背景技術(shù)：

已做出重大努力來(lái)生產(chǎn)低密度聚烯烴纖維，以改善成品中天然資源的使用和降低碳排放量。生產(chǎn)低密度聚烯烴纖維的典型方法是使用物理或化學(xué)發(fā)泡劑來(lái)使聚合物發(fā)泡，所述發(fā)泡劑產(chǎn)生穿過(guò)本體的氣室?；瘜W(xué)發(fā)泡劑是進(jìn)行釋放氣體的化學(xué)反應(yīng)的化合物，該氣體穿過(guò)聚合物本體產(chǎn)生室結(jié)構(gòu)。物理發(fā)泡劑通常是分散在聚合物中并膨脹產(chǎn)生室的壓縮氣體。無(wú)論如何，典型的發(fā)泡方法引起低的分子取向，因?yàn)槭业男纬砂l(fā)生在聚合物處于熔融狀態(tài)時(shí)。這阻止了聚合物發(fā)生通常發(fā)生在遠(yuǎn)高于聚合物熔融溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下的應(yīng)變硬化，從而產(chǎn)生具有低機(jī)械強(qiáng)度的產(chǎn)品。此外，典型的發(fā)泡方法產(chǎn)生大的室尺寸，諸如大于100μm。這降低了熔體強(qiáng)度，由此導(dǎo)致纖維在紡絲過(guò)程中的斷裂。

因此，目前需要在聚烯烴纖維中產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的技術(shù)，使得它們可具有較低的密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種纖維束，該纖維束包含圍繞縱向軸線(xiàn)扭轉(zhuǎn)的多根纖維。纖維的至少一部分由熱塑性組合物形成，該熱塑性組合物包含含有聚烯烴基體聚合物的連續(xù)相和以離散結(jié)構(gòu)域的形式分散在連續(xù)相中的納米包合物添加劑。在所述組合物中限定包括多個(gè)納米孔的多孔網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種形成多孔纖維的方法，該方法包括在低于基體聚合物的熔融溫度的溫度下?tīng)可烊缟纤龅睦w維束，從而形成包括多個(gè)納米孔的多孔網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的其他特征和方面在下文更詳細(xì)地討論。

附圖說(shuō)明

針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整且能夠?qū)崿F(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容(包括其最佳模式)在說(shuō)明書(shū)的剩余部分中參照附圖更具體地闡述，在附圖中：

圖1是可采用本發(fā)明的纖維的吸收制品的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；

圖2是可用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例以形成纖維的方法的示意圖；

圖3是可根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例牽伸的一束纖維的示意圖；以及

圖4-5是實(shí)例1的纖維的sem顯微照片。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的各種實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)例子在下文示出。每個(gè)例子都以解釋本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的方式提供。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以在本發(fā)明中做出各種修改和變化。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分而說(shuō)明或描述的特征，可以用于另一個(gè)實(shí)施例以產(chǎn)生另一個(gè)實(shí)施例。因此，本發(fā)明打算覆蓋落入所附權(quán)利要求書(shū)及其等同物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。

一般來(lái)講，本發(fā)明涉及包含多根纖維的纖維束。該纖維由熱塑性組合物形成，該熱塑性組合物包含連續(xù)相和納米包合物添加劑，該連續(xù)相含有聚烯烴基體聚合物，該納米包合物添加劑至少部分地與聚烯烴基體聚合物不相容以使得其變成作為離散的納米級(jí)相結(jié)構(gòu)域分散在連續(xù)相中。在某些條件下?tīng)可鞎r(shí)，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，這些納米級(jí)相結(jié)構(gòu)域能夠以獨(dú)特的方式相互作用而在纖維的內(nèi)壁中形成孔的網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)，據(jù)信，在牽伸過(guò)程中所經(jīng)歷的伸長(zhǎng)應(yīng)變由于材料的不相容性引起的應(yīng)力集中可以在離散相結(jié)構(gòu)域附近形成強(qiáng)局部剪切區(qū)和/或應(yīng)力密集區(qū)(例如，法向應(yīng)力)。這些剪切和/或應(yīng)力密集區(qū)導(dǎo)致在鄰近結(jié)構(gòu)域的聚烯烴基體中的一些初始剝離。一旦形成了初步的孔，位于結(jié)構(gòu)域之間的基體便可塑性變形以形成局部變窄(或頸縮)和應(yīng)變硬化的內(nèi)部拉伸區(qū)域。該過(guò)程使得可以形成穿過(guò)內(nèi)壁本體的以拉伸方向生長(zhǎng)的孔，從而導(dǎo)致形成多孔網(wǎng)絡(luò)同時(shí)分子取向?qū)е聭?yīng)變硬化，該應(yīng)變硬化增加機(jī)械強(qiáng)度。

本發(fā)明人還已發(fā)現(xiàn)，在形成多孔網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中纖維的斷裂程度可通過(guò)選擇性控制纖維束的性質(zhì)而最大程度降低。例如，纖維束通常包含約5根或更多根纖維，在一些實(shí)施例中約50根或更多根纖維，在一些實(shí)施例中從約100至約1000根纖維以及在一些實(shí)施例中從約200至約800根纖維。無(wú)論所用的數(shù)量如何，束中的纖維基本上沿著縱向軸線(xiàn)取向并圍繞縱向軸線(xiàn)扭轉(zhuǎn)在一起。參見(jiàn)圖3，例如，在一個(gè)實(shí)施例中，示出了包含圍繞縱向軸線(xiàn)“l(fā)”扭轉(zhuǎn)在一起的三(3)根單獨(dú)纖維310的束300。扭轉(zhuǎn)的性質(zhì)可根據(jù)需要而變化。在某些實(shí)施例中，例如，可以采用螺旋扭轉(zhuǎn)(例如，圓錐螺旋、圓柱螺旋等)來(lái)形成纖維束。當(dāng)采用時(shí)，螺旋扭轉(zhuǎn)角可在約0.1°至約20°、在一些實(shí)施例中從約0.2°至約10°以及在一些實(shí)施例中從約0.5°至約5°之間變化。作為束圍繞縱向軸線(xiàn)完成一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)性距離的間距可同樣在從約1至約300轉(zhuǎn)/米、在一些實(shí)施例中從約2至約200轉(zhuǎn)/米以及在一些實(shí)施例中從約5至約100轉(zhuǎn)/米之間變化。束的總纖維纖度也可在從約1至約30千克每9000米、在一些實(shí)施例中從約2至約20千克每9000米以及在一些實(shí)施例中從約5至約15千克每9000米的范圍內(nèi)。

一旦形成后，纖維束之后便可被牽伸以在纖維中形成穩(wěn)定的多孔網(wǎng)絡(luò)。例如，在給定的單位體積的纖維中由孔占據(jù)的平均體積百分比可為從約15％至約80％每cm³，在一些實(shí)施例中從約20％至約70％以及在一些實(shí)施例中從約30％至約60％每立方厘米纖維。通過(guò)這樣的孔體積，纖維可具有相對(duì)低的密度，諸如約0.90克/立方厘米(“g/cm³”)或更低，在一些實(shí)施例中約0.85g/cm³或更低，在一些實(shí)施例中約0.80g/cm³或更低，在一些實(shí)施例中從約0.10g/cm³至約0.75g/cm³以及在一些實(shí)施例中從約0.20g/cm³至約0.70g/cm³。該多孔網(wǎng)絡(luò)中的大部分孔還具有“納米級(jí)”尺寸(“納米孔”)，諸如具有約800納米或更小，在一些實(shí)施例中從約5至約700納米以及在一些實(shí)施例中從約10至約500納米的平均橫截面尺寸的那些。術(shù)語(yǔ)“橫截面尺寸”通常是指孔的特性尺寸(例如寬度或直徑)，該特性尺寸與其主軸(例如長(zhǎng)度)基本正交并且通常還與在拉伸過(guò)程中施加的應(yīng)力的方向基本正交。納米孔還可例如具有從約100至約5000納米，在一些實(shí)施例中從約50至約2000納米以及在一些實(shí)施例中從約100至約1000納米范圍內(nèi)的平均軸向尺寸。“軸向尺寸”是主軸(例如，長(zhǎng)度)方向上的尺寸，該方向通常為牽伸方向。這樣的納米孔可例如占纖維中的總孔體積的約15vol.％或更多，在一些實(shí)施例中約20vol.％或更多，在一些實(shí)施例中從約30vol.％至100vol.％以及在一些實(shí)施例中從約40vol.％至約90vol.％。

現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。

i.熱塑性組合物

a.聚烯烴基體

聚烯烴通常占熱塑性組合物的從約60wt.％至約99wt.％，在一些實(shí)施例中從約60wt.％至約98wt.％以及在一些實(shí)施例中從約80wt.％至約95wt.％。聚烯烴可以具有從約100℃至約220℃，在一些實(shí)施例中從約120℃至約200℃以及在一些實(shí)施例中從約140℃至約180℃的熔融溫度。熔融溫度可以根據(jù)astmd-3417采用差示掃描量熱法("dsc")來(lái)測(cè)定。適合的聚烯烴可以例如包括乙烯聚合物(例如，低密度聚乙烯(“l(fā)dpe”)、高密度聚乙烯(“hdpe”)、線(xiàn)性低密度聚乙烯“l(fā)ldpe”)等)、丙烯均聚物(例如，間同立構(gòu)、無(wú)規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)等)、丙烯共聚物等等。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，聚合物為丙烯聚合物，諸如均聚丙烯或丙烯共聚物。丙烯聚合物可以例如由基本上全同立構(gòu)的聚丙烯均聚物或含有等于或低于約10wt.％的其他單體(即，按重量計(jì)至少約90％的丙烯)的共聚物形成。這樣的均聚物可以具有從約140℃至約170℃的熔點(diǎn)。

當(dāng)然，其他聚烯烴也可用在本發(fā)明的組合物中。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，聚烯烴可以是乙烯或丙烯與另一種α-烯烴諸如c3-c20α-烯烴或c3-c12α-烯烴的共聚物。適合的α-烯烴的具體例子包括1-丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；1-戊烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯；1-十二碳烯以及苯乙烯。特別期望的α-烯烴共聚單體是1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。這樣的共聚物的乙烯或丙烯含量可以為從約60摩爾％至約99摩爾％，在一些實(shí)施例中從約80摩爾％至約98.5摩爾％以及在一些實(shí)施例中從約87摩爾％至約97.5摩爾％。α-烯烴的含量可同樣在從約1摩爾％至約40摩爾％，在一些實(shí)施例中從約1.5摩爾％至約15摩爾％以及在一些實(shí)施例中從約2.5摩爾％至約13摩爾％的范圍內(nèi)。

用于本發(fā)明的示例性烯烴共聚物包括可以以名稱(chēng)exact^tm得自texas的houston的exxonmobilchemicalcompany的基于乙烯的共聚物。其他適合的乙烯共聚物可以以名稱(chēng)engage^tm、affinity^tm、dowlex^tm(lldpe)和attane^tm(uldpe)得自michigan的midland的dowchemicalcompany。其他適合的乙烯聚合物在授予ewen等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,937,299、授予tsutsui等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,218,071、授予lai等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,272,236和授予lai等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,278,272中有所描述。適合的丙烯共聚物也可以從texas的houston的exxonmobilchemicalco.以名稱(chēng)vistamaxx^tm；從belgium的feluy的atofinachemicals以名稱(chēng)fina^tm(例如，8573)；從mitsuipetrochemicalindustries以tafmer^tm以及從michigan的midland的dowchemicalco.以versify^tm商購(gòu)獲得。適合的聚丙烯均聚物可包括exxonmobil3155聚丙烯、exxonmobilachieve^tm樹(shù)脂和totalm3661pp樹(shù)脂。適合的丙烯聚合物的其他例子在授予datta等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,500,563、授予yang等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,539,056和授予resconi等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,596,052中有所描述。

多種已知技術(shù)中的任一種通常都可以用于形成烯烴共聚物。例如，烯烴聚合物可以使用自由基或配位催化劑(例如，齊格勒-納塔(ziegler-natta))形成。優(yōu)選地，烯烴聚合物由單中心配位催化劑諸如茂金屬催化劑形成。這樣的催化劑體系產(chǎn)生這樣的乙烯共聚物，其中共聚單體在分子鏈內(nèi)無(wú)規(guī)分布而在不同分子量的部分中均勻分布。茂金屬催化的聚烯烴在例如授予mcalpin等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,571,619、授予davis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,322,728、授予obijeski等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,472,775、授予lai等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,272,236和授予wheat等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,090,325中有所描述。茂金屬催化劑的例子包括雙(正丁基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(正丁基環(huán)戊二烯基)二氯化鋯、雙(環(huán)戊二烯基)氯化鈧、雙(茚基)二氯化鋯、雙(甲基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(甲基環(huán)戊二烯基)二氯化鋯、二茂鈷、環(huán)戊二烯基三氯化鈦、二茂鐵、二氯二茂鉿、異丙基(環(huán)戊二烯基-1-芴基)二氯化鋯、二氯二茂鉬、二茂鎳、二氯二茂銀、二茂釕、二氯二茂鈦、氫氯二茂鋯、二氯二茂鋯等。用茂金屬催化劑制得的聚合物通常具有窄分子量范圍。例如，茂金屬催化的聚合物可以具有4以下的多分散性數(shù)值(mw/mn)、受控的短鏈支化分布以及受控的全同立構(gòu)規(guī)整度。

b.納米包合物添加劑

如本文所用，術(shù)語(yǔ)“納米包合物添加劑”通常是指能夠以納米級(jí)大小的離散結(jié)構(gòu)域的形式分散在聚合物基體內(nèi)的材料。例如，在牽伸之前，結(jié)構(gòu)域可以具有從約1至約1000納米，在一些實(shí)施例中從約5至約800納米，在一些實(shí)施例中從約10至約500納米以及在一些實(shí)施例中從約20至約200納米的平均橫截面尺寸。結(jié)構(gòu)域可具有多種不同的形狀，諸如橢圓形、球形、圓柱形、板狀、管狀等。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，結(jié)構(gòu)域具有大致橢圓形的形狀。按連續(xù)相聚烯烴基體的重量計(jì)，納米包合物添加劑通常的用量為熱塑性組合物的從約0.05wt.％至約20wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約10wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約5wt.％。納米包合物添加劑在整個(gè)熱塑性組合物中的濃度可同樣為熱塑性組合物的從約0.01wt.％至約15wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.05wt.％至約10wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.3wt.％至約6wt.％。

