專利名稱：用攪拌法制備可生物降解的細(xì)纖維、由該可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成的無紡織物和由該無 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對可生物降解的聚合物和由可生物降解聚合物構(gòu)成的產(chǎn)品的加工。特別是，本發(fā)明涉及將可生物降解的聚合物加工成細(xì)纖維，該細(xì)纖維可以再被加工成無紡織物。
背景技術(shù)：
聚合物可用于許多塑料制品中，其中包括膜、片、纖維、泡沫塑料、模塑制品、膠粘劑和許多其它專門產(chǎn)品。大多數(shù)這類塑料制品最終成為固體廢物，因無法迅速消除和越來越昂貴的占地費(fèi)用而令人頭痛。雖然進(jìn)行了一些再循環(huán)方面的努力，但聚合物的特性、它們的生產(chǎn)方法和將它們轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的方法限制了可能實(shí)施再循環(huán)應(yīng)用的次數(shù)。即使對純聚合物的重復(fù)加工也會造成材料的變性，最后導(dǎo)致較差的產(chǎn)品機(jī)械性能。收集時(shí)不同級別的化學(xué)類似的塑料(如用于牛奶罐或雜貨袋的不同分子量的聚乙烯)的混合會產(chǎn)生加工問題，使得再生材料質(zhì)量低劣或無法使用。
吸附制品，如尿片、衛(wèi)生巾、緊身褲內(nèi)襯等涉及幾種不同類型的塑料。此時(shí)，因?yàn)殡y以分離不同的成分，再循環(huán)的成本尤其高。這類一次性產(chǎn)品通常具有某種透液性表層材料，吸附劑內(nèi)芯和不透液的底襯。這種吸附結(jié)構(gòu)的制備通常使用，例如由紡織型、無紡型或多孔性成型膜型聚乙烯或聚丙烯材料制成的表層材料。底襯材料通常由柔性聚乙烯片材構(gòu)成。吸附內(nèi)芯材料通常由紙漿纖維或紙漿纖維與吸附凝膠材料的混合物構(gòu)成。
常規(guī)的一次性吸附產(chǎn)品已經(jīng)在很大程度上是可制成堆肥的。例如一種典型的一次性尿片，它由約80％可制成堆肥的材料構(gòu)成，如紙漿纖維等。在堆肥處理中，在原地堆肥處理前，臟的吸附制品被撕碎并與有機(jī)廢物混合。堆肥過程完成后，非可制成堆肥的顆粒被篩出。以此方式，即使現(xiàn)今的吸附制品也可成功地在工業(yè)堆肥廠中成功地被處理。
但是，有必要減少一次性吸附制品中非可制成堆肥的材料的含量。尤其有必要以透液性可制成堆肥的材料取代聚乙烯和聚丙烯表層。
除了成為可被制成堆肥之外，用作表層的材料還必須滿足許多其它為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觸覺舒適的基材。另外，表層必須具有足夠的沖擊強(qiáng)度、透濕性等性能。
某些可生物降解的聚合物是熟知的，但一般不具有良好的纖維或膜成型加工性能。由聚羥基丙酸酯(PHB)構(gòu)成的聚合物樹脂特別不適于纖維和膜的成型加工。這些樹脂通常結(jié)晶速度緩慢，熔體粘度低，會在熔點(diǎn)附近降解，并且在固化后過硬。所以，這類樹脂一般不能用常規(guī)膜或絲成型加工方法來加工。事實(shí)上，含有PHB的樹脂在被加工成膜后通常不具有柔韌性。這類膜的不柔韌性制約了它們在吸附制品中應(yīng)用，尤其是用作表層時(shí)，因?yàn)檫@些材料是與使用者的皮膚直接接觸的。
出于上述原因，一直需要一種可用在吸附制品中的可生物降解的材料。尤其需要一種可生物降解的基材，當(dāng)用于例如吸附制品時(shí)，不僅柔軟耐用，而且具有感覺舒適的織物質(zhì)地。
本發(fā)明目的之一是提供可生物降解的細(xì)纖維，它可以被加工成感覺柔軟而且象布的柔性無紡織物。本發(fā)明的目的之二是提供制造這種可生物降解細(xì)纖維的方法。本發(fā)明目的之三是提供由可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成的可生物降解的無紡織物。本發(fā)明的目的之四是提供由可生物降解的基材構(gòu)成的吸附制品。本發(fā)明的另一目的是提供由可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成的織物。
發(fā)明概述本發(fā)明包含了一種由一種或多種可生物降解樹脂制造可生物降解的細(xì)纖維的方法。該方法尤其適用于由含PHB的樹脂制造細(xì)纖維，但也適用于其它可生物降解樹脂。用于該方法的樹脂是可生物降解的均聚物、共聚物、或其混合物。本發(fā)明的方法系使用攪拌著的非溶劑來制備可生物降解的細(xì)纖維。具體地說，該方法涉及由一種或多種可生物降解的均聚物或共聚物樹脂制備可生物降解的細(xì)纖維，包括a)溶劑化一種或多種可生物降解樹脂以制成液體樹脂混合物；和b)將液體樹脂混合物引入攪拌著的非溶劑中。在合適的收集設(shè)備上收集形成的細(xì)纖維，然后根據(jù)其所需的最終用途進(jìn)行加工。
本發(fā)明還包含按本發(fā)明方法制備的可生物降解的細(xì)纖維。
本發(fā)明還包含由本發(fā)明方法制備的細(xì)纖維構(gòu)成的無紡織物。
本發(fā)明還包含由透水性表層、吸附劑內(nèi)芯和不透水底襯構(gòu)成的吸附制品，其中的表層由本發(fā)明的可生物降解細(xì)纖維構(gòu)成的無紡基材構(gòu)成。
任何理想的吸附內(nèi)芯可與本發(fā)明的可生物降解的基材一同使用以制備本發(fā)明范圍內(nèi)的吸附制品。用在吸附內(nèi)芯的優(yōu)選材料包括紙漿纖維或紙漿纖維與吸附凝膠材料的混合物。
本發(fā)明還包含由本發(fā)明的可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成的織物。
