無紡織物的機械軟化和內部軟化的制作方法

專利名稱：無紡織物的機械軟化和內部軟化的制作方法
背景技術：
本發明涉及無紡織物及其制造的領域。更具體地說，本發明涉及至少包括一層短纖維(staple fiers)或長絲(filaments)或復長絲(continuous fiaments)的無紡織物。這些纖維通常包含有熱塑性塑料聚合物如聚酰胺、聚酯、聚醚；并含有聚烯烴如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯；還含有共聚物，以及它們的共混物。
這類微纖維織物的用途是制作個人護理用品，如尿布、訓練小孩便溺的滿襠褲、婦女衛生用品、成人大小便失禁用品，還可用于制作感染控制用品如外科手術簾子、醫生手術服、消毒包布，還可用于制作各種衣服。由于這種布可能與穿戴人長時間接觸，因此做這種用途的布的柔軟度是一個重要因素。
增大無紡織物柔軟度的各種方法在本領域內是眾所周知的。這些方法包括水洗軟化、機械拉伸以及用柔軟劑對織物作局部處理。
無紡織物的水洗軟化技術是很費時間的批次作業，不符合工業生產的要求。加之，從水洗工藝下來的大量的水必須加以處理，或者再循環使用或者丟棄，而被洗的織物必須加以干燥。干燥無紡織物是很費能源的工藝，在大規模生產中有些難于控制，有時會出現無紡織物重新熔化、發脆或其它損壞。
借助于拉伸的機械軟化不能提供出足夠的柔軟度，這在某些用途中已被發現。局部處理也不能提供出某些用途所需的柔軟度，而且還有額外的生產上的限制。
Fitting等的美國專利5,413,811描述了既用機械手段又用化學手段來提高無紡織物柔軟度的處理方法。該項專利描述了怎樣用局部化學處理和機械拉伸來生產出更柔軟的無紡織物，它是借助于用柔軟劑的水溶液把具有未經拉伸初始寬度和初始壓杯值(cup crush value)的無紡織物弄濕，然后把浸透的無紡織物拉縮到約初始未拉寬度的50～95％的第二寬度，并在足以從無紡織物中除去95％濕氣的溫度和時間下干燥。
盡管該方法能生產出非常柔軟的無紡織物，但仍需要一種更簡單的方法，以使生產步驟更少，從而使生產中出錯的機會更少。同時，避免對無紡織物作局部處理這樣一種較凌亂的步驟也是應優先加以考慮的。
本技術領域大家還知道有一種例如增大織物防護性的、與局部處理相反的無紡織物內部添加劑。這往往涉及使用碳氟化合物添加劑，該添加劑在纖維形成后被遷移流動到織物表面上或在織物表面上“起霜”。這類添加劑的例子可從Perkins等的美國專利5,178,931和Bradley等的美國專利5,482,765中找到。
因此需要有一種無紡織物，它用一種軟化工藝或處理程序制成，它避免采用局部處理，但卻十分柔軟適于制作服裝。該工藝必須比水洗軟化快，比局部處理潔凈，并適于大規模工業生產。
據此，本發明的目的是提供出一種微纖維無紡織物，它不用局部處理的化學藥劑，它能連續地進行工業生產，同時它又充分柔軟適于制作服裝使用。發明概述本發明以一種織物實現了上述目的，該織物從熱塑性聚合物和內部軟化添加劑的混合物紡成，其中的添加劑量為最高達3％的重量百分數，同時，該織物還作過機械處理以增加其柔軟度。該織物的最終壓杯值小于初始壓杯值的50％，而其壓杯值的下降量則大于單獨處理的壓杯值下降量之和。附圖簡述

圖1示出一種裝置的簡圖，該裝置可用來拉縮本發明的織物。
圖2示出一種裝置的簡圖，該裝置可用來展寬本發明的織物。術語定義本文所用“無紡織物”一詞，系指一種織物，它結構中有交互疊放的各層纖維或絲，但不能象針織物那樣被辨認出來。許多方法，例如熔噴法、紡粘法和粘合粗梳法(bonded carded web processes)都已制出了無紡織物。無紡織物的單位重量通常用每平方碼材料的盎司數(osy)或每平方米的克數(gsm)來表示，而所用纖維的直徑則常用微米來表示(注意osy換算為gsm須將osy乘以33.91)。
術語“微纖維”在此意指直徑很小的纖維，其平均直徑不大于約75微米，例如平均直徑從約0.5微米至約50微米，或更具體地說，微纖維的平均直徑為約2微米至約40微米。另一種常用的纖維直徑表示方法為登尼爾，其定義是每9000米纖維的克數，并可以纖維直徑微米數的平方乘以密度g/cc，再乘以0.00707來計算。登尼爾值低說明纖維較細，登尼爾值較高說明纖維較粗或較重。例如，給定聚丙烯纖維的直徑為15微米，可加以平方，以所得之數乘以0.89g/cc再乘以0.00707而換算成登尼爾。因此，15微米的聚丙烯纖維的登尼爾值為約1.42(152×0.89×0.00707=1.415)。在美國以外，測量單位更常使用“tex”，其定義是每千米纖維的克數，tex可以登尼爾/9來計算。
