专利名称：聚烯烃纤维及其在制备具有高膨松度和弹性的无纺布中的用途的利记博彩app
技术领域：
通过控制聚烯烃纤维特性可以获得膨松的聚烯烃无纺布。在适于制备膨松和有弹性的无纺布的纤维的其他物理特性中，已公开了纤维/纤维摩擦力和结晶度。这些新型纤维实现了将聚烯烃无纺布用于先前由于它们不足的膨松度和弹性和迄今局限于或受支配于聚酯和尼龙而排除聚烯烃纤维的技术领域。
背景技术：
常规聚丙烯稳定的纤维不能提供具有高的弹性和膨松度的无纺布，至少未达到聚酯纤维的程度。
来源于常规聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯的纤维，不足以提供具有足够的膨松度和弹性的无纺布以提供适当的聚酯无纺布的替换物。
常规聚烯烃纤维具有的膨松度约为20～25cm3/g，且弹性约为85％。本发明人是使具有改善的膨松度但其中弹性显著下降的聚烯烃纤维产品商品化的团体的部分成员。Fibrevisions HY-Comfort纤维具有的改善的膨松度高达45cm3/g，但具有的弹性少于50％。但是，并且显著地，HY-Comfort纤维不能生产具有比得上聚酯的膨松度的无纺布。商业上的兴趣是提高由聚烯烃纤维制备的无纺布的膨松度。
取决于烘烤结合法和油剂类型，聚酯无纺布具有的膨松度约为100cm3/g，且弹性约为75％。
US6,388,013描述了具有改善的性能平衡，包括改善的韧性、模量和伸长率的聚烯烃纤维。这通过在聚丙烯纤维成形组合物中加入基于丙烯均聚物或共聚物或这些丙烯聚合物树脂与不含丙烯的树脂的共混物，1～10重量％的芳烃树脂实现。本发明提供了具有改善的韧性的聚烯烃纤维，上述改善的韧性通过向聚烯烃中加入少量芳烃树脂获得。由共混物挤压和拉伸的聚丙烯纤维显示出较高的韧性，因此具有在较高的速度下并以较细的纤度进行加工的能力。
US5,770,532描述了一种使纤维羊毛凝固的方法，所述纤维羊毛由包括聚酯、聚乙烯或聚丙烯纤维的人造短纤维或包括聚酯、聚乙烯和聚丙烯的人造纤维成形材料的初生丝制备，并以厚度为10mm或更多进行生产，而没有结合包括双组分或特别熔融纤维的粘合纤维，且没有粘合剂；并且所述纤维羊毛可与天然纤维混合，其特征在于在水压至多仅为60巴的情况下，仅通过单向水中针刺操作使羊毛凝固。
US5,589,256涉及了一种生产易于压实的高膨松度纤维的方法，所述纤维含有粘合的颗粒。高膨松度的纤维含有可氢键合或配位共价键合的官能团，并且向纤维中施加粘合剂使粒子与纤维粘合。粘合剂含有与粒子形成氢键或配位共价键的官能团和与纤维形成氢键的官能团。大量粘着于纤维上的粒子以颗粒的形式通过氢键或配位共价键粘着于粘合剂上，而粘合剂通过氢键粘着于纤维上。纤维产品包括通过施加压力压实、具有密度为0.1～0.7g/cc和氢键合的官能团的特色纤维；和通过置于粒子和纤维之间的粘合剂粘着于纤维上的粒子，所述粒子含有可氢键合和配位共价键合的官能团，且所述粘合剂含有能够形成粘合剂-粒子氢键或粘合剂-粒子配位共价键的官能团和能够形成粘合剂-纤维氢键的官能团。粘合剂选自(a)具有重复单元的聚合物粘合剂，其中每个重复单元含有能够与粒子形成氢键或配位共价键或与纤维形成氢键的官能团；和(b)非聚合物有机粘合剂，其中产品包括0.05～80％的上述粘合的粒子，上述粘合的粒子主要通过氢键或配位共价键粘着于纤维上。
US5,478,646描述了通过将主要由间规五单元组分数为0.7或更多的聚丙烯构成的原料挤压，和任选将所得到的挤压材料拉伸获得的强度高且平均尺寸为10,000-0.1丹尼尔(denier)的聚丙烯纤维。
US5,204,174涉及了包括由丙烯聚合物和丁烯聚合物的共混物形成的高度拉伸且非取向的热塑性纤维的无纺网，其中以重量计，共混物由90％～50％的聚丙烯和10％～50％的聚丁烯制备。所得到的无纺网具有提高的韧性、抗撕裂性、悬垂性和适应性。
US4,563,392涉及了一种涂布的聚烯烃纤维，其包括(a)平均分子量至少为约500,000的聚乙烯或聚丙烯的单丝或多丝纤维，在聚乙烯的情况下，韧性至少约为15g/丹尼尔且拉伸模量至少约为300g/丹尼尔；且在聚丙烯的情况下，韧性至少约为8g/丹尼尔且拉伸模量至少约为160g/丹尼尔；和(b)在单丝之上和在多丝的至少部分细丝之上含有具有乙烯或丙烯结晶度的聚合物的涂层，所述涂层以约0.1％～约200％的量存在，以纤维的重量计。
没有现有技术涉及，也未实现将聚烯烃无纺布的膨松度提高到显著的量。本发明人已发现聚烯烃无纺布缺乏膨松度的问题的解决方法。
发明概述本发明基于新型聚烯烃纤维，所述聚烯烃纤维适于提高由其制备的无纺布的膨松度。
本发明的第一个方面涉及一种新型聚烯烃基聚合物纤维，所述聚合物纤维适于制备具有高膨松度的无纺布。本发明的纤维是基于聚烯烃聚合物，且具有至少一个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；和iv)纤维结晶度至少为50％。
