CN1415028A - 具有流体管理性能的生物可降解非织造材料和含有所述非织造材料的一次性制品 - Google Patents

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Abstract

具有改善的流体管理性能的生物可分解非织造材料和一次性制品。所述非织造材料可使用热塑性组合物制备，所述组合物包括以下物质的未反应混合物：选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物；多羧酸和润湿剂。所述热塑性组合物具有基本生物可降解性能又可容易地进行加工。所述生物可分解非织造材料可用在吸收流体如体液的一次性吸收产品中。

Description

具有流体管理性能的生物可降解非织造材料 和含有所述非织造材料的一次性制品
发明领域
本发明涉及具有改善的流体管理性能(fluid managementproperties)的生物可分解非织造材料以及涉及含有所述非织造材料的一次性制品。所述非织造材料可由聚合物共混物制备。这些共混物可包括多组分纤维。这些多组分纤维包括脂族聚酯聚合物；多羧酸；和润湿剂的未反应混合物，所述脂族聚酯聚合物选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物。所述多组分纤维具有基本的生物可分解性能又可容易地进行加工。所述一次性吸收产品可用于吸收流体如体液。
发明背景
近来一次性吸收产品广泛用于许多应用中。例如，在婴儿和小孩护理领域，尿布和训练裤(training pants)已经基本取代了可重复使用的织物吸收用品。其它典型的一次性吸收产品包括妇女护理用品如卫生巾或棉条、成人失禁用品和保健用品如手术被单或绷带。一般的一次性吸收产品通常包括具有面片(topsheet)、衬片(backsheet)和在所述面片和衬片之间的吸收结构的复合结构。这些产品通常包括一些将所述产品固定在穿带者身上的紧固系统。
在使用过程中，一次性吸收产品一般将经受一种或多种液体，如水、尿液、月经或血液的浸渍。在这种情况下，这些一次性吸收产品的外罩的衬片材料一般由液体不可溶和液体不可渗透材料(如聚丙烯薄膜)制成，这类聚丙烯薄膜显示出足够的强度和处理能力，这样所述一次性吸收产品在穿带者的使用过程中保持其完整性并且不会使浸渍所述产品的液体泄漏。
虽然现在的一次性婴儿尿布和其它一次性吸收产品已经受到公众的普遍接受，但是这些产品在特殊方面仍有待改进。例如许多一次性吸收产品都难于处理。例如将许多一次性吸收产品冲下厕所进入下水道系统一般将导致厕所或连接厕所与下水道系统的管道的堵塞。具体地讲，当被冲下厕所时，一般在一次性吸收产品中使用的外罩材料通常不能分解或分散，以致一次性吸收产品不能以这种方式处理。如果将所述外罩材料制造得非常薄以减少一次性吸收产品的总体积以便降低堵塞厕所或下水道管道的可能性，则所述外罩材料一般不再显示出足够的强度以防止所述外罩材料在经受穿带者平常使用的应力时的撕裂或拉裂。
另外，固体废物的处置已经成为全世界日益关注的问题。随着垃圾继续堆积，关于减少一次性产品的材料来源、在一次性产品中掺入更多的可循环和/或可降解组分、以及设计可通过除投入固体废物处置设备的方法(如垃圾填埋法)外的其它方法处置的产品的要求不断增加。
在这种情况下，需要可用于一次性吸收产品的新材料，这些材料在使用中通常保持它们的完整性和强度，但在使用后所述材料可被更有效地处置。例如，可通过堆肥容易和有效地对所述一次性吸收产品进行处置。或者，可容易和有效地将所述一次性吸收产品处置至液体下水道系统，在那里所述一次性吸收产品能被降解。
许多可买到的生物可降解聚合物为脂族聚酯材料。虽然由脂族聚酯制备的纤维是已知，但在它们的使用中已经遇到问题。具体地讲，已知脂族聚酯聚合物具有比例如聚烯烃聚合物低的结晶速率，由此经常导致所述脂族聚酯聚合物不良的加工性。大多数的脂族聚酯聚合物还具有比聚烯烃低得多的熔融温度并且在热处理后难于充分地冷却。通常脂族聚酯聚合物本质是不可润湿材料，因此在个人护理用品应用中需要进行改性。另外，使用加工添加剂会延迟所述有机物质的生物降解速率或所述加工添加剂本身可能是生物不可降解的。
还有，虽然可降解的单组分纤维是已知的，但是在它们的使用中已遇到了不少问题。具体地讲，已知的可降解纤维一般不具有良好的热尺寸稳定性，这样由于在顺流热处理方法(如热粘合或层压)中聚合物链的松弛，使得纤维通常会发生严重的热收缩。
例如，虽然由聚(乳酸)聚合物制备的纤维是已知的，但在它们的使用过程中遇到了不少问题。具体地讲，已知聚(乳酸)聚合物具有比例如聚烯烃聚合物低的结晶速率，由此经常导致所述脂族聚酯聚合物的不良加工性。另外，所述聚(乳酸)聚合物通常不具有良好的热尺寸稳定性。由于在顺流热处理方法(如热粘合和层压)中聚(乳酸)聚合物链的松弛，除非实施了额外的步骤如热定形，否则聚合物通常会发生严重的热收缩。但是，这种热定形步骤通常限制了纤维在原位非织造形成方法(如纺粘法和熔喷法)中的应用，在这类方法中非常难以完成热定形。
另外，许多个人护理用品的较为重要的组成之一是贴身衬垫(body-side liner)。衬垫通常由经过表面活性剂处理的聚烯烃纺粘材料组成。对于用作衬垫的纺粘材料，要求该材料是可润湿的，以促进对浸渍(insult)流体的吸入。除了快速吸入外，还要求所述复合吸收产品保持使用者皮肤干燥。另外，最好是所述纺粘材料使皮肤感觉柔软。现在流行的纺粘尿布衬垫存在许多问题。首先，这类衬垫由聚烯烃材料构成，不能降解；由于这类材料具有疏水性，必须用表面活性剂对衬垫进行处理使其可润湿；由于表面活性剂不能持久锚定在聚烯烃上，因此在多次浸渍中容易被洗脱，延长了非织造物的吸入时间。
因此，需要一种作为具有改进的流体管理性能(如快速吸入时间和改善的皮肤干燥性)的可润湿结构有用的非织造材料。另外，还需要一种可生物降解同时还提供这些改进的流体管理性能的非织造材料。
本发明的概述
因此需要提供一种具有改进流体管理性能的非织造材料和一次性制品。
还需要提供一种具有快速吸入时间的非织造材料和一次性制品。
还需要提供一种具有改进的皮肤干燥性的非织造材料和一次性制品。
还需要提供一种生物可降解、同时还提供改进的流体管理性能的非织造材料和一次性制品。
还需要提供一种包含热塑性组合物的非织造材料和一次性制品，所述热塑性组合物具有所需的加工性、液体湿润性和热尺寸稳定性。
还需要提供一种包含热塑性组合物的非织造材料和一次性制品，所述热塑性组合物可容易而有效地被制成纤维。
还需要提供一种包含热塑性组合物的非织造材料和一次性制品，所述热塑性组合物适用于制备非织造结构。
还需要提供一种可用于吸收流体如体液的一次性吸收产品，而这种一次性吸收产品包含容易在环境中降解的组分。
本发明满足了这些需要，本发明提供含有热塑性组合物的非织造材料，其中所述热塑性组合物是基本生物可降解的又容易制备并容易被加工成所需的最终非织造结构。
本发明的一个方面涉及含有热塑性组合物的非织造材料，其中所述热塑性材料含有第一组分、第二组分和第三组分的混合物。
这种热塑性组合物的一个实施方案包括脂族聚酯聚合物；多羧酸；和润湿剂的混合物，其中所述脂族聚酯聚合物选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物，所述多羧酸具有少于大约30的总碳原子数，所述润湿剂具有大约10至大约40的亲水亲油平衡比，所述热塑性组合物具有所需的性质。
本发明的另一方面涉及基本上可降解又容易制备并容易被加工成所需的最终非织造结构的多组分纤维。
本发明的一方面涉及含有脂族聚酯聚合物；多羧酸；和润湿剂的未反应混合物的多组分纤维，其中所述脂族聚酯聚合物选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物，所述多羧酸具有少于大约30的总碳原子数，所述润湿剂具有大约10至大约40的亲水亲油平衡比。
本发明的另一方面涉及含有本文公开的多组分纤维的非织造结构。
这种非织造结构的一个实施方案是可用于一次性吸收产品的面片(frontsheet)。
本发明另一方面涉及制备本文公开的非织造材料的方法。
本发明另一方面涉及含有本文公开的多组分纤维的一次性吸收产品。本发明的详细描述
本发明涉及包含热塑性组合物的生物可分解非织造材料和一次性制品，其中所述热塑性组合物包含第一组分、第二组分和第三组分。在本文使用的术语“热塑性”是指当暴露于热时发生软化而当冷却至室温时基本恢复其原来状态的材料。
已发现通过使用本文描述的各组分的未反应混合物，可制备出一种热塑性组合物，其中这种热塑性组合物是基本可降解的，而且所述热塑性组合物可容易地被加工成具有有效纤维机械性能的纤维和非织造结构。
所述热塑性组合物的第一组分为选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物。