術語“紡粘纖維”在此指的是直徑很小的纖維，其制造方法是從多個細小的、通常是圓形的噴絲頭毛細管中擠壓熔融的熱塑性材料而噴出纖絲，然后又將擠出的纖絲直徑按下述專利的方法迅速減小，這些專利的例子有Appel等的美國專利4,340,563；Dorschner等的美國專利3,692,618；Matsuki等的美國專利3,802,817；Kinney的美國專利3,338,992和3,341,394；Hartman的美國專利3,502,763以及Dobo等的美國專利3,542,615。紡粘纖維當被放到收集表面上時通常是不粘的。紡粘纖維通常是長條的，平均直徑(至少用10個樣品)大于7微米，更具體地說，在10至20微米之間。
術語“熔噴纖維”在此意指通過多個細小的、通常為圓形的壓模毛細管擠壓熔融的熱塑性材料而制成的纖維，擠出的熔融絲或纖絲進入下降的高速的、通常是熱的氣體(如空氣)流中，氣流能使該熔融的熱塑性材料如纖絲變細，以減小它的直徑，可能就減到微纖維的直徑。此后，該熔噴纖維就被高速氣流帶動并放到收集表面上而形成隨機分布的熔噴纖維無紡織物。這樣的方法，已被例如Butin的美國專利3,849,241所公開。熔噴纖維可以是長條的也可以是非長條的微纖維，它的平均直徑通常小于10微米，當放到收集表面上時通常還是粘的。
術語“協制”在此意指一種工藝方法，它至少有兩個模頭圍繞著一個中心出料口，當正在形成無紡織物時，通過該出料口往其上加入其它材料。這其它材料可以是紙漿、超級吸收劑顆粒、纖維素纖維或短纖維。協制工藝方法在共同轉讓的Lau的美國專利4,818,464和Anderson等的美國專利4,100,324中已經示出。用協制法生產出來的無紡織物通常被稱為協制材料。
術語“多層層壓布”在此意指一種層壓布，其中有些層是紡粘纖維，有些層是熔噴纖維，例如紡粘層/熔噴層/紡粘層(SMS)層壓布，以及其它的層壓布，如下列專利所公開的那些層壓布Brock等的美國專利4,041,203；Collier等的美國專利5,169,706；Potts等的美國專利5,145,727；Perkins等的美國專利5,178,931；以及Timmons等的美國專利5,188,885。這樣的層壓布的制造方法，可以是先后在運動的成形網帶上先放上紡粘織品層，然后放熔噴織品層，最后再放另一層紡粘織品層，隨后把該層壓物在下述狀態下粘結起來；也可以是，將各織品層單獨做好后用輥子卷好，然后在另外的粘結步驟中加以粘結。這種織品的單位重量約為0.1～12osy(6～400gsm)，或更具體地說，是約0.75～3osy。多層層壓布還可具有多種層數的熔噴層或多層紡粘層，可做成多種不同的外形，并可包括有其它材料如薄膜(F)或協制材料，例如SMMS、SM、SFS等等。
術語“聚合物”在此通常包括(但不限于)均聚物；共聚物如嵌段共聚物、接枝共聚物、隨機和替代共聚物；三元共聚物等，以及它們的共混物和改性物。另外，除特加限定者外，術語“聚合物”應包括一切可能幾何構形的分子，這些構形包括(但不限于)全同立構對稱、間同立構對稱和隨機對稱。
術語“機器方向”或MD在此系指織物生產時的方向上的長度。術語“橫過機器方向”或CD系指織物的寬度，即常指與MD垂直的方向。
術語“單組分”纖維在此系指只用一種聚合物從一個或幾個擠壓機做出來的纖維。這并不意味著排除從一種聚合物制成，但加有小量為著色、抗靜電、潤滑、親水性等用的添加劑。這些添加劑，如二氧化鈦著色劑，通常的含量都小于約5％的重量百分數，更典型的是約小于2％的重量百分數。
術語“復合纖維”(conjugate fibers)在此是指從單另擠壓機擠壓出來的至少由兩種聚合物制成、但被紡合在一起的一種纖維。復合纖維有時也指多組分纖維或雙組分纖維。雖然復合纖維可以是單組分纖維，但一般說其中的聚合物是不相同的。各種聚合物在復合纖維的整個斷面上基本上是按固定位置的明顯區域布置，并沿著復合纖維的長度方向連續伸展。這樣的復合纖維的形狀可以是例如皮芯型的，一種聚合物圍繞著另一種，也可以是并排型的、餡餅型的或者是“海中島嶼”型的。復合纖維在以下專利中已有論述Kaneko等的美國專利5,108,820；Krueger等的美國專利4,795,668和Strack等的美國專利5,336,552。Pike等的美國專利5,382,400對復合纖維也有論述，并指出可在該復合纖維中利用兩種(或多種)聚合物的不同膨脹率和收縮率來產生出卷曲。利用機械手段和德國專利DT25 13 251 A1中的方法也可制造出卷曲的纖維。對雙組分的纖維來說，聚合物的配比可以是75/25、50/50、25/75或任何其它要求的比例。這種纖維的形狀可以象Hogle等的美國專利5,277,976、Hills的美國專利5,466,410以及Largman等的美國專利5,069,970和5,057,368中所述的樣子，這些專利所述的是非一般形狀的纖維。
