專利名稱：從多組分纖維生產(chǎn)的非織造織物的制作方法
從多組分纖維生產(chǎn)的非織造織物相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是要求了 2008年4月2日申請(qǐng)的臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)No. 61/041，699的優(yōu)先 權(quán)的部分繼續(xù)申請(qǐng)和2007年1月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)序列號(hào)No. 11/648，955的部分繼續(xù)申請(qǐng)， 后者是2006年1月31日申請(qǐng)的申請(qǐng)序列號(hào)No. 11，344，320的部分繼續(xù)申請(qǐng)，此申請(qǐng)又是 2005年8月16日申請(qǐng)的申請(qǐng)序列號(hào)No. 11/204，868的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)又是2004年 5月20日申請(qǐng)和現(xiàn)在作為美國專利No. 6，989，193公布的申請(qǐng)序列號(hào)No. 10/850, 548的分 案，該申請(qǐng)序列號(hào)又是2003年6月19日申請(qǐng)的申請(qǐng)序列號(hào)No. 10/465，698的部分繼續(xù)。上 述申請(qǐng)因此引入供參考。本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及包括磺基聚酯的水可分散性纖維和纖維制品。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括 磺基聚酯的多組分纖維以及從該纖維制備的微旦尼爾纖維(microdenier fibers)和纖維 制品。本發(fā)明還涉及水可分散性、多組分和微旦尼爾纖維的制備方法和涉及從其制備的非 織造織物。該纖維和纖維制品可用于可沖洗的(flushable)個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和醫(yī)用產(chǎn)品。本發(fā)明的背景纖維，熔噴網(wǎng)幅和其它熔紡纖維制品已經(jīng)從熱塑性聚合物如聚(丙烯)，聚酰胺和 聚酯制造。這些纖維和纖維制品的一種普通應(yīng)用是非織造織物和尤其用于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品如 擦拭紙巾，女性衛(wèi)生保健產(chǎn)品，嬰兒尿布，成人尿失禁針織三角褲，醫(yī)院/外科用品和其它 醫(yī)用一次用品，保護(hù)織物和層，土工織物，工業(yè)擦拭紙巾，和過濾介質(zhì)。不幸地，從普通的熱 塑性聚合物生產(chǎn)的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品難以廢棄處理并且通常置于填埋場中。一個(gè)有希望的廢棄 處理替代方法是使得這些產(chǎn)品或它們的組分變成“可沖洗”，即，與公共污水處理系統(tǒng)相容。 水可分散性或水溶性材料的使用還改進(jìn)個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的可回用性和再生性?，F(xiàn)在用于個(gè)人 護(hù)理產(chǎn)品中的各種熱塑性聚合物不是固有地水可分散性或可溶性的，因此，無法生產(chǎn)出容 易崩解和能夠拋棄在污水處理系統(tǒng)中或容易回用的制品?？蓻_洗個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的客觀需要已經(jīng)導(dǎo)致了對(duì)具有各種程度的水響應(yīng)性的纖維、 非織造織物和其它纖維制品的需要。滿足這些需要的各種途徑例如已描述在美國專利 No. 6，548，592 ；6，552，162 ；5，281，306 ；5，292，581 ；5，935，880 ；和 5，509，913 中；美國專利 申請(qǐng)序列號(hào)No. 09/775，312 ；和09/752，017中；和PCT國際的出版物No. WO 01/66666A2中。 然而，這些途徑會(huì)遭遇許多的缺點(diǎn)并且無法獲得具有各種特性的令人滿意的平衡的纖維制 品如纖維或非織造織物，如拉伸強(qiáng)度，吸收率，撓性，和在濕或干燥條件下的織物完整性。例如，典型的非織造織物技術(shù)是以纖維的多向沉積為基礎(chǔ)的，該纖維用樹脂粘結(jié) 用粘合劑處理以形成具有強(qiáng)完整性和其它令人想望的性能的紙幅。然而，所得到的組裝件 一般具有弱的水響應(yīng)性和不適合于可沖洗應(yīng)用。粘結(jié)劑的存在也會(huì)導(dǎo)致在最終產(chǎn)品中不希 望有的性能，如降低的紙片可潤濕性，提高的勁度，粘性，和更高的生產(chǎn)成本。還難以生產(chǎn)出 在使用過程中顯示出足夠的濕強(qiáng)度且在廢棄處理時(shí)可迅速分散的一種粘結(jié)劑。因此，使用 這些粘結(jié)劑的非織造織物組裝件可以在環(huán)境條件下慢慢地崩解或在體液存在下具有不夠 的濕強(qiáng)度性能。為了解決該問題，PH和離子敏感的水可分散性粘結(jié)劑，如添加或沒有添加鹽的含丙烯酸或甲基丙烯酸的乳膠，是已知的并且例如已描述在美國專利No. 6，548, 592B1 中。然而，在公共污水和住宅腐敗物系統(tǒng)中的離子濃度和PH水平能夠在不同的地理位置中 廣泛地變化并且不足以讓粘結(jié)劑變成可溶性的并分散。在這種情況下，在廢棄處理之后纖 維制品不會(huì)崩解并且能夠堵塞排放口或下水道支渠。含有水可分散性組分和熱塑性水不可分散性組分的多組分纖維已經(jīng)描述在例如 美國專禾Ij No. 5，916，678 ；5，405，698 ；4，966，808 ；5，525282 ；5，366，804 ；5，486，418 中。例 如，這些多組分纖維可以是雙組分纖維，它具有各種形狀或工程設(shè)計(jì)的橫截面例如海島 型、皮芯型、并列型或桔瓣型(segmented pie)構(gòu)型。多組分纖維能夠接受水或稀堿性溶 液，其中水可分散性組分溶解掉而留下水不可分散的組分，為極小細(xì)度的分離開、獨(dú)立的 纖維。然而，具有良好水分散性的聚合物為所得多組分纖維賦予粘性，這會(huì)引起纖維在幾 天之后的卷繞或貯存過程中粘在一起、粘連或熔合，尤其在熱而濕的條件下。為了防止熔 合，常常將脂肪酸或油性整理劑施加于纖維的表面上。另外，大比例的顏料或填料有時(shí)被 添加到水可分散的聚合物中以防止纖維的熔合，正如在例如美國專利No. 6，171,685中所 述。此類油性整理劑，顏料和填料需要附加的加工步驟并且為最終纖維賦予不希望有的性 能。許多水可分散性聚合物也為了除去它們而需要堿性溶液，后者會(huì)引起纖維的其它聚合 物組分的降解，如特性粘度、韌性和熔體強(qiáng)度的下降。此外，一些水可分散性聚合物在水刺 (hydroentangling)過程中無法承受水的接觸，因此不適合于非織造網(wǎng)幅和織物的制造。另外地，水可分散性組分可用作在非織造網(wǎng)幅中熱塑性纖維的粘結(jié)劑。在接觸到 水之后，纖維與纖維粘結(jié)結(jié)構(gòu)會(huì)瓦解，使得無紡網(wǎng)幅喪失它的完整性并且分解為單根纖維。 然而，這些非織造網(wǎng)幅的熱塑性纖維組分不是水可分散性的并且仍然存在于含水介質(zhì)中， 因此必須最終從城市廢水處理廠中除去。水刺法可用來生產(chǎn)可崩解的非織造織物，它沒有 或有極低水平(<5wt%)的所添加的粘結(jié)劑來將纖維保持在一起。雖然這些織物可以在 廢棄處理中崩解，但是它們常常采用不是水溶性或水可分散性的纖維并且導(dǎo)致在污水管道 系統(tǒng)中的纏結(jié)和栓塞。任何所添加的水可分散的粘結(jié)劑也必須最低限度地受到水刺的影 響并且不形成凝膠狀的聚集物或交聯(lián)，并且因此有助于織物處置或下水道相關(guān)的問題(解 決)。一些水溶性或水可分散性聚合物是可獲得的，但是一般不適用于一般的熔噴纖維 形成操作或熔融紡絲。聚合物如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酸不是可熔融加工 的，歸因于在低于達(dá)到合適熔體粘度時(shí)的那一溫度點(diǎn)的溫度下所發(fā)生的熱分解。高分子 量聚氧化乙烯可具有合適的熱穩(wěn)定性，但是在聚合物界面上提供高粘度溶液，導(dǎo)致有緩慢 的崩解速率。水可分散性磺基聚酯已經(jīng)描述在例如美國專利No. 6，171,685 ；5, 543,488 ； 5,853，701 ；4，304，901 ；6，211，309 ；5，570，605 ；6, 428, 900 ；和 3，779，993 中。然而，典型的 磺基聚酯是低分子量熱塑性塑料，它是脆性和缺乏撓性來承受繞線操作，無法得到不斷裂 或破碎的卷繞材料?；腔埘ヒ材軌蛟诩庸こ赡せ蚶w維的過程中顯示出粘連或熔合，這可 需要使用油整理劑或需要避免大量的顏料或填料。低分子量聚氧化乙烯(更通常已知為聚 乙二醇)是弱/脆性聚合物，它還不沒有為纖維應(yīng)用所需要的物理性能。通過溶液技術(shù)從 已知的水溶性聚合物形成纖維是備選方案，但是除去溶劑(尤其水)的增加復(fù)雜性則提高 制造成本。因此，仍然需求在水分存在下、尤其在接觸到人體液時(shí)顯示出足夠的拉伸強(qiáng)度、吸收性、撓性和織物完整性的水可分散性纖維和從該纖維制備的纖維制品。另外，需要纖維制 品，它不需要粘結(jié)劑且完全地分散或溶于住宅或城市污水工程系統(tǒng)中。潛在的應(yīng)用包括，但 不限于，熔噴網(wǎng)幅，紡粘織物，水刺的織物，濕法成網(wǎng)非織造織物，干法成網(wǎng)非織造織物，雙 組分纖維組分，粘合促進(jìn)層，用于纖維素制品(cellulosics)的粘結(jié)劑，可沖洗的非織造織 物和膜，可溶解的粘結(jié)劑纖維，保護(hù)層，以及需要釋放或溶于水中的活性成分所用的載體。 還需要具有水可分散性組分的多組分纖維，該組分沒有顯示出在紡絲操作中長絲的過分粘 連或熔合，在中性或稍微酸性PH下容易被熱水除去，并且適合于為制造非織造織物所使用 的水刺方法。這些多組分纖維能夠用于生產(chǎn)微纖維，后者可用于生產(chǎn)各種制品。其它可擠 出的和熔紡的纖維狀材料也是可能的。本發(fā)明的概述我們已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，柔性、水可分散的纖維可以從磺基聚酯制備。因此本發(fā) 明提供水可分散性纖維，它包括(A)具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(i) 一種或多種二羧酸的殘基；(ii)基于總重復(fù)單約4-約40mol%的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族環(huán) 上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它 們的結(jié)合；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總二醇?xì)埢辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)基于總重復(fù)單元0-約25mol%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘 基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；(B)任選的，與該磺基聚酯共混的水可分散性聚合物；和(C)任選的，與磺基聚酯共混的水不可分散性聚合物，前提條件是該共混物是不混 溶的共混物；其中，以該纖維的總重量為基礎(chǔ)，該纖維含有低于10wt%的顏料或填料。本發(fā)明的纖維可以是在水中快速地分散或溶解的單組分纖維并且可通過熔噴法 或熔紡法生產(chǎn)。該纖維可以從單種磺基聚酯或該磺基聚酯與水可分散性或水不可分散性的 聚合物的共混物制備。因此，本發(fā)明的纖維任選地可以包括與該磺基聚酯共混的水可分散 性聚合物。另外，該纖維可以任選地包括與磺基聚酯共混的水不可分散性聚合物，前提條件 是該共混物是不混溶的共混物。我們的發(fā)明還包括包括本發(fā)明的水可分散性纖維的纖維制 品。因此，本發(fā)明的纖維可以用于制備各種纖維制品，如紗線，熔噴網(wǎng)幅，紡粘網(wǎng)幅，和非織 造織物，它們進(jìn)而是水可分散性的或可沖洗的。本發(fā)明的短纖維也能夠與天然或合成纖維 共混在紙、非織造網(wǎng)幅和紡織品紗線中。本發(fā)明的另一個(gè)方面是水可分散性纖維，它包括(A)具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(i)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約50-約96m0l%的間苯二酸或?qū)Ρ蕉姿岬囊环N或多種殘基；
