由酯缩合物形成的纤维以及用于由酯缩合物形成纤维的方法

专利名称：由酯缩合物形成的纤维以及用于由酯缩合物形成纤维的方法
由酯缩合物形成的纤维以及用于由酯缩合物形成纤维的方法 发明领域
本发明涉及在低分子量物质混合物的纤维纺丝工艺过程中通过就地缩 合反应而制造的纤维。在一个具体的实施方案中，本发明涉及由多元醇和 有机多元酸的酯缩合物形成的纤维。
背景技术：
非织造材料传统上由包含热塑性树脂的合成纤维制造。尽管不常发现 使用热固性树脂的纺丝纤维的实例，但近来已对使用热固性树脂进行纤维 制造产生了一些兴趣，尤其是在熔喷非织造材料领域。热固性树脂提供了 具有低粘度的原料，所述原料适于制造用于非织造材料的超细纤维。
一些常见的热固性树脂包括苯酚曱醛、尿素曱醛和环氧树脂。用于纤
维制造的这些类型的热固性树脂所具有的缺点包括释放不可取的并且经
常是有毒的浓烟；在纤维形成过程中对凝固的控制很小；以及热固性树脂 的交联反应通常是不可逆的。
热塑性和热固性树脂通常衍生自石油基给料。石油逐渐上升的成本促
使需要可替代的结实和低成本的材料来制造合成纤维和由其所制造的相应 非织造材料。
醇酸是一个用于一类合成热固性树脂的术语，最佳描述为油改性的聚 酯树脂。这类物质包含多元醇和有机多元酸的酯缩合物。甘油是酯缩合物 中使用的主要多元醇组分。日益增长的甘油供应促成了开发一种用于由酯 缩合树脂形成合成纤维方法的机会。
发明概述
本发明提供了一种纤维，所述纤维包含由包含单体混合物的反应混合 物形成的酯缩合产物，所述单体混合物具有至少一种多元醇和反应物，所
述反应物选自由下列组成的组至少一种有机多元酸、至少一种有机酸
酐、以及它们的组合。作为另外一种选择，所述反应混合物包括由单体混
合物形成的预聚物；预聚物和单体混合物的组合；预聚物和反应物如多元 醇、有机多元酸、有机酸酐以及它们的组合的组合。
本发明还涉及一种用于由酯缩合产物来制造纤维的方法。所述方法包 括在压力下加热上述反应混合物，然后将所述混合物泵送通过喷丝头来形 成纤维。
此外，本发明涉及一种纤维形成组合物，所述组合物包含上述反应混 合物和纤维形成加工助剂。所述纤维形成加工助剂包括聚合物(如聚酯和 聚酰胺)、表面活性剂和油。
发明详述
除非另外指明，本文使用的所有百分比、比率和比例均按最终反应混 合物的重量百分比计。除非另外特别指出，所有平均值均按所述反应混合 物或其组分的"重量计"。除非另外指明，聚合物的"平均分子量"或 "分子量，，是指重均分子量。除非另外指明，重均分子量由凝胶渗透色谱 法测定。
如本文所用，"共聚物"意在包括共聚物、三元共聚物、以及其它多 单体聚合物。
如本文所用，"反应物，，是指一种在化学反应开始时存在的并与部分 化学反应中的或作为化学反应的一部分暴露的一种或多种其它物质或催化 剂反应的化学物质。
除非另外指明，如本文所用，"混合物，，是指两种或更多种任何一组
规定组分的混合物。除非另外指明，可供选择的成分列表包括此类成分的 混合物。
如本文所用，"可生物降解的，，是指化合物被微生物和/或天然环境 因素最终完全降解成CH4、 C02和水或生物质的能力。
如本文所用，"可堆肥的'，是指一种满足以下三个要求的物质(1) 该物质能够在固体废物的堆肥装置中处理；(2)如果这样处理，该物质将 以最终的肥料结束；并且(3)如果所述肥料用于土壤中，则该物质将最终 在土壤中生物降解。
如本文所用，"包括"是指实施本发明时结合使用的各种组分、成分 或步骤。因此，术语"包括"包括更限制性的术语"基本上由…组成，，和 "由…组成"。本发明的反应物组合物可包括、基本上由或由本文所公开 的任何要求的和任选的部分组成。