納米包合物添加劑在可基本上均勻地分散在聚合物基體中但以離散結(jié)構(gòu)域的形式這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)部分地與聚烯烴不相容。這樣的部分不相容性可以多種方式實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，例如，納米包合物添加劑可具有與聚烯烴基體相容且使其變得均勻分散在該基體中的非極性組分(例如，烯烴)。然而，添加劑還可以包含與聚烯烴基體不相容的極性組分，從而使其聚結(jié)或離析成離散結(jié)構(gòu)域。這樣的組分可包括低或高分子量極性分子區(qū)段或區(qū)塊、離子基團(tuán)、帶電或不帶電的極性結(jié)構(gòu)域和/或極性分子基團(tuán)。作為另外一種選擇，添加劑在性質(zhì)上可以為完全非極性的，但具有仍允許形成離散結(jié)構(gòu)域的某些物理性質(zhì)。例如，在某些實(shí)施例中，納米包合物添加劑可在某一溫度之上與聚烯烴相容或混溶，但在低于臨界溶液溫度的溫度下發(fā)生相分離。這樣，納米包合物添加劑可在熔融相中與聚烯烴形成穩(wěn)定的共混物，但隨著溫度增加，連續(xù)相發(fā)生結(jié)晶并離析使得納米包合物添加劑可以發(fā)生相分離、聚結(jié)和形成分開(kāi)的納米級(jí)結(jié)構(gòu)域。

納米包合物添加劑的特定狀態(tài)或形式不是關(guān)鍵性的，只要可以形成所需的結(jié)構(gòu)域即可。例如，在一些實(shí)施例中，納米包合物添加劑在室溫(例如，25℃)下可以是液體或半固體的形式。這樣的液體可以容易地分散在基體中以形成亞穩(wěn)定分散體，然后通過(guò)降低共混物的溫度而猝滅以保持結(jié)構(gòu)域大小。這樣的液體或半固體材料的運(yùn)動(dòng)粘度在40℃下測(cè)定時(shí)通常為從約0.7至約200厘沲(“cs”)，在一些實(shí)施例中從約1至約100cs以及在一些實(shí)施例中從約1.5至約80cs。適合的液體或半固體可包括例如硅氧烷、硅氧烷-聚醚共聚物、脂族聚酯、芳族聚酯、亞烷基二醇類(lèi)(例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等)、鏈烷二醇(例如，1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、1,3-環(huán)己烷二甲醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁二醇等)、氧化胺(例如，辛基二甲基氧化胺)、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺(例如，油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、亞乙基雙(十八酰胺)等)、礦物和植物油等。一種特別適合的液體或半固體是聚醚多元醇，諸如可以從basfcorp.以商品名wi商購(gòu)獲得。

在另外其他實(shí)施例中，納米包合物添加劑為固體的形式，其可以是無(wú)定形、結(jié)晶或半結(jié)晶的。例如，納米包合物添加劑在性質(zhì)上可以是聚合的，并且具有相對(duì)高的分子量以幫助改善熱塑性組合物的熔體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。如上所指出的那樣，納米包合物添加劑與聚烯烴基體部分地不相容。這樣的添加劑的一個(gè)例子是微晶聚烯烴蠟，其通常衍生自乙烯和/或c3-c101-烯烴，諸如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯和1-癸烯。微晶蠟通常具有相對(duì)低的熔融溫度，諸如從約30℃至約150℃，在一些實(shí)施例中從約50℃至約140℃以及在一些實(shí)施例中從約80℃至約130℃。在這樣低的熔融溫度下，蠟可在熔融相時(shí)與聚烯烴形成可混溶的共混物，但隨著溫度增加且聚合物發(fā)生結(jié)晶或固化，蠟將離析并聚結(jié)，從而形成分開(kāi)的納米級(jí)結(jié)構(gòu)域。

聚合型納米包合物添加劑的另一個(gè)例子是包含極性和非極性組分的官能化聚烯烴。極性組分可以例如由一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)提供，并且非極性組分可以由烯烴提供。納米包合物添加劑的烯烴組分通常可由任何直鏈或支鏈α-烯烴單體、源自烯烴單體的低聚物或聚合物(包括共聚物)形成，如上所述。納米包合物添加劑的官能團(tuán)可以是任何基團(tuán)、分子鏈段和/或嵌段，其向分子提供極性組分并且與聚烯烴基體聚合物是不相容的。與聚烯烴不相容的分子鏈段和/或嵌段的例子可以包括丙烯酸酯、苯乙烯、聚酯、聚酰胺等。官能團(tuán)可以具有離子特性并包括帶電的金屬離子。特別適合的官能團(tuán)是馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸、富馬酸、馬來(lái)酰亞胺、馬來(lái)酰肼、馬來(lái)酸酐和二胺的反應(yīng)產(chǎn)物、甲基降冰片烯二酸酐、二氯馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酰胺等。馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴特別適用于本發(fā)明。這樣的改性的聚烯烴通常通過(guò)將馬來(lái)酸酐接枝到聚合物主鏈材料上形成。這樣的馬來(lái)酸化的聚烯烴以名稱(chēng)得自e.i.dupontdenemoursandcompany，諸如p系列(化學(xué)改性的聚丙烯)、e系列(化學(xué)改性的聚乙烯)、c系列(化學(xué)改性的乙烯醋酸乙烯酯)、a系列(化學(xué)改性的乙烯丙烯酸酯共聚物或三元共聚物)或n系列(化學(xué)改性的乙烯-丙烯、乙烯-丙烯二烯單體("epdm")或乙烯-辛烯)。作為另外一種選擇，馬來(lái)酸化的聚烯烴也可以以名稱(chēng)得自chemturacorp.、以名稱(chēng)eastmang系列得自eastmanchemicalcompany以及以名稱(chēng)得自arkema。

在某些實(shí)施例中，聚合型納米包合物添加劑還可以是反應(yīng)性的。這樣的反應(yīng)性納米包合物添加劑的一個(gè)例子是聚環(huán)氧化物，其每分子平均含有至少兩個(gè)環(huán)氧乙烷環(huán)。無(wú)意受理論的限制，據(jù)信，這樣的聚環(huán)氧化物分子可與組合物的某些組分發(fā)生反應(yīng)(例如，鏈延伸、側(cè)鏈支化、接枝、共聚物形成等)以改善熔體強(qiáng)度，而不明顯降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。反應(yīng)性添加劑還可以在聚烯烴與其他極性更高的添加劑(諸如微米包合物添加劑)之間提供相容化，并可改善分散體的均勻性并降低微米包合物添加劑的大小。例如，如下文將更詳細(xì)地描述的那樣，本發(fā)明的某些實(shí)施例可采用聚酯作為微米包合物添加劑。在這樣的實(shí)施例中，反應(yīng)性納米包含物添加劑可使得能夠通過(guò)聚酯的羧基末端基團(tuán)實(shí)現(xiàn)親核開(kāi)環(huán)反應(yīng)(酯化)或通過(guò)羥基實(shí)現(xiàn)親核開(kāi)環(huán)反應(yīng)(醚化)?？梢酝瑯影l(fā)生噁唑啉副反應(yīng)以形成酯酰胺部分。通過(guò)這樣的反應(yīng)，聚醚納米包合物添加劑的分子量可以增加以抵消在熔融加工過(guò)程中通常觀察到的降解。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，過(guò)多的反應(yīng)可導(dǎo)致聚合物主鏈之間的交聯(lián)。如果允許這樣的交聯(lián)進(jìn)行到一定程度，所得的聚合物共混物可以變脆并難以加工成具有期望強(qiáng)度和伸長(zhǎng)特性的纖維。

就這一點(diǎn)而言，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有相對(duì)低環(huán)氧官能度的聚環(huán)氧化物可以是特別有效的，環(huán)氧官能度可以通過(guò)“環(huán)氧當(dāng)量”定量。環(huán)氧當(dāng)量反映含有一分子環(huán)氧基團(tuán)的樹(shù)脂量，并且可以通過(guò)將改性劑的數(shù)均分子量除以分子中環(huán)氧基團(tuán)的數(shù)量來(lái)計(jì)算。本發(fā)明的聚環(huán)氧化物通常具有從約7,500至約250,000克每摩爾，在一些實(shí)施例中從約15,000至約150,000克每摩爾以及在一些實(shí)施例中從約20,000至100,000克每摩爾的數(shù)均分子量，而多分散指數(shù)通常在從2.5至7的范圍內(nèi)。聚環(huán)氧化物可以含有小于50，在一些實(shí)施例中從5至45以及在一些實(shí)施例中從15至40個(gè)環(huán)氧基團(tuán)。反過(guò)來(lái)，環(huán)氧當(dāng)量可以小于約15,000克每摩爾，在一些實(shí)施例中從約200至約10,000克每摩爾以及在一些實(shí)施例中從約500至約7,000克每摩爾。

聚環(huán)氧化物可以是包含末端環(huán)氧基團(tuán)、骨架環(huán)氧乙烷單元和/或環(huán)氧側(cè)基的直鏈或支鏈均聚物或共聚物(例如，無(wú)規(guī)、接枝、嵌段等)。用于形成這樣的聚環(huán)氧化物的單體可以有所不同。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，例如，聚環(huán)氧化物含有至少一種環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體組分。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“(甲基)丙烯酸”包括丙烯酸和甲基丙烯酸單體，及其鹽或酯，諸如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體。例如，適合的環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體可以包括但不限于含有1,2-環(huán)氧基團(tuán)的那些，諸如丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯。其他適合的環(huán)氧官能化單體包括烯丙基縮水甘油醚、乙基丙烯酸縮水甘油酯和衣康酸縮水甘油酯。

如上所指出的那樣，聚環(huán)氧化物通常具有相對(duì)高的分子量，以使其不僅可以導(dǎo)致鏈延伸，還可以幫助實(shí)現(xiàn)期望的共混物形態(tài)。因此，在2160克的負(fù)荷和190℃的溫度下測(cè)定時(shí)，產(chǎn)生的聚合物的熔體流動(dòng)速率通常在從約10至約200克每10分鐘，在一些實(shí)施例中從約40至約150克每10分鐘以及在一些實(shí)施例中從約60至約120克每10分鐘的范圍內(nèi)。

聚環(huán)氧化物通常還包含至少一種直鏈或支鏈α-烯烴單體，諸如具有從2至20個(gè)碳原子優(yōu)選地從2至8個(gè)碳原子的那些。具體的例子包括乙烯、丙烯、1-丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；1-戊烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯；具有一個(gè)或多個(gè)甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯；1-十二烯以及苯乙烯。特別期望的α-烯烴共聚單體是乙烯和丙烯。另一種適合的單體可以包括非環(huán)氧官能化的(甲基)丙烯酸單體。這樣的(甲基)丙烯酸單體的例子可以包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸甲基環(huán)己酯、丙烯酸環(huán)戊酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基丁酯、甲基丙烯酸甲基環(huán)己酯、甲基丙烯酸肉桂酯、甲基丙烯酸巴豆酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)戊酯、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯等以及它們的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)尤其期望的實(shí)施例中，聚環(huán)氧化物是由環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體組分、α-烯烴單體組分和非環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體組分形成的三元共聚物。例如，聚環(huán)氧化物可以是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，其具有以下結(jié)構(gòu)：

其中x、y和zζ為1或更大。

環(huán)氧官能化單體可以使用多種已知的技術(shù)形成聚合物。例如，含有極性官能團(tuán)的單體可以接枝到聚合物主鏈上以形成接枝共聚物。這樣的接枝技術(shù)在本領(lǐng)域中是熟知的并例如在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,179,164中有所描述。在其他實(shí)施例中，可以使用已知的自由基聚合技術(shù)，諸如高壓反應(yīng)、齊格勒-納塔催化劑反應(yīng)體系、單位點(diǎn)催化劑(例如，金屬茂)反應(yīng)體系等使含有環(huán)氧官能團(tuán)的單體與單體共聚以形成嵌段或無(wú)規(guī)共聚物。

可以選擇一種或多種單體組分的相對(duì)部分以實(shí)現(xiàn)環(huán)氧反應(yīng)性和熔體流動(dòng)速率之間的平衡。更具體地講，高環(huán)氧單體含量可以導(dǎo)致良好的反應(yīng)性，但是太高的含量可以使熔體流動(dòng)速率降低到這樣的程度，該程度使得聚環(huán)氧化物不利地影響聚合物共混物的熔體強(qiáng)度。因此，在大多數(shù)實(shí)施例中，一種或多種環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體占共聚物的從約1wt.％至約25wt.％，在一些實(shí)施例中從約2wt.％至約20wt.％以及在一些實(shí)施例中從約4wt.％至約15wt.％。一種或多種α-烯烴單體可同樣占共聚物的從約55wt.％至約95wt.％，在一些實(shí)施例中從約60wt.％至約90wt.％以及在一些實(shí)施例中從約65wt.％至約85wt.％。當(dāng)采用時(shí)，其他單體組分(例如，非環(huán)氧官能化(甲基)丙烯酸單體)可以占共聚物的從約5wt.％至約35wt.％，在一些實(shí)施例中從約8wt.％至約30wt.％以及在一些實(shí)施例中從約10wt.％至約25wt.％?？梢杂糜诒景l(fā)明的適合的聚環(huán)氧化物的一個(gè)具體例子可以以名稱(chēng)ax8950或ax8900從arkema商購(gòu)獲得。ax8950例如具有70至100g/10min的熔體流動(dòng)速率且具有7wt.％至11wt.％的甲基丙烯酸縮水甘油酯單體含量、13wt.％至17wt.％的丙烯酸甲酯單體含量和72wt.％至80wt.％的乙烯單體含量。另一種適合的聚環(huán)氧化物可以以名稱(chēng)ptw從dupont商購(gòu)獲得，其為乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元共聚物，并且具有12g/10min的熔體流動(dòng)速率。

除了控制用于形成聚環(huán)氧化物的單體的類(lèi)型和相對(duì)含量以外，還可以控制總重量百分比以實(shí)現(xiàn)期望的益處。例如，如果改性水平太低，則可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)熔體強(qiáng)度和機(jī)械特性的期望的提高。然而，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)如果改性水平太高，則加工可由于強(qiáng)的分子相互作用(例如，交聯(lián))和環(huán)氧官能團(tuán)引起的物理網(wǎng)絡(luò)形成而受限。因此，按組合物中采用的聚烯烴的重量計(jì)，聚環(huán)氧化物通常的用量為從約0.05wt.％至約10wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約8wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約5wt.％以及在一些實(shí)施例中從約1wt.％至約3wt.％。按組合物的總重量計(jì)，聚環(huán)氧化物還可以占從約0.05wt.％至約10wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.05wt.％至約8wt.％，在一些實(shí)施例中從約從0.1wt.％至約5wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約3wt.％。

