专利名称：具有平坦模量的熔纺弹性纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及由薄隔距恒定压缩弹性纤维制成的高强度织物。由该恒定压缩弹性纤维制成的服装对于穿着者来说具有更舒适的感觉。该服装由于由该弹性纤维制成的高强度织物而耐戳刺。
背景技术：
近年来，对于功能性更强的服装的需求使对压缩织物的需求提高。这些织物虽然提供压缩，但还变得不舒服，这是由于越来越多的热量积累，以及经常变得太紧或太重或太臃肿。期望服装提供针对穿着者的最佳程度的压缩而不损失舒适性。还期望较薄隔距的织物，其能够实现较小的堆放体积，减少“臃肿”的感觉，并且在内衣的情况下，没有透过外层服装的外部可视性。 合成弹性纤维(SEF) —般由具有软和硬链段的聚合物制成以赋予弹性。具有硬和软链段聚合物的典型地为聚(醚-酰胺)，如Pebax ,或共聚酯，如Hy t re I'或热塑性聚氨酯，如Es tane 。然而，非常高伸长率的sef典型地采用硬和软链段化的聚合物，如干纺聚氨酯(Lycra )或熔纺热塑性聚氨酯(Es tane )。虽然这些sef的断裂伸长率从低到非常高之间变化，但都可以共同描述为具有随着伸长率(应变)提高的几何级数级增加的模量(应力)。也就是说，它们不具有相对恒定的和/或平坦的压缩特性。熔纺TPU弹性纤维提供一些超过干纺聚氨酯弹性纤维的优点，亦即熔纺过程中不使用溶剂，而在干纺过程中，将聚合物溶于溶剂中并纺丝。然后将溶剂从纤维部分蒸发。极其难以将全部溶剂完全从干纺纤维去除。为了便于从干纺纤维除去溶剂，将它们典型地制成小尺寸并束缚在一起以产生多丝(带条状)纤维。这导致对于给定的旦尼尔来说与熔纺纤维相比较大的物理尺寸。这些物理特性产生更臃肿的织物，并且多丝束的特性导致舒适性的丧失。期望具有这样的TPU纤维，其在O和250%伸长率之间具有相对恒定压缩，或与更常规的纤维相比至少更相对恒定的压缩。而且，还期望这些由此类纤维制成的恒定压缩织物是薄隔距的并具有高耐戳刺性。由此类织物制成的服装将为穿着者提供更多的舒适性和
/[目心。
图I是市售干纺聚氨酯纤维的70旦尼尔多丝的显微照片。图2是本发明的熔纺恒定压缩热塑性聚氨酯纤维的70旦尼尔的显微照片。图3是显示作为旦尼尔的X轴对纤维宽度平方(平方微米)的Y轴的图。本发明的纤维与市售干纺纤维比较。
发明内容
本发明的目的是提供极限伸长率为至少400%并且具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量的熔纺纤维。
本发明进一步提供这样的纤维，其具有在第5次拉循环时在100%至200%伸长率的加载循环上增加不超过400%的模量。还提供任何这样的纤维，其作为直径30-300微米的单丝纤维。本发明进一步提供由任何所述纤维得到的平纹针织织物，其具有由ASTM D751测得的使得失效时的载荷/厚度为至少7101bf/in(124N/mm)的顶破戳刺强度(burstpuncture strength),并且在这些实施方式的一些中，该平纹针织织物由平均旦尼尔不超过80、75、或甚至约70的纤维制成，其中这些极限可适用于由100%所描述的纤维制成的平纹针织织物(即，没有辅助纤维(co-fibers)存在)。本发明提供任何本文描述的纤维，其中(i)该纤维的旦尼尔为40-90 ； (ii)该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高80%至130% ；(iii)由所述纤维制备的平纹针织织物具有由ASTM D751测得的使得该织物失效时的载荷/厚度为710至16001bf/in(124至280N/mm)的顶破戳刺强度；(iv)其中该纤维为单丝并且直径
为80-100微米；或(V)任何以上的组合。本发明提供任何本文描述的纤维，其中(i)该纤维的旦尼尔为90-160 ;(ii)该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高50至120% ； (iii)该纤维是单丝并且直径为100-150微米；或(iv)任何以上的组合。本发明提供任何本文描述的纤维，其中(i)该纤维的旦尼尔为300-400 ； (ii)该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高50至150% ; (iii)该纤维是单丝并且直径为180-220微米；或(iv)任何以上的组合。本发明进一步提供由任何本文描述的纤维制备的平纹针织织物。在一些实施方式中，该织物具有由ASTM D751测得的顶破戳刺强度，使得(i)达到失效的能量为至少251bf-in. (2. 8N-m), (ii)失效时的载荷为至少6磅(2. 7kg)，或(iii)其组合。