CN1318466A - 弹性伸缩性复合片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在弹性层的至少一侧表面上形成由直径较小的伸长性纤维构成的非弹性层的可以弹性伸缩的复合片。在复合片1A中,与弹性层3接合的非弹性层2的伸长性纤维6含有至少80%(重量)的含0.1－5.0%(重量)润滑剂的热塑性合成纤维。

Description

弹性伸缩性复合片及其制造方法
本发明是关于由可以伸缩的弹性层与可以伸长的非弹性层彼此接合而构成的可以弹性伸缩的复合片及其制造方法。
特表平8-504693中公开了由橡胶弹性层和非弹性纤维层构成的多层弹性片状结构物。这种片状结构物可以通过将彼此重叠后熔化或粘结的橡胶弹性层和非弹性纤维层拉长100-200％后松弛而制成。橡胶弹性层使用薄膜等，非弹性纤维层使用用长纤维构成的纺粘纤维网或由熔喷法纤维构成的纤维网等。
在上述现有技术中，例如用聚丙烯的长纤维形成非弹性纤维层的场合，为了能将该长纤维与弹性层一起拉长100-200％，必需将熔融纺丝工序中的聚丙烯的延伸率抑制在较低程度。这是因为，如果延伸率较高，聚丙烯就会发生结晶化，在后续的工序中不能与弹性层一起以较高的伸长率拉伸。在纺丝工序中不能采用较高的延伸率意味着不可能过于减小纤维的直径。结果，所得到的纤维与直径较小的纤维相比，与皮肤接触时缺乏柔软的感觉。另外，要想得到具有较大体积的非弹性纤维层的多层弹性片状结构物时，如果尽可能减小纤维直径，增大体积，就能降低原料等的成本，但是如果纤维直径增大，这样的优点就不复存在。
本发明的目的是，改进上述结构物，使得在由弹性层和由纤维构成的非弹性层形成的弹性伸缩性片状结构物中，非弹性层容易使用直径较小的纤维。
为了实现上述目的，本发明的对象之一是可以弹性伸缩的复合片及其制造方法，所述的复合片是在至少一个方向上可以弹性伸缩的弹性层的至少一侧表面上粘结由纤维构成并且在上述的一个方向上可以非弹性伸长的非弹性层而构成。
上述本发明的特征在于，所述的纤维使用至少80％(重量)含有0.1-5.0％(重量)润滑剂的热塑性合成纤维。
本发明的制造方法的优选实施方式包括两道工序，即，将上述弹性纤维网与非弹性纤维网粘结，然后将这两个纤维网在上述的一个方向上拉伸至少80％的工序，以及，随后利用上述弹性纤维网的收缩力使这两个纤维网收缩的工序。
下面参照附图详细说明本发明的弹性伸缩性复合片及其制造方法。
图1、2和3是本发明的弹性伸缩性复合片的第1复合片1A、第2复合片1B和第3复合片1C的立体图。第1和第2复合片1A和1B具有上层2和下层3，这两层2和3在第1接合部4A处熔合，形成一体。第1复合片1A的上层2，是在X-X和Y-Y方向中，至少在Y-Y方向上可以非弹性伸长的层，下层3是在X-X和Y-Y方向中，至少在Y-Y方向可以弹性伸缩的层。
该上层2是由热塑性合成树脂构成的连续纤维6的集合体，优选的是，只在第1接合部4A处纤维彼此熔合，而在第1接合部4A与4A之间不接合，连续纤维6形成不规则的曲线，在下层3的上面伸展。
这样的连续纤维6，由聚丙烯、聚酯、聚乙烯等热塑性合成树脂构成并使用80％(重量)以上含有脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、金属皂等至少1种润滑剂的纤维，优选的是，80％(重量)以上使用含有该润滑剂的由聚丙烯的均聚物构成的纤维，由乙烯-丙烯共聚物构成的纤维，由乙烯-丙烯-丁烯共聚物构成的纤维，或者含有这些纤维中的至少2种的纤维混合物。连续纤维6中的润滑剂含量最好是0.1-5％(重量)，另外，最多可以含有5％(重量)的染料、颜料和硫酸钡等无机填料。连续纤维6还可以含有最多20％(重量)的、不含有润滑剂的热塑性合成纤维、化学纤维、天然纤维等。
