纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了包含羥基聚合物長絲和固體添加物的纖維結(jié)構(gòu)，以及制備所述纖維結(jié)構(gòu)的方法。
【專利說明】纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及纖維結(jié)構(gòu)，并且更具體地講，涉及包含纖維元件和多種固體添加物的 纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維元件例如長絲諸如羥基聚合物長絲，更具體地講多糖長絲，所述固體添 加物諸如木漿纖維，以及制備所述纖維結(jié)構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 包含長絲，例如羥基聚合物長絲如淀粉長絲，以及固體添加物如木漿纖維的纖維 結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域已知的。已知此類纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出如由本文所述的TEA測試方法所測量的 1.63g/in/gsm的總能量吸收（TEA)。然而，消費者期望此類纖維結(jié)構(gòu)具有更大的強度但不 會不利地影響柔軟性。
[0003] 制造商已嘗試開發(fā)以下纖維結(jié)構(gòu)但沒有成功，所述纖維結(jié)構(gòu)包含長絲，例如羥基 聚合物長絲如淀粉長絲，以及固體添加物如木楽纖維，其中TEA大于1. 64g/in/gsm。
[0004] 如上所示，制造商遇到的問題是如何增大包含羥基聚合物和固體添加物的纖維結(jié) 構(gòu)的強度而不會不利地影響此類纖維結(jié)構(gòu)的柔軟性。
[0005] 因此，需要開發(fā)纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)包含長絲，例如羥基聚合物長絲如淀粉長 絲，以及固體添加物如木漿纖維，其中TEA大于1. 64g/in/gsm，以及制備所述纖維結(jié)構(gòu)的方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明通過提供以下纖維結(jié)構(gòu)來滿足上述需要，所述纖維結(jié)構(gòu)包含長絲，例如羥 基聚合物長絲如淀粉長絲，以及固體添加物如木漿纖維，其中如由本文所述的TEA測試方 法所測量的，TEA大于1. 64g/in/gsm。
[0007] 解決上文確定的問題的方案是制備包含多種羥基聚合物長絲和多種固體添加物 的纖維結(jié)構(gòu)，使得所述纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出如由本文所述的TEA測試方法所測量的大于1. 64g/ in/gsm的TEA。
[0008] 在本發(fā)明的一個例子中，提供了一種纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)包含多種羥基聚合 物長絲和多種固體添加物，其中所述纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出如由本文所述的TEA測試方法所測量 的，大于L64g/in/gsm和/或大于1. 70g/in/gsm和/或大于1. 75g/in/gsm和/或大于 1. 80g/in/gsm和 / 或大于 1. 85g/in/gsm和 / 或大于 1. 90g/in/gsm和 / 或大于 1. 95g/in/ gsm的TEA。
[0009] 在本發(fā)明的另一個例子中，提供了一種單層或多層薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品，所述單層或 多層薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品包含根據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)。
[0010] 在本發(fā)明的另一個例子中，提供了一種用于制備纖維結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 以下步驟：
[0011] a.提供第一氣體流，所述第一氣體流包含多種羥基聚合物長絲；
[0012] b.提供第二氣體流，所述第二氣體流包含多種固體添加物；
[0013]c.任選地，提供第三氣體流，所述第三氣體流包含附加的羥基聚合物長絲；以及 [0014]d.在收集裝置上收集羥基聚合物長絲和固體添加物，以及任選地附加的羥基聚合 物長絲，使得纖維結(jié)構(gòu)形成，所述纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出如由本文所述的TEA測試方法所測量的， 大于 1. 64g/in/gsm和 / 或大于 1. 70g/in/gsm和 / 或大于 1. 75g/in/gsm和 / 或大于 1. 80g/ in/gsm和 / 或大于 1. 85g/in/gsm和 / 或大于 1. 90g/in/gsm和 / 或大于 1. 95g/in/gsm的 TEA。
