CN1826442A - 多组分纺粘纤维网 - Google Patents

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Abstract

本发明提供多组分纺粘纤维网，其中所述纺粘纤维为具有由聚乙烯和酸共聚物的共混物制成的皮和聚酯或聚酰胺芯的聚合物皮－芯型纤维。所述可热粘结的纺粘纤维网具有改善的强度、柔软性和热封性的联合，而且可用于制备多层复合片材，包括适用于医用服装和其它产品用途的纺粘－熔喷－纺粘织物。

Description

多组分纺粘纤维网
                    发明背景
本发明涉及柔软坚固并具有改善的热粘合性质的多组分纺粘非织造织物及其复合片材。
已知包含具有比芯聚合物更低熔点的皮聚合物的皮-芯型短纤维在本领域中用作粘合用纤维。粘合用纤维是可单独使用或者与其它短纤维混合形成非织造纤维网的短纤维，所述非织造纤维网可通过加热到足以活化粘合用纤维的温度，引起粘合用纤维的表面粘附到邻近的纤维上而粘合。Ahn等的EPO公开申请0366379描述了具有聚酯芯和基本由乙烯和极性共聚单体的有机共聚物组成的皮的皮/芯型粘合用纤维。Kim等的韩国专利9104459描述了适合用作粘合用纤维的皮-芯型短纤维，其中所述皮通过向高密度聚乙烯或正链低密度聚乙烯中加入0.1-10％重量的离子交联聚合物制备。Kubo等的美国专利5277974描述了可热粘合的粘合用纤维，其包含与至少一种0.1-5％摩尔的选自不饱和羧酸、其衍生物和不饱和羧酸酐的组分共聚合的乙烯形成的皮组分和由具有比共聚物皮至少高30℃的熔点的纤维形成聚合物形成的芯组分。在某些产品用途中(例如医用服装)，基于这种短纤维的产品可能没有足够的表面稳定性，导致在使用期间纤维从织物脱落(磨脱纤维屑)。这种材料的强度也可能比预期的低。
由包含在比芯聚合物低的温度下熔融的皮聚合物的皮-芯型纤维形成的纺粘非织造织物也是已知的。例如，Terakawa等的美国专利6187699描述了包含由低熔点树脂和高熔点树脂形成的多组分纺粘纤维组成的复合纺粘非织造织物的多层非织造织物，其中低熔点树脂组分形成至少一部分的纺粘纤维表面。所述纺粘纤维可以皮-芯型结构、并排或者多层结构进行纺丝。所述纺粘非织造织物被描述为通过低熔点树脂的间介作用的多组分纺粘纤维的部分热融合产品。
包括纺粘和熔喷层的多层非织造层压材料(例如纺粘-熔喷-纺粘(″SMS″)非织造织物)也是本领域已知的。SMS非织造织物的外层是提供整个复合材料的强度的纺粘非织造纤维网，而中间或芯层包括提供抗渗性质的熔喷纤维网。类似地，包括另外的纺粘或熔喷纤维网层的复合非织造织物可制为纺粘-熔喷-熔喷-纺粘型(″SMMS″)非织造织物。
也已知制备包含由较低熔点聚合物和较高熔点聚合物的共混物制造的纤维的热粘合型非织造织物。Gessner美国专利5294482描述了包括由至少两种不同的不混溶热塑性聚合物的高度分散的共混物组成的多组分纤维的热粘合型非织造织物，所述共混物具有主要的连续聚合物相和至少一个分散在其中的非连续相。所述非连续相的聚合物具有低于连续相的聚合物熔融温度至少30℃的聚合物熔融温度并且所述纤维成形使非连续相占据了纤维表面的相当大的部分。Harrington美国专利6458726描述了包含皮-芯型纤维的热粘合型非织造织物，其中所述纤维由聚烯烃和聚合物粘合曲线增强剂(例如乙烯乙酸乙烯酯聚合物)的共混聚合物组成。聚烯烃优选为聚丙烯并且皮层通过氧化、降解和/或与纤维的内芯中的共混聚合物相比较降低纤维表面的共混聚合物的分子量来制备。因此，所述皮-芯型结构包括聚合物的共混物的改良以得到皮-芯型结构并且不包括沿着轴向延伸界面连接的单独的组分，例如在皮-芯型和并排双组分纤维中。
对某些非织造织物产品用途，非织造织物在热粘合于相同的非织造织物层或不一样的层(例如包含不同的聚合物组成的纤维的非织造织物)时具有良好的热封性是合乎需要的。例如在保护性服装用途(例如医用服装)中，通过热封接合处以避免在缝纫期间针插入时形成孔眼来制作服装可以是合乎需要的。或者，可用加固片热粘合代替使用粘合剂或缝纫方法。除了良好的热封性，所述非织造织物具有高强度同时又尽可能的柔软和可悬垂是合乎需要的。对于医用产品用途，所述非织造织物由可用γ射线灭菌的聚合物的纤维制造也是合乎需要的。SMS织物传统地是基于聚丙烯的并且具有不能用γ射线灭菌的限制，因为灭菌过程的结果是织物褪色和变弱。另外，γ射线辐射基于聚丙烯的织物导致产生不愉快的气味。这对于基于聚丙烯的SMS织物带来一个明显的问题，因为在医药工业中辐射灭菌是常用的方法。
仍然需要具有改善的强度、柔软性和热封性的联合并且可用γ射线灭菌而没有显著降低织物的性质和/或产生不愉快的气味的低成本非织造织物。
                        发明概述
本发明的一个实施方案是包含聚合物皮-芯的实质上连续的纺粘纤维的多组分纺粘非织造纤维网，其中所述皮组分包含含有聚乙烯和约5至30％重量的选自乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸或其联合的共聚物，所述共聚物的金属盐及其共混物的酸共聚物的共混物，所述芯组分包含选自聚酯和聚酰胺的聚合物，皮组分/芯组分的重量比为约10∶90至90∶10。
在本发明的另一个实施方案中，本发明的多组分纺粘纤维网可热粘合于一种或多种另外的片材状层以形成多层复合片材。
                    发明详述
