專(zhuān)利名稱(chēng)：聚丙烯纖維以及由其制得的制品的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及合成纖維，尤其是用于制備無(wú)紡織物的合成纖維。特別是，本發(fā)明涉及所述用途的纖維，包括其生產(chǎn)方法、用于生產(chǎn)纖維的組合物，以及包含這些纖維的無(wú)紡織物和制品。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的纖維能提供具有高拉伸強(qiáng)度和柔軟手感的無(wú)紡材料。此外，這些無(wú)紡材料可在較低的溫度下進(jìn)行熱粘結(jié)，與此同時(shí)仍具有優(yōu)異的強(qiáng)度性能，包括橫向強(qiáng)度。本發(fā)明的纖維可摻入其強(qiáng)度性能等于或大于高定量無(wú)紡材料的低定量無(wú)紡材料中。另外，本發(fā)明的纖維還可在高速機(jī)械，如高速梳理機(jī)和粘結(jié)機(jī)上進(jìn)行操作。
2.背景技術(shù)目前，對(duì)在衛(wèi)生學(xué)、醫(yī)用織物、擦布等中使用的無(wú)紡織物的需求正日益增加。此外，還必須同時(shí)滿足效用和經(jīng)濟(jì)性，以及美學(xué)質(zhì)量。市場(chǎng)對(duì)于具有增強(qiáng)的性能和改善的柔軟度的聚烯烴纖維以及由該纖維制得的制品的需求正日益擴(kuò)大。
用于無(wú)紡材料的聚合物纖維的生產(chǎn)通常涉及使用至少一種聚合物與少量添加劑如穩(wěn)定劑、顏料、抗酸劑等的混合物。利用常規(guī)的工業(yè)方法，將該混合物熔融擠出并加工成纖維和纖維制品。典型的是，通過(guò)制備纖維網(wǎng)，然后將這些纖維熱粘結(jié)在一起而制得無(wú)紡織物。例如，利用梳理機(jī)將短纖維轉(zhuǎn)變成無(wú)紡織物，然后對(duì)梳理過(guò)的織物進(jìn)行熱粘結(jié)?？衫酶鞣N加熱工藝進(jìn)行熱粘結(jié)，所述的加熱工藝包括利用加熱輥，熱風(fēng)進(jìn)行的加熱，和通過(guò)利用超聲焊接進(jìn)行的加熱。
另外，還可用各種其它的方式生產(chǎn)出纖維，并凝固成無(wú)紡織物。例如，可通過(guò)紡粘法制備纖維和無(wú)紡織物。此外，凝固法可包括針刺法，穿透空氣熱粘合法，超聲焊接法和水力假捻法(hydroentangling)。
常規(guī)的熱粘結(jié)無(wú)紡織物顯示出了良好的彈性和柔軟性，但最佳橫向強(qiáng)度較小，和與高伸長(zhǎng)率結(jié)合的最佳橫向強(qiáng)度較小。熱粘結(jié)無(wú)紡織物的強(qiáng)度取決于纖維的取向和粘結(jié)點(diǎn)的固有強(qiáng)度。
多少年來(lái)，人們一直在對(duì)纖維進(jìn)行各種改進(jìn)，以便提供更強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度。然而，還需進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，以便提供在低粘結(jié)溫度和低織物定量下的甚至更高的織物強(qiáng)度，從而使這些織物可用于當(dāng)今的衛(wèi)生產(chǎn)品的高速轉(zhuǎn)換加工中，所述的衛(wèi)生產(chǎn)品如尿布和其它類(lèi)的失禁產(chǎn)品。特別是，對(duì)可熱粘結(jié)的纖維有這樣的要求，即所得到的無(wú)紡織物應(yīng)擁有高的橫向強(qiáng)度，高的伸長(zhǎng)率和優(yōu)異的柔軟度，其中高橫向強(qiáng)度(和柔軟度)可在低粘結(jié)溫度下獲得。
此外，需要生產(chǎn)這樣的可熱粘結(jié)纖維，即所述纖維能獲得配合織物均勻性彈性和柔軟度的優(yōu)異的橫向強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和韌性。特別是，需要獲得這樣的纖維，所述纖維能生產(chǎn)出無(wú)紡材料，尤其是梳理過(guò)的、軋光的織物，在高達(dá)約500ft/min，優(yōu)選高達(dá)約700-800ft/min，更優(yōu)選高達(dá)約980ft/min(300m/min)時(shí)，其橫向性能至少約200-40g/min.，更優(yōu)選從300-400g/in.，優(yōu)選大于約400g/in.，更優(yōu)選可高達(dá)約650g/in.或更高。此外，對(duì)于定量從約10g/yd2-20g/yd2的無(wú)紡織物，其伸長(zhǎng)率可從約50-200％，韌性從約200-700f/in，優(yōu)選從約480-700f/in。因此，在約20g/yd2的定量，更優(yōu)選低于約20g/yd2的定量，更優(yōu)選低于約17-18g/yd2的定量，更優(yōu)選低于約15g/yd2的定量，更優(yōu)選低于約14g/yd2的定量，最優(yōu)選低至10g/yd2的定量或更低時(shí)，織物具有所述的這些強(qiáng)度性能是優(yōu)選的。目前，根據(jù)用途所生產(chǎn)出的市售織物，其定量例如約為11-25g/yd2，優(yōu)選從15-24g/yd2。
對(duì)于最終的使用者來(lái)說(shuō)，無(wú)紡材料的柔軟性是特別重要的。因此，包含更為柔軟無(wú)紡材料的產(chǎn)品將是有吸引力的，并由此使產(chǎn)品的銷(xiāo)路更好，所述產(chǎn)品如包含更為柔軟層的尿布。
已知有各種生產(chǎn)纖維的工藝，所述纖維能形成具有優(yōu)異性能的無(wú)紡材料，所述性能包括高的橫向強(qiáng)度和柔軟性。例如，US5,281,378；5,318,735和5,431,994(Kozulla)涉及包含聚丙烯的纖維的制備方法，該方法包括擠出包含聚丙烯的分子量分布至少約5.5的材料，以形成具有一表面的熱擠出物；控制在含氧氣氛中熱擠出物的驟冷，以便使表面產(chǎn)生氧化斷鏈降解。在Kozulla的專(zhuān)利中所述方法的一個(gè)方面，控制在含氧氣氛中熱擠出物的驟冷，以便使該熱擠出物在250℃以上的溫度保持一段時(shí)間，從而使該表面產(chǎn)生氧化斷鏈降解。
如這些專(zhuān)利所述，通過(guò)驟冷使表面產(chǎn)生氧化斷鏈降解，如通過(guò)延遲冷卻或阻塞驟冷氣流，最終得到的纖維實(shí)際上包含許多區(qū)，這些區(qū)由包括在熔體流動(dòng)速率，分子量，熔點(diǎn)，雙折射，取向和結(jié)晶度上有差異的不同的特性所限定。特別是，如這些專(zhuān)利中所述，在其中生產(chǎn)的纖維包括基本沒(méi)有氧化聚合降解的內(nèi)芯，高濃氧化斷鏈降解聚合材料的外區(qū)，以及由內(nèi)至外氧化斷鏈聚合降解量逐漸增加的中間區(qū)。換句話說(shuō)，可這樣來(lái)控制在含氧氣氛中熱擠出物的驟冷，以便得到朝向纖維表面處重均分子量逐漸降低、但熔體流動(dòng)速率逐漸增加的纖維。例如，優(yōu)選的纖維包含重均分子量約從100,000至450,000克/摩爾的內(nèi)芯，重均分子量低于約10,000克/摩爾、包括纖維表面的外區(qū)，以及重均分子量和熔體流動(dòng)速率在內(nèi)芯和外區(qū)之間、位于內(nèi)芯和外區(qū)之間的中間區(qū)。此外，內(nèi)芯(芯區(qū))的熔點(diǎn)和取向作用均高于外表面區(qū)。
另外，EP-A-0630996(Takeuchi等人)涉及帶有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維的制備，包括利用短紡方法得到帶有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維。在這些申請(qǐng)中，在聚合材料從噴絲嘴擠出處附近，給該聚合材料提供了足夠的環(huán)境，以便能得到皮-芯結(jié)構(gòu)。例如，由于只通過(guò)使用控制的驟冷，如在長(zhǎng)紡方法中可使用的延遲驟冷不能在短紡方法中取得這樣的環(huán)境，因此，當(dāng)從噴絲嘴進(jìn)行擠出時(shí)，通過(guò)使用至少能促進(jìn)熔融絲部分表面降解的裝置和步驟而獲得可得到皮-芯結(jié)構(gòu)的環(huán)境。特別是，可將各種元件與噴絲嘴連接，如對(duì)噴絲嘴或與噴絲嘴連接的板進(jìn)行加熱，以便至少在擠出聚合材料的表面處提供充分的溫度環(huán)境，從而得到皮-芯纖維結(jié)構(gòu)。
此外，EP-A-0719879(Kozulla)涉及能在各種條件下制備的皮-芯纖維的生產(chǎn)方法，與此同時(shí)還能保證生產(chǎn)出可熱粘結(jié)的纖維，該纖維可提供具有優(yōu)異橫向強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率和韌性的無(wú)紡織物。
此外，已知可對(duì)各種材料的混合物進(jìn)行擠出，以得到纖維。例如，US3,433,573(Holladay等人)涉及包含混合物的組合物，所述混合物包含5-95％重量丙烯聚合物(主要包含丙烯)，和95-5％重量乙烯與極性單體如乙酸乙烯酯，甲基丙烯酸甲酯，碳酸亞乙烯酯，丙烯酸烷基酯，鹵乙烯和偏二鹵乙烯的共聚物。在Holladay等人的很寬范圍的組合物包括包含5-95％聚丙烯以及相應(yīng)從約5-95％乙烯/乙酸乙烯共聚物的混合物，最終的混合物以重量百分比表示。另外，可將Holladay等人的組合物制成改善的可染性和低溫特性的纖維，薄膜和模壓制品。
另外，US4,803,117和EP-A-0239080(Daponte)涉及將一定的乙烯共聚物熔噴成彈性纖維或微纖維。所披露的有用的共聚物是乙烯與至少一種乙烯基單體的共聚物，所述乙烯基單體選自乙烯基酯單體，不飽和脂肪單羧酸和這些單羧酸的烷基酯，其中乙烯基單體的含量足以將彈性賦予熔噴的纖維。Daponte所披露的舉例性的共聚物是乙烯與乙酸乙烯酯(EVA)的共聚物，其中，當(dāng)根據(jù)ASTM D-1238-86在條件E進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述乙酸乙烯酯的熔體指數(shù)從32-500克/10分鐘，并且乙酸乙烯酯單體的含量從約10％-約50％重量，更具體地從約18％-約36％重量，最佳從約26％-約30％重量；甚至更為具體的值可以是28％重量。
另外，可將Daponte的共聚物與改性聚合物進(jìn)行混合，所述改性聚合物可以是選自如下至少一種聚合物的烯烴聚合物，包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，乙烯共聚物(通常不是與乙酸乙烯酯的共聚物)，丙烯共聚物，丁烯共聚物，或兩種或多種這些材料的混合物。Daponte的可擠出的混合物通常包括至少10％重量的乙烯/乙烯基共聚物，和大于0％重量至約90％重量的改性聚合物。
WO94/17226(Gessner等人)涉及根據(jù)可混溶的共混聚合物生產(chǎn)纖維和無(wú)紡織物的方法，其中共混聚合物可包括聚烯烴，如聚乙烯和聚丙烯。此外，該共混聚合物還可包括高達(dá)20％重量的包含相容的或可混溶的聚合物的一種或多種分散相或連續(xù)相，例如高達(dá)約20％重量的粘結(jié)促進(jìn)劑，該促進(jìn)劑可以是聚乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
此外，已知可利用配制復(fù)合纖維時(shí)不同組成的不同的聚合物來(lái)生產(chǎn)例如具有殼-核結(jié)構(gòu)或并排結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維。例如US4,173,504；4,234,655；4,323,626；4,500,384；4,738,895；4,818,587和4,840,846披露了熱粘結(jié)復(fù)合纖維，如殼-核和并排結(jié)構(gòu)的纖維，與其它特征一起，所述纖維包括可由聚丙烯組成的芯和可由乙烯乙酸乙烯共聚物組成的殼。
另外，US5,456,982披露了一種雙組分纖維，其中殼可另外包含親水聚合物或共聚物，如(乙基-乙酸乙烯酯)共聚物。
附圖概述結(jié)合示出本發(fā)明非限定性實(shí)施方案的附圖，將對(duì)本發(fā)明有更好的理解，并闡明本發(fā)明的特征，其中

圖1(a)-1(g)示出了在不顯示纖維皮-芯結(jié)構(gòu)下，本發(fā)明纖維的橫截面構(gòu)形。
圖2簡(jiǎn)略地說(shuō)明了在外表面區(qū)和芯之間有梯級(jí)的、由本發(fā)明的共混聚合物組成的皮-芯纖維。
圖3簡(jiǎn)略地說(shuō)明了在外表面區(qū)和芯之間有不連續(xù)梯級(jí)的、由本發(fā)明的共混聚合物組成的皮-芯纖維。
圖4簡(jiǎn)略說(shuō)明了包含具有皮-芯結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明共混聚合物殼的雙組分殼-核纖維。
圖5說(shuō)明了橫向強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)溫度的粘結(jié)曲線。
圖6說(shuō)明了不同定量無(wú)紡材料的橫向強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)溫度的粘結(jié)曲線。
圖7說(shuō)明了在本發(fā)明實(shí)施例中使用的砑光輥的圖案。
圖8簡(jiǎn)略地說(shuō)明了無(wú)紡材料的橫向強(qiáng)度(CDS)對(duì)粘結(jié)溫度的曲線。
圖9說(shuō)明了差示掃描量熱計(jì)(DSC)的吸熱過(guò)程。
圖10，11a，11b，11c，12a，12b，13a和13b顯示了在表8中列出的噴絲嘴。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及并提供(a)用于制備高橫向強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和韌性的織物的熱粘結(jié)纖維；(b)用于制備無(wú)紡材料的纖維，該材料比由聚丙烯纖維制得的無(wú)紡材料更為柔軟；(c)在低溫能進(jìn)行良好熱粘結(jié)的聚丙烯纖維；(d)粘結(jié)曲線相當(dāng)平坦的聚丙烯纖維；(e)在低粘結(jié)溫度可對(duì)纖維進(jìn)行熱粘結(jié)，與此同時(shí)能使所得到的無(wú)紡材料保持高的橫向強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和韌性；
(f)通過(guò)獲得橫向強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)溫度更為平坦的曲線而獲得更大的粘結(jié)區(qū)，從而使得纖維能在較低的溫度下進(jìn)行熱粘結(jié)，與此同時(shí)保持最終無(wú)紡材料的高橫向強(qiáng)度，借此，可采用較低的粘結(jié)溫度，以便能獲得更為柔軟的無(wú)紡材料；(g)低定量的無(wú)紡材料，其強(qiáng)度性能如橫向強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率和韌性大于或等于用其它高定量聚丙烯纖維得到的材料的這些強(qiáng)度性能；(h)能在高速機(jī)械上進(jìn)行加工的纖維和無(wú)紡材料，包括以高達(dá)約980英尺/分(300米/分)的速度運(yùn)行的高速梳理機(jī)和粘結(jié)機(jī)；和/或(i)由聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑(polymeric bond curveenhancing agent)的混合物生產(chǎn)的、具有皮-芯結(jié)構(gòu)的雙組分或多組分纖維。
本發(fā)明涉及各種形式的纖維，包括長(zhǎng)絲或短纖維。所使用的這些術(shù)語(yǔ)具有普通的常用含義。在本發(fā)明中，長(zhǎng)絲通常用來(lái)表示在紡絲機(jī)上連續(xù)的纖維；然而，為方便起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ)纖維和長(zhǎng)絲在本發(fā)明中也可以換用。“短纖維”用來(lái)表示切斷的纖維或長(zhǎng)絲。例如，用于尿布中無(wú)紡織物的短纖維，其長(zhǎng)度優(yōu)選從約1-3英寸(約2.5至7.6cm)，更優(yōu)選的是從約1.25至2英寸(約3.1-5cm)。
所有提到的粘結(jié)曲線，以及橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線，均是以溫度為X-軸，橫向強(qiáng)度為Y-軸進(jìn)行作圖而得到的曲線，其中溫度沿X-軸從左至右增加，而橫向強(qiáng)度沿Y-軸自下至上增加，如圖8所示。
應(yīng)指出的是，當(dāng)在本發(fā)明中使用術(shù)語(yǔ)橫向強(qiáng)度時(shí)，該強(qiáng)度指的是無(wú)紡材料的橫向強(qiáng)度。
可通過(guò)各種方法，包括長(zhǎng)紡方法和短紡方法，或紡粘法，將本發(fā)明的共混聚合物紡成纖維。優(yōu)選的纖維是短纖維，并且是利用能控制驟冷的紡絲設(shè)備而生產(chǎn)的。
更具體地說(shuō)，就制備短纖維的已知的方法而言，這些方法包括老式的兩步“長(zhǎng)紡”法，和新式的一步“短紡”法。所述長(zhǎng)紡法包括首先以通常為500-3000米/分的紡絲速度，更優(yōu)選以500-1500米/分(取決于被紡的聚合物)的紡絲速度熔融擠出纖維。另外在第二步驟中，通常以100-250米/分的運(yùn)行速度，將這些纖維拉伸，卷曲，并切割成短纖維。一步短紡法包括在單一步驟中將聚合物轉(zhuǎn)換成短纖維，其中紡絲速度通常在50-200米/分或更高。與通常用于長(zhǎng)紡法中的噴絲嘴相比，通過(guò)在噴絲嘴中使用約5-20倍數(shù)量的毛細(xì)孔，增加了一步法的生產(chǎn)能力。例如，通常用于工業(yè)化的“長(zhǎng)紡”法的噴絲嘴包括有約50-4,000，優(yōu)選約3,000-3,500個(gè)毛細(xì)孔，而通常用于工業(yè)化的“短紡”法的噴絲嘴包括有約500-100,000個(gè)毛細(xì)孔，優(yōu)選約30,000-70,000個(gè)毛細(xì)孔。在這些方法中，用于紡絲熔體擠出的常用溫度約為250-325℃。此外，對(duì)于其中生產(chǎn)雙組分纖維的方法而言，毛細(xì)孔的數(shù)量指的是被擠出的長(zhǎng)絲的數(shù)量，通常不是噴絲嘴中毛細(xì)孔的數(shù)量。
就紡絲連續(xù)性所需的驟冷條件而言，用于制備聚丙烯纖維的短紡法明顯不同于常規(guī)的長(zhǎng)紡法。在短紡法中，利用約100米/分的高孔密度噴絲嘴進(jìn)行紡絲，所需的驟冷空氣速度在約3,000-8,000英尺/分的范圍內(nèi)，以便在噴絲嘴表面以下一英寸處完成對(duì)纖維的驟冷。相反地，在長(zhǎng)紡法中，利用約1000-1500米/分或更高的紡絲速度，并使用約50-500英尺/分，優(yōu)選約300-500英尺/分范圍的低速驟冷空氣。
此外，還可通過(guò)其它的方法紡成纖維，所述方法包括其中將由聚合物制得的纖維直接制成無(wú)紡材料的方法，如進(jìn)行紡粘。
在紡粘法中，將聚合物在擠出機(jī)中熔融混合，并通過(guò)紡絲泵迫使熔融聚合物通過(guò)有大量孔的噴絲嘴。位于噴絲嘴下面的通風(fēng)管利用調(diào)節(jié)的空氣連續(xù)地對(duì)長(zhǎng)絲進(jìn)行冷卻。當(dāng)在長(zhǎng)絲加工寬度上方，通過(guò)高速低壓區(qū)將長(zhǎng)絲吸至長(zhǎng)絲被假捻的分布室中時(shí)，將產(chǎn)生對(duì)長(zhǎng)絲的拉伸。假捻的長(zhǎng)絲被無(wú)規(guī)地鋪在運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)帶上，該網(wǎng)帶將未粘結(jié)的纖維網(wǎng)帶過(guò)用于粘結(jié)的熱砑光機(jī)。然后，將粘結(jié)的纖維網(wǎng)纏繞在輥?zhàn)由稀?br> 能用于本發(fā)明的聚合物材料包括聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，如乙烯乙酸乙烯酯聚合物的任何混合物，如通過(guò)長(zhǎng)紡，短紡，或紡粘法，可在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)所述聚合物材料進(jìn)行擠出，以形成皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維。此外，應(yīng)指出的是，如通過(guò)噴絲嘴擠出而生產(chǎn)出長(zhǎng)絲的組合物即共混聚合物，通常指的是共混聚合物或可擠出的組合物。此外，盡管如上所述的纖維，長(zhǎng)絲和短纖維有不同的含義，但為了方便起見(jiàn)，在本發(fā)明中，將這些不同的術(shù)語(yǔ)通稱(chēng)為纖維。
