結構化纖維網的製作方法

2023-06-04 08:50:16 1

結構化纖維網的製作方法
【專利摘要】一種具有結構化纖維網的一次性吸收製品提供熱穩定的基礎基底，所述結構化纖維網具有使用熱被熱粘結在一起的熱穩定的親水性纖維。所述基礎基底經由機械處理被質構化以增加其厚度並任選地經由過度粘結被改性以改善其機械性能和流體處理性能。所述結構化纖維網提供最佳流體芯吸能力和流體採集能力，並且其目標是流體管理應用。所述結構化纖維網具有使用ASTM?D6866-10，方法B的約10%至約100%的生物基含量。
【專利說明】結構化纖維網
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及纖維網，尤其是提供最佳流體採集和分配能力的結構化纖維網。
【背景技術】
[0002]非織造織物的開發是具有顯著商業利益的課題。存在大量的有關這些產品的設計、用於製造此類產品的方法、以及用於它們的構造中的材料的技術。具體地，人們付出了很大的努力來開發表現出最佳性能特性的材料。
[0003]商業非織造織物通常包括被成形為纖維的合成聚合物。這些織物通常用實心纖維來製備，所述實心纖維具有通常為0.9g/cm3至1.4g/cm3的高固有總體密度。所述織物的總體重量或基重常常取決於用以促進可接受的厚度(thickness)或厚度(caliper)、強度和保護性感知的所期望的織物的不透明度、機械性能、柔軟性/鬆軟性、或具體的流體交互作用。這些性能常常需要組合起來以獲得特定功能或所期望的性能等級。
[0004]非織造織物的功能對於許多應用是重要的。就許多非織造應用而言，其功能為通過使產品更柔軟或感覺更天然而為產品提供期望的感覺。就其它非織造應用而言，其功能通過使產品吸收或者能夠採集或分配流體而影響產品的直接性能。在任一種情況下，非織造織物的功能常常涉及厚度(caliper)或厚度(thickness)。例如,非織造織物用於期望最佳的流體採集和分配能力的流體管理應用。此類應用包括用於潤溼保護的在一次性吸收製品中的應用以及用於流體和顆粒淨化的清潔應用。在任一種情況下，期望非織造織物用作具有採集和分配流體的能力的流體管理層。
[0005]非織造織物在執行該功能中的有效性大部分取決於非織造織物的厚度(thickness)或厚度(cali.per)與相應的空隙體積以及用於形成該織物的纖維性能。就許多應用而言，厚度也需要被限制以便所得產品的膨鬆度最小化。例如，一次性吸收製品通常包括非織造頂片和底片以及介於其間的吸收芯。為了控制因湧流引起的滲漏和回滲，在頂片和吸收芯之間設置通常包括至少一個非織造層的流體採集層。採集層能夠接收流體並將其傳送給吸收芯。採集層在執行該功能時的有效性在很大程度上取決於所述層的厚度和用於形成它的纖維的性能。然而，厚度導致了對於消費者來講不可取的膨鬆度。因此，基於用於功能的最大厚度與用於舒適的最小厚度的平衡選擇非織造織物的厚度。
[0006]此外，由於在材料處理、儲存期間以及在一些應用、通常使用中造成的壓縮力，因而使非織造織物的厚度通常難以保持。因此，就大多數應用而言，期望非織造織物在轉化加工、包裝和最終使用期間表現出可持續的牢靠厚度。此外，高厚度的非織造織物在儲存期間在輥上佔據更多空間。因此，也期望具有用於優選地在到達某一時間點時才增加非織造織物厚度的方法，所述時間點是在非織造織物進入用於製造特定的最終產品的過程時，以便更多的材料可在其轉變成最終產品之前儲存在輥上。
[0007]目前的商業非織造織物中所用的大多數材料來源於不可再生資源，尤其是石油。通常，非織造織物的組分由聚酯諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成。此類聚合物至少部分地衍生自乙二醇或相關化合物，所述相關化合物經由裂解和精煉工藝直接從石油獲得。[0008]因此，石油給料的價格和可獲得性最終對利用來源於石油的材料的非織造織物的價格具有顯著影響。隨著世界範圍內石油價格的攀升，此類非織造織物的價格也將攀升。
[0009]此外，許多消費者表現出對購買來源於石化產品的產品的厭惡。在一些情況下，消費者對購買由有限的不可再生資源如石油和煤炭製成的產品猶豫不決。其他消費者可能會對來源於石化產品的產品具有負面印象，認為其是「非天然的」或環境不友好的。
[0010]因此，希望提供包括至少部分地來源於可再生資源的聚合物的非織造織物，其中聚合物具有特定的性能特性。

【發明內容】

[0011]根據一個實施例，一次性吸收製品包括基礎結構、吸收芯和採集系統。基礎結構包括頂片和底片。吸收芯位於頂片和底片之間。採集系統位於頂片和吸收芯之間。採集系統包括具有熱塑性纖維的結構化纖維網，所述熱塑性纖維具有形成熱穩定的纖維網的至少約0.5GPa的模量。結構化纖維網包括第一表面和第二表面、第一區域和設置在整個第一區域中的多個離散的第二區域。第二區域形成第二表面上的中斷部分和第一表面上的移位纖維，其中每個第二區域中的至少約50%且小於約100%的移位纖維沿第二區域的第一側面固定並且鄰近第一表面沿與第一側面相對的第二區域的第二側面分隔，從而形成遠離第一表面延伸的鬆散端部。形成鬆散端部的移位纖維生成用於收集流體的空隙體積。結構化纖維網的纖維由包括聚酯的熱塑性聚合物形成。結構化纖維網包括使用ASTM D6866-10，方法B的約10%至約100%的生物基含量。
[0012]根據另一個實施例，一次性吸收製品包括基礎結構、吸收芯和採集系統。基礎結構包括頂片和底片。吸收芯位於頂片和底片之間。採集系統位於頂片和吸收芯之間。採集系統包括具有不可延伸的熱塑性纖維的結構化纖維網，所述熱塑性纖維具有至少約0.5GPa的模量。結構化纖維網由基礎基底形成，所述基礎基底為熱穩定的、完全粘結的、不可延展的基礎纖維網。結構化纖維網包括第一表面和第二表面、第一區域和設置在整個第一區域中的多個離散的第二區域。第.二區域形成第二表面上的中斷部分和第一表面上的移位纖維。形成鬆散端部的移位纖維生成用於收集流體的空隙體積。結構化纖維網的纖維由包括聚酯的熱塑性聚合物形成。結構化纖維網包括使用ASTM D6866-10，方法B的約10%至約100%的生物基含量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過參照以下說明、所附權利要求和附圖，將會更好地理解本發明的這些和其它特徵、方面和優點，其中:
[0014]圖1為用於製造根據本發明的纖維網的設備的示意圖。
[0015]圖1A為用於製造根據本發明的層壓體纖維網的備選設備的示意圖。
[0016]圖2為圖1所示設備的一部分的放大視圖。
[0017]圖3為結構化基底的局部透視圖。
[0018]圖4為圖3所示結構化基底的放大部分。
[0019]圖5為圖4所示結構化基底的一部分的剖視圖。
[0020]圖6為圖5所示結構化基底的一部分的平面圖。[0021]圖7為圖2所示設備的一部分的橫截面圖。
[0022]圖8為用於形成本發明纖維網的一個實施例的設備的一部分的透視圖。
[0023]圖9為用於形成本發明纖維網的設備的一部分的放大透視圖。
[0024]圖10為結構化基底的局部透視圖，所述結構化基底具有移位纖維的熔融粘結部分。
[0025]圖11為圖10所示結構化基底的放大部分。
[0026]圖12a_12f為本發明的結構化基底的一部分的平面圖，示出了粘結區域和/或過度粘結區域的各種圖案。
[0027]圖13為結構化基底的一部分的剖視圖，示出了粘結區域和/或過度粘結區域。
[0028]圖14為結構化基底的一部分的剖視圖，示出了結構化基底的相對表面上的粘結區域和/或過度粘結區域。
[0029]圖15為本發明纖維網的一部分的顯微照片，示出了以低纖維位移變形形成的帳
篷狀結構。
[0030]圖16為本發明纖維網的一部分的顯微照片，示出了由增加的纖維位移變形引起的大量纖維斷裂。
[0031]圖17a和17b為本發明纖維網的部分的顯微照片，示出了結構化基底的部分，所述部分被切割以便確定移位纖維的數目。
[0032]圖18為本發明纖維網的一部分的顯微照片，確認了沿結構化基底的尖端粘結的移位纖維的位置，所述位置被切割以便確定移位纖維的數目。
[0033]圖19a至19c為異形纖維構型的橫截面。
[0034]圖20為平面內徑向滲透性設備配置的示意圖。
[0035]圖21A、21B和21C為圖20所示平面內徑向滲透性設備配置的一部分的備選視圖。
[0036]圖22為用於圖20所示平面內徑向滲透性設備配置的流體遞送貯存器的示意圖。
[0037]圖23為根據本發明的一個實施例所述的尿布的平面圖。
【具體實施方式】[0038]定義:
[0039]如本文所用，術語「活化」是指使得由相互嚙合的齒和凹槽產生的拉伸應變促使中間纖維網部分拉伸或延伸的任何方法。此類方法已被發現可用於製備許多製品，包括可透氣的膜、拉伸複合材料、開孔材料和變形材料。就非織造纖維網而言，拉伸可導致纖維的重新取向、纖維的纖度和/或橫截面的改變、基重的減小、和/或中間纖維網部分中的受控纖維破壞。例如，通用活化方法為本領域稱為環軋制的方法。
[0040]如本文所用，「嚙合深度」是指相對的活化構件的相互嚙合的齒和凹槽相互延伸到彼此中的程度。
[0041]如本文所用，術語「非織造纖維網」是指如下的纖維網:所述纖維網具有被夾在中間的單根纖維或紡線的結構但不呈如織造或針織織物中的重複圖案，所述織造或針織織物通常不具有無規取向的纖維。非織造纖維網或織物已通過很多種方法來形成，例如，熔噴法、紡粘法、水纏繞法、氣流成網和粘合粗梳纖維網法，包括粗梳熱粘結。非織造織物的基重通常以克/平方米(g/m2)表示。層壓體纖維網的基重是各成分層和任何其它添加組分的總基重。纖維直徑通常以微米表示；纖維尺寸也可以旦尼爾表示，其為每纖維長度的重量單位。適用於本發明的非織造織物或層壓體纖維網的基重的範圍可為:6g/m2至300g/m2，優選地10g/m2至200g/m2,更優選地15g/m2至120g/m2,並且最優選地20g/m2至100g/m2。
[0042]如本文所用，「紡粘纖維」是指通過將熔融熱塑性材料從噴絲頭的多個細的、通常圓形的毛細管擠出為長絲，然後通過外加力迅速減小擠出長絲的直徑而形成的較小直徑的纖維。紡粘纖維沉積在收集面上時一般不發粘。紡粘纖維一般連續並具有大於7微米，並且更具體地介於約10和40微米之間的平均直徑(得自至少10個樣品)。
[0043]如本文所用，術語「熔噴法」是指其中如下形成纖維的方法:將熔融熱塑性材料擠壓通過多個細小的、通常圓形的衝模毛細管而作為熔融線或長絲進入會聚的高速、通常受熱的氣體(例如，空氣)流中，從而拉細熔融熱塑性材料的長絲以減小其直徑，該直徑可達到微纖維直徑。其後，該熔噴纖維由高速氣體流載送並沉積在收集面上(常常同時仍發粘)以形成隨機分散的熔噴纖維的纖維網。熔噴纖維為可以是連續或不連續的且平均直徑一般小於10微米的微纖維。
[0044]如本文所用，術語「聚合物」 一般包括但不限於均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無規和間規共聚物、三元共聚物等，以及它們的共混物和改性物。此外，除非另有具體限定，術語「聚合物」包括所述材料的所有可能的幾何構型。所述構型包括但不限於全同立構、無規立構、間同立構、和隨機對稱。
[0045]如本文所用，術語「單組分」纖維是指僅僅利用一種聚合物由一個或多個擠出機形成的纖維。這不旨在排除由一種聚合物形成的纖維。為了著色、抗靜電性能、潤滑、親水性等原因，向該聚合物中加入了少量的添加劑。這些添加劑例如用於著色的二氧化鈦一般以小於約5%重量、並且更典型地約2%重量的量存在。
[0046]如本文所用，術語「雙組分纖維」是指已由至少兩種不同的聚合物形成的纖維，所述聚合物由單獨的擠出機擠出但紡粘在一起以形成一根纖維。雙組分纖維有時也稱作共軛纖維或多組分纖維。聚合物沿.著雙組分纖維的橫截面布置在基本上恆定定位的不同的區域中並沿著雙組分纖維的長度連續延伸。例如，這種雙組分纖維的構型可以是例如其中一種聚合物被另一種圍繞的皮/芯型排列，或者可以是並列型排列、餅式排列，或「海島型」排列。
[0047]如本文所用，術語「雙成分纖維」是指作為共混物由相同的擠出機擠出的由至少兩種聚合物形成的纖維。雙成分纖維不含有沿著纖維的橫截面積在相對恆定定位的不同的區域中布置的多種聚合物組分並且所述多種聚合物通常沿著纖維的整個長度不連續，而是通常形成隨機開始和結束的纖維。雙成分纖維有時也稱作多成分纖維。
[0048]如本文所用，術語「非圓形纖維」描述具有非圓形橫截面的纖維，並且包括「異形纖維」和「毛細管道纖維」。此類纖維可為實心的或中空的，並且它們可為三葉形、Λ形，並且優選在其外表面上具有毛細管道的纖維。毛細管道可具有各種橫截面形狀，例如「U形」、「H形」、「C形」和「V形」。一種優選的毛細管道纖維為Τ-401，命名為4DG纖維，其購自FiberInnovation Technologies (Johnson City, TN)。T-401 纖維為聚對苯二甲酸乙二酯(PET聚酯)。