本发明涉及包含实质上连续的聚合物皮-芯型纺粘纤维的多组分纺粘纤维网。所述实质上连续的多组分皮-芯型纺粘纤维的聚合物皮组分包含含有聚乙烯和酸共聚物的共混物。所述酸共聚物选自乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸或其联合的共聚物，所述共聚物的金属盐及其共混物。所述实质上连续的多组分皮-芯型纺粘纤维的聚合物芯组分包含选自聚酯和聚酰胺的聚合物。本发明也涉及多层复合片材结构，其中至少一个层包含多组分皮-芯型纺粘纤维网。
在此使用的术语“共聚物”包括通过聚合两种或多种共聚单体制备的无规、嵌段、交替和接枝共聚物并因此包括二聚物、三元共聚物等。
在此使用的术语“聚乙烯”(PE)打算不仅包括乙烯的均聚物，而且也包括其中至少85％的重复单元是乙烯单元的共聚物。
在此使用的术语“线性低密度聚乙烯”(LLDPE)指具有低于约0.955g/cm3，优选0.91g/cm3至0.95g/cm3，更优选0.92g/cm3至0.95g/cm3的密度的线性乙烯/α-烯烃共聚物。线性低密度聚乙烯通过共聚合乙烯与少量的α、β-烯键式不饱和烯烃共聚单体(α-烯烃)来制备，所述α-烯烃共聚单体的每个α-烯烃分子具有3至12个碳，优选每个α-烯烃分子具有4至8个碳。可与乙烯共聚合制备LLDPE的α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或其混合物。优选地，所述α-烯烃为1-己烯或者1-辛烯。
在此使用的术语“高密度聚乙烯”(HDPE)指具有至少约0.94g/cm3，优选约0.94g/cm3至约0.965g/cm3的密度的聚乙烯均聚物。
在此使用的术语“聚酯”打算包括其中至少85％的重复单元是具有通过形成酯单元产生的键合的二羧酸和二羟基醇的缩合产物的聚合物。这包括芳族、脂族、饱和和不饱和二酸和二醇。在此使用的术语“聚酯”也包括共聚物(例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、共混物及其变体。聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，其为乙二醇与对苯二甲酸的缩合产物，和聚对苯二甲酸1，3-丙二酯，其为1，3-丙二醇与对苯二甲酸的缩合产物。
在此使用的术语“聚酰胺”打算包括含有重复的酰胺(-CONH-)基团的聚合物。一类聚酰胺通过共聚合一种或多种二羧酸与一种或多种二胺制备。适用于本发明的聚酰胺的实例包括聚己二酰己二胺(尼龙6，6)和聚己内酰胺(尼龙6)。
在此使用的术语“离子交联聚合物”指包含许多衍生自烯键式不饱和羧酸或烯键式不饱和羧酸的酸酐前体的共聚单体的乙烯共聚物的金属盐。至少一部分羧酸基团或酸酐基团被中和形成一价或多价金属阳离子的盐。
在此使用的术语“非织造织物、片材、层或纤维网”意指以无规方式排布形成平面材料而无可识别的花纹(与针织或机织织物相反)的单根纤维、长丝或丝结构。非织造织物的实例包括熔喷纤维网、纺粘纤维网、粗梳纤维网、气流法纤维网、湿法成网纤维网和射流喷网法纤维网及包含多于一个非织造层的复合纤维网。
在此使用的术语“多层复合片材”指包含至少第一和第二个片材状层的多层结构，其中至少第一层是非织造织物。第二层可为非织造织物(与第一层相同或者不同)、机织物、针织物或者薄膜。
在此使用的术语“机器轴向”(MD)指非织造纤维网的生产方向(例如在形成非织造纤维网期间上面铺列纤维的支撑表面移动的方向)。术语“横向”(XD)通常指在纤维网平面上与机器轴向垂直的方向。
在此使用的术语“纺粘纤维”意指通过从许多细小的，通常是圆形的喷丝板毛细孔将熔融的热塑性聚合物材料挤出为纤维，随后通过拉伸迅速减少所挤出纤维的直径，然后骤冷所述纤维而形成的纤维。也可使用其它纤维截面形状例如卵形、多叶形等。纺粘纤维通常是实质上连续的和通常具有大于约5微米的平均直径。纺粘非织造织物或纤维网通过将纺粘纤维无规则地铺列在收集面(例如多孔隔板或带)上来制备。纺粘纤维网通常经本领域已知的方法(例如经热轧压延或者使纤维网在升高的压力下通过饱和蒸气室)而粘结。例如，所述纤维网可在位于纺粘织物上的多个热粘结点上热点粘结。
在此使用的术语“熔喷纤维”意指通过熔喷形成的纤维，熔喷包括将可熔融加工的聚合物通过多个毛细管挤出为熔体流进入高速气(例如空气)流。所述高速气流使熔融的热塑性聚合物材料流变细以减小它们的直径并形成具有约0.5至10微米的直径的熔喷纤维。熔喷纤维通常是不连续的纤维，但是也可以是连续的。通过高速气流运载的熔喷纤维通常沉积在收集面上形成无规则分散纤维的熔喷纤维网。熔喷纤维在沉积在收集面上时可以是胶粘的，其通常导致熔喷纤维网中熔喷纤维之间的粘合。熔喷纤维网也可采用本领域已知的方法(例如热粘结)而粘结。
在此使用的术语“射流喷网法非织造纤维网”指通过使纤维在纤维网中缠结提供不含粘合剂的坚固的织物生产的非织造织物。例如，射流喷网法织物可通过在多孔支撑物(例如筛网)上支撑纤维的非织造纤维网并使受支撑的纤维网通过下部水射流(例如水针刺法)制备。这些纤维可以重复的花纹缠结。
在此使用的术语“纺粘-熔喷-纺粘非织造织物”(SMS)指包含夹在两个纺粘层之间并粘合于两个纺粘层的熔喷纤维的纤维网的多层复合片材。SMS非织造织物可通过在移动的多孔收集面上在线连续地沉积第一层的纺粘纤维，熔喷纤维层和第二层的纺粘纤维来形成。组合层可经使其通过两个辊之间形成的轧点(可加热或不加热并且光滑或有花纹)而粘结。或者，单个的纺粘和熔喷层可预先成形和任选粘结并各自收集(例如通过将所述织物在收卷辊上卷绕)。单个层可通过在后来铺列并粘结在一起形成SMS非织造织物而组合。在SMS织物中可加入另外的纺粘和/或熔喷层，例如纺粘-熔喷-熔喷-纺粘(SMMS)等。
