CN107002327A - 开孔纤维结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了开孔纤维结构并且更具体地讲包括一个或多个纤维元件例如长丝的开孔纤维结构以及用于制备所述开孔纤维结构的方法，所述纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，所述活性剂能够在暴露于预期使用条件时从纤维元件释放。

Description

开孔纤维结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及开孔纤维结构并且更具体地讲包括一个或多个纤维元件例如长丝的开孔纤维结构以及用于制备该开孔纤维结构的方法，纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，该活性剂可在暴露于预期使用条件时从纤维元件释放，纤维结构同时表现出消费者可接受的物理特性，诸如强度、柔软性、伸长率和模量。
背景技术
纤维结构在本领域中是已知的，其包含多根长丝，长丝包含一种或多种长丝成形材料和在暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂。
已知的纤维结构的一个问题在于已知的纤维结构遭受至少一种感知(如果不是实际的溶解问题)，其中消费者感知或体验到此类纤维结构表现出消费者不可接受的溶解特性。许多时候，制备纤维结构感觉更加容易溶解使得纤维结构过于刚性和/或硬和/或太弱，从而是消费者不可接受的。
因此，存在对不被消费者感知和/或不表现出消费者不可接受的溶解特性的纤维结构以及用于制备此类纤维结构的方法的需要，该纤维结构包含一种或多种长丝成形材料和一种或多种活性剂，该活性剂在暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放，该纤维结构还具有在高质量溶解纤维结构方面消费者所预期的足够的强度、柔韧性和柔软性。
发明内容
本发明通过提供包括一个或多个开孔的新型纤维结构，例如可溶性纤维结构，以及用于制备该纤维结构的方法来满足上述需要，该纤维结构包括多个纤维元件，例如长丝，一种或多种纤维元件成形材料，和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂。
上述问题的一种解决方案是纤维结构，例如可溶性纤维结构；以及制备此类纤维结构的方法，该纤维结构包括多个纤维元件，例如长丝，纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，其中纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构(开孔纤维结构)，例如可溶性纤维结构表现出以下特性中的一种或多种：1)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比(BWIR)；2)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比(BWITR)；3)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比(FOIR)；4)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径(AAED)；5)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的约0.005％至约80％的平均开口面积分数(AFOA)；6)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的，大于0.02mm2的平均开孔面积；7)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0005至小于0.08的壁区域斜率；以及8)如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0001至小于0.1的过渡区域斜率；和/或9)如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径；10)如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积；以及11)如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
已经意料不到地发现，本发明的纤维结构，例如可溶性纤维结构包括一个或多个纤维元件，例如长丝，纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，当暴露于预期使用条件时，活性剂能够从纤维元件释放，纤维结构还包括一个或多个开孔，使得纤维结构，例如可溶性纤维结构最低限度地被消费者感知，因为与包含含有长丝成形材料和活性剂的长丝的已知纤维结构相比，所述纤维结构表现出改善的溶解特性和/或实际表现出改善的溶解特性。除了改善的溶解特性之外，本发明的纤维结构内的开孔可提供粘结功能以将纤维结构的两个或更多个层粘结在一些。另外，本发明提供向纤维结构赋予吸引人的视觉和触觉美观性、改善的柔软性、较低的模量、更具柔韧性的消费者感觉和更高的伸长率水平的机会。此外，已经发现纤维结构内具有开孔提供改变纤维结构的机械特性的方式。具体地讲，可减小纤维结构的模量；导致适用于与产品分配设备配合的更具柔韧性的纤维结构；并且还可由最终使用者体验为具有改善的产品处理和柔软性。
在本发明的一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，其中该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的约0.005％至约80％的平均开口面积分数。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.02mm2的平均开孔面积。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0005至小于0.08的壁区域斜率。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0001至小于0.1的过渡区域斜率。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积。
在本发明的另一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
在本发明的一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出以下特性中的两种或更多种和/或三种或更多种和/或四种或更多种和/或全部五种：
a.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比；
b.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比；
c.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比；
d.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径；以及
e.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的约0.005％至约80％的平均开口面积分数。
在本发明的一个示例中，提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂，该纤维结构还包括一个或多个开孔使得纤维结构表现出以下特性中的两种或更多种和/或全部三种：
a.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径；
b.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积；以及
c.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径。
在本发明的另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的约0.005％至约80％的平均开口面积分数。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出如根据所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出以下特性中的一种或多种和/或两种或更多种和/或三种或更多种和/或四种或更多种和/或全部五种：
i.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比；
ii.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比；
iii.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比；
iv.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径；以及
v.如根据本文所述开孔参数测试方法所测量的约0.005％至约80％的平均开口面积分数。
在本发明的甚至另一个示例中，提供用于制备纤维结构的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供一种纤维结构，例如可溶性纤维结构，其包括多个纤维元件，例如长丝，其中该纤维元件中的至少一个包含一种或多种纤维元件成形材料和当暴露于预期使用条件时能够从纤维元件释放的一种或多种活性剂；以及
b.赋予纤维结构一个或多个开孔，使得该纤维结构表现出以下特性中的一种或多种和/或两种或更多种和/或全部三种：
i.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径；
ii.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积；以及
iii.如根据本文所述光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
如上文所证实的那样，本发明提供纤维结构，例如可溶性纤维结构，该纤维结构包括一个或多个开孔和多个纤维元件，该纤维元件包含活性剂，使得纤维结构克服与包括具有上述活性剂的纤维元件的已知纤维结构相关联的缺点。
附图说明
图1为根据本发明的纤维元件的示例的示意图；
图2为根据本发明的纤维结构的示例的示意图；
图3A为根据本发明的包括开孔的纤维结构的示例的显微CT图；
图3B为图3A的图像的局部透视图；
图3C为图3B的图像的剖视图；
图4为根据本发明的包括开孔的纤维结构的另一个示例的显微CT图；
图5为根据本发明的包括开孔的纤维结构的另一个示例的显微CT图；
图6为根据本发明的包括开孔的纤维结构的另一个示例的显微CT图；
图7为用于制备本发明的纤维元件的方法的一个示例的示意图；
图8为带放大视图的用于图7的方法中的模头的示例的示意图；
图9为根据本发明的开孔方法的示意图；
图10A为旋转刀片开孔设备的一部分的示例的透视图；
图10B为图10A的一部分的顶视图；
图10C为图10A的前视图；
图10D为图10A的侧视图；
图11A为钉扎开孔设备的示例的透视图；
图11B是图11A的顶视图；
图11C是图11A的侧视图；
图12为根据本发明在测量溶解中所用的一组器材的示例的前视图；
图13为图12的侧视图；
图14为图12的部分顶视图；
图15为缺少过渡区域的基重指数分布曲线图的示例。x轴为距最近开孔空隙区域像素的距离(以μm为单位)。y轴为基重指数值(以8位灰度强度计)；
图16为包括过渡区域的基重指数分布曲线图的示例。x轴为距最近开孔空隙区域像素的距离(以μm为单位)。y轴为基重指数值(以8位灰度强度计)；并且
图17为纤维取向指数分布曲线图的示例。x轴为距最近开孔空隙区域像素的距离(以μm为单位)。y轴为纤维取向指数值(以8位灰度强度计)。
具体实施方式
定义
如本文所用，“纤维结构”是指包括一个或多个纤维元件的结构。在一个示例中，根据本发明的纤维结构是指一起形成能够执行功能的结构诸如一体结构的纤维元件和颗粒的缔合。
本发明的纤维结构可为均匀的或可为分层的。如果分层，则纤维结构可包括至少两个和/或至少三个和/或至少四个和/或至少五个层，例如一个或多个纤维元件层，一个或多个颗粒层和/或一个或多个纤维元件/颗粒混合物层。在一个示例中，在多层纤维结构中，一个或多个层可在现有层上直接形成和/或沉积以形成纤维结构，然而在多层纤维结构中，一个或多个现有纤维结构层可例如通过热粘结、胶粘、压印、棒捅、旋转刀片开孔、模切、模冲、针刺、压花、气压成形、液压成形、激光切割、簇绒、和/或其它机械组合方法与一个或多个其它现有纤维结构层组合以形成多层纤维结构。
在一个示例中，纤维结构为多层纤维结构，其表现出如根据本文所述的基重测试方法所测量的小于10,000g/m2的基重。
在一个示例中，纤维结构是任何性质或来源的纤维元件(纤维和/或长丝，诸如连续长丝)的片，其已经通过任何方式形成为纤维网，并且可通过除编织或针织外的任何方式粘结到一起。通过湿磨法获得的毡不是可溶性纤维结构。在一个示例中，根据本发明的纤维结构指在某一结构内有序排列纤维元件以执行功能。在另一个示例中，本发明的纤维结构是包括多组两个或更多个和/或三个或更多个纤维元件的排列，它们彼此间缠结或以其它方式彼此缔合以形成纤维结构。在另一个示例中，除本发明的纤维元件之外，本发明的纤维结构还可包含一种或多种固体添加剂诸如微粒和/或纤维。
在一个示例中，本发明的纤维结构为“一体纤维结构”。
如本文所用，“一体纤维结构”是包括相互缠结或以其它方式彼此缔合以形成纤维结构的多组两个或更多个和/或三个或更多个纤维元件的排列。本发明的一体纤维结构可以为多层纤维结构内的一个或多个层。在一个示例中，本发明的一体纤维结构可包括三个或更多个不同的纤维元件。在另一个示例中，本发明的一体纤维结构可包括两个不同的纤维元件，例如共成形纤维结构，其上沉积不同的纤维元件以形成包括三个或更多个不同纤维元件的纤维结构。在一个示例中，纤维结构可包括可溶性例如水溶性纤维元件和不溶性例如水不溶性纤维元件。
如本文所用，“可溶性纤维元件”是指纤维结构和/或其组分，例如，大于0.5重量％和/或大于1重量％和/或大于5重量％和/或大于10重量％和/或大于25重量％和/或大于50重量％和/或大于75重量％和/或大于90重量％和/或大于95重量％和/或约100重量％的纤维结构是可溶的，例如是极性溶剂可溶的，诸如水可溶的。在一个示例中，可溶性纤维结构包括纤维元件，其中至少50重量％和/或大于75重量％和/或大于90重量％和/或大于95重量％和/或约100重量％的可溶性纤维结构内的纤维元件是可溶的。
可溶性纤维结构包括多个纤维元件。在一个示例中，可溶性纤维结构包括两个或更多个和/或三个或更多个不同的纤维元件。
可溶性纤维结构和/或组成可溶性纤维结构的其纤维元件，例如长丝可包含一种或多种活性剂，例如织物护理活性剂、餐具洗涤活性剂、硬质表面活性剂、毛发护理活性剂、地板护理活性剂、皮肤护理活性剂、口腔护理活性剂、药物活性剂、以及它们的混合物。在一个示例中，本发明的可溶性纤维结构和/或其纤维元件包含一种或多种表面活性剂、一种或多种酶(诸如以酶粒的形式)、一种或多种香料和/或一种或多种抑制剂。在另一个示例中，本发明的可溶性纤维结构和/或其纤维元件包含助洗剂和/或螯合剂。在另一个示例中，本发明的可溶性纤维结构和/或其纤维元件包含漂白剂(诸如封装的漂白剂)。在另一个示例中，本发明的可溶性纤维结构和/或其纤维元件包含一种或多种表面活性剂，以及任选地，一种或多种香料。
在一个示例中，本发明的可溶性纤维结构为水溶性纤维结构。
在一个示例中，本发明的可溶性纤维结构表现出如根据本文所述的基重测试方法所测量的小于10,000g/m2和/或小于5000g/m2和/或小于4000g/m2和/或小于2000g/m2和/或小于1000g/m2和/或小于500g/m2的基重。
如本文所用，“纤维元件”是指长度大大超过其平均直径，即长度与平均直径的比率为至少约10的细长微粒。纤维元件可为长丝或纤维。在一个示例中，纤维元件为单个纤维元件而不是包括多个纤维元件的纱。
本发明的纤维元件可经由合适的纺丝工艺操作，诸如熔喷、纺粘、静电纺丝和/或旋转纺丝，由纤维元件成形组合物(也称为纤维元件成形组合物)纺成。
本发明的纤维元件可以为单组分和/或多组分。例如，纤维元件可包含双组分纤维和/或长丝。双组分纤维和/或长丝可呈任何形式，诸如并列型、芯-皮型、海岛型等。
在一个示例中，纤维元件(其可以为长丝和/或纤维和/或已经切割成长丝的更小片段(纤维)的长丝)可表现出大于或等于0.254cm(0.1英寸)和/或大于或等于1.27cm(0.5英寸)和/或大于或等于2.54cm(1.0英寸)和/或大于或等于5.08cm(2英寸)和/或大于或等于7.62cm(3英寸)和/或大于或等于10.16cm(4英寸)和/或大于或等于15.24cm(6英寸)的长度。在一个示例中，本发明的纤维表现出小于5.08cm(2英寸)的长度。
如本文所用，“长丝”是指如上所述的细长微粒。在一个示例中，长丝表现出大于或等于5.08cm(2英寸)和/或大于或等于7.62cm(3英寸)和/或大于或等于10.16cm(4英寸)和/或大于或等于15.24cm(6英寸)的长度。
通常认为长丝天然是连续的或大体上连续的。长丝相对地比纤维长。长丝相对地比纤维长。长丝的非限制性示例包括熔喷和/或纺粘长丝。
在一个示例中，一种或多种纤维可由本发明的长丝形成，诸如当长丝被切成较短长度时。因此，在一个示例中，本发明也包括由本发明的长丝制成的纤维，诸如包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种添加剂诸如活性剂的纤维。因此，除非另外指明，本发明涉及的长丝和/或多根长丝也包括由此类长丝和/或多个长丝制成的纤维。通常认为纤维相对于长丝是天然不连续的，长丝被认为是天然连续的。
纤维元件的非限制性示例包括熔喷和/或纺粘纤维元件。可纺成纤维元件的聚合物的非限制性示例包括天然聚合物(诸如淀粉、淀粉衍生物、纤维素诸如人造丝和/或莱赛尔纤维、和纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物)、和合成聚合物(包括但不限于热塑性聚合物长丝诸如聚酯、尼龙、聚烯烃(诸如聚丙烯长丝、聚乙烯长丝)，以及能够生物降解的热塑性纤维诸如聚乳酸长丝、多羟基链烷酸酯长丝、聚酯酰胺长丝和聚己内酯长丝)。取决于制成纤维元件的聚合物和/或组合物，纤维元件可以为可溶性或不溶性的。
如本文所用，“纤维元件成形组合物”是指适用于制备(诸如通过熔喷法和/或纺粘法制备)本发明的纤维元件例如长丝的组合物。纤维元件成形组合物包含一种或多种纤维元件成形材料，该纤维元件成形材料表现出使其适用于纺成纤维元件例如长丝的特性。在一个示例中，纤维元件成形材料包含聚合物。除了一种或多种纤维元件成形材料外，纤维元件成形组合物还可包含一种或多种添加剂，例如一种或多种活性剂。此外，纤维元件成形组合物可包含一种或多种极性溶剂诸如水，一种或多种(例如所有)纤维元件成形材料和/或一种或多种(例如所有)活性剂溶解和/或分散在极性溶剂中。
在如图1所示的一个示例中，例如，由本发明的纤维元件成形组合物制成的本发明的纤维元件10，例如长丝，是一种或多种添加剂(例如一种或多种活性剂12)可存在于纤维元件10(例如长丝)中，而不是存在于纤维元件10上(诸如涂层)那样的纤维元件。存在于纤维元件成形组合物中的纤维元件成形材料的总含量和活性剂的总含量可为任何合适的量，只要由此制得本发明的纤维元件例如长丝即可。
在一个示例中，一种或多种添加剂诸如活性剂可存在于纤维元件中，并且一种或多种附加的添加剂诸如活性剂可存在于纤维元件的表面上。在另一个示例中，本发明的纤维元件可包含一种或多种添加剂诸如活性剂，该添加剂在最初制备时存在于纤维元件中，但是在暴露于纤维元件的预期使用条件之前和/或之时聚集于纤维元件的表面。
在另一个示例中，如图2所示，本发明的可溶性纤维结构14可包括本发明的纤维元件10(例如长丝)的两个或更多个不同的层16、18(在可溶性纤维结构14的Z方向上)，纤维元件形成可溶性纤维结构14。层16中的纤维元件10可与层18中的纤维元件10相同或不同。每个层16、18可包括多个相同或基本上相同或不同的纤维元件10。例如，可以比可溶性纤维结构14内的其它纤维元件快的速率释放其活性剂的纤维元件10可定位在可溶性纤维结构14的外表面。
如本文所用，“纤维元件成形材料”是指表现出适用于制备纤维元件的特性的材料，诸如聚合物或能够产生聚合物的单体。在一个示例中，纤维元件成形材料包含一种或多种取代聚合物诸如阴离子聚合物、阳离子聚合物、两性离子聚合物、和/或非离子聚合物。在另一个示例中，聚合物可包含羟基聚合物诸如聚乙烯醇(“PVOH”)、和/或多糖诸如淀粉、和/或淀粉衍生物诸如乙氧基化淀粉和/或酸解淀粉。在另一个示例中，聚合物可包含聚乙烯和/或对苯二甲酸。在另一个示例中，纤维元件成形材料是极性溶剂可溶的材料。