術語“共混物”(blend)意指兩種或兩種以上聚合物的混合物，而術語“攙合物”(alloy)意指亞級的共混物，其中的各組分是不相溶混的，但把它們摻和在了一起。
術語“超聲粘合”意指所實施的一種工藝方法，例如有如Bornslaeger的美國專利4,374,888所述的將織物在聲波發生頭和支承輥之間通過。
術語“加熱點粘合”(thermal point bonding)涉及將要粘合的纖維織物或纖維無紡織物在加熱的砑光輥與支承輥之間通過。砑光輥雖不總是，但常常是用某種方法成型為使整個織物不被粘合整個表面，而支承輥則通常為平滑的。結果是，為了功能以及審美的理由而開發出了各種各樣的砑光輥型樣。一種型樣的例子，有如Hansen和Pennings的美國專利3,855,046所述，其上具有點，名為Hansen Pennings或H&P型樣，其粘合面積為約30％，每平方英寸約有200個粘合點。該H&P型樣具有正方形的點或點粘合面積，其中每個點的邊尺寸為0.038英寸(0.965mm)，點間間距為0.070英寸(1.778mm)，粘合深度為0.023英寸(0.584mm)。這樣做出的型樣具有約29.5％的粘合面積)。另一種典型的點粘合型樣為膨脹的Hansen Pennings或“EHP”粘合型樣，它產生出15％的粘合面積，每個正方形點的邊尺寸為0.037英寸(0.94mm)，點間間距為0.097英寸(2.464mm)粘合深度為0.039英寸(0.991mm)。另一種典型的點粘合型樣標號為“714”，它具有正方形的點粘合面積，其中每個點的邊尺寸為0.023英寸，點間間距為0.062英寸(1.575mm)，粘合深度為0.033英寸(0.838mm)。這樣做出來的型樣所具有的粘合面積約占15％。此外還有一種普通型樣稱為C星型樣，它的粘合面積約占16.9％。C星型樣具有橫向的條子或燈芯絨設計，條子被流星所中斷。另外的普通型樣包括菱形型樣和線編型樣。菱形型樣為重復的稍帶偏移的菱形，粘合面積約為16％；線編型樣顧名思義看起來象紗窗，粘合面積約為19％。粘合面積典型地是織物層壓布面積的10％左右至30％左右。本技術領域眾所周知，點粘合借助于在每層內部將纖絲和/或纖維粘結起來，就能把層壓布的各層攏在一起，同時還能給予每個單個層以整體性。
術語“拉縮”(necking or neck-stretching)系指通常在機器方向上拉長無紡織物，在可控狀態下縮減其寬度達要求的量。可控制的拉伸可在冷卻溫度、室溫或較高溫度下進行，在被拉伸方向上總尺寸的增加量可高達織物斷裂所要求的伸長量，該伸長量在多數情況下為1.2至1.4倍。當松開后，無紡織物又會向原來的尺寸縮回。這樣的工藝方法，在例如下列專利中已經公開Meitnen和Notheis的美國專利4,443,513；Norman的美國專利4,965,122、4,981,747和5,114,781；以及Hassenboehler Jr等的美國專利5,244,482。
術語“收縮軟化”(neck softening)在此系指不加熱進行的拉縮，亦即在外溫下在機器方向對材料進行拉縮。在收縮軟化中，織物被拉縮的量例如為20％。這意味著織物在機器方向被拉伸到它的寬度達到它未拉縮初始寬度的80％時為止。
術語“可拉縮材料”在此意指可被拉縮的材料。
術語“收縮材料”(necked material)在此是指任何至少已在一個向量上被收縮過的材料，收縮的方法例如可用拉伸或聚攏。
術語“展寬”(un-necking)在此意指一種工藝方法，它用于可展寬材料使其展寬，它通常是在與原先的拉力相垂直的方向上使用拉力，該拉力使其展寬到一定的尺寸，當拉力松開時，該展寬的尺寸應縮回到至少約50％。
術語“水洗軟化的”意指對在普通家用洗衣機中水洗軟化過的材料的那種感覺。
術語“彈性的”和“彈性體的”，當指的是纖維、薄膜或織物時，意指一種材料，當加之以偏移力時能伸長到它松弛未拉伸長度的至少150％，即一倍半，該抻開的偏移長度當拉伸偏移力松開時會回彈伸長量的至少50％。
術語“回縮”(recover)在此意指被拉伸的材料，在材料被用偏移力拉伸后當偏移力終止時它的縮回量。例如，一種材料在松弛未偏移狀態的長度為1英寸，它被拉伸了50％，達到1.5英寸，則該材料的拉伸長度就是其松弛長度的150％。如果該被拉伸材料在松開偏移和拉伸力后縮回到1.1英寸長，則該材料就是縮回了其伸長量的80％(0.4英寸)。
術語“服裝”在此意指可穿戴的任何非醫療用的服裝。它包括工業用工作服和長工作服、內衣、褲子、襯衣、夾克衫、手套、襪子等等。
術語“感染控制用品”在此意指醫療用品如外科手術長服和簾子、面罩、頭罩如張大的帽子、手術帽和頭巾；腳上穿的如鞋罩、靴罩和拖鞋、傷病員服、繃帶、消毒用包布、擦布；服裝如化驗室工作服、長工作服、圍裙和夾克衫；病床被褥、擔架和搖籃褥單等等。