第1和第2复合片1A和1B的下层3，是在Y-Y方向、较好是在Y-Y方向和X-X方向上具有弹性伸缩性的片，在Y-Y方向上至少可以伸长100％，优选的是至少200％，更优选是至少400％，在伸长100％后，可以弹性收缩至原始长度的1.3倍以下。这样的片有，由弹性丝构成的棉网，由弹性丝构成的热粘合无纺织物或射流喷网法无纺织物等无纺织物，由弹性丝构成的织物，由苯乙烯系或烯烃系热塑性弹性体构成的薄膜等。
第1接合部4A是在Y-Y方向上间断地形成，除此之外没有特别的限制，最好是也在X-X方向上间断地形成，每个接合部的面积理想的是在0.1-10mm2的范围。
这些上层2和下层3，可以通过在第1接合部4A处加热加压而形成一体，此外也可以通过超声波处理形成一体。另外，还可以通过使上层2的连续纤维6与下层3的组织机械交织在一起而使两者形成一体化。这种交织的方法可以采用针刺或高压柱状水流处理等方法。上层2和下层3也可以利用粘结剂在第1接合部4A一体化。
这样的第1和第2复合片1A和1B中的第1复合片1A，在Y-Y方向上施加外力，以所希望的比例按假想线所示拉伸时，上层2按所希望的比例非弹性地伸长，下层3按所希望的比例弹性伸长。卸去拉伸力时，下层3弹性收缩，大致可以回复到原来的尺寸。上层2，由于连续纤维6的塑性变形而伸长，其本身没有收缩力，随着下层3的收缩，上层2形成大的圆圈和很多褶而收缩。
第1复合片1A经过这样拉伸一次、然后收缩，得到图2所示的第2复合片1B。
另外，对于第2复合片1B追加第2接合部4B后得到的是第3复合片1C。第2接合部4B的面积比第1接合部4A要小，但第3复合片1C的每单位面积的接合部4B个数要多。
第1复合片1A和第2复合片1B都具有弹性伸缩性，两者的不同点之一在于，在Y-Y方向上相邻的接合部4A与4A之间延伸的连续纤维6的长度不同。在第2复合片1B中，连续纤维6与第1复合片1A的连续纤维6相比，由于发生塑性变形而伸长，变得又长又细。经过这样变形的连续纤维6，当被拉伸的第1复合片1A收缩形成第2复合片1B时，在相邻的第1接合部4A与4A之间形成很大的圆环和许多褶。具有这样的圆环和褶的第2复合片1B的上层2，与第1复合片1A的上层2相比体积增大，具有柔软性，与皮肤接触时的感觉良好。第1和第2复合片1A和1B的另一不同之处是在Y-Y方向上拉伸时的力的大小。为了将第1复合片1A拉伸到上述所需要的比例，需要使上层2的连续纤维6发生塑性变形的力和使下层3发生弹性变形的力，而为了将第2复合片1B拉伸至上述所需要的比例，只需要用于拉伸下层3的力就足够了。上层2由于连续纤维6已经处于拉长的状态，拉伸时仅仅改变方向，因而对于拉伸第2复合片1B的力几乎没有影响。当一边使下层3弹性变形一边拉伸第2复合片1B时，形成圆圈或褶的连续纤维6在与下层3一体化的第1接合部4A与4A之间延伸成直线状。为了进一步拉伸形成这种状态的第2复合片1B，需要用于拉伸下层3的力和用于拉伸直线状的连续纤维6的力。
图3是表示第1-3复合片1A-1C的制造工艺的一例的图。图中，环形皮带30从左向右运行。在图中的左侧部分，传送带30的上方设置有第1熔喷纤维成形机31，在传送带30的下方设置抽气机构31A。第1成形机31具有许多沿着传送带30的横向排列的喷嘴，从这些喷嘴中喷出由非伸缩性的热塑性合成树脂构成的第1熔喷连续纤维35，在未拉伸的状态下或者经过拉伸后堆积在传送带30上，形成不规则的曲线，形成第1纤维网41。选择第1成形机31的喷出条件和传送带30的运行条件，使得第1纤维网41中堆积重叠的第1连续纤维35彼此间不熔合，或者虽然熔合，但在后续的工序中容易使其分离。这样的第1连续纤维35最好是具有至少300％的断裂伸长。具有这样的延伸率的第1连续纤维35，是聚丙烯、聚酯、聚乙烯等热塑性合成树脂，可以由含有0.1-5.0％(重量)的脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、金属皂等润滑剂的上述合成树脂制成。上述聚丙烯是均聚物或者乙烯-丙烯共聚物，乙烯-丙烯-丁烯共聚物，优选上述润滑剂的含量是0.1-5.0％(重量)的物质。
