熔喷方法、低收缩率熔喷聚合物纤维和纤维结构体、以及可熔喷聚合物组合物的制作方法

熔喷方法、低收缩率熔喷聚合物纤维和纤维结构体、以及可熔喷聚合物组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种熔喷方法，所述熔喷方法包括：(a)提供热塑性聚合物材料，所述热塑性聚合物材料包含至少一种或多种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合；以及(b)将所述热塑性聚合物材料熔喷成至少一种纤维或多种纤维，每种纤维具有小于约10微米的直径或厚度。所述金属次膦酸盐的量使得(a)减小所述聚酯聚合物的粘度和(b)用作结晶剂，所述结晶剂在将所述热塑性聚合物材料熔喷成所述至少一种纤维时至少促进所述聚酯聚合物的结晶。利用根据本方法制备的纤维可制备非织造和织造纤维结构体。
【专利说明】熔喷方法、低收缩率熔喷聚合物纤维和纤维结构体、以及可 熔喷聚合物组合物

【技术领域】
[0001] 本发明涉及熔喷聚合物纤维的方法，特别地涉及熔喷包含聚酯聚合物的纤维的方 法，并且更特别地涉及熔喷具有小于约10微米的直径或厚度的此类纤维的方法。本发明还 涉及此类熔喷聚合物纤维和由其制备的表现出低收缩率的纤维结构体，以及可熔喷成此类 纤维的聚合物组合物。

【背景技术】
[0002] 熔喷是一种直接由聚合物生产细旦纤维幅材的挤出技术。在熔喷中，将热塑性聚 合物流挤出通过包括贴近布置的小孔口的模具并通过两个高速热空气的收敛流而变细成 细旦纤维。这些细旦纤维可用于形成熔喷幅材，通常称为喷制微纤维幅材。喷制微纤维幅 材使用于多种应用中，包括隔音和隔热、过滤、屏蔽幅材和揩布，等等。使用于喷制微纤维过 程的主要树脂为聚丙烯（PP)。
[0003] 本发明是对熔喷聚合物纤维以及熔喷纤维和纤维幅材的现有技术的改善。


【发明内容】

[0004] 在本发明之前，难于熔喷包含聚酯聚合物的热塑性聚合物纤维，尤其是具有小于 约10微米的直径或厚度的此类纤维。为熔喷此类纤维，相应热塑性聚酯聚合物必须加热至 远高于其熔点的温度。热塑性聚酯聚合物的此类高温加热可导致一种问题或多种问题的任 何组合，所述问题可包括例如聚合物的过度劣化、脆弱和易碎纤维幅材，和熔喷过程中的砂 形成。即使在熔喷聚酯聚合物纤维利用常规方法来生产时，由此类纤维制成的纤维幅材和 其它纤维结构体在等于或高于用于制备纤维的聚酯聚合物的玻璃化转变温度的温度下通 常表现出过度收缩或其它不良的尺寸稳定性。
[0005] 本发明人已发现了一种利用包含至少一种聚酯聚合物或多种聚酯聚合物的热塑 性聚合物来熔喷纤维的方式，其中所述纤维可适于在等于或高于用于制备所述纤维的聚酯 聚合物的玻璃化转变温度的温度下使用，即使在所述纤维的直径小于约10微米时。此类纤 维可表现出一种或多种所需性质，包括例如以下性质的一种或任何组合：较低的成本（例 如，制造和/或原材料成本）、耐久性、减小热暴露的收缩、增加高温下的尺寸稳定性和阻燃 性质。本发明也可用于提供环境友好的非卤代阻燃聚酯基非织造或织造纤维材料。
[0006] 本发明包括用纤维制备尺寸稳定的熔喷微纤维结构体（例如，垫、幅材、片材、稀 松布、织物，等等）的方法，该纤维包含、基本上由或由一种聚酯聚合物或多种聚酯聚合物 的组合组成。因为它们用在高温下尺寸稳定的含聚酯的聚合物材料制成，所以由此类纤维 制成的非织造和织造纤维结构体（例如，垫、幅材、片材、稀松布、织物，等等）和由此类纤维 结构体制成的制品（例如，隔热、隔音和绝缘制品、液体和气体滤网、服装和个人防护设备） 可使用于较高的温度环境中，同时表现出仅轻微（如果有）的收缩。在暴露于热时不会显 著收缩的尺寸稳定的聚酯喷制微纤维幅材的开发将拓宽这些幅材的应用性。通过制备成表 现出除了收缩抗性之外的充分阻燃性质和/或耐久性，此类熔喷微纤维幅材可变得特别可 用于隔热和隔音。