在此使用的术语“多组分纤维”指由至少两种不同的已经纺在一起形成单个纤维的聚合物组分组成的纤维。所述至少两种聚合物组分被排列在多组分纤维截面上的基本上不同的连续不断的区域，所述区域基本上沿着纤维的长度方向连续延伸。形成本发明纺粘织物的多组分纺粘纤维优选为由两种不同的聚合物组分制成的双组分纤维，第一种聚合物组分形成皮，第二种聚合物组分形成芯。皮-芯型纤维是本领域已知的并且其截面中芯组分位于纤维的内部并基本上延伸纤维的整个长度和被皮组分环绕以使皮组分形成纤维的外周表面。另一种本领域已知的双组分截面是并排截面，其中第一种聚合物组分形成至少一段，所述段邻近于由第二种聚合物组分形成的至少一段，每一段沿着纤维的长度方向基本是连续的，两种聚合物暴露在纤维表面上。多组分纤维不同于由聚合物材料的单一均匀或不均匀共混物挤出的纤维。然而，用于形成多组分纤维的一种或多种不同的聚合物组分可包含两种或多种聚合物材料的共混物。例如，形成本发明纺粘织物的皮-芯型纤维包含为至少两种不同的聚合物材料的共混物的皮。在此使用的术语“多组分非织造纤维网”指包含多组分纤维的非织造纤维网。在此使用的术语“双组分纤维网”指包含双组分纤维的非织造纤维网。多组分纤维网可包含多组分和单组分纤维两者。
用于本发明皮-芯型纺粘纤维的皮组分的酸共聚物选自乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸或其联合的共聚物，所述共聚物的金属盐(“离子交联聚合物”)及其共混物。优选的非离子交联聚合物酸共聚物的酸含量(丙烯酸、甲基丙烯酸或其联合)为约4至20％重量，更优选约4至15％重量。适用于本发明的非离子交联聚合物酸共聚物市售得自多种来源并且包括Nucrel树脂，得自E.I.du Pont de Nemours andCompany(Wilmington，DE)。适合用作本发明的多组分纺粘纤维的皮组分中的酸共聚物的离子交联聚合物通过用可电离金属化合物(例如金属氢氧化物)部分中和酸共聚物制备。所述离子交联聚合物优选包含约5至25％重量，优选8至20％重量，最优选8至15％重量的丙烯酸、甲基丙烯酸或其联合。优选约5至70％，更优选约25至60％的酸基团用金属离子中和。优选的金属离子包括钠、锌、锂、镁及其联合。任选地，所述离子交联聚合物可为三元共聚物，其中第三种单体(包括丙烯酸烷基酯，其中烷基具有1至8个碳)与乙烯和丙烯酸(或者甲基丙烯酸或其与丙烯酸的联合)共聚合。这称作“软化”单体并可以高达基于总单体的约40％重量而存在。适用于本发明的离子交联聚合物可市售得自多种来源并且包括Surlyn离子交联聚合物树脂，得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE)。所述酸共聚物呈现改善的“热粘性”(熔融聚合物对其本身形成强烈粘合)和“热封性”(强烈粘合可在宽的温度范围内形成并在室温下保持)性质。也确信所述酸共聚物类似于聚乙烯，在用γ射线灭菌的条件下对γ射线稳定。非离子交联聚合物乙烯丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物可由于其低成本而优于离子交联聚合物。所述离子交联聚合物也可能对湿度更加敏感。
如果所述酸共聚物的酸含量太低，不能实现改善的粘合。如果所述酸含量太高，由于酸共聚物的低粘附温度可出现加工问题。例如，含有酸共聚物的颗粒可粘附在一起。所述酸共聚物优选具有约5至50g/10分钟的熔体指数(按照ASTM D-1238测量；2.16kg@190℃)。所述酸共聚物的熔点优选低于皮中使用的聚乙烯的熔点。
用于皮-芯型纺粘纤维的皮组分的聚乙烯可为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或其共混物。所述聚乙烯的熔体指数优选为约10至40g/10分钟(按照ASTM D-1238测量；2.16kg@190℃)，更优选约15至30g/10分钟。线性低密度聚乙烯通常为优选，并且发现在双组分纺粘加工中比高密度聚乙烯更好纺丝，而且也比高密度聚乙烯提供更柔软的手感，这在某些产品用途(例如医用服装或其它服装)方面是合乎需要的。
所述纺粘纤维的皮组分优选包含约5至30％重量的酸共聚物，更优选包含约5至20％重量的酸共聚物。在更高含量的酸共聚物情况下，可出现纺丝问题例如在喷丝板表面上形成注头和使纤维彼此粘附和粘附于铺列喷丝头(laydown jet)表面上。所述聚乙烯和酸共聚物在纺粘加工中挤出前通过熔融共混或者干共混而共混在一起形成皮组分。用常规共混设备(例如混合挤出机、布雷本德混合机(Brabendermixer)、班伯里混合机、轧制机等)可实现熔体共混。所述熔体共混物可被挤出并将挤出物切削为可送料至纺粘加工过程的颗粒。或者，聚乙烯颗粒和酸共聚物颗粒可经干共混并作为颗粒的共混物送料至纺粘加工过程，按一定比率计量每一种组分的颗粒以产生合乎需要的聚乙烯与酸共聚物的比例。也可在纺粘加工过程中采用添加剂给料机将所述酸共聚物加入到挤出机中的聚乙烯聚合物流中。
适用于本发明多组分纺粘非织造织物的芯组分的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸1，3-丙二酯及其与5-磺基间苯二甲酸的共聚物。在优选的实施方案中，所述聚酯组分为具有0.4至0.7dl/g(按照ASTM D 2857测量；使用25％体积三氟乙酸和75％体积二氯甲烷，在30℃下用毛细管粘度计)，更优选0.5至0.6dl/g的起始特性粘度的聚对苯二甲酸乙二酯。适用于本发明多组分纺粘非织造织物的芯组分的聚酰胺包括聚己二酰己二胺(尼龙6，6)、聚己内酰胺(尼龙6)及其共聚物。
