專利名稱:包括聚羥基鏈烷酸酯共聚物/聚乳酸聚合物或共聚混合物的纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在環(huán)境中可降解的纖維,所述纖維包括聚羥基鏈烷酸酯共聚物和聚乳酸聚合物或共聚物。該纖維用于制造一次性無紡制品。
背景技術(shù):
本發(fā)明涉及緩解由于過量塑料廢物導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的環(huán)境問題的需求,所述過量塑料廢物在垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)所占體積分?jǐn)?shù)日益增長。鑒于希望減少每年由消費(fèi)者產(chǎn)生的固體廢棄物量,可生物降解的聚合物及由其形成的產(chǎn)品正變得日益重要。本發(fā)明還涉及開發(fā)新型塑料材料的需求,這些材料可用于那些主要要求生物降解性、可堆肥性或生物相容性等特性的應(yīng)用中?,F(xiàn)已進(jìn)行了許多嘗試來制造可降解的產(chǎn)品。但是,由于費(fèi)用、加工難度和最終使用性,幾乎都沒有獲得商業(yè)成功。許多具有良好降解性的組合物僅具有有限的可加工性。相反,較易于加工的組合物具有較差的降解性。
相對(duì)于薄膜和層壓材料,難以制造用于無紡制品的具有良好可降解性的有用纖維。這是因?yàn)閷?duì)纖維的材料和加工性質(zhì)要求極其嚴(yán)格,即,加工時(shí)間典型地非常短,并且流動(dòng)特性更依賴材料的物理性質(zhì)和流變學(xué)特性。在纖維生產(chǎn)中的局部應(yīng)變和剪切率要遠(yuǎn)大于其它過程。另外,纖維紡絲要求均勻的熔化物。對(duì)于紡織非常精細(xì)的纖維,在熔化物中的小缺陷、輕微的不一致性或不均勻性都是商用工藝所不能接受的。纖維越稀薄,其加工條件和材料的選擇就越嚴(yán)格。新型的理想材料需具有常規(guī)聚烯烴的許多物理性質(zhì)。它們必須是不透水的、堅(jiān)韌的、牢固但又是柔軟的、柔韌的、無格格聲的、具有高性價(jià)比的,并且必須能在標(biāo)準(zhǔn)聚合物加工設(shè)備上制造,以便能夠支付得起。
為了制造具有更能接受的加工性和最終使用性的纖維,選擇可接受的降解聚合物具有挑戰(zhàn)性。可降解聚合物必須具有好的紡絲性和適合的熔化溫度。熔化溫度必須足夠高以得到最終的使用穩(wěn)定性,防止收縮或熔化。這些要求使得選擇用于制造纖維的可降解聚合物非常困難。
聚羥基鏈烷酸酯(PHAs)通常為半結(jié)晶的熱塑性聚酯化合物,可通過合成法或通過多種微生物,例如細(xì)菌或藻類來生產(chǎn)。后者典型地產(chǎn)生光學(xué)純的物質(zhì)。傳統(tǒng)已知的細(xì)菌PHA包括全同立構(gòu)聚(3-羥基丁酸酯),或PHB,該聚合物是高度熔融的、高度結(jié)晶的、易碎的/脆弱的羥丁酸均聚物;和全同立構(gòu)聚(3-羥基丁酸酯-共聚-戊酸),或PHBV,該聚合物為具有稍低的結(jié)晶度和較低熔點(diǎn)的共聚物,但仍然具有高結(jié)晶度和易碎/脆弱等相同缺點(diǎn)。PHBV共聚物記載于Holmes等人的美國專利4,393,167和4,477,654;直到最近才可從Monsanto公司以商品名BIOPOL商購獲得。已經(jīng)證實(shí),在許多情況下,當(dāng)存在微生物時(shí),它們可容易地進(jìn)行生物降解。但是已知這兩類PHA為易碎的聚合物,在機(jī)械力下趨向易于脆性破裂和/或撕碎。它們的可加工性也相當(dāng)成問題,因?yàn)樗鼈兊母呷埸c(diǎn)要求加工溫度能有助于它們?cè)谄淙廴跁r(shí)的大量熱降解。最后,它們的結(jié)晶速度顯著低于傳統(tǒng)商用的聚合物,這使得它們的加工非常困難或在目前的轉(zhuǎn)化設(shè)備上沒有經(jīng)濟(jì)性。
其它已知的PHA有所謂的長側(cè)鏈PHA或全同立構(gòu)聚羥基辛酸酯(PHO)。與PHB或PHBV不同,由于不斷出現(xiàn)的戊基和沿主鏈規(guī)則隔開的較高烷基側(cè)鏈,這些物質(zhì)實(shí)際上是非晶形的。但是當(dāng)這些物質(zhì)存在時(shí),它們的結(jié)晶片段具有非常低的熔點(diǎn)和極慢的結(jié)晶速度。例如,Gagnon等人在Macromolecules,25,3723-3728(1992)中公開的熔化溫度為大約61℃,且在最佳結(jié)晶溫度下需要花費(fèi)約3周的時(shí)間才能達(dá)到最大結(jié)晶度,該文獻(xiàn)引入本文以供參考。
另外,聚(3-羥基鏈烷酸酯)共聚物組合物已公開于Kaneka的美國專利5,292,860和寶潔公司的美國專利5,498,692、5,536,564、5,602,227、5,685,756中。所有這些專利都描述了調(diào)整PHA的結(jié)晶度和熔點(diǎn)的不同方法,通過沿主鏈隨機(jī)摻入控制量的“缺陷”可部分地阻礙結(jié)晶過程,從而得到所需的比高結(jié)晶度PHB或PHBV低的數(shù)值。這些“缺陷”為不同類型(3-羥基己酸酯和更高的酯)的支鏈,或較短的(3HP,3羥基丙酸酯)或較長的(4HB,4-羥基丁酸酯)直鏈脂族柔性間隔體。得到的是半結(jié)晶共聚物結(jié)構(gòu),它們可調(diào)整至在80℃至150℃的典型使用范圍內(nèi)熔化,并且在加工期間不易發(fā)生熱降解。另外,由于它們較低的結(jié)晶度和較高的微生物敏感性,這些共聚物的生物降解速度較高。然而,盡管這些共聚物的機(jī)械性和熔化操作條件通常比PHB或PHBV有所改善,但是它們的結(jié)晶速度特有地慢,通常低于PHB和PHBV。