詳細(xì)說明定義以下所列是在此所用術(shù)語的定義。
“鏈烯基”指單不飽和(即碳鏈中有一個(gè)雙鍵)或多不飽和(碳鏈中有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵)的碳鏈；它可以是直鏈或有支鏈的；取代(單取代或多取代)或非取代的。
“烷基”指直鏈或有支鏈的飽和碳鏈；可以是取代(單取代或多取代)或非取代的。
“可生物降解”指材料能夠降解成小的化學(xué)亞單元，它們可以通過自然作用和/或?qū)Νh(huán)境安全的酶、細(xì)菌、真菌等在食物鏈中被利用。最好，材料能夠被降解成水和CO2。
“可生物降解的聚合物”指任一種可生物降解(定義如上所述)的聚合物。
“可制成堆肥的”指材料滿足以下三項(xiàng)要求(1)材料能夠在固體廢物處理工廠被處理；(2)如此處理后，材料能最終成為最后堆肥；(3)如將堆肥用在土壤中，材料能在土壤中最終被生物降解掉。
材料最終成為最后堆肥的要求通常指材料在堆肥處理中經(jīng)歷某種形式的降解。通常，固體廢物在堆肥處理的早期將接受一步粉碎處理。結(jié)果，材料成為碎片而不再是整片的。在堆肥處理的最后，制成的堆肥將接受一步篩分處理。通常，如果保持著剛被粉碎后的大小，聚合物碎片不會通過篩網(wǎng)。本發(fā)明的可制成堆肥的材料在堆肥處理過程中將充分喪失其完整性，從而可使部分降解后的碎片通過篩網(wǎng)。但是，可以想到，堆肥處理工廠可能對固體廢物進(jìn)行劇烈粉碎，粗糙篩濾，此時(shí)，聚乙烯之類的非可制成堆肥的材料將會滿足要求(2)。所以，滿足要求(2)對此處所定義的可制成堆肥的材料來說是不夠的。
將在此處所定義的可堆肥材料與聚乙烯類材料區(qū)分開來的是要求(3)，即材料在土壤中最終被生物降解。這一生物可降解性的要求對堆肥處理或堆肥土的使用并不是必需的。固體廢物和由其產(chǎn)生的堆肥可能含有各種非生物降解的物質(zhì)，例如沙。但是，為了避免土壤中人造物質(zhì)的積聚，本文要求這類物質(zhì)能夠充分地被生物降解掉。由于同樣原因，這種生物降解作用完全不必是快速的。只要材料本身和中間降解產(chǎn)物無毒或?qū)ν寥阑蜣r(nóng)作物無害，它們的生物降解作用完全可以進(jìn)行幾個(gè)月或者甚至幾年，因?yàn)榇隧?xiàng)要求只是為了避免人造物質(zhì)在土壤中積累。
“共聚物”和“共聚的”指由兩種或兩種以上不同單體單元構(gòu)成的聚合物。
“細(xì)纖維”指短的精細(xì)纖維。有關(guān)細(xì)纖維一詞將在下文中詳細(xì)論述。
“均聚物”和“均聚的”指由相同的重復(fù)單體單元構(gòu)成的聚合物。
“非溶劑”指一種液體或液體混合物，本發(fā)明的可生物降解樹脂并不完全溶解于其中。非溶劑一詞的使用將在下文中詳細(xì)論述。
“溶劑化”指形成由一種溶質(zhì)離子或分子與一種或多種溶劑分子構(gòu)成的聚集物，從而形成單相混合物?？缮锝到獾臉渲景l(fā)明的可生物降解的細(xì)纖維由一種或多種可生物降解的聚合物或共聚物構(gòu)成。用于本發(fā)明的可生物降解樹脂可以是能夠被生物降解的任何樹脂。在此所用的樹脂可以是生物生產(chǎn)的或化學(xué)合成的。而且，這些樹脂既可以是均聚的也可以是共聚的。“樹脂”和“聚合物”在此包括了均聚和共聚的可生物降解的聚合物兩者。而且，雖然表示為單數(shù)形式，但這些術(shù)語包含了復(fù)數(shù)的“樹脂”和“聚合物”。
生物生產(chǎn)的可生物降解樹脂包括脂肪族聚酯。具體例包括聚3-羥基丙酸酯(PHB)，是由具有式I結(jié)構(gòu)的單體單元制成的聚合物； 和聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)，它具有兩種無規(guī)重復(fù)單體單元(RRMU)，其中的第一種RRMU具有式I的結(jié)構(gòu)，第二種RRMU具有式II的結(jié)構(gòu)。 這類聚酯、它們的制備方法、可參見在此參考引用的1993年7月12日Holmes等的美國專利4,393,167和1989年11月14日Martini等的美國專利4,880,592。由于它們較差的膜成型性能，本發(fā)明的方法特別適用于由這些樹脂加工無紡基材。PHBV共聚物可以商品名BIOPOL購自Imperial Chemical Industies。BUSINESS 2000+(1990)提供了有關(guān)BIOPOL技術(shù)的綜述。U.S.S.N.____，由Noda于1994年1月28日申請，標(biāo)題為BIODEGRADABLECOPOLYMERS AND PLASTIC ARTICLES COMPRISING BIODEGRAD-ABLE COPOLYMERS的專利揭示了同樣適用于本發(fā)明的新型可生物降解的共聚物及其制造方法，在此參考引用。簡而言之，該申請描述了可生物降解的、具有至少兩種RRMU的聚羥基鏈烷酸酯(PHA)聚合物，其中第一種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 其中，R1是H，或C1或C2烷基，n是1或2；第二種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 其中，R2是C4-C19烷基或鏈烯基；而且，其中至少50％的RRMU具有第一種RRMU的結(jié)構(gòu)。