在这些实施方式的一些中，该平纹针织织物由平均旦尼尔不超过80、75、或甚至约70的纤维制成，其中这些极限可适用于由100%所描述的纤维制成的平纹针织织物(S卩，没有辅助纤维存在)。在一些实施方式中，纤维是热塑性聚氨酯纤维。在这些实施方式的一些中，纤维是聚酯热塑性聚氨酯，其任选地与流变改性剂(RMA)反应，例如，其可用聚醚交联剂交联。本发明进一步提供包含至少两种不同纤维的织物，其中所述纤维的至少之一是本文描述的纤维的任一种。本发明进一步提供制备极限伸长率为至少400%并具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量的熔纺弹性纤维的方法，所述方法包括(a)通过喷丝头熔纺热塑性弹性体聚合物；和(b)以不大于排出喷丝头的聚合物熔体速度的50%的缠绕速度将弹性纤维缠绕到梭心上。发明详述以下将通过非限制性的说明来描述各种优选的特征和实施方式。纤维和织物本发明的纤维具有在室温在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对恒定的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维的断裂伸长率为至少400%，或约450-500%。本发明的上乘纤维在体温下具有接近完美的恒定的模量。这样的室温/体温恒定压缩由本文提供的实施例得到证明。
用于获得这里所述的数值的标准试验方法是由DuPont为弹性纱线开发的一种。该试验使纤维进行一个系列5个循环。在各循环中，使纤维拉伸到300%伸长率，并采用恒定的延伸速率(在原始隔距(gauge length)和300%伸长率之间)松弛。在第5次循环后测量％永久变形。然后，使纤维试样 进行第6次循环并拉伸到断裂。仪器记录各次延伸时的载荷，断裂前的最高载荷，断裂载荷的单位是克-力/旦尼尔，以及断裂伸长率和最大载荷时的伸长率。试验一般在室温(23°C ±2° C ;和50%±5%湿度)进行。在一些实施方式中，本发明的纤维具有圆形截面。参考图2，可以看到，根据本发明的70旦尼尔纤维的截面形状基本上是圆的。图I显示了典型的和工业标准的70旦尼尔带条状高伸长率SEF，其具有不同的和较大的截面宽度。图3显示了室温下典型的和工业标准的70旦尼尔带条状高伸长率SEF与本发明的薄隔距恒定压缩高强度纤维的比较。变量旦尼尔/截面基(d/平方微米)用于进行比较。本发明的纤维具有小的恒定的斜率，而干纺纤维斜率不但大而且还是以几何级数级增加的。结果，由本发明的纤维制成的织物不仅如图3所示能够在总体较薄隔距的织物中赋予相当的强度(由测量得到证明)，而且服装(或其它应用)中的单一织物可以顺应不同的尺寸，不会舍弃舒适性，也不会由于纤维的相对恒定压缩性质导致产生太紧或硬的感觉。由本发明的纤维制成的织物的另一特征是，与类似拉伸和隔距的织物相比，该织物具有优异的顶破强度。并且本发明的织物的独特感觉和手感赋予使用者精细纺织品的感觉，这与对于基于典型和工业标准的带条状高伸长率SEF的类似织物常见的橡胶感相反。这些特征由采用I英寸直径球的球顶破戳刺强度试验(ASTM D751)展现。在一些实施方式中，本发明的织物与基于典型的和工业标准的带条状高伸长率SEF的织物相比显示出约50%-75%的顶破强度改进。本发明的织物还具有更有效的干燥和冷却能力。相信这是由于本发明的织物的改进孔隙率。得到的对产生的热和湿气的改进的通风作用将赋予使用者舒适和信心的感受。采用本发明的纤维的织物可以通过针织或编织制造，或通过无纺方法如熔喷或粘纺制造。在一些实施方式中，本发明的织物采用一种或多种不同的(常规的)纤维与本发明的纤维组合来制备。可使用硬纤维，如尼龙和/或聚酯，但也可采用其它的，如人造丝、丝、毛线、改性丙烯酸类等来制备本发明的织物。在一些实施方式中，本发明的织物是采用交替纤维针织的，如根据本发明的140旦尼尔TPU纤维与交替线束中使用的70旦尼尔尼龙组合(被称为1-1织物)，或根据本发明的140旦尼尔TPU纤维与70旦尼尔尼龙组合，然后在2 1交替线束比例中使用(被称为
1-2织物)。各种服装都可以用本发明的织物制造。在一些实施方式中，该织物用于制造内衣或紧身(tight fitting)服装，这是本发明的织物良好适合的，因为由纤维提供了舒适性。内衣，如胸罩和T-恤，以及用于如跑步、滑雪、骑车、或其它运动的运动服装，可以受益于这些纤维的性质。贴身穿的服装受益于这些纤维的平坦模量，因为该模量在纤维达到体温时甚至更低。感觉紧的服装将在纤维达到体温后约30秒至5分钟变得更舒适。本领域技术人员理解的是，任何服装都可以由本发明的织物和纤维制造。示例性的实施方式是由纺织物制成的胸罩肩带和由针织织物制成的胸罩侧翼(wing)，其中纺织的和针织的织物都含有本发明的熔纺TPU纤维。胸罩带不需要可调节的卡子，因为织物是弹性的。