如本文所用，“颗粒”指固体添加剂，诸如粉末、颗粒料、胶囊、微胶囊、和/或球剂。在一个示例中，本发明的纤维元件和/或纤维结构可包含一种或多种颗粒。颗粒可以为纤维内元件(在纤维元件内，如活性剂)和/或纤维间元件(介于可溶性纤维结构内的纤维元件之间)。包含颗粒的纤维元件和/或纤维结构的非限制性示例描述于US 2013/0172226中，其以引用方式并入本文。在一个示例中，颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法所测量的1600μm或更小的中值粒度。在另一个示例中，颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法所测量的约1μm至约1600μm和/或约1μm至约800μm和/或约5μm至约500μm和/或约10μm至约300μm和/或约10μm至约100μm和/或约10μm至约50μm和/或约10μm至约30μm的中值粒度。颗粒的形状可以呈如下形式：球状、棒状、板状、管状、正方形、长方形、盘状、星形、纤维，或具有规则或不规则的随机形状。
如本文所用，“含活性剂的颗粒”是指包含一种或多种活性剂的固体添加剂。在一个示例中，含活性剂的颗粒为颗粒形式的活性剂(换句话讲，颗粒包含100％的一种或多种活性剂)。含活性剂的颗粒可表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法所测量的1600μm或更小的中值粒度。在另一个示例中，含活性剂的颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法所测量的约1μm至约1600μm和/或约1μm至约800μm和/或约5μm至约500μm和/或约10μm至约300μm和/或约10μm至约100μm和/或约10μm至约50μm和/或约10μm至约30μm的中值粒度。在一个示例中，活性剂中的一者或多者为颗粒的形式，该颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法所测量的20μm或更小的中值粒度。
在本发明的一个示例中，纤维结构包含多个颗粒例如含活性剂的颗粒，以及多个纤维元件，颗粒例如含活性剂的颗粒与纤维元件的重量比为1:100或更大、和/或1:50或更大、和/或1:10或更大、和/或1:3或更大、和/或1:2或更大、和/或1:1或更大、和/或约7:1至约1:100、和/或约7:1至约1:50、和/或约7:1至约1:10、和/或约7:1至约1:3、和/或约6:1至1:2、和/或约5:1至约1:1、和/或约4:1至约1:1、和/或约3:1至约1.5:1。
在本发明的另一个示例中，纤维结构包含多个颗粒例如含活性剂的颗粒，以及多个纤维元件，颗粒例如含活性剂的颗粒与纤维元件的重量比为约7:1至约1:1、和/或约7:1至约1.5:1、和/或约7:1至约3:1、和/或约6:1至约3:1。
在本发明的另一个示例中，纤维结构包含多个颗粒例如含活性剂的颗粒，以及多个纤维元件，颗粒例如含活性剂的颗粒与纤维元件的重量比为约1:1至约1:100、和/或约1:2至约1:50、和/或约1:3至约1:50、和/或约1:3至约1:10。
在另一个示例中，本发明的纤维结构包含多个颗粒，例如，含活性剂的颗粒，如通过本文所述的基重测试方法所测量的，颗粒的基重为大于1g/m2和/或大于10g/m2和/或大于20g/m2和/或大于30g/m2和/或大于40g/m2和/或约1g/m2至约5000g/m2和/或至约3500g/m2和/或至约2000g/m2和/或约1g/m2至约1000g/m2和/或约10g/m2至约400g/m2和/或约20g/m2至约300g/m2和/或约30g/m2至约200g/m2和/或约40g/m2至约100g/m2。
在另一个示例中，本发明的纤维结构包括多个纤维元件，如通过本文所述的基重测试方法所测量的，纤维元件的基重为大于1g/m2和/或大于10g/m2和/或大于20g/m2和/或大于30g/m2和/或大于40g/m2和/或约1g/m2至约10000g/m2和/或约10g/m2至约5000g/m2和/或至约3000g/m2和/或至约2000g/m2和/或约20g/m2至约2000g/m2和/或约30g/m2至约1000g/m2和/或约30g/m2至约500g/m2和/或约30g/m2至约300g/m2和/或约40g/m2至约100g/m2和/或约40g/m2至约80g/m2。在一个示例中，纤维结构包括两个或更多个层，其中纤维元件以约1g/m2至约500g/m2的基重存在于所述层的至少一个中。
如本文所用，“添加剂”是指存在于本发明的纤维元件中而不是纤维元件成形材料中的任何材料。在一个示例中，添加剂包含活性剂。在另一个示例中，添加剂包含加工助剂。在另一个示例中，添加剂包含填料。在一个示例中，添加剂包含存在于纤维元件中的任何材料，纤维元件中缺少所述材料将不导致纤维元件损失其纤维元件结构，换句话讲，缺少它不导致纤维元件损失其固体形式。在另一个示例中，添加剂例如活性剂包含非聚合物材料。
在另一个示例中，添加剂包含纤维元件用增塑剂。本发明的合适增塑剂的非限制性示例包括多元醇、共聚多元醇、多元羧酸、聚酯和聚二甲基硅氧烷共聚多元醇。可用的多元醇的示例包括但不限于甘油、双甘油、丙二醇、乙二醇、丁二醇、戊二醇、环己烷二甲醇、己二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、聚乙二醇(200-600)、季戊四醇、糖醇(诸如山梨醇、甘露醇、乳糖醇)、以及其它一元和多元低分子量醇(例如C2-C8醇)；单糖、二糖和低聚糖，诸如果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、高果糖玉米糖浆固体和糊精、以及抗坏血酸。
在一个示例中，增塑剂包括甘油、和/或丙二醇、和/或甘油衍生物诸如丙氧基化甘油。在另一个示例中，增塑剂选自：甘油、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、缩水甘油、脲、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、糖、乙烯双甲酰胺、氨基酸、以及它们的混合物。
在另一个示例中，添加剂包含交联剂，交联剂适于交联存在于本发明的纤维元件中的纤维元件成形材料中的一种或多种。在一个示例中，交联剂包括能够将羟基聚合物交联到一起(例如经由羟基聚合物的羟基部分)的交联剂。合适的交联剂的非限制性示例包括咪唑啉酮、多元羧酸以及它们的混合物。在一个示例中，交联剂包括脲乙二醛加合物交联剂，例如二羟基咪唑啉酮诸如二羟基亚乙基脲(“DHEU”)。交联剂可存在于本发明的纤维元件成形组合物和/或纤维元件中以控制纤维元件的溶解度和/或在溶剂诸如极性溶剂中的溶解。
在另一个示例中，添加剂包含流变改性剂诸如剪切改性剂和/或延伸改性剂。流变改性剂的非限制性示例包括但不限于可用于本发明的纤维元件中的聚丙烯酰胺、聚氨酯和聚丙烯酸酯。流变改性剂的非限制性示例可从The Dow Chemical Company(Midland，MI)商购获得。
在另一个示例中，添加剂包含一种或多种掺入本发明的纤维元件中的着色剂和/或染料，以在纤维元件暴露于预期使用条件时和/或活性剂从纤维元件释放时和/或纤维元件的形态变化时提供视觉信号。
在另一个示例中，添加剂包含一种或多种剥离剂和/或润滑剂。合适的剥离剂和/或润滑剂的非限制性示例包括脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪醇、脂肪酸酯、磺化脂肪酸酯、乙酸脂肪胺、脂肪酸酰胺、硅氧烷、氨基硅氧烷、含氟聚合物、以及它们的混合物。在一个示例中，将剥离剂和/或润滑剂施加于纤维元件，换句话讲，在形成纤维元件之后。在一个示例中，在将纤维元件收集在收集装置上以形成纤维结构之前，将一种或多种剥离剂/润滑剂施加于纤维元件。在另一个示例中，在接触一个或多个可溶性纤维结构之前，诸如在可溶性纤维结构的叠堆中，将一种或多种剥离剂/润滑剂施加于由本发明的纤维元件形成的可溶性纤维结构。在另一个示例中，在纤维元件和/或纤维结构接触表面诸如用于加工***的器材的表面之前，将一种或多种剥离剂/润滑剂施加于本发明的纤维元件和/或包括该纤维元件的纤维结构，从而即使在不经意间，也有利于纤维元件和/或可溶性纤维结构的移除和/或避免纤维元件的层和/或本发明的可溶性纤维结构的层彼此粘着。在一个示例中，剥离剂/润滑剂包含微粒。
在另一个示例中，添加剂包含一种或多种防粘连剂和/或防粘剂。合适的防粘连剂和/或防粘剂的非限制性示例包括淀粉、淀粉衍生物、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石、云母、以及它们的混合物。
如本文所用，“预期使用条件”是指本发明的纤维元件当其用于一种或多种其设计用途时暴露的温度、物理、化学和/或机械条件。例如，如果出于衣物洗涤护理目的将纤维元件和/或包括纤维元件的可溶性纤维结构设计成用于洗衣机，则预期使用条件将包括在衣物洗涤操作期间存在于洗衣机中的温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件，包括任何洗涤水。在另一个示例中，如果出于毛发护理目的而将纤维元件和/或包括纤维元件的可溶性纤维结构设计成洗发剂被人类使用，则预期使用条件将包括在用洗发剂洗涤人类毛发期间存在的那些温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件。同样地，如果将纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构设计成用于通过手洗或通过餐具洗涤机的餐具洗涤操作，则预期使用条件将包括在餐具洗涤操作期间，存在于餐具洗涤水和/或餐具洗涤机中的温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件。
如本文所用，“活性剂”是指诸如当纤维元件暴露于纤维元件和/或包括纤维元件的可溶性纤维结构的预期使用条件时，在纤维元件和/或包括本发明的纤维元件的可溶性纤维结构外部的环境中产生预期效果的添加剂。在一个示例中，活性剂包含添加剂，其处理表面诸如硬质表面(即，厨房的工作台面、浴缸、盥洗室、抽水马桶、水槽、地面、墙面、牙齿、车辆、窗、镜子、碟)和/或软质表面(即，织物、毛发、皮肤、地毯、作物、植物)。在另一个示例中，活性剂包含添加剂，其产生化学反应(即，起泡、冒泡、着色、加温、冷却、发泡、消毒和/或澄清和/或氯化，诸如在澄清水和/或消毒水和/或氯化水中产生化学反应)。在另一个示例中，活性剂包含添加剂，其处理环境(即，脱臭、纯化、给空气加香)。在一个示例中，活性剂原位形成，例如在包含活性剂的纤维元件的形成期间形成，例如纤维元件可包含水溶性聚合物(例如淀粉)和表面活性剂(例如阴离子表面活性剂)，其可产生聚合物复合物或聚集体，起到活性剂的作用，用于处理织物表面。
如本文所用，“处理”相对于处理表面是指活性剂提供对表面或环境的有益效果。处理包括调节和/或立即改善表面或环境的外观、清洁度、气味、纯度和/或触感。在一个示例中涉及处理角质组织(例如皮肤和/或毛发)表面的处理是指调节和/或立即改善角质组织的美容外观和/或触感。例如，“调节皮肤、毛发、或指/趾甲(角质组织)状况”包括：增厚皮肤、毛发或指/趾甲(例如，构造皮肤的表皮和/或真皮和/或皮下[例如，皮下脂肪或肌肉]层，和可适用的指/趾甲和发干的角质层)以减少皮肤、毛发或指/趾甲的萎缩；增加真皮-表皮边界(也称为网缘)的卷曲；防止皮肤或毛发弹性的损失(功能性皮肤弹性蛋白的损失、破坏和/或失活)诸如弹性组织变性、松垂、皮肤损失或毛发变形的反冲；防止黑色素或非黑色素改变皮肤、毛发或指/趾甲的颜色，诸如眼袋、疹斑(例如，由如红斑痤疮引起的不均匀红色)(以下称作为“红斑”)、灰黄(灰色)、由毛细管扩张或蛛形血管引起的褪色、以及毛发变灰。
在另一个示例中，处理是指从织物制品诸如衣服、毛巾、亚麻布，和/或硬质表面诸如厨房的工作台面和/或包括罐和盘子的餐具上去除污渍和/或气味。
如本文所用，“织物护理活性剂”是指当施加于织物时提供有益效果和/或改善织物的活性剂。对织物的有益效果和/或改善的非限制性示例包括清洁(例如通过表面活性剂清洁)、去除污渍、减少污渍、去皱、恢复颜色、静电控制、抗皱、耐久压熨、减少磨损、防磨损、起球/小球去除、抗起球/小球、去除污垢、防垢(包括去垢性)、形状保持、减少缩水、柔软性、芳香、抗菌、抗病毒、抗臭和去除气味。
如本文所用，“餐具洗涤活性剂”是指当施加于餐具、玻璃器具、罐、盘子、器皿、和/或烹饪板时提供对餐具、玻璃器具、塑料制品、罐、盘子、和/或烹饪板的有益效果和/或改善的活性剂。对餐具、玻璃器具、塑料制品、罐、盘子、器皿、和/或烹饪板的有益效果和/或改善的非限制性示例包括去除食品和/或去除污垢、清洁(例如通过表面活性剂清洁)、去除污渍、减少污渍、去除油脂、去除水渍和/或预防水渍、玻璃和金属护理、卫生处理、增亮和抛光。
如本文所用，“硬质表面活性剂”是指当施加于地板、厨房的工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或盥洗室时，向地板、厨房的工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或盥洗室提供有益效果和/或改进的活性剂。对地板、厨房的工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或盥洗室的有益效果和/或改进的非限制性示例包括去除食品和/或去除污垢、清洁(例如，通过表面活性剂)、去除污渍、减少污渍、去除油脂、去除水渍和/或预防水渍、去除水垢、消毒、增亮、抛光和清新。
如本文所用，“美容有益效果活性剂，”是指能够递送一种或多种美容有益效果的活性剂。
如本文所用，“皮肤护理活性剂”是指当施加于皮肤时提供有益效果或改善皮肤的活性剂。应当理解，护肤活性剂不仅可用于施加到皮肤上，而且可用于毛发、头皮、指/趾甲以及其它哺乳动物角质组织。
如本文所用，“毛发护理活性剂”是指当施加于哺乳动物毛发时提供有益效果和/或改善毛发的活性剂。对毛发的有益效果和/或改善的非限制性示例包括柔软性、静电控制、毛发修复、头皮屑去除、抗头皮屑、毛发着色、形状保持、毛发保持、和毛发生长。
如本文所用，“重量比”是指纤维元件例如长丝中基于干重计的干燥纤维元件例如长丝和/或干燥纤维元件成形材料重量(g或％)对纤维元件例如长丝中基于干重计的添加剂诸如活性剂的重量(g或％)的比率。
如本文所用，“羟基聚合物”包括任何含羟基的聚合物，它们可被掺入本发明的纤维元件中，例如作为纤维元件成形材料被掺入。在一个示例中，本发明的羟基聚合物包含按重量计大于10％、和/或大于20％、和/或大于25％的羟基部分。
如本文所用，“能够生物降解的”对于材料诸如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物诸如纤维元件成形材料是指纤维元件和/或聚合物在市政固体垃圾堆肥厂中能够发生和/或确实发生物理、化学、热和/或生物降解，使得至少5％和/或至少7％和/或至少10％的初始纤维元件和/或聚合物在30天后转化成二氧化碳，这根据OECD(1992)Guideline forthe Testing of Chemicals 301B；Ready Biodegradability–CO2Evolution(ModifiedSturm Test)Test测量，该文献以引用方式并入本文。
如本文所用，“不能够生物降解的”对于材料诸如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物诸如纤维元件成形材料是指纤维元件和/或聚合物在市政固体垃圾堆肥厂中不能够发生物理、化学、热和/或生物降解，使得至少5％的初始纤维元件和/或聚合物在30天后转化成二氧化碳，这根据OECD(1992)Guideline for the Testing of Chemicals 301B；Ready Biodegradability–CO2Evolution(Modified Sturm Test)Test测量，该文献以引用方式并入本文。
如本文所用，“非热塑性”相对于材料诸如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物诸如纤维元件成形材料是指纤维元件和/或聚合物表现出无熔点和/或软化点，在不存在增塑剂诸如水、甘油、山梨醇、脲等的情况下，这允许它在压力下流动。
如本文所用，“非热塑性、能够生物降解的纤维元件”是指表现出如上定义的能够生物降解的和非热塑性的特性的纤维元件。
如本文所用，“非热塑性、不能够生物降解的纤维元件”是指表现出如上定义的不能够生物降解的和非热塑性的特性的纤维元件。
如本文所用，“热塑性”相对于材料诸如纤维元件整体和/或纤维元件内的聚合物诸如纤维元件成形材料是指纤维元件和/或聚合物在某一温度下表现出熔点和/或软化点，这在不存在增塑剂的情况下允许它在压力下流动。
如本文所用，“热塑性、能够生物降解的纤维元件”是指表现出如上定义的能够生物降解的和热塑性的特性的纤维元件。
如本文所用，“热塑性、不能够生物降解的纤维元件”是指表现出如上定义的不能够生物降解的和热塑性的特性的纤维元件。
如本文所用，“不含纤维素”是指在纤维元件中存在小于5重量％和/或小于3重量％和/或小于1重量％和/或小于0.1重量％和/或0重量％的纤维素聚合物、纤维素衍生物聚合物和/或纤维素共聚物。在一个示例中，“不含纤维素”是指在纤维元件中存在小于5重量％和/或小于3重量％和/或小于1重量％和/或小于0.1重量％和/或0重量％的纤维素聚合物。
如本文所用，“极性溶剂可溶的材料”是指在极性溶剂中可混溶的材料。在一个示例中，极性溶剂可溶的材料可混溶在醇和/或水中。换句话讲，极性溶剂可溶的材料是在环境条件下能够与极性溶剂诸如醇和/或水形成稳定(在形成均匀溶液超过5分钟后不发生相分离)均匀溶液的材料。
如本文所用，“醇可溶的材料”是指可混溶在醇中的材料。换句话讲，它是在环境条件下能够与醇形成稳定(在形成均匀溶液超过5分钟后不发生相分离)均匀溶液的材料。
如本文所用，“水可溶的材料”是指可混溶在水中的材料。换句话讲，它是在环境条件下能够与水形成稳定(在形成均匀溶液超过5分钟后不发生分离)均匀溶液的材料。
如本文所用，“非极性溶剂可溶的材料”是指在非极性溶剂中可混溶的材料。换句话讲，非极性溶剂可溶的材料是能够与非极性溶剂形成稳定(在形成均匀溶液超过5分钟后不发生相分离)均匀溶液的材料。
如本文所用，“环境条件”是指73℉±4℉(约23℃±2.2℃)和50％±10％的相对湿度。
如本文所用，“重均分子量”是指如根据本文所述的重均分子量测试方法所测定的重均分子量。
如本文所用，相对于纤维元件，“长度”是指沿纤维元件的最长轴从一个末端到另一个末端的长度。如果纤维元件中有打结、卷曲或弯曲，那么长度为沿着纤维元件的完整路径的长度。
如本文所用，相对于纤维元件，“直径”根据本文所述的直径测试方法进行测量。在一个示例中，本发明的纤维元件表现出小于100μm和/或小于75μm和/或小于50μm和/或小于25μm和/或小于20μm和/或小于15μm和/或小于10μm和/或小于6μm和/或大于1μm和/或大于3μm的直径。
如本文所用，“触发条件”在一个示例中是指用于刺激或启动或促成纤维元件变化的任何行为或事件，诸如丧失或改变纤维元件的物理结构和/或释放添加剂诸如活性剂。在另一个示例中，当将本发明的纤维元件和/或可溶性纤维结构和/或膜加入水中时，触发条件可存在于环境诸如水中。换句话讲，除了将本发明的纤维元件和/或纤维结构和/或膜加入水中的事实之外，在水中不存在任何变化。
如本文所用，关于纤维元件的形态变化，“形态变化”是指纤维元件经历其物理结构的变化。本发明的纤维元件的形态变化的非限制性示例包括溶解、熔融、溶胀、起皱、破碎成段、膨胀、变长、变短、以及它们的组合。当将本发明的纤维元件暴露于预期使用条件时，其可完全或基本上损失其纤维元件物理结构或可使其形态变化或其可保持或基本上保持其纤维元件物理结构。
“基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计”是指在23℃±1℃的温度和50％±2％的相对湿度下在调理室中分别将纤维元件和/或纤维结构调理2小时后立即测量的纤维元件和/或纤维结构的重量。在一个示例中，“基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计”是指如根据本文所述的水含量测试方法所测量的，基于所述纤维元件和/或纤维结构的重量计，所述纤维元件和/或纤维结构包含小于20％和/或小于15％和/或小于10％和/或小于7％和/或小于5％和/或小于3％和/或至0％和/或至大于0％的水分，诸如水，例如游离水。
如本文所用，例如相对于存在于纤维元件和/或纤维结构中的一种或多种活性剂的总含量，“总含量”是指所有主体材料例如活性剂的重量或重量百分比的总和。换句话讲，纤维元件和/或纤维结构可包含按干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计25％的阴离子表面活性剂，按干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计15％的非离子表面活性剂，按重量计10％的螯合剂，以及5％的香料，从而存在于纤维元件中的活性剂的总含量大于50％；即按干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计55％。
如本文所用，“洗涤剂产品”是指固体形式，例如矩形固体，有时称为片，其包含一种或多种活性剂例如织物护理活性剂、餐具洗涤活性剂、硬质表面活性剂、以及它们的混合物。在一个示例中，本发明的洗涤剂产品包含一种或多种表面活性剂、一种或多种酶、一种或多种香料、和/或一种或多种抑泡剂。在另一个示例中，本发明的洗涤剂产品包含助洗剂和/或螯合剂。在另一个示例中，本发明的洗涤剂产品包含漂白剂。
在一个示例中，洗涤剂产品包含纤维网，例如纤维结构。
如本文所用，“纤维网”是指形成的纤维元件(纤维和/或长丝)的集合，诸如纤维结构，和/或任何性质或来源彼此相关联的纤维和/或长丝(诸如连续长丝)形成的洗涤剂产品。在一个示例中，纤维网是矩形固体，其包含经由纺丝工艺而非浇铸工艺形成的纤维和/或长丝。
