专利名称：可生化降解的共聚酯非织造布的制作方法发明领域本发明为有关一种改良的非织造布，如纺粘非织造布，该布具有独特的综合性能，是尼龙，聚酯，聚丙烯或其它聚合物所做的非织造布无法取得的。本发明所含的非织造布是在一种纺粘工艺过程中，用挤出和牵伸纤维的方法来生产的。这种非织造布由一种含脂肪族—芳香族的共聚酯材料做成，所得的非织造布有异常优异的悬垂性，抗皱性，弹性，并可用γ射线消毒，在适当的条件下可生化降解。 美国专利(a专利号5,545,371，发明人卢福民，1996年8月13日发表；b专利号6,183,684，发明人卢福民，2001年2月6日发表)描述了一种生产非织造布或布网的工艺和设备。该设备包括聚合物挤出机和熔体纺丝装置，其喷丝板上有许多喷丝孔提供多根连续长丝。在喷丝板下的一个预定位置上装有一个牵伸器，该牵伸器内的喷嘴，提供了牵伸纤维的空气流，牵伸器下方为一个可移动成网机，用来收集纤维，并将其成形为非织造布或布网。尼龙，聚酯或丙纶及它们的共聚物为非织造布生产中最为常用的合成纺织纤维，这些聚合物材料均可熔融纺丝，用上面提到的美国专利(5,545,371)中所介绍的设备制成非织造布。纺粘，熔喷，气流成网，水刺，针刺或梳理成网均可用这些聚合物为原料。尽管这些工艺各有其一定的优势，生产的布各具某些具体的性质，然而这些非织造布也常有局限性，这些局限性也限制了它们的应用。发明简介本发明的目的是提供一种可超越过去聚合物织物局限性的织物。申请人断定，使用如美国专利5,545,371所述的方法和设备以及由美国伊思曼(Eastman)化学公司(地址美国田纳西州Kingsport市)制造的共聚酯(该共聚酯已列为本申请的参考材料之一)生产的纤维，申请人已获得一种非织造布，该布具有异常优异的悬垂性，弹性，可进行多次重复的拉伸复原而不导致断裂或破坏。这种新型的织物可以和多种多样的成分粘合。如薄膜，纤维素(棉花，水溶性纤维)，聚乳酸，木浆，木纤维，纸以及其它天然纤维如羊毛。这种新的织物可完全生化降解，彻底分解后只留下二氧化碳和水。该织物可用γ射线或电子束进行消毒。多种多样的粘合技术，包括但不限于点热轧，浸胶，针刺，水刺，热空气粘合或超声波，无线电波，微波或公电法粘合。该新型织物还可以用美国专利5,545,371所述的设备及方法从美国专利5,446,079；5,599,858及6,020,393(以下简称这些专利为”AAPE”专利，在此一并列为参考文献)所介绍的一种脂肪族—芳香族共聚酯(以下简称”AAPE”)所得的纤维来制造。该新型织物通常在温暖的沿海的盐水环境里，经过15到20周的时间即可生化降解。在淡水里也得到类似的结果。海水中的生化降解性对生态平衡来讲是一种非常理想的特性。众所周知，海洋生命如海龟是含咽下一些被抛弃的塑料制品如塑料袋和包装材料(它们误认为海蛰)而导致死亡。本发明所述的新型织物可用于手术室用帘子和手术衣，手术器材消毒包布，用即弃卫生用品，取代织造布的耐用品，合成革，有伸缩性的擦布以及一次性尿布和成人尿布中要求有弹性的部件，因为贴身和有良好的形状是对这些尿布的重要指标。发明的详细说明本发明为一种产品，具体来说是一种非织造布，该布用伊思曼化学公司(美国田纳西州Kingsport市)所生产的特定的含脂肪族—芳香族共聚酯为原料生产的。美国专利5,599,858(发表于1997年2月4日，发明人CharlesBuchanan等)标题为”脂肪族—芳香族共聚酯及纤维素酯/聚合物”对该共聚酯有所描述。具体地来说，用该脂肪族共聚物作为聚合物材料，用某一工艺和设备，如美国专利5,545,371(在次也一并将该专利列为参考文献)所描述的工艺和设备来生产的。纺粘工艺过程在专利371所述的装置上是以高纤维速度进行的。