在其它实施方式中，本文描述的纤维用于制造包括但不限于以下的服装和制品的任意种中的一种或多种运动服装，如包括骑车、远足、跑步、压缩、训练、高尔夫、棒球、篮球、拉拉队、跳舞、足球和/或曲棍球运动的运动；衬衫，包括用于以上列出的运动的任何专用类型；紧身衣，包括训练紧身衣和压缩紧身衣；泳衣，包括比赛用和休闲用泳衣；套装，包括摔跤、跑步和游泳套装；和鞋类。其它实施方式包括工作服，如衬衫和制服。其它实施方式包括贴身衣物，包括胸罩、底裤、男士内衣、女士背心、塑形衣、睡袍、连裤袜、男士背心、贴身衣(tights)、袜子和紧身衣(corsetry)。其它实施方式包括医疗服装和制品，包括袜类，如压缩袜类，糖尿病患者袜子、静止袜子(static sock)、和动态袜子(dynamic sock)；治疗性烧伤处理绷带和膜；伤口护理敷料；医疗服装。其它应用包括反应上述特定制品的一种或多种的军事应用。其它实施方式包括床上制品，包括床单、毯子、被子、床垫、床垫罩、和枕套。本发明再其它特征是，本文描述的纤维具有更强的强度，例如，与相同隔距的更常规的纤维相比，它们产生具有较高顶破强度的织物，和/或，与更大隔距的更常规的纤维相t匕，提供相同或甚至更高的强度。也就是说，本发明的纤维在与常规的纤维相比相同或甚至更低的隔距下提供更强的强度。该特征的一个益处是，本发明的纤维可用于多种针织机，并··且没有运行问题，也就是说，本发明的纤维可用于专用于相同隔距或甚至更大隔距的纤维的针织机。相反，常规的纤维不能用于较大隔距纤维的针织机的设置，因为常规的纤维的强度不足，不能使机器正常运行。该特征是本发明的显著益处。在一些实施方式中，本发明的纤维用于隔距比所使用的本发明的纤维的隔距大5%、10%或甚至20%的纤维的针织机设置的运行。例如，本发明的40隔距纤维，或甚至40旦尼尔纤维，可成功地用于54隔距针织机。换句话说，本发明的织物可在更精细隔距的针织机中针织，得到更精细和更光滑的织物，同时仍提供闻压缩。如上所述，本发明的纤维是熔纺的且极限伸长率为至少400%，并且还具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量。相对平坦是指，模量不会像其它常规的纤维如尼龙和/或聚酯和/或市场上的任何其它热塑性纤维(包括斯潘德克斯纤维)变化得那样。在一些实施方式中，纤维的模量(通过上述方法测量)，在第5次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上增加不超过400%的模量。在一些实施方式中，该纤维的旦尼尔为 4、10、20、30、40、70 或甚至 140 到至多 8000、2000、1500、1200、600、400、360、或甚至140。这样的纤维在第一次拉循环时可具有在100%至200%的伸长率加载循环上提高50%或60%到至多150%或95%的模量。这样的纤维在第5次拉循环时可具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%或75%到至多150%或110%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约70旦尼尔时，在第一次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高70%、80%或甚至85%到至多120%、100%或甚至95%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约70旦尼尔时，在第5次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高80%、90%或甚至95%到至多130%、110%或甚至105%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约140旦尼尔时，在第一次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%、55%或甚至63%到至多100%、80%或甚至75%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约140旦尼尔时，在第5次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%、95%或甚至100%到至多150%、120%、115%或甚至109%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约360旦尼尔时，在第一次拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高40%、60%或甚至65%到至多100%、80%、85%或甚至70%的模量。