(ii)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約4-約30mol %的磺酸鈉間苯二甲酸 (sodiosulfoisophthalic acid)白勺殘基；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中，基于總二醇?xì)埢?，至?5mol%是具有下面結(jié) 構(gòu)的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；(iv)以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)，0-約20mOl%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體 的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；(B)任選的，與磺基聚酯共混的第一種水可分散性聚合物；和(C)任選的，與磺基聚酯共混以形成共混物的水不可分散性聚合物，前提條件是該 共混物是不混溶的共混物；其中，以纖維的總重量為基礎(chǔ)，該纖維含有低于10wt%的顏料或填料。本發(fā)明的水可分散性纖維制品包括個(gè)人護(hù)理制品，例如抹布(wipe)，紗布 (gauze)，薄紙(tissue)，尿布，訓(xùn)練褲，衛(wèi)生巾，繃帶，傷口護(hù)理材料(wound care)，和外科 敷料(surgical dressing) 0除水可分散的之外，本發(fā)明纖維制品是可沖洗的，即與在住宅 和城市污水工程系統(tǒng)中的處理相容并適合于該處理。本發(fā)明還提供多組分纖維，后者包括水可分散性磺基聚酯和一種或多種水不可分 散性的聚合物。該纖維具有工程設(shè)計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)，使得水不可分散性的聚合物作為基本上 被介入磺基聚酯彼此分隔開的節(jié)段(segment)而存在，該介入磺基聚酯作為水不可分散性 的節(jié)段的粘結(jié)劑或包封基質(zhì)。因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面是具有異形橫截面(shaped cross section)的多組分纖維，它包括(A)具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯，該磺基聚酯包 括(i) 一種或多種二羧酸的殘基；(ii)基于總重復(fù)單元約4-約40mol%的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族 環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或 它們的結(jié)合；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總二醇?xì)埢辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)基于總重復(fù)單元0-約25mol%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘 基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；和(B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物的多個(gè)節(jié)段，其中 該節(jié)段基本上被介入在該節(jié)段之間的該磺基聚酯彼此分隔開；其中，以纖維的總重量為基 礎(chǔ)，該纖維含有低于10wt%的顏料或填料?；腔埘ゾ哂兄辽?7°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，這大大減少了在卷繞和長期儲(chǔ)存過程 中纖維的粘連(blocking)和融合(fusion)。該磺基聚酯可以通過讓多組分纖維與水接觸被除去，而留下作為微旦尼爾纖維的水不可分散性節(jié)段。本發(fā)明因此還提供微旦尼爾纖維的制備方法，該方法包括(A)將具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯和與磺基聚 酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物紡絲成多組分纖維，該磺基聚酯包括(i)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約50-約96m0l%的間苯二酸或?qū)Ρ蕉姿岬囊环N或多種殘基；(ii)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約4-約30mOl%的磺酸鈉間苯二甲酸的殘基；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總二醇?xì)埢辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)0-約20mOl%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體 的殘基，其中官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；其中該纖維具有包括水不可分散性聚合物的多個(gè)節(jié)段，其中該節(jié)段基本上被介 入在該節(jié)段之間的磺基聚酯彼此分隔開并且，以纖維的總重量為基礎(chǔ)，該纖維含有低于 IOwt %的顏料或填料；和(B)讓該多組分纖維與水接觸以去除該磺基聚酯，由此形成微旦尼爾纖維。該水不可分散性聚合物可以是可生物崩解的(根據(jù)DIN Standard54900測(cè)定)和 /或是可生物降解的(根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)方法，D6340-98測(cè)定)。該多組分纖維也可用來制備 纖維制品如紗線，織物，熔噴網(wǎng)幅，紡粘網(wǎng)幅，或非織造織物并且它可包括一層或多層的纖 維。具有多組分纖維的纖維制品進(jìn)而可以與水接觸，以生產(chǎn)含有微旦尼爾纖維的纖維制品。因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面是微旦尼爾纖維網(wǎng)幅的生產(chǎn)方法，該方法包括(A)將具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯和與該磺基 聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物紡絲成多組分纖維，該磺基聚酯包括(i)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約50-約96m0l%的間苯二酸或?qū)Ρ蕉姿岬囊环N或多種 殘基；(ii)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約4-約30mOl%的磺酸鈉間苯二甲酸的殘基；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中，基于總二醇?xì)埢?，至?5mol%是具有下面結(jié) 構(gòu)的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)0-約20mOl%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體 的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；其中該多組分纖維具有包括水不可分散性聚合物的多個(gè)節(jié)段，和該節(jié)段基本上被 介入在節(jié)段之間的該磺基聚酯彼此分隔開，并且，以纖維的總重量為基礎(chǔ)，該纖維含有低于 IOwt %的顏料或填料；(B)堆疊(overlapping)并收集步驟A的該多組分纖維以形成非織造網(wǎng)幅；和(C)讓該非織造網(wǎng)幅與水接觸以除去磺基聚酯，因?yàn)樾纬晌⒌┠釥柪w維網(wǎng)幅。本發(fā)明還提供制造水可分散性非織造織物的方法，該方法包括(A)將水可分散性聚合物組合物加熱到高于其流動(dòng)點(diǎn)(flow point)的溫度，其中該聚合物組合物包括(i)具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(a) 一種或多種二羧酸的殘基；(b)基于總重復(fù)單元約4-約40mol %的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族環(huán) 上的一個(gè)或多個(gè)金屬磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基 或它們的結(jié)合；(c) —種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總二醇?xì)埢辽?0mOl%是具有下面結(jié)構(gòu)的 聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；(d)基于總重復(fù)單元0-約25mol%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘 基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；(ii)任選的，與磺基聚酯共混的水可分散性聚合物；和(iii)任選的，與磺基聚酯共混以形成共混物的非水分散性聚合物，前提條件是該 共混物是不混溶的共混物；其中，基于該聚合物組合物的總重量，該聚合物組合物含有低于10wt%的顏料或 填料。(B)熔融紡絲出長絲(filament)；和(C)堆疊并收集步驟B的長絲以形成非織造網(wǎng)幅。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供具有異形橫截面的多組分纖維，該纖維包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域 (domain)，其中該區(qū)域基本上被介入在該區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開；其中該纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)(as-spun denier)；其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低 于約12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包 括低于約25m0l%的至少一種磺基單體的殘基。