如本文所用，“微粒”指颗粒状物质和/或粉末。在一个示例中，长丝和/或纤维可转化成粉末。
如本文所用，相对于材料诸如整个纤维元件和/或纤维元件内的纤维元件成形材料和/或纤维元件内的活性剂，“与……不同”或“不同”是指一种材料诸如纤维元件和/或纤维元件成形材料和/或活性剂在化学上、物理上和/或结构上与另一种材料诸如纤维元件和/或纤维元件成形材料和/或活性剂不同。例如，呈长丝形式的纤维元件成形材料与呈纤维形式的相同纤维元件成形材料不同。同样，淀粉与纤维素不同。然而，就本发明的目的而言，不同分子量的相同材料诸如不同分子量的淀粉不是彼此不同的材料。
如本文所用，“聚合物的随机混合物”是指将两种或更多种不同纤维元件成形材料随机组合以形成纤维元件。因此，就本发明的目的而言，有序组合以形成纤维元件诸如芯皮双组分纤维元件的两种或更多种不同纤维元件成形材料不是不同纤维元件成形材料的随机混合物。
如本文所用，关于纤维元件和/或颗粒，“缔合(Associate)”、“缔合的(Associated)”、“缔合型(Association)”和/或“缔合(Associating)”是指纤维元件和/或颗粒直接接触和/或间接接触进行组合使得形成纤维结构。在一个示例中，缔合的纤维元件和/或颗粒可例如通过粘合剂和/或热粘结而粘结在一起。在另一个示例中，纤维元件和/或颗粒可通过沉积到相同的纤维结构制备带和/或图案化带上而彼此缔合。
如本文所用，“开孔”是指纤维结构中的开口或空隙或压痕，其不同于周围的纤维结构。在一个示例中，开孔可包括其中存在纤维结构的局部破坏的任何特征结构。在一个示例中，开孔可包括纤维结构的基重、厚度或厚度(caliper)的局部压痕或局部破坏。在另一个示例中，开孔可以为纤维结构中的开口，其中所述开口基本上或完全穿过纤维结构的两个大体为平面的表面，穿过纤维结构的一个大体为平面的表面，或甚至不穿过纤维结构的平面的表面。在另一个示例中，开孔可以为纤维结构中的开口，其中存在完整的开口，部分开口或甚至不明显的开口。在另一个示例中，开孔可包括为纤维结构中的压花的特征结构。在甚至另一个示例中，开孔为纤维结构和/或多层纤维结构的内部特征结构，其中例如该开孔特征结构可存在于多层纤维结构的内层上。在甚至另一个示例中，开孔包括在纤维结构中的开口或空隙或压痕，其中该开口或空隙或压痕是非随机和/或经设计和/或经加工制造的开口、空隙或压痕而不是随机孔，其存在于纤维结构的纤维元件之间和/或之中，由纤维元件在收集装置上收集和/或相互缠结导致。
本发明的纤维结构内的开孔的非限制性示例示于图3A至图6中。
如本文所用，冠词“一个”和“一种”当用于本文时，例如“一种阴离子表面活性剂”或“一种纤维”被理解为是指一种或多种受权利要求书保护的或所述的物质。
除非另外指明，所有百分比和比率均按重量计算。除非另外指明，所有百分比和比率均基于总组合物计算。
除非另有说明，否则所有组分或组合物含量均涉及那个组分或组合物的活性物质含量，并且不包括可能存在于市售来源中的杂质，例如残余溶剂或副产物。
纤维结构
本发明的纤维结构，例如可溶性纤维结构包括多个纤维元件，例如多根长丝。在一个示例中，多个纤维元件相互缠结以形成可溶性纤维结构。
在本发明的一个示例中，纤维结构为可溶性纤维结构，例如水溶性纤维结构。
在本发明的另一个示例中，纤维结构包括一个或多个开孔，并因此为开孔纤维结构。在一个示例中，纤维结构包括多个开孔。开孔可以图案，例如重复图案，诸如非随机的重复图案，和/或非重复图案布置。
本发明的开孔纤维结构内的开孔可具有实际上任何形状和尺寸。在一个示例中，开孔纤维结构内的开孔是呈间隔开的开口的规则图案的大致圆形或椭圆形。在一个示例中，纤维结构包括两个或更多个开孔，其以约0.2mm至约100mm和/或约0.5mm至约10mm的距离彼此间隔开。
纤维结构例如可溶性纤维结构的开孔可通过多种技术来实现。例如，开孔可通过多种方法，包括粘结和拉伸，诸如美国专利3,949,127和5,873,868中所述的那些来实现。在一个实施方案中，开孔可通过形成多个间隔开的熔融稳定化区域，以及然后将纤维网环轧以拉伸纤维网并在熔融稳定区域中形成开孔来形成，如美国专利5,628,097和5,916,661中所述，两者均以引用方式并入本文。在另一个实施方案中，开孔可通过美国专利6,830,800和6,863,960中所述的方法以多层纤维结构构型形成，该专利据此以引用方式并入本文。用于将纤维网开孔的另一种方法描述于题目为“Method And Apparatus For Making AnApertured Web”的美国专利8,241,543中，其以引用方式并入本文。用于向本发明的纤维结构赋予开孔的方法的非限制示例包括压花、棒捅、旋转刀片开孔、钉扎、模切、模冲、针刺、滚花、粉碎切割、剪切切割、气压成形、液压成形、激光切割和簇绒。在一个示例中，本发明的纤维结构包括钉扎赋予的开孔。在另一个示例中，本发明的纤维结构包括棒捅赋予的开孔。在一个示例中，本发明的纤维结构包括旋转刀片开孔赋予的开孔。在另一个示例中，本发明的纤维结构可包括已经通过不同类型的开孔方法赋予纤维结构的开孔。
在一个示例中，可在收集装置诸如图案化带上形成纤维结构期间向纤维结构赋予开孔，该收集装置具有特征结构，例如凹陷部和/或突出部，该特征结构在成形期间在纤维元件接触收集装置时赋予纤维结构开孔。
虽然本发明的纤维元件和/或纤维结构为固体形式，但是用于制备本发明的纤维元件的纤维元件成形组合物可为液体形式。
在一个示例中，纤维结构包括多个在组成上相同或基本上相同的根据本发明的纤维元件。在另一个示例中，纤维结构可包括两种或更多种不同的根据本发明的纤维元件。纤维元件中的差异的非限制性示例可为物理差异诸如直径、长度、纹理、形状、刚性、弹性等方面的差异；化学差异诸如交联水平、溶解度、熔点、Tg、活性剂、纤维元件成形材料、颜色、活性剂含量、基重、纤维元件成形材料含量、纤维元件上任何涂层的存在、是否能够生物降解、是否疏水性、接触角等；当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件是否丧失其物理结构方面的差异；当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件的形态是否改变方面的差异；以及当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件释放其活性剂中的一种或多种的速率方面的差异。在一个示例中，纤维结构内的两种或更多种纤维元件可包含相同的纤维元件成形材料，但是具有不同的活性剂。这可为其中不同的活性剂可能彼此不相容的情况，例如阴离子表面活性剂(诸如洗发剂活性剂)和阳离子表面活性剂(诸如毛发调理剂活性剂)。
纤维元件中的差异的非限制性示例可为物理差异诸如直径、长度、纹理、形状、刚性、弹性等方面的差异；化学差异诸如交联水平、溶解度、熔点、Tg、活性剂、纤维元件成形材料、颜色、活性剂含量、纤维元件成形材料含量、纤维元件上任何涂层的存在、是否能够生物降解、是否疏水性、接触角等；当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件是否丧失其物理结构方面的差异；当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件的形态是否改变方面的差异；以及当纤维元件暴露于预期使用条件时该纤维元件释放其活性剂中的一种或多种的速率方面的差异。
在另一个示例中，纤维结构可表现出不同的区域，诸如不同基重、密度和/或厚度的区域。在另一个示例中，纤维结构可在其表面中的一个或多个上包含纹理。纤维结构的表面可包含图案诸如非随机重复图案。纤维结构可压印有压花图案。
在一个示例中，纤维结构可包含与纤维结构的其它部分不同的纤维元件的离散区域。
本发明的纤维结构和/或纤维元件可按原样使用或可涂覆有一种或多种活性剂。
在一个示例中，本发明的纤维结构表现出如根据本文所述厚度测试方法所测量的大于0.01mm和/或大于0.05mm和/或大于0.1mm和/或至约100mm和/或至约50mm和/或至约20mm和/或至约10mm和/或至约5mm和/或至约2mm和/或至约0.5mm和/或至约0.3mm的厚度。
在另一个示例中，本发明的纤维结构表现出如根据本文所述的拉伸测试方法所测量的约200g/cm或更大，和/或约500g/cm或更大，和/或约1000g/cm或更大，和/或约1500g/cm或更大，和/或约2000g/cm或更大和/或小于5000g/cm和/或小于4000g/cm和/或小于3000g/cm和/或小于2500g/cm的几何平均(GM)拉伸强度。
在另一个示例中，本发明的纤维结构表现出如根据本文所述的拉伸测试方法所测量的小于1000％和/或小于800％和/或小于650％和/或小于550％和/或小于500％和/或小于250％和/或小于100％的几何平均(GM)峰值伸长率。
在另一个示例中，本发明的纤维结构表现出如根据本文所述的拉伸测试方法所测量的小于5000g/cm和/或小于3000g/cm和/或大于100g/cm和/或大于500g/cm和/或大于1000g/cm和/或大于1500g/cm的几何平均(GM)切线模量。
在另一个示例中，本发明的纤维结构表现出如根据本文所述的拉伸测试方法所测量的小于5000g/cm和/或小于3000g/cm和/或小于2500g/cm和/或小于2000g/cm和/或小于1500g/cm和/或大于100g/cm和/或大于300g/cm和/或大于500g/cm的几何平均(GM)割线模量。
本发明的一种或多种、和/或多种纤维元件可通过本领域已知的任何合适方法形成纤维结构。当纤维结构暴露于纤维结构的预期使用条件时，纤维结构可用于从本发明的纤维元件递送活性剂。
在另一个示例中，纤维结构可表现出不同的区域，诸如不同基重、密度和/或厚度的区域。在另一个示例中，纤维结构可在其表面中的一个或多个上包含纹理。纤维结构的表面可包含图案诸如非随机重复图案。纤维结构可压印有压花图案。在另一个示例中，纤维结构可包括开孔。开孔可以非随机重复图案排列。
在一个示例中，纤维结构可包含与纤维结构的其它部分不同的纤维元件的离散区域。纤维结构内的不同区域的非限制性示例描述于美国公布的专利申请2013/017421和2013/0167305中，其以引用方式并入本文。
本发明纤维结构的用途的非限制性示例包括但不限于衣物洗涤烘干机基底、洗衣机基底、毛巾、硬质表面清洁和/或抛光基底、地板清洁和/或抛光基底、作为电池组分、婴儿擦拭物、成人擦拭物、女性卫生擦拭物、卫生纸擦拭物、窗清洁基底、油抑制剂和/或油清除剂基底、驱昆虫剂基底、游泳池化学基底、食品、口气清新剂、除臭剂、垃圾处理袋、包装膜和/或包裹物、伤口敷料、药物递送、建筑绝缘、作物和/或植物覆盖和/或铺垫、胶基底、皮肤护理基底、毛发护理基底、空气护理基底、水处理基底和/或过滤器、抽水马桶清洁基底、糖果基底、宠物食品、牲畜铺垫、牙齿美白基底、地毯清洁基底、以及本发明活性剂的其它合适用途。
在一个示例中，具有此类纤维元件的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解测试方法所测量的约60秒(s)或更少，和/或约30s或更少，和/或约10s或更少，和/或约5s或更少，和/或约2.0s或更少，和/或约1.5s或更少的平均崩解时间。
在一个示例中，本发明的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解测试方法所测量的约600秒(s)或更少，和/或约400s或更少，和/或约300s或更少，和/或约200s或更少，和/或约175s或更少，和/或约100s或更少，和/或约50s或更少，和/或大于1s的平均溶解时间。
在一个示例中，具有此类纤维元件的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解测试方法所测量的约1.0秒/gsm(s/gsm)或更少，和/或约0.5s/gsm或更少，和/或约0.2s/gsm或更少，和/或约0.1s/gsm或更/少，和/或约0.05s/gsm或更少，和/或约0.03s/gsm或更少的每gsm样品的平均崩解时间。
在一个示例中，具有此类纤维元件的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解测试方法所测量的约10秒/gsm(s/gsm)或更少，和/或约5.0s/gsm或更少，和/或约3.0s/gsm或更少，和/或约2.0s/gsm或更少，和/或约1.8s/gsm或更少，和/或约1.5s/gsm或更少的每gsm样品的平均溶解时间。
在某些实施方案中，如根据本文所述的水含量测试方法所测量的，合适的纤维结构可具有约0％至约20％的水含量(水分％)；在某些实施方案中，纤维结构可具有约1％至约15％的水含量；并且在某些实施方案中，纤维结构可具有约5％至约10％的水含量。
在一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的小于1和/或小于0.9和/或小于0.8和/或小于0.7和/或小于0.6和/或大于0.1和/或大于0.2和/或大于0.3和/或约0.4至约0.7和/或约0.45至约0.6的基重指数比。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1和/或大于1.025和/或大于1.05和/或小于3和/或小于2和/或小于1.8和/或小于1.5和/或约1至约1.5和/或约1至约1.3和/或约1.025至约1.1的基重指数过渡比。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于1和/或大于1.03和/或大于1.05和/或大于1.075和/或大于1.1和/或大于1.125和/或小于3和/或小于2和/或小于1.8和/或小于1.5和/或小于1.3和/或约1.03至约2和/或约1.05至约1.5和/或约1.075至约1.3的纤维取向指数比。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm和/或大于0.3mm和/或大于0.5mm和/或大于0.75mm和/或小于10mm和/或小于7mm和/或小于5mm和/或小于3mm和/或小于2mm和/或约0.15mm至约10mm和/或约0.3mm至约5mm的平均开孔当量直径。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于约0.005％和/或大于约0.01％和/或大于约0.5％和/或大于约1％和/或大于约2％和/或大于约4％和/或小于约80％和/或小于约50％和/或小于约30％和/或小于约10％和/或约0.005％至约80％和/或约0.01％至约10％的平均开口面积分数。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0005和/或大于0.001和/或大于0.003和/或大于0.005和/或大于0.007和/或小于0.08和/或小于0.07和/或小于0.05和/或小于0.03和/或小于0.01和/或约0.001至约0.07和/或约0.005至约0.05和/或约0.007至约0.03的壁区域斜率。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.0001和/或大于0.0003和/或大于0.0005和/或大于0.0007和/或小于0.1和/或小于0.07和/或小于0.05和/或小于0.03和/或小于0.02和/或约0.0001至约0.07和/或约0.0003至约0.05和/或约0.0005至约0.03的过渡区域斜率。
在另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的开孔参数测试方法所测量的大于0.02mm2和/或大于0.05mm2和/或大于0.1mm2和/或大于0.2mm2和/或大于0.3mm2和/或大于0.5mm2和/或大于0.7mm2和/或小于75mm2和/或小于50mm2和/或小于25mm2和/或小于10mm2和/或小于5mm2和/或小于4mm2和/或小于3mm2和/或小于2mm2和/或小于1mm2和/或约0.02mm2至约75mm2和/或约0.1mm2至约50mm2和/或约0.1mm2至约10mm2的平均开孔面积。
在本发明的另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.1mm至约10mm的开孔光圆直径。
在本发明的另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.02mm2至约75mm2的开孔光圆面积。
在本发明的另一个示例中，纤维结构表现出如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的约0.005％至约80％的开孔光圆百分比。
纤维元件
本发明的纤维元件诸如长丝和/或纤维包含一种或多种纤维元件成形材料。除了纤维元件成形材料之外，纤维元件还可包含诸如当纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构暴露于预期使用条件下时，能够从纤维元件例如长丝释放的存在于纤维元件内的一种或多种活性剂。在一个示例中，存在于纤维元件中的一种或多种纤维元件成形材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计小于80％，并且存在于纤维元件中的一种或多种活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20％。
在一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计，约100％和/或大于95％和/或大于90％和/或大于85％和/或大于75％和/或大于50％的一种或多种纤维元件成形材料。例如，纤维元件成形材料可包含聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素以及其它合适的聚合物，尤其是羟基聚合物。
在另一个示例中，本发明的纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，其中存在于纤维元件中的纤维元件成形材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计为约5％至小于80％，并且存在于纤维元件中的活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计为大于20％至约95％。
在一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计至少10％、和/或至少15％、和/或至少20％、和/或小于80％、和/或小于75％、和/或小于65％、和/或小于60％、和/或小于55％、和/或小于50％、和/或小于45％、和/或小于40％的纤维元件成形材料，以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20％、和/或至少35％、和/或至少40％、和/或至少45％、和/或至少50％、和/或至少60％、和/或小于95％、和/或小于90％、和/或小于85％、和/或小于80％、和/或小于75％的活性剂。
在一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计至少5％、和/或至少10％、和/或至少15％、和/或至少20％、和/或小于50％、和/或小于45％、和/或小于40％、和/或小于35％、和/或小于30％、和/或小于25％的纤维元件成形材料，以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于50％、和/或至少55％、和/或至少60％、和/或至少65％、和/或至少70％、和/或小于95％、和/或小于90％、和/或小于85％、和/或小于80％、和/或小于75％的活性剂。在一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于80％的活性剂。
在另一个示例中，一种或多种纤维元件成形材料和活性剂以4.0或更小、和/或3.5或更小、和/或3.0或更小、和/或2.5或更小、和/或2.0或更小、和/或1.85或更小、和/或小于1.7、和/或小于1.6、和/或小于1.5、和/或小于1.3、和/或小于1.2、和/或小于1、和/或小于0.7、和/或小于0.5、和/或小于0.4、和/或小于0.3、和/或大于0.1、和/或大于0.15、和/或大于0.2的纤维元件成形材料与活性剂的总含量的重量比存在于纤维元件中。
在另一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计约10％和/或约15％至小于80％的纤维元件成形材料，诸如聚乙烯醇聚合物、淀粉聚合物和/或羧甲基纤维素聚合物，以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20％至约90％和/或至约85％的活性剂。纤维元件还可包含增塑剂诸如甘油和/或pH调节剂诸如柠檬酸。
在另一个示例中，本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计约10％和/或约15％至小于80％的纤维元件成形材料，诸如聚乙烯醇聚合物、淀粉聚合物和/或羧甲基纤维素聚合物，以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20％至约90％和/或至约85％的活性剂，其中纤维元件成形材料与活性剂的重量比为4.0或更小。纤维元件还可包含增塑剂诸如甘油和/或pH调节剂诸如柠檬酸。
