TWI645971B - 用於經強化之結合的彈性纖維 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種彈性纖維，其包括聚胺基甲酸酯及/或聚胺基甲酸酯脲及諸如聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合之添加劑。該彈性纖維適用於諸如拋棄式衛生物品之層壓結構中以及針織、編織及非編織織物構造中。

Description

用於經強化之結合的彈性纖維
本發明係關於適於結合至基材(諸如包括聚烯烴纖維之基材)之彈性纖維(雙組分，諸如彈性外鞘-纖芯型纖維或單一組分(在本文中亦稱為單組分纖維))的形成。該等彈性纖維係藉由聚合物摻合物乾式紡絲成單組分或外鞘-纖芯型雙組分纖維而產生。
全球拋棄式紙尿布市場對於具有極佳彈性、高伸縮性及對非編織物之高結合能力之纖維具有增加的需求。因為其傑出特性(包括高伸長率及良好的彈性恢復)，彈性纖維在拋棄式紙尿布中用作彈性股線方面繼續獲得關注。在諸如嬰兒及成人紙尿布之失禁產品中，彈性纖維使用於若干位置(諸如於腿帶及/或腰帶中)以提供該等紙尿布之極佳合身性。
為了在拋棄式紙尿布中引入可拉伸區域，針對經拉伸之彈性體纖維施加熱熔黏著劑，該彈性體纖維隨後在兩個或兩個以上層(諸如可包括聚丙烯之薄膜或非編織物)之間經層壓。雖然施加了熱熔黏著劑以在彈性體股線與非編織基材之間建立結合位點，但是在紙尿布之不同組分(彈性股線、熱熔黏著劑及非編織織物)之間仍觀察到黏著力之明顯不足。咸信熱熔黏著劑與非編織織物相容，但其在化學上與彈性纖維不相容。
為解決此缺點，可用於結合彈性纖維至非編織織物之最風行方 法為用熱熔黏著劑使彈性股線過載。由於熱熔黏著劑之成本較高，因此適宜施加低於18gsm(每平方公尺經黏著劑覆蓋之基材的黏著劑材料的公克數)之黏著劑附加物，更佳為等於或低於15gsm，且最佳為等於或低於12gsm。
美國專利第7,255,820號揭示聚苯乙烯在彈性纖維中的使用，但僅出於實現改良熱定形的目的，其與本文所揭示之技術問題無關。
使用經濟型替代性聚合物添加劑對彈性纖維進行混合紡絲提供了一種減少黏著劑消耗成本而不改變彈性纖維效能之途徑。外鞘-纖芯型纖維配置優於習知纖維配置之獨特益處包括潛在之成本節省，其與以下因素有關：使用較少之較昂貴的聚合添加劑以得到相同所需特徵，或僅對外鞘聚合物添加昂貴添加劑，利用紡絲至外鞘中之聚合物的較低熔點以促進結合而不破壞纖芯組分之形態，從而改良由包覆於聚合物摻合物中之可紡絲聚合物纖芯製成的彈性纖維的效率，該聚合物摻合物包含具有不良及優良可紡性之聚合物。
一些實施例提供具有結合強化添加劑之單組分及/或雙組分外鞘-纖芯型彈性纖維，該等結合強化添加劑強化彈性纖維與諸如非編織物之基材之間的結合。該等外鞘-纖芯型纖維包括：較高熔點聚胺基甲酸酯脲纖芯，及包括低熔點熱塑性聚合物作為結合強化添加劑之外鞘。
使用低熔點聚合物外鞘之原因在於提供與黏著劑及諸如非編織物之基材的較高結合強度，或者替代性地，減少相同結合強度所需之黏著劑的量。
在一個實施例中，當熔融黏著劑在160℃-200℃溫度範圍內噴塗至彈性股線上時，彈性材料附著於聚烯烴非編織基材上，該溫度範圍高於熱塑性聚合物外鞘之玻璃態化溫度，後一溫度熔融或軟化結合強 化添加劑以在冷卻時與熱熔黏著劑及非編織基材形成結合位點。
熱塑性黏合劑包括(但不限於)聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合。使用聚苯乙烯聚合物之主要原因在於其固有地能夠結合至熱熔黏著劑，因為此等黏著劑主要由聚苯乙烯嵌段共聚物製成。最後，聚苯乙烯聚合物之低成本為在拋棄式紙尿布應用中增加成本節省之另一有吸引力的原因。
