CN1236121C - 直接成形的、混合纤维尺寸的无纺织物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了适合用作，例如由无纺织物制成的个人护理制品的吸入/分布材料的无纺织物，其中织物由直接成形的混合尺寸纤维制成。纤维可以是复合纤维。织物可以具有较粗纤维区域和较细纤维区域以改变织物特性例如渗透性，或者混合尺寸纤维可以均匀分布。纤维也可以卷曲。还公开了制造这种材料的方法。由于在污染工作区设置高渗透性区域，因此，一种分区纤维织物可以快速吸入污物，并且还可以在横贯具有较低渗透性但较高的毛细作用的端部区域良好分布。

Description

直接成形的、混合纤维尺寸的无纺织物
                       发明领域
本发明涉及纤维无纺织物。更具体讲，本发明涉及直接成形(聚合物到织物)的纤维无纺织物，该纤维无纺织物适合用于液体吸收用途例如个人护理制品。
                       发明背景
目前的个人护理制品效率很低，这是因为制品可达到的吸收能力中仅有较小部分使用，因此制品将会泄露。这可能是由于没有发挥吸收系统的最佳性能带来的结果，但通常是由于吸收系统本身的低效所导致。为了达到高效率，吸收系统必须：
·按每次制品污染时液体输送的速率接受液体(吸入)
·将液体分布到制品各处(分布)，和
·储存液体(保留)
高效系统是理想的，这是因为它们允许制品由很少的材料制成，这样来提供较薄，更稀疏，更适合的制品并且减少必须加以处理的材料数量。而且最好使单独的一种材料实现所有三个功能，以便制造简单，且制造费用低。
通常，需要不同的材料来实现每个功能，因为支持一个功能的材料特性经常与支持其它功能所需要的材科特性相反。例如，提供良好液体吸入量的纤维材料通常具有较大的纤维间距，以提供液体进入以渗透的空间，和抵抗液体排放到分布和保留部件内的最小阻力。即，它们具有较高的渗透性，和较低的毛细张力。但是，特别是当液体在例如站立着的孩子的旧尿布内垂直移动时，依赖于毛细张力的分布材料需要较小的纤维间距，该毛细张力是毛细管现象的驱动力。即，分布材料通常具有较低的渗透性，和较高的毛细张力。良好的吸入材料的实例包括那些如美国专利5,364,382(latimer等人)所述的波动控制材料，这些材料适合提供良好的液体吸入量，但是需要一些其它材料与其液体连通，以提供所需的分布和保留。类似的，在美国专利申请08/754,414中可以发现得益于其它材料以实现其它功能的分布材料和保留材料的实例。
本发明的一个目的是使制造的无纺织物具有柔性，这样该织物可满足其所制成的制品所需要的特性。例如，可以这样在一种材料中实现液体吸入和分布功能。在一个实施例中，本发明可以用来提供在X-Y平面上具有明显差异的渗透性区域的材料。在另一个实施例中，本发明可用来提供非常均匀的低密度织物。
                       发明概述
本发明的目的通过设计的新颖喷丝组件加以实现，设计的该喷丝组件在相同的聚合物分布系统中产生混合的聚合物计量速率，可选择的还产生混合的聚合物比率。
本发明可以用来制造由无纺织物制成的个人护理制品的吸入/分布材料，该织物具有一个中心区域和两个末端区域，其中中心区域的渗透性比末端区域的渗透性高。本发明还可以用来制造具有不同尺寸纤维的高度均匀、低密度织物。
在一个实施例中，由于在污物作业区内设置高渗透区域，因此允许材料快速吸入污物(insult)，而且在具有较低渗透性和较高毛细作用的整个末端区域提供良好分布。
在该实施例中，第一区域的渗透性最好是第二区域的渗透性的至少约2倍，并且材料最好是一种卷曲纤维并排构成的复合纤维无纺织物，该复合纤维无纺织物通过纺粘法制成，并且在每个区域具有不同尺寸的纤维。第一区域的纤维的直径应比第二区域纤维的直径大，以便产生较高的渗透性，而且，第一区域应具有约40∶60的聚合物比率，以便使纤维卷曲最大。
在另一个实施例中，具有两种或多种不同尺寸的纤维在制造时充分的混合，这样制成一种高度均匀的织物。
                     附图的简要描述
图1是喷丝板图，其中，希望通过高的聚合物通过量的孔比希望通过低的聚合物通过量的孔大。
图2是标准喷丝板或喷丝头的图，其中所有的纤维制造孔与其上的计量板的纤维制造孔尺寸相同，在该计量板中一些孔比其它孔大。
图3是用于喷丝组件的聚合物分布板中的流动通道图，用于产生对于高速纤维的40∶60聚合物比率和对于低速纤维的60∶40的聚合物比率。