Noda于1994年1月28日申請的U.S.S.N.08/189,029揭示了新的可生物降解的共聚物，和制造這種共聚物的方法，它們也同樣適用于本發(fā)明，在此參考引用。簡而言之，該申請描述了由至少兩種RRMU構(gòu)成的可生物降解的(PHA)共聚物，其中第一種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 其中，R1是H或C2烷基，n是1或2；第二種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 而且其中至少50％的RRMU具有第一種RRMU的結(jié)構(gòu)。
Noda于1994年1月28日申請的U.S.S.N.08/188,271揭示了也適用于本發(fā)明的可生物降解的共聚物，在此參考引用。簡而言之，該申請描述了可生物降解的共聚物，其中的共聚物具有至少兩種RRMU，其中第一種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 第二種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 其中，至少50％的RRMU具有第一種RRMU的結(jié)構(gòu)。
其它用于本發(fā)明的可生物降解的樹脂包括合成法生產(chǎn)的樹脂。這類合成樹脂包括脂肪族聚酯，它們以及它們的制備方法都是本領(lǐng)域所熟知的。這類合成聚酯的實(shí)例包括聚交酯(PL)，具有式III結(jié)構(gòu)；聚二噁烷酮(polydioxanone)(PDO)，具有式IV結(jié)構(gòu)；和聚己酸內(nèi)酯(PCL)，具有式V結(jié)構(gòu)。這些樹脂的描述可參見Sinclair等的于1990年2月22日公開的國際專利公告No.WO90/01521；1991年6月25日的Schechtman的美國專利5,026,589；和ENCYCLO-PEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING，第二版，VOL.2，PP220-243(1983)；上述文獻(xiàn)均在此參考引用。 其它可用于本發(fā)明的樹脂還有聚乙烯醇和它們的共聚物。較好的聚乙烯醇共聚物是乙烯與乙烯基醇的共聚物，它具有兩種RRMU，第一種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 第二種RRMU具有以下結(jié)構(gòu) 其它可用于本發(fā)明的可生物降解樹脂還有聚醚，如本領(lǐng)域熟知的聚環(huán)氧乙烷(PEO)(又稱聚乙二醇)。
其它可用于本發(fā)明的可生物降解樹脂還有纖維素及其衍生物。其實(shí)例是乙酸纖維素酯。纖維素樹脂及其制造方法是本領(lǐng)域所熟知的。參見ENCYCL.POLYM.SCIENCE AND ENGINEERING，第二版，Vol.3，pp181-208(1983)。
可生物降解的樹脂，包括以上特別說明的這些，可以共用以制成聚合物混合物，然后用所述的混合物制備可生物降解的細(xì)纖維。而且，用于形成聚合物混合物的一種或多種樹脂可以是共聚物。這類混合物包括例如兩種選自同類型聚合物的混合物(例如兩種生物法生產(chǎn)的聚酯)和兩種選自不同類型聚合物的混合物(例如一種生物法生產(chǎn)的聚酯和一種合成法生產(chǎn)的聚酯)。雖然不包括全部，以下是用于制備本發(fā)明的可生物降解細(xì)纖維的優(yōu)選聚合物混合物PCL和PHB；PCL和PHBV；PHBV和PHB；PHBV和PEO；以及PHB和PEO。本發(fā)明的方法本發(fā)明方法可用于制造可生物降解的細(xì)纖維。此方法尤其適用于由難加工樹脂，特別是PHB聚合物和含有羥基丙酸酯共聚單體單元的共聚物樹脂，制造細(xì)纖維。
本發(fā)明使用攪拌著的非溶劑來制備可生物降解的細(xì)纖維。具體地說，此方法涉及由一種或多種可生物降解的均聚物或共聚物樹脂制備可生物降解的細(xì)纖維，它包括a)溶劑化一種或多種可生物降解樹脂以制造液體樹脂混合物；b)將液體樹脂混合物引入攪拌著的非溶劑。
關(guān)于溶劑化一種或多種樹脂以制成液體樹脂混合物，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以理解為可使用任何合適的溶劑化方法。合適的溶劑系統(tǒng)必須允許多種樹脂(如果使用)充分混合而絕不會引起所用樹脂的降解。較好的溶劑系統(tǒng)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。特別好的是氯仿和二氯甲烷。列出的溶劑是舉例，并不是為了限制用于本發(fā)明的溶劑的范圍。
在制本發(fā)明方法步驟a)中的液體樹脂混合物時(shí)，可加入各種添加劑。這些添加劑包括增塑劑、成核劑、粘合劑、填料、著色劑和使得形成的細(xì)纖維具有疏水性(例如當(dāng)細(xì)纖維將被用于制造吸附制品的表層時(shí))或親水性的試劑。合適的成核劑包括但不限于一氮化硼和滑石。合適的粘合劑包括但不限于天然橡膠、合成橡膠和PCL。合適的填料包括但不限于TiO2、炭黑和碳酸鈣。疏水劑包括吸附制品領(lǐng)域已知的那些，如硅氧烷和鹵化低級烷基硅氧烷。
本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知道，可以使用多種引入液體混合物的方法。例如依靠重力或加壓系統(tǒng)，通過噴絲孔將混合物引入。還可以知道的是，在何種條件進(jìn)行液體混合物的引入將影響到制得的細(xì)纖維的特性(例如細(xì)纖維長度、細(xì)纖維直徑、細(xì)纖維硬度)。這些條件包括例如混合物本身的粘度、用于形成混合物時(shí)所用的溶劑系統(tǒng)和引入液化的混合物時(shí)通過的噴絲孔的直徑。較好的是，液體混合物以連續(xù)流通過直徑0.1mm至5mm的噴絲孔引入。噴絲孔具有0.5mm至2.0mm直徑更好。雖然液體樹脂的送遞速度并不重要，但速度以約10g/小時(shí)至約1000g/小時(shí)為佳。如有必要，如本文所述，可以使用多個(gè)噴絲孔來引入液體樹脂混合物。
