制造皮-芯型长丝的方法、设备，长丝及其应用技术

能够得到皮－芯型长丝结构的纺聚合物长丝的方法和设备，包括向纺丝板供聚合物组合物；在纺丝板上某处或其附近某处加热聚合物组合物至足够温度，以在氧化气氛中骤冷后得到皮－芯型长丝结构；通过纺丝板挤出加热的聚合物组合物形成熔融长丝；在氧化气氛中骤冷熔融长丝以达到熔融长丝至少一个表面的氧化断链降解，得到具有皮－芯型结构的长丝。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成纤维，特别是用于生产非织造布的合成纤维。具体地说，本专利技术涉及用于生产聚合物纤维和长丝的方法和设备。更具体地说，本专利技术涉及熔纺工艺(包括短纺工艺和长纺工艺)生产的皮-芯型纤维及包括这些皮-芯型纤维的制品。生产聚合物纤维和长丝时常用到单一聚合物和额定量稳定剂和颜料的混合物。混合物用常规工业方法熔融挤出成纤维和纤维状制品。非织造布一般通过先制成一个纤维网，然后在纤维相交处把它们热粘合在一起而制成。更具体地说，例如，短纤维用梳理机将梳理的织物热粘合转化为非织造布。热粘合可用各种加热技术来实现，包括用热辊来加热及用超声焊接法加热。常见的热粘合的非织造布表现出好的膨松特性和柔软特性，但横向强度不是最理想，且横向强度不是最理想，伸长率也不高。热粘合非织造布的强度取决于纤维的取向和粘合点的固有强度。这些年来，在纤维方面做了某些改进，使得粘合强度更强。然而还须作进一步改进，以提供更强的织物强度，便于将这些织物用于当今卫生用品(如尿布和其它类的失禁用品)的高速转化过程。特别需要一种可热粘合纤维及由此得到的具有高横向强度和高伸长率的非织造布。另外，还需要生产可达到极佳横向强度、伸长率和韧性性质以及织物均一性和膨松性的可热粘合纤维。对于一种粘合速度高达500英尺/分或更高的20克/码2织物而言，特别需要一种可生产横向强度约至少为650克/英寸、伸长率为140～180％及韧度为480～700克/英寸的梳理、热轧织物的纤维。本受让人提交了许多专利申请，这些申请涉及改进聚合物降解、纺丝和骤冷步骤及挤出组合物，以生产具有改进的热粘合能力的并可生产具有高强度、伸长率、韧度和完整性的非织造布的纤维。例如，Kozulla的美国专利U.S.5,281,378(1994年1月25日公布)和Kozulla的美国专利申请07/474,897(1990年2月5日提交)、07/683,635(1991年4月11日提交)、07/836,438(1992年2月18日提交)和07/939,857(1992年9月2日提交)都涉及制含聚丙烯的纤维的方法挤出分子量分布至少为5.5的含聚丙烯的材料形成具有表面的热挤出物，并在被调控的含氧气氛中骤冷热挤出物以达到表面的氧化断链降解。例如，热挤出物在含氧气氛中的骤冷可被调控，以维持热挤出物温度高于约250℃一段时间，达到表面的氧化断链降解。经控制骤冷过程达到表面的氧化断链降解，所得的纤维实质上含有许多区域，由不同的特性(包括熔体流动速度的差别、分子量差别、熔点差别、双折射差别、取向差别和结晶差别)界定。更具体地说，如这些申请所公开的一样用延迟冷却法制得的纤维包括以实质上无氧化聚合物降解为特征的内区、具有高浓度氧化断链降解的聚合物材料的外区和以从内向外氧化断链聚合物降解量增加为特征的中间区。换言之，可控制热挤出物在含氧气氛中的骤冷，使得到的纤维具有下述性质靠近纤维表面重均分子量不断降低，而靠近纤维表面熔体流动速率不断提高。例如，纤维包括重均分子量为约100,000至450,000的内区，重均分子量低于约10,000的包括纤维表面的外区及位于内区和外区之间的、重均分子量和熔体流动速率介于内区和外区之间的中间区。另外，内区，即芯区所具有的熔点和取向性都较外区、表面区高。另外，Gupta等人的美国专利申请08/003,696(1993年1月13日提交)、07/942,190(1992年9月11日提交)和07/818,772(1992年1月13日提交)涉及纺聚丙烯纤维的方法，以及所得到的纤维和由这种纤维制成的制品。Gupta等人申请的方法包括通过纺丝板熔纺具有很宽分子量分布的聚丙烯组合物，形成熔融纤维并骤冷熔融的纤维，得到可热粘合的聚丙烯纤维。Gupta等申请的方法既可用于两步“长纺”法，也可用于一步“短纺”法。