使用氣流噴霧法製備生物可降解的細纖維，用此細纖維組成的無紡織物和用此織物構成...的製作方法

2023-04-29 03:42:41 3

專利名稱:使用氣流噴霧法製備生物可降解的細纖維，用此細纖維組成的無紡織物和用此織物構成 ...的製作方法
技術範圍本發明涉及生物降解聚合物及由生物降解聚合物組成的產物的加工。本發明特別與將生物降解聚合物加工成細纖維有關。此類細纖維可進一步加工成無紡材料。
應用於如尿布、衛生巾、短內褲襯等吸收性製品中的塑料涉及一些不同的類型。在這些情況中，由於難以分離不同的組成，再生就特別昂貴。這類一次性產品通常由某種液體可滲透的上層材料、有吸收能力的中心層、和一種防止液體滲透的底層材料組成。典型製備此類有吸收性結構的產品時，使用的上層材料由可紡、無紡材料或形成多孔膜的聚乙烯或聚丙烯材料製備。底層材料典型的為由有彈性的聚乙烯片組成，有吸收能力的中間層材料典型的為由木紙漿纖維或結合了有吸收能力的膠凝材料的木紙漿纖維組成。
一般的一次性有吸收能力的產品已達到很大程度可肥料化。典型的一次性尿布其組成中大約80％為可肥料化材料如木紙漿纖維和諸如此類的材料，在肥料化過程中，汙染的一次性吸收製品需切碎、與本身還未肥料化的有機廢物混合。完成肥料化後，篩出未肥料化顆粒。以這種方式，在工業化的肥料化工廠中可成功地處理當今的吸收性製品。
儘管如此，仍需要減少一次性吸收製品中不能肥料化材料的量。特別需要用液體可滲透的能肥料化材料代替在吸收性製品的上層材料中的聚乙烯和聚丙烯。
除了能肥料化，用於上層的材料必須滿足許多其它能滿足最終用戶需求的性能要求。例如，這些材料必須能被加工成可提供舒適地接觸的襯層。另外上層必須具有足夠的性能如抗衝擊強度，透溼性等。
眾所周知一些生物降解樹脂常常並不具備良好的形成纖維或薄膜的性能。由聚羥基丁酸酯(PHB)組成的聚合物樹脂特別不適於形成纖維或薄膜。這些樹脂具有典型的慢結晶速度，具有低的熔化粘度，在其熔點附近發生降解而當固化時則呈剛性。據此，這類樹脂無法採用傳統的方法加工成薄膜或絲。事實上。當由PHB組成的生物可降解樹脂形成薄膜時，通常缺乏撓性。這類薄膜的非撓性妨礙了其在吸收性製品中的應用，特別是用作與穿用者皮膚直接接觸的那些吸收製品的上層材料。
由於前面提到的原因，一直需要能用於能吸收性製品中的生物降解材料，特別需要具有撓性和耐用性，並且當用於吸收性製品時能提供舒適織物的生物降解襯層。
本發明的一個目的是提供生物可降解纖維，經加工得到觸摸柔軟和有布感的撓性無紡織物。本發明的進一步目的是提供生產這類生物可降解纖維的方法。另一個目的是提供由生物可降解纖維組成的生物降解無紡織物。還有一個目的是提供由這樣的生物可降解織物構成的一次性吸收製品。最後一個目的是提供由生物可降解纖維組成的織物。
本發明進一步包括根據本發明的方法製得的生物可降解細纖維。
本發明進一步包括由生物可降解細纖維組成的無紡織物。這些織物可用於如尿布、不保留的製品、衛生巾和諸如此類的製品中。較好的織物由採用本發明方法製備的生物可降解纖維組成。
本發明還包括由水可滲透性上層，有吸收性的中心層和防水滲透的底層材料組成的一次性吸收製品，這裡的上層為由生物可降解纖維組成的無紡襯層。其它根據本發明製備的吸收製品其底層也是由生物可降解纖維組成。最好的那些製品其生物可降解無紡組成部分包括由根據本發明的方法製成的纖維。
可使用任何所需的吸收性中心層和本發明中生物可降解織物從而提供本發明範圍內的吸收性製品。可用於吸收中心層的較好的材料包括木紙漿纖維或結合了吸收性膠凝材料的木紙漿纖維。
本發明還包括由本發明中的生物可降解纖維製成的紡織品。發明的詳細描述定義下面為所使用的術語的定義表。
「鏈烯基」意指一含碳鏈，它為單不飽和的(如，鏈中有一個雙鍵)或多不飽和的(如鏈上有兩個或多個雙鍵)；直鏈或支鏈的；取代的(單或多取代的)或未取代的。
「烷基」意指一飽和含碳鏈，它可為直鏈或支鏈的；取代的(單或多取代的)或未取代的。
「生物可降解的」意指通過自然界的作用和／或環境中的安全的酶、細菌、孢子等的作用，將一種物質降解至小的，可供作食物鏈之用的化學亞單位的能力。特別好的是將這類物質降解到水和CO2。
「生物可降解樹脂」意指任何能被生物降解的聚合物。「生物可降解的」的定義同上。
「肥料化」意指一種能滿足下列三個要求的物質；(1)該物料可在固態廢物堆肥化處理的設施中被處理；(2)如果按此處理，該物料將最後進入堆肥中；(3)如果該堆肥被用於土壤，該物料最終能在土壤中被生物降解。
材料最後應以肥料為結束的要求一般地意指在肥料化過程中材料經歷一降解形式。通常，在肥料化過程最初階段，固態廢物須經過粉碎。粉碎後，材料為碎屑而不是片狀。在肥料化過程的最終階段，已完成的肥料還須經過過篩。一般如果聚合物碎屑保持粉碎後所具有的尺寸，聚合物碎屑將不能通過篩子。本發明中的可肥料化的材料在肥料化過程中將充分喪失其完整性，使局部降解的碎屑能通過篩子。然而，可以想像，一肥料處理設施可能將固態廢物經過嚴格的粉碎和較粗的篩分，在這種情況下，象聚乙烯之類的不能降解的聚合物就符合要求(2)了，所以對要按本發明的定義肥料化的材料僅滿足(2)還是不夠的。