還可以在本發(fā)明中采用其他反應(yīng)性納米包合物添加劑，諸如噁唑啉官能化的聚合物、氰化物官能化的聚合物等。當(dāng)采用時(shí)，這樣的反應(yīng)性納米包合物添加劑可以在上文針對(duì)聚環(huán)氧化物所述的濃度內(nèi)采用。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，可以采用噁唑啉接枝的聚烯烴，其為使用含噁唑啉環(huán)的單體接枝的聚烯烴。噁唑啉可以包括2-噁唑啉，諸如2-乙烯基-2-噁唑啉(例如，2-異丙烯基-2-噁唑啉)、2-脂肪烷基-2-噁唑啉(例如，可得自油酸、亞油酸、棕櫚油酸、鱈肝油酸、芥酸和/或花生四烯酸的乙醇酰胺)以及它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，例如，噁唑啉可以選自蓖麻油酸噁唑啉馬來(lái)酸酯、十一基-2-噁唑啉、大豆-2-噁唑啉、蓖麻-2-噁唑啉以及它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，噁唑啉選自2-異丙烯基-2-噁唑啉、2-異丙烯基-4,4-二甲基-2-噁唑啉以及它們的組合。

在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，多種納米包合物添加劑可以按組合方式使用。例如，第一納米包合物添加劑(例如，聚環(huán)氧化物)可以按平均橫截面尺寸為從約50至約500納米，在一些實(shí)施例中從約60至約400納米以及在一些實(shí)施例中從約80至約300納米的結(jié)構(gòu)域的形式分散。第二納米包合物添加劑還可以按比第一納米包合物添加劑更小的結(jié)構(gòu)域，諸如平均橫截面尺寸為從約1至約50納米，在一些實(shí)施例中從約2至約45納米以及在一些實(shí)施例中從約5至約40納米的結(jié)構(gòu)域的形式分散。當(dāng)采用時(shí)，按連續(xù)相(一種或多種基體聚合物)的重量計(jì)，第一和/或第二納米包合物添加劑通常占熱塑性組合物的從約0.05wt.％至約20wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約10wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約5wt.％。第一和/或第二納米包合物添加劑在整個(gè)熱塑性組合物中的濃度可同樣為熱塑性組合物的從約0.01wt.％至約15wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.05wt.％至約10wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約8wt.％。

納米填料可任選地用于第二納米包合物添加劑，其例子可包括炭黑、碳納米管、碳納米纖維、納米粘土、金屬納米粒子、納米二氧化硅、納米氧化鋁等。納米粘土是特別適合的。術(shù)語(yǔ)“納米粘土”一般是指粘土材料的納米顆粒(天然存在的礦物質(zhì)、有機(jī)改性的礦物質(zhì)或合成納米材料)，其通常具有薄片結(jié)構(gòu)。納米粘土的例子包括例如蒙脫石(2:1層狀蒙皂石粘土結(jié)構(gòu))、膨潤(rùn)土(主要由蒙脫石形成的層狀硅酸鋁)、高嶺土(具有板狀結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)式al2si2o5(oh)4的1:1鋁硅酸鹽)、埃洛石(具有管狀結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)式al2si2o5(oh)4的1:1鋁硅酸鹽)等。適合的納米粘土的例子是其為蒙脫石納米粘土并可從southernclayproducts,inc.商購(gòu)獲得。合成納米粘土的其他例子包括但不限于混合金屬氫氧化物納米粘土、層狀雙氫氧化物納米粘土(例如，海泡石)、鋰皂石、水輝石、皂石、indonite等。

如果需要，納米粘土可以包括表面處理以幫助改進(jìn)與基體聚合物(例如，聚酯)的相容性。表面處理可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)的。在一個(gè)實(shí)施例中，采用通過(guò)有機(jī)陽(yáng)離子與粘土的反應(yīng)獲得的有機(jī)表面處理。適合的有機(jī)陽(yáng)離子可以包括例如能夠與粘土交換陽(yáng)離子的有機(jī)季銨化合物，諸如二甲基雙[氫化牛脂]氯化銨(2m2ht)、甲基芐基雙[氫化牛脂]氯化銨(mb2ht)、氯化甲基三[氫化牛脂烷基](m3ht)等?？缮藤?gòu)獲得的有機(jī)納米粘土的例子可以包括例如43b(laviosachimicaoflivorno,italy)，其為用二甲基芐基氫化牛脂銨鹽改性的蒙脫石粘土。其他例子包括25a和30b(southernclayproducts)和nanofil919(chemie)。如果需要，納米填料可以與載體樹(shù)脂共混以形成母料，其提高添加劑與組合物中的其他聚合物的相容性。特別適合的載體樹(shù)脂包括例如聚酯(例如，聚乳酸、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等)；聚烯烴(例如，乙烯聚合物、丙烯聚合物等)等等，如上文更詳細(xì)描述。

無(wú)論所采用的材料如何，納米包合物添加劑通常被選擇成具有某一粘度(或熔體流動(dòng)速率)以確?？沙浞值鼐S持離散結(jié)構(gòu)域和所得的孔。例如，如果納米包合物添加劑的粘度過(guò)低(或熔體流動(dòng)速率過(guò)高)，則其傾向于在連續(xù)相中不可控地流動(dòng)和分散。這導(dǎo)致難以維持層狀、板狀結(jié)構(gòu)域或共連續(xù)相結(jié)構(gòu)，并且還可能過(guò)早斷裂。相反地，如果粘度過(guò)高(或熔體流動(dòng)速率過(guò)低)，則其傾向于聚集在一起并形成非常大的橢圓形結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域在共混期間是難以分散的。這可導(dǎo)致納米包合物添加劑在整個(gè)連續(xù)相中的不均勻分布。例如，聚烯烴的熔體流動(dòng)速率與聚合型納米包合物添加劑的熔體流動(dòng)速率之比例如可以為從約0.2至約8，在一些實(shí)施例中從約0.5至約6以及在一些實(shí)施例中從約1中約5。納米包合物添加劑可例如在2160克的負(fù)荷和高于熔融溫度至少約40℃的溫度(例如，在190℃)下根據(jù)astmd1238測(cè)定時(shí)具有從約0.1至約100克每10分鐘，在一些實(shí)施例中從約0.5至約50克每10分鐘以及在一些實(shí)施例中從約5至約15克每10分鐘的熔體流動(dòng)速率(基于干燥狀態(tài))。聚烯烴可同樣在2160克的負(fù)荷和高于熔融溫度至少約40℃的溫度(例如，在230℃)下根據(jù)astmd1238測(cè)定時(shí)具有從約0.5至約80克每10分鐘，在一些實(shí)施例中從約1至約40克每10分鐘以及在一些實(shí)施例中從約5至約20克每10分鐘的熔體流動(dòng)速率(基于干燥狀態(tài))。

c.微米包合物添加劑

雖然不是必需的，但是本發(fā)明的組合物也可采用微米包合物添加劑。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“微米包合物添加劑”通常是指能夠以微米級(jí)大小的離散結(jié)構(gòu)域的形式分散在聚合物基體內(nèi)的材料。例如，在牽伸前，結(jié)構(gòu)域可具有從約0.1μm至約25μm，在一些實(shí)施例中從約0.5μm至約20μm以及在一些實(shí)施例中從約1μm至約10μm的平均橫截面尺寸。當(dāng)采用時(shí)，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，微米級(jí)和納米級(jí)相結(jié)構(gòu)域能夠在受到變形和伸長(zhǎng)應(yīng)變(例如，牽伸)時(shí)以獨(dú)特的方式相互作用以形成孔的網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)，據(jù)信，伸長(zhǎng)應(yīng)變由于材料的不相容性引起的應(yīng)力集中可以在離散相結(jié)構(gòu)域附近形成強(qiáng)局部剪切區(qū)和/或應(yīng)力密集區(qū)(例如，法向應(yīng)力)。這些剪切和/或應(yīng)力密集區(qū)導(dǎo)致在鄰近微米級(jí)結(jié)構(gòu)域的聚烯烴基體中的一些初始剝離。然而，值得注意的是，在納米級(jí)離散相結(jié)構(gòu)域附近形成的局部剪切和/或應(yīng)力密集區(qū)可與微米級(jí)區(qū)重疊而導(dǎo)致在聚合物基體中發(fā)生甚至進(jìn)一步的剝離，從而在納米級(jí)結(jié)構(gòu)域和/或微米級(jí)結(jié)構(gòu)域附近形成大量的納米孔。

微米包合物添加劑的特定性質(zhì)不是關(guān)鍵性的，并且可以包括液體、半固體或固體(例如，無(wú)定形、結(jié)晶或半結(jié)晶的)。在某些實(shí)施例中，微米包合物添加劑通常在性質(zhì)上是聚合的并具有相對(duì)高的分子量，以幫助改善熱塑性組合物的熔體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通常，微米包合物添加劑聚合物一般不能與基體聚合物相容。以此方式，添加劑可以作為離散的相結(jié)構(gòu)域在基體聚合物的連續(xù)相內(nèi)更好地分散。離散結(jié)構(gòu)域能夠吸收由外力產(chǎn)生的能量，這增加了所得纖維的整體韌度和強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)域可具有多種不同的形狀，諸如橢圓形、球形、圓柱形、板狀、管狀等。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，結(jié)構(gòu)域具有大致橢圓形的形狀。各個(gè)結(jié)構(gòu)域的物理尺寸通常足夠小以使當(dāng)施加外部應(yīng)力時(shí)穿過(guò)纖維的裂紋傳播減至最低限度，但又足夠大以引發(fā)微觀塑性變形并且允許在顆粒包合物處和周?chē)霈F(xiàn)剪切區(qū)。

微米包合物添加劑可以具有某一熔體流動(dòng)速率(或粘度)以確保離散結(jié)構(gòu)域和所得的孔可被適當(dāng)?shù)鼐S持。例如，如果添加劑的熔體流動(dòng)速率過(guò)高，則其傾向于在連續(xù)相中不可控地流動(dòng)和分散。這導(dǎo)致難以維持層狀、板狀結(jié)構(gòu)域或共連續(xù)相結(jié)構(gòu)，并且還可能過(guò)早斷裂。相反地，如果添加劑的熔體流動(dòng)速率過(guò)低，則其傾向于聚集在一起并形成非常大的橢圓形結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域在共混期間是難以分散的。這可導(dǎo)致添加劑在整個(gè)連續(xù)相中的不均勻分布。就這一點(diǎn)而言，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，微米包合物添加劑的熔體流動(dòng)速率與基體聚合物的熔體流動(dòng)速率之比通常為從約0.5至約10，在一些實(shí)施例中從約1至約8以及在一些實(shí)施例中從約2至約6。微米包合物添加劑可例如在2160克的負(fù)荷和高于其熔融溫度至少約40℃的溫度(例如，210℃)下測(cè)定時(shí)具有從約5至約200克每10分鐘，在一些實(shí)施例中從約20至約150克每10分鐘以及在一些實(shí)施例中從約40至約100克每10分鐘的熔體流動(dòng)速率。

除了以上所述的特性以外，也可選擇微米包合物添加劑的機(jī)械性能，以實(shí)現(xiàn)期望的多孔網(wǎng)絡(luò)。例如，施加外力時(shí)，可以在離散相結(jié)構(gòu)域處和周?chē)饝?yīng)力集中(例如包括法向應(yīng)力或剪切應(yīng)力)和剪切和/或塑性屈服區(qū)，這是因?yàn)橛商砑觿┖突w聚合物的彈性模量的差異所引起的應(yīng)力集中。較大的應(yīng)力集中促進(jìn)了在結(jié)構(gòu)域中更強(qiáng)的局部塑性流動(dòng)，這使得這些結(jié)構(gòu)域在被賦予應(yīng)力時(shí)變得明顯伸長(zhǎng)。這些伸長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)域可使得組合物表現(xiàn)出更加柔韌和柔軟的行為。為了增強(qiáng)應(yīng)力集中，可將微米包合物添加劑選成具有比聚烯烴基體相對(duì)高的楊氏彈性模量。例如，添加劑的彈性模量與聚烯烴基體的彈性模量之比通常為從約1至約250，在一些實(shí)施例中從約2至約100以及在一些實(shí)施例中從約2至約50。微米包合物添加劑的彈性模量可以例如在從約200至約3,500兆帕(mpa)，在一些實(shí)施例中從約300至約2,000mpa以及在一些實(shí)施例中從約400至約1,500mpa的范圍內(nèi)。相反，聚烯烴的彈性模量可例如在從約100至約1,500mpa以及在一些實(shí)施例中從約200至約1000mpa的范圍內(nèi)。作為另外一種選擇，微米包合物添加劑的彈性模量可低于聚烯烴基體的彈性模量。該彈性模量可例如在從約10mpa至約100mpa以及任選地從約20mpa至約80mpa的范圍內(nèi)。

雖然可以采用具有上文所確定的性質(zhì)的多種多樣的微米包合物添加劑，但是這樣的添加劑的尤其適合的例子可包括苯乙烯共聚物(例如，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯等)；含氟聚合物，諸如聚氯乙烯(pvc)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚氯三氟乙烯(pctfe)等；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；聚酯，諸如脂族聚酯，諸如聚己內(nèi)酯、聚酯酰胺、聚乳酸(pla)及其共聚物、聚乙醇酸、聚碳酸亞烷基酯(例如，聚碳酸亞乙酯)、聚-3-羥基丁酸酯(phb)、聚-3-羥基戊酸酯(phv)、3-羥基丁酸酯與4-羥基丁酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯的共聚物(phbv)、3-羥基丁酸酯與3-羥基己酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基辛酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基癸酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基十八烷酸酯的共聚物和基于琥珀酸酯的脂族聚合物(例如，聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯等)、脂族-芳族共聚酯(例如，聚己二酸對(duì)苯二酸丁二醇酯、聚己二酸對(duì)苯二酸乙二醇酯、聚己二酸間苯二酸乙二醇酯、聚己二酸間苯二酸丁二醇酯等)、芳族聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等)等等。

尤其適合的是在性質(zhì)上通常為剛性達(dá)到具有相對(duì)高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的程度的微米包合物添加劑。例如，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(“tg”)可為約0℃或更高，在一些實(shí)施例中從約5℃至約100℃，在一些實(shí)施例中從約30℃至約80℃以及在一些實(shí)施例中從約50℃至約75℃。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以根據(jù)astme1640-09通過(guò)動(dòng)態(tài)機(jī)械分析來(lái)測(cè)定。