图4是用于MIST评估实验中的摇篮(cradle)的侧视图。
图5是具有交替间布的高流率孔和低流率孔的喷丝板图。
图6是具有分开的高流率孔和低流率孔的喷丝板图，高流率孔位于纤维束的周边，而低流率孔位于纤维束的内部或中心部分。
                         定义
这里所使用的术语“无纺织物或织物”是指这样一种织物，它具有互层的单根纤维或线结构，但没有采用与针织物相同的方式。无纺织物或织物由许多方法例如熔喷法，纺粘法和粘合粗梳纱织物法形成。无纺织物的单位重量通常以每平方码材料的盎司数(osy)或克/平方米(gsm)来表示，纤维的直径通常以微米表示。(注意从osy转换成gsm，需用33.91乘osy)。
通常用但尼尔来表示纤维线性密度，纤维线性密度定义成每9000米长的纤维的克重，并可这样计算，即对于圆形横截面的纤维而言，以微米计的纤维直径的平方，乘以以克/立方厘米计的密度，再乘以0.00707。较低线性密度指一种精制纤维，而较高线性密度指一种较厚或较重纤维。例如，假定15微米的聚丙烯纤维可以用其直径平方，该结果乘以0.89g/cc，再乘以0.00707，从而转换成但尼尔。这样，15微米聚丙烯纤维具有约1.42但尼尔(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美国之外的国家，其计量单位通常称为“特”，特是指纤维每一千米长度的克重。特可以用但尼尔/9计算得到。
这里使用的术语“纺粘纤维”指小直径纤维，这种小直径纤维通过使熔融热塑材料经过喷丝头的许多细的通常圆形毛细管挤压成丝，然后挤压丝的直径快速减小而成形，例如参见专利权人为Appel等的美国专利4,340563，Dorschner等的美国专利3,692,618，Matsuki等的美国专利3,802,817，Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394，Hartman的美国专利3,502,763，和Dobo等的美国专利3,542,615。当纺粘纤维淀积在收集表面上时，通常它不粘。纺粘纤维通常是连续的，并且具有大于7微米的平均直径(来自至少10个样本)，特别是在约10和30微米之间。该纤维也可具有例如专利权人Hogle等。的美国专利5,277,976，Hills的美国专利5,466,410，和Largman等的美国专利5,069,970和5,057,368中所述的形状，这些纤维具有非传统的形状。
这里使用的术语“聚合物”通常包括但不局限于，均聚物，共聚物，例如，成块共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物，三元共聚物等，及其混合物和变性物。而且，除非特别限制，术语“聚合物”应包括所有可能的分子几何结构。这些分子几何结构包括，但不局限于全同立构，间同立构和随机对称结构。
这里使用的术语“直接成形”指在纤维纺过后直接由纤维形成的织物，它与由纺丝时收集纤维然后再加工形成的织物不同。
这里使用的术语“喷丝组件”指接受熔融聚合物，分布和计量该聚合物并由聚合物形成纤维的装置。一个喷丝组件通常包括四个部分，(1)“顶块”，该顶块用来接受从一个源输出的聚合物并将其沿横向宽度横跨整个组件分布，(2)“滤网支撑板”，该滤网支撑板用来固定和支撑组件的聚合物滤器或滤网，并且将聚合物均匀分布在纵向上，(3)“分布板”，有时称作计量板，该分布板可能不只一个，它用于将聚合物分布到最终部件的孔中，(4)喷丝板，该喷丝板实际上形成纤维，并且通常是喷丝组件的最昂贵和精密的部件。
这里使用的术语“纵向”或MD指沿该方向制造织物的长度方向。这里使用的术语“横向”或CD指织物的宽度方向，即通常垂直于MD的方向。