接此處的定義，從象聚乙烯那樣的材料中區分出可肥料化材料的標準為要求(3)，即材料最終在土壤中被生物降解。這個生物降解要求對肥料化過程或肥料化土壤的使用並不是必需的。固態廢物和由此產生的肥料可能含有所有種類的非生物降解材料。如沙。然而為避免在土壤中產生人工材料，此處要求這類物質都是完全可生物降解的。而且，這種生物降解完全不必是快速的。只要這種物質本身及其它的中間分解產物對土壤或莊稼無毒或無害，它們的生物降解需幾個月甚至幾年時間都是完全可以接受的。因為該項要求的存在只是為了避免人工材料在土壤中的積累。
「共聚物」和「共聚物的」意指由兩種或多種不同單體組成的聚合物。
「細纖維。意指短的、細的纖維，細纖維這個術語在下面要作詳細討論。
「均聚物」和「均聚物的」意指由相同重複的單體組成的聚合物。
「液態樹脂混合物」意指由一種或多種可生物降解的樹脂組成的液體。這個術語包括由一種可生物降解的樹脂組成的液體(如PHB)。
「溶劑化」意指形成由一溶質離子或分子與一個或多個溶劑分子組成的一種聚集體，以形成一單相混合物。生物可降解的樹脂本發明中的生物可降解細纖維由一種或多種生物可降解聚合物或共聚物組成。用於本發明的生物可降解樹脂可以是任何具有生物可降解能力的樹脂。所用的樹脂既可以是生物產生的或也可以是合成法製備的。此外，樹脂也既可以是均聚物也可以是共聚物的。在此所用術語「樹脂」和「聚合物」包括了均聚合的和共聚合的生物可降解聚合物。另外，雖然用單數敘述，這些術語包括了複數的「樹脂」和「聚合物」。
生物產生的生物可降解樹脂包括脂肪族聚脂，特別的例子有聚3-羥基丁酸酯(PHB)，由具有分子式(1)結構的單體組成的聚合物， 和聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)(PHBV)，由兩個無規重複的單體(RRMU)組成的共聚物，這裡第一個RRMU具有分子式(Ⅰ)的結構，第二個RRMU具有分子式(Ⅱ)的結構。 這樣的聚酯及其製備方法已在美國專利4，393，167，(Holmes等，1993，7月12日發表)和美國專利4，880，592(Martinit等，1989．11．14發表)中描述過，這兩個專利在此均被引作參考。由於它們難以形成薄膜的性能，本發明中的方法特別適用於將這些樹脂形成無紡織物。共聚物PHBV以BIOPOL為商品名，可從英國卜內門公司(ICI)購得。在Business 2000+(winter，1990)中有關於BIOPOL工藝的綜述。
U．S．S．N_____，標題為「由生物可降解的共聚物組成的生物可降解共聚物和塑料製品」。(Noda，1984年，1月，28日)中揭示了新穎的生物可降解共聚物及共聚物的製備方法，這些共聚物也可用於本發明，也被引入本文作為參考。簡短地說，那個申請描述了生物可降解的聚羥基鏈烷酸酯(PHA)共聚物，它至少由兩個RRMU組成，其中第一個RRMU結構為 式中R1為H或C1、C2烷基，n為1或2；第二個RRMU結構為 式中R2為-C4-C19的烷基或鏈烯基；而這裡的兩個RRMU中至少50％為第一種結構的RRMU。
U．S．S．N 08／189，029(Noda，1994年1月28日提出)揭示了新穎的生物可降解共聚物和其製備方法，這些共聚物及其製備方法對本發明也有用，在此引作參考。簡短地說該申請描述了至少由兩個RRMU組成的生物降解(PHA)共聚物，第一個RRMU結構為 式中R1為H或C2烷基，n為1或2；第二個RRMU結構為 這裡兩個RRMU中至少50％為第一種結構的RRMU。
U．S．S．N 08／188，271(Noda，1994年1月28日提出)揭示了也可用於本發明的生物可降解共聚物。在此引作本文的參考。簡單地說該申請描述了至少由兩種RRMU組成的生物可降解共聚物。第一個RRMU單體結構為 第二個RRMU結構為
這裡兩個RRMU中至少50％為第一種結構的RRMU。
對本發明有用的其它生物可降解樹脂包括合成製備的樹脂。這類合成製備樹脂包括脂肪族聚酯，這類樹脂及其製備方法在本行業中已為人所周知。這類合成聚酯樹脂包括聚丙交酯(PL)，其結構為分子式Ⅲ，聚二氧雜環己烷酮(PDO)，結構為分子式Ⅳ；聚己內酯，結構為分子式Ⅴ， 這裡樹脂在WO No．90／01521(1990年2月22日由Sinclair等發表)；U．S．專利No．5，026，589，(1991年6月25日由Schechtman發表)；和Encyclopedia ofPolymer Science and engineering，Second Edition，Vol．2，pp220-243(1983)中均有描述，所有這些均在此引作參考。
其它對本發明有用的樹脂為聚乙烯醇和它的共聚物。最好的聚乙烯醇共聚物為乙烯和乙烯醇的共聚物，它有兩個RRMU，第一個RRMU的結構為 第二個RRMU的結構為 還有另一個對本發明有用的生物可降解樹脂為聚醚，如聚環氧乙烷(PEO)(也稱聚1，2-亞乙基二醇)此產品在本行業中也已為人所周知。
另一個對本發明有用的生物可降解樹脂為纖維素及它的衍生物。一個例子是纖維素的乙酸酯。纖維素樹脂及其製備方法在本行業中已為人所周知。見En-cyclopedia of Polymer Science and Engineering第二版，Vol．3，p191-208(1983)。