此外，这种非织造布可以用AAPE专利中所述的脂肪族芳香类共聚酯为聚合物原料，在371专利所述的工艺和设备上制造。
本发明使用的是AAPE专利所述的一种聚酯，该AAPE是伊思曼化学公司(美国田纳西州Kingsport市)在最优装置上制造生产的，并以EastarB10TM为共聚酯类的商标销售。更具体地说，AAPE基本上是一类线性无规共聚物或分支的和/或链增重的共聚酯，有以下重复单元 和 其中R1为一个或一个以上的C2-C8亚甲基或氧化烯组成的基团，其克分子百分比为80-100；R2则从一个或多个基团来选择，这些基团由下列组成C2-C8亚甲基或氧化烯；C2-C8亚甲基或氧化烯其中有一到四个被取代的成分为卤素，C6-C10芳基或C1-C4烷氧基或C5-C12环烷烃(如1，4-环己二乙醇)；C5-C12环烷烃，其中有一到四个被取代的基团为卤素，C6-C10芳基或C1-C4烷氧基。R2的克分子百分比为0到20；R3为一个或一个以上的基团，它们的组成为C2-C12亚甲基或氧化烯；C2-C12烷基或氧化烯其中一到四个基团由卤素C6-C10芳基及C1-C4烷氧基取代；R3的克分子百分比为35到95；R4为一个或一个以上的基团，它们为C6-C10芳基；C6-C10芳基其中一到四个基团为卤素，C6-C10芳基，C1-C4烷氧基取代；C5-C10环亚基；C5-C10环亚基其中一到四个基团为卤素，C6-C10芳基或C1-C4烷氧基取代。R4的克分子百分比为5到65。
最好的AAPE为从C2-C8烷基中选择，克分子百分比为90-100；R2的克分子百分比为0到10；R3为一个或一个以上由C2-C8亚烷基或氧化烯组成的基团，其克分子百分比为35到95；R4为一个或一个以上由C6-C10芳基组成的基团，其克分子百分比为5到65。更优先使用的AAPE为从C2-C4亚烷基选择的R1，克分子百分比为95到100；R2的克分子百分比为0到5；R3为一个或一个以上由C2-C6亚烷基组成的基团，其克分子百分比由35到65；R4为1，4位被取代的C6芳基，其克分子百分比由35到65。
这里所用的术语”烷基”和”亚烷基”系指为-CH2-CH2-CH2-CH2-和-CH2CH(X)-CH2-的直键或支链部分。”氧化烯”系指含1到4个醚氧团的亚烷基链。”环亚烷”系指任何含环烷部分的烷基。
其他建议使用的AAPE的成分由下列的二醇和二酸(或生成聚酯的衍生物)，下列克分子百分比制备，以百分之百的二酸和百分之百的二醇来计算。
(1)戊二酸(约30-70％)；对苯二甲酸(约25-70％)；1，4丁二醇(约90-100％)；及改性二醇(0-10％)。
(2)丁二酸(约30-95％)；对苯二甲酸(约5％-70％)；1，4丁二醇(约90％-100％)；及改性二醇(0-10％)(3)己二酸(约30-75％)；对苯二甲酸(约25-70％)；1，4丁二醇(约90％-100％)；及改性二醇(0-10％上述改性二醇应优先从1，4环已二醇，三乙二醇，聚乙二醇以及新戊二醇中选取。最优择取的AAPE为线性，分支或伸直链的共聚酯，其中乙二酸的克分子百分比为50-60％，对苯二甲酸的克分子百分比为40-50％，1，4丁二醇的克分子百分比至少为95％，更佳的选择为己二酸克分子百分比约55到60％，对苯二甲酸为40-45％，1，4丁二醇至少95％。伊恩曼化学公司(田纳西Kngsport)对这样-些组成均有商业供应。