通常通过二元醇和二羧酸或其酸酐的缩聚反应制备聚丁二酸亚丁酯聚合物。聚丁二酸亚丁酯聚合物可为线型聚合物或长链支化聚合物。长链支化聚丁二酸亚丁酯聚合物通常通过使用另外的选自三官能或四官能多元醇、氧化羧酸(oxycarboxylic acids)和多元羧酸的多官能组分制备。聚丁二酸亚丁酯聚合物是本领域已知的并且描述在如日本东京的Showa Highpolymer Co.，Ltd.的欧洲专利申请0 569 153A2中。
通常丁二酸己二酸丁二酯共聚物通过至少一种烷基二元醇和多于一种脂族多官能酸的聚合制备。丁二酸己二酸丁二酯共聚物是本领域中众所周知的。
适合在本发明中使用的聚丁二酸亚丁酯聚合物和丁二酸己二酸丁二酯共聚物的例子包括得自日本东京的Showa Highpolymer Co.，Ltd.的牌号为BIONOLLETM 1020聚丁二酸亚丁酯聚合物或BIONOLLETM 3020丁二酸己二酸丁二酯共聚物的各种聚丁二酸亚丁酯聚合物和丁二酸己二酸丁二酯共聚物，它们基本上都是线型聚合物。已知这些物质基本上是生物可降解的。
通常聚己酸内酯聚合物通过ε-己内酯的聚合制备。适合在本发明中使用的聚己酸内酯聚合物的例子包括得自New Jersey，Somerset的Union Carbide Corporation、牌号为TONETM聚合物P767E和TONETM聚合物P787聚己酸内酯聚合物的各种聚己酸内酯聚合物。已知这些物质基本上是生物可降解的。
通常要求所述选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物以一定有效量存在于所述热塑性组合物中，使得所述热塑性组合物具有所需的性能。所述脂族聚酯聚合物以大于0但小于100％重量的量存在于所述热塑性组合物中，优选大约40％重量至小于100％重量、更优选大约50％重量至大约95％重量，适宜的量为大约60％重量至大约90％重量，更适宜为大约60％重量至大约80％重量，最适宜为大约70％重量至大约75％重量，其中所有重量百分数基于存在于所述热塑性组合物中的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量计算。
通常要求所述脂族聚酯聚合物具有能有效使所述热塑性组合物显示出所需的熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的重均分子量。通常如果脂族聚酯聚合物的重均分子量太高，表示所述聚合物链严重缠绕，可导致含有所述脂族聚酯聚合物的热塑性组合物难于加工。相反，如果所述脂族聚酯聚合物的重均分子量太低，表示所述聚合物链缠绕不充分，可导致含有所述脂族聚酯聚合物的热塑性组合物显示出相对弱的熔体强度，使得非常难于高速加工。因此优选适合在本发明中使用的脂族聚酯聚合物的重均分子量为大约10,000至大约2,000,000，更优选大约50,000至大约400,000，适宜的重均分子量为大约100,000至大约300,000。可通过本领域技术人员已知的方法测定聚合物或聚合物共混物的重均分子量。
还要求所述脂族聚酯聚合物具有有效使所述热塑性组合物显示出所需的熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的多分散性指数值。在本文使用的术语“多分散性指数”是表示通过将聚合物的重均分子量除以其数均分子量得到的值。聚合物或聚合物共混物的数均分子量可通过本领域技术人员已知的方法测定。通常，如果脂族聚酯聚合物的多分散性指数值太大，在纺丝期间由于聚合物链段含有具有更低熔体强度性能的低分子量聚合物而引起不一致的加工性能，使得含有所述脂族聚酯聚合物的热塑性组合物可能难于加工。因此，要求所述脂族聚酯聚合物具有优选大约1至大约15、更优选大约1至大约4的多分散性指数值，适宜的多分散性指数值为大约1至大约3。
通常要求所述脂族聚酯聚合物可熔融加工。因此要求所述脂族聚酯聚合物具有优选大约1g/10分钟至大约200g/10分钟的熔体流动速率，适宜的熔体流动速率为大约10g/10分钟至大约100g/10分钟，更适宜大约20g/10分钟至大约40g/10分钟。可根据例如ASTM TestMethod D1238-E(通过完整的引用结合到本发明中来)测定所述材料的熔体流动速率。
在本发明中要求所述脂族聚酯聚合物是基本生物可降解的。结果，当含有所述热塑性组合物的非织造材料被处理至环境中和暴露于空气和/或水中时也是基本可降解的。在本文使用的术语“生物可降解的”是表示由天然存在的微生物(如细菌、真菌和藻类)的作用降解的材料。可使用ASTM Test Method 5338.92或ISO CD Test Method14855(各自通过完整的引用结合到本发明中来)测定材料的生物降解能力。在一个具体的实施方案中，材料的生物可降解能力可使用经过修改的ASTM Test Method 5338.92测定，其中在整个测试过程中维持测试室在大约58℃的恒定温度，而不是使用渐增温度曲线。
在本发明中还要求所述脂族聚酯聚合物是基本上可堆肥的。结果，当含有所述脂族聚酯聚合物的非织造材料被处理至环境中和暴露于空气和/或水中时将是基本可堆肥的。在本文使用的术语“可堆肥”表示材料在堆肥处能够经受生物分解，以致所述材料不能再用肉眼辨认，并以与已知的可堆肥材料一致的速率分解成二氧化碳、水、无机化合物和生物量。
所述热塑性组合物中的第二组分为多羧酸。多羧酸是任何含有两个或多个羧酸基团的酸。在本发明的一个实施方案中，优选所述多羧酸为线型的。适合在本发明中使用的为二羧酸，其含有两个羧酸基团。通常要求所述多羧酸具有的总碳原子数不太多，因为在随后的结晶动力学中由本发明的热塑性组合物制备的纤维或非织造结构发生结晶的速率会比所要求的慢。因此优选要求所述多羧酸具有的总碳原子数少于大约30、更优选大约4至大约30，适宜的总碳原子数为大约5至大约20，更适宜大约6至大约10。适宜的多羧酸包括(但不限于)丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和这些酸的混合物。
通常要求所述多羧酸以有效使所述热塑性组合物具有所需性质的量存在于所述热塑性组合物中。所述多羧酸以大于0％重量，优选大于0％重量至大约30％重量，更优选大约1％重量至大约30％重量，适宜的为大约5％重量至大约25％重量，更适宜的为大约5％重量至大约20％重量，最适宜为大约5％重量至大约15％重量的量存在于所述热塑性组合物中，其中所有重量百分数基于存在于所述热塑性组合物的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量计算。
为了将用在本发明中的热塑性组合物加工成具有本发明所需性能的非织造材料，发现在所述热塑性组合物的热处理期间，通常需要使所述多羧酸最好以液态存在，但在对加工过的热塑性组合物进行冷却期间，在所述脂族聚酯聚合物成为固态或结晶前所述多羧酸成为固态或结晶。
在所述热塑性组合物中，相信所述多羧酸发挥两个重要的但不同的功能。首先，当所述热塑性组合物在熔融状态时，相信所述多羧酸作为加工润滑剂或增塑剂，它通过内部改性所述脂族聚酯聚合物有利于所述热塑性组合物的加工，同时提高非织造材料的挠性和韧性。然而不想受其束缚，相信所述多羧酸通过形成多羧酸-脂族聚酯聚合物价键代替了将所述脂族聚酯聚合物链结合在一起的次价键，由此有利于所述聚合物链段的移动。在这种作用下，与单独加工所述脂族聚酯聚合物比较，显著地降低了转动挤出机所需的扭矩。另外，通常也显著降低了将所述热塑性组合物纺成非织造材料所需的加工温度，由此减少了所述脂族聚酯聚合物热降解的危险，同时也减少了制备的非织造材料所需的冷却的量和速率。其次，当将由所述非织造材料从其液态或熔融状态冷却并固化时，相信所述多羧酸具有作为成核剂的功能。已知脂族聚酯聚合物具有非常低的结晶速率。常规上有两种主要的方法解决这个问题。一种是改变冷却温度曲线以最大程度地提高结晶动力学，另一种是添加成核剂以增加结晶的部位和程度。