除非另外指明，如本文所用的马库西语言包括单个马库西类成分的组合。
关于本文所公开的所有数值范围，应该理解，在整个说明书中给出的 每一最大数值限度包括每一较低的数值限度，就像这样的较低数值限度在 本文中是明确地写出一样。在整个说明书中给出的每一最小数值限度包括 每一较高数值限度，就像这样的较高数值限度在本文中是明确地写出一 样。此外，在整个说明书中给出的每一数值范围包括落在该较宽范围内的 每一较窄数值范围，并且也包括该数值范围内的每个单独的值，就像这样 的较窄数值范围在本文中是明确地写出一样。
本发明的组合物、产品或方法使用由生物再生材料的酯缩合物形成的 纤维，所述生物再生材料提供了石油基给料的有前途的替代品。本发明还 涉及包含多元醇和具有低粘度有机多元酸的中间酯缩合物的预聚物。可加 工所述预聚物以提供附加酯缩合反应，从而形成交联聚合物纤维。
热塑性塑料的常规熔体纺丝法涉及高粘度熔融聚合物的挤出。本发明 的纺丝工艺利用低粘度反应混合物，所述混合物可容易泵送通过喷丝头而 不需要高功率挤出机，从而提供反应物诱导的缩合反应以形成所期望的纤 维。纺丝工艺过程中原料的低粘度尤其有利于制造高度不透明性、柔软性 和强度所需的非常细直径的纤维。对于本发明而言，反应混合物的粘度可
小于约1000泊，小于约500泊，小于约200泊，以及小于约100泊。
与聚烯烃基的热塑性纤维不同，如本发明所述制造的纤维由醇和酸的 缩合产物制成，享有聚酯的有利性质，如高表面能和可润湿性。由于交 联，制得的纤维是热固性的，显示出高度的空间稳定性，即使在高温下。 所述纤维材料还预期是可通过自然水解或生物降解作用而可环境降解的。 也预期酸或碱催化的化学分解，尤其是在高温和存在水的情况下。
如下文所述的低分子量物质的反应混合物可直接加热并纺成纤维。然 而，更优选的方法是形成被称之为预聚物反应产物的中间缩合物。然后， 使用所得的预聚物反应产物进行纤维纺丝。术语"预聚物反应产物"或 "预聚物"是指在选定的纤维纺丝温度和加工条件下，用于加工形成纤维 的具有合适粘度的多元醇和有机多元酸的反应产物。本领域的技术人员将 认识到，预聚物可包括任何缩合反应产物，包括但不限于化合物、低聚物 和聚合物。
例如，尤其可用于制备非织造纤维网的纤维由包含多元醇(优选甘 油)和有机多元酸或酸酐的反应混合物制成。所述反应混合物在足以诱发 酯形成缩合反应(通常称为醇酸化学)的高温下纺丝。在所述纺丝过程 中，由于混合物离开喷丝头至开放的空气中后释放水作为反应副产物，从 而该缩合反应使混合物聚合和交联。任选地，可单独形成包含中间缩合混 合物(包含多元醇和有机多元酸或酸酐)的预聚物，并且随后在足以诱发 酯形成缩合反应的高温下将其纺丝。对于此实施方案，预聚物可以有利于 处理、进一步加工等的形式提供。
酯缩合反应的进行有利于反应混合物凝固成纤维，产生高分子量聚 酯，通常高度交联形成不溶解的且不熔化的纤维，释放水作为反应副产 物。此反应被高温和水的蒸发或移除加速。作为另外一种选择，可通过控 制多元酸的量、多元酸的官能化程度、或通过限制反应过程中水的移除或 蒸发来控制或限制所述反应。如果所述水未从系统中有效地移除，其将阻 止缩合反应。因此， 一个关键参数是选择用于纺丝工艺的反应混合物温
度。反应混合物温度可介于约IO(TC和约30(TC之间，介于约120°C 和约280°C之间，或介于约150°C和约260°C之间。也可使用酯化作 用催化剂(如路易斯酸和某些金属盐)来加速反应。 多元醇
一种或多种多元醇用于本发明的反应混合物中。
如本文所用，"多元醇"是指具有两个或更多个醇(即，羟基)官能 团的醇。任何合适的多元醇或多元醇的组合是可用的。然而，具有小于 2000 g/mo1分子量的单体、低聚物或短链聚合物多元醇是优选的。合适 多元醇的非限制性实例包括丙三醇(本领域也称为甘油)、二醇、糖、