[0015]因此，本發(fā)明提供包含多種羥基聚合物長絲和多種固體添加物的纖維結(jié)構(gòu)，其中 所述纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出如由本文所述的TEA測試方法所測量的，大于1. 64g/in/gsm和/或大 于 1. 70g/in/gsm和 / 或大于 1. 75g/in/gsm和 / 或大于 1. 80g/in/gsm和 / 或大于 1. 85g/ in/gsm和/或大于1. 90g/in/gsm和/或大于1. 95g/in/gsm的TEA,纖維結(jié)構(gòu)，包含此類纖 維結(jié)構(gòu)的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品以及制備此類纖維結(jié)構(gòu)的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為用于制備根據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的方法的一個例子的示意圖；
[0017] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)制備方法的一部分的一個例子的示意圖；
[0018] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的熔噴模具的一個例子的示意圖；
[0019] 圖4A為根據(jù)本發(fā)明的雙螺桿擠出機的圓筒的一個例子的不意圖；
[0020] 圖4B為圖4A的用于雙螺桿擠出機的螺桿和混合元件構(gòu)型的一個例子的示意圖；
[0021] 圖5A為適用于本發(fā)明的雙螺桿擠出機的圓筒的一個例子的不意圖；
[0022] 圖5B為適用于圖5A的圓筒的螺桿和混合元件構(gòu)型的一個例子的示意圖；
[0023] 圖6為用于合成根據(jù)本發(fā)明纖維元件的方法的一個例子的示意圖；
[0024] 圖7為圖6中所示方法的局部側(cè)視圖的示意圖，其示出抽長區(qū)的一個例子；
[0025] 圖8為圖7沿線8-8截取的示意性平面視圖，并示出布置成提供本發(fā)明纖維元件 的多個擠出噴嘴的一種可能布置；并且
[0026] 圖9為與圖8的視圖類似的視圖，并示出用于在圖7所示的抽長區(qū)周圍提供邊界 空氣的孔口的一種可能布置。

【具體實施方式】
[0027] 定義
[0028] 如本文所用，"纖維結(jié)構(gòu)"是指包含一個或多個纖維元件的結(jié)構(gòu)。在一個例子中，根 據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)是指一起形成能夠執(zhí)行功能的結(jié)構(gòu)的纖維元件的締合體。
[0029] 用于制備纖維結(jié)構(gòu)的方法的非限制性例子包括已知的濕法成網(wǎng)造紙工藝、氣流成 網(wǎng)造紙工藝以及濕法紡絲、溶液紡絲和干長絲紡絲工藝，例如通常被稱為非織造工藝的熔 噴和紡粘紡絲工藝?？蓤?zhí)行對形成的纖維結(jié)構(gòu)的進一步加工，使得成品纖維結(jié)構(gòu)得以形成。 例如，在一般的造紙方法中，成品纖維結(jié)構(gòu)是在造紙結(jié)束時被卷繞在卷軸上的纖維結(jié)構(gòu)。成 品纖維結(jié)構(gòu)可隨后被轉(zhuǎn)換加工為成品，例如薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品。
[0030] 如本文所用，"纖維元件"是指長度大大超過其平均直徑，即長度與平均直徑比率 為至少約10的細長顆粒。纖維元件可以為長絲或纖維。在一個例子中，纖維元件為單個纖 維元件而不是包括多個纖維元件的紗。
[0031] 本發(fā)明的纖維元件可通過合適的紡絲操作諸如熔噴和/或紡粘由聚合物熔融組 合物紡絲而成，和/或其可得自天然源諸如植物性源，例如樹。
[0032] 本發(fā)明的纖維元件可以為單組分和/或多組分。例如，纖維元件可包括雙組分纖 維和/或長絲。雙組分纖維和/或長絲可呈任何形式，諸如并列型、芯-皮型、海島型等。
[0033] 如本文所用，"長絲"指如上所述的細長顆粒，其表現(xiàn)出大于或等于5. 08cm(2in.) 和/或大于或等于7. 62cm(3in.)和/或大于或等于10. 16cm(4in.)和/或大于或等于 15.24cm(6in.)的長度。
[0034] 通常認為長絲實際上是連續(xù)的或基本上連續(xù)的。長絲相對比纖維長。長絲的非限 制性例子包括熔噴和/或紡粘長絲?？杉彸砷L絲的聚合物的非限制性例子包括天然聚合 物（諸如淀粉、淀粉衍生物、纖維素諸如人造絲和/或萊賽爾纖維、和纖維素衍生物、半纖 維素、半纖維素衍生物）、和合成聚合物（包括但不限于聚乙烯醇、熱塑性聚合物如聚酯、尼 龍、聚烯烴（諸如聚丙烯長絲、聚乙烯長絲），以及可生物降解的熱塑性纖維諸如聚乳酸長 絲、聚羥基鏈烷酸酯長絲、聚酯酰胺長絲和聚己內(nèi)酯長絲）。
[0035] 如本文所用，"纖維"指如上所述的細長顆粒，其表現(xiàn)出小于5. 08cm(2in.)和/或 小于 3. 81cm(l. 5in.)和 / 或小于 2. 54cm(lin.)的長度。
[0036] 通常認為纖維實際上是不連續(xù)的。纖維的非限制性例子包括紙漿纖維如木漿纖 維，以及合成短纖維如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、它們的共聚物、人造絲、玻璃纖維以及聚乙烯 醇纖維。