将挤出的聚合物冷却至环境温度的方法通常是通过向所挤出的聚合物表面鼓吹环境温度或低于环境温度的空气实现的。这种方法可称为骤冷或过冷，因为在相对短的时间阶段内(若干秒)温度变化通常大于100℃和最经常大于150℃。通常通过降低聚合物的熔体粘度，使得这种聚合物可在较低的温度下成功地被挤出。这将减少冷却中所需的温度变化，优选小于150℃，在一些情况下小于100℃。在实际生产过程中为这个普通的方法定制理想的冷却温度曲线非常困难(所述冷却温度曲线是最大程度提高所述脂族聚酯结晶动力学所需的唯一方法)，原因是在非常短的时间内需要急剧冷却。而标准的冷却方法可与第二种改性方法结合使用。常规的第二种方法是使成核剂(如固体颗粒)与热塑性组合物混合以在骤冷过程中提供引发结晶的部位。然而通常这类固体成核剂在所述热塑性组合物中非常容易附聚，导致在纺丝过程中过滤器和喷丝孔堵塞。另外，通常这类固体成核剂的成核作用在加入水平为大约1％这类固体成核剂时达到最高值。所有这些因素普遍减少了以高重量百分数向所述热塑性组合物中添加这类固体成核剂的能力或需要。然而，在加工所述热塑性组合物过程中，发现所述多羧酸在挤塑过程中通常以液态存在，其中所述多羧酸具有增塑剂的功能，而在冷却过程中所述多羧酸仍然能够先于所述脂族聚酯固化或结晶，其中所述多羧酸具有成核剂的功能。相信在从均匀熔体冷却时，当降至低于所述多羧酸的熔点时其相对更快和更完全地固化或结晶，原因是其具有相对较小的分子量。例如己二酸具有大约162℃的熔融温度和大约145℃的结晶温度。
作为大分子的脂族聚酯聚合物具有相对非常慢的结晶速率，这表示当冷却时其通常以更缓慢的速度和在低于其熔融温度的温度下固化或结晶。在这种冷却过程中，随后所述多羧酸先于所述脂族聚酯聚合物开始结晶和通常在所述冷却的热塑性组合物中作为固体成核部位。
在将脂族聚酯聚合物热处理成非织造材料的过程中遇到的另一个主要困难是这些聚合物发粘的性质。无论是采用机械还是空气拉伸方法拉伸所述纤维的尝试都经常导致纤维聚集成固体块。通常已知添加固体填料在大多数情况下将降低聚合物熔体的粘性。然而在非织造材料应用中是将聚合物挤压通过具有非常小的直径的孔，因此固体填料的使用存在问题。这是因为所述填料颗粒倾向于阻塞喷丝孔和滤网，因此中断了纤维纺丝的进程。相反，在本发明中所述多羧酸在挤出过程中通常保持液态，但随后在骤冷过程中几乎立即固化。由此，所述多羧酸有效地作为固体填料增强所述体系的总结晶度、降低所述纤维的粘性并消除了在拉伸过程中如纤维聚集的问题。
要求所述多羧酸具有与其一起混合的脂族聚酯聚合物的高水平的化学相容性。然而先有技术主要说明聚丙交酯-己二酸混合物的可能性，在发明中发现了一个独特特征。通常聚丙交酯-己二酸混合物只能与相对少量的润湿剂，如少于大约2％重量的润湿剂共混，即使是这样也是极其困难的。发现聚丁二酸亚丁酯、丁二酸己二酸丁二酯共聚物和聚己酸内酯与大量的多羧酸和润湿剂非常相容。相信其原因是由于所述脂族聚酯聚合物的化学结构。聚丙交酯聚合物具有相对庞大的化学结构，没有长过CH2的线型部分。换句话说，每一CH2链段都与带有氧或其它侧链的碳原子连接。因此，多羧酸(如己二酸)不能将其自身排列接近所述聚丙交酯聚合物主链。对于聚丁二酸亚丁酯和丁二酸己二酸丁二酯共聚物的情况，所述聚合物主链在结构上具有(CH2)2和(CH2)4的重复单元。聚己酸内酯具有(CH2)5的重复单元。这些较长、开放和线型的部分没有受到氧原子和庞大的侧链的阻碍，可很好地与适合的多羧酸(如同样具有(CH2)4单元的己二酸)排列在一起，由此使得所述多羧酸与适合的脂族聚酯聚合物分子可以非常紧密地接触。发现所述多羧酸和所述脂族聚酯聚合物之间在这些具体的情况下的优异相容性使得可相对容易地掺入作为本发明的第三组分的润湿剂。这种适合的相容性通过容易地将含有聚丁二酸亚丁酯、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯或这些聚合物的共混或共聚物的混合物与适合的多羧酸和润湿剂混合并生产纤维或非织造材料得到证明。这些混合物的加工性是优异的，而在聚丙交酯-多羧酸体系的情况下，通常润湿剂不能容易地掺入所述混合物中。
无论是单独的还是混合在一起，通常聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物都是疏水的。由于通常要求由所述热塑性组合物制备的非织造材料是亲水的，发现需要在所述热塑性组合物中加入另一种组分以得到所需的性质。在这种情况下，所述热塑性组合物优选包括润湿剂。
因此，所述热塑性组合物中的第三种组分为用于聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物和/或这些聚合物的共聚物的润湿剂。通常适合在本发明中使用的润湿剂包括亲水部分和疏水部分，所述亲水部分通常与聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的亲水部分相容，所述疏水部分通常与聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的疏水部分相容。这些润湿剂的亲水和疏水部分通常以分离的嵌段存在以致整个润湿剂结构可为二嵌段或无规嵌段。优选的润湿剂具有较所述脂族聚酯聚合物的熔融温度低或稍高的熔融温度，以便在骤冷处理期间在所述脂族聚酯聚合物结晶后所述润湿剂仍保持液态。通常这将引起所述润湿剂迁移至所制备的纤维状结构的表面，由此改进润湿性和改进所述纤维状结构的加工性。之后通常要求所述润湿剂在由所述热塑性组合物加工成的非织造材料中作为表面活性剂，改变所加工的物质在空气中的水接触角。所述润湿剂的疏水部分可为但不限于聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯。所述润湿剂的亲水部分可含有环氧乙烷、乙氧基化物、二元醇、醇或它们的任何混合物。适合的润湿剂的例子包括UNITHOX480和UNITHOX750乙氧基化醇或UNICIDTM酰胺乙氧基化物，全部得自Oklahoma，Tulsa的Petrolite Corporation。
其它适合的表面活性剂可包括例如以下一种或多种物质：
a.由硅氧烷二醇(silicone glycol)共聚物构成的表面活性剂，如D193和D1315硅氧烷二醇共聚物，得自位于Michigan，Midland的Dow Corning Corporation。
b.乙氧基化醇，如GENAPOLTM24-L-60、GENAPOLTM24-L-92或GENAPOLTM24-L-98N乙氧基化醇，得自North Carolina，Charlotte的Hoechst Celanese Corp。
c.由乙氧基化单和二甘油酯构成的表面活性剂，如MAZOLTM 80MGK乙氧基化二甘油酯，得自Illinois，Gurnee的PPG Industries，Inc。
d.由羧基化醇乙氧基化物构成的表面活性剂，如SANDOPANTMDTC、SANDOPANTMKST或SANDOPANTMDTC-100羧基化醇乙氧基化物，得自Sandoz Chemical Corp。
e.乙氧基化脂肪酸酯，如TRYLONTM5906和TRYLONTM5909乙氧基化脂肪酸酯，得自Ohio，Cincinnati的Henkel Corp./Emery Grp.。
通常要求所述润湿剂具有有效使所述热塑性组合物具有所需的熔体强度、纤维机械强度和纤维纺丝性能的重均分子量。通常如果润湿剂的重均分子量太高，由于所述润湿剂粘度太高而缺乏共混所需的流动性因而其不能很好地与所述热塑性组合物中的其它组分混合。相反，如果所述润湿剂的重均分子量太低，则表示所述润湿剂通常不能很好地与其它组分混合并且具有如此低的粘度产生了加工上的问题。因此优选适合在本发明中使用的润湿剂具有大约1,000至大约100,000的重均分子量，适宜的重均分子量为大约1,000至大约50,000，更适宜为大约1,000至大约10,000。可使用本领域技术人员已知的方法测定润湿剂的重均分子量。
通常要求所述润湿剂具有有效的亲水亲油平衡比(HLB比)。物质的HLB比描述所述物质的亲水性的相对比例。HLB比以亲水部分的重均分子量除以所述物质的总重均分子量，随后将所得值乘以20计算得到。如果HLB比值太低，所述润湿剂通常不能提供所需的在亲水性上的改进。相反，如果HLB比值太高，由于与其它组分化学不相容和粘度的不同，使得所述润湿剂通常不能共混到所述热塑性组合物中。因此，优选在本发明中有用的润湿剂具有大约10至大约40的HLB比值，适宜的HLB比值为大约10至大约20，更适宜的为大约12至大约16。通常具体的润湿剂的HLB比是已知的和/或可得自各种已知的技术参考资料。