但是,通常使用常規(guī)的熔化方法將這些較新的PHA共聚物以及其它可生物降解的聚合物轉(zhuǎn)化為有用的形式具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性,因?yàn)樗鼈冊(cè)趶娜刍癄顟B(tài)冷卻下來后保持了很大的粘性,并一直保持至出現(xiàn)足夠的結(jié)晶度,對(duì)于PHA共聚物含量高于10%重量的尤其如此。殘余粘性典型地能使物質(zhì)本身粘結(jié)或粘結(jié)到加工設(shè)備上,或同時(shí)發(fā)生這兩種情況,從而限制生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品的速度,或阻止產(chǎn)品以適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量形式被收集。因此,需要廉價(jià)的和可熔融操作的可降解聚合物的組合物。并且,該聚合物組合物應(yīng)適用于常規(guī)的加工設(shè)備。也需要包含由這些纖維制得的無紡纖維網(wǎng)的一次性制品。
發(fā)明概述本發(fā)明公開了在環(huán)境中可降解的熔紡纖維,該纖維包括聚羥基鏈烷酸酯共聚物(PHA)和聚乳酸聚合物或共聚物(PLA)。這些組合物,作為混合物或不同的組分,與單獨(dú)的PHA共聚物或單獨(dú)的PLA聚合物或共聚物相比,通常可提供不同的和改善的一種或多種材料性質(zhì)?;旌喜牧暇哂械牟煌透纳频男再|(zhì)包括以下性質(zhì)中的任意一種例如,硬度/柔性度、脆性/柔性、粘著性,即粘性、韌性、延展性、可加工性、或不透明性/透明性。本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)型涉及包括皮/芯式結(jié)構(gòu)的可生物降解纖維,其中所述芯包括可生物降解的聚羥基鏈烷酸酯共聚物,所述皮包括PLA聚合物或共聚物。本發(fā)明也公開了包括在環(huán)境中可降解的纖維的無紡纖維網(wǎng)和一次性制品。
發(fā)明詳述除非另外說明,本發(fā)明中所有百分?jǐn)?shù)、比率和比例均按組合物的重量計(jì)。
本說明書包括如下詳細(xì)說明(1)本發(fā)明的材料;(2)纖維構(gòu)型;(3)纖維的材料性質(zhì);(4)方法;和(5)制品。
本發(fā)明涉及包括在環(huán)境中可降解的聚合物的纖維。第一聚合物為可生物降解的聚羥基鏈烷酸酯共聚物,將在下文中闡述。第二聚合物為在環(huán)境中可降解的PLA聚合物,將在下文中闡述。聚羥基鏈烷酸酯共聚物使得纖維可在環(huán)境中迅速降解。第二PLA聚合物使聚合物混合物可紡,并有助于防止通常與聚羥基鏈烷酸酯聚合物相關(guān)的粘性。
本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)型涉及包括皮-芯結(jié)構(gòu)的在環(huán)境中可降解的復(fù)合纖維。在這個(gè)優(yōu)選構(gòu)型中,將大部分PHA混合物放在所述芯里,而將PLA聚合物放在所述皮里。另一種優(yōu)選構(gòu)型是將PHA與PLA聚合物的混合物紡織到單組分的多成分纖維中。這些混合物也可被置于皮-芯式雙組分纖維的皮里,只要它們?cè)谛⌒图徑z機(jī)中結(jié)晶或在纖維形成過程中被充分玻璃化,以避免纖維粘合或收縮等加工問題。
(1)材料聚羥基鏈烷酸酯共聚物(PHA)可生物降解的纖維部分地由組合物形成,該組合物包括至少在環(huán)境中可降解的第一聚羥基鏈烷酸酯共聚物,該共聚物包括至少兩個(gè)無規(guī)重復(fù)單體單元(RRMU)。第一RRMU具有下式(I)結(jié)構(gòu) 其中R1為H、或者C1或C2烷基,并且n為1或2。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,R1為甲基(CH3)。在第一RRMU的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,R1為甲基,n為1,由此,聚羥基鏈烷酸酯共聚物包括3-羥基丁酸酯單元。
包含在可生物降解的聚羥基鏈烷酸酯共聚物內(nèi)的第二RRMU包括至少一個(gè)單體,該單體選擇下式(II)和(III) 其中R2為C3-C19烷基或C3-C19鏈烯基,和 其中m為2至約9。通常,在式(II)的RRMU中,R2的長度將在一定程度上影響共聚物整體結(jié)晶性的降低。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,R2為C3-C15烷基或鏈烯基。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,R2為C3-C9烷基,在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,R2為C5烷基。在可替換的優(yōu)選實(shí)施方案中,R2為C15-C19烷基或鏈烯基。優(yōu)選地,m為2至5,更優(yōu)選地,m為3。另外,在式(II)的RRMU中,(CH2)m的長度通常將在一定程度上影響共聚物整體結(jié)晶性的降低。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,m為2至9,更優(yōu)選2至5。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,m為3。
優(yōu)選地,為了在使用聚羥基鏈烷酸酯組合物時(shí)獲得纖維所具有物理性質(zhì)的有利組合,按摩爾計(jì)至少約50%的共聚物包括具有式(I)的第一RRMU的結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)?,在共聚物中第一RRMU與第二RRMU的摩爾比為約50∶50至約98∶2;更優(yōu)選地,摩爾比為約75∶20至約95∶5;甚至更優(yōu)選地,摩爾比為約80∶20至約90∶10。此外,適當(dāng)?shù)木哿u基鏈烷酸酯共聚物的數(shù)均分子量為大于約每摩爾150,000g,且另外具有指定為Tm1的熔點(diǎn)。
在用于復(fù)合纖維組合物的第一聚羥基鏈烷酸酯共聚物的另一個(gè)實(shí)施方案中,可包括一個(gè)或多個(gè)附加的RRMU。適當(dāng)?shù)?,附加的RRMU可具有下式(IV)結(jié)構(gòu) 其中R5為H、或C1-C19烷基或鏈烯基,并且s為1或2,附帶條件為附加的RRMU與第一或第二RRMU不同。