这里使用的术语“复合纤维”指由至少两种聚合物形成的纤维，这两种纤维由挤压机挤出并纺在一起而成，这样每根最终的纤维包含这两种纤维。复合纤维有时也指多组分或双组分纤维。尽管复合纤维可以是单组分纤维，但聚合物通常彼此不同。聚合物横跨复合纤维的横截面布置在基本上恒定定位的明显不同的区域中，并沿着复合纤维的长度连续延伸。这种复合纤维的结构可以是，例如，皮芯结构，其中一种聚合物被另一种聚合物围绕，或者可以是并排布置，馅饼式布置或“海中岛屿”式布置。复合纤维在专利权人Kaneko等的美国专利5,108,820，Krueger等的美国专利4,795,668，Marcher等的美国专利5,540,992，Strack等的美国专利5,336,552中描述。复合纤维还在Pike等的美国专利5,382,400中描述，并且可能由于利用两种(或多种)聚合物的不同膨胀率和收缩率而卷曲。卷曲纤维还可以由机械装置并使用德国专利DT 2513 251 A1中的方法产生。对两种组分的纤维，聚合物可以保持75/25，50/50，25/75或任何其它希望的比率。纤维还可具有如Hogle等的美国专利5,277,976及Hills的美国专利5,466,410及Largman等的美国专利5,069,970和5,057,368中所描述的形状，这些纤维具有非传统形状。这些形状可以是多瓣形(multiobal)，星形或类似字母C，E，X，T等的形状。
这里使用的穿透空气粘合或“TAB”指粘合无纺织物的方法，其中使空气充分热以便熔化织物的纤维的其中一种聚合物，并迫使空气透过织物。空气速度在100和500英尺/分钟，并且滞留时间可以长到6秒。聚合物的熔化和再凝固实现粘合。穿透空气粘合具有相对受限制的可变性，并且因为穿透空气粘合(TAB)需要熔化至少一种组分以实现粘合，它最好作用在具有两种组分的类似复合纤维的织物上，或包括粘合剂的织物上。在穿透空气粘合机中粘合复合纤维织物时，空气从周围的罩经过织物经引导进入支撑织物的多孔辊内，该空气的温度高于一种组分的熔化温度而低于另一种组分的熔化温度。或者，穿透空气粘合机可以平放布置，空气在此垂直向下导入织物之上。这两种结构的操作条件是相似的，主要的差异在于在粘合期间织物的几何结构不同。热空气使聚合物组分熔化，从而在丝之间形成粘合，以便使织物成为一个整体。
这里所使用的术语“个人护理制品”指尿布，导流短裤，吸水内衣裤，成人失禁用品和妇女卫生用品。
                       实验方法
多污染实验(MIST评估)：在这个实验中，一种织物，材料或构件放置在丙烯酸摇篮中，以模拟用户例如婴儿的身体曲线。这种摇篮如图4所示。摇篮沿伸进图内的方向具有33cm的长度并且末端挡住，高度为19cm，在上臂间的内边距离是30.5cm，并且上臂间的夹角是60度。在摇篮最下点，沿伸进图内的方向，摇篮在其长度上具有6.5mm宽的狭槽。
被测材料放置在一片可透过液体的薄膜或带(例如聚乙烯膜)上并放置在摇篮中，该薄膜或带的尺寸与样本尺寸相同。被测材料用每公升8.5克氯化钠的80ml盐溶液污染，该盐溶液经过位于材料上方1/4-1/2英寸(6.4mm-12.7mm)处并垂直于材料中心的喷嘴，以20cc/sec速率喷射。记录流失量。立刻将材料从摇篮移走，并在0.05psi压力下在水平位置放置在干燥的纸巾上，该纸巾覆盖着40/60的纸浆/超吸收剂衬垫，该纸浆/超吸收剂衬垫具有约0.2g/cc的密度，经过5秒后称重，以确定从材料解吸附到超吸收剂衬垫的液体量，以及材料中滞留的液体量。假如解吸附衬垫在自由膨胀条件下浸入盐溶液中经过5分钟后，并且，在承受例如通过真空抽吸产生的作用在衬垫厚度两面的约0.5psi(约3.45kPa)的空气压差达5分钟后，保持每克解吸附衬垫至少20克盐溶液，这样，用其它类似的纸浆和超吸收剂可制造500gsm和0.2g/cc的这种解吸附衬垫，那么，可以使用该其它类似的纸浆和超吸收剂，尽管如此，该实验使用的起毛纸浆和超吸收剂是Kimberly-Clark(Dallas TX)的CR-2054纸浆和Stockhausen公司(Greensboro，NC 27406)的FAVOR 870超吸收剂.在每次污染时使用新的解吸附衬垫，这样重复该实验，因此共进行三次污染。建议对每个样本材料进行至少两次实验。
在实验后，可计算出基于许多被测样品的下述平均值：
·每次污染后在收集盘中的流体重量(流失量)
·每次污染滞留的流体量(即，80克减去流失量)
·每次污染滞留的流体量除以干燥样品初始重量
                     发明的详细描述
本发明包括由新颖的喷丝组件制成的无纺织物，这样可以控制不同尺寸纤维的布置。这样制造的纤维可以是复合纤维。
对于波动功能性来说，较细纤维，例如约0.5至1.5但尼尔/英尺(dpf)的细纤维是理想的，因为这种纤维产生具有小孔结构的织物，该小孔结构导致较高毛细张力和改善的流体控制。较粗的纤维，例如约2.5至5.0dpf，也是理想的，因为它们能制造显著低密度的织物，该显著低密度织物在给定单位重量下产生更多空隙体积。这类结构导致快速的流体吸入。混合纤维尺寸织物能够在一种统一结构中兼具粗和细纤维的优点。