通常要求所述润湿剂的疏水部分为含(CH2)n(优选式中n为4或更大)的线型烃链。通常这种线型烃(疏水部分)与在聚丁二酸亚丁酯、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物以及许多多羧酸(如己二酸)中的类似部分高度相容。由于具有这些结构相似性的优势，所述润湿剂的疏水部分将非常紧密地与所述脂族聚酯聚合物结合，而亲水部分将伸出制备的非织造材料的表面。这个现象的普遍结论是所制备的非织造材料在前进接触角中显示出较大的减少。适合的润湿剂的例子包括得自Oklahoma，Tulsa的Petrolite Corporation的UNITHOX480和UNITHOX750乙氧基化醇。这些润湿剂具有26至50个碳原子的平均线型烃链长度。如果所述润湿剂的疏水部分太大，如具有苯环或庞大的侧链，则通常这种润湿剂不能很好地掺入所述脂族聚酯聚合物共混物中。与所述润湿剂的疏水部分被结合在所述脂族聚酯聚合物分子上不同，所述润湿剂的亲水部分自由地悬挂，因此整个润湿剂分子可在所述混合物中自由地浮动，被捕获在所述共混物中。这可由高的前进接触角和相对低的后退接触角证明，表明所述亲水链不是在表面上。经过液体的浸渍后，所述润湿剂可迁移至所述表面上导致低的后退接触角。这可通过使用得自位于NJ，Cranbury的Rhone-Poulenc的IGEPALTM RC-630乙氧基化烷基苯酚表面活性剂得到清楚的说明。IGEPALTM RC-630乙氧基化烷基苯酚具有庞大的苯基，限制了其与脂族聚酯聚合物的相容性，如通过脂族聚酯聚合物和所述IGEPALTM RC-630乙氧基化烷基苯酚的混合物的高前进接触角和低后退接触角可得到证明。
通常要求所述润湿剂以有效导致所述热塑性组合物具有所需的性质(如所需的接触角值)的量存在于所述热塑性组合物中。通常太多的润湿剂可导致所述热塑性组合物的加工问题或导致最终的热塑性组合物不表现出所需的性质(如所需的前进和后退接触角值)。优选所述润湿剂以大于0至大约25％重量、更优选大约0.5％重量至大约20％重量，适宜的为大约1％重量至大约20％重量，更适宜的为大约1％重量至大约15％重量的量存在于所述热塑性组合物中，其中所有的重量百分数均基于存在于所述热塑性组合物中的聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物；多羧酸；以及润湿剂的总重量计算。
虽然用于本发明的热塑性组合物的主要组分已经在前面描述，然而不应将这种热塑性组合物限定在这些范围内，并且可包括其它对所述热塑性组合物所需的性能不产生有害影响的其它组分。可被用作其它组分的示例性物质包括但不限于颜料、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、固体溶剂、增塑剂、成核剂、颗粒和其它加入以增强所述热塑性组合物加工性的物质。如果在热塑性组合物中包括这些其它的组分，则通常要求以优选少于大约10％重量，更优选少于大约5％重量，适宜的为少于大约1％重量的量使用这些其它组分，其中所有的重量百分数均基于存在于所述热塑性组合物中的选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物；多羧酸；以及润湿剂的总重量计算。
通常用于本发明的热塑性组合物为所述脂族聚酯聚合物、多羧酸、润湿剂和任选的任何其它组分的混合物的所得形态。为了获得本发明的热塑性组合物的所需的性质，发现关键是保持所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂基本彼此之间未反应，这样不形成含有各所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和/或润湿剂的共聚物。在这种情况下，所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂各自保持为所述热塑性组合物的不同组分。
通常所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂各自在制得的形成所述热塑性组合物的混合物中形成分离的区域或部分。但是，根据所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂各自的相对使用量，以较大量存在于所述热塑性组合物中的聚合物可构成基本连续的相。
在用于本发明的热塑性组合物或多组分纤维的一个实施方案中，经过将所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂干混在一起形成热塑性组合物干燥混合物后，优选对这种热塑性组合物干燥混合物进行搅动、搅拌或者共混以有效均匀地混合所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂，从而形成基本均匀的干燥混合物。随后可将所述干燥混合物在如挤出机中熔融共混，以有效均匀地混合所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂，从而形成基本均匀的熔融混合物。随后可将所述基本均匀的熔融混合物冷却和造粒。或者，可将所述基本均匀的熔融混合物直接输送至喷丝组件或其它用于形成非织造材料的设备上。
将本发明的各种组分混合在一起的其它候选方法包括将所述多羧酸和润湿剂加入到在如用于将所述各种组分混合在一起的挤出机中的脂族聚酯聚合物中。另外，也可以一开始就将所有的组分同时熔融混合在一起。还可以使用其它将本发明的各种组分混合在一起的方法，这些方法可容易地被本领域的技术人员认识到。为了测定所述脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂是否基本保持未反应，可以使用如核磁共振和红外线分析等技术以评价最终热塑性组合物的化学特征。
一般用于热加工所述各种组分的条件包括使用优选在大约100s-1至大约50000s-1、更优选大约500s-1至大约5000s-1的剪切速率，适宜的剪切速率为大约1000s-1至大约3000s-1、最适宜的是大约1000s-1。一般用于热加工所述各种组分的条件还包括使用优选大约50℃至大约500℃，更优选大约75℃至大约300℃的温度，适宜的温度为大约100℃至大约250℃。
在这里使用的术语“疏水的”是指具有在空气中至少90°的水接触角的物质。相反，在这里使用的术语“亲水的”是指具有在空气中小于90°的水接触角的物质。然而，作为商品个人护理产品通常要求接触角远低于90°，以提供所需的各种液体传输性。为了获得个人护理用品所需的快速吸入和润湿性能，通常要求在空气中的水接触角低于大约70°。通常接触角越低则吸湿性越好。对于本申请来说，按照在本说明书的测试方法部分的阐述进行接触角的测量。通常接触角及其测量方法是本领域中众所周知的，例如参见Robert J.Good和Robert J.Stromberg编辑的“表面和胶体科学-实验方法(Surface andColloid Science-Experimental Methods)”，第二卷(Plenum出版社，1979年)。
要求本发明所得的非织造材料显示出在亲水性上的改进，通过在空气中的水接触角的降低得到证明。由于测试方法的特点，可以前进接触角或后退接触角测定纤维样品在空气中的水接触角。前进接触角测量物质对液体(如水)的初始响应。后退接触角测量物质在开始受到浸渍，或暴露于液体中以及浸渍后的整个过程中产生怎样的效果。更低的后退接触角意味着在所述液体暴露过程中所述物质变得更加亲水和随后逐渐可以更一致地传输液体。需要同时使用前进接触角和后退接触角数据以证实本发明的多组分纤维或非织造结构的高亲水性质。
要求本发明所得的非织造材料显示出在液体传输速率上的改进，通过低的接触角滞后得以证明。在这里使用的接触角滞后定义为被评价的物质的前进接触角和后退接触角之间的差异。例如，较高的前进接触角和较低的后退接触角将导致较大的接触角滞后。在这种情况下，尽管通常初始浸渍液体一旦被吸收将被所述物质保持，所述液体还是缓慢地被物质吸收。通常需要较低的前进和后退接触角以及小的接触角滞后以得到高的液体传输速率。可使用接触角滞后作为在被评价的物质上的液体的毛细速率的指标。
在本发明的一个实施方案中，要求由本文描述的热塑性组合物制备的多组分纤维或非织造材料显示出的前进接触角优选为小于大约70°，更优选小于大约65°，适宜的前进接触角为小于大约60°，更适宜为小于大约55°，最适宜的为小于大约50°，其中所述前进接触角值由本说明书的测试方法部分描述的方法进行测定。
在本发明的另一个实施方案中，要求由本文描述的热塑性组合物制备的多组分纤维或非织造材料显示出的后退接触角值优选为小于大约60°，更优选小于大约55°，适宜的后退接触角为小于大约50°，更适宜为小于大约45°，最适宜的为小于大约40°，其中所述后退接触角值由本说明书的测试方法部分描述的方法进行测定。
在本发明的另一个实施方案中，要求由本文描述的热塑性组合物制备的多组分纤维或非织造材料显示出的前进接触角值优选为至少大约10°，更优选至少大约15°，适宜的前进接触角为至少大约20°，更适宜为至少大约25°，小于由不含有润湿剂的热塑性组合物制备的其它基本相同的纤维或非织造结构显示出的前进接触角值。
在本发明的另一个实施方案中，要求由本文描述的热塑性组合物制备的多组分纤维或非织造材料显示出的后退接触角值优选至少为大约5°，更优选至少大约10°，适宜的后退接触角为至少大约15°，更适宜为至少大约20°，小于由不含有润湿剂的热塑性组合物制备的其它基本相同的纤维或非织造结构显示出的后退接触角值。