在另外的優(yōu)選實(shí)施方案中,聚羥基鏈烷酸酯組合物還包括可生物降解的第二聚羥基鏈烷酸酯均聚物或共聚物、或其混合物。優(yōu)選的第二PHA聚合物或共聚物包括至少一個(gè)無規(guī)重復(fù)單體單元,其具有下式(V)結(jié)構(gòu) 其中R3為H、或者C1或C2烷基,并且p為1或2。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,R3為甲基(CH3)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,R3為甲基,p為1,由此第二聚羥基鏈烷酸酯聚合物包括3-羥基丁酸酯單元。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,第二聚羥基鏈烷酸酯聚合物為聚羥基丁酸酯均聚物。可選擇地,在環(huán)境中可降解的第二聚合物包括兩個(gè)或多個(gè)附加的無規(guī)重復(fù)單體單元,該單元具有選自下式(VI)和(VII)的結(jié)構(gòu)
其中R4為C2-C19烷基或C2-C19鏈烯基,和 其中q為2至約16。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,對(duì)于包括式(VII)的單體的第二RRMU,q為2至約10,更優(yōu)選地為約4至約8。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,q為約5。當(dāng)存在附加的無規(guī)重復(fù)單體單元時(shí),其含量按總單體單元計(jì)不超過25%,優(yōu)選地,小于15%,其中第二聚羥基鏈烷酸酯均聚體-或共聚物適當(dāng)?shù)鼐哂写笥诩s每摩爾50,000g的數(shù)均分子量。另外,可生物降解的第二聚羥基鏈烷酸酯具有熔點(diǎn)Tm2,比可生物降解的第一聚羥基鏈烷酸酯的熔點(diǎn)Tm1高至少約20℃,從而滿足關(guān)系式Tm2>Tm1+20℃。熔點(diǎn)值一般通過DSC(差示掃描量熱法)測(cè)定,使用例如ASTM D 3418中所述的方法,以在DSC加熱掃描中觀測(cè)到的最高吸熱峰溫度作為熔點(diǎn)值。不受理論的限制,據(jù)信如果達(dá)到適當(dāng)?shù)墓不旖M成、結(jié)構(gòu)和高度分散,可生物降解的第二聚羥基鏈烷酸酯可作為可生物降解的第一聚羥基鏈烷酸酯的成核劑,并由此提高可生物降解的第一聚羥基鏈烷酸酯的結(jié)晶速率。
如果按上述方法使用第二聚羥基鏈烷酸酯共聚物,大部分PHA組合物包括可生物降解的第一聚羥基鏈烷酸酯共聚物,由此可生物降解的第二PHA被微小地分散在第一共聚物的連續(xù)相或基質(zhì)中,并以足夠量被包含,從而改善第一共聚物的結(jié)晶速率和/或物理性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中,組合物包括基于第一和第二PHA共聚物總重量的約0.01%至約10%的第二PHA共聚物。在更具體的實(shí)施方案中,該組合物包括約0.1%至約5%重量的第二PHA。在甚至更具體的實(shí)施方案中,該組合物包括約0.1%至約3%重量的第二PHA共聚物。
在環(huán)境中可降解的聚羥基鏈烷酸酯共聚物可通過化學(xué)或生物的方法來合成,這些方法公開于,例如,Noda的美國專利5,618,855和Noda等人的美國專利5,942,597中,這兩篇專利均引入本文以供參考。
共聚物可作為連續(xù)相存在于組合物中。組合物可包括聚羥基鏈烷酸酯共聚物的混合物,或聚羥基鏈烷酸酯共聚物與其它聚合物組分的混合物,所述其它聚合物組分包括,例如,附加的聚酯組分或類似物。典型地,聚羥基鏈烷酸酯共聚物占纖維重量的1%至90%、或10%至90%、優(yōu)選10%至80%、更優(yōu)選30%至70%、最優(yōu)選40%至60%。
在環(huán)境中可降解的熱塑性PLA聚合物或共聚物與PHA基本相容的在環(huán)境中可降解的熱塑性PLA聚合物或共聚物也是本發(fā)明所需要的。在本文中,術(shù)語“基本相容”是指當(dāng)加熱到高于組合物的軟化溫度和/或熔化溫度時(shí),聚合物能夠與PHA在經(jīng)過剪切或延伸作用后形成基本均勻的混合物。所使用的PLA聚合物或共聚物必須能在加熱后流動(dòng),形成可加工的熔化物,且在結(jié)晶或玻璃化作用下重新固化。
PLA聚合物或共聚物必須具有足夠低的熔化溫度以便加工,并在纖維使用期間具有足夠高的熱穩(wěn)定性。適合的熔化溫度為約80℃至約190℃,優(yōu)選地約90℃至約180℃。優(yōu)選的熔化溫度為約160℃至約175℃的聚乳酸均聚物或共聚物。聚合物必須具有適合熔紡的流變學(xué)性質(zhì)。
在環(huán)境中可降解的熱塑性PLA聚合物必須能夠,優(yōu)選地在延伸流動(dòng)下,相當(dāng)快地固化,并形成熱穩(wěn)定的纖維結(jié)構(gòu),如典型地,在已知的短纖維法(紡絲拉伸法)或紡粘連續(xù)長絲法中遇到的結(jié)構(gòu)。
適用于本發(fā)明的在環(huán)境中可降解的PLA聚合物為那些易于水解性生物降解的物質(zhì),當(dāng)物質(zhì)被埋入地下或與微生物接觸,包括在有助于微生物生長的水或鹽水的環(huán)境條件中與微生物接觸時(shí),水解產(chǎn)物被微生物例如霉菌、真菌或細(xì)菌吸收。適合的PLA聚合物也包括那些其水解產(chǎn)物為可降解的物質(zhì),所述降解利用有氧或無氧消化過程,或通過暴露在環(huán)境因素,例如日光、雨、水分、風(fēng)、溫度或類似條件下而發(fā)生。PLA聚合物可單獨(dú)使用,或與聚合物一起聯(lián)合使用,只要該聚合物可通過生物和/或環(huán)境方式降解。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選乳酸聚合物或丙交酯聚合物的具體實(shí)施例包括,但不限于那些聚乳酸基聚合物或聚丙交酯基聚合物,所述聚合物通常在工業(yè)中稱為“PLA”。因此,術(shù)語“聚乳酸”、“聚丙交酯”和“PLA”可互換地用于包括乳酸或丙交酯的均聚物或共聚物的聚合物,其特征在于該聚合物是由特定的單體形成,或者該聚合物由最小的重復(fù)單體單元組成。但是,應(yīng)當(dāng)理解,術(shù)語“聚乳酸”、“聚丙交酯”和“PLA”對(duì)于聚合物的形成方式?jīng)]有限制性。