一種特別適合的剛性聚酯是聚乳酸，其通?？稍醋匀樗岬娜魏瓮之悩?gòu)體的單體單元，諸如左旋乳酸(“l(fā)-乳酸”)、右旋乳酸(“d-乳酸”)、內(nèi)消旋乳酸或它們的混合物。單體單元也可以由乳酸的任何同分異構(gòu)體的酸酐形成，包括l-丙交酯、d-丙交酯、內(nèi)消旋丙交酯或它們的混合物。這樣的乳酸和/或丙交酯的環(huán)狀二聚體也可以被采用。任何已知的聚合方法，諸如縮聚或開(kāi)環(huán)聚合，均可以用來(lái)聚合乳酸。少量的擴(kuò)鏈劑(例如，二異氰酸酯化合物、環(huán)氧化合物或酸酐)可以被采用。聚乳酸可以是均聚物或共聚物，諸如含有源自l-乳酸的單體單元和源自d-乳酸的單體單元的那些。雖然不要求，但源自l-乳酸的單體單元和源自d-乳酸的單體單元中之一的含量比率優(yōu)選為約85摩爾％或更高，在一些實(shí)施例中從約90摩爾％或更高以及在一些實(shí)施例中從約95摩爾％或更高。多種聚乳酸可以以任意百分比共混，其中每種具有不同的源自l-乳酸的單體單元與源自d-乳酸的單體單元之比。當(dāng)然，聚乳酸也可以與其他類(lèi)型的聚合物(例如，聚烯烴、聚酯等)共混。

在一個(gè)特定的實(shí)施例中，聚乳酸具有以下通式結(jié)構(gòu)：

本發(fā)明中可使用的適合的聚乳酸聚合物的一個(gè)具體例子可從德國(guó)krailling的biomer,inc.以名稱(chēng)biomer^tml9000商購(gòu)獲得。其他適合的聚乳酸聚合物可從minnesota的minnetonka的natureworksllc或mitsuichemical(lacea^tm)商購(gòu)獲得。另外其他適合的聚乳酸可見(jiàn)述于美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,797,468、5,470,944、5,770,682、5,821,327、5,880,254和6,326,458，它們據(jù)此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。

聚乳酸通常具有在從約40,000至約180,000克每摩爾，在一些實(shí)施例中從約50,000至約160,000克每摩爾以及在一些實(shí)施例中從約80,000至約120,000克每摩爾范圍內(nèi)的數(shù)均分子量(“mn”)。同樣，聚合物還通常具有從約80,000至約250,000克每摩爾，在一些實(shí)施例中從約100,000至約200,000克每摩爾以及在一些實(shí)施例中從約110,000至約160,000克每摩爾范圍內(nèi)的重均分子量(“mw”)。重均分子量與數(shù)均分子量之比(“mw/mn”)，即“多分散性指數(shù)”也相對(duì)較低。例如，多分散性指數(shù)通常在從約1.0至約3.0，在一些實(shí)施例中從約1.1至約2.0以及在一些實(shí)施例中從約1.2至約1.8的范圍內(nèi)。重均分子量和數(shù)均分子量可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法測(cè)定。

一些類(lèi)型的凈聚酯(例如，聚乳酸)可以從周?chē)h(huán)境中吸收水，而使其具有按起始聚乳酸的干重計(jì)約500至600份每一百萬(wàn)份(“ppm”)，或甚至更高的含水量。含水量可以用本領(lǐng)域已知的多種方式測(cè)定，諸如根據(jù)astmd7191-05，諸如下文所述的。因?yàn)樵谌廴诩庸て陂g水的存在可以使聚酯水解降解并降低其分子量，所以有時(shí)期望在共混之前干燥聚酯。在大多數(shù)實(shí)施例中，例如，期望可再生的聚酯在與微米包合物添加劑共混之前具有約300份每一百萬(wàn)份("ppm")或更低，在一些實(shí)施例中約200ppm或更低，在一些實(shí)施例中從約1至約100ppm的含水量。聚酯的干燥可以例如在從約50℃至約100℃以及在一些實(shí)施例中從約70℃至約80℃的溫度下發(fā)生。

不論采用的材料如何，均可以對(duì)熱塑性組合物中的微米包合物添加劑的相對(duì)百分比進(jìn)行選擇，以獲得期望的特性，而不顯著影響所得的組合物。例如，按組合物中所用的聚烯烴基體的重量計(jì)，微米包合物添加劑通常的用量為熱塑性組合物的從約1wt.％至約30wt.％，在一些實(shí)施例中從約2wt.％至約25wt.％以及在一些實(shí)施例中從約5wt.％至約20wt.％。微米包合物添加劑在整個(gè)熱塑性組合物中的濃度可同樣占從約0.1wt.％至約30wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約25wt.％以及在一些實(shí)施例中從約1wt.％至約20wt.％。

d.其他組分

出于多種不同的原因，可在組合物中采用多種不同的成分。例如，在一個(gè)特定的實(shí)施例中，可在熱塑性組合物中采用相間改性劑以幫助降低納米包合物和/或微米包合物添加劑與聚烯烴基體之間的摩擦和連通程度，并因此增強(qiáng)剝離的程度和均勻性。以此方式，孔可以按更加均勻的方式遍布在組合物中。改性劑可以在室溫(例如25℃)下呈液體或半固體形式，以使得該改性劑具有相對(duì)低的粘度，從而允許其更容易地?fù)饺霟崴苄越M合物中并容易遷移至聚合物表面。通過(guò)降低聚烯烴基體與添加劑之間的界面處的物理力，據(jù)信，改性劑的低粘度、疏水性可幫助促進(jìn)剝離。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“疏水的”通常是指具有約40°或更大，且在一些情況下約60°或更大的空氣中水的接觸角的材料。相反，術(shù)語(yǔ)“親水的”通常是指具有小于約40°的空氣中水的接觸角的材料。用于測(cè)量接觸角的一種適合的測(cè)試是astmd5725-99(2008)。

雖然不是必需的，但是相間改性劑可尤其適于采用微米包合物添加劑且納米包合物添加劑為固體(例如，聚合物材料)的實(shí)施例。適合的疏水性、低粘度相間改性劑可包括例如上文提及的液體和/或半固體。一種特別適合的相間改性劑是聚醚多元醇，諸如可以從basfcorp.以商品名wi商購(gòu)獲得。另一種適合的改性劑是部分可再生酯，諸如可以從hallstar以商品名im商購(gòu)獲得。

當(dāng)采用時(shí)，按連續(xù)相聚烯烴基體的重量計(jì)，相間改性劑可占熱塑性組合物的從約0.1wt.％至約20wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約15wt.％以及在一些實(shí)施例中從約1wt.％至約10wt.％。相間改性劑在整個(gè)熱塑性組合物中的濃度可同樣占從約0.05wt.％至約20wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約15wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約10wt.％。按照上述量，相間改性劑具有這樣的特性，該特性能夠使其容易遷移至聚合物的界面表面并且在不破壞熱塑性組合物的整體熔融特性的情況下促進(jìn)剝離。例如，熱塑性組合物的熔體流動(dòng)速率也可以與聚烯烴基體的熔體流動(dòng)速率相似。例如，在2160克的負(fù)荷和190℃的溫度下根據(jù)astmd1238測(cè)定時(shí)，組合物的熔體流動(dòng)速率(基于干燥狀態(tài))可以為從約0.1至約250克每10分鐘，在一些實(shí)施例中從約0.5至約200克每10分鐘以及在一些實(shí)施例中從約5至約150克每10分鐘。

也可采用增容劑，增容劑改善結(jié)構(gòu)域與基體之間的界面粘附并降低結(jié)構(gòu)域與基體之間的界面張力，從而允許在混合過(guò)程中形成較小的結(jié)構(gòu)域。適合的增容劑的例子可以包括例如用環(huán)氧部分或馬來(lái)酸酐化學(xué)部分官能化的共聚物。馬來(lái)酸酐增容劑的一個(gè)例子是丙烯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物，其可以從arkema以商品名orevac^tm18750和orevac^tmca100商購(gòu)獲得。當(dāng)采用時(shí)，按連續(xù)相基體的重量計(jì)，增容劑可占熱塑性組合物的從約0.05wt.％至約10wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約8wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約5wt.％。

如果需要，也可采用可以充當(dāng)聚烯烴基體的增塑劑的丁烯聚合物(均聚物或共聚物)，從而改善其流動(dòng)性和延展性，并繼而改善其以相對(duì)高的速度加工而不在很大程度上斷裂的能力。當(dāng)采用時(shí)，按連續(xù)相(例如，一種或多種基體聚合物)的重量計(jì)，此類(lèi)丁烯聚合物通常占從約0.01wt.％至約15wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約12wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約10wt.％。按組合物的總重量計(jì)，丁烯聚合物還可以按從約0.01wt.％至約15wt.％，在一些實(shí)施例中從約0.1wt.％至約12wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.5wt.％至約10wt.％的量使用。

術(shù)語(yǔ)“丁烯聚合物”泛指具有四個(gè)碳原子的烯烴單體的均聚物或共聚物，所述烯烴單體包括1-丁烯(α-丁烯)、2-丁烯(順式β-丁烯或反式β-丁烯)、2-甲基丙烯(異丁烯)、環(huán)丁烯以及它們的組合。丁烯聚合物也可以含有其他單體，諸如丙烯。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，丁烯聚合物可以是1-丁烯的均聚物(稱(chēng)為“聚丁烯”)。其他合適的聚合物可包括異丁烯的均聚物(稱(chēng)為“聚異丁烯”)和1-丁烯、2-丁烯和/或異丁烯的共聚物(稱(chēng)為“聚丁烯”)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，例如，丁烯聚合物可以是聚丁烯(也稱(chēng)為聚-1-丁烯)。聚丁烯可通過(guò)1-丁烯的齊格勒-納塔(ziegler-natta)低壓聚合而制備，諸如通過(guò)用催化劑ticl3、ticl3alcl3和/或al(c2h5)2cl使1-丁烯聚合。雖然丁烯聚合物的分子量可基于聚合物的類(lèi)型和聚合程度而變化，但是通常希望的是，丁烯聚合物具有相對(duì)低的分子量，諸如約10,000克/摩爾或更低、在一些實(shí)施例中約5,000克/摩爾或更低、在一些實(shí)施例中約2,000克/摩爾或更低以及在一些實(shí)施例中從約100至約1,000克/摩爾的數(shù)均分子量。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以采用較高分子量的聚合物，諸如具有從約10,000至約250,000克/摩爾的數(shù)均分子量的那些聚合物。丁烯聚合物的密度也通常為約0.910克/立方厘米或更低、在一些實(shí)施例中約0.900克/立方厘米或更低以及在一些實(shí)施例中從約0.810至約0.890克/立方厘米，如根據(jù)astmd4052-11所測(cè)定的。丁烯聚合物的運(yùn)動(dòng)粘度可同樣在從約50至約2,000厘沲("cs")、在一些實(shí)施例中從約100至約1,500cs以及在一些實(shí)施例中從約200至約1,000cs的范圍內(nèi)，如在40℃的溫度下根據(jù)astmd445-14e2所測(cè)定的。

也可在熱塑性組合物中采用其他適合的材料，諸如催化劑、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、蠟、固溶劑、螯合劑、微粒、納米填料以及被加入以增強(qiáng)熱塑性組合物的可加工性和機(jī)械特性的其他材料。然而，本發(fā)明的一個(gè)有益方面是可在不需要各種傳統(tǒng)添加劑諸如發(fā)泡劑(例如氯氟烴、氫氯氟烴、烴、二氧化碳、超臨界二氧化碳、氮?dú)獾?和孔引發(fā)填料(例如，碳酸鈣)。事實(shí)上，熱塑性組合物通?？梢圆缓l(fā)泡劑和/或孔引發(fā)填料。例如，這樣的發(fā)泡劑和/或填料存在的量可以為熱塑性組合物的不多于約1wt.％，在一些實(shí)施例中不多于約0.5wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.001wt.％至約0.2wt.％。另外，由于最終組合物的如在下文更詳細(xì)描述的應(yīng)力發(fā)白特性，所得的組合物可以在無(wú)需傳統(tǒng)顏料諸如二氧化鈦的情況下獲得不透明顏色(例如白色)。在某些實(shí)施例中，例如，顏料可以按熱塑性組合物的不多于約1wt.％，在一些實(shí)施例中不多于約0.5wt.％以及在一些實(shí)施例中從約0.001wt.％至約0.2wt.％的量存在。

ii.共混

為了形式熱塑性組合物，通常采用多種已知技術(shù)中的任一種將組分共混在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，組分可以被單獨(dú)提供或以組合方式提供。例如，組分可首先被干混在一起以形成基本均勻的干燥混合物，并且它們可同樣地被同時(shí)或陸續(xù)供應(yīng)至將材料分散共混的熔融加工裝置內(nèi)?？刹捎梅峙暮?或連續(xù)的熔融加工技術(shù)。例如，可利用混合機(jī)/捏合機(jī)、班布里混合機(jī)、法勞連續(xù)混合機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、滾碎機(jī)等來(lái)共混和熔融加工這些材料。特別適合的熔融加工裝置可以是共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)(例如可得自newjersey的ramsey的werner&pfleiderercorporation的zsk-30擠出機(jī)或可得自英國(guó)stone的thermoelectroncorp.的thermoprism^tmusalab16擠出機(jī))。這樣的擠出機(jī)可包括進(jìn)料口和通風(fēng)口并提供高強(qiáng)度分布式和分散式混合。例如，組分可被進(jìn)料至雙螺桿擠出機(jī)的相同或不同的進(jìn)料口并熔融共混以形成基本均勻的熔融混合物。如果需要，其他添加劑也可被注入到聚合物熔體中和/或在沿?cái)D出機(jī)長(zhǎng)度的不同位置處被分別進(jìn)料至擠出機(jī)中。

無(wú)論所選的特定加工技術(shù)如何，所得的熔融共混組合物通常包含納米包合物添加劑的納米級(jí)結(jié)構(gòu)域和任選地微米包合物添加劑的微米級(jí)結(jié)構(gòu)域?？煽刂萍羟?壓力程度和熱量來(lái)確保充分分散，但不會(huì)高到不利地降低結(jié)構(gòu)域尺寸以使得它們不能實(shí)現(xiàn)期望特性的程度。例如，共混通常在從約180℃至約300℃，在一些實(shí)施例中從約185℃至約250℃，在一些實(shí)施例中從約190℃至約240℃的溫度下進(jìn)行。同樣，在熔體加工過(guò)程中的表觀剪切速率可以在從約10^-1至約3000s^-1，在一些實(shí)施例中從約50s^-1至約2000s^-1以及在一些實(shí)施例中從約100s^-1至約1200s^-1的范圍內(nèi)。表觀剪切速率可以等于4q/□r³，其中q是聚合物熔體的體積流動(dòng)速率(“m³/s”)，而r是熔融聚合物所流動(dòng)經(jīng)過(guò)的毛細(xì)管(例如，擠出機(jī)模頭)的半徑(“m”)。當(dāng)然，也可控制其他變量，諸如與生產(chǎn)率成反比的在熔融加工過(guò)程中的停留時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)期望程度的均質(zhì)性。