步驟b)所用的非溶劑是能夠使可生物降解樹脂從液體樹脂混合物固化的任何溶劑或溶劑混合物。所以，步驟a)所用的樹脂必須至少部分不溶于非溶劑。另外，非溶劑必須與步驟a)所用的溶劑至少部分互溶。而且，步驟b)中的非溶劑可以由與步驟a)中的溶劑系統(tǒng)相同的物質(zhì)構(gòu)成，但可能在例如pH上有所不同，使得樹脂可溶于溶劑系統(tǒng)而至少部分不溶于非溶劑。由攪拌著的非溶劑產(chǎn)生的剪切力將在樹脂固化時(shí)形成細(xì)纖維。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將明白，所用的非溶劑將取決于例如方法步驟a)中使用的溶劑系統(tǒng)、可生物降解的樹脂和所需的細(xì)纖維性能。非溶劑實(shí)例包括甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、甲苯和己烷之類的烴。
非溶劑被維持在允許樹脂固化成細(xì)纖維的溫度。較好的是，非溶劑維持于低于120℃的溫度。約10℃至120℃更好。接近環(huán)境溫度的溫度最好。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將明白，形成的可生物降解的細(xì)纖維的特性(如長度、直徑)將取決于例如所用的可生物降解的樹脂、用于形成液體樹脂混合物的溶劑(如果可用)，用于纖化的非溶劑、使用的剪切力和液體樹脂混合物向非溶劑送遞的速度。
液體樹脂混合物加入其中的非溶劑的攪拌造成了本發(fā)明可生物降解的細(xì)纖維的形成。理想的攪拌速度取決于，例如用于形成液體樹脂混合物的樹脂和溶劑系統(tǒng)、非溶劑、容納非溶劑的容器的大小和形狀。較好的是，以形成層流而不是湍流的速度攪拌非溶劑。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知道層流與湍流之間的區(qū)別。(參見CHEMICAL ENGINEERING′S HANDBOOK，第4版，第5章，第16頁(1963))
可以利用過濾或蒸發(fā)(包括加熱)從所用的溶劑和非溶劑中分離出形成的細(xì)纖維。
按本發(fā)明方法制造的細(xì)纖維可用于制造，例如可生物降解的無紡織物基材，該基材可用于尿片等吸附制品。
在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中，在此所述的無紡織物被用在多種織物應(yīng)用中。這類應(yīng)用包括但不限于，服裝、襯料、紙巾、窗簾和地毯?？缮锝到獾募?xì)纖維本發(fā)明的細(xì)纖維由一種或多種可生物降解的聚合物樹脂構(gòu)成，其中的細(xì)纖維是按本發(fā)明的方法制得的。這些樹脂已在上文中詳細(xì)論述。細(xì)纖維以含有PHB或PHBV為佳。
本發(fā)明的細(xì)纖維長約0.5mm至約100mm為佳。長約1mm至50mm更好。長約2mm至10mm的細(xì)纖維最好。
本發(fā)明的細(xì)纖維直徑約1μm至約500μm為佳。更好的是直徑約11μm至約200μm的細(xì)纖維。最好的是直徑約5μm至約50μm的細(xì)纖維。
列出的優(yōu)選范圍是對本發(fā)明一般而言的細(xì)纖維而言的。優(yōu)選的細(xì)纖維尺寸將取決于所用的聚合物樹脂、具體使用的方法和所得的細(xì)纖維所需的最終用途。無紡織物本發(fā)明的無紡織物由按本發(fā)明方法制造的細(xì)纖維構(gòu)成，細(xì)纖維由一種或多種可生物降解的聚合物或共聚物構(gòu)成。通常，本發(fā)明將形成已經(jīng)是無紡織物形式的細(xì)纖維。由此，根據(jù)無紡織物的最終用途，可能只需要極少的附加加工。但是，可以進(jìn)行附加步驟來制備需要的無紡織物。
本發(fā)明的細(xì)纖維通常比用于織物制造的常規(guī)纖維短。所以，如果有必要另外將細(xì)纖維加工成無紡織物，宜采用經(jīng)修改的造紙技術(shù)。例如。在使用本發(fā)明方法最初成型后，可將可生物降解的細(xì)纖維連續(xù)擴(kuò)散在大量的非溶劑中(如水)，并收集在一移動的環(huán)形金屬絲篩網(wǎng)上。一旦無紡織物被收集在篩網(wǎng)上，它就被轉(zhuǎn)移到帶或毛氈上，并在熱轉(zhuǎn)鼓上干燥(參見ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCI-ENCE AND ENGINEERING，第二版，Vol.10，pp.204-226)。
重要的是，本發(fā)明的無紡織物可以由不同樹脂混合物制成的可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成。即，兩種或兩種以上的細(xì)纖維(均按本發(fā)明方法制得)可以混合以形成一種無紡織物。雖然不同的細(xì)纖維將使用本發(fā)明的方法制備，但然后，這些細(xì)纖維可以使用例如在此所述的經(jīng)修改的造紙技術(shù)來混合。
而且，在無紡織物的成型加工中，可能將一種或多種聚多糖或聚酰胺之類的天然纖維與本發(fā)明的可生物降解的細(xì)纖維混合。這樣，本發(fā)明的細(xì)纖維可以與紙漿或棉之類的纖維素基的纖維混合，或與絲或羊毛之類的蛋白質(zhì)基的纖維混合。這些天然纖維可以利用在此所述的造紙技術(shù)與本發(fā)明的細(xì)纖維混合。
細(xì)纖維與無紡織物其它的成份的粘合為織物提供強(qiáng)度并影響到織物的其它性能。膠粘劑和機(jī)械方法都被用于織物內(nèi)部的粘合。機(jī)械粘合使用利用摩擦力的細(xì)纖維粘合。也可以利用化學(xué)反應(yīng)來獲得粘合效果，即在粘合劑與細(xì)纖維間形成共價(jià)鍵。吸附制品本發(fā)明的一次性吸附制品由透水性表層、吸附內(nèi)芯和不透水的底襯構(gòu)成，其中的表層由按本發(fā)明方法制造的可生物降解細(xì)纖維構(gòu)成的無紡基材構(gòu)成。