[0037] 短纖維可通過紡成長絲絲束然后將該絲束切割成小于5. 08cm(2英寸）的片段由 此制備纖維而制得。
[0038] 在本發(fā)明的一個例子中，纖維可以為天然存在的纖維，這是指其得自天然存在的 源如植物性源，例如樹和/或植物。此類纖維通常用于造紙并且常常被稱作造紙纖維。用 于本發(fā)明的造紙纖維包括一般稱為木漿纖維的纖維素纖維?？蛇m用的木漿包括化學木漿， 例如牛皮紙漿（Kraft)、亞硫酸鹽木漿和硫酸鹽木漿，以及機械木漿，包括例如碎木漿、熱力 學木漿以及化學改性的熱力學木漿。然而，可優(yōu)選化學木漿，因為它們向由其制得的纖維結(jié) 構(gòu)賦予優(yōu)異的柔軟觸感。也可利用得自落葉樹（在下文中也被稱作"硬木"）和針葉樹（在 下文中也被稱作"軟木"）的木漿。硬木纖維和軟木纖維可被共混，或者可供選擇地以層狀 沉積，以提供分層的纖維網(wǎng)。還適用于本發(fā)明的是來源于回收紙的纖維，其可包含上述類型 纖維的任一種或全部以及用于促進初始造紙的其它非纖維聚合物諸如填料、軟化劑、濕強 度劑和干強度劑以及粘合劑。
[0039]除了各種木漿纖維，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中還可使用其它纖維素纖維諸如棉絨、人 造絲、萊賽爾纖維和蔗渣纖維。
[0040] 如本文所用，術(shù)語"薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品"是指柔軟的相對低密度纖維結(jié)構(gòu)，其可用作 用于大小便后清潔的擦拭工具（衛(wèi)生紙）、用于耳鼻喉排出物的擦拭工具（面巾紙）、多功 能吸收和清潔用途（吸收巾）以及擦拭巾諸如濕擦拭巾和干擦拭巾。薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可圍 繞芯或無芯卷繞在自身上，以形成薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品卷或可以具有不連續(xù)片材的形式。
[0041] 在一個例子中，本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品包含一個或多個根據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié) 構(gòu)?？蓪⒗w維結(jié)構(gòu)和/或薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品壓印。
[0042] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品和/或纖維結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出如由本文所述的基重測試方 法所測定的，介于約l〇g/m2至約120g/m2和/或約15g/m2至約110g/m2和/或約20g/m2至 約100g/m2和/或約30至90g/m2之間的基重。此外，本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品還可表現(xiàn)出 如由本文所述的基重測試方法所測定的，介于約40g/m2至約120g/m2和/或約50g/m2至約 110g/m2和/或約55g/m2至約105g/m2和/或約60g/m2至100g/m2之間的基重。
[0043] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可表現(xiàn)出大于約59g/cm(150g/in)和/或約78g/ cm(200g/in)至約 394g/cm(1000g/in)和 / 或約 98g/cm(250g/in)至約 335g/cm(850g/in) 的總干拉伸強度。此外，本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可表現(xiàn)出大于約196g/cm(500g/in)和/ 或約 196g/cm(500g/in)至約 394g/cm(1000g/in)和 / 或約 216g/cm(550g/in)至約 335g/ cm(850g/in)和 / 或約 236g/cm(600g/in)至約 315g/cm(800g/in)的總干拉伸強度。在一 個例子中，薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品表現(xiàn)出小于約394g/cm(1000g/in)和/或小于約335g/cm(850g/ in)的總干拉伸強度。
[0044] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可表現(xiàn)出小于約78g/cm(200g/in)和/或小于約59g/ cm(150g/in)和/或小于約39g/cm(100g/in)和/或小于約29g/cm(75g/in)和/或小于約 23g/cm(60g/in)的初始總濕拉伸強度。