上面專門提到的各種生物可降解樹脂，可合在一起用於製備一聚合物的混合物，此混合物隨後可用於製備生物可降解細纖維。而且，如指出的，用於形成聚合物混合物的一種或多種樹脂可以是一個共聚物。這樣的混合物包括，例如，從同類型的聚合物中選出的兩種聚合物的組合(例如兩種由生物產生的聚酯)和從兩種或多種不同類型聚合物中選出的聚合物的組合(例如一種由生物產生的聚酯和聚乙烯醇)下面為較好的用於製備本發明的生物可降解纖維的聚合物組合；PLL和PHB；PCL和PHBV；PHBV和PHB；PHBV和PEO；PHB和PEO。本發明的方法本發明的方法對形成生物可降解的細纖維是有用的。這些方法特別適用於從難以加工的樹脂製備細纖維，這些樹脂之例有如由生物產生的聚酯，特別是PHB聚合物和由羥基丁酸酯共聚單體組成的共聚物樹脂。不過，這些方法也可用於製備不是由PHB聚合物或不是由羥基丁酸酯共聚單體構成的共聚物組成的纖維。
本發明的方法使用了一種氣態物質的氣流製備生物可降解的細纖維。這個方法特別涉及了從一種或多種生物可降解均聚物的、共聚物的樹脂製備生物可降解的細纖維，該方法包括a)通過熔化或溶劑化生物可降解樹脂，形成一液態樹脂混合物。b)將液態混合物引入到一氣態物質的氣流中。在這些方法中，以使樹脂混合物處於熔融後的液態為佳。
當方法中的步驟a)涉及熔融樹脂形成一液態樹脂混合物時，這一領域的專家可正確運用任一種合適的可使用的加熱方式。樹脂應加熱到足夠的溫度以液化樹脂，但不能達到將使樹脂分解或使其分子量明顯降低的程度。據此，用於熔化樹脂的溫度取決於使用的樹脂。較好的溫度應比有最高熔點的樹脂的熔點高大約0-30℃。最好的溫度應為比有最高熔點的樹脂的熔點高大約10-20℃。
當方法中步驟a)涉及溶劑化樹脂以形成一液態樹脂混合物時，本領域的專家可正確運用任一合適的可使用的溶劑化的方式。如果使用多種樹脂，好的溶劑系統必須是能使其完全混合，並且在任何情況下不會引起所用的樹脂分解。較好的溶劑包括，例如氯仿，二氯甲烷，吡啶，三氯乙烷，碳酸亞丙酯和碳酸亞乙酯。最好的為氯仿和二氯甲烷。所列出的僅是溶劑之例，並非意欲限制本發明方法中所使用溶劑的範圍。
在步驟a)中無論採用哪種液化方法，當形成液態樹脂混合物時，混合物均可包括各種添加劑。這類添加劑包括增塑劑，成核劑，粘合劑，填料，著色劑和能使形成的細纖維成為疏水性的(例如，當纖維用於製備吸收性製品的上層材料)或親水的添加劑。合適的成核劑包括，但並不限制於此，氮化硼和滑石，合適的粘結劑包括，但並不限於此，天然橡膠，合成橡膠和PCL。合適的填料包括，但並不限於此，TiO2，炭黑和碳酸鈣，疏水劑包括吸收性製品領域中認可的任何一種。如矽氧烷和低級烷基滷化矽。
該領域的專家會認可使用各種將液態樹脂混合物導入的方法。例如，藉助重力或加壓系統使樹脂通過噴絲孔，也會認識到進行液態樹脂混合物導入的條件會影響製備出的細纖維性能(如絲的長度，直徑和絲的僵硬性)。這些條件包括，例如，樹脂混合物本身的粘度，所用的溶劑系統(如果用到的話)和液態化混合物通過的噴絲孔直徑，液態樹脂混合物最好以連續流體通過一直徑為0．1-5mm的噴絲孔，較好的噴絲孔直徑大約為0．5-2mm，而對液態樹脂混合物傳送速度無嚴格要求，選擇的速度為從大約10g／hour到大約1000g／hour，如果需要，可使用多孔噴絲板，每個孔如上所述，引入液態樹脂混合物。
關於步驟b)中的氣流，可應用任何合適的氣體。氣體的溫度最好低於150℃，更合適的溫度為低於120℃，還要合適的溫度為從大約20℃到大約90℃。最合適的氣體為處於室溫。本發明使用的氣體例子包括N2，壓縮空氣和蒸汽，合適的氣體為空氣。然而，任一認可的產生氣流的方式都可用於氣態物質的引入。
引入氣流的條件會影響本發明中產生的生物可降解細纖維的性能。例如，在用噴嘴引入氣流時，噴絲孔尺寸和氣壓會影響細纖維性能。該領域的專家們承認這些條件將是可變的，它們取決於，如，所使用的樹脂，方法a)步驟中液化的方式，將氣流引入到液態樹脂混合物時的角度。較好的方法為使用直徑大約為1mm-10mm的噴嘴。更好的為噴嘴直徑大約為2-6mm，最好的方法是使用直徑為4-5mm的噴嘴，較好的方法中氣流在壓力大約為10-200磅／英寸2(psi)下引入，更好的方法中壓力大約為25-100psi，最好的壓力大約為30-60psi。
液態樹脂混合物流體與氣流間的角度大約為0-170°，為了說明起見，若液態樹脂混合物和氣態物以相同方向流動，且彼此平行時，它們之間的角度為零。據此，唯一的限制是液體流動和氣體流動間的角度不可以是180°。最好，該角度為0-90°。該領域中的專家會認可將用於收集形成的細纖維的設備(如篩網)置於距氣流與液態化樹脂混合物接觸點的各種距離處。所用的距離取決於所用的樹脂及對纖維的尺寸要求。
當需要時，可使用上述各種在此描述的引入氣態物質的方法。
根據本發明的方法製備的纖維可用於生產如生物可降解的無紡襯裡，無紡襯裡可用於吸收性製品如尿布和此類製品。
在本發明的另一具體實例中，這裡已描述過的細纖維和無紡織物可用於各種紡織品的應用中。這些應用包括，如服裝、亞麻布、毛巾、幕簾和地毯。生物可降解纖維本發明中的細纖維，其組成包括任何種生物可降解的聚合樹脂，均根據本發明的方法製得。用於本發明的樹脂在前面已作詳細論述。細纖維最好包含PHB或PHBV。