本发明人研究了制造混合纤维尺寸织物的各种方法。这些方法控制聚合物质量流率，通过量或者每孔每分钟克重(GHM)。当处于相同方法条件时，较高通过量的喷丝孔产生较粗纤维，与此相对比，较低通过量喷丝孔产生较细纤维。
在下面的实施例A中，织物可以具有孔尺寸或内纤维间隔，分布和渗透的明显区域，这些区域通过将一种尺寸的纤维限制为指定区域，而将另一种尺寸的纤维限制为另一个的区域来完成。该结构使织物厚度，单位重量和密度可以基本均匀，然而具有提供相对低毛细张力的相对高渗透性的区域，该区域邻接并与提供相对高毛细张力的相对低渗透性的区域液体相通。这些织物可以这样设计，即织物的高渗透性部分，该部分提供较细液体吸入性能，可以放置在需要良好吸入特性的产品，例如个人护理制品的污染目标区，中。通过低渗透性材料，该低渗透性材料提供希望的分布特性，的邻接区域将液体从吸入区域中移走。
在另一个实施例中，即下面的实施例B中，织物也可以具有大大改善的均匀性，其较粗和较细尺寸的纤维基本上均匀分布而不是被限制在某个区域。
实施例A或B的混合的实施例仅仅改变了喷丝组件中的孔的布置和排列，而这些织物和方法都在本发明的范围内。
在纺粘法中，通过使熔融的热塑材料作为单丝从喷丝板的许多细的、通常圆形的毛细管挤出，然后使挤压出的丝的直径快速减小，以形成纤维。喷丝组件具有一个面板装置，该面板装置包括用来分布和计量熔融聚合物的分布装置，和具有孔的喷丝板或喷丝头，聚合物经该孔挤出和纤维化。而且，根据想要的制品的复杂性，可以设多套喷丝组件以产生多层织物。
在纺粘中，热塑聚合物熔化并穿过分布通道将聚合物引导和分配到喷丝板内的每个毛细管或孔中。通过在分布或计量板中设计分布通道来完成这种分配。复合纤维的分布装置比单一组分纤维的分布装置更复杂，当然这是因为必须要分布多于一种的聚合物。复合纤维分布通道尺寸定位的一个实例可以参见图3，图中表示在分布或计量板的X-Y平面中的聚合物分布图。聚合物在点1和4从上面进入如图3所示的图中，流过通道2，5，6，7并在孔3，8排出，以供给下面的喷丝孔，并形成纤维。在图3中，一种第一聚合物，从第一点1开始，穿过一个较粗通道2输送以供给较小纤维孔3，一种第二聚合物，从第二点4开始，穿过一个比第一聚合物的相应通道小的通道5，以产生包含大部分是第一聚合物的纤维。较粗纤维孔8的作用是相反的，因此第二聚合物是主要聚合物，并且这种相反的原因将在后面讨论。尽管通过适当的通道尺寸定位，在图3中制造的纤维达到60∶40和40∶60的聚合物比率，实际上可以制造任何比率的纤维。
分布装置将聚合物供给喷丝板中的孔。图1表示一个喷丝板9，该喷丝板9具有不同尺寸的孔，以经过该孔挤压不同体积的聚合物。标准的喷丝板具有统一尺寸的孔，尽管纤维的形状仅由想象力限制并且可能是多瓣形，星形或类似字母C，E，X，T等形状，但这些孔是圆的。
图1表示一个喷丝板9，该喷丝板9具有用来安装到喷丝组件装置的其它部件上的螺栓孔10。喷丝板9具有根据尺寸分成组的小孔11和大孔12，和制造的较细纤维13和较粗纤维14。纤维这样布置，即不同尺寸的纤维在由箭头指示的纵向制造时保持分隔。
图2表示位置靠近分布或计量板18的标准的喷丝板16，该标准喷丝板16具有统一尺寸的孔17，该分布或计量板18具有不均匀(小孔19和大孔20)尺寸的孔。也可以交替布置来制造本发明的织物，因为将聚合物体积改变成标准喷丝板的特定孔大小，将产生较粗纤维21或较细纤维22。图中还表示大螺栓孔23，并且箭头指向纵向24。虚线箭头表示喷丝板16和分布板18对齐。
通过设计制造纤维的喷丝组件，如上所述，在希望较粗纤维的区域中，使熔融聚合物以较高速度输送到喷丝板内的孔中，这样可达到实施例A中理想的纤维尺寸分布。这可以通过几种方式实现：
1.优选的方式是通过设计喷丝组件的分布板，从而在希望粗纤维的区域中产生高的每孔聚合物通过量，在希望细纤维的区域中产生低的每孔聚合物通过量。该方法使用的标准喷丝板中所有的纤维制造孔的尺寸相同。该方法使产品更柔韧，并且因为与特定的喷丝板相比可以更容易和更快捷地制造薄的分布或计量板，因此，该方法需要更低的费用，更短的制品定货至交货时间。
1.一个替代方法是通过喷丝板本身的设计，希望高聚合物通过量的孔比希望低聚合物通过量的孔大(图1)。利用该方法制造的费用更高，因为喷丝板的纤维成形部分经过机械精加工，以便制造具有非常平滑壁的毛细管来降低纤维断裂。