[0045] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可表現(xiàn)出大于約118g/cm(300g/in)和/或大于約157g/ cm(400g/in)和 / 或大于約 196g/cm(500g/in)和 / 或大于約 236g/cm(600g/in)和 / 或大 于約 276g/cm(700g/in)和 / 或大于約 315g/cm(800g/in)和 / 或大于約 354g/cm(900g/in) 和 / 或大于約 394g/cm(1000g/in)和 / 或約 118g/cm(300g/in)至約 1968g/cm(5000g/in) 和 / 或約 157g/cm(400g/in)至約 1181g/cm(3000g/in)和 / 或約 196g/cm(500g/in)至約 984g/cm(2500g/in)和 / 或約 196g/cm(500g/in)至約 787g/cm(2000g/in)和 / 或約 196g/ cm(500g/in)至約591g/cm(1500g/in)的初始總濕拉伸強度。
[0046] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可表現(xiàn)出小于約0. 60g/cm3和/或小于0. 30g/cm3和/ 或小于0? 20g/cm3和/或小于0? 15g/cm3和/或小于0? 10g/cm3和/或小于0? 07g/cm3和/ 或小于 0? 05g/cm3 和 / 或約 0? 01g/cm3 至約 0? 20g/cm3 和 / 或約 0? 02g/cm3 至約 0? 15g/cm3 和/或約0? 02g/cm3至約0? 10g/cm3的密度。
[0047] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可呈薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品卷的形式。此類薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品卷 可包括多個連接的但打孔的纖維結(jié)構(gòu)片，所述片可獨立于相鄰片分配。
[0048] 本發(fā)明的薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品可包含添加物諸如軟化劑、暫時性濕強度劑、永久性濕 強度劑、散裝軟化劑、洗劑、硅氧烷、潤濕劑、膠乳、圖案化的膠乳、以及適用于包含在薄頁衛(wèi) 生紙產(chǎn)品之中和/或之上的其它類型添加物。
[0049] 如本文所用，"稀松布"是指用于覆蓋本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)的固體添加物，使得所述 固體添加物定位在所述稀松布和纖維結(jié)構(gòu)層之間的材料。在一個例子中，稀松布覆蓋固體 添加物，使得其定位在稀松布和纖維結(jié)構(gòu)的非織造基底之間。在另一個例子中，稀松布是相 對于纖維結(jié)構(gòu)的非織造基底的微量組件。
[0050] 如本文所用，"羥基聚合物"包括可被摻入本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，諸如摻入以纖維 元件形式的纖維結(jié)構(gòu)中的任何含羥基聚合物。在一個例子中，本發(fā)明的羥基聚合物包含按 重量計大于10%和/或大于20%和/或大于25%的羥基部分。在另一個例子中，含羥基聚 合物內(nèi)的羥基不是大官能團如羧酸基團的一部分。
[0051] 如本文所用，"非熱塑性"相對于材料如纖維元件整體和/或纖維元件內(nèi)的聚合物， 是指纖維元件和/或聚合物表現(xiàn)出無熔點和/或軟化點，在不存在增塑劑如水、甘油、山梨 醇、脲等的情況下，這允許它在壓力下流動。
[0052] 如本文所用，"熱塑性"相對于材料如纖維元件整體和/或纖維元件內(nèi)的聚合物，指 纖維元件和/或聚合物表現(xiàn)出在某個溫度下的熔點和/或軟化點，這允許它在壓力下流動。
[0053] 如本文所用，"不含纖維素的"是指在纖維元件中存在按重量計小于5%和/或小 于3%和/或小于1%和/或小于0. 1%和/或0%的纖維素聚合物、纖維素衍生物聚合物 和/或纖維素共聚物。在一個例子中，"不含纖維素的"是指在纖維元件中存在按重量計小 于5%和/或小于3%和/或小于1 %和/或小于0. 1 %和/或0%的纖維素聚合物。
[0054] 如本文所用，"快速潤濕表面活性劑"是指表現(xiàn)出按重量計大于0. 15%和/或按重 量計至少0. 25 %和/或至少0. 50 %和/或至少0. 75 %和/或至少1. 0 %和/或至少1. 25% 和/或至少1. 4%和/或小于10. 0 %和/或小于7. 0 %和/或小于4. 0 %和/或小于3. 0% 和/或小于2. 0%的臨界膠束濃度的表面活性劑。
[0055] 如本文所用，"含水聚合物熔融組合物"是指組合物，所述組合物包含水和經(jīng)熔融 加工的聚合物，諸如經(jīng)熔融加工的纖維元件形成聚合物，例如經(jīng)熔融加工的羥基聚合物。
[0056] 如本文所用，"經(jīng)熔融加工的纖維元件形成聚合物"是指受升高的溫度、壓力和/或 外部增塑劑的影響可軟化到使其成為可流動狀態(tài)的程度并且在該條件下可根據(jù)需要成形 的任何聚合物。
[0057]如本文所用，"經(jīng)熔融加工的羥基聚合物"是指包含按重量計大于10%和/或大于 20%和/或大于25%的羥基并且在借助于或不借助于外部增塑劑的情況下已經(jīng)被熔融加 工的任何聚合物。更一般地說，經(jīng)熔融加工的羥基聚合物包括受升高的溫度、壓力和/或外 部增塑劑的影響可軟化到使其成為可流動狀態(tài)的程度并且在該條件下可根據(jù)需要成形的 聚合物。