皮-芯型纺粘纤维的皮和/或芯组分可包括其它的常规添加剂例如染料、颜料、抗氧化剂、紫外线稳定剂、纺丝油剂等。
本发明多组分纺粘纤维网可使用本领域已知的纺粘法制备，例如描述于Rudisill等在8/2/1999提交的美国专利申请序号60/146896中，该文献通过引用结合到本文中(作为PCT申请WO 01/09425公开)。多组分纺粘法可使用预聚结模(pre-coalescent dies)(其中不同的聚合物组分在从挤出孔挤出前接触)或后聚结模(post-coalescent dies)(其中不同的聚合物组分通过独立的挤出孔挤出并在离开毛细管后接触形成多组分纤维)实施。
纺粘纤维通常是圆形的，但是可以多种其它的形状制造(例如卵形、三叶形或多叶形、扁平、空心等)。多组分皮-芯型纺粘纤维可具有同心或横向偏心的截面。横向偏心截面是本领域已知的并且通常产生具有三维皱缩的纤维。所述纺粘纤维的皮组分和芯组分之间的重量比优选为约10∶90至90∶10，更优选约30∶70至70∶30，最优选约40∶60至60∶40。
本发明纺粘纤维网可采用本领域已知的方法热粘结。在一个实施方案中，所述纺粘纤维网采用本领域已知的方法通过不连续的点、线花纹或者其它间断粘结花纹而热粘结。间断热粘结可通过将热和压力应用于纺粘纤维网表面上的分散点而形成，例如将层状结构通过由带花纹的压延辊和光滑辊形成的轧点或者在两个带花纹辊之间的轧点。将一个或两个所述辊加热以热粘结所述织物。当织物透气性重要时，例如在服装产品用途中，所述织物优选间断粘结以提供更具透气性的织物。
可选择粘结条件和粘结花纹以提供粘结的织物的强度、柔软性和悬垂性的合乎需要的联合。对于本发明皮-芯型纺粘纤维网，已发现轧辊粘结温度为110℃-130℃和粘结轧点压力为100-400磅/线性英寸(175-700N/cm)提供良好的热粘结。所述最佳粘结温度和压力是粘结期间的线速度的函数，对于较快的线速度通常需要更高的粘结温度。
在热花纹粘合期间，纺粘纤维的皮组分中的酸共聚物在相应于带花纹辊上的升高的突起的分散区域部分熔融形成使纺粘纤维粘合在一起以形成粘性粘结的纺粘片材的融合粘结。根据粘结条件和皮组分中使用的聚合物，皮组分中的聚乙烯在热花纹粘合期间也可部分熔融。聚酯或聚酰胺芯组分在热粘结期间不熔融并有助于织物的强度。粘结轧制花纹可为本领域已知的任何一种并且优选为分散点或线花纹粘结。
纺粘纤维网也可采用超声能热粘结，例如使织物通过导条角与旋转支承辊之间，例如在表面具有突起花纹的支承辊。
或者，纺粘纤维网可采用本领域已知的穿流粘合法粘结，其中热气(例如空气)以足以使纤维粘合在一起的温度通过所述织物，其中它们在其交叉点上彼此接触，而织物支撑在多孔表面上。
已经发现本发明皮-芯型纤维的热粘结纺粘纤维网具有比其中皮组分不含有酸共聚物的皮-芯型纤维的可比的纺粘纤维网更高的抓样抗拉强度(grab tensile strength)。这确信是由于纺粘层中纤维之间改善的粘结引起的。本发明热粘结的纺粘织物优选具有抓样抗拉强度与织物单位重量的比为至少5lb每oz/yd2(0.66N每g/m2)，在织物的机器轴向和横向两个方向上测量。
另外，本发明的多组分纺粘非织造纤维网在层压或粘结到其它层时提供层之间改善的粘结。因为本发明的纺粘材料在皮-芯型纺粘纤维的皮组分中使用相对低浓度的酸聚合物而呈现显著改善的强度，本发明的纺粘纤维网比其中所述皮主要由选自乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸或其联合的共聚物，所述共聚物的金属盐及其共混物的酸共聚物组成的那些织物制造成本更低。另外，因为酸共聚物为分支材料，所以通常它们的纺丝/渐细不如线性聚合物(例如LLDPE)的好。通过在纺粘纤维的皮中将相对低水平的酸共聚物和LLDPE共混，得到了改善的可纺性，此外提供了具有与在皮中单独使用酸共聚物比较而言改善的热封性、抓样抗拉强度和减小的成本的联合的纺粘织物。
在本发明的一个实施方案中，本发明的多组分纺粘纤维网热粘结至一种或多种另外的片材状层以形成多层复合片材。例如，本发明的多组分纺粘纤维网可粘结至一种或多种另外的选自熔喷非织造纤维网、纺粘非织造纤维网、粗梳非织造纤维网、气流法非织造纤维网、湿法成网非织造纤维网、射流喷网法非织造纤维网、针织物、机织物和薄膜的层。例如多组分纺粘织物可粘结至透气性微孔薄膜。微孔薄膜是本领域熟知的，例如由含有颗粒状填充物的聚烯烃(例如聚乙烯)薄膜形成的那些微孔薄膜。
在本发明多层复合片材的另一个实施方案中，本发明纺粘纤维网的一个侧面热粘结到熔喷纤维网上。或者，可生产SMS复合非织造织物，其中至少一个纺粘层包含本发明的纺粘纤维网。所述熔喷纤维网可以是单组分的熔喷纤维网或者多组分的熔喷纤维网。在一个实施方案中，通过使双组分的熔喷纤维网夹在本发明的两个纺粘纤维网之间并使这些层粘合在一起形成所述多层复合片材。在一个这样的实施方案中，所述双组分的熔喷纤维网包含基本上具有并排排列的熔喷纤维，其含有线性低密度聚乙烯组分和聚酯组分。所述聚乙烯组分可占熔喷纤维网的7％至99％重量。优选地，所述聚乙烯组分占熔喷纤维网的7％至50％重量，聚酯组分占熔喷纤维网的50％至93％重量。更优选地，所述聚乙烯组分占熔喷纤维网的15％至40％重量，聚酯组分占熔喷纤维网的60％至85％重量。最优选地，所述聚乙烯组分占熔喷纤维网的20％至30％重量，聚酯组分占熔喷纤维网的70％至80％重量。