[0049]「設置」是指製品的一個元件相對於製品的另一個元件的放置。例如，這些元件可在特定位置或位點與尿布的其它元件形成(接合和定位)為單一結構，或作為獨立元件接合到尿布的另一個元件。
[0050]「可延展非織造物」為一種無破裂或斷裂地延長至少50%的纖維質非織造纖維網。例如，當在23 ± 2 V和50 土 2%的相對溼度下測試時，具有IOOmm初始長度的可延展材料在以100%/分鐘的應變速率下被應變時可延長至少至150mm。材料可在一個方向(例如⑶)上為可延展的，但在另一個方向(例如MD)上為不可延展的。可延展非織造物一般由可延展纖維組成。
[0051]「高度可延展非織造物」為一種無破裂或斷裂地延長至少100%的纖維質非織造纖維網。例如，當在23±2°C和50±2%的相對溼度下測試時，具有IOOmm初始長度的高度可延展材料在以100%/分鐘的應變速率下被應變時可延長至少至200mm。材料可在一個方向(例如CD)上為可延展的，但在另一個方向(例如MD)上為不可延展的或在其它方向上為可延展的。高度可延展非織造物一般由高度可延展的纖維組成。
[0052]「不可延展非織造物」為延長時在達到50%的伸長率之前就發生破裂或斷裂的纖維質非織造纖維網。例如，當在23±2°C和50土2%的相對溼度下測試時，具有IOOmm初始長度的不可延展材料在以100%/分鐘的應變速率被應變時不能夠延長超過50mm。不可延展非織造物在縱向(MD)和橫向(⑶)上均是不可延展的。
[0053]「可延展纖維」為如下的纖維:當在23±2°C和50±2%的相對溼度下測試時，所述纖維在以100%/分鐘的應變速率被應變時延長至少400%而不發生破裂或斷裂。
[0054]「高度可延展纖維」為如下的纖維:當在23±2°C和50±2%的相對溼度下測試時，所述纖維在以100%/分鐘的應變速率被應變時延長至少500%而不發生破裂或斷裂。
[0055]「不可延展纖維」為如下的纖維:當在23±2°C和50±2%的相對溼度下測試時，所述纖維在以100%/分鐘的應變速率被應變時延長小於400%而不發生破裂或斷裂。
[0056]「親水的或親水性」是指其中水或鹽水快速浸溼纖維或纖維材料的表面的纖維或非織造材料。芯吸水或鹽水的材 料可被歸類為親水的。一種用於測量親水性的方法是通過測量其垂直芯吸能力。就本發明而言，如果非織造材料表現出至少5_的垂直芯吸能力，則其為親水的。
[0057]「接合」是指這樣一些構型:其中將一個元件直接連接到另一個元件從而使該元件直接固定到另一個元件；也指這樣一些構型:其中將一個元件連接到中間構件，繼而再把中間構件連接到另一個元件，從而使該元件間接固定到另一個元件。
[0058]「層壓體」是指通過本領域已知的方法例如粘合劑粘結、熱粘結、超聲波粘結彼此相結合的兩種或更多種材料。
[0059]「縱向」或「MD」為平行於纖維網的在其移動穿過製造過程時的行進方向的方向。在縱向的±45度以內的方向被認為是「縱向」。「橫向」或「CD」為基本上垂直於縱向並在大致由纖維網限定的平面內的方向。在橫向的小於45度內的方向被認為是橫向。
[0060]「外側」和「內側」分別是指相對於第二元件而相對遠離或靠近吸收製品的縱向中心線設置的元件的位置。例如，如果元件A是元件B的外側,貝U元件A比元件B更遠離縱向中心線。
[0061]「芯吸」是指經由毛細管力將流體主動地流體傳送穿過非織造物。芯吸速率是指每單位時間的流體運動，或即流體在指定時段內行進了多遠。
[0062]「採集速率」是指其中材料吸取限定量的流體的速度或流體穿過材料所用的時間量。
[0063]「滲透性」是指流體在X-Y平面中流過材料的相對能力。具有高滲透性的材料使得能夠比具有較低滲透性的材料具有更高的流體流動速率。
[0064]「纖維網」是指能夠被卷繞成輥的材料。纖維網可為膜、非織造物、層壓體、開孔層壓體等。纖維網的面是指其二維表面中的一個，而不是指其邊緣。
[0065]「X-Y平面」是指由移動纖維網的縱向和橫向或長度限定的平面。
[0066]「吸收製品」是指吸收和容納身體流出物的裝置，並且更具體地是指緊貼或鄰近穿著者的身體放置以吸收和容納由身體排洩的各種流出物的裝置。吸收製品可包括尿布、褲、訓練褲、失禁內衣、女性衛生製品等。如本文所用，術語「體液」或「身體流出物」包括但不限於尿液、血液、陰道分泌物、乳汁、汗液和糞便。本發明的優選的吸收製品為尿布、褲和訓練褲。
[0067]「吸收芯」是指如下結構:所述結構通常設置在吸收製品的頂片和底片之間以用於吸收和容納由吸收製品所接收的液體，並且可包括一個或多個基底、設置在所述一個或多個基底上的吸收性聚合物材料、以及位於吸收性粒狀聚合物材料和所述一個或多個基底的至少一部分上的熱塑性組合物，所述組合物用於將吸收性粒狀聚合物材料固定在所述一個或多個基底上。在多層的吸收芯中，吸收芯也可包括覆蓋層。所述一個或多個基底和覆蓋層可包括非織造物。此外，吸收芯基本上不含纖維素。吸收芯不包括吸收製品的採集系統、頂片或底片。在某個實施例中，吸收芯將基本上由所述一個或多個基底、吸收性聚合物材料、熱塑性組合物、和任選地覆蓋層組成。
[0068]「吸收性聚合物材料」、「吸收膠凝材料」、「AGM」、「超吸收劑」和「超吸收材料」在本
文中可互換使用並且是指交聯的聚合材料。當使用離心保留容量(Centrifuge RetentionCapacity)測試(Edana441.2_01 )來測量時,所述聚合材料可吸收至少5倍於它們自身重量的含水的0.9%鹽水溶液。
[0069]本文所用的「吸收性粒狀聚合物材料」是指呈顆粒形式以致在乾燥狀態下可流動的吸收性聚合物材料。
[0070]本文所用的「透氣氈」是指粉碎的木漿，其為纖維素纖維的一種形式。
[0071]「生物基含量」是指作為材料中的總有機碳質量的百分比的源自材料中的可再生資源的碳的量，所述量通過ASTM D6866-10，方法B確定。應當注意的是，在對材料的生物基含量的確定中不包括源自無機源諸如碳酸鈣的任何碳。
[0072]「包括」、「包含」和「含有」是開放式術語，每個均指定其後所述例如一種組分的存在，但不排除本領域已知的或本文所公開的其它特徵例如元件、步驟或組分的存在。
[0073]「基本上由...組成」在本文中用於將主題(諸如權利要求中的主題)的範圍限制於指定的材料或步驟、以及不顯著地影響主題的基本和新型特性的材料或步驟。
[0074]「一次性的」在其普通意義上使用，是指在不同時長內的有限數目的使用事件(例如小於約20次事件，小於約10次事件,小於約5次事件，或小於約2次事件)之後被處理或丟棄的製品。
[0075]「尿布」是指一般被嬰兒和失禁患者圍繞下體穿著以便環繞穿著者的腰部和腿部並且特別適於接收和容納尿液和糞便的吸收製品。如本文所用，術語「尿布」也包括下文所定義的「褲」。[0076]如本文所用，「褲」或「訓練褲」是指為嬰兒或成人穿著者設計的具有腰部開口和腿部開口的一次性衣服。通過將穿著者的兩腿伸入腿部開口並將褲提拉到圍繞穿著者下體的適當位置，可將褲穿到使用者身上的適當位置。褲可通過任何合適的技術來預成形，所述技術包括但不限於利用可重複扣緊的和/或不可重複扣緊的粘結(例如，縫合、焊接、粘合劑、膠粘劑粘結、扣件等)將製品的各部分接合在一起。沿製品圓周的任何地方可對褲預成形(例如，側邊扣緊、前腰扣緊)。儘管本文使用術語「褲」，但褲通常也稱作「閉合尿布」、「預扣緊尿布」、「套穿尿布」、「訓練褲」和「尿布褲」。合適的褲公開於以下專利中:1993年9月21日授予Hasse等人的美國專利5，246, 433 ;1996年10月29日授予Buell等人的美國專利5，569，234 ；2000年9月19日授予Ashton的美國專利6，120，487 ；2000年9月19日授予Johnson等人的美國專利6，120，489 ;1990年7月10日授予Van Gompel等人的美國專利4，940, 464 ；1992年3月3日授予Nomura等人的美國專利5，092, 861 ;提交於2002年6月13 日的名稱為 「Highly Flexible And Low Deformation Fastening Device」 的美國專利公布2003/0233082A1 ; 1999年4月27日授予Kline等人的美國專利5,897，545 ; 1999年9月28日授予Kline等人的美國專利5，957，908。
[0077]「石化產品」是指來源於石油、天然氣或煤炭的有機化合物。
[0078]「石油」是指原油及其石蠟烴、環烷烴和芳族烴的組分。原油可獲自焦油砂、浙青田和油頁巖。
[0079]「可再生資源」是指在100年的期限內可再補充的天然資源。所述資源可天然或者通過農業技術再補充。可再生資源包括植物、動物、魚類、細菌、真菌、以及林產品。它們可為天然存在的、雜交的、或遺傳工程的生物體。諸如原油、煤炭和泥炭的天然資源由於需要比100年更長的時間來形成，因此不被認為是可再生資源。
[0080]「合成聚合物」是指由至少一種單體通過化學方法製得的聚合物。合成聚合物不直接由活生物體製得。
.[0081]關於本文所公開的所有數值範圍，應該理解，在整個說明書中給出的每一最大數值限度包括每一較低的數值限度，就像這樣的較低數值限度在本文中明確地寫出的一樣。此外，在整個說明書中給出的每一最小數值限度包括每一較高數值限度，就像這樣的較高數值限度在本文中明確地寫出的一樣。此外，在整個說明書中給出的每一數值範圍包括落在該較寬數值範圍內的每一較窄數值範圍，並且還包括該數值範圍內的每個單獨的數，就像這樣的較窄數值範圍和單獨的數在本文中明確地寫出的一樣。
[0082]本發明提供一種通過活化合適的基礎基底而形成的結構化基底。所述活化誘導纖維位移並形成三維質地，所述質地增加基礎基底的流體採集性能。也可改進基礎基底的表面能以增加其流體芯吸性能。將參照用於由基礎基底製造結構化基底的優選方法和設備來描述本發明的結構化基底。一種優選的設備150示意地示於圖1和圖2中並且在下文中更詳細地討論。
[0083]某礎某底
[0084]根據本發明的基礎基底20為一種由鬆散集合的熱穩定纖維形成的流體可滲透的纖維質非織造纖維網。根據本發明的纖維為不可延展的，其此前被定義為延長小於300%而不發生破裂或斷裂；然而，形成本發明的基礎基底的所述不可延展纖維優選地延長小於200%而不發生破裂或斷裂。所述纖維可包括短纖維，所述短纖維使用工業標準粗梳、氣流成網、或溼法成網技術被成形為纖維網；然而，優選的是連續的紡粘纖維，其使用工業標準紡粘型技術形成紡絲非織造纖維網。下文更詳細地討論用於生產紡絲纖維網的纖維和紡絲方法。
[0085]本發明的纖維可具有各種橫截面形狀，所述形狀包括但不限於:圓形、橢圓形、星形、三葉形、具有3-8片葉的多葉形、矩形、H形、C形、I形、U形和其它各種偏心形。也可使用中空纖維。優選的形狀為圓形、三葉形和H形。圓形纖維是最廉價的，因此從經濟角度來講是優選的；但三葉形纖維提供增加的表面積，因此從功能角度來講是優選的。所述圓形和三葉形纖維形狀也可為中空的；然而，實心纖維為優選的。中空纖維是有用的，因為它們與具有相同形狀和纖度的實心纖維相比在等同的纖度下具有更高的抗壓縮性。
[0086]本發明中的纖維趨於大於典型的紡粘非織造物中所存在的那些。由於異形纖維的直徑可能難以確定，因此常常參考纖維的纖度。纖度被定義為以克計的9000延米長度的纖維的質量，以dpf (旦尼爾/長絲)來表示。就本發明而言，優選的纖度範圍為大於Idpf且小於IOOdpf。更優選的纖度範圍為1.5dpf至50dpf,並且還更優選的範圍為2.0dpf至20dpf，並且最優選的範圍為4dpf至IOdpf。
[0087]形成本發明基礎基底的鬆散集合的纖維在活化和對應的纖維位移之前被粘結。纖維網可為不足粘結的以便纖維具有高水平的活動性並且趨於在張力下從粘結部位拉出；或可為完全粘結的，具有高得多的粘結部位完整性使得纖維表現出極小的纖維活動性並且在張力下趨於斷裂。形成本發明的基礎基底的不可延展纖維優選地為完全粘結的以形成不可延展的纖維網材料。如下文所更詳述，不可延展基礎基底優選地用於經由纖維位移來形成結構化基底。
[0088]基礎基底的完全粘結可在 一個粘結步驟中進行，例如在製造基礎基底期間進行。作為另外一種選擇，可存在用以製造預粘結的基礎基底的多於一個的粘結步驟，例如基礎基底在製造時可僅略微粘結或不足粘結以提供足夠的完整性從而將其收捲起來。隨後，基礎基底可經受其它粘結步驟以獲得完全粘結的纖維網，例如在即將使基礎基底經受本發明的纖維位移過程之前。此外，在基礎基底的製造和纖維位移之間的任何時間還可存在粘結步驟。不同的粘結步驟也可賦予不同的粘結圖案。
[0089]用於粘結纖維的方法詳細地描述於Albin Turbak的「Nonwovens: Theory,Process,Performance and Testing」(Tappil997)中。典型的粘結方法包括機械纏結、水力纏結、針刺、和化學粘結和/或樹脂粘結；然而，熱粘結諸如利用熱的通氣粘結和利用壓力和熱的熱點粘結為優選的，其中熱點粘結為最優選的。