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供具有異形橫截面的多組分?jǐn)D出物，它包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物的多個(gè)區(qū)域，其中 該區(qū)域基本上被介入在該區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開，其中該擠出物能夠在至少約 2000m/min的速度下進(jìn)行熔融拉伸。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供制造具有異形橫截面的多組分纖維的方法，該方 法包括將至少一種水可分散的磺基聚酯和與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散 性聚合物進(jìn)行紡絲，其中該多組分纖維具有包括水不可分散性聚合物的多個(gè)區(qū)域，并且這 些區(qū)域基本上被介入在這些區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開；其中該多組分纖維具有低于 約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的 應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢?總摩爾為基礎(chǔ)計(jì)，該磺基聚酯包括低于約25mol%的至少一種磺基單體的殘基。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供制造具有異形橫截面的多組分纖維的方法，該方法 包括將至少一種水可分散的磺基聚酯和與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚 合物擠出以生產(chǎn)多組分?jǐn)D出物，其中該多組分?jǐn)D出物具有包括水不可分散性聚合物的多個(gè) 區(qū)域，并且這些區(qū)域基本上被介入在這些區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開；然后在至少約 2000m/min的速度下熔融拉伸該多組分?jǐn)D出物而生產(chǎn)該多組分纖維。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供生產(chǎn)微旦尼爾纖維的方法，該方法包括(A)將至少一種水可分散的磺基聚酯和與該水可分散的磺基聚酯不混溶的一種或 多種水不可分散性聚合物紡絲成多組分纖維，其中該多組分纖維具有包括水不可分散性聚 合物的多個(gè)區(qū)域，其中這些區(qū)域基本上被介入在這些區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開；其 中該多組分纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；其中該水可分散的磺基 聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約12，000泊的熔體粘度，和其 中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枮榛A(chǔ)計(jì)，該磺基聚酯包括低于約25mol%的至少一種磺基 單體的殘基；和(B)讓該多組分纖維與水接觸以除去該水可分散的磺基聚酯，因此形成水不可分 散性聚合物的微旦尼爾纖維。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供生產(chǎn)微旦尼爾纖維的方法，該方法包括(A)將至少一種水可分散的磺基聚酯和與該水可分散的磺基聚酯不混溶的一種或 多種水不可分散性聚合物擠出以生產(chǎn)多組分?jǐn)D出物，其中該多組分?jǐn)D出物具有包括該水不 可分散性聚合物的多個(gè)區(qū)域，其中這些區(qū)域基本上彼此被介入在這些區(qū)域之間的磺基聚酯 分隔開；(B)在至少約2000m/min的速度下將多組分?jǐn)D出物熔融拉伸，以形成多組分纖維； 和(C)讓該多組分纖維與水接觸以除去水可分散的磺基聚酯，因此形成水不可分散 性聚合物的微旦尼爾纖維。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供制造微旦尼爾纖維網(wǎng)幅的方法，該方法包括(A)將至少一種水可分散的磺基聚酯和與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可 分散性聚合物紡絲成多組分纖維，其中該多組分纖維具有包括水不可分散性聚合物的多個(gè) 區(qū)域，其中這些區(qū)域基本上彼此被介入在這些區(qū)域之間的該水可分散的磺基聚酯分隔開； 其中該多組分纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；其中該水可分散的磺 基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約12，000泊的熔體粘度，和 其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枮榛A(chǔ)計(jì)，該磺基聚酯包括低于約25mol%的至少一種磺 基單體的殘基；(B)收集步驟(A)的該多組分纖維以形成非織造網(wǎng)幅；和(C)讓該非織造網(wǎng)幅與水接觸以除去該磺基聚酯，因?yàn)樾纬晌⒌┠釥柪w維網(wǎng)幅。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供制造微旦尼爾纖維網(wǎng)幅的方法，該方法包括(A)將至少一種水可分散的磺基聚酯和與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可 分散性聚合物擠出以生產(chǎn)多組分?jǐn)D出物，其中該多組分?jǐn)D出物具有包括水不可分散性聚合 物的多個(gè)區(qū)域，其中這些區(qū)域基本上彼此被介入在這些區(qū)域之間的該磺基聚酯分隔開；(B)在至少約2000m/min的速度下將多組分?jǐn)D出物熔融拉伸，以形成多組分纖維；
(C)收集步驟(B)的該多組分纖維以形成非織造網(wǎng)幅；和(D)讓該非織造網(wǎng)幅與水接觸以除去磺基聚酯，因?yàn)樾纬晌⒌┠釥柪w維網(wǎng)幅。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供生產(chǎn)水不可分散性聚合物微纖維的方法，該 方法包括a)將多組分纖維切成短切多組分纖維(cut multicomponent fiber)；b)讓含纖維的原料與水接觸以生產(chǎn)纖維混合淤漿；其中含纖維的原料包括短切 多組分纖維；c)加熱該纖維混合淤漿，以生產(chǎn)加熱的纖維混合淤漿；d)任選地，在剪切區(qū)段中混合該纖維混合淤漿；e)從該多組分纖維中除去至少一部分的該磺基聚酯，以生產(chǎn)出包括磺基聚酯分散 體和水不可分散性聚合物微纖維的淤漿混合物；和f)從該淤漿混合物中分離出該水不可分散性聚合物微纖維。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供包括至少一種水不可分散性聚合物的水不可 分散性聚合物微纖維，其中水不可分散性聚合物微纖維具有低于5微米的等效直徑和低于 25毫米的長度。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供從水不可分散性聚合物微纖維生產(chǎn)非織造制 品的方法，該方法包括a)提供從多組分纖維生產(chǎn)的水不可分散性聚合物微纖維；和b)采用濕法成網(wǎng)法或干法成網(wǎng)法生產(chǎn)非織造制品。詳細(xì)說明本發(fā)明提供在水分存在下，尤其在暴露于人體流體之后顯示出拉伸強(qiáng)度、吸收率、 柔性和織物完整性的水可分散性纖維和纖維制品。本發(fā)明的纖維和纖維制品不需要油、蠟 或脂肪酸整理劑的存在、或大量(典型地IOwt%或更多)的顏料或填料的使用來防止在加 工過程中纖維的粘連或熔合。另外，從本發(fā)明的新型纖維制備的纖維制品不需要粘結(jié)劑并 且容易地分散或溶于家庭或公眾污水工程系統(tǒng)中。在一般的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供包括具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的 磺基聚酯的水可分散性纖維，其中該磺基聚酯包括(A) 一種或多種二羧酸的殘基；(B)約4-約40mol% (基于總重復(fù)單元)的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán) 族環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基 或它們的結(jié)合；(C) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中至?5mol% (基于總二醇?xì)埢?是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)，0_約25mol % 的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合 物。我們的纖維可以任選包括與磺基聚酯共混的水可分散性聚合物，和任選的，與磺基聚 酯共混的水不可分散的聚合物，前提條件是該共混物是不混溶的共混物。我們的纖維含 有以纖維的總重量為基礎(chǔ)低于10wt%的顏料或填料。本發(fā)明還包括包含這些纖維的纖維制品以及可以包括個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品如抹布、紗布、薄紙、尿布、成人尿失禁針織三角褲(adult incontinence briefs)、衛(wèi)生巾、繃帶和外科敷料。纖維制品可具有纖維的一個(gè)或多個(gè)吸收性層。本發(fā)明的纖維可以是單組分纖維，雙組分或多組分纖維。例如，本發(fā)明的纖維可 通過將單種磺基聚酯或磺基聚酯共混物熔融紡絲來制備并且包括具有異形(shaped)橫 截面的短纖維、長絲和復(fù)絲纖維。另外，本發(fā)明提供多組分纖維，如描述在例如美國專利 No. 5，916，678中的纖維，它可以通過將該磺基聚酯和與磺基聚酯不混溶的的一種或多種水 不可分散的聚合物單獨(dú)經(jīng)由具有異形或工程設(shè)計(jì)的橫向幾何結(jié)構(gòu)(例如，海-島型，皮-芯 型，并列型，或桔瓣構(gòu)型)的噴絲板擠出來制備。該磺基聚酯可以隨后通過溶解界面層或 瓣節(jié)段(pie segments)和留下該水不可分散的聚合物的較小長絲或微旦尼爾纖維而被除 去。該水不可分散的聚合物的這些纖維在除去該磺基聚酯之前可具有遠(yuǎn)小于該多組分纖維 的纖維尺寸。例如，磺基聚酯和水不可分散的聚合物可以被進(jìn)給到聚合物分配系統(tǒng)中，其中 該聚合物被引入分段的(segmented)噴絲板中。聚合物按照單獨(dú)的通路進(jìn)入到纖維噴絲板 并且在該中合并(combine)，該噴絲板孔包括兩個(gè)同心圓孔的，由此得到皮_芯型纖維，或 包括沿著直徑分成多個(gè)部件的圓形噴絲板孔，由此得到具有并列型的纖維。另外地，該不混 溶的水可分散的磺基聚酯和水不可分散的聚合物可以單獨(dú)地被引入到具有多個(gè)徑向通道 的噴絲板中以生產(chǎn)具有桔瓣橫截面的多組分纖維。典型地，該磺基聚酯將形成皮芯構(gòu)型的 “皮”組分。在具有多個(gè)節(jié)段的纖維橫截面中，該水不可分散的節(jié)段典型地基本上被磺基聚 酯彼此分隔開。另外地，通過在單獨(dú)的擠出機(jī)中熔化該磺基聚酯和水不可分散的聚合物、和 將該聚合物流引導(dǎo)至具有多個(gè)分布流路(呈現(xiàn)小薄管或節(jié)段的形式)的一個(gè)噴絲板中，得 到具有“海-島”異形橫截面的纖維來形成多組分纖維。