在这两种方法中，可以控制有效的喷丝孔密度以得到均匀的单位重量轮廓。但是，如果希望时，可以控制有效的喷丝孔密度以获得与分区纤维尺寸结合的分区单位重量。
为了制造实施例B的织物，可以改变孔的布置使较粗纤维和较细纤维交替散布。或者，可以维持与实施例A相同的孔布置，但是纵向改变成与图1和2所示方向垂直的方向。更好地，为了制造实施例B的混合纤维尺寸织物，布置高通过量和低通过量的喷丝孔，这样如图6所示，在纺粘法的横向上形成粗和细尺寸纤维的均匀混合。
图5表示高通过量喷丝孔25和低通过量喷丝孔26基本上均匀地交替散布在横贯喷丝板的有效区域上，该喷丝板还包括螺栓孔28。如图所示，在任一侧提供骤冷气29，30，并且图中也指出了纵向31。本发明人已经发现由于骤冷问题，该方法产生较差的喷丝和形成的织物。与低通过量喷丝孔相比，高通过量喷丝孔具有明显高的骤冷要求。由低通过量喷丝孔制造的较小尺寸纤维更脆弱，并且当受到较粗纤维所需的骤冷气流时易断裂。在分区的纤维尺寸织物制造期间，没有遇到这些骤冷的困难，因为减少了高通过量喷丝区域的孔密度，以便在如图1和2中所示的横向上保持恒定的单位重量，以使粗和细尺寸纤维区域的骤冷要求相似。
图6表示制造混合纤维尺寸纺粘的另一种方法。在图6中，高通过量喷丝孔32位置最靠近骤冷供应源35，36，而低通过量喷丝孔33位于喷丝板38有效区域的中心。图6还表示了螺栓孔34和纵向37。该方法可进行良好的喷丝，并制造出非常好的构造的织物。在该方法中，较粗尺寸纤维首先接触骤冷气并用作隔屏，以便在气流到达靠近纤维束中心的更脆弱的细纤维之前，使气流减慢。一旦这些较粗和较细纤维经过拉丝机(未表示)的长狭槽，它们基本上完全内部混合。
为了制造具有高空隙体积和渗透率的织物，根据专利权人Pike等的美国专利5,382,400的教导，本发明实际使用的纤维应该卷曲，该美国专利中，利用两种(或多种)聚合物的不同膨胀率和收缩率，从而使复合纤维卷曲。在纤维离开喷丝组件后，即，在纤维成形期间，并在淀积于形成无纺织物的多孔带上之前，将纤维削弱并使纤维承受导致其弯曲和卷曲的温度，其作用类似于在通常的室内恒温器中的双金属片的作用。该温度水平通常由空气传递，该空气吹过纤维以便冷却纤维，并将根据纤维中使用的聚合物而变化。还可以根据美国专利5,382,400的教导，通过使用削弱纤维的单元中的热空气来进一步加强卷曲。
特别是对于复合纤维织物，通过在本领域中公知的任何可使用的方法，将根据本发明制造的纤维粘合一起，此时，最好使用穿透空气粘合。
当纺一束复合纤维，在该复合纤维中一些纤维比另一些纤维大得多，此时通常遇到的一个困难是在相同的工艺条件下在同一时间在两种尺寸的纤维中都获得最佳程度的纤维螺旋状卷曲。在使较粗纤维可最佳卷曲条件下，较细纤维倾向于具有低的螺旋状卷曲且平放，这样产生高密度织物。类似的，在较细纤维可最佳卷曲的条件下，较粗纤维倾向于具有高的螺旋状卷曲程度，此时形成小球，从而产生差的构造。通过改变用于每种尺寸纤维中的聚合物比率以获得相同的纤维卷曲水平，可以克服这个问题。
如前所述的聚合物比率可以从每种聚合物实际上占100％至0％变化。已发现在约75∶25至约25∶75的比率下可以获得良好的卷曲水平。更好的比率是在约70∶30和30∶70之间，并且最好的比率是在约60∶40和40∶60之间。更好的，在并排复合纤维中，主要是靠经验发现较细的纤维应该具有约60∶40聚合物比率，其中较大(60％)组分是收缩组分，较粗纤维应具有约40∶60聚合物比率，其中较少(40％)组分是收缩组分。通过使用于喷丝组件的聚合物分布板中的流动通道或流路适当的尺寸定位(图3)，可以获得这类的聚合物分布。对于本领域的普通技术技术人员来说，无需过分实验，利用传统的流体动力学，该传统的流体动力学基于使用的特定聚合物的粘性和其它特性以及希望的纤维尺寸和比率，因此，能够设计适当尺寸的分布通道。
在情况1下或情况2下的该方法的最终结果，和适当尺寸的分布通道是混合纤维尺寸的纤维束。这可以用来制造分区渗透性的织物(实施例A)或高度均匀的织物(实施例B)，也可用于这两个明显的极端之间的其它织物。除均聚物纤维外，还可能利用本方法制造具有混合聚合物比率的复合纤维。将二者结合，以允许使用相结合的混合聚合物比率和混合聚合物计量从而直接形成纤维，以制造非常有用的无纺织物。