在一些实施方式中，本发明的纤维可描述为这样的纤维，其在制成为约360旦尼尔时，在第5次 拉循环时，具有在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%、60%或甚至70%到至多120%、100%、80%或甚至78%的模量。注意到在上述实施方式中，纤维不限于指出了结果的特定旦尼尔尺寸。而是，纤维是通过在使纤维具有特定旦尼尔并测试时注意到的所会有的模量来描述的。相反，以下实施方式是关于规定旦尼尔的纤维。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为4、10,35或甚至60到至多130、100、80或甚至70。在任何这些实施方式中，纤维的平均旦尼尔可为约70。在该实施方式中，纤维可具有以下模量第一次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上，70%、80%或甚至85%到至多120%、100%或甚至95% ；以及在第五次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上，80%、90%或甚至95%到至多130%、110%或甚至105%。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为80、90、100、120或甚至140到至多300、250、200、或甚至160。在一些实施方式中，纤维的平均旦尼尔为约140。在任何这些实施方式中，纤维可具有以下模量第一次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上,50%、55%或甚至63%到至多100%、80%或甚至75% ；以及在第五次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上，50%、95%或甚至100%到至多150%、120%、115%或甚至109%。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为150、200、或甚至300到至多1500、500、450或甚至200。在一些实施方式中，纤维的平均旦尼尔为约360。在任何这些实施方式中，纤维可具有以下模量第一次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上，40%、60%或甚至65%到至多100%、80%、85%或甚至75% ；以及在第五次拉伸时，在100%至200%伸长率的加载循环上，50%,60%或甚至70%到至多120%、100%,80%或甚至78%。在一些实施方式中，本发明可通过关注由上述纤维制成的平纹针织织物的性质来描述。在一些实施方式中，本发明的纤维，在针织成平纹织物时，为织物提供由ASTM D751测得的顶破戳刺强度，使得失效时的载荷/厚度为至少710、800、900、1000、1100、1200、12501bf/in，或在其它实施方式中至少为124、140、158、175、193、210或甚至219“臟。在任何这些实施方式中，该顶破强度的最大值可为不超过1600或15001bf/in，或在其它实施方式中不超过280或263N/mm。在一些实施方式中，本发明是根据任何上述实施方式的纤维，其中该纤维如果具有70旦尼尔并由此制成平纹针织织物，则会为该平纹针织织物提供(失效时的载荷/厚度)至少710、800、900、1000、1200、或甚至1250到至多14001bf/in，并且在其它实施方式中为至少124、140、158、175、210或甚至219到至多245N/mm的顶破戳刺强度。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得达到失效的能量为至少25、30、35、40、或40. 5到至多200、100或751bf_in，并且在其它实施方式中为至少2. 8、
3.4,4. 0,4. 5、或4. 6到至多22. 6,11. 3、或8. 5N_m。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得失效时的载荷为至少6、7、8、或9到至多50、40或201b,并且在其它实施方式中至少2. 7,3. 2,3. 6或甚至4. I到至多22. 7、18. I或9. Ikgo在一些实施方式中，本发明是根据任何上述实施方式的纤维，其中该纤维如果具有140旦尼尔并由此制成平纹针织织物，会为平纹针织织物提供(失效时的载荷/厚度)至少1200、1300、1500、1700、或甚至1750到至多19001bf/in，以及在其它实施方式中至少210、228、263、298或甚至306到至多333N/mm的顶破戳刺强度。