在这里使用的术语“由不含有润湿剂的热塑性组合物制备的其它基本相同的非织造材料”及其它相似的术语是指使用与本发明的非织造材料基本相同的材料和基本相同的方法制备的对照非织造材料，不同的是所述对照非织造材料不含有或不是采用本文描述的润湿剂制备的。
在本发明的另一个实施方案中，要求所述前进接触角值和后退接触角值之间的差异(本文称为接触角滞后)应尽可能小。在这种情况下，要求所述多组分纤维显示出的前进接触角值与后退接触角值之间的差异优选小于大约50°，更优选小于大约40°，适宜的差异为小于大约30°，更适宜的为小于大约20°。
通常要求所述热塑性组合物的熔融温度或软化温度在大多数加工应用中通常遇到的范围内。在这种情况下，通常优选要求所述热塑性组合物的熔融温度或软化温度为大约25℃至大约350℃，更优选大约35℃至大约300℃，适宜的为大约45℃至大约250℃。
与含有所述脂族聚酯聚合物但不含有所述多羧酸和/或所述润湿剂的热塑性组合物相比，发现用于本发明的热塑性组合物通常显示出改进的加工性。这主要是由于所述多羧酸和所述润湿剂的内部润滑作用显著降低了粘度。若不存在所述多羧酸，所述脂族聚酯聚合物和润湿剂的混合物的粘度通常太高而无法加工。若不存在所述润湿剂，所述脂族聚酯聚合物和多羧酸的混合物通常不是一种亲水性充分的物质和在骤冷区通常不具有液体润湿剂的加工优势。作为本发明的一部分发现只有具有这三种组分的正确结合方可得到适当的粘度和熔体强度以进行纤维纺丝。
在这里使用的改进的热塑性组合物的加工性是以在大约170℃的温度和在大约1000s-1的剪切速率的一般的工业挤出加工条件下所述热塑性组合物的表观粘度下降来度量。如果所述热塑性组合物显示出的表观粘度太高，则通常所述热塑性组合物非常难于加工。相反，如果所述热塑性组合物显示出的表观粘度太低，则通常所述热塑性组合物将导致挤出的纤维具有非常差的拉伸强度。
因此，通常要求在大约170℃的温度和大约1000s-1的剪切速率下所述热塑性组合物显示出的表观粘度值优选为大约5帕斯卡.秒(Pa·s)至大约200Pa·s，更优选大约10Pa·s至大约150Pa.s，适宜的表观粘度为大约20Pa·s至大约100Pa·s。测定表观粘度的方法在以下与实施例有关的部分中阐述。
在这里使用的术语“纤维”或“纤维状”是指其长度与直径比大于大约10的物质。相反，“非纤维”或“非纤维状”物质是指其长度与直径比为大约10或更小的物质。
制造纤维的方法是众所周知的，在此处无须详细描述。聚合物的熔纺包括长丝(如纺粘的或熔喷的)和非长丝(如切段纤维和切断纤维)的生产。为了形成纺粘或溶喷纤维，通常将热塑性组合物挤出并进料至分配系统，在那里所述热塑性组合物被引入喷丝板中。随后将纺成的纤维冷却、固化，通过气动系统拉伸之后使其形成常规的非织造物。同时，为了生产切断纤维或切段纤维，将所述纺成的纤维冷却、固化和拉伸(通常通过机械辊系统)成中间长丝直径并收集纤维，而不是直接使其形成非织造结构。随后可在低于收集的纤维的软化温度下将其“冷拉伸”至所需的成品纤维直径，接着可卷曲或变形并切成所需的纤维长度。可将多组分纤维切成较短的长度，如通常具有大约25至大约50mm长度的切段纤维和通常具有小于大约18mm长度的更短的切断纤维。参见如Taniguchi等人的美国专利4,789,592和Strack等人的美国专利5,336,552，两篇专利均通过引用完整地结合到本文中来。
本发明的生物可降解非织造材料适用于各种一次性产品，包括各种一次性吸收产品如尿布、成人失禁用品和床垫；月经用品如卫生巾和棉条；和其它吸收产品如擦拭用品、围涎、绷带和手术披肩或手术被单。因此，在另一方面，本发明涉及含有所述多组分纤维的一次性吸收产品。
在本发明的一个实施方案中，将所述热塑性组合物制成纤维状基材以掺入一次性吸收产品中。纤维状基材可采用例如纤维状非织造网的形式。纤维状非织造网可完全由本发明的热塑性组合物制备的纤维制成或者可将它们与其它纤维共混。所用的纤维的长度可取决于具体的最终考虑的用途。如所述纤维在水中(如在厕所中)降解，则保持其长度在或小于大约15mm是有利的。
在本发明的一个实施方案中，提供了一次性吸收产品，该一次性吸收产品通常包含一种包括液体可渗透面片、流体吸取(acquisition)层、吸收结构和液体不可渗透的衬片的复合结构，其中至少一种所述液体可渗透面片、流体吸取层或液体不可渗透的衬片包含本发明的非织造材料。在一些情况下，可优选所述面片、流体吸取层和衬片三者均包含本发明的非织造材料。
在另一个实施方案中，所述一次性吸收产品通常可包含一种包括液体可渗透面片、吸收结构和液体不可渗透的衬片的复合结构，其中至少一种液体可渗透面片或液体不可渗透的衬片包含本发明的非织造材料。
在本发明的另一个实施方案中，所述非织造材料可在纺粘生产线上制备。制备并预干燥含有前述热塑性材料的树脂丸粒。随后将它们进料至单螺杆挤出机中。可通过纤维拉伸单元(FDU)或空气拉伸单元拉伸纤维，形成丝并热粘合。但是，也可以使用其它方法和制备技术。
示例性的一次性吸收产品主要描述在US-A-4,710,187、US-A-4,762,521、US-A-4,770,656和US-A-4,798,603中；这些参考文献通过引用结合到本文中来。
通常本发明所有方面的吸收产品和结构在使用中都经受体液的多次浸渍。因此要求在使用过程中当所述吸收产品和结构暴露于体液时，所述吸收产品和结构能够大量吸收所述体液的多次浸渍。一般每次浸渍之间相隔一段时间。
                      测试方法熔融温度
使用差示扫描量热法测量材料的熔融温度。差示扫描量热计(得自Delaware，New Castle的T.A.Instruments Inc.，牌号为ThermalAnalyst 2910差示扫描量热计)装备了液氮冷却附件并结合ThermalAnalyst 2200分析软件(8.10版)程序(同样得自T.A.Instruments Inc.)一起使用测定熔融温度。
测试的材料样品为纤维或树脂丸粒的形式。优选不直接接触所述材料样品，而是采用镊子和其它工具以致不会引入任何会产生不正确结果的物质。对于纤维的情况，将所述材料样品切断后放入，或在树脂丸粒的情况下将其直接放入在分析天平上的铝盘中并称量，精确度至0.01mg。如果需要采用盖子将盘中的材料样品卷曲。
根据所述差示扫描量热计的使用手册中的描述使用铟金属标准样校准所述差示扫描量热计并作出校正基线。将材料样品放入所述差示扫描量热计的测试室中用以测试并以一空盘作为参比。所有测试都在采用55cm3/分钟的氮气(工业级)吹扫所述测试室下进行。加热和冷却程序是2个周期的测试，由将所述室平衡至-40℃开始，之后的加热周期以20℃/分钟的升温速率加热至200℃，随后的冷却周期以20℃/分钟的降温速率冷却至-40℃，随后另一个加热周期以20℃/分钟的升温速率加热至200℃。
使用分析软件程序评价所得结果，鉴别和定量分析拐点的玻璃化转变温度(Tg)、吸热和放热峰。将曲线上发生明显斜率变化的区域确定为玻璃化转变温度，然后使用自动拐点计算测定熔融温度。表观粘度
使用毛细管流变仪(牌号为Gttfert Rheograph 2003毛细管流变仪，与WinRHEO分析软件(2.31版)结合使用，均得自South Carolina，Rock Hill的Gttfert Company)评价材料样品的表观粘度流变性质。所述毛细管流变仪的配备包括2000巴压力传感器和30mm长/30mm有效长/1mm直径/0mm高/180°转角的圆孔毛细管模。
如果已证明或已知待测材料样品是对水敏感的，则将所述材料样品在高于其玻璃化转变温度(即对于聚(乳酸)材料高于55或60℃)的真空烘箱中，在至少15英寸汞柱的真空和至少30标准立方英尺/小时的氮气吹扫下干燥至少16小时。
一旦将设备预热和所述压力传感器校准后，逐渐将所述材料样品装入柱中，每次采用捣棒将树脂装进所述柱中以确保在测试过程中一致熔融。在装入材料样品后，每次测试进行2分钟的熔化使得所述材料样品在测试温度下完全熔融。所述毛细管流变仪自动采集数据点并测定在7个表观剪切速率(单位s-1)50、100、200、500、1000、2000和5000下的表观粘度(单位Pa·s)。当检查所得的曲线时，所述曲线相对平滑是重要的。如果整条曲线上点与点之间具有明显的偏差，则有可能是由于柱中的空气引起，重复测试以确定所得结果。
以表观剪切速率对表观粘度所作的流变学曲线给出在挤出处理的温度下所述材料样品是如何运行的指示。在至少1000s-1的剪切速率下的表观粘度值特别有意义，因为这些是工业纤维纺丝挤出机的一般条件。接触角
所用设备包括DCA-322动态接触角分析仪和WinDCA软件(1.02版)，均得自wisconsin，Madison的ATI-CAHN Instruments，Inc.。在与天平镫连接的“A”环上进行测试。如在使用手册中指示，必须每月对电机和每天对平衡(采用100mg的物质)进行校准。