糖醇、以及它们的组合。二醇的非限制性实例包括乙二醇、丙二醇、双 丙甘醇、丁二醇、己三醇等，它们的低聚物、以及它们的组合。糖的非限
制性实例包括葡萄糖、蔗糖、果糖、棉子糖、麦芽葡萄糖 (maltodextrose)、半乳糖、木糖、麦芽糖、乳糖、甘露糖、赤藓糖、 季戊四醇、以及它们的混合物。糖醇的非限制性实例包括赤藓醇、木糖 醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、山梨醇、以及它们的混合物。在本发明的具体 实施方案中，多元醇包括甘油、甘露糖醇、山梨醇、以及它们的组合。
通常，多元醇在本发明的反应混合物中的含量按所述混合物的重量计 为约10%至约90°/。，更具体地讲为约20%至约80%，还更具体地讲为约 30°/。至约70%。
有机多元酸和酸酐
用于形成如本发明所述的纤维的反应混合物包括有机多元酸和酸酐。 有机多元酸是指具有两个或更多个酸性官能团的有机酸，并且可包括但不 限于二元酸、三元酸(具有至少三个酸基)、具有四个或更多个酸性官能 团的其它酸、酸性聚合物或共聚物、或它们的混合物。此类酸包括但不限 于己二酸、癸二酸、柠檬酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸、 富马酸、邻苯二曱酸、间苯二曱酸、对苯二曱酸、以及它们中的两种或更 多种的混合物。也可使用此类酸的酸酐，并且在本说明书的范围内，提及 有机多元酸时包括此类酸酐。除多元酸之外，在任何阶段可任选地包括一 元酸如月桂酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、癸二酸、丙 烯酸、曱基丙烯酸、衣康酸和缩水甘油基曱基丙烯酸酯。例如，可加入一 元酸作为加工助剂或用于改变最终产品的性质，例如，柔韧性、强度等。
对于本发明而言，可使用多种不同类型的有机多元酸和酸酐，包括己 二酸、柠檬酸、马来酸、马来酸酐、聚丙烯酸、邻苯二曱酸酐等等、以及 它们的混合物。也可将一元酸，尤其是例如^J旨酸、月桂酸、油酸和亚油 酸之类的脂肪酸，掺入到所述反应混合物中。也可掺入具有活性酸或醇官 能度的其它功能化合物，如低聚硅氧烷或聚乙二醇。
通常，所述有机多元酸在形成反应混合物组合物的混合物中的量按所 述混合物的重量计为约10%至约90%，更具体地讲为约20%至约80%， 还更具体地讲为约30%至约70°/。。
甘油三酯
反应混合物中也可包括任何合适的甘油三酯，本领域称之为三酯酰甘 油。使用的甘油三酯的非限制性实例包括三硬脂酸甘油酯、甘油三油酸
酯、甘油三椋榈酸酯、1， 2-甘油一油酸二棕榈酸酯、1，3-甘油一油酸二棕 榈酸酯、1-棕榈酸-3-硬脂酸-2-油酸甘油酯、l-棕榈酸-2-硬脂酸-3-油酸 甘油酯、2-棕榈酸-1-硬脂酸-3-油酸甘油酯、甘油三亚油酸酯、1，2-二棕 榈酸一油酸甘油酯、1-棕榈酸-二亚油酸甘油酯、1-硬脂酸-二亚油酸甘油 酯、1，2-二乙酸棕榈酸甘油酯、1， 2-二硬脂酸-油酸甘油酯、1,3-二硬脂 酸-油酸甘油酯、三肉豆蔻酸甘油酸、三月桂酸甘油酯、以及它们的组 合。
可将合适的甘油三酯以纯态加入到本发明的反应组合物中。除此之外
或作为另外一种选择，可将包含合适甘油三酯的油和/或成品油加入到反 应组合物中。油的非限制性实例包括椰子油、玉米胚芽油、橄榄油、棕榈 种子油、棉籽油、棕榈油、油菜籽油、向日葵油、鯨油、大豆油、花生 油、亚麻籽油、妥尔油、以及它们的组合。
通常，甘油三酯在反应混合物中的用量最多为约75%，或约2%至约 50%，或约5%至约25%。