本发明的另一个方面涉及一种制备聚烯烃基纤维的方法，所述方法的特征在于使用成核聚合物、拉伸比至少为1∶1.5、通常最终的纤维细度为2～10分特，和纺丝油剂主要包括改性的聚硅氧烷乳液。
本发明公开了高的纤维膨松度不必相应于高的无纺布膨松度。本发明公开了可用于定义纤维特性的重要纤维特性，而其相应于高的无纺布膨松度，包括纺丝油剂的选择；和/或用于制备纤维的聚合级的选择和/或制备纤维时的拉伸比的选择。由聚烯烃基人造短纤维制备的无纺布材料的重要目的如本文所定义。本发明的另一个目的涉及了基于聚烯烃基人造短纤维的无纺布材料，其中无纺布材料具有的膨松度至少为30cm3/g，且弹性至少为50％。
本发明令人感兴趣的方面涉及了由聚烯烃基纤维生产膨松的无纺布的方法，其中所述无纺布在膨松度和弹性方面相应于聚酯材料。使用新型纤维、适当的制备方法或结合法，本发明已制备了具有的膨松度几乎高达80cm3/g且弹性几乎是86％的无纺布。这与由常规聚烯烃纤维制备的无纺布相比非常有利，所述无纺布具有的膨松度约为22cm3/g且弹性约为86％。本发明的重要目的涉及了一种制备无纺布材料的方法，其包括使用本发明的纤维，或使用根据本发明制备纤维的方法制备的纤维。
本发明的另外的方面涉及了包括本发明的无纺布材料的卫生产品，和涉及了制备卫生产品的方法，所述方法包括使用本发明的无纺布材料。
发明详述如本文所用，术语“膨松”和“膨松度”意指涉及容积度，即，高容积/重量且计为cm3/g。
如本文所用，术语“纤维/纤维摩擦力”意思是将纤维彼此分离所需的力。
如本文所用，术语“纤维结晶度”意思是在聚合物中在分子水平上存在三维有序，所述纤维结晶度通过差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)进行测定。
如本文所用，术语“弹性”意思是在除去导致变形的载荷或张力之后恢复原始形状和尺寸，即，在压缩后回到原始形状或状态的能力。
本发明人已由聚烯烃基纤维制备了无纺布材料，所述聚烯烃基纤维具有比得上聚酯纤维的膨松度和弹性，因此将聚烯烃纤维和无纺布的应用扩展到更多的工业应用，上述工业应用先前由于它们迄今不足的膨松度或弹性，排除了基于聚烯烃纤维的产品。
令人惊讶地，本发明人已发现高的纤维膨松度不必相应于高的无纺布膨松度。本发明人已发现，对无纺布而言，与具有较高的纤维/纤维摩擦力相比，低的纤维/纤维摩擦力产生更高的膨松度。在不局限于特定理论的情况下，这是由于，至少部分由于较易于将低摩擦的纤维在所用的梳理和热结合过程中自由移动。这些低摩擦的纤维由于它们的光滑特性具有低的纤维膨松度。
无纺布的膨松度取决于，至少部分取决于聚烯烃纤维的特性。本发明人已发现，纤维特性很大程度上影响无纺布的膨松度，并且已制备了适于制备具有所需要的膨松度的无纺布的纤维。
本发明的第一个目的涉及适于制备膨松的无纺布的纤维。本发明人已确定了为获得膨松的无纺布所必须的纤维特性，即，可以至少部分通过选择主要包括聚硅氧烷乳液进行控制的纤维/纤维摩擦力；适合的拉伸比；和适合的纤维结晶度。本发明人已发现，适当的设定这些参数的任一个使得可制备膨松的无纺布。因此，基于聚烯烃聚合物的纤维具有至少一个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5，通常最终的纤维细度为2-10分特；iv)纤维结晶度至少为50％。
如上所述，为了获得膨松的聚烯烃无纺布，纤维/纤维摩擦力是一个应适当设定的重要参数。在优选的实施方案中，纤维/纤维摩擦力不超过500g，如不超过400g。纤维/纤维摩擦力通常为200～1000g，如200～800g，优选200～600g，更优选200～500g，最优选200～400g。
本发明的发明人已发现，纺丝油剂的类型对纤维膨松度具有显著影响。已发现纺丝油剂的类型在一定程度上控制了纤维/纤维摩擦力，其在一定程度上控制了纤维膨松度。因此，已发现赋予纤维低的纤维/纤维摩擦力的纺丝油剂显示出低的纤维膨松度。在不局限于特定的理论的情况下，认为这种效果是由纤维的光滑特性产生的，其中所述纤维不能彼此分离，因而造成相对低的纤维膨松度。
如上所述，纤维/纤维摩擦力取决于，至少部分取决于纺丝油剂的选择。在本文中，“纺丝油剂”意思是在纺丝过程(第一种油剂)中和在随后的拉伸过程(第二种油剂)中可施涂到纤维上的液体组合物。其中，纺丝油剂通过使纤维润滑并使它们抗静电而使纺丝过程更容易。可使用抗静电剂确保在纺丝和拉伸过程中纤维不带电；如本文所述，在纺丝油剂中可使用阴离子、阳离子和非离子抗静电剂。施涂到纤维上的抗静电剂的总量在仍获得所需要的抗静电效果的同时优选尽可能低，如0.01～0.5重量％，优选0.02～0.35重量％，且更优选0.05～0.2重量％，基于纤维的量。抗静电剂的量还优选在第二种纺丝油剂中保持在最小值。优选在纺丝过程中施涂的纺丝油剂的量高于在拉伸过程中施涂的量。当第二种纺丝油剂中含有阳离子抗静电剂时，所述阳离子抗静电剂优选以至多为20％，更优选至多为10％的量存在，基于第二种纺丝油剂的总的有效量。