為了獲得期望的剪切條件(例如速率、停留時(shí)間、剪切速率、熔融加工溫度等)，一個(gè)或多個(gè)擠出機(jī)螺桿的速率可在一定范圍內(nèi)選擇。通常，隨著螺桿速度的增加，由于額外的機(jī)械能輸入系統(tǒng)中，可觀察到產(chǎn)品溫度的升高。例如，螺桿速度可以在從約50至約600轉(zhuǎn)每分鐘(“rpm”)，在一些實(shí)施例中從約70至約500rpm以及在一些實(shí)施例中從約100至約300rpm的范圍內(nèi)。這可在不負(fù)面影響所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)域的尺寸的情況下產(chǎn)生用于分散納米包合物添加劑的足夠高的溫度。熔體剪切速率以及還有添加劑被分散的程度也可通過(guò)在擠出機(jī)的混合部段中使用一個(gè)或多個(gè)分布式和/或分散式混合元件來(lái)增加。用于單螺桿擠出機(jī)的適合的分布式混合機(jī)可包括例如saxon混合機(jī)、dulmage混合機(jī)、cavitytransfer混合機(jī)等。同樣，適合的分散式混合機(jī)可包括blisterring混合機(jī)、leroy/maddock混合機(jī)、crd混合機(jī)等。如在本領(lǐng)域中熟知的那樣，可通過(guò)在圓桶中使用導(dǎo)致聚合物熔體折疊和再取向的銷(xiāo)釘來(lái)進(jìn)一步改善混合，諸如在busskneader擠出機(jī)、cavitytransfer混合機(jī)和vortexintermeshingpin(vip)混合機(jī)中所使用的那些。

iii.纖維形成

如本文所用，術(shù)語(yǔ)“纖維”通常是指通過(guò)使聚合物穿過(guò)成型孔口諸如模頭而形成的細(xì)長(zhǎng)擠出物。除非另外指明，否則術(shù)語(yǔ)“纖維”既包括具有一定長(zhǎng)度的不連續(xù)纖維也包括基本上連續(xù)的長(zhǎng)絲?；旧线B續(xù)的長(zhǎng)絲可例如具有遠(yuǎn)大于其直徑的長(zhǎng)度，諸如大于約15,000至1以及在一些情況下大于約50,000至1的長(zhǎng)度與直徑比(“長(zhǎng)寬比”)。如果需要，纖維可以是“中空的”達(dá)到其包括沿著纖維的至少一部分在縱向方向上延伸的中空腔體的程度。在一些情況下，腔體可沿著纖維的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。

由熱塑性組合物形成的纖維通?？梢跃哂腥魏嗡璧臉?gòu)型，包括單組分和多組分(例如，皮芯構(gòu)型、并排構(gòu)型、分割餅式構(gòu)型、海中島構(gòu)型等)。也可以采用中空纖維(單組分和/或多組分)，諸如在授予carter等人的美國(guó)專(zhuān)利no.6,642,429中所述。在一些實(shí)施例中，纖維可包含一種或多種另外的聚合物作為其組分(例如，雙組分)或成分(例如，雙成分)以進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)度、可加工性和/或其他性質(zhì)。例如，熱塑性組合物可形成皮/芯雙組分纖維的芯組分，而另外的聚合物可形成皮組分，或反之亦然。該另外的聚合物可以是任何所需的聚合物，諸如聚酯(例如，聚乳酸、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等)；聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)；聚四氟乙烯；聚乙酸乙烯酯；聚氯乙烯-乙酸乙烯酯；聚乙烯醇縮丁醛；丙烯酸樹(shù)脂(例如，聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)；聚酰胺(例如，尼龍)；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；和聚氨酯。

無(wú)論其特定配置如何，多種方法中的任一種均可用于形成本發(fā)明的纖維。例如，可使用這樣的方法形成纖維，其中將熱塑性組合物通過(guò)模頭系統(tǒng)(或噴絲頭)擠出，該系統(tǒng)可包括容納紡絲組的外殼，紡絲組具有多個(gè)彼此堆疊的板并具有被布置成形成流路以引導(dǎo)熱塑性組合物的毛細(xì)管圖案。參見(jiàn)圖2，例如，更詳細(xì)地示出了用于形成纖維的方法的一個(gè)實(shí)施例。在該特定實(shí)施例中，本發(fā)明的熱塑性組合物可從料斗14進(jìn)料到擠出機(jī)12中?？墒褂萌魏纬Ｒ?guī)技術(shù)向料斗14提供共混物。將擠出機(jī)12加熱到足以擠出熔融聚合物的溫度。通常將組合物在從約180℃至約300℃，在一些實(shí)施例中從約200℃至約260℃以及在一些實(shí)施例中從約210℃至約250℃的溫度下熔紡。

然后使擠出的組合物穿過(guò)聚合物導(dǎo)管16通向噴絲頭18，該噴絲頭具有以一行或多行布置的開(kāi)口。這些開(kāi)口在當(dāng)聚合物被從中擠出時(shí)形成向下擠出的長(zhǎng)絲簾。方法10還采用緊鄰從噴絲頭18延伸的纖維簾定位的驟冷鼓風(fēng)機(jī)20。來(lái)自驟冷鼓風(fēng)機(jī)20的空氣使從噴絲頭18延伸的纖維驟冷。驟冷空氣可從纖維簾的一側(cè)導(dǎo)入(如圖2所示)或從纖維簾的兩側(cè)導(dǎo)入。為了形成具有所需長(zhǎng)度的纖維，通常將驟冷后的纖維熔融牽伸，諸如使用如圖2所示的纖維牽伸單元22。用于熔紡聚合物的纖維牽伸單元或抽吸器是本領(lǐng)域熟知的。適用于本發(fā)明的方法的纖維牽伸單元包括美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3,802,817和3,423,255中所示類(lèi)型的線(xiàn)性纖維抽吸器。纖維牽伸單元22通常包括細(xì)長(zhǎng)的豎直通道，通過(guò)抽吸空氣從通道側(cè)面進(jìn)入并穿過(guò)通道向下流動(dòng)而從通道中牽伸纖維。加熱器或鼓風(fēng)機(jī)24為纖維抽吸單元22供應(yīng)抽吸空氣。抽吸空氣熔融牽伸纖維和環(huán)境空氣通過(guò)纖維牽伸單元22。氣體的流動(dòng)導(dǎo)致纖維熔融牽伸或縮減，這增加形成纖維的聚合物的分子取向或結(jié)晶度。當(dāng)采用纖維牽伸單元時(shí)，可選擇“拉伸”比以有助于實(shí)現(xiàn)所需的纖維長(zhǎng)度?！袄臁北仁抢w維被牽伸后的線(xiàn)性速度(例如，導(dǎo)絲輥42或多孔表面(未示出)的線(xiàn)性速度)除以纖維被擠出后的線(xiàn)性速度。例如，在熔融牽伸過(guò)程中的拉伸比可如下計(jì)算：

拉伸比＝a/b

其中，

a是纖維被熔融牽伸后的線(xiàn)性速度(例如，導(dǎo)絲速度)且直接測(cè)量；而

b是擠出后的纖維的線(xiàn)性速度且可如下計(jì)算：

擠出機(jī)線(xiàn)性纖維速度＝c/(25*π*d*e²)

其中，

c是通過(guò)單個(gè)孔的通量(克每分鐘)；

d是聚合物的熔體密度(克每立方厘米)；以及

e是纖維被擠出通過(guò)的孔口的直徑(單位厘米)。在某些實(shí)施例中，拉伸比可為從約5:1至約4000:1，在一些實(shí)施例中從約10:1至約2000:1，在一些實(shí)施例中從約15:1至約1000:1以及在一些實(shí)施例中從約20:1至約800:1。

一旦形成后，纖維便可通過(guò)纖維牽伸單元22的出口沉積到導(dǎo)絲輥42上。如果需要，可使收集在導(dǎo)絲輥42上的纖維任選地接受另外的在線(xiàn)加工和/或轉(zhuǎn)化步驟(未示出)，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的那樣。例如，可收集纖維，之后卷曲、紋理化和/或切成從約3至約80毫米，在一些實(shí)施例中從約4至約65毫米以及在一些實(shí)施例中從約5至約50毫米范圍內(nèi)的平均纖維長(zhǎng)度。

iv.牽伸

一旦形成后，便將多根纖維扭轉(zhuǎn)在一起形成束。束中的纖維的至少一部分(即使不是全部)由本發(fā)明的熱塑性組合物形成。多種不同技術(shù)中的任一種通常都可以用于扭轉(zhuǎn)纖維。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，扭轉(zhuǎn)可通過(guò)將纖維從線(xiàn)筒(bobbin)越過(guò)末端(over-end)退繞而形成，如本領(lǐng)域已知的那樣。此外，例如，也可以采用本領(lǐng)域已知用于扭轉(zhuǎn)復(fù)絲紗的其他技術(shù)，諸如加捻、交織等。

無(wú)論所用的技術(shù)如何，均將所得的扭轉(zhuǎn)纖維束牽伸以形成所需的多孔網(wǎng)絡(luò)。束通常以“固態(tài)”牽伸，因?yàn)槔w維的熱塑性組合物保持在低于聚烯烴基體聚合物的熔融溫度的溫度下。這尤其有助于確保聚合物鏈不被改變至使多孔網(wǎng)絡(luò)變得不穩(wěn)定的程度。例如，可將束在從約-50℃至約150℃，在一些實(shí)施例中從約-40℃至約100℃，在一些實(shí)施例中從約-20℃至約50℃以及在一些實(shí)施例中從約20℃至約50℃的溫度下?tīng)可臁Ｔ摐囟瓤扇芜x地比具有最高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的組分(例如，微米包合物添加劑)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低至少約10℃，在一些實(shí)施例中至少約20℃以及在一些實(shí)施例中至少約30℃。牽伸溫度可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，諸如通過(guò)使纖維束與所需溫度下的空氣、水(例如，水浴)等接觸。

可采用多種牽伸技術(shù)，諸如抽吸(例如，纖維牽伸單元)、拉伸架牽伸、雙軸牽伸、多軸牽伸、型材牽伸(profiledrawing)、s型卷繞牽伸(s-wrapdrawing)、真空牽伸等。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，可使束橫穿一系列輥，這些輥可以s型構(gòu)型(例如，s型卷繞)牽伸束。無(wú)論所采用的技術(shù)如何，纖維束通常被牽伸(例如沿機(jī)器方向)至使得纖維被拉伸到從約1.1至約25，在一些實(shí)施例中從約1.5至約15以及在一些實(shí)施例中從約2至約10的牽伸比。牽伸比可以通過(guò)將纖維束的長(zhǎng)度除以其在牽伸前的長(zhǎng)度而確定。牽伸率也可以變化，以幫助實(shí)現(xiàn)所期望的特性，諸如在從約5％至約1500％每分鐘變形，在一些實(shí)施例中從約20％至約1000％每分鐘變形以及在一些實(shí)施例中從約25％至約850％每分鐘變形的范圍內(nèi)。雖然組合物通常在不施加外部熱量(例如，加熱的輥)的情況下?tīng)可?，但是可任選地采用這樣的熱以改善可加工性、降低牽伸力、增加牽伸速率并改善纖維均勻性。

以上述方式牽伸可導(dǎo)致形成穩(wěn)定的多孔網(wǎng)絡(luò)，而不在纖維中存在很大程度的斷裂。網(wǎng)絡(luò)中的孔可具有“納米級(jí)”尺寸(“納米孔”)，諸如約800納米或更小，在一些實(shí)施例中從約5至約700納米以及在一些實(shí)施例中從約10至約500納米的平均橫截面尺寸。納米孔還可例如具有從約100至約5000納米，在一些實(shí)施例中從約50至約2000納米以及在一些實(shí)施例中從約100至約1000納米的平均軸向尺寸(例如，長(zhǎng)度)。在牽伸過(guò)程中也可以形成微米孔，該微米孔具有約0.2或更大，在一些實(shí)施例中約0.5微米或更大以及在一些實(shí)施例中從約0.5微米至約5微米的平均橫截面尺寸。在某些情況下，微米孔和/或納米孔的軸向尺寸可以大于橫截面尺寸，以使得長(zhǎng)寬比(縱向尺寸與橫截面尺寸之比)為從約1至約30，在一些實(shí)施例中從約1.1至約15以及在一些實(shí)施例中從約1.2至約5。例如，微米孔的軸向尺寸可以為1微米或更大，在一些實(shí)施例中約1.5微米或更大以及在一些實(shí)施例中從約2至約30微米。

無(wú)論該具體大小如何，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，孔(例如，納米孔、微米孔或二者)可以按基本均勻的方式分布在整個(gè)組合物中。例如，孔可以分布成列，這些列沿著與應(yīng)力施加方向大致垂直的方向取向。這些列可以跨過(guò)組合物的寬度大致彼此平行。無(wú)意受理論的限制，據(jù)信，這樣的均勻分布的多孔網(wǎng)絡(luò)的存在可導(dǎo)致良好的機(jī)械特性(例如，負(fù)載下的能量耗散，和沖擊強(qiáng)度)。這與涉及使用發(fā)泡劑的形成孔的常規(guī)技術(shù)形成鮮明對(duì)比，發(fā)泡劑往往會(huì)導(dǎo)致不可控的孔分布和不良的機(jī)械特性。

除了形成多孔網(wǎng)絡(luò)外，牽伸也可明顯增大某些離散結(jié)構(gòu)域的軸向尺寸以使得它們具有大致線(xiàn)性的、伸長(zhǎng)的形狀。例如，伸長(zhǎng)的微米級(jí)結(jié)構(gòu)域可具有比牽伸前的結(jié)構(gòu)域的軸向尺寸大大約10％或更多，在一些實(shí)施例中從約20％至約500％以及在一些實(shí)施例中從約50％至約250％的平均軸向尺寸。牽伸后的軸向尺寸(例如，長(zhǎng)度)可在從約1μm至約400μm，在一些實(shí)施例中從約5μm至約200μm以及在一些實(shí)施例中從約10μm至約150μm的范圍內(nèi)。微米級(jí)結(jié)構(gòu)域也可以相對(duì)薄并因此具有小橫截面尺寸，諸如從約0.02至約20微米，在一些實(shí)施例中從約0.1至約10微米以及在一些實(shí)施例中從0.4至約5微米。這可導(dǎo)致從約2至約150，在一些實(shí)施例中從約3至約100以及在一些實(shí)施例中從約4至約50的結(jié)構(gòu)域長(zhǎng)寬比(軸向尺寸與正交于軸向尺寸的尺寸之比)。由于它們的小尺寸，納米級(jí)結(jié)構(gòu)域通常不以與微米級(jí)結(jié)構(gòu)域相同的方式伸長(zhǎng)。因此，納米級(jí)結(jié)構(gòu)域可以保持從約1至約1000納米，在一些實(shí)施例中從約5至約800納米，在一些實(shí)施例中從約10至約500納米以及在一些實(shí)施例中從約20至約200納米的平均軸向尺寸(例如，長(zhǎng)度)。