可制成本发明的织物的纤维是热塑聚合物，该热塑聚合物可以在纺粘法中处理。这些聚合物包括聚烯烃，例如聚乙烯如Dow Chemical的ASPUN6811A线性低密度聚乙烯，2553 LLDPE和25355和12350高密度聚乙烯均是这种适当的聚合物。这些聚乙烯分别具有约26，40，25和12的熔融流率。形成聚丙烯的纤维包括Exxon ChemicalCompany的Escorene PD 3445聚丙烯和Montell Chemical公司的PF-304。许多其它的聚烯烃也可通过商业上获得。
实例1至5
下面的材料由穿透空气粘合的复合纺粘织物组成，其中第一聚合物是至少98％的线性低密度聚乙烯(Dow Chemical公司的61800)，第二聚合物是至少98％的聚丙烯(Exxon Chemical公司的EscorenePD-3445)。每种聚合物的剩余物包括颜料和添加剂以增强纤维的卷曲。所作的所有的实验都是针对两层特定材料。
在下面的实例中，实例3具有不同渗透性的区域，并且是本发明的典型实施例，其中一个区域的渗透性是另一个区域的渗透性的2倍。除了喷丝组件的配置在图2中表示之外，通常根据美国专利5,382,400的教导制造这种材料，以便提供具有均匀的单位重量的纤维尺寸的理想分区。在并排结构中，纤维包含重量分别约占50％的两种聚合物。本发明人已经发现较高渗透性区域的渗透性应至少是较低渗透性区域的渗透性的1.5倍，以便在实施例A中，在希望的个人护理应用时运行良好。在改进的MIST实验中，实例3的高渗透区域位于织物的中心，并位于施加流体污染的区域内。低渗透性区域邻近高渗透性区域，并且在样本的端部。当样品放置在测试摇篮内时，这些端部在中心区域之上垂直抬起。
表1给出了主要过程变量的工艺条件。
                                            表1
工艺参数   实例1   实例2   实例3
骤冷气温度(°F)   65   65   67
巷曲指数范围1至-5   1＝无卷曲，5＝高卷曲(近似每英寸30)
  3   4   4
A&B聚合物的挤压温度(°F) 450 450 450
通过量(克/孔/分钟)   0.6   0.35   0.55/0.35(平均＝0.45)
喷丝组件(孔/英寸)   48   48   44
喷丝孔直径(毫米)   0.4   0.4   0.4
抽吸空气压力(磅/平方英寸)   3.0   6.0   6.0
抽吸空气温度(°F)   345   340   350
TAB温度(°F)   254   253   260
                               表1(续)
工艺参数   实例4   实例5
骤冷气温度(°F)   61   62
卷曲指数范围1至-5   1＝无卷曲，5＝高卷曲(近似每英寸30)
  3   4
A&B聚合物的挤压温度 450 450
通过量(克/孔/分钟)   0.8/0.3(平均＝0.5)   0.75/0.38(平均＝0.5)
喷丝组件(孔/英寸)   40   48
喷丝孔直径(毫米)   0.4   0.4
抽吸空气压力(磅/平方英寸)   8.0   8.0
抽吸空气温度(°F)   347   342
TAB温度(°F)   265   265
实例1和2在渗透性上是均匀的，并且不是实施例A的典型例子。实例1的渗透性高于但类似于实例3的中心区域。实例2的渗透性类似但低于实例3的端部。实例1-3用3份Ahcovel Base N62(可从北卡罗莱纳州的Mount Holly的Hodgson Textile Chemicals得到)和1.7份Glucopon 220UP(可从宾夕法尼亚州的Ambler的HenkelCorporation得到)的溶液处理。织物用该溶液浸透，并且多余的液体真空挤出。然后将织物在100℃下烘干。利用活性固体对织物的最终处理水平是2.25％Ahcovel Base N62，0.75％Glucopon 220UP。表2所示的单位重量，厚度和密度计量是针对处理过的织物。所有的MIST实验都是针对处理过的织物进行。
实例4在渗透性上是均匀的，并且包括重量百分比为33％，0.9但尼尔的纤维和重量百分比为67％，2.8但尼尔的纤维的均匀混合物，所有的纤维都含重量百分比为50％的聚乙烯(PE)和重量百分比为50％的聚丙烯(PP)。实例5在渗透性上是均匀的，并且包括重量百分比为50％，1.2但尼尔的纤维和重量百分比为50％，2.4但尼尔的纤维的均匀混合物，前一种纤维含重量百分比为50％的PE和重量百分比为50％的PP，后一种纤维含重量百分比为70％的PP和重量百分比为30％的PE。