在本发明的甚至另一个示例中，纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和当纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构暴露于预期使用条件下时能够释放和/或被释放的一种或多种活性剂，该活性剂选自：酶、漂白剂、助洗剂、螯合剂、感觉剂、分散剂以及它们的混合物。在一个示例中，纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计，总含量小于95％和/或小于90％和/或小于80％和/或小于50％和/或小于35％和/或至约5％和/或至约10％和/或至约20％的纤维元件成形材料，以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计，总含量大于5％和/或大于10％和/或大于20％和/或大于35％和/或大于50％和/或大于65％和/或至约95％和/或至约90％和/或至约80％的活性剂，该活性剂选自酶、漂白剂、助洗剂、螯合剂、香料、抗微生物剂、抗菌剂、抗真菌剂以及它们的混合物。在一个示例中，活性剂包含一种或多种酶。在另一个示例中，活性剂包含一种或多种漂白剂。在另一个示例中，活性剂包含一种或多种助洗剂。在另一个示例中，活性剂包含一种或多种螯合剂。在另一个示例中，活性剂包含一种或多种香料。在甚至另一个示例中，活性剂包含一种或多种抗微生物剂、抗菌剂和/或抗真菌剂。
在本发明的另一个示例中，本发明的纤维元件可包含如果它们变成空气传播时可产生健康和/或安全问题的活性剂。例如，纤维元件可用于抑制纤维元件内的酶变成空气传播的。
在一个示例中，本发明的纤维元件可为熔喷纤维元件。在另一个示例中，本发明的纤维元件可为纺粘纤维元件。在另一个示例中，在释放一种或多种其活性剂之前和/之后，纤维元件可为中空纤维元件。
本发明的纤维元件可为亲水性或疏水性的。纤维元件可经表面处理和/或内部处理以改变纤维元件的固有亲水性或疏水性特性。
在一个示例中，纤维元件表现出如根据本文所述的直径测试方法所测量的小于100μm和/或小于75μm和/或小于50μm和/或小于25μm和/或小于10μm和/或小于5μm和/或小于1μm的直径。在另一个示例中，本发明的纤维元件表现出如根据本文所述的直径测试方法所测量的大于1μm的直径。本发明的纤维元件的直径可用于控制存在于纤维元件中的一种或多种活性剂的释放速率和/或损失率和/或改变纤维元件的物理结构。
纤维元件可包含两种或更多种不同的活性剂。在一个示例中，纤维元件包含两种或更多种不同的活性剂，其中该两种或更多种不同的活性剂是彼此相容的。在另一个示例中，纤维元件包含两种或更多种不同的活性剂，其中该两种或更多种不同的活性剂是彼此不相容的。
在一个示例中，纤维元件可包含纤维元件内的活性剂和/或添加剂，和/或在纤维元件的外表面上的活性剂和/或添加剂，诸如在纤维元件上的活性剂和/或添加剂涂层。在纤维元件的外表面上的活性剂和/或添加剂可以与存在于纤维元件中的活性剂和/或添加剂相同或不同。如果不同，则活性剂和/或添加剂可彼此相容或不相容。
在一个示例中，一种或多种活性剂可均匀分布到或基本上均匀分布在整个纤维元件中。在另一个示例中，一种或多种活性剂可作为纤维元件内的离散区域分布。在另一个示例中，至少一种活性剂均匀地或基本上均匀地分布在整个纤维元件中，并且至少一种其它的活性剂作为纤维元件内的一个或多个离散区域分布。在另一个示例中，至少一种活性剂作为纤维元件内的一个或多个离散区域分布，并且至少一种其它的活性剂作为不同于纤维元件内的第一离散区域的一个或多个离散区域分布。
纤维元件成形材料
纤维元件成形材料是任何合适的材料，诸如表现出适用于诸如通过纺丝工艺制备纤维元件的特性的聚合物或能够产生聚合物的单体。
在一个示例中，纤维元件成形材料可包含极性溶剂可溶的材料，诸如醇可溶的材料和/或水可溶的材料。
在另一个示例中，纤维元件成形材料可包含非极性溶剂可溶的材料。
在另一个示例中，纤维元件成形材料可包含极性溶剂可溶的材料并且不含(按干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计小于5％和/或小于3％和/或小于1％和/或0％)非极性溶剂可溶的材料。
在另一个示例中，纤维元件成形材料可以为成膜材料。在另一个示例中，纤维元件成形材料可为合成的或天然来源的，并且它可发生化学、酶促和/或物理改性。
在本发明的甚至另一个示例中，纤维元件成形材料可包含选自下列的聚合物：来源于丙烯酸类单体诸如烯键式不饱和羧基单体以及烯键式不饱和单体的聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸和丙烯酸甲酯的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧烷、淀粉和淀粉衍生物、普鲁兰、明胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素和羧甲基纤维素。
在另一个示例中，纤维元件成形材料可包含选自下列的聚合物：聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、蛋白质、藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、聚乙二醇、四亚甲基醚二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、以及它们的混合物。
在另一个示例中，纤维元件成形材料包含选自下列的聚合物：普鲁兰、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、藻酸钠、黄原胶、黄蓍胶、瓜尔胶、金合欢胶、***树胶、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物、羧乙烯基聚合物、糊精、果胶、甲壳质、果聚糖、爱生兰、胶原、明胶、玉米素、谷蛋白、大豆蛋白、酪蛋白、聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、蛋白质、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、聚乙二醇、四亚甲基醚二醇、羟甲基纤维素、以及它们的混合物。
极性溶剂可溶的材料
极性溶剂可溶的材料的非限制性示例包括极性溶剂可溶的聚合物。极性溶剂可溶的聚合物可为合成的或天然来源的，并且可发生化学和/或物理改性。在一个示例中，极性溶剂可溶的聚合物表现出至少10,000g/mol、和/或至少20,000g/mol、和/或至少40,000g/mol、和/或至少80,000g/mol、和/或至少100,000g/mol、和/或至少1,000,000g/mol、和/或至少3,000,000g/mol、和/或至少10,000,000g/mol、和/或至少20,000,000g/mol、和/或至约40,000,000g/mol、和/或至约30,000,000g/mol的重均分子量。
在一个示例中，极性溶剂可溶的聚合物选自：醇可溶的聚合物、水溶性聚合物、以及它们的混合物。水溶性聚合物的非限制性示例包括水溶性羟基聚合物、水溶性热塑性聚合物、水溶性能够生物降解的聚合物、水溶性不能够生物降解的聚合物、以及它们的混合物。在一个示例中，水溶性聚合物包含聚乙烯醇。在另一个示例中，水溶性聚合物包含淀粉。在另一个示例中，水溶性聚合物包含聚乙烯醇和淀粉。
a.水溶性羟基聚合物-根据本发明的水溶性羟基聚合物的非限制性示例包括多元醇，诸如聚乙烯醇、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、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、脱乙酰壳多糖共聚物、纤维素衍生物诸如纤维素醚和纤维素酯衍生物、纤维素共聚物、半纤维素、半纤维素衍生物、半纤维素共聚物、树胶、***聚糖、半乳聚糖、蛋白质和多种其它多糖、以及它们的混合物。
在一个示例中，本发明的水溶性羟基聚合物包含多糖。
如本文所用，术语“多糖”是指天然多糖和多糖衍生物和/或改性多糖。合适的水溶性多糖包括但不限于淀粉、淀粉衍生物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、树胶、***聚糖、半乳聚糖、以及它们的混合物。水溶性多糖可表现出约10,000g/mol至约40,000,000g/mol、和/或大于100,000g/mol、和/或大于1,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol至约40,000,000g/mol的重均分子量。
水溶性多糖可包含非纤维素和/或非纤维素衍生物和/或非纤维素共聚物水溶性多糖。此类非纤维素水溶性多糖可选自：淀粉、淀粉衍生物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、树胶、***聚糖、半乳聚糖、以及它们的混合物。
在另一个示例中，本发明的水溶性羟基聚合物包含非热塑性聚合物。
水溶性羟基聚合物可具有约10,000g/mol至约40,000,000g/mol、和/或大于100,000g/mol、和/或大于1,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol至约40,000,000g/mol的重均分子量。较高分子量和较低分子量的水溶性羟基聚合物可与具有某个期望重均分子量的羟基聚合物结合地使用。
水溶性羟基聚合物诸如天然淀粉的熟知改性包括化学改性和/或酶改性。例如，天然淀粉可被酸解、羟乙基化、羟丙基化和/或氧化。此外，水溶性羟基聚合物可包含臼齿形玉米淀粉。
天然存在的淀粉一般是直链淀粉和D-葡萄糖单元的支链淀粉聚合物的混合物。直链淀粉基本上是D-葡萄糖单元通过(1,4)-α-D键连接的线型聚合物。支链淀粉是D-葡萄糖单元的高度支化聚合物，该D-葡萄糖单元通过(1,4)-α-D键和(1,6)-α-D键在支化点连接。天然存在的淀粉通常包含相对高含量的支链淀粉，例如玉米淀粉(64％-80％支链淀粉)、蜡质玉米(93％-100％支链淀粉)、稻(83％-84％支链淀粉)、马铃薯(约78％支链淀粉)和小麦(73％-83％支链淀粉)。虽然所有淀粉是本文潜在可用的，本发明最常用的是高支链淀粉的天然淀粉，其来源于农业来源，这具有供应充足、易于补充和廉价的优点。
如本文所用，“淀粉”包括任何天然存在的未改性淀粉、改性淀粉、合成淀粉、以及它们的混合物，以及直链淀粉或支链淀粉级分的混合物；淀粉可通过物理、化学、或生物学方法、或它们的组合进行改性。本发明对未改性或改性淀粉的选择可取决于期望的最终产物。在本发明的一个实施方案中，可用于本发明的淀粉或淀粉混合物具有按淀粉或其混合物的重量计约20％至约100％，更典型地约40％至约90％，甚至更典型地约60％至约85％的支链淀粉含量。
合适的天然存在的淀粉可包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、西谷椰子淀粉、木薯淀粉、稻淀粉、大豆淀粉、竹竽淀粉、支链淀粉(amioca starch)、蕨淀粉、藕淀粉、蜡质玉米淀粉和高直链淀粉玉米淀粉。天然存在的淀粉尤其是玉米淀粉和小麦淀粉是优选的淀粉聚合物，这是因为它们的经济性和可用性。
可以用其它单体来接枝本文的聚乙烯醇以改变其特性。已经成功地将大量单体接枝到聚乙烯醇。此类单体的非限制性示例包括乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、2-甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯腈、1,3-丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、苯基烯丙基醚磺酸钠、苯基甲代烯丙基醚磺酸钠、2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸(AMP)、偏二氯乙烯、氯乙烯、乙烯胺和多种丙烯酸酯。
在一个示例中，水溶性羟基聚合物选自：聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素以及它们的混合物。合适的聚乙烯醇的非限制性示例包括可从SekisuiSpecialty Chemicals America，LLC(Dallas，TX)以商品名商购获得的那些。合适的羟丙基甲基纤维素的非限制性示例包括可从Dow Chemical Company(Midland，MI)以商品名商购获得的那些，包括与上文提到的羟丙基甲基纤维素的组合。
b.水溶性热塑性聚合物-合适的水溶性热塑性聚合物的非限制性示例包括热塑性淀粉和/或淀粉衍生物、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚己内酯、聚酯酰胺和某些聚酯、以及它们的混合物。
本发明的水溶性热塑性聚合物可为亲水性的或疏水性的。水溶性热塑性聚合物可经表面处理和/或内部处理以改变热塑性聚合物的固有亲水性或疏水性特性。
水溶性热塑性聚合物可包含能够生物降解的聚合物。
可使用热塑性聚合物的任何合适的重均分子量。例如，根据本发明的热塑性聚合物的重均分子量大于约10,000g/mol、和/或大于约40,000g/mol、和/或大于约50,000g/mol、和/或小于约500,000g/mol、和/或小于约400,000g/mol、和/或小于约200,000g/mol。
非极性溶剂可溶的材料
非极性溶剂可溶的材料的非限制性示例包括非极性溶剂可溶的聚合物。合适的非极性溶剂可溶的材料的非限制性示例包括纤维素、甲壳质、甲壳质衍生物、聚烯烃、聚酯、它们的共聚物、以及它们的混合物。聚烯烃的非限制性示例包括聚丙烯、聚乙烯以及它们的混合物。聚酯的非限制性示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。
非极性溶剂可溶的材料可包含不能够生物降解的聚合物诸如聚丙烯、聚乙烯和某些聚酯。
可使用任何合适的重均分子量的热塑性聚合物。例如，根据本发明的热塑性聚合物的重均分子量大于约10,000g/mol、和/或大于约40,000g/mol、和/或大于约50,000g/mol、和/或小于约500,000g/mol、和/或小于约400,000g/mol、和/或小于约200,000g/mol。
活性剂
活性剂是一类经设计且旨在对除了纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构本身之外的某些物质提供有益效果，诸如对纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构外的环境提供有益效果的添加剂。活性剂可为任何合适的添加剂，其在纤维元件的预期使用条件下产生预期效应。例如，活性剂可选自：个人清洁和/或调理剂诸如毛发护理剂诸如洗发剂和/或毛发着色剂、毛发调理剂、皮肤护理剂、防晒剂和皮肤调理剂；衣物护理和/或调理剂诸如织物护理剂、织物调理剂、织物软化剂、织物抗皱剂、织物护理抗静电剂、织物护理去污剂、去垢剂、分散剂、抑泡剂、促泡剂、消泡剂和织物清新剂；液体和/或粉末餐具洗涤剂(用于手洗餐具洗涤和/或自动餐具洗涤机应用)、硬质表面护理剂、和/或调理剂和/或抛光剂；其它清洁和/或调理剂诸如抗微生物剂、抗菌剂、抗真菌剂、织物调色剂、香料、漂白剂(诸如含氧漂白剂、过氧化氢、过碳酸盐漂白剂、过硼酸盐漂白剂、氯漂白剂)、漂白活化剂、螯合剂、助洗剂、洗剂、增亮剂、空气护理剂、地毯护理剂、染料转移抑制剂、粘土污垢去除剂、抗再沉积剂、聚合物去垢剂、聚合物分散剂、烷氧基化多胺聚合物、烷氧基化聚羧酸酯聚合物、两亲接枝共聚物、溶解助剂、缓冲体系、水软化剂、水硬化剂、pH调节剂、酶、凝聚剂、泡腾剂、防腐剂、化妆品剂、卸妆剂、发泡剂、沉积助剂、凝聚体形成剂、粘土、增稠剂、胶乳、二氧化硅、干燥剂、臭味控制剂、止汗剂、冷却剂、加温剂、吸水凝胶剂、抗炎剂、染料、颜料、酸和碱；液体处理活性剂；农业活性剂；工业活性剂；可摄取活性剂诸如药剂、牙齿美白剂、牙齿护理剂、漱口剂、牙周护理剂、可食用剂、食疗剂、维生素、矿物质；水处理剂诸如水净化和/或水消毒剂、以及它们的混合物。
合适的美容剂、皮肤护理剂、皮肤调理剂、毛发护理剂、和毛发调理剂的非限制性示例在CTFA Cosmetic Ingredient Handbook，第二版，The Cosmetic，Toiletries，andFragrance Association，Inc.1988，1992中进行了描述。
一种或多种类别的化学品可用于上文列出的活性剂中的一种或多种。例如，表面活性剂可用于上述任何数目的活性剂。同样地，漂白剂可用于织物护理、硬质表面清洁、餐具洗涤以及甚至牙齿美白。因此，本领域的普通技术人员将会知道将基于纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构期望的预期用途来选择活性剂。
例如，如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被用于毛发护理和/或调理，则可选择一种或多种合适的表面活性剂，诸如起泡表面活性剂，以在暴露于纤维元件和/或颗粒和/或掺入纤维元件和/或颗粒的纤维结构的预期使用条件时向消费者提供期望的有益效果。
在一个示例中，如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被设计或旨在用于在衣物洗涤操作中洗涤衣物时，则可选择一种或多种合适的表面活性剂和/或酶和/或助洗剂和/或香料和/或抑泡剂和/或漂白剂，以在暴露于纤维元件和/或颗粒和/或掺入纤维元件和/或颗粒的纤维结构的预期使用条件时向消费者提供期望的有益效果。在另一个示例中，如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被设计用于洗涤操作中的洗涤衣物和/或餐具洗涤操作中的清洁餐具时，则纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构可包含衣物洗涤剂组合物或餐具洗涤剂组合物或用于此类组合物中的活性剂。在另一个示例中，如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被设计用于清洁和/或消毒抽水马桶，则纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构可包含抽水马桶清洁组合物和/或泡腾组合物和/或用于此类组合物中的活性剂。
在一个示例中，活性剂选自：表面活性剂、漂白剂、酶、抑泡剂、促泡剂、织物软化剂、义齿清洁剂、毛发清洁剂、毛发护理剂、个人健康护理剂诸如苯海拉明、调色剂、以及它们的混合物。
活性剂的释放
当纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于触发条件时，一种或多种活性剂可从纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构释放。在一个示例中，当纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构或其部分丧失其特征，换句话讲，丧失其物理结构时，一种或多种活性剂可从纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构或其部分释放。例如，当纤维元件成形材料溶解、熔融或经历一些其它转化步骤使得其结构丧失时，纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构丧失其物理结构。在一个示例中，当纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构的形态变化时，一种或多种活性剂可从纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构释放。
在另一个示例中，当纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构或其部分改变其特征，换句话讲，改变其物理结构而不丧失其物理结构时，一种或多种活性剂可从纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构或其部分释放。例如，当纤维元件成形材料溶胀、皱缩、变长、和/或变短，但保持其纤维元件成形特性时，纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构改变其物理结构。
在另一个示例中，在其形态不变化的情况下(不丧失或改变其物理结构)，一种或多种活性剂可从纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构释放。