在外鞘-纖芯型彈性纖維之一個實施例中，纖芯纖維包括100%之聚胺基甲酸酯(諸如較高熔點嵌段聚胺基甲酸酯/脲聚合物)且外鞘包括聚合物摻合物，該聚合物摻合物包括約30%至99.5%之至少一種經選擇之聚胺基甲酸酯/脲聚合物及約0.5%至約70%之至少一種添加劑(諸如強化結合添加劑)。視情況在熱熔黏著劑存在下，當彈性單組分及雙組分外鞘-纖芯型纖維在高於強化結合添加劑的對應玻璃態化或熔融溫度下加熱時，該等纖維能夠提供對諸如聚烯烴纖維基材(包括非編織物)之基材的強化結合。作為額外之益處，已觀察到該纖維之黏性降低，其在分配彈性纖維中改良越端送紗拉力。
提供包括彈性纖維之層壓結構，該彈性纖維包括聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約30重量%之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合；其中該彈性纖維黏附於一或多層選自由以下組成之群之基材：織物、非編織物、薄膜及其組合。該層壓結構可藉由任何已知方法黏附，包括(但不限於)其中該彈性纖維係藉由黏著劑、超音波結合、熱結合或其組合黏附。
彈性纖維可使用於織物或層壓結構中，且可包括局部整理劑， 該局部整理劑包括礦物油、矽油或其組合。此整理劑可以任何適合之量存在，諸如纖維之0.1重量%至約2重量%(包括多達纖維之約1重量%)之量。局部整理劑具有約5厘拖至約150厘拖之黏度。
其他添加劑可按需要包括於纖維中。適合之纖維添加劑包括硬脂酸鎂、有機硬脂酸鹽、矽油、礦物油及其組合。
彈性纖維可包括聚胺基甲酸酯及/或聚胺基甲酸酯脲及約0.01重量%至約0.90重量%(包括約0.3重量%至約0.85重量%及約0.60重量%至約0.85重量%)之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、其共聚物、其衍生物及其組合。此纖維可為溶液紡絲型。該纖維可具有均質之橫截面(單組分纖維)或具有包含外鞘-纖芯型構造之雙組分彈性纖維；其中該纖芯包括聚胺基甲酸酯且該外鞘包含至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合。
彈性纖維亦可包括於諸如針織、編織或非編織構造之織物中。彈性纖維包括聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約30重量%之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合。
提供一種製備層壓結構之方法，其包括：提供彈性纖維，該彈性纖維包括聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約30重量%(諸如約0.1重量%至約3.0重量%)之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合；其中該彈性纖維黏附於一或多層選自由以下組成之群之基材：織物、非編織物、薄膜及其組合。
層壓結構可藉由超音波結合、黏著劑、熱結合及其組合黏附。此層壓物品可包括於拋棄式衛生物品中。
聚胺基甲酸酯脲及聚胺基甲酸酯組合物
適用於製備纖維或長鏈合成聚合物之聚胺基甲酸酯脲組合物包括至少85重量%之嵌段聚胺基甲酸酯。此等組合物通常包括聚合二醇或多元醇，該聚合二醇或多元醇與二異氰酸酯反應以形成以NCO封端之預聚物(「封端二醇」)，該預聚物隨後溶解於諸如二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺或N-甲基吡咯啶酮之適合溶劑中，且隨後與雙官能增鏈劑反應。當該等增鏈劑為二醇時，形成聚胺基甲酸酯(且其可在無溶劑情況下製備)。當該等增鏈劑為二胺時，形成聚胺基甲酸酯脲(聚胺基甲酸酯之亞類)。在可紡絲為彈性纖維之聚胺基甲酸酯脲聚合物之製備中，藉由羥基端基與二異氰酸酯及一或多個二胺之連續反應延伸二醇。在各情況下，二醇必須經歷鏈延伸以提供具有必要特性(包括黏度)之聚合物。必要時，二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、無機酸、三級胺(諸如三乙胺)、N,N'-二甲基哌嗪及其類似物及其他已知催化劑可用以協助封端步驟。