用作一次性尿片之類本發(fā)明的吸附制品的透液性表層、由本發(fā)明的細(xì)纖維構(gòu)成的可生物降解的基材一般厚約25μm至約1mm，約100μm至約500μm更好。
通常，透液性表層與不透液的底襯結(jié)合，吸附內(nèi)芯位于表層和底襯之間?；蛘撸€可以包括彈性部件和襻扣。雖然，表層、底襯、吸附內(nèi)芯和彈性部件可以以各種熟知的結(jié)構(gòu)組合在一起，1975年1月14日Kenneth B.Buell的標(biāo)題為“Contractible Side Portion for Disposable Diaper”的美國專利3,860,003中全面描述了一種較好的尿片結(jié)構(gòu)。
底襯可以由可生物降解或非可生物降解的材料制備而成。非可生物降解底襯的實(shí)例是由聚丙烯和聚乙烯制成的那些?？缮锝到獾滓r的實(shí)例可參見未授權(quán)的專利公告U.S.S.N.____，標(biāo)題為BIODEGRADABLE COPOLY-MERS AND PLASTIC ARTICLES COMPRISING BIODEGRADABLECOPOLYMERS；U.S.S.N.08/188,271；和U.S.S.N.08/189,029；以上專利均由Noda在1994年1月28日申請。為了加強(qiáng)可制成堆肥性，本發(fā)明吸附制品具有可生物降解的底襯。
表層宜感覺柔軟，并且不會對使用者的皮膚誘發(fā)炎癥，同時(shí)是可制成堆肥的。而且，表層是透液性的，能允許液體順利透過其厚度。較好的是，用某種疏水性物質(zhì)處理表層，以使使用者的皮膚與吸附內(nèi)芯中的液體隔離。
較好的是，表層的真密度為約18至25g/m2，縱向最小干拉伸強(qiáng)度為約400g/cm，橫向濕拉伸強(qiáng)度至少為約55g/cm。
表層與底襯以合適的方式接合。“接合”在此包括了將表層直接粘合在底襯上的表層與底襯的直接接合結(jié)構(gòu)，和將表層與中間部件粘合后中間部件再與底襯粘合而成的表層與底襯的間接接合結(jié)構(gòu)。在較好的實(shí)施方式中，表層與底襯在尿片的外緣直接相互粘合，固定方式有膠粘劑或本領(lǐng)域熟知的其它固定方式。例如，一層均勻、連續(xù)的膠粘劑，一層壓花膠粘劑，或一系列線形或點(diǎn)狀膠粘劑均可用于將表層與底襯粘合。
通常將襻扣用在尿片的后腰部以提供將尿片固定在使用者身上的扣緊裝置。襻扣可以是本領(lǐng)域熟知的任意一種，例如1974年11月19日Kenneth B.Buell的美國專利3,848,594中揭示的扣緊帶。這些襻扣或其它尿片扣緊裝置通常用在尿片的角上。
較好的尿片具有位于尿片外緣附近的彈性部件，最好是沿長度方向的各邊，這樣可使彈性部件易于拉伸并使尿片緊貼佩戴者的腿部。彈性部件以可收縮狀態(tài)固定在尿片上，使得彈性部件在一般的非約束性結(jié)構(gòu)中可有效地收縮或集攏尿片。至少有兩種方法可將彈性部件以可收縮狀態(tài)與尿片固定。例如，尿片處于非收縮狀態(tài)，將彈性部件拉長固定在尿片上?；蛘?，利用例如打褶將尿片收縮，在彈性部件處于松弛或非拉伸狀態(tài)時(shí)將它們與尿片固定。
彈性部件可以是各種形狀的。例如，彈性部件的寬度可在約0.25mm至約25mm之間變化；彈性部件可以由單股彈性材料構(gòu)成，或者，彈性部件可以是矩形或曲線形的。而且，彈性部件可以以幾種已知方法中的任何方法與尿片粘合。例如，可以利用各種粘合手段將彈性部件與尿片用超聲波粘合、熱力或壓力粘合，或者與尿片簡單膠合。
吸附內(nèi)芯被置于表層與底襯的中間。吸附內(nèi)芯可以由各種材料制成各種大小和形狀(例如矩形、沙漏形或不對稱形等)。但是，吸附內(nèi)芯的總吸附容量必須符合為吸附制品或尿片的最終用途而設(shè)計(jì)的液體載量。而且，吸附內(nèi)芯的大小和吸附容量可以為適合從嬰兒至成人的不同使用者而不同。
較好的尿片實(shí)例具有沙漏形的吸附內(nèi)芯。吸附內(nèi)芯最好是由纖維網(wǎng)或柔軟棉胎，紙漿纖維，和/或分布其中的吸附性聚合物顆粒構(gòu)成。
本發(fā)明吸附制品的其它實(shí)施例是設(shè)計(jì)成吸收如月經(jīng)等陰道分泌物的衛(wèi)生巾。一次性衛(wèi)生巾被設(shè)計(jì)成借助于內(nèi)衣或緊身褲之類的衣物或特別設(shè)計(jì)的衛(wèi)生帶緊貼人體?？扇菀椎乇槐景l(fā)明采用的衛(wèi)生巾的實(shí)例可參見1987年8月18日Kees J.Van Tilburg的美國專利4,587,478，其標(biāo)題為“帶護(hù)翼的衛(wèi)生巾”；和1986年5月20日Kees J.Van Tilburg的標(biāo)題為“衛(wèi)生巾”的美國專利4,589,876。很明顯，在此所述的本發(fā)明的細(xì)纖維可以用在此類衛(wèi)生巾的透液性表層。另一方面，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于具體的衛(wèi)生巾形狀或結(jié)構(gòu)。
通常，衛(wèi)生巾具有不透液的底襯，透液性的表層和位于底襯和表層之間的吸附內(nèi)芯。表層由本發(fā)明方法制得的細(xì)纖維構(gòu)成。底襯可以由就尿片論述時(shí)提及的各種底襯材料構(gòu)成。吸附內(nèi)芯可以由就尿片論述時(shí)提及的各種吸附內(nèi)芯材料構(gòu)成。