[0090]通氣粘結通過以下方式進行:使加熱的氣體穿過集合的纖維以製備整體的非織造纖維網。熱點粘結涉及向離散的位置施加熱和壓力以在非織造纖維網上形成粘結部位。實際粘結部位包括多種形狀和尺寸；包括但不限於橢圓形、圓形和四邊幾何形狀。總的總體熱點粘結面積介於2%和60%之間，優選地介於4%和35%之間，更優選地介於5%和30%之間，並且最優選地介於8%和20%之間。本發明的完全粘結的基礎基底具有8%至70%，優選地12%至50%，並且最優選地介於15%和35%之間的總的總體粘結面積。熱點粘結針密度介於5針/cm2和100針/cm2之間，優選地介於10針/cm2和60針/cm2之間，並且最優選地介於20針/cm2和40針/cm2之間。本發明的完全粘結的基礎基底具有10針/cm2至60針/cm2，優選地20針/cm2至40針/cm2的粘結針密度。[0091]熱粘結要求纖維由可熱粘結的聚合物諸如熱塑性聚合物和由其製成的纖維形成。就本發明而言，纖維組合物包括可熱粘結的聚合物。優選的可熱粘結的聚合物包括聚酯樹月旨，優選地PET樹脂，更優選地PET樹脂和coPET樹脂，它們提供如下文所更詳述的可熱粘結的、熱穩定的纖維。就本發明而言，熱塑性聚合物含量以按纖維的重量計大於約30%，優選地大於約50%，更優選地大於約70%，並且最優選地大於約90%的含量存在。
[0092]由於粘結的緣故，基礎基底在縱向(MD)和橫向(CD)上均具有機械性能。MD拉伸強度介於lN/cm和200N/cm之間，優選地介於5N/cm和100N/cm之間，更優選地介於ION/cm和50N/cm之間，並且最優選地介於20N/cm和40N/cm之間。⑶拉伸強度介於0.5N/cm和50N/cm之間，優選地介於2N/cm和35N/cm之間，並且最優選地介於5N/cm和25N/cm之間。基礎基底也應當具有介於1.1和10之間，優選地介於1.5和6之間，並且最優選地介於1.8和5之間的MD與⑶拉伸強度比率的特徵比率。
[0093]粘結方法也影響基礎基底的厚度。基礎基底厚度(thickness)或厚度(caliper)也取決於給定測量位置中所存在的纖維的數目、尺寸和形狀。基礎基底厚度介於0.1Omm和1.3mm之間，更優選地介於0.15mm和1.0mm之間，並且最優選地介於0.20mm和0.7mm之間。
[0094]基礎基底還具有特徵不透明度。不透明度為穿過基礎基底的光的相對量的量度。不受理論的束縛，據信特徵不透明度取決於給定測量位置中所存在的纖維的數目、尺寸、類型、形態和形狀。不透明度可使用TAPPI測試方法T425om_01 「Opacity of Paper (15/dgeometry, Illuminant A/2degrees, 89%Reflectance Backing and Paper Backing)，，來測量。所述不透明度被測量為百分比。就本發明而言，基礎基底不透明度大於5%，優選地大於10%,更優選地大於20%，還更優選地大於30%，並且最優選地大於40%。
[0095]相對高的不透明度是所期望的，因為一次性吸收製品的採集系統中所包括的結構化纖維網可幫助掩蓋下面的吸收芯所可能受到的髒汙。吸收芯的髒汙可歸因於吸收了體液諸如尿液或低粘度的糞便。為了節省成本的原因，吸收製品中的當前趨勢是減小不同吸收製品組件的基重。因此，如果應用低基重頂片，則與高基重頂片相比，頂片將很可能具有較低的不透明度。此外，如果應用開孔頂片，則所述孔也允許看見吸收製品的下面層，諸如採集系統和吸收芯。因此，結構化 纖維網的高不透明度在如下實施例中是尤其被期望的，其中吸收製品使用低基重頂片和/或開孔頂片。在本發明的一個實施例中，一次性吸收製品包括如下頂片:所述頂片具有5g/m2至25g/m2,更優選地8g/m2至16gm2的基重。
[0096]基礎基底具有特徵基重和特徵密度。基重被定義為每單位面積的纖維/非織造物的質量。就本發明而言，基礎基底的基重介於10g/m2和200g/m2之間。基礎基底密度通過將基礎基底基重除以基礎基底厚度來確定。就本發明而言，基礎基底的密度介於14kg/m3和200kg/m3之間。基礎基底也具有基礎基底比體積，所述比體積為基礎基底密度的倒數，以立方釐米/克計來測量。
[0097]基礎基底改性
[0098]在本發明中，可改進基礎基底以優化其流體分散和採集性能以用於其中流體管理較為重要的產品。流體分散性能可通過以下方式來增強:改變基礎基底的表面能以增加親水性和對應的芯吸性能。改進基礎基底的表面能是任選的並且通常在製造基礎基底時進行。可通過以下方式來影響流體採集性能:通過纖維位移來改進基礎基底的結構以引入3D質地，所述質地增加基底的厚度或膨鬆度和對應的比體積。[0099]表面能
[0100]基礎基底的親水性與表面能有關。基礎基底的表面能可通過以下方式來改進:局部表面處理、對纖維表面化學接枝或通過等離子或電暈處理對纖維表面進行反應氧化，然後通過氣體反應加成進行進一步的化學粘結。
[0101]基礎基底的表面能也可受到用於生產基礎基底的纖維的聚合材料的影響。聚合材料可具有固有親水性或其可通過以下方式變成親水的:通過熔融添加劑以化學方式使聚合物、纖維表面和基礎基底表面改性，或將聚合材料與其它誘導親水行為的材料相組合。用於聚丙烯的材料的例子為源自Ciba的IRGASURFk:HL560和源自Eastman Chemical的PET
共聚物、用於PET的EAS丁ONEx類聚合材料。
[0102]也可通過局部處理纖維來影響表面能。纖維表面的局部處理一般涉及表面活性齊U，所述表面活性劑經由泡沫、噴霧器、溼潤輥或其它合適的技術以稀釋狀態加入乳液中，然後乾燥。可能需要局部處理的聚合物為基於聚丙烯或聚對苯二甲酸酯的聚合物體系。其它聚合物包括脂族聚醯胺酯；脂族聚酯；芳族聚酯，包括聚對苯二甲酸乙二酯及共聚物、聚對苯二甲酸丁二酯及共聚物；聚對苯二甲酸丙二酯及共聚物；聚乳酸及共聚物。被稱作去垢性聚合物(SRP)的一類材料也適於局部處理。去垢性聚合物為一類材料，它們包括低分子量聚酯聚醚、聚酯聚醚嵌段共聚物和非離子聚酯配混物。這些材料中的一些可作為熔融添加劑加入，但它們的優選用途是作為局部處理劑。該類材料的商業例子以Texcare?系列產品購自Clariant。
[0103]結構化某底
[0104]對基礎基底20的第二改性涉及機械地處理基礎基底以製備結構化纖維網基底(術語「結構化纖維網」和「結構化基底」在本文中互換使用)。結構化基底被定義為:(I)基礎基底，其通過纖維重新排.列和纖維分離和斷裂被永久地變形，從而產生永久的纖維錯位(下文稱作「纖維位移」)使得結構化基底具有高於基礎基底的厚度值的厚度值；和任選地(2)基礎基底，其通過過度粘結被改性(下文稱作「過度粘結」)以形成低於基礎基底的厚度的壓縮區域。纖維位移方法涉及經由棒、針、鈕、結構化篩網或帶或其它合適的技術來永久地機械移位纖維。所述永久的纖維錯位提供與基礎基底相比的附加厚度(thickness)或厚度(caliper)。所述附加厚度增加基底的比體積並且也增加基底的流體滲透性。過度粘結改善基礎基底的機械性能並且可增強移位纖維區域之間的用於流體管理的導槽的深度。
[0105]纖維位移
[0106]前述基礎基底可使用圖1所示的設備150進行加工以形成結構化基底21，所述結構化基底的一部分示於圖3-6中。如圖3所示，結構化基底具有X-Y平面中的第一區域2、和設置在整個第一區域2中的多個第二區域4。第二區域4包括在結構化基底21的第二表面14上形成中斷部分16的移位纖維6、和具有從第一表面12延伸的鬆散端部18的移位纖維6。如圖4所示，移位纖維6從第二區域4的第一側面11延伸，並且分離和斷裂而沿與第一側面11相對的第二側面13鄰近第一表面12形成鬆散端部18。就本發明而言，鄰近第一表面12是指纖維斷裂發生在第一表面12和移位纖維的峰或遠側部分3之間，優選地比移位纖維6的遠側部分3更靠近第一表面12。
[0107]纖維分離或斷裂的位置主要歸因於形成基礎基底的不可延伸的纖維；然而，移位纖維的形成和對應的纖維斷裂也受到用於形成基礎基底的粘結程度的影響。包括完全粘結的不可延展纖維的基礎基底提供如下結構，所述結構由於其纖維強度、纖維硬度和粘結強度的緣故而以低纖維位移變形形成帳篷狀結構，如圖15中的顯微照片所示。一旦纖維位移變形被延伸，則觀察到基本的纖維斷裂，通常集中在一個側面上，如圖16中的顯微照片所
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[0108]生成圖4中的具有鬆散端部18的移位纖維6的目的是，通過生成空隙體積來增加結構化基底的比體積以超過基礎基底的比體積。對於本發明來講，已發現在第二區域中形成具有至少50%和小於100%鬆散端部的移位纖維6製得如下結構化基底，所述結構化基底具有在使用期間可持續的增加的厚度和對應的比體積。(見下文提供的表6的實例1N5 - 1N9)。在本文進一步所述的某些實施例中，移位纖維6的鬆散端部18可被熱粘結以用於改善抗壓縮性和對應的可持續性。下文更詳細地討論了具有熱粘結的鬆散端部的移位纖維6和用於生產所述移位纖維的方法。
[0109]如圖5所示，第二區域4中的移位纖維6表現出了如下厚度(thickness)或厚度(caliper),所述厚度(thickness)或厚度(caliper)大於第一區域2的厚度32 (其通常與基礎基底厚度相同)。具有移位纖維6的第二區域4的尺寸和形狀可根據所用的技術而變化。圖5示出了結構化基底21的橫截面，所述橫截面示出了第二區域4中的移位纖維6。移位纖維6的厚度34描述了由移位纖維6引起的結構化基底21的第二區域4的厚度(thickness)或厚度(caliper)。如圖所示,移位纖維厚度34大於第一區域厚度32。優選的是，移位纖維厚度34至少110%地大於第一區域厚度32，更優選地至少125%地大於第一區域厚度32，並且最優選地至少150%地大於第一區域厚度32。移位纖維厚度34的老化厚度介於0.1mm和5mm之間，優選地介於0.2mm和2mm之間，並且最優選地介於0.5mm和1.5mm之間。
[0110]每單位面積結構化基底21上具有移位纖維6的第二區域4的數目可如圖3所示變化。一般來講，面密度無需在結構化基底21的整個區域上為均勻的，但是第二區域4可被限於結構化基底21的某些 區域，例如具有預定形狀諸如線、條、帶、圓形等的區域。
[0111]如圖3所示，由第二區域4佔據的總面積為總面積的小於75%，優選地小於50%，並且更優選地小於25%，但是為至少10%。第二區域的尺寸和第二區域4之間的間距可變化。圖3和圖4示出了長度36、寬度38以及第二區域4之間的間距37和39。圖3所示的第二區域4之間的縱向上的間距39優選地介於0.1mm和IOOOmm之間，更優選地介於0.5mm和IOOmm之間，並且最優選地介於Imm和IOmm之間。第二區域4之間的橫向上的側面至側面間距37介於0.2mm和16mm之間，優選地介於0.4mm和IOmm之間，更優選地介於0.8mm和7mm之間，並且最優選地介於Imm和5.2mm之間。
[0112]如圖1所示，結構化基底21可由從供應輥152供應的大致平面的二維非織造基礎基底20形成。設備150使基礎基底20在縱向MD上移動至由相互嚙合輥104和102A形成的輥隙116，所述輥形成具有鬆散端部18的移位纖維6。具有移位纖維6的結構化基底21任選地行進至在輥104和粘結輥156之間形成的輥隙117，所述粘結輥粘結移位纖維6的鬆散端部18。結構化基底22從那裡任選地行進至相互嚙合輥102B和104，以將結構化基底22從輥104上移除並且任選地將其傳送至在輥102B和粘結輥158之間形成的輥隙119，其中在結構化基底23中形成過度粘結區域，所述結構化基底最終被收取在供應輥160上。雖然圖1示出了如所述的那樣用於尚未完全粘結的基礎基底的工序序列，但希望使該過程反向以便在形成移位纖維6之前在基礎基底中形成粘結區域。就該實施例而言，將從類似於圖1所示的收取供應輥160的供應輥來供應基礎基底20並且使其移動至在輥102B和粘結輥158之間形成的輥隙119，其中基底在進入在相互嚙合輥102B和104之間形成的輥隙118之前被粘結，在所述輥隙處具有鬆散端部18的移位纖維6在第二區域4中形成。
[0113]雖然圖1示出了由供應輥152供應的基礎基底20，但基礎基底20也可由如本領域已知的任何其它供應裝置諸如花彩纖維網來供應。在一個實施例中，基礎基底20可直接由纖維網製造設備諸如製造非織造纖維網的生產線供應。
[0114]如圖1所不,第一表面12對應於基礎基底20的第一側面、以及結構化基底21的第一側面。第二表面14對應於基礎基底20的第二側面、以及結構化基底21的第二側面。一般來講，本文所用的術語「側面」使用此術語的通常用法，以描述大致二維的纖維網諸如非織造物的兩個主表面。基礎基底20為非織造纖維網，所述非織造纖維網包括基本上無規取向的纖維，即，至 少相對於縱向和橫向來講是無規取向的。所謂「基本上無規取向的」是指如下的無規取向:由於加工條件的緣故，無規取向可表現出在縱向上取向的纖維的量高於在橫向上取向的纖維的量，反之亦然。例如，在紡粘法和熔噴法中，將連續的纖維股線沉積在沿縱向移動的支撐件上。儘管試圖使紡粘或熔噴非織造纖維網的纖維取向成為真正「無規」的，但通常與橫向上的情況相反，較高百分比的纖維取向在縱向上。