適合的多元醇組分包括數目平均分子量約600至約3,500之聚醚二醇、聚碳酸酯二醇及聚酯二醇。可包括兩種或兩種以上多元醇或共聚物之混合物。
可使用之聚醚多元醇之實例包括彼等具有兩個或兩個以上羥基之二醇，該等二醇來自環氧乙烷、環氧丙烷、氧雜環丁烷、四氫呋喃及3-甲基四氫呋喃之開環聚合及/或共聚合，或來自各分子中具有少於12個碳原子之多元醇之縮合聚合，該多元醇諸如二醇或二醇混合物，諸如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇及1,12-十二烷二醇。線性、雙官能聚醚多元醇為較佳的，且分子量為約1,700至約2,100之聚(四亞甲基醚)二醇(諸如官能度為2之Terathane® 1800(INVISTA of Wichita,KS))為特定適合多元 醇之一個實例。共聚物可包括聚(四亞甲基-共-伸乙基醚)二醇。
可使用之聚酯多元醇之實例包括彼等具有兩個或兩個以上羥基之酯二醇，該等酯二醇係藉由脂族聚羧酸與各分子中具有不超過12個碳原子之低分子量多元醇或其混合物進行縮合聚合而產生。適合聚羧酸之實例為丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸及十二烷二羧酸。用於製備聚酯多元醇之適合多元醇之實例為乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇及1,12-十二烷二醇。具有約5℃至約50℃之熔融溫度的線性雙官能聚酯多元醇為特定聚酯多元醇之一實例。
可使用之聚碳酸酯多元醇之實例包括彼等具有兩個或兩個以上羥基之碳酸酯二醇，該等碳酸酯二醇係藉由光氣、氯甲酸酯、碳酸二烷基酯或碳酸二烯丙酯與各分子中具有不超過12個碳原子之低分子量脂族多元醇或其混合物進行縮合聚合而產生。用於製備聚碳酸酯多元醇之適合多元醇之實例為二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇及1,12-十二烷二醇。具有約5℃至約50℃之熔融溫度的線性雙官能聚碳酸酯多元醇為特定聚碳酸酯多元醇之一實例。
二異氰酸酯組分亦可包括單一二異氰酸酯或不同二異氰酸酯之混合物，該混合物包括含有4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)及2,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)之二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)之異構體混合物。可包括任何適合的芳族或脂族二異氰酸酯。可使用之二異氰酸酯之實例包括(但不限於)1-異氰酸酯基-4-[(4-異氰酸酯基苯基)甲基]苯、1-異氰酸酯基-2-[(4-氰酸酯基苯基)甲基]苯、雙(4-異氰酸酯基環己基)甲烷、 5-異氰酸酯基-1-(異氰酸酯基甲基)-1,3,3-三甲基環己烷、1,3-二異氰酸酯基-4-甲基-苯、2,2'-甲苯二異氰酸酯、2,4'-甲苯二異氰酸酯及其混合物。特定聚異氰酸酯組分之實例包括Mondur® ML(Bayer)、Lupranate® MI(BASF)及Isonate® 50 O,P'(Dow Chemical)及其組合。