优选AAPE的一些例子包括聚(对二甲基戊二酸-Co-对苯二甲酸)含(a)50％己二酸/50％对苯二甲酸/100％1，4丁二醇，(b)60％己二酸/40％对苯二甲酸/100％1，4丁二醇；或(c)40％己二酸/60％对苯二甲酸/100％丁二醇；聚(四甲基丁二酸-Co-对苯二甲酸)含(a)85％丁二酸/15％对苯二甲酸/100％1，4丁二醇或(b)70％丁二酸/30％对苯二甲酸/100％1，4丁二醇；聚(乙基丁二酸-CO-对苯二甲酸)含70％丁二酸/30％对苯二甲酸/100乙二醇；及聚(四甲基己二酸-Co-对苯二甲酸)含85％己二酸/15％对苯二甲酸/100％1，4丁二醇。
AAPE有10到1000个重复单元较为理想，更优的选择为15到600重复单元。AAPE的特性粘度以0,4到2,0dl/g为好，0,7到1,4dl/g更好。粘度值是在100ml，重量比为60/40的苯酚/四氯乙烷的溶液中放入0.5克样品在25℃时测定的。
本发明中的AAPE还包括一种支链剂，其重量百分比为AAPE总重量百分比的0.01到10％，更优的范围为0.1到1.0％，该支链剂的主均分子量以50到5000为好，更具体一点为92到3000，大约有3到6个官能度，该支链剂可以是有3到6个羟基的聚醇，有3或4个羧基的聚羧酸或有总数为3到6个羟基和羧基的羧酸。
具代表性的有支链剂功能的低分子量多醇有丙三醇，三甲醇，丙烷，1，2，4丁三醇，季戊四醇，1，2，6-己三醇，山梨糖醇，1，1，4，4-四(羟基)环己烷，三(2-羟乙基)异氰酸酯和二季戊四醇。作为高分子量多醇(重均分子量400到3000)支链剂的例子有2到3个碳的环氧烷缩合衍生的三醇，如环氧乙烷和有多醇引发剂的环氧丙烷。
有代表性的作为支链剂羟基丁二酸，柠檬酸，酒石酸，3-羟基戊二酸，粘酸和4(β-羟乙基)苯二甲酸。这样的羟酸均含3个或更多的羟基和酸基。
特别优先使用的支链剂有三苯六(羧)酸，5-甲基邻苯二甲酸，季戊四醇，三甲醇丙烷和1，2，4-丁三醇。
含100％克分子的1，4-丁二醇，43％克分子对苯二甲酸和57％克分子己二酸，以0.5％重量百分比的季戊四醇进行支链化的聚(四甲基己二酸-CO-对苯二甲酸)为本发明使用的支链化的AAPE的一个例子。该共聚物的生产是在100PPM的钛(开始以Ti(OiPr)4存在下将二甲基己二酸盐，对苯二甲酸二甲酯，季戊四醇和1，4-丁二醇在真空和190℃下加热1小时，然后于200℃下加热2小时，210℃下1小时，然后再去250℃下加热1.5小时。该共聚酯通常去挤压成形后做成切片。
本发明的另外一种支链化的AAPE为取(四甲基己二酸-CO-对苯二甲酸)含有100％克分子的1，4-丁二醇，43％克分子的对苯二甲酸和57％克分子的己二酸，用0.3％重量百分比的1，2，4，5-苯四酸-二酐支链化。该共聚酯是用线性的聚(四甲基己二酸-CO-对苯二甲酸和1，2，4，5-苯四酸-二酐去挤出过程中反应得到的。
本发明用的AAPE还可能含链的增量剂。典型的链增量剂有二乙烯醚，如美国专利5,817,721中揭示的，在此一并列为参考文件。优选的二乙烯醚为1，4-丁二醇二乙烯醚，1，5-己二醇二乙烯醚为1，4-环己烷二甲醇二乙烯醚。链增量剂的重量百分比可由AAPE的克重量百分比的0.01到5％，最好在0.3到2.5％。