[0115]在本發明的一些實施例中，期望故意將顯著百分比的纖維在纖維網的平面中相對於縱向在預定方向上取向。例如，可能的情況是，由於輥104上的齒距和放置(如下文所述)的緣故，可期望製得具有呈某個角度例如60度或平行於纖維網的縱向軸線的優勢纖維取向的非織造纖維網。此類纖維網可通過以需要的角度組合搭接的纖維網的方法來製得，並且如果需要可將纖維網粗梳成成品纖維網。具有高百分比的具有預定角的纖維的纖維網可在統計上偏置更多的纖維以在結構化基底21中形成移位纖維，如下文所更詳述。
[0116]基礎基底152可由纖維網製造方法直接提供，或者由供應輥20間接提供，如圖1所示。基礎基底20可通過本領域已知的方法預熱，例如通過在油加熱輥或電加熱輥上加熱。例如，可加熱輥154以在纖維位移過程之前預加熱基礎基底20。
[0117]如圖1所示，當基礎基底20在輥154上沿縱向移動並且移動至第一組反轉相互嚙合輥102A和104的輥隙116時，供應輥152在箭頭指示的方向上旋轉。輥102A和104為設備150的第一組相互嚙合輥。第一組相互嚙合輥102A和104運行以形成移位纖維並且有利於基礎基底20中的纖維斷裂，以製造下文稱作結構化基底21的結構化基底。相互嚙合輥102A和104更清楚地顯示於圖2中。
[0118]參見圖2，其更詳細地示出了用於在本發明的結構化基底21上製造移位纖維的設備150的一部分。設備150的該部分在圖2中被不出為壓料棍100,並且包括一對相互卩齒合輥102和104 (分別對應於圖1中的輥102A和104)，它們各自圍繞軸線A旋轉，軸線A平行地處在同一平面內。雖然設備150被設計成使得基礎基底20經過某個角度的旋轉後保持在輥104上，但圖2基本上示出了當基礎基底20穿過設備150上的輥隙116並且作為具有移位纖維6的區域的結構化基底21而退出時的情況。所述相互嚙合輥可由金屬或塑料製成。金屬輥的非限制性例子將為鋁或鋼。塑料輥的非限制性例子將為聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、和聚苯醚(ΡΡ0)。可向這些塑料中填充金屬或無機添加劑材料。
[0119]如圖2所示，輥102包括多個脊106和對應的凹槽108，它們可圍繞輥102的整個圓周完整地延伸。在一些實施例中，取決於在結構化基底21中需要哪種圖案，輥102(以及同樣地輥102A)可包括脊106，其中一些部分已被移除，諸如通過蝕刻、銑削或其它機加工過程移除，使得脊106中的一些或全部不沿圓周連續，而是具有斷裂或間隙。可布置斷裂或間隙以形成圖案，包括簡單的幾何形狀圖案例如圓形圖案或菱形圖案，但也可包括複合圖案例如徽標和商標。在一個實施例中，輥102可具有類似於輥104上的齒的齒，如下文更充分所述。以該方式，有可能在結構化基底21的兩個側面12，14上均具有移位纖維6。
[0120]輥104類似於輥102，但不具有可圍繞整個圓周完整地延伸的脊，輥104所包括的多行沿圓周延伸的脊已被改進為數行沿圓周間隔開的齒110，所述齒圍繞輥104的至少一部分以間隔開的關係延伸。輥104的單排齒110被對應凹槽112分隔。在操作中，輥102與104嚙合使得輥102的脊106延伸進入輥104的凹槽112中，並且輥104的齒110延伸進入輥102的凹槽108中。相互嚙合更詳細地示於圖7的橫截面示意圖中，下文會加以討論。輥102和104的兩者或其中之一可通過本領域已知的方法加熱，例如使用熱油填充輥或電加熱輥。
[0121]如圖3所示，結構化基底21具有第一區域2和多個離散的第二區域4，所述第一區域由基礎基底20的大致平面的二維構型限定在結構化基底21的兩個側面上，並且所述多個離散的第二區域由間隔開的移位纖維6和中斷部分16限定，所述移位纖維和中斷部分可起因於基礎基底20的纖維的整體延伸部。第二區域4的結構取決於所考慮的是結構化基底21的哪個側面而有區別。就圖3所示的結構化基底21的實施例而言，在與結構化基底21的第一表面12相關聯的結構化基底21的側面上，每個離散的第二區域4均可包括多個移位纖維6，所述移位纖維從第一表面12向外延伸並且具有鬆散端部18。移位纖維6包括在Z方向上具有顯著取向的纖維，並且每個移位纖維6均具有沿第二區域4的第一側面11鄰近第一表面12設置的基座5、靠近第一表面12在第二區域4的與第一側面11相對的第二側面13處分離或斷裂的鬆散端部18、和在Z方向上與第一表面12相距某個最大距離的遠側部分3。在與第二表面14相關聯的結構化基底21的側面上，第二區域4包括中斷部分16，所述中斷部分由結構化基底21的第二表面14上的纖維取向中斷部分16限定。中斷部分16對應於其中輥104的齒110刺入基礎基底20的位置。
[0122]如本文所用，第二區域4的「整體」(如當使用「整體延伸部」時其中的「整體」)是指第二區域4的起源於基礎基底20的纖維的纖維。因此，例如移位纖維6的斷裂纖維8可為塑性變形的和/或從基礎基底20延伸的纖維，並且可因此與結構化基底21的第一區域2成一整體。換句話講，纖維中的一些但非全部已斷裂，並且此類纖維起初就已存在於基礎基底20中。如本文所用，「整體」旨在區別於為了製造移位纖維而引入或加入單獨前體纖維網中的纖維。儘管本發明的結構化基底21，22和23的一些實施例可利用此類加入的纖維，但在一個優選的實施例中，移位纖維6的斷裂纖維8是與結構化基底21成一整體的。
[0123]可理解的是，適於在移位纖維6中具有斷裂纖維8的本發明結構化基底21的基礎基底20應當包括如下纖維:所述纖維具有足夠的纖維固定性和/或塑性變形以斷裂並形成鬆散端部18。圖4和圖5將此類纖維顯示為鬆散纖維端部18。就本發明而言，移位纖維6的鬆散纖維端部18是所期望的，以便製備用於收集流體的空隙空間或自由體積。在一個優選的實施例中，至少50%，更優選地至少70%且小於100%的在Z方向上被擠出的纖維為具有鬆散端部18的斷裂纖維8。[0124]第二區域4可被成型成在X-Y平面和Z平面中均形成圖案以製備可在形狀、尺寸和分配上有所變化的比體積分布。
[0125]具有用於圖2所示結構化基底21的實施例的移位纖維6的代表性第二區域示於圖3-6中的進一步放大的視圖中。代表性移位纖維6為形成於輥104上的細長齒110上的類型，使得移位纖維6包括多個斷裂纖維8，所述斷裂纖維為基本上對齊的使得移位纖維6具有明顯的縱向取向和縱向軸線L。移位纖維6也具有在MD-CD平面中大致正交於縱向軸線L的橫向軸線T。在圖2-6所示的實施例中，縱向軸線L平行於MD。在一個實施例中，所有間隔開的第二區域4均具有大致平行的縱向軸線L。在優選的實施例中，第二區域4將具有縱向取向，即第二區域將具有細長形狀，因而將不是圓形的。如圖4所示，並且如圖5和6更清楚地所示，當在輥104上使用細長齒110時，在結構化基底21的一個實施例中，移位纖維6的斷裂纖維8的一個特徵為斷裂纖維8的優勢方向對齊。如圖5和圖6所示，當在平面圖中例如在圖6中察看時，斷裂纖維8中的許多可具有相對於橫向軸線T的基本上均勻的對齊。所謂「斷裂」纖維21是指在結構化基底8中，移位纖維11在第二區域11的第一側面6上開始，並且沿著第二區域13的相對第一側面4的第二側面4分隔。
[0126]因此，如可參照設備150來理解，結構化基底21的移位纖維6通過機械地變形基礎基底20來製造，所述基礎基底可被描述為大致平面的和二維的。所述「平面的」和「二維的」只是指該纖維網相對於成品結構化基底I是平坦的，所述成品結構化基底具有由於第二區域4的形成而賦予的明顯的、平面外的、Z方向的三維性。「平面的」和「二維的」並不暗指任何特定的平面、光滑度或維數。隨著基礎基底20穿過輥隙116，輥104的齒110進入輥102A的凹槽108，並且同時將纖維擠出基礎基底20的平面外以形成第二區域4，包括移位纖維6和中斷部分16。實際上，齒110 「擠過」或「穿透」基礎基底20。隨著齒110的尖端擠過基礎基底20，纖維的主要取向在橫向上並橫跨齒110的部分被齒110擠出基礎基底20的平面外，並且在Z方向上拉伸、拉拽和/或塑性變形，導致形成第二區域4，包括移位纖維6的斷裂纖維8。主要大致平行於縱向軸線L取向的，即在基礎基底20的縱向上取向的纖維可被齒110簡單地展開，並且基本上保持在基礎基底20的第一區域2中。
[0127]在圖2中，設備100被 示出處於一種構型，所述構型具有一個圖案輥例如輥104、和一個非圖案凹槽輥102。然而，在某些實施例中，可優選使用兩個圖案輥來形成輥隙116，所述兩個圖案輥在相應輥的相同或不同的對應區域中具有相同或者不同的圖案。這種設備可製得如下的纖維網:所述纖維網具有從結構化纖維網21的兩個側面突出的移位纖維6，以及壓花到纖維網21中的宏圖案。
[0128]可通過改變齒110的數目、間距和尺寸並且如果必要對輥104和/或輥102進行相應的尺寸變化來改變移位纖維6的數目、間距和尺寸。這種變化，加上基礎基底20中可能的變化和加工中的變化諸如線速度，允許製造用於很多目的的很多變化的結構化纖維網21。
[0129]從對結構化纖維網21的描述可看出，移位纖維6的斷裂纖維8可起源於結構化基底21的第一表面12或第二表面14並從其延伸。當然，移位纖維6的斷裂纖維8也可從結構化基底21的內部19延伸。如圖5所示，移位纖維6的斷裂纖維8由於已被擠出基礎基底20的大致二維平面而延伸(B卩，在如圖3所示的「Z方向」上被擠出)。一般來講，第二區域4的斷裂纖維8或鬆散端部18包括與纖維網第一區域2的纖維成一整體並從所述第一區域的纖維延伸的纖維。
[0130]由於纖維的塑性變形和泊松比的影響，斷裂纖維8的延伸可伴隨造成纖維橫截面尺寸(例如圓形纖維的直徑)的總體減小。因此，移位纖維6的斷裂纖維8的一些部分可具有的平均纖維直徑小於基礎基底20的纖維以及第一區域2的纖維的平均纖維直徑。已發現，纖維橫截面尺寸上的減小在移位纖維6的基座5和鬆散端部3的中間最大。據信這是由於位於移位纖維6的基座5和遠側部分3處的纖維的一些部分鄰近輥104的齒110的尖端(下文更詳細所述)，使得它們在加工期間以摩擦方式被鎖定和固定。在本發明中，由於高纖維強度和低纖維伸長率的緣故，纖維橫截面的減小是極小的。
[0131]圖7以橫截面示出了包括脊106和齒110的相互嚙合輥102(以及下文所述的102A和102B)和104的一部分。如圖所示，齒110具有齒高TH (注意TH也可應用於脊106的高度；在一個優選的實施例中，齒聞和脊聞是相等的)，和被稱為節距P的齒對齒間距(或脊對脊間距)。如圖所示，嚙合深度(DOE) E為輥102和104的互齧水平的量度，並且是從脊106的尖端測量至齒110的尖端。取決於基礎基底20的特性和本發明的結構化基底I的所期望的特徵，嚙合深度E 、齒高TH、和節距P可按需要改變。例如，一般來講，為了在移位纖維6中獲得斷裂纖維8，需要足以將移位纖維延長並塑性地變形至其中纖維發生斷裂的點的嚙合水平E。此外，第二區域4的所期望的密度(結構化基底I的每單位面積上的第二區域4)越大，則節距應當越小，並且齒長TL和齒距TD應當越小，如下所述。
[0132]圖8不出了具有多個齒110的棍104的一個實施例的一部分,所述齒用於從紡粘非織造基礎基底20製造紡粘非織造材料的結構化基底21或結構化基底I。圖8所示的齒110的放大視圖示於圖9中。在輥111的這一視圖中，齒110具有通常在齒頂端104從前沿LE至後沿TE測得的約1.25mm的一致的圓周長度尺寸TL，並且以約1.5mm的距離TD沿圓周彼此均勻地間隔開。為了由基礎基底20製造纖維質結構化基底I,棍104的齒110可具有的長度TL的範圍為約0.5mm至約3mm，並且間距TD為約0.5mm至約3mm，齒高TH的範圍為約0.5mm至約IOmm,並且節距P介於約1_ (0.040英寸)和2.54mm (0.100英寸)之間。嚙合深度E可為約0.5mm至約5mm (直到接近齒高TH的最大值)。當然，E、P、TH、TD和TL可各自彼此獨立地變化以獲得所期望的移位纖維6的尺寸、間距和面密度(結構化基底I的每單位面積上的移位纖維6的數目)。
[0133]如圖9所示，每個齒110具有尖端111、前緣LE和後緣TE。齒尖111可倒圓以最小化纖維斷裂，並且優選地為細長的並且具有對應於第二區域4的縱向軸線L的大致縱向的取向。據信為了獲得結構化基底I的移位纖維6，LE和TE應當幾乎完全正交於輥104的局部周向表面120。同樣，從頂端111和LE或TE的過渡應當為相對尖銳的角度，諸如直角，所述角度具有足夠小的曲率半徑使得在使用時齒110可在LE和TE處推穿過基礎基底20。一種備選齒尖111可為平坦表面以優化粘結。
[0134]再參見圖1，在形成移位纖維6之後，結構化基底21可在旋轉輥104上行進至輥104和第一粘結輥156之間的輥隙117。粘結輥156可有利於若干粘合技術。例如，粘結輥156可為用於在輥隙117中賦予熱能的加熱的鋼輥，從而在移位纖維6的遠端(尖端)處熔融粘結結構化纖維網21的相鄰纖維。
