气粘合无纺织物的破裂时间。在图10中，比较例3和4(图10中标记的“CEx.3”和“CEx.4”)是具有未经化学改性的纤维(纤维A)的通气粘合无纺织物，同时将纤维在60℃下浸没于THF中5小时，然后在粘合工艺之前干燥。比较例3和4的粘合温度分别为160℃和180℃。比较例3和4被称为阳性对照。在实例17(“Ex.17”)、实例18(“Ex.18”)和实例19(“Ex.19”)中，分别用马来酸酐、戊二酸酐和邻苯二甲酸酐对纤维进行化学改性。实例17的粘合温度为160℃，实例18和19的粘合温度为180℃。在这些通气粘合的无纺样品中，包括本文所述的比较例，纤维最初包括98.25％的纤维A和1.75％的PE/PET。
图11显示了具有未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时的纤维(纤维A)的无纺织物的破裂时间。无纺织物是使用压延粘合(30gsm)制成的。图11中标记的比较例5(“CEx.5”)和比较例6(“CEx.6”)是具有未经化学改性的纤维(纤维A)的无纺织物，不同之处在于比较例6在DCM中在室温下处理了5小时。实例20(“Ex.20”)用马来酸酐在DCM中在室温下化学处理5小时。在包括本文所述的比较例的压延粘合样品中，初始纤维包括100％的纤维A，没有任何其它纤维，如PE/PET。
如图10-11所示，通过化学改性，无纺样品的溶解度得以保持。这也表明没有发生交联反应。否则，溶解度将受到阻碍以显示不同的溶解度概况。
图12显示了具有未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时的纤维(纤维A)的通气无纺织物的拉伸强度。样品包括实例17-19和作为如上所述的阳性对照的比较例3-4。还测试了另外两个比较例(CEx.3'和CEx.4')。CEx.3'和CEx.4'分别对应于CEx.3和CEx.4，不同之处在于纤维没有在60℃下浸没于THF中5小时，而是分别在160℃和180℃下直接通气粘合。
图13显示了具有未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时的纤维(纤维A)的无纺织物的拉伸强度，包括实例20和如上所述的比较例5-6。
如图12所示，具有改性纤维的通气样品的拉伸强度略高于没有改性的比较例的样品。如图13所示，对于通过压延粘合制成的无纺样品，化学改性导致的拉伸强度的增加更为显著。
图14显示了具有未经化学改性和用酸酐如马来酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时的纤维(纤维A)的通气粘合无纺织物的甘油保持能力。甘油的初始负载为50％。初始负载是基于样品重量施加到样品的甘油量。例如，在50％的负载下，0.5g甘油被施加到1g无纺样品。基于在环境条件下浸泡一小时后保留在无纺样品中的甘油的重量百分比，以甘油保留百分比形式测量甘油保持能力。甘油的保留是无纺产品中使用的极性添加剂的保留指标。此外，甘油是个人卫生产品的优选载体。在图14中，样品包括实例17、18和19；以及如上所述的比较例3-4。此外，比较例7(“CEx.7”)是具有未经化学改性并在120℃下粘合的纤维(纤维A)的通气粘合无纺织物。具有化学改性的样品显示甘油保留至少增加了10％。例如，与比较例3相比，具有马来酸酐的实例17显示出甘油保留的显著增加。
图15显示了具有未经化学改性和用马来酸酐在DCM中在室温下化学改性5小时的纤维(纤维A)的无纺织物的甘油保持能力，包括实例20和如上所述通过压延粘合制备的比较例5-6。甘油的初始负载为50％。如图15所示，具有马来酸酐改性的实例20在此低(50％)负载下显示出甘油保留的显著增加(至少20％)。
图16和17分别与图14和15相似，不同之处在于甘油的初始负载(180％)高得多。如图16和17所示，马来酸酐改性在此高(180％)负载下提供了甘油保留的显著增加(至少20％)。
实例17-20的一些结果也总结在表3和4中。
表3
Figure BDA0004146086450000901
Figure BDA0004146086450000911
表4
Figure BDA0004146086450000912
实例21
图18显示了包含乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物的示例性块体的内部区域(“内部区域”)和表面区域(“外部区域”)的ATR-FTIR结果，所述共聚物未经化学改性和用马来酸酐在THF中在60℃下化学改性5小时。块状样品是由水解程度为88％的乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物制成。每个块状样品的尺寸为1.5厘米(cm)×1.5cm×0.5cm。样品用马来酸酐在THF中在60℃下改性5小时。在改性和干燥后，从块状样品切下厚度在0.1mm至0.5mm范围内的样品，然后使用ATR-FTIR测试。改性样品是实例21，未改性的初始块体的FT-IR曲线在图18中以虚线示出。根据FTIR结果，马来酸酐酯化产生的侧基主要局限于块体的表面区域，因此，在样品的外部区域产生了相对较高的改性程度，而在内部区域的改性程度相对较低。这证实了在相同条件下改性的纤维具有如本文所述的芯-鞘结构。
给出前述描述仅仅是为了清楚理解，而不应从中理解不必要的限制，因为本公开范围内的修改对于所属领域普通技术人员来说可为显而易见的。
本文引用的所有专利、出版物和参考文献特此以引用的方式完全并入。在本公开与所并入的专利、公开以及参考文献之间发生冲突的情况下，应以本公开为准。

Claims (31)

1.一种具有表面区域和内部区域的纤维，所述纤维包含：
用改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，所述纤维的横截面包括所述内部区域和所述表面区域，所述内部区域包含具有第一改性程度的所述聚合物，所述表面区域包含具有大于所述第一改性程度的第二改性程度的所述聚合物。
