弹性、耐热和耐湿的双组分和双成分纤维制造技术

一种具有外表面的纤维，所述纤维包括至少两种弹性聚合物，一种聚合物可热定形，而另一种聚合物耐热，所述耐热的聚合物包括至少一部分所述外表面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请要求2001年7月17日提交的第60/306,018号美国临时专利申请的权益。本专利技术涉及弹性纤维。一方面，本专利技术涉及弹性、耐热和耐湿的纤维，同时另一方面，本专利技术涉及弹性、耐热和耐湿的双组分或双成分纤维。另一方面，本专利技术涉及具有芯/鞘构造的这种双组分和双成分纤维。再一方面，本专利技术涉及弹性、耐热和耐湿的双组分或双成分纤维，其中形成鞘的聚合物至少部分交联，而形成芯的聚合物是可热定形的。
技术介绍
生产各种耐用制品例如运动服、家具装饰材料需要具有出色拉伸性和弹性的材料。拉伸性和弹性是紧密贴合穿着者身体或与物品外形一致性能的原因。人们一直渴望，在体温下能重复拉伸和回缩使用，并保持随形地配合。在施加斜向力后，如果材料弹性回复的百分数高(即，永久变形的百分数低)，则该材料一般看作具有弹性特征。理想地，弹性材料特征在于其结合了3种重要性质永久变形百分数低，应变时的应力或载荷低，以及应力松弛或载荷松弛的百分数低。即，弹性材料的特征是其具有如下性质(1)拉伸材料所需的应力或载荷低，(2)一旦材料被拉伸，没有或只有很低的应力松弛或卸载，而且(3)在拉伸、斜向或应变中断后，能完全或高度回复到初始尺寸。弹力纤维(spandex)是一种嵌段聚氨酯弹性材料，人们熟知它能表现出接近理想的弹性。但是，不仅弹力纤维的成本抑制了它的许多应用，而且它在提高的温度下显示差的耐湿性。这又损害了由它制造的织物用常规含水染色方法的着色能力。例如，热熔染色方法是一种采用超过200C的温度的含水方法。弹力纤维制造的织物不能在不减低其弹性情况下承受这种工艺条件，由此，弹力纤维制造的织物必须在更低的温度下加工。这导致更高的加工成本以及织物更少的染料上染量。已知包括聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等的弹性材料。这些包括美国专利4,425,393，4,957,790，5,272,236，5,278,272，5,324,576，5,380,810，5,472,775，5,525,257，5,858,885，6,140,442和6,225,243，所有这些专利在此引入作为参考。尽管有这些公开内容，但是目前需要成本有效的高温下具有良好耐湿性的弹性制品。本专利技术的一个实施方案为一种具有外表面的纤维，该纤维包括至少两种弹性聚合物，一种聚合物可热定形，另一种聚合物耐热，该耐热的聚合物包括至少一部分外表面。本专利技术的另一个实施方案是具有外表面的双组分或双成分纤维，该纤维包括至少两种弹性聚合物，一种聚合物可热定形，而另一种聚合物耐热，该耐热的聚合物包括至少一部分外表面。优选该纤维具有芯/鞘构造，其中芯包括可热定形的聚合物而该鞘包括该耐热的聚合物。本专利技术的另一个实施方案是一种芯/鞘构造的双组分或双成分纤维，其中该芯包括热塑性聚氨基甲酸酯(urethanes)(也称热塑性聚氨酯)而该鞘包括均匀支链化的聚烯烃。在一个优选实施方案中，该均匀支链化的聚烯烃是均匀支链化的聚乙烯，更优选是均匀支链化的、基本上线型的聚乙烯。本专利技术的另一个实施方案是一种芯/鞘构造的双组分或双成分纤维，其中鞘聚合物的凝胶含量大于约30％。聚合物凝胶含量是聚合物交联程度的一种度量，且交联的聚合物鞘贡献于当温度超过鞘聚合物的熔融温度时，保持纤维结构的完整性。本专利技术的另一个实施方案是具有外表面的纤维，该纤维包括(a)至少两种弹性聚合物，一种聚合物为可热定形的弹性聚合物，例如热塑性聚氨基甲酸酯，和另一种聚合物是耐热聚烯烃，例如聚乙烯，该耐热聚合物包括至少一部分外表面，和(b)增容剂。