增鏈劑可為水或用於聚胺基甲酸酯脲之二胺增鏈劑。視聚胺基甲酸酯脲及所得纖維之所需特性而定，可包括不同增鏈劑之組合。適合二胺增鏈劑之實例包括：肼；1,2-乙二胺；1,4-丁二胺；1,2-丁二胺；1,3-丁二胺；1,3-二胺基-2,2-二甲基丁烷；1,6-己二胺；1,12-十二烷二胺；1,2-丙二胺；1,3-丙二胺；2-甲基-1,5-戊二胺；1-胺基-3,3,5-三甲基-5-胺甲基環己烷；2,4-二胺基-1-甲基環己烷；N-甲胺基-雙(3-丙胺)；1,2-環己二胺；1,4-環己二胺；4,4'-亞甲基-雙(環己胺)；異佛爾酮二胺；2,2-二甲基-1,3-丙二胺；間四甲基二甲苯二胺；1,3-二胺基-4-甲基環己烷；1,3-環己烷-二胺；1,1-亞甲基-雙(4,4'-二胺基己烷)；3-胺甲基-3,5,5-三甲基環己烷；1,3-戊二胺(1,3-二胺基戊烷)；間亞二甲苯基二胺及Jeffamine®(Texaco)。
當需要聚胺基甲酸酯時，增鏈劑為二醇。可使用之此等二醇之實例包括(但不限於)乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-三亞甲基二醇、2,2,4-三甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,4-雙(羥基乙氧基)苯及1,4-丁二醇及其混合物。
可視情況包括單官能醇或單官能二烷基胺封端劑以控制聚合物之分子量。亦可包括一或多種單官能醇與一或多種二烷基胺之摻合物。
適用於本發明之單官能醇之實例包括選自由以下組成之群之至少一個成員：具有1至18個碳之脂族及環脂族一級醇及二級醇、酚、經取代酚、分子量小於約750(包括分子量小於500)之乙氧基化烷基酚 及乙氧基化脂肪醇、羥胺、經羥甲基及羥乙基取代之三級胺、經羥甲基及羥乙基取代之雜環化合物及其組合，包括糠醇、四氫糠醇、N-(2-羥乙基)丁二醯亞胺、4-(2-羥乙基)嗎啉、甲醇、乙醇、丁醇、新戊醇、己醇、環己醇、環己烷甲醇、苄醇、辛醇、十八醇、N,N-二乙基羥胺、2-(二乙胺基)乙醇、2-二甲胺基乙醇及4-哌啶乙醇及其組合。
適合單官能二烷基胺封端劑之實例包括：N,N-二乙胺、N-乙基-N-丙胺、N,N-二異丙胺、N-第三丁基-N-甲胺、N-第三丁基-N-苄胺、N,N-二環己胺、N-乙基-N-異丙胺、N-第三丁基-N-異丙胺、N-異丙基-N-環己胺、N-乙基-N-環己胺、N,N-二乙醇胺及2,2,6,6-四甲基哌啶。
結合強化添加劑
結合強化添加劑可為任何適合的烴類樹脂，諸如彼等選自聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚乙烯吡咯啶酮、其共聚物、其衍生物及其組合之烴類樹脂。衍生物可包括酯、酸、醯胺及其類似物。結合強化添加劑可具有任何適合分子量，諸如300至500,000之數目平均分子量。更高數目平均分子量可為50,000-500,000或150,000至300,000。更低數目平均分子量可為小於50,000。更低數目平均分子量之烴類樹脂之適合範圍可為約300至45,000或1000至40,000。
苯乙烯添加劑可包括聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯衍生物及其組合。適合的以苯乙烯為主之聚合物之實例包括(但不限於)聚苯乙烯、對烷基聚苯乙烯(諸如對甲基聚苯乙烯)、對芳基聚苯乙烯及其類似物。另外，聚苯乙烯共聚物之實例包括苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯與(1-甲基乙烯基)苯之共聚物及其組合。
丙烯酸系聚合物可包括多種單體中之任一者。包括丙烯醯基部分之彼等單體(例如丙烯酸及甲基丙烯酸)以及其衍生物或其混合物為 適合的。酯、醯胺、丙烯酸腈及其混合物係較佳視為衍生物。實例包括聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸丁酯)及其組合。