[0058] 如本文所用，"共混物"是指使兩種或更多種材料，諸如纖維元件形成聚合物例如 羥基聚合物、和非羥基聚合物和/或快速潤濕表面活性劑在聚合物結(jié)構(gòu)如纖維元件內(nèi)彼此 接觸，諸如均勻地或不均勻地混合在一起。換句話講，由一種材料形成但具有另一種材料的 外部涂層的聚合物結(jié)構(gòu)如纖維元件不是用于本發(fā)明目的的材料的共混物。然而，由兩種不 同材料形成的纖維元件是用于發(fā)明目的的材料的混合物，即使該纖維元件還包含材料的外 部涂層。
[0059] 如本文所用，相對于纖維元件，"締合"、"締合的"、"締合"和/或"締合"是指纖維 元件以直接接觸或間接接觸的方式進行組合使得纖維結(jié)構(gòu)得以形成。在一個例子中，締合 的纖維元件可例如通過粘合劑和/或熱粘合而粘合在一起。在另一個例子中，纖維元件可 通過沉積到相同的纖維結(jié)構(gòu)制備帶上而彼此締合。
[0060] 如本文所用，"重均分子量"是指使用凝膠滲透色譜法測定的重均分子量，所述凝 膠滲透色譜法在Colloids and Surfaces A. Physico Chemical &Engineering Aspects，第 162卷，2000年，第107-121頁中大致描述并在本文所述重均分子量測試方法中詳細描述。
[0061] 如本文所用，相對于纖維元件，"平均直徑"根據(jù)本文所述的平均直徑測試方法進 行測量。在一個例子中，本發(fā)明的纖維元件表現(xiàn)出如根據(jù)本文所述的平均直徑測試方法所 測量的，小于50lim和/或小于25lim和/或小于20lim和/或小于15lim和/或小于 10iim和/或小于6ym和/或大于1ym和/或大于3ym白勺平均直H
[0062] 如本文所用，"基重"為如本文所述的基重測試方法所測定的，樣本的每單位面積 的重量，以lb/3000ft2或g/m2為單位記錄。
[0063] 如本文所用，"縱向"或"MD"是指平行于通過纖維結(jié)構(gòu)制備機器和/或薄頁衛(wèi)生 紙產(chǎn)品制造設(shè)備的纖維結(jié)構(gòu)流的方向。通常，MD基本上垂直于存在于纖維結(jié)構(gòu)中的任何穿 孔。
[0064] 如本文所用，"橫向"或"⑶"是指在纖維結(jié)構(gòu)和/或包含所述纖維結(jié)構(gòu)的薄頁衛(wèi)生 紙產(chǎn)品的相同平面中垂直于縱向的方向。
[0065] 如本文所用，"層片"或"多個層片"是指任選地以與其它層片基本上連續(xù)的面對面 的關(guān)系設(shè)置，從而形成多層纖維結(jié)構(gòu)的單個纖維結(jié)構(gòu)。還設(shè)想單個纖維結(jié)構(gòu)可例如通過自 身折疊而有效地形成兩個"層片"或多個"層片"。
[0066] 本文所用的冠詞"一種"當用于本文時，例如"一種陰離子表面活性劑"或"一種纖 維"，被理解為指一種或多種受權(quán)利要求書保護的或所述的物質(zhì)。
[0067] 除非另外指明，所有百分比和比率按重量計算。除非另外指明，所有百分比和比率 均基于總組合物計算。
[0068] 除非另有說明，否則所有組分或組合物含量均是關(guān)于該組分或組合物的活性物質(zhì) 含量，并且不包括可能存在于可商購獲得的來源中的雜質(zhì)，例如殘余溶劑或副產(chǎn)品。
[0069] 纖維元件
[0070] 本發(fā)明的纖維元件包含纖維元件形成聚合物如羥基聚合物。在一個例子中，纖維 元件可包含兩種或更多種纖維元件形成聚合物，諸如兩種或更多種羥基聚合物。在另一個 例子中，纖維元件可包含兩種或更多種非羥基聚合物。在另一個例子中，纖維元件可包含兩 種或更多種非羥基聚合物，其中至少一種表現(xiàn)出大于1，400, 000g/m〇l的重均分子量和/或 以大于其纏結(jié)濃度（(；）的濃度存在于纖維元件中和/或表現(xiàn)出大于1. 32的多分散性。在 另一個例子中，纖維元件可包含兩種或更多種纖維元件形成聚合物，諸如兩種或更多種羥 基聚合物，其中至少一種為淀粉和/或淀粉衍生物而其中之一為非淀粉和/或非淀粉衍生 物，諸如聚乙烯醇。在一個例子中，纖維元件包括長絲。在另一個例子中，纖維元件包括纖 維。
[0071] 纖維元件形成聚合物
[0072] 本發(fā)明的含水聚合物熔融組合物和/或締合以形成本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的本發(fā)明纖 維元件諸如長絲和/或纖維，包含至少一種纖維元件形成聚合物如羥基聚合物，并且可包 含其它類型的聚合物如非羥基聚合物以及它們的混合物，所述非羥基聚合物表現(xiàn)出如根據(jù) 本文所述的重均分子量測試方法所測定的大于500, 000g/m〇l的重均分子量。
[0073] 根據(jù)本發(fā)明的羥基聚合物的非限制性例子包括多元醇，諸如聚乙烯醇、聚乙烯醇 衍生物、聚乙烯醇共聚物、淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍 生物、脫乙酰殼多糖共聚物、纖維素、纖維素衍生物諸如纖維素醚和纖維素酯衍生物、纖維 素共聚物、半纖維素、半纖維素衍生物、半纖維素共聚物、樹膠、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白 質(zhì)和各種其它多糖以及它們的混合物。
[0074] 在一個例子中，本發(fā)明的羥基聚合物包括多糖。
[0075] 在另一個例子中，本發(fā)明的羥基聚合物包括非熱塑性聚合物。