聚乳酸或聚丙交酯聚合物通常具有乳酸殘基重復(fù)單體單元,其具有下式 典型地,通過乳酸或丙交酯的聚合所得到的聚合物按重量計(jì)包括至少約50%乳酸殘基重復(fù)單元、丙交酯殘基重復(fù)單元或兩者的組合。這些乳酸和丙交酯聚合物包括乳酸和/或丙交酯的均聚物和/或共聚物,例如無規(guī)和/或嵌段共聚物。通過L乳酸、D乳酸或D,L-乳酸可獲得乳酸殘基重復(fù)單體單元,優(yōu)選L-異構(gòu)體含量最高達(dá)75%。
可降解聚合物的分子量必須足夠高,以便有助于聚合物分子之間的交織,然而還要求足夠低,以便能熔紡。對(duì)于熔紡,PLA聚合物或共聚物的重均分子量為10,000g/mol至約600,000g/mol,優(yōu)選低于500,000g/mol或400,000g/mol,更優(yōu)選約50,000g/mol至約300,000g/mol、或30,000g/mol至約400,000g/mol,最優(yōu)選約100,000g/mol至約250,000g/mol、或50,000g/mol至約200,000g/mol。市售的聚乳酸聚合物的實(shí)施例包括可從ChronopolInc.(Golden,CO)公司購得的多種聚乳酸,或以商品名EcoPLA銷售的聚丙交酯。適合的市售聚乳酸的另一個(gè)實(shí)施例為從Cargill Dow公司購得的NATUREWORKS、從Mitsui Chemical公司購得的LACEA、或從Biomer公司購得的L5000。當(dāng)使用PLA時(shí),優(yōu)選PLA為半結(jié)晶形式。為了形成半結(jié)晶PLA,優(yōu)選在聚丙交酯內(nèi)至少約90摩爾百分比的重復(fù)單元為L-或D-丙交酯中的一個(gè),甚至更優(yōu)選至少約95摩爾百分比。以有利于晶體形成的方式實(shí)施該方法,例如,使用高紡絲速度或紡絲拉伸/退火法。當(dāng)使用PLA作為芯材料時(shí),非晶形的或半結(jié)晶的形式是可接受的,其中所選形式部分地取決于所選的用途和由此所要求的性質(zhì),例如延展性和強(qiáng)度。
取決于所使用的具體聚合物、方法和纖維的最終用途,希望使用多個(gè)聚合物。例如,如果使用具有熔化溫度為約160℃至約175℃的可結(jié)晶聚乳酸,就可以使用比其它聚乳酸具有較低熔點(diǎn)和較低結(jié)晶度、和/或較高共聚物含量的第二聚乳酸?;蛘?,脂族/芳族聚酯可以與可結(jié)晶的聚乳酸一起使用。
典型地,PLA聚合物或共聚物占纖維重量的1%至90%、或10%至90%,優(yōu)選10%至80%、更優(yōu)選30%至70%、最優(yōu)選40%至60%。
其它組分增塑劑可用于本發(fā)明。增塑劑與本發(fā)明的聚合物組分充分相容,以便增塑劑可有效改性組合物。通常,增塑劑易于降低聚合物產(chǎn)物的模數(shù)和拉伸強(qiáng)度,并易于增加最后的可拉伸長度、沖擊強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度。增塑劑也可用于降低組合物的熔點(diǎn),從而有助于在較低溫度下進(jìn)行熔化處理,并最小化能量需求和熱降解。盡管如此,典型地不需要增塑劑以得到上述性質(zhì)的有利組合。
增塑劑的非限制性實(shí)例包括羥基增塑劑、糖醇、多元醇、不具有羥基而能形成氫鍵的有機(jī)化合物,包括尿素和尿素衍生物、糖醇的酸酐、動(dòng)物蛋白質(zhì)、植物蛋白質(zhì)、可生物降解的有機(jī)酸酯、脂族酸或類似物。其它適合的增塑劑記載于上述參考的美國專利3,182,036和5,231,148中。增塑劑可單獨(dú)使用或混合使用。適合增塑劑的分子量為小于約20,000g/mol、優(yōu)選小于約5,000g/mol、更優(yōu)選小于約1,000g/mol。如果存在增塑劑,其在最終的纖維組合物中的含量為約2%至約70%、更優(yōu)選約5%至約55%、最優(yōu)選約10%至約50%。
可任選將其它組分摻入到組合物中,所述其它組分的量按組合物重量計(jì)為小于約50%、優(yōu)選約0.1%至約20%、更優(yōu)選約0.1%至約12%。所述可選材料可用于改變加工性和/或改變最終產(chǎn)物的物理性質(zhì),例如彈性、拉伸強(qiáng)度和模數(shù)。其它改善包括,但不限于穩(wěn)定性,包括氧化穩(wěn)定性;亮度、顏色、柔性、彈性、可加工性、便于加工性、粘度改性和氣味控制。
其它任選成分的非限制性實(shí)施例包括芳族/脂族聚酯共聚物,該共聚物促使更易于水解分裂,并因此更容易生物降解,例如記載于美國專利5,053,482、5,097,004、5,097,005和5,295,985中的那些物質(zhì)可生物降解的脂族聚酯酰胺聚合物、聚己內(nèi)酯、衍生自脂族多元醇的聚酯或聚氨酯(即,二烷?;酆衔?、聚酰胺,包括聚乙烯/乙烯醇共聚物;纖維素酯或其增塑的衍生物、鹽、增滑劑、結(jié)晶加速劑,例如成核劑;結(jié)晶阻滯劑、氣味掩蔽劑、交聯(lián)劑、乳化劑、表面活性劑、環(huán)糊精、潤滑劑、其它加工助劑、熒光增白劑、抗氧化劑、阻燃劑、染料、顏料、填充劑、蛋白質(zhì)和它們的堿性鹽、蠟、增粘性樹脂、補(bǔ)充劑、防結(jié)塊劑、抗靜電劑、或其混合物。無機(jī)和有機(jī)填充劑,例如粘土、泥土或多種礦物質(zhì),尤其適合用作填充劑??墒褂迷龌瑒┮杂兄跍p少纖維的粘性或摩擦系數(shù)。同時(shí),增滑劑可用于提高纖維穩(wěn)定性,尤其在高濕度或溫度下。適合的增滑劑為聚乙烯。鹽也可加入熔化物中以制得更易與水反應(yīng)的纖維,或用作加工助劑。鹽也可用于幫助減少粘合劑的溶解度,由此該粘合劑不會(huì)溶解,但當(dāng)放入水中或進(jìn)行沖洗時(shí),鹽會(huì)溶解從而使粘合劑能溶解,生成更易于與水反應(yīng)的產(chǎn)物。按照本發(fā)明的公開內(nèi)容,其它組分的其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是熟知的。
(2)構(gòu)型本發(fā)明的多成分纖維可具有許多不同的構(gòu)型。在本文中,成分被定義為物質(zhì)或材料的化學(xué)種類。纖維可以是單組分或多組分構(gòu)型。在本文中,組分是指纖維的一個(gè)單獨(dú)部分,與纖維的其它部分具有空間關(guān)系。