作為組分之含C1-12烴基之(甲基)丙烯酸酯單體的實例包括(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烯基酯、(甲基)丙烯酸環烷基酯、(甲基)丙烯酸環烯基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、(甲基)丙烯酸烷芳基酯、(甲基)丙烯酸芳烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基芳烷基酯、(甲基)丙烯酸芳烷基芳基酯及其類似物。其中，(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸環烷基酯為適合的。
適用之丙烯酸系聚合物之實例包括聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸丁酯)及其組合。
添加劑
以下列舉可視情況包括在聚胺基甲酸酯脲組合物中之添加劑之種類。例示性及非限制性清單係包括在內。然而，額外添加劑為此項技術所熟知。實例包括：抗氧化劑、UV穩定劑、著色劑、顏料、交聯劑、相變材料(固體石蠟)、抗微生物劑、礦物(亦即銅)、微囊封添加劑(亦即真蘆薈、維生素E凝膠、真蘆薈、海帶、菸鹼、咖啡鹼、香料或香精)、奈米粒子(亦即二氧化矽或碳)、碳酸鈣、阻燃劑、抗黏添加劑、抗氯降解添加劑、維生素、藥物、芳香劑、導電添加劑、染色劑及/或染料輔助試劑(諸如四級銨鹽)。可添加至聚胺基甲酸酯脲組合物之其他添加劑包括助黏劑、抗靜電劑、抗蠕變劑、光學增亮劑、聚結劑、導電添加劑、發光添加劑、潤滑劑、有機及無機填充劑、防腐劑、調質劑、熱變色添加劑、驅蟲劑及潤濕劑、穩定劑(受阻酚、氧化鋅、受阻胺)、助滑劑(聚矽氧油)及其組合。
添加劑可提供一或多種有利特性，包括：染色性、疏水性(亦即 聚四氟乙烯(PTFE))、親水性(亦即纖維素)、摩擦控制、抗氯性、抗降解性(亦即抗氧化劑)、黏著性及/或可熔性(亦即黏著劑與助黏劑)、阻燃性、抗微生物特性(銀、銅、銨鹽)、阻障、導電性(碳黑)、拉伸特性、顏色、發光、可再循環性、生物降解性、芳香、黏性控制(亦即金屬硬脂酸鹽)、觸覺特性、定形能力、熱調節(亦即相變材料)、營養、消光劑(諸如二氧化鈦)、穩定劑(諸如水滑石)、碳鈣鎂石與水碳鎂石之混合物、UV篩選劑及其組合。
製造纖維之方法
藉由聚胺基甲酸酯-脲聚合物之溶液紡絲(濕法紡絲或乾式紡絲)來產生一些實施例之纖維，該聚合物係來自具有習知胺基甲酸酯聚合物溶劑(例如DMAc)之溶液。聚胺基甲酸酯脲聚合物溶液可包括上文所述之組合物或添加劑中之任一者。藉由使有機二異氰酸酯與適當二醇在二異氰酸酯與二醇之莫耳比在1.6至2.3(較佳1.8至2.0)之範圍內時反應以產生「封端二醇」，從而製備該聚合物。隨後使封端二醇與二胺增鏈劑之混合物反應。在所得聚合物中，軟鏈段為聚合物鏈之聚醚/胺基甲酸酯部分。此等軟鏈段呈現低於60℃之熔融溫度。硬鏈段為聚合物鏈之聚胺基甲酸酯/脲部分；此等硬鏈段具有高於200℃之熔融溫度。硬鏈段共計為聚合物總重量之5.5%至9%，較佳6%至7.5%。
在製備纖維之一個實施例中，經由分配板及孔之所需配置來計量含有30%-40%聚合物固體之聚合物溶液以形成長絲。配置分配板以用同心外鞘-纖芯型、偏心外鞘-纖芯型及並列配置之一來合併聚合物流，接著擠壓通過普通毛細管。藉由在300℃-400℃及至少10：1之氣體：聚合物質量比下引入熱的惰性氣體來乾燥擠出長絲，且以至少400公尺/分鐘(較佳至少600m/min)之速度抽出且隨後以至少500公尺/分鐘(較佳至少750m/min)之速度捲繞。以下給出之全部實例均以762m/min之捲取速度(take-up speed)在熱惰性氣體氛圍中以80℃擠出溫度 製得。標準製程條件為此項技術所熟知。