另外，還可通過(guò)將作為熱擠出物的包含聚丙烯和柔軟聚合添加劑的共混聚合物進(jìn)行擠出，并提供使熱擠出物形成帶有皮-芯結(jié)構(gòu)纖維的條件，而制備帶有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維。
當(dāng)涉及聚合物時(shí)，術(shù)語(yǔ)共聚物理解為包括兩種單體，或兩種或多種單體的聚合物，包括三元共聚物。
所述聚丙烯可包含任何可進(jìn)行紡絲的聚丙烯。聚丙烯可以是無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯，不均勻有規(guī)立構(gòu)聚丙烯，間規(guī)聚丙烯，等規(guī)立構(gòu)聚丙烯和立構(gòu)規(guī)整嵌段聚丙烯-包括部分和完全等規(guī)立構(gòu)的聚丙烯，或至少基本上完全等規(guī)立構(gòu)的聚丙烯。該聚丙烯可通過(guò)任何方法進(jìn)行制備。例如，可使用齊格勒-納塔催化劑體系，或使用均相或多相金屬茂催化劑體系來(lái)制備聚丙烯。
此外，在本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)聚合物、聚烯烴、聚丙烯、聚乙烯等包括均聚物、各種聚合物，如共聚物和三元共聚物，以及混合物(包括通過(guò)就地混合單獨(dú)的批料或形成共混物而產(chǎn)生的混合物和合金)。例如，聚合物可包含烯烴如丙烯的共聚物，并且這些共聚物可包含各種組分。優(yōu)選的是，在聚丙烯的情況下，所述的共聚物可包括高達(dá)約20％重量，更優(yōu)選約0-10％重量的乙烯和丁烯至少之一。然而，取決于所希望的纖維，在共聚物中可包含不同量的這些組分。
此外，該聚丙烯可包含窄分子量分布或?qū)挿肿恿糠植嫉母稍锏木酆衔锪Ａ?，粉料或顆粒狀的聚合物。在此將術(shù)語(yǔ)“寬分子量分布”用于限定那些MWD值(即通過(guò)在此所述的SEC測(cè)量的重均分子量/數(shù)均分子量的值)至少約5.0，優(yōu)選至少約5.5，更優(yōu)選至少約6的干燥的聚合物粒料，粉料或顆粒狀的聚合物。
另外，聚丙烯可以是線性或支化的，如US4,626,467(Hostetter)所述，在此將該專(zhuān)利全文引入作為參考，所述聚丙烯優(yōu)選是線性的。此外，在制備本發(fā)明的纖維時(shí)，待制成纖維的聚丙烯可包括如在EPA0552013(Gupta等人)中教導(dǎo)的聚丙烯組合物，在此將該專(zhuān)利申請(qǐng)的全文引入作為參考。另外，還可使用EPA0719879中披露的共混聚合物，在此將該專(zhuān)利申請(qǐng)的全文引入作為參考。
根據(jù)ASTM D-1238-86(條件L；230/2.16)，測(cè)量本發(fā)明中所述的聚丙烯聚合物的熔體流動(dòng)速率(MFR)，在此將該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)引入作為參考。
可用于本發(fā)明的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑可包括任何聚合添加劑，或聚合添加劑的混合物，即對(duì)于聚丙烯而言所述增強(qiáng)劑是輔料，它能提供如下的作用(a)使粘結(jié)曲線變得平坦，(b)使粘結(jié)曲線升高，即增加橫向強(qiáng)度，和/或(c)使粘結(jié)曲線向左移動(dòng)，即降低無(wú)紡材料橫向強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)溫度的溫度，結(jié)果是，由于皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維而保持或增加了無(wú)紡材料的強(qiáng)度性能，尤其是橫向強(qiáng)度。粘結(jié)曲線的平坦化，升高和/或遷移的對(duì)比，是相對(duì)于除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料而進(jìn)行的。
在本發(fā)明中，橫向強(qiáng)度的增加包括粘結(jié)曲線橫向強(qiáng)度的至少一些位置的升高，優(yōu)選包括粘結(jié)曲線峰值橫向強(qiáng)度的升高，或在低于峰值橫向強(qiáng)度溫度的溫度時(shí)某些強(qiáng)度位置的升高。
為保持或增強(qiáng)橫向強(qiáng)度，相對(duì)于下文將討論的差示掃描量熱法熔點(diǎn)，粘結(jié)曲線優(yōu)選在限定的溫度范圍內(nèi)有增加的面積。該增加的面積可通過(guò)許多方式得到。例如，(a)橫向強(qiáng)度，如峰值橫向強(qiáng)度可以相同，基本相同或更低，并使粘結(jié)曲線平坦化，從而得到增加的面積，(b)可增加橫向強(qiáng)度，如峰值橫向強(qiáng)度或在其位置低于峰值橫向強(qiáng)度的溫度處的橫向強(qiáng)度，并使粘結(jié)曲線平坦化，從而得到增加的面積，(c)粘結(jié)曲線可具有相同或基本相同的形狀，并具有更高的橫向強(qiáng)度，如沿曲線方向的峰值橫向強(qiáng)度，或(d)使粘結(jié)曲線遷移至低溫區(qū)，同時(shí)保持或增加在預(yù)定溫度范圍內(nèi)粘結(jié)曲線的面積，例如使粘結(jié)曲線平坦化。優(yōu)選的是，使粘結(jié)曲線平坦化并升高，或平坦化并遷移，或升高并遷移，最優(yōu)選的是，使粘結(jié)曲線平坦化、升高并遷移。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面，應(yīng)指出的是，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑使粘結(jié)曲線變得平坦，優(yōu)選使最大橫向強(qiáng)度增加，并且，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料在其粘結(jié)曲線下的面積相比時(shí)，優(yōu)選的是增加了粘結(jié)曲線下的面積。另外還應(yīng)指出的是，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外由在相同條件下對(duì)纖維和無(wú)紡材料進(jìn)行加工相比時(shí)，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑可使最大橫向強(qiáng)度增加。此外，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外由在相同條件下對(duì)纖維和無(wú)紡材料進(jìn)行加工相比時(shí)，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑可使粘結(jié)曲線的最大橫向強(qiáng)度向左遷移，結(jié)果是，在較低的粘結(jié)溫度下，粘結(jié)曲線可獲得較高的橫向強(qiáng)度。優(yōu)選的是，使粘結(jié)曲線平坦化并有增加的面積，結(jié)果是，可在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行粘結(jié)，從而拓寬了粘結(jié)區(qū)域。
盡管上述的對(duì)比優(yōu)選是根據(jù)皮-芯纖維進(jìn)行的，這些纖維具有高的強(qiáng)度性能，但應(yīng)指出的是，當(dāng)根據(jù)由相同或基本相同的共混聚合物，優(yōu)選是相同的共混聚合物制得的沒(méi)有皮-芯結(jié)構(gòu)(或有皮-芯結(jié)構(gòu)但沒(méi)有殼)的纖維制得的無(wú)紡材料進(jìn)行相當(dāng)?shù)募庸ぬ幚頃r(shí)，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑也能使粘結(jié)曲線變得平坦，使粘結(jié)曲線升高和/或使粘結(jié)曲線遷移。
聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑優(yōu)選具有(a)低于約230℃的差示掃描量熱法熔點(diǎn)(DSC熔點(diǎn))，優(yōu)選低于約200℃，更優(yōu)選低于聚丙烯的熔點(diǎn)，即包括在該共混聚合物中的聚丙烯的熔點(diǎn)，最優(yōu)選的是低于包括在該共混聚合物中的聚丙烯的熔點(diǎn)約15-100℃，(b)彈性模量(在200℃和100弧度/秒測(cè)量)低于包括在該共混聚合物中的聚丙烯的彈性模量(例如約低5-100％)，或復(fù)數(shù)粘度(在200℃和100弧度/秒測(cè)量)低于包括在該共混聚合物中的聚丙烯的復(fù)數(shù)粘度(例如約低8-100％)。更為優(yōu)選的是，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的彈性模量和復(fù)數(shù)粘度均低于包括在共混聚合物中的聚丙烯。因此，優(yōu)選的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包括具有上述的DSC熔點(diǎn)和彈性模量和/或復(fù)數(shù)粘度的材料，例如列于表15中的聚合材料。然而，不具有上述的DSC熔點(diǎn)和彈性模量和/或復(fù)數(shù)粘度的材料，如KRATONG1750也可作為聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑用于本發(fā)明，其中它們將提供(a)使粘結(jié)曲線變得平坦，(b)使粘結(jié)曲線升高和/或(c)使由皮-芯纖維制得的無(wú)紡材料的粘結(jié)曲線向左移動(dòng)。
盡管優(yōu)選濃度的某些聚合粘結(jié)增強(qiáng)劑的具體例子已包括在包括實(shí)施例在內(nèi)的該說(shuō)明部分中，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是，在閱讀本發(fā)明之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠確定可用于共混聚合物的不同聚合粘結(jié)增強(qiáng)劑的濃度，所述共混聚合物可紡成長(zhǎng)絲，從而得到皮-芯纖維，與此同時(shí)還能使粘結(jié)曲線平坦化，升高和/或遷移。
可用作本發(fā)明聚合粘結(jié)增強(qiáng)劑的聚合物的例子是烯烴-羧酸乙烯酯聚合物，如烯烴-乙酸乙烯酯共聚物，如將在下面進(jìn)行更充分描述的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物；包括聚乙烯的共聚物，例如通過(guò)乙烯與至少一種C3-C12的α-烯烴進(jìn)行共聚而制得的共聚物，聚乙烯的例子是ASPUNTM6835A，INSITETMXU58200.02，INSITETMXU58200.03(8803)和INSITETMXU58200.04(得自道康寧公司，Midland，Michigan)；烯烴丙烯酸或酯，如乙烯甲基丙烯酸，包括NUCREL925(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)；烯烴共丙烯酸酯(co-acrylate)，如乙烯丙烯酸N-丁酯甲基丙烯酸甘油酯(ENBAGMA)，如ELVALOYAM(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)，和烯烴共丙烯酸酯共一氧化碳聚合物，如乙烯丙烯酸N-丁酯氧化碳(ENBACO)，如ELVAOYHP661，和ELVAOYHP662(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)；和酸改性的烯烴丙烯酸酯，如酸改性的乙烯丙烯酸酯，包括乙烯丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸(IBA-MA)，如BYNEL2002(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)，和乙烯丙烯酸N-丁酯甲基丙烯酸，如BYNEL2022(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)；烯烴丙烯酸酯丙烯酸聚合物，如乙烯丙烯酸酯甲基丙烯酸三元共聚物，如SURLYNRX9-1(得自杜邦公司，Wilmington，Delaware)；和聚酰胺，如尼龍6(得自North SeaOil，Greenwood，South Carolina)。優(yōu)選的是，所述聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑是乙烯乙酸乙烯酯聚合物，如乙烯乙酸乙烯酯共聚物和三元共聚物，或聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的混合物，其中在混合物中優(yōu)選的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑是乙烯乙酸乙烯酯聚合物。例如，多種粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑可包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯聚合物和至少一種聚酰胺，或至少一種乙烯乙酸乙烯酯聚合物和至少一種聚乙烯。
上述的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的分子量?jī)?yōu)選約為103-107，更優(yōu)選約為104-106。此外，在聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑中烯烴碳原子數(shù)優(yōu)選約C2-C12，更優(yōu)選約C2-C6，其中烯烴的優(yōu)選碳原子數(shù)為C2。
如上所述，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑還能給無(wú)紡材料提供高的柔軟性。用于給無(wú)紡材料提供特別高柔軟性的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包括ELVAX3124，KRATONG1750，ELVALOYAM，乙烯乙酸乙烯酯聚合物與INSTITETMXU58200.02和INSTITETMXU58200.03，BYNEL2002，和NUCREL925至少之一的混合物。
聚丙烯是共混聚合物中的主要材料，其在共混聚合物中的含量可高達(dá)95.5％重量，通常其含量從約99.5-80％重量，更優(yōu)選從約99.5-90％重量，更為優(yōu)選的是從約99.5-93％重量，更優(yōu)選從約99-95％重量，最優(yōu)選的是從約97-95.5％重量。
聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑或其混合物在共混聚合物中的含量可高達(dá)共混聚合物重量的約20％重量，更優(yōu)選的是低于共混聚合物重量的約10％重量，其中優(yōu)選的用量范圍從約0.5-7％重量，更優(yōu)選的范圍從約1-5％重量，最優(yōu)選的范圍從約1.5-4％重量，其中，更為優(yōu)選的值約為3％重量。
例如，就乙烯乙酸乙烯酯聚合物而言，可用于共混聚合物的該乙烯乙酸乙烯酯聚合物易于從市場(chǎng)上得到，并包括各種形式的乙烯乙酸乙烯酯聚合物，包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物和三元共聚物。乙烯乙酸乙烯酯聚合物在共混聚合物中的含量約為共混聚合物的10％重量，更優(yōu)選低于10％重量的共混聚合物，其中優(yōu)選的用量范圍約從0.5-7％重量，更優(yōu)選的范圍約從1-5％重量，最優(yōu)選的范圍約從1.5-4％重量，其中更為優(yōu)選的用量值約為3％重量。
在乙烯乙酸乙烯酯聚合物的情況下，乙烯乙酸乙烯酯聚合物中乙酸乙烯酯的百分比可在該共混聚合物能形成皮-芯纖維的任何濃度范圍內(nèi)改變。對(duì)于絕大多數(shù)的用途來(lái)說(shuō)，在乙烯乙酸乙烯酯聚合物中乙酸乙烯酯單元的百分用量約從0.5-50％重量，更優(yōu)選的是約從5-50％重量，更為優(yōu)選的是約從5-30％重量，最優(yōu)選的是從約9-28％重量。
應(yīng)指出的是，當(dāng)增加乙烯乙酸乙烯酯聚合物中乙酸乙烯酯的濃度時(shí)，能得到這樣的纖維，該纖維能生產(chǎn)出具有更為柔軟手感的無(wú)紡材料；因而，當(dāng)乙烯乙酸乙烯酯聚合物中乙酸乙烯酯單元的濃度較低但仍能得到柔軟手感時(shí)，將能夠增加可加工性。當(dāng)希望增加的柔軟性時(shí)，乙酸乙烯酯單元優(yōu)選的百分比約為28％重量，而當(dāng)希望增加可加工性時(shí)，其百分比約為9％重量。
換句話說(shuō)，乙烯可占乙烯乙酸乙烯酯聚合物重量的約50-95.5％，更優(yōu)選的是約50-95％重量，更為優(yōu)選的是約60-95％重量，更為優(yōu)選的是70-95％重量，最優(yōu)選的是約72-91％重量，其中優(yōu)選值約為72％重量。另外，當(dāng)希望增加的可加工性時(shí)，乙烯乙酸乙烯酯聚合物中更高用量的乙烯是優(yōu)選的，該優(yōu)選用量約為91％重量。
另外，當(dāng)根據(jù)ASTMD-1238-86(在條件E下)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，乙烯乙酸乙烯酯聚合物可具有在約0.1-500克/分的熔體指數(shù)(MI)，在此將該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)全文引入作為參考。測(cè)量熔體指數(shù)的方式，以及與熔體流動(dòng)的關(guān)系披露于US4,803,117(Daponte)中，在此將該專(zhuān)利全文引入作為參考。
能用于本發(fā)明的舉例性的乙烯乙酸乙烯酯聚合物是由杜邦公司以商標(biāo)ELVAX出售的產(chǎn)品，如ELVAX Resins-Grade Selection Guide byDu Pont Company，1989年10月，在此將該全文引入作為參考。乙烯/乙酸乙烯酯共聚物包括高級(jí)乙酸乙烯酯樹(shù)脂；200-，300-，500-，600-，和700-系列的樹(shù)脂和相應(yīng)的包裝等級(jí)的3100系列樹(shù)脂；三元共聚物包括以如酸式三元共聚物所述的乙烯/乙酸乙烯酯/酸三元共聚物。優(yōu)選的共聚物是ELVAX150，ELVAX250，ELVAX750，ELVAX3124和ELVAX3180，優(yōu)選的酸式三元共聚物是ELVAX4260。然而，如上所述，乙烯乙酸乙烯酯共聚物可包含任何的乙烯乙酸乙烯酯聚合物，例如，共聚物或三元共聚物，所述聚合物如通過(guò)長(zhǎng)紡，短紡或紡粘法，可在直接形成具有皮-芯結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)絲的條件下進(jìn)行擠出。
只要所述共混聚合物能保持可紡性并且得到的纖維能形成無(wú)紡材料，那么除聚丙烯、聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑或其混合物以外，該共混聚合物中還可包含另外的聚合物?？商砑又凉不炀酆衔镏械木酆衔锶Q于纖維所希望的性能，如在生產(chǎn)無(wú)紡材料時(shí)所希望的性能以及無(wú)紡材料本身的性能。事實(shí)上，另外的聚合物可增強(qiáng)聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的性能。例如，除聚丙烯以外，共混聚合物可包括各種聚合物，無(wú)論該聚合物是否在聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑定義的范圍內(nèi)，所述聚合物如聚酰胺，聚酯，聚乙烯和聚丁烯。因此，即使另外的聚合物不是聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，也能將它們添加至共混聚合物中。