[0076] 所述羥基聚合物可具有如根據(jù)本文所述的重均分子量測試方法所測定的，約 10,OOOg/mol至約 40, 000,OOOg/mol和 / 或大于 100,OOOg/mol和 / 或大于 1，000,OOOg/mol和 / 或大于 3, 000, 000g/mol和 / 或大于 3, 000, 000g/mol至約 40, 000, 000g/mol的重均分 子量。較高和較低分子量的羥基聚合物可與具有某個期望的重均分子量的羥基聚合物聯(lián)合 使用。
[0077] 羥基聚合物如天然淀粉的熟知的改性，包括化學改性和/或酶改性。例如，天然淀 粉可被酸解、羥乙基化、羥丙基化和/或氧化。此外，羥基聚合物還可包含白齒形玉米淀粉。
[0078] 可以用其它單體來接枝本文的聚乙烯醇，以改變它的性能。已經(jīng)成功地將大量單 體接枝到聚乙烯醇上。此類單體的非限制性例子包括乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯 酸、甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯腈、1，3- 丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、偏二氯乙 烯、氯乙烯、乙烯胺以及多種丙烯酸酯。聚乙烯醇包括由聚乙酸乙烯酯形成的各種水解產(chǎn) 物。在一個例子中，聚乙烯醇的水解程度大于70%和/或大于88%和/或大于95%和/或 約 99%。
[0079] 如本文所用，術(shù)語"多糖"是指天然多糖和多糖衍生物和/或改性多糖。合適的 多糖包括但不限于淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、脫 乙酰殼共聚物、纖維素、纖維素衍生物、纖維素共聚物、半纖維素、半纖維素衍生物、半纖維 素共聚物、樹膠、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、以及它們的混合物。所述多糖可表現(xiàn)出如根據(jù)本 文所述的重均分子量測試方法所測定的，約10, 〇〇〇至約40, 000,OOOg/mol和/或大于約 100, 000和/或大于約1，000, 000和/或大于約3, 000, 000和/或大于約3, 000, 000至約 40, 000, 000的重均分子量。
[0080] 本發(fā)明的多糖可包含非纖維素和/或非纖維素衍生物和/或非纖維素共聚物羥基 聚合物。此類非纖維素多糖的非限制性例子可選自：淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脫乙酰 殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、脫乙酰殼多糖共聚物、半纖維素、半纖維素衍生物、半纖維素 共聚物以及它們的混合物。
[0081] 在一個例子中，所述羥基聚合物包括淀粉、淀粉衍生物和/或淀粉共聚物。在另一 個例子中，所述羥基聚合物包括淀粉和/或淀粉衍生物。在另一個例子中，所述羥基聚合物 包括淀粉。在一個例子中，所述羥基聚合物包括乙氧基化的淀粉。在另一個例子中，所述羥 基聚合物包括酸解淀粉。
[0082] 如已知的，天然淀粉可如本領(lǐng)域所熟知的那樣進行化學改性或酶促改性。例如，天 然淀粉可被酸解、羥乙基化、羥丙基化、醚琥珀?；蜓趸?。在一個例子中，淀粉包括具有 高支鏈淀粉的天然淀粉（包含大于75%和/或大于90%和/或大于98%和/或約99% 支鏈淀粉的淀粉）。此類具有高支鏈淀粉的天然淀粉可來源于農(nóng)業(yè)源，其提供資源豐富、容 易補給和相對廉價的優(yōu)點。淀粉的化學改性通常包括酸或堿催化水解和斷鏈（氧化和/或 酶）以降低分子量和分子量分布。適用于淀粉的化學改性的化合物包括有機酸諸如檸檬 酸、乙酸、乙醇酸和己二酸；無機酸諸如鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸以及偏多元酸鹽，例如 KH2P04、NaHS04 ;第la族或第Ila族金屬氫氧化物諸如氫氧化鈉和氫氧化鉀；氨；氧化劑諸 如過氧化氫、過氧化苯甲酰、過硫酸銨、高錳酸鉀、次氯酸鹽等；以及它們的混合物。
[0083] "改性淀粉"是經(jīng)化學改性或酶促改性的淀粉。改性淀粉與原生淀粉相比，原生淀 粉是不進行化學改性或換句話講不以任何方式改性的淀粉。
[0084] 化學改性可包括淀粉的衍生化，所述衍生化是通過淀粉的羥基基團與烯化氧和其 它醚、酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸酯或異氰酸酯形成物質(zhì)的反應(yīng)。羥烷基化、醚琥珀?；?、 乙酰化或氨基甲酸酯化的淀粉或其混合物可被用作化學改性的淀粉。化學改性淀粉的取代 度為0. 001至3. 0,且更具體地講為0. 003至0. 2。淀粉的生物改性可包括碳水化合物鍵的 細菌分解，或使用酶如淀粉酶、支鏈淀粉酶等進行酶水解。
[0085]通常，所有類型的天然淀粉都可被用于本發(fā)明。合適的天然存在的淀粉可包括但 不限于：玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、小麥淀粉、西谷椰子淀粉、木薯淀粉、稻米淀粉、 大豆淀粉、竹竽淀粉、支鏈淀粉、蕨根淀粉、藕淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、和高直鏈淀粉玉米淀粉。 天然存在的淀粉，具體地講玉米淀粉和小麥淀粉，由于其低成本和可用性可以是特別有益 的。