此類噴絲板的例子已描述在美國 專利No. 5，366，804中。在本發(fā)明中，典型地，磺基聚酯將形成“海”組分和該水不可分散的 聚合物將形成“島”組分。除非另有說明，用于說明書和權(quán)利要求中的表達(dá)成分用量、性能(如分子量)、反 應(yīng)條件等等的全部數(shù)值被理解為在全部情況下被術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反的指示， 否則，在下面的說明書中和所附權(quán)利要求中闡述的數(shù)值參數(shù)是依賴于本發(fā)明尋求獲得的所 需性能而發(fā)生變化的近似值。至少，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)該根據(jù)所報(bào)道的有效數(shù)字的數(shù)量和 通過采用尋常的舍入技術(shù)來解釋。此外，在本公開物和權(quán)利要求中所述的范圍希望具體地 包括整個(gè)范圍并且不只是端點(diǎn)。例如，描述為0-10的范圍用來公開在0和10之間的全部 整數(shù)，例如1、2、3、4等等，在0和10之間的全部分?jǐn)?shù)，例如1.5,2.3,4. 57，6. 1113，等等，以 及端點(diǎn)0和10。同樣，與化學(xué)取代基相關(guān)的范圍，例如“C1-C5烴”用于特意包括并公開Cl 和C5烴類以及C2, C3和C4烴類。盡管闡述本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似的，但是在特定的實(shí)施例中闡 述的數(shù)值盡可能精確地報(bào)道。然而，任何數(shù)值固有地含有某些誤差，這些必然地從它們的各 自試驗(yàn)測(cè)定中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差所產(chǎn)生。從本發(fā)明的單組分纖維生產(chǎn)的單組分纖維和纖維制品是水可分散的和典型地在 室溫下完全分散。較高的水溫可用于促進(jìn)它們的分散性或從該非織造織物或多組分纖維中 的除去速率。在這里相對(duì)于從單組分纖維制備的單組分纖維和纖維制品所使用的術(shù)語“水 可分散性”被認(rèn)為是與術(shù)語“水可消散的”，“水可崩解的”，“水可溶解的”，“水可消除的”，“水溶性”，“水可除去的”，“水溶性的”，和“水可分散的”同義并且用于指利用水的作用分散 或溶解在其中的纖維或纖維制品。術(shù)語“分散”，“可分散的”，“消散”，或“可消散的”是指， 通過使用足夠量的去離子水(例如，100 1水纖維重量比)在約60°C的溫度下和在至 多5天的時(shí)間內(nèi)形成纖維或纖維制品的疏松懸浮液或淤漿，該纖維或纖維制品溶解、崩解 或分離成多個(gè)的或多或少分布在介質(zhì)中的不連貫的片或顆粒物，使得在例如通過過濾或蒸 發(fā)除去水之后無法從介質(zhì)中回收到可辨認(rèn)的長絲。因此，在這里使用的“水可分散性”不希 望包括纏結(jié)或結(jié)合的、但另外水不溶性或水不可分散的纖維的聚結(jié)體(assembly)的簡單 離解，其中該聚結(jié)體在水中簡單地分裂，產(chǎn)生纖維在水中的淤漿，該纖維能夠通過水的除去 來回收。在本發(fā)明的范圍中，全部的這些術(shù)語是指水或水與水混溶性助溶劑的混合物對(duì)于 這里所述的磺基聚酯的活性。此類水混溶性助溶劑的例子包括醇類，酮類，二醇醚，酯類等 等。希望該術(shù)語包括其中磺基聚酯溶解形成真實(shí)溶液的一些條件以及其中磺基聚酯分散在 含水介質(zhì)內(nèi)的那些條件。常常，歸因于磺基聚酯組合物的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，當(dāng)單個(gè)磺基聚酯樣品置 于含水介質(zhì)中時(shí)，有可能具有可溶部分和分散部分。類似地，這里對(duì)于作為多組分纖維或纖維制品的一種組分的磺基聚酯所使用的術(shù) 語“水可分散性”也希望是與術(shù)語“水可消散的”，“水可崩解”，“水可溶解的”，“水可消除”， “水可溶性”，“水可除去的”，“水溶性”和“水可分散的”同義并且希望指該磺基聚酯組分利 用水的作用從多組分纖維中充分地除去并且分散或溶解，以使得在其中所含的水不可分散 的纖維的被釋放和分離。該術(shù)語“分散”，“可分散的”，“消散”，或“可消散的”意指，通過使 用足夠量的去離子水(例如，100 1水纖維重量比)在約60°C的溫度下和在至多5天 的時(shí)間內(nèi)形成該纖維或纖維制品的疏松懸浮液或淤漿，磺基聚酯組分從該多組分纖維中溶 解、崩解或分離，從水不可分散的節(jié)段中留下多個(gè)的微旦尼爾纖維。當(dāng)用于描述多組分纖維的異形橫截面時(shí)，術(shù)語“節(jié)段(segment)”或“區(qū)域 (domain) ”或“區(qū)段(zone) ”是指在包括水不可分散的聚合物的橫截面內(nèi)的區(qū)域，在這些區(qū) 域中這些區(qū)域或節(jié)段基本上彼此被介入在該節(jié)段或區(qū)域之間的該水可分散性磺基聚酯分 隔開。在這里使用的術(shù)語“基本上分隔開”用于指該節(jié)段或區(qū)域彼此被分隔開，在磺基聚酯 的除去之后讓該節(jié)段或區(qū)域形成單根纖維。節(jié)段或區(qū)域或區(qū)段能夠具有類似的尺寸和形狀 或變化的尺寸和形狀。再次，節(jié)段或區(qū)域或區(qū)段能夠按照任何構(gòu)型來排列。這些節(jié)段或區(qū) 域或區(qū)段在沿著多組分?jǐn)D出物或纖維的長度上是“基本上連續(xù)的”。該術(shù)語“基本上連續(xù)” 意指沿著該多組分纖維的至少IOcm長度是連續(xù)的。當(dāng)除去該水可分散的磺基聚酯時(shí)，該多 組分纖維的這些節(jié)段、區(qū)域或區(qū)段產(chǎn)生水不可分散的聚合物微纖維。正如在本公開物中所述，多組分纖維的異形橫截面能夠例如是皮芯，海島，桔瓣， 空心桔瓣；偏離中心的桔瓣等等的形式。本發(fā)明的水可分散性纖維是從聚酯或更具體地說從包括二羧酸單體殘基、磺基化 單體殘基、二醇單體殘基和重復(fù)單元的磺基聚酯所制備的。該磺基化單體可以是二羧酸，二 醇，或羥基羧酸。因此，在這里使用的術(shù)語“單體殘基”是指二羧酸，二醇或羥基羧酸的殘基。 在這里使用的“重復(fù)單元”是指具有2個(gè)經(jīng)由羰基氧基鍵接的單體殘基的有機(jī)結(jié)構(gòu)。本發(fā) 明的磺基聚酯基本上含有等摩爾比例的酸殘基(100mOl% )和二醇?xì)埢?100mOl% )，兩者 是按照基本上相等的比例所反應(yīng)的，以使得重復(fù)單元的總摩爾數(shù)等于IOOmol %。所以，在本 公開物中給出的摩爾百分?jǐn)?shù)可以是以酸殘基的總摩爾數(shù)，二醇?xì)埢目偰枖?shù)，或重復(fù)單元的總摩爾數(shù)為基礎(chǔ)的。例如，含有30mol% (基于總重復(fù)單元)的磺基化單體(它可以 是二羧酸、二醇或羥基羧酸)的磺基聚酯是指該磺基聚酯含有在總共100mol%重復(fù)單元當(dāng) 中的30mOl%磺基化單體。因此，在每100摩爾的重復(fù)單元當(dāng)中有30摩爾的磺基化單體殘 基。類似地，含有30mol% (基于總酸殘基)的二羧酸磺基化單體的磺基聚酯是指該磺基 聚酯含有在總共100mOl%酸殘基當(dāng)中的30mOl%磺基化單體。因此，在后一種情況下，在每 100摩爾的酸殘基之中有30摩爾的磺基化單體殘基。在這里描述的磺基聚酯具有在苯酚/四氯乙烷溶劑的60/40重量份溶液中在25°C 下和在約0. 5g磺基聚酯/IOOml溶劑的濃度下測(cè)量的至少約0. ldl/g、優(yōu)選約0. 2-0. 3dl/g 和最優(yōu)選大于約0. 3dl/g的特性粘度(下面簡寫為“Ih. V. ”)。在這里使用的術(shù)語“聚酯” 同時(shí)包括“均聚酯”和“共聚酯”并指通過雙官能羧酸類與雙官能羥基化合物的縮聚反應(yīng)制 備的合成聚合物。在這里使用的，該術(shù)語“磺基聚酯”指包括磺基化單體的任何聚酯。典型 地，雙官能的羧酸是二羧酸和雙官能的羥基化合物是二元醇如例如甘醇和二醇。另外地，雙 官能羧酸可以是羥基羧酸，例如對(duì)-羥基苯甲酸，和該雙官能羥基化合物可以是帶有2個(gè)羥 基取代基的芳香核例如氫醌。在這里使用的術(shù)語“殘基”指通過縮聚反應(yīng)從相應(yīng)單體引入 到聚合物中的任何有機(jī)結(jié)構(gòu)。因此，二羧酸殘基可以從二羧酸單體或其相關(guān)的酰鹵，酯，鹽， 酸酐，和/或它們的混合物衍生而來。因此在這里使用的術(shù)語“二羧酸”用來包括可與二醇 用于縮聚反應(yīng)過程中制備高分子量聚酯的二羧酸和二羧酸的任何衍生物，其中包括其相關(guān) 的酰鹵、酯、半酯、鹽、半鹽、酸酐、混合酐和/或它們的混合物。本發(fā)明的磺基聚酯包括一種或多種二羧酸殘基。取決于磺基化單體的類型和濃 度，該二羧酸殘基可以包括約60-約IOOmol^的酸殘基。二羧酸殘基的濃度范圍的其它例 子是約60mol % -約95mol %，和約70mol % -約95mol %?？梢允褂玫亩人岬睦影ㄖ?族二羧酸，脂環(huán)族二羧酸，芳族二羧酸，或這些酸當(dāng)中兩種或多種的混合物。因此，合適二羧 酸包括，但不限于丁二酸；戊二酸；己二酸；壬二酸；癸二酸；富馬酸；馬來酸；衣康酸；1， 3-環(huán)己烷二羧酸；1，4_環(huán)己烷二羧酸；二羥乙酸；2，5_降冰片烷二羧酸；鄰苯二甲酸；對(duì)苯 二甲酸；1，4_萘二羧酸；2，5_萘二羧酸；聯(lián)苯酸；4，4’ -氧基二苯甲酸；4，4’ -磺基二苯甲 酸；和間苯二酸。優(yōu)選的二羧酸殘基是間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸和1，4_環(huán)己烷二羧酸，或如 果使用二酯，則是對(duì)苯二甲酸二甲酯，間苯二甲酸二甲酯和1，4_環(huán)己烷二羧酸二甲基酯， 其中間苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸的殘基是尤其優(yōu)選的。雖然二羧酸甲酯是最優(yōu)選的實(shí)例案， 但是也可接受的是包括更高級(jí)烷基酯，如乙基、丙基、異丙基、丁基等等。另外，芳族酯(特 別地苯基酯)也可以使用。該磺基聚酯包括約4-約40mol% (基于總重復(fù)單元)的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于 芳族或脂環(huán)族環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基化單體的殘基，其中該官能團(tuán) 是羥基、羧基或它們的結(jié)合物?；腔瘑误w殘基的濃度范圍的附加例子是，以總重復(fù)單元為 基礎(chǔ)，約4-約35mol %，約8-約30mol %和約8-約25mol %。該磺基化單體可以是含有磺 酸鹽基團(tuán)的二羧酸或它的酯，含有磺酸鹽基團(tuán)的二醇，或含有磺酸鹽基團(tuán)的羥基酸。該術(shù)語 “磺酸鹽”指具有結(jié)構(gòu)“_S03M”的磺酸鹽，其中M是磺酸鹽的陽離子?；撬猁}的陽離子可以是 金屬離子如Li+，Na+, K+，Mg++，Ca++，Ni++，F(xiàn)e++等等。另外地，磺酸鹽的陽離子可以是非金屬 的離子如含氮堿，正如例如在美國專利No. 4，304, 901中所述。基于氮的(nitrogen-based) 陽離子是從含氮的堿形成的，后者可以是脂肪族，脂環(huán)族或芳族化合物。此類含氮堿的例子包括氨，二甲基乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，吡啶，嗎啉，和哌啶。因?yàn)楹谢诘幕撬猁} 的單體典型地在熔體中制備聚合物所需要的條件下不是熱穩(wěn)定的，制備含有基于氮的磺酸 鹽基團(tuán)的磺基聚酯的本發(fā)明方法是將含有所需量的呈現(xiàn)其堿金屬鹽的形式的磺酸鹽基團(tuán) 的聚合物分散、消散或溶解在水中，然后將堿金屬陽離子與氮型陽離子進(jìn)行交換。