換句話說(shuō)，當(dāng)參考希望共混聚合物中包含聚烯烴混合物的情況時(shí)，共混聚合物可包含占添加至共混聚合物中聚烯烴重量100％的聚丙烯。然而，可將不同用量其它的聚烯烴添加至聚丙烯中。例如，甚至聚乙烯不是聚合粘結(jié)曲線平坦化劑時(shí)，也可將各種聚乙烯與共混聚合物中的聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑混合，其用量可高達(dá)共混聚合物的20％重量，更優(yōu)選可高達(dá)約10％重量，更為優(yōu)選的是高達(dá)約5％重量，更優(yōu)選的是高達(dá)約3％重量，優(yōu)選的用量范圍約從0.5-1％。因此，例如在本發(fā)明的實(shí)施方案中，除聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，可將各種聚合物添加至共混聚合物中，如聚乙烯或其混合物，所述的聚乙烯或其混合物是或不是聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑。
因此，就聚乙烯而言，可將任何聚乙烯添加至能使該共混聚合物紡成皮-芯結(jié)構(gòu)的共混聚合物中。聚乙烯的密度至少約0.85克/厘米3，優(yōu)選的范圍約從0.85-0.96克/厘米3，更為優(yōu)選的范圍約從0.86-0.92克/厘米3。特別是，所述聚乙烯可包含優(yōu)選密度范圍約從0.86-0.935克/厘米3的低密度聚乙烯；優(yōu)選密度范圍約從0.94-0.98克/厘米3的高密度聚乙烯；優(yōu)選密度范圍約從0.85-0.96克/厘米3的線性聚乙烯，如密度約從0.85-0.93克/厘米3，更具體地說(shuō)約從0.86-0.93克/厘米3的線性低密度聚乙烯，包括通過(guò)乙烯與至少一種C3-C12的α-烯烴的共聚合而制得的產(chǎn)物，和密度為0.94克/厘米3或更高的、帶有C3-C12的α-烯烴的高密度聚乙烯共聚物。
因此，共混聚合物可僅僅包含兩種聚合物，如聚丙烯和單一的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑。此外，該聚合物還可包括三種或更多種聚合物，如(a)聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的混合物，或(b)聚丙烯和一種或多種聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以及不是聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的另外的聚合物。
另外，共混聚合物可包括各種添加至纖維中的添加劑，如抗氧劑，穩(wěn)定劑，顏料，抗酸劑和加工助劑。
本發(fā)明的共混聚合物可通過(guò)使用混合至少兩種聚合物的任何方式來(lái)制備。例如，可通過(guò)轉(zhuǎn)筒混合固體聚合物，然后使用來(lái)擠出成長(zhǎng)絲的該混合物熔融而得到共混聚合物。
此外，可在最終混合形成共混聚合物之前，將共混聚合物的各組分進(jìn)行預(yù)混合。例如，當(dāng)將至少一種另外的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑和/或另外的聚合物如聚乙烯添加至包含聚丙烯和作為優(yōu)選聚合粘結(jié)曲線平坦化劑的乙烯乙酸乙烯酯共聚物的共混聚合物中時(shí)，可預(yù)先將至少一種另外的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑和/或至少一種另外的聚合物與乙烯乙酸乙烯酯共聚物預(yù)混合。當(dāng)混合時(shí)可采用任何的混合順序。
因此，例如，通過(guò)將作為固體聚合物的一重量份乙烯乙酸乙烯酯共聚物與兩重量份的聚乙烯進(jìn)行混合，可制備乙烯乙酸乙烯酯共聚物和聚乙烯的預(yù)混物。然后將該混合物在如180℃的溫度下熔融擠出，通過(guò)一水浴，并切割成粒料。然后，如通過(guò)轉(zhuǎn)筒混合，使該粒料與聚丙烯混合，從而形成共混聚合物。
通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的方法，并通過(guò)使用熔紡法如根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)紡或短紡法對(duì)聚合物組合物進(jìn)行紡絲時(shí)，可得到具有如下性能的纖維在很大的粘結(jié)區(qū)內(nèi)優(yōu)異的熱粘結(jié)特性，以及優(yōu)異的柔軟性、不透明性、強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和韌性。此外，甚至在低于通常使用的定量下，本發(fā)明的纖維能提供具有優(yōu)越橫向強(qiáng)度、韌性、伸長(zhǎng)率、均勻性、透氣性和柔軟性的無(wú)紡材料，并且能使用各種紡絲方法。
優(yōu)選無(wú)紡材料的定量低于約20g/yd2，更優(yōu)選低于約18g/yd2，更優(yōu)選低于約17g/yd2，更為優(yōu)選低于約15g/yd2，更優(yōu)選低于約14g/yd2，甚至可低至10g/yd2，或更低，優(yōu)選的定量范圍約從14-20g/yd2。
例如，本發(fā)明的纖維可在制造各種材料、特別是可具有不同用途的織物的高速機(jī)器上進(jìn)行加工；所述材料包括尿布的覆面片，攔截層和底面片。本發(fā)明的纖維能生產(chǎn)無(wú)紡材料，其生產(chǎn)速度高達(dá)約500英尺/分，優(yōu)選約700-800英尺/分，更優(yōu)選高達(dá)約980英尺/分(約300米/分)，定量?jī)?yōu)選低于約20g/yd2(gsy)，可低至約18gsy，低至約17gsy，低至約15gsy，低至約14gsy，甚至低至約10gsy或更低，優(yōu)選的定量范圍約從14-20gsy，橫向強(qiáng)度至少約200-400克/英寸，更優(yōu)選從300400克/英寸，優(yōu)選大于約400克/英寸，更優(yōu)選高達(dá)約650克/英寸或更高。此外，對(duì)于定量約20g/yd2，更優(yōu)選低于約20g/yd2，更優(yōu)選低于約17-18g/yd2，更為優(yōu)選低于約15g/yd2，更優(yōu)選低于約14g/yd2，并且最優(yōu)選低至10g/yd2，或更低的織物而言，該織物的伸長(zhǎng)率約從50-200％，韌性約從200-700克/英寸，優(yōu)選約從480-700克/英寸。
使用許多步驟來(lái)分析并確定本發(fā)明的組合物和纖維，在組合物和纖維的限定特性中使用了各種術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)將在下面描述。
正如在上述EPA0630996(Takeuchi等人)中所述(在此將該申請(qǐng)的全文引入作為參考)，本發(fā)明皮-芯結(jié)構(gòu)纖維的絕大部分不均勻形態(tài)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)四氧化釕(RuO4)染色的纖維薄型材的透射電子顯微鏡術(shù)來(lái)表征。關(guān)于此，參見(jiàn)Trent等人在Macromolecules，Vol.16，No.14，1983，“Ruthenium Tetroxide Staining of Polymers for Electron Microscopy”中的教導(dǎo)，在此將該文全文引入作為參考。已知的是，聚合材料的結(jié)構(gòu)取決于其熱處理、組分以及加工，并且還已知的是，這些材料的機(jī)械性能如韌性、沖擊強(qiáng)度、彈性、疲勞強(qiáng)度以及斷裂強(qiáng)度對(duì)組織結(jié)構(gòu)十分敏感。此外，該文章還指出，透射電子顯微鏡術(shù)是以高分辨率值分析多相聚合物體系結(jié)構(gòu)特性的現(xiàn)有技術(shù)；然而，該技術(shù)常常需要通過(guò)染色劑來(lái)增強(qiáng)聚合物的圖像對(duì)比度。其中指出了用于聚合物的染色劑包括四氧化鋨和四氧化釕。對(duì)于本發(fā)明纖維的染色而言，四氧化釕是優(yōu)選的染色劑。
在本發(fā)明的形態(tài)表征中，纖維試樣用含水的RuO4，如0.5％(重量)的四氧化釕水溶液(得自Polysciences，Inc.)在室溫染色過(guò)夜。(盡管在該方法中使用了液體染色劑，但也能用氣相染色劑對(duì)試樣進(jìn)行染色。)將染色的纖維埋入Spurr環(huán)氧樹(shù)脂中并于60℃固化過(guò)夜。然后，在室溫，使用鉆石刀在超薄切片機(jī)上將包埋的染色纖維薄薄地切開(kāi)，以得到約80nm厚的切片，在常規(guī)的裝置如Zeiss EM-10TEM上，在100kV下對(duì)切片進(jìn)行檢測(cè)。使用能量分散x-射線分析來(lái)證實(shí)，RuO4已完全滲透至纖維的中心。
在深度至少約0.2微米，優(yōu)選至少約0.5微米，更優(yōu)選至少約0.7微米，更為優(yōu)選至少約1微米的纖維橫截面的外表面區(qū)域內(nèi)，本發(fā)明的皮-芯結(jié)構(gòu)纖維富含釕(Ru殘余物)，而纖維的芯部卻包含低得多的釕含量。此外，在纖維橫截面的外表面區(qū)域內(nèi)富含釕(Ru殘余物)的深度可大于約1.5微米的厚度。
另外，當(dāng)纖維低于2旦時(shí)，說(shuō)明釕含量的另一種方式是根據(jù)纖維的當(dāng)量直徑，其中，當(dāng)量直徑等于與五個(gè)試樣纖維的平均橫截面積相當(dāng)?shù)膱A的直徑。更準(zhǔn)確地說(shuō)，對(duì)于低于2旦的纖維而言，皮層厚度也可用纖維當(dāng)量直徑的染色濃集來(lái)說(shuō)明。在這樣的例子中，釕的染色濃集可達(dá)至少約1％和至多約25％的纖維當(dāng)量直徑，優(yōu)選約2％-10％的纖維當(dāng)量直徑。
闡明本發(fā)明纖維皮-芯結(jié)構(gòu)的另一種測(cè)試方法，尤其是用來(lái)評(píng)估纖維進(jìn)行熱粘結(jié)能力的方法，包括使用熱臺(tái)測(cè)試的殘余物微量熔化分析。該方法用來(lái)測(cè)量在加熱期間在纖維軸向收縮后，殘余物的含量，當(dāng)存在大量殘余物時(shí)，相當(dāng)于纖維能提供良好的熱粘結(jié)能力。在該熱臺(tái)方法中，將合適的熱臺(tái)設(shè)置在145℃；所述的熱臺(tái)如通過(guò)Mettler FP90控制處理機(jī)控制的Mettler FP82 HT低質(zhì)量熱臺(tái)。將硅油滴加至清潔的顯微鏡載片上。在三個(gè)無(wú)規(guī)長(zhǎng)絲試樣區(qū)域中，將約10-100根纖維切成1/2mm的長(zhǎng)度，并用針將其攪拌入硅油中。用覆蓋玻璃蓋住無(wú)規(guī)分散的試樣，并放置在熱臺(tái)上，以致使絕大部分切斷纖維的兩斷在視線范圍內(nèi)。然后將熱臺(tái)的溫度以3℃/分的速率升高。在某一溫度時(shí)，纖維將產(chǎn)生軸向收縮，并觀察尾隨的殘余物的存在與否。當(dāng)收縮完成之后，停止加熱，并將溫度迅速降低至145℃。然后，通過(guò)合適的顯微鏡，如Nikon SK-E trinocular偏振顯微鏡，對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，并使用例如裝有Pasecon videotube和Sony Up-850 B/W videographic打印機(jī)的MTI-NC70攝像機(jī)，攝取相片有代表性的區(qū)域，從而得到了相片的復(fù)制品。當(dāng)絕大多數(shù)纖維留有殘余物時(shí)，將其評(píng)定為“良好”，當(dāng)只有少量百分比的纖維留有殘余物時(shí)，將其評(píng)定為“差”。另外還可使用相應(yīng)的其它評(píng)定等級(jí)，它們包括在“良好”和“差”之間的“合格”，和當(dāng)然在“差”以下的“無(wú)”。等級(jí)“無(wú)”表示不存在皮層，因此，“差”至“良好”表示存在皮層。
使用尺寸排阻色譜法(SEC)來(lái)測(cè)量分子量分布。特別是，使用帶差示折光指數(shù)(Waters)檢測(cè)的Waters150-C ALC/GPC高溫液體色譜，在145℃進(jìn)行高性能的空間排阻色譜法。為控制溫度，將色譜柱，檢測(cè)器和注射系統(tǒng)恒溫在145℃，并將泵恒溫在55℃。所使用的移動(dòng)相是用4mg/L丁基化的羥基甲苯穩(wěn)定的1，2，4-三氯苯(TCB)，流速為0.5ml/min。該柱組包括兩個(gè)Polymer Laboratories(Amherst，Mass.)PLGel混合的-B床柱(bed columns)，10微米粒徑，部件號(hào)碼1110-6100，和Polymer Laboratories PL-Gel500納米柱，10微米粒徑，部件號(hào)碼1110-6125。為進(jìn)行色譜分析，通過(guò)將溫度加熱至175℃保持2小時(shí)，而將試樣溶解于穩(wěn)定的TCB中，然后，在145℃再進(jìn)行2小時(shí)的溶解。此外，試樣在分析之前不進(jìn)行過(guò)濾。所有分子量數(shù)據(jù)均基于由試驗(yàn)的聚苯乙烯校準(zhǔn)曲線通用的轉(zhuǎn)換而得到的聚丙烯校準(zhǔn)曲線。通用的轉(zhuǎn)換采用實(shí)驗(yàn)上最佳的Mark-Houwink系數(shù)K和α，它們對(duì)于聚苯乙烯分別為0.0175和0.67，對(duì)于聚丙烯分別為0.0152和0.72。
通過(guò)以Zeichner和Patel在Proceedings of Second World Congress ofChemical Engineering，Montreal.Vol.6.第333-337頁(yè)中所述的方式，借助使小塊聚合物試樣經(jīng)受小幅振動(dòng)而測(cè)定本發(fā)明聚合材料的動(dòng)態(tài)剪切性能，在此將該文引入作為參考。具體地說(shuō)，將試樣固定在兩塊直徑為25微米的平行板之間，兩板的間距為2微米。將頂板連接至RheometricsSystem IV流變儀(Piscataway，NJ)上，而將底板連接至2000gm-cm的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器上。試驗(yàn)溫度保持在200℃，其中試樣處于熔融狀態(tài)，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中將溫度保持穩(wěn)定。將底板固定，而對(duì)頂板施加頻率范圍從0.1-400弧度/秒的小幅振動(dòng)。在每個(gè)頻率位置，在瞬變狀態(tài)消失之后，可將動(dòng)態(tài)應(yīng)力響應(yīng)分成剪切應(yīng)變的同相分量和異相分量。動(dòng)態(tài)模量G’表征動(dòng)態(tài)應(yīng)力的同相分量，而損失模量G”表征動(dòng)態(tài)應(yīng)力的異相分量。對(duì)于高分子量的聚烯烴如聚丙烯而言，當(dāng)以頻率作為函數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可觀察到，這些模量在某一位置(某一模量)處相交或相重疊。該相交模量稱(chēng)之為Gc，而相交頻率稱(chēng)之為Wc。
多分散指數(shù)(PI)由106/相交模量來(lái)定義，并發(fā)現(xiàn)與分子量分布Mw/Mn有關(guān)。對(duì)于聚丙烯而言，當(dāng)將多分散指數(shù)恒定時(shí)，相交頻率與重均分子量成反比關(guān)系。
下面對(duì)上述的測(cè)量復(fù)數(shù)粘度和動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，首先使試樣經(jīng)受頻率從0.1-400弧度/秒的小幅振動(dòng)，在起始的瞬變狀態(tài)消失后，轉(zhuǎn)換器將具有相同頻率的振動(dòng)應(yīng)力輸出記錄為應(yīng)變輸入，但有一相位差。該輸出應(yīng)力作用可利用稱(chēng)之為儲(chǔ)存(動(dòng)態(tài))模量G’的系數(shù)分解成同相應(yīng)力，用稱(chēng)之為損失模量G”的系數(shù)分解成異相應(yīng)力，它們只是頻率的函數(shù)。
儲(chǔ)存模量G’是在小幅周期性應(yīng)變變形期間，對(duì)材料儲(chǔ)存能量的量度，并且另外也稱(chēng)之為試樣的彈性模量。損失模量G”是在小幅周期性應(yīng)變變形后能量損失的量度。
復(fù)數(shù)粘度可根據(jù)所述的兩種模量而得到，該粘度是試樣動(dòng)態(tài)粘度的量度。更具體地說(shuō)，復(fù)數(shù)粘度等于彈性模量G’和損失模量G”的幾何平均值除以頻率。在頻率取100弧度/秒的情況下，更具體地說(shuō)，復(fù)數(shù)粘度η的計(jì)算式如下(原文26頁(yè)公式)纖維結(jié)合在一起的能力是纖維結(jié)合力的量度；它是通過(guò)測(cè)量使平行于其長(zhǎng)度方向的纖維滑動(dòng)所需的力而測(cè)定的。在本發(fā)明中用來(lái)測(cè)量纖維結(jié)合力的測(cè)試方法是ASTM D-4120-90，在此將其全文引入作為參考。在該測(cè)試方法中，將特定長(zhǎng)度的粗紗，梳條或毛條在兩對(duì)輥?zhàn)又g牽引，其中每對(duì)輥?zhàn)右圆煌膱A周速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。記錄牽引力，然后對(duì)試樣進(jìn)行稱(chēng)重，并計(jì)算線性密度。以每單位線性密度牽引阻力計(jì)算的牽引強(qiáng)度認(rèn)為是動(dòng)態(tài)纖維結(jié)合力的量度。
更具體地說(shuō)，將30磅處理過(guò)的短纖維試樣加入預(yù)喂料機(jī)中，在該預(yù)喂料機(jī)中使纖維開(kāi)松，以便使之能梳理通過(guò)Hollingsworth梳棉機(jī)(CMC型(EF38-5))。通過(guò)平臺(tái)將纖維送至一平穩(wěn)喂料系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)際的梳理。然后纖維通過(guò)落紗操作工到達(dá)以約20米/分運(yùn)動(dòng)的皮板輸送帶上。接著，使纖維通過(guò)凝棉導(dǎo)管，然后進(jìn)入兩個(gè)砑光輥之間。至此，梳理的纖維從纖維網(wǎng)變成了梳條。然后使梳條通過(guò)另一個(gè)梳棉導(dǎo)管進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的圈條筒中。將梳條制成85克/碼。
由該圈條筒，將梳條喂入Rothchild Dynamic Sliver CohesionTester(Model#R-200，Rothchild Corp.，蘇黎士，瑞士)。使用電子拉伸儀(Model#R-1191，Rothchild Corp.)來(lái)測(cè)量牽引力。輸入速度為5米/分，牽引比為1.25，并且經(jīng)2分鐘周期對(duì)梳條進(jìn)行測(cè)量。將整個(gè)力的平均值除以平均克重等于梳條的結(jié)合力。因此，梳條的結(jié)合力是梳條耐拉伸的量度。
本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“卷曲/英寸”數(shù)(CPI)等于在沒(méi)有應(yīng)力下給定的松散纖維試樣每英寸的“假捻”數(shù)。通過(guò)在沒(méi)有應(yīng)力的狀態(tài)下將30根1.5英寸長(zhǎng)的纖維試樣安置在校準(zhǔn)玻璃板上，并通過(guò)雙面涂布的玻璃帶將纖維的兩端固定在板上而測(cè)量卷曲/英寸的數(shù)量。然后，用未校準(zhǔn)的玻璃板覆蓋該試樣板，并對(duì)每根纖維0.625英寸內(nèi)存在的假捻進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后將每根纖維0.625英寸內(nèi)的總假捻數(shù)乘以1.6，從而得到每根纖維每英寸的卷曲數(shù)。然后，取30個(gè)測(cè)量值的平均值作為CPI。