[0086] 為了產(chǎn)生高速紡絲工藝所需的流變性，應(yīng)當降低天然未改性淀粉的分子量。最佳 的分子量取決于所用淀粉的類型。例如，具有低含量直鏈淀粉組分的淀粉（如蠟質(zhì)玉米淀 粉）在水溶液中并且施用熱的情況下非常容易分散，并且不顯著地逆變或重結(jié)晶。由于具 有這些特性，可使用如按照本文所述的重均分子量測試方法所測定的，重均分子量例如在 500,00(^/111 〇1至40,000,00(^/111〇1范圍內(nèi)的蠟質(zhì)玉米淀粉。改性淀粉如包含約25%直鏈淀 粉的羥乙基化白齒形玉米淀粉或被氧化的白齒形玉米淀粉，比蠟質(zhì)玉米淀粉更趨于逆變， 但是與酸解淀粉相比較不容易逆變。該逆變或重結(jié)晶起到物理交聯(lián)的作用，從而有效地升 高了水溶液中淀粉的重均分子量。因此，具有2重量％羥乙基化度的典型的可商購獲得的 羥乙基化白齒形玉米淀粉或氧化白齒形玉米淀粉的適宜重均分子量為約200, 000g/m〇l至 約10, 000, 000g/m〇l。就具有較高乙氧基化度的乙氧基化淀粉，例如具有5重量％羥乙基化 度的羥乙基化白齒形玉米淀粉而言，如按照本文所述的重均分子量測試方法所測定的，至 多40, 000, 000g/m〇l的重均分子量可適用于本發(fā)明。就比氧化的白齒形玉米淀粉更趨于逆 變的酸解白齒形玉米淀粉而言，合適的重均分子量為如按照本文所述的重均分子量測試方 法所測定的，約 100, 〇〇〇g/mol至約 15, 000, 000g/mol。
[0087]淀粉的重均分子量還可通過物理/機械降解（例如，通過加工設(shè)備的熱機械能輸 入）而減小到本發(fā)明所期望的范圍。
[0088] 天然淀粉可在酸催化劑存在下被水解，以減小組合物的分子量和分子量分布。酸 催化劑可選自：鹽酸、硫酸、磷酸、檸檬酸、氯化銨以及它們的任何組合。另外，可將斷鏈劑摻 入可紡淀粉組合物中，使得斷鏈反應(yīng)基本上在淀粉和其它組分共混的同時發(fā)生。適用于本 文的氧化斷鏈劑的非限制性例子包括過硫酸銨、過氧化氫、次氯酸鹽、高錳酸鉀、以及它們 的混合物。通常，以有效地使淀粉的重均分子量減小到期望范圍的量加入斷鏈劑。發(fā)現(xiàn)，具 有在適當重均分子量范圍內(nèi)的改性淀粉的組合物具有合適的剪切粘度，從而改善了組合物 的可加工性。改善的可加工性顯然減少了加工中斷（例如，減少破損、硬粒、缺陷、懸料），并 使最終產(chǎn)品（諸如本發(fā)明的纖維）具有更好的表面外觀和強度特性。
[0089]在一個例子中，本發(fā)明的纖維元件不含熱塑性水不溶性聚合物。
[0090] 非羥某聚合物
[0091]除了纖維元件形成聚合物之外，本發(fā)明的含水聚合物熔融組合物和/或本發(fā)明的 纖維元件還可包含一種或多種非羥基聚合物。
[0092]可包含于本發(fā)明纖維元件中的合適的非羥基聚合物的非限制性例子包括表現(xiàn)出 如由本文所述的重均分子量測試方法所測定的大于500, 000g/m〇l和/或大于750, 000g/ mol和 / 或大于 1，000,OOOg/mol和 / 或大于 1，250,OOOg/mol和 / 或大于 1，400,OOOg/mol和 / 或至少 1，450, 000g/mol和 / 或至少 1，500, 000g/mol和 / 或小于 10, 000, 000g/mol和 /或小于5, 000, 000和/或小于2, 500, 00和/或小于2, 000, 000和/或小于1，750, 000g/ mol的重均分子量的非羥基聚合物。
[0093] 在一個例子中，非羥基聚合物表現(xiàn)出大于1. 10和/或至少1. 20和/或至少1. 30 和/或至少1. 32和/或至少1. 40和/或至少1. 45的多分散性。
[0094] 在另一個例子中，非羥基聚合物表現(xiàn)出大于其纏結(jié)濃度（Ce)的濃度和/或大于其 纏結(jié)濃度（Ce) 1. 2倍的濃度和/或大于其纏結(jié)濃度（Ce) 1. 5倍的濃度和/或大于其纏結(jié)濃 度（Ce)兩倍的濃度和/或大于其纏結(jié)濃度（Ce) 3倍的濃度。
[0095] 在另一個例子中，非羥基聚合物包括直鏈聚合物。在另一個例子中，非羥基聚合物 包括長鏈支化的聚合物。在另一個例子中，非羥基聚合物在大于所述非羥基聚合物的纏結(jié) 濃度(；的濃度下可與羥基聚合物相容。
[0096] 合適的非羥基聚合物的非限制性例子選自：聚丙烯酰胺及其衍生物；聚丙烯酸、 聚甲基丙烯酸以及它們的酯；聚乙烯亞胺；由前述聚合物的混合物制成的共聚物；以及它 們的混合物。在一個例子中，非羥基聚合物包括聚丙烯酰胺。在一個例子中，纖維元件包含 兩種或更多種非羥基聚合物，諸如兩種或更多種聚丙烯酰胺，諸如兩種或更多種不同重均 分子量的聚丙烯酰胺。
[0097] 基本上可與淀粉相容的非羥基聚合物也可用于本文作為拉伸粘度紡絲助劑。"基 本上相容"是指非羥基聚合物不作為與纖維元件形成聚合物如羥基聚合物分離的聚合物相 存在。合適的聚合物的分子量應(yīng)足夠高以實現(xiàn)纏結(jié)從而增加所述聚合物存在于其中的含水 聚合物熔融組合物的熔融強度，并且在將含水聚合物熔融組合物紡絲以制備纖維元件期間 防止熔體破裂。