按照Gupta等人申请中公开的专利技术的某些方面，当材料被挤出、骤冷和拉伸时，形成纤维的材料内部的多种性质基本上维持不变(如流变多分散性指数和熔融流动速率)，并获得几乎均匀的纤维。更具体地说，关于制短纤维的已知方法，这些方法包括老的两步“长纺”法和较新的一步“短纺”法。长纺法包括首先熔挤纤维，纺丝速度一般为500～3000米/分钟，而更常见的是根据待纺聚合物情况为500～1500米/分钟。在第二步中，纤维以100～250米/分钟的速度被拉伸，卷曲并切成短纤维。一步短纺法包括将聚合物一步转变成短纤维，其中纺丝速度一般在50～200米/分钟的范围。与长纺法常用的纺丝板毛细管数相比，采用约5至20倍的纺丝板毛细管，从而令一步法的生产率提高。例如，工业化“长纺”法中常用的纺丝板包括约50～4,000毛细管，优选约3,000～3,500个毛细管，而工业“短纺”法中常用的纺丝板中包括约500～100,000毛细管，优选约30,000～70,000个毛细管。这些方法中纺丝熔体挤出的一般温度为约250～325℃。此外，在生产双组分长丝的方法中，毛细管数指正挤出的长丝的数量，而不是通常指纺丝板中毛细管数。就纺丝连续性所需的骤冷条件而言，制备聚丙烯纤维的短纺法与常规的长纺丝大不相同。在短纺法中，用纺丝速度约100米/分钟的高孔密度的纺丝板，骤冷空气速度需要在约3,000～8,000英尺/分钟的范围，以在纺丝板面下部1英寸范围内完成纤维骤冷。与之相反的是，在长纺法中，纺丝速度为约1,000～1,500米/分钟时，采用300～500英尺/分钟的较低的骤冷空气速度。因此，如上述Kozulla等的申请中公开的那样(控制骤冷过程达到延迟冷却)，在短纺法中由于短纺法需要高的骤冷空气速度，故很难制得皮-芯型纤维。已知对各种聚合物熔纺以获得纺丝过程中的某些优势的设备和方法。例如，收录于此作为参考文献的Killoran等美国专利3,354,250涉及挤出方法和设备，其中避免熔融材料或塑料与运动部件的接触，而且聚合物在熔融条件下的停留时间保持在最小。具体地说，在Killoran的挤出系统中，花键结合的套筒(Splined barrel)由环绕的水冷夹套撤热使之冷却而不是加热，从而使螺杆、套筒和粉末维持在低于熔点最低添加物的熔点温度以下。在说明聚丙烯的加工过程时，Killoran披露聚丙烯的软化温度在168～170℃的范围，而且在此温度时，该材料变成半塑性及粘性。Killoran进一步指出过滤和挤出聚丙烯的温度可高达280℃，因此聚丙烯在通过模的小孔时，温度由约170℃升至270℃或280℃，即从在模入口时的初始软化到在模出口时的熔融条件，温度升高约100℃。因此，Killoran的做法限于将聚合物从固体状态加热至熔融状态，以减少聚合物处于熔融状态的时间，同时避免处于熔融状态的聚合物接触运动部件。另外，完整地收入于此作为参考文献的授予Pierce的美国专利3,437,725涉及熔纺合成聚合物(包括聚丙烯)的过程。按Pierce的专利技术，纺丝板设计成可用于具有高熔融粘度的聚合物(选自高分子量聚合物或选自具有刚性链结构的聚合物)。更具体地说，Pierce的纺丝板设计成可对具有高熔融粘度的聚合物进行纺丝而不降解该聚合物。为实现无聚合物降解，Pierce使熔融聚合物以一初始温度通过过滤器座，该初始温度在低于聚合物发生明显降解的温度的范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纺聚合物长丝的方法，包括： 向至少一个纺丝板供聚合物组合物； 在所述至少一个纺丝板上某处或其附近某处加热聚合物组合物以达到聚合物组合物的充分加热，使聚合物组合物在所述至少一个纺丝板附近部分降解； 通过所述至少一个纺丝板挤出部分降解的聚合物组合物以形成熔融长丝；和 随着熔融长丝被挤出，立即在氧化气氛中骤冷熔融长丝，以实现熔融长丝的至少一个表面的氧化断链降解，获得具有皮－芯型结构的长丝。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RJ科芬，RK古普塔，S西巴尔，K竹内，
申请(专利权)人：维顺公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：US[美国]