在一些实施方案中，在反应混合物中使用酸和甘油三酯的组合。在此 类实施方案中，酸和甘油三酯的总量为约20%至约80%,约30%至约 70%，或约40%至约60%。除此之外或作为另外一种选择，醇官能团与总 的酯和酸官能团的摩尔比为至少约1:1，或至少约4:1。在一些实施方案 中，该摩尔比为约1:1至约200:1，或约1:1至约50:1。
本发明的反应混合物也可包括一碱价酸，以及适量的单酸甘油酯，或 甘油二酯作为甘油三酯的替代。
根据所述组合物的加工和/或最终用途的需要，如本发明所述的反应 混合物或预聚物组合物可包括一种或多种附加组分。例如，所述组合物可 以本领域常规的量包含一种或多种附加聚合物，例如，具有大于2000 g/mo1分子量的聚乙烯醇和多元醇，或一种或多种附加加工助剂等。
此外，可在纺丝之前将下文所述的任何反应物或其它添加剂加入到初 始反应混合物或预聚物中。可加入纺丝加工助剂，如少量(即，小于5%
重量)的热塑性聚合物，如聚已酸内酯和聚(对苯二酸乙烯酯)以改善所 述混合物的可纺性。其它明显的添加剂包括抗粘连剂如硬脂酸镁，增滑剂 如山俞酸酰胺，以及抗氧化剂、着色剂等等。
在通过喷丝头加工混合物之前形成预聚物具有以下优点其可用于使 缩合反应进行得接近完全，使一些由缩合反应形成的水能够在纺丝步骤之 前被移除。这可有利于其中反应进一步被驱动的最终纺丝步骤。当在纤维 纺丝之前制备预聚物时，反应不应当继续到超过从实际观点来看粘度过高
述，预聚物反应产物(包括任何可包括的附加成分)的粘度通常可在上述 的粘度限度内。
此外，可在初始酯缩合物形成之前和之后但在最终纺丝之前，将附加 组分加入到缩合反应产物和/或预聚物混合物中。此类组分包括但不限于 加工助剂、增塑剂、以及用于改变纤维性质的其它聚合物和組分。此类附 加组分可包括但不限于如本说明书别处所述的一元酸。
此外，制备本发明的纤维时可使用两种或更多种不同的有机多元酸。 这些可包括具有不同程度的酸官能度的多元酸的组合。例如，二元酸可与 三元酸和/或其它多元酸联合使用。此外，在所述方法的不同阶段，可使 用两种或更多种不同的多元酸。例如，可使用一种或多种酸来制备预聚 物，而在所述方法的最终纺丝步骤中，使用一种不同的多元酸或不同多元 酸的组合。在另一个实施方案中，在所述方法的两个阶段使用相同的多元 酸或多元酸组合，其中在后一个阶段，纺丝之前加入附加量的此类多元酸 (或多元酸组合)，以加速或驱动反应进行完全。在一个实施方案中，在 预聚物形成过程中使用二元酸，而在纤维纺丝过程中，将附加的二元酸、
具有三(3)个或更多个酸官能度的多元酸或它们的实施方案包括在混合物 中。如果在预聚物形成过程中使用具有三(3)个或更多个酸官能度的多元
酸，则可能期望限制反应以避免反应进程超过预聚物粘度过高以至于无法 被有效泵送通过喷丝头来形成纤维的程度。控制此反应的因素和步骤是本 领域的技术人员所熟知的，并且包括但不限于限制多元酸的用量(尤其是 限制具有三个或更多个酸官能度的多元酸的比例或量)、温度(较高的温 度将增加反应速率)、反应时间，以及限制水的蒸发或移除(例如，在封
闭或加压系统里进行反应)。这一方法的实例是将马来酸酐与甘油反应到 形成低粘度预聚物的程度，然后在纺丝之前，可引入多环酸或作为另外一 种选择引入柠檬酸。随着纤维的形成，这些官能度大于二的聚酰胺将起作 用以增加体系内的交联。这继而可导致纤维更快凝固。
任选地，可将其它成分掺入到可纺的预聚物中。这些任选成分可存在
