包含至少一种填料的纤维、它们的制造方法及其用图_3

文档序号:9610751阅读:来源:国知局
市售涂布重质碳酸巧产品可WW具有规定 粒度范围的干粉形式获得;但是,并非所有的商业涂布重质碳酸巧产品都表现出适合根据 本公开的实施方案使用的粒度和分布。
[0042] 在具体实施方案中,所述至少一种填料的粒度可能影响有效并入本文公开的单丝 纤维中的填料的最大量W及所得产品的美观性质和强度等。在某些实施方案中,所述至少 一种填料可用于为纤维提供优选物理性质,例如通过提高强度和/或为短纤维提供合意的 初度和/或不透明度。运些特征在各种商业制品,例如,卫生产品(例如婴儿擦拭巾)、手术 服和清洁产品(例如表面清洁布(湿和干))中合意。
[0043] 在一个实施方案中,所述至少一种填料具有小于或等于大约10微米的平均粒度。 在另一实施方案中,所述至少一种填料具有大约1微米至大约10微米的平均粒度。在进一 步实施方案中,所述至少一种填料具有大约1微米的平均粒度。在又一实施方案中,所述至 少一种填料具有小于或等于大约4微米的平均粒度。在再一实施方案中,所述至少一种填 料具有小于或等于大约3微米的平均粒度。在又一实施方案中,所述至少一种填料具有小 于或等于大约2微米的平均粒度。在再一实施方案中,所述至少一种填料具有小于或等于 大约1. 5微米的平均粒度。在另一实施方案中,所述至少一种填料具有小于或等于大约1微 米的平均粒度。在进一步实施方案中,所述至少一种填料具有大约1微米至大约4微米的 平均粒度。在又一实施方案中,所述至少一种填料具有大约1微米至大约3微米的平均粒 度。在再一实施方案中,所述至少一种填料具有大约1微米至大约2微米的平均粒度。在 又一实施方案中,所述至少一种填料具有大约0. 5微米至大约1. 5微米的平均粒度。平均 粒度在本文中是指在Microtrac^lOO粒度分析仪上测得的ds。。 W44] 所述至少一种填料可通过"上限"值表征。本文所用的"上限"是指通过Microtrac? 100粒度分析仪在填料样品中可确定的最大粒度。在一个实施方案中,上限小于大约10微 米。在进一步实施方案中,上限小于大约8微米。在又一实施方案中,上限小于大约6微米。 在再一实施方案中,上限小于大约4微米。在又一实施方案中,上限为大约4微米至大约10 微米。在进一步实施方案中,上限为大约4微米至大约8微米。在又一实施方案中,上限为 大约4微米至大约6微米。在又一实施方案中,上限小于纤维直径。
[0045] 在某些实施方案中,所述至少一种填料的上限为纤维直径的小于或等于大约65%, 更优选小于或等于大约70%,最优选小于或等于大约75%。在另一些实施方案中,所述至少 一种填料的上限为纤维直径的小于或等于大约60%。
[0046] 在某些实施方案中,根据本公开的所述至少一种填料的粒度分布可W足够小W致 不会显著弱化各纤维和/或使纤维表面磨损,但足够大W产生美观的表面质地。在一个实 施方案中,所述至少一种填料的粒度分布为,总颗粒的小于大约5%大于大约10微米,和总 颗粒的小于大约5%小于大约0. 5微米。在一些实施方案中,高于大约10微米的颗粒倾向 于弱化该结构,小于大约0. 5微米的颗粒倾向于形成附聚物,W致形成大于大约10微米的 结构。
[0047] 所述至少一种填料可W用至少一种有机材料涂布。在一个实施方案中,所述至少 一种有机材料选自脂肪酸,包括但不限于硬脂酸,及其盐和醋,如硬脂酸盐。在另一实施方 案中,所述至少一种有机材料是硬脂酸锭。在进一步实施方案中,所述至少一种有机材料是 硬脂酸巧。Imerys,Inc.W商品名FiberLink?出售的产品是硬脂酸涂布的重质碳酸巧产 品的非限制性实例。