在第1成形机31的右方，设置第2熔喷纤维成形机32和抽气机构32A。第2成形机32也具有许多在传送带30的横向上排列的喷嘴，从这些喷嘴中喷出由弹性伸缩性的热塑性弹性体构成的第2熔喷连续纤维40，堆积在第1纤维网41上，形成不规则的曲线，形成第2纤维网42。第2成形机32的喷出条件设定为，使堆积重叠的第2连续纤维40彼此熔合，第2纤维网42形成在传送带30的运行方向上、最好是在其运行方向上及与该运行方向垂直的方向上具有弹性伸缩性的片。第2连续纤维40最好是具有比第1连续纤维35高的断裂伸长率。
重叠的第1和第2纤维网41和42，通过上下一对压花辊34、34之间，在这些纤维网41和42的移动方向即长度方向和与该长度方向垂直的横向中，在至少沿长度方向间断地形成的第1接合部4A处加热、加压，使之彼此熔合，形成图1的第1复合纤维网43A。第1接合部4A例如具有0.1-10mm2的大小，在长度方向和宽度方向上彼此间隔3-30mm的距离。
第1复合纤维网43A通过拉伸用的第1、2辊36、37。第1辊36的转动速度比第2辊37的转动速度慢，第1和第2辊36和37的转动速度差设定为，以第1纤维网41的断裂延伸率以下、第2纤维网42的弹性极限以内的所需要的比例例如50-300％的比例拉伸第1复合纤维网43A。被拉伸的第2纤维网42在移动方向上邻接的第1接合部4A与4A之间弹性伸长，另一方面，第1连续纤维35在这些第1接合部4A与4A之间沿着移动方向延伸，改变方向后，一边塑性变形一边伸长，形成第2复合纤维网43B。
第2复合纤维网43B向第3辊38前进。第3辊38的转动速度与第1辊36相同，第2复合纤维网43B在第2辊37与第3辊38之间弹性收缩，达到第1复合纤维网43A的长度。第3辊38也是压花辊，收缩的第2复合纤维网43B被局部压花处理，形成图3的具有第2接合部4B的第3复合纤维网43C。第2接合部4B，例如具有0.1-5mm2的面积，在第3复合纤维网43C的长度方向和宽度方向上彼此间隔0.5-5mm的距离形成。第2接合部4B最好是与第1接合部4A分离开，但即使第2接合部4B所在的部位与第1接合部4A重合也不妨碍本发明的实施。
在这样的工艺过程中，将第1复合纤维网43A切断成适当的尺寸，可以得到图1的第1复合片1A。另外，将收缩的第2复合纤维网43B切断成适当的尺寸，可以得到图2的第2复合片1B，此外，将第3复合纤维网43C切断成适当的尺寸，可以得到图3的第3复合片1C。由第2复合纤维网43B得到的片，只具有第1接合部4A，由第3复合纤维网43C得到的片具有第1接合部4A和第2接合部4B。在图4的工艺过程中使用的第1连续纤维35，是图1-图3的连续纤维6，由该纤维6构成的第1纤维网41形成图1-3的上层2。第2纤维网42形成图1-3的下层3。在这一工艺过程中，可以使第3辊38与第1辊36同样只作为传送辊。
在这样得到的第2复合纤维网43B和第3复合纤维网43C中，使第1和第2纤维网41和42在第1接合部4A处接合，然后拉伸，可以将第1纤维网41的纤维彼此的熔合或缠绕解开。这样，消除了由于该熔合或缠绕而引起的第1纤维网41中的第1连续纤维35的分布不均匀，可以得到皮肤触感均一的第2和第3复合纤维网43B和43C。
在制造本发明的第1-3复合片1A-1C的过程中，也可以将第1复合纤维网43A在与其行进方向垂直的横向上拉伸。这样，在第1连续纤维35中，可以使在第1复合纤维网43A的横向上延伸的部分伸长。第3复合纤维网43C的第2接合部4B的作用是，使消除了分布不均匀的第1纤维网41与第2纤维网42牢固地接合在一起，即使反复伸缩彼此也不分离。