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得达到失效的能量为至少60、70、75、80、或甚至83. 5到至多800、200、或1501bf_in，以及在其它实施方式中至少6. 8,7. 9,8. 5,9. O、或9. 4到至多90. 3,22. 6、或16. 9N_m。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得失效时的载荷为至少10、15、17或甚至17. 5到至多100、75、50或251b，以及在其它实施方式中至少4. 5,6. 8,7. 7或甚至7. 9到至多45. 4,34. 0,22. 7或
11.3kg。·
在一些实施方式中，本发明是根据任何上述实施方式的纤维，其中该纤维如果具有40旦尼尔并由此制成平纹针织织物，会为平纹针织织物提供(失效时的载荷/厚度)至少500、750、1000、1400或甚至1450到至多1600或15001bf/in，以及在其它实施方式中至少88、131、175、245或甚至254到至多280或263N/mm的顶破戳刺强度。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度，使得达到失效的能量为至少10、15、20或甚至20. 5到至多100、75、或501bf_in，以及在其它实施方式中至少I. 1、1· 7、或2. 3到至多11. 3,8. 5、或5. 6N-m。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度，使得失效时的载荷为至少3、4、4. 5或甚至5到至多40、20、或101 b，以及在其它实施方式中至少I. 4,1. 8,2. O、或甚至2. 3到至多18. 1,9. I、或4. 5kg。注意到在上述实施方式中，纤维不限于指出了结果的特定旦尼尔尺寸。而是，纤维是通过在使纤维具有特定旦尼尔并测试时注意到的所会有的平纹针织织物顶破强度来描述的。相反，以下实施方式是关于规定旦尼尔的纤维。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为4、10、35、或甚至60到至多130、100、或甚至80旦尼尔，并且在一些实施方式中平均旦尼尔为约70。在任何这些实施方式中，纤维可为平纹针织织物提供至少710、800、1000、1200、或甚至1250到至多14001bf/in，以及在其它实施方式中至少124、140、175、210或甚至219到至多245N/mm的顶破戳刺强度。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得达到失效的能量为至少25、30、35、40、或40. 5到至多200，100或751bf_in，以及在其它实施方式中至少2. 8,3. 4,4. 0,4. 5、或4. 6到至多22. 6,11. 3、或8. 5N_m。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得失效时的载荷为至少6、7、8、或9到至多50,40或201b,以及在其它实施方式中至少2. 7,3. 2,3. 6或甚至4. I到至多22. 7,18. I或
9.Ikg0在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为80、90、100、120或甚至140到至多300、250、200、或甚至160，或在一些实施方式中平均旦尼尔为约140。在任何这些实施方式中，纤维可为平纹针织织物提供顶至少1200、1300、1500、1700、或甚至1750到至多19001bf/in,以及在其它实施方式中至少210、228、263、298或甚至306到至多333N/mm的破戳刺强度(失效时的载荷/厚度)。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得达到失效的能量为至少60、70、75、80、或甚至83. 5到至多800、200、或1501bf-in,以及在其它实施方式中至少6. 8,7. 9,8. 5,9. O、或9. 4到至多90. 3,22. 6、或