牽伸還可沿著纖維的縱向方向形成一個(gè)或多個(gè)局部頸縮區(qū)，這些頸縮區(qū)在未頸縮區(qū)之間間隔開(kāi)。頸縮纖維還可具有沿著其縱向方向的非均勻的橫截面直徑，這可提供多種不同的益處，諸如增加的表面積等。頸縮區(qū)的數(shù)量通常可以變化，并可基于所選的拉伸比進(jìn)行控制。然而，通常的是，頸縮區(qū)的數(shù)量可在從約1至約400個(gè)頸縮區(qū)每厘米，在一些實(shí)施例中從約2至約200個(gè)頸縮區(qū)每厘米以及在一些實(shí)施例中從約5至約50個(gè)頸縮區(qū)每厘米的范圍內(nèi)。頸縮區(qū)的數(shù)量可由以下等式確定：

n＝(1-l2)/(l1+l2)

其中n為頸縮區(qū)的數(shù)量，l1為頸縮區(qū)的平均長(zhǎng)度，并且l2為未頸縮區(qū)(包括從頸縮區(qū)到未頸縮區(qū)的過(guò)渡)的平均長(zhǎng)度。

甚至在由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的極低密度下，所得的纖維也不是脆的并因此可在施加應(yīng)變時(shí)變形而不是碎裂。纖維因此可繼續(xù)充當(dāng)承重構(gòu)件，甚至在纖維已表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)性伸長(zhǎng)后。就這一點(diǎn)而言，本發(fā)明的纖維能夠表現(xiàn)出改善的“峰值伸長(zhǎng)特性”，即，纖維在其峰值負(fù)荷下的伸長(zhǎng)百分比。例如，本發(fā)明的纖維可表現(xiàn)出約50％或更多，在一些實(shí)施例中約100％或更多，在一些實(shí)施例中從約200％至約1500％以及在一些實(shí)施例中從約400％至約800％的峰值伸長(zhǎng)率，諸如根據(jù)astmd638-10在23℃下測(cè)定時(shí)。具有多種多樣平均直徑的纖維均可實(shí)現(xiàn)這樣的伸長(zhǎng)，諸如直徑在從約0.1至約50微米，在一些實(shí)施例中從約1至約40微米，在一些實(shí)施例中從約2至約25微米以及在一些實(shí)施例中從約5至約15微米范圍內(nèi)的那些纖維。

雖然具有在應(yīng)變下延伸的能力，但是本發(fā)明的纖維也可保持相對(duì)強(qiáng)韌。例如，纖維可表現(xiàn)出從約25至約600兆帕(“mpa”)，在一些實(shí)施例中從約50至約450mpa以及在一些實(shí)施例中從約60至約350mpa的峰值拉伸應(yīng)力，諸如根據(jù)astmd638-10在23℃下測(cè)定時(shí)。指示本發(fā)明的纖維的相對(duì)強(qiáng)度的另一個(gè)參數(shù)是“韌性”，其指示纖維的拉伸強(qiáng)度，以每單位線(xiàn)密度的力表示。例如，本發(fā)明的纖維可具有從約0.75至約7.0克力(“gf”)每旦(纖度單位，denier)，在一些實(shí)施例中從約1.0至約6.0gf每旦以及在一些實(shí)施例中從約1.5至約5.0gf每旦的韌性。纖維的纖度可根據(jù)所需的應(yīng)用而變化。通常，形成具有小于約15，在一些實(shí)施例中小于約12以及在一些實(shí)施例中從約0.5至約6的單絲纖度(即，線(xiàn)性密度單位，其等于每9000米纖維的質(zhì)量克數(shù))。

v.纖維材料

牽伸后，可解開(kāi)纖維束以使得可將單根纖維用于各種應(yīng)用。或者，可將纖維束自身用于所需的應(yīng)用。該纖維和/或纖維束可以單獨(dú)使用或并入纖維材料中，諸如織造織物、針織織物、非織造網(wǎng)等。例如，來(lái)源于牽伸后的纖維束的單根纖維可通過(guò)將纖維隨機(jī)沉積在成型表面上(任選地借助真空)然后使用任何已知的技術(shù)粘結(jié)所得的網(wǎng)而形成連貫的非織造網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

可使用任何常規(guī)的技術(shù)粘結(jié)非織造網(wǎng)，諸如通過(guò)粘合劑或以自發(fā)方式(例如，在不用施加外部粘合劑的情況下，纖維發(fā)生融合和/或自粘)。自發(fā)粘結(jié)例如可通過(guò)使纖維在它們?yōu)榘肴廴诨虬l(fā)粘狀態(tài)時(shí)接觸，或只是通過(guò)將增粘樹(shù)脂和/或溶劑與用于形成纖維的聚合物共混而實(shí)現(xiàn)。適合的自發(fā)粘結(jié)技術(shù)可包括超聲粘結(jié)、熱粘結(jié)、空氣穿透粘結(jié)、熱軋粘結(jié)等等。例如，網(wǎng)可通過(guò)熱機(jī)械過(guò)程進(jìn)一步粘結(jié)或壓花上圖案，在該過(guò)程中使網(wǎng)在加熱的平滑砧輥與加熱的圖案輥之間通過(guò)。圖案輥可具有提供所需的網(wǎng)性質(zhì)或外觀的任何升高的圖案。有利地，圖案輥限定升高的圖案，該圖案限定多個(gè)粘結(jié)位置，這些位置限定占輥總面積的約2％與30％之間的粘結(jié)面積。示例性粘結(jié)圖案包括例如在授予hansen等人的美國(guó)專(zhuān)利3,855,046、授予levy等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,620,779、授予haynes等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,962,112、授予sayovitz等人的美國(guó)專(zhuān)利6,093,665以及授予romano等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)428,267、授予brown的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)390,708、授予zander等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)418,305、授予zander等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)384,508、授予zander等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)384,819、授予zander等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)358,035和授予blenke等人的美國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)利號(hào)315,990中描述的那些。輥之間的壓力可為從約5至約2000磅每線(xiàn)性英寸。使輥之間的壓力和輥的溫度得以平衡以得到所需的網(wǎng)性質(zhì)或外觀同時(shí)維持像布一樣的性質(zhì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的是，所需的溫度和壓力可根據(jù)許多因素而變化，這些因素包括但不限于圖案粘結(jié)面積、聚合物性質(zhì)、纖維性質(zhì)和非織造物性質(zhì)。

除了紡粘網(wǎng)外，多種其他非織造網(wǎng)也可由根據(jù)本發(fā)明的熱塑性組合物形成，諸如熔噴網(wǎng)、粘合梳理網(wǎng)、濕法網(wǎng)、氣流法網(wǎng)、共成形網(wǎng)、水力纏結(jié)網(wǎng)。例如，可將熱塑性組合物擠出通過(guò)多個(gè)細(xì)模頭毛細(xì)管進(jìn)入會(huì)聚的高速氣體(例如，空氣)流，該氣體流將纖維縮減以減小其直徑。之后，熔融的纖維由高速氣體流攜帶并沉積在收集表面上以形成隨機(jī)分散的熔融纖維的網(wǎng)。作為另外一種選擇，可通過(guò)將成捆的由熱塑性組合物形成的纖維置于將纖維分開(kāi)的清棉機(jī)中而將聚合物形成梳理網(wǎng)。接著，將纖維送往精梳或梳理單元，該單元將纖維進(jìn)一步分開(kāi)并沿機(jī)器方向?qū)R，從而形成沿機(jī)器方向取向的纖維非織造網(wǎng)。一旦形成后，通常將非織造網(wǎng)通過(guò)一種或多種如上所述的已知粘結(jié)技術(shù)穩(wěn)定化，以形成粘合梳理網(wǎng)。

如果需要，非織造網(wǎng)還可以為包含本發(fā)明的纖維與其他類(lèi)型的纖維(例如，短纖維、長(zhǎng)絲等)的組合的復(fù)合物。例如，可以使用另外的合成纖維，諸如由以下材料形成的那些纖維：聚烯烴，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等；聚四氟乙烯；聚酯，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等；聚乙酸乙烯酯；聚氯乙烯-乙酸乙烯酯；聚乙烯醇縮丁醛；丙烯酸樹(shù)脂，例如聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等；聚酰胺，例如尼龍；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚氨酯；聚乳酸等。如果需要，也可采用可再生的聚合物。已知的合成纖維的一些例子包括可以名稱(chēng)t-255和t-256(兩者均使用聚烯烴皮)或t-254(其具有低熔點(diǎn)共聚酯皮)得自charlotte,northcarolina的kosainc.的皮芯雙組分纖維?？梢允褂玫牧硗馄渌阎碾p組分纖維包括可得自moriyama,japan的chissocorporation或可得自wilmington,delaware的fibervisionsllc那些。也可采用聚乳酸短纖維，諸如可從臺(tái)灣fareasterntextile,ltd.商購(gòu)獲得的那些。

復(fù)合物也可包含紙漿纖維，諸如高平均纖維長(zhǎng)度的紙漿、低平均纖維長(zhǎng)度的紙漿或它們的混合物。適合的高平均長(zhǎng)度的絨毛漿纖維的一個(gè)例子包括軟木牛皮紙漿纖維。軟木牛皮紙漿纖維來(lái)源于針葉樹(shù)并包括諸如但不限于以下漿纖維：北方、西方和南方軟木樹(shù)種，包括紅杉、紅刺柏、鐵杉、花旗松、真樅、松樹(shù)(例如，南方松)、云杉(例如，黑云杉)、竹子、它們的組合等等。北方軟木牛皮紙漿纖維可用于本發(fā)明。適用于本發(fā)明的可商購(gòu)獲得的南方軟木牛皮紙漿纖維的例子包括可以商品名“nf-405”得自在federalway,washington具有辦事處的weyerhaeusercompany的那些。另一種適用于本發(fā)明的紙漿是可以商品名coosabsorbs紙漿得自在greenville,southcarolina具有辦事處的bowatercorp.的經(jīng)漂白的硫酸鹽木漿，其主要包含軟木纖維。低平均長(zhǎng)度的纖維也可用于本發(fā)明。適合的低平均長(zhǎng)度的漿纖維的例子為硬木牛皮紙漿纖維。硬木牛皮紙漿纖維來(lái)源于闊葉樹(shù)并包括諸如但不限于桉樹(shù)、楓樹(shù)、樺樹(shù)、山楊等漿纖維。桉樹(shù)牛皮紙漿纖維對(duì)于增加柔軟度、增強(qiáng)亮度、增加不透明度并改變片材的孔結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其芯吸能力可能是尤其理想的。也可采用竹纖維或棉纖維。

非織造復(fù)合物可使用多種已知的技術(shù)形成。例如，非織造復(fù)合物可以是包含熱塑性組合物纖維和吸收材料的混合物或穩(wěn)定化基體的“共成形材料”。例如，共成形材料可通過(guò)這樣的過(guò)程制成，其中將至少一個(gè)熔噴模頭布置在斜槽附近，通過(guò)該斜槽在形成網(wǎng)的同時(shí)向網(wǎng)添加吸收材料。這樣的吸收材料可包括但不限于紙漿纖維、超吸收性顆粒、無(wú)機(jī)和/或有機(jī)吸收材料、經(jīng)處理的聚合物短纖維等。吸收材料的相對(duì)百分比可在寬范圍內(nèi)變化，具體取決于非織造復(fù)合物的所需特性。例如，非織造復(fù)合物可包含從約1wt.％至約60wt.％，在一些實(shí)施例中從約5wt.％至約50wt.％以及在一些實(shí)施例中從約10wt.％至約40wt.％的熱塑性組合物纖維。非織造復(fù)合物可同樣包含從約40wt.％至約99wt.％，在一些實(shí)施例中從50wt.％至約95wt.％以及在一些實(shí)施例中從約60wt.％至約90wt.％的吸收材料。這樣的共成形材料的一些例子在授予anderson等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,100,324、授予everhart等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,284,703和授予georger等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,350,624中有所公開(kāi)。

在本發(fā)明中也可以形成非織造層合物，其中一個(gè)或多個(gè)層由熱塑性組合物形成。例如，一個(gè)層的非織造網(wǎng)可以是含有熱塑性組合物的紡粘網(wǎng)，而另一層的非織造網(wǎng)包含熱塑性組合物、其他可再生的聚合物和/或任何其他聚合物(例如，聚烯烴)。在一個(gè)實(shí)施例中，非織造層合物包含定位在兩個(gè)紡粘層之間的熔噴層以形成紡粘/熔噴/紡粘(“sms”)層合物。如果需要，紡粘層可由熱塑性組合物形成。熔噴層可由熱塑性組合物、其他可再生的聚合物和/或任何其他聚合物(例如，聚烯烴)形成。形成sms層合物的各種技術(shù)在授予brock等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,041,203、授予timmons等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,213,881、授予timmons等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,464,688、授予bornslaeger的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,374,888、授予collier等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,169,706和授予brock等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,766,029以及授予fitting等人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布號(hào)2004/0002273中有所描述。當(dāng)然，非織造層合物可具有其他構(gòu)型并具有任何所需數(shù)量的熔噴和紡粘層，諸如紡粘/熔噴/熔噴/紡粘層合物(“smms”)、紡粘/熔噴層合物(“sm”)等。雖然非織造層合物的基重可針對(duì)所需的應(yīng)用而定制，但是其通常在從約10至約300克每平方米(“gsm”)，在一些實(shí)施例中從約25至約200gsm以及在一些實(shí)施例中從約40至約150gsm的范圍內(nèi)。

也可形成非織造膜層合物。在這樣的實(shí)施例中，膜通常為液體不可滲透的和蒸氣可滲透的或蒸氣不可滲透的。液體不可滲透的和蒸氣可滲透的膜通常稱(chēng)為“可呼吸的”并且它們通常具有約100克/平方米/24小時(shí)(g/m²/24h)或更大，在一些實(shí)施例中從約500至約20,000g/m²/24h以及在一些實(shí)施例中從約1,000至約15,000g/m²/24h的水蒸氣透過(guò)率(“wvtr”)。可呼吸膜可以為微孔的或一體的膜。微孔膜通常通過(guò)將填料(例如，碳酸鈣)摻入聚合物基體中之后將膜拉伸形成孔而形成。這樣的膜的例子例如在授予mccormack的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,843,057、授予mccormack的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,855,999、授予morman等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,932,497、授予mccormack等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,997,981、授予kobylivker等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,002,064、授予mccormack等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,015,764、授予mathis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,037,281、授予mccormack等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,111,163和授予taylor等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,461,457中有所描述。