術語“個人護理用品”在此意指尿布、訓練孩子便溺的滿襠褲、吸濕用內褲、成人大小便失禁用品，以及婦女衛生用品。試驗方法壓杯試驗無紡織物的柔軟度可根據“壓杯”試驗來測定。壓杯試驗可借助于測定沖壓做成倒置杯狀的織物所需的峰值載荷(也稱“壓杯”)來衡量織物的剛度，具體做法是，用直徑為4.5cm的半球狀壓腳，去沖壓一塊23cm×23cm的做成約直徑6.5cm、高6.5cm的倒置杯狀的織物，此時杯狀織物系用一直徑約6.5cm的圓筒所圍繞，以保證杯狀織物均勻地變形。使用10次讀數的平均值。壓腳和杯子須放在一條直線上，以防壓腳與杯子的邊接觸而影響讀數。當壓腳以每秒0.25英寸(每分鐘380mm)的速度下降時即測得了峰值載荷，載荷是以克計。壓杯試驗還能派生出杯壓樣品所需的總能量(“杯壓能”)的值，該值為從試驗開始至峰值載荷點的能量，亦即在一個座標軸上的載荷克數和在另一座標軸上的壓腳走行距離毫米數形成的曲線下方的面積。因此杯壓能是以g-mm來計量的。壓杯參數值較低說明織物較柔軟。測定壓杯參數適用的儀器是FTD-G-500型測力傳感器(測定范圍為500g)，該儀器可從新澤西州Pennsauken市的Schaevitz公司購得。
在下列表中所報告的值為壓杯載荷值。發明詳述一種用熱塑性聚合物纖維制成的織物實現了本發明的目的，該制成織物的聚合物中具有能提高柔軟度的添加劑，所做成的織物還經過了機械軟化。
在本技術領域中眾所周知有多種柔軟劑，其中通常包括有幾種形式的硅氧烷。含有增加織物潤濕性的化合物的硅氧烷例子，在Nohr和MacDonald的美國專利4,923,914中已經給出。另一種含有化合物的適用硅氧烷是呈固體粒狀的超高分子量聚合物，它是商品標號為DowCorningMB 50 Silicone Masterbatch polymer的一族聚合物。一種特殊的Dow CorningMB 50 Silicone Masterbatch polymer，它含有約50％的硅氧烷和用12熔體指數的聚丙烯制成的有機樹脂，它的商品標號為Dow CorningMB 50-001 Silicone Masterbatchpolymer。Dow CorningMB 50 Silicone Masterbatch polymers聚合物族可從密執安州Midland的Dow Corning Corporation公司購得。
本發明實施中優選的添加劑為特殊等級的硅氧烷，其通式為

其中n為從3至約1000。
適用于本發明實施的硅氧烷的商業來源為Dow CorningCorporation公司，它位于密執安州的Midland，它經銷這種硅氧烷的注冊名稱為200流體。另外的來源包括General Electric、PPGIndustries,Inc.、Goldschmidt和OSi。
為了實踐本發明，添加劑必須徹底地與熱塑性聚合物混合。該混合物的制造方法，例如可在30或60mm的雙螺桿擠壓機中將各組分進行復合。本領域技術人員所熟知的任何其它有效的復合聚合物的方法都可采用。在下面的加有內部添加劑的實施例中，是借助于在雙螺桿擠壓機中將聚合物(通常為聚丙烯)與每種添加劑攪和到預定水平來制造該種混合物的。這樣制得的混合物隨后被與純凈聚合物在干燥狀態下摻和，以達到每個實施例所說的添加劑百分數。
本發明人對硅氧烷添加劑的含量已發現應低于3％的重量百分數，因為高于這一水平就會對粘結發生負面效應。他們還發現，硅氧烷添加劑往往會遷移到纖維的表面或在表面上“起霜”，起一定程度的潤滑作用。硅氧烷添加劑所提供的質地柔軟和表面潤滑性再加上機械軟化，結果就獲得了在工業連續生產上可接受的令人驚喜的更柔軟和更易懸垂的織物。本發明在實施中所制得的織物，它的壓杯參數，至少要比不象本發明那樣把內部添加劑和機械處理結合起來生產出來的織物低50％。
織物的機械處理可用多種不同的方法來進行，例如微皺成形、冷壓紋成形、輥棒拍打處理、拉縮、展寬、通過軋面，及其組合。本技術領域熟知的其它方法也可采用。其目的是松開或打破足夠數量的纖維間的粘結處，以生產出更柔軟的織物。
請看圖1，在本發明的一個實施方案中，可拉縮材料12可以是多層的材料，它具有例如至少一層紡粘織物連接在至少一層熔噴織物、粘合粗梳織物或其它適當的材料上。例如，可拉縮材料12可以是多層的材料，它的第一層紡粘聚丙烯的單位重量為約每平方碼0.2-8盎司(osy)，一層熔噴聚丙烯的單位重量為約0.2～4osy，第二層紡粘聚丙烯的單位重量為約0.2～8osy。
可拉縮材料12也可以是單層的材料，例如紡粘織物，其單位重量為約0.2～10osy，或者是熔噴織物，其單位重量為約0.2～8osy。
可拉縮材料12也可以是組合材料或協制材料，它是用兩種或兩種以上不同的纖維混合物制成，或是用纖維和顆粒物的混合物制成。這樣的混合物可在載帶著熔噴纖維的氣流中加進纖維和/或顆粒物而形成，以使在纖維被收集到收集設備上以前，發生熔噴纖維與其它材料、例如木制紙漿、短纖維或顆粒物如超級吸收劑材料等的緊密纏繞攙和，以制成隨機分布的熔噴纖維與其它材料的膠結織物，例如Anderson等的美國專利4,100,324所公開的那種。