[0135]在一個優選的實施例中，如下文關於優選的結構化基底所述，粘結輥156為被設計成向結構化纖維網21賦予足夠熱能的加熱的輥，以便熱粘結移位纖維6的遠端的相鄰纖維。熱粘結可通過以下方式來實現:通過直接熔融粘合相鄰纖維，或通過熔融中間熱塑性介質例如聚乙烯粉末，所述粉末繼而粘附相鄰纖維。為此目的，可將聚乙烯粉末加入基礎基底20中。
[0136]可將第一粘結輥156充分地加熱以熔融或部分地熔融移位纖維6的遠端3處的纖維。第一粘結輥156中所需的熱量或熱容量取決於移位纖維6的纖維的熔融性能和輥104的旋轉速度。第一粘結輥156中所需的熱量還取決於第一粘結輥156和輥104上的齒110的尖端之間誘導的壓力，以及在移位纖維6的遠端3處所期望的熔融程度。
[0137]在一個實施例中，第一粘結輥156為加熱的鋼質圓筒形壓料輥，其被加熱以具有足以熔融粘結移位纖維6的相鄰纖維的表面溫度。第一粘結輥156可由內電阻加熱器加熱、由熱油加熱、或由用於製造熱輥的本領域已知的任何其它方法加熱。第一粘結輥156可由本領域已知的合適的馬達和聯動裝置來驅動。同樣，第一粘結輥可安裝在可調節的支撐件上，使得輥隙117可被精確地調節和設定。
[0138]圖10示出了在通過輥隙117被加工成結構化基底22之後的結構化基底21的一部分，所述部分無需進一步加工即可成為本發明的結構化基底21。結構化基底22類似於前文所述的結構化基底21，不同的是移位纖維6的遠端3是粘結的，並且優選地為熱熔融粘結的，使得相鄰纖維被至少部分地粘結以形成遠側設置的熔融粘結部分9。在通過上述方法形成移位纖維6之後，可加熱移位纖維6的遠側部分3以熱接合纖維的一些部分使得相鄰纖維部分彼此接合以形成移位纖維6，所述移位纖維具有也稱作「尖端粘結」的熔融粘結部分9。
[0139]遠側設置的熔融粘結部分9可通過向移位纖維6的遠側部分施加熱能和壓力來製造。遠側設置的熔融粘結部分9的尺寸和質量可通過改進如下因素來改進:賦予移位纖維6的遠側部分的熱能的量、設備150的線速度、以及施加熱的方法。
[0140]在另一個實施例中.，遠側設置的熔融粘合部分9可通過應用輻射熱來製備。S卩，在一個實施例中，粘結輥156可由輻射熱源來置換或補充，使得輻射熱可以足夠的距離和對應的足夠時間指向結構化基底21，以使移位纖維6的遠側設置的部分中的纖維部分軟化或熔融。輻射熱可由任一已知的輻射加熱器來施加。在一個實施例中，輻射熱可由電阻加熱絲提供，所述加熱絲相對於結構化基底21設置成使得其以足夠接近的、間隔一致的距離在⑶方向上延伸，以致當纖維網相對於加熱絲移動時，輻射熱能至少部分地熔融移位纖維6的遠側設置的部分。在另一個實施例中，可將加熱的直發電燙筒諸如用於熨燙衣物的手持燙筒保持在移位纖維6的遠端3的相鄰處，使得由燙筒產生熔融。
[0141]如上所述加工結構化基底22的有益效果是，移位纖維6的遠端3可在輥隙117中的一定量的壓力下熔融而無需壓縮或整平移位纖維6。同樣地，可通過在成形之後提供熱粘結來製得和定形三維纖維網或「固定」其形狀。此外，當結構化基底22經受壓縮力或剪切力時，遠側設置的粘結或熔融粘結部分9還可有助於保持移位纖維6的膨鬆結構和結構化基底的老化厚度。例如，在由向供應輥上卷繞和後續退繞所導致的壓縮之後，如上文所公開的那樣加工成的具有包括與第一區域2成一整體但從該區域延伸的纖維的移位纖維6並且具有遠側設置的熔融粘結部分9的結構化基底22可具有改善的形狀保持。據信通過將相鄰纖維在移位纖維6的遠側部分處粘結在一起，所述纖維在壓縮時經歷較少的無規塌縮；即，移位纖維6的整個結構趨於一起移動，從而允許在發生無序化事件諸如與摩擦纖維網的表面相關聯的壓縮和/或剪切力時具有更好的形狀保持。
[0142]在一個參照圖1所述的替代實施例中，基底20在輥154上沿縱向移動並移動到第一組反轉相互嚙合輥102A和104的輥隙116，其中嚙合深度介於0.01英寸和0.15英寸之間，使得發生局部纖維位移但只存在極少(如果有的話)的纖維斷裂。然後纖維網行進至在輥104和粘結輥156之間形成的輥隙117，其中部分移位纖維的尖端被粘結。在穿過了輥隙117之後，結構化基底22行進至在輥104和102B之間形成的輥隙118，其中嚙合深度大於輥隙116處的嚙合深度，使得移位纖維被進一步移位從而形成斷裂纖維。該過程可導致更大數目的移位纖維6被熔融粘結部分9接合。
[0143]過度粘結
[0144]過度粘結是指在先前已經受過纖維位移的基底上進行的熔融粘結。過度粘結為任選的工序。過度粘結可在線進行，或可作為另外一種選擇在獨立的轉換加工過程中進行。
[0145]過度粘結依賴於熱和壓力以將長絲按一致的圖案熔合在一起。一致的圖案被定義為可沿結構化基底的長度再現的圖案以便可觀察到重複圖案。過度粘結通過增壓的輥隙來進行，其中所述輥中的至少一個為加熱的，優選地兩個輥均為加熱的。如果過度粘結是在基礎基底已經被加熱的情況下進行的，則增壓的輥隙將無需為加熱的。過度粘結區域11的圖案的例子示於圖12a至12f中；然而，其它過度粘結圖案也是可能的。圖12a示出了過度粘結區域11，其在縱向上形成連續圖案。圖12b示出了在縱向和橫向上均具有的連續過度粘結區域11，以便形成過度粘結11的連續網絡。該類型的系統可用單步驟過度粘結輥或多輥粘結系統來製得。圖12c示出了在縱向上不連續的過度粘結區域11。圖12c所示的MD過度粘結圖案也可包括CD上的以連續或不連續設計連接MD過度粘結線的過度粘結區域11。圖12d示出了在MD上形成波浪圖案的過度粘結區域11。圖12e示出了形成交叉縫式圖案的過度粘結區域11，而圖12f示出了波形交叉縫式圖案。
[0146]過度粘結圖案無需為均勻分布的，並且可為輪廓狀的以適應於具體的應用。受過度粘結影響的總面積小於纖維網 的總面積的75%，優選地小於50%，更優選地小於30%，並且最優選地小於25%，但應當為至少3%。
[0147]圖13示出了過度粘結的特性。過度粘結區域11具有相對於基礎基底20的第一區域厚度32的厚度特性，所述第一區域厚度在過度粘結區域之間測量。過度粘結區域11具有壓縮厚度42。過度粘結區域具有結構化基底21上的特徵寬度44和過度粘結區域之間的間距46。
[0148]第一區域厚度32優選地介於0.1mm和1.5mm之間，更優選地介於0.15mm和1.3mm之間，更優選地介於0.2mm和1.0mm之間，並且最優選地介於0.25mm和0.7mm之間。過度粘結區域厚度42優選地介於0.0lmm和0.5mm之間，更優選地介於0.02mm和0.25mm之間，還更優選地介於0.03mm和0.1mm之間，並且最優選地介於0.05mm和0.08mm之間。過度粘結區域11的寬度44介於0.05mm和15mm之間，更優選地介於0.075mm和IOmm之間，還更優選地介於0.1mm和7.5mm之間，並且最優選地介於0.2mm和5mm之間。不要求過度粘結區域11之間的間距46在結構化基底21中是均勻的，但極限值將落入0.2mm和16mm的範圍內，優選地介於0.4mm和IOmm之間，更優選地介於0.8mm和7mm之間，並且最優選地介於Imm和5.2mm之間。過度粘結區域11的間距46、寬度44和厚度42是基於結構化基底21的所期望性能諸如拉伸強度和流體處理性能。[0149]圖13顯示出可在結構化基底21的一個側面上形成具有過度粘結厚度42的過度粘結11。圖14顯示出過度粘結11可根據用於製造結構化基底21的方法而位於結構化基底21的任一側面上。位於結構化基底21的兩個側面12，14上的過度粘結11可為所期望的，以在結構化基底與其它非織造物相組合時形成通道從而進一步有助於對流體的管理。例如，雙側面的結構化基底可用於多層的高體積流體採集系統。
[0150]過度粘結方法
[0151]參見圖1中的設備，結構化基底23可具有粘結部分，所述粘結部分不位於或不僅僅位於移位纖維6的遠側設置的部分。例如，通過替代平坦的圓筒形壓料輥而使用配合脊狀輥來作為粘結輥156，可粘結結構化基底23的其它部分，諸如在第二區域4之間的第一區域2中的第一表面12上的某些位置處進行粘結。例如，可在第一表面12上在各行移位纖維6之間作出熔融粘結材料的連續線。熔融粘結材料的連續線形成如前所述的過度粘結區域11。
[0152]一般來講，儘管示出了一個第一粘結輥156，但在該過程的此階段可能存在多於一個的粘結輥，使得粘結髮生在一系列輥隙117中和/或涉及不同類型的粘結輥156。此外，代替僅使用一個粘結輥，可提供數個類似的輥以向基礎基底20或結構化纖維網21轉移各種物質，諸如各種表面處 理劑，以賦予功能性有益效果。可利用用於處理劑的這種應用的本領域已知的任何方法。
[0153]在穿過輥隙117之後，結構化基底22行進至在輥104和102B之間形成的輥隙118，其中輥102B優選地與輥102A相同。圍繞輥102B行進的目的是從輥104上移除結構化基底22而不幹擾在其上形成的移位纖維6。由於輥102B如同輥102A —樣與輥104互齧，因此當結構化基底22卷繞在輥102B周圍時，移位纖維6可貼合到輥102B的凹槽108中。在穿過輥隙118之後，結構化基底22可被收取在供應輥上以便進一步加工為本發明的結構化基底23。然而，在圖1所示的實施例中，結構化基底22通過輥102B和第二粘結輥158之間的輥隙119來加工。第二粘結輥158在設計上可與第一粘結輥156完全相同。第二粘結輥158可提供足夠的熱以至少部分地熔融結構化基底22的第二表面14的一部分，從而形成多個非相交的、基本上連續的過度粘結區域11，所述過度粘結區域對應於輥102B的脊106的尖端和輥158的大致平坦的光滑表面之間的輥隙壓力。
[0154]第二粘結輥158可用作所述方法中的所述唯一一個粘結步驟(即，無需首先通過粘結移位纖維6的遠端來形成結構化基底22)。在這種情況下，結構化纖維網22將為在其第二側面14上具有粘結部分的結構化纖維網23。然而，一般來講，結構化纖維網23優選地為一種雙面過度粘結結構化纖維網22，其在其第一側面12或第二側面14上具有移位纖維6的粘結遠端(尖端粘結)和多個非相交的、基本上連續的熔融粘結區域。
[0155]最後，在形成結構化基底23之後，可將其收取在供應輥160上，以用於儲存並進一步加工為其它產品中的組件。
[0156]在一個替代實施例中，可使用圖1A所示的方法將第二基底21A添加到結構化基底21上。第二基底21A可為膜、非織造物或第二如前所述的基礎基底。就該實施例而言，基礎基底20在輥154上沿縱向移動並且移動到第一組反轉相互嚙合輥102A和104的輥隙116，其中所述纖維被完全移位從而形成斷裂纖維。然後纖維網行進至在輥104和粘結輥156之間形成的輥隙117，其中第二基底21A被引入並粘結到移位纖維6的遠側部分3。在穿過輥隙117之後，結構化基底22行進至在輥104和102B之間形成的輥隙118，其中嚙合深度為零使得輥104和102B不嚙合，或嚙合深度小於在輥102A和104之間的輥隙116處形成的嚙合深度，使得在結構化基底中不發生附加纖維位移。作為另外一種選擇，就該實施例而言，可設定輥隙118處的嚙合深度使得在第二基底21A中發生變形，但在結構化基底22中不發生附加纖維位移。換句話講，輥隙118處的嚙合深度仍然小於輥隙116處的嚙合深度。
[0157]MM
[0158]用於形成用於本發明基礎基底的纖維的組合物可包括熱塑性聚合材料和非熱塑性聚合材料。熱塑性聚合材料必須具有適於熔體紡絲的流變學特性。聚合物的分子量必須足以使得能夠在聚合物分子之間產生纏結，但又足夠低以成為可熔體紡絲的。就熔體紡絲而言，熱塑性聚合物所具有的分子量低於約1，000, OOOg/mol，優選地約5，000g/mol至約750，000g/mol,更優選地約10，000g/mol至約500，000g/mol,並且甚至更優選地約50，000g/mol至約400，000g/mol。除非另外指定,所指的分子量為數均分子量。
[0159]熱塑性聚合材料能夠相對快速地固化(優選地在拉伸流動下)，並且形成熱穩定的纖維結構，如通常在已知工藝諸如對短纖維的紡絲拉伸工藝或紡粘連續纖維工藝中所遇到的那樣。優選的聚合材料包括但不限於聚丙烯和聚丙烯共聚物、聚乙烯和聚乙烯共聚物、聚酯和聚酯共聚物、聚醯胺、聚醯亞胺、聚乳酸、聚羥基鏈烷酸酯、聚乙烯基醇、乙烯-乙烯醇、聚丙烯酸酯、以及它們的共聚物和它們的混合物。其它合適的聚合材料包括如美國公布2003/0109605A1和2003/0091803中所詳述的熱塑性澱粉組合物。其它合適的聚合材料包括乙烯丙烯酸、聚烯烴羧酸共聚物、以及它們的組合。所述聚合物描述於美國公布6746766、US6818295、US6946506和美國專利申請03/0092343中。常見的熱塑性聚合物纖維級的材料是優選的，最值得注意的是聚酯基樹脂、聚丙烯基樹脂、聚乳酸基樹脂、聚羥基鏈烷酸酯基樹脂、和聚乙烯基樹脂以及它們的組合。最優選的為聚酯和聚丙烯基樹脂。