通過(guò)當(dāng)與纖維芯中的共混聚合物相比，能使纖維表面的共混聚合物發(fā)生氧化，降解和/或分子量降低的任何方法，可制備本發(fā)明纖維的皮-芯結(jié)構(gòu)。因此，皮-芯結(jié)構(gòu)包括為得到皮-芯結(jié)構(gòu)的聚合物混合物的改性，不包含各組分沿著軸向延伸界面進(jìn)行的連接，如殼-核和并排的雙組分纖維。當(dāng)然，皮-芯結(jié)構(gòu)能用于復(fù)合纖維中，如以US5,281,378；5,318,735和5,431,994中所述的方式，使皮-芯結(jié)構(gòu)存在于殼-核纖維的殼中。
因此，例如，通過(guò)提供和/或控制這樣的條件，即在共混聚合物擠出期間能形成皮-芯結(jié)構(gòu)，可制得本發(fā)明的皮-芯纖維。例如，為了得到皮-芯結(jié)構(gòu)，可在氧化氣氛下，使熱擠出物的溫度如噴出噴絲嘴的擠出物的溫度保持足夠的高溫，并保持足夠的時(shí)間?？墒褂迷S多工藝，如上述Kozulla的專(zhuān)利和Takeuchi等人的US申請(qǐng)和外國(guó)申請(qǐng)中所述的工藝，來(lái)實(shí)現(xiàn)該高溫。
更具體地說(shuō)，作為本發(fā)明的例子，在氧化氣氛中，使熱擠出物的溫度至少保持在約250℃并保持足夠的時(shí)間，從而使纖維表面產(chǎn)生氧化斷鏈降解。當(dāng)熱擠出物離開(kāi)噴絲嘴時(shí)，通過(guò)延遲對(duì)熱擠出物的冷卻，如通過(guò)阻塞驟冷氣流到達(dá)熱擠出物處，可提供所述的高溫。通過(guò)使用具有一定結(jié)構(gòu)和排列的護(hù)罩或凹槽噴絲嘴，可使驟冷氣流阻塞，從而能保持高溫。
另一方面，通過(guò)在噴絲嘴附近對(duì)共混聚合物進(jìn)行加熱，或者是直接對(duì)噴絲嘴進(jìn)行加熱，或者是對(duì)鄰近噴絲嘴的區(qū)域進(jìn)行加熱，可得到本發(fā)明的皮-芯結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，可在或鄰近至少一塊噴絲嘴的位置處，通過(guò)直接對(duì)噴絲嘴加熱，或?qū)ξ挥趪娊z嘴上方約1-4mm處的加熱板進(jìn)行加熱，可加熱共混聚合物，從而在氧化氣氛中，將聚合物組合物加熱至在冷卻時(shí)能得到皮-芯纖維結(jié)構(gòu)的足夠的溫度，所述冷卻如立即驟冷。
例如，對(duì)于用于共混聚合物擠出的典型短紡方法而言，聚合物擠出溫度約為230-250℃，噴絲嘴下表面的溫度約為200℃。該200℃的溫度不能使噴絲嘴的出口處發(fā)生氧化斷鏈降解。就此而言，希望在噴絲嘴出口處最優(yōu)選的溫度至少約250℃，以便熔融的長(zhǎng)絲產(chǎn)生氧化斷鏈降解，借此，得到具有皮-芯結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)絲。因此，即使將共混聚合物加熱至足以在已知的熔紡系統(tǒng)、如擠出機(jī)中或在擠出通過(guò)噴絲嘴之前的另一位置進(jìn)行熔紡的溫度，在不對(duì)噴絲嘴或與之相鄰的位置處進(jìn)行加熱的情況下，在從噴絲嘴進(jìn)行擠出時(shí)，在短紡方法中也不能將該共混聚合物保持足夠高的溫度。
盡管已描述了形成皮-芯結(jié)構(gòu)的上述工藝，但本發(fā)明并不局限于由上述工藝得到的皮-芯結(jié)構(gòu)，能給纖維提供皮-芯結(jié)構(gòu)的任何工藝均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，帶有含低分子量聚合物、高熔體流動(dòng)速率聚合物，氧化聚合物和/或降解聚合物的表面區(qū)的任何纖維均為本發(fā)明的皮-芯纖維。
為了確定是否存在皮-芯纖維，采用上述的釕染色試驗(yàn)。根據(jù)本發(fā)明，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將進(jìn)行釕染色試驗(yàn)，以確定是否在纖維中存在皮-芯結(jié)構(gòu)。更具體地說(shuō)，對(duì)纖維進(jìn)行釕染色，并測(cè)量纖維橫截面外表面處的釕濃集作用(Ru殘余物)。如果該纖維顯示出至少約0.2微米厚的釕染色濃集，或低于2旦的纖維至少有約1％當(dāng)量直徑的釕染色濃集，那么，該纖維有皮-芯結(jié)構(gòu)。
盡管釕染色試驗(yàn)是確定皮-芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)異試驗(yàn)方法，但仍存在不出現(xiàn)釕染色濃集的情況。例如，當(dāng)實(shí)際上纖維包含皮-芯結(jié)構(gòu)時(shí)，纖維內(nèi)有一些組分將干擾或阻止在纖維皮層處顯示出釕。在本發(fā)明中對(duì)釕染色試驗(yàn)的說(shuō)明是在沒(méi)有任何將阻止、干擾或減少染色的材料和/或組分的情況下作出的，不管這些材料是作為纖維的正常組分存在于纖維中，如作為加工纖維的組分包括在纖維中，或這些材料存在于纖維中用以阻止、干擾或減少釕的染色。
本發(fā)明的皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率將比未降解的纖維內(nèi)芯的熔體流動(dòng)速率高約20-300％(但這并不是必須的)。例如，為測(cè)定未降解的纖維內(nèi)芯的熔體流動(dòng)速率，將共混聚合物擠出入惰性環(huán)境中(如惰性氣氛中)和/或迅速進(jìn)行驟冷，以便得到未降解或基本未降解的纖維。然后測(cè)量沒(méi)有皮-芯結(jié)構(gòu)的該纖維的平均熔體流動(dòng)速率。然后，通過(guò)將皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率減去未降解纖維的平均熔體流動(dòng)速率(以芯的熔體流動(dòng)速率表示)，將該差值除以未降解纖維的熔體流動(dòng)速率，再乘以100，可計(jì)算得到皮-芯纖維熔體流動(dòng)速率增加的百分比。換句話說(shuō)，皮-芯纖維的熔體流動(dòng)速率相對(duì)于芯熔體流動(dòng)速率的增加百分比＝(MFRs-c－MFRc)/MFRc×100式中MFRs-c＝皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率，MFRc＝芯的平均熔體流動(dòng)速率。
當(dāng)然，與芯的熔體流動(dòng)速率相比，皮芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率的增加百分比將取決于皮-芯結(jié)構(gòu)的特性。因此，皮-芯結(jié)構(gòu)在外表面區(qū)(例如與內(nèi)芯相比為高濃氧化斷鏈降解的聚丙烯)和內(nèi)芯之間可包含梯度區(qū)域(例如，朝向纖維的外表面，重均分子量逐漸降低)，如根據(jù)上述Kozulla的專(zhuān)利和上述EPA0630996(Takeuchi等人)中披露的方法所得到的纖維。在所述皮-芯結(jié)構(gòu)中，皮包含外表面區(qū)和梯度區(qū)。另外，如EPA0630996(Takeuchi等人)中所披露的，在沒(méi)有梯度的情況下，可有明顯的芯和外表面區(qū)。換句話說(shuō)，在形成纖維的兩個(gè)相鄰不連續(xù)部分的芯和外表面區(qū)(例如氧化斷鏈降解的聚丙烯)之間有明顯的梯階，或在內(nèi)芯和外表面區(qū)之間有梯度。
因此，本發(fā)明的皮-芯纖維可有不同的物理特性。例如，在外表面區(qū)和芯之間有不連續(xù)梯階的皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率只是稍稍大于共混聚合物的熔體流動(dòng)速率；然而，在外表面區(qū)和芯之間有梯度的皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率將明顯大于聚合物組合物的熔體流動(dòng)速率。更具體地說(shuō)，對(duì)于熔體流動(dòng)速率約10dg/min的共混聚合物而言，可將沒(méi)有梯度的皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率控制在約11-12dg/min之間，這表明，斷鏈降解作用已基本限制在皮-芯纖維的外表面區(qū)域內(nèi)。相反，有梯度的皮-芯纖維的平均熔體流動(dòng)速率約為20-50dg/min。
此外，盡管不希望束服于主要的聚丙烯相與聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑如乙酸乙烯酯共聚物之間的聯(lián)系，但應(yīng)指出的是，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑可分散在呈原纖維形式的纖維的整個(gè)橫截面上。分散作用可以任何方式進(jìn)行，如均勻或不均勻地分布在纖維的皮和芯中，其中在纖維的皮層和芯層中，原纖維似乎至少要發(fā)生一些降解。
更具體地說(shuō)，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑如乙烯乙酸乙烯酯共聚物可在主要相中呈微區(qū)(microdomains)的形式，其中這些具有長(zhǎng)形外觀的微區(qū)呈原纖維的形式。這些原纖維似乎有如下的尺寸，包括約0.005-0.02微米寬，和約0.1微米長(zhǎng)或更長(zhǎng)。然而，盡管可能存在原纖維，如當(dāng)聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物時(shí)，但并不必需存在原纖維。因此，在本發(fā)明的纖維中可以有或沒(méi)有原纖維。
根據(jù)本發(fā)明得到的紡絲纖維可以是單組分或雙組分型的連續(xù)的纖維和/或短纖維，其旦/單纖維(dpf)優(yōu)選落在約0.5-30的范圍內(nèi)，或更高，更優(yōu)選的是不大于約5，最好是在約0.5和3之間，更優(yōu)選的是約1-2.5，優(yōu)選的dpf值約為1.5，1.6，1.7和1.9。
在多組分纖維中，例如雙組分型中，如殼-核結(jié)構(gòu)，該殼部分可有皮-芯結(jié)構(gòu)，而核部分可以是常規(guī)的核部分，如上述US4,173,504；4,234,655；4,323,626；4,500,384；4,738,895；4,818,587和4,840,846中所披露的。因此，雙組分纖維的核部分無(wú)需進(jìn)行降解，或者甚至可由作為殼組分的相同的聚合材料組成，但該核通常應(yīng)與殼組分的內(nèi)芯相容，或是可濕潤(rùn)的或可粘結(jié)至殼組分的內(nèi)芯上。因此，核可包含作為殼的相同的聚合材料，如包括聚丙烯和一種或多種聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，以及可能的一種或多種另外包括在殼中的聚合物的相同的混合物，或者可包含其它的聚合物或聚合物混合物。例如，核和殼均包含聚丙烯或聚丙烯的混合物，或與任何其它組分的混合物，包括聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，例如乙烯乙酸乙烯酯共聚物和/或另外的聚合物。
此外，本發(fā)明的纖維可具有任何橫截面構(gòu)形，如圖1(a)-1(g)中所示，如橢圓形(圖1(a))，圓形(圖1(b))，菱形(圖1(c))，三角形(圖1(d))，“Y”形(圖1(e))，“X”形(圖1(f)，和其中三角形的各邊稍稍凹進(jìn)的中凹三角形(圖1(g))。優(yōu)選的是，纖維包含圓形或中凹三角形的橫截面構(gòu)形。橫截面形狀并不局限于這些例子，并且可包含其它的橫截面形狀。此外，對(duì)于同一橫截面形狀，其橫截面形狀可不同于所述的形狀。另外，纖維可包括中空部分，如中空纖維，該纖維是例如利用“C”形橫截面的噴絲嘴而生產(chǎn)的。
此外，為了有助于目測(cè)本發(fā)明的纖維，圖2-4提供了纖維的簡(jiǎn)圖。因此，圖2簡(jiǎn)略地說(shuō)明了皮-芯纖維，該纖維由包含外區(qū)3和中間區(qū)2，以及芯1的共混聚合物組成。圖3簡(jiǎn)略地說(shuō)明了皮-芯纖維，該纖維由在皮4和芯5之間有不連續(xù)梯階的本發(fā)明的共混聚合物組成。圖4簡(jiǎn)略地說(shuō)明了雙組分殼-核纖維，該纖維包含具有皮-芯結(jié)構(gòu)的本發(fā)明共混聚合物的殼。當(dāng)所述的雙組分纖維包括有雙組分內(nèi)核組分6時(shí)，所述的該組分不同于殼的共混聚合物，參考號(hào)7，8，和9類(lèi)似于圖2中的參考號(hào)1，2，和3。
根據(jù)本發(fā)明，原料組合物的MFR優(yōu)選約從2-35dg/min，以致使該組合物可在250-325℃，優(yōu)選在275-320℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行紡絲。
在噴絲嘴的下游，在加熱或常溫下，氧化環(huán)境可包括空氣、臭氧、氧或其它常規(guī)的氧化環(huán)境。必須保持在此位置的溫度和氧化條件，以便保證在纖維內(nèi)實(shí)現(xiàn)足夠的氧擴(kuò)散，以便至少在纖維的表面區(qū)域內(nèi)進(jìn)行氧化斷鏈，從而得到纖維的平均熔體流動(dòng)速率至少約從15，25，30，35或40至最大值約70。
在制備本發(fā)明的纖維時(shí)，至少將一種熔體穩(wěn)定劑和/或抗氧劑與可擠出的組合物混合。與共混聚合物混合制成纖維的熔體穩(wěn)定劑和/或抗氧劑，其用量為可擠出組合物重量的約0.005-2.0％，優(yōu)選從約0.005-1.0％重量，更優(yōu)選從約0.0051-0.1％重量。所述的穩(wěn)定劑和抗氧劑在纖維制備中是熟知的，包括苯基亞磷酸酯，如IRGAFOS168(得自Ciba Geigy Corp.)，ULTRANOX626和ULTRANOX641(得自通用電器公司)，和SANDOSTABP-EPQ(得自Sandoz Chemical Co.)；和位阻酚類(lèi)，如IRGANOX1076(得自Ciba Geigy Corp.)。
可以任何方式將穩(wěn)定劑和/或抗氧劑添加至可擠出的組合物中，以提供所希望的濃度。特別是，應(yīng)指出的是，所述材料還可以包含得自供應(yīng)商的添加劑。例如，當(dāng)添加時(shí)，聚丙烯可包含約75ppm的IRGANOX1076，和ELVAX；當(dāng)添加時(shí)可包含0-1000ppm的丁基化羥基甲苯(BHT)或其它的穩(wěn)定劑。
另外，在本發(fā)明的纖維中還可以包括顏料，如二氧化鈦，其用量至多約2％重量；抗酸劑，如硬脂酸鈣，其用量約為0.01-0.2％重量；著色劑，其用量為0.01-2.0％重量；以及其它熟知的添加劑。
此外，在高溫?cái)D出過(guò)程(大于220℃)中，當(dāng)使用聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑時(shí)，將在主擠出機(jī)過(guò)濾機(jī)和/或下游的噴絲嘴過(guò)濾機(jī)中產(chǎn)生壓力狀態(tài)。為此，可使用設(shè)計(jì)用來(lái)阻止聚乙烯在擠出模頭中、絕大多數(shù)情況是在成膜系統(tǒng)中產(chǎn)生“粘滑”的加工助劑，以便防止或減少壓力形成，如利用乙酸乙烯酯含量從9-28％的乙烯乙酸乙烯酯共聚物。所述的加工助劑優(yōu)選薄薄地涂布在擠出設(shè)備的金屬部件上，例如擠出機(jī)，管道，過(guò)濾機(jī)以及紡絲孔，結(jié)果是，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑(例如乙烯乙酸乙烯酯共聚物)不會(huì)在過(guò)濾機(jī)和/或紡絲孔處聚集而形成壓力。例如，加工助劑可包含VitonFree FlowTMGB(得自DuPont DowElastomers，EIkton，MD)，DynamarTMFX9613和DynamarTMFX5920A(得自3M，Specialty Fluoropolymers Dept.，St.Paul，MN)。優(yōu)選的是，加工助劑包含與作為聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的乙烯乙酸乙烯酯共聚物結(jié)合使用的Dynamar.TMFX5920A。
可將包括紡絲涂飾劑和紡后涂飾劑(over finishes)的各種涂飾劑添加至纖維中，或摻入共混聚合物中，以使纖維具有可濕性和抗靜電性能。例如，在本發(fā)明的纖維中可使用如US4,578,414中所述的濕潤(rùn)劑，在此將該專(zhuān)利引入作為參考。此外，還在在本發(fā)明的纖維中使用如US4,938,832中所述的疏水涂飾劑，在此將該專(zhuān)利引入作為參考。另外，所述疏水涂飾劑優(yōu)選包含如US08/728,490(申請(qǐng)日，1996.10.9)中所述的疏水季銨醇酯，在此將該專(zhuān)利申請(qǐng)引入作為參考。這些酯的混合物可得自Hercules Incorporated(Wilmington，Delaware)，如HERCOLUBEF，HER-COLUBE202，和HERCOFLEX707A；和George A.GoulstonCo.(Monroe，North Carolina)，如LUROLPP6766，LUROLPP6767，LUROLPP6768和LUROLPP6769。
在本發(fā)明的共混聚合物中還可包括另外的組分，以使纖維具有某些性能。例如，可將向纖維提供重復(fù)可濕性的組分添加至共混聚合物中，所述組分如結(jié)合或不結(jié)合一級(jí)脂肪酸酰胺的烷氧基化的脂肪胺，如US5,033,172中所述，在此將該專(zhuān)利引入作為參考。
另外，當(dāng)利用設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量纖維強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的Fafigraph儀器(T型或M型，得自Textechno，Inc.)對(duì)單獨(dú)的纖維進(jìn)行測(cè)量時(shí)，優(yōu)選本發(fā)明纖維的強(qiáng)度低于約4克/旦，纖維的伸長(zhǎng)率至少約50％，更優(yōu)選的是，強(qiáng)度低于約2.5克/旦，纖維的伸長(zhǎng)率至少約200％，更為優(yōu)選的是，纖維的強(qiáng)度低于2克/旦，纖維的伸長(zhǎng)率至少約250％，其中纖維的計(jì)量長(zhǎng)度約為1.25cm，拉伸率約為200％/分(以所測(cè)試的10根纖維的平均值計(jì))。將纖維的強(qiáng)度定義為裂斷力除以纖維的旦，而將纖維的伸長(zhǎng)率定義為裂斷伸長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)。
本發(fā)明的纖維可在各種拉伸條件下進(jìn)行拉伸，優(yōu)選在約1-4倍的比率下進(jìn)行拉伸，優(yōu)選的拉伸比約1-2.5倍，更優(yōu)選的拉伸比從約1-2倍，更優(yōu)選的拉伸比從約1-1.6倍，更優(yōu)選的拉伸比從約1-1.4倍，特別優(yōu)選的拉伸比從約1.15-1.35倍。所述拉伸比通過(guò)測(cè)量與長(zhǎng)絲通過(guò)的第二輥的速度相比的第一輥的速度，并將第二輥的速度除以第一輥的速度而確定。
如上所述，本發(fā)明提供了包括熱粘結(jié)在一起的本發(fā)明纖維的無(wú)紡材料。特別是，通過(guò)將本發(fā)明的纖維摻入無(wú)紡材料中，所得到的無(wú)紡材料將擁有優(yōu)異的橫向強(qiáng)度和柔軟性。這些無(wú)紡材料可用作各種產(chǎn)品的至少一層，所述產(chǎn)品包括衛(wèi)生產(chǎn)品，如婦女衛(wèi)生巾、失禁產(chǎn)品和尿布，所述這些產(chǎn)品包括至少一層液體吸收層和至少一層本發(fā)明的無(wú)紡材料層和/或粘結(jié)在一起的本發(fā)明的纖維。此外，根據(jù)本發(fā)明的制品可包括至少一個(gè)液體可滲透的或不可滲透的層。例如，作為一個(gè)實(shí)施方案，結(jié)合本發(fā)明的無(wú)紡織物的尿布將包括可滲透或不可滲透的最外層、無(wú)紡材料的內(nèi)層，以及至少一層中間吸收層。因此，本發(fā)明的無(wú)紡材料可用作外層，該外層可以是不可滲透的外層，但也可以是可滲透的外層，和/或無(wú)紡材料的內(nèi)層。當(dāng)然，可將許多無(wú)紡材料層和吸收層以各種取向引入尿布(或其它衛(wèi)生產(chǎn)品)中，并且出于對(duì)強(qiáng)度的考慮，可包括許多可滲透和/或不可滲透的外層。