在一个示例中，在将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于例如如上所述通过造成纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构丧失或改变其特征而导致活性剂释放的触发条件时，纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构可释放活性剂。触发条件的非限制性示例包括将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于溶剂、极性溶剂诸如醇和/或水，和/或非极性溶剂，其可以是顺序的，这取决于纤维元件成形材料是否包含可溶于极性溶剂的材料和/或可溶于非极性溶剂的材料；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于热，诸如暴露于大于75℉和/或大于100℉和/或大于150℉和/或大于200℉和/或大于212℉的温度；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于冷，诸如暴露于小于40℉和/或小于32℉和/或小于0℉的温度；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于力，诸如通过使用纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构的消费者施加的拉伸力；和/或将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于化学反应；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于导致相变化的条件；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于pH变化和/或压力变化和/或温度变化；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于导致纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构释放一种或多种其活性剂的一种或多种化学品；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于超声；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于光和/或特定波长；将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于不同离子强度；和/或将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于从另一纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构释放的活性剂。
在一个示例中，当包括纤维元件和/或颗粒的纤维结构经受触发步骤时，一种或多种活性剂从本发明的纤维元件和/或颗粒释放，所述触发步骤选自：用纤维结构预处理织物制品上的污渍；通过使纤维结构与水接触形成洗涤液体；使纤维结构在烘干机中翻滚；在烘干机中加热纤维结构；以及它们的组合。
纤维元件成形组合物
本发明的纤维元件由纤维元件成形组合物制成。纤维元件成形组合物是基于极性溶剂的组合物。在一个示例中，纤维元件成形组合物是包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂的含水组合物。
当由纤维元件成形组合物制备纤维元件时，可在约20℃至约100℃和/或约30℃至约90℃和/或约35℃至约70℃和/或约40℃至约60℃的温度下加工纤维元件成形组合物。
在一个示例中，纤维元件成形组合物可包含至少20重量％和/或至少30重量％和/或至少40重量％和/或至少45重量％和/或至少50重量％至约90重量％和/或至约85重量％和/或至约80重量％和/或至约75重量％的一种或多种纤维元件成形材料、一种或多种活性剂、以及它们的混合物。纤维元件成形组合物可包含约10重量％至约80重量％的极性溶剂，诸如水。
在一个示例中，基于纤维元件成形组合物的总重量计，纤维元件成形组合物的非挥发性组分的含量可以为约20重量％和/或30重量％和/或40重量％和/或45重量％和/或50重量％至约75重量％和/或80重量％和/或85重量％和/或90重量％。非挥发性组分可由纤维元件成形材料，诸如主链聚合物、活性剂以及它们的组合构成。纤维元件成形组合物的挥发性组分将包含其余的百分比，并且基于纤维元件成形组合物的总重量计，其在10重量％至80重量％的范围内。
在纤维元件纺丝工艺中，在纤维元件离开纺丝模头时需要具有初始稳定性。毛细管数用于表征这种初始稳定性标准。在模头的条件下，毛细管数可以为至少1和/或至少3和/或至少4和/或至少5。
在一个示例中，纤维元件成形组合物表现出至少约1至约50和/或至少约3至约50和/或至少约5至约30的毛细管数，使得纤维元件成形组合物可有效地聚合物加工成纤维元件。
如本文所用，“聚合物加工”是指任何纺丝操作和/或纺丝工艺，由此由纤维元件成形组合物形成包含经处理的纤维元件成形材料的纤维元件。纺丝操作和/或工艺可包括纺粘法、熔喷法、静电纺丝法、旋转纺丝法、连续长丝制备和/或丝束纤维制备操作/工艺。如本文所用，“经处理的纤维元件成形材料”是指已经历熔融加工操作和产生纤维元件的后续聚合物加工操作的任何纤维元件成形材料。
毛细管数是用来表征这种小滴破碎可能性的无量纲数。较大的毛细管数表示流体离开模头时更多的稳定性。毛细管数定义如下：
V是模头出口处的流体速度(单位是长度每时间)，
η是在模头条件下的流体粘度(单位是质量每长度*时间)，
σ是流体的表面张力(单位是质量每时间2)。当速度、粘度和表面张力用一组一致的单位表示时，所得的毛细管数将不具有其本身的单位；独自的单位将抵消掉。
定义毛细管数用于模头出口处的条件。流体速度是流体流经模头开口的平均速度。平均速度定义如下：
Vol'＝体积流速(单位是长度3/时间)，
Area＝模头出口处的横截面积(单位是长度2)。
当模头开口是圆孔穴时，则流体速度可定义如下
R是圆孔穴的半径(单位是长度)。
流体粘度将取决于温度并且可取决于剪切速率。剪切致稀流体的定义包括对剪切速率的依赖。表面张力将取决于流体组成和流体温度。
在一个示例中，纤维元件成形组合物可包含一种或多种剥离剂和/或润滑剂。合适的剥离剂和/或润滑剂的非限制性示例包括脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪醇、脂肪酸酯、磺化脂肪酸酯、乙酸脂肪胺和脂肪酸酰胺、硅氧烷、氨基硅氧烷、含氟聚合物、以及它们的混合物。
在一个示例中，纤维元件成形组合物可包含一种或多种防粘连剂和/或防粘剂。合适的防粘连剂和/或防粘剂的非限制性示例包括淀粉、改性淀粉、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石和云母。
本发明的活性剂可在纤维元件形成之前和/或期间加入纤维元件成形组合物中，和/或可在纤维元件形成之后加入纤维元件中。例如，在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后，可将香料活性剂施加于纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构。在另一个示例中，在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后，可将酶活性剂施加于纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构。在另一个示例中，在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后，可将一种或多种颗粒施加于纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构，该颗粒可能不适用于穿过用于制备纤维元件的纺丝工艺。
延伸助剂
在一个示例中，纤维元件包含延伸助剂。延伸助剂的非限制性示例可包括聚合物、其它延伸助剂、以及它们的组合。
在一个示例中，延伸助剂具有至少约500,000Da的重均分子量。在另一个示例中，延伸助剂的重均分子量为约500,000至约25,000,000，在另一个示例中为约800,000至约22,000,000，在另一个示例中为约1,000,000至约20,000,000，并且在另一个示例中为约2,000,000至约15,000,000。高分子量延伸助剂在本发明的一些示例中是尤其适合的，这是由于其提高延伸熔体粘度并减少熔融破裂的能力。
当用于熔喷法时，将有效量的延伸助剂加到本发明的组合物中以视觉上减少纺丝工艺期间的纤维的熔体破裂和毛细管破碎，使得能够熔纺出具有相对一致直径的基本上连续的纤维。不考虑用于制备纤维元件和/或颗粒的方法，当使用时，在一个示例中，延伸助剂可基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计以约0.001％至约10％存在，并且在另一个示例中基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计以约0.005％至约5％存在，在另一个示例中基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计以约0.01％至约1％存在，并且在另一个示例中基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计以约0.05％至约0.5％存在。
可用作延伸助剂的聚合物的非限制性示例可包括藻酸盐、角叉菜胶、果胶、甲壳质、瓜尔胶、黄多醣胶、琼脂、***树胶、刺梧桐树胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、烷基纤维素、羟烷基纤维素、羧基烷基纤维素、以及它们的混合物。
其它延伸助剂的非限制性示例可包括改性的和未改性的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯亚胺、聚酰胺、聚环氧烷(包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙烯环氧丙烷)、以及它们的混合物。
溶解助剂
当纤维元件包含超过40％的表面活性剂或当表面活性剂组合物在冷水中使用时，本发明的纤维元件可掺入溶解助剂以加速溶解，从而减少不溶解的或溶解性差的表面活性剂聚集体(有时可能形成)的形成。溶解助剂的非限制性示例包括氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾、氯化镁、和硫酸镁。
缓冲液体系
可配制本发明的纤维元件使得在用于含水清洁操作期间，例如洗涤衣服或餐具和/或洗涤毛发期间，洗涤水将具有介于约5.0和约12之间、和/或介于约7.0和10.5之间的pH。在餐具洗涤操作的情况下，洗涤水的pH通常介于约6.8和约9.0之间。在衣服洗涤的情况下，洗涤水的pH通常介于7和11之间。用于将pH控制在推荐的使用水平上的技术包括使用缓冲剂、碱、酸等，并且是本领域的技术人员所熟知的。这些包括使用碳酸钠、柠檬酸或柠檬酸钠、单乙醇胺或其它胺、硼酸或硼酸盐、以及本领域熟知的其它pH调节化合物。
本发明包括可用作“低pH”洗涤剂组合物的纤维元件和/或纤维结构，并且其尤其适用于本发明的表面活性剂体系且可提供小于8.5、和/或小于8.0、和/或小于7.0、和/或小于7.0、和/或小于5.5、和/或至约5.0的应用pH值
本发明包括动态洗涤中pH特征纤维元件。此类纤维元件可结合使用蜡覆盖的柠檬酸颗粒与其它pH控制剂，使得(i)与水接触3分钟后，洗涤液体的pH大于10；(ii)与水接触10分钟后，洗涤液体的pH小于9.5；(iii)与水接触20分钟后，洗涤液体的pH小于9.0；并且(iv)任选地，其中洗涤液体的平衡pH在高于7.0至8.5的范围内。
用于制备纤维元件的方法的非限制性示例
可制备本发明的纤维元件，例如长丝，如图7和图8所示。如图7和图8所示，用于制备根据本发明的纤维元件10(例如长丝)的方法20包括以下步骤：
a.诸如从槽24中提供包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂的纤维元件成形组合物22；以及
b.将纤维元件成形组合物22诸如经由纺丝模头26纺丝成一种或多种纤维元件10诸如长丝，所述纤维元件包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂。
纤维元件成形组合物可在具有或不具有泵30的情况下，经由介于槽24和纺丝模头26之间的合适的管道28传送。在一个示例中，适于成批操作的增压槽24填充有适于纺丝的纤维元件成形组合物22。可使用泵30(诸如型号PEP II，容量为5.0立方厘米/转(cc/rev)，由Colfax Corporationn，Zenith Pumps分部(Monroe,N.C.,USA)制造)以有利于将纤维元件成形组合物22传送至纺丝模头26。可通过调节泵30的每分钟转数(rpm)来控制从增压槽24至纺丝模头26的纤维元件成形组合物22的流量。管道28用于连接增压槽24、泵30和纺丝模头26，以便将来自槽24的纤维元件成形组合物22传送(由箭头表示)到泵30，并且进入模头26。
当其中存在活性剂时，存在于纤维元件10中的一种或多种纤维元件成形材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为小于80％和/或小于70％和/或小于65％和/或50％或更小，并且当存在于纤维元件中时，一种或多种活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为大于20％和/或大于35％和/或50％或更大、65％或更大、和/或80％或更大。
如图7和图8所示，纺丝模头26可包括多个纤维元件成形孔穴32，孔穴32包括被同心衰减流体孔穴36围绕的熔体毛细管34，流体诸如空气穿过所述同心衰减流体孔穴以有利于在纤维元件成形组合物22离开纤维元件成形孔穴32时，将所述纤维元件成形组合物22拉细成纤维元件10。
在一个示例中，如图8所示的纺丝模头26具有两行或更多行相互以约1.524毫米(约0.060英寸)的节距P间隔开的环形挤出喷嘴(纤维元件成形孔穴32)。喷嘴具有约0.305毫米(约0.012英寸)的单一内径和约0.813毫米(约0.032英寸)的单一外径。每个独立的喷嘴包括被环状且发散的喇叭状孔口(同心衰减流体孔穴36)环绕的熔体毛细管34以对每个独立的熔体毛细管34提供衰减空气。通过喷嘴挤出的纤维元件成形组合物22由通过孔口提供的通常为圆柱形的湿空气流包围并细化以产生纤维元件10。
通过用电阻加热器(例如，由Pittsburgh(Pa.，USA)的Emerson Electric的Chromalox分部制造的加热器)加热来自源的压缩空气，可提供衰减空气。加入适量气流以在电加热的、恒温受控的递送管道条件下使热空气饱和或接近饱和。冷凝物在电加热的、恒温受控的分离器中被除去。
雏形纤维元件通过干燥空气流干燥，干燥空气流通过由干燥喷嘴提供的电阻加热器(未示出)而具有约149℃(约300℉)至约315℃(约600℉)的温度；并以相对于被纺丝的雏形纤维元件的一般方向约90°的角度排放。可在收集装置诸如带或织物上收集干燥的纤维元件，在一个示例中带或织物能够赋予图案，例如通过在带或织物上收集纤维元件赋予形成的纤维结构非随机重复图案。在成形区正下方添加真空源可用于帮助在收集装置上收集纤维元件。纤维元件的纺丝和收集产生包括相互缠结的纤维元件例如长丝的纤维结构。
在一个示例中，在形成纤维元件10时，在纺丝步骤期间，诸如通过干燥除去存在于纤维元件成形组合物22中的任何挥发性溶剂诸如水。在一个示例中，纤维元件成形组合物的挥发性溶剂诸如水的重量的大于30％和/或大于40％和/或大于50％在纺丝步骤期间被除去，诸如通过干燥所产生的纤维元件10被除去。
纤维元件成形组合物可包含任何合适总含量的纤维元件成形材料和任何合适含量的活性剂，只要由该纤维元件成形组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥的纤维结构的重量计总含量占纤维元件约5％至50％或更小的纤维元件成形材料，以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件50％至约95％的活性剂即可。
在一个示例中，纤维元件成形组合物可包含任何合适总含量的纤维元件成形材料和任何合适含量的活性剂，只要由该纤维元件成形组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒约5％至50％或更小的纤维元件成形材料，以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒50％至约95％的活性剂即可，其中纤维元件成形材料对活性剂总含量的重量比为1或更小。
在一个示例中，纤维元件成形组合物包含按纤维元件成形组合物的重量计约1％和/或约5％和/或约10％至约50％和/或至约40％和/或至约30％和/或至约20％的纤维元件成形材料；按纤维元件成形组合物的重量计约1％和/或约5％和/或约10％至约50％和/或至约40％和/或至约30％和/或至约20％的活性剂；以及按纤维元件成形组合物的重量计约20％和/或约25％和/或约30％和/或约40％和/或至约80％和/或至约70％和/或至约60％和/或至约50％的挥发性溶剂诸如水。纤维元件成形组合物可包含微量的其它活性剂，诸如按纤维元件成形组合物的重量计小于10％和/或小于5％和/或小于3％和/或小于1％的增塑剂、pH调节剂、和其它活性剂。
通过任何合适的纺丝工艺诸如熔喷、纺粘、静电纺丝和/或旋转纺丝将纤维元件成形组合物纺成一种或多种纤维元件和/或颗粒。在一个示例中，通过熔喷将纤维元件成形组合物纺成多个纤维元件和/或颗粒。例如，可将纤维元件成形组合物从槽中泵入熔喷喷丝头。在离开喷丝头中的纤维元件成形孔穴中的一个或多个时，用空气使纤维元件成形组合物细化，从而产生一个或多个纤维元件和/或颗粒。然后可将纤维元件和/或颗粒干燥以除去用于纺丝的任何残余的溶剂诸如水。
本发明的纤维元件和/或颗粒可例如以相互缠结的方式在带(未示出)诸如图案化带上收集使得包括纤维元件和/或颗粒的纤维结构形成。
一旦已形成前体纤维结构，就可使该前体纤维结构经受开孔过程；即赋予纤维结构一个或多个开孔以产生开孔纤维结构的过程。此类开孔方法的非限制示例包括压花、棒捅、旋转刀片开孔、钉扎、模切、模冲、针刺、滚花、气压成形、液压成形、激光切割和簇绒。图9示出适宜的开孔方法的非限制性示例。如图9所示，前体纤维结构38经受开孔操作(开孔过程)40，此类开孔操作的非限制性示例如上所述，其导致一个或多个开孔被赋予前体纤维结构38以形成开孔纤维结构42。
在一个示例中，前体纤维结构经受旋转刀片开孔操作，如通常在美国专利8,679,391中所述。在合适的旋转刀片开孔操作的一个示例中，前体纤维结构穿过包括与100节距环辊相互啮合的100节距齿辊的辊隙。齿辊上的齿具有带六个侧面的锥形末端，所述侧面从齿的基底部分渐缩至末端处的尖端，如图10A至10D所示。齿的基底部分具有竖直的前沿和后沿并且接合到锥形末端和齿辊的表面。将齿取向，从而长方向在MD上延伸。齿被布置成交错的图案，其具有0.100英寸(2.5mm)的CD节距P和在MD上的0.223英寸(5.7mm)的均匀末端对末端间距(TD)。总体齿高TH(包括锥形部分和竖直基底部分)为0.270英寸(6.9mm)，齿的长侧面上的侧壁角度为6.8度，并且锥形末端部分中的齿的前沿和后沿的侧壁角度为25度。100节距环辊也具有0.100英寸的CD节距P、0.270英寸的齿高TH、0.005英寸的末端半径TR和4.7度的侧壁角度。旋转刀片开孔辊和环辊在CD上对准使得齿的任一侧面上的间隙尺寸大约相等。
在另一个示例中，使前体纤维结构经受如下所述的钉扎操作。在一个示例中，前体纤维结构穿过在以相互啮合构造布置的两个相对针辊之间形成的辊隙，使得针从一个辊穿过在辊隙中的相对辊上的针之间的空间。典型的构造可采用具有相同针设计和布置的两个辊。然而，相对辊可具有不同的针设计和布置，可反而不具有针，而是具有其它纤维结构支撑构件，或可以为由顺应性材料构成的固体表面，从而允许针辊的针和顺应性表面之间的干涉。由针的末端描述的虚拟圆柱之间的干涉程度被描述为啮合深度。在纤维结构穿过相对辊之间形成的辊隙时，来自每个针辊的针与纤维结构接合并穿透纤维结构至一定深度，所述深度在很大程度上由辊之间的啮合深度和纤维结构的标称厚度确定。设备中所用的针可以为具有圆形横截面的锥形针，具有变尖的锥形末端。针的最大直径，从辊的表面直至锥形部分的基底为0.103英寸。锥形部分具有9度的壁角度。从辊的表面上延伸的总针长度为0.4050英寸。针以交错的纵向行布置，每行针具有沿由针的末端描述的虚拟圆的0.358英寸的MD节距(中心至中心)。邻行在横向上隔开0.100英寸并且环向偏置MD节距的一半。使相对的辊对准使得每个辊的对应MD行在相同平面中并且使得针以齿轮状方式相互啮合，其中相对针靠近针的相对辊MD行中的针之间的空间的中心穿过。
使用方法
在一个示例中，根据本发明的包含一种或多种织物护理活性剂的纤维结构可在用于处理织物制品的方法中利用。处理织物制品的方法可包括一个或多个选自下列的步骤：(a)在洗涤织物制品之前预处理织物制品；(b)使织物制品与由纤维结构或膜与水接触而形成的洗涤液体接触；(c)使织物制品与纤维结构或膜在烘干机中接触；(d)在纤维结构或膜的存在下在烘干机中干燥织物制品；以及(e)它们的组合。
在一些实施方案中，该方法还可包括在使纤维结构或膜与待预处理的织物制品接触之前将其预润湿的步骤。例如，可用水预润湿纤维结构或膜，然后附着到包含待预处理的污渍的织物的一部分上。另选地，可润湿织物并将纤维结构或膜置于或附着于其上。在一些实施方案中，该方法还可包括选择仅仅纤维结构或膜的一部分用于处理织物制品的步骤。例如，如果仅有一个织物护理制品待被处理，则可切下或切除纤维结构或膜的一部分并置于或附着于织物上，或者置于水中以形成相对少量的洗涤液体，然后其可用于预处理织物。以这种方式，使用者可根据手边的任务来定制织物处理方法。在一些实施方案中，纤维结构或膜的至少一部分可被施加到待使用装置处理的织物。示例性的装置包括但不限于刷子和海绵。可重复前述步骤中的任何一个或多个以获得期望的织物处理有益效果。