[0160]適用於本發明的熱塑性聚合物的非限制性例子包括脂族聚醯胺酯；脂族聚酯；芳族聚酯，包括聚對苯二甲酸乙.二酯(PET)及共聚物(coPET)、聚對苯二甲酸丁二酯及共聚物；聚對苯二甲酸丙二酯及共聚物；聚對苯二甲酸丁二酯及共聚物；聚丙烯和丙烯共聚物；聚乙烯和聚乙烯共聚物；脂族/芳族共聚酯；聚己內酯?』聚(羥基鏈烷酸酯)，包括聚(羥基丁酸酯-共聚-羥基戊酸乙酯)、聚(羥基丁酸酯-共聚-己酸酯)、或其它高級聚(羥基丁酸酯-共聚-鏈烷酸酯)，上述共聚物參見於如授予Noda的美國專利5，498，692，該專利以引用方式併入本文；衍生自脂族多元醇(即，二烷醯基聚合物)的聚酯和聚氨酯；聚醯胺；聚乙烯/乙烯醇共聚物；包括乳酸均聚物和乳酸共聚物的乳酸聚合物；包括丙交酯均聚物和丙交酯共聚物的丙交酯聚合物；包括乙交酯均聚物和乙交酯共聚物的乙交酯聚合物；以及它們的混合物。優選的為脂族聚醯胺酯、脂族聚酯、脂族/芳族共聚酯、乳酸聚合物、和丙交酯聚合物。
[0161]適用於形成本文所述的結構化纖維網的某些聚酯可至少部分地來源於可再生資源。此類聚酯可包括亞烷基對苯二甲酸酯。此類合適的至少部分地來源於可再生資源的亞烷基對苯二甲酸酯可包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯(PCT)、以及它們的組合。例如，此類生物源亞烷基對苯二甲酸酯描述於以下專利中:美國專利7，666，501 ;美國專利公布 2009/0171037、2009/0246430、2010/0028512、2010/0151165、2010/0168371、2010/0168372、2010/0168373、和 2010/0168461 ;以及 PCT 公開 W02010/078328，這些專利的公開內容以引用方式併入本文。
[0162]生物源PET的一種替代物可包括聚(乙烯2.5-呋喃二羧酸酯)(PEF)，其可由可再生材料製得。PEF可為可再生或部分地可再生聚合物，其具有與PET類似的熱性能和結晶性能。在紡粘纖維和基於這些具有可再生材料的纖維的非織造物的後續產品中，PEF用作唯一的替換物或與石油基PET (或另一種合適的聚合物)的共混物。這些PEF的例子描述於PCT公開W02009/076627和W02010/077133中，其公開內容以引用方式併入本文。
[0163]合適的乳酸和丙交酯聚合物包括如下那些乳酸和/或丙交酯的均聚物及共聚物，它們具有的重均分子量的範圍一般為約10，000g/mol至約600，000g/mol，優選地約30, 000g/mol 至約 400，000g/mol,更優選地約 50，000g/mol 至約 200，000g/mol? 可商購獲得的聚乳酸聚合物的例子包括購自Chronopol Incorporation (Golden,Colorado)的多種聚乳酸、和以商品名E(X)PLAk出售的聚交酯。合適的可商購獲得的聚乳酸的例子為源自Cargill Dow 的 NATUREW0RKS 和源自 Mitsui Chemical 的 LACEA。優選的為具有約 160°至約175°C的熔融溫度的聚乳酸的均聚物或共聚物。也可使用改性的聚乳酸和不同的立體構型，諸如具有最多75%的D-異構體含量的聚L-乳酸和聚D.L-乳酸。用以製備高熔融溫度PLA聚合物的任選的D和L異構體的外消旋組合也是優選的。這些高熔融溫度PL聚合物為具有高於180°C的熔融溫度的特別的PLA共聚物(應當理解，D異構體和L異構體被處理為不同的立體單體)。這些高熔融溫度通過專門控制微晶尺寸以增加平均熔融溫度來實現。某些能夠取代其它聚酯使用的聚乳酸纖維諸如PET描述於美國專利5，010, 175中，其公開內容以引用方式併入本文。
[0164]取決於所用的具體聚合物、方法和纖維的最終用途，多於一種的聚合物可為所期望的。本發明的聚合物以一定量存在以改善纖維的機械性能、纖維的不透明度、優化流體與纖維的交互作用、改善熔體的可加工性、並且改善對纖維的拉細。聚合物的選擇和量也將決定纖維是否為可熱粘結的且是否影響最終產品的柔軟性和質地。本發明的纖維可包括單一聚合物、聚合物的共混物，或可為包含多於一種的聚合物的多組分纖維。本發明中的纖維為可熱粘結的。
[0165]多成分共混物可為所期望的。例如，可使用該技術來混合和紡制聚乙烯和聚丙烯的共混物(下文稱作聚合物混合體)。另一個例子為具有不同粘度或單體含量的聚酯的共混物。也可製得多組分纖維，所述纖維在每種組分中包含可區分的化學物質。非限制性例子可包括25熔體流動速率(MFR)聚丙烯與50MFR聚丙烯的混合物以及25MFR均聚物聚丙烯與25MFR聚丙烯和作為共聚單體的乙烯的共聚物的混合物。
[0166]更優選的聚合材料具有高於110°C，更優選地高於130°C，甚至更優選地高於145°C，還更優選地高於160°C，並且最優選地高於200°C的熔融溫度。用於本發明的另一種優選的材料為具有高玻璃化轉變溫度的聚合物。優選的是最終用途纖維形式的高於-1o°c的玻璃化轉變溫度，更優選地高於0°C，還更優選地高於20°C，並且最優選地高於50°C的玻璃化轉變溫度。該性能的組合製備了在升高的溫度下穩定的纖維。該類型材料的示例性例子為聚丙烯、聚乳酸基聚合物、和聚對苯二甲酸酯(PET)基聚合物體系。
[0167]來源於可再生資源的聚合物的驗證
[0168]一種適當的驗證技術是通過14C分析。大氣中少量的二氧化碳是放射性的。當氮被紫外線產生的中子攻擊，致使氮損失一個質子並且形成分子量為14的碳，其立即被氧化成二氧化碳時，就生成該14C 二氧化碳。該放射性同位素代表小級分但可測量級分的大氣碳。大氣二氧化碳通過綠色植物進行循環以在光合作用期間產生有機分子。當綠色植物或其它形式的生命代謝有機分子從而產生二氧化碳時，循環結束，所述二氧化碳被釋放回大氣中。地球上幾乎所有形式的生命均依賴綠色植物來生成有機分子以生長和繁殖。因此，在大氣中存在的14C變成所有生命形式和它們的生物產物的一部分。與之相反，化石燃料基碳不具有大氣二氧化碳的標記放射性碳比率。
[0169]對材料中的可再生基碳的評測可通過標準測試方法來進行。通過使用放射性碳和同位素比率質譜儀分析，能夠確定材料的生物基含量。ASTM International (正式稱為美國材料與試驗協會)已建立了用於評測材料的生物基含量的標準方法。所述ASTM方法被命名為 ASTM D6866-10。
[0170]用以導出「生物基含量」的ASTM D6866-10的應用建立在與放射性碳年代測定法相同的概念上，但未使用年齡方程。所述分析通過導出未知樣品中有機放射性碳(14C)的量與現代參考標準品中放射性碳的量的比率來進行。將該比率以百分比報告，以「pMC」 (現代碳百分比)作為單位。
[0171]在放射性碳年代測定法中所用的現代基準標準品為NIST (National Instituteof Standards and Technology)標準品，具有已知的放射性碳含量,相當於大約公元1950年。選擇公元1950年是由於它代表在熱核武器測試之前的時間，所述測試隨著每次爆炸(術語「碳爆炸」)向大氣中引入了大量的過量放射性碳。公元1950年的基準表示為100pMC。
[0172]測試顯示，在熱核武器測試結束之前，由於「碳爆炸」作用大氣中的放射性碳含量在1963年達到峰值，達到正常水平的近兩倍。它在大氣中的分布自其出現以來便受到評估，並在公元1950年以來對於植物和動物顯示出大於IOOpMC的值。隨著時間的推移，其被逐漸減小，現在的值接近107.5pMC。這意味著,諸如玉米之類的新鮮生物質材料可給出接近107.5pMC的放射性碳標記。
[0173]將化石碳與現代碳結 合到一種材料中將衝淡現代pMC含量。將107.5pMC的當代生物質材料和OpMC的石油衍生物混合，測得的材料的pMC值將反映兩種組分的比例。100%來源於當代大豆的材料將給出接近107.5pMC的放射性碳測量結果。如果將該材料用例如50%石油衍生物稀釋，則其將給出接近54pMC的放射性碳標記(假定石油衍生物具有與大豆相同的碳百分比)。
[0174]通過設定100%等於107.5pMC且0%等於OpMC來導出生物質含量的結果。在這方面，測量值為99pMC的樣品將給出92%的等同生物基含量值。
[0175]本文所述材料的評測是根據ASTM D6866進行的。在該報告中引用的平均值涵蓋絕對範圍6% (在生物基含量值任一側上±3%)以包括最終組分放射性碳標記的變化。假定所有材料均為現代材料或為初始狀態的化石，並且假定期望的結果是「存在」於材料中的生物組分的量，不是在製造過程中「使用」的生物基材料的量。
[0176]在一個實施例中，結構化纖維網包括使用ASTM D6866-10,方法B的約10%至約100%的生物基含量值。在另一個實施例中，結構化纖維網包括使用ASTM D6866-10，方法B的約25%至約75%的生物基含量值。在另一個實施例中，結構化纖維網包括使用ASTMD6866-10,方法B的約50%至約60%的生物基含量值。[0177]為了應用ASTM D6866-10的方法來確定任何結構纖維網的生物基含量，必須獲得用於測試的結構纖維網的代表性樣品。在一個實施例中，可使用已知的碾磨方法(例如，Wileyx研磨機)將結構纖維網碾磨成小於約20目的顆粒，並且從隨機混合的顆粒中獲取合
適質量的代表性樣品。
[0178]仵詵材料
[0179]任選地，可將其它成分摻入用於形成用於基礎基底的纖維的可紡絲組合物中。任選材料可用於改進可加工性和/或用於改進最終產品的物理性能諸如不透明度、彈性、拉伸強度、溼強度和模量。其它有益效果包括但不限於穩定性，包括氧化穩定性、亮度、顏色、柔韌性、回彈力、可使用性、加工助劑、粘度調節劑和氣味控制。任選材料的例子包括但不限於二氧化鈦、碳酸鈣、有色顏料、以及它們的組合。可加入其它添加劑，包括但不限於無機填料諸如鎂、鋁、矽和鈦的氧化物作為廉價的填充劑或加工助劑。其它合適的無機材料包括但不限於含水矽酸鎂、二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、白堊、氮化硼、石灰石、硅藻土、雲母、玻璃、石英和陶瓷。此外，還可使用無機鹽，包括但不限於鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽和磷酸鹽。
[0180]任選地，可將其它成分摻入所述組合物中。這些任選成分可以按所述組合物的重量計小於約50%，優選地約0.1%至約20%，更優選地約0.1%至約12%的量存在。所述任選材料可用於改進可加工性和/或用於改進最終產品的物理性能諸如彈性、拉伸強度和模量。其它有益效果包括但不限於穩定性(包括氧化穩定性)、亮度、柔韌性、顏色、回彈力、可使用性、加工助劑、粘度調節劑、生物降解能力和氣味控制。非限制性例子包括鹽、增滑劑、結晶加速劑或緩凝劑、氣味掩蔽劑、交聯劑、乳化劑、表面活性劑、環糊精、潤滑劑、其它加工助劑、光學增亮劑、抗氧化劑、阻燃劑、染料、顏料、填充劑、蛋白質及其鹼金屬鹽、蠟、增粘樹月旨、增量劑、以及它們的混合物。增滑劑可用於幫助減小纖維中的粘著性或摩擦係數。此外，增滑劑還可用於改善纖維穩定性，尤其是在高溼度或高溫度中。一種合適的增滑劑為聚乙烯。也可將熱塑性澱粉(TPS)加入聚合物組 合物中。特別重要的是聚合物添加劑，其用於減少在生產和使用聚酯熱塑性材料尤其是PET中的靜電積聚。此類優選的材料為乙醛酸清除齊U、乙氧基化山梨醇酯、甘油酯、烷基磺酸鹽、以及它們的組合和混合物、以及配混的衍生物。
[0181]可加入其它添加劑，包括無機填料例如鎂、鋁、矽和鈦的氧化物作為廉價的填充劑或加工助劑。其它無機材料包括水合矽酸鎂、二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、白堊、氮化硼、石灰石、硅藻土、雲母、玻璃、石英和陶瓷。此外，可使用無機鹽，包括鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽、磷酸鹽作為加工助劑。改進熱塑性澱粉共混物纖維的水反應性的其它任選材料為硬脂酸酯基鹽諸如硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣和其它硬脂酸鹽，以及松香組分諸如脂松香。
[0182]可將親水劑加入所述聚合物組合物中。親水劑可按本領域的技術人員已知的標準方法來加入。親水劑可為低分子量聚合材料或化合物。親水劑也可為具有較高分子量的聚合材料。親水劑可以0.01重量％至90重量％的量存在，其中優選的範圍為0.1重量％至50重量％,並且還更優選的範圍為0.5重量％至10重量％。在樹脂製造廠中製得初始樹脂時可加入親水劑，或在製備纖維時將親水劑作為母料加入擠出機中。優選的試劑為聚酯聚醚、聚酯聚醚共聚物和用於聚酯基體聚合物的非離子聚酯化合物。也可加入乙氧基化低分子量聚烯烴化合物和高分子量聚烯烴化合物。可將增容劑加入這些材料中以有助於更好地加工這些材料，並且製造出更均勻且更均一化的聚合化合物。本領域的技術人員將會理解，可在配混步驟中附加地使用增容劑以製備具有熔融添加劑的聚合物混合體，所述添加劑並非固有地對基體聚合物起作用。例如，可通過使用馬來酸聚丙烯作為增容劑來將基體聚丙烯樹脂與親水的聚酯聚醚共聚物相組合。
[0183]纖維
