专利名称：聚乳酸纤维的制作方法聚乳酸纤维为了从生物可降解的聚合物形成无纺纤网，已进行了各种尝试。尽管由生物可降 解的聚合物制备的纤维是已知的，但是它们的使用已经遇到了问题。例如，聚乳酸(“PLA”) 是用于形成无纺纤网最常见的生物可降解且可持续的(可再生的)聚合物之一。不幸的是， PLA无纺纤网通常由于聚乳酸高的玻璃化转变温度和低的结晶速率而具有低的粘合柔韧性 (bond flexibility)和高的粗糙度。而相反地，热粘合的PLA无纺纤网通常显示低的伸长 率，该伸长率在某些应用(例如，吸收性制品)中是不可接受的。同样地，尽管聚乳酸可承 受高的拉伸比，但是其需要高水平的拉伸能量以实现克服热收缩所需的结晶。已经尝试使 用增塑剂来降低玻璃化转变温度并改进粘合性和柔软度。然而不幸的是，增塑剂的加入造 成了其它问题，如熔融纺丝的降解、熔体强度和拉伸能力的降低、以及老化期间相分离和迁 移出纤维结构的倾向增加，于是使得增塑剂的作用随时间而降低。因此，当前对生物可降解且呈现良好机械性能的纤维存在需求。发明_既述根据本发明的一个实施方案，公开了生物可降解的纤维，该纤维由热塑性组合物 形成，所述热塑性组合物包含至少一种含量为约阳重量％至约97重量％的聚乳酸，至少一 种含量为约2重量％至约25重量％的增塑剂，和至少一种含量为约1重量％至约20重量％ 的增容剂。所述增容剂包括以极性化合物改性的聚合物。所述极性化合物包括有机酸、有 机酸的酸酐、有机酸的酰胺、或其组合。附图简要说明本说明书的余下部分将参考附图更具体地阐明对于本领域技术人员而言完整且 可能实现的本发明的公开内容(包括最佳方式)，其中图1为可用于本发明形成纤维的一个实施方案中的工艺示意图。本说明书和附图中重复使用的附图标记意在表示本发明中相同或者类似的特征 或者元件。如本文所使用的，术语“生物可降解的”或者“生物可降解的聚合物”通常是指在 天然存在的微生物(例如，细菌、真菌和藻类)，环境热，湿气或其它环境因素的作用下降解 的材料。可以使用ASTM测试方法5338. 92来确定材料的生物可降解性。如本文所使用的，术语“纤维”是指通过将聚合物穿过成型孔(如，模头)而形成 的伸长的压出物。除非另外说明，术语“纤维”包括具有特定长度的非连续纤维和基本连续 的丝。基本连续的丝例如，可以具有远大于其直径的长度，如长度与直径之比(“长径比”) 大于约15，000比1，并且在一些情况下，大于约50，000比1。如本文所使用的，术语“单组分”是指由一种聚合物形成的纤维。当然，这并不排 除为了颜色、防静电性、润滑性、亲水性、拒液性等而加入了添加剂的纤维。如本文所使用的，术语“多组分”是指由至少两种从分离型挤出机挤出的聚合物 (如双组分纤维)形成的纤维。所述聚合物被布置在纤维横截面上基本上恒定定位的不同 区域中。所述组分可以以任何希望的构型来布置，如皮芯型、并列型、橘瓣型(segmented pie)、海中岛型等等。形成多组分纤维的不同方法在Taniguchi等人的第4，789，592号美 国专利、Strack等人的第5，336，552号美国专利、Kaneko等人的第5，108，820号美国专利、 Kruege等人的第4，795，668号美国专利、Pike等人的第5，382，400号美国专利、Strack 等人的第5，336，552号美国专利、Marmon等人的第6，200, 669号美国专利中有描述，在此 将其全部内容出于所有目的引入本文作为参考。具有各种不规则形状的多组分纤维也可 以诸如以下美国专利所描述的来形成=Hogle等人的第5，277，976号美国专利、HUl^的第 5，162，074号美国专利、Hills的第5，466，410号美国专利、Largman等人的第5，069, 970 号美国专利、Largman等人的第5, 057, 368号美国专利中，在此将其全部内容出于所有目的 引入本文作为参考。如本文所使用的，术语“多成分”是指由至少两种作为共混物挤出的聚合物(如， 双成分纤维)形成的纤维。所述聚合物没有被布置在纤维横截面上基本上恒定定位的不同 区域中。各种多成分纤维在Gessner的第5, 108. 827号美国专利中有描沭,在此将其全部 内容出于所有目的引入本文作为参考。如本文所使用的，术语“无纺纤网，，是指具有单纤维结构的纤网，所述单纤维是随 机而不像编织织物那样以可确认的方式插入中间。无纺纤网包括，例如熔喷纤网、纺粘纤 网、梳理纤网、湿法纤网、气流纤网、同成形纤网、水刺缠绕纤网等。无纺纤网的基重通常可 以变化，但一般为约5克每平方米(“gsm”)至200gsm，在一些实施方案中，为约IOgsm至 约150gsm，并且在一些实施方案中，为约15gsm至约lOOgsm。