本發明中的細纖維的長度較好的大約為0．5mm到100mm，更好的大約為1mm到50mm。最好為2mm到10mm。本發明中纖維的直徑較好的為1μm到500μm，更好的為1μm到200μm，最為合適的為大約5μm到50μm。
所列優選的範圍是一般性地指本發明的細纖維。較好的纖維尺寸將取決於所用的聚合物樹脂，所用的專門方法和所生成的細纖維的所要求的最後用途。無紡織物本發明中的無紡織物由一種或多種生物可降解的聚合物或共聚物組成的纖維構成。用於製備本發明中無紡織物的好的方法為本發明中的方法。一般，本發明的方法已可形成呈在無紡織物形式的纖維。照這樣，取決於無紡織物的最後用途可能只需最少的附加加工。但是，生物可降解的無紡織物也可根據製備傳統的無紡織物的方法加以生產，只要這些方法不使用會引起所用的生物可降解樹脂發生分解的條件(如溫度)即可。見Encyclopedia of Polymer Science and Engi-neering，第二版，Vol．7，p647-733(1983)。例如，可通過將基本連續的纖維切割到所需的纖維長度而製成細纖維。隨後可以進行附加步驟，以製成所需的無紡織物。
本發明中的纖維一般比用於紡織品生產中的傳統纖維短。因此，如果為了生產無紡織物而需對細纖維進行附加的加工，最好使用改良的造紙工藝。例如，生物可降解的細纖維在最初被製成後，將其分散在大量非溶劑(如水)中，並收集在一循環移動的篩網中。無紡織物一旦被收集在篩上後，它被傳送到帶上或氈上並在熱轉鼓上乾燥(見Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，第二版，Vol．10，p204-226)。
重要的是，本發明中的無紡織物可由來自不同樹脂混合物的生物可降解纖維組成。即，每一種都是用本發明的方法製備的兩種或多種纖維可組合起來形成一種無紡織物。當用本發明的方法製成不同的纖維時，隨後這些纖維可用如上面描述的改良造紙工藝，將它們組合起來。
而且，在無紡織物的製備過程中，很可能將本發明中的生物可降解纖維與一種或多種不同的天然纖維相結合，如聚糖和聚醯胺。因此，本發明中的纖維可與纖維素類的纖維組合，如木紙漿和棉花，或蛋白質類纖維如絲綢和羊毛。使用如前面討論的造紙工藝將這些天然產生的纖維與本發明的纖維結合起來。
纖維與其它組分的結合增加了織物的強度並影響無紡織物的其它性能。可將粘結和機械手段用於織物內的結合。機械結合應用了通過摩擦力的纖維的接合。通過化學反應也可獲得結合。如在粘結劑和纖維間形成共價鍵。吸收性製品本發明中一次性吸收性製品由水可滲透的上層，一吸收中心層，和防水滲透的底層材料組成。這裡，上層材料由生物可降解的纖維構成的無紡襯層組成。
由本發明中的纖維組成的生物可降解襯層可用作本發明中的吸收製品的液體可滲透上層材料。吸收製品，如一次性尿布的襯層厚度一般為大約25μm-1mm，最好為100μm-500μm。
一般，液體可滲透上層材料與防液體滲透的底層相結合，而吸收中心層置於上層材料和底層材料之間。可任意地包括彈性部件和帶襻緊固件。上層材料，底層和吸收性中心層雖可按已知的各種結構進行組合，但較好的尿布結構則述於U．S專利3，860，003中。標題為「Contractible Side Portion for Diaposable Dia-per」由Kenneth B．Buell發表於1975年1月14日。底層材料既可從生物可降解材料也可從非生物可降解材料製備。非生物可降解底層材料的例子為從聚丙烯和聚乙烯製備的底層。生物可降解底層材料之例則敘述於尚未審定的U．S．S．N_____專利申請書中，其標題為Biodegradable Copolymers andPlastic Articles Comprising Biodegradable Copolymers；U．S．S．N 08／188，271；和U．S．S．N 08／189，029中；均由Noda在1994年1月28日提出。要增加可肥料化。本發明中的吸收性製品最好由生物可降解底層材料組成。
上層材料最好是感覺柔軟，對穿用者皮膚無刺激，同時又是能肥料化的。據此，上層材料最好由本發明中的生物可降解纖維組成。進一步要求上層材料為液體可滲透的，即允許液體快速穿透它的厚度，最好上層材料用一疏水物質處理以使穿用者的皮膚同吸收性的中心層中的液體隔絕。
最好上層材料的真密度為大約18-25g／m2，縱向最小的幹拉伸強度至少為400g／cm，橫向溼拉伸強度至少為55g／cm。
上層材料和底層材料可以任何合適方式連接。在這兒所用的術語「連接」包含各種配置結構的意思，這些配置結構有上層直接固定於底層而將上層與底層直接相連接的組合；和通過將上層固定於中介層而中介層的反面固定於底層的方法而將上層與底層間接連接的組合。在一較好實例中，上層和底層材料通過連接手段在尿布周邊直接相互固定，連接方式有如粘接或本領域中眾所周知的固定方法。例如，可使用一均勻的連續粘接劑層，花紋粘接劑層或以分隔線或點排列的粘接劑層將上層材料固定在下層材料上。