可將強化結合之添加劑(諸如聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物或聚乙烯吡咯啶酮)添加至聚合物溶液中以用於纖芯、僅外鞘或用於單組分(非雙組分)纖維。舉例而言，在外鞘-纖芯型雙組分纖維中，添加劑可僅存在於外鞘中。當添加劑僅在外鞘中時，其可以該外鞘之約0.5重量%至約70重量%的量存在。
根據本發明製得之彈性纖維所形成的紗線總體上具有至少0.6cN/dtex之斷裂強度、至少400%之斷裂伸長率、至少27mg/dtex之在300%伸長率下的卸載模數。
根據ASTM D 2731-72之通用方法量測彈性纖維之強度及彈性特性。就以下表格中報導之實例而言，在50公分/分鐘之恆定伸長率下在0%與300%伸長率之間循環具有5cm標距之彈性纖維長絲。在第一次循環時在100%(M100)及200%(M200)伸長率下以力測定模數並以公克報導。在第五次循環時在200%伸長率下測定卸載模數(U200)並以公克在表中報導。在第六次延伸循環時量測斷裂伸長率百分比及斷裂力。
如第五次卸載曲線返回實質上零壓力時所處之點所指示，將定形百分比確定為在第五次及第六次循環之間剩餘之伸長率。在對樣品進行五次0%-300%伸長/鬆弛循環之後30秒時量測定形百分比。隨後以定形%=100(Lf-Lo)/Lo計算該定形百分比，其中Lo及Lf為五次伸長/鬆弛循環之前(Lo)及之後(Lf)當不用拉力保持筆直時的長絲(紗線)長度。
本發明之特徵及優點藉由以下實例更充分展示，該等實例係用於說明目的且並不欲解釋為以任何方式限制本發明。
實例
本發明之代表性實施例將參照說明本發明之原理及實施的以下 實例加以描述。在此等實例中，根據習知方法製備之聚胺基甲酸酯/脲為線性聚合物(可購自Wichita,KS及Wilmington,DE之Invista,S.à.r.L.)；St代表聚苯乙烯；St1代表較低數目平均分子量之聚苯乙烯；BM代表聚(甲基丙烯酸丁酯)；IBM代表聚(甲基丙烯酸異丁酯)；MMA代表聚(甲基丙烯酸甲酯)；AN代表聚丙烯腈；SMMA代表共聚物聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)；SAN代表共聚物聚(苯乙烯-共-丙烯腈)；PVP代表聚乙烯吡咯啶酮MB2766：熱塑性丙烯酸樹脂ZeroCreepTM代表熱熔彈性附著黏著劑。
除了MB2766及ZeroCreepTM由Dianal America,Inc提供且熱熔黏著劑由Bostik提供以外，以上列出之化合物可購自Sigma Aldrich。
實例1 纖芯溶液
將嵌段聚胺基甲酸酯完全溶解於二甲基乙醯胺溶劑中，以得到紡絲纖芯溶液。由此，聚胺基甲酸酯與DMAC以重量計之混合比率為35：65(w/w)。
外鞘溶液
將聚苯乙烯完全溶解於二甲基乙醯胺溶劑中，以得到聚苯乙烯儲備溶液，隨後將該儲備溶液與嵌段聚胺基甲酸酯溶液(參見纖芯溶液)混合。由此，聚苯乙烯與聚胺基甲酸酯以重量計之混合比率列於表1中。為確保均一性，在表徵或紡絲開始之前將各共聚物樣品徹底 混合6小時。
其後，將纖芯-外鞘溶液在930公尺/分鐘之捲繞速度下紡絲為具有4根扭絞在一起之長絲的40及360丹尼爾紗線的單線。在進入經5.5公斤/小時之流動速率下之375℃氮氣沖洗的紡絲纖芯-外鞘單元之前，將聚合物溶液溫度控制在50℃。隨後將經乾燥之紗線捲繞成管狀物。量測此測試物件之初紡紗線特性且列於表1中。
實例2
除了用聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚(丙烯腈)替換聚苯乙烯及使用表1所示之以重量計之混合比率(w/w)以外，使用如實例1中描述之相同程序及條件。量測此測試物件之初紡紗線特性且列於表1中。