16.9N-m。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得失效时的载荷为至少10、15、17、或甚至17. 5到至多100、75、50、或251b，以及在其它实施方式中至少 4. 5,6. 8,7. 7 或甚至 7. 9 到至多 45. 4,34. 0,22. 7 或 11. 3kg。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为20、30、35、或甚至40到至多100、75、60、或甚至50,或在一些实施方式中平均旦尼尔为约40。在任何这些实施方式中，纤维可为平纹针织织物提供至少500、750、1000、1400或甚至1450到至多1600或15001bf/in，以及在其它实施方式中至少88、131、175、245或甚至254到至多280或263N/mm的顶破戳刺强度(失效时的载荷/厚度)。在任何这些实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得达到失效的能量为至少10、15、20或甚至20. 5到至多100、75、或501bf/in，以及在其它实施方式中至少I. I、I. 7、或2. 3到至多11. 3、8. 5、或5. 6N_m。在任何这些 实施方式中，该纤维还可为平纹针织织物提供顶破戳刺强度使得失效时的载荷为至少3、4、
4.5或甚至5到至多40、20、或IOlb,以及在其它实施方式中至少I. 4,1. 8,2. O、或甚至2. 3到至多 18. 1,9. I、或 4. 5kg。本发明的纤维可为单丝纤维。在一些实施方式中，该纤维的直径为10、30、40或甚至45到至多500、400、300或甚至200微米。在一些实施方式中，本发明的纤维当制成20旦尼尔时的直径为20或30-55或50微米；当制成40旦尼尔时的直径为40或60-85或80微米；当制成70旦尼尔时的直径为75或80-130或100微米；当制成140旦尼尔时的直径为80或100-300或150微米；当制成360旦尼尔时的直径为175或190-225或210微米；或任何其组合。注意到在上述实施方式中，纤维不限于指出了结果的特定旦尼尔尺寸。而是，纤维是通过在使纤维具有特定旦尼尔并测试时注意到的所会有的纤维直径来描述的。相反，以下实施方式是关于规定旦尼尔的纤维。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为10-30，或平均为约20，并且在该实施方式中纤维的直径为10、20或甚至30-65、60、55或甚至50微米，并且在一些实施方式中平均直径为48微米。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为30-40，或平均为约30，并且在该实施方式中纤维的直径为20、30、40或甚至60-115、100、85或甚至80微米，并且在一些实施方式中平均直径为73微米。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为4、10,35或甚至60到至多130、100、或80，或平均为约70。在该实施方式中，纤维的直径为50、60、70、75，或甚至80-220、200、150、130、或甚至100微米，并且在一些实施方式中平均直径为89微米。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为80、90、100、120或140到至多300、250、200、或160。在一些实施方式中，纤维的平均旦尼尔为约140。在该实施方式中，纤维的直径为50、70、80、或甚至100-300、250、200、或甚至150微米，并且在一些实施方式中平均直径为128微米。在一些实施方式中，本发明的纤维的旦尼尔为150、200、或甚至300到至多1500、500、450或甚至200。在一些实施方式中，纤维的平均旦尼尔为约360。在该实施方式中，纤维的直径为100、150、175、或甚至190-400、250、225、或甚至210微米，并且在一些实施方式中平均直径为198微米。在一些实施方式中，本发明的纤维的直径由下式描述，其中纤维的直径(以微米计)大约等于纤维旦尼尔的O. 48次幂的11. 7倍(直径=11. 7x旦尼尔°48)。在一些实施方式中，纤维的直径在以所述等式的结果为中心的20、10或甚至5微米范围内。在一些实施方式中，本发明的纤维具有40-90旦尼尔；在第5次拉循环时在100%至200%伸长率的加载循环上提高80%至130%的模量；当制成平纹针织织物时，由ASTMD751测得的使得该织物失效时的载荷/厚度为710至16001bf/in (124和280N/mm)的顶破戳刺强度；并且是直径为80-100微米的单丝。在一些实施方式中，本发明的纤维具有90-160的旦尼尔；在第5次拉循环时在 100%至200%伸长率的加载循环上提高50%至120%模量；并且是直径为100-150微米的单丝。在一些实施方式中，本发明的纤维具有300-400的旦尼尔；在第5次拉循环时，在100%至200%伸长率的加载循环上提高50至150%的模量；并且是直径为180-220微米的单丝。