如果可拉縮材料12是用纖維做的無紡織物，則纖維應是借助纖維間的粘結而形成膠結織物結構的，這樣的結構是經得住拉縮的。纖維間的粘結還可借助于單根熔噴纖維之間的纏繞來產生。纖維纏繞在熔噴過程中是本來就有的，但還可用一些方法來發生或加強，例如用水力纏繞法或針刺法。替代的辦法或附加的辦法是使用粘結劑以加強需要的粘結，或者可用超聲點粘結法，印刷點粘結法或加熱點粘結法來實行粘結。
可拉縮材料12在通過驅動輥組件18的軋面后，就在一系列的反S環帶中的一系列蒸汽罐28-38的面上通過。蒸汽罐28-38的外徑典型地為24英寸，但其它尺寸的罐也可使用。可拉縮材料在蒸汽罐上的接觸時間或停留時間是為實現熱處理的，時間的長短取決于這樣一些因素，如蒸汽罐溫度、材料類型和/或單位重量等。例如聚丙烯可拉縮織物可在被加熱到測出溫度從室溫到約150℃(302°F)的一系列蒸汽罐上走過時接觸1到300秒以實現熱處理。更具體地說，溫度可在約100-135℃范圍內，停留時間可在約2～50秒的范圍內。
由于驅動輥20和22的圓周線速度被控制得比蒸汽罐28-38的圓周線速度為低，因此可拉縮材料12在蒸汽罐28-38和驅動輥20和22之間是被拉伸的。借助于調節輥子之間的速度差，就可使可拉縮材料12從初始的未拉縮寬度縮到第二寬度，縮進要求的數量，并在加熱的蒸汽罐28-38上通過時保持在這一拉縮狀態。這一動作會給予可拉縮材料12對拉縮狀態的記憶。支承輥組件42中輥子的圓周線速度可保持高于蒸汽罐28-38的速度，以使收縮材料12被進一步拉伸并在收縮狀態下在走向圖2的展寬步驟中被冷卻。這樣就完成了可展寬(reversiblynecked)材料44的制備。
可展寬材料44在通常與機器方向交叉的方向上被加上拉伸力后，可被擴張到第三寬度，該寬度與它原先的拉縮前的尺寸相近。織物的展寬可通過使用商業上可購得的設備如Tenter架來實現，Tenter架能抓住織物的兩個邊并把它拉到要求的寬度，見圖2所示。在這種類型的展寬設備的實踐中，可展寬材料44被通過展寬組件56，其中包括Tenter架，這對本領域技術人員來說是眾所周知的。圖2示出的Tenter架中，鏈子58上有多個夾片60固結在鏈節上，并沿鏈子58間隔開，同時有鏈子62也具有類似間隔開的夾片60。鏈子58和62系靠齒輪64來推動，齒輪則由電動機65來驅動(圖中未畫)。鏈子58和62是不平行的，而是向下游方向(箭頭65A所指)岔開(從頂視圖看)。當材料44接近組件56時，原先張開的夾片60自動地順序閉合，夾住層壓物的邊。隨著鏈子58和62向前行進，材料44就被拉伸成象鏈子的通道一樣岔開。當夾片60到達鏈程頂端盡頭時，夾片就自動張開，松開被拉的織物44。在松開拉力后，該材料會回縮到被展寬尺寸的至少50％。完成加工的織物44可被繞到輥子上(圖中未畫)，以便舉起和貯存。
對本發明的目的來說，考慮需要的柔軟度約為壓杯載荷絕對值70g或更小些。按照本發明的方法處理過的織物，其最終壓杯載荷值應比該種織物的初始壓杯參數值至少小50％，亦即最終壓杯載荷值不大于初始壓杯載荷值的50％。此外，以上所述的各種處理方法，包括本發明的方法，對較輕單位重量的織物是沒有這樣的效果的，因為這樣的織物憑著它們的纖細和內在適應性，它們的壓杯參數值已然是很低的了。單位重量在約1osy(34gsm)以上的織物是最能受下述處理方法的影響的，而且是本發明可適用的主要領域。
本發明人還相信，用上述內部柔軟劑和機械方法處理過的織物，需要時也可從局部處理中得益。例如，用Fitting等的美國專利5,413,811所述的局部處理方法，也許會對進一步降低織物的壓杯參數值有作用。在Fitting的專利中，柔軟劑是在機械軟化前加入，其數量為無紡織物重量的0.1～10％之間。這些柔軟劑可以是本領域技術人員眾所周知的用于軟化紡織品的任何化學品。柔軟劑可以是硅氧烷、陰離子的、非離子的或陽離子的柔軟劑，但陽離子柔軟劑是優選的。
陰離子柔軟劑通常為化學品化合物，例如磺化油類如蓖麻籽油、橄欖油和大豆油；磺化合成脂族酯類如三油酸甘油酯；以及高分子量的磺化脂族醇。
非離子柔軟劑是與其它整理劑高度相容的，而且通常是化合物如甘醇、甘油、山梨醇和尿素等。脂肪酸的化合物如高分子量飽和脂肪酸如棕櫚酸和硬脂酸的聚乙二醇，以及其它的例子。
陽離子柔軟劑通常是長鏈酰胺、咪唑啉和季氮的化合物。一種適用的陽離子柔軟劑是以動物脂肪為主要成分的季銨化合物，它的商品名稱是Varisoft。紡織品柔軟劑在Riggs,C.L.和Sherill,J.C.所著TextileLaundering Technology(1979)一書中進行了討論(p.71～74)，還在American Dyestuff Reporter雜志1973年九月號上(p.24～26)和Textile World雜志1973年十二月號上(p.45～46)進行了討論。