如果需要，可對(duì)纖維、非織造網(wǎng)等進(jìn)行退火以有助于確保它們保持所需的形狀。退火通常在從約40℃至約120℃，在一些實(shí)施例中從約50℃至約110℃以及在一些實(shí)施例中從約80℃至約100℃的溫度下進(jìn)行。也可使用多種已知技術(shù)中的任一種對(duì)纖維進(jìn)行表面處理以改善其性質(zhì)。例如，可以使用高能束(例如，等離子體、x射線(xiàn)、電子束等)移除或減少在纖維上形成的任何表皮層，以改變表面極性、使表面層變脆等。如果需要，可在形成網(wǎng)之前和/或之后以及在冷牽伸纖維之前和/或之后進(jìn)行這樣的表面處理。

vi.制品

本發(fā)明的纖維可用于多種多樣的不同制品。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，該纖維可用于吸收制品。吸收制品能夠吸收水或其他流體。一些吸收制品的例子包括但不限于個(gè)人護(hù)理吸收制品，諸如尿布、訓(xùn)練褲、吸收性?xún)?nèi)褲、成人失禁用制品、女性衛(wèi)生產(chǎn)品(例如，衛(wèi)生巾)、泳衣、嬰兒濕巾、手套式擦拭布(mittwipe)等等；醫(yī)療用吸收制品，諸如衣物、開(kāi)窗術(shù)材料、墊料、繃帶、吸收性布單(absorbentdrape)和醫(yī)用擦拭布；食品服務(wù)紙巾；服裝制品等等。無(wú)論預(yù)期應(yīng)用如何，吸收制品通常包括定位在底片與頂片之間的吸收構(gòu)件(例如，芯層、涌流層、轉(zhuǎn)移延遲層、包裹片材、通氣層等)。值得注意的是，吸收構(gòu)件、底片和/或頂片以及吸收制品的一個(gè)或多個(gè)其他部件(例如，耳部、防漏翼片、側(cè)片、腰帶或腿帶等)可包括本發(fā)明的纖維，該纖維為單獨(dú)的形式或包含此類(lèi)纖維的非織造網(wǎng)的形式。

就這一點(diǎn)而言，將描述吸收制品的多種示例性實(shí)施例。參見(jiàn)圖1，例如，吸收制品201的一個(gè)特定實(shí)施例以尿布的形式示出。然而，如上所述，本發(fā)明可體現(xiàn)為其他類(lèi)型的吸收制品，諸如失禁用制品、衛(wèi)生巾、尿褲、衛(wèi)生護(hù)墊、訓(xùn)練褲等等。在所示的實(shí)施例中，吸收制品201示為在未緊固構(gòu)型中具有沙漏形。然而，當(dāng)然也可以利用其他形狀，諸如大致矩形、t形或i形。如圖所示，吸收制品201包括由各種部件形成的底座202，這些部件包括底片217、頂片205以及包括吸收芯層203和涌流層207的吸收構(gòu)件。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，其他層也可用于本發(fā)明。同樣，圖1中提及的一個(gè)或多個(gè)層在本發(fā)明的某些實(shí)施例中也可以取消。

如上所指出的那樣，底片217可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。例如，非織造網(wǎng)可以設(shè)置為使得其限定吸收制品201的面向衣物的表面333。吸收制品201還包括頂片205。頂片205通常被設(shè)計(jì)成接觸使用者的身體并且為液體可滲透的。例如，頂片205可限定面向身體的表面218，該表面通常為順應(yīng)性的、柔軟感的且對(duì)穿戴者皮膚無(wú)刺激的。如果需要，頂片205可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。例如，非織造網(wǎng)可被定位成使得其限定面向身體的表面218(如果需要這樣的話(huà))。頂片可圍繞吸收芯層203，以使得其完全包裹吸收制品。作為另外一種選擇，頂片205和底片217可延伸到吸收構(gòu)件之外，并在周邊使用已知的技術(shù)(諸如通過(guò)粘合劑粘結(jié)、超聲粘結(jié)等)完全或部分地接合在一起。如上所指出的那樣，頂片205可包括根據(jù)本發(fā)明形成的非織造網(wǎng)。頂片205還可包括常規(guī)非織造網(wǎng)(例如，紡粘網(wǎng)、熔噴網(wǎng)或粘合梳理網(wǎng))。包括非織造網(wǎng)的其他示例性頂片構(gòu)造在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,192,606、5,702,377、5,931,823、6,060,638和6,150,002以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004/0102750、2005/0054255和2005/0059941中有所描述。頂片205也可包括多個(gè)貫穿形成的開(kāi)孔以允許體液更容易地進(jìn)入吸收芯層203。這些開(kāi)孔可以隨機(jī)或均勻布置在整個(gè)頂片205中，或者它們可僅位于沿著吸收制品的縱向軸線(xiàn)布置的窄縱向帶或條中。這些開(kāi)孔允許體液快速向下滲入吸收構(gòu)件中。開(kāi)孔的大小、形狀、直徑和數(shù)量可以變化以適應(yīng)某人的特定需求。

吸收制品還包括定位在頂片與底片之間的吸收構(gòu)件。吸收構(gòu)件可以由單個(gè)吸收層或包括單獨(dú)和不同的吸收層的復(fù)合物形成。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，許多吸收層均可用于本發(fā)明。在圖1中，例如，吸收構(gòu)件包括吸收芯層203和涌流層207，該涌流層有助于減速并擴(kuò)散可快速引入吸收芯層203中的涌流或迸發(fā)液體。有利地，涌流層207在將液體釋放進(jìn)吸收芯層203的儲(chǔ)存或保持部分前快速接納并暫時(shí)保留液體。在所示實(shí)施例中，例如，涌流層207插在頂片205的面向內(nèi)的表面216與吸收芯層203之間。作為另外一種選擇，涌流層207可位于頂片205面向外的表面218上。涌流層207通常由液體可高度滲透的材料構(gòu)造而成。適合的材料可包括多孔織造材料、多孔非織造材料和開(kāi)孔膜。在一個(gè)實(shí)施例中，涌流層207可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。適合的涌流層的其他例子在授予ellis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,486,166和授予ellis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,490,846中有所描述。

如果需要，吸收構(gòu)件也可包括垂直定位在涌流層下方的轉(zhuǎn)移延遲層。轉(zhuǎn)移延遲層可包含親水性低于其他吸收層的材料，并且通?？杀槐碚鳛榛旧鲜杷缘摹＠?，轉(zhuǎn)移延遲層可以是由本發(fā)明的纖維形成的非織造網(wǎng)(例如，紡粘網(wǎng))。纖維的橫截面形狀可以是圓形的、三葉形的或多葉形的，并且其結(jié)構(gòu)可以是中空的或?qū)嵭牡摹Ｍǔ?，諸如通過(guò)在約3％至約30％的網(wǎng)面積上熱粘結(jié)而使網(wǎng)粘結(jié)?？捎糜谵D(zhuǎn)移延遲層的適合材料的其他例子在授予meyer等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,798,603和授予serbiak等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,248,309中有所描述。為了調(diào)節(jié)本發(fā)明的性能，轉(zhuǎn)移延遲層也可以用選定量的表面活性劑處理以增加其初始可潤(rùn)濕性。

轉(zhuǎn)移延遲層通?？梢跃哂腥魏未笮?，諸如約150mm至約300mm的長(zhǎng)度。通常，轉(zhuǎn)移延遲層的長(zhǎng)度約等于吸收制品的長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)移延遲層在寬度上也可等于涌流層，但通常更寬。例如，轉(zhuǎn)移延遲層的寬度可介于約50mm至約75mm之間，更具體地講約48mm。轉(zhuǎn)移延遲層通常具有比其他吸收構(gòu)件低的基重。例如，轉(zhuǎn)移延遲層的基重通常小于約150克每平方米(gsm)以及在一些實(shí)施例中介于約10gsm至約100gsm之間。如果需要，轉(zhuǎn)移延遲層可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。

除了上述部件以外，吸收制品201還可以包括如本領(lǐng)域已知的各種其他部件。例如，吸收制品201還可以包括基本上親水性的包裹片材(未示出)，該片材有助于維持吸收芯層203的纖維結(jié)構(gòu)的完整性。包裹片材通常圍繞吸收芯層203在其至少兩個(gè)主表面上放置，并由吸收性纖維素材料構(gòu)成，諸如皺紋包裝紙或高濕強(qiáng)度薄紙(highwet-strengthtissue)。包裹片材可被構(gòu)造成提供芯吸層，該層有助于在吸收芯層203的吸收纖維團(tuán)塊上快速分布液體。在吸收芯纖維團(tuán)塊的一側(cè)上的包裹片材材料可粘結(jié)到位于纖維團(tuán)塊相對(duì)側(cè)上的包裹片材以有效地夾帶吸收芯層203。此外，吸收制品201還可以包括定位在吸收芯層203與底片217之間的通氣層(未示出)。當(dāng)利用時(shí)，通氣層可有助于將底片217與吸收芯層203隔絕，從而減少底片217中的濕氣。這樣的通氣層的例子可包括層合到可呼吸膜的非織造網(wǎng)，諸如在授予blaney等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,663,611中所述。如果需要，包裹片材和/或通氣層可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。

在一些實(shí)施例中，吸收制品201也可以包括一對(duì)耳部(未示出)，該耳部從吸收制品201的側(cè)邊緣232延伸到腰部區(qū)之一中。耳部可與所選的尿布部件整體形成。例如，耳部可與底片217整體形成或由用于提供頂部表面的材料形成，該材料可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。在可供選擇的構(gòu)型中，耳部可由連接并組裝到底片217、頂部表面，在底片217與頂部表面之間的或處于各種其他構(gòu)型的構(gòu)件提供。如上所述，耳部可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。

如在圖1中代表性示出，吸收制品201還可以包括一對(duì)防漏翼片212，該翼片被構(gòu)造成提供屏障并容納側(cè)向流動(dòng)的身體排出物。防漏翼片212可沿著與吸收芯層203的側(cè)邊緣相鄰的頂片205的側(cè)向相對(duì)的側(cè)邊緣232定位。防漏翼片212可沿著吸收芯層203的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或可以?xún)H沿著吸收芯層203的長(zhǎng)度部分延伸。當(dāng)防漏翼片212在長(zhǎng)度上比吸收芯層203更短時(shí)，它們可選擇性定位在襠區(qū)210中沿著吸收制品201的側(cè)邊緣232的任何位置。在一個(gè)實(shí)施例中，防漏翼片212沿著吸收芯層203的整個(gè)長(zhǎng)度延伸以更好地容納身體排出物。這樣的防漏翼片212通常是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的。例如，防漏翼片212的適合構(gòu)造和布置在授予enloe的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,704,116中有所描述。如果需要，防漏翼片可包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。

吸收制品201可包含各種彈性的或可拉伸的材料，諸如一對(duì)腿部彈性構(gòu)件206，它們附連到側(cè)邊緣232以進(jìn)一步防止身體排出物的滲漏并支持吸收芯層203。此外，一對(duì)腰部彈性構(gòu)件208可附連到吸收制品201的縱向相對(duì)的腰部邊緣215。腿部彈性構(gòu)件206和腰部彈性構(gòu)件208通常適于在使用中圍繞穿戴者的腿部和腰部緊密配合，以維持與穿戴者的積極接觸關(guān)系，并有效地減少或消除從吸收制品201的身體排出物滲漏。吸收制品201還可以包括一個(gè)或多個(gè)緊固件230。例如，兩個(gè)柔性緊固件130在圖1中示出，它們位于腰部區(qū)的相對(duì)側(cè)邊緣上以形成腰部開(kāi)口和一對(duì)圍繞穿戴者的腿部開(kāi)口。緊固件230的形狀通常可以變化，但可包括例如大致矩形、方形、圓形、三角形、卵形、線(xiàn)性形狀等等。緊固件可包括例如扣件材料。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，每個(gè)緊固件230包括附連到柔性背襯的內(nèi)表面的扣件材料的單獨(dú)件。彈性構(gòu)件(例如，腿、腰等)和/或緊固件可在需要時(shí)包括本發(fā)明的纖維，任選地以非織造網(wǎng)的形式。

吸收制品201的各個(gè)區(qū)和/或部件可使用任何已知的附連機(jī)構(gòu)諸如粘合劑、超聲、熱粘結(jié)等組裝在一起。適合的粘合劑可包括例如熱熔粘合劑、壓敏粘合劑等。當(dāng)利用時(shí)，粘合劑可以作為均勻的層、圖案化層、噴霧圖案或任何單獨(dú)的線(xiàn)、漩渦或點(diǎn)而施加。在所示實(shí)施例中，例如，底片217和頂片205用粘合劑組裝到彼此并組裝到吸收芯層203。作為另外一種選擇，吸收芯層203可用常規(guī)的緊固件諸如紐扣、鉤環(huán)型緊固件、膠帶緊固件等連接到底片217。類(lèi)似地，諸如腿部彈性構(gòu)件206、腰部彈性構(gòu)件208和緊固件230的其他尿布部件也可用任何附連機(jī)構(gòu)組裝成吸收制品201。

雖然上文已經(jīng)描述了尿布的各種構(gòu)型，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，其他尿布和吸收制品構(gòu)型也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明絕不限于尿布。事實(shí)上，可根據(jù)本發(fā)明形成任何其他吸收制品，包括但不限于其他個(gè)人護(hù)理吸收制品，諸如訓(xùn)練褲、吸收性?xún)?nèi)褲、成人失禁用產(chǎn)品、女性衛(wèi)生產(chǎn)品(例如，衛(wèi)生巾)、泳衣、嬰兒濕巾等；醫(yī)療用吸收性制品，諸如衣物、開(kāi)窗術(shù)材料、墊料、繃帶、吸收性布單和醫(yī)用擦拭布；食品服務(wù)紙巾；服裝制品等等。

通過(guò)參照以下實(shí)例可以更好地理解本發(fā)明。

測(cè)試方法

熔體流動(dòng)速率：

熔體流動(dòng)速率("mfr")是指，當(dāng)通常在190℃、210℃或230℃下經(jīng)受10分鐘的2160克的負(fù)荷時(shí)，聚合物被迫使通過(guò)擠出流變儀孔口(直徑為0.0825英寸)的重量(以克計(jì))。除非另外指明，否則熔體流動(dòng)速率用tiniusolsen擠壓式塑性計(jì)根據(jù)astm測(cè)試方法d1238測(cè)量。

熱特性：

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)可以根據(jù)astme1640-09通過(guò)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(dma)測(cè)定?？梢允褂玫米詔ainstruments的q800儀器。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行可以在3℃/min的加熱速率下用從-120℃至150℃范圍內(nèi)的溫度掃描模式以張力/張力幾何圖形來(lái)實(shí)施。應(yīng)變幅度頻率在測(cè)試期間可以保持恒定(2hz)?？梢詼y(cè)試三(3)個(gè)獨(dú)立的樣品，以獲得用tanδ曲線(xiàn)的峰值來(lái)定義的平均玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其中tanδ被定義為損耗模量與儲(chǔ)能模量之比(tanδ＝e”/e’)。