實例3
將聚苯乙烯溶解於二甲基乙醯胺溶劑中以得到聚苯乙烯溶液(30%)，且將所形成之聚合物溶液紡絲為紗線。量測此測試物件之初紡紗線特性且列於表3a中。
實例4
將聚苯乙烯及聚乙烯吡咯啶酮兩者分別溶解於二甲基乙醯胺溶劑中，以得到聚苯乙烯溶液(30%)及聚乙烯吡咯啶酮溶液(20%)。其後，將由聚苯乙烯溶液(30%)及聚乙烯吡咯啶酮溶液(20%)製成之聚合物摻合物溶液紡絲為紗線。量測此測試物件之初紡紗線特性且列於表3中。
實例5
將較低平均數目分子量之聚苯乙烯溶解於二甲基乙醯胺溶劑中以得到聚苯乙烯溶液(60%)，且將所形成之聚合物溶液紡絲為紗線。量測此測試物件之初紡紗線特性且列於表3b中。
表1.外鞘-纖芯型彈性纖維初紡紗線特性與對照彈性纖維紗線之比較.
PUU：對照彈性纖維紗線(聚胺基甲酸酯脲)；PU：聚胺基甲酸酯脲；St：聚苯乙烯；SMMA：聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)；SAN：聚(苯乙烯-共-丙烯腈)；BM：聚(甲基丙烯酸丁酯)；IBM：聚(甲基丙烯酸異丁酯)；MB2766：丙烯酸樹脂。
表1說明適合於本發明之外鞘-纖芯型雙組分彈性纖維之特性。P1為對照，即常規彈性纖維，樣品P2-10為根據本發明製得之外鞘-纖芯型彈性纖維。由以上實例可見，嵌段聚胺基甲酸酯與聚合添加劑(包括(但不限於)聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸丁酯)及衍生物)之溶液混合物的乾式紡絲對紗線特性無明顯負面影響。此等纖維之伸長率及定形數據中所存在之微小偏差為意料之中的，且該等偏差可歸因於添加聚合添加劑至個別彈性纖維紗線中。
總體而言，外鞘-纖芯型雙組分彈性纖維P2-10被發現具有極佳特性，諸如高伸長率及與常規彈性纖維P1相似之定形。
結合結果
在結合雙組分彈性纖維至非編織物之後，根據先前所描述之方法測試樣品之結合保持力(100-%蠕變保持力)。在紙尿布應用中，在下文所描述之在熱熔黏著劑已經施加於基材上之後2天內進行的特定測試中當結合保持力為超過60%，較佳超過70%，更佳超過75%，最佳超過80%時，彈性纖維之結合效能通常被視為優良的。此等測試指示藉由熱熔黏著劑可實現何種程度之黏著力及結合保持力。由於熱熔黏著劑之高成本，該等黏著劑係以低於18gsm(每平方公尺經黏著性材料覆蓋之基材上的黏著性材料的公克數)，更佳等於或低於15gsm，且最佳等於或低於12gsm之附加量使用(美國專利第20090264580號)。
在本發明中，藉由表2a-b所示之特定實例說明外鞘-纖芯型彈性纖維之結合效能。
由表2a-b顯而易見的是，本發明之雙組分纖維與對照彈性纖維相比呈現對非編織織物之更高結合保持力。
當ZeroCreepTM附加物為7gsm時，雙組分彈性纖維P2-7及P9-12與對照彈性纖維P1或P8相比呈現優良的結合效能(表2a-b)。應注意具有聚苯乙烯及聚(甲基丙烯酸丁酯)添加劑之纖維呈現較高結合保持力。
在ZeroCreepTM附加物等於11gsm時，本發明所主張之全部6種雙組分纖維與對照彈性纖維相比具有對非編織物之優良結合能力。如此前所見，當在纖維外鞘中使用聚苯乙烯及聚(甲基丙烯酸丁酯)時，結合保持力增加較多。
當ZeroCreepTM附加物為15.5gsm時，本發明之全部纖維(P2-7及P9-12)(包括對照纖維(P1及P8))呈現高得多的結合保持力。本發明之雙組分纖維與對照纖維相比仍呈現較好的蠕變保持力。
PUU1：對照彈性纖維紗線(聚胺基甲酸酯脲)；St：聚苯乙烯；PVP：聚乙烯吡咯啶酮。
PUU2：對照彈性纖維紗線(聚胺基甲酸酯脲)；St1：低平均數目分子量之聚苯乙烯
表4及表5顯示本發明之纖維與對照物相比呈現較好的結合保持力。