[0048] 用至少一种有机材料表面涂布所述至少一种填料在一些实施方案中可用于改进 所述至少一种填料颗粒在整个纤维中的分散和/或促进纤维的总产量。例如,与涂布重质 碳酸巧相反,将未涂布重质碳酸巧添加到至少一种聚合树脂中产生具有位于纤维外部的未 涂布重质碳酸巧颗粒的纤维,运是成问题的,因为位于纤维外部的未涂布颗粒可能导致无 机沉积物附着到喷丝头模孔的金属部件上并堵塞出口孔,由此阻碍纤维合适地挤出。
[0049] 在一些实施方案中,所述至少一种填料的量如果超过一定值,可能不利地影响该 单丝纤维的强度和/或表面质地。在一个实施方案中,所述至少一种填料W小于纤维总重 量的大约50重量%的量存在。在另一实施方案中,所述至少一种填料W小于大约25重量% 的量存在。在进一步实施方案中,所述至少一种填料W小于大约20重量%的量存在。在又 一实施方案中,所述至少一种填料W小于大约15重量%的量存在。在再一实施方案中,所 述至少一种填料W小于大约10重量%的量存在。在另一实施方案中,所述至少一种填料W 大约5重量%至大约40重量%的量存在。在又一实施方案中,所述至少一种填料W大约10 重量%至大约20重量%的量存在。在又一实施方案中,所述至少一种填料W大约10重量% 至大约15重量%的量存在。在又一实施方案中,在所述至少一种填料具有小于大约3微米 的平均粒度和/或小于大约10微米的上限时,所述至少一种填料W大约10重量%至大约 25重量%的量存在。 阳化0] 件洗的示例忡添加剂 除所述至少一种聚合树脂和所述至少一种填料外,纤维的实施方案可进一步包含至少 一种添加剂。所述至少一种添加剂可选自本领域中已知的那些或此后发现的那些。在一 个实施方案中,所述至少一种添加剂选自附加的矿物填料,包括但不限于,滑石、石膏、娃藻 ±、高岭±、绿坡缕石、膨润±、蒙脱石和其它天然或合成粘±。在另一实施方案中,所述至 少一种添加剂选自无机化合物,包括但不限于二氧化娃、氧化侣、氧化儀、氧化锋、氧化巧和 硫酸领。在进一步实施方案中,所述至少一种添加剂选自巧光增白剂;热稳定剂;抗氧化 剂;抗静电剂;防粘连剂;染料;颜料,包括但不限于二氧化铁;光泽改进剂;表面活性剂; 天然油;和合成油之一。
[0051] 制造纤维的示例性方法 在某些实施方案中,可W根据技术人员已知或此后发现的任何适当方法制造如本文 论述的纤维,其制成包含至少一种聚合树脂和至少一种填料的纤维。示例性技术包括,但 不限于,干纺、湿纺、纺粘、闪纺、针刺、烙喷和水刺(water-punching)法。制造纤维的一种 特定的示例性方法是烙体纺丝,其使用挤出法向喷丝头提供烙融聚合物混合物。在一个实 施方案中,可W使用D证ont纤维纺丝设备,如在本申请提交时在Clemson化iversityin Clemson,SouthCarolina,USA可获得的设备实现烙体纺丝。
[0052] 在一个实施方案中,本发明的制造纤维的方法包括将所述至少一种聚合树脂加热 至至少大约其软化点。在另一实施方案中,所述方法包括将所述至少一种聚合树脂加热至 适合挤出所述至少一种聚合树脂的任何溫度。在进一步实施方案中,将所述至少一种聚合 树脂加热至大约225°C至大约260°C的溫度。