紡粘結(jié)構(gòu)、短纖維、中空纖維、成型纖維,例如多葉片纖維和多組分纖維都可以通過使用本發(fā)明的組合物和方法來制備。多組分纖維,通常為雙組分纖維,可以是并列型、皮-芯型、分割的餅型、帶狀、或海島構(gòu)型。皮可以連續(xù)或不連續(xù)地圍繞芯。皮與芯的重量比率為約5∶95至約95∶5。本發(fā)明的纖維可具有不同的幾何形狀,包括圓形、橢圓形、星形、矩形和其它不同的偏心形狀。本發(fā)明的纖維也可以是可分裂纖維。可通過聚合物的流變學(xué)性質(zhì)差異、不同結(jié)晶動(dòng)力學(xué)性質(zhì)發(fā)生分裂,或者通過機(jī)械方式和/或流體誘發(fā)變形產(chǎn)生分裂。
對(duì)于雙組分纖維,本發(fā)明的PHA/PLA組合物可以為皮和芯,其中一個(gè)組分比另一個(gè)組分含有較多的PHA或PLA?;蛘撸景l(fā)明的PHA/PLA組合物可以是皮,而芯為純的PLA或PHA。PHA/PLA組合物也可以為芯,而皮為純的PLA或PHA。所需纖維的確切構(gòu)型取決于纖維的用途。
在可選擇的雙組分纖維中,芯包括PHA共聚物,皮包括PLA聚合物或共聚物,或其組合?;蛘撸景≒LA聚合物或共聚物,皮包括PHA共聚物。
(3)材料性質(zhì)本發(fā)明所制備的纖維在環(huán)境中可降解。“在環(huán)境中可降解”是指可生物降解的、可分解的、“易與水反應(yīng)的”、可分散的、可沖洗的、或可堆肥的,或它們的組合。在本發(fā)明中,纖維、無紡纖維網(wǎng)和制品為在環(huán)境中可降解的。由此,纖維可被容易地和安全地在現(xiàn)有的堆肥設(shè)備中處理,或是可沖洗的,從而能被安全地從管道中沖下,不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的污水基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)造成有害后果。本發(fā)明纖維的環(huán)境可降解性對(duì)于它們?cè)谝淮涡灾破分袘?yīng)用后在環(huán)境中造成聚集的問題提供了解決方案。當(dāng)用于一次性產(chǎn)品,例如擦拭巾和女性衛(wèi)生用品時(shí),本發(fā)明纖維的可沖洗性給使用者提供了額外的方便性和分散性。盡管可生物降解性、可分解性、“易與水反應(yīng)”、可分散性、可堆肥性和可沖洗性都具有不同的標(biāo)準(zhǔn),并通過不同的試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量,但通常,本發(fā)明的纖維滿足這些標(biāo)準(zhǔn)中的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
通常,PLA聚合物或共聚物比PHA共聚物花費(fèi)更多的時(shí)間來降解。該混合物的PHA共聚物成分易于通過微生物或酶的作用降解,從而更易于形成多孔結(jié)構(gòu),該多孔結(jié)構(gòu)便于PLA成分的水解處理,然后生物降解水解產(chǎn)物。
“可生物降解的”是指當(dāng)物質(zhì)暴露于有氧和/或無氧環(huán)境時(shí),由于微生物作用、水解作用和/或化學(xué)作用,最終降解為單體組分。在有氧條件下,生物降解作用導(dǎo)致物質(zhì)轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物,例如二氧化碳和水。在無氧條件下,生物降解作用導(dǎo)致物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和甲烷。生物降解過程常常被稱為礦化。可生物降解性是指纖維的所有有機(jī)成分最終通過生物作用發(fā)生分解。
已由不同的組織和在不同的國家中建立了多種不同的標(biāo)準(zhǔn)生物降解方法。盡管試驗(yàn)的具體測(cè)試條件、評(píng)估方法和所需標(biāo)準(zhǔn)不同,但是不同的實(shí)驗(yàn)方案有適當(dāng)?shù)南嗤?,使得它們?duì)大多數(shù)物質(zhì)具有相同的結(jié)論。對(duì)于有氧生物降解,美國試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)(ASTM)已建立了ASTMD 5338-92試驗(yàn)方法,用于測(cè)定塑料材料在受控堆放條件下的有氧生物降解。在適溫溫度為58℃、存在活性堆肥的情況下,通過監(jiān)測(cè)由于被微生物消化吸收而釋放的二氧化碳的量,該試驗(yàn)可測(cè)量被測(cè)材料的礦化百分比與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。二氧化碳產(chǎn)物試驗(yàn)可通過電解呼吸計(jì)法進(jìn)行。也可以使用其它的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法,例如經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織(OECD)的301B。在沒有氧氣時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生物降解測(cè)試記載于不同的實(shí)驗(yàn)方案中,例如ASTM D 5511-94。這些試驗(yàn)用于模擬在無氧固體廢物處理設(shè)備中或在衛(wèi)生填埋地中材料的生物降解性。
本發(fā)明的纖維也可以分解。當(dāng)纖維基質(zhì)能迅速碎裂和分解為足夠小的部分,從而不能篩選區(qū)分其堆放物或在沖洗時(shí)不會(huì)引起排水管堵塞,就稱之為分解。可分解的材料也是可沖洗的。大多數(shù)分解實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量被測(cè)材料在暴露于不同基質(zhì)一段時(shí)間后的重量損失。可使用有氧和無氧分解測(cè)試。在材料暴露于廢水和淤泥后,通過在具有1mm孔的18目篩子上不再收集的被測(cè)纖維材料的量來測(cè)定重量損失。對(duì)于分解,通過初始樣品的重量與在篩子上所回收的樣品干重的差確定分解的比率和程度。