如本文所使用的，术语“熔喷”纤网或层通常是指通过以下方法形成的无纺纤网 将熔融的热塑性材料作为熔融纤维挤压穿过多个精细的、通常为环形的模头毛细管，进入 会聚的高速气(例如，空气)流中，所述会聚的高速气流会使熔融的热塑性材料的纤维变细 以减小它们的直径，可减小到微纤维直径；随后，熔喷纤维由高速气流携带并且沉积在收集 表面上，以形成随机分散的熔喷纤维纤网。这样的方法在例如Butin等人的第3，849，241 号美国专利、Meitner等人的第4，307，143号美国专利和Wisneski等人的第4，707，398号 美国专利中公开，在此将其全部内容出于所有目的引入本文作为参考。熔喷纤维可以是基 本连续或非连续的，并且当沉积到收集面上时通常是粘的。如本文所使用的，术语“纺粘”纤网或层通常是指含有小直径、基本连续的丝的无 纺纤网。所述丝通过将熔融的热塑性材料从多个精细的、通常为环形的喷丝头毛细管挤 出，然后将挤出丝的直径通过例如离析拉伸(eductive drawing)和/或其它熟知的纺粘 机理迅速减小而形成。粘纺纤网的生产例如在Appel等人的第4, 340, 563号美国专利、Dorschner等人的第3，692，618号美国专利、Matsuki等人的第3，802，817号美国专利、 Kinney的第3，338，992号和第3，341, 394号美国专利、Hartman的第3，502, 763号美国专 利、Levy的第3，502，538号美国专禾l|、Dobo等人的第3，542, 615号美国专利以及Pike等人 的第5，382，400号美国专利中有描述和说明，在此将其全部内容出于所有目的引入本文作 为参考。当沉积到收集表面上时，纺粘丝通常不是粘的。有时纺粘丝的直径可以小于大约 40微米，并且通常为大约5至大约20微米。舰一般来讲，本发明涉及生物可降解纤维，所述纤维由热塑性组合物形成，该热塑性 组合物含有聚乳酸、增塑剂和增容剂。聚乳酸本质上是相对非极性的，并因此不容易与极性 增塑剂(如聚乙二醇)相容。当由这样的聚合物形成树脂时，可能在两相之间形成分离的界 面，这降低了得到的纤维的机械性能。在这一点上，本发明人已经发现官能化聚合物用在增 容聚乳酸和增塑剂中时特别有效。也就是说，通常将非极性聚合物用与增塑剂相容的极性 化合物来改性。因此，这样的官能化聚合物可以使各聚合物相稳定，并降低增塑剂的迁移。 通过降低增塑剂的迁移，组合物可以保持韧性和柔软性。而且，加入官能化聚合物还可以促 进改进的粘合并且比传统的聚乳酸纤维更快地引发结晶。所述极性化合物包括有机酸、有 机酸的酸酐、有机酸的酰胺、或其组合。这样的化合物被认为与聚乳酸纤维通常的酸性本质 更相容。现在，将更详细地描述本发明的各个实施方案。I.热塑性组合物A.聚乳酸聚乳酸通常可以由乳酸的任何异构体的单体单元生成，如左旋乳酸(“L-乳酸”)、 右旋乳酸(“D-乳酸”)、内消旋乳酸、或其混合物。单体单元还可以由乳酸的任何异构体 (包括，L-丙交酯、D-丙交酯、内消旋丙交酯或其混合物)的酸酐形成。还可以使用这样的 乳酸和/或丙交酯的环状二聚体。可以使用任何已知的聚合方法(如缩聚或开环聚合)使 乳酸聚合。还可以使用少量的增链剂(如二异氰酸酯化合物、环氧化合物或酸酐)。所述 聚乳酸可以为均聚物或者共聚物，如含有由L-乳酸生成的单体单元和由D-乳酸生成的单 体单元的共聚物。尽管不作要求，由L-乳酸生成的单体单元和D-乳酸生成的单体单元之 一的含量优选为约85摩尔％或更高，在一些实施方案中，为约90摩尔％或更高，并且在一 些实施方案中，为约95摩尔％或更高。可以将多种聚乳酸以任意百分比共混，各聚乳酸中 由L-乳酸生成的单体单元与由D-乳酸生成的单体单元的比例不同。当然，聚乳酸还可以 与其它种类的聚合物(如聚烯烃、聚酯等)共混以提供大量不同的益处，如加工性、纤维成 形性等。在一个特定的实施方案中，聚乳酸具有以下的通式结构
本发明提供由热塑性组合物形成的生物可降解纤维，所述热塑性组合物包含聚乳酸、增塑剂和增容剂。所述增容剂包括聚合物和非极性组分，所述聚合物由与增塑剂相容的极性化合物改性，所述非极性组分由与聚乳酸相容的聚合物骨架提供。因此，这样的官能化聚合物可以使得各个聚合物的相稳定，并降低增塑剂的迁移。通过降低增塑剂的迁移，组合物可以保持韧性和柔软度。而且，加入官能化聚合物还可以促进改进的粘合并且比传统的聚乳酸纤维更快地引发结晶。所述极性化合物包括有机酸、有机酸的酸酐、有机酸的酰胺、或其组合。这样的化合物被认为与聚乳酸纤维通常的酸性本质更相容。