帶襻緊固件一般放在尿布的後腰部位以提供將尿布固定到穿用者上的固定方法。帶襻緊固件可以是此領域中熟知的任何一種。如美國專利3，848，594(由Kenneth B．Buell在1974年11月19日發表)中所揭示的。這些帶襻緊固件或其它固定件一般都放在靠近尿布的角上。
好的尿布將彈性部件置於靠近尿布的周邊，最好沿著縱向的每一條邊，這樣使彈性部件趨於收緊並將尿布固定在穿用者的大腿上。處於收縮狀態的彈性部件被固定在尿布上這樣在正常的未受約束的形態下彈性部件可有效地收縮或收緊尿布。至少有兩種方法可確保彈性部件處於收縮狀態。例如，在尿布處於未收緊狀態下，可拉緊並固定彈性部件。另一種方法是，例如通過打褶收緊尿布，將彈性部件固定並連接在尿布上，而此時，彈性部件處於放鬆或未拉伸狀態。
彈性部件可有各種形態。例如，彈性部件的寬度可在大約0．25mm-25mm或更寬的範圍內變化；彈性部件可由一根彈性材料組成，彈性部件可以是矩形或曲線的等。還有，彈性部件可以該領域熟知的任何方式固定在尿布上。彈性部件可通過各種結合方式，用例如，超聲波粘接、用加熱或加壓密接於尿布上，或將彈性部件簡單地粘接在尿布上。
尿布中具有吸收性的中心層置於上層和下層材料之間。吸收中心層可做成各種尺寸和形狀(如長方形、水漏形，不對稱形等)並可採用各種材料製備。然而，吸收中心層總的吸收能力要與吸收性製品或尿布的預期使用中所設計的液體承載量相一致。此外，吸收中心層的尺寸和吸收能力應是可變的，以適應從小孩到成年人的不同穿用者。
一好的尿布具體表現在有一水漏形吸收中心層。吸收中心層最好是含空氣毛氈的網狀物或棉絮狀物，木紙漿纖維和／或一特殊的吸收性聚合組分的吸收性部件。
根據本發明的其它的吸收性製品為設計成吸收和包容陰道排出物如月經的衛生巾。一次性衛生巾被設計成可藉助一外套將其固定在靠近人體的地方，外套如一內褲或短襯褲，也可通過一專門設計的帶子將衛生巾固定。本發明中採用的衛生巾的例子可見於美國專利4，687，478，「帶護翼的衛生巾形狀」，Kees J．Van Tilburg，1987年8月18日發表，和美國專利4，589，876，「衛生巾」Kees J．Van tilburg，1986年5月20日發表，很明顯在此描述的本發明的細纖維可以在這類衛生巾中用作液體可滲透的上層材料。
衛生巾一般由一液體不能滲透的底層，一液體可滲透的上層和位於底層和上層之間的具有吸收能力的中心層組成。上層材料由本發明中的纖維構成。底層材料可由討論過的有關尿布方面的任何底層材料構成。好的上層材料由採用本發明方法製備的生物可降解纖維組成。吸收性中心層可由討論過的有關尿布方面的任何吸收性中心層材料構成。
重要的是，依據本發明的吸收性製品其可生物可降解和／或肥料化程度高於一般的使用如聚烯烴(如聚乙烯)材料作為上層材料的吸收性製品。紡織品本發明的紡織品可直接從本發明中的無紡織物製備。因此，紡織品中的主要材料僅為本發明中的生物可降解的無紡織物。
另一方面，可通過將本發明的生物可降解的纖維與其它纖維結合形成本發明的紡織品，好的生物可降解纖維如棉花、人造絲、麻、羊毛、真絲。可採用已知的生產紡織品的方法來生產本發明中的紡織品。這些方法在Kirk-Othmer Ency-clopedia of Chemical Technology，3rd edition，Vol．22，pp 762-768(1986)中有描述，在此引作參考。
不考慮紡織品的製備方法，本發明中紡織品的應用範圍正在大大擴展。這些應用包括，如服裝、墊層片，裝飾品、地毯、牆布、輪胎增強物、帳蓬、過濾介質，傳送帶和絕緣材料。本發明中的紡織品的可生物降解和／或肥料化程度高於本領域所知的一般紡織品。
實施例1 含聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)樹脂的無紡織物質製備方法用裝備了直徑為0．5mm毛細管模頭的雙螺杆擠壓機(HAAKE system 90，Heake，Paramus NJ)將含有12mol％羥基戊酸酯共聚單體的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)樹脂(BIOPOL，ICI，Billingham UK)擠壓出去。樹脂以顆粒狀供給擠壓機。擠壓速度設定為5．0rpm，擠壓溫度設定為180℃，使從擠壓機出口出來的擠出物在經受一突然向下噴射的空氣流之前，在空氣中自由垂直落下50cm，獲得穩定的細的連續的熔融樹脂束。通過連接一接到壓力為80psi的壓縮空氣源的空氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，Cincin-nati OH)提供空氣噴射。使用的平行於向下的熔融樹脂自由流體的空氣噴射產生一快速穩定向下的細長纖維束流。纖維的直徑大約為10-100μm，長度為5-50mm。在一網眼篩上收集纖維以形成一連續的無紡織物，網眼篩位於距使用空氣噴射處30cm處。實施例2 由聚(ε-己內酯)組成的無紡織物的製備方法用裝備了直徑為0．5mm毛細管模頭的雙螺杆擠壓機(HAAKE system 90，Heake，Paramus NJ)將聚(ε-己內酯)擠壓出去。樹脂以顆粒裝供給擠壓機。擠壓速度設定為3．