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法包括：(a)提供热塑性聚合物材 料，该热塑性聚合物材料包含至少一种或多种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸盐或 不同可熔金属次膦酸盐的组合；(b)将该热塑性聚合物材料熔喷成至少一种纤维或多种纤 维；以及（c)将至少一种纤维加热至等于或高于聚酯聚合物的玻璃化转变温度（T g)的温 度。在热塑性聚合物材料被熔喷成至少一种纤维时，金属次膦酸盐的量使得加速、诱导或至 少促进聚酯聚合物的结晶。至少一种纤维的聚酯聚合物为至少部分地结晶的。
[0008] 根据本发明的一个额外方面，提供了一种方法，该方法包括：(a)提供热塑性聚合 物材料，该热塑性聚合物材料包含至少一种或多种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸 盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合；以及（b)将该热塑性聚合物材料熔喷成至少一种纤维 或多种纤维，每种纤维具有小于约10微米的直径或厚度。在将热塑性聚合物材料熔喷成至 少一种纤维时，金属次膦酸盐的量使得（a)减小聚酯聚合物的粘度和（b)用作结晶剂，该结 晶剂加速、诱导或至少促进聚酯聚合物的结晶。至少一种纤维的聚酯聚合物为至少部分地 结晶的。
[0009] 在本发明的另一个方面，提供了一种制备非织造或织造纤维结构体（例如，垫、片 材、稀松布、幅材、织物，等等）的方法，其中该方法包括利用根据本发明的熔喷方法制备纤 维，以及将这些纤维形成非织造或织造纤维结构体。
[0010] 在本发明的一个额外方面，提供了至少一种或多种熔喷纤维，其中每种纤维具有 小于约10微米的直径并包含一种热塑性聚合物材料,该热塑性聚合物材料包含至少一种 或多种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合。虽然 100 %的结晶聚酯聚合物在理论上是可能的，但作为实际问题，聚合物结构体的某些部分将 保持无定形的。因此，这些纤维中所用的聚酯聚合物为半结晶的。即，至少所需最小百分比 的聚酯聚合物为结晶的。最小百分比的所需结晶度将取决于具体纤维应用。
[0011] 在本发明的另一个方面，提供了一种纤维结构体，该纤维结构体包含多根根据本 发明的熔喷纤维。纤维结构体可为非织造的、织造的，或其组合。
[0012] 在本发明的一个额外方面，提供了一种纤维结构体，该纤维结构体包含多根熔喷 纤维。每根熔喷纤维包含热塑性聚合物材料，该热塑性聚合物材料包含至少一种聚酯聚合 物或多种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合。至少 一种聚酯聚合物为至少部分地结晶的，并且纤维结构体被操作性地调整（例如，结构体尺 寸、形状，或其它方面被配置或设计）以用于其中该纤维结构体暴露于等于或高于至少一 种聚酯聚合物的玻璃化转变温度的温度的环境（例如，相邻于内燃机，等等）中。
[0013] 在本发明的又一个方面，提供了一种低收缩率热塑性聚合组合物，该低收缩率热 塑性聚合组合物包含至少一种或多种聚酯聚合物和小于或等于约2重量％的至少一种可 熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合。
[0014] 在本发明的附图和详细描述中，还展示和描述了本发明的上述和其它方面及优 点，其中相似的附图标记用于代表类似部件。然而，应当理解，附图和描述仅用于举例说明 的目的，而不应被理解为是对本发明范围的不当限制。
[0015] 本发明的上述
【发明内容】