为了确保细丝以束状结合在一起，纺丝油剂可另外含有一定量的赋予粘性的试剂。这使得纤维可加工，而不会缠在一起。如本文所述，用于该目的的赋予粘性的试剂的实例为中性植物油、长链醇、醚和酯、肌氨酸和非离子表面活性剂。
为了在加工期间细丝不变旧或磨损，纺丝油剂可另外含有润滑剂，所述润滑剂可在生产过程中调节纤维/纤维和纤维/金属摩擦力。特别地，必须调节纺丝阶段的过程中纤维/金属摩擦力、相对于拉伸辊的纤维/金属摩擦力和在卷曲机中的纤维/金属摩擦力。
纺丝油剂通常另外含有水加上保持水溶液中或多或少的亲油成分的乳化剂或表面活性剂。水为本发明中优选的溶剂；为了消除可能的环境危害，应尽可能避免使用其它溶剂。
本发明的纤维典型地含有主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂。更典型地，本发明的纤维含有主要包括聚硅氧烷水乳液的纺丝油剂。适于用在纺丝油剂中的聚硅氧烷水乳液通常包括至少25％的有效含量，如至少30％的有效含量，优选至少35％的有效含量，如约40％。纺丝油剂适于在浓度为2～15％，如5～10％下进行施涂。
在典型的实施方案中，相对于纤维，纤维含有的纺丝油剂的水平约为0.2～1％wt/wt，如0.25～0.9％，优选0.3～0.85％，更优选0.35～0.85％。
在不局限于任一种特定的纺丝油剂的情况下，根据本发明特别适合的纺丝油剂为Synthesin 7490 FILL。这种纺丝油剂包括基于硅氧烷的弹性体，其中，所述弹性体包括改性聚硅氧烷乳液。象Synthesin 7490 FILL一样，包含改性聚硅氧烷乳液的其它油剂也是适合的。纺丝油剂适当地在室温下溶于水中，且可将其通过浸渍、浸轧或喷射进行施涂。当在温度为约100℃，如80℃下干燥时，纺丝油剂交联。
纺丝油剂可在两个或多个阶段内进行施涂。纺丝油剂中适合的有效组分，即抗静电剂、润滑剂、乳化剂和赋予粘性的试剂的总浓度在第一种纺丝油剂中(通常为0.7～2.5％的有效含量)通常低于在第二种纺丝油剂中(通常为4～12％的有效含量)。因此，第一种纺丝油剂的粘度通常较低。因而在具有最低粘度的分散体中，即在第一种纺丝油剂中使用任意高粘度组分是有利的。
为了在无纺布中获得高的膨松度，纤维的另一个重要特性是纤维结晶度。如上所述，纤维结晶度适当地为至少50％。在其中为了在无纺布中获得高的膨松度对纤维结晶度进行控制的实施方案中，纤维结晶度优选至少55％，如至少60％，通过DSC或XRD所测。
在本发明的另一个方面中，通过选择制备纤维中所用的聚合级(或基体聚合物)可控制膨松度。聚合物选自聚丙烯均聚物及其与乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等的无规共聚物和不同密度的线形聚乙烯，如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线形低密度聚乙烯及其共混物。聚合物材料可与其它非聚烯烃聚合物，如聚酰胺或聚酯混合，条件是聚烯烃仍构成组合物的最大部分。
在本发明的又一个方面中，可通过选择成核剂，如在聚烯烃原料中使用的成核剂控制纤维膨松度。成核剂通常与结晶热塑性聚合物混合用于工业应用，以赋予改善的特性，如改善的机械特性。已知的典型成核剂为脂族或芳族羧酸的金属盐、含树枝状结晶(dendrittic)支链的支化聚合物和矿物，如白垩、石膏、粘土高岭土、云母、滑石和硅酸盐。较近研发的成核剂熔于聚合物熔融物，如基于D-山梨糖醇和1，3-2，4-双-(3，4-二甲基苯亚甲基)-D-山梨糖醇的化合物中。
成核剂的作用是促进母体聚合物中的结晶过程。成核剂构成非常高的表面积，且它们是母体聚合物中优选的成核位点。成核过程为主要通过在母体聚合物中降低所述成核剂的比表面积，如通过降低白垩粒子或滑石粒子的比表面积驱动的热力学过程。
成核剂还促进了聚合物结晶过程。因此，成核剂可使母体聚合物或多或少结晶，如基本上无定形的比结晶的多，或基本上结晶的比无定形的多。在本文中，“结晶”意思是在无定形聚合物基体中的结晶区，如在其中聚合物链或部分聚合物链以彼此基本上平行的规则模式排列的区域。相反，“无定形”意思是在其中基本上不存在聚合物链的排列或排序的聚合物基体内的区域。
在优选的实施方案中，聚烯烃选自等规或间规聚丙烯均聚物、单烯烃的均聚物和共聚物，如乙烯、丙烯、α-烯烃、4-甲基-1-戊烯的均-和共-聚物及其共混物、线形聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、和线形低密度聚乙烯及其共混物。更优选聚烯烃选自均聚物聚丙烯和均聚物聚乙烯。最优选聚烯烃为均聚物聚丙烯。
结晶度，至少部分通过成核剂控制。而这还影响了聚合物的机械性能。例如，在结晶区内紧密填充的聚合物链或部分聚合物链将使每单位面积较多的聚合物链承载给定的应力。而且，由于在微晶中聚合物链在相对长的距离内紧密且规则接触，使它们结合在一起的范德华力逐渐比在无定形区内高。因此，相当多的结晶聚合物将提高聚合物的强度和刚性。
在本发明典型的实施方案中，聚烯烃聚合物为成核聚合物。适当地，成核剂选自滑石、白垩、石膏、粘土、高岭土、硅酸盐、芳族羧酸盐、磷酸酯盐和基于山梨糖醇的化合物。更适当地，成核剂为滑石。在聚烯烃聚合物为采用滑石形成晶核的成核聚合物的实施方案中，成核作用通常达到5000～10000ppm的滑石的水平。
在不局限于任一种特定的聚合级的情况下，当在本发明中使用时，优选的原料聚丙烯聚合级可为AdstifHA840R。AdstifHA840R为改性的均聚物，其特征在于极高的刚性和光泽。聚合级采用8500ppm的滑石形成晶核以提高结晶度。在本发明的另一个方面中，与由标准的聚丙烯材料生产的纤维相比，由Adstif HA840R均聚物原料生产的纤维使纤维具有较高的挠曲模量。在不局限于任一种特定的理论的情况下，认为通过Adstif HA840R获得的较高的挠曲模量是由于聚合物采用滑石形成晶核的事实。因此，成核均聚物较易结晶并因此更有刚性。例如，如本发明所用，AdstifHA840R具有的挠曲模量约为2250MPa。与该值相比，常规原料聚丙烯均聚物等级，如PPH7059，具有的挠曲模量约为1450MPa。
同样，纤维膨松度，至少部分可通过选择制备纤维中的拉伸比进行控制。在本文中，“拉伸比”或“延伸比”意思是辊的最后和最初设定的速度比。
本发明的纤维通常使用拉伸比为约1∶1.5～约1∶8，如约1∶1.5～1∶6，如约1∶1.5～1∶4，约1∶2～1∶8，约1∶2～1∶6，或约1∶2～1∶4用于聚丙烯纤维进行拉伸，且使用拉伸比为1∶2～1∶4.5用于聚乙烯纤维和聚丙烯/聚乙烯双组分纤维进行拉伸，产生适当的细度，典型地例如约2～20分特，如2～10分特，典型地为3～9分特，更典型地为5～8分特。拉伸比对结晶度具有一定影响，即，在较大的拉伸比下，聚合物链更加较好地排列，并因此较好地结晶。较大的拉伸比还易于使结晶区基本上沿使这些纤维基本上各向异性的纤维长度上取向。更加结晶的纤维产生更加刚性的纤维，如晶体的结晶度和取向越高，纤维的刚性越高。
优选适于获得具有高的膨松度的无纺布的聚丙烯纤维的拉伸比通常为1∶2～1∶4。通常，根据本发明的聚丙烯纤维具有的拉伸比为约1∶1.5～1∶6，如约1∶2～1∶5，优选1∶2.5～1∶4。
根据本发明，单根纤维的高结晶度使得膨松的无纺布材料，如更多结晶，并因此更大刚性的纤维使无纺布材料具有更大体积的外观。在不局限于任一种特定理论的情况下，认为当采用外力对无纺布材料起作用时，高结晶的纤维具有稍微偏转和由于纤维固有的刚性而重新排列为原始状态的能力。该特性至少部分可通过弹性进行定量。弹性意思是在除去产生变形的载荷或张力之后回到原始形状和尺寸的能力。适于制备膨松的无纺布的纤维的弹性通常至少约为约30％，如至少约40％，如约42％。
如上所述，适于制备膨松的无纺布的纤维的膨松度不必与无纺布的膨松度相关联。但是，通常适于制备膨松的无纺布的本发明的纤维具有的膨松度至少约为20cm3/g，优选至少约30cm3/g和35cm3/g，如至少约40cm3/g。
根据本发明，用于制备适于制备膨松的无纺布的纤维的聚烯烃的挠曲模量通常至少为1200MPa，如至少1500MPa。
如上所述，充分控制任一个选自纤维/纤维摩擦力；纺丝油剂；拉伸比；和纤维结晶度的特性产生适于制备膨松的无纺布的纤维。根据本发明，优选基于聚烯烃聚合物的纤维具有至少两个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；iv)纤维结晶度至少为50％；v)聚烯烃聚合物为成核聚合物；vi)聚烯烃具有的挠曲模量至少为1500MPa；vii)ST分特值为2～20分特；和viii)纤维膨松度为20cm3/g，优选至少约为30cm3/g。
适当地，本发明的纤维具有至少三个，如至少四个，如至少五、六、七或八个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；iv)纤维结晶度至少为50％；v)聚烯烃聚合物为成核聚合物；vi)聚烯烃具有的挠曲模量至少为1500MPa；vii)ST分特值为2～20分特；和viii)纤维膨松度为20cm3/g，优选至少约为30cm3/g。
更优选本发明的纤维具有至少两个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；iv)纤维结晶度至少为50％；和v)聚烯烃聚合物为成核聚合物。
适当地，本发明的纤维具有至少两个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；iv)纤维结晶度至少为50％，v)聚烯烃聚合物为成核聚合物；和和至少一个，如至少两个选自以下的特性vi)聚烯烃具有的挠曲模量至少为1500MPa；vii)ST分特值为2～20分特；和viii)纤维膨松度为20cm3/g，优选至少约为30cm3/g。
在最优选的实施方案中，根据本发明基于聚烯烃聚合物的纤维是为成核聚合物的聚烯烃聚合物，且所述纤维具有以下特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；
iii)拉伸比至少为1∶1.5；和iv)纤维结晶度至少为50％。
本发明的另一个目的涉及一种由上述基于聚烯烃的人造短纤维制备的无纺布材料。
本发明另外涉及了一种由人造短纤维制备无纺布织物的方法，该方法包括步骤(a)形成包括本发明人造短纤维的纤维网，和(b)将纤维网结合。特别地，人造短纤维显示出低的纤维/纤维摩擦力，如不超过600g，如不超过400g，适当地不超过300g。
任选地定义，本发明的无纺布材料基于聚烯烃基人造短纤维，且其中无纺布材料具有的膨松度至少为30cm3/g，且弹性至少为50％。典型地，无纺布材料具有的弹性至少为55％，如至少60％。
典型地，无纺布材料具有的膨松度至少为35％，如至少40％，优选至少45％，较优选至少50％，更优选至少55％，最优选至少60％。
本发明的另一个目的涉及一种制备聚烯烃基纤维的方法，所述方法的特征在于使用成核聚合物，拉伸比为1∶1.5，且纺丝油剂主要包括改性聚硅氧烷乳液。
在本发明的优选实施方案中，如本文所公开的纤维为聚烯烃基人造短纤维或其共聚物。用于生产这种纤维的聚烯烃包括选自等规或间规聚丙烯均聚物及其与乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等的无规共聚物和不同密度的线形聚乙烯，如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线形低密度聚乙烯及其共混物的聚烯烃。聚合物材料可与其它非聚烯烃聚合物，如聚酰胺或聚酯混合，条件是聚烯烃仍构成组合物的最大部分。适当地，聚合物选自聚乙烯和聚丙烯。
用于生产含聚烯烃的纤维的熔融物还可含有各种常规纤维添加剂，如硬脂酸钙、抗氧剂、加工稳定剂、相容剂和包括增白剂，如TiO2和/或其它着色剂的颜料。
纤维可以是单组分或双组分纤维，例如，后者为使芯偏心(离开中心)或共心(基本上在中心)定位的壳和芯型双组分纤维。双组分纤维通常具有芯和壳，其分别包括聚丙烯/聚乙烯、高密度聚乙烯/线形低密度聚乙烯、聚丙烯无规共聚物/聚乙烯或聚丙烯/聚丙烯无规共聚物。纤维的截面形状另外可以为圆形、三叶、四叶或除了上述形状之外具有空心型芯。
纤维的纺丝优选使用常规熔融纺丝，也称作长程纺丝法实现，纺丝和拉伸以两个独立步骤进行。任选地，可使用其它制备人造短纤维的方法，特别是一步操作的“短程纺丝”实现本发明。
对于纺丝而言，将含聚烯烃的材料挤压并使聚合物熔融物通过纺丝头的孔。随后将挤压物冷却和通过空气流使其凝固，并同时将其拉成细丝。这通常通过给液辊进行。任选的系统，如在纺丝油剂中喷涂丝束或浸涂丝束也是适合的。
纤维降解量影响热结合特性。因此，太低的纤维降解易于产生对于纤维而言较弱的热结合特性以及纺丝流程上较弱的加工性。聚合物的降解取决于含聚烯烃的材料中稳定剂的用量、挤出机的温度和淬火空气的速度和温度。测定纺丝纤维的降解水平的方法是测量纤维的熔体流动速率(MFR)并将其与初始的聚合物材料的MFR进行比较。在本发明的优选实施方案中，纺丝纤维的MFR为原料的MFR的1.5～7倍，通常为原料的MFR的2～5倍。但是，应该注意这在一定程度上取决于原料的MFR。因此，对于具有相对高的MFR的原料而言，纤维MFR和原料MFR的优选比例通常稍微较低，例如，对于MFR为10～15的原料，为3～5倍；且对于MFR为15～25的原料，为2～4倍。
拉伸过程通常包括一系列热辊和热风炉。细丝首先通过一套辊，随后通过热风炉，然后通过第二套辊。热辊和热风炉通常具有的温度为约50～140℃，如约70～130，根据纤维的类型选择温度；通常对于聚丙烯纤维而言为115～135℃，对于聚乙烯纤维而言为95～105℃，且对于聚丙烯/聚乙烯双组分纤维而言为110～120℃。第二套辊的速度比第一套的速度快，并因此将加热的细丝拉伸。还可以使用第二个热风炉和第三套辊(两阶段拉伸)，第三套辊具有比第二套更高的速度。类似地，可使用额外套的辊和热风炉。拉伸比为最后一套和最初一套的辊之间的比例。本发明的纤维通常使用拉伸比为约1∶1～约1∶10进行拉伸。
在拉伸之后，将丝束采用第二种纺丝油剂进行处理，例如使用给液辊或通过喷涂或浸涂。
通常，为了使纤维适于梳理，例如可通过使它们产生“波形”，将拉伸的纤维卷曲变形(卷边)。有效的卷曲变形，即在纤维中相当大量的波纹使得在梳理机中存在高的加工速度，如至少80m/min，通常至少为150m/min或甚至为200m/min或更多，并因此产生高的生产率。
卷边通常使用称作填塞箱进行或，作为选择，可将细丝空气卷曲变形。在某些情况下，即，对于不对称双组分纤维而言，由于这种纤维的热处理产生三维自卷边，可将卷边设计除去。
本发明的纤维通常卷曲变形至程度为约5～15个折缝/cm，通常为约7～12个折缝/cm，折缝的数量为纤维中拐弯的数量。
任选可在卷曲机之后通过向细丝施加第三次纺丝油剂的处理，例如通过喷涂法。
在卷曲之后，通常将细丝通过热风炉以定位和干燥。热风炉的温度取决于纤维组成，但最明显是在最低的熔融组分的熔点之下。热风炉的温度通常为90～130℃，如95～125℃。热处理还可从纺丝油剂中除去一定量的水。干燥过程，一个最重要的因素，如通过可能的交联使得油剂不溶，且最终赋予永久的特性。残余的水含量优选少于2.0重量％，更优选少于1.0重量％，基于纤维的重量。
然后，将干燥的细丝通入刀具，在其中将细丝切割成所需长度的人造短纤维。将本发明的纤维切割成长度通常为约18～180mm，更通常为约25～100mm，特别是约30～75mm的人造短纤维。
在纤维生产线上三个位置的任一处，即在纺丝之后、在拉伸之后或在卷曲之后，可施涂抗静电剂。抗静电剂优选为非离子抗静电剂，如磷酸酯，或阴离子抗静电剂，如磷酸盐，而不优选阳离子抗静电剂。在本发明的优选实施方案中，无论如何在卷曲之后施涂抗静电剂。
制备本发明的无纺布的方法通常包括制备纤维拉伸比为1∶2～1∶8，如1∶2～1∶6的纤维的步骤。
制备本发明的无纺布的方法通常包括使用主要包括至少25％的有效含量，如至少30％的有效含量，优选至少35％的有效含量，如约40％的聚硅氧烷水乳液的纺丝油剂的步骤。适当地，将纺丝油剂在浓度为2～15％，如5～10％下进行施涂。相对于纤维，纺丝油剂水平适当地为0.2～1％wt/wt，如0.25～0.9％，优选0.3～0.85％，更优选为0.35～0.85％。
本发明另外涉及一种制备无纺布材料的方法，其包括使用本文所定义的纤维，或使用如本文定义所制备的纤维。
在制备本发明的无纺布材料时，纤维在温度为130～150℃，如132～148℃，优选在134～144℃下，适当地使用适当的双组分纤维，如ES-FiberVisions纤维类型ES-C Cure热风炉结合。
本发明的另一个方面涉及一种包括如本文所定义的无纺布材料的卫生产品。本发明的另一个目的涉及一种制备卫生产品方法，其包括使用如本文所定义的无纺布材料。
以下在实施例中所述的纤维根据各种参数进行表征，所述参数在分别确定纤维膨松度和无纺布膨松度方面很重要。这些参数最显著的是结晶度和纤维/纤维摩擦力。纤维和无纺布的膨松度和弹性根据本领域技术人员已知的任一种标准方法进行测定。
根据ISO 554标准大气23/50测量所有的量度。
纤维结晶度的程度可如通过差式扫描量热法(DSC)或X射线衍射(XRD)所测的进行确定，上述两种方法均为本领域技术人员已知的。
膨松度和弹性可根据Inda Standard试验“Measuring Compression andRecovery of Highloft Nonwoven”IST 120.3-92进行测量。该方法还适于测量纤维的膨松度和弹性。
具体实施例方式
实施例1以下表1中给出了各种纤维及其相应的无纺布的膨松度和弹性。
由表1中列出的数据可以看出，其中，许多参数对纤维和无纺布的膨松度和弹性有影响所用的基体聚合物的类型、在拉伸过程期间施涂的纺丝油剂的类型和拉伸比。还测量了另外两个参数，即纤维/纤维摩擦力和纤维结晶度，所述参数在一定程度上也取决于所用的基体聚合物的类型、在拉伸过程期间施涂的纺丝油剂的类型和拉伸比。因此，纤维和无纺布的膨松度和弹性直接取决于基体聚合物的类型、纺丝油剂的类型、拉伸比，且间接取决于纤维/纤维摩擦力和结晶度，例如这些特性仅反映出制备过程中所用的基体聚合物的类型、所用的纺丝油剂的类型和所用的拉伸比。纤维/纤维摩擦力和结晶度值用于帮助确定本发明中多个参数之间的关系。结晶度通过差式扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)进行测定，且纤维/纤维摩擦力根据如本文中所述的方法进行测量。
表1数据概括注意使用样品1作为参考(常规PPH 7059基体聚合物，无成核聚合物和常规纺丝油剂、Silastol GF18)。
表1表明，本发明人惊讶地发现基体聚合物的类型和纺丝油剂的类型相对于纤维和无纺布的膨松度和弹性是重要的。
由表1的数据中反映的趋向表明，在拉伸过程中施涂Synthesin 7490 FILL的纤维具有比在其中施涂Silastol GF602-c的纤维更低的纤维/纤维摩擦力。当将样品号2和4与样品3和5比较时，该效果更明显。
此外，与在拉伸过程中施涂Synthesin 7490 FILL的纤维相比，施涂SilastolGF602-c的纤维具有改善的膨松度(纤维膨松度与无纺布膨松度相反)。当将表1中的样品号2和4与样品3和5比较时，使该效果更明显。
与由PPH7059(无核聚丙烯均聚物)制备的纤维相比，由AdstifHA840R(成核聚丙烯均聚物)制备的纤维具有更高的结晶度。比较表1中的样品号2和4与样品号3和5，该效果更明显。
对于施涂相同的油剂而言，与由PPH7059(无核聚丙烯均聚物)制备的纤维相比，由AdstifHA840R(成核聚丙烯均聚物)制备的纤维具有改善的膨松度。比较表1中的样品号4与样品号2和比较样品号5与样品号3，该效果更明显。
与具有低拉伸比的纤维相比，具有高拉伸比的纤维产生高的纤维膨松度和高的无纺布膨松度。为了得到该结论，有必要使用相同类型的聚合物和纺丝油剂，如为了比较条件必须相同。当比较，例如表1中的样品5、8和10时，这种趋向更明显。
与在其中仅施涂Silastol GF602-c的无纺布相比，基于施涂Synthesin 7490FILL的纤维的无纺布具有改善的膨松度。当将表1中的样品号3和5与样品2和4比较时，该效果更明显。
与基于由PPH7059(无核聚丙烯均聚物)制备的纤维的无纺布相比，基于由AdstifHA840R(成核聚丙烯均聚物)制备的纤维的无纺布具有改善的膨松度。当将表1中的样品号4与样品号2比较和将样品号5与样品号3比较时，该效果更明显。
实施例2表2中给出了纤维和无纺布所获得的膨松度和弹性。使用30％的ES-C双组分纤维，在结合范围134～140℃下将无纺布热风炉结合。使用试验号1作<p>形状喷雾干燥的粉末＝脱乙酰壳多糖氯化物湿度8.3％灰份6％脱乙酰度40％平均分子量1.133kDa聚合度DP 12.7N-含量6.46％如实施例1.1所述，制备含5％(按纤维素计)脱乙酰壳多糖氯化物的Lyocell纤维
图6示出纺丝物料8的显微照片，未见不溶的颗粒。
对所有制备的引入脱乙酰壳多糖的Lyocell纤维进行荧光显微照相在纤维中引入的脱乙酰壳多糖均可在样品中看到。
方法0.05g纤维样品经1g按如下制备的荧光-异硫氰酸盐的溶液混合10mg荧光-异硫氰酸盐在1ml乙醇中的储液按1∶10000用乙酸/乙酸钠缓冲液稀释。该纤维与该溶液经混合、经处理1小时，用去离子水洗5次和用乙醇洗1次，在60℃下干燥并在荧光显微镜(Olympus公司，BX51)下经40放大倍数观察。该脱乙酰壳多糖呈绿荧光色。
实施例4-从未干燥的纤维的处理下面的实施例中应用Primex Lot.公司的Nr.G000825-4K脱乙酰壳多糖-寡糖氯化物Typ 2，其N-含量6.183％首先制备脱乙酰壳多糖-寡糖氯化物在水中的溶液(脱乙酰壳多糖-寡糖氯化物含量为1、2或3重量％)，加10％的乙酸将pH-值调为5.70。
10g纤度为1.3dtex的从未干燥的Lyocell纤维在室温下用脱乙酰
表3结合温度对膨松度和弹性的影响
权利要求
1.基于聚烯烃聚合物的纤维，所述纤维具有至少一个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括具有至少25％的有效含量的聚硅氧烷水乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5；和iv)纤维结晶度至少为50％。
2.根据权利要求1的纤维，其中纤维/纤维摩擦力不超过500g，优选不超过400g。
3.根据权利要求1的纤维，其中纤维/纤维摩擦力为200～1000g，如200～800g，优选200～600g，更优选200～500g，最优选200～400g。
4.根据权利要求1～3的任一项的纤维，其中纺丝油剂主要包括聚硅氧烷水乳液，如至少30％的有效含量，优选至少35％的有效含量，如约40％。
5.根据权利要求4的纤维，其中纺丝油剂在浓度为2～15％，如5～10％下进行施涂。
6.根据权利要求4～5的任一项的纤维，其中相对于纤维，纺丝油剂的水平为0.2～1％wt/wt，如0.25～0.9％，优选0.3～0.85％，更优选0.35～0.85％。
7.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中通过DSC或XRD所测的纤维结晶度至少为55％，如至少60％。
8.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中聚烯烃聚合物为成核聚合物。
9.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中聚烯烃聚合物为成核聚合物，其中成核剂选自滑石、脂族或芳族羧酸的金属盐、含树枝状结晶支链的支化聚合物和矿物，如白垩、石膏、粘土高岭土、云母和硅酸盐，和基于D-山梨糖醇和1，3-2，4-双-(3，4-二甲基苯亚甲基)-D-山梨糖醇的化合物。
10.根据权利要求9的纤维，其中成核剂是滑石。
11.根据权利要求9的纤维，其中聚烯烃聚合物是采用5000～10000ppm的滑石形成晶核的成核聚合物。
12.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中聚烯烃选自等规或间规聚丙烯均聚物、单烯烃的均聚物和共聚物，如乙烯、丙烯、α-烯烃、4-甲基-1-戊烯的均-和共-聚物及其共混物、线形聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、和线形低密度聚乙烯及其共混物。
13.根据权利要求9的纤维，其中聚烯烃选自均聚物聚丙烯和均聚物聚乙烯，
14.根据权利要求9的纤维，其中聚烯烃为均聚物聚丙烯。
15.根据权利要求1的纤维，其具有的膨松度至少约30cm3/g、至少约35cm3/g，如至少约40cm3/g。
16.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中拉伸比约为1∶2～1∶8，如约1∶2～1∶6，优选1∶2～1∶5。
17.根据前述权利要求的任一项的纤维，其具有的ST分特值为2～20分特，如2～10分特，典型地为3～9分特，最典型地为5～8分特。
18.基于聚烯烃的纤维，其具有的弹性至少为约40％，如约42％。
19.根据前述权利要求的任一项的纤维，其中聚烯烃具有的挠曲模量至少为1500MPa。
20.根据前述权利要求的任一项的权利要求的基于聚烯烃聚合物的纤维，所述纤维具有至少两个选自i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5，最终的纤维细度为2～10分特。iv)纤维结晶度至少为50％；v)聚烯烃聚合物为成核聚合物；vi)聚烯烃具有的挠曲模量至少为1500MPa的特性。
21.根据前述权利要求的任一项的权利要求的基于聚烯烃聚合物的纤维，所述纤维具有至少两个选自以下的特性i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5，最终的纤维细度为2～10分特；iv)纤维结晶度至少为50％；v)聚烯烃聚合物为成核聚合物。
22.根据前述权利要求的任一项的权利要求的基于聚烯烃聚合物的纤维，其中聚烯烃聚合物为成核聚合物，且所述纤维具有i)纤维/纤维摩擦力不超过600g；ii)主要包括聚硅氧烷乳液的纺丝油剂；iii)拉伸比至少为1∶1.5，最终的纤维细度为2～10分特，iv)纤维结晶度至少为50％。
23.一种由权利要求1～22的任一项中所定义的聚烯烃基人造短纤维制备的无纺布材料。
24.一种基于聚烯烃基人造短纤维的无纺布材料，其中无纺布材料具有的膨松度至少为30cm3/g，且弹性至少为50％。
25.根据权利要求23～24的任一项的无纺布材料，其中无纺布材料具有的弹性至少为55％，如至少60％。
26.根据权利要求23～25的任一项的无纺布材料，其中无纺布材料具有的膨松度至少为35％，如至少40％，优选至少45％，较优选至少50％，更优选至少55％，最优选至少60％。
27.一种制备聚烯烃基纤维的方法，所述方法的特征在于使用成核聚合物、拉伸比至少为1∶1.5、通常最终的纤维细度为2～10分特，以及纺丝油剂主要包括聚硅氧烷乳液。
28.根据权利要求27的方法，其中聚合物选自聚乙烯和聚丙烯。
29.根据权利要求27～28的任一项的方法，其中拉伸比为1∶2～1∶8，如1∶2～1∶6。
30.根据权利要求27～29的任一项的方法，其中纺丝油剂主要包括具有至少25％的有效含量，如至少30％的有效含量，优选至少35％的有效含量，如约40％的聚硅氧烷的水乳液。
31.根据权利要求30的方法，其中将纺丝油剂在浓度为2～15％，如5～10％下进行施涂。
32.根据权利要求30～31的任一项的方法，其中相对于纤维，纺丝油剂水平为0.2～1％wt/wt，如0.25～0.9％，优选0.3～0.85％，更优选为0.35～0.85％。
33.一种制备无纺布材料的方法，其包括使用如权利要求1～22的任一项中所定义的纤维或使用根据权利要求27～32的任一项中的方法所制备的纤维。
34.根据权利要求33的方法，其中纤维在温度为130～150℃，如132～148℃，优选在134～144℃下热风炉结合。
全文摘要
本文描述了由具有相当于聚酯纤维的膨松度和弹性的聚烯烃基纤维制备的无纺布材料，因而将聚烯烃纤维和无纺布的效用扩展到先前由于它们不充分的膨松度或弹性而排除基于聚烯烃纤维的产品的工业应用。控制聚烯烃纤维特性，如纤维/纤维摩擦力、纤维结晶度、拉伸比，或选择主要包括聚硅氧烷水乳液的纺丝油剂可使得它们适于制备膨松和有弹性的无纺布。
文档编号D04H1/4291GK1681979SQ03822023
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月17日 优先权日2002年9月17日
发明者苏珊·达尔·汤姆森, 托本·莱加尔德·米克尔森, 米卡埃尔·默勒, 弗莱明·福比·斯滕高 申请人:维顺纤维公司