本發(fā)明的纖維也可為可堆放的。ASTM已研發(fā)了用于堆放性的測(cè)試方法和說明。該試驗(yàn)測(cè)量三個(gè)方面的特征可生物降解性、分解性和無生態(tài)毒性。測(cè)量生物降解性和分解性的測(cè)試已在上文描述。為了滿足堆放的生物降解性標(biāo)準(zhǔn),材料必須在40天內(nèi)達(dá)到至少約60%的二氧化碳轉(zhuǎn)化率。對(duì)于分解標(biāo)準(zhǔn),必須有小于10%的被測(cè)材料保留在2mm的篩子上,該被測(cè)材料具有所處理產(chǎn)物的實(shí)際形狀和厚度。為了測(cè)定最后一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即無生態(tài)毒性,生物降解副產(chǎn)物必須對(duì)種子發(fā)芽和植物生長沒有不利影響。關(guān)于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)測(cè)試詳細(xì)記載于OECD 208中。國際生物降解產(chǎn)物學(xué)會(huì)(International Biodegradable ProductsInstitute)將為滿足ASTM640099規(guī)格的產(chǎn)物公布一個(gè)可堆肥性徽標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)方案遵循德國的DIN 54900,測(cè)定了在一個(gè)堆肥周期內(nèi)可完全分解的任意材料的最大厚度。
本發(fā)明的纖維典型地用于制備通??蓻_洗的一次性無紡制品。在本文中,術(shù)語“可沖洗的”是指材料能在化糞處理系統(tǒng),例如馬桶中發(fā)生溶解、分散、碎裂和/或分解,以便沖洗馬桶時(shí)可將其清除,而不會(huì)堵塞馬桶或任意其它污水排放管道。纖維和所得制品也可以是易與水反應(yīng)的。在本文中,術(shù)語“易與水反應(yīng)的”是指當(dāng)放置于水中或被沖洗時(shí),得到可觀察到的和可測(cè)量的變化。典型的觀察包括記錄制品膨脹、分開、溶解或觀察被總體削弱的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的纖維可以是熱粘合的。熱粘合的纖維被用于高壓加熱和透氣熱粘合法。與單獨(dú)的PLA相比,混有PLA的PHA可提高纖維的粘合性,得到高度取向的PLA纖維。
“高度稀薄纖維”是指具有高的拉伸比率的纖維??偫w維拉伸比率是指纖維的最大直徑(通常為從毛細(xì)管中抽出后立即測(cè)得的結(jié)果)與其最終使用時(shí)的最后纖維直徑的比率。通過短纖維法、紡粘法或熔吹法所得的總纖維拉伸比率大于1.5、優(yōu)選大于5、更優(yōu)選大于10、最優(yōu)選大于12。這是獲得觸覺性質(zhì)和有用的機(jī)械性質(zhì)所必需的。
優(yōu)選地,高度稀薄纖維具有小于200微米的直徑。更優(yōu)選地,纖維直徑為100微米或更小、甚至更優(yōu)選50微米或更小、最優(yōu)選小于30微米。通常用于制造無紡制品的纖維具有約5微米至約30微米的直徑。通過紡絲速度(或總拉伸比率)、生產(chǎn)量和混合組分來控制纖維直徑。
(4)方法制造纖維的第一步是配制或混合步驟,其中原材料被加熱,典型地在剪切作用下加熱。通過加熱剪切可得到經(jīng)適當(dāng)選擇的組合物的均勻熔化物。然后將熔化物放在擠出機(jī)內(nèi),形成纖維。利用加熱、加壓、化學(xué)粘合劑、機(jī)械纏結(jié)、或它們的組合來混合收集的纖維,以形成無紡纖維網(wǎng)。然后將該無紡纖維網(wǎng)編織成纖維制品。
最優(yōu)選的混合設(shè)備是多混合區(qū)域雙螺桿壓出機(jī)。也可以使用雙螺桿分批混合器或單螺桿擠出系統(tǒng)。只要有足夠的混合和加熱,對(duì)所用具體設(shè)備的要求不是很嚴(yán)格。另外,主擠出機(jī)的側(cè)向擠出口可用于噴射主擠出機(jī)內(nèi)的聚合物熔化物。
混合材料的可替換方法是向擠出系統(tǒng)中加入聚合物,在其中急劇升高的溫度下將聚合物混合。例如,在具有6個(gè)加熱區(qū)域的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi),開始的三個(gè)區(qū)域可被加熱到90℃、120℃和130℃,最后的三個(gè)區(qū)域被加熱到高于聚合物的熔點(diǎn)。
本發(fā)明可利用熔紡過程。在熔紡過程中,擠出物沒有質(zhì)量損失。熔紡不同于其它紡絲,例如溶液的濕紡和干紡,它們通過將溶劑從擠出物中蒸發(fā)或分散出去來消除溶劑,從而導(dǎo)致質(zhì)量損失。
紡絲在100℃至270℃、優(yōu)選120℃至230℃、更優(yōu)選170℃至210℃的溫度下進(jìn)行。依據(jù)各個(gè)組分的化學(xué)性質(zhì)、分子量和濃度來確定加工溫度。
要求大于100米/分鐘的纖維紡織速度。優(yōu)選地,纖維紡織速度為約500至約10,000米/分鐘、更優(yōu)選約2,000至約7,000米/分鐘、最優(yōu)選約2,500至約5,000米/分鐘。紡粘法或熔吹法可制得連續(xù)纖維,或者可以制得非連續(xù)(短)纖維。也可以組合不同的纖維制造方法得到組合技術(shù)。
可在常規(guī)的熔紡設(shè)備上將均勻的混合物熔紡為纖維。使用常規(guī)的倒絲卷繞系統(tǒng)或透氣式抽拉稀薄設(shè)備來收集纖維紡織物。如果使用倒絲系統(tǒng),可通過后擠出拉伸在約50℃至約140℃的溫度將纖維進(jìn)一步取向。所抽出的纖維可被卷曲和/或切斷形成不連續(xù)的纖維(短纖維),用于梳理、氣流或液流過程。
在纖維形成后,可進(jìn)一步處理纖維,或可以處理粘結(jié)的纖維。可加入親水的、疏水的或表面活性劑修飾步驟來調(diào)節(jié)纖維或織物的表面能和化學(xué)性質(zhì)。例如,疏水纖維可使用潤濕劑來處理,以便于吸收含水液體。粘結(jié)織物也可以用含有表面活性劑、顏料、增滑劑、鹽或其它材料的特性溶液來處理,以進(jìn)一步調(diào)節(jié)纖維的表面性質(zhì)。