[0098] 在一個例子中，非羥基聚合物具有足夠的濃度和分子量，使得非羥基聚合物的聚 合物鏈重疊并形成纏結(jié)偶聯(lián)。例如，非羥基聚合物濃度高于纏結(jié)濃度（(〇,其中被測量或 計算。就中性聚合物如聚丙烯酰胺而言，在良好的溶劑如水（或其它溶劑，其中Rg?N°_6， 其中Rg為聚合物的回轉(zhuǎn)半徑且N為聚合物分子量），或具有高鹽極限的電解質(zhì)中，以下面施 用的等式（Eq.) (1)示出以下比例關(guān)系：
[0099] n〇?c1.25 c〈ce (1)
[0100] r[0?c4.6 c>ce
[0101] 因此，通過找到零剪切粘度（％)對濃度依賴關(guān)系的拐點來實驗性地測量。纏 結(jié)濃度也由下面的Eq. (2)計算，
[0102]

【權(quán)利要求】
1. 一種纖維結(jié)構(gòu)，包含多種羥基聚合物長絲和多種固體添加物，其中所述纖維結(jié)構(gòu)表 現(xiàn)出如由TEA測試方法所測量的大于1. 64g/in/gsm的TEA。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述羥基長絲中的至少一種還包含非羥基聚 合物，優(yōu)選地，其中所述非羥基聚合物選自：聚丙烯酰胺及其衍生物；聚丙烯酸、聚甲基丙 烯酸以及它們的酯；聚乙烯亞胺；由前述聚合物的混合物制成的共聚物；以及它們的混合 物，更優(yōu)選地，其中所述非羥基聚合物包括聚丙烯酰胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述非羥基聚合物表現(xiàn)出大于1，400, OOOg/ mol的重均分子量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述非羥基聚合物表現(xiàn)出大于1. 10的多分散 性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述非羥基聚合物處于大于其纏結(jié)濃度（Ce) 的濃度。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種羥基聚合物長絲包含多 糖，優(yōu)選地，其中所述多糖選自：淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多 糖衍生物、脫乙酰殼多糖共聚物、纖維素、纖維素衍生物、纖維素衍生物、纖維素共聚物、半 纖維素、半纖維素衍生物、半纖維素共聚物、以及它們的混合物，更優(yōu)選地，其中所述多糖選 自：淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、以及它們的混合物，更優(yōu)選地，其中所述多糖包括乙氧 基化淀粉或酸解淀粉。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種羥基聚合物長絲包含 羥基聚合物，所述羥基聚合物選自：聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、聚乙烯醇共聚物、樹膠、阿 拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白質(zhì)、以及它們的混合物，優(yōu)選地，其中至少一種羥基聚合物長絲包 含聚乙烯醇和一種或多種多糖，更優(yōu)選地，其中所述一種或多種多糖中的至少一種選自：淀 粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、以及它們的混合物。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述固體添加物存在于所述纖維 結(jié)構(gòu)的至少一個表面上，優(yōu)選地，其中所述固體添加物覆蓋小于所述纖維結(jié)構(gòu)表面的整個 表面區(qū)域，優(yōu)選地，其中所述固體添加物以隨機圖案或非隨機重復圖案存在于所述纖維結(jié) 構(gòu)的表面上。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述固體添加物均勻分布在整個 纖維結(jié)構(gòu)中。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述固體添加物不均勻分布在 整個纖維結(jié)構(gòu)中。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述固體添加物中的至少一種 表現(xiàn)出大于30達因/厘米的臨界表面張力。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中至少一種固體添加物包含木漿 纖維。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述固體添加物中的至少一種 表現(xiàn)出最大尺寸小于6mm的粒度。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維結(jié)構(gòu)包含按無水干重 計小于50%的固體添加物。
15. -種單層或多層薄頁衛(wèi)生紙產(chǎn)品，包含根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維結(jié) 構(gòu)。
【文檔編號】D04H3/00GK104246047SQ201380021598
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】D·W·卡貝爾, H·埃羅格盧 申請人:寶潔公司