表2表示一些实例的织物的特性。
                                     表2
  实例序号   单位重量(osy)   织物厚度(mill)   织物密度(g/cc)   纤维尺寸(但尼尔)   Riese渗透性(μ2)   MIST测试保留的流体(克流体/克织物)
  1   2.43   136   .024   3.1   2000   18.4
  2   2.92   109   .036   1.1   375   14.8
  3   2.74   167   .022   见附注(1)   见附注(2)   20.0
附注：
(1)实例3的材料由2.2但尼尔纤维的2.5英寸(64毫米)长中心区域和1.1但尼尔纤维的2.25英寸(57毫米)端部区域构成(提供样本总长7英寸(178毫米))。
(2)在实例3的中心区域的Riese渗透性是1630μ2。端部区域的渗透性是815μ2。
(3)织物厚度在3英寸(76毫米)直径的圆形塑料上加载0.05磅/平方英寸的负荷的情况下测出。
(4)以平方微米为单位的Riese渗透性KRiese由下面的公式计算：
            KRiese＝0.075R2(1-X)(X/(1/X))2..5
其中
R＝以微米为单位的平均纤维半径
X＝织物的孔隙率＝(d纤维-d织物)/d纤维
d纤维＝以g/cc为单位的纤维的密度(上述所有织物的该值都是0.91g/cc)
d织物＝基于在0.05磅/平方英寸的负荷下所测得的织物厚度的以g/cc为单位的纤维的密度。
通过将浸透的样本放置在测试摇篮中并且测量在排干后样本保留的流体量来确定保留流体的性能。每克材料所保留的流体量是对束缚或控制一种吸收制品中的流体的样本能力的另一种量度。保留的流体数据在表3中给出。
                             表3
  实例序号   纤维尺寸(但尼尔)   Riese渗透性(μ2)   MIST测试保留流体(克流体/克织物)
  1   3.1   2000   30.4
  2   1.1   375   24.8
  3   分区1.1/2.2但尼尔   分区1630/815   37.1
上述实例表示实施例A所用的材料(实例3)，该材料提供了在MIST测试中优于对比实例的特性。
表4表示选择实例的织物的附加特性。这里所示的值是针对未处理织物的测值，固为不是所有的织物都被处理过和MIST测试过。
                            表4
实例1   实例4   实例5
单位重量(osy) 2.5   2.5   2.5
纤维线性密度(但尼尔) 3.0   0.9/2.8   1.2/2.4
织物厚度(mil) 160   155   165
密度(g/cc) 0.021   .022   .020
空隙体积(cc孔隙/g织物) 46.2   45.2   48.2
最大垂直毛细管高度(cm) 1.2   1.6   1.6
注意：最大垂直毛细管高度(MVWH)是基于如下假定计算得到，即利用与纤维成60°接触角，且具有54达因/厘米的表面张力和1g/cc密度的流体，在给定纤维尺寸和织物密度的条件下，具有均匀纤维空隙。
表4中的结果表示就孔隙体积而言实例4(混合纤维尺寸，均匀的聚合物比率)与实例1(均匀的纤维尺寸和聚合物比率)相差不大，但是就MVWH而言前者优于后者，这样在用作吸收制品中的波动材料时提供改善的流体处理特性。改进的原因在于粗纤维(提供低密度/高孔隙体积)与细纤维(提供减少的纤维间的空隙并从而改善毛细管作用)的结合。
表4中的结果还表示实例5(混合的纤维尺寸，混合的聚合物比率)提供的织物具有比实例1和4低的密度和比实例1和4高的孔隙体积，而且在MVWH方面与实例4相差不多。这是通过在实例5中采用比实例4少的纤维物质来实现，该相对少的纤维物质用在粗纤维中-这对于低密度/高孔隙体积起主要作用。这种改进是由于聚合物的分布改善，从而导致细纤维具有与粗纤维几乎相同的卷曲程度。
尽管上面已经详细描述了本发明的几个典型的实施例，对本领域的普通技术人员来说，很容易理解在不实质上超出本发明的新颖的教导和优点的前提下，本发明的典型实施例可作许多修改。因此，所有的这些修改都应包含在如下面的权利要求书所限定的本发明的范围内。在权利要求中，含义扩展的功能权利要求覆盖这里所述的结构，它可实施提到的功能，而且不仅包含结构等效，还包含等效结构。这样虽然钉子和螺钉可能不是结构等效物，因为钉子使用柱状表面，以便将木制部分固定在一起，而螺钉使用螺旋表面，但是在固定木制部分的环境中，钉子和螺钉可以是等价结构。