聚酯和共聚酯的制备在技术上是众所周知的。反应通常在150℃到300℃的温度在缩聚催化剂为四氧化钛，二乙酸锰，氧化锑，二乙酸-二丁锡，氯化锌或它们的混合物下进行的。催化剂的用量通常为反应物总重量的10到1000ppm。对本发明来说，具有代表性的脂肪共聚酯是二甲基戊二酸和1，6环己二醇的缩聚产物。这一聚酯即(环己烷戊二酸酯)是用下列方法制备的在真空和100ppm的钛的存在下，把二甲基戊二酸和1，6-环己二醇在约210℃加热4小时，然后在260℃约1.5个小时。有代表性的脂肪族-芳香族共聚酯为聚(四甲基对苯二甲酸戊二酯，含30％克分子的对苯二甲酸，其制备方法为在真空和100PPM钛(开始时以Ti(OiPr)4的形式存在)的条件下，将二甲基戊二酸，对苯二甲酸二甲酯以及1，4-丁二醇加热到200℃，一小时，然后继续升温到245℃，0.9小时。
用伊思曼EASTARBIOGP共聚酯材料纺丝做成的纺粘非织造布具有非常优异的悬垂性同时在室温时有抗皱的内在特性。其手感好，布面不滑不闪光，使用时不产生噪音。生产中还可以加入添加剂和颜料。后处理还可以改变其手感。
该非织造布有弹性，可以重复拉伸，复原而不断裂。用这种材料所做的布网也呈现高弹性而不断裂。改变纺丝条件可以改变其弹性，以适应该布某些具体用途的要求。同样，选择适当的工艺条件可以改变其表面的磨擦特征，从橡皮感到柔软的棉织物感。此外，还可以通过不同的工艺条件，来改变非织造布的表观特征，从表面有纤维粘连造成的纤维束，到完全没有纤维束。
本发明所生产的非织造布可以和多种材料粘合，包括但不限于，薄膜，织布，非织造布，金属膜或纸张。这种非织造布还可和各种聚合物及组分，包括其本身进行挤压涂层。适于用来和纤维素及其他天然纤维和可生化降解聚合物如聚乳酸复合。本发明的共聚酯还可以和其他聚合物，包括其他可生化降解的聚合物共混纺丝来做成其他的纺粘产品。
重要的是本发明所生产的纺粘非织造布在堆肥的环境下可完全降解，留下的只有水和二氧化碳。而在非堆肥的环境里，该非织造布可以是耐用型的。
这里所描述的共聚酯还可以和另外的纤维材料在纺粘线上复合做成多层的产品。用这类材料生产的非织布和复合材料可用γ射线消毒。有多种粘合技术适用于该非织布。例如热轧点粘合，树脂粘合，针刺，热空气粘合，超声波，高频电波，微波或介电粘合。把成布和其他材料粘合可用热熔胶，超声波，高频电波，微波，介电粘合，热空气和福射粘合以及其他复合技术。该聚合物的低熔点(约108℃)可改善生产制造过程中的高速粘合。
加热可使该非织布收缩，这样用该布包裹物品的话，即可得到有弹性又紧贴被裹物体的效果，且仍然保持弹性，强度及韧性。
本发明的非织造布可由多组分纤维来生产，包括但不局限于一种或一种以上由伊思曼的可生化降解共聚酯。多组分纤维的形式可为边-边，皮芯，海岛等。与纤维横截面形状(例如园形，扁平形，中空，三叶瓣和其他大表面的几何形状)无关。
本发明可用下列最好的具体例子来进一步说明，然而可以理解的是这些例子仅仅是用来做说明用的，除非有具体的指明，不应被用来做为本发明范围的限制。
根据上述的目的和其他目的，这些目的在下面将会变得更明显，现可将本发明参照具体的附图
来叙述。
本发明的新型内容实施例1以美国专利5,545,371和6,183,634所述的纺粘工艺及设备生产的非织造布列举如下将EASTARBIOTMGP共聚酯切片在45℃下干燥6小时以使切片的含水量在300ppm以下，然后将切片加到螺杆挤出机内。挤出机和纺丝箱体的温度设定在195℃，喷丝板上开孔区域的宽度为500mm，孔径为0.35mm，共2016孔。挤出的纤维被一牵伸装置牵伸，牵伸器的狭缝比喷丝板开孔区宽100mm，牵伸器用35磅/英寸2的压缩空气将纤维牵伸，从牵伸器出来的拉伸纤维被铺于传送带上，传送带下有抽吸装置。熔体的吐出量由计量泵计量，为0.5克/孔/分(ghm)传送带上的布网以15米/分的速度移动，经热轧机在85℃下热轧粘合。得到的非织布被卷到辊上。热轧前面纤维旦数为1.3，非织布的基重为130克/米2。所得的纺粘非织布外观好，有弹性，手感好，触摸时没有丝鸣或噪音。