将热塑性组合物纺成纤维并使用自由下落的样品(0喷头拉伸)测定接触角。在纤维的制备过程中应注意最大程度地减少接触纤维以确保将污染减至最小。采用透明胶带将所述纤维样品粘附在钢丝挂钩上使所述纤维延伸出该挂钩末端2-3cm。随后采用剃刀剪切所述纤维样品使得延伸出所述挂钩末端大约1.5cm。使用光学显微镜沿着所述纤维测定平均直径(测量3至4次)。
将所述钢丝挂钩上的样品自“A”环上的天平镫悬挂下来。浸渍液体为蒸馏水并对每个样品都更换新的浸渍液。输入样品参数(即纤维直径)并开始测试。当纤维接触到蒸馏水的表面时所述载物台以151.75微米/秒的速度前进直至检测到0度浸渍。从所述0度浸渍开始，所述纤维进入水中1cm，停留大约0秒的时间随后立即后退1cm。根据在手册中确定的标准计算方法通过软件自动分析接触角，测定所述纤维样品的前进和后退接触角。0或小于0的接触角表明所述样品可完全润湿。对每个样品进行5次平行测试并计算平均值、标准偏差和变差系数百分数的统计分析。如在本文的实施例的报导和如在整个权利要求书中的使用，根据前面的测试方法测定的前进接触角值表示蒸馏水在纤维样品表面的前进接触角。同样，如在本文的实施例的报导和如在整个权利要求书中的使用，根据前面的测试方法测定的后退接触角值表示蒸馏水在纤维样品表面的后退接触角。非织造拉伸测试
使用Testworks 3.03分析软件(得自MTS Systems Corporation，位于Eden Prairie Minnesota的公司)在也得自MTS Systems Corporation的Sintech 1/D Model上测定所述非织造网的拉伸性质。一套10N的气动拉伸夹头得自MTS(MTS型，编号00.01659)并用橡胶夹持面(MTS型，编号38.00401)覆盖。在这个测试方法中使用一50lb(大约200N)的测压元件，并将所述空气驱动的橡胶面夹头连接在所述设备上。打开所述测压元件和载荷架的电源并将所述设备预热和稳定至少半小时。之后手工将测试夹头移开直至夹头的上下部分之间有3英寸(7.62cm)的距离(采用尺和水平仪测量)。随后在测试软件中将这段距离回零。打开所述夹头并将所述测压元件校正。
将样品剪切成一英寸(2.54cm)宽的条，将其垂直放在所述夹头中以致在样品上不存在张力。通过软件启动测试并且上面的夹头以12.0英寸/分钟(30.48cm/分钟)的速率上升，而下面的夹头保持固定。继续测试直至非织造物破坏，之后所述上面的夹头回到其原来的位置。随后所述软件显示出样品的测量和计算性质。特别有意义的数据是最大负荷时的伸长率MD％。最大负荷是测试过程的任何点的最大负荷，测量单位为克。杯压测试(Cup Crush Testing)
使用Testworks 3.03分析软件(得自MTS Systems Corporation，位于Eden Prairie Minnesota的公司)在也得自MTS Systems Corporation的Sintech 1/D Model上进行杯压测试。在这个方法中，将一10lb(大约50N)的测压元件连接在所述Sintech的架上。将一成形圆筒放在下面的附件上并将一6英寸(15.24cm)×6英寸(15.24cm)的方形非织造材料放在所述圆筒的口上。将成形杯放在所述非织造材料上面，形成所述非织造材料位于所述圆筒上面，留下暴露在所述圆筒顶部的所述网的开口圆(open circle)。所述杯压设备的底部包括一具有圆端的金属棒并与所述10lb的测压元件连接。开始测试后其底部以409.40mm/分钟的速率下沉进入所述非织造网中，对其挤压。随后所述Sintech测量压碎所述非织造物所需的最大负荷及能量。所述底部下沉至总的距离为62mm后停止，沿反方向返回起始位置。通常最大负荷越小表明非织造物越软。流体吸入和回流评价(FIFE)
采用流体吸入和回流评价(FIFE)测试来测定个人护理产品的吸收时间和回流。Master-Flex Digi-Staltic自动配送系统装有采用少量FD&C蓝染料着色的盐水，设置提供80毫升的浸渍液(insult)，并配送(dispensed)几次以消除气泡。制备没有弹性的婴儿护理尿布产品的样品，这样便于展平。称量两张3.5英寸×12英寸的吸墨纸样品。将这些纸放在FIFE板上，所述FIFE板为3英寸×6英寸，在其中间凸起一平台。排列所述吸墨纸，这样它们可沿着所述凸起的平台的各边纵向伸展。随后排列所述尿布，注意使待浸渍的区域位于所述凸起的平台的中心，面片朝上，这样看不到非织造面片的皱折。接着将第二块FIFE板放在所述产品上。该设备由一块平板构成，所述平板被中空的圆柱管横穿，仅在所述板的上部露出。由所述圆柱管横穿所述板产生的圆形区域是中空的。所述圆柱管的内径为5.1cm。将短端具有7mm内径的漏斗放在所述圆柱管中。随后通过泵直接将流体分配到所述漏斗中。通过秒表记下从流体接触到所述漏斗至在样品表面不能观察到流体的时间作为吸入时间。检查吸墨纸观察产品是否泄漏，如果发生任何泄漏，则测量所述吸墨纸的重量以测定泄漏的流体的量。在所描述的测试中，没有发生泄漏。大约一分钟后，以同样方式实施第二次浸渍。再次以同样的方式施加第三次浸渍并记时。如果需要，之后可以在对产品施加压力时测定流体的回流量。在这种情况下，只记录了吸入速率。经表皮水份损失(TEWL)
采用经表皮水分损失(TEWL)臂章测试来测量使用产品后皮肤水合作用的变化。由Servo Med蒸发计测定的蒸发值较低表明产品促进了皮肤的干燥。这个测试真实报导了蒸发值之间的差异。首先进行水份蒸发速率的测量，随后立即进行蒸发值测试。这些数值之间的差异提供了结果报导的TEWL值。更低的TEWL值意味着产品向皮肤提供了更好的透气性。
手工制作产品(在这种情况下为婴儿护理尿布)，使其没有任何弹性材料或花边(ear)。所述尿布的基本结构也是这样，但一块对比尿布完全由标准材料构成，另一块除面片外，具有所有的标准材料，所述产品含有生物可分解的非织造材料。以在所述产品外侧的持久标记画出浸渍的目标区域。所有的测试在72±4°F、相对湿度40±5％的控制环境下实施。接受测试的是那些经过仔细挑选，确定没有潜在可能改变测试结果的条件的成年女性。
使受测者在控制的环境中休息，直到Servo Med蒸发计得到小于10g2/m/小时的稳定基线读数。在受测者的前臂内侧实施这些测量。使用Masterflex Digi-Staltic分批(batch)/配送泵，在泵压头装备有有机硅管，该管通过倒钩装置与氯丁橡胶管连接以进行配送。将氯丁橡胶配送管的末端放在受测者的前臂，并将所述产品应用于前臂，使目标浸渍区域直接位于所述管的开口端。采用胶带包裹所述尿布保护所述产品，所述胶带不与皮肤接触。随后在45秒间隔下往所述尿布中导入三次浸渍液，共60ml盐水，并移去导管。采用可拉伸的网对所述产品作进一步保护，并要求受测者坐下1小时。戴了60分钟后，移去所述产品，然后在2分钟内每秒钟记录蒸发计在前臂上与记录基线的相同区域的读数。报导的结果为1小时后读数和基线读数之间的差异。
实施例
使用各种材料作为形成以下实施例的热塑性组合物和多组分纤维的组分。这些材料的牌号和各种性质在表1中列出。
聚(乳酸)(PLA)聚合物得自Colorado，Golden的Chronopol Inc.，牌号HEPLONTM A10005聚(乳酸)聚合物。
聚丁二酸亚丁酯聚合物得自日本东京的Showa Highpolymer Co.，Ltd.，牌号为BIONOLLETM1020聚丁二酸亚丁酯。在表2中，BIONOLLETM1020聚丁二酸亚丁酯聚合物称为PBS。
丁二酸己二酸丁二酯共聚物得自日本东京的Showa HighpolymerCo.，Ltd.，牌号为BIONOLLETM3020丁二酸己二酸丁二酯共聚物。
聚己酸内酯聚合物得自Union Carbide Chenmicals and PlasticsCompany，Inc.，牌号为TONETM聚合物P767E聚己酸内酯聚合物。
一种用作润湿剂的物质得自Oklahoma，Tulsa的PetroliteCorporation，牌号为UNITHOXTM480乙氧基化醇，其具有大约2250的数均分子量，大约80％重量的乙氧基化百分数，大约65℃的熔融温度和大约16的HLB值。
一种用作润湿剂的物质得自0klahoma，Tulsa的Baker PetroliteCorporation，牌号为UNICIDTMX-8198酰胺乙氧基化物，其具有大约35的HLB值和大约60℃的熔融温度。
一种用作润湿剂的物质得自位于New Jersey，Cranbury的Rhone-Poulenc，牌号为IGEPALTMRC-630乙氧基化烷基苯酚表面活性剂，其具有大约12.7的HLB值和大约4℃的熔融温度。