的量按所述组合物的重量计小于约50%,优选为约0.1%至约20%,更优 选为约0.1%至约12%。可使用所述任选物质来改变可加工性和/或改变 最终产品的物理特性，例如弹性、拉伸强度和模量。其它有益效果包括但 不限于稳定性，包括氧化稳定性、亮度、颜色、柔韧性、回弹力、可使用 性、加工助剂、粘度调节剂和气味控制。非限制性的实例包括盐、增滑 剂、气味掩蔽剂、交联剂、乳化剂、表面活性剂、环糊精、讽滑.剂.一其它 加工助剂、焚光增白剂、抗氧化剂、阻燃剂、染料、颜料、填充剂、蛋白 质及其碱金属盐、蜡、粘性树脂、填料、以及它们的混合物。
通常包括其它添加剂作为加工助剂并且改善纤维的物理特性，例如弹 性、干拉伸强度和湿强度。可用于本文的合适填料包括明胶、植物蛋白如 向日葵蛋白质、大豆蛋白质、棉籽蛋白质、以及水溶性多糖；例如藻酸 盐、角叉菜胶、瓜耳胶、琼脂、阿拉伯树胶和相关树胶、果胶、纤维素的 水溶性衍生物，例如烷基纤维素、羟烷基纤维素和羧甲基纤维素。此外， 可使用水溶性合成聚合物，例如聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、 聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。
在用于制造本发明的方法中，还可加入润滑剂化合物来改善材料的流 动性质。润滑剂化合物可包括动物或植物脂肪，优选以其氢化形式，尤其 是在室温下为固体的那些。附加润滑剂材料包括单酸甘油酯和甘油二酯以 及磷脂，尤其是卵磷脂。对于本发明而言，优选的润滑剂化合物包括单酸 甘油酯、甘油一硬脂酸酯。
可加入更多的添加剂，包括无才几填充剂例如4美、铝、珪和钬的氧化 物，作为廉价的填充剂或加工助剂。其它无机材料包括水合硅酸镁、二氧 化钛、碳酸钙、粘土、白垩、氮化硼、石灰石、硅藻土、云母玻璃石英和 陶瓷。此外，可使用无机盐，包括碱金属盐、碱土金属盐、磷酸盐，作为 加工助剂。可改变纤维水响应性的其它任选物质为硬脂酸碱性盐，例如钠、镁、钙盐，以及其它硬脂酸盐和松香组分包括锚固松香。可加入的另 一种物质为配制成进一步加速环境降解过程的化学组合物，如硬脂酸钴、
柠檬酸、氧化钙，以及存在于授予Garcia等人的美国专利5,854,304 中的其它化学组合物。
反应混合物的纺丝可利用常规纤维纺丝中使用的各种方法中的任何一 种进行，包括使用高速喷气流来拉长形成纤维的材料。取决于此类纺丝装 置的构造，可纺出具有正常直径的纤维，以及超细的微米纤维和纳米纤 维。
一般来讲，期望高的纤维纺丝速率。可使用每分钟约10米或更高的 纤维纺丝速度。在本文的一些实施方案中，纤维纺丝速度为每分钟约100 至约7,000米，或每分钟约300至约3,000米，或每分钟约500至约 2,000米。使用常规的导丝巻绕系统或通风阻力抽长装置来收集纺好的纤 维。纤维可巻曲和/或切割形成粗梳法、气流成网或流体铺网方法中使用 的非连续纤维(人造短纤维)。连续纤维可通过例如纺粘法或熔喷法来制 造。作为另外一种选择，非连续纤维(人造短纤维)可按照本领域熟知的 常规人造短纤维方法来生产。如本领域的技术人员将理解，也可组合各种 纤维制造方法来产生组合工艺。此外，可形成如美国专利6,368,990中 所公开的空核纤维。
通常，如本发明所述而生产的纤维的直径小于约200微米，在可供 选择的实施方案中小于约100微米，小于约50微米，或小于约30微 米。在一个实施方案中，纤维具有约0.1微米至约"微米的直径。在 另一个实施方案中，纤维可具有约0.2微米至约l5微米的直径。在其 它实施方案中，纤维可具有约5微米至约14微米的直径。纤维直径通 过纤维纺丝领域熟知的因素例如纺丝速度和质量产出来控制。