重要的是，本發(fā)明的吸附制品與使用聚烯烴類(如聚乙烯)表層材料的傳統(tǒng)吸附制品相比，在更大程度上是可生物降解的和/或可制成堆肥的。織物本發(fā)明的織物可以直接由本發(fā)明的無紡織物來制備。這樣，織物將僅由本發(fā)明的可生物降解的無紡織物作為原料構(gòu)成。
或者，本發(fā)明的織物可以將本發(fā)明的可生物降解的細(xì)纖維與其它纖維，最好是可生物降解的，如棉、人造絲、麻、羊毛和絲混合起來制成織品、線或紗而加以制成?？梢岳靡阎闹圃炜椢镏破返姆椒▉碇苽淇椢?。這些方法可參見KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY第3版，VOL.22，PP.762-768(1986)，在此參考引用。
不論采用何種制備方法，本發(fā)明的織物具有廣泛的用途。這些應(yīng)用包括，例如外衣、床單、裝飾布、地毯、墻紙、輪胎加強(qiáng)件、帳篷、過濾介質(zhì)、傳送帶和絕緣材料。與本領(lǐng)域已知的傳統(tǒng)織物相比，本發(fā)明的織物在更大程度上是可生物降解和/或制成堆肥的。
實(shí)施例1由聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)構(gòu)成的無紡織物的制造方法將50g聚(3-羥基丙酸酯-共一3一羥基戊酸酯)(其中含8mol％羥基戊酸酯共聚單體)(BIOPOL，ICI，Billingham UK)溶于450g氯仿(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)溶劑中制成10％的溶液。將該溶液混合物通過一直徑3mm的5ml玻璃移液管加入緩慢攪拌著的甲醇(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)沉淀浴中。與甲醇環(huán)流混合的聚合物溶液立刻發(fā)生沉淀并產(chǎn)生一股穩(wěn)定的細(xì)長細(xì)纖維懸浮液流，細(xì)纖維直徑約10至500μm，長約3至20mm。用篩網(wǎng)濾去氯仿和甲醇混合物，由此收集到細(xì)纖維形成的連續(xù)無紡織物。形成的無紡織物在120℃的烘箱中干燥并熱固化1小時(shí)。
實(shí)施例2制造由聚3-羥基丙酸酯和聚ε-己內(nèi)酯構(gòu)成的無紡織物的方法將45g聚3-羥基丙酸酯(BIOPOL，ICI，Billingham UK)和5g聚ε-己內(nèi)酯(TONE P787，Union Carbide，Danbury CT)的混合物(9∶1)溶于450g氯仿(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)溶劑中制成9∶1樹脂混合物的10％溶液。將該溶液混合物通過一直徑3mm的5ml玻璃移液管加入緩慢攪拌著的甲醇(J.T.Bak-er，Phillipsberg NJ)沉淀浴中。與甲醇環(huán)流混合的聚合物溶液立刻發(fā)生沉淀并產(chǎn)生一股穩(wěn)定的細(xì)長細(xì)纖維懸浮液流，細(xì)纖維直徑約10至500μm，長約3至20mm。用篩網(wǎng)濾去氯仿和甲醇混合物，由此收集到細(xì)纖維形成的連續(xù)無紡織物。形成的無紡織物在120℃的烘箱中干燥并熱固化1小時(shí)。
實(shí)施例3制造由聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和聚ε-己內(nèi)酯構(gòu)成的無紡織物的方法將25g聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)(其中含8mol％羥基戊酸酯共聚單體)(BIOPOL，ICI Billingham UK)和25g聚ε-己酸內(nèi)酯(TONE P787，U-nion Carbide，Danbury CT)的1∶1混合物溶于450g氯仿(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)溶劑中制成1∶1樹脂混合物的10％溶液。將該溶液混合物通過一直徑3mm的5ml玻璃移液管加入緩慢攪拌著的甲醇(J.T.Baker，Phillips-berg NJ)沉淀浴中。與甲醇環(huán)流混合的聚合物溶液立刻發(fā)生沉淀并產(chǎn)生一股穩(wěn)定的細(xì)長細(xì)纖維懸浮液流，細(xì)纖維直徑約10至500μm，長約3至20mm。用篩網(wǎng)濾去氯仿和甲醇混合物，由此收集到細(xì)纖維形成的連續(xù)無紡織物。形成的無紡織物在60℃的烘箱中干燥并熱固化1小時(shí)。
實(shí)施例4制造由聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)和紙漿構(gòu)成的無紡織物的方法將50g聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基戊酸酯)(其中含12mol％羥基戊酸酯共聚單體)(BIOPOL，ICI，Billingham UK)溶于450g氯仿(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)溶劑中制成10％的溶液。將該溶液混合物通過一直徑3mm的5ml玻璃移液管加入緩慢攪拌著的甲醇(J.T.Baker，Phillipsberg NJ)沉淀浴中。與甲醇環(huán)流混合的聚合物溶液立刻發(fā)生沉淀并產(chǎn)生一股穩(wěn)定的細(xì)長細(xì)纖維懸浮液流，細(xì)纖維直徑約10至500μm，長約2至20mm。用粗篩網(wǎng)濾去氯仿和甲醇混合物收集細(xì)纖維。將細(xì)纖維與等重量的紙漿重懸在水中，成為1％的細(xì)纖維-紙漿混合物。用篩網(wǎng)濾去水，收集細(xì)纖維-紙漿混合物形成的連續(xù)無紡織物。形成的無紡織物在110℃的烘箱中干燥并熱固化30分鐘。