此外，本發(fā)明的無(wú)紡材料可包括許多層，這些層中的纖維可以相同或不同。另外，并不是所有層都需要包括本發(fā)明共混聚合物的皮-芯纖維。例如，可使用本發(fā)明的無(wú)紡材料本身，或與其它無(wú)紡材料結(jié)合使用，或與其它的無(wú)紡材料或薄膜結(jié)合使用。
本發(fā)明的無(wú)紡材料可包含100％重量本發(fā)明共混聚合物的皮-芯纖維，或者可包含這些纖維與其它纖維的混合物。例如，在無(wú)紡材料中的纖維可包括由其它聚合物，如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚物制得的纖維。這些其它的纖維可通過(guò)相同的方法或不同的方法來(lái)制備，并可包含相同或不同的尺寸和/或橫截面形狀。例如，無(wú)紡材料可包含至少兩種不同纖維的混合物，其中一種纖維包含由聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑制成的皮-芯纖維，優(yōu)選由乙烯乙酸乙烯酯共聚物/聚丙烯的混合物制得，而另一種纖維包含皮-芯聚丙烯纖維和/或沒(méi)有皮-芯結(jié)構(gòu)的聚合物纖維，如聚丙烯纖維或在殼和核中具有不同聚合物材料的殼-核纖維。因此，本發(fā)明的無(wú)紡材料可包含本發(fā)明的纖維單獨(dú)結(jié)合，或與其它纖維相結(jié)合。如上所述，本發(fā)明的無(wú)紡材料可以低定量進(jìn)行制備，與此同時(shí)能取得至少與高定量無(wú)紡材料相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)性能。此外，橫向強(qiáng)度對(duì)無(wú)紡材料溫度的粘結(jié)曲線更為平坦，借此，可使用低粘結(jié)溫度來(lái)取得熱粘結(jié)，與此同時(shí)能取得通常需要高粘結(jié)溫度的橫向強(qiáng)度。此外，這些低粘結(jié)溫度將對(duì)使用本發(fā)明共混聚合物的無(wú)紡材料的柔軟性有好處。
對(duì)于由聚合物制備的無(wú)紡材料，所述聚合物包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，優(yōu)選為乙烯乙酸乙烯酯聚合物的混合物，通過(guò)測(cè)量沿粘結(jié)曲線設(shè)定的參考點(diǎn)處的粘結(jié)曲線特性，和/或通過(guò)測(cè)量在設(shè)定參考點(diǎn)內(nèi)在粘結(jié)曲線下面的面積或減少的面積，可對(duì)粘結(jié)曲線的平坦化，粘結(jié)曲線的升高和/或粘結(jié)曲線向左的遷移進(jìn)行評(píng)價(jià)。
特別是，從圖5和圖6中可以看出，橫向強(qiáng)度(CDS)對(duì)溫度的粘結(jié)曲線具有一普通的拋物線，CDS隨溫度的增加而增加，直到CDS達(dá)到最大值為止，然后，隨溫度的增加而降低。因此，如上所述，如果粘結(jié)曲線變得平坦，升高和/或向左移動(dòng)，那么將有可能在更低的溫度下進(jìn)行熱粘結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)定參考點(diǎn)涉及最大CDS和相應(yīng)的溫度，在無(wú)紡材料中纖維的熔點(diǎn)和在該熔點(diǎn)的CDS，以及在低于這些溫度10℃處測(cè)得的CDS。更具體地說(shuō)，可利用二級(jí)回歸二次配合(second order regressionquadratic fit)來(lái)測(cè)量用來(lái)確定粘結(jié)曲線峰的平坦化，升高和/或向左移動(dòng)的值，從而得到如圖8中所示的、分別包括下和上回歸極限A和B的曲線。
二次配合應(yīng)在包括纖維熔點(diǎn)的一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，所述纖維熔點(diǎn)如通過(guò)差示掃描量熱法測(cè)量(在此將熔融溫度或點(diǎn)D定為T(mén)m)，溫度范圍從熔點(diǎn)以上約6℃至熔點(diǎn)以下15℃。
所述二次配合通過(guò)如下方程式來(lái)確定CDS＝C2T2＋C1T＋C0式中T＝粘結(jié)溫度(例如砑光輥，或空氣的溫度)，
CDS＝無(wú)紡材料的橫向強(qiáng)度，C2，C1和C0為回歸系數(shù)。
特別是，在圖8中說(shuō)明了下述各點(diǎn)Tm＝差示掃描量熱法最大吸熱的溫度，據(jù)信該溫度是通過(guò)差示掃描量熱法測(cè)量的纖維的最大熔融溫度(如點(diǎn)D所示)Tp＝回歸最大值(-C1/2C2)時(shí)的溫度，該溫度是粘結(jié)曲線顯示出最大橫向強(qiáng)度時(shí)的溫度(如點(diǎn)C所示)Tm-10＝Tm向左10℃處的溫度(如點(diǎn)H所示)Tp-10＝Tp向左10℃處的溫度(如點(diǎn)G所示)T1＝回歸下限時(shí)的溫度Tu＝回歸上限時(shí)的溫度CDSm＝在Tm時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)F所示)CDSp＝在Tp時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)E所示)CDSm-10＝在Tm-10時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)J所示)CDSp-10＝在Tp-10時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)I所示)CDS1＝回歸下限強(qiáng)度，該值是在回歸下限值時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)A所示)CDSu＝回歸上限強(qiáng)度，該值是在回歸上限值時(shí)的橫向強(qiáng)度(如點(diǎn)B所示)CDSmax＝垂直于粘結(jié)曲線的CDS軸，并與CDSp相切的切線的橫向強(qiáng)度(如在點(diǎn)K處的值所示)O＝在CDS等于零和T1處的原點(diǎn)M＝在CDS等于零和Tu處的點(diǎn)K＝T1和CDSp的交點(diǎn)L＝Tm-10和CDSp的交點(diǎn)N＝Tp-10和CDSp的交點(diǎn)
P＝T1和CDSm的交點(diǎn)Q＝Tm和CDSp的交點(diǎn)可根據(jù)粘結(jié)曲線來(lái)確定下列的值，以便確定粘結(jié)曲線的平坦化，升高和/或向左遷移Cm＝Tm-10處CDSp的百分?jǐn)?shù)＝(CDSm-10/CDSp)×100Cp＝Tp-10處CDSp的百分?jǐn)?shù)＝(CDSp-10/CDSp)×100C1＝T1處CDSm的百分?jǐn)?shù)＝(CDS1/CDSm)×100ΔCm＝本發(fā)明的Cm－對(duì)比例的CmΔCp＝本發(fā)明的Cp－對(duì)比例的CpΔC1＝本發(fā)明的C1－對(duì)比例的C1Am＝從CDS＝0起，從Tm至Tm-10的曲線下的面積，該面積以HJFD的整體面積來(lái)計(jì)算Ap＝從CDS＝0起，從Tp至Tp-10的曲線下的面積，該面積以GIEC的整體面積來(lái)計(jì)算A1＝從CDS＝0起，從Tm至T1的曲線下的面積，該面積以O(shè)AFD的整體面積來(lái)計(jì)算
Rm＝從CDS＝0起，從Tm至Tm-10的曲線下減少的面積，該減少的面積以
Rp＝從CDS＝0起，從Tp至Tp-10的曲線下減少的面積，該減少的面積以
R1＝從CDS＝0起，從Tm至T1的曲線下減少的面積，該減少的面積以
ΔRm＝本發(fā)明的Rm－對(duì)比例的RmΔRp＝本發(fā)明的Rp－對(duì)比例的RpΔR1＝本發(fā)明的R1－對(duì)比例的R1在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用SigmaPlotScientific Graphing軟件-版本4.1(得自Jandel Scientific，Corte Madera，CA)進(jìn)行二次(或曲線)回歸，并得到回歸系數(shù)。用于IBMPC和Compatibles的SigmaPlotScientificGraphing軟件使用手冊(cè)，版本4.0(1989.10)，和使用手冊(cè)版本4.1的補(bǔ)充說(shuō)明(1991.1)描述了該軟件的使用方法，在此將所述的內(nèi)容全文引入作為參考。特別是，在IBMPC和Compatibles的使用手冊(cè)中，在第4-164至4-166頁(yè)中，提供了有關(guān)回歸選項(xiàng)的信息。使用二次回歸順序，并只通過(guò)列于表9中的從最小至最大值的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸。
在該溫度范圍內(nèi)，至少用七個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)來(lái)獲得二次配合。回歸系數(shù)至少約為0.5，優(yōu)選約為0.6。在本發(fā)明的實(shí)施例中，回歸系數(shù)的平均值約為0.8。
另外，也可通過(guò)最小二乘的方法，在Hicks的“Fundamental Conceptsin the Design of Experiments”(CBS College publishing，NY，1982)用于線性回歸的第130-136頁(yè)和用于曲線回歸的第137-139頁(yè)中找到常態(tài)方程?；貧w系數(shù)是測(cè)定的系數(shù)的平方根，該回歸系數(shù)與通過(guò)回歸計(jì)算的總的平方數(shù)成正比。
如上所述，Tm是利用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)量的。特別是，使用帶有Dupont Thermal Analyst TA2000的Dupont DSC2910差示掃描量熱計(jì)組件進(jìn)行測(cè)量。另外，利用銦標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)溫度。所使用的儀器及其一般的操作過(guò)程描述于DSC2910操作手冊(cè)(1993年由TAInstruents出版，109Lukens Drive，New Castle，DE19720)中。
為獲得各個(gè)Tm，將待粘結(jié)的纖維如短纖維切成0.5mm長(zhǎng)，并在Perkin-Elmer AM-2 Autobalance中于鋁試樣稱(chēng)盤(pán)中精確稱(chēng)重(精確至0.01mg)至約3mg。以每分20℃的加熱速率，從室溫(約20℃)至約200℃進(jìn)行DSC掃描。將熱流(mcal/sec)對(duì)溫度進(jìn)行作圖。取吸熱峰的最大值作為纖維試樣的熔點(diǎn)(Tm)。例如，當(dāng)掃描包括許多峰值時(shí)，應(yīng)利用掃描最大的峰值溫度來(lái)確定Tm。
代表性的熱流(mcal/sec)對(duì)溫度(℃)的DSC曲線在圖9中說(shuō)明。更具體地說(shuō)，DSC吸熱在約163℃處出現(xiàn)了一個(gè)峰(3.24mg，實(shí)施例45的試樣)。
如圖8所示，由于該說(shuō)明性實(shí)施例的DSC熔點(diǎn)低于最大橫向強(qiáng)度時(shí)的溫度，因此，Tm處于Tp的左邊。然而，這僅僅是說(shuō)明性的，Tm可以在Tp的右側(cè)，或兩者可以相等。
正如在實(shí)施例中將進(jìn)行描述的那樣，將各實(shí)施例回歸的最小溫度，最大溫度以及回歸系數(shù)C2、C1、C0列于表9中。在絕大多數(shù)實(shí)施例中，Tm約等于163℃，因此，在DSC熔點(diǎn)以上約6℃等于約169℃，在DSC熔點(diǎn)以下約15℃等于約148℃。因此，對(duì)于絕大多數(shù)實(shí)施例而言，利用148℃和169℃，分別確定了用于二次配合的回歸的下限和上限。然而，如上所述，根據(jù)纖維的DSC熔點(diǎn)，還應(yīng)利用其它的回歸上限和下限。
另外，優(yōu)選本發(fā)明的纖維還可具有采用上述術(shù)語(yǔ)的各種特性。
因此，例如，本發(fā)明也涉及優(yōu)選具有下述％ΔA1值的皮-芯纖維，該值大于由除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1值。優(yōu)選的是，％ΔA1值至少增加約15％，約20％，約30％，約40％，約50％和約60％。
更優(yōu)選的是，％ΔA1值和％ΔAm值均大于由除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1值和％ΔAm值。更為優(yōu)選的是，％ΔA1值，％ΔAm值和％ΔAp值均大于由除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1值，％ΔAm值和％ΔAp值。
另外，本發(fā)明還涉及包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的皮-芯纖維，當(dāng)通過(guò)熱粘結(jié)法加工成無(wú)紡材料時(shí)，該無(wú)紡材料將具有如下至少之一的性能至少約60％的Cm，更優(yōu)選至少約75％，更為優(yōu)選至少約90％；至少約75％的Cp，優(yōu)選至少約90％；至少約50％的C1，更優(yōu)選至少約70％，更為優(yōu)選至少約90％；至少約55％的R1，優(yōu)選至少約70％，更優(yōu)選至少約80％，更為優(yōu)選至少約85％，更優(yōu)選至少約90％，更優(yōu)選至少約95％；以及至少約90％的Rm。
另外，本發(fā)明還涉及包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的皮-芯纖維，當(dāng)通過(guò)熱粘結(jié)法將纖維加工成無(wú)紡材料時(shí)，該無(wú)紡材料將具有如下至少之一的性能至少約3000的Am，優(yōu)選至少約5000，更優(yōu)選至少約6000，甚至約7000；至少約2500的Ap，優(yōu)選至少約3500，更優(yōu)選至少約6000，更為優(yōu)選至少約6500；以及至少約2500的A1，優(yōu)選至少約6000，更優(yōu)選至少約7500，更為優(yōu)選至少約9000，更優(yōu)選至少約10000。
本發(fā)明還涉及包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，優(yōu)選乙烯乙酸乙烯酯聚合物的皮-芯纖維，在纖維加工條件下將聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑形成皮-芯纖維，并且當(dāng)在無(wú)紡材料加工條件下將該皮-芯纖維加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，相對(duì)于除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料而言，該無(wú)紡材料將獲得如下至少之一的性能至少約3％的ΔCm，優(yōu)選至少約10％，更優(yōu)選至少約20％，更為優(yōu)選至少約30％，更優(yōu)選至少約40％，更優(yōu)選至少約50％，更優(yōu)選至少約60％；至少約3％的ΔC1，優(yōu)選至少約10％，更優(yōu)選至少約20％，更優(yōu)選至少約30％，更優(yōu)選至少約40％，更優(yōu)選至少約50％，更優(yōu)選至少約60％；至少約3％的ΔAm，優(yōu)選至少約10％，更優(yōu)選至少約20％，更為優(yōu)選至少約30％，更優(yōu)選至少約40％；如上所述的％ΔA1；至少約3％的ΔRm，優(yōu)選至少約10％，更優(yōu)選至少約20％，更優(yōu)選至少約25％，更優(yōu)選至少約30％；和至少約3％的ΔR1，優(yōu)選至少約10％，更優(yōu)選至少約20％，更優(yōu)選至少約30％，更優(yōu)選至少約35％，更優(yōu)選至少約40％。
從列于下面實(shí)施例中的數(shù)據(jù)可以看出，包括本發(fā)明纖維的熱粘結(jié)無(wú)紡材料獲得了很高的CDS絕對(duì)值。另外，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，包括本發(fā)明纖維生產(chǎn)的熱粘結(jié)無(wú)紡材料的CDS值相對(duì)較高。因此，可利用在本發(fā)明中所述的任一個(gè)值，或各值的結(jié)合來(lái)限定本發(fā)明的無(wú)紡材料。
應(yīng)指出的是，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，熱粘結(jié)成無(wú)紡材料的本發(fā)明的纖維提供了強(qiáng)度性能明顯高的最終的無(wú)紡材料。因此，當(dāng)所有纖維的生產(chǎn)特性相同，包括各纖維的成形步驟相同，以及所有無(wú)紡材料的生產(chǎn)特性相同，包括所得到的無(wú)紡材料的生產(chǎn)步驟相同時(shí)，當(dāng)與不包含本發(fā)明纖維的無(wú)紡材料相比時(shí)，包含本發(fā)明纖維的無(wú)紡材料將具有更高的強(qiáng)度特性。
例如，在其中將短纖維經(jīng)受梳理并粘結(jié)成熱粘結(jié)無(wú)紡材料的本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于包括有聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的本發(fā)明的纖維而言，所有纖維的成形，以及梳理和粘結(jié)操作均與包含聚丙烯但不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的對(duì)比纖維的操作相同。特別是，將在相同的紡絲，卷曲和切割條件下對(duì)纖維進(jìn)行加工，以得到具有相同或基本相同的旦數(shù)、拉伸比和橫截面形狀的短纖維。唯一的區(qū)別是在紡絲操作中使用的共混聚合物的組合物，該組合物的不同之處在于在使用的組合物中包括有聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以便形成本發(fā)明的纖維；因而，用于形成對(duì)比纖維的組合物將不包含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑。隨后，如上所述，將形成的短纖維經(jīng)受相同的梳理和粘結(jié)操作。
應(yīng)指出的是，盡管已指出了纖維和無(wú)紡材料在相同的條件下生產(chǎn)，但仍將存在其中確切相同的條件不可能確切地重現(xiàn)這樣的情況，如由于加工條件所致。在這樣的情況下，應(yīng)使這些條件盡可能的接近，以便實(shí)際上實(shí)現(xiàn)相同的條件。
實(shí)施例本發(fā)明將用下列非限定性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，提供這些實(shí)施例只是說(shuō)明性的，并不意味著對(duì)本發(fā)明范圍構(gòu)成限制。除非另有說(shuō)明，在實(shí)施例中所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)均以重量計(jì)。