本文的纤维可用于常规使用纤维的任何用途。这无限制地包括纤维被 结合到非织造或机织纤维网和基底中。本文的纤维可通过本领域已知的任 何合适方法转变成非织造材料。使用工业标准的纺粘型工艺可将连续纤维 形成纤维网，而使用工业标准的粗桥「法、气流成网或湿法成网工艺可将人 造短纤维形成纤维网。典型的粘合方法包括压光(压力和热)、通过空 气加热、机械缠结、水力缠结、针刺法和化学粘合和/或树脂粘合。压
光、通过空气加热和化学粘合是用于酯缩合物和聚合物多组分纤维的优选 粘合方法。加压加热和通过空气热粘合方法需要可热粘合的纤维。
本发明的纤维可包括具有许多不同构型的多成分纤维。如本文所用， 成分被定义为是指物质或材料的化学物种。纤维的构型可为单组分或多组 分。如本文所用，组分被定义为是指纤维中与纤维的另一部分具有空间关 系的单独部分。
多成分纤维包括与其它聚合物的共混物，所述其它聚合物包括天然和 合成聚合物以及可生物降解的和不可生物降解的聚合物。适用于本发明的
可生物降解的热塑性聚合物的非限制性实例包括脂族聚酯酰胺；二元酸/ 二醇脂族聚酯；改性的芳族聚酯，包括改性聚乙烯对苯二酸酯、改性的聚 丁烯对笨二酸酯；脂族/芳族共聚酯；聚已酸内酯；聚(3-羟基链烷酸 酯)，包括聚(3-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基己酸酯)和聚(3-羟基戊酸 酯)；聚(3-羟基链烷酸酯)共聚物，聚(羟基丁酸酯-共-羟基戊酸 酯)、聚(羟基丁酸酯-共-己酸酯)或其它高级的聚(羟基丁酸酯-共-链 烷酸酯)，如授予Noda的美国专利5,498,692中所参考的，引入本文 以供参考；衍生自脂族多羟基化合物的聚酯和聚氨酯(即，二烷酰基聚合 物)；聚酰胺，包括聚乙烯/乙烯醇共聚物；乳酸聚合物，包括乳酸均聚 物和乳酸共聚物；丙交酯聚合物，包括丙交酯均聚物和丙交酯共聚物；乙 交酯聚合物，包括乙交酯均聚物和乙交酯共聚物；以及它们的混合物。优 选的是脂族聚酯酰胺、二元酸/二醇脂族聚酯、脂族/芳族共聚酯、乳酸聚 合物和丙交酯聚合物。
纺粘结构、人造短纤维、中空纤维、异形纤维如多叶形纤维以及多组 分纤维均可使用本发明的组合物和方法来制造。多组分纤维(通常为双组 分纤维)可为并列型、皮芯型、分割饼型、带型或海岛型构型。外皮在芯 周围可为连续的或非连续的。外皮与芯的重量比为约5:95至约95:5。 本发明的纤维可具有不同的几何形状，包括圆形、椭圆形、星形、矩形和 其它各种偏心。本发明的纤维也可为分裂性纤维。分裂可因聚合物的流变 学差异而产生，或者分裂可因机械装置和/或因流体诱导的变形而产生。
对于双组分来讲，本发明的酯缩合物/聚合物组合物可既为外皮又为 芯，其中一个组分比另一个组分包含更多的酯缩合物或聚合物。作为另外
一种选择，本发明的酯缩合物/聚合物组合物可为外皮，而芯为纯聚合物 或酯缩合物。酯缩合物/聚合物组合物也可为芯，而外皮为纯聚合物或酯 缩合物。所需纤维的精确构型取决于纤维的用途。
料制品。所述合成或天然纤维可在成形过程中共混在一起或用于离散层 中。合适的合成纤维包括由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚丙烯酸酯以及它们 共聚物和它们的混合物制成的纤维。天然纤维包括纤维素纤维及其衍生 物。合适的纤维素纤维包括衍生自任何树或植物的那些，包括硬木纤维、 软木纤维、大麻和棉。也包括由加工的天然纤维质源制成的纤维，如人造 丝。
本文所述的纤维通常用于制造一次性非织造材料以用于可用于许多用 途之一 中的制品中。本发明的具体制品包括用于卫生和医用应用的 一次性 非织造材料，更具体地讲，例如用于诸如尿布、擦拭物、妇女卫生制品、 消毒盖布、手术服、被单布、绷带等等之类的应用。在尿布中，非织造材 料通常用在顶片或底片中，而在女性护垫或产品中，非织造材料通常用在