[0184]形成本發明中的基礎基底的纖維可為單組分或多組分。術語「纖維」被定義為固化的聚合物形狀，所述形狀具有大於1，000的長度與厚度比率。本發明的單組分纖維也可為多成分的。如本文所用，成分被定義為是指物質或材料的化學物種。如本文所用，多成分纖維被定義為是指包含多於一種的化學物種或材料的纖維。多成分和混合體聚合物在本發明中具有相同的含義並且可互換使用。一般來講，纖維可具有單組分類型或多組分類型。如本文所用，組分被定義為是指纖維中與纖維的另一部分具有空間關係的單獨部分。如本文所用，術語多組分被定義為具有多於一種的彼此具有空間關係的單獨部分的纖維。術語多組分包括雙組分，其被定義為具有兩種彼此具有空間關係的單獨部分的纖維。多組分纖維的不同組分布置在橫跨纖維橫截面的基本上不同的區域內，並沿纖維的長度連續地延伸。用於製造多組分纖維的方法是本領域熟知的。多組分纖維的擠出在1960年代為人們所熟知。DuPont為多組分技術的領先的技術開發者，其以US3，244，785和US3，704，971提供了對用於製造這些纖維的 技術的技術說明。R.Jeffries的「Bicomponent Fibers」 (MerrowPublishing, 1971年)為雙組分技術打下了堅實的基礎。最近的出版物包括「Taylor-MadePolypropylene and Bicomponent Fibers for the Nonwoven Industry，，,Tappi Journal,1991 年 12 月(第 103 頁)；和來自 Woodhead Publishing 由 Nakajima 編輯的 「AdvancedFiber Spinning Technology，，。
[0185]在本發明中形成的非織造織物可包含多種類型的單組分纖維，它們是從不同的擠出系統中通過相同噴絲頭遞送出來的。在該例子中，擠出系統為多組分擠出系統，其將不同的聚合物遞送至獨立毛細管。例如，一個擠出系統將遞送聚對苯二甲酸酯，並且另一個遞送聚對苯二甲酸酯共聚物，使得共聚物組合物在不同的溫度下熔融。在第二例子中，一個擠出系統可遞送聚對苯二甲酸酯樹脂，並且另一個可遞送聚丙烯。在第三例子中，一個擠出系統可遞送聚對苯二甲酸酯樹脂，並且另一個可遞送分子量與第一聚對苯二甲酸酯樹脂不同的附加聚對苯二甲酸酯樹脂。該系統中的聚合物比率的範圍可為95:5至5:95，優選地90:10至 10:90 和 80:20 至 20:80。
[0186]雙組分纖維和多組分纖維可為並列型、皮-芯型、橘瓣型、帶型、海島型構型、或它們的任何組合。外皮在芯周圍可為連續的或不連續的。示例性多組分纖維的非包含性例子公開於美國專利6，746，766中。外皮與芯的重量比為約5:95至約95:5。本發明的纖維可具有不同的幾何形狀，所述形狀包括但不限於:圓形、橢圓形、星形、三葉形、具有3-8片葉的多葉形、矩形、H形、C形、I形、U形和其它各種偏心形。也可使用中空纖維。優選的形狀為圓形、三葉形和H形。所述圓形纖維形狀和三葉形纖維形狀也可為中空的。
[0187]「高度拉細的纖維」被定義為具有高拉伸比率的纖維。總纖維拉伸比率被定義為纖維在其最大直徑(這通常是剛剛退出毛細管之後的結果)處對其最終用途時的最終纖維直徑的比率。總纖維拉伸比率將大於1.5，優選地大於5，更優選地大於10，並且最優選地大於12。這對於獲得觸覺性能和有用的機械性能是必要的。
[0188]本發明的異形纖維的纖維「直徑」被定義為外接所述纖維的外周邊的圓的直徑。就中空纖維而言，所述直徑不是中空區域的直徑而是實心區域的外邊緣的直徑。就非圓形纖維而言，纖維直徑是使用圍繞所述葉片的最外點或所述非圓形纖維的邊緣而外接的圓來測量的。該外接圓的直徑可稱作該纖維的有效直徑。優選地，高度拉細的多組分纖維將具有小於500微米的有效纖維直徑。更優選地，所述有效纖維直徑將為250微米或更小，甚至更優選地100微米或更小，並且最優選地小於50微米。通常用於製造非織造物的纖維將具有約5微米至約30微米的有效纖維直徑。本發明中的纖維趨於大於典型的紡粘非織造物中所存在的那些。因此，具有小於10微米的有效直徑的纖維是不適用的。用於本發明的纖維具有大於約10微米，更優選地大於15微米，並且最優選地大於20微米的有效直徑。纖維直徑通過紡絲速度、質量產出、和共混組合物來控制。當將本發明中的纖維製造成離散層時，該層可與附加層相組合，所述附加層可包含細纖維，甚至納米尺寸的纖維。
[0189]術語紡絲直徑是指纖維具有大於約12.5微米至最多50微米的有效直徑。該直徑範圍由大多數標準紡絲設備來產生。微米(micrometer)和微米(micron) ( μ m)的含義相同，並且可互換使用。熔噴直徑小於紡絲直徑。通常，熔噴直徑為約0.5至約12.5微米。優選的熔噴直徑的範圍為約I至約10微米。
[0190]由於異形纖維的直徑可能難以確定，因此常常參考纖維的纖度。纖度被定義為以克計的9000延米長度的纖維的質量，以dpf (旦尼爾/長絲)表示。因此，當從直徑轉換為纖度時也考慮纖維的固有密度，反之亦然。就本發明而言，優選的纖度範圍為大於Idpf且小於IOOdpf。更優選的纖度範圍為1.5dpf至50dpf,並且還更優選的範圍為2.0dpf至20dpf，並且最優選的範圍為4dpf至lOdpf。就聚丙烯而言，纖度與直徑的關係的一個例子為，密度為約0.900g/cm3的Idpf實心圓形聚丙烯纖維具有約12.55微米的直徑。
[0191]就本發明而言，希望纖維具有有限的延展性並且表現出耐受壓縮力的硬度。本發明的纖維將具有大於5克/長絲的個體纖維斷裂負荷。纖維的拉伸性能是遵循由ASTM標準D3822-91大體描述的規程或等同測試來測量的，但所用的實際測試詳述於下文中。拉伸模量(除非另外指明，為ASTM標準D3822-91中所指定的初始模量)應當大於0.5GPa (吉帕斯卡)，更優選地大於1.5GPa.,還更優選地大於2.0GPa,並且最優選地大於3.0GPa0更高的拉伸模量將製得提供可持續的比體積的更堅硬的纖維。例子將在下文中提供。
[0192]在本發明中，可調整纖維的親水性和疏水性。所述基體樹脂性能可具有經由共聚作用產生的親水性能(諸如某些聚酯(源自Eastman Chemical的EAST0NE，一般為磺基聚酯類聚合物)或聚烯烴諸如聚丙烯或聚乙烯的情況)，或具有被加入所述基體樹脂中以使其成為親水的材料。添加劑的示例性例子包括CIBA Irgasurfx類添加劑。本發明中的纖維也可在其製造之後被處理或塗覆以使它們成為親水的。在本發明中，耐用親水性是優選的。耐用親水性被定義為在多於一種的流體交互作用之後保持親水特性。例如，如果測試所評測樣品的耐用親水性，則可將水澆注在樣品上並且觀察潤溼情況。如果樣品浸溼，則其為初始地親水的。然後用水將樣品完全地漂洗並且將其乾燥。所述漂洗最好通過將樣品放到大容器中來進行，並且攪動十秒鐘，然後進行乾燥。乾燥之後的樣品在再次與水接觸時應當也會浸溼。
[0193]本發明的纖維為熱穩定的。纖維熱穩定性被定義為在沸水中具有小於30%的收縮率，更優選地小於20%的收縮率，並且最優選地小於10%的收縮率。本發明中的一些纖維將具有小於5%的收縮率。所述收縮率通過在將纖維放置在沸水中並持續一分鐘之前和之後測量纖維長度來確定。高度拉細的纖維將使得能夠製得熱穩定的纖維。
[0194]本發明中的基礎基底中所用的纖維形狀可由實心圓形、中空圓形和各種多葉形等形狀的異形纖維組成。具有彼此不同的橫截面形狀的異形纖維的混合物被定義為如下的至少兩個纖維:當用掃描電鏡檢查剖視圖時，它們具有足以相區別的不同的橫截面形狀。例如，兩個纖維可為三葉形形狀，但一個三葉形具有長腿，而另一個三葉形具有短腿。雖然不是優選的，但如果一個纖維為中空的並且另一個為實心的，即使總體橫截面形狀是相同的，所述異形纖維也可為不同的。
[0195]多葉形纖維可為實心的或中空的。多葉形纖維被定義為沿纖維的外表面具有多於一個的拐點。拐點被定義為當垂直於纖維軸線切割纖維時垂直於纖維表面所作垂線的斜率絕對值的變化。異形纖維也包括月牙形、橢圓形、正方形、菱形、或其它合適的形狀。
[0196]實心圓形纖維在合成纖維行業中已為人所知很多年了。這些纖維在纖維橫截面的整個寬度上具有物質的基本上光學連續分布。這些纖維可包含微空隙或內部原纖化，但被認為是基本上連續的。實心圓形纖維的外表面不存在拐點。
[0197]本發明的圓形或多葉形的中空纖維將具有中空區域。中空纖維的實心區域圍繞中空區域。中空區域的周邊也是實心區域的內周邊。中空區域可為與中空纖維相同的形狀，或中空區域的形狀可為非圓形或非同心形。在纖維中可存在多於一個的中空區域。
[0198]中空區域被定義為纖維的不包含任何材料的部分。其也可被描述為空隙區域或空白空間。中空區域將構成纖維的約2%至約60%。優選地，中空區域將構成纖維的約5%至約40%。更優選地，中空區域構成纖維的約5%至約30%，並且最優選地構成纖維的約10%至約30%。所述百分比是針對中空纖維的橫截面區域(即二維的)給定的。
[0199]就本發明而言，必須控制中空區域的百分比。所述中空區域百分比優選地大於2%，否則中空區域的有益效果不顯著。然而，中空區域優選地小於60%，否則纖維可能會塌縮。所期望的中空百分比取決於所用的材料、纖維的最終用途、以及其它纖維特性和用途。
[0200]具有彼此不同的橫截面形狀的兩個或更多個異形纖維的平均纖維直徑通過以下方式來計算:測量每個纖維類型的平均纖度，將每個異形纖維的纖度轉換為等同的實心圓形纖維直徑，將按百分比總纖維含量加權的每個異形纖維的平均直徑累加在一起，並且除以纖維類型(不同的異形纖維)的總數目。平均纖維的纖度也通過以下方式來計算:通過纖維密度的關係來轉換平均纖維直徑(或等同的實心圓形纖維直徑)。如果平均直徑為高於或低於至少約10%，則認為纖維具有不同的直徑。具有彼此不同的橫截面形狀的兩個或更多個異形纖維可具有相同的直徑或不同的直徑。此外，異形纖維還可具有相同的纖度或不同的纖度。在一些實施例中，異形纖維將具有不同的直徑和相同的纖度。
[0201]多葉形纖維包括但不限於最常見的型式諸如三葉形和Λ形。多葉形纖維的其它合適的形狀包括三角形、正方形、星形或橢圓形。這些纖維被最精確地描述為具有至少一個斜率拐點。斜率拐點被定義為沿纖維表面的周邊的其中纖維的斜率發生變化的點。例如，Δ形三葉形纖維將具有三個斜率拐點，並且明顯三葉形纖維將具有六個斜率拐點。本發明中的多葉形纖維一般將具有小於約50個斜率拐點，並且最優選地小於約20個斜率拐點。多葉形纖維一般可被描述為非圓形的，並且可為實心的或中空的。
[0202]本發明的單成分和多成分纖維可呈很多不同的構型。如本文所用，成分被定義為是指物質或材料的化學物種。纖維在構型上可具有單組分。如本文所用，組分被定義為纖維中與纖維的另一部分具有空間關係的單獨部分。
[0203]在形成纖維之後，可進一步處理纖維或可處理粘結織物。可加入親水性或疏水性整理劑以調整織物的表面能和化學性質。例如，疏水性纖維可用潤溼劑來處理以有利於吸收含水液體。粘結織物也可用包含表面活性劑、顏料、增滑劑、鹽或其它材料的局部溶液來處理以進一步調整纖維的表面性能。
[0204]本發明中的纖維可為捲曲的，雖然優選的是它們不是捲曲的。捲曲纖維一般以兩種方法來製得。第一方法是在已經紡絲了纖維之後機械地變形所述纖維。將纖維熔體紡絲，拉伸至最終長絲直徑並且一般通過齒輪或填塞箱來機械地處理，所述齒輪或填塞箱賦予二維或三維褶皺。該方法用於生產大多數粗梳短纖維；然而，粗梳短纖維織物不是優選的，因為所述纖維不是連續的，並且由捲曲纖維製得的織物在使用纖維變形技術之前一般非常膨鬆。用於捲曲纖維的第二方法為擠出多組分纖維，所述多組分纖維能夠在紡絲工藝中捲曲。本領域的普通技術人員將認識到，存在許多製造雙組分捲曲紡粘纖維的方法；然而，就本發明而言，考慮將三種主要的技術用於製造捲曲紡絲非織造物。第一方法為捲曲，其由於紡絲線中的差異聚合物結晶而發生在紡絲線中，所述差異聚合物結晶起因於聚合物類型的差另IJ、聚合物分子量特徵(例如，分子量分布)或添加劑含量。第二方法為在將纖維紡絲成紡絲基底之後對其進行有差別的收縮。例如，加熱紡絲纖維網可因初紡纖維中的結晶度差異而導致纖維收縮，例如在熱粘結過程期間。導致捲曲的第三方法是機械地拉伸纖維或紡絲纖維網(一般用於機械地拉伸已粘結在一起的纖維網)。所述機械拉伸可暴露出所述兩種聚合物組分之間應力-應變曲線中的差異,這可導致捲曲。
[0205]這後兩種方法通常被稱為潛在捲曲法，因為它們必須在纖維被紡絲之後活化。在本發明中，對於捲曲纖維的使用存在優先順序。可使用粗梳短纖維織物，只要它們具有小於1.3mm的基礎基底厚度即可。紡絲或紡粘織物為優選的，因為它們包含可被捲曲的連續長絲，只要基礎基底厚度(thickness)或厚度(caliper)小於1.3mm即可。就本發明而言,基礎基底包含小於100重量％的捲曲纖維，優選地小於50重量％的捲曲纖維，更優選地小於20重量％的捲曲纖維，更優選地小於10重量％，並且最優選地O重量％的捲曲纖維。未捲曲的纖維為優選的，因為捲曲過程可減少被傳送到纖維表面上的流體的量，並且捲曲也可因減小了基礎基底的比密度 而減少基礎基底的固有毛細管作用。