0rpm，擠壓溫度設定為240℃，使從擠壓機出口出來的擠出物在經受一突然向下噴射的空氣流之前，在空氣中自由垂直落下50cm，獲得穩定的細的連續的熔融樹脂束。通過連接一接到壓力為80psi的壓縮空氣源的空氣流噴嘴(直徑3．2mm)(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，Cincin-nati OH)提供空氣噴射。使用於向下的熔融樹脂自由流體的空氣噴射產生一快速穩定水平方向的細長纖維束流。纖維的直徑大約為10-100μm，長度為5-50mm。在一網眼篩上收集纖維以形成一連續的無紡織物，網眼篩位於距使用空氣噴射處2m處。實施例3 由聚(3-羥基丁酸酯)組成的無紡織物的製備方法用裝備了直徑為1．0mm毛細管模頭的雙螺杆擠壓機(HAAKE SYSTEM90，Heake，Paramus NJ)將聚(3-羥基丁酸酯)擠壓出去。樹脂以顆粒狀供給擠壓機。擠壓速度設定為5．0rpm，擠壓溫度設定為180℃，使從擠壓機出口出來的擠出物在經受一突然向下噴射的空氣流之前，在空氣中自由垂直落下50cm，獲得穩定的細的連續的熔融樹脂束。通過連接一接到壓力為100psi的壓縮空氣源的空氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，CincinnatiOH)提供空氣噴射。使用的平行於向下的熔融樹脂自由流體的空氣噴射產生一快速穩定向下的細長纖維束流。纖維的直徑大約為10-100μm，長度為5-50mm。在一網眼篩上收集纖維以形成一連續的無紡織物，網眼篩位於距使用空氣噴射處30cm處。實施例4 由聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)組成的無紡織物的製備方法在攪拌和中等加熱條件下將40克樹脂溶於360克溶劑中，製成在氯仿溶劑(J．T．Baker，Phillipsberg NJ)中的含量為10％的含有12mol％羥基戊酸共聚單體(BIOPOL，ICI，Billingham UK)的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)樹脂的溶液。將溶液向下倒入一尖端直徑為3mm的5ml玻璃移液管，在經受一突然向下噴射空氣流前，溶液在空氣中從移液管垂直自由落下5cm，獲得穩定的細的連續溶液束。通過連接一個接到壓力為90psi的壓縮空氣的空氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，Cincinnati OH)提供空氣噴射。應用的平行於向下的溶液自由流體的空氣流立刻蒸發了溶劑並產生一快速穩定向下的細長纖維流。纖維的直徑大約為10μm長度為3-25mm。纖維被收集在一網眼篩上以形成一連續無紡織物，網眼篩位於距使用空氣噴射處70cm處。實施例5 由聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和聚(ε-己內酯)組成的無紡織物的製備方法在攪拌和中等加熱條件下將30克聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和2克聚(ε-己內酯)的混合物樹脂溶解在760克溶劑中，溶劑為氯仿(J．T．Baker，Phillipsberg NJ)，產生的溶液為含有5％樹脂混合物的溶液，樹脂混合物的混合比為19∶1，混合物為含有12mol％羥基戊酸酯的(3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯)共聚物(BIOPOL，ICI，Bilingham UK)和聚(ε-己內酯)。將溶液向下倒入一尖端直徑為3mm的5ml玻璃移液管，在經受一突然向下噴射氮氣流前，溶液在空氣中從移液管垂直自由落下5cm，獲得穩定的細的連續溶液束。通過連接一個接到壓力為80psi的壓縮氮氣的氮氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，Cincinnati OH)提供氮氣噴射。所施加的平行於向下的溶液自由流體的氮氣流立刻蒸發了溶劑並產生一快速穩定向下的細長纖維流。纖維的直徑大約為10μm長度為3-25mm。將纖維收集在一網眼篩上以形成一連續無紡織物，網眼篩位於距使用氮氣噴射處70cm處。產生的無紡織物在烘箱內120℃下熱固化2小時。實施例6 由聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和聚(2-羥基丙酸)組成的無紡織物的製備方法在攪拌和中等加熱條件下將9克聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和1克聚(2-羥基丙酸)樹脂混合物溶於190克溶劑中，溶劑為氯仿(J．T．Baker，Phillipsberg NJ)，產生的溶液為含有5％樹脂混合物的溶液，混合物為含有5mol％羥基戊酸酯共聚物單體的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)共聚物(BIOPOL，ICI，Billingham UK)和聚(2-羥基丙酸)(Polyscience，Inc)混合比為9∶1。