當(dāng)一價(jià)堿金屬離子用作磺酸鹽的陽離子時(shí)，所得磺基聚酯以取決于在聚合物中磺 基化單體的含量、水的溫度、磺基聚酯的表面面積/厚度等等的分散速率完全地分散在水 中。當(dāng)使用二價(jià)金屬離子時(shí)，所得磺基聚酯不容易被冷水分散，但是更容易被熱水分散。在 單種聚合物組合物中多于一種的反荷離子(counterion)的使用是可能的并且可提供定制 (tailor)或微調(diào)(fine-tune)所得制品的水響應(yīng)性(water-responsivity)的方式?；腔?化單體殘基的例子包括其中磺酸鹽基團(tuán)連接于芳族酸核上的單體殘基，例如苯；萘；聯(lián)苯； 氧基二苯基；磺基二苯基；和亞甲基二苯基，或脂環(huán)族環(huán)，例如環(huán)己基；環(huán)戊基；環(huán)丁基；環(huán) 庚基；和環(huán)辛基?？捎糜诒景l(fā)明中的磺基化單體殘基的其它實(shí)例是磺基鄰苯二甲酸、磺基對(duì) 苯二甲酸、磺基間苯二甲酸或它們的結(jié)合的金屬磺酸鹽。可使用的磺基化單體的其它實(shí)例 是5-磺酸鈉間苯二甲酸和它的酯。如果磺基化單體殘基來自5-磺酸鈉間苯二甲酸，則以酸 殘基的總摩爾數(shù)為基礎(chǔ)，典型的磺基化單體濃度范圍是約4-約35mol%，約8-約30mol%， 和約 8-25mol%0用于磺基聚酯的制備中的磺基化單體是已知的化合物并且可通過使用現(xiàn)有技 術(shù)中公知的方法來制備。例如，其中磺酸鹽基團(tuán)連接于芳族環(huán)上的磺基化單體可通過用 發(fā)煙硫酸將芳族化合物磺化以獲得相應(yīng)磺酸，和隨后與金屬氧化物或堿例如乙酸鈉反應(yīng) 制備磺酸鹽而制得。各種磺基化單體的制備程序例如已描述在美國專利No. 3，779，993 ； 3，018，272 和 3，528，947 中。當(dāng)聚合物是分散形式時(shí)，還有可能通過使用例如磺酸鈉鹽和離子交換法，以用不 同的離子如鋅置換該鈉來制備該聚酯。這一類型的離子交換程序一般優(yōu)于用二價(jià)鹽制備聚 合物，只要該鈉鹽通常更可溶于聚合物反應(yīng)物熔融相中就行。磺基聚酯包括一種或多種二醇?xì)埢?，后者可包括脂肪族，脂環(huán)族和芳烷基二醇。 脂環(huán)族二醇例如1，3_和1，4_環(huán)己烷二甲醇可以作為它們的純順式或反式異構(gòu)體或作為 順式和反式異構(gòu)體的混合物而存在。在這里使用的術(shù)語“二元醇(diol)”與術(shù)語“二醇 (glycol) ”是同義的并且指任何二元醇。二醇的例子包括，但不限于，乙二醇；二甘醇；三甘 醇；聚乙二醇；1，3-丙二醇；2，4_ 二甲基-2-乙基己烷-1，3-二醇；2，2_ 二甲基-1，3-丙 二醇；2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇；2-乙基-2-異丁基-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；硫代二乙醇；1，2_環(huán) 己烷二甲醇；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)丁烷二醇； 對(duì)-亞二甲苯基二醇，或一種或多的這些二醇的結(jié)合物。二醇?xì)埢梢园s25m0l%到約IOOmol % (以總二醇?xì)埢鶠榛A(chǔ))的具有以下 結(jié)構(gòu)的聚(乙二醇)的殘基H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)。較低分子量聚乙二醇的非限制性例子，例如， 其中η是2到6，是二甘醇，三甘醇和四甘醇。在這些較低分子量二醇當(dāng)中，二甘醇和三甘醇 是最優(yōu)選的。更高分子量聚乙二醇(這里縮寫為“PEG”)，其中η是7到約500，包括以商品名 CARB0WAX 已知的商品，Dow Chemical Company (以前 Union Carbide)的產(chǎn)品。典型 地，PEG與其它二醇例如二甘醇或乙二醇相結(jié)合使用。以η的值為基礎(chǔ)，它在大于6至500 的范圍內(nèi)，分子量可以是大于300至約22，000g/mol。分子量和mol %彼此成反比；具體地 說，隨著分子量提高，mol%將減少，以便達(dá)到所指定的親水程度。例如，作為這一概念的舉 例可以認(rèn)為，具有1000的分子量的PEG可以占總二醇的至多IOmol %，而具有10，000的分 子量的PEG典型地以低于總二醇的lmol%的量引入。某些二聚體、三聚物和四聚物二醇可以因?yàn)楦狈磻?yīng)而就地形成，該副反應(yīng)可通過 改變工藝條件來控制。例如，不同量的二甘醇，三甘醇和四甘醇的可以通過酸催化脫水反應(yīng) 從乙二醇形成，當(dāng)在酸性條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)時(shí)該脫水反應(yīng)容易發(fā)生。本領(lǐng)域中的那些技 術(shù)人員公知的緩沖溶液的存在可以被添加到反應(yīng)混合物中以便延遲這些副反應(yīng)。然而，如 果緩沖劑被省略并且二聚、三聚和四聚反應(yīng)允許進(jìn)行，則附加的組成寬容范圍是可能的。本發(fā)明的磺基聚酯可以包括0-約25mol% (以總重復(fù)單元為基礎(chǔ))的具有3個(gè)或 更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合。支化單體的非 限制性例子是1，1，1-三羥甲基丙烷，1,1,1-三羥甲基乙烷，甘油，季戊四醇，赤蘚醇，蘇糖 醇(threitol)，二季戊四醇，山梨糖醇，偏苯三酸酐，均苯四酸二酐，二羥甲基丙酸，或它們 的結(jié)合物。支化單體濃度的其它例子是0-約20mol %和0-約IOmol %。支化單體的存在 會(huì)導(dǎo)致對(duì)本發(fā)明磺基聚酯的多個(gè)可能益處，其中包括但不限于，定制流變性、溶解度和拉伸 性能的能力。例如，在恒定的分子量下，與線性類似物相比，支化的磺基聚酯將會(huì)還具有更 高濃度的促進(jìn)聚合后交聯(lián)反應(yīng)的端基。然而在高濃度的支化劑下，該磺基聚酯可以有凝膠 化傾向。用于本發(fā)明纖維的磺基聚酯具有通過使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)如所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員 公知的差示掃描量熱法(“DSC”)針對(duì)干燥聚合物所測(cè)量的至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (縮寫為Tg)。本發(fā)明的磺基聚酯的Tg測(cè)量是通過使用“干燥聚合物”來進(jìn)行的，即這樣的 聚合物樣品，其中通過將聚合物加熱至約200°C的溫度和然后讓樣品回到室溫來驅(qū)除外來 的水或吸收的水。典型地，通過進(jìn)行其中樣品被加熱至高于水蒸發(fā)溫度的溫度的第一次熱 掃描，在該溫度下保持該樣品直至吸收在聚合物中的水的蒸發(fā)已完全(由大而寬的吸熱峰 表示)為止，冷卻樣品至室溫，和然后進(jìn)行第二次熱掃描以獲得Tg測(cè)量值，來將磺基聚酯在 DSC裝置中進(jìn)行干燥。由磺基聚酯顯示出的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的其它例子是至少30°C，至少 350C，至少40°C，至少50°C，至少60°C，至少65°C，至少80°C，和至少90°C。雖然其它Tg是 可能的，但是本發(fā)明的干燥磺基聚酯的典型玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是大約30°C，約48°C，約55°C， 約 65°C，約 70°C，約 75°C，約 85°C，和約 90°C。我們的新型纖維可以由以上所述的磺基聚酯組成或主要由以上所述的磺基聚酯 組成。然而在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的磺基聚酯可以是單種聚酯或可以與一種或多種 補(bǔ)充的聚合物共混以改性所得纖維的性能。補(bǔ)充的聚合物可以是或不是水可分散的，這取 決于應(yīng)用，并且可以與磺基聚酯可混溶或不混溶。如果補(bǔ)充的聚合物是水不可分散的，則優(yōu) 選的是它與磺基聚酯的共混物是不混溶的。在這里使用的術(shù)語“混溶的”是指該共混物具 有單個(gè)、均勻的無定形相，它可由單個(gè)組成依賴性Tg(single composition-dependent Tg) 來顯示。例如，與第二種聚合物可混溶的第一種聚合物可用于“增塑”該第二種聚合物，正如 在例如美國專利No. 6，211，309中所述。相反，在這里使用的術(shù)語“不混溶的”表示顯示有至少2個(gè)無規(guī)混合的相并且具有多于1個(gè)的Tg的共混物。一些聚合物可以是不混溶的，但仍 然與該磺基聚酯相容。可混溶的和不混溶的聚合物共混物的其它一般敘述以及它們表征的 各種分析技術(shù)可以在 Polymer Blends Volumes 1 and 2，由 D. R. Paul and C. B. Bucknall 編輯，2000，John ffiley&Sons, Inc 中找到。可以與磺基聚酯共混的水可分散性聚合物的非限制性例子是聚甲基丙烯酸，聚 乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯-丙烯酸共聚物，聚乙烯基甲基醚，聚乙烯醇，聚氧化乙烯，羥丙 基纖維素，羥丙基甲基纖維素，甲基纖維素，羥乙基纖維素乙基醚(ethyl hydroxyethyl cellulose)，異丙基纖維素，甲基醚淀粉，聚丙烯酰胺，聚(N-乙烯基己內(nèi)酰胺)，聚乙 基噴唑啉，聚(2_異丙基_2_嗝唑啉)，聚乙烯基甲基嗝唑烷酮(polyvinyl methyl oxazolidone)，水可分散性磺基聚酯，聚乙烯基甲基嗝唑烷酮(polyvinyl methyl oxazolidimone)，聚(2，4_ 二甲基_6_三嗪基乙烯)，和環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物?？?以與磺基聚酯共混的是水不可分散的聚合物的例子不可，但不限于，聚烯烴，如聚乙烯和聚 丙烯的均聚物和共聚物；聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)；聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)；和聚酰 胺，如尼龍-6 ；聚交酯；己內(nèi)酯出astar Bio [聚(己二酸-co-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)， Eastman Chemical Company的產(chǎn)品]；聚碳酸酯；聚氨酯；和聚氯乙烯。依據(jù)本發(fā)明，多于一種的磺基聚酯的共混物可用于定制所得纖維或纖維制品(例 如非織造織物或網(wǎng)幅)的最終使用性能。一種或多種磺基聚酯的共混物對(duì)于水可分散性、 單組分的纖維將具有至少25°C的Tg以及對(duì)于多組分纖維具有至少57°C的Tg。因此，共混 物也可用于改變磺基聚酯的加工性能，有利于非織造的制造。在另一個(gè)實(shí)施例中，聚丙烯和 磺基聚酯的不混溶的共混物可以獲得普通的非織造網(wǎng)幅，它將分裂和完全分散在水中，因 為真實(shí)的溶解度是不需要的。在后一種例子中，所需特性涉及到保持聚丙烯的物理性能，而 磺基聚酯是在該產(chǎn)品的實(shí)際使用過程中的唯一旁觀者(spectator)，或另外，磺基聚酯是易 消失的并且在使用該產(chǎn)品的最終形式之前被除去。磺基聚酯和補(bǔ)充的聚合物可以在間歇的，半連續(xù)式的，或連續(xù)過程中被共混。小 規(guī)模的批料可以在熔紡纖維之前在本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員公知的任何高強(qiáng)度混合設(shè)備 如班伯里密煉機(jī)中容易地制備。這些組分也可在合適溶劑中形成的溶液中進(jìn)行共混。熔 融共混方法包括將磺基聚酯和補(bǔ)充的聚合物在足以熔化該聚合物的溫度下進(jìn)行共混。該 共混物可以被冷卻和制粒以供其它使用，或熔化共混物可以直接從該熔化共混物進(jìn)行熔體 紡絲，得到纖維形式。在這里使用的術(shù)語“熔化”包括，但不限于，僅僅軟化該聚酯。對(duì)于 聚合物領(lǐng)域中一般已知的熔體混合方法，參見Mixing and Compounding of Polymers (I. Manas—Zloczower&Z. Tadmor editors, Carl Hanser Verlag Publisher,1994, New York, N. Y.)。本發(fā)明還提供包括具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的磺基聚酯的水可分散 性纖維，其中該磺基聚酯包括(A)，以總酸殘基為基礎(chǔ)，約50-約96m0l%的間苯二酸或?qū)Ρ蕉姿岬囊环N或多 種殘基；(B)以總酸殘基為基礎(chǔ)，約4-約30mOl%的磺酸鈉間苯二甲酸的殘基；(C) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中至?5mol% (基于總二醇?xì)埢?是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)