用于形成本发明多层复合片材的双组分熔喷纤维网可采用本领域已知的熔喷法制备，例如描述于Rudisill等(WO 01/09425)中。双组分熔喷法可使用预聚结模(其中不同的聚合物组分在从挤出孔挤出前接触)或后聚结模(其中不同的聚合物组分通过独立的挤出孔挤出并在离开毛细管后接触形成双组分纤维)实施。当制备SMS织物时，所述熔喷纤维可沉积到本发明的纺粘层上并且在所述熔喷层上形成另一个纺粘层。本领域技术人员应该理解多层熔喷纤维网和/或纺粘层可以这样的方法形成。所述层状纤维网可如上描述的那样粘结。
在本发明的另一个实施方案中，将本发明的多组分纺粘纤维网热粘结到第二个片材状层，所述层包含在其至少一部分外表面上含有聚酯的纤维。尽管纺粘聚乙烯纤维未能很好地粘结到聚酯纤维，已发现本发明的多组分纺粘纤维网很好地粘结到包含在其至少一部分表面上含有聚酯的纤维的基质上。例如，已发现本发明的多组分纺粘纤维网很好地粘结到包含聚酯纤维的射流喷网法织物，例如得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE)的Sontara射流喷网法非织造织物。所述射流喷网法织物与单独的纺粘层相比较提供改善的手感。另外，所述射流喷网法层可通过热粘结至纺粘层而比单独的射流喷网法织物更耐用。
使用经验数据，人们可使本发明的多组分纺粘纤维网粘结至其它的片材状层的程度最佳化。例如，人们可改变共混物中酸共聚物的量、酸共聚物的熔体指数和/或酸共聚物中酸的量。更加极性的共聚物(具有更高的酸含量)可以更好地粘结于更加极性的基质上。
本发明的多组分纺粘纤维网可在热粘结至一个或多个另外的片材状层前热粘结。或者，本发明的基本上非粘结多组分纺粘纤维网可与合乎需要的另外的片材状层成层并采用本领域已知的例如以上描述的热粘结方法使这些层热粘结在一起以形成热粘结的多层复合片材。在多层复合片材的热粘结期间，本发明纺粘纤维网中的纺粘纤维可在纺粘纤维网中粘结在一起，并且在本发明纺粘纤维网表面上的纤维也粘结至另外的片材状层。
对于其中使用不形成复合片材的纺粘织物的产品用途，所述纺粘织物的织物单位重量优选为1.2至7.0oz/yd2(40至238g/m2)，优选约1.8至5.0oz/yd2(61至170g/m2)，最优选约1.8至3.0oz/yd2(61至102g/m2)。然而，当用于复合片材时，例如与一个或多个熔喷层或与薄膜联合时，各个纺粘层的织物单位重量可低得多，例如复合片材通常采用的织物单位重量为约0.3至0.9oz/yd2(10至31g/m2)，优选约0.5至0.7oz/yd2(17至24g/m2)。本发明纺粘纤维织物的潜在产品用途包括热封带和可热封包装材料。本发明的多层复合片材用于医用或其它服装和可热封防护包装(例如医疗包装)。
                    实验方法
在以上描述和以下实施例中，以下实验方法用于测定多种报导的特性和性质。ASTM指美国材料试验学会。
织物单位重量是每单位面积的织物或片材的质量的量度并按照ASTM D-3776测定，该方法通过引用结合到本文中，单位为g/m2。
抓样抗拉强度是片材的断裂强度的量度并按照ASTM D 5034实施，该方法通过引用结合到本文中，单位为牛顿。
按照以下方法测量实施例3A-3C、4A-4C和比较实施例C和D的各层之间的 热封强度。将纺粘织物切割成1英寸(2.54cm)宽×1.5英寸(3.81cm)长的窄条并夹在两个1英寸(2.54cm)宽×3英寸(7.62cm)长的Sontara射流喷网法样品之间。使成层的样品用2.54cm宽的热封条(Sentinel Heat Sealer Model#110 12A3，得自Sencorp，Hyannis，MA)热封。在40磅/平方英寸(275.8kPa)压力下和指定温度下进行1秒的热封。在用英斯特朗拉压强度试验仪(Instron)经约12英寸/分钟(30.5cm/分钟)的十字头速率(cross-head speed)拉开之前将热封的样品在50％相对湿度和72°F(22.2℃)下调节24小时。切断所述密封条的最大力记录为热封强度，以牛顿表示。所报导的比较实施例C和D的热封强度为其三个(3)样品的平均值，实施例3A-3C和实施例4A-4C的热封强度为其五个(5)样品的平均值。
                      实施例
                    实施例1A和1B
实施例1A和1B显示了本发明热粘结皮-芯型纺粘双组分织物的制备，其中双组分纺粘纤维的皮用酸共聚物和聚乙烯的共混物制备，纺粘纤维的芯基本上由聚酯组成。
所述聚乙烯组分为线性低密度聚乙烯，熔体指数为20g/10分钟(按照ASTM D-1238测量)，作为Dow Aspun61800-34得自DowChemical Co.(Midland，MI)。所述聚酯组分为聚对苯二甲酸乙二酯，特性粘度为0.53dl/g(如在美国专利4743504中测量)，作为Crystar聚酯(Merge 4449)得自E.I.du Pont de Nemours andCompany(Wilmington，DE)。所述聚酯树脂在穿流干燥器中于120℃的空气温度下干燥至聚合物水份含量少于百万分之50。将聚乙烯聚合物加热至250℃，将聚酯聚合物在单独的挤出机中加热至290℃。
将含有8.7％重量的甲基丙烯酸和具有10dg/分钟的熔体指数(按照ASTM D1238测量)的Nucrel0910乙烯-甲基丙烯酸共聚物(得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE))经添加剂给料机在挤出机的狭口处加入到聚乙烯颗粒中。将单独的组分单独挤出并计量供入喷丝头组件(spin-pack assembly)，其中两种熔体流分别过滤随后通过一套分配板合并，提供多排皮-芯型纤维截面。加入水平呈现在表1中。