使用在下表1中稱(chēng)之為A-S，并且具有表中所示性能的聚合物，制備包括本發(fā)明纖維和織物在內(nèi)的纖維和織物。聚合物A-D是線性等規(guī)聚丙烯均聚物(得自Montell USA Inc.，Wilmington，Delaware)，聚合物E，F(xiàn)，K，M和P分別是乙烯乙酸乙烯酯共聚物ELVAX250，ELVAX150，ELVAX3180，ELVAX750和ELVAX3124，聚合物G是乙烯/乙酸乙烯酯/酸三元共聚物ELVAX4260，它們均得自Dupont Company，Wilmington，Delaware，在聚合物中的乙酸乙烯酯的重量百分?jǐn)?shù)如表1所述。聚合物H-J分別是聚乙烯AspunTM6835A，INSITETMXU58200.03(8803)，和INSITETMXU58200.02(得自道康寧公司，Midland，Michigan)。聚合物L(fēng)是得自Dupont Company(Wilmington，Delaware)的NUCREL925。聚合物N是得自Dupont Company(Wilmington，Delaware)的ELVALOYAM。聚合物O是得自Shell Chemical Company(Houston，Texas)的KRATONG1750。聚合物Q，R和S是得自North Sea Oil的尼龍6，尼龍66和聚酯，North Sea Oil從Allied Signal(Morristown，N.J.)，或BASF(N.Mount Olive，N.J.)得到這些材料，其中尼龍6的相對(duì)粘度為60(得自Allied Signal型號(hào)為8200)，尼龍66的相對(duì)粘度為45-60，而包含聚對(duì)苯二甲酸乙酯的聚酯其特性粘度為0.7。所使用的穩(wěn)定劑是亞磷酸鹽穩(wěn)定劑IRGAFOS168(得自Ciba-Geigy Corp.，Tarrytown，New York)，抗酸劑是硬脂酸鈣(得自Witco Corporafion，Greenswich，Connecficutt)，顏料是TiO2(得自Ampacet Corporation，Tarrytown，New York)。
在實(shí)施例中，Montell聚丙烯可包含75ppm的IRGANOX1076，ELVAX樹(shù)脂可包含50至1000ppm的丁基化羥基甲苯(BHT)，Dow6835聚乙烯可包含1000ppm的IRGAFOS，Dow XU58200.03和XU58200.02聚乙烯可包含1000ppm的SANDOTABP-EPQ，并利用INSITETM技術(shù)制備。
利用兩步法單獨(dú)地制備纖維。在第一步驟中，除對(duì)比例其中不添加聚合物“E”和“S”外，通過(guò)將列于表1中的“A”至“D”的線性等規(guī)聚丙烯粉料與一種或多種列于表2中的“E”至“S”的聚合物進(jìn)行轉(zhuǎn)筒混合而制備聚合物組合物，從而形成列于表2的聚合物組合物。
除包含聚丙烯以外，或者單獨(dú)或者與其它聚合物結(jié)合，如表2所列，所述組合物還包含如表中所列用量的0-500ppm的亞磷酸鹽穩(wěn)定劑，IRGAFOS168(得自Ciba-Geigy)，硬脂酸鈣(得自Witco，抗酸劑)，和TiO2(得自Ampacet，顏料)。主抗氧劑，如IRGAFOS1076和/或BHT也包括在組合物中，這是因?yàn)榫酆衔镆赃@些材料作為生產(chǎn)過(guò)程中遷移穩(wěn)定劑的緣故。
在制備完該組合物之后，用氮覆蓋該組合物，使用列于表3和8中的加工條件和噴絲嘴，加熱熔融該組合物，然后在約280℃至315℃的熔融溫度下，即在擠出通過(guò)噴絲嘴之前組合物的最高溫度下擠出并紡絲成圓形或中凹三角形橫截面的纖維。以762至1220米/分的卷取速率，將熔融物擠出通過(guò)675，782或3125孔的噴絲嘴，以制備約2.2至4.5旦/單絲的紡絲紗，(2.4至5.0分特)。除實(shí)施例72不是皮-芯纖維以外，將驟冷室中的纖維絲條暴露至室溫空氣驟冷(側(cè)吹)中，其中將驟冷區(qū)最靠近噴絲嘴的約10-25mm的區(qū)域擋住，不進(jìn)行側(cè)吹，以延遲驟冷步驟。使用標(biāo)準(zhǔn)的卷繞設(shè)備(得自Leesona和/或Bouligny)，將長(zhǎng)絲卷繞至筒管上。
噴絲嘴的說(shuō)明列于表8中，而且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出具有如下信息的所述的噴絲嘴，所述信息包括孔的數(shù)量，纖維形狀，當(dāng)量直徑(D)，當(dāng)在圓形橫截面的情況下當(dāng)量直徑就是其直徑，毛細(xì)管長(zhǎng)度(L)，進(jìn)口角度(θ)，鏜孔直徑(B)，每平方英寸的孔數(shù)，以及被其中列出的毛細(xì)管所覆蓋面積的長(zhǎng)度和寬度。然而，為更有利于觀察表8，另外還包括有說(shuō)明噴絲嘴1，2，6和7的圖10；說(shuō)明噴絲嘴4的圖11a-11c；以及說(shuō)明噴絲嘴5的圖13a和13b。除非另有說(shuō)明，在圖11-13中所述的尺寸均以mm計(jì)。
在第二步驟中，使用通常為1.34至1.90倍的機(jī)械拉伸比和40-75℃以及100至120℃的五重線或七重線輥溫度，集體地對(duì)所得到的連續(xù)的長(zhǎng)絲進(jìn)行拉伸。利用帶有蒸汽或空氣的填塞箱，以每英寸約18-38個(gè)假捻(70-149個(gè)假捻/10厘米)使拉伸的絲束進(jìn)行假捻。在各個(gè)步驟(紡絲，拉伸及假捻步驟)中，用整理混合物(以纖維計(jì)0.2-0.9％重量的涂飾劑)涂布纖維。使用四個(gè)不同的整理體系。(a)涂飾劑“X”包含乙氧基化的脂肪酸酯和乙氧基化的醇的磷酸酯(得自George A.GoulstonCo.，Inc.，Monroe，North Carolina，商品名為L(zhǎng)urol PP912)；(b)涂飾劑“Y”，在第一和第二步驟中分別作為紡絲涂飾劑和紡后涂飾劑的LurolPP5666/PP5667；(c)涂飾劑“Z”，包含在第一步驟中用作紡絲涂飾劑的2重量份Nu Dry 90H(得自O(shè)Si Specialties，Inc.，Norcross，GA)和1重量份Lurol ASY(得自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，North Carolina)的混合物，以及在第二步驟中用作紡后涂飾劑的Lurol ASY(得自GeorgeA.Goulston Co.，Inc.，Monroe，North Carolina)；或(d)，涂飾劑“W”，包含在第一步驟中用作紡絲涂飾劑的約2重量份Lurol PP-6766和1重量份的Lurol ASY(得自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NorthCarolina)(其中使用約97重量份的水將這些物質(zhì)稀釋至3％的濃度，并且包括作為生物殺傷劑的少量百分比(1％)的Nuosept95(得自HULSAmerica Inc.，Piscataway，N.J.分部的Nuodex Inc.)，以及在第二步驟中用作紡后涂飾劑的Lurol ASY(得自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，North Carolina)。涂飾劑X和Y使纖維變得親水和可濕。涂飾劑Z和W使纖維變得疏水，并使織物能防水和防含水液體。
將假捻的纖維切成約1.5英寸(38mm)長(zhǎng)的短纖維。
然后，利用如下所述的設(shè)備和方法，以250英尺/分(76米/分)的速度將各混合組合物的纖維梳理成常規(guī)的纖維網(wǎng)。所述設(shè)備和方法如Legare，R.J.的1986TAPPI Synthetic Fibers for Wet System and ThermalBonding Applications(Boston Park Plaza Hotel5Towers，BostonMass.，1986.10.9-10)，“聚丙烯纖維在無(wú)紡材料中的熱粘結(jié)”，第1-13頁(yè)，57-71頁(yè)以及所附的表格和附圖。不使用描述于TAPPI文章中的Webmaster隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器。在此將該文章全文引入作為參考。
具體地說(shuō)，在縱向堆積兩層短纖維，并利用輥?zhàn)訙囟葟募s145-172℃，輥壓為240磅/線性英寸(420牛頓/線性厘米)的菱形壓花砑光輥和光澤輥進(jìn)行粘結(jié)，從而得到標(biāo)稱(chēng)重量為20±1或17.5±1克/碼2(23.9或20.9克/米2)的無(wú)紡材料。菱形圖案砑光輥的接合區(qū)為15％，每平方英寸379個(gè)點(diǎn)，深度為0.030英寸。此外，菱形的寬度為0.040英寸，高度為0.020英寸，從中心計(jì)高度與高度間的間距為0.088英寸，從中心計(jì)寬度與寬度間的間距為0.060英寸，其圖案如圖7所示。
然后，利用1122型拉伸測(cè)試儀(得自Instron Corporation，Canton，Mass.)對(duì)1英寸×7英寸(25mm×178mm)的各無(wú)紡材料的試驗(yàn)條(每個(gè)實(shí)施例六個(gè))的橫向(CD)強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率，以及韌性(定義為以應(yīng)力-應(yīng)變曲線值下的面積為基準(zhǔn)，使織物斷裂所需的能量)進(jìn)行測(cè)試。
具體地說(shuō)，使用以恒定速度的橫向測(cè)試方式的Instron Tester組，.根據(jù)ASTM D-1682-64(重新審定的1975)中的“切割條測(cè)試”對(duì)斷裂載荷和伸長(zhǎng)率進(jìn)行測(cè)量，在此將所述的全文引入作為參考。計(jì)量長(zhǎng)度為5英寸，十字頭速度為5英寸/分，擠出速率為100％/分。
如上所述，各混合物的組合物示于表2中。加工條件列于表3中。由各組合物紡絲并經(jīng)受所列加工條件的纖維的特性列于表4中。表5，6，和7示出了由各試樣得到的織物的橫向性能，其中，表5示出了橫向強(qiáng)度，表6示出了橫向伸長(zhǎng)率，而表7示出了橫向韌性。除了實(shí)施例44和45中指出，將強(qiáng)度值和韌性值標(biāo)準(zhǔn)化成定量為17.5gsy(20.9克/米2)以外，將強(qiáng)度值(表5)和韌性值(表7)標(biāo)準(zhǔn)化成20克/碼2(23.9克/米2)。對(duì)織物的伸長(zhǎng)率值不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
對(duì)比試樣是實(shí)施例16，17，25，26，34，36，38，50，58，62和65制得的纖維，另外試樣72不是皮-芯纖維。
圖5示出了與對(duì)比例25相比的、包含根據(jù)實(shí)施例4，7和10的纖維的無(wú)紡材料的粘結(jié)曲線。由該圖可以看出，當(dāng)與實(shí)施例25的曲線(d)相比時(shí)，分別是實(shí)施例10，4和7的最上面的曲線(a)，(b)和(c)具有更為平坦的曲線，并且能在更低的溫度下進(jìn)行粘結(jié)。因此，使用本發(fā)明的纖維，能在更低的溫度下進(jìn)行粘結(jié)，同時(shí)還能保證橫向強(qiáng)度，并能得到柔軟的無(wú)紡織物。
圖6說(shuō)明了包含實(shí)施例13的纖維的無(wú)紡織物的粘結(jié)曲線圖，該實(shí)施例織物的定量為17.5gsy而不是20gsy，而相對(duì)比的實(shí)施例25的織物的定量為20gsy。該圖示出了根據(jù)本發(fā)明纖維的更為平坦的粘結(jié)曲線，并且能在更低的溫度下進(jìn)行粘結(jié)，同時(shí)能獲得高的橫向強(qiáng)度。因此，在更低的粘結(jié)溫度下利用本發(fā)明的纖維可獲得高的橫向強(qiáng)度，由此可得到更為柔軟的無(wú)紡織物。應(yīng)指出的是，在表中實(shí)施例13的數(shù)據(jù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy。
對(duì)于本發(fā)明各實(shí)施例而言，有關(guān)粘結(jié)曲線(橫向強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)溫度關(guān)系)特性代表性的數(shù)據(jù)列于表9-11中，而表12-14說(shuō)明了對(duì)比數(shù)據(jù)。
更具體地說(shuō)，各實(shí)施例的回歸的C2，C1，C0，和最小溫度，回歸的最大溫度以及回歸系數(shù)Tp和Tm列于表9中。如上所述，絕大多數(shù)實(shí)施例的最小和最大回歸溫度分別為148℃和169℃。然而，對(duì)于一些對(duì)比例來(lái)說(shuō)，根據(jù)用于這些實(shí)施例的數(shù)據(jù)的有效性，通過(guò)使用除148℃和169℃以外的溫度來(lái)測(cè)定所述的數(shù)據(jù)。在這些例子中，較低的回歸點(diǎn)高于148℃。然而，在粘結(jié)曲線和回歸系數(shù)測(cè)定之后，如上所述利用對(duì)C1，A1，R1，CDS1的定義，來(lái)確定C1，A1，R1，CDS1的計(jì)算值。
表10列出了各實(shí)施例的CDS1，CDSm，CDSp，CDSp-10，CDSm-10，Cp，Cm，和C1，其中，在較低溫度下，Cp，Cm，和C1值越高，表示性能越好。
表11列出了各實(shí)施例的Ap，Am，A1，Rm，Rp和R1。Ap，Am和A1，面積值的改善表明改善了溫度區(qū)間的所有溫度處的橫向強(qiáng)度，改善了低粘結(jié)溫度，或者同時(shí)改善所述的兩者。因此，這兩者的改善將改善整體面積值。然而，最高值由高橫向強(qiáng)度值的更為平坦的曲線產(chǎn)生。
Rm，Rp和R1是這樣的值，其中將在粘結(jié)曲線下的整體面積進(jìn)行“雙向減少”，從而除去最大橫向強(qiáng)度和溫度間隔的影響。因此，這些減少的面積表示了與橫向強(qiáng)度高度無(wú)關(guān)的粘結(jié)曲線的平坦度。100％表示橫向強(qiáng)度-溫度完全平坦的關(guān)系。
表12-14示出了由表10和11得到的計(jì)算值，其中對(duì)表10和11中指出的各個(gè)值進(jìn)行對(duì)比，以便表明，當(dāng)與除不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外在相同的條件(纖維及無(wú)紡材料的生產(chǎn))下制得的粘結(jié)曲線相比時(shí)，使用聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的粘結(jié)曲線的平坦化和/或向左遷移。例如，粘結(jié)曲線下面積的改善可能是由于粘結(jié)曲線的平坦化，由于粘結(jié)曲線橫向強(qiáng)度的增加，或兩者所致。
由這些表格可以看出，已利用一定的性能范圍，一定范圍的加工條件，制備了本發(fā)明的實(shí)施例，并且其數(shù)量與只是不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的相同加工條件的對(duì)比例的數(shù)量相應(yīng)。因此，包含帶有聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的纖維的無(wú)紡材料的性能可以與不包含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的對(duì)比例進(jìn)行對(duì)比。如上所述，表12，13，和14示出了所述的這些對(duì)比。
更具體地說(shuō)，表12示出了，其中包括有聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的纖維制得的本發(fā)明的無(wú)紡材料與其中不包含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由在相同條件下生產(chǎn)的纖維制得的對(duì)比無(wú)紡材料之間Cp，Cm，和C1的對(duì)比。所述的這些對(duì)比是通過(guò)得到用于本發(fā)明無(wú)紡材料的Cp，Cm，和C1值，用于對(duì)比無(wú)紡材料的Cp，Cm，和C1值，并且分別將本發(fā)明的值減去對(duì)比例的值，從而分別得到ΔCp，ΔCm，和ΔC1而得到的。
表13示出了，其中包括有聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的纖維制得的本發(fā)明的無(wú)紡材料與其中不包含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由在相同條件下生產(chǎn)的纖維制得的對(duì)比無(wú)紡材料之間Ap，Am，和A1的對(duì)比。通過(guò)得到用于本發(fā)明無(wú)紡材料的Ap，Am，和A1值，用于對(duì)比無(wú)紡材料的Ap，Am，和A1值而獲得了對(duì)比。然后分別將本發(fā)明的值減去對(duì)比例的值，將結(jié)果除以對(duì)比值，并乘以100％，從而分別得到％ΔAp，％ΔAm，和％ΔA1。
表14示出了，其中包括有聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的纖維制得的本發(fā)明的無(wú)紡材料與其中不包含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑、由在相同條件下生產(chǎn)的纖維制得的對(duì)比無(wú)紡材料之間Rp，Rm，和R1的對(duì)比。所述的這些對(duì)比是通過(guò)得到用于本發(fā)明無(wú)紡材料的Rp，Rm，和R1值，用于對(duì)比無(wú)紡材料的Rp，Rm，和R1值，并且分別將本發(fā)明的值減去對(duì)比例的值，從而分別得到ΔRp，ΔRm，和ΔR1而得到的。
表15說(shuō)明了用于各種聚合物添加劑的彈性(儲(chǔ)存)模量和復(fù)數(shù)粘度的流變學(xué)數(shù)據(jù)，并在列于聚合物添加劑與聚丙烯比率的欄中，將該數(shù)據(jù)與聚丙烯的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。從表15可以看出，優(yōu)選的聚合物添加劑具有比聚丙烯更為低的彈性模量和復(fù)數(shù)粘度。表15還列出了聚合物的DSC熔融溫度。對(duì)比例1將實(shí)施例3，7和12與對(duì)比例16進(jìn)行比較。通過(guò)使用聚合物B，以1.55倍拉伸比將所有樣品制成2.2dpf(標(biāo)稱(chēng))。所有纖維均為圓形截面。實(shí)施例3和7包含5％EVA；實(shí)施例12包含3％EVA；而對(duì)比例16沒(méi)有EVA。
盡管對(duì)比例顯示出了良好的CDSp，但這只是在高溫時(shí)產(chǎn)生，并且粘結(jié)曲線是陡峭的。因此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)ΔCp的改善，其中對(duì)比例的Cp為89.1％，而本發(fā)明無(wú)紡材料的Cp分別為75.5％，81.9％和86％。然而，在Tm-10處和在纖維熔點(diǎn)以下15℃處，獲得了改善。因此，對(duì)比例的Cm為45.3％，本發(fā)明的Cm分別為89％，95.3％和86.4％，由此，ΔCm約為41-50％。此外，對(duì)比例的C1為21.8％，本發(fā)明的C1分別為68.4％，85.2％和69.1％。由此，ΔC1約為47-63％。
由于在高溫時(shí)產(chǎn)生CDSp所致，使對(duì)比例顯示出良好的Ap。因此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)％ΔAp的改善，其中對(duì)比例的Ap為6114，本發(fā)明的Ap分別為4716，4435和5032。然而，在Tm-10處和在纖維熔點(diǎn)以下15℃處，獲得了改善。因此，對(duì)比例的Am為4191，本發(fā)明的Am分別為4995，4649，和5042，由此，％ΔAm約從11-20％。此外，對(duì)比例的A1為5212，本發(fā)明的A1分別為7018，6752和7109。由此，％ΔA1約從30-36％。
由于在高溫時(shí)產(chǎn)生CDSp所致，使對(duì)比例顯示出良好的Rp。因此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)ΔRp的改善，其中對(duì)比例的Rp為96.4％，本發(fā)明的Rp分別為91.8％，94％和95.3％。然而，在Tm-10處和在纖維熔點(diǎn)以下15℃處，獲得了改善。因此，對(duì)比例的Rm為66.1％，本發(fā)明的Rm分別為97.3％，998.5％，和95.5％，由此，ΔRm約為30％。此外，對(duì)比例的R1為54.8％，本發(fā)明的R1分別為91.1％，95.4％和89.8％。由此，ΔR1約從35-40％。