在另一个示例中，包含根据本发明的一种或多种毛发护理活性剂的纤维结构或膜可在用于处理毛发的方法中利用。处理毛发的方法可包括一个或多个选自下列的步骤：(a)在洗涤毛发之前预处理毛发；(b)使毛发接触由纤维结构或膜与水接触形成的洗涤液体；(c)在洗涤毛发之后后处理毛发；(d)使毛发接触由纤维结构或膜接触水形成的调理流体；以及(e)它们的组合。
开孔纤维结构的非限制性实施例
以下实施例例示了根据本发明的开孔纤维结构。如上文所述制备用于实施例的前体纤维结构，如图7和图8中所示。
实施例1(Ex.1)
如上所述，制备前体纤维结构，并且以3个层(100mm宽，与前体纤维结构的CD对准，并且在MD上400mm长)的叠堆形式层叠(形成前体多层纤维结构，换句话讲，在开孔之前)，所述前体纤维结构包含多根长丝，所述长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，具有280gsm的标称基重和约1mm的厚度。
然后，通过使前体多层纤维结构穿过旋转刀片开孔设备的辊隙，将前体多层纤维结构开孔，如图9和图10A至图10D所示以及如下文进一步所述的。前体多层纤维结构穿过辊隙，辊隙包括与100节距环辊相互啮合的100节距齿辊(旋转刀片开孔辊)。齿辊上的齿具有带六个侧面的锥形末端，该侧面从齿的基底部分渐缩至末端处的尖端。齿的基底部分具有竖直的前沿和后沿并且接合到锥形末端和齿辊的表面。将齿取向，从而长方向在MD上延伸。齿被布置成交错的图案，其具有0.100英寸(2.5mm)的CD节距P和在MD上的0.223英寸(5.7mm)的均匀末端对末端间距。总体齿高TH(包括锥形部分和竖直基底部分)为0.270英寸(6.9mm)，齿的长侧面上的侧壁角度为6.8度，并且锥形末端部分中的齿的前沿和后沿的侧壁角度为25度。100节距环辊也具有0.100英寸的CD节距P、0.270英寸的齿高TH、0.005英寸的末端半径TR和4.7度的侧壁角度。齿辊(旋转刀片开孔辊)和环辊在CD上对准使得齿的任一侧面上的间隙尺寸大约相等。齿辊和环辊之间的啮合深度设为约0.130英寸。前体多层纤维结构穿过辊隙，并且在进入和离开时基本上围绕辊零缠绕。虽然本发明没有要求，但约20gsm的牺牲聚合物纺粘网穿过多层纤维结构和齿辊之间的辊隙，以提供用于从齿辊剥离多层纤维结构的方便的方式。多层纤维结构以约10fpm的速度穿过辊隙。使用钢尺模将所得的开孔多层纤维结构切割成40mm×55mm的椭圆形。
该开孔纤维结构的开孔参数测试方法的结果示于下表1中。
使用本文所述的光学开孔特征测试方法观察所得开孔多层纤维结构中的开孔揭示良好形成的开孔具有细长形状，每个开孔具有朝向纤维结构的一个平面表面设置的较大开口和朝向相对的平面表面设置的较小开口。所有开孔被设置成使得较大开口朝向相同的大体为平面的表面，其被称为“齿侧”表面。典型的开孔表现出分别为约0.6mm-1.1mm和2.6mm-3.1mm的在齿侧处的表观短轴宽度和长轴宽度。典型的开孔表现出约0.2mm至1.9mm的在非齿侧处的表观短轴宽度和长轴宽度。纤维结构中的开孔由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的2.0mm的平均光圆直径和3.1mm2的平均光圆面积表征。
实施例2(Ex.2)
以3个层(100mm宽，与前体纤维结构的CD对准，并且在MD上400mm长)的叠堆形式制备前体纤维结构(形成前体多层纤维结构)，该前体纤维结构包含多根长丝，长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，具有280gsm的标称基重和约1mm的厚度。
然后，通过使多层纤维结构穿过旋转钉扎设备的辊隙，将前体多层纤维结构开孔，如图9所示以及如下文进一步描述的。前体多层纤维结构穿过在具有以相互啮合构造布置的针的两个相对针辊之间形成的辊隙，使得针从一个辊穿过辊隙中的相对辊上的针之间的空间。在前体多层纤维结构穿过相对针辊之间形成的辊隙时，来自每个针辊的针与纤维结构接合并穿透纤维结构至一定深度，该深度在很大程度上由辊之间的啮合深度和纤维结构的标称厚度确定。针辊的针是具有圆形横截面的锥形针，具有变尖的锥形末端。针的最大直径，从辊的表面直至锥形部分的基底为0.103英寸。锥形部分具有9°的壁角度。从针辊的表面上延伸的总针长度为0.4050英寸。针以交错的纵向行布置，每行针具有沿由针的末端描述的虚拟圆的0.358英寸的MD节距(中心至中心)。邻行在横向上隔开0.100英寸并且环向偏置MD节距的一半。使相对的行对准使得每个辊的对应MD行在相同平面中并且使得针以齿轮状方式相互啮合，其中相对针靠近针的相对辊MD行中的针之间的空间的中心穿过。相互啮合的针辊对之间的啮合深度设为约0.200英寸。
虽然本发明没有要求，但约20gsm的牺牲聚合物纺粘网同时穿过多层纤维结构和针辊之间的辊隙，以提供用于从针辊剥离多层纤维结构的方便的方式。
多层纤维结构以约10fpm的速度穿过辊隙。使用钢尺模将所得的开孔多层纤维结构切割成40mm×55mm的椭圆形。
该开孔纤维结构的开孔参数测试方法的结果示于下表1中。
使用本文所述的光学开孔特征测试方法观察所得的多层纤维结构中的开孔揭示良好形成的大致圆形的开孔，每个开孔具有朝向纤维结构的一个平面表面设置的较大开口和朝向相对的平面表面设置的较小开口。约一半的开孔被设置为较大开口朝向第一平面表面并且另外约一半的开孔被设置为较大开口朝向相对的第二平面表面。开孔的较大开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的1.0mm的平均光圆直径和0.81mm2的平均光圆面积表征。开孔的较小开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的0.14mm的平均光圆直径和0.015mm2的平均光圆面积表征。
实施例3(Ex.3)
将前体纤维结构切割成约75mm×75mm的纤维结构，该前体纤维结构包含多根长丝，长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，具有280gsm标称基重和约1mm的厚度。
如大致在图11A至图11C中所示并且下文进一步描述的，在平板式钉扎设备中将前体纤维结构开孔，该设备通过在液压机中将板压在一起而具有0.375英寸的啮合深度。
该设备包括一对相对的板，每个板具有接合于其上的锥形针阵列，每个针垂直于底板的平面。针以针的交错行布置形式布置，其中纵向上的邻行针各自偏移一半MD针节距。相对板布置成使得当在垂直于底板的方向上将其聚在一起时，针相互啮合。
板设置有对准的针，该针穿过两个板以确保锥形针的期望的对准。
锥形针具有圆形横截面与基本上圆柱形的基底部分，和变尖的基本上锥形末端部分。针的最大直径，从底板直至锥形部分的基底为0.064英寸。锥形末端部分具有与垂直线呈7度的壁角。从辊的表面上延伸的总针长度为0.5英寸。
将锥形针以交替的交错行形式布置，其具有0.1英寸的横向节距和0.358英寸的竖直节距。
该开孔纤维结构的开孔参数测试方法的结果示于下表1中。
使用本文所述的光学开孔特征测试方法观察所得的纤维结构中的开孔揭示良好形成的大致圆形的开孔，每个开孔具有朝向纤维结构的一个平面表面设置的较大开口和朝向相对的平面表面设置的较小开口。约一半的开孔被设置为较大开口朝向第一平面表面并且另外约一半的开孔被设置为较大开口朝向相对的第二平面表面。开孔的较大开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的0.93mm的平均光圆直径和0.67mm2的平均光圆面积表征。开孔的较小开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的0.44mm的平均光圆直径和0.15mm2的平均光圆面积表征。
实施例4(Ex.4)
将前体纤维结构切割成约75mm×75mm的纤维结构，该前体纤维结构包含多根长丝，长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，具有280gsm的标称基重和约1mm的厚度。
如大致在图11A至图11C中所示并且下文进一步描述的，在平板式钉扎设备中将纤维结构开孔，该设备通过在液压机中将板压在一起而具有0.375英寸的啮合深度。
该设备包括一对相对的板，每个板具有接合于其上的锥形针阵列，每个针垂直于底板的平面。针以针的交错行布置形式布置，其中纵向上的邻行针各自偏移一半MD针节距。相对板布置成使得当在垂直于底板的方向上将其聚在一起时，针相互啮合。
板具有对准针，该针穿过两个板以确保锥形针的期望的对准。
锥形针具有圆形横截面与基本上圆柱形的基底部分，和变尖的基本上锥形末端部分。锥形针的最大直径，从底板直至锥形部分的基底为0.132英寸。锥形末端部分具有与垂直线呈7度的壁角。从辊的表面上延伸的总针长度为0.5英寸。
将锥形针以交替的交错行形式布置，其具有0.1英寸的横向节距和0.358英寸的竖直节距。
该开孔纤维结构的开孔参数测试方法的结果示于下表1中。
使用本文所述的光学开孔特征测试方法观察所得的开孔纤维结构中的开孔揭示不规则形状的开孔，每个开孔具有朝向纤维结构的一个平面表面设置的较大开口和朝向相对的平面表面设置的较小开口。约一半的开孔被设置为较大开口朝向第一平面表面并且另外约一半的开孔被设置为较大开口朝向相对的第二平面表面。开孔的较大开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的1.4mm的平均光圆直径和1.5mm2的平均光圆面积表征。开孔的较小开口由如根据本文所述的光学开孔特征测试方法所测量的0.88mm的平均光圆直径和0.61mm2的平均光圆面积表征。
BWIR BWITR WRS TRS FOIR AAA AAED AFOA
实施例1 0.593 1.070 0.0024 0.0006 1.094 0.753 0.973 4.5％
实施例2 0.570 1.032 0.0020 0.0003 1.134 0.217 0.504 1.8％
实施例3 0.531 1.070 0.0030 0.0009 1.151 0.204 0.502 1.5％
实施例4 0.590 1.100 0.0024 0.0007 1.178 0.677 0.912 5.2％
表1
实施例5(Ex.5)
通过以下步骤制备前体纤维结构，该前体纤维结构包含多根长丝，长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，其具有303gsm的标称基重和约1mm的厚度：首先通过使手持式蒸汽产生装置通过前体纤维结构的一个表面上使前体纤维结构加湿来塑化纤维结构并且然后以3个层(90mm宽，与前体纤维结构的CD对准，并且在MD上500mm长)的叠堆形式布置前体纤维结构(形成多层纤维结构)，并且然后在多层纤维结构的表面上施加约0.5kPa的压力使相邻层表面紧密接触。选择加湿度以提供表面上纤维的改善的塑性，从而增强纤维的层间缔合，但不导致纤维结构塌缩、收缩或以其它方式变得难以处理。选择压力，使得多层纤维结构在处理的同时不容易分成独立的层，并使得纤维结构不永久性塌缩。
然后将多层纤维结构切割成约250mm长的两个部分。第一部分保留作为对照样品用于后续表征，并且然后通过使多层纤维结构穿过类似于上文实施例2的钉扎设备的辊隙将第二部分开孔。相互啮合的针辊对之间的啮合深度设为0.130英寸。
虽然本发明没有要求，但约20gsm的牺牲聚合物纺粘网同时穿过多层纤维结构和针辊之间的辊隙，以提供用于从针辊剥离多层纤维结构的方便的方式。
多层纤维结构以约10fpm的速度穿过辊隙。
使用根据本文所述的拉伸测试方法，测量所得的开孔多层纤维结构和对照多层纤维结构(未开孔)。如下表2所示，观察到相比于未开孔的对照多层纤维结构，开孔多层纤维结构的几何平均割线模量减小。虽然不受理论的束缚，但据信几何平均割线模量的减小可对应于最终用途的制品的柔软性和柔韧性的改善的触觉印象。还预期几何平均割线模量的减小将对应于与后续加工步骤的改善的相互作用，所述加工步骤包括但不限于，从针对最终使用者的便利性而设计的初级包装和/或分配装置中分配最终用途制品。
实施例6(Ex.6)
通过以下步骤制备前体纤维结构，该前体纤维结构包含多根长丝，长丝包含一种或多种纤维元件成形材料和一种或多种活性剂，其具有303gsm的标称基重和约1mm的厚度：首先通过使手持式蒸汽产生装置通过前体纤维结构的一个表面上使前体纤维结构加湿来塑化纤维结构并且然后以3个层(90mm宽，与前体纤维结构的CD对准，并且在MD上500mm长)的叠堆形式布置前体纤维结构(形成多层纤维结构)，并且然后在多层纤维结构的表面上施加约0.5kPa的压力以使相邻层表面紧密接触。选择加湿度以提供表面上纤维的改善的塑性，从而增强纤维的层间缔合，但不导致纤维结构塌缩、收缩或以其它方式变得难以处理。选择压力，使得多层纤维结构在处理的同时不容易分成独立的层，并使得纤维结构不永久性塌缩。
然后将多层纤维结构切割成约250mm长的两个部分。第一部分保留作为对照样品用于后续表征，并且然后通过使多层纤维结构穿过类似于上文实施例2的钉扎设备的辊隙将第二部分开孔。相互啮合的针辊对之间的啮合深度设为0.100英寸。
虽然本发明没有要求，但约20gsm的牺牲聚合物纺粘网同时穿过多层纤维结构和针辊之间的辊隙，以提供用于从针辊剥离多层纤维结构的方便的方式。
多层纤维结构以约10fpm的速度穿过辊隙。
使用根据本文所述的拉伸测试方法，测量所得的开孔多层纤维结构和对照多层纤维结构(未开孔)。如下表2所示，观察到相比于未开孔的对照多层纤维结构，开孔多层纤维结构的几何平均割线模量减小。虽然不受理论的束缚，但据信几何平均割线模量的减小可对应于最终用途制品的柔软性和柔韧性的改善的触觉印象。还预期几何平均割线模量的减小将对应于与后续加工步骤的改善的相互作用，所述加工步骤包括但不限于，从针对最终使用者的便利性而设计的初级包装和/或分配装置中分配最终用途制品。
表2
测试方法
除非另外指明，本文所述的所有测试(包括定义部分描述的那些和以下测试方法)都是在测试之前(除非另外指明)已经在23℃±1℃的温度和50％±2％的相对湿度下的调理室中调理了2小时的样品上进行的。为了本发明的目的，按本文所述进行调理的样品被认为是干燥样品(诸如“干燥长丝”)。此外，所有测试都是在这种调理室中进行的。
水含量测试方法
使用以下水含量测试方法测量长丝和/或纤维和/或纤维结构中存在的水(水分)含量。
在测试之前将长丝和/或纤维结构或它们的部分(“样品”)置于调理室中至少24小时，调理室的温度为23℃±1℃并且相对湿度为50％±2％。当在至少5分钟的时间段内未检测到重量变化时，记录样品重量。将这种重量记录为样品的“平衡重量”。接下来，将样品置于干燥烘箱中24小时以干燥样品，烘箱温度为70℃，相对湿度为约4％。在干燥24小时后，立即对样品称重。将这种重量记录为样品的“干燥重量”。样品的水(水分)含量如下计算：
将3个等分试样样品中的水(水分)％取平均值以提供报告的样品中的水(水分)％。
溶解测试方法
设备和材料(图12至图14)：
600mL烧杯44
磁力搅拌器46(Labline No.1250型或等同物)
磁力搅拌棒48(5cm)
温度计(1℃至100℃+/-1℃)
切割冲模--尺寸为3.8cm×3.2cm的不锈钢切割冲模
定时器(0-3,600秒或1小时)，精确到秒。如果样品表现出大于3,600秒的溶解时间，则所用的计时器应具有足够的总时间测量范围。然而，定时器需要精确到秒。
Polaroid 35mm滑片框50(可从Polaroid Corporation商购获得或等同物)
35mm滑片框保持器52(或等同物)
辛辛那提市的水或等同物具有以下特性：总硬度＝155mg/L，按CaCO3计；钙含量＝33.2mg/L；镁含量＝17.5mg/L；磷酸盐含量＝0.0462。
测试方案
在23℃±1℃和50％RH±2％的恒定温度和湿度环境下平衡样品至少2小时。
使用本文定义的基重方法测量样品材料的基重。
使用切割冲模(3.8cm×3.2cm)从非织造结构样品，例如纤维结构样品中切割出三个溶解试样，使其贴合在具有24mm×36mm开放区尺寸的35mm滑片框50中。
将每个样本锁定在单独的35mm滑片框50中。
向600mL烧杯44中放入磁力搅拌棒48。
打开自来水龙头流(或等同物)并用温度计测量水温，并且如果需要的话，调节热水或冷水以将其保持在测试温度。测试温度为15℃±1℃水。一旦处于测试温度，则用500mL±5mL的15℃±1℃自来水填充烧杯240。
将整个烧杯44置于磁力搅拌器46上，打开搅拌器46，并调节搅拌速度直至形成涡旋，并且涡旋的底部处于烧杯44的400mL标记处。
将35mm滑片框50固定在35mm滑片框保持器52的弹簧夹54中，使得滑片框50的长端56平行于水面。弹簧夹54应定位在滑片框50的长端56的中间。应该设定保持器52的深度调节器58，使得深度调节器58的底部与弹簧夹54的底部之间的距离为11±0.125英寸。这种构造将定位样品表面垂直于水流方向。35mm滑片框和滑片框保持器的略微改动的布置实施例在美国专利6,787,512的图1至图3中示出。
在一次运动中，固定的滑片和夹具掉落到水中并启动计时器。样品掉落，使得样品位于烧杯中心。当非织造结构破裂时，发生崩解。将此记录为崩解时间。当所有可见的非织造结构都从滑片框释放时，将滑片框升高出水，同时继续监控未溶解非织造结构片段的溶液。当所有非织造结构片段不再可见时，发生溶解。将此记录为溶解时间。
对每个样品重复进行三次并记录平均崩解和溶解时间。平均崩解和溶解时间以秒为单位。
通过各自除以如通过本文所定义的基重方法测定的样品基重，使平均崩解和溶解时间对于基重归一化。经基重归一化的崩解和溶解时间以秒/gsm样品(s/(g/m2))为单位。
直径测试方法
纤维结构或膜内的离散长丝或长丝的直径通过使用扫描电镜(SEM)或光学显微镜以及图像分析软件进行测定。选择200至10,000倍的放大倍数使得长丝被适宜地放大以便进行测量。当使用SEM时，将这些样品溅射上金或钯化合物以避免长丝在电子束中带电和振动。使用来自图像(在监视屏上)的用于测定长丝直径的手动规程，该图像用SEM或光学显微镜拍摄。使用鼠标和光标工具，搜寻随机选择的长丝的边缘，然后横跨其宽度(即，垂直于该点的长丝方向)测量至长丝的另一个边缘。缩放和校准图像分析工具提供缩放以获得以μm计的实际读数。对于纤维结构或膜内的长丝，使用SEM或光学显微镜随机选择横跨纤维结构或膜的样品的多根长丝。切除纤维结构或膜(或产物内的纤维网)的至少两个部分并以这种方式测试。总共进行至少100次此类测量并且然后将所有的数据记录下来以进行统计分析。所记录的数据用来计算长丝直径的平均值、长丝直径的标准偏差和长丝直径的中值。
另一个可用的统计量为计算低于某个上限的长丝的群体数量。为了测定该统计量，对软件进行编程以计数结果有多少长丝直径低于上限，并且将该数(除以总数据数量并乘以100％)按百分数报告为低于所述上限的百分数，例如低于1微米直径的百分数或％-亚微米。我们将单个圆形长丝的所测量的直径(以μm计)表示为di。
如果长丝具有非圆形横截面，则对长丝直径的测量值被测定为且设定成等于液压直径，液压直径为长丝的横截面积的四倍除以长丝的横截面的周长(在中空长丝情形中为外周长)。数均直径，或者平均直径如下计算：
厚度方法
纤维结构或膜的厚度通过从纤维结构或膜样品中切出5个样品，使得每个切出的样品的尺寸大于购自Thwing-Albert Instrument Company(Philadelphia，PA)、型号II的VIR电子测厚仪的加载底脚装载表面来测量。加载底脚装载表面通常具有约3.14英寸2的圆形表面积。将样品限定在一个水平平面和加载底脚装载表面之间。加载底脚装载表面对样品施加的围压为15.5g/cm2。平面和加载底脚装载表面之间的所得间隙即为每个样品的厚度。计算五个样品的平均厚度作为厚度。结果报告为毫米(mm)。
基重测试方法
纤维结构样品的基重通过选择十二(12)个单个纤维结构样品并制备两个叠堆、每个叠堆六个单个样品进行测量。如果单个样品通过穿孔线彼此相连，当堆叠单个样品时穿孔线必须同侧对准。使用精密切割器将每个叠堆精确切成3.5英寸×3.5英寸的正方形。合并两个叠堆的切好的正方形以制备十二个正方形厚的基重垫。然后基重垫在顶部加载天平上称重，其中最小精度为0.01g。顶部加载天平必须使用气流罩保护以免受空气流和其它干扰的影响。当顶部加载天平上的读数恒定时记录重量。基重计算如下：
如果纤维结构样品小于3.5英寸×3.5英寸，则较小的取样区可与相关的计算变化一起用于基重测定。
重均分子量测试方法
材料诸如聚合物的重均分子量(Mw)通过凝胶渗透色谱法(GPC)，使用混合床柱进行测定。高效液相色谱法(HPLC)，其具有以下组件：Model 600E泵、***控制器和控制器软件3.2版，Model 717加自动取样机和CHM-009246柱加热器，全部由WatersCorporation(Milford，MA，USA)制造。柱是PL gel 20μm Mixed A柱(凝胶分子量范围为1,000g/mol至40,000,000g/mol)，其长度为600mm且内径为7.5mm，并且保护柱是PL gel 20μm，长度50mm，7.5mm ID。柱温为55℃并且注射体积为200μL。检测器是EnhancedOptical System(EOS)，其包括软件，4.73.04版检测器软件，由Wyatt Technology(Santa Barbara，CA，USA)制造，激光散射检测器，具有K5单元和690nm的激光。奇数检测器上的增益设为101。偶数检测器上的增益设为20.9。Wyatt Technology's差示折射计设为50℃。增益设为10。移动相为HPLC级二甲基亚砜，其具有0.1％w/v LiBr，并且移动相流速为1mL/min，等度。运行时间为30分钟。