實(shí)施例5可制成堆肥的一次性尿片如下制備本發(fā)明的嬰兒用一次性尿片。列出的尿片尺寸適用于6至10公斤重的嬰兒。對于不同大小的嬰兒或患失禁癥的成人，可以按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐按比例改變尺寸。
1.底襯由聚乙烯構(gòu)成的0.020至0.038mm的膜(如在此參考引用的1974年1月14日Buell的美國專利3,860,003所述)；上下端寬33cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬28.5cm；長50.2cm。
2.表層由實(shí)施例1制備的無紡織物構(gòu)成；上下端寬33cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬28.5cm；長50.2cm。
3.吸附內(nèi)芯含28.6g纖維素紙漿和4.9g吸附凝膠材料顆粒(NipponShaokubai的商品聚丙烯酸酯)；8.4mm厚，經(jīng)過壓延；上下端寬28.6cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬10.2cm；長44.5cm。
4.腿部彈性帶四條橡皮筋(各邊兩條)；寬4.77mm；長370mm；厚0.178mm(上述尺寸都是松弛狀態(tài)下的)。
將吸附內(nèi)芯置于底襯上，用表層覆蓋，并膠合，由此制成標(biāo)準(zhǔn)樣式的尿片。
彈性帶(將距離中心最近和最遠(yuǎn)的彈性帶分別表示為“內(nèi)側(cè)的”和“外側(cè)的”)被拉至約50.2cm并沿內(nèi)芯的長度方向兩側(cè)放置在表層和底襯中間(每邊兩條)。兩側(cè)的內(nèi)側(cè)帶距離中心最窄處約55mm(由彈性帶的內(nèi)緣量起)。這在尿片的兩邊提供了一個(gè)由內(nèi)側(cè)彈性帶和內(nèi)芯的曲線之間的柔性表層/底襯材料構(gòu)成的間隔單元。內(nèi)側(cè)彈性帶在拉伸狀態(tài)下沿其長度方向被膠合。外側(cè)帶距離內(nèi)側(cè)帶約13mm，也在拉伸狀態(tài)下沿其長度方向膠合。表層/底襯組件是柔性的，所以膠合的彈性帶的收縮使尿片的邊緣具有彈性。
實(shí)施例6可制成堆肥的輕質(zhì)緊身褲一種適于在月經(jīng)期使用的輕質(zhì)緊身褲具有墊片(表面積117cm2；SSK airfelt 3.0g)，墊片中含有1.0g吸附凝膠顆粒(Nippon Shokubai的商品聚丙烯酸酯)；所述的墊片夾在實(shí)施例1所述的表層和由0.03mm厚的聚乙烯膜構(gòu)成的底襯之間。
實(shí)施例7可制成堆肥的衛(wèi)生巾用實(shí)施例6形式的墊片(表面積117cm2；SSK air felt 8.5g)制備一種經(jīng)期產(chǎn)品，其形式為具有從吸附內(nèi)芯向外延展的護(hù)翼的衛(wèi)生巾，根據(jù)的是1987年8月18日Van Tiburg的美國專利4,687,478中的設(shè)計(jì)。表層和底襯的材料與實(shí)施例6所述的相同。
實(shí)施例8可制成堆肥的無紡織物將實(shí)施例1的細(xì)纖維收集在硬紙板上，板的移動方式使得一片10cm×10cm的區(qū)域被細(xì)纖維均勻覆蓋。在板上連續(xù)收集細(xì)纖維，直至形成約0.5cm厚的細(xì)纖維板。所得細(xì)纖維的長度分布很廣，最長至100mm。大多數(shù)(大于50％)細(xì)纖維的長度在5至20mm范圍內(nèi)。然后將紙板轉(zhuǎn)移到壓機(jī)Carver Press上，以1000磅的力在比PHB-V熔點(diǎn)低5℃的溫度下壓制10分鐘。然后從壓機(jī)取下形成的無紡片。
實(shí)施例9可制成堆肥的一次性尿片如下制備本發(fā)明的嬰兒用一次性尿片。列出的尿片尺寸適用于6至10公斤重的嬰兒。對于不同大小的嬰兒或患失禁癥的成人，可按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐按比例改變尺寸。
1.底襯由92∶8的聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基辛酸酯)(參照Noda于1994年1月28日申請、尚未授權(quán)的U.S.S.N.____，標(biāo)題為BIODEGRAD-ABLE COPOYMERS AND PLASTIC ARTICLES COMPRISINGBIODEGRADABLE COPOLYMERS，來制備)構(gòu)成的0.020至0.038mm的膜；上下端寬33cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬28.5cm；長50.2cm。
2.表層由實(shí)施例1制備的無紡織物構(gòu)成；上下端寬33cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬28.5cm；長50.2cm。
3.吸附內(nèi)芯含28.6g纖維素紙漿和4.9g吸附凝膠材料顆粒(NipponShokubai的商品聚丙烯酸酯)；8.4mm厚，經(jīng)過壓延；上下端寬28.6cm；兩邊向內(nèi)斜切，至中部寬10.2cm；長44.5cm。
4.腿部彈性帶四條橡皮筋(各邊兩條)；寬4.77mm；長370mm；厚0.178mm(上述尺寸都是松弛狀態(tài)下的)。
將吸附內(nèi)芯置于底襯上，用表層覆蓋，并膠合，由此制成標(biāo)準(zhǔn)樣式的尿片。