                                      表1
 材料牌号     L∶D比  熔融温度(℃)    重均分子量    数均分子量   多分散性指数   残余的乳酸单体
 HEPLONA10005    100∶0     175  187,000   118,000    1.58   ＜1％
 TONEP767E    N/A     64  60,000   43,000    1.40   N/A
 BIONOLLE1020    N/A     95  40,000至1,000,000   20,000至300,000    ～2至～3.3   N/A
 BIONOLLE3020    N/A     114  40,000至1,000,000   20,000至300,000    ～2至～3.3   N/A
实施例1-3
首先将各种组分干混，并随后在反向旋转双螺杆挤出机中熔融共混以便使组分剧烈混合来制备热塑性组合物。所述熔融混合包括与旋转混合螺杆的剪切作用结合的所述组分的部分或完全熔融。这些条件有益于最佳混合和甚至分散所述热塑性组合物的各组分。双螺杆挤出机如Haake Rheocord 90双螺杆挤出机(得自德国Karlsautte的Haake GmbH)或Brabender双螺杆混合器(种类编号05-96-000，得自South Hackensack，New Jersey的Brabender Instruments)或其它相似的双螺杆挤出机也适合用于这个任务。还包括同向旋转双螺杆挤出机如ZSK-30挤出机(得自New Jersey，Ramsey的Werner and PfleidererCorporation)。除另外指出外，所有样品都在Haake Rheocord 90双螺杆挤出机上制备。从所述熔融混合器挤出后，在液体冷却的辊或表面和/或用通过所述挤出物表面的强制空气对所述熔融组合物进行冷却。随后将经过冷却的组合物造粒以转化为纤维。
在装配有0.75英寸(1.905cm)直径的挤出机的室内纺丝线中将这些树脂转化为纤维和非织造物。所述挤出机具有24∶1 L∶D(长度∶直径)比的螺杆和三个加热区，其与从所述挤出机至所述纺丝组件的输送管相连。所述输送管构成第4和第5加热区并包括一0.62英寸直径KOCHTMSMX型静态混合器单元(得自New York，New York的KochEngineering Company Inc.)。输送管延伸入纺丝头(第6加热区)并通过喷丝板(所述喷丝板为具有大量小孔的板，所述熔融聚合物从这些孔挤出)。这里使用的抽丝板具有15个孔，每个孔具有20密耳(0.508mm)的直径。使用温度13℃至22℃的空气将所得纤维空气骤冷，通过机械拉伸辊拉伸并输送至卷绕机单元进行收集，或输送至纤维拉伸单元以纺粘成形和粘合，或使用其它辅助设备以在收集前进行处理。
将所述聚合物转化成纺粘非织造材料并使用14”和20”纤维纺丝线实施。由单螺杆挤出机制备单组分纤维，并将所得的纤维拉伸并使其通过纤维拉伸单元(FDU)。随后采用钢丝绕织粘合花纹(wire-weave bond pattern)将所得的网在一条直线上热粘结。
前进接触角和后退接触角的结果在表2中给出。前进接触角衡量材料在首次与液体接触期间是如何与所述流体相互作用的。后退接触角指示材料在被液体多次浸渍或在潮湿、高湿度环境中将如何表现。本发明的共混物产生高吸湿性的纤维。
                        表2
                     接触角数值
    材料  前进接触角     后退角触角
    PBS∶己二酸(90∶10)+2％重量Unithox     58.35     27.01
    PBS∶己二酸(85∶15)+2％重量Unithox     52.66     26.77
    聚丙烯     128.1     93.9
表3列出机械测试的结果。由这些结果可见，本发明的非织造材料与现有技术的聚丙烯衬垫强度一样，但更柔软。
                               表3
                             机械性能
  对比-0.5osy聚丙烯纺粘材料   0.8osy PBS∶己二酸∶Unithox共混物
最大负荷时的MD％伸长率   27.36   24.86
杯压(g)   30   5
这些非织造材料的柔软性是由于所述非织造材料纤维的独特结构引起的。各纤维含有许多从表面伸出的突起。这些突起在一些情况下象原纤维，在另外一些情况下象所述表面的粗糙。这些突起导致了纤维缠绕的增加，增强了强度并且这些小的原纤维有助于良好的纤维柔软性。
表4给出本发明的非织造材料的流体管理性能的结果。如表中所示，本发明的非织造材料具有比作为对比的经过表面活性剂处理的聚丙烯纺粘衬垫快得多的吸入时间。在随后的浸渍中，表面活性剂开始从经过处理的尿布衬垫中洗脱，使得吸入时间明显延长。本发明的非织造材料的持久亲水性表面保持持久的吸湿性，这样虽然吸入时间增加了，比起聚丙烯衬垫还是低的多。
对于皮肤干燥的一个最重要的的测试是在TEWL测试中材料的表现如何，该测试测量当皮肤覆盖浸渍了盐水的尿布后的干燥性。本发明的非织造材料具有低TEWL值表明改善了皮肤干燥性。
                                表4
                           流体管理性能
    对比-0.5osy聚丙烯纺粘材料     0.8osy PBS∶己二酸∶Unithox共混物
 FIFE-第1次浸渍时间(s)     28.03     28.00
 FIFE-第2次浸渍时间(s)     83.30     57.03
 FIFE-第3次浸渍时间(s)     94.98     59.76
 TEWL(g/m2)     22.1     18.9
本领域的技术人员将认识到在没有偏离本发明的范围内本发明可具有许多修改和变体。因此，以上阐述的细节描述和实施例仅仅是示例性的，而不是以任何方式限定在附带的权利要求书中阐述的本发明的范围。

Claims (46)

1.一种生物可分解的非织造材料，所述材料包含热塑性组合物的多种纤维，其中所述热塑性组合物包含：
a.选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物具有大约10,000至大约2,000,000的重均分子量，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约40至少于100％重量；
b.具有少于大约30的总碳原子数的多羧酸，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大于0％重量至大约30％重量；和
c.具有大约10至大约40的亲水亲油平衡比的润湿剂，所述润湿剂的存在量为大于0至大约25％重量，其中所有重量百分数基于存在于所述热塑性组合物中的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量计算；
其中在大约170℃的温度和大约1000s-1的剪切速率下所述热塑性组合物具有大约5Pa·s至大约200Pa·s的表观粘度。
2.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚丁二酸亚丁酯聚合物。
3.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为丁二酸己二酸丁二酯共聚物。
4.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚己酸内酯聚合物。
5.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约50％重量至大约95％重量。
6.权利要求5的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约60％重量至大约90％重量。
7.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和这些酸的混合物。
8.权利要求7的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸选自戊二酸、己二酸和辛二酸。
9.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约30％重量。
10.权利要求9的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大约5％重量至大约25％重量。