(5)制品本發(fā)明的纖維可用于制備在其它合適制品中的無紡纖維網(wǎng)。無紡制品是指含有大于15%的多種纖維的制品,所述纖維為連續(xù)的或非連續(xù)的,且彼此物理和/或化學(xué)連接。通過不同的粘合方法,可將纖維轉(zhuǎn)化為無紡制品。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)紡粘類型技術(shù)可將連續(xù)纖維制成纖維網(wǎng),而使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)梳理、氣流或濕法技術(shù),可將短纖維制成纖維網(wǎng)。典型的粘合方法包括壓延機(jī)(加壓和加熱)、透氣加熱、機(jī)械纏結(jié)、水力纏結(jié)、針刺和化學(xué)粘合和/或樹脂粘合。壓延機(jī)、透氣加熱和化學(xué)粘合是優(yōu)選的粘合方法。熱粘合的纖維被用于高壓加熱和透氣熱粘合法。
本發(fā)明的纖維也可與其它合成或天然纖維粘合或混合來制造無紡制品。合成的或天然的纖維可在制造過程中混合到一起,或用于分散的層。適合的合成纖維包括由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚丙烯酸酯、其共聚物、其混合物、或類似物制得的纖維。天然纖維包括纖維素纖維,其衍生物、或由加工過的天然纖維素資源例如人造絲或淀粉制得的纖維。
無紡纖維可以與附加的無紡纖維或膜混合以制得層狀產(chǎn)物,所述產(chǎn)物可按其本身來使用,或用作其它材料的復(fù)合組合物的組分,例如用于嬰兒尿布或婦女護(hù)理襯墊。優(yōu)選的制品為一次性的無紡制品。所得的產(chǎn)品可用于空氣、油和水的過濾器;真空吸塵過濾器、火爐過濾器;面罩、咖啡過濾器,茶或咖啡袋;隔熱材料和隔音材料;一次性衛(wèi)生產(chǎn)品,例如尿布、婦女襯墊和失禁制品的無紡纖維;可生物降解的織物,用于改善水分吸收和穿著柔軟性,例如微纖維或可透氣織物;具有靜電力的結(jié)構(gòu)纖維網(wǎng),用于收集和除去灰塵;硬質(zhì)紙的增強(qiáng)物和纖維網(wǎng),例如包裝紙、書寫紙、新聞紙、波狀紙板,和用于薄紙級(jí)的纖維網(wǎng),例如衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾和擦面紙;醫(yī)療用途,例如手術(shù)單、傷口敷料、繃帶或皮膚貼片;和牙用,例如牙線或牙刷毛。纖維網(wǎng)也可包括用于專門的用途的氣味吸收劑、驅(qū)蟻劑、殺蟲劑、滅鼠劑和類似物。所得的產(chǎn)物可吸收水和油,從而用于油或水的溢出清洗,或用于農(nóng)業(yè)或園藝業(yè)中控制水的保持和釋放。所得的纖維或纖維網(wǎng)也可摻入到其它材料中,例如鋸屑、木漿、塑料和混凝土,以形成復(fù)合材料,所述復(fù)合材料可用作建筑材料,例如墻壁、支撐梁、壓制板、清水墻和支架、和天花板瓦片;其它醫(yī)療用途,例如固定模、夾板和壓舌板;及在壁爐木材中,用作裝飾性和/或燃燒的目的。本發(fā)明的優(yōu)選制品包括用于衛(wèi)生和醫(yī)療應(yīng)用的一次性無紡纖維。衛(wèi)生應(yīng)用包括如下物品,例如抹布、尿布,尤其是其頂層或底層;和婦女襯墊或產(chǎn)品,尤其是其頂層。
比較實(shí)施例1這個(gè)實(shí)施例驗(yàn)證了PLA聚合物的可熔紡性。使用垂直單螺桿擠出機(jī),將結(jié)晶聚(乳酸)(PLA)熔紡為纖維,將擠出機(jī)安置在可可以升高和降低的平臺(tái)上,該平臺(tái)上配備有單孔毛細(xì)管模和0.5毫米直徑毛細(xì)管(長度與直徑比為2∶1)。利用可調(diào)節(jié)高度的氣阻設(shè)備抽拉將熔化的絲線從毛細(xì)管模抽出到大約25℃的空氣中,所述設(shè)備使用高壓下的壓縮空氣來產(chǎn)生空氣流體,從而圍繞和抽拉細(xì)絲。擠出機(jī)輸出量保持相對(duì)恒定,每孔每分鐘約1.5克,而模出口和氣槍之間的距離、氣槍和收集篩之間的距離、擠出機(jī)和模的溫度,以及氣槍壓力均可變化以獲得并收集直徑小于約25微米的纖維。對(duì)于PLA,沒有纖維粘連或卷繞,可收集直徑為18至23微米的纖維。這個(gè)實(shí)施例表明,PLA聚合物自身是可熔紡的,因而可用作本發(fā)明的皮材料。
實(shí)施例2本實(shí)施例驗(yàn)證了包括優(yōu)選的聚羥基鏈烷酸酯共聚物和PLA聚合物的二元混合物的熔紡性。具體地,將包含3-羥基丁酸酯與約12摩爾百分比的3-羥基己酸酯的聚羥基鏈烷酸酯共聚物(下文稱為PHBH共聚物)和來自實(shí)施例1的PLA聚合物的混合物首先在雙-螺桿擠出機(jī)中熔融配制,擠出機(jī)的溫度和螺桿速度保證了兩個(gè)組分的充分混合,其中PHBH的含量變化范圍按PHBH和PLA的總重量計(jì)為10至70重量百分比。使用實(shí)施例1所述的程序?qū)⒏鱾€(gè)配制好的PHBH/PLA混合物熔紡為纖維。對(duì)于PHBH含量小于約35重量百分比的情況,沒有觀察到纖維重繞或殘余粘性,可收集直徑為20至25微米的纖維。將這些PHBH/PLA纖維的觸覺性質(zhì)和實(shí)施例1的純PLA的性質(zhì)比較,結(jié)果顯示將這些少量至中等含量的PHBH加至PLA中可明顯增加柔軟性。對(duì)于PHBH含量在約40至65重量百分比之間的情況,有一些纖維重繞和殘余粘性,這導(dǎo)致許多纖維彼此粘結(jié),可收集直徑為23至46微米的纖維??蓪?duì)這些纖維樣品進(jìn)行梳理,以破碎許多纖維或纖維粘結(jié)體,并產(chǎn)生具有類似于“棉球”組織的纖維樣品。對(duì)于PHBH含量大于約70重量百分比的情況,有大量的纖維重繞和殘余粘性,這導(dǎo)致纖維彼此粘結(jié),可收集到直徑為36至53微米的纖維。本實(shí)施例還表明,對(duì)于特定的聚羥基鏈烷酸酯,(i)PHBH/PLA混合物為可熔紡的,(ii)當(dāng)本發(fā)明的皮材料用作分離芯區(qū)域和熔紡沒有粘性的纖維時(shí),具有小于約35重量百分比的PHBH/PLA混合物尤其適用于該皮材料,和(iii)當(dāng)本發(fā)明的皮材料用作分離芯區(qū)域和熔紡就地粘結(jié)的纖維時(shí),具有大于約40重量百分比PHBH的PHBH/PLA混合物尤其適用于本發(fā)明的該皮材料,其中優(yōu)選PHBH/PLA混合物包含小于約70重量百分比的PHBH。