通过在移动相中溶解材料制备样品，标称为3mg材料/1mL移动相。将样品封盖，然后使用磁性搅拌器搅拌约5分钟。然后将样品置于85℃的对流烘箱中60分钟。然后使样品自然冷却至室温。然后通过5μm尼龙膜过滤样品，尼龙膜为Spartan-25型，由Schleicher&Schuell(Keene，NH，USA)制造，使用5mL注射器将样品过滤到5毫升(mL)自动取样小瓶中。
对于测量的每个系列的样品(3或更多个材料样品)，将溶剂空白样品注入柱中。然后以与上述样品相关的类似方式制备检验样品。检验样品包含2mg/mL的普鲁兰(PolymerLaboratories)，其具有47,300g/mol的重均分子量。在分析每组样品前分析检验样品。平行测试空白样品、检验样品和材料测试样品。最后测试空白样品。光散射检测器和差示折射计根据“Dawn EOS Light Scattering Instrument Hardware Manual”和“DSPInterferometric Refractometer Hardware Manual”运行，它们均由Wyatt TechnologyCorp.(Santa Barbara，CA，USA)制造，并且二者均以引用的方式并入本文。
使用检测器软件计算样品的重均分子量。使用0.066的dn/dc(折射率随浓度的差异变化)值。修正激光检测器和折射率检测器的基线以去除检测器暗电流和溶剂散射的影响。如果激光检测器信号是饱和的或者显示过多的噪音，则它不用于计算分子量。选择分子量表征的区域，使得用于激光散射和折射率的90°检测器的信号是它们的相应基线噪音水平的3倍。通常色谱的高分子量侧由折射率信号限定，并且低分子量侧由激光信号限定。
可使用如检测器软件定义的“一阶席姆图”计算重均分子量。如果样品的重均分子量大于1,000,000g/mol，计算第一阶席姆图和第二阶席姆图，并且使用具有最少回归拟合误差的结果计算分子量。报告的重均分子量是材料试验样品的两次运行的平均值。
拉伸测试方法：伸长率、拉伸强度、TEA和模量
伸长率、拉伸强度、TEA、割线模量和切线模量使用负载传感器在具有计算机接口的恒速延伸张力检验器上测量(合适的器械为使用Testworks 4.0软件的MTS Insight，如购自MTS Systems Corp.(Eden Prairie，MN)的仪器)，被测量的力在该传感器极限值的10％至90％内。活动的(上部)和固定的(下部)气动式钳口均配有橡胶面夹持件，该夹持件的高度为25.4mm并且比试样的宽度宽。向钳口提供约80psi的空气压力。所有测试均在温度保持在约23℃±1℃、相对湿度保持在约50％±2％的调理室中进行。在进行测试之前，将样品在相同条件下调理2小时。
将非织造结构和/或溶解的纤维结构的八个样本分成两个叠堆，每个叠堆四个样本。每个叠堆中的样本相对于纵向(MD)和横向(CD)一致性取向。叠堆之一被指定用于在纵向上测试，而另一个在横向上测试。使用一英寸精度切割器(Thwing Albert JDC-1-10，或类似物)从一个叠堆中切割四个MD条，并从其它叠堆中切割四个CD条，其中尺寸为2.54cm±0.02cm宽乘以至少50mm长。
对拉伸测试仪进行编程以进行延伸测试，以100Hz的采集速率收集力和延伸数据。最初以5.08cm/min的速率将夹头降低6mm以在样本中引入松弛，然后以5.08cm/min的速率升高夹头直至样本断裂。将断裂灵敏度设定为80％，即，当所测量的力降至最大峰值力的20％时终止该测试，其后使夹头回复至其初始位置。
将隔距设定为2.54cm。归零夹头。将样本***到上夹持件中，将其在上钳口和下钳口内竖直地对准，并且闭合上夹持件。在样品从顶部夹持件悬挂的情况下，归零负荷传感器。将样本***到下夹持件中并闭合下夹持件。在夹持件闭合的情况下，样本应当经受足够的张力以消除任何松弛，但在负载传感器上表现出小于3.0g的力。启动张力检验器并开始数据收集。对于所有四个横向和四个纵向样本，以类似的方式进行重复测试。
对软件进行编程以由构造的力(g)对延伸(cm)曲线进行如下计算：
拉伸强度为最大峰值力(g)除以样本宽度(cm)，并以g/cm为单位报告，精确到1.0g/cm。
经调节的隔距按照向初始隔距(cm)加入3.0g力(cm)时测量的延伸来计算。
伸长率按照最大峰值力下的延伸(cm)除以所调节的隔距(cm)乘以100来计算，并以％报告，精确至0.1％。
总能量(TEA)按照从零延伸至最大峰值力下的延伸积分的力曲线下面积(g*cm)，除以所调节的隔距(cm)和样品宽度(cm)的积来计算，并且报告精确到1g*cm/cm2。
重新绘制力(g)对延伸(cm)曲线，作为力(g)对应变(％)曲线。本文将应变定义为延伸(cm)除以所调节的隔距(cm)×100。
对软件进行编程以从构造的力(g)对应变(％)曲线进行如下计算：
割线模量使用具有至少20％峰值力的上升的线由力对应变曲线的最陡斜率的最小二乘线性拟合来计算。然后该斜率除以样本宽度(2.54cm)并报告，精确到1.0g/cm。
切线模量计算为在力(g)对应变(％)曲线上的两个数据点之间所画的线的斜率。所用的第一数据点为在28g力下记录的点，并且所用的第二数据点为在48g力下记录的点然后该斜率除以样本宽度(2.54cm)并报告，精确到1.0g/cm。
对四个横向样本和四个纵向样本计算拉伸强度(g/cm)、伸长率(％)、总能量(g*cm/cm2)、割线模量(g/cm)和切线模量(g/cm)。计算横向样本和纵向样本的每个独立参数的平均值。
计算：
总干拉伸强度(TDT)＝纵向拉伸强度(g/cm)+横向拉伸强度(g/cm)
几何平均张力＝[纵向拉伸强度(g/cm)×横向拉伸强度(g/cm)]的平方根
拉伸比＝纵向拉伸强度(g/cm)/横向拉伸强度(g/cm)
几何平均峰值伸长率＝[纵向伸长率(％)×横向伸长率(％)]的平方根
总TEA＝MD TEA(g*cm/cm2)+CD TEA(g*cm/cm2)
几何平均TEA＝[MD TEA(g*cm/cm2)×CD TEA(g*cm/cm2)]的平方根
几何平均切线模量＝[纵向切线模量(g/cm)×横向切线模量(g/cm)]的平方根
总切线模量＝纵向切线模量(g/cm)+横向切线模量(g/cm)
几何平均割线模量＝[纵向割线模量(g/cm)×横向割线模量(g/cm)]的平方根
总割线模量＝纵向割线模量(g/cm)+横向割线模量(g/cm)
板刚度测试方法
如本文所用，“板刚度”测试是当平坦样品向下变形形成样品下方的孔穴时其刚度的量度。为了测试，将样品模塑成厚度为“t”的无限平板，其位于平坦表面上，其中所述无线平板居中在半径为“R”的孔穴上方。施加于孔穴中心正上方的薄纸的中心力“F”使薄纸向下挠曲到孔穴中进入距离“w”。就线性弹性材料而言，挠曲可由下式预测：
其中“E”是有效的线性弹性模量，“v”是泊松比(Poisson's ratio)，“R”是孔穴半径，而“t”是薄纸厚度，取在约0.29psi的载荷下对一个叠堆的5个薄纸测量的以毫米表示的厚度。泊松比取0.1(泊松解对该参数并非是高度敏感的，因此由假定值导致的不精确可能是微小的)，可将上文公式对“w”重写以估计作为柔韧性测试结果的函数的有效模量：
使用带有100N负载传感器的MTS Alliance RT/1测试仪(MTS Systems Corp.，Eden Prairie，Minn.)获得测试结果。当至少2.5平方英寸的一个叠堆的五个样品形成的片位于支撑板上的孔穴(半径15.75mm)中心的上方时，一个半径为3.15mm的钝头探针以20mm/min的速度降下。当探针尖端下降至支撑板平面下1mm时，测试终止。在测试期间记录超过任何0.5mm跨度的最大比降(以克力/mm表示)(这种最大比降一般发生在行程结束)。负载传感器监控施加的力，并且还监控探针尖端相对于支撑板平面的位置。记录峰值载荷，并且使用上文公式估计“E”。
然后可将每单位宽度的板刚度“S”计算为：
并且用单位牛顿毫米表示。Testworks程序使用下式以计算刚度：
S＝(F/w)[(3+v)R2/16π]
其中“F/w”是最大比降(力除以挠曲)，“v”是取0.1的泊松比，而“R”是环半径。
长丝组成测试方法
为了制备用于长丝组成测量的长丝，该长丝必须通过除去任何涂料组合物和/或存在于长丝的外表面上的材料进行调理。然后完成经调理的长丝的化学分析以测定关于纤维元件成形材料和活性剂的长丝组成构造以及长丝中存在的纤维元件成形材料或活性剂的含量。
还可通过使用TOF-SIM或SEM完成横截面分析而测定关于纤维元件成形材料和活性剂的长丝组成构造。用于测定长丝组成构造的另一种方法使用荧光染料作为标记。此外，一如既往，长丝的制造商应了解他们的长丝的组成。
中值粒度测试方法
必须使用该测试方法测定中值粒度。
使用1989年5月26日批准的还带有分析中所用筛目说明书的ASTM D 502-89，“Standard Test Method for Particle Size of Soaps and Other Detergents”来进行中值粒度测试，以测定种子物质的中值粒度。依照第7部分“Procedure using machine-sieving method”，需要包括美国标准(ASTM E 11)筛子#8(2360μm)、#12(1700μm)、#16(1180μm)、#20(850μm)、#30(600μm)、#40(425μm)、#50(300μm)、#70(212μm)、#100(150μm)的一套干净干燥的筛子。将上述套筛用于指定的机器筛分方法。可将种子物质用作样品。合适的筛摇机可购自W.S.Tyler Company(Mentor，Ohio，U.S.A.)。
通过用各个筛子的微米尺寸开口对对数的横坐标作图并用累积质量百分比(Q3)对线性纵坐标作图，在半对数图上对该数据绘图。上述数据表示的示例示于ISO 9276-1:1998“Representation of results of particle size analysis–Part 1:GraphicalRepresentation”，图A.4中。对于本发明的目的而言，种子材料的中值粒度(D50)被定义为累积质量百分比等于50％的点的横坐标值，并通过在50％值正上方(a50)和下方(b50)的数据点之间直线内插来计算，其采用以下公式：
D50＝10^[Log(Da50)-(Log(Da50)-Log(Db50))*(Qa50-50％)/(Qa50-Qb50)]
其中Qa50和Qb50分别为第50个百分率数据正上方和正下方的累积质量百分率值；并且Da50和Db50为对应于这些数据的微米筛目值。
在第50个百分率的值低于最细筛目(150μm)或高于最粗筛目(2360μm)的事件中，在几何级数不大于1.5后，附加的筛子必须被加入至该套筛直到该中值降至两个测量的筛目之间。
种子物质的分布跨度是中值附近种子粒度分布的宽度量度。可根据下式进行计算：
跨度＝(D84/D50+D50/D16)/2
其中D50为中值粒度并且D84和D16为在累积质量百分比保留曲线图上分别为百分之十六和百分之八十四处的粒度。
在D16值低于最细筛目(150μm)的事件中，则根据下式计算跨度：
跨度＝(D84/D50)。
在D84值高于最细筛目(2360μm)的事件中，则根据下式计算跨度：
跨度＝(D50/D16)。
在D16值低于最细筛目(150μm)且D84值高于最粗筛目(2360μm)的事件中，则分布跨度采用最大值5.7。
开孔参数测试方法
技术人员应当理解，重要的是确保测试纤维结构样品的准备步骤不损坏待测试的样品或改变待测量的特性。干净的干燥纤维结构样品是测量的预期起始点。以下测试方法在已经在测试之前在23℃±2.0℃的温度和45％±10％的相对湿度下调理最少12个小时的样品上进行。除非另有说明，所有测试步骤均在此类调理室中进行，所有测试均在相同的环境条件下进行。将任何损坏的纤维结构丢弃。具有缺陷，诸如非预期的皱纹、折痕、撕裂等的样品不进行测试。根据制造商的说明书校准所有器械。出于本发明的目的，按本文所述进行调理的样品被认为是干样品。
通过使用三维(3D)成像和计算机化图像分析确定与纤维结构中存在开孔相关的多个参数。显微X射线计算机断层摄影术(显微CT)用于产生由包括开孔的纤维结构获得的测试样品的3D效果图。通过方法测定与以下特征中的一个或多个相关的每个参数：开孔特征；尺寸和频率；局部基重指数；或局部纤维取向指数。将图像分析工具施用于3D效果图，以产生值的二维(2D)图像和一维(1D)特征图。对于由多个重复开孔组合的数据，特征图显示平均局部基重指数和局部纤维取向指数，作为从开孔空隙区域的边缘向外辐射的距离的函数(如下文进一步定义的)。在特征图中，根据其距开孔空隙区域的边缘的距离并考虑在特征性距离处测量的相对值来识别不同的区域。背景区域在开孔的空隙区域的远侧，并且受开孔的存在的影响最小。当存在时，壁区域紧邻开孔的空隙区域，并且壁区域的局部基重指数可相对于背景区域的局部基重指数减小。当存在时，过渡区域位于壁区域和背景区域之间，并且可表现出相对于背景区域的局部基重指数增加的局部基重指数。定义并计算多个参数以表征这些区域之间的相对基重指数和相对纤维取向指数的各方面。总而言之，测定的开孔相关参数包括：平均开孔当量直径；平均开孔面积；开孔频率；开孔圆度；平均开口面积分数；基重指数比；基重指数过渡比；壁区域斜率；过渡区域斜率；以及纤维取向指数比。
使用能够扫描具有至少16mm×16mm×3mm的尺寸的样品的显微CT X射线扫描仪将待测试的纤维结构的样品成像为具有连续体素的单个数据集。由显微CT扫描收集的数据集中需要为6μm的各向同性空间分辨率。合适仪器的一个示例是SCANCO Systemsμ50型显微CT扫描仪(Scanco Medical AG，Brüttisellen，Switzerland)，其以如下设置操作：在88μA下的45kVp能级；3000投影；20mm视野；750ms积分时间；平均值为3；以及6μm的体素尺寸。
视觉检测待测试的纤维结构以辨别单个开孔的存在、外观、数量和位置。可以通过使用放大装置来辅助检查，以实现清楚和彻底的观察。通过使用直径约16mm的锋利圆形冲压工具，从纤维结构中冲压出纤维结构的样品盘来制备待分析的测试样品。将冲压工具定位使得至少一个开孔：存在于冲压盘内部，定位成大约居中位于冲压圆的中心原点，并且如果可能，完全包含在被冲压的样品盘区内。
通过由测试的每种材料制备一组至少三个样品盘来取样待测试的纤维结构。仔细选择三个或更多个样品盘使得存在于盘中的所有开孔的集合组代表存在于待测试材料中的各种开孔，并且以与存在于整个纤维结构中大致相同的相对频率具有各种开孔(即，不同开孔的变量通过其相对频率进行数量加权，不是面积加权)，如在视觉检测期间测定的。如果三个样品盘不足以共同提供整个纤维结构的此类代表性样品，则制备足够量的附加样品盘以使所述组共同满足代表性样品的特定要求。计算并报告共同代表整个纤维结构的样品盘组在该测试方法中指定的所有参数值结果。
开孔的不同类型和/或开孔的不同区可以为在视觉检测期间在纤维结构中在视觉上辨别的。根据开孔的相对尺寸差异，或通过开孔的相对形状差异，或通过任何其它视觉上可辨别的和重复出现的开孔的一个或多个特征来识别不同类的开孔。可根据纤维结构区之间的开孔的相对频率或密度，或通过区之间的开孔的一个或多个相对形状，或通过区之间的开孔的相对空间布置或共混合，或通过开孔或其空间布置的任何其它视觉可辨别的一个或多个特征来识别开孔的不同区。区可以纤维结构上的任何空间布置重复出现或重复，并且因此可包括重复图案内或之间的区。在视觉上评估包括不同类型的开孔或不同区的开孔的纤维结构，以确定是否可冲压出16mm样品盘使得仅单个类型或区存在于单个样品盘中。对于包括多于一个视觉上可辨别的类型的开孔或开孔区，并且其中开孔的空间布置允许至少一种类型或区单独取样的纤维结构而言，则由可单独取样的每种不同类型或区制备至少三个重复样品盘(除了共同代表整个结构的样品盘组之外)。就其中不同类型或区的开孔可单独取样的纤维结构而言，除了对表示整个结构的样品盘组报告的结果之外，还分别计算并报告代表一个区或类型的开孔的每组样品盘在该测试方法中所指定的所有结果(除了开孔频率之外)。
制备的样品盘可平铺并可以交替层形式安装在低衰减样品制备安装泡沫的盘(和/或环)之间以形成叠堆。使用泡沫环可在扫描内提供其中每个样品盘完全与其它固体材料隔离的区域。样品盘和任何附加泡沫盘和/或环安装在塑料圆柱形管中并且固定在显微CT扫描仪内部。选择仪器的图像采集设置使得图像强度对比足够敏感以提供纤维结构与空气和周围安装泡沫的清楚且可再现的区分。不能实现该对比区分或所需空间分辨率的图像采集设置不适用于该方法。捕获样品盘的扫描，使得所有安装的样品盘的总量均包括在数据集中。
用于进行数据集重建以产生3D效果图的软件由扫描仪制造商供应。适用于后续图像处理步骤和定量图像分析的软件包括程序，诸如Avizo Fire 8.0(VisualizationSciences Group/FEI Company，Burlington，Massachusetts，U.S.A.)，以及具有对应MATLABM图像处理工具箱的MATLAB 2013b(The Mathworks Inc.Natick，Massachusetts，U.S.A.)。利用16位的灰度强度深度收集的显微CT数据被转换成8位的灰度强度深度，注意确保所得的8位数据集保持最大动态范围和最小数的饱和体素可行，同时排除极端异常值。数据集在所有维度上由因子二进行二次采样，以产生包括12μm体素的3D数据集，其用于后续图像处理和分析步骤中。此后，在该方法中，Z维度是指垂直于样品盘平面的方向，并且X和Y维度是指彼此垂直并且两者均位于平行于样品盘平面的两个方向。垂直X和Y维度的取向由相对于仪器的扫描几何形状的安装的样品盘的旋转取向来随意确定。从包括多个经扫描样品盘的数据集中，形成每个单独的样品盘的单个且独立的3D感兴趣区域(ROI)。每个样品盘的3D ROI的尺寸是如下那些：其包括在X、Y和Z维度上的所述样品盘整体，并且另外还包括样品盘上方和/或下方在Z维度上的大量的空隙空间/空隙体素。所有外来固体材料(例如样品安装泡沫、样品保持器)从数据分析中在数字上排除。
基重指数图像
在显微CT数据集中的灰度强度值由x射线在扫描期间穿过样品材料时的衰减获得。该X射线衰减是样品材料的密度的函数，使得较高密度的材料导致较高的灰度强度值(较亮区域)，并且较低密度的材料导致较低灰度强度值(较暗区域)。该特征用于确定局部基重指数值，如以称为基重指数图像的2D XY投影图像中的每个像素位置所表示的。为计算每个样品盘的基重指数图像，经由图像数学由每个盘形成2D XY累积投影图像。在每个样品盘的包括ROI的XY图像切片的Z叠堆中，将每个特定XY体素位置处的灰度强度值与Z堆叠中所有XY切片上的对应于相同XY体素位置的强度值相加，以形成新的单个2D XY图像，其包括在每个XY像素位置处的累积浮点灰度强度值。然后重新缩放累积强度值，使得累积投影图像中的灰度强度值落在8位范围内，同时保留大部分动态范围。然后将所得的8位2D XY累积投影图像称为样品盘的基重指数图像。
平均开孔当量直径；平均开孔面积；开孔频率；平均开口面积分数，以及开孔圆度
通过对灰度强度值进行阈值化，之后进行区域识别的方法，在每个样品盘的基重指数图像内对开孔空隙区域进行识别和定义。这些方法可用于将基重指数图像中的每个像素分类为特定开孔空隙区域的组件，或从所有开孔空隙区域中排除。使用Otsu的方法(Nobuyuki Otsu(1979)“A threshold selection method from gray-level histograms”IEEE Trans.Sys.，Man.，Cyber.9(1)：62–66doi：10.1109/TSMC.1979.4310076)测定阈值强度值。Otsu的方法是用于确定灰度色标图像的目标阈值和可再现阈值，并且通过识别使两组强度值中的方差总和最小化的阈值(即，阈值的任一侧)来将其实现的常用方法。Otsu的方法用于确定基重指数图像的阈值，并且然后将该阈值用于形成被称为图像掩模的二元掩模。从基重指数图像中，其强度值大于阈值的所有像素位置被识别并在二元图像掩模中给出为一的强度值。相反地，其灰度强度值小于阈值的基重指数图像中的所有像素位置在二元图像掩模中给出为零的强度值。开孔空隙区域被识别并限定为位于样品盘内的连续像素区域，其中对应于所述连续区域的所有像素在二元图像掩模中具有为零的强度值，并且其中所述区域具有至少100像素的连续区。满足上述标准的每个区域被定义为开孔空隙区域并且被认为对应于开孔的最中心部分。不满足识别为包括开孔空隙区域的标准的样品盘内的所有像素位置在图像掩模中给出为一的强度值。接触或与样品盘的圆形周边相交的开孔空隙区域从报告的所有计算值和测量值中排除，除非这样做可产生样品盘内测量的零开孔空隙区域，在这种情况下，被接触或相交的开孔空隙区域将包括在报告的测量值中。
任何开孔空隙区域的当量直径是其面积与开孔空隙区域的面积相同的圆的直径。测量在图像掩模中识别的每个开孔空隙区域以确定其面积和当量直径。在使用12μm/像素的因子由像素转换成微米之后记录并报告这些单独测量值中的每个。就测试的每个纤维结构材料而言，对于每个开孔空隙区域的面积和当量直径记录的值单独报告并且还对每个参数分别进行平均。就每个单独的参数而言，将代表整个纤维结构的样品盘组，以及代表每类开孔和开孔区的样品盘组的平均开孔当量直径和平均开孔面积各自进行计算并报告。
圆度(也称为真圆度)是图像分析中的常用概念，其用于测量2D物体的形状，并指示该物体的形状和正圆的形状之间的相似度。在该方法中，具有正圆的形状的物体具有为一的无量纲圆度值，然而从为一的值偏离的圆度值对应于从正圆偏离的形状，其中值越高指示圆形越来越少。任何给定的开孔空隙区域的圆度值被称为开孔圆度并使用以下公式计算：
开孔圆度＝(周长)2/(4×面积×3.1416)
其中，
周长＝给定开孔空隙区域的周边的长度，以mm为单位