H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)，0_約20mol % 的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合。 正如以上所述，該纖維可以任選地包括與該磺基聚酯共混的第一種水可分散的聚合物；和 任選地，與該磺基聚酯共混并使得該共混物是不混溶的共混物的水不可分散的聚合物。我 們的纖維含有以纖維的總重量為基礎(chǔ)低于10wt%的顏料或填料。第一種水可分散的聚合 物是如以上所述。該磺基聚酯應(yīng)該具有至少25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，但是可具有例如 約:35°C，約48°C，約55°C，約65°C，約70°C，約75°C，約85°C和約90°C的Tg。磺基聚酯可以 含有其它濃度的間苯二酸殘基，例如約60-約95mol %，和約75-約95mol %。間苯二酸殘 基濃度范圍的其它例子是約70-約85mol %，約85-約95mol %和約90-約95mol %。該磺 基聚酯還可包括約25-約95mol%的二甘醇的殘基。二甘醇?xì)埢鶟舛确秶钠渌影?約50-約95mol %，約70-約95mol %，和約75-約95mol %。該磺基聚酯還可包括乙二醇 和/或1，4_環(huán)己烷二甲醇(這里縮寫為“CHDM”)的殘基。CHDM殘基的典型濃度范圍是約 10-約75mol %，約25-約65mol %，和約40-約60mol %。乙二醇?xì)埢牡湫蜐舛确秶羌s 10-約75mol%，約25-約65mol%，和約40-約60mol%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該磺基聚 酯包括約75-約96m0l%的間苯二酸的殘基和約25-約95mol %的二甘醇的殘基。本發(fā)明的磺基聚酯能夠通過使用典型的縮聚反應(yīng)條件，容易從合適的二羧酸，酯， 酸酐，或鹽，磺基化單體，以及合適的二醇或二醇混合物制備。它們可以通過連續(xù)，半連續(xù) 和間歇操作的模式來進(jìn)行并且可以采用各種的反應(yīng)器類型。合適反應(yīng)器類型的例子包括， 但不限于，攪拌釜，連續(xù)攪拌釜，淤漿反應(yīng)器，管式反應(yīng)器，刮膜(wiped-film)反應(yīng)器，降膜 (falling film)反應(yīng)器或擠出反應(yīng)器。在這里使用的術(shù)語“連續(xù)”是指一種方法，其中同時(shí) 按照連續(xù)方式反應(yīng)物被引入和產(chǎn)物被排出。對(duì)于“連續(xù)”是指，該方法是基本上或完全的連 續(xù)操作并且與“間歇”方法形成對(duì)比?！斑B續(xù)”無論如何不是指禁止由于例如啟動(dòng)、反應(yīng)器維 護(hù)或日程表規(guī)定的停工期所導(dǎo)致的在方法的連續(xù)性上的正常中斷。在這里使用的術(shù)語“間 歇”過程是指某方法，在該方法中全部的反應(yīng)物被添加到反應(yīng)器，然后根據(jù)反應(yīng)的預(yù)定過程 進(jìn)行加工，在該方法中沒有原料加入到或排出到反應(yīng)器中。該術(shù)語“半連續(xù)”是指某方法， 其中在該方法的開始加入一些的反應(yīng)物，然后隨著反應(yīng)進(jìn)展連續(xù)加入剩下的反應(yīng)物。另外 地，半連續(xù)方法也可包括與間歇方法類似的方法，其中在該方法的開始添加全部的反應(yīng)物， 只是隨著反應(yīng)進(jìn)展，一種或多種的產(chǎn)物連續(xù)地排出。由于經(jīng)濟(jì)上的原因該方法理想地作為 連續(xù)方法來操作并且導(dǎo)致聚合物的優(yōu)異著色，因?yàn)槿绻诜磻?yīng)器中在升高的溫度下停留太 長的時(shí)間，磺基聚酯在外觀上會(huì)變差。本發(fā)明的磺基聚酯是通過所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的程序制備的。磺基化單 體最常常被直接添加到反應(yīng)混合物(從它制備聚合物)中，盡管其它方法是已知的并且也 可使用，例如在US專利No. 3，018，272，3，075，952和3，033，822中所述?；腔瘑误w、二醇 組分和二羧酸組分的反應(yīng)可通過使用普通的聚酯聚合條件來進(jìn)行。例如，當(dāng)利用酯交換反 應(yīng)制備磺基聚酯，即從二羧酸組分的酯形式制備時(shí)，反應(yīng)過程可以包括兩個(gè)步驟。在第一步 驟中，二醇組分和二羧酸組分例如間苯二甲酸二甲酯在升高的溫度下，典型地約150°C -約 250°C，在約0. OkPa表壓(gauge)到約414kPa表壓(60磅/平方英寸，"psig")的壓力 下反應(yīng)約0. 5-約8小時(shí)。優(yōu)選，酯交換反應(yīng)的溫度是約180°C -約230°C進(jìn)行約1_約4小時(shí)，而優(yōu)選的壓力是約103kl^表壓(15psig)到約2761tfa表壓GOpsig)。此后，反應(yīng)產(chǎn)物在 更高溫度下和在降低的壓力下加熱以形成磺基聚酯且伴有二醇的釋放，該二醇在這些條件 下容易蒸發(fā)并且從體系中除去。該第二步驟或縮聚步驟在更高的真空和溫度下繼續(xù)進(jìn)行， 該溫度一般是約230°C -約350°C，優(yōu)選約250°C -約310°C和最優(yōu)選約260°C -約290°C， 進(jìn)行約0. 1-約6小時(shí)，或優(yōu)選，進(jìn)行約0. 2-約2小時(shí)，直到獲得具有所需聚合度(由特性 粘度測(cè)定)的聚合物為止。該縮聚步驟可以在約53kPa(400乇)到約0. 013kPa(0. 1乇) 范圍內(nèi)的低壓下進(jìn)行。攪拌或合適的條件用于兩個(gè)階段中以確保足夠的熱傳遞和反應(yīng)混合 物的表面更新。兩個(gè)階段的反應(yīng)是通過合適的催化劑來促進(jìn)，例如烷氧基鈦化合物，堿金屬 氫氧化物和醇化物，有機(jī)羧酸的鹽，烷基錫化合物，金屬氧化物，等等。三階段的制造程序， 與在美國專利No. 5，290, 631中所述的類似，也可使用，特別當(dāng)使用酸和酯的混合單體原料 時(shí)。為了確保二醇組分和二羧酸組分之間利用酯交換反應(yīng)機(jī)理所進(jìn)行的反應(yīng)被驅(qū)動(dòng) 至完成，優(yōu)選的是使用約1.05-約2. 5摩爾的二醇組分/1摩爾二羧酸組分。然而，本領(lǐng)域 中技術(shù)人員將會(huì)理解，二醇組分與二羧酸組分的比率一般是由其中進(jìn)行反應(yīng)過程的反應(yīng)器 的設(shè)計(jì)所決定的。在利用直接酯化制備磺基聚酯的方法中(即從二羧酸組分的酸形式制備)，磺基 聚酯是通過二羧酸或二羧酸的混合物與二醇組分或二醇組分的混合物進(jìn)行反應(yīng)來生產(chǎn)。反 應(yīng)是在約 7kPa 表壓(Ipsig)-約 1379kPa 表壓(200psig)，優(yōu)選低于 689kPa(IOOpsig)的 壓力下進(jìn)行以生產(chǎn)具有約1.4-約10的平均聚合度的低分子量、線性或支化的磺基聚酯產(chǎn) 物。在直接酯化反應(yīng)過程中使用的溫度典型地是約180°C -約280°C，更優(yōu)選約220°C -約 270°C。該低分子量聚合物然后通過縮聚反應(yīng)來聚合。本發(fā)明的水可分散的和多組分的纖維和纖維制品也可含有不損害它們的最終用 途的其它普通添加劑和成分。例如，諸如填料，表面摩擦改性劑，光和熱穩(wěn)定劑，擠出助劑， 抗靜電劑，著色劑，染料，顏料，熒光增白劑，抗微生物劑，防偽標(biāo)記物，疏水性和親水性增強(qiáng) 劑，粘度調(diào)節(jié)劑，滑動(dòng)劑，增韌劑，粘合促進(jìn)劑等等之類的添加劑都可以使用。本發(fā)明的纖維和纖維制品不需要添加劑例如顏料、填料、油，蠟或脂肪酸整理劑的 存在來防止在加工過程中纖維的粘連或熔合。在這里使用的術(shù)語“粘連或熔合”是指纖維 或纖維制品粘在一起或熔合成團(tuán)塊，使得纖維不能加工或不能用于其預(yù)期用途。粘連和熔 合將會(huì)在纖維或纖維制品的加工過程中發(fā)生或在幾天或幾個(gè)星期的貯存時(shí)間中發(fā)生，并且 在熱、潮濕的條件下加劇。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，以纖維或纖維制品的總重量為基礎(chǔ)，該纖維和纖維 制品將含有低于10wt%的此類防粘連添加劑。例如，纖維和纖維制品可以含有低于10wt% 的顏料或填料。在其它實(shí)例中，以該纖維的總重量為基礎(chǔ)，該纖維和纖維制品可以含有低于 9wt%，低于5wt%，低于3wt%，低于，和0襯％的顏料或填料。著色劑(有時(shí)稱為調(diào) 色劑(toner))可以被添加，為磺基聚酯賦予所需中性色調(diào)(neutral hue)和/或明亮度。 當(dāng)有色纖維是所希望的時(shí)，顏料或著色劑可以在二醇單體和二羧酸單體的反應(yīng)過程中包括 在該磺基聚酯反應(yīng)混合物中、或它們與預(yù)先形成的磺基聚酯進(jìn)行熔融共混。包括著色劑的 優(yōu)選方法是使用具有含反應(yīng)活性基團(tuán)的熱穩(wěn)定性有機(jī)著色化合物的著色劑，使得該著色劑 被共聚合和引入到該磺基聚酯中以改進(jìn)它的色調(diào)。例如，著色劑如具有反應(yīng)性羥基和/或羧基的染料，其中包括但不限于，藍(lán)色和紅色的取代蒽醌，可以共聚合到聚合物鏈中。當(dāng)染 料用作著色劑時(shí)，它們可以在酯交換或直接酯化反應(yīng)之后被添加到共聚酯反應(yīng)過程中。對(duì)于本發(fā)明的目的，術(shù)語“纖維”指能夠形成為兩維或三維制品如機(jī)織物或非 織造的高長寬比率的聚合物體。在本發(fā)明的背景中，該術(shù)語“纖維(單數(shù))”與“纖維 (復(fù)數(shù))”同義，并且是指一根或多根纖維。本發(fā)明的纖維可以是單組分纖維，雙組分或 多組分纖維。在這里使用的術(shù)語“單組分纖維”是指通過將單種磺基聚酯、一種或多種 磺基聚酯的共混物、或一種或多種磺基聚酯與一種或多種其它聚合物的共混物熔融紡 絲所制備的纖維，并且包括短纖維，長絲纖維和復(fù)絲纖維?！