非织布性质可从DSC测试结果看出。DSC的第一次曲线(反映织布的性质)显示一个双模式特征，其主熔点为120℃，二次扫描(只反映聚合物特性，不反映非织布特征)显示的是一个相对来说较宽但为单峰的模式，熔点为108℃。DSC一次扫描结晶度约为29％，用该材料以高吐出量和高或低纺丝速度均成功地生产出纺粘非织造布。
实施例2与实施例1中所用的设备，工艺及材料均相同，所不同的是熔体温度为205℃，压缩空气压力为45磅/英寸2。所得纤维的纤度为1.0，吐出量为0.5克/孔/分，生产的线速度为30米/分，非织布基重为70克/米2，还得到了重量为40克/米2的非织布，线速度为40米/分。这样改变工艺参数，可以生产基重为10到17克/米2的非织造布。吐出量很高的情况也可以做到。所有做出来的非织布都呈现良好的结构完整性。
这种非织造布的一些优点包括a)异常优越的悬垂性，和室温下内在的抗皱性。手感好，没有丝鸣，不闪光，使用时不发出噪音。
b)良好的弹性，即可重复多次拉伸，复原的循环而不被破坏。呈现很高的弹性而不会破裂。通过改变纺丝条件可以改变弹性程度以满足该非织布的一些特定用途。同样，适当选择的工艺条件也可以改变其表面的摩擦特征，从橡皮一样的手感到柔软的棉织物感，从表面呈现很多纤维束，到看不到纤维束的表面。
c)可以和许多基布粘合，这些基布用下列材料组成，包括但不限制于羊毛，棉花，水溶性纤维，木桨，聚乳酸，尼龙，纸和其他可生化降解的聚合物。也可以和薄膜及其他聚酯材料复合。
d)在堆肥的环境下(高温高湿)可降解完全分解后只留下二氧化碳和水，以及微量的矿物质，而在没有这样环境的条件下，有很长的使用寿命，可以做成耐用品。
e)这类材料所得的非织布和复合布可用电子束或γ射线消毒。
f)现有的大部合技术都可用将该非织布与其本身或其他材料进行单层或多层的粘合。例如，热轧法的点粘合，树脂粘合，热空气粘合，热熔胶，水刺，针刺超声波，高频电流，微波，以及介电粘合，粘合纤维和塑压粘合。该聚合物的低结晶熔点有功于制造过程中高速度粘合。产品在处理和使用中都不产生噪音。
g)该非织布可用来包裹物品利用它受热收缩的性质，使该布紧裹着物品，但仍保持其弹性，强度和韧性。
该非织布的使用包括但不限于下列方面a)手术服和手术室用垂帘，以及其他有防渗透性要求的织物如施用杀虫剂时，需要的保护服等。
b)消毒包布及手术器材包布c)用即弃卫生制品的一部分，包括但不限于，婴儿尿布，成人尿布及内衣，内裤，塞子，妇女卫生巾，用即弃内衣，内裤以及床垫，其他一些隔离体液用器，用即弃衣物或其他一些有限使用寿命的产品等等。
d)做为织物和针织品的非织物代用品，仍保持其生化降解性。如枕头套，衬里，家俱布，绝缘材料，垂帘，衣物，手套以及一些工业用品。
e)在农业温室和土木工程应用中使用的非织布及网状物，包括除杂草，防腐，种子垫和容器，热成形的花盆，树木和丛木的复盖物，植物管理中能提供所需”药”品的系统，等等。
f)做合成革，乙烯塑料制品，人造皮和其他高附加值的豪华织物用的柔软且可伸长的基布。