优选，该增容剂是一种官能化的乙烯聚合物，更优选是含至少一个酐或酸基的乙烯聚合物，甚至更优选是其中至少一些酐或酸基与胺反应的乙烯聚合物。使用增容剂促进了双组分纤维的芯和鞘聚合物之间的粘合，而且促进了双成分纤维的成分之间的粘合。本专利技术的另一个实施方案是一种由上述双组分和/或双成分纤维制造的制品。附图显示了热力学分析仪(TMA)探头渗透数据图，它证明一种热塑性聚氨酯比另一种热塑性聚氨酯的软化温度更高。弹性双组分和双成分纤维在说明书中用到时，“纤维”或“纤维状”是指颗粒材料，其中该材料的长度对直径的比大于约10。与此相对，“非纤维”或“非纤维状”是指一种颗粒材料，其中长度对直径的比约为10或更低。在本说明书中用到时，“弹性”或“弹性体的”描述的是一种纤维或其它结构例如膜，其在首次拉长和第4次拉长到100％应变(双倍长度)这两种情况之后，会恢复到其被拉伸长度的至少约50％。弹性还能用纤维的“永久变形”来描述。永久变形通过将纤维拉伸到某一点随后释放它到其初始位置，然后再次拉伸它来测量。纤维开始牵引负荷的百分比伸长被确定为百分比永久变形。在本说明书中用到时，“可热定形的聚合物”是指一种聚合物，当该聚合物形成纤维，并且(a)在张力下伸长100％，(b)暴露在热定形温度下，且(c)冷却到室温，纤维会呈现尺寸稳定性，即温度一直到110C时，其抗收缩。在本说明书中用到时，“尺寸稳定性”是指，当暴露于高温中时，纤维基本上不会收缩，例如，当在110C下暴露1分钟时，纤维的收缩少于其长度的30％。在本说明书中用到时，“热定形温度”是指一个温度，该温度时，弹性纤维在受张力伸长后，经历永久的纤维长度增加和永久的纤维厚度(thickness)降低。纤维旦尼尔数的永久增加或降低意味着纤维不能回到它的原始长度和厚度，虽然随着时间过去，它可有以上一者或两者的部分回复。热定形温度是高于随后加工或使用中任何可能遇到的温度的温度。在本说明书中用到时，“双组分纤维”是指包括至少两种组分即具有至少两种可区分聚合物区域(regimes)的纤维。为简单起见，双组分纤维的结构一般被认为是芯/鞘构造。但是，纤维的结构可为许多多组分构型中的任何一种，例如对称芯-鞘结构、不对称芯-鞘结构、并列结构、馅饼状结构(pie sections)、新月结构等等。这些构型每一种的基本特征是，至少部分，优选至少大部分纤维外表面包括纤维的鞘部分。美国专利6,225,243的附图说明图1A-1F例示了不同的芯/鞘构造。在本说明书中用到时，“双成分纤维”是指包括至少两种聚合物成分的紧密共混物的纤维。双成分纤维的结构常常称作“海-岛型”结构。本专利技术实施中使用的双组分纤维具有弹性，而且该双组分纤维的每种组分均是弹性的。在例如美国专利6,140,442中报导了弹性双组分和双成分纤维。本专利技术中，芯(组分A)为热塑性弹性体聚合物，其说明性的例子是二嵌段、三嵌段或多嵌段弹性体共聚物，例如烯烃共聚物，例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯/丙稀-苯乙烯，例如可得自Shell Chemical Company的这些聚合物，商业牌号为Kraton弹性体树脂；聚氨酯，例如得自TheDow Chemical Company的那些，商业牌号为PELLATHANE聚氨酯，或者得自E.I.Du Pont de Nemours Co.的弹力纤维，商业牌号为Lycra；聚酰胺，例如得自Elf AtoChem Company的聚醚嵌段酰胺，商业牌号为Pebax聚醚嵌段酰胺；以及聚酯，例如得自E.I.Du Pont de Nemours Co.的那些，商业牌号为Hytrel本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·森，J·克利尔，R·M·帕特尔，陈红宇，T·H·霍，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：