下述實施例以無紡織物的壓杯參數值示出各種處理方法的效果。請注意，由于壓杯試驗有標準偏差，因此每個數據點都代表著至少五種個別織物的測定值。還請注意，只有實施例8中才有本發明的實施例。實施例1按照美國專利4,041,203的一般方法做成了紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)無紡層壓布，各層順序地放到移動的成形金屬絲網上。該層壓布的總單位重量為1.5osy(51gsm)，各層的單位重量分別為0.5-0.5-0.5osy(17-17-17gsm)。制造各層的聚合物分別為PF-304，可從Himont Corporation購得；3795G，可從ExxonChemical Company購得；以及PF-304。該層壓布為加熱點粘結而制成的膠結無紡織物。
在該實施例中，該層壓布被放在普通家用洗衣機中進行了水洗。水洗周期為30分鐘，用的是溫水，加了1/2杯的Tide洗滌劑。在洗滌一次以上的樣品中，在每次洗滌后都加入更多的洗滌劑，兩次周期之間不經過干燥就開始下一次洗滌。在所有洗滌周期完成后，每個樣品都被放入普通家用甩干機中，調定低速甩30分鐘。然后對該SMS層壓布即進行壓杯參數值試驗，試驗結果列于表1。
表1樣品 對照樣品 變化％1.5osySMS 205同左-1.5osySMS水洗1次20570-661.5osySMS水洗5次20550-76該結果清楚地顯示出通過單純水洗的機械軟化所取得的柔軟度的驚人增長。水洗不但大大降低了壓杯參數值的百分數，而且壓杯參數的絕對值也顯示出這是非常柔軟的織物。
遺憾的是，對無紡織物的軟化來說，水洗是非常費水、費力和費能的方法。水洗是批次性的作業方法，它不適于作大量織物的連續生產。實施例2按照美國專利4,041,203的一般方法制成了紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)無紡層壓布，各層順序地放到移動的成形金屬絲網上。層壓布總的單位重量為1.6osy(54gsm)，各層的單位重量分別為0.55-0.5-0.55osy(19-17-19gsm)。制造各層的聚合物分別為與上述實施例1相同。該層壓布為加熱點粘結而制成的膠結無紡織物。
在該實施例中，層壓布被拉縮軟化，寬度縮到初始未拉寬度的80％(亦即拉縮了20％)。然后對該層壓布進行了壓杯參數值試驗，試驗結果示于表2。
表2樣品 對照樣品變化％1.6osySMS，未經拉縮軟化295同左 -1.6osySMS，拉縮軟化20％295243 -18結果顯示，拉縮軟化可相當大地減小無紡織物的壓杯參數。實施例3本實施例使用的紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)無紡層壓布與實施例2所用的相同。
在本實施例中，層壓布在230～250°F(110～121)之間被拉縮了表3所示的初始未拉縮寬度的百分數。該SMS層壓布然后進行了壓杯參數值試驗，試驗結果示于表3。
表3拉縮％ 對照 樣品 變化％0 180同左 -20 180140-2230 180120-3340 180116-3650 180105-4260 18094 -48結果顯示，拉縮處理可減小的壓杯參數量大致上與拉縮量成正比。但壓杯參數的絕對值要比單獨機械水洗的結果高得多。實施例4本實施例使用的紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)層壓布與例1所用的相同。
在本實施例中，用兩種柔軟劑局部處理了該層壓布。柔軟劑為Y-12230和TritonX-405。前者為聚氧化亞烴改進的聚二甲基硅氧烷，可從康涅狄格州Danberg的OSi(原為Union Carbide Corp.的分公司)購得；后者為烷芳基聚醚醇，可從賓夕法尼亞州Philadelphia的Rohn&Hass Company購得。這些柔軟劑系與水混合成水溶液，所含柔軟劑的重量百分數如表4所示。對無紡織物的處理是采用前述的“浸軋”方法，雖然替代辦法如噴灑也是可行的。然后對SMS層壓布進行了壓杯參數值試驗，試驗結果列于表4。
表4樣品 對照樣品 變化％1.5osySMS，未經處理 205同左 -1.5osySMS,0.5％Y-12230 205179-131.5osySMS,0.3％TritonX-405205161-21結果顯示，單獨用一定的局部化學品處理能使無紡織物的壓杯參數減小約15～20％。實施例5本實施例使用的紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)層壓布與實施例2所用的相同。