并不意在描述本发明的每个公开的实施例或每种实施方 式。以下描述更具体地例示了示例性实施例。在本申请中的若干处通过列举实例提供指导， 可以使用这些实例的不同组合。在每一种情形下，所列举的列表仅仅作为代表性群组，而不 应被理解为排他性列表。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 在附图中：
[0017] 图la为根据本发明的纤维结构体实施例的1800X显微照片，其中所述纤维的热塑 性聚合物材料包含约2. 5重量％的可熔金属次膦酸盐；
[0018] 图lb为根据本发明的纤维结构体实施例的1800X显微照片，其中所述纤维的热塑 性聚合物材料包含约5重量％的可熔金属次膦酸盐；
[0019] 图lc为根据本发明的纤维结构体实施例的1800X显微照片，其中所述纤维的热塑 性聚合物材料包含约10重量％的可熔金属次膦酸盐；
[0020] 图2a为根据本发明的卷绕成卷的纤维幅材的前视图；
[0021] 图2b为从图2a的纤维幅材切割的片材或垫的顶视图；
[0022] 图2c为图2a的纤维幅材的横截面的450X纤维照片；
[0023] 图2d为图2a的纤维幅材的表面的450X纤维照片。

【具体实施方式】
[0024] 在描述本发明的优选实施例时，为清楚起见，将使用特定的术语。然而，本发明并 非意图受限于如此选择的特定术语，并且每一个如此选择的术语都包括相似地工作的所有 技术等同物。
[0025] 除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特 性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语"约"来修饰的。因此，除非有相反的 说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技 术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。
[0026] 以端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值（例如，1到5包括1、1. 5、 2、2. 75、3、3. 80、4和5)以及该范围内的任何范围。
[0027] 术语"聚合物"应理解为包括聚合物、共聚物（例如，使用两种或多种不同单体形 成的聚合物）、低聚物和它们的组合，以及可形成为可混容共混物的聚合物、低聚物或共聚 物。
[0028] 出现在说明书和权利要求书中的术语"包括"、"含有"、"包含"及其变型不具有限 制的意思。
[0029] 词语"优选的"和"优选地"指在某些情况下可以提供某些有益效果的本发明实施 例。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个 优选实施例的表述并不暗示其它实施例不是可用的，并且并非意图从本发明的范围中排除 其它实施例。
[0030] 如本文所用，"一个"、"一种"、"该"、"至少一种"和"一种或多种"可互换地使用并 且涵盖具有多个指代物的实施例，除非内容另有明确规定。因此，例如，包含"一种"聚酯聚 合物的熔喷纤维可解释为意味着该纤维包含"一种或多种"聚酯聚合物。
[0031] 术语"和/或"意指所列要素中的一个或全部或所列要素中的任何两个或更多个 的组合（如防止和/或处理灾难意指防止、处理或既处理又防止更多的灾难）。
[0032] 如本文所用，术语"或"通常是以其包括"和/或"的含义使用，除非所述内容另外 明确指出。
[0033] 另外，本文通过端点表述的数值范围包括所述范围内包含的所有数值（例如，1至 5 包括 1、1· 5、2、2· 75、3、3· 80、4、5 等）。
[0034] 在根据本发明的熔喷方法中，提供了一种热塑性聚合物材料，该热塑性聚合物材 料包含至少一种或多种聚酯聚合物（诸如，例如PET、PBT、PLA和可能的PHB和PTT)和至少 一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合。该热塑性聚合物材料被熔喷成多 根纤维，每根纤维具有小于约10微米的直径或厚度。