[0206]短長度纖維被定義為具有小於50mm的長度的纖維。在本發明中，連續纖維相對於短切纖維是優選的，因為它們提供兩種附加有益效果。第一有益效果在於流體可被傳送更大距離而沒有纖維端部，因此提供增強的毛細管作用。第二有益效果在於連續纖維製備具有更高拉伸強度和硬度的基礎基底，因為粘結網絡具有連續的纖維基質，所述纖維基質集體地比由短長度纖維組成的纖維基質具有更高的互連程度。優選的是，本發明的基礎基底包含極少的短長度纖維，優選地小於50重量％的短長度纖維，更優選地小於20重量％的短長度纖維，更優選地小於10重量％，並且最優選地O重量％的短長度纖維。
[0207]所製得的用於本發明中的基礎基底的纖維優選地為可熱粘結的。本發明中可熱粘結的被定義為如下的纖維:當將所述纖維的溫度升高成接近或超過它們的峰值熔融溫度時它們會軟化，並且它們在至少低的外加壓力的影響下會粘著或熔合在一起。就熱粘結而言，總纖維熱塑性含量應當超過30重量％,優選地超過50重量％,還更優選地超過70重量％,並且最優選地超過90重量％。[0208]紡絲工藝
[0209]形成本發明中的基礎基底的纖維優選地為形成紡絲織物的連續長絲。紡絲織物被定義為由基本上連續的長絲形成的基本上不具有內聚拉伸性能的未粘結織物。連續長絲被定義為具有高的長度與直徑比率的纖維，具有超過10，000:1的比率。本發明中的構成紡絲織物的連續長絲不是短纖維、短切纖維或其它有意製造的短長度纖維。本發明中的連續長絲平均為超過IOOmm長，優選地超過200mm長。本發明中的連續長絲也不是有意或無意捲曲的。
[0210]本發明中的紡絲工藝是使用如下專利所公開的高速紡絲工藝來進行的:美國專利3，802，817 ;5，545，371 ;6，548，431和5，885，909。在這些熔體紡絲工藝中，擠出機提供熔融聚合物給熔體泵，所述泵遞送比體積的熔融聚合物，所述熔融聚合物通過由大量毛細管構成的紡絲組合件傳送而成形為纖維，其中纖維通過空氣驟冷區被冷卻並被氣動拉伸以減小它們的尺寸而成為高度拉細的纖維，從而通過分子水平的纖維取向增加纖維強度。然後將拉伸的纖維沉積到常常稱作成形帶或成形臺的多孔帶上。
[0211]本發明中的用於製造連續長絲的紡絲工藝將包含100至10，000個毛細管/米，優選地200至7，000個毛細管/米，更優選地500至5，000個毛細管/米，並且還更優選地1，000至3，000個毛細管/米。本發明中的聚合物質量流量/毛細管將大於0.3GHM (克/孔/分鐘)。優選的範圍為0.4GHM至15GHM，優選地介於0.6GHM和10GHM之間，還更優選的介於0.8GHM和5GHM之間，並且最優選的範圍為IGHM至4GHM。
[0212]本發明中的紡絲工藝包含用於製造高度拉細的、未捲曲的連續長絲的單一工序。所擠出的長絲通過驟冷空氣區被拉伸，其中它們在被拉細的同時也被冷卻和固化。此類紡絲工藝公開於 US3338992、US3802817、US4233014US5688468、US6548431B1、US6908292B2 和美國專利申請2007/0057414A1中。EP1340843B1和EP1323852B1中所述的技術也可用於製備所述紡絲非織造物。所述高度拉細的連續長絲是自聚合物從噴絲頭退出開始被直接拉伸至拉細裝置，其中當紡絲織物在成形臺上形成時，連續長絲直徑或纖度基本上不改變。本發明中的一種優選的紡絲工藝包括拉伸裝置，所述拉伸裝置在噴絲頭出口至氣動式拉伸裝置之間氣動地拉伸纖維，從而使得 纖維能夠沉積到成形帶上。所述工藝不同於從噴絲頭機械地拉伸纖維的其它紡絲工藝。
[0213]用於本發明的紡絲工藝在單一步驟中製得熱穩定的、連續的、未捲曲的纖維，所述纖維具有如早先所公開的限定的固有拉伸強度、纖維直徑或纖度。優選的聚合材料包括但不限於聚丙烯和聚丙烯共聚物、聚乙烯和聚乙烯共聚物、聚酯和聚酯共聚物、聚醯胺、聚醯亞胺、聚乳酸、聚羥基鏈烷酸酯、聚乙烯基醇、乙烯-乙烯醇、聚丙烯酸酯、以及它們的共聚物和它們的混合物。其它合適的聚合材料包括如美國公布2003/0109605A1和2003/0091803中所詳述的熱塑性澱粉組合物。其它合適的聚合材料包括乙烯丙烯酸、聚烯烴羧酸共聚物、以及它們的組合。所述聚合物描述於美國專利6746766、US6818295、US6946506和美國公布的專利申請03/0092343中。常見的熱塑性聚合物纖維級的材料是優選的，最值得注意的是聚酯基樹脂、聚丙烯基樹脂、聚乳酸基樹脂、聚羥基鏈烷酸酯基樹脂、和聚乙烯基樹脂以及它們的組合。最優選的為聚酯和聚丙烯基樹脂。示例性聚對苯二甲酸酯(除非另行指出，在下文中稱作聚酯)樹脂為Eastman F61HC(IV=0.61dl/g)、Eastman9663(IV=0.80dl/g)、DuPont Crystar4415 (IV=0.61gl/g)。一種合適的共聚酯為 Eastman9921(IV-0.81)。適於本發明的聚酯的固有粘度(IV)的範圍為0.3dl/g至0.9dl/g，優選地
0.45dl/g至0.85dl/g，並且更優選地0.55dl/g至0.82dl/g。固有粘度為聚合物分子量的量度，並且為聚合物領域的技術人員所熟知。本發明中的聚酯纖維可為混合體、單組分和異形的。一個優選的實施例為多葉形、優選地三葉形聚酯纖維，它們由纖度在3dpf和Sdpf之間的0.61dl/g的樹脂製得。雖然在本發明中最常提到的是PET，但也可使用其它聚對苯二甲酸酯聚合物，諸如PBT、PTT、PCT。
[0214]已意外地發現，可在紡粘工藝中使用樹脂性能的特定組合來製得高纖度的熱粘結的PET非織造物。已發現Eastman F61HC PET聚合物和Eastman9921coPET提供一種用於製備可熱粘結的但熱穩定的纖維的理想組合。意外發現，F61HC和9921可通過獨立毛細管以範圍為70:30至90:10的比率(F61HC:9921比率)被擠出，並且所得纖維網可被熱粘結在一起以製備熱穩定的非織造物。該例子中的熱穩定的被定義為在沸水中經過5分鐘之後在MD上具有小於10%的收縮率。熱穩定性通過採用大於4000米/分的紡絲速度以及在圓形纖維和異形纖維中均製得範圍為Idpf至IOdpf的長絲纖度來實現。已製得範圍為5g/m2至100g/m2的基重。已 製得的這些織物具有熱點粘結。這些類型的織物可用於各種應用中，諸如一次性吸收製品、烘乾機襯片和屋頂氈料。如果需要，多束系統可單獨地使用或可具有細旦纖維直徑層，將所述細旦纖維直徑層放置在兩個紡絲層之間然後粘結在一起。
[0215]一個附加優選的實施例為使用聚丙烯纖維和紡絲非織造物。聚丙烯的優選樹脂性能為在如下範圍內的熔體流動速率:介於5MFR(以克/10分鐘計的熔體流動速率)和400MFR之間，其中優選的範圍介於10MFR和100MFR之間，並且還更優選的範圍介於15MFR和65MFR之間，其中最優選的範圍介於23MFR和40MFR之間。用於測量MFR的方法概述於ASTM D1238中，在230°C下用2.16kg的質量來測量。
[0216]由單組分和多組分纖維製得的非織造產品也將表現出某些性能，具體地，強度、柔韌性、柔軟性和吸收性。強度的測量包括幹拉伸強度和/或溼拉伸強度。柔韌性與硬度有關並且可以歸因於柔軟性。柔軟性通常被描述為既與柔韌性有關又與紋理有關的生理感知屬性。吸收性涉及產品吸收流體的能力以及保留流體的容量。本發明中的吸收性不涉及纖維自身的攝取水的內部區域，諸如在紙漿纖維、再生纖維素纖維(例如人造絲)中所發現的那樣。由於一些熱塑性聚合物固有地攝入少量的水(例如聚醯胺)，因此水攝入被限於小於10重量％，優選地小於5重量％，並且最優選地小於I重量％。本發明中的吸收性起源於纖維和非織造結構的親水性，並且主要取決於纖維的表面積、孔尺寸、和粘結交會部。毛細管作用是用於描述流體與纖維基底交互作用的一般現象。毛細管作用的性質是本領域的技術人員熟知的，並且詳述於 Albin Turbak 的「Nonwovens: Theory, Process, Performance andTesting」 中,第 4 章。
[0217]形成本發明中的基礎基底的紡絲纖維網將具有介於lg/g (克/克)至10g/g之間，更優選地介於2g/g和8g/g之間，並且最優選地介於3g/g和7g/g之間的吸收性攝取值或保持容量(Cmf)。該攝取值的測量通過以下方式來進行:稱量在MD上15cm長和在⑶上5cm寬的幹樣品(以克計)，乾重為，然後將樣品浸沒在蒸餾水中持續30秒，然後從水中取出樣品，將其豎直地懸掛(在MD上)10秒，然後再次稱重樣品，溼重為ms。最終溼樣品重量(ms)減去幹樣品重量(mT)再除以幹樣品重量(mT)就得到樣品的吸收性或保持容量(cw#)，即:
【權利要求】
1.一種一次性吸收製品，包括: 基礎結構，所述基礎結構包括頂片和底片； 位於所述頂片和所述底片之間的吸收芯；和 位於所述頂片和所述吸收芯之間的採集系統，其中所述採集系統包括具有熱塑性纖維的結構化纖維網，所述熱塑性纖維具有形成熱穩定的纖維網的至少0.5GPa，在另一個實施例中至少2.0GPa的模量； 所述結構化纖維網包括第一表面和第二表面、第一區域和設置在整個所述第一區域中的多個離散的第二區域，所述第二區域形成所述第二表面上的中斷部分和所述第一表面上的移位纖維，其中每個第二區域中的至少50%且小於100%的所述移位纖維沿所述第二區域的第一側面固定並且鄰近所述第一表面沿與所述第一側面相對的所述第二區域的第二側面分隔，從而形成遠離所述第一表面延伸的鬆散端部，其中形成鬆散端部的所述移位纖維生成用於收集流體的空隙體積，並且其中所述結構化纖維網的纖維由包括聚酯的熱塑性聚合物形成，其中所述結構化纖維網包括使用ASTM D6866-10,方法B的10%至100%的生物基含量。
2.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中所述聚酯包括選自以下的亞烷基對苯二甲酸酯:聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯(PCT)、以及它們的組合。
3.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中所述結構化纖維網還包括設置在整個所述第一區域中的多個過度粘結區域。
4.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中在所述結構化纖維網的每個過度粘結區域中，所述第一區域和所述第二區域具有老化厚度，其中由所述移位纖維的鬆散端部形成的所述第二區域的老化厚度小於1.5_，所述第二區域的老化厚度大於所述第一區域的老化厚度，並且所述第一區域 的老化厚度大於所述過度粘結區域的老化厚度。
5.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中所述結構化纖維網的纖維為連續的紡粘纖維。
6.根據權利要求5所述的一次性吸收製品，其中所述結構化纖維網的紡粘纖維為未捲曲的。
7.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中在所述結構化纖維網中，所述移位纖維的鬆散端部是熱粘結在一起的。
8.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中所述結構化纖維網的纖維包括選自以下的多葉形纖維:三葉形、Λ形、星形、三角形以及它們的組合。
9.根據權利要求1所述的一次性吸收製品，其中所述結構化纖維網的纖維具有至少3dpf的纖度，並且所述結構化纖維網具有至少5cm3/g的結構化基底比體積。
10.一種一次性吸收製品，包括: 基礎結構，所述基礎結構包括頂片和底片； 位於所述頂片和所述底片之間的吸收芯；和 位於所述頂片和所述吸收芯之間的採集系統，其中所述採集系統包括具有不可延伸的熱塑性纖維的結構化纖維網，所述熱塑性纖維具有至少0.5GPa的模量，所述結構化纖維網由基礎基底形成，所述基礎基底為熱穩定的、完全粘結的、不可延展的基礎纖維網；所述結構化纖維網包括第一表面和第二表面、第一區域和設置在整個所述第一區域中的多個離散的第二區域，所述第二區域形成所述第二表面上的中斷部分和所述第一表面上的移位纖維，其中形成鬆散端部的所述移位纖維生成用於收集流體的空隙體積，並且其中所述結構化纖維網的纖維由包括聚酯的熱塑性聚合物形成，其中所述結構化纖維網包括使用ASTMD6866-10,方法B的10%至100%的生物基含量。
11.根據權利要求10所述的一次性吸收製品，其中所述聚酯包括選自以下的亞烷基對苯二甲酸酯:聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲 酸環己二亞甲酯(PCT)、以及它們的組合。
【文檔編號】A61L15/26GK103429277SQ201280013057
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月12日 優先權日:2011年3月15日
【發明者】P·T·威斯曼, E·P·溫伯格, E·B·邦德, D·I·科裡亞斯, P·J·凱利特 申請人:寶潔公司