聚合物本发明的纤维由聚合物制成。在一些实施方式中，纤维由热塑性聚氨酯聚合物制成。在这些实施方式的一些中，聚氨酯是聚酯热塑性聚氨酯。在一些实施方式中，聚氨酯与流变改性剂反应，例如它可以用聚醚交联剂交联。纤维本身的重均分子量(Mw)可为至少500，000 (500k)。纤维的Mw可为至少500k、600k、或甚至650k，并且可高到超过任何现有测量手段，或在一些实施方式中高达I. 2百万。此外，制备纤维的聚合物的Mw可为500k-1500k。聚合物的Mw可超过500k、600k或甚至650k，并且Mw可为不超过1500k或甚至 IOOOk0本发明的纤维可由热塑性弹性体制成。在一些实施方式中，热塑性弹性体是热塑性聚氨酯(TPU)。本发明在本文中总体采用TPU描述，但应理解，这只是一种实施方式，本领域技术人员也可采用其它热塑性弹性体。本发明中使用的TPU聚合类型物可以是本领域和文献中已知的任何常规的TPU聚合物，只要该TPU聚合物具有如下限定的足够的分子量。合适的TPU聚合物可通过使多异氰酸酯与中间体如羟基封端的聚酯、羟基封端的聚醚、羟基封端的聚碳酸酯或其混合物，以及一种或多种扩链剂反应来制备，这都是本领域技术人员熟知的。羟基封端的聚酯中间体通常为这样的直链聚酯，其Mn为约500-约10，000,或约700-约5，000，或甚至约700-约4，000，酸值通常低于I. 3或低于O. 8。分子量通过端位官能团的测定来确定并与数均分子量相关。该聚合物通过以下方式制备(I) 一种或多种二醇与一种或多种二羧酸或酐的酯化反应，或(2)通过酯交换反应，即一种或多种二醇与二羧酸的酯的反应。相对于酸通常超过I摩尔过量的二醇的摩尔比是优选的，从而获得具有端位羟基优势的直链。合适的聚酯中间体还包括各种内酯如聚己内酯，其典型地由ε-己内酯和双官能引发剂如二甘醇制备。期望的聚酯的二羧酸可以为脂族、环脂族、芳族、或其组合。可单独或混合使用的合适的二羧酸通常具有总计4-15个碳原子并包括琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、环己烷二酸等。还可以使用以上二羧酸的酐，如邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐等。在一些实施方式中，酸为己二酸。反应形成期望的聚酯中间体的二醇可以为脂族的、芳族的、或其组合，并具有总计2-12个碳原子，包括乙二醇、1,2-丙二醇、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- 二甲基-1，3-丙二醇、1，4-环己烷二甲醇、癸二醇、十二亚甲基二醇等。在一些实施方式中，二醇包括1，4_ 丁二醇。羟基封端的聚醚中间体是聚醚多元醇，其得自具有总计2-15个碳原子的二醇或多元醇，优选烷基二醇或二醇，其与包括具有2-6个碳原子的环氧化物(典型地为环氧乙烷或环氧丙烷或其混合物)的醚反应。例如，羟基官能聚醚可以通过首先使丙二醇与环氧丙烷反应，然后接着与环氧乙烷反应来制备。得自环氧乙烷的伯羟基的反应性比仲羟基强，因此是优选的。可用的市售聚醚多元醇包括聚(乙二醇)，其包括与乙二醇反应的环氧乙烷，聚(丙二醇)，其包括与丙二醇反应的环氧丙烷，聚(四甲基二醇)(PTMEG)，其包括与四氢呋喃反应的水。在一些实施方式中，聚醚中间体是聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)。聚醚多元醇进一步包括环氧化物的多胺加合物，并且可以包括，例如，乙二胺加合物，其包括乙二胺和环氧丙烷的反应产物，二亚乙基三胺加合物，其包括二亚乙基三胺与环氧丙烷的反应产物，和类似的多胺型聚醚多元醇。本发明中也可以采用共聚醚。典型的共聚醚包括THF和·环氧乙烷或THF和环氧丙烷的反应产物。这些可购自BASF，如Poly THF B，嵌段共聚物，和poly THF R，无规共聚物。各种聚醚中间体的由端位官能团测定来确定的数均分子量(Mn)通常为大于约700，如约700-约10，000，或约1000-约5000，或甚至约1000-约2500的平均分子量。特别期望的聚醚中间体是两种或更多种不同分子量聚醚的共混物，如20001^和IOOOMnPTMEG的共混物。本发明的一种实施方式采用由己二酸与1，4- 丁二醇和1，6-己二醇50/50共混物的反应制备的聚酯中间体。本发明的基于聚碳酸酯的聚氨酯树脂通过使二异氰酸酯与羟基封端的聚碳酸酯和扩链剂的共混物反应来制备。羟基封端的聚碳酸酯可以通过使二醇与碳酸酯反应来制备。美国专利4，131，731在此就其关于羟基封端的聚碳酸酯及其制备的公开内容通过引用纳入。该聚碳酸酯是直链的并具有端位羟基，且基本不含其它端位基团。必要的反应物是二醇和碳酸酯。