在该制造过程中使用的热塑性合成树脂，特别是由聚丙烯的均聚物或丙烯的共聚物构成的第1连续纤维35，由于含有润滑剂，拉伸时聚合物的分子彼此间摩擦阻力降低，难以结晶。此外，这种情况的第1连续纤维35，无论是由第1成形机31刚喷出的直径较大的状态，还是喷出后立即拉伸、直径较小的状态，在形成第1纤维网41后与第2纤维网42一起拉伸时，与不含润滑剂的情况相比，可以以高得多的伸长率进行拉伸。
在拉伸第1复合纤维网43A得到的第2复合纤维网43B中，第1连续纤维35伸长，其直径缩小，长度增大，从而使第1纤维网41的表观体积增大，与皮肤接触时的感觉变得柔软。另外，热塑性合成树脂由于含有润滑剂，容易流动，与不含润滑剂的情况相比，可以将第1成形机中的喷嘴温度即树脂温度设定为较低。由于树脂温度降低，树脂的冷却变得容易，因而在图4的制造过程中，树脂的冷却能力出现富余，因而可以利用所产生的余力增加树脂的喷出量，提高每单位时间的第1连续纤维35的生产量。
在本发明的制造方法中，可以对图4的工艺作各种变化。例如，在第1纤维网41之前，可以先将第2纤维网42供给传送带30。为了将第1和第2纤维网41和42接合，代替压花用的辊34和38，也可以采用针刺或高压柱状水流处理等方法。另外，还可以在第2成形机32的下游设置第3成形机，用由该成形机喷出的非伸缩性的第3熔喷连续纤维在第2纤维网42上形成与第1纤维网41同样的第3纤维网，制成由第1和第2纤维网41和42以及第3纤维网构成的3层结构的复合片1A-1C。第1纤维网41和第3纤维网可以是相同的，也可以是树脂的种类、颜色以及纤维直径等不同的纤维网。
图5是表示本发明的制造方法的一例的与图4同样的工艺图。在该例中，作为第2纤维网42，由图中的左侧供给由热塑性弹性体构成、在传送带30的运行方向上具有弹性伸缩性的薄膜52，向该薄膜52上供给由第1连续纤维35构成的第1纤维网41。第1和第2纤维网41和42与图4同样通过压花辊34，在第1接合部4A间断地熔合，形成第1复合纤维网43A，用第1和第2辊36和37拉伸后收缩，必要时通过第3辊38，在第2接合部4B处间断地熔合，形成第3复合纤维网43C。像这样在薄膜52形态的第2纤维网42上熔合第1纤维网41，形成第1和第2接合部4A和4B时，第1纤维网41由连续纤维形成，因而第1和第2接合部4A和4B的单个面积即使很小，例如0.1-1mm2左右，第1纤维网41和第2纤维网42也不会轻易分离。但是，如果需要，也可以将第1和第2接合部4A和4B的面积增大到10mm2左右。
在本发明中，第1和第2成形机31和32，代替制造熔喷连续纤维的成形机，也可以是用于制造纺粘无纺织物等的一般的熔融挤出机。
本发明得到的第1复合片1A容易伸缩，由其制成的第2和第3复合片1B和1C的皮肤触感良好，因而这些复合片1A-1C适合用来作为一次性尿布或生理卫生材料、一次性短裤、一次性的医疗用长大衣等使用的布料或弹性材料。
实施例
在具有表1所示组成的弹性伸缩性纤维网的两侧表面上重叠表1所示相同结构的伸长性纤维网，使之通过一对热压花辊之间，形成多个接合部，每个接合部的面积是4mm2，相对于纤维网总表面积，接合部的面积占有率为15％，利用这些接合部使上述纤维网形成一体，得到本发明的与图1对应的弹性伸缩性的第1复合片。将第1复合片沿一个方向拉伸150％，然后收缩，切断，得到本发明的与图2对应的弹性伸缩性的第2复合片。表1示出该第2复合片的各种性能。
比较例
在实施例中使用的弹性伸缩性纤维网的两侧表面上重叠表1的比较例一栏所示的伸长性纤维网，与实施例同样用压花辊使这些纤维网接合成一体，然后，在比较例1中拉伸100％，在比较例2中拉伸150％，得到比较例的复合片。表1中示出这些比较例的复合片的各种性能。
                          表1
    实施例     比较例1     比较例2
弹性伸缩性纤维网纤维坪量延伸率纤维直径 苯乙烯系弹性体(注1)的熔喷纤维30g/m2700％12μm (与实施例相同) (与实施例相同)