將溶液向下倒入一尖端直徑為3mm的5ml玻璃移液管，在經受一突然向下噴射氮氣流前，溶液在空氣中從移液管垂直自由落下5cm，獲得穩定的細的連續溶液束。通過連接一個接到壓力為80psi的壓縮氮氣的空氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，Vortec Corp．，Cincinnati OH)提供氮氣噴射。所用的平行於向下的溶液自由流體的氮氣流立刻蒸發了溶劑並產生一快速穩定向下的細長纖維流。纖維的直徑大約為3-7μm長度為3-25mm。將纖維收集在一網眼篩上以形成一連續無紡織物，網眼篩位於距使用氮氣噴射處70cm處。產生的無紡織物在烘箱內120℃下熱固化1小時。實施例7 由聚(3-羥基丁酸酯)組成的無紡織物的製備方法在攪拌和中等加熱下，將10克聚(3-羥基丁酸酯)溶於90克溶劑中，溶劑為氯仿(J．T．Baker，Phillipsberg NJ)，產生的溶液為含有10％聚(3-羥基丁酸酯)樹脂(BIOPOL，ICI，Billingham UK)的溶液。將溶液向下倒入一尖端直徑為3mm的5ml玻璃移液管，在經受一突然向下噴射氮氣流前，溶液在空氣中從移液管垂直自由落下5cm，獲得穩定的細的連續溶液束。通過連接一個接到壓力為80psi的壓縮氮氣的氮氣流噴嘴(TRANSVECTOR JET#901D，VortecCorp．，Cincinnati OH)提供氮氣噴射。所施加的平行於向下的溶液自由流體的氮氣流立刻蒸發了溶劑並產生一快速穩定水平的細長纖維流。纖維的直徑大約為10μm長度為3-25mm。將纖維收集在一網眼篩上以形成一連續無紡織物，網眼篩位於距使用空氣噴射處2m處。產生的無紡織物在烘箱內120℃下熱固定1小時。實施例8 可肥料化一次性尿布根據本發明，一次性嬰兒尿布的生產方法如下，列出的尺寸是供給大小為6-10公斤嬰兒使用的尿布的。根據標準的實踐，對不同大小的嬰兒或對失禁成人的內褲，其尺寸可按比例修改。1．底層材料由聚乙烯(描述於Buell的美國專利No．3860003，1974年1月14日在此引作參考)組成的厚度為0．020-0．038mm的薄膜。頂部和底部處寬度為33cm；兩邊向內凹進到中央部分寬28．5cm；長50．2cm。2．上層材料由按實施例1製備的無紡織物組成；頂部和底部寬度為33cm；兩邊向內凹進到中央部分寬28．5cm；長50．2cm。3．吸收中心層由28．6克木紙漿纖維素和4．9克吸收性凝膠材料顆粒組成(購自Nippon Shokubai，商品聚丙烯酸酯)；經過壓延，厚度為8．4mm，頂部和底部寬28．6cm；兩邊向內凹進到中心寬10．2cm；長44．5cm。4．腿部彈性帶分別為四根橡皮筋(每邊兩根)；寬4．77mm；長370mm；厚0．178mm；(上面所有尺寸為處於放鬆狀態的)按標準方式通過將覆蓋了上層材料的中心層材料放在底層材料上並予粘合。
彈性帶子(稱之為「裡面」和「外面」的，分別對應於最靠近中心層和離中心層最遠處的帶子)拉伸到約50．2cm，並沿著中心層每一縱向邊放置在上層和底層材料之間。裡面的帶子沿每側放在離中心層最窄處55mm的地方(從彈性帶裡面一邊測量)，這樣，在裡面彈性帶和中心層彎曲邊間，沿著由柔軟的上層／底層材料構成的尿布的每條邊留有一空隙。裡面的帶子在處於拉伸狀態下沿著縱向粘接。外面的帶子放在距裡面帶子約為13mm處並於拉伸狀態下沿縱向予以粘接，上層／底層材料的組合具有柔軟性，粘好的帶子的緊縮使尿布邊具有彈性。實施例9 可肥料化的輕質內褲襯層適用於月經期的輕質內褲襯層由一含有1．0克吸收性凝膠材料顆粒(商品聚甲基丙烯酸酯，Nippon Shokubai)的墊(表面積117cm2，SSK空氣毛氈3．0克)構成，將所述的墊插入根據實施例1製備的上層材料和由0．03mm厚的聚乙烯膜組成的底層材料之間。實施例10 可肥料化的衛生巾製備象有兩個從吸收中心層向外伸展的護翼衛生巾這樣的經期用產品使用了實施例9中式樣的墊(表面積117cm2，8．5克SSK空氣毛氈)，按Van Tilburg的美國專利4，687，478，(1987年8月18日)設計，底層材料和上層材料與實施例9中所描述的相同。實施例11 熱固化過的可肥料化的無紡織物將實施例1中的織物收集在一紙板墊上。紙板墊以這樣方式移動，那就是使墊上的10cm×10cm區域被纖維均勻覆蓋。在墊上連續收集直至有大約0．5cm厚的纖維。獲得了寬的纖維長度分布。最長纖維可達100mm，大多數纖維(50％以上)長度為5-20mm。隨後將墊子放到壓機下(Caver Press Fred S．CaverInc．，Menomonee Falls，WI)在比PHBV熔融溫度低5℃的溫度下，用1000lb的力加壓10分鐘，將產生的無紡織物從壓機中取出。實施例12 可肥料化一次性尿布根據本發明，一次性嬰兒尿布的生產方法如下，列出的尺寸是供給大小為6-10公斤嬰兒使用的尿布的。根據標準實踐，對不同大小的嬰兒或對失禁成人的內褲，其尺寸可按比例修改。1．底層材料由比例為92∶8的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯)(按Noda的U．