皢谓M分(unicomponent) ”與 術(shù)語“單組分(monocomponent)"同義且包括“雙成分(biconstituent)"或“多成分 (multiconstituent)”纖維，并且指從作為共混物從同一臺(tái)擠出機(jī)擠出的至少兩種聚合物 所形成的纖維。單組分或雙成分纖維不具有在纖維的整個(gè)橫截面積中的相對(duì)固定位置的 不同區(qū)段中排列的各種聚合物組分，以及該各種聚合物沿著纖維的整個(gè)長度通常不是連續(xù) 的，而是通常形成隨意起始和終止的原纖維或原纖絲(protofibrils)。因此，該術(shù)語“單 組分”不希望排除從聚合物或一種或多種聚合物的共混物形成的纖維，為了著色、抗靜電性 能、潤滑、親水性等目的可以在聚合物或聚合物共混物中添加少量的添加劑。相反，在這里使用的術(shù)語“多組分纖維”是指，通過在單獨(dú)的各擠出機(jī)中熔化兩種 或多種的纖維形成用聚合物，將所得多個(gè)聚合物流股引入到具有許多個(gè)分配流路的一個(gè)噴 絲板中但被一起紡絲以形成一根纖維所制備的纖維。多組分纖維也有時(shí)稱為共軛或雙組分 纖維。這些聚合物在共軛纖維的整個(gè)橫截面中的基本上固定位置的不同節(jié)段或區(qū)段中排 列，并且沿著共軛纖維的長度連續(xù)地延伸。該多組分纖維的構(gòu)型可以是，例如皮/芯型排 列，其中一種聚合物被另一種包圍，或可以是并列型排列，桔瓣(Pie)型排列或“海-島”型 排列。例如，多組分纖維可以通過將磺基聚酯和一種或多種水不可分散的聚合物單獨(dú)經(jīng)由 具有異形或工程設(shè)計(jì)的橫向幾何結(jié)構(gòu)(例如“海-島”構(gòu)型或桔瓣構(gòu)型)的噴絲板擠出來 制備。多組分纖維典型地是具有異形或圓形橫截面的短纖維，長絲纖維或復(fù)絲纖維。大部 分的纖維形式是熱定形(heatset)的。該纖維可以包括這里所述的各種抗氧化劑，顏料和 添加劑。長絲纖維一般具有約15-約8000旦尼爾數(shù)/長絲(下面縮寫為“d/f”)的尺寸。 本發(fā)明的新型纖維典型地具有在約40至約5000之間的d/f值。長絲可以是單組分或多組 分纖維的形式。本發(fā)明的復(fù)絲纖維優(yōu)選具有對(duì)于熔噴網(wǎng)幅而言的約1. 5微米的尺寸，對(duì)于 短纖維而言約0. 5-約50d/f的尺寸，和對(duì)于長絲纖維而言至多約5000d/f的尺寸。復(fù)絲纖 維纖維也可用作卷曲的(crimped)或未卷曲的紗和絲束。用于熔噴網(wǎng)幅和熔紡織物中的纖 維可以按照微旦尼爾尺寸來生產(chǎn)。在這里使用的術(shù)語“微旦尼爾”是指ld/f或更低的d/ f值。例如，本發(fā)明的微旦尼爾纖維典型地具有1或更低，0. 5或更低，或0. 1或更低的d/f 值。納米纖維也能夠通過靜電紡絲(electrostatic spinning)來生產(chǎn)。如以上所述，磺基聚酯對(duì)于具有異形橫截面的雙組分和多組分纖維的制備也是有 利的。我們發(fā)現(xiàn)，具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的磺基聚酯或磺基聚酯的共混物特 別可用于多組分纖維，以防止在紡絲和卷取過程中纖維的粘連和熔合。因此，本發(fā)明提供具 有異形橫截面的多組分纖維，它包括(A)具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(i) 一種或多種二羧酸的殘基；(ii)基于總重復(fù)單元約4-約40mol%的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族 環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或 它們的結(jié)合；(iii) 一種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總二醇?xì)埢辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)基于總重復(fù)單元0-約25mol %的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘 基，其中官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；和(B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散性聚合物的多個(gè)節(jié)段，其中 該節(jié)段基本上被介入在節(jié)段之間的磺基聚酯彼此分隔開；其中該纖維具有“海-島”或桔瓣橫截面，并且含有以纖維的總重量為基礎(chǔ)低于 IOwt %的顏料或填料。二羧酸，二醇，磺基聚酯，磺基化單體和支化單體殘基與前面對(duì)于本發(fā)明的其它實(shí) 施方案所述的相同。對(duì)于多組分纖維，理想的是該磺基聚酯具有至少57°C的Tg。由我們的 多組分纖維的磺基聚酯或磺基聚酯共混物所顯示出的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的其它例子是至少 60 V，至少65°C，至少70 V，至少75°C，至少80 V，至少85°C，和至少90 V。此外，為了獲得 具有至少57°C的Tg的磺基聚酯，一種或多種磺基聚酯的共混物能夠以不同比例使用以獲 得具有所需Tg的磺基聚酯共混物。磺基聚酯共混物的Tg可以通過使用磺基聚酯組分的Tg 的重均值來計(jì)算。例如，具有48°C的Tg的磺基聚酯按照與具有65°C的Tg的另一種磺基聚 酯按照25 75wt wt比率摻混，得到具有大約61°C的Tg的磺基聚酯共混物。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多組分纖維的水可分散的磺基聚酯組分可具有允 許至少一種的下列情況出現(xiàn)的一些性能(A)該多組分纖維紡絲到所希望的低旦尼爾數(shù)，(B)在這些多組分纖維中的磺基聚酯在從纖維形成的網(wǎng)幅的水刺過程中對(duì)于去除 是抵抗的，但是在水刺之后在升高的溫度下可有效地除去，和(C)該多組分纖維是加熱可定形的，以得到穩(wěn)定的、強(qiáng)韌(strong)的織物。在使用 具有一定的熔體粘度和一定水平的磺基化單體殘基的磺基聚酯實(shí)現(xiàn)這些目的時(shí)獲得了令 人驚訝的和出乎意外的結(jié)果。因此，在本發(fā)明的這些實(shí)施方案中，提供具有異形橫截面的多組分纖維，它包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)區(qū)域，其中 這些區(qū)域基本上被介入在這些區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開，其中該纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；其中水可分散的磺基聚酯顯示出在240°C下和在1拉德/秒的應(yīng)變速率下測(cè)量的 低于約12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包括低于約25mol%的至少一種磺基化單體的殘基。用于這些多組分纖維中的磺基聚酯具有一般低于約12，000泊的熔體粘度。優(yōu)選， 根據(jù)在240°C和1拉德/秒剪切速率下所測(cè)量，磺基聚酯的熔體粘度是低于10，000泊，更優(yōu) 選低于6，000，和最優(yōu)選低于4，000泊。在另一個(gè)方面，該磺基聚酯顯示出在240°C和1拉 德/秒剪切速率下所測(cè)量的在約1000-12000泊之間，更優(yōu)選在2000-6000泊之間，和最優(yōu) 選在2500-4000泊之間的熔體粘度。在測(cè)定該粘度之前，樣品在60°C下在真空烘箱中干燥2 天。通過使用25mm直徑平行板幾何結(jié)構(gòu)，在Imm縫隙設(shè)定值下，在流變儀上測(cè)量熔體粘度。 在1-400拉德/秒和10%應(yīng)變振幅的應(yīng)變速率范圍中進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描。然后在240°C和 1拉德/秒的應(yīng)變速率下測(cè)量粘度。在根據(jù)本發(fā)明的這一方面所使用的磺基聚酯聚合物中，作為在磺基聚酯中的總二 酸或二醇?xì)埢陌俜謹(jǐn)?shù)報(bào)道，該磺基化單體殘基的量一般是低于約25mol %，和優(yōu)選低于 20mol %。更優(yōu)選，該水平是在約4-約20mol %之間，甚至更優(yōu)選在約5-約12mol %之間， 和最優(yōu)選在約7-約IOmol %之間。本發(fā)明所使用的磺基化單體具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳 族或脂環(huán)族環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)，其中官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合物?；撬?鈉間苯二酸單體是特別優(yōu)選的。除前面所述的磺基化單體之外，磺基聚酯優(yōu)選包括一種或多種二羧酸的殘基，一 種或多種二醇?xì)埢渲兄辽?5mol% (以總二醇?xì)埢鶠榛A(chǔ))是具有以下結(jié)構(gòu)的聚(乙二 醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和以總重復(fù)單元為基礎(chǔ)0_約20mOl%的具有 3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合物。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，該磺基聚酯包括約80-96mOl%二羧酸殘基，約4-約 20mol%磺基化單體殘基，和100mol%二醇?xì)埢?有200%的總mol%，S卩，100mol%二酸和 IOOmol %二醇)。更具體地說，該磺基聚酯的二羧酸部分包括約60-80mOl%對(duì)苯二甲酸，約 0-30mol%間苯二酸，和約4-20mol% 5-磺酸鈉間苯二甲酸(5-SSIPA)。二醇部分包括約 0-50mol %二甘醇和約50-100mol %乙二醇。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施方案的示例性配方隨后 進(jìn)行闡述。
權(quán)利要求