在本實施例中，層壓布在230°F(110℃)溫度下被拉縮了30％，然后用三種不同的柔軟劑進行處理。在表5中，頭兩行分別示出未經拉縮(N.S.)或處理的基礎織物的試驗結果和單純拉縮的織物的試驗結果。所使用的柔軟劑為Y-12230、TritonX-405和Ultralube，后者是一種有專利權的表面活性劑烴類混合物，它可從佐治亞州Dalton的MFG Chemical and Supply,Inc.公司購得。這些柔軟劑系與水混合成含有化學藥品重量百分數如表5所示的水溶液。對無紡織物的處理是采用前述的“浸軋”方法，雖然替代辦法如噴灑也是可行的。然后對SMS層壓布進行了壓杯參數值試驗，試驗結果列于表5。
表5樣品 對照樣品 變化％無N.S.未處理 226同左 -30％N.S.未處理226114-5030％N.S.然后1.0％Y-12230 226119-4730％N.S.然后1.0％TritonX-405226143-3730％N.S.然后1.0％Ultralube 226156-31試驗結果表明，拉縮后繼之以某種柔軟劑局部處理可將無紡織物的壓杯參數最多降低到50％。但是，壓杯參數的絕對值仍遠大于經單純機械水洗的結果。實施例6本實施例使用的紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)層壓布與實施例1所用的相同。
在本實施例中，層壓布被用三種不同的局部柔軟劑處理后再拉縮30％，但最后一種樣品例外，它被拉縮了40％，拉縮時的溫度為約245°F(118℃)。在表6中，第一行示出未經拉縮或處理的基礎織物的試驗結果。
所用的局部柔軟劑為Y-12230、TritonX-405和Varisoft137，后者可從俄亥俄州Dublin的Sherex Chemical Co.公司購得。Varisoft為二氫化脂二甲基銨硫酸二甲酯，它的CAS號碼為G8002-58-4。己醇系用作Y-12230的輔助表面活性劑，并在無紡織物干燥過程中被驅散，使之在最終產品中不留下任何有效數量。柔軟劑系與水混合成含有化學藥品重量百分數如表6所示的水溶液。對無紡織物的處理是采用前述的“浸軋”方法，雖然替代辦法如噴灑也是可行的。然后對SMS層壓布進行了壓杯參數值試驗，試驗結果如表6所示。
表6樣品 對照樣品變化％未處理，無N.S. 226同左 -30％N.S.用0.5％Y-12230 226112 -5030％N.S.用0.3％TritonX-405226110 -5230％N.S.用1.0％Varisoft 226102 -5540％N.S.用1.0％Varisoft0.5％Y-12230，及0.5％hexanol(1.6 osy SMS) 226 72 -68結果顯示，用某些柔軟劑局部處理后再拉縮，能減小無紡織物的壓杯參數最多達70％。產生出水洗織物的壓杯參數絕對值左右的數據。實施例7本實施例使用的紡粘層-熔噴層-紡粘層(SMS)層壓布與實施例2所用的相同。
在本實施例中，層壓布被拉縮到所列出的量，拉縮是在約230-250°F(110～121℃)下進行的，然后按前述程序展寬到比原來寬度約大20％。在表7中，第一行示出未經拉縮、處理或展寬的基礎織物的試驗結果。
對經處理的無紡織物的局部處理是采用的上述“浸軋”方法，雖然替代辦法如噴灑也是可行的。然后對SMS層壓布進行了壓杯參數值試驗，試驗結果列于表7。
表7樣品 對照 樣品 變化％未處理，無N.S. 180同左 -30％N.S. 18095-4740％N.S. 18086-5240％N.S.用1.0％Varisoft0.5％Y-12230，及0.5％hexanol 18051-72結果顯示，用某些柔軟劑進行局部處理并繼之以拉縮和展寬，能使無紡織物的壓杯參數減小約70％，產生出水洗織物的壓杯參數絕對值左右的數據。在Fitting等的美國專利5,413,811中，對該種織物和工藝方法有進一步的闡述。實施例8一種用聚丙烯聚合物制成的、具有單位重量為1.2osy(41gsm)的紡粘織物被制造了出來，該聚丙烯是從Exxon Chemical公司購得，其標號為ESCORENEPD-3445聚丙烯。硅氧烷添加劑200流體在擠壓以前與聚合物混合，其數量示于表8。該織物在430°F(221℃)下以0.6g/孔/分鐘的速度被紡出。該織物系在型輥溫度為280°F(138℃)下，用膨脹Hansen Pennings型樣加熱砑光而粘合起來的，如Hansen和Pennings的美國專利3,855,046所說，其粘合面積為15％。有幾個樣品被在外溫下拉縮軟化，其收縮量示于表8，然后又被展寬到大約為拉縮前的寬度。然后對這些樣品進行了壓杯參數值試驗，試驗結果列于表8。