所述喷丝头组件由总数2016个圆形毛细管开口(28排，每排72个毛细管)组成。机器轴向的喷丝头宽度为11.3cm，在横向为50.4cm。每一个聚合物毛细管具有直径0.35mm和长度1.40mm。
将喷丝头组件加热至295℃。聚合物以1.0g/孔/分钟的聚合物通过速率通过每个毛细管纺丝。所述聚对苯二甲酸乙二酯组分构成芯，聚乙烯/酸共聚物共混物构成皮。所述聚酯组分占纤维的70％重量。使纤维束在延伸超过长度19英寸(48.3cm)的横吹冷却中冷却。将变细力通过矩形扁孔喷嘴施加到纤维束。喷丝头至喷嘴(jet)入口的距离为25英寸(63.5cm)。
将离开喷嘴的纤维收集于成形带(forming belt)上。在所述带下使用真空以助于将纤维固定在带上。将纺粘纤维网在刻花油热金属砑光辊和光滑油热金属砑光辊之间热粘结。两个辊具有直径466mm。所述刻花辊具有带菱形图案的镀铬的非淬硬钢表面，点大小为0.466mm2，点深度为0.86mm，点间隔为1.2mm，粘结面积为14.6％。所述光滑辊具有淬硬钢表面。将两个辊加热至110℃的辊温度，采用400lb/线性英寸(700N/cm)轧点压力。将热粘结的片材卷绕到收卷辊上。在以下表1中报导热粘结片材的纺粘片材性质。
                    比较实施例A
如在以上实施例1A和1B中描述的那样制备这个实施例的纺粘片材，不同之处在于纺粘纤维的聚合物皮组分基本上由DowAspun61800-34线性低密度聚乙烯组成。在以下表1中报导了热粘结片材的纺粘片材性质。
                    表1-纺粘片材性质
  实施例1A   实施例1B  比较实施例A
 皮中Nucrel％重量   3.8   12.0  0
 织物单位重量(g/m2)   42.54   43.53  42.07
 抓样抗拉强度(XD)，(N)   112.14   125.48  90.70
 抓样抗拉强度(MD)，(N)   155.38   183.44  133.09
以上结果显示了与其中所述皮基本上由LLDPE组成的比较实施例相比较在皮中含有LLDPE/酸共聚物的共混物的热粘结双组分纺粘纤维网的抓样抗拉强度的改善。
                    实施例2A和2B
实施例2A和2B呈现了本发明热粘结多层SMS非织造片材的制备。用于实施例2A的纺粘层通过与以上实施例1A所述的类似方法制备，用于实施例2B的纺粘层通过与以上实施例1B所用的类似方法制备。每个纺粘层的织物单位重量为0.65oz/yd2(22.04g/m2)，与实施例1A和1B相比较其通过提高收集带的速度来实现。
所述熔喷层为包含含有聚乙烯组分和聚酯组分的并排熔喷纤维的双组分熔喷纤维网。用于制备熔喷纤维网的聚乙烯组分为具有135g/10分钟的熔体指数(按照ASTM D-1238测量)作为Equistar GA 594-000得自Equistar Chemicals的线性低密度聚乙烯。聚酯组分为具有0.53dl/g的特性粘度(如在美国专利4743504中测量)作为Crystar聚酯(Merge 4449)得自DuPont的聚对苯二甲酸乙二酯。将聚乙烯聚合物加热至260℃，将聚酯聚合物在独立的挤出机中加热至305℃。
将所述两种聚合物独立挤出并计量至熔喷模组件。使这两种聚合物流在该模组件中独立过滤并随后合并提供并排纤维截面。所述模在52.4cm线路上排列有624个毛细管开口并加热至305℃。使聚合物在0.80g/孔/分钟的聚合物通过速率下通过每个毛细管纺丝。
将稀薄空气加热至305℃的温度并以6磅/平方英寸(41.4kPa)的压力通过两个1.5mm宽的空气管道供给。这两个空气管道运行52.4cm毛细管开口的线路长度，在毛细管线路的每侧的一个管道自毛细管开口后移1.5mm。聚乙烯以6.0kg/小时的速度供给喷丝头，聚酯以24.0kg/小时的速度供给喷丝头。生产具有20％重量的聚乙烯和80％重量的聚酯的双组分熔喷纤维网。在移动成形隔板上以模-收集器距离13.7cm收集熔喷纤维生产熔喷纤维网。在辊上收集所述熔喷纤维网。所述熔喷纤维网的织物单位重量为17g/m2。
将所述熔喷纤维网夹在两个纺粘纤维网之间，成层结构在包含加热的压纹机和以上描述的支承辊的轧点中粘结。粘结条件为110℃的辊温度，200lb/线性英寸(350N/cm)轧点压力和线速度20m/分钟。在以下表2中报导热粘结多层片材的SMS片材性质。
                    比较实施例B
如以上在实施例2A和2B中描述的那样制备这个实施例的多层SMS片材，不同之处在于纺粘纤维的聚合物皮组分基本上由DowAspun61800-34线性低密度聚乙烯组成。在以下表2中报导了热粘结多层片材的SMS片材性质。
                        表2-SMS片材性质
  实施例2A   实施例1B  比较实施例B
  皮中Nucrel％重量(纺粘层)   3.8   12.0  0
  织物单位重量(g/m2)   61.97   63.70  63.29
  抓样抗拉强度(XD)，N   109.83   128.82  101.02
  抓样抗拉强度(MD)，N   171.35   193.68  151.95