合适的二醇选自含4-40、或4-12个碳原子的环脂族和脂族二醇，和每分子含2-20个烷氧基的聚氧亚烷基二醇，其中各烷氧基含2-个碳原子。适用于本发明的二醇包括含4-12个碳原子的脂族二醇，如1，4- 丁二醇、1，4-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、2，2，4-三甲基-1,6-己二醇、1，10-癸二醇、氢化二亚油二醇、氢化二油二醇；和环脂族二醇，如1，3-环己二醇、1，4- 二羟甲基环己烷、I, 4-环己二醇、1，3- 二羟甲基环己烷、I, 4-内亚甲基-2-羟基-5-羟基甲基环己烷、和聚亚烷基二醇。反应中使用的二醇可为单一的二醇或二醇的混合物，这取决于对最终产物的期望性质。羟基封端的聚碳酸酯中间体是本领域和文献中通常已知的那些。合适的碳酸酯选自碳酸亚烷基酯，其由具有以下通式的5-7元环组成
权利要求
1.一种熔纺纤维，其具有至少400%的极限伸长率并具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量。
2.权利要求I的纤维，其中该纤维在第5次拉循环时的模量为在100%至200%伸长率的加载循环上增加不超过400%的模量。
3.权利要求1-2任一项的纤维，其中由所述纤维制备的平纹针织织物具有优异的顶破戳刺强度，其中优异的顶破戳刺强度是指所述织物的纤维在所述纤维的平均旦尼尔为约70时具有由ASTM D751测得的使得失效时的载荷/厚度为至少7101bf/in(124N/mm)的顶破戳刺强度。
4.权利要求1-3任一项的纤维，其中所述纤维为直径30-300微米的单丝纤维。
5.权利要求1-4任一项的纤维， 其中该纤维的旦尼尔为40-90 ； 其中该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高80%至130% ； 其中由所述纤维制备的平纹针织织物具有由ASTM D751测得的使得该织物失效时的载荷/厚度为710至16001bf/in(124和280N/mm)的顶破戳刺强度；和 其中该纤维是单丝并且直径为80-100微米。
6.权利要求1-4任一项的纤维， 其中该纤维的旦尼尔为90-160 ； 其中该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%至120% ;和 其中所述纤维是单丝并且直径为100-150微米。
7.权利要求1-4任一项的纤维， 其中该纤维的旦尼尔为300-400 ； 其中该纤维在第5次拉循环时的模量在100%至200%伸长率的加载循环上提高50%至150% ;和 其中所述纤维是单丝并且直径为180-220微米。
8.权利要求1-7任一项的纤维，其中由所述纤维制备的平纹针织织物具有优异的顶破戳刺强度，其中优异的顶破戳刺强度是指所述织物的纤维在所述纤维的平均旦尼尔为约70时具有由ASTM D751测得的使得达到失效的能量为至少251bf-in. (2. 8N-m)的顶破戳刺强度。
9.权利要求1-8任一项的纤维，其中由所述纤维制备的平纹针织织物具有优异的顶破戳刺强度，其中优异的顶破戳刺强度是指所述织物的纤维在所述纤维的平均旦尼尔为约70时具有由ASTM D751测得的使得失效时的载荷为至少6磅(2.7kg)的顶破戳刺强度。
10.权利要求1-9任一项的纤维，其中所述纤维是热塑性聚氨酯纤维。
11.权利要求10的纤维，其中所述纤维是聚酯热塑性聚氨酯，其任选地用聚醚交联剂交联。
12.权利要求1-11任一项的纤维，其中所述纤维的重均分子量为至少500，000。
13.权利要求1-11任一项的纤维，其中所述纤维由聚合物组合物制成，并且其中所述聚合物组合物的重均分子量为500，000-1, 500, 000。
14.一种织物，其包含至少两种不同的纤维，其中所述纤维至少之一是权利要求1-13任一项的纤维。
15.制备熔纺纤维的方法，所述熔纺纤维是具有至少400%的极限伸长率并具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量的纤维，所述方法包括 (a)通过喷丝头熔纺热塑性弹性体聚合物；和 (b)以不大于排出喷丝头的聚合物熔体速度的50%的缠绕速度将弹性纤维缠绕到梭心。
全文摘要
具有至少400%的极限伸长率并具有在100%至200%伸长率的加载和卸载循环中相对平坦的模量的熔纺纤维。制备所述纤维的方法。
文档编号D03D15/08GK102947495SQ201180028409
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月15日
发明者R·R·威杜拉, 小J·E·布里森, M-W·李, D·M·菲舍, C·A·斯普拉格 申请人:路博润高级材料公司