彈性帶(將距離中心最近和最遠(yuǎn)的彈性帶分別表示為“內(nèi)側(cè)的”和“外側(cè)的”)被拉至約50.2cm并沿內(nèi)芯的長度方向兩側(cè)放置在表層和底襯中間(每邊兩條)。兩側(cè)的內(nèi)側(cè)帶距離中心最窄處約55mm(由彈性帶的內(nèi)緣量起)。這在尿片的兩邊提供了一個(gè)由內(nèi)側(cè)彈性帶和內(nèi)芯的曲線之間的柔性表層/底襯材料構(gòu)成的間隔單元。內(nèi)側(cè)彈性帶在拉伸狀態(tài)下沿其長度方向被膠合。外側(cè)帶距離內(nèi)側(cè)帶約13mm，也在拉伸狀態(tài)下沿其長度方向膠合。表層/底襯組件是柔性的，所以膠合的彈性帶的收縮使尿片的邊緣具有彈性。
實(shí)施例10可制成堆肥的輕質(zhì)緊身褲一種適于在月經(jīng)期使用的輕質(zhì)緊身褲具有墊片(表面積117cm2；SSK airfelt 3.0g)，墊片中含有1.0g吸附凝膠顆粒(Nippon Shokubai的商品聚丙烯酸酯)；所述的墊片夾在實(shí)施例1所述的表層和由0.03mm厚的92∶8聚(3-羥基丙酸酯-共-3-羥基辛酸酯)膜(參照Noda于1994年1月28日申請、尚未授權(quán)的U.S.S.N.____，標(biāo)題為BIODEGRADABLE COPOLYMERS ANDPLASTIC ARTICLES COMPRISING BIODEGRADABLE COPOLYMERS，來制備)構(gòu)成的底襯之間。
實(shí)施例11可制成堆肥的衛(wèi)生巾用實(shí)施例10形式的墊片(表面積117cm2；SSK air felt 8.5g)制備一種經(jīng)期產(chǎn)品，其形式為具有從吸附內(nèi)芯向外延展的護(hù)翼的衛(wèi)生巾，根據(jù)的是1987年8月18日Van Tiburg的美國專利4,687,478中的設(shè)計(jì)。表層和底襯的材料與實(shí)施例10中所述的相同。
實(shí)施例12
可制成堆肥的外科外衣這是一種適于外科手術(shù)工作人員穿著的外衣；所述的外衣由實(shí)施例1中的無紡織物構(gòu)成，分別織成套衫和帶腰部收緊帶的長褲。
前文提及的所有公開文獻(xiàn)均在此全面參考引用。
眾所周知，在此所述的實(shí)施例和實(shí)施方式只是為了說明目的，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員由此可以得到各種修改或改變方案，這些都被包括在本申請的精神和范圍，以及后面的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.由一種或多種均聚物或共聚物樹脂制備可生物降解的細(xì)纖維的方法，其特征在于，該方法包括a)溶劑化一種或多種可生物降解的樹脂，制成液體樹脂混合物；b)將液體樹脂混合物引入攪拌著的非溶劑中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中的細(xì)纖維長約1mm至100mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中的液體樹脂混合物由生物法生產(chǎn)的脂肪族聚酯；合成法生產(chǎn)的脂肪族聚酯；聚乙烯醇或它們的共聚物；聚醚；纖維素或它們的衍生物；或上述物質(zhì)的混合物構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，其中的液體樹脂混合物由生物法生產(chǎn)的脂肪族聚酯，較好的是聚羥基丙酸酯、聚(羥基丙酸酯-共-羥基戊酸酯)、或它們的混合物構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制造的可生物降解的細(xì)纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法制造的可生物降解的細(xì)纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可生物降解的細(xì)纖維，其特征在于，其中的細(xì)纖維長約2mm至10mm，直徑約5μm至500μm。
8.由權(quán)利要求5所述的細(xì)纖維構(gòu)成的無紡基材。
9.一種由透水性表層、吸附內(nèi)芯和不透水的底襯構(gòu)成的一次性吸附制品，其特征在于，其中的表層由權(quán)利要求8所述的無紡基材構(gòu)成。
10.一種由權(quán)利要求5、6或7所述的可生物降解的細(xì)纖維構(gòu)成的織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及由一種或多種可生物降解的均聚物或共聚物樹脂制備可生物降解的細(xì)纖維的方法，此方法包括a)溶劑化一種或多種可生物降解的樹脂，制成液體樹脂混合物；b)將液體樹脂混合物引入攪拌著的非溶劑中。本發(fā)明還涉及使用本發(fā)明的方法制備的可生物降解的細(xì)纖維。本發(fā)明還涉及由本發(fā)明的可生物降解細(xì)纖維構(gòu)成的無紡織物。本發(fā)明還涉及一種由透水性表層、吸附內(nèi)芯和不透水的底襯構(gòu)成的一次性吸附制品，其特征在于，其中的表層由本發(fā)明可生物降解細(xì)纖維構(gòu)成的無紡基材構(gòu)成。本發(fā)明還涉及由本發(fā)明的可生物降解的無紡織物構(gòu)成的織物。
文檔編號A61F5/44GK1142253SQ95191852
公開日1997年2月5日 申請日期1995年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月28日
發(fā)明者野田勇夫, R·A·蘭普, M·M·薩托科斯基 申請人:普羅克特和甘保爾公司