值得注意的是，在本發(fā)明中所建立的上述對(duì)比例以及下面的對(duì)比例，也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)紡材料，其在較低的溫度下具有比對(duì)比例的無(wú)紡材料具有更高的橫向強(qiáng)度。換句話說(shuō)，當(dāng)與對(duì)比例相比時(shí)，當(dāng)在越來(lái)越低的溫度下進(jìn)行對(duì)比時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)紡材料將保留更高的橫向強(qiáng)度。因此，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)紡材料將得到如下的值通常將高于ΔCm的ΔC1值，而ΔCm通常將高于ΔCp值；通常將高于％ΔAm的％ΔA1值，而％ΔAm通常將高于％ΔAp值；通常將高于ΔRm的ΔR1值，而ΔRm通常將高于ΔRp值。
此外，利用在下面各表中提供的信息，將所述的對(duì)比列于下面，其中數(shù)據(jù)可以如對(duì)比例1中所述的進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比例2將實(shí)施例13，18，40，41和42與對(duì)比例17進(jìn)行比較。通過(guò)使用聚合物B，以1.35倍的拉伸比將所有樣品制成2.2dpf(標(biāo)稱(chēng))。所有纖維均為圓形截面。實(shí)施例13，18，40，41和42包含3％EVA。而對(duì)比例17沒(méi)有EVA。在如表12-14中所指出的對(duì)比的每一個(gè)范圍和類(lèi)型內(nèi)，標(biāo)明了各種改善。對(duì)比例3將3a，3b和3c這一組表示在如表3中所述的高速率下在大型擠出機(jī)上制備的試樣。結(jié)果可再次標(biāo)注于表12-14中。
(a)將實(shí)施例35與對(duì)比例34進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)使用聚合物B拉伸比為1.35倍，將這兩個(gè)例子制成1.9dpf(標(biāo)稱(chēng))。每個(gè)纖維均為中凹Δ形截面。實(shí)施例35包含3％EVA。而對(duì)比例34沒(méi)有EVA。在對(duì)比的每一個(gè)范圍和類(lèi)型內(nèi)，標(biāo)明了各種改善。
(b)將實(shí)施例37與對(duì)比例36進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)使用聚合物B拉伸比為1.35倍，將這兩個(gè)例子制成1.9dpf(標(biāo)稱(chēng))。每個(gè)纖維均為中凹Δ形截面。表3和8示出了不同的噴絲嘴和在實(shí)施例34，35和實(shí)施例36，37之間被擋住的側(cè)吹空氣量。實(shí)施例37包含3％EVA。而對(duì)比例36沒(méi)有EVA。在該對(duì)比中，由減少的面積所表示的粘結(jié)曲線的平坦度沒(méi)有普遍得到改善，但Ap，Am和A1值高達(dá)約21-24％，這表明橫向強(qiáng)度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)得到增加。
(c)將實(shí)施例39與對(duì)比例38進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)使用聚合物B拉伸比為1.35倍，將這兩個(gè)例子制成1.9dpf(標(biāo)稱(chēng))。每個(gè)纖維均為圓形截面。實(shí)施例39包含3％EVA。而對(duì)比例38沒(méi)有EVA。在該對(duì)比中，粘結(jié)曲線的平坦度沒(méi)有普遍得到改善，但Ap，Am和A1值高達(dá)約42-37％，這表明橫向強(qiáng)度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)得到增加。對(duì)比例4將實(shí)施例19，20，21和22與對(duì)比例16進(jìn)行比較。通過(guò)使用聚合物B拉伸比為1.55倍，將所有例子制成2.2dpf(標(biāo)稱(chēng))。所有纖維均為圓形截面。實(shí)施例19，20，21和22包含3-7％的EVA和PE的混合物(具體數(shù)值見(jiàn)表2)。而對(duì)比例16沒(méi)有EVA。根據(jù)表12-14中所指出的結(jié)果可知，在較低的溫度范圍內(nèi)，改善了性能。對(duì)比例5將實(shí)施例24與對(duì)比例26進(jìn)行比較。通過(guò)使用聚合物B，以1.85倍的拉伸比將所有樣品制成1.8dpf(標(biāo)稱(chēng))。所有纖維均為圓形截面。這兩個(gè)樣品均用疏水涂飾劑體系“Z”來(lái)制備。實(shí)施例24包含3％EVA。而對(duì)比例26沒(méi)有EVA。在如表12-14中所指出的對(duì)比的每一個(gè)范圍和類(lèi)型內(nèi)，標(biāo)明了各種改善。對(duì)比例6將實(shí)施例28，29和30與對(duì)比例25進(jìn)行比較。通過(guò)使用聚合物B拉伸比為1.55或1.60倍，將所有例子制成2.2dpf(標(biāo)稱(chēng))。所有纖維均為圓形截面。實(shí)施例28，29和30包含3％EVA。而對(duì)比例25沒(méi)有EVA。以高速率在大型設(shè)備上制備這些試樣。在如表12-14中所指出的對(duì)比的每一個(gè)范圍和類(lèi)型內(nèi)，標(biāo)明了各種改善。在較低溫度時(shí)性能的增加是明顯的。對(duì)比例7
將實(shí)施例44和45與對(duì)比例38進(jìn)行比較。以相同的速率將各例制成標(biāo)稱(chēng)為17.5gsy的織物。對(duì)比例38是圓形截面并且不包含EVA粘結(jié)曲線平坦化劑。與其它例子類(lèi)似，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy。然而，將實(shí)施例44和45標(biāo)準(zhǔn)化至17.5gsy，并表示制成更低定量的、本發(fā)明纖維的織物。實(shí)施例44和45包含3％的ELVAX3180并且是中凹Δ截面。在這些粘結(jié)條件下，盡管定量差2.5gsy通常將導(dǎo)致橫向強(qiáng)度差約為50-125克/英寸(14％)，但如表12，13，和14所示，在所有對(duì)比值(ΔC，ΔA和ΔR)中，實(shí)施例44和45仍超過(guò)對(duì)比例38。這表明，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善了橫向強(qiáng)度，并且粘結(jié)曲線也變得更為平坦。實(shí)施例46示出了將實(shí)施例45的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy時(shí)的值。其中各個(gè)CDS值增加了14％(表5)。對(duì)比例8將實(shí)施例51，52，53，54，59，60和61與對(duì)比例58進(jìn)行比較。以相同的速率，并使用1.35倍的拉伸比，將所有例子制成標(biāo)稱(chēng)值為1.9旦的纖維。對(duì)比例不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑。本發(fā)明的實(shí)施例包含3％、如在表1和2中列出的不同的乙烯共聚物。盡管ΔC和ΔR實(shí)際上是負(fù)值，但所有的ΔA值為正14-48％，這表明在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善了CD強(qiáng)度，這可從表5，9和10中的橫向強(qiáng)度值看出。對(duì)比例9將實(shí)施例56和57與對(duì)比例62進(jìn)行比較。以相同的速率，并使用1.35倍的拉伸比，將所有例子制成標(biāo)稱(chēng)值為1.9dpf的纖維。各種纖維的截面均為中凹Δ形。將實(shí)施例56和57制成約17.5gsy的織物，并將橫向強(qiáng)度值標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy定量。將對(duì)比例即例62粘結(jié)成19.7gsy的織物，并標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy定量。實(shí)施例56包含3％的ELVAX3180和1,000ppm的碳氟化合物加工助劑，DynamarTMFX5920A。實(shí)施例57包含3％的ELVAX3124和500ppm的碳氟化合物加工助劑，DynamarTMFX5920A。對(duì)比例62既不包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑，也不包含任何加工助劑。ΔC和ΔR是負(fù)值。ΔA值為正3-24％，這表明在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善了CD強(qiáng)度，這可從表5，9和10中的橫向強(qiáng)度值看出。對(duì)比例10將實(shí)施例71與對(duì)比例50進(jìn)行比較。用相同的設(shè)備，并使用1.35倍的拉伸比，將這兩個(gè)例子制成標(biāo)稱(chēng)值為1.9dpf的纖維。各纖維均制成圓形截面。主要差別在于所使用的涂飾劑的種類(lèi)，實(shí)施例71包含3％的ELVAX3124而對(duì)比例50不包含聚合粘結(jié)曲線平坦化劑。實(shí)施例71的織物的拉伸強(qiáng)度值很高，尤其是由疏水纖維制得的無(wú)紡織物。實(shí)施例71使用涂飾劑“W”，而對(duì)比例50使用涂飾劑“X”。Ap，Am和A1值高達(dá)約31-35％，這表明在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善了CD強(qiáng)度。對(duì)比例11將實(shí)施例66，67，68和69與對(duì)比例65進(jìn)行比較。使用675孔的噴絲嘴(圓形截面)，以相同的速率將所有例子制成標(biāo)稱(chēng)值為2.2-2.5dpf的纖維。對(duì)比例不包含添加劑。本發(fā)明實(shí)施例包含3％的各種添加劑(表1和2中所示)。當(dāng)添加劑為尼龍6時(shí)，ΔA值為正4-18％，這表明，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善了CD強(qiáng)度。當(dāng)添加劑為聚對(duì)苯二甲酸乙酯或尼龍66時(shí)，ΔA值為負(fù)值，這表明，并不是所有的聚合添加劑均起聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的作用。對(duì)比例12將實(shí)施例70與對(duì)比例17進(jìn)行比較。使用1068孔的噴絲嘴(圓形截面)，以相同的速率，以及使用1.35倍的拉伸比，將這兩個(gè)例子制成標(biāo)稱(chēng)值為1.9dpf的纖維。本發(fā)明實(shí)施例包含3％的ELVAX3124和3％的尼龍6。對(duì)比例17不包含聚合物添加劑。每個(gè)ΔC，ΔA和ΔR值為正值，這表明，通過(guò)曲線總體的平坦化，通過(guò)峰值最大值的遷移，通過(guò)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)改善CD強(qiáng)度而使粘結(jié)曲線增強(qiáng)。示于表13中的ΔA值增加至21-44％。對(duì)比例13實(shí)施例27，40，43，46，47，70，和71的ΔA值超過(guò)所有對(duì)比例ΔA值最完善的組。對(duì)于ΔAp，得自對(duì)比試樣16的最佳的對(duì)比值為6114。對(duì)于ΔAm和ΔA1，得自對(duì)比試樣50的最佳值為5453。實(shí)施例27，40，43，46，47包含3％的ELVAX3124或ELVAX250。實(shí)施例71包含3％的ELVAX3124實(shí)施例70包含3％的ELVAX3124和3％的尼龍6。各值列于表13中。
當(dāng)只對(duì)％ΔAm和％ΔA1進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將有多得多的實(shí)施例組顯示出優(yōu)于最佳對(duì)比例的改善。除上述的實(shí)施例以外，實(shí)施例13，18，21，22，27，37，39，41，45，52，53，55，56，59，60，和66也顯示出了改善的％ΔAm和％ΔA1值。
盡管已參考特定的手段，材料以及實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)明白的是，本發(fā)明并不局限于所披露的特例，本發(fā)明將延伸至權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有等效物。
1.實(shí)施例55包括0.5％重量的Hydrobrite 550 PO油(得自Witco Corporationn，Greeenswich，Connecticutt)2.實(shí)施例56包括0.1％重量的Dyvnamar Fx5920A(得自3M.Specialty Fluoropotymers Dept.，St.Paul，MN)3.實(shí)施例57包括0.05％重量的Dynamar Fx5920A(得自3M.Speciaity Fluoropotymers Dept..ST Paui，MN)
1見(jiàn)表82旦拉伸比＝紡絲DPF/短纖維DPF3生產(chǎn)能力＝(DPF×噴絲嘴孔數(shù))×卷繞速率9000(卷繞速率＝導(dǎo)絲輥的速率(米/分))
4微量熔化殘余物P＝差 F＝合格 G＝良好 F/G＝合格/良好5 CD＝中凹三角形括號(hào)內(nèi)的值表示標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品纖維的標(biāo)稱(chēng)值
*標(biāo)準(zhǔn)化至20gsy**標(biāo)佳化至17.5gsy
權(quán)利要求
1.一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維的制備方法，包括擠出作為熱擠出物的包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的共混聚合物；并提供條件使上述熱擠出物形成具有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維。
2.一種包含聚丙烯和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑共混聚合物的纖維，所述纖維包含皮-芯結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含有皮和芯，所述的聚丙烯和所述的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑存在于所述的皮和所述的芯中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法或纖維，其中所述的皮-芯纖維當(dāng)被加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比，將使橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線平坦化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法或纖維，其中所述的皮-芯纖維當(dāng)被加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比，將使橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線上的橫向強(qiáng)度的至少一些點(diǎn)升高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法或纖維，其中所述的皮-芯纖維當(dāng)被加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比，將使橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線上的橫向強(qiáng)度的至少一些點(diǎn)升高并遷移至更低的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法或纖維，其中所述的皮-芯纖維當(dāng)被加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比，將使橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線的橫向強(qiáng)度的至少一些點(diǎn)升高并遷移至更低的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4，5或6任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的橫向強(qiáng)度的至少一些點(diǎn)的升高包括峰值橫向強(qiáng)度的升高。
8.根據(jù)權(quán)利要求4，5或6任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的橫向強(qiáng)度的至少一些點(diǎn)的升高包括在低于峰值橫向強(qiáng)度的溫度處的至少一些點(diǎn)的升高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法或纖維，其中所述的皮-芯纖維當(dāng)被加工成熱粘結(jié)無(wú)紡材料時(shí)，與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比，將使在限定的溫度范圍內(nèi)橫向強(qiáng)度對(duì)溫度的粘結(jié)曲線下方的面積增加。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線變得平坦并具有相同或基本相同的峰值橫向強(qiáng)度而使所述面積增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線具有相同或基本相同的形狀并使所限定溫度范圍內(nèi)粘結(jié)曲線上的至少一些點(diǎn)具有更高的橫向強(qiáng)度而使所述面積增加。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法或纖維，其中所述的至少一些點(diǎn)包括更高的峰值橫向強(qiáng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線遷移至更低的溫度，并使限定溫度范圍內(nèi)粘結(jié)曲線下的面積增加而使所述面積增加。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線更加平坦并具有相同的峰值橫向強(qiáng)度而使所述面積增加。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線更加平坦并具有更低的峰值橫向強(qiáng)度而使所述面積增加。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線更加平坦并使在低于峰值橫向強(qiáng)度的溫度下具有升高的橫向強(qiáng)度點(diǎn)而使所述面積增加。