以上结果显示了与其中所述皮基本上由LLDPE组成的比较实施例相比较当双组分纺粘纤维网的皮组分由LLDPE/酸共聚物的共混物制成时热粘结SMS多层复合片材的抓样抗拉强度的改善。
                    实施例3A-3C
这些实施例呈现了本发明双组分纺粘层粘结于Sontara聚酯射流喷网法织物。
所述纺粘层由皮-芯型纺粘纤维组成，其中皮占纺粘纤维的30％重量，芯占纺粘纤维的70％重量。所述皮包括10％重量的得自E.I.duPont de Nemours and Company(Wilmington，DE)的Nucrel0910和90％重量的具有20g/10分钟的熔体指数(按照ASTM D-1238测量)作为Dow Aspun61800-34得自Dow Chemical Co.(Midland，MI)的线性低密度聚乙烯。所述聚酯芯组分为具有0.53dl/g的特性粘度(如在美国专利4743504中测量)的作为Crystar聚酯(Merge 4449)得自E.I.duPont de Nemours and Company(Wilmington，DE)的聚对苯二甲酸乙二酯。使用以上实施例1A和1B所述的加工条件和纺丝装置制备纺粘织物。实施例3A、3B和3C制备为分别具有织物单位重量50g/m2、40g/m2和20g/m2。
将所述纺粘层在两层具有1.2oz/yd2(40.7g/m2)的织物单位重量的得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE)的Sontara8003射流喷网法聚酯织物之间热封并采用以上描述的试验方法测试热封强度。在以下表3中报导了热封期间使用的温度和热封强度。
                    实施例4A-4C
这些实施例呈现了本发明双组分纺粘层粘结于Sontara聚酯射流喷网法织物。
所述纺粘层由皮-芯型纺粘纤维组成，其中皮为LLDPE与离子交联聚合物的共混物。所用聚乙烯为Dow Aspun61800-34。在实施例4A中，所述皮占纤维的9％重量，在实施例4B和4C中所述皮占纤维的10％重量。在实施例4A中，所述皮包含10％重量的得自E.I.duPont de Nemours and Company(Wilmington，DE)的Surlyn8660。Surlyn8660离子交联聚合物为乙烯/甲基丙烯酸共聚物，其中甲基丙烯酸基团单元已用钠离子部分中和并具有10g/10分钟的熔体流动指数(在190℃下按照ASTM D-1238测量)。在实施例4B和4C中，所述皮包含20％重量的Surlyn离子交联聚合物。使用以上实施例1A和1B所述的加工条件和纺丝装置制备纺粘织物。在实施例4A、4B和4C中使用的纺粘织物分别具有织物单位重量20g/m2、40g/m2和30g/m2。
将所述纺粘层在两层Sontara8003射流喷网法聚酯织物之间热封并如在以上试验方法中所述的那样测试热封强度。在以下表3中报导了热封期间使用的温度和热封强度。
                    比较实施例C和D
这些实施例显示了双组分纺粘层粘结于Sontara聚酯射流喷网法织物，其中双组分纺粘纤维的皮包含线性低密度聚乙烯的共混物。
所述纺粘纤维的皮占纤维的30％重量并包含80％重量的DowAspun61800-34 LLDPE和20％重量的具有27g/10分钟的熔体指数(按照ASTM D-1238测量)的Dow Aspun6811A LLDPE。使用以上实施例1A和1B所述的加工条件和纺丝装置制备纺粘层。在比较实施例C中使用的纺粘层具有40g/m2的织物单位重量，在比较实施例D中使用的纺粘层具有20g/m2的织物单位重量。
将所述纺粘层在两层Sontara8003射流喷网法聚酯织物之间热封并如以上试验方法中所述的那样测试热封强度。在以下表3中报导了热封期间使用的温度和热封强度。
    表3-热粘结纺粘-射流喷网法多层复合片材的热封强度
  纺粘织物-实施例编号   热封温度(℃)   热封强度(N)
  平均值   标准偏差
  3A   200   12.17   3.03
  ″   225   13.87   2.13
  ″   250   14.75   2.13
  3B   200   14.59   4.42
  ″   225   13.59   1.25
  ″   250   13.30   2.02
  3C   200   5.28   2.00
  ″   225   0.141   熔融
  ″   250   0.161   熔融
  4A   200   1.54   0.58
  225   1.70   1.01
  250   0.141   熔融
  4B   200   0.94   0.17
  ″   225   2.08   1.24
  ″   250   4.68   1.29
  4C   200   1.26   0.51
  ″   225   2.19   0.94
  ″   250   6.28   1.60
  比较实施例C   200   0.62   0.19
  ″   225   0.68   0.12
  ″   250   1.11   0.20
  比较实施例D   200   0.44   0.02
  ″   225   0.59   0.10
  ″   250   1.03   0.11
1纺粘层熔融通过Sontara射流喷网法织物，从而使试验无效。
这些实施例表明了与其中皮/芯型纺粘层的皮不包含任何酸共聚物添加剂的比较实施例相比较，本发明实施例的纺粘层与Sontara射流喷网法织物之间的热封强度的改善。