Claims (28)

1.一种无纺织物，该无纺织物包括混合尺寸大于7微米的直接形成的纤维，所述无纺织物通过纺粘法制成。
2.如权利要求1的织物，其特征在于所述混合尺寸纤维不均匀分布，这样所述织物具有高渗透性区域和低渗透性区域，高渗透性区域的渗透性是低渗透性区域的渗透性的至少1.5倍。
3.如权利要求2的织物，其特征在于高渗透性区域的渗透性是低渗透性区域的渗透性的至少2倍。
4.如权利要求2的织物，其特征在于所述纤维是复合纤维。
5.如权利要求4的织物，其特征在于所述复合纤维用两种热塑聚合物制成。
6.如权利要求5的织物，其特征在于所述聚合物是聚烯烃。
7.如权利要求6的织物，其特征在于所述聚烯烃是聚丙烯和聚乙烯。
8.如权利要求4的织物，其特征在于所述复合纤维具有以并排结构布置的聚合物。
9.如权利要求4的织物，其特征在于所述复合纤维包括两种聚合物，对较细纤维而言比率为60∶40，对较粗纤维而言比率为40∶60。
10.如权利要求1的织物，其特征在于所述混合尺寸纤维基本均匀的分布。
11.如权利要求10的织物，其特征在于所述纤维是复合纤维。
12.如权利要求11的织物，其特征在于所述复合纤维由两种热塑聚合物制成。
13.如权利要求12的织物，其特征在于所述聚合物是聚烯烃。
14.如权利要求13的织物，其特征在于所述聚烯烃是聚丙烯和聚乙烯。
15.如权利要求12的织物，其特征在于所述复合纤维具有以并排结构布置的聚合物。
16.如权利要求10的织物，其特征在于所述复合纤维包括两种聚合物，对于较细纤维而言比率为60∶40，对于较粗纤维而言比率为40∶60。
17.如权利要求1的织物，其特征在于所述混合尺寸纤维具有基本相等的卷曲。
18.如权利要求1的织物，其特征在于该织物的单位重量和密度基本均匀。
19.如权利要求1的织物，其特征在于所述纤维的形状选自由星形，C，E，X，T和多瓣形组成的组。
20.一种个人护理制品，该制品包含权利要求1所述的织物。
21.一种制造无纺织物的方法，该无纺织物包括混合尺寸大于7微米的直接形成的纤维，所述无纺织物通过纺粘法制成，该方法的步骤包括：
给喷丝组件提供熔融热塑聚合物，该喷丝组件包括分布装置和至少两种不同尺寸的孔；
以这样的方式分布所述聚合物，即使到所述喷丝组件中的所述孔的所述聚合物的质量流率变化；
经所述喷丝组件孔挤出所述聚合物以制造纤维；并且
使所述纤维聚集以制造所述无纺织物。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述喷丝组件具有大尺寸孔和小尺寸孔，并且所述大尺寸孔和所述小尺寸孔以基本均匀散布的方式布置。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述喷丝组件具有大尺寸孔和小尺寸孔，并且所述大尺寸孔布置在一起，而所述小尺寸孔布置在一起。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括经过喷丝组件挤出所述聚合物，喷丝组件内的所述孔的尺寸均匀。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述纤维是并排的复合纤维。
26.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述分布装置包括在所述喷丝组件内不同尺寸的通道。
27.一种制造无纺织物的方法，该无纺织物包括混合尺寸大于7微米的直接形成的纤维，所述无纺织物通过纺粘法制成，该方法的步骤包括：
分别给喷丝组件提供至少两种熔融热塑聚合物，该喷丝组件包括分布装置和至少两种不同尺寸的孔；
以这样的方式分布所述聚合物，即使到所述孔的每种聚合物的体积变化；
使邻近每个孔的所述聚合物成整体，并且经所述孔挤出所述聚合物以制造复合纤维；并且
使所述纤维聚集以产生所述无纺织物。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于该方法还包括穿透空气粘合所述无纺织物的步骤。
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