實(shí)施例3本實(shí)施例驗(yàn)證了三元混合物的熔紡性,該混合物包括優(yōu)選的聚羥基鏈烷酸酯共聚物、PLA聚合物和優(yōu)選的對(duì)水分敏感的聚合物。具體地,通過在實(shí)施例2中的熔融配制程序制備實(shí)施例2的PHBH共聚物、實(shí)施例1的PLA聚合物和聚環(huán)氧乙烷(PEO)聚合物的混合物,其中PHA含量為20重量百分比,PLA含量為64重量百分比,PEO含量為16重量百分比。使用實(shí)施例2所述的程序?qū)⑴渲频腜HBH/PLA/PEO混合物熔紡為纖維,收集到直徑為14至25微米的纖維。將這些PHBH/PLA/PEO纖維的觸覺性質(zhì)與實(shí)施例2的混合比率為20/80和40/60的PHBH/PLA混合物的性質(zhì),以及那些實(shí)施例2的純PLA的觸覺性質(zhì)比較,結(jié)果顯示加入少量的PEO至PHBH/PLA混合物后,柔軟性有明顯的增加,其中在第一PHBH/PLA混合物中的PHA含量與PHBH/PLA/PEO混合物的PHA含量相同,在第二PHBH/PLA混合物中的PLA含量與PHBH/PLA/PEO混合物中的PLA含量相同。本實(shí)施例還表明,優(yōu)選材料的適當(dāng)混合物可保持熔紡性,從而可用作本發(fā)明的皮材料,同時(shí)與一些單獨(dú)材料或它們的組合物相比,提供了較高的柔軟性。
實(shí)施例4本實(shí)施例驗(yàn)證了在芯中使用實(shí)施例2的PHA的雙組分纖維的熔紡性。將購自Biomer公司的PLA樹脂,L5000,用作皮,PHA用作芯,皮/芯比率為20/80、40/60、60/40和80/20。纖維直徑為20至35微米。本實(shí)施例說明了使用高Tg的聚合物與PHA可制備雙組分纖維。
實(shí)施例5本實(shí)施例驗(yàn)證了利用機(jī)械拉伸使用實(shí)施例2的芯中使用的PHA可熔紡雙組分纖維。將購自Biomer公司的PLA樹脂L5000用作皮,PHA用作芯,皮/芯比率為50/50。使用導(dǎo)絲元件以200m/分鐘的速度機(jī)械拉伸纖維,然后最高拉伸至拉伸比率5。拉伸溫度為40℃。
在本說明書中提及的所有專利、專利申請(qǐng)(和針對(duì)其公布的任何專利,以及任何相應(yīng)出版的外國專利申請(qǐng))和本說明書中提及的出版物均引入本發(fā)明以供參考。然而,很明顯,沒有承認(rèn)引入本文以供參考的任何文件提出或公開了本發(fā)明。
盡管已說明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案,但顯而易見的是,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下,可依據(jù)本公開內(nèi)容進(jìn)行多種變化和修改。在所附的權(quán)利要求書中已包括了所有這些在本發(fā)明范圍之內(nèi)的變化和修改。
權(quán)利要求
1.在環(huán)境中可降解的熔紡組合物,所述組合物包括PLA聚合物或共聚物;和包括至少兩個(gè)無規(guī)重復(fù)單體單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物;其中第一單體單元具有下式(I)的結(jié)構(gòu) 其中R1為H、或者C1或C2烷基,并且n為1或2;和其中第二單體單元具有下式(II)的結(jié)構(gòu) 其中R2為C3-C19烷基或C3-C19鏈烯基,或所述第二單體單元具有下式(III)的結(jié)構(gòu) 其中m為2至9其中所述組合物為纖維形式。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物,其中所述聚羥基鏈烷酸酯共聚物包括具有下式(IV)結(jié)構(gòu)的第三無規(guī)重復(fù)單體 其中R5為H、或C1-C19烷基或鏈烯基,并且s為1或2,附帶條件為所述第三單體與所述第一或第二單體不同。
3.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物,所述組合物還包括第二聚羥基鏈烷酸酯聚合物或共聚物。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物,其中所述聚羥基鏈烷酸酯共聚物的含量占所述纖維重量的10%至90%。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物,其中所述PLA聚合物或共聚物的含量占所述纖維重量的10%至90%。
6.在環(huán)境中可降解的多組分纖維,其中至少一種組分含有如權(quán)利要求1所述的組合物。
7.在環(huán)境中可降解的多組分纖維,其中第一組分為如權(quán)利要求1所述的聚羥基鏈烷酸酯共聚物,并且第二組分為如權(quán)利要求1所述的PLA聚合物或共聚物。
8.如權(quán)利要求7所述的在環(huán)境中可降解的多組分纖維,其中所述纖維包括具有皮-芯構(gòu)型的兩種組分,其中所述第一組分為皮,所述第二組分為芯,或所述第一組分為芯,所述第二組分為皮。
9.無紡纖維網(wǎng),所述纖維網(wǎng)包括如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的纖維。
10.一次性制品,所述一次性制品包括如權(quán)利要求9所述的無紡纖維網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了在環(huán)境中可降解的熔紡纖維,該纖維包括聚羥基鏈烷酸酯共聚物和聚乳酸聚合物或共聚物。本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)型涉及在環(huán)境中可降解的纖維,該纖維包括皮/芯式結(jié)構(gòu),其中芯包括可生物降解的聚羥基鏈烷酸酯共聚物,皮包括聚乳酸的聚合物或共聚物。本發(fā)明也公開了包括在環(huán)境中可降解的纖維的無紡纖維網(wǎng)和一次性制品。
文檔編號(hào)D01F8/14GK1501992SQ02808028
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者I·諾達(dá), I 諾達(dá), E·B·邦德, 邦德, D·H·梅利克, 梅利克 申請(qǐng)人:寶潔公司