使用Nucrel酸共聚物的实施例提供了最高的热封强度。在使用具有20g/m2的织物单位重量的纺粘层的一些本发明实施例中，所述纺粘层被观察到在较高的粘结温度下熔融通过Sontara射流喷网法层，导致热封强度显著减小。当采用工业方法制备材料时，通过选择合适的粘结温度和线速度可避免如在某些实施例中发生的纺粘层熔融。
在比较实施例中制备的样品具有非常低的热封强度。当未使用纺粘层并使两个Sontara射流喷网法层受到相同的热封试验条件时，所述射流喷网法层彼此不粘结。

Claims (22)

1.一种包含聚合物皮-芯的实质上连续的纺粘纤维的多组分纺粘非织造纤维网，其中所述皮组分包含含有聚乙烯和约5至30％重量的选自乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸或其联合的共聚物，所述共聚物的金属盐及其共混物的酸共聚物的共混物，所述芯组分包含选自聚酯和聚酰胺的聚合物，皮组分与芯组分的重量比为约10∶90至90∶10。
2.权利要求1的多组分纺粘纤维网，其中所述纺粘纤维网热粘结，在机器轴向和横向的抓样抗拉强度/织物单位重量的比率为至少0.66N每g/m2。
3.权利要求2的多组分纺粘纤维网，其中所述纺粘纤维网用间断热粘结的花纹热粘结。
4.权利要求2的多组分纺粘非织造纤维网，其中所述芯组分实质上不含酸共聚物。
5.权利要求4的多组分纺粘纤维网，其中所述皮组分与芯组分的重量比为约40∶60至60∶40。
6.权利要求4的多组分纺粘纤维网，其中所述皮组分中的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，所述酸共聚物为乙烯与选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其共混物的酸的共聚物，所述酸共聚物具有约4至20％重量的酸含量，所述芯组分包含聚对苯二甲酸乙二酯。
7.权利要求4的多组分纺粘纤维网，其中所述皮组分中的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，所述酸共聚物为乙烯与选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其共混物的酸的共聚物的金属盐，所述酸共聚物具有约5至25％重量的酸含量，所述芯组分包含聚对苯二甲酸乙二酯。
8.一种多层复合片材，所述多层复合片材包含：
权利要求1的具有第一侧面和第二侧面的第一多组分纺粘非织造纤维网；和
热粘结于多组分纺粘非织造纤维网的第一侧面的片材状层，所述片材状层选自非织造纤维网、机织物、针织物和薄膜。
9.权利要求8的多层复合片材，其中所述片材状层为选自熔喷纤维网和射流喷网法纤维网的非织造纤维网。
10.权利要求9的多层复合片材，其中所述片材状层为包含聚酯纤维的射流喷网法纤维网。
11.权利要求9的多层复合片材，其中所述片材状层为包含具有含聚酯的外周表面的熔喷纤维的熔喷纤维网。
12.权利要求8的多层复合片材，所述多层复合片材还包含第二个权利要求1的多组分纺粘非织造纤维网，其中所述片材状层夹在第一个和第二个纺粘层之间并热粘结于第一个和第二个纺粘层。
13.权利要求12的多层复合片材，其中所述第一个和第二个多组分纺粘纤维网的芯组分实质上不含酸共聚物。
14.权利要求13的多层复合片材，其中所述片材状层为包含具有含聚酯的外周表面的熔喷纤维的熔喷纤维网。
15.权利要求14的多层复合片材，其中所述熔喷纤维为双组分纤维。
16.权利要求15的多层复合片材，其中所述熔喷纤维还包含线性低密度聚乙烯，熔喷纤维中的线性低密度聚乙烯和聚酯组分以并排结构排列。
17.权利要求14的多层复合片材，其中所述第一个和第二个多组分纺粘纤维网的纺粘纤维的皮组分中的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，所述酸共聚物为乙烯与选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其共混物的酸共聚单体的共聚物，所述酸共聚物具有约4至20％重量的酸含量，第一个和第二个多组分纤维网的纺粘纤维的芯组分包含聚对苯二甲酸乙二酯。
18.权利要求10的多层复合片材，其中所述第一个和第二个多组分纺粘纤维网的纺粘纤维的皮组分中的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，所述酸共聚物为乙烯与选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其共混物的酸共聚单体的共聚物，所述酸共聚物具有约4至20％重量的酸含量，第一个和第二个多组分纤维网的纺粘纤维的芯组分包含聚对苯二甲酸乙二酯。
19.权利要求8的多层复合片材，所述多层复合片材还包含热粘结于多组分纺粘非织造纤维网的第二侧面的第二个片材状层以使所述多组分纺粘纤维网夹在片材状层之间，其中所述第二个片材状层选自非织造纤维网、机织物、针织物和薄膜。
20.权利要求19的多层复合片材，其中所述第一个和第二个片材状层选自射流喷网法纤维网、纺粘纤维网、针织物和机织物。
21.权利要求20的多层复合片材，其中所述片材状层热点粘结于多组分纺粘纤维网。
22.权利要求21的多层复合片材，其中所述第一个和第二个片材状层包含射流喷网法纤维网。
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