雖然已描述了哪些目前被認為是本發明之較佳實施例，但熟習此項技術者將認識到可在不背離本發明之精神的情況下對其進行變化及修改，且意欲包括所有該等變化及修改，使其屬於本發明之真實範疇內。

Claims (17)

  1. 一種層壓結構，其包含：自聚合物溶液中溶液紡絲之彈性纖維，該聚合物溶液包含聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約30重量%之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸丁酯)、其共聚物、其衍生物及其組合；其中該彈性纖維黏附於一或多層選自由以下組成之群之基材：織物、非編織物、薄膜及其組合。
  2. 如請求項1之層壓結構，其中該添加劑係選自聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯衍生物及其組合。
  3. 如請求項1之層壓結構，其中該彈性纖維係藉由黏著劑、超音波結合、熱結合或其組合黏附。
  4. 如請求項1之層壓結構，其中該彈性纖維為外鞘-纖芯型雙組分纖維且該添加劑僅存在於該外鞘中。
  5. 如請求項4之層壓結構，其中該外鞘包括佔該外鞘之約0.5重量%至約70重量%之量的該添加劑。
  6. 如請求項1之層壓結構，其中該彈性纖維進一步包含佔該纖維之0.1重量%至約2重量%之量的局部整理劑，該局部整理劑包含礦物油、矽油或其組合。
  7. 如請求項6之層壓結構，其中該局部整理劑具有約5厘拖(centistokes)至約150厘拖之黏度。
  8. 如請求項1之層壓結構，其中該彈性纖維進一步包含選自硬脂酸鎂、有機硬脂酸鹽、矽油、礦物油及其組合之額外添加劑。
  9. 一種自聚合物溶液中溶液紡絲之彈性纖維，該聚合物溶液包含聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約0.90重量%之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸丁酯)、其共聚物、其衍生物及其組合。
  10. 一種自聚合物溶液中溶液紡絲之彈性纖維，該聚合物溶液包含聚胺基甲酸酯及至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸丁酯)、其共聚物、其衍生物及其組合，其中該添加劑具有300至低於50,000之數目平均分子量。
  11. 如請求項10之彈性纖維，其中該添加劑具有300至45,000之數目平均分子量。
  12. 一種溶液紡絲型雙組分彈性纖維，其包含外鞘-纖芯型構造；其中該纖芯包含聚胺基甲酸酯且該外鞘包含聚胺基甲酸酯及至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸丁酯)、其共聚物、其衍生物及其組合。
  13. 一種織物，其包含：請求項9至12中任一項之彈性纖維。
  14. 如請求項13之織物，其中該織物包含針織、編織或非編織構造。
  15. 一種製備層壓結構之方法，其包含：提供自聚合物溶液中溶液紡絲之彈性纖維，該聚合物溶液包含聚胺基甲酸酯及約0.01重量%至約30重量%之至少一種選自由以下組成之群的添加劑：聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸丁酯)、其共聚物、其衍生物及其組合；其中將該彈性纖維黏附於一或多層選自由以下組成之群之基材：織物、非編織物、薄膜及其組合。
  16. 如請求項15之方法，其中該彈性纖維係藉由超音波結合、黏著劑、熱結合及其組合黏附。
  17. 如請求項15之方法，其中該層壓物品係包括於拋棄式衛生物品中。
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