17.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線更加平坦并使粘結(jié)曲線遷移至更低的溫度而使所述面積增加。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的方法或纖維，其中，當(dāng)與除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料相比時(shí)，通過(guò)使粘結(jié)曲線更加平坦，使粘結(jié)曲線遷移至更低的溫度，并使在低于峰值橫向強(qiáng)度的溫度下具有升高的橫向強(qiáng)度點(diǎn)而使所述面積增加。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑具有(a)低于約230℃的DSC熔點(diǎn)，和(b)至少?gòu)椥阅Ａ亢蛷?fù)數(shù)粘度之一低于共混聚合物中聚丙烯的彈性模量和復(fù)數(shù)粘度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法或纖維，其中所述聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的DSC熔點(diǎn)低于約200℃。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法或纖維，其中所述聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的DSC熔點(diǎn)低于共混聚合物中聚丙烯的熔點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的方法或纖維，其中所述聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的DSC熔點(diǎn)低于共混聚合物中聚丙烯的熔點(diǎn)約15至100℃。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法或纖維，其中所述的彈性模量以及所述的復(fù)數(shù)粘度均低于共混聚合物中聚丙烯的彈性模量和復(fù)數(shù)粘度。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法或纖維，其中所述聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的彈性模量低于共混聚合物中聚丙烯的彈性模量約5-100％。
25.根據(jù)權(quán)利要求19-24任一項(xiàng)的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的復(fù)數(shù)粘度低于共混聚合物中聚丙烯的復(fù)數(shù)粘度約10-80％。
26.根據(jù)權(quán)利要求19-25任一項(xiàng)的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的彈性模量低于共混聚合物中聚丙烯的彈性模量約5-100％，聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑的復(fù)數(shù)粘度低于共混聚合物中聚丙烯的復(fù)數(shù)粘度約10-80％。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-26任一項(xiàng)的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種選自如下的聚合物，所述聚合物為烯烴羧酸乙烯酯聚合物、聚乙烯、烯烴丙烯酸或酯、烯烴共丙烯酸酯、酸改性的烯烴丙烯酸酯、烯烴丙烯酸酯丙烯酸聚合物和聚酰胺。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-26任一項(xiàng)的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種選自如下的聚合物，所述聚合物為乙烯乙酸乙烯酯聚合物、聚乙烯、乙烯甲基丙烯酸、乙烯丙烯酸N-丁酯甲基丙烯酸甘油酯、烯烴共丙烯酸酯共一氧化碳聚合物、酸改性的乙烯丙烯酸酯、乙烯丙烯酸酯甲基丙烯酸三元共聚物，以及尼龍6。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法或纖維，其中乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物和乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物的至少一種；烯烴共丙烯酸酯共一氧化碳聚合物包含乙烯乙酸N-丁酯氧化碳；酸改性的乙烯丙烯酸酯包含乙烯丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸和乙烯丙烯酸N-丁酯甲基丙烯酸的至少之一。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-29任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述纖維的％ΔA1大于除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法或纖維，其中所述的％ΔA1值至少增加約3％，約15％，約20％，約30％，約40％，約50％和約60％。
32.根據(jù)權(quán)利要求1-29任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述纖維的％ΔAm和％ΔA1大于除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1和％ΔAm。
33.根據(jù)權(quán)利要求1-29任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述纖維的％ΔA1，％ΔAm和％ΔAp大于除了不含聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑以外，由在相同條件下生產(chǎn)的纖維在相同條件下制備的無(wú)紡材料的％ΔA1，％ΔAm和％ΔAp。
34.根據(jù)權(quán)利要求1-33任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的共混聚合物還包含另外的聚合物。
35.根據(jù)權(quán)利要求1-34任一項(xiàng)的方法或纖維，其中在形成具有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維的條件下在氧化氣氛下擠出共混聚合物。
36.根據(jù)權(quán)利要求1-25任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包含可顯示釕染色濃集的至少約0.2微米的皮層。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釘染色濃集的至少約0.5微米的皮層。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的至少約0.7微米的皮層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的至少約1微米的皮層。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的至少約1.5微米的皮層。
41.根據(jù)權(quán)利要求1-35任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維小于2旦，并且所述皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的相當(dāng)于纖維的至少約1％當(dāng)量直徑的皮層。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法或纖維，其中所述皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的相當(dāng)于纖維的高達(dá)約25％當(dāng)量直徑的皮層。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的方法或纖維，其中所述皮-芯結(jié)構(gòu)包含顯示釕染色濃集的相當(dāng)于纖維的高達(dá)約2％-10％當(dāng)量直徑的皮層。
44.根據(jù)權(quán)利要求1-43任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的共混聚合物還包含選自穩(wěn)定劑、抗氧劑和抗酸劑的至少一種。
45.根據(jù)權(quán)利要求1-44任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維包含疏水或親水涂飾劑。
46.根據(jù)權(quán)利要求1-45任一項(xiàng)的方法或纖維，另外包括包含在共混聚合物中用于改善纖維表面性能的組分。
47.根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維包括圓形、菱形、三角形、中凹三角形、三葉形、橢圓形或“X”形的橫截面構(gòu)形。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法或纖維，其中所述的橫截面構(gòu)形包括中凹三角形橫截面構(gòu)形。
49.根據(jù)權(quán)利要求1-48任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維低于約5旦。
50.根據(jù)權(quán)利要求1-48任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維在約0.5和約3旦之間。
51.根據(jù)權(quán)利要求1-50任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維是單組分纖維。
52.根據(jù)權(quán)利要求1-50任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維是雙組分纖維。
53.根據(jù)權(quán)利要求1-52任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維包含短纖維。
54.根據(jù)權(quán)利要求1-53任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含多種聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法或纖維，其中所述的聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯聚合物和至少一種聚酰胺。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的方法或纖維，其中所述的多種粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯聚合物和至少一種聚乙烯。
57.根據(jù)權(quán)利要求1-56任一項(xiàng)的方法或纖維，其中共混聚合物至少包含約80％重量的聚丙烯。
58.根據(jù)權(quán)利要求1-56任一項(xiàng)的方法或纖維，其中共混聚合物至少包含約90％重量的聚丙烯。
59.根據(jù)權(quán)利要求1-54，57和58任一項(xiàng)的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
61.根據(jù)權(quán)利要求59的方法或纖維，其中聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物。
62.根據(jù)權(quán)利要求59-61的方法或纖維，其中所述的共混聚合物包含低于10％重量的所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
63.根據(jù)權(quán)利要求1-62任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的共混聚合物通過(guò)轉(zhuǎn)筒混合來(lái)制備。
64.根據(jù)權(quán)利要求59-63任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的共混聚合物包含約0.5-7％重量的所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的方法或纖維，其中所述的共混聚合物包含約1-5％重量的所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法或纖維，其中所述的共混聚合物包含約1.5-4％重量的所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的方法或纖維，其中所述的共混聚合物包含約3％重量的所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物。
68.根據(jù)權(quán)利要求1-67的方法或纖維，其中將聚乙烯與所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物預(yù)混，形成預(yù)混物，并將所述的預(yù)混物與所述的聚丙烯混合。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的方法或纖維，其中所述的聚乙烯包含密度至少約0.85克/厘米3的聚乙烯。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的方法或纖維，其中所述的聚乙烯的密度至少約為0.85-0.93克/厘米3。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的方法或纖維，其中所述的聚乙烯的密度至少約為0.86-0.93克/厘米3。
72.根據(jù)權(quán)利要求59-71任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含約0.5-50％重量的乙酸乙烯酯單元。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含約5-50％重量的乙酸乙烯酯單元。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含約10-50％重量的乙酸乙烯酯單元。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含約20-40％重量的乙酸乙烯酯單元。
76.根據(jù)權(quán)利要求75的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物包含約25-35％重量的乙酸乙烯酯單元。
77.根據(jù)權(quán)利要求1-76任一項(xiàng)的方法或纖維，其中當(dāng)進(jìn)行熱臺(tái)測(cè)試時(shí)，所述的皮-芯纖維留有殘余物。
78.根據(jù)權(quán)利要求59-77任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的乙烯乙酸乙烯酯聚合物由乙烯和乙酸乙烯酯單元組成。
79.根據(jù)權(quán)利要求1-78任一項(xiàng)的方法，包括將包含所述聚丙烯和所述乙烯乙酸乙烯酯聚合物的所述共混聚合物喂料至至少一個(gè)噴絲嘴；并且所述的擠出包括將所述的共混聚合物從至少一個(gè)噴絲嘴中擠出。
80.根據(jù)權(quán)利要求1-79任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維約為1.5旦。
81.根據(jù)權(quán)利要求1-79任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維約為1.6旦。
82.根據(jù)權(quán)利要求1-79任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維約為1.7旦。
83.根據(jù)權(quán)利要求1-79任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維約為1.9旦。
84.根據(jù)權(quán)利要求1-77任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的纖維包含長(zhǎng)度約1-3英寸，旦數(shù)約0.5-3的短纖維。
85.根據(jù)權(quán)利要求84的方法或纖維，其中所述的纖維包含長(zhǎng)度約1.25-2英寸的短纖維。
86.一種具有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維的制備方法，包括擠出作為熱擠出物的包含聚丙烯和柔軟聚合物添加劑的共混聚合物；并且提供條件使上述熱擠出物形成具有皮-芯結(jié)構(gòu)的纖維。
87.根據(jù)權(quán)利要求1-86任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的皮芯結(jié)構(gòu)包括表面區(qū)，內(nèi)芯和在它們之間的梯度區(qū)；當(dāng)與所述內(nèi)芯相比時(shí)，所述表面區(qū)包含高濃度的氧化斷鏈降解的聚丙烯；所述梯度區(qū)朝著外表面具有降低的重均分子量。
88.根據(jù)權(quán)利要求1-86任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包括所述共混聚合物的內(nèi)芯，和包圍所述內(nèi)芯的所述共混聚合物的表面區(qū)，所述表面區(qū)包含所述的聚丙烯，如氧化斷鏈降解的聚丙烯，結(jié)果是，所述的內(nèi)芯和所述的表面區(qū)確定了共混聚合物的皮芯結(jié)構(gòu)。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的方法或纖維，其中所述的氧化斷鏈降解的聚丙烯基本局限于所述的表面區(qū)內(nèi)，其中所述的內(nèi)芯和所述的表面區(qū)包含所述皮-芯結(jié)構(gòu)的相鄰的不連續(xù)的部分。
90.根據(jù)權(quán)利要求1-86任一項(xiàng)的方法或纖維，其中所述的皮-芯結(jié)構(gòu)包括所述共混聚合物的內(nèi)芯，包圍所述內(nèi)芯的表面區(qū)，所述表面區(qū)包含作為氧化斷鏈降解聚合物材料的所述的共混聚合物，結(jié)果是，所述的內(nèi)芯和所述的表面區(qū)確定了皮-芯結(jié)構(gòu)，并且所述內(nèi)芯的熔體流動(dòng)速率基本上等于所述纖維的平均熔體流動(dòng)速率。
91.根據(jù)權(quán)利要求1-86任一項(xiàng)的方法或纖維，其中皮-芯結(jié)構(gòu)包括具有一定熔體流動(dòng)速率的共混聚合物內(nèi)芯，并且所述纖維的平均熔體流動(dòng)速率將比所述內(nèi)芯的熔體流動(dòng)速率高約20-300％。
92.根據(jù)權(quán)利要求1-91任一項(xiàng)的方法或纖維，其中纖維包括至少一個(gè)中空部分。
93.根據(jù)權(quán)利要求1-92任一項(xiàng)所述的方法制得的纖維。
94.包含權(quán)利要求1-93任一項(xiàng)的纖維的無(wú)紡材料。
95.根據(jù)權(quán)利要求94的無(wú)紡材料，包含低于約20g/yd2的定量。
96.根據(jù)權(quán)利要求95的無(wú)紡材料，包含低于約18g/yd2的定量。
97.根據(jù)權(quán)利要求96的無(wú)紡材料，包含低于約17g/yd2的定量。
98.根據(jù)權(quán)利要求97的無(wú)紡材料，包含低于約15g/yd2的定量。
99.根據(jù)權(quán)利要求98的無(wú)紡材料，包含低于約14g/yd2的定量。
100.根據(jù)權(quán)利要求94的無(wú)紡材料，包含約14-20g/yd2的定量。
101.根據(jù)權(quán)利要求94-100任一項(xiàng)的粘結(jié)在一起的無(wú)紡材料。
102.根據(jù)權(quán)利要求94-100任一項(xiàng)的熱粘結(jié)在一起的無(wú)紡材料。
103.一種衛(wèi)生產(chǎn)品，包含至少一層吸收層，和熱粘結(jié)在一起的至少一層無(wú)紡織物層，所述無(wú)紡織物層包含根據(jù)權(quán)利要求1-94任一項(xiàng)所制備的纖維。
全文摘要
本發(fā)明披露了皮－芯纖維的制備方法,所得到的纖維以及無(wú)紡材料和制品,其中,所述的纖維由聚烯烴和聚合粘結(jié)曲線增強(qiáng)劑加乙烯乙酸乙烯酯聚合物的共混聚合物組成。
文檔編號(hào)D01D5/253GK1220710SQ9719512
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者愛(ài)德華·J·恩格爾, 伊麗莎白·L·費(fèi)伊, 沃爾特·J·弗里曼, 拉凱什·K·古普塔, 詹姆斯·H·哈林頓, 蘭德?tīng)枴·科祖拉, 約翰·F·L·紐波特, 卡爾·J·武斯特 申請(qǐng)人:赫爾克里士公司