11.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸具有大约4至大约30的总碳原子数。
12.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂具有大约10至大约20的亲水亲油平衡比。
13.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂在所述热塑性组合物中的存在量为大约0.5％重量至大约20％重量。
14.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约15％重量。
15.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基苯酚。
16.权利要求1的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约50％重量至大约95％重量；所述多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和这些酸的混合物，并且在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约30％重量；所述润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基苯酚，并且在所述热塑性组合物中的存在量为大约0.5％重量至大约20％重量。
17.一种含有多种多组分纤维的生物可分解的非织造材料，其中所述多组分纤维由热塑性组合物制备，其中所述热塑性组合物包含：
a.选自聚丁二酸亚丁酯聚合物、丁二酸己二酸丁二酯共聚物、聚己酸内酯聚合物、这些聚合物的混合物或这些聚合物的共聚物的脂族聚酯聚合物，其中所述脂族聚酯聚合物具有大约10,000至大约2,000,000的重均分子量，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约40至少于100％重量；
b.具有少于大约30的总碳原子数的多羧酸，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大于0至大约30％重量；和
c.具有大约10至大约40的亲水亲油平衡比的润湿剂，所述润湿剂的存在量为大于0至大约25％重量，其中所有的重量百分数基于存在于所述热塑性组合物中的脂族聚酯聚合物、多羧酸和润湿剂的总重量计算；
其中所述纤维具有小于大约70°的前进接触角值和小于大约60°的后退接触角值。
18.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约50％重量至大约95％重量。
19.权利要求18的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约60％重量至大约90％重量。
20.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和这些酸的混合物。
21.权利要求20的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸选自戊二酸、己二酸和辛二酸。
22.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约30％重量。
23.权利要求22的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸在所述热塑性组合物中的存在量为大约5％重量至大约25％重量。
24.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述多羧酸具有大约4至大约30的总碳原子数。
25.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂具有大约10至大约20的亲水亲油平衡比。
26.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂在所述热塑性组合物中的存在量为大约0.5％重量至大约20％重量。
27.权利要求26的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约15％重量。
28.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基苯酚。
29.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述纤维具有小于大约65°的前进接触角值。
30.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述纤维具有小于大约55°的后退接触角值。
31.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述纤维具有小于大约50°的后退接触角值。
32.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物在所述热塑性组合物中的存在量为大约50％重量至大约95％重量；所述多羧酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和这些酸的混合物，并且在所述热塑性组合物中的存在量为大约1％重量至大约30％重量；所述润湿剂选自乙氧基化醇、酰胺乙氧基化物和乙氧基化烷基苯酚，并且在所述热塑性组合物中的存在量为大约0.5％重量至大约20％重量。
33.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚丁二酸亚丁酯聚合物，所述多羧酸为己二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
34.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为丁二酸己二酸丁二酯共聚物，所述多羧酸为己二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
35.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚丁二酸亚丁酯聚合物和丁二酸己二酸丁二酯共聚物的混合物，所述多羧酸为己二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
36.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚丁二酸亚丁酯聚合物和丁二酸己二酸丁二酯共聚物的混合物，所述多羧酸为戊二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
37.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚丁二酸亚丁酯聚合物和丁二酸己二酸丁二酯共聚物的混合物，所述多羧酸为辛二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
38.权利要求17的生物可分解的非织造材料，其中所述脂族聚酯聚合物为聚己酸内酯聚合物，所述多羧酸为己二酸，所述润湿剂为乙氧基化醇。
39.一种含有多种多组分纤维的生物可分解的非织造材料，其中所述多组分纤维具有小于大约70°的前进接触角值和小于大约60°的后退接触角值。
40.一种一次性吸收产品，它包含液体可渗透面片、吸收结构和液体不可渗透的衬片，其中所述液体可渗透面片或液体不可渗透的衬片中的至少一种包含权利要求1的生物可分解的非织造材料。
41.权利要求40的一次性吸收产品，其中所述液体可渗透面片和液体不可渗透的衬片包含所述生物可分解非织造材料。
42.权利要求40的一次性吸收产品，它还包含流体吸取层。
43.权利要求42的一次性吸收产品，其中所述液体可渗透面片、流体吸取层和液体不可渗透的衬片包含所述生物可分解的非织造材料。
44.一种一次性吸收产品，它包含液体可渗透面片、吸收结构和液体不可渗透的衬片，其中所述液体可渗透面片或液体不可渗透的衬片中的至少一种包含权利要求17的生物可分解的非织造材料。
45.权利要求44的一次性吸收产品，它还包含流体吸取层。
46.权利要求45的一次性吸收产品，其中所述液体可渗透面片、流体吸取层和液体不可渗透的衬片包含所述生物可分解的非织造材料。
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