熔融溫度可以通過(guò)差示掃描量熱法(dsc)來(lái)測(cè)定。差示掃描量熱儀可以是dscq100差示掃描量熱儀，其配備有液氮冷卻附件和universalanalysis2000(4.6.6版)分析軟件程序，二者均可以得自delaware的newcastle的t.a.instrumentsinc.。為了避免直接操作樣品，使用鑷子或其他工具。將樣品放入鋁盤(pán)并在分析天平上稱(chēng)重至0.01毫克的精確度。在材料樣品上方，軋蓋至所述盤(pán)上。通常，將樹(shù)脂粒料直接放置在稱(chēng)量盤(pán)上。

如在差示掃描量熱儀的操作手冊(cè)中所述，差示掃描量熱儀采用銦金屬標(biāo)準(zhǔn)品來(lái)校準(zhǔn)，并且執(zhí)行基線(xiàn)校正。將材料樣品放入差示掃描量熱儀的測(cè)試室中來(lái)測(cè)試，并且使用空盤(pán)作為參比物。所有測(cè)試均在測(cè)試室上以每分鐘55立方厘米的氮?dú)?工業(yè)級(jí))吹掃下運(yùn)行。對(duì)于樹(shù)脂粒料樣品而言，加熱和冷卻程序?yàn)?個(gè)循環(huán)的測(cè)試，該測(cè)試首先是平衡所述室至-30℃，隨后是以每分鐘10℃的加熱速率加熱至200℃的溫度的第一加熱段，然后將樣品在200℃下平衡3分鐘，接著是以每分鐘10℃的冷卻速率冷卻到-30℃的溫度的第一冷卻段，隨后將樣品在-30℃下平衡3分鐘，再是以每分鐘10℃的加熱速率加熱至200℃的溫度的第二加熱段。所有測(cè)試均在測(cè)試室上以每分鐘55立方厘米的氮?dú)?工業(yè)級(jí))吹掃下運(yùn)行。

使用universalanalysis2000分析軟件程序來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)果，該軟件程序識(shí)別并量化拐點(diǎn)(inflection)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)、吸熱峰和放熱峰，以及dsc圖上的峰下面積。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度被確定為圖線(xiàn)上斜率發(fā)生明顯變化的區(qū)域，而熔融溫度則使用自動(dòng)拐點(diǎn)計(jì)算來(lái)確定。

拉伸特性：

拉伸特性可根據(jù)astm638-10在23℃下測(cè)定。例如，最初可將各個(gè)纖維試件的長(zhǎng)度縮短(例如，用剪刀剪短)至38毫米，然后單獨(dú)地置于黑色天鵝絨布上?？梢源朔绞绞占?0至15個(gè)纖維試件。然后可將纖維試件以基本上豎直的狀態(tài)安裝在外部尺寸為51毫米×51毫米且內(nèi)部尺寸為25毫米×25毫米的矩形紙框上?？赏ㄟ^(guò)用膠帶小心地將纖維末端固定到紙框的側(cè)面而將每個(gè)纖維試件的末端可操作地附接到紙框?？刹捎贸Ｒ?guī)實(shí)驗(yàn)室顯微鏡測(cè)量每個(gè)纖維試件的外部、相對(duì)更短的纖維橫截面尺寸，顯微鏡可適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)并設(shè)為40倍放大率。該纖維橫截面尺寸可記錄為各個(gè)纖維試件的直徑。紙框有助于將樣本纖維試件的末端以避免對(duì)纖維試件造成過(guò)度損壞的方式固定在恒定速率的延伸式拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具中。

恒定速率的延伸式拉伸試驗(yàn)機(jī)和適當(dāng)?shù)臏y(cè)力傳感器可用于該試驗(yàn)。測(cè)力傳感器可被選擇(例如，10n)成使得試驗(yàn)值落在全量程負(fù)荷的10-90％內(nèi)。拉伸試驗(yàn)機(jī)(即，mtssynergy200)和測(cè)量傳感器可得自edenprairie,michigan的mtssystemscorporation。然后可將紙框組件中的纖維試件安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具之間以使得纖維的末端可操作地被拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具保持。然后，可將紙框平行于纖維長(zhǎng)度延伸的側(cè)切掉或以其他方式分開(kāi)，以使得拉伸試驗(yàn)機(jī)僅對(duì)纖維施加試驗(yàn)力。纖維可以12英寸每分鐘的拉伸速率和夾具速度接受拉伸試驗(yàn)。所得的數(shù)據(jù)可使用得自mtscorporation的testworks4軟件程序通過(guò)以下試驗(yàn)設(shè)置而分析：

韌性值以克力每旦表示。也可測(cè)量峰值伸長(zhǎng)率(斷裂應(yīng)變％)和峰值應(yīng)力。

網(wǎng)的峰值負(fù)荷可使用沿著長(zhǎng)度(md)和寬度方向(cd)切割的2英寸×6英寸的條帶測(cè)定。試驗(yàn)可在配有兩個(gè)1英寸×3英寸的涂有橡膠的夾具的通用拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行。標(biāo)距長(zhǎng)度可以為76±1mm(3±0.04英寸)。

密度和空隙體積百分比：

為測(cè)定密度和空隙體積百分比，在牽伸前，可初步測(cè)量試件的寬度(wi)和厚度(ti)。牽伸前的長(zhǎng)度(li)也可以通過(guò)測(cè)量試件表面上的兩個(gè)標(biāo)記之間的距離來(lái)測(cè)定。之后，可將試樣牽伸，以引發(fā)孔的形成。然后，可利用digimatic卡尺(mitutoyocorporation)測(cè)量試件的寬度(wf)、厚度(tf)和長(zhǎng)度(lf)，精確至0.01mm。牽伸前的體積(vi)可通過(guò)wixtixli＝vi計(jì)算。牽伸后的體積(vf)也可通過(guò)wfxtfxlf＝vf計(jì)算。密度(ρf)可通過(guò)ρf＝ρi/φ計(jì)算，其中ρi為前體材料的密度，而空隙體積百分比(％vv)如下計(jì)算：％vv＝(1–1/φ)x100。

流體靜壓試驗(yàn)(“靜壓頭”)：

流體靜壓試驗(yàn)是材料在靜壓力下抵抗液態(tài)水滲透的量度，并根據(jù)aatcc試驗(yàn)方法127-2008進(jìn)行。可對(duì)每個(gè)試件的結(jié)果取平均值并以厘米(cm)記錄。值越高表示對(duì)水滲透的抵抗力越高。

水蒸氣透過(guò)率(“wvtr”)：

用于測(cè)定材料的wvtr的試驗(yàn)可基于材料的性質(zhì)而變化。一種測(cè)量wvtr值的技術(shù)是astme96/96m-12程序b。另一種方法涉及使用inda試驗(yàn)程序ist-70.4(01)。inda試驗(yàn)程序歸納如下。通過(guò)固定式警戒膜和將測(cè)試的樣品材料從已知溫度和濕度的濕室中分離出干燥室。警戒膜的目的是限定明確的空氣間隙并在表征該空氣間隙時(shí)用于使該空氣間隙中的空氣安靜或靜止。干燥室、警戒膜和濕室構(gòu)成擴(kuò)散單元，將測(cè)試膜密封在其中。樣品架是由mocon/modemcontrols,inc.,minneapolis,minnesota制造的permatran-wmodel100k。首先測(cè)試警戒膜以及產(chǎn)生100％相對(duì)濕度的蒸發(fā)器組件之間的空氣間隙的wvtr。水蒸氣擴(kuò)散通過(guò)空氣間隙和警戒膜然后和與水蒸氣濃度成比例的干燥氣流混合。電信號(hào)被輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)計(jì)算空氣間隙和警戒膜的透過(guò)率并儲(chǔ)存該值以供進(jìn)一步使用。

警戒膜和空氣間隙的透過(guò)率作為caic存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。然后將樣品材料密封在測(cè)試單元中。再一次，水蒸氣通過(guò)空氣間隙向警戒膜和測(cè)試材料擴(kuò)散然后與吹掃測(cè)試材料的干燥氣流混合。同樣，再一次，將該混合物傳送至蒸氣傳感器。然后計(jì)算機(jī)計(jì)算空氣間隙、警戒膜和測(cè)試材料的組合的透過(guò)率。接著根據(jù)以下公式將該信息用于計(jì)算水分通過(guò)測(cè)試材料傳輸?shù)耐高^(guò)率：

tr^-1測(cè)試材料＝tr^-1測(cè)試材料、警戒膜、空氣間隙–tr^-1警戒膜、空氣間隙

然后如下計(jì)算水蒸氣透過(guò)率("wvtr")：

其中，

f＝以cm³/分鐘表示的水蒸氣流量；

ρsat(t)＝在溫度t下飽和空氣中水的密度；

rh＝在所述單元中的具體位置的相對(duì)濕度；

a＝所述單元的橫截面積；以及

psat(t)＝在溫度t下水蒸氣的飽和蒸氣壓。

弗雷澤孔隙度(frazierporosity)：

通過(guò)以下方式在低差壓透氣性測(cè)試儀(fap-lp)中測(cè)量弗雷澤孔隙度：切取8英寸的樣品條帶(沿著機(jī)器方向測(cè)量)然后將樣品折成手風(fēng)琴的樣式(在橫向方向上)以得到六層。

實(shí)例1

形成包含芯和皮的雙組分纖維，芯由93wt.％的全同立構(gòu)的聚丙烯(m3661，230℃下的熔體流動(dòng)速率為14g/10min，且熔融溫度為150℃，totalpetrochemicals)和7wt.％的ax8900(arkema)的共混物形成，皮由100wt.％的aspun^tm6835a(lldpe，得自dowchemical)形成。芯占纖維的70vol.％，皮占30vol.％。形成包含288根纖維的束。纖維束的總纖度為約11千克每9000米。將包含前體纖維束的線(xiàn)筒越過(guò)末端退繞以向束提供約1至2轉(zhuǎn)/米的輕微扭轉(zhuǎn)。使用一組共5根輥(五重輥)以14米每分鐘的速度收起纖維束。然后將纖維束浸入水浴(40℃)中，在水浴中將纖維束用垂直于纖維進(jìn)行方向定位的兩根銷(xiāo)牽伸。每根銷(xiāo)具有12.5mm的直徑。牽伸銷(xiāo)設(shè)為彼此平行且間隔開(kāi)8mm的間隙。該構(gòu)造使得纖維束在離開(kāi)水浴前具有兩個(gè)180度的轉(zhuǎn)(s型纏繞)。在從水浴出來(lái)后，將纖維束用兩套五重輥收起，這兩套五重輥均以84米/分鐘的速度運(yùn)行以得到6的總牽伸比。所得纖維束的sem顯微照片在圖4-5中示出。

實(shí)例2

如實(shí)例1中所述牽伸纖維束，但使用不提供扭轉(zhuǎn)的退繞紗架(unwindcreel)使線(xiàn)筒退繞。收起五重輥速度為4米每分鐘，并且最后兩套五重輥的速度為24米每秒以得到6的牽伸比。水浴設(shè)為44℃。

實(shí)例3

如實(shí)例1中所述牽伸纖維束，但通過(guò)基于導(dǎo)絲輥的牽伸單元牽伸纖維束。將纖維束越過(guò)末端退繞，以向纖維提供輕微扭轉(zhuǎn)，如實(shí)例1中所述。進(jìn)料輥速度為48米每分鐘，第一牽伸輥速度為50米每分鐘，第二牽伸輥速度為100米每分鐘，第三和第四牽伸輥速度為250米每分鐘，而松弛輥速度為245米每分鐘。所得的牽伸比為5.2。第一、第二、第三和第四牽伸輥的溫度設(shè)為40℃。

雖然本發(fā)明已經(jīng)就其具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是將領(lǐng)會(huì)的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在獲得前述內(nèi)容的理解后可以容易地設(shè)想出這些實(shí)施例的替代形式、變型形式和等同方案。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被評(píng)估為所附權(quán)利要求及其任何等同方案的范圍。

權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)

1.一種包含圍繞縱向軸線(xiàn)扭轉(zhuǎn)的多根纖維的纖維束，其中所述纖維的至少一部分由熱塑性組合物形成，所述熱塑性組合物包含含有聚烯烴基體聚合物的連續(xù)相和以離散結(jié)構(gòu)域的形式分散在所述連續(xù)相中的納米包合物添加劑，其中在所述組合物中限定包括多個(gè)納米孔的多孔網(wǎng)絡(luò)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述束包含5根或更多根纖維。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述纖維螺旋扭轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維束，其中所述纖維以從0.1°至20°的螺旋角和/或從1至300轉(zhuǎn)每米的間距扭轉(zhuǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述纖維束具有從1至30千克每9000米的總纖度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述納米孔具有800納米或更小的平均橫截面尺寸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述聚烯烴基體聚合物在2160克的負(fù)荷和230℃下根據(jù)astmd1238測(cè)定時(shí)具有從0.5至80克/10分鐘的熔體流動(dòng)速率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述聚烯烴基體聚合物為包含至少90重量％的丙烯的基本上全同立構(gòu)的聚丙烯均聚物或共聚物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中按所述連續(xù)相的重量計(jì)，所述連續(xù)相占所述熱塑性組合物的從60wt.％至99wt.％并且所述納米包合物添加劑占所述組合物的從0.05wt.％至20wt.％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述納米包合物添加劑包括官能化聚烯烴。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的纖維束，其中所述官能化聚烯烴為聚環(huán)氧化物。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述納米包合物添加劑在2160克的負(fù)荷和比所述熔融溫度高至少40℃的溫度下根據(jù)astmd1238測(cè)定時(shí)具有從0.1至100克/10分鐘的熔體流動(dòng)速率。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述組合物還包含以離散結(jié)構(gòu)域的形式分散在所述連續(xù)相中的微米包合物添加劑。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的纖維束，其中所述微米包合物添加劑為聚乳酸。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的纖維束，其中所述微米包合物添加劑具有0℃或更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述熱塑性組合物還包含相間改性劑。

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維束，其中所述多孔網(wǎng)絡(luò)還包括微米孔。

18.一種形成多孔纖維的方法，所述方法包括：

在低于所述基體聚合物的熔融溫度的溫度下?tīng)可旄鶕?jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的纖維束，從而形成包括多個(gè)納米孔的多孔網(wǎng)絡(luò)。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中將所述纖維束拉伸到從1.1至25的牽伸比。

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述纖維束在從-50℃至150℃的溫度下?tīng)可臁?/p>

21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括解開(kāi)所述束以形成至少一根多孔纖維。

22.一種非織造網(wǎng)，所述非織造網(wǎng)包含根據(jù)權(quán)利要求21所述的多孔纖維。