S．S．N_____，標題為Biodegradable Copoymers and Plastic ArticlesComprising Biodegradable Copolymers，(1994年1月28日)中描述的方法製備)組成的厚度為0．020-0．038mm的薄膜。頂部和底部處寬度為33cm；兩邊向內凹進到中央部分寬28．5cm；長50．2cm。2．上層材料由按實施例1製備的無紡織物組成；頂部和底部寬度為33cm；兩邊向內凹進到中央部分寬28．5cm；長50．2cm。3．吸收中心層由28．6克木紙漿纖維素和4．9克吸收性凝膠材料顆粒組成(購自Nippon Shokubai，商品聚甲基丙烯酸酯)；經過壓延，厚度為8．4mm，頂部和底部寬28．6cm；兩邊向內凹進到中心寬10．2cm；長44．5cm。4．腿部彈性帶分別為四根橡皮筋(每邊兩根)；寬4．77mm；長370mm；厚0．178mm；(上面所有尺寸為處於放鬆狀態的)按標準方式通過將覆蓋了上層材料的中心層材料放在底層材料上並予粘合。
彈性帶子(稱之為「裡面」和「外面」的，分別對應於最靠近中心層和離中心層最遠處的帶子)拉伸到約50．2cm，並沿著中心層每一縱向邊放置在上層和底層材料之間。裡面的帶子沿每側放在離中心層最窄處55mm的地方(從彈性帶裡面一邊測量)，這樣，在裡面彈性帶和中心層彎曲邊間，沿著由柔軟的上層／底層材料構成的尿布的每條邊留有一空隙。裡面的帶子在處於拉伸狀態下沿著縱向粘接。外面的帶子放在距裡面帶子約為13mm處並於拉伸狀態下沿縱向予以粘接，上層／底層材料的組合具有柔軟性，粘好的帶子的緊縮使尿布邊具有彈性。實施例13 可肥料化的輕質內褲襯層適用於月經期的輕質內褲襯層由一含有1．0克吸收性凝膠材料顆粒(商品聚甲基丙烯酸酯，Nippon Shokubai)的墊(表面積117cm2，SSK空氣毛氈3．0克)構成將所述的墊插入根據實施例1製備的上層材料和由0．03mm厚的比例為92∶8的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯)(按Noda的U．S．S．N______，標題Biodegradable Copoymers and Plastic Articles ComprisingBiodegradable Copolymers，(1994年1月28日)中所述)組成的底層材料之間。實施例14 可肥料化的衛生巾製備兩個從吸收中心層向外伸展的護翼的衛生巾這樣的經期用產品使用了實施例13中式樣的墊(表面積117cm2，8．5克SSK空氣毛氈)，按Van Tilburg的美國專利4，687，478(1987年8月18日)設計。底層材料和上層材料與實施例13中所描述的相同。實施例15 可肥料化的外科Scrup適合外科工作人員穿著且隨後能生物降解處理的服裝。所述的這種服裝由實施例7中的無紡織物構成，上衣按套衫設計縫製，褲子為按腰部有鬆緊繩設計縫製。
上面提到的所有刊物在此全部引作參考。
應理解的是，這些所述的實施例和實物僅起說明的目的，本領域中的專家可設想到其中各種小的修改和變動，這些修改和變動都包括在本申請的精神和範圍中，也包括在附加的權利要求
的範圍內。
權利要求
1．從一種或多種生物可降解均聚或共聚物樹脂製備生物可降解纖維的方法，該方法包括a)通過熔融或溶劑化樹脂以形成液態樹脂混合物；和b)將該液態樹脂混合物引入氣態物質的氣流中，其特徵在於所述液態樹脂混合物包括生物法產生的脂肪族聚酯、所述聚酯是聚羥基丁酸酯、聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)、或它們的混合物。
2．如權利要求
1所述的方法，其特徵在於通過熔化所述樹脂以形成液態樹脂混合物。
3．如權利要求
1所述的方法，其特徵在於所述纖維的長度為1mm-100mm。
4．採用權利要求
1所述的方法製備的生物可降解纖維。
5．含權利要求
4所述的纖維的無紡織物。
6．含水可滲透的上層、吸收中心層和水不可滲透的底層材料的一次性吸收製品，其中上層材料含有含權利要求
1所述的生物可降解的纖維的無紡襯層。
7．含權利要求
5所述的無紡織物的一次性吸收製品。
8．含權利要求
6所述的生物可降解纖維的紡織品。
專利摘要
本發明包括由一種或多種生物可降解的均聚物或共聚物樹脂製備生物可降解纖維的方法。該方法包括a)通過使樹脂熔融或溶劑化以形成一液態樹脂混合物。b)將此液態樹脂混合物導至一種氣態物質的氣流中。本發明進一步包括依照本發明的方法製備生物可降解纖維。本發明還包括由生物可降解纖維製備無紡織物。還包括由一水可滲透上層，一吸收性中心層和一水不可滲透的底層材料組成的一次性吸收製品。上層材料由生物可降解纖維組成的無紡襯層構成，還包括由生物可降解纖維構成的一次性製品。
文檔編號C08L67/04GKCN1061105SQ95191789
公開日2001年1月24日 申請日期1995年2月10日
發明者野田勇夫, R·A·蘭普, M·M·薩特科維斯基 申請人:普羅克特和甘保爾公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan