專利名稱：用于造紙成型織物的多組分單纖絲的制作方法
背景技術：
本發明涉及一種熔壓多組分單纖絲，其具有改進的耐磨性和堅韌性，同時還保持了良好的尺寸穩定性。這種單纖絲尤其適用于造紙機成型織物的生產中。
在造紙機中，通過使纖維質纖維的水性漿料在連續移動的編織帶上流動而形成連續的紙或象紙一樣的材料。在本領域中這種編織帶被稱為成型織物。隨著漿料在連續編織帶上的流動，大量的水分被除掉，從而形成濕紙幅。水分的移除是通過使用水翼、案輥和吸水箱來完成的。典型的漿料最初包括按重量計小至0.5％的纖維質纖維，其溫度約為30℃～85℃，pH值為4～9。當將濕紙幅從成型區轉移到壓合區時，濕紙幅可含有按重量計80％的水。
當紙幅經過伏輥離開成型區后，紙幅被轉移到壓合區，在壓合區中通過將紙幅依次經過一系列的壓合輥而除去剩下的大部分水分。離開壓合區后，紙幅經過加熱烘干機進行最后的干燥處理。然后對干燥后的紙幅進行砑光處理以使其表面光滑，最后在卷軸上收集。
用于造紙機成型區的常規成型織物以合成塑料纖維為基礎，并常被稱做單纖絲。實用的造紙機成型織物應當具有良好的耐磨性、堅韌性和尺寸穩定性，它必須能夠承受由于同機器零件接觸和同纖維質纖維水漿中的固體接觸所帶來的磨損。因而，耐磨性是指對單纖絲磨損的抵抗性及對切割、摩擦等的抵抗性。同樣，成型織物的單纖絲也必須具有堅韌性。特別是單纖絲必須具有高度的撓曲疲勞韌性。為了克服其在使用過程中所承受的壓力，成型織物必須在織物平面上結構穩定，而且對由于張力原因引起的延展有抵抗性，此張力是由可在造紙機上驅動織物的動力輥所產生的。單纖絲必須保持尺寸穩定，同時對織物平面內較大范圍水分含量的水分吸收所產生的尺寸變化具有抵抗性，這是因為機器在運轉過程中會很潮濕，而機器在停止運轉的一段時間后就會變得很干燥。最后，在一般的使用溫度下，成型織物必須對纖維素纖維水漿中的不同材料和清洗成型織物所使用的材料的分解有抵抗性。
還沒有哪種織物完全具備這些特性。目前可提供最可接受的單纖絲并可用在成型織物的制造中的合成聚合物是聚酯，尤其是聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺，尤其是尼龍-6(聚己內酰胺)和尼龍-66(聚己二酰己二胺)。這些聚合物已經和其它聚合物混合，例如聚乙烯和聚對苯二甲酸丁二醇酯，但這些織物仍然不很理想。
聚對苯二甲酸乙二醇酯表現出良好的化學穩定性和尺寸穩定性，并適合于紡織、具有良好的卷曲性和表現出良好的熱固性，但它的耐磨性卻不甚令人滿意，尤其是對高速運轉的現代機械而言。
尼龍-6和尼龍-66具有很好的耐磨性，但用于紡織卻有嚴重的缺陷，因為它們的卷曲性太差而且熱固性不足，并且它們不能在潮濕的造紙環境中保持足夠的尺寸穩定性，對清潔成型織物所用的某些材料也沒有足夠的抵抗性。
在本領域中已嘗試將聚酯單纖絲同尼龍單纖絲組合在一起以獲得每種類型聚合物的優點。然而，尼龍-6和尼龍-66在造紙環境的水分含量內經過從完全濕潤到干燥所表現的固有尺寸不穩定性限制了尼龍單纖絲對聚對苯二甲酸乙二醇酯單纖絲數量的比值，而這種比值能夠很成功地用在織物成型中。
成型織物也可以從含有合成聚合物的混合物的單纖絲制備。兩種或多種聚合物被物理混合，再經過熔壓以形成單纖絲。單纖絲由按重量計超過60％-90％的聚對苯二甲酸乙二醇酯、按重量計小于40％的熱塑性聚氨基甲酸酯、按重量計約0％-5％的水解穩定劑所成的混合物組成。混合物的缺點是當各個聚合物被混合時其特性受到損害。例如，僅含有按重量計為60％的聚對苯二甲酸乙二醇酯的混合物不具有純聚對苯二甲酸乙二醇酯的尺寸穩定性。
因此需要一種包含單纖絲的成型織物，其具有良好的耐磨性、堅韌性和尺寸穩定性。
發明概述本發明提供一種熔壓多組分單纖絲，其包括(a)外部區域，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
使用上述的單纖絲，可以制成用于造紙機的成型織物。這種織物包含多個熔壓多組分單纖絲，該單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
在優選實施方案中，本發明還提供一種用于造紙機的成型織物，其中該織物包括至少從兩個方向編織的絲線。至少兩個方向包括至少一層機器方向的絲線和至少一層與機器交叉方向的絲線。優選地，至少與機器交叉方向的絲線包含熔壓多組分單纖絲，該單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
有利的是，與由聚酯和共聚多酯混合物制成的常規單纖絲相比，本發明單纖絲的耐磨性和堅韌性得到了改善。另外，本發明的單纖絲表現出的尺寸穩定性至少相當于由聚酯和共聚多酯混合物制成的常規單纖絲。這些特性使得本發明的單纖絲特別適合用于造紙機成型織物中。
附圖簡述
圖1是雙層成型織物的截面局部示意圖。
圖2是三層成型織物的截面局部示意圖。
發明詳細說明本發明涉及一種熔壓多組分單纖絲，其包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯的共聚物；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯所成的混合物。
為使說明書全文一致，在此提出幾個定義以區分不同的絲線。總而言之，絲線指一種無限長或極長的纖維。說明書中所用的術語“單纖絲”指的是所制造的纖維中的任一根絲線。相比而言，術語“多纖絲”指的是由許多連續的細絲或線組成的絲線，如紗線。有時被稱做合成絲的“多組分單纖絲(multicomponent monofilament)”由兩種或多種聚合物組成，并以每種聚合物占據分布在絲線長度內的不連續區域的方式共擠壓而成。多組分纖絲的橫截面顯示出由兩個或更多個不連續區域構成的不均勻外觀。如果多組分纖絲由兩個或多個不連續區域構成，那么有時也將單纖絲稱為復合纖維。相比而言，“多成分單纖絲(multiconstituent monofilament)”則是指從兩種或多種不同類聚合物的均勻混合物中如聚合物的混合物中擠壓出的纖維。多成分細絲的橫截面顯示出均勻的外觀而沒有不均勻的連續區域。橫截面均勻的“多成分單纖絲”基本上只包括一種聚合物，盡管其也可包括基本上不會影響聚合物性質的添加劑和改性劑。
可以按聚合物組分的不連續區域相互排列的關系來描述多組分單纖絲的特性。例如，聚合物組分可以是并行排列，或外內排列。在外內排列中，聚合物組分之一基本上位于單纖絲的外圍，這就是外部區域，而其它聚合物組分位于單纖絲的內部區域。多組分單纖絲中外內排列的實例包括外殼-纖芯型(sheath-core)排列和溪中小島型(islands-in-the-stream)排列等。在多組分單纖絲中三種聚合物組分外內排列的實例包括外殼-覆蓋層-纖芯型排列和溪中小島型排列。單纖絲的外內排列可以是對稱的或非對稱的。本發明的熔壓單纖絲包括外部區域和至少一個內部區域的外內排列。優選地，本發明的熔壓單纖絲包括外殼-纖芯型或外殼-覆蓋層-纖芯型排列，其中外殼相應于外部區域，纖芯相應于內部區域，如果有覆蓋層那么其相應于第二種不同的內部區域。
單纖絲的形狀可是圓形或扁平形的，其邊緣可是光滑、鋸齒狀的或不規則的。它可是多邊形的，如三角形、四邊形、五邊形、六邊形等。不需要外部區域完全包圍或圍繞內部區域。可以理解沿著與縱軸平行的單纖絲內部區域邊緣延伸的單纖絲外部區域材料可被剝離。在一個優選實施方案中，熔壓單纖絲包含外殼-纖芯排列。每個纖芯或外殼都可具有本領域公知的橫截面結構。例如，纖芯可是圓形、矩形或多邊形的橫截面結構。
本發明的多組分單纖絲的外部區域組分包括聚酯。更具體而言，外部區域成分包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯。在所述的共聚多酯中合適的共聚單元包括間苯二酸、含有金屬磺酸鹽基團的間苯二酸、雙酚、新戊基乙二醇及1，6-環己二醇。含有氰化物的共聚單元不是優選的。應當理解在說明書全文中所用的聚酯、共聚多酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物都不包含聚氨基甲酸酯。聚酯應當符合本領域眾所周知的標準純度要求，優選的聚酯應含有按重量計約為0.007％的水。聚酯的分子量應與通常可提供經向和緯向的細絲紗線的樹脂相似。優選地，聚酯起始原料的固有粘度(IV)約為0.80～0.90；更優選地，聚酯起始原料的固有粘度性(IV)約為0.85～0.99；再更優選地，聚酯起始原料的固有粘度(IV)約為0.90～0.95。雖然外部區域組分具有良好的耐磨性，但卻比不上內部區域組分的耐磨性。
適合的商業上可購得的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)實例包括但不限于其中PET含有操作助劑和TiO2著色劑的Merge 1995和1993(Du Pont的商標)，Amite A06-300(Akzo的商標)，Vituf 9504C(Goodyear的商標)和Tenite 10388(Eastman的商標)。而Merge 1995是最優選的。
本發明的多組分單纖絲還含有至少一種內部區域組分。內部區域組分有較高的耐磨性，并比外部區域組分更堅韌，其包括聚酯和聚醚酯嵌段共聚物的混合物。優選地，聚酯包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯。含有氰化物的共聚單元不是優選的。在所述的共聚多酯中合適的共聚單元包括間苯二酸、含有金屬磺酸鹽基團的間苯二酸、雙酚、新戊基乙二醇及1，6-環己二醇。如上所述聚對苯二甲酸乙二醇酯適于用作外部區域組分。優選的聚醚酯嵌段共聚物商標為Hytrel，并可從E.I.Du Pont de Nemours & Co.，Inc.購得。如上所述，Hytrel是具有“軟”段和“硬”段的聚醚酯嵌段共聚物。“軟”段是多對苯二甲酸丁烯氧酯(multibutyleneoxyterephthalate)嵌段，而“硬”段則含有對苯二甲酸丁二醇酯或對苯二甲酸四亞甲酯單元。可使用多種硬度的Hytrel商品。優選地，內部區域組分所用的聚醚酯嵌段共聚物其硬度計測試硬度約為40～90。
內部區域組分所用的聚醚酯嵌段共聚物和聚酯的量是可變的，并取決于諸如是否使用填充物或其它添加劑等因素。優選地，內部區域組分包括按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量計約為80-99％的聚酯；更優選地，內部區域組分包括按重量計約為3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量計約為83-97％的聚酯；再更優選地，內部區域組分包括按重量計約為5-15％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量計約為85-95％的聚酯。可采用常規方法將聚醚酯嵌段共聚物和聚酯混合。
內部區域組分和外部區域組分各自還可包含填充劑、染料、水解穩定劑或其它添加劑，但它們不會影響所用聚合物的性質。填充劑可以包括礦物填充劑、鹽和泥土。示例性的填充劑包括硅土、云母、炭黑、滑石和鋁粉。在優選實施方案中，外部區域不含Hytrel。優選地，內部區域組分和外部區域組分都不含聚氨基甲酸酯。
脫層是使用多組分單纖絲所面臨的共同問題。可以通過機械聯鎖或改善區域之間的化學作用來改善外部和內部區域材料間的粘連度。可以在擠壓過程的沖壓頭處進行機械聯鎖。通過這種方式，其中的外部區域和內部區域可以按如下方式單獨擠出，此方式是一旦形成單纖絲這些組分就機械地互相鎖定。例如，外部區域組分被擠壓成包括向內部區域方向延伸的三角形凸緣；而內部區域組分被擠壓成互補的三角形凹陷來接受這個凸緣。應當理解，有很多其它技術可以用來對這些組分進行機械聯鎖。
通過化學作用將外部區域和內部區域連接在一起的方法有很多。例如，連接劑可以被添加到兩種壓出組分的混合物中去。可選擇地，將粘合劑類添加劑如聚酰胺三元共聚物或二聚酸基聚酰亞胺添加到一種或兩種組分材料中去。此外，有離子官能團的添加劑如尼龍離聚物也可添加到一種或兩種組分中。
在本發明中，脫層不是實質性問題。因為單纖絲的內部區域和外部區域都至少部分地含有同樣的組分，即聚酯。應當理解，當內部區域和外部區域含有至少某些相同的材料并優選含有足夠量的同樣材料時，就會產生很顯著的強結合作用。
本發明的熔壓多組分單纖絲使用常規纖維成型設備進行紡織。外部區域和內部區域聚合物組分的單獨熔流可以注入常規的多組分噴絲頭中，比如在美國專利第4,406,850、5,162,074、5,445,884和5,533,883中所公開的噴絲頭，在此引入每個專利的全部公開內容作為參考。將熔流混合在一起形成具有明顯外部聚合物區域和內部聚合物區域的擠壓單纖絲。在優選實施方案中，多組分單纖絲包括明顯的外部聚合物區域和內部聚合物區域，它們形成外殼-纖芯型排列。
本領域所屬技術人員應該理解，在單纖絲中外部區域組分材料的量相對于內部區域組分材料的量可以用體積百分比來表示。例如，多組分單纖絲的總體積中可含有50％的外部區域組分和50％的內部區域組分，外部區域組分中包括已被混入外部區域組分材料中的任何填充劑或添加劑，內部區域組分中包括已被混入內部區域組分材料中的任何填充劑或添加劑。優選地，本發明的單纖絲包括按體積計約為50-93％的內部區域組分材料和按體積計約為7-50％的外部區域組分材料。更優選地，本發明的單纖絲包括按體積計約為70-93％的內部區域組分材料和按體積計約為7-30％的外部區域組分材料。再更優選地，本發明的單纖絲包括按體積計約為80-90％的內部區域組分材料和按體積計約為10-25％的外部區域組分材料。
為固化纖維可采用常規方法對擠壓纖維進行淬火。本領域所屬技術人員應當理解，本發明的多組分單纖絲可以用一種或多種材料進行涂布以有助于處理和紡織。合適的涂布材料包括抗靜電劑和潤滑劑。可以將單纖絲混合制成紗線束，然后將這些紗線束纏繞在適合的元件上。
本發明熔壓單纖絲的耐磨性和堅韌性用10,000次旋轉潮濕鼠籠測試后的拉伸保持率百分比來表示，并優選大于約25％，更優選大于約30％，再更優選大于約35％。這明顯不同于現有的PET樹脂，現有PET樹脂中的百分比小于25％，而且經常小于20％。
鼠籠式疲勞測試是用鼠籠研磨器進行的，該研磨器由在直徑約為25.5cm的螺釘圓盤上并圍繞同一軸旋轉的12根等間距的碳鋼棒組成。每根棒的直徑約為3.1mm，長約60.5cm，其軸線平行于中心軸。每股聚酯單纖絲以滑動結的方式纏繞到微型開關上，然后懸垂在鋼棒上并保持自由懸掛重量。預先拉緊微型開關，以便最大長度為36cm的單纖絲在任何時候都可以與鋼棒接觸。每股自由懸掛重量達500克，并且一次可以測試多達12股的單纖絲。鋼棒以160rpm的速度圍繞共同軸旋轉。10,000次旋轉后，測試單纖絲的拉伸強度，并與初始的拉伸強度進行比較。可以按以下公式計算單纖絲的拉伸保持率百分比 這種測試可以使用單纖絲和干燥或潮濕的籠子進行。當潮濕時，籠子被放在水池里以在當其旋轉時弄濕鋼棒。單纖絲在懸掛之前也可以浸泡在水中。
當在30℃的溶劑中測試熔壓多組分單纖絲時其固有粘度至少約為0.735，這種溶劑包括重量份數比為60∶40的苯酚和1，1，2，2-四氯乙烷的混合物。更優選地，熔壓多組分單纖絲的固有粘度至少約為0.78。再更優選地，固有粘度至少約為0.82。
與由聚酯和共聚多酯混合物制成的常規單纖絲相比，本發明的熔壓多組分單纖絲盡管其尺寸穩定性與常規單纖絲相當，但其耐磨性和堅韌性得到了提高。這些特性使得本發明的多組分單纖絲特別適合用于造紙機成型織物中。由此，本發明也提供一種用于造紙機的成型織物，這種織物包含熔壓多組分單纖絲，該多組分單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。使用本發明的單纖絲與成型織物的類型或所用的織物形式無關。
成型織物有三個顯著的功能。第一，它一定能讓水流經其結構。第二，它一定能支持、保持并形成薄片。第三，它一定能用作傳送帶以將薄片輸送到壓合區。
與壓合織物或干燥織物相比，成型織物對最終薄片性能的影響更大。這使得其設計更為關鍵。因而成型織物的設計和生產就要求極特殊的考慮和細致的工藝。在Sabit Adanur in PAPER MACHINE CLOTHING，Chap.2，Technonic Pub.Co.，Inc.，Lancaster，PA(1997)中對造紙機成型織物進行了更深入的說明，在此引入其全部內容作為參考。
優選地，成型織物包括至少從兩個方向編織的絲線。可以用平面編織或環狀編織來編織織物。平面編織的織物必須被連接起來以制成在造紙機上使用的環狀織物，編織機上的經線方向是造紙機上的機器方向(MD)，而編織機上的緯線方向則是造紙機上與機器交叉的方向(CD)。在環狀編織中，織物被編織成環狀帶，編織機上的經線方向是造紙機上與機器交叉的方向(CD)，而編織機上的緯線方向是造紙機上的機器方向(MD)。
術語“機器方向”指基本上與成型織物在造紙機中的運動方向平行的方向。相似地，術語“與機器交叉的方向”指基本上與機器方向成直角并在織物平面上的方向。本領域眾所周知的是使用在機器方向和與機器交叉的方向有不同性質的絲線交叉方向的細絲具有良好的耐磨性和堅韌性，而機器方向的細絲具有良好的承載性。
用于造紙業中的成型織物設計主要有三種單層、雙層和三層。單層織物有一層MD絲線和一層CD絲線，這些絲線可以相同也可以不同。在雙層或多層的成型織物中，可以有一層MD絲線和兩層CD絲線，這些層可以相同也可以不同。在本領域中眾所周知的設計有多種變化。在一種設計變化中，有三層CD絲線和一層MD絲線。所有的成型織物無論是單層還是多層都有用于承載造紙漿料的頂面和有時被稱作機器面的輥面，成型織物可以與輥、箔片和其它機器元件接觸。因而，成型織物可以包括頂面絲線和輥面絲線，它們可以相同也可以不同。如果頂面絲線包含特細的單纖絲則是很有利的。優選地，輥面絲線有良好的磨損特性，包括耐磨性和堅韌性。
參照圖1，其表明雙層成型織物10，成型織物10含有散布于頂面層CD絲線14間的MD絲線12和輥面層CD絲線16。圖2表明三層成型織物20，其中縫線22散布于頂面層24和輥面層26之間。頂面層24包含頂面層MD絲線28和頂面層CD絲線32。輥面層26包含輥面層MD絲線34和輥面層CD絲線36。
如上所述，在造紙成型織物中使用的本發明多組分單纖絲與成型織物類型或所用的織物形式無關。其可以以CD絲線、MD絲線、頂面層絲線、輥面層絲線或其任何組合來使用。如圖1所示的一股CD絲線，帶有被外殼17包圍的纖芯18的復合單纖絲可以僅在CD方向(優選地)或在MD和CD方向上被生產和使用。也就是說，它可以同造紙織物領域中公知的其它單纖絲結合使用。可以同本發明的多組分單纖絲結合使用的優選單纖絲包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。優選地，這些混合物不含聚氨基甲酸酯。造紙成型織物可含有兩種或多種多組分單纖絲的混合物，但混合物的特性不同，所有這些混合物都在本發明的范圍內。包含本發明熔壓多組分單纖絲的單纖絲的有效量可隨多種因素而改變，包括所使用的成型織物的種類、層數和特定的應用。
在優選實施方案中，本發明的成型織物包括至少從兩個方向編織的絲線，其中至少兩個方向包括至少一層機器方向的絲線和至少一層與機器交叉方向的絲線。MD絲線和CD絲線可以相同也可以不同。根據本發明，至少一層與機器交叉方向的絲線包括熔壓多組分單纖絲，該單纖絲包括(a)外部區域，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。優選地，造紙成型織物中絲線的余下部分包括單成分或多成分單纖絲，這種單纖絲包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。優選地，單成分或多成分單纖絲不含聚氨基甲酸酯。
如圖1所示，在雙層成型織物中，這個優選實施方案中約50～100％的輥面CD絲線16都含有熔壓多組分單纖絲，該單纖絲包括(a)外部區域，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚物；及(b)內部區域，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚物所成的混合物，并且約0～50％的輥面CD絲線16包括單成分或多成分單纖絲，這種單纖絲中包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。在本實施方案中，優選地造紙成型織物中絲線的余下部分包括單成分或多成分單纖絲，這種單纖絲包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。
在另一個優選實施方案中，如圖2所示的本發明的成型織物包含三層。優選地，約40～100％的輥面層CD絲線36包含熔壓多組分單纖絲，該單纖絲包括(a)外部區域，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚物；及(b)內部區域，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚物所成的混合物，并且約0～60％的輥面CD絲線36包括單成分或多成分單纖絲，這種單纖絲中包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。在本實施方案中，優選地造紙成型織物中絲線的余下部分包括單成分或多成分單纖絲，這種單纖絲包括聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物。
為證明本發明的實施，提供下面的實施例并按如下所述的進行測試。然而，這些實施例不意圖于解釋作限制發明的范圍。權利要求書將用于限定本發明。
實施例在實施例1中制備了一種混合物，其含有按重量計為90％的聚對苯二甲酸乙二醇酯和按重量計為10％的聚醚酯嵌段共聚物，即HytreltTM5555HS。嵌段共聚物的硬度計測試硬度為55。然后把混合物與聚對苯二甲酸乙二醇酯一起進行熔壓以制成多組分外殼-纖芯型單纖絲，其外殼中含有聚對苯二甲酸乙二醇酯，纖芯中含有該混合物。在外殼組分和纖芯混合物中所用的聚對苯二甲酸乙二醇酯起始原料其固有粘度為0.95。實施例1中的多組分外殼-纖芯單纖絲包含按體積計約10％的外殼組分材料和按體積計約90％的纖芯組分材料。在表1中這些相對量被表示成外殼/纖芯的體積比。因而，實施例1中的單纖絲的外殼/纖芯體積比為10/90。生成的多組分單纖絲的物理性質總結在表1中。
除了單纖絲的外殼/纖芯體積比為20/80外，實施例2按與實施例1同樣的方式來制備。
實施例3是對比的單組分單纖絲，其含有固有粘度為0.95的聚對苯二甲酸乙二醇酯。實施例1、實施例2和實施例3是在約550°F-570°F(287℃-299℃)的溫度范圍內進行的。對比的物理性質總結在表1中。
為測定耐磨性和堅韌性，在鼠籠研磨器中進行鼠籠疲勞測試，該研磨器由在直徑約為25.5cm的螺釘圓盤上并圍繞同一軸旋轉的12根等間距的碳鋼棒組成。每根棒的直徑約為3.1mm，長約60.5cm，其軸線平行于中心軸。每股聚酯單纖絲以滑動結的方式纏繞到微型開關上，然后懸垂在鋼棒上并保持自由懸掛重量。預先拉緊微型開關，以便最大長度為36cm的單纖絲在任何時候都可以與鋼棒接觸。每股自由懸掛重量達500克，并且一次可以測試多達12股的單纖絲。鋼棒以160rpm的速度圍繞共同軸旋轉。10,000次旋轉后，測試單纖絲的拉伸強度，并與初始的拉伸強度進行比較。可以按以下公式計算單纖絲的拉伸保持率百分比
在干燥和潮濕的鼠籠中均進行了這些疲勞測試。
表1中表明上述測試和測試的其它機械性質的結果，其中實施例3是對照。
表1PET基單纖絲的機械性質
如表1所示，實施例1和實施例2中的多組分單纖絲具有包含聚對苯二甲酸乙二醇酯的外部區域和包含聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚醚酯嵌段共聚物所成的混合物的內部區域，與含聚對苯二甲酸乙二醇酯的常規單成分單纖絲相比，其保持有良好的物理性質和尺寸穩定性。與實施例3中的對比單纖絲相比而言，實施例1和實施例2中的多組分單纖絲的撓曲疲勞堅韌性和耐磨性已大為改善。更具體而言，經過潮濕和干燥的鼠籠測試后，本發明的多組分單纖絲的拉伸保持率明顯優于對比單纖絲的拉伸保持率。
盡管在上述的實施例中已經結合特定的方式、材料和實施方案對本發明進行了說明，但是很顯然本領域所屬技術人員可以做出各種變化和修飾，而這些變化和修飾落于所附的權利要求書中所列出的本發明所要求保護的范圍內。因而，本發明不局限于已公布的詳細說明，而是擴展到權利要求書范圍內的所有等價物。
權利要求
1.一種熔壓多組分單纖絲，包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
2.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成外殼-纖芯型排列，其中所述的外部區域組分是外殼組分，所述的內部區域組分是纖芯組分。
3.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，還包括第二種內部區域組分，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成外殼-覆蓋層-纖芯型排列。
4.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成溪中小島型排列。
5.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的外部區域組分包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，在擠壓前其固有粘度至少約為0.80。
6.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的混合物包括按重量計約為3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量計約為83-97％的聚對苯二甲酸乙二醇酯。
7.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的聚醚酯嵌段共聚物包括(a)多對苯二甲酸丁烯氧酯嵌段；及(b)對苯二甲酸丁二醇酯或對苯二甲酸四亞甲酯嵌段。
8.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的混合物不含聚氨基甲酸酯。
9.如權利要求1所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的混合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，在擠壓前其固有粘度至少約為0.80。
10.如權利要求2所述的熔壓多組分單纖絲，其中所述的單纖絲包括按體積計約為7-50％的外殼組分和按體積計約為50-93％的纖芯組分。
11.一種用于造紙機的成型織物，所述織物包含熔壓多組分單纖絲，所述單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
12.一種用于造紙機的成型織物，所述織物包括至少從兩個方向編織的絲線，其中至少兩個方向包括至少一層機器方向的絲線和至少一層與機器交叉方向的絲線，其中至少與機器交叉方向的絲線包含熔壓多組分單纖絲，所述的單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
13.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的機器方向的絲線包含熔壓多組分單纖絲，所述的單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
14.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的機器方向的絲線包含單成分或多成分單纖絲，所述的單纖絲包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯。
15.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的與機器交叉方向的絲線還包含單成分或多成分單纖絲，所述的單纖絲包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯。
16.如權利要求15所述的成型織物，其中約0～50％的所述的與機器交叉方向的絲線包含單成分或多成分單纖絲，所述的單纖絲包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯。
17.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的至少一層與機器交叉方向的絲線包含頂面層和輥面層，其中所述的與機器交叉方向的絲線的輥面層包含熔壓多組分單纖絲，所述的單纖絲包括(a)外部區域組分，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯；及(b)內部區域組分，包含按重量計約為1-20％的聚醚酯嵌段共聚物與按重量計約為80-99％的聚對苯二甲酸乙二醇酯或包含至少約為80％摩爾的對苯二甲酸亞乙酯單元的共聚多酯所成的混合物。
18.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成外殼-纖芯型排列，其中所述的外部區域組分是外殼組分，所述的內部區域組分是纖芯組分。
19.如權利要求12所述的成型織物，還包括第二種內部區域組分，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成外殼-覆蓋層-纖芯型排列。
20.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的外部區域組分和所述的內部區域組分組合成溪中小島型排列。
21.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的外部區域組分包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，在擠壓前其固有粘度至少約為0.80。
22.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的混合物包括按重量計約為3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量計約為83-97％的聚對苯二甲酸乙二醇酯。
23.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的聚醚酯嵌段共聚物包括(a)多對苯二甲酸丁烯氧酯嵌段；及(b)對苯二甲酸丁二醇酯或對苯二甲酸四亞甲酯嵌段。
24.如權利要求12所述的成型織物，其中所述的混合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，在擠壓前其固有粘度至少約為0.80。
25.如權利要求18所述的成型織物，其中所述的單纖絲包括按體積計約為7-50％的外殼組分和按體積計約為50-93％的纖芯組分。
全文摘要
本發明公開一種熔壓多組分單纖絲，其具有良好的耐磨性、撓曲疲勞韌性和尺寸穩定性。這種單纖絲尤其適用于造紙機成型織物的生產中，其包括外部區域組分和內部區域組分，外部區域組分包含聚對苯二甲酸乙二醇酯，內部區域組分包含聚醚酯嵌段共聚物與聚對苯二甲酸乙二醇酯所成的混合物。
文檔編號D21F1/00GK1561415SQ02819297
公開日2005年1月5日 申請日期2002年10月10日 優先權日2001年10月18日
發明者大衛·斯金納, 阿提耶·坦韋爾蒂 申請人:莎士比亞有限責任公司