表8樣品 對照樣品 變化％無添加劑，無N.S.149149 -3％添加劑，無N.S. 149115 -230％添加劑，50％N.S. 149105 -303％添加劑，20％N.S. 14994-373％添加劑，45％N.S. 14968-543％添加劑，53％N.S. 14961-59結果顯示，用某些化學藥品進行內部處理，繼之以拉縮和展寬，能使無紡織物的壓杯參數減小約60％，產生出水洗織物壓杯參數絕對值左右的數據。本發明人相信，SMS層壓布也將會得出這一結果。
這一實施例顯示出，通過內部化學藥品處理和機械處理，而且是在連續的、大規模工業生產中進行這樣的處理，能夠生產出柔軟度可與水洗織物相匹敵的無紡織物。這樣制出的織物，不但柔軟，而且還保留著足夠量的它原先的特性，例如強度，可在很多有用的產品中使用。本發明所用的內部處理方法在生產調整中實施起來比較簡單，因為它只涉及往聚合物混合料中摻入一種附加的配合劑。實施例7的局部處理方法，誠然十分有效，但它是涉及附加設備和工藝步驟的較凌亂的方法。
雖然在上面只詳述了幾個示例性的實施方案，但本領域的技術人員會很容易地理解，在這些示例性實施方案中，可作出很多變動而不會在實質上脫離本發明的新穎結論和優點。因此，所有這樣的變動都被認為是包括在下述權利要求所定義的本發明的范圍之內。在權利要求中，手段加功能的權利要求被認為應涵蓋著結構，在本說明書中，結構是被描述成實現所述的功能的，并且不僅涵蓋結構的等價物，而且涵蓋等價的結構。例如，雖然釘子和螺釘因為釘子是用圓柱形的表面來把木制零件固結在一起，而螺釘是用螺旋形表面來固結，因此可能是不屬于結構上的等價物，但是在固結木制零件的范疇內，釘子和螺釘都可以是等價的結構。
還應進一步指出，本說明書所提到的任何專利、專利申請或出版物都被全文作為參考資料引入。
權利要求
1．一種無紡織物，它含有聚合物和大于零的正值與3％(重量)之間的內部柔軟劑，而且該無紡織物是還經過機械軟化的。
2．權利要求1的無紡織物，其中所說的機械軟化系選自微皺成形、冷壓紋成形、輥棒拍打處理、拉縮處理、展寬處理等方法及其組合。
3．權利要求1的無紡織物，其中所說的機械軟化是拉縮到它初始的、未拉縮的第一寬度的約50～95％的第二寬度。
4．權利要求3的無紡織物，其中所說的機械軟化包括拉縮后又展寬到第三寬度，該第三寬度約相當于它初始的、未拉縮寬度的80～150％。
5．權利要求1的無紡織物，其中無紡織物的壓杯參數值小于不帶內部添加劑和未經機械軟化的類似無紡織物壓杯參數值的50％。
6．權利要求1的無紡織物，其中所說的內部柔軟劑為硅氧烷，其化學式為
其中n為3至約1000。
7．權利要求1的無紡織物，它在所說的機械處理以前還進行過局部軟化處理。
8．權利要求1的無紡織物，其中所說的聚合物系選自聚烯烴、聚酰胺、聚醚酯和聚氨酯。
9．權利要求8的無紡織物，其中所說的聚合物是聚烯烴。
10．權利要求9的無紡織物，其中所說的聚烯烴是聚丙烯。
11．權利要求9的無紡織物，其中所說的聚烯烴是聚乙烯。
12．權利要求1的無紡織物，它包括至少一層熔噴層和至少一層紡粘層。
13．權利要求12的無紡織物，其中所說的無紡織物是一種層壓布，它包括第一紡粘層、熔噴層和第二紡粘層，而各層都被粘合在一起。
14．權利要求13的無紡織物，其中所說的無紡織物是經加熱點粘合而成的。
15．包括權利要求1的無紡織物的服裝。
16．包括權利要求1的無紡織物的個人護理用品。
17．包括權利要求1的無紡織物的感染控制用品。
18．一種無紡織物，它含有大于零的正值與3％(重量)之間的硅氧烷柔軟劑，其化學式如下
其中n為3至約1000。而且該無紡織物系經過拉縮到它初始的、未拉縮第一寬度的約50～95％的第二寬度，并又展寬到第三寬度，該第三寬度約相當于它初始的、未拉縮寬度的80～150％，該無紡織物的壓杯參數值小于不帶內部添加劑和未經機械軟化的類似無紡織物壓杯參數值的50％。
19．包括權利要求18的無紡織物的醫生手術服。
全文摘要
本發明提供了一種無紡織物,該無紡織物用熱塑性塑料聚合物和內部軟化添加劑的混合物紡成,其中的添加劑量為最高達3%的重量百分數,同時,該無紡織物還作過機械處理以增加其柔軟度。該無紡織物的最終壓杯參數值小于初始壓杯參數值的50%,而其壓杯參數值的下降量則大于單種處理的壓杯參數值下降量之和。該無紡織物可以是單層布,也可以是用紡粘材料或其它材料如熔噴材料和協制材料做成的層壓布。
文檔編號D06M15/643GK1217034SQ97194179
公開日1999年5月19日 申請日期1997年4月23日 優先權日1996年4月29日
發明者G·T·蘇杜斯, A·葉海亞奧伊 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司