g)擦布类产品，这类产品要耐用，抗撕裂，撕裂前可有很大的伸长，且吸附并能保留住尘土或其他粒子。在其他应用形式里，这些纺粘非织布可以用来传递清洁剂和消毒化学试剂，医疗/美容护肤治疗，家俱上蜡和其他类似的用途。
h)上述任何一种形式与薄膜底布或衬里或其他垫层组成独特的织物结构。
i)上述产品与同类聚合物的薄膜结合，形成或层压成一种非织布。
j)上述产品与薄膜组成或层压成一种非织造布。
k)用包含一种或一种以上的由这种可生化降解共聚酯组成多成分纤维制的非织布，这种多成份纤维的形式可包括，但不限于，边-边，皮芯，海岛，等等，与纤维的截面形状无关(例如园形，扁平，三叶，中空)l)由多种纤维制造的非织造布，其结构为二种或二种以上的不同类型的纤维的混合物，其中至少有一部分的纤维成分是这种可生化降解共聚酯这样的多种纤维可以和上述K中的多成分的形式相结合。和m)婴儿尿布，成人失禁用品，以及耐用品等产品中需要弹性性能的部件。
这种非织布有受热后收缩的特性，收缩后仍保持其收缩前的弹性特征，并不变脆。该材料收缩后可与被包裹的物品的表面形成紧密贴合。收缩率可高达原尺寸的90％，可通过对生产该布的工艺条件的选择事先决定其总的收缩率。收缩率大小的主要决定因素为纺粘过程中，所达到的纤维速度和热粘合条件。有效的冷却及纺丝线温度控制也十分重要。
当该非织造布收缩时，布的纤维结构也随着按尺寸比例收缩，从而其孔隙率降低，布的基重增加，抵抗渗透性提高，但仍保持其弹性。常规聚酯非织布在热收缩后通常变脆且僵硬。本发明的新颖处即在于保持了弹性和可挠曲性。此外，在紧张状态下的收缩可使所产生的物品有事先决定的尺寸及伸长/复原特征。借助于可控制的热收缩，来控制孔隙尺寸从而生产用即弃的过滤器。
这样的性质在制造一些物品时可得到具体的应用。即通过使用热改变最初的尺寸而得到最后所需的形状。这种应用不仅适用于用即弃型尿布，成人失禁用品，服装，要求一定形状的妇女卫生垫的生产，而且适用于做包装材料它们要有保温性，抗渗透性，又透气或能够包紧被裹物品，诸如，但不限于用γ射线或电子束消毒的手术包布，各手术服，绷带，垫布，手套，汽车盖布，床垫包布和垫子，接触食物的材料，收缩致包紧的洒瓶包装材料和容器标签等。
尽管本发明的非织布已被证明可用纺粘工艺来生产，但是类似的非织布也可用熔喷，干法或梳理等工艺来生产。纺粘和熔喷结合也是可能的。
本发明的非织布在温暖的浅海盐水环境里通常在15-20周内生化降解。测试是在佛罗里达州的LightHouse point的地点进行的。将样品布吊在码头下面的低于低潮时的水面下，经过15周后，该样布分解成为很脆弱的薄幕把它从水里提起时破碎成小片。
本发明的一个目的是提供一种改良的非织布，该布具有独特的综合性能，是其他非织布得不到的。该非织布以伊思曼化学公司生产的有商业供货的一种特别的共聚酯，其商业名称为EASTER Bio GP，用纺粘法非织布工艺和设备生产的。
本发明的另一个目的是提供一种非织造布。该布具有弹性，可热轧，可用γ射线消毒，并且可生化降解。这种非织布可用纺粘法生产。
至此，我们对本发明最实际和最优内容做了说明和描述。这里必须要说明的是，对本行业内的技术人员来说，在本发明范围内做出明显的修正或偏离是完全可能的。


本发明为用脂肪族和脂肪族－芳香族共聚酯为纤维材料，在熔纺工艺和设备上生产出来的一种非织造布。该设备包括螺杆挤压机，喷丝板和牵伸装置，具有进行高速纺丝的能力。所生产的非织造布可生化降解，柔软，有很好的悬垂性和弹性等性质。其弹性大小可通过改变生产纤维的条件和粘合时的参数进行调节。