2.根据权利要求1所述的纤维，其中所述纤维的所述横截面从所述内部区域到所述表面区域具有所述聚合物的改性程度的递增梯度。
3.根据权利要求1所述的纤维，其中未改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物包含聚乙烯醇均聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇共聚物或其任何组合。
4.根据权利要求3所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
5.根据权利要求4所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物包含阴离子改性。
6.根据权利要求5所述的纤维，其中所述阴离子改性包含羧酸盐、磺酸盐或其组合。
7.根据权利要求1所述的纤维，其中用所述改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物与所述改性剂的部分化学键合。
8.根据权利要求7所述的纤维，其中所述改性剂包含酸酐，并且所述改性剂部分包含来自所述酸酐或其盐的羧酸。
9.根据权利要求7所述的纤维，其中所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、异丁酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐或其任何组合。
10.根据权利要求7所述的纤维，其中改性前的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物，其水解程度在约79％至约99％范围内，并且所述改性剂包含马来酸酐。
11.根据权利要求1所述的纤维，其中所述第一改性程度为约0％。
12.根据权利要求1所述的纤维，其进一步包含额外聚合物。
13.根据权利要求12所述的纤维，其中所述额外聚合物选自由以下组成的群组：聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、普鲁兰、瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶、角叉菜胶、淀粉、改性淀粉、聚环氧烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚羧酸、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、糊精、前述者的共聚物，以及任何前述额外聚合物或共聚物的任何组合。
14.根据权利要求1所述的纤维，其中所述纤维是水溶性的。
15.根据权利要求14所述的纤维，其中所述纤维在约23℃下在水中的溶解时间小于200秒。
16.一种具有纵轴和垂直于所述纵轴的横截面的纤维，所述纤维进一步具有沿着所述纵轴的至少一部分的芯-鞘结构，所述纤维包含：
芯区域，其包含用改性剂化学改性并具有第一改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的聚合物，和
鞘区域，其包含用所述改性剂化学改性并具有大于所述第一改性程度的第二改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物。
17.根据权利要求16所述的纤维，其进一步包含设置在所述芯区域与所述鞘区域之间的中间区域，所述中间区域包含用所述改性剂化学改性并且具有大于所述第一改性程度且小于所述第二改性程度的第三改性程度的包含乙酸乙烯酯部分和乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物。
18.根据权利要求17所述的纤维，其包含设置在所述芯区域与所述鞘区域之间的多个中间区域，使得所述纤维的所述横截面从所述芯区域到所述鞘区域具有改性程度的梯度。
19.根据权利要求16所述的纤维，其中所述纤维的所述横截面由平均半径表征，并且所述鞘区域占所述纤维的平均半径的0.5％，或在所述纤维的平均半径的0.5至12％范围内。
20.根据权利要求17所述的纤维，其中所述芯区域中的所述聚合物、所述鞘区域中的所述聚合物和任选地所述中间区域中的所述聚合物具有相等的聚合度。
21.根据权利要求15所述的纤维，其中未改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物包含聚乙烯醇均聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、聚乙烯醇共聚物或其任何组合。
22.根据权利要求21所述的纤维，其中所述聚乙烯醇共聚物是乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物。
23.根据权利要求16所述的纤维，其中用所述改性剂化学改性的包含乙酸乙烯酯部分或乙烯醇部分中的至少一种的所述聚合物与所述改性剂的部分化学键合。
24.根据权利要求16所述的纤维，其中所述改性剂包含酸酐。
25.根据权利要求24所述的纤维，其中所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、异丁酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐或其任何组合。
26.一种无纺织物，其包含根据权利要求1所述的改性纤维。
27.一种多层无纺织物，其包含第一层，所述第一层包含根据权利要求26所述的无纺织物。
28.一种小袋，其包含根据权利要求27所述的无纺织物，呈限定小袋内部容积的小袋形式。
29.一种密封制品，其包含根据权利要求26所述的无纺织物。
30.一种可冲散制品，其包含根据权利要求26所述的无纺织物。
31.一种可穿戴的吸收性制品，其包含：
吸收芯，其具有面向穿戴者的一侧和面向外部的一侧；以及
集液层，
其中所述集液层包含根据权利要求26所述的无纺织物。
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