顶片中。非织造材料制品一般包含大于约15%的多个纤维，所述纤维为 连续的或非连续的，并且物理和/或化学地互相附着。非织造材料可与附 加的非织造材料或薄膜组合来制成单独使用或作为其它材料的复杂组合物 的组件使用的层压产品。由纤维制成的非织造材料产品也可表现出所期望 的力学性质，尤其是强度、柔韧性和柔软性。强度的测量包括干拉伸和/ 或湿拉伸强度。柔韧性与硬度有关，并且可归因于柔软性。柔软性一般被 描述为生理感知的属性，其同时柔韧性和质地有关。本领域的技术人员将 会知道，如本发明所述的纤维也适用于除非织造材料制品之外的应用。
尽管本发明生产的纤维和其它产品具有水稳定性，但取决于所用的任 何附加聚合物的量以及产品的具体构型，所述产品可以是环境可降解的。
"环境可降解的，，被定义为可生物降解的、可崩解的、可分散的、可沖洗 的、或可堆肥的、或它们的组合。在本发明中，纤维、非织造纤维网和制 品可以示环境可降解的。
实施例
在本发明的一个示例性实施方案中，形成l:l摩尔比的甘油与马来酸 酐的反应混合物，包舍50g试验批料，其包含25. 8g马来酸酐和24. 2g 甘油。首先，将反应混合物在敞口釜中于约160°C加热，得到具有低粘 度的预聚物(预聚物混合物)。然后，将预聚物混合物在封闭容器中于更 高温度(约26(TC)加热，然后泵送通过喷丝头至大气压力的环境中，其 中在纤维形成过程中通过释放更多的水，附加的酯缩合反应就地发生，最 终导致纤维的胶凝化和交联。
本文所公开的尺寸和数值不应被理解为严格限于所述的确切数值。相 反，除非另外指明，每个此类尺寸旨在表示所述值以及该值附近的功能上 等同的范围。例如，公开为"40mm，，的尺寸旨在表示"约40mm"。
何文件的引用不应当解释为承认其是有关本i明的现有技术。乡当本发明中
盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域 技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明实质和范围的情况下可以做 出多个其他改变和变型。因此，权利要求书意欲包括在本发明范围内的所
有这样的改变和变型。
权利要求
1. 一种纤维，所述纤维包含由反应混合物形成的酯缩合产物，所述反应混合物选自由下列组成的组(a)包含至少一种多元醇和反应物的单体混合物，所述反应物选自由下列组成的组至少一种有机多元酸、至少一种有机酸酐、以及它们的组合；(b)由如(a)所述的单体混合物形成的预聚物；(c)(a)中所述的单体混合物和(b)中所述的预聚物的组合；以及(d)(b)中所述的预聚物和反应物的组合，所述反应物选自由下列组成的组多元醇、有机多元酸、有机酸酐、以及它们的组合。
2. 如权利要求1所述的纤维，其中所述多元醇选自由下列组成的 组甘油、二醇以及它们的组合。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的纤维，其中所述有机多元酸 选自由下列组成的组己二酸、柠檬酸、马来酸、琥珀酸、聚丙 烯酸以及它们的组合。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的纤维，其中所述酸酐选自由 下列组成的组琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二曱酸酑以及它们的 组合。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的纤维，其中所述反应混合物 还包含一元酸、单酸甘油酯、甘油二酯或甘油三酯。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的纤维，其中所述反应混合物 还包含具有官能团的化合物，所述官能团选自由下列组成的组 酸基、醇基以及它们的组合，并且进一步其中所述化合物选自由 下列组成的组低聚硅氧烷、聚乙二醇以及它们的组合。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的纤维，其中所述纤维可通过 水解或生物降解作用而降解。