伸长性纤维网纤维润滑剂(注3)坪量纤维直径断裂延伸率挤出温度 聚丙烯均聚物(注2)的熔喷纤维1％15g/m212μm300％250℃ 聚丙烯均聚物(注2)的熔喷纤维0％15g/m212μm150％280℃ 聚丙烯均聚物(注2)的熔喷纤维0％15g/m220μm300％280℃
  第2复合片相对于第1复合片的延伸率纤维直径伸缩范围(注4) 150％10μm80％ 比较例的复合片100％11μm30％ 比较例的复合片150％18μm80％
(注1)JIS K6758中规定的MI=70g/min
(注2)JIS K6758中规定的MI=65g/min
(汪3)硬脂酸钙
(注4)将复合片在与其拉伸方向相同的方向上再次拉伸时，开始拉长的复合片在应力/应变曲线上可以以大致一样的力拉伸的最大伸长量
在表1中，比较例1的由不含润滑剂的聚丙烯的均聚物构成的纤维的断裂伸长率，比由实施例的均聚物构成的纤维的断裂伸长率低，使用该纤维的比较例1的复合片的伸缩量也比实施例的第2复合片的伸缩量要小。比较例2的由不含润滑剂的均聚物构成的纤维，如果使其直径增大到20μm，可以得到与实施例的纤维相同程度的断裂伸长率，使用这样粗的纤维的比较例2的复合片的伸缩量也与实施例的第2复合片的伸缩量程度相同，但比较例2的复合片的纤维直径是18μm，不象实施例那样细，缺乏柔软性度。
本发明的可以弹性伸缩的复合片，由于使用含有润滑剂的纤维作为伸长性的纤维，因而当拉伸该片时，与使用不含润滑剂的纤维的情形相比，伸长性纤维可以拉伸至较高的伸长率，纤维的直径减小，复合片的表观体积增大，与皮肤接触的感觉良好。构成伸长性纤维原料的热塑性合成树脂，由于含有润滑剂，流动性增大，因而可以将挤出机喷嘴的温度设定为较低。同时，喷出的纤维容易冷却，挤出机的操作成本降低，或者可以增大伸长性纤维的生产量。
图1是复合片(第1复合片)的立体图。
图2是复合片(第2复合片)的立体图。
图3是复合片(第3复合片)的立体图。
图4是复合片的制造工艺图。
图5是与图4不同方式的复合片制造工艺图。

Claims (7)

1．复合片，该复合片是在至少一个方向上可以弹性伸缩的弹性层的至少一侧表面上粘结由纤维构成并且在上述的一个方向上可以非弹性伸长的非弹性层而构成的可弹性伸缩的复合片，其特征在于，所述的纤维含有至少80％(重量)的含有0.1-5.0％(重量)润滑剂的热塑性合成纤维。
2．权利要求1所述的复合片，所述的热塑性合成纤维是选自由聚丙烯的均聚物构成的纤维、由乙烯-丙烯共聚物构成的纤维、由乙烯-丙烯-丁烯共聚物构成的纤维以及含有上述纤维中的至少2种的纤维混合物。
3．权利要求1或2所述的复合片，所述的弹性层和非弹性层通过至少在所述的一个方向上间断地形成的接合部位而形成一体，在所述的一个方向上彼此邻接的接合部位间延伸的上述纤维的长度比所述接合部位彼此之间的直线距离要长。
4．权利要求1-3中任一项所述的复合片，所述的润滑剂包括脂肪酸酰胺、脂肪酸酯和金属皂中的任一种。
5．可以弹性伸缩的复合片的制造方法，将至少在一个方向上可以弹性伸缩的弹性纤维网向上述的一个方向上供给，在该弹性纤维网的至少一侧表面上重叠由纤维构成并且在上述的一个方向上可以非弹性伸长的非弹性纤维网，在上述的一个方向上将这两个纤维网间断地接合，其特征在于所述的纤维使用至少80％(重量)含有0.1-5.0％(重量)润滑剂的热塑性合成纤维。
6．权利要求5所述的方法，所述的纤维选自由聚丙烯的均聚物构成的纤维、由乙烯-丙烯共聚物构成的纤维、由乙烯-丙烯-丁烯共聚物构成的纤维以及含有上述纤维中的至少2种的纤维混合物。
7．权利要求5或6所述的方法，该方法包含下列工序，即，将上述弹性纤维网和非弹性纤维网粘结，然后将这两个纤维网在上述的一个方向上拉伸至少80％的工序，以及，随后利用上述弹性纤维网的收缩力使这两个纤维网收缩的工序。
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