面积＝给定开孔空隙区域的面积，以平方毫米为单位。
测量在图像掩模中识别的每个开孔空隙区域以确定其开孔圆度。将这些独立的测量值中的每个记录并报告为独立的开孔圆度值。将代表整个纤维结构的样品盘组，以及代表每类开孔和开孔区的样品盘组的开孔圆度值进行平均并报告。对于测试的每种纤维结构材料，记录并报告全部所得平均值。
开孔的视觉可辨别的重复图案(即，包含在开孔空隙区域内和外部两者的区域的重复二维空间单元)可存在于测试的整个完整的纤维结构内。就其中不存在视觉可辨别的重复图案的纤维结构而言，测定平均开口面积分数所需的下述参数基于整个完整纤维结构的总面积直接计算。纤维结构的总面积通过将整个完整纤维结构的长度和宽度相乘来确定。本领域的技术人员将理解当开孔的一个或多个重复图案存在于测试的纤维结构中时，则可将基于最大重复图案测量的任何参数外推以基于整个完整纤维结构的总面积确定那些参数的值。
就包括重复图案的纤维结构而言，通过首先测量图案重复距离并且然后将其一起相乘来确定并记录最大视觉可辨别的重复图案的面积。图案重复距离在X和Y方向上从测试的整个完整纤维结构测量，并且其为邻近最大重复图案的出现处，介于图案再次相同之处(即重复处)的位置之间的两个直线距离。将基于最大重复图案计算的参数值外推以确定整个完整纤维结构的那些参数值。该外推通过将对重复图案计算的参数值乘以总体纤维结构上图案的重复次数来实现。总体纤维结构上图案的重复次数通过纤维结构的总面积的面积除以存在的最大重复图案的面积来确定。
总开孔数定义为整个完整纤维结构中的所有类型和所有区中的开孔的总数。总开孔数通过对整个纤维结构内的每个视觉可辨别的开孔进行计数，或由包括所有类型和所有区的最大重复图案内的所有视觉可辨别的开孔的计数外推来确定。
开孔频率定义为基于整个完整纤维结构计算的所有类型和所有区中的所有开孔的总数，并且表达为开孔数/平方毫米。开孔频率根据以下公式计算：
开孔频率＝总开孔数/总面积
其中总面积值针对整个完整的纤维结构来计算，以平方毫米为单位。
纤维结构中的开孔空隙区域的累加面积通过在纤维结构中计数的或由最大重复图案内的计数外推的视觉可辨别的开孔数乘以测量的平均开孔面积来确定。平均开口面积分数是包括开孔空隙区域内的面积的纤维结构的总面积的百分比，并且根据以下公式计算：
平均开口面积分数(％)＝(开孔空隙区域的累加面积/总面积)×100
其中开孔空隙区域的累加面积和总面积的值各自针对整个完整的纤维结构来计算，以平方毫米为单位。
报告代表整个纤维结构的样品盘组的平均开口面积分数值。另外，在可能的情况下，还计算并报告代表每种类型的开孔和开孔区的整个样品盘的平均开口面积分数值。对于测试的每种纤维结构材料，记录并报告全部所得平均值。
欧氏距离地图图像
基重指数图像用于产生欧氏距离地图(EDM)，其中在每个像素位置处的值为表示包含在开孔空隙区域(如上定义的)内的像素和最近像素之间的距离的距离值。为测量远离开孔空隙区域的距离，将欧氏距离转换用于测量从每个特定像素位置到最近开孔空隙区域像素的最小距离。就每个样品盘而言，将用于识别开孔空隙区域的预先形成的二元图像掩模现在反转使得开孔空隙区域中的像素具有为一的强度值并且所有其它像素具有为零的强度值，从而形成被称为反转图像掩模的掩模。每个样品盘的欧氏距离地图(EDM)为反转图像掩模的转换，使得EDM中的每个像素位置的距离值为介于反转图像掩模中的相应像素位置和反转图像掩模中其最近非零强度像素的位置之间的浮点欧氏距离。为排除来自样品盘的外周边的数据，然后调节EDM使得如果其位置位于圆的外部，则所有像素位置产生为零的距离值，所述圆与样品盘的周边同心并且具有仅为样品盘直径的90％的直径。
基重指数比；基重指数过渡比；壁区域斜率；和过渡区域斜率
由基重指数图像和EDM计算基重指数分布，以阐明开孔空隙区域附近的基重指数图像中的像素值的距离依赖性。EDM中的每个像素具有等于其距最近开孔空隙区域像素的距离的距离值(以像素为单位)。EDM中的所有像素根据其距离值被分配到仓，其中每个仓被定义为整数个像素，即整数。对于在距离仓中分配的每组像素，计算并记录对应于那些像素的基重指数图像强度值的平均值。这些平均强度值/距离仓对于作为平行试样或形成纤维结构的代表性样品组的所有样品盘计算，并且对于每个仓而言，所得值被称为基重指数值。使用12μm/像素的缩放系数，将每个距离仓的EDM距离值从像素转换成微米。然后，将基重指数分布定义为所有测量的距离仓值的基重指数值，以微米为单位。基重指数分布容易地相对于距最近开孔空隙区域的距离作图，并且所得曲线通常类似于曲线诸如图15的基重指数分布曲线图(缺少过渡区域)中所示的基重指数分布曲线60。
限定并包括背景区域62的距离范围为对应于EDM中取整数值仓的全部距离值，其完全包含在EDM中所有非零距离值的第50至第90百分位数内(第100百分位数为最大距离)。基重指数背景为存在于对应于包括背景区域62的距离集的所有像素位置中的基重指数图像中的灰度强度值的算术平均值。基重指数比定义为：
基重指数比＝开孔空隙处的基重指数值/基重指数背景
其中如由点64所示，在开孔空隙处的基重指数值为基重指数分布曲线60中绘制的最小测量距离处的基重指数值。
在如图15和图16中所示的基重指数分布曲线上，在基重指数背景的值处绘制水平线66。如果线66在小于背景区域62中最小距离的距离处不与基重指数分布曲线60相交，则不限定其它区域，这是图15的基重指数分布曲线图的情况。在该情况下，基重指数过渡比限定为值是一，壁区域斜率限定为值是零，并且过渡区域斜率限定为值是零。
在如图16所示的基重指数分布曲线图(包括过渡区域)上，如果线66在小于背景区域62中的最小距离的距离处与基重指数分布曲线图60相交，则线66和基重指数分布曲线60的交叉点被称为交点68。识别具有最低基重指数值并且还具有大于交点68的距离的距离的数据点，并且将对应于该识别点的距离称为壁过渡边界，如由线70所示。将具有小于或等于壁过渡边界70的距离的距离范围称为壁区域72，并且将具有大于壁过渡边界70但小于背景区域62的距离的距离范围称为过渡区域74。将对应于过渡区域74内的距离的所有像素位置的基重指数值的平均值称为基重指数过渡平均值，如由线76所示。将基重指数过渡比定义为：
基重指数过渡比＝基重指数过渡平均值/基重指数背景
将过渡区域内出现的最大基重指数值称为基重指数分布峰值，如由点78所示。如果多于一个数据点具有最大值，则基重指数分布峰值为在最小距离处出现的最大值。将对应于基重指数分布峰值的距离称为基重指数分布峰值距离。基重峰值比定义为：
基重指数峰值比＝基重指数分布峰值/基重指数背景。
另外，将壁区域72内的基重指数分布曲线60的近似斜率称为壁区域斜率，并且定义为：
壁区域斜率＝(1-基重指数比)/壁过渡边界。
其中壁过渡边界以μm为单位。
另外，将过渡区域起始处的基重指数分布曲线60的近似斜率称为过渡区域斜率，并且定义为：
过渡区域斜率＝(基重峰值比–1)/(基重指数分布峰值距离–壁过渡边界)。其中基重指数分布峰值距离和壁过渡边界两者均以μm为单位。
就每个单独的参数而言，对于代表整个纤维结构的样品盘组，以及代表每类开孔和开孔的每个区的样品盘的基重指数比、基重指数过渡比、壁区域斜率和过渡区域斜率值进行计算、平均并报告。
纤维取向指数图像
在样品盘中每个XY像素位置处将样品纤维的取向从样品盘的XY平面并朝向垂直于样品盘平面的Z方向挠曲的程度进行量化。该量化通过测量样品盘中所有纤维表面的近似梯度并且然后将相对水平梯度量值和竖直梯度量值进行比较来实现。当纤维挠曲到样品盘的XY平面外时，更多该单独纤维的表面竖直取向并且这产生更大的竖直梯度。然后将在每个XY位置处的总的竖直梯度量值和水平梯度量值的比率理解为一些角度的正切值，并且计算该角度以产生纤维取向指数图像。
在书“Pattern Classification and Scene Analysis”(Duda，Hart Wiley&Sons，1973)中描述的2D Sobel梯度算子是通常可用于图像分析软件程序的图像分析工具，并且广泛用于计算图像中的边缘的取向、量值、和位置(不同强度的边界)。当将Sobel算子施用于图像时，两个3×3矩阵与整个图像进行卷积以产生与原始相同尺寸的两个图像。一个矩阵(以及所得图像)近似于边缘在竖直方向上的尺寸和位置，并且另一个近似于边缘在水平方向上的尺寸和位置。
为计算纤维取向指数图像，使用2D Sobel梯度算子来形成四个3D梯度数据集。在每种情况下，将3D数据集分解成2D图像平面，并且沿图像平面的两个主轴中的一个施用2DSobel梯度算子，以产生梯度子图像。然后将这些梯度子图像重新堆叠以沿同一主轴形成3D梯度数据集。
就样品盘的所有XZ图像平面而言，2D Sobel算子用于产生在Z方向上具有梯度的梯度子图像。然后将这些图像重新堆叠以形成被称为XZ_垂直的3D数据集。
对于样品盘的所有XZ图像平面，2D Sobel算子用于产生在X方向上具有梯度的梯度子图像。然后将这些图像重新堆叠以形成被称为XZ_水平的3D数据集。
就样品盘的所有YZ图像平面而言，2D Sobel算子用于产生在Z方向上具有梯度的梯度子图像。然后将这些图像重新堆叠以形成被称为YZ_垂直的3D数据集。
就样品盘的所有YZ图像平面而言，2D Sobel算子用于产生在Y方向上具有梯度的梯度子图像。然后将这些图像重新堆叠以形成被称为YZ_水平的3D数据集。
然后通过计算XZ_竖直和YZ_竖直中每对对应体素的对应体素的平方和的平方根(称为Norm)来形成竖直梯度数据的三维数据集，然后沿Z方向将竖直梯度数据相加以形成2D图像竖直梯度投影。通过计算XZ_水平和YZ_水平上的每对对应体素的对应体素的Norm形成水平梯度数据的三维数据集。然后沿Z方向将水平梯度数据相加以形成2D图像水平梯度投影。然后根据以下公式，对于竖直梯度投影中的所有对应体素对(vgpij)和水平梯度投影中的所有对应体素对(hgpij)，限定2D纤维取向指数图像中的每个像素值：
FOI(i,j)＝(180/3.14159)×abs(arctan(vgpij/hgpij))
其中，
FOI(i,j)＝纤维取向指数图像中位置i,j中的像素，
abs表示绝对值函数，
arctan表示正切函数的反函数，
vgpij＝竖直梯度投影的位置i,j中的像素，
hgpij＝水平梯度投影的位置i,j中的像素。
纤维取向指数比
由纤维取向指数图像和EDM两者计算纤维取向指数分布，以阐明开孔空隙区域附近的纤维挠曲的距离依赖性。EDM中的每个像素具有等于其距最近开孔空隙区域像素的距离的距离值(以像素为单位)。EDM中的所有像素根据其距离值被分配到仓，其中每个仓被定义为整数个像素，即整数。对于在距离仓中分配的每组像素，计算并记录对应于那些像素的纤维取向指数图像强度值的平均值。对于作为平行试样或形成纤维结构的代表性样品组的所有样品盘计算这些平均强度值/距离仓，并且对于每个仓，所得值被称为纤维取向指数值。使用12μm/像素的缩放系数，将每个距离仓的EDM距离值从像素转换成微米。然后，将纤维取向指数分布定义为所有测量的距离仓值的纤维取向指数值，以微米为单位。纤维取向指数分布容易地相对于距最近开孔空隙区域的距离作图，并且所得曲线通常类似于曲线诸如图17的纤维取向指数分布曲线图中所示的纤维取向指数分布曲线80。
限定并包括背景区域62的距离范围为对应于EDM中取整数值仓的全部距离值，其完全包含在EDM中所有非零距离值的第50至第90百分位数内(第100百分位数为最大距离)。如上定义的背景区域62也与纤维取向指数分布一起使用。如由线82所示，纤维取向指数背景为存在于对应于包括背景区域62的距离集的所有像素位置中的纤维取向指数图像中的绘制的纤维取向指数灰度强度值的算术平均值。纤维取向指数比定义为：
纤维取向指数比＝开孔空隙处的纤维取向指数/纤维取向指数背景
其中，开孔空隙处的纤维取向指数为最小测量距离处的纤维取向指数分布的值，如由点84所示的。
将代表整个纤维结构的样品盘组，以及代表每类开孔、开孔的每个区的样品盘的纤维取向指数比值进行计算、平均并报告。
光学开孔特征测试方法
使用光学放大装置实现开孔光圆直径(AOCD)、开孔光圆面积(AOCA)、以及开孔光圆百分比(AOC％)的测量。光学放大装置能够在5倍至20倍放大倍数之间并且与测量标尺组合，其中，刻度包括0.1mm的间隔。一种此类合适的光学放大装置为配备有测量刻度十字线的10倍Bausch&Lomb Hastings Triplet Magnifier Loupe(Bausch&Lomb Inc.，Bridgewater，NJ，USA)。放大镜中的测量刻度十字线位于透镜的焦平面处。放大镜放置成与样品直接接触，因此允许开孔尺寸的精确测量，而不具有视差误差或失真。放大镜的透明主体允许入射光照射样品。放大倍数的选择由待测量的开孔开口的尺寸确定，因为较小的开孔开口可要求比较大开孔开口高的放大倍数。
AOCD是以mm为单位表达的平均长度值。AOCA是以平方毫米为单位表达的平均面积值。AOC％为累加面积值，其表达为检测到的并且测量的开孔位于其中的平面表面的面积百分比。
出于该方法的目的，将待测试的纤维结构的代表性样品相对于对比背景展平并且利用足够斜的入射光和足够的放大倍数检测，从而能够通过放大装置清楚地观察和测量单独开孔的开口。在纤维结构的两个平面表面的最上表面平面处测量每个开孔的开口。该最上表面平面通常是开孔开口的肩部的位置，其中表面在形成开孔的壁之前开始向下凹陷。在一些实施方案中，开孔开口的周围表面和肩部可在从纤维结构的大致平面表面上方(向外)升高的平面处出现，从而形成在平面表面上方突起的火山状结构。在此类情况下，开孔开口在由开孔周边所描述的最外平面处测量。沿该开孔的两个轴对每个独立的开孔开口的直径进行测量。为进行两次直径测量，沿长轴进行第一直径测量，其包括开孔开口的最长直径长度。然后沿垂直于先前测量的长轴的轴进行第二直径测量。
就每个开孔开口而言，将两个垂直直径测量值平均以产生所述平面表面中的所述开孔开口的AOCD值。对于每个开孔开口而言，对于具有AOCD值作为其直径的圆的面积，通过以下公式将所述平面表面中的AOCD值用于计算所述平面表面中的所述开孔的AOCA：
AOCA＝π*r2
其中：
π＝3.1416
*表示乘法运算符，并且
r＝AOCD值的一半。
就包括重复图案的开孔的纤维结构而言，检测整个重复图案，并且如上所述测量具有被检测的整个重复图案的所有开孔。检测足够的整体重复图案的平行样品，直至测量到整个纤维结构的总面积的至少10％内的所有开孔。就缺少开孔的重复图案的纤维结构而言，检测整个纤维结构的总面积的至少10％并且测量在被检测区内的所有开孔。选择用于检测的区使得测量的开孔的组代表各种存在的开孔并且代表其在结构中的相对频率(即，不同的开孔变量是数量加权的，不是面积加权的)。另外，测定检测到的和被测量的开孔位于其中的平面表面的面积，并且其可由使用尺获得的测量值计算。
对于AOCD和AOCA参数计算的所有值均在每个参数和每个平面表面内进行平均，以分别产生每个平面表面上的每个参数的平均值。在这两个参数的每一个内，在对两个平面表面中的每个进行计算的平均值中，对于纤维结构材料的每个参数，报告两个值中的较大者。
为测定AOC％值，将对于每个平面表面测量的所有AOCA值加在一起以确定该平面表面上测量的开孔开口的累加面积。将该累加面积值除以检测到的并且被测量的开孔位于其中的所述平面表面的面积。该除法的结果乘以100以产生该平面表面的AOC％值。在对于两个平面表面中的每个计算的AOC％值中，将两个值中的较大者报告为该纤维结构材料的AOC％值。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确地排除或以其它方式限制，否则将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或申请，均全文以引用的方式并入本文。任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其单独地或以与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了任何此类发明的认可。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，则将以此文献中赋予该术语的含义或定义为准。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方式，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出多个其它改变和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和修改。

Claims (15)

1.一种纤维结构，所述纤维结构包含多根长丝，其中所述长丝中的至少一根包含一种或多种长丝成形材料和在暴露于预期使用条件时能够从所述长丝释放的一种或多种活性剂，所述纤维结构还包括一个或多个开孔使得所述纤维结构表现出以下特性中的两个或更多个：
a.如根据开孔参数测试方法所测量的小于1的基重指数比；
b.如根据开孔参数测试方法所测量的大于1的基重指数过渡比；
c.如根据开孔参数测试方法所测量的大于1的纤维取向指数比；
d.如根据开孔参数测试方法所测量的大于0.15mm的平均开孔当量直径；
e.如根据开孔参数测试方法所测量的0.005％至80％的平均开口面积分数；
f.如根据开孔参数测试方法所测量的大于0.02mm2的平均开孔面积；
g.如根据光学开孔特征测试方法所测量的0.1mm至10mm的开孔光圆直径；
h.如根据光学开孔特征测试方法所测量的0.02mm2至75mm2的开孔光圆面积；以及
i.如根据光学开孔特征测试方法所测量的0.005％至80％的开孔光圆百分比。
2.根据权利要求1所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如根据开孔参数测试方法所测量的大于0.0005至小于0.08的壁区域斜率。
3.根据权利要求1或2所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如根据开孔参数测试方法所测量的大于0.0001至小于0.1的过渡区域斜率。
4.根据权利要求1所述的纤维结构，其中所述纤维结构包括多个开孔，优选地其中所述开孔以图案形式存在，优选地其中所述图案为重复图案。
5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构包括两类或更多类开孔，使得所述纤维结构表现出如根据开孔参数测试方法所测量的两个或更多个不同的平均开孔当量直径。
6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述开孔中的两个或更多个以0.2mm至100mm的距离彼此间隔开，优选地其中所述开孔中的两个或更多个以0.5mm至10mm的距离彼此间隔开。
7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述长丝成形材料包含羟基聚合物，优选地其中所述羟基聚合物选自：普鲁兰、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、藻酸钠、黄原胶、黄蓍胶、瓜尔胶、金合欢胶、***胶、聚丙烯酸、糊精、果胶、甲壳质、胶原、明胶、玉米素、谷蛋白、大豆蛋白、酪蛋白、聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、蛋白质、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、聚乙二醇、四亚甲基醚二醇、羟甲基纤维素、以及它们的混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述活性剂选自：织物护理活性剂、餐具洗涤活性剂、硬质表面活性剂、毛发护理活性剂、地板护理活性剂、皮肤护理活性剂、口腔护理活性剂、药物活性剂、地毯护理活性剂、表面护理活性剂、空气护理活性剂、以及它们的混合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述活性剂以按所述长丝的重量计至少20％的含量存在于所述长丝中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出1g/m2至10,000g/m2的基重。
11.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述长丝中的至少一根表现出如根据直径测试方法所测量的小于50μm的平均直径。
12.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出以下特性中的一种或多种：
a.如根据溶解测试方法所测量的60秒或更少的平均崩解时间；
b.如根据溶解测试方法所测量的600秒或更少的平均溶解时间；
c.如根据溶解测试方法所测量的1.0秒/gsm或更少的平均崩解时间/gsm；以及
d.如根据溶解测试方法所测量的10秒/gsm或更少的平均溶解时间/gsm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出以下特性中的一种或多种：
a.如根据拉伸测试方法所测量的大于200g/cm的GM拉伸强度；
b.如根据拉伸测试方法所测量的小于1000％的GM峰值伸长率；以及
c.如根据拉伸测试方法所测量的小于5000g/cm的GM割线模量。
14.根据前述权利要求中任一项所述的纤维结构，其中所述纤维结构表现出如根据水含量测试方法所测量的0％至20％的水含量。
15.一种多层纤维结构，所述多层纤维结构包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个纤维结构。
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