8. —种非织造织物，所述非织造织物包含如权利要求1所述的纤 维。
9. 一种一次性制品，所迷一次性制品包含如权利要求8所述的非 织造织物。
10. —种制造纤维的方法，所述方法包括以下步骤a) 提供包含反应混合物的组合物，所述反应混合物选自由下列 组成的组1) 包含至少一种多元醇和反应物的单体混合物，所述反应 物选自由下列组成的组至少一种有4几多元酸、至少一 种有机酸酐、以及它们的组合；2) 由如(1)所述的单体混合物形成的预聚物；3) (1)中所述的单体混合物和(2)中所述的预聚物的组合； 以及4) (2)中所述的预聚物和反应物的组合，所述反应物选自由 下列组成的组多元醇、有机多元酸、有机酸酐、以及 它们的组合；以及b) 高温下将所述组合物泵送通过喷丝头以形成纤维。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述组合物还包含纤维形成助剂。
12. 如权利要求10或权利要求11所述的方法，其中在IOO匸至 300°C，优选12(TC至2S0。C,并且更优选150°C至260°C的 温度下，将所述组合物泵送通过所述喷丝头。
13 如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在所述反应混 合物的反应期间，控制作为缩合产物形成的水的损失。
14. 如权利要求13所述的方法，其中通过改变其中保持有所述反应 混合物的容器的开放性和/或压力来控制所述水损失。
15. —种纤维形成组合物，所述组合物包含 (1) 选自由下列组成的组的反应混合物 (a) 单体混合物，其包含至少一种多元醇和选自由下列组成的组的反应物至少一种有机多元酸、至少一种有 才几酸酐、以及它们的组合；(b) 由如(a)所述的单体混合物形成的预聚物；(c) (a)中所述的单体混合物和(b)中所述的预聚物的组 合；以及(d) (b)中所述的预聚物和反应物的组合，所述反应物选 自由下列组成的组多元醇、有机多元酸、有机酸 酐、以及它们的组合；和(2) 纤维形成加工助剂。
16. 如权利要求15所述的纤维形成组合物，其中所述纤维形成加工 助剂包括聚合物、表面活性剂和油。
17. 如权利要求16所述的纤维形成组合物，其中所述聚合物为聚 酉旨，所述聚酯选自由下列组成的组聚乙烯、邻苯二曱酸酯和聚 已酸内酯。
18，如权利要求16所述的纤维形成组合物，其中所述聚合物包括聚
19.如权利要求16所述的纤维形成组合物，其中所述聚合物包括聚酰胺。乙烯醇。
全文摘要
本发明公开了由多元醇和有机多元酸或酸酐的酯缩合物形成的纤维。制造所述纤维的方法包括由多元醇和有机多元酸混合物加热生成低分子量酯缩合产物来形成反应混合物，随后将其泵送通过喷丝头就地导致附加的酯缩合反应，从而形成纤维。
文档编号D01D5/38GK101395306SQ200780007464
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月1日
发明者J·T·奈普迈尔, M·M·萨托科斯基, W·M·小艾伦, 野田勇夫 申请人:宝洁公司