[0053] 在具体实施方案中,可W使用本领域中常规已知的或此后发现的任何方法将所述 至少一种填料渗入所述至少一种聚合树脂中。例如,所述至少一种填料可W在挤出之前的 任何步骤中,例如在加热步骤之中或之前添加到所述至少一种聚合树脂中。在另一实施方 案中,至少一种聚合树脂和所述至少一种填料的"母料"可W预混,任选成形成颗粒或丸粒, 并在纤维挤出之前与至少一种附加的纯聚合树脂混合。本文所用的"母料"是指组分,如填 料和聚合树脂的混合物、分散体或悬浮液。在一些实施方案中,所述至少一种附加的纯聚 合树脂可W与用于制造该母料的所述至少一种聚合树脂相同或不同。在某些实施方案中, 该母料包含比纤维中所需的浓度更高浓度的所述至少一种填料,例如,大约20重量%至大 约75重量%的浓度,并可W与所述至少一种附加的聚合树脂W适合获得至少一种填料在纤 维中的所需浓度的量混合。在一个实施方案中,所述至少一种填料在母料中的浓度为大约 20重量%至大约75重量%。在另一实施方案中,所述至少一种填料在母料中的浓度为大约 20重量%至大约50重量%。例如,可W将包含50重量%涂布重质碳酸巧的母料与等量的 至少一种纯聚合树脂混合W产生包含25重量%涂布重质碳酸巧的最终产物。在一些实施 方案中,该母料可W使用本领域中已知或此后发现的任何装置混合或制丸,例如,可W使用 ZSK30TwinExtruder混合和挤出涂布重质碳酸巧和至少一种聚合物树脂母料,并可W使 用Cumberland制丸机任选将该母料成形成丸粒。
[0054] 根据具体实施方案,一旦将所述至少一种填料或母料与所述至少一种聚合树脂混 合,可W经至少一个喷丝头连续挤出该混合物W产生长丝。在某些实施方案中,挤出速率可 根据所需用途而变,且适当的挤出速率是技术人员已知的。 阳化5] 在具体实施方案中,挤出溫度也可随所需用途和工艺而变。在一个实施方案中, 挤出溫度为大约225°C至大约260°C。在另一实施方案中,挤出溫度为大约235°C至大约 245°C。在某些实施方案中,挤出装置可选自本领域中目前常规使用的或此后发现的那些。 在一个实施方案中,挤出装置是具有0.297cc/rev计量累的AlexJames0.75英寸单螺杆 挤出机。在一些实施方案中,所述至少一个喷丝头可选自本领域中目前常规使用的或此后 发现的那些。在一个实施方案中,所述至少一个喷丝头含有10个孔,各具有大约0. 022英 寸直径。
[0056] 根据具体实施方案,在挤出后,可W将纤维拉细。在一个实施方案中,通过高速拉 伸将纤维拉细,其中在漉上拉伸多股长丝W使卷绕速度为大约1000米/分钟。
[0057] 根据一些实施方案,可W通过烙体纺丝、干纺或湿纺制造单丝纤维。在具体实施方 案中,可W通过将聚合树脂纺成纤维形状来制造单丝纤维一-通过将该树脂加热至至少其 软化溫度并经喷丝头挤出该树脂W形成单丝纤维。在另一些实施方案中,也可W通过挤出 该树脂并用热空气使树脂流变细W形成细直径纤维来制造单丝纤维。在一个实施方案中, 制造单丝纤维的方法包括将至少一种填料添加到至少一种聚合树脂中并挤出所得混合物, 其中所述至少一种填料W小于或等于大约50重量%的量存在于最终产物中。在另一些实 施方案中,可W根据技术人员已知或此后发现的任何适当方法制造单丝纤维,其制成包含 至少一种聚合树脂和至少一种填料的长单丝纤维(continuousmonofilamentfiber)。
[005引根据某些实施方案,可W制造纤维W具有所需尺寸。本领域普通技术人员知道用 于所需或预期用途的纤维的适当尺寸及其测量方法。在一个实施方案中,纤维尺寸为大约 0. 1旦至大约120旦。在另一实施方案中,纤维尺
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