1.包括至少一種水不可分散的聚合物的水不可分散的聚合物微纖維，其中該水不可分 散的聚合物微纖維具有低于5微米的等效直徑和低于25毫米的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水不可分散的聚合物微纖維，其中該水不可分散的聚合物微纖維 具有低于3微米的等效直徑和選自于低于25毫米、低于10毫米、低于6. 5毫米和低于3. 5 毫米的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水不可分散的聚合物微纖維，它是由包括以下步驟的方法制 備的a)提供具有異形橫截面的短切多組分纖維，該多組分纖維包括至少一種水可分散的磺基聚酯；和包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域，其中 該微纖維區(qū)域基本上被介入在該微纖維區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開；和b)將該水不可分散的聚合物微纖維與該水可分散的磺基聚酯分離開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的水不可分散的聚合物微纖維，其中該多組分纖維具有異形的橫截 面，該微纖維包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域， 其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在這些微纖維區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開，其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約 12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包括低于 約25mol%的至少一種磺基單體的殘基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的水不可分散的聚合物微纖維，其中該多組分纖維具有異形橫截 面，該微纖維包括(A)具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(i) 一種或多種二羧酸的殘基；( )基于總重復(fù)單元約4-約40mol%的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族環(huán)上 的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們 的結(jié)合；(iii)一種或多種二醇?xì)埢?，其中基于總的二醇?xì)埢闹辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu) 的聚(乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)基于總重復(fù)單元的0-約25mol%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基， 其中官能團(tuán)是羥基，羧基或它們的結(jié)合；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域， 其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在這些微纖維區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的水不可分散的聚合物微纖維，其中該多組分纖維具有異形橫截 面，該微纖維包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域，其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在這些微纖維區(qū)域之間的磺基聚酯彼此分隔開，其中該纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；和其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約 12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包括低于 約25mol %的至少一種磺基單體的殘基=。
7.包括權(quán)利要求1或2的該水不可分散的聚合物微纖維的非織造制品。
8.權(quán)利要求7的非織造制品，其中非織造制品是通過干法鋪網(wǎng)法或濕法鋪網(wǎng)法生產(chǎn)的。
9.權(quán)利要求8的非織造制品，其中至少的該水不可分散的聚合物微纖維包含在該 非織造制品中。
10.權(quán)利要求8的非織造制品，其中至少25%的該水不可分散的聚合物微纖維包含在 該非織造制品中。
11.權(quán)利要求8的非織造制品，其中至少50%的該水不可分散的聚合物微纖維包含在 該非織造制品中。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的非織造制品，其中該水不可分散的聚合物微纖維包括選自聚烯 烴，聚酯，聚酰胺，聚交酯，聚己酸內(nèi)酯，聚碳酸酯，聚氨酯，纖維素酯，和聚氯乙烯中的至少 一種聚合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的非織造制品，其中該非織造制品是選自過濾介質(zhì)，非織造織物， 非織造網(wǎng)幅，食品制備用的過濾介質(zhì)，醫(yī)用過濾介質(zhì)，和紙的制品。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的非織造制品，進(jìn)一步包括至少一種其它纖維。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的非織造制品，進(jìn)一步包括至少一種添加劑。
16.生產(chǎn)非織造制品的方法，該方法包括a)提供從多組分纖維生產(chǎn)的水不可分散的聚合物微纖維；b)利用濕法成網(wǎng)法或干法成網(wǎng)法生產(chǎn)該非織造制品。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該多組分纖維是具有異形橫截面的多組分纖維，該 多組分纖維包括A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和B)包括與磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域，其中 該微纖維區(qū)域基本上被介入在該微纖維區(qū)域之間的該磺基聚酯彼此分隔開。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該多組分纖維具有異形橫截面，該方法包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域， 其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在該微纖維區(qū)域之間的該磺基聚酯彼此分隔開，其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約 12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包括低于 約25mol%的至少一種磺基單體的殘基。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該多組分纖維具有異形橫截面，該方法包括(A)具有至少57°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的水可分散的磺基聚酯，該磺基聚酯包括(i) 一種或多種二羧酸的殘基；(ii)基于總重復(fù)單元約4-約40mol%的具有2個(gè)官能團(tuán)和連接于芳族或脂環(huán)族環(huán)上 的一個(gè)或多個(gè)磺酸鹽基團(tuán)的至少一種磺基單體的殘基，其中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們 的結(jié)合；(iii)一種或多種二醇?xì)埢渲谢诳偠細(xì)埢辽?5mol%是具有下面結(jié)構(gòu)的聚 (乙二醇)H- (OCH2-CH2)n-OH其中η是在2至約500之間的整數(shù)；和(iv)基于總重復(fù)單元0-約25mol%的具有3個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的支化單體的殘基，其 中該官能團(tuán)是羥基、羧基或它們的結(jié)合；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域， 其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在該微纖維區(qū)域之間的該磺基聚酯彼此分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該多組分纖維具有異形橫截面，該方法包括(A)至少一種水可分散的磺基聚酯；和(B)包括與該磺基聚酯不混溶的一種或多種水不可分散的聚合物的多個(gè)微纖維區(qū)域， 其中該微纖維區(qū)域基本上被介入在該微纖維區(qū)域之間的該磺基聚酯彼此分隔開，其中該纖維具有低于約6旦尼爾/每根長絲的初紡旦尼爾數(shù)；和其中該水可分散的磺基聚酯具有在1拉德/秒的應(yīng)變速率下在240°C下測(cè)量的低于約 12，000泊的熔體粘度，和其中，以二酸或二醇?xì)埢目偰枖?shù)為基礎(chǔ)，該磺基聚酯包括低于 約25mol%的至少一種磺基單體的殘基。
21.生產(chǎn)水不可分散的聚合物微纖維的方法，該方法包括a)將多組分纖維切成短切多組分纖維；b)讓含纖維的原料與水接觸以生產(chǎn)纖維混合淤漿；其中該含纖維的原料包括短切多 組分纖維；c)加熱該纖維混合淤漿，以生產(chǎn)加熱的纖維混合淤漿；d)任選地，在剪切區(qū)段中混合該纖維混合淤漿；e)從該多組分纖維中除去至少一部分的該磺基聚酯，以生產(chǎn)出包括磺基聚酯分散體和 水不可分散性聚合物微纖維的淤漿混合物；和f)從該淤漿混合物中分離該水不可分散的聚合物微纖維。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該水不可分散的聚合物微纖維用于濕法成網(wǎng)方法或 干法成網(wǎng)方法中。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該水不可分散的聚合物微纖維淤漿進(jìn)一步包括選自 纖維素纖維漿料，玻璃纖維，聚酯纖維，尼龍纖維，聚烯烴纖維，人造絲纖維和纖維素酯纖維 中的至少一種纖維。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中步驟16b該水包括至少一種水軟化劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該水軟化劑是螯合劑或鈣離子多價(jià)螯合劑。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中該水軟化劑選自聚丙烯酸鈉鹽；馬來酸或丁二酸的 鈉鹽；二亞乙基三胺五乙酸；二亞乙基三胺-N，N, N'，N，，N”-五乙酸；噴替酸；N，N-雙雙-(羧甲基)氨基)乙基)_甘氨酸；二亞乙基三胺五乙酸；[[(羧甲基)亞胺基] 雙(亞乙基次氮基)]-四乙酸；依地酸；乙二胺四乙酸；EDTA，游離堿；EDTA游離酸；乙二胺-N，N，N'，N，-四乙酸；乙二胺四乙酸；乙二胺四乙酸；N，N，-1，2-乙烷二基雙-(N-(羧 甲基)甘氨酸)；乙二胺四乙酸；N，N-雙(羧甲基)甘氨酸；次氮基三乙酸；次氮基三乙酸； α, α', α ”-三甲基胺三羧酸；三(羧甲基)胺；次氮基三乙酸；次氮基三乙酸；次氮基_2， 2’，2”-三乙酸；次氮基三乙酸二鈉；次氮基三乙酸；和它們的混合物。
27.生產(chǎn)非織造制品的濕法成網(wǎng)方法，該濕法成網(wǎng)方法包括a)任選，漂洗該水不可分散的聚合物微纖維；b)將水添加到水不可分散的聚合物微纖維中以生產(chǎn)水不可分散的聚合物微纖維淤漿；c)任選，將其它纖維和/或添加劑添加到該水不可分散的聚合物微纖維或水不可分散 的聚合物微纖維淤漿中；和d)將該含有水不可分散的聚合物微纖維的淤漿轉(zhuǎn)移到濕法成網(wǎng)非織造區(qū)段中以生產(chǎn) 非織造制品。
全文摘要
提供包括至少一種水不可分散的聚合物的水不可分散的聚合物微纖維，其中水不可分散的聚合物微纖維具有低于5微米的等效直徑和低于25毫米的長度。還提供生產(chǎn)水不可分散的聚合物微纖維的方法，該方法包括a)將多組分纖維切成短切多組分纖維；b)讓含纖維的原料與水接觸以生產(chǎn)纖維混合淤漿；其中含纖維的原料包括短切多組分纖維；c)加熱該纖維混合淤漿，生產(chǎn)加熱的纖維混合淤漿；d)任選地，在剪切區(qū)段中混合該纖維混合淤漿；e)從多組分纖維中除去至少一部分的磺基聚酯，生產(chǎn)出包括磺基聚酯分散體和水不可分散性聚合物微纖維的淤漿混合物；和f)從該淤漿混合物中分離出水不可分散性聚合物微纖維。還提供生產(chǎn)非織造制品的方法。
文檔編號(hào)D01F6/62GK102046860SQ200980120628
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者D·W·科洛斯維, M·G·米切爾, R·K·古普塔 申請(qǐng)人:伊士曼化工公司