[0035] 商业所需纤维的直径小于或等于约9、8、7、6或甚至5微米或更小。甚至商业所 需纤维的直径为4、3、2或1微米或更小。金属次膦酸盐的存在量使得减小所使用的一种 或多种聚酯聚合物和可能的其它聚合物的粘度，使得热塑性聚合物材料可在小于或等于约 370°C的温度下且优选地在小于或等于约360°C的温度下被熔喷成此类尺寸的纤维。金属次 膦酸盐含量理想的是，允许热塑性聚合物材料在小于或等于约350°C、340°C、330°C、320°C、 310°C或甚至小于或等于300°C的温度下被熔喷成此类尺寸的纤维的量。在将热塑性聚合 物材料熔喷成至少一种纤维时，也存在用作结晶剂的足量金属次膦酸盐，该结晶剂加速、诱 导或至少促进聚酯聚合物的结晶。存在有熔喷温度，聚合材料在该熔喷温度下将开始降解 (即，它们的降解温度）。例如，PET降解的起始温度为约380°C。在加热至低于该降解温度 时，熔喷聚合纤维仍可表现出多个问题。例如，在聚合物在高于约350°C的温度下熔喷时， PET可表现出诸如"脱砂"的问题。
[0036] 熔喷应在热足以使热塑性聚合物材料能够进行熔喷但该热不会造成该热塑性聚 合物材料的不可接受的变质的温度范围内进行。例如，熔喷可在促使热塑性聚合物材料达 到从至少约290°C至小于或等于约360°C、350°C、340°C、330°C、320°C、310°C或300°C的范 围内的温度的温度下进行。
[0037] 在熔喷方法中，热塑性聚合物材料被融化以形成熔融聚合物材料。熔喷方法可包 括使熔融聚合物材料形成（例如，挤出成）至少一种或多种纤维预成型件和使该至少一种 纤维预成型件固化（例如，冷却）成至少一种纤维。在第一次制备预成型件时，热塑性聚合 物材料仍可进行熔融。金属次膦酸盐理想的是在处于或低于至少聚酯聚合物的熔点处熔融 并用作结晶促进剂或结晶剂，该结晶促进剂或结晶剂促使熔融聚合物材料的至少聚酯聚合 物相在熔融聚合物材料固化之前或至少大约同时结晶（即，作为固化成纤维的纤维预成型 件）。
[0038] 金属次膦酸盐促进固化熔融聚酯聚合物的更快速结晶。因此，熔喷纤维和纤维的 非织造幅材将表现出热诱导收缩率的减少。该收缩率减少参照由纤维制备的纤维幅材的长 度和宽度尺寸是尤其明显的。如果金属次膦酸盐使用的量等于或小于约10%，那么金属次 膦酸盐的使用可实际上改善熔喷纤维的机械性能。
[0039] 如本文所用，金属次膦酸盐包含次膦酸金属盐（一种或多种）。金属次膦酸盐 可包括例如锌、铝和钙次膦酸盐，并且优选地锌次膦酸盐，诸如美国专利No. 6, 365, 071和 No. 6, 255, 371 ;美国专利公布No. US2004/1076506中所公开的那些，这些专利的全文以引 用方式并入本文中。此外，根据所用的具体聚酯聚合物（例如，PET)，10、9、8、7、6或5微米 的纤维厚度分别相当于约1. 〇、〇. 8、0. 6、0. 5、0. 4或0. 3旦尼尔。
[0040] 根据在本发明中如何使用和迄今所测试的至少聚合组合物，拒信，在使用约20% 或更少的金属次膦酸盐时，金属次膦酸盐将仅充分地减少聚酯聚合物组合物的粘度（即， 允许将该组合物熔喷成此类小直径纤维）。已经发现的是，在不存在金属次膦酸盐的情况 下，熔喷聚酯聚合物将结晶至一定程度，但不够快速。在无金属次膦酸盐的情况下，聚酯聚 合物结晶不足以防止熔喷聚酯聚合物的显著热诱导收缩率。虽然不希望受理论束缚，但拒 信，金属次膦酸盐通过在熔喷之后促使聚酯聚合物的更快速成核可加速、诱导或至少促进 聚酯聚合物的结晶。
[0041] 提供热塑性聚合物材料的步骤可包括金属次膦酸盐与聚酯聚合物的熔融共混。聚 酯在与金属次膦酸盐熔融共混时为聚合物形式。此外，熔喷的步骤可包括将热塑性聚合物 材料直接地挤出通过至少一个或多个经设计（例如，尺寸和形状）的相应模具开口以形成 至少一种纤维。熔喷纤维通过利用常规技术可形成为非织造纤维幅材。例如，非织造纤维 幅材可通过允许熔喷纤维由于出自挤出过程仍为温的而彼此自粘或粘结而形成。通过利用 压光辊（例如，虽然纤维仍为温的和/或在纤维已冷却之后）、受热空气、粘合剂涂层（一个 或多个）、机械粘合技术或其任何组合，熔喷纤维也可粘合在一起以形成非织造纤维幅材。
[0042] 热塑性聚合物材料可包含聚酯聚合物和至少一种其它聚合物的共混物以形成两 种或两种以上的聚合物相的聚合物共混物。聚酯聚合物可理想的为脂族聚酯、芳族聚酯，或 脂族聚酯和芳族聚酯的组合。热塑性聚合物材料可包含至少约〇. 1、〇. 2、0. 3、0. 4或0. 5重 量％的金属次膦酸盐。热塑性聚合物材料可理想的是包含小于约20重量％的金属次膦酸 盐。在高于约20%的浓度处，金属次膦酸盐作为结晶促进剂变得有效性较低。另外，在此高 金属次膦酸盐浓度处，熔融共混的聚酯聚合物和金属次膦酸盐的粘度将增加，从而干扰热 塑性聚合物材料被熔喷成纤维的能力。该粘度增加可使得不可能或至少难以熔喷具有10 微米或更小的直径的小直径纤维。
[0043] 聚酯聚合物可形成唯一的、大多数的或至少基本的的热塑性聚合物材料的聚合物 部分或相。在热塑性聚合物材料可进行熔喷并且所得纤维表现出可接受的机械性能和热特 性时，聚酯聚合物形成热塑性聚合物材料的基本的部分。例如，至少约70体积％的聚酯聚 合物含量可形成热塑性聚合物材料的基本的聚合物部分或相。可接受的机械性能或特性可 包括（例如）抗拉强度、初始模量、厚度，等等。该纤维可视为表现出可接受的热特性，例如 在由纤维制备的非织造幅材在加热至约150°C的温度下约4小时后表现出小于约30、25、20 或15%并且优选地小于或等于约10或5%的线性收缩率时。
[0044] 在熔喷之后，热塑性聚合物材料的聚酯聚合物相为完全地、大多数地、部分地或至 少基本上结晶的并且聚酯聚合物的其余部分为无定形的。如本文所用，在足量的聚酯聚合 物结晶使得由熔喷纤维制成的非织造幅材在加热至约150°C的温度下约4小时后表现出小 于约30、25、20或15%的线性收缩率并且优选地小于或等于约10或5%的线性收缩率时， 聚酯聚合物相可看作基本上结晶的。线性收缩率为纵向和横向幅材收缩率的平均值。
[0045] 不旨在进行如此限制，已经发现的是，通过提供（a)包含最小约70重量％并且优 选地约80重量％的聚酯的热塑性聚合物材料和（b)最小约30质量％并且优选地约35质 量％ (如差示扫描量热法所测量）的使纤维形成为结晶的的热塑性聚合物材料，可获得商 业可接受的性能（例如，低幅材收缩率）。商业上显著的是，由根据本发明的纤维制备的幅 材表现出小于10%的热诱导收缩率。拒信，根据本发明的商业显著的纤维可利用热塑性聚 合物材料获得，该热塑性聚合物材料包含最小至少约90重量％、85重量％、80重量％、75重 量％或甚至70重量％的聚酯，其中结晶度的程度不同。
[0046] 在相比于用相同热塑性聚合物材料制备的熔纺或纺粘纤维时，根据本发明进行熔 喷的纤维的热塑性聚合物材料可表现出低分子取向和/或不同晶体形态。根据本发明制备 的熔喷纤维可表现出小于或等于约〇· 1〇、〇· 09、0· 08、0· 07、0· 06、0· 05、0· 04、0· 03、0· 02或 0. 01的双折射率。纤维的双折射率与存在于纤维中的聚合物分子取向的水平相关。在某种 程度上，双折射率也可用于测量纤维中的结晶的程度（即，晶体结构体的体积）。
[0047] 通过利用本文所公开的熔喷方法制备纤维和使这些纤维形成为非织造或织造 纤维结构体，可根据本发明来制备非织造和织造纤维结构体（例如，稀松布、幅材、垫、片 材、织物，等等）。下述为对参考文件的描述和引用，这些参考文件描述了可用于使本发明 的熔喷微纤维形成为非织造幅材或其它纤维结构体的不同技术，以及可用于使熔喷微纤 维形成为织造幅材或其它纤维结构体的那些。例如，熔喷纤维的概念首先由V.A.Wente 在"Manufacture of Superfine Organic Fibers(《超细有机纤维的织造》）"（美国商务 部技术服务局，报告No. PBI 11437,海军研究实验室，报告4364、1954(U. S. Department of Commerce, Office of Technical Services Report No. PBI 11437, Naval Research Laboratory, Report 4364,1954))和在"Superfine Thermoplastic Fibers (《超细热塑性纤 维》），' (Industrial and Engineering Chemistry (《工业和工程化学》），48 :第 1342-1346 页，1956年）中提出。合并颗粒或纤维，诸如短纤维、膨化纤维或粘合纤维，的方法可与例如 美国专利No. 4, 118, 531、No. 4, 429, 001或No. 4, 755, 178中所公开的形成熔喷微纤维幅材 的方法一起使用，其中颗粒或纤维被输送入单流的熔喷纤维。此外，美国专利No. 3, 971，373 教导了如何将颗粒（纤维）合并入双流的熔喷纤维。
[0048] 根据本发明的熔喷纤维可具有小于约10微米，或小于或等于约9、8、7或6微米的 直径或厚度。熔喷纤维还可包含热塑性聚合物材料，该热塑性聚合物材料包含至少一种或 多种聚酯聚合物（诸如，例如PET、PBT、PLA和可能的PHB和PTT)和至少一种可熔金属次 膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合。聚酯聚合物为至少基本上结晶的。即，至少基本 量的聚酯聚合物的结构体为结晶形式。可能理想的是，聚酯聚合物为至少约30质量％结晶 的，并且优选地在从约30质量％至约70质量％结晶的范围或在从约35质量％至约65质 量％结晶的范围内。
[0049] 用于制备本发明熔喷纤维的热塑性聚合物材料可包含聚酯聚合物和至少一种其 它聚合物的共混物，以形成聚合物共混物。聚酯聚合物可为脂族聚酯、芳族聚酯，或脂族聚 酯和芳族聚酯的组合。聚酯聚合物形成（a)仅聚合物相或所有的热塑性聚合物材料，（b)大 多数的聚合物相或主要部分的热塑性聚合物材料，或（c)至少基本部分的聚合物相或热塑 性聚合物材料。虽然所有、大多数或至少基本部分的热塑性聚合物材料的聚酯聚合物相为 结晶的，但是聚酯聚合物的其余部分为无定形的。足量的聚酯聚合物结晶使得包含多根熔 喷纤维的非织造幅材在加热至约150°C的温度下约4小时后表现出小于约30% 或15%并且优选地小于或等于约10%或5%的线性回缩。
[0050] 热塑性聚合物材料科包含约20重量％或更少的金属次膦酸盐。如果使用20%以 上的金属次膦酸盐，则纤维形成受干扰，从而使其难于纺织纤维。可能理想的是，热塑性聚 合物材料包含至少约0. 1重量％、0. 2重量％、0. 3重量％、0. 4重量％或0. 5重量％的金属 次膦酸盐。金属次膦酸盐可为次膦酸锌。
[0051] 在相比于由相同聚合物材料所制备的熔纺或纺粘纤维时，熔喷纤维可表现出低分 子取向。此外，熔喷纤维可表现出小于或等于约0.01的双折射率。纤维的双折射率涉及存 在于该纤维中的聚合物分子取向的水平。
[0052] 虽然可熔金属次膦酸盐用于将阻燃特性赋予聚合物材料，但是根据本发明的低收 缩率热塑性聚合组合物可包含结合至少一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐 的组合的至少一种或多种聚酯聚合物，其中金属次膦酸盐（一种或多种）的量将不足以使 该组合物充分地阻燃，但出于商业目的，在将该热塑性聚合物材料熔喷成纤维时，该量足以 加速、诱导或至少促进聚酯聚合物（一种或多种）的结晶。例如，一些此类组合物可不表现 出商业可接受的阻燃特性，其量小于或等于约2重量％的至少一种可熔金属次膦酸盐或不 同可熔金属次膦酸盐的组合。同时，该低收缩率热塑性聚合组合物可包含最小量的至少一 种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合，该最小量是允许将该组合物熔喷成 具有小于约10微米的直径的纤维，并且将仍为充分结晶的以在高温下表现出低收缩率所 需要的。已经发现的是，如果此类组合物包含至少约0. 5重量％的至少一种可熔金属次膦 酸盐，那么此类组合物可被熔喷成此类纤维。在一个示例性实施例中，具有小于约10微米 的直径的纤维利用具有100重量％的聚酯和至少约〇. 5重量％的至少一种可熔金属次膦 酸盐的聚合物组分的组合物已成功地熔喷。拒信，甚至在该组合物的聚合物组分含量在小 于100重量％的聚酯至所需最小量的聚酯的范围内时（即，约90重量％、85重量％、80重 量％、75重量％或70重量％ )，该量的可熔金属次膦酸盐（S卩，约0. 5重量％ )也可为熔喷 10微米直径纤维所需的最小量的金属次膦酸盐。
[0053] 参考图la-lc，根据本发明的熔喷纤维10可为纤维结构体12的形式（例如，幅材、 稀松布、垫、片材、织物，等等），该纤维结构体可为非织造的、织造的或其组合。图la实施 例的纤维10的热塑性聚合物材料包含约2. 5重量％的二乙基次膦酸锌（以名称Exolit? 0P 950出售并由克莱恩国际有限公司（Clariant International Ltd.)制造，该公司 位于瑞士穆顿兹的 Rothausstrasse 61，邮编 4132(Rothausstrasse 61,4132 Muttenz， Switzerland))，其中该纤维组合物的其余部分为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)型8416。图 lb实施例的纤维10的热塑性聚合物材料包含约5重量％的EX0litTM 0P 950,其中其余部分 为PET型8416。图lc实施例的纤维10的热塑性聚合物材料包含约10重量％的Exolit? OP 950,其中其余部分为PET型8416。在10%负荷和以上处，Exolit? OP 950往往聚集起 来并变得难于分布和分散在纤维横截面内，如附图标记14所指出。还已示出的是，更高负 荷的Exolit? 0P 950(10重量％和以上）可需要树脂与次膦酸锌在制备纤维之前的预配 混。
[0054] 根据本发明的纤维结构体还可包含至少一种或多种其它类型的纤维（未示出）， 诸如，例如短纤维或其它不连续纤维、熔纺连续纤维或其组合。参考图2a_2d，本发明的纤维 结构体12可形成为（例如）非织造幅材20,非织造幅材20可关于管或其它芯22卷绕以形 成辊24 (参见图2a)，并且可保存用于后续加工或直接地转移至另一加工步骤。在幅材20 被制造或此后某个时间之后，幅材20还可被直接地切割成单独的片材或垫24。幅材20可 用于制备任何合适的制品20,诸如，例如车辆（例如，火车、飞机、汽车和船）的隔热和/或 隔音构件。其它制品，诸如，例如被褥、遮挡、帐篷、隔离制品、绝缘制品、液体和气体滤网、揩 布、服装和服装构件、个人防护设备、呼吸面罩等，也可利用根据本发明的纤维结构体来制 备。图2c示出了幅材20的横截面，并且图2d示出了幅材20的暴露表面。
[0055] 选择以下实例仅仅为了进一步说明本发明的特征、优点以及其它细节。然而，应当 理解，虽然这些实例可起到示例之用，但是不应以不当地限制本发明范围的方式理解其所 用的具体成分、量以及其它条件和细节。
[0056] 测试方法
[0057] 焙啼纤维非织诰幅材的机械件能
[0058] 熔喷幅材的断裂力和弹性模量利用配备有气动夹钳的英斯特朗（Instron)张力 机根据ASTM D5035-06来确定。从每个幅材样品在纵向（MD)和横向（⑶）两个方向上切割 五个试件。每个试件的厚度利用卡尺规（caliper gauge)来测量。试件的尺寸为2. 54cm 宽X 15. 24cm长（1英寸X 6英寸）。使用7. 62cm (3英寸）的隔距和30. 48cm/min (12英寸 /min)的夹头测试速度。获得纵向和横向两个方向的断裂力和模量的值并对五次重复（试 件）进行平均，并且记录在下表1中。
[0059] Μ 1

【权利要求】
1. 一种方法，所述方法包括： (a) 提供热塑性聚合物材料，所述热塑性聚合物材料包含至少一种或多种聚酯聚合物 和至少一种可熔金属次膦酸盐或不同可熔金属次膦酸盐的组合； (b) 将所述热塑性聚合物材料熔喷成至少一种纤维；以及 (c) 将所述至少一种纤维加热至等于或高于所述聚酯聚合物的玻璃化转变温度（Tg)的 温度， 其中在将所述热塑性聚合物材料熔喷成所述至少一种纤维并且所述至少一种纤维的 所述聚酯聚合物为至少部分地结晶时，所述金属次膦酸盐的量至少促进所述聚酯聚合物的 结晶。
2. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括： 将所述至少一种纤维设置成相邻于内燃机， 其中所述加热通过所述内燃机产生。
3. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括： 制造包含所述至少一种纤维的纺织物产品， 其中所述加热包括洗涤和/或干燥所述纺织物产品。
4. 一种方法，所述方法包括： (a) 提供热塑性聚合物材料，所述热塑性聚合物材料包含至少一种聚酯聚合物和至少 一种可熔金属次膦酸盐；以及 (b) 将所述热塑性聚合物材料熔喷成至少一种纤维，所述至少一种纤维具有小于约10 微米的直径， 其中在将所述热塑性聚合物材料熔喷成所述至少一种纤维并且所述至少一种纤维的 所述聚酯聚合物为至少部分地结晶时，所述金属次膦酸盐减小所述聚酯聚合物的粘度且至 少促进所述聚酯聚合物的结晶。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述热塑性聚合物材料包含至少约 0. 1重量％的所述金属次膦酸盐直至小于约20重量％的所述金属次膦酸盐。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述熔喷在促使所述热塑性聚合物 材料达到小于或等于约360°C的温度的温度下进行。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述聚合物材料被熔喷成纤维，所述 纤维在相比于以相同聚合物材料制备的相同尺寸的熔纺或纺粘纤维时表现出低分子取向。
8. -种制备纤维结构体的方法，所述方法包括： 利用根据权利要求1至7中任一项所述的熔喷方法来制备纤维；以及 使所述纤维形成纤维结构体。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述纤维结构体被操作性地调整以用于其中所述 纤维结构体暴露于等于或高于所述聚酯聚合物的所述T g的温度的环境中。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中每根熔喷纤维中足量的所述聚酯聚合物结 晶，使得所述纤维结构体在加热至约150°C的温度下约4小时后表现出小于约30%的线性 收缩率。
11. 至少一种熔喷纤维，所述至少一种熔喷纤维具有小于约10微米的直径且包含热塑 性聚合物材料，所述热塑性聚合物材料包含至少一种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦 酸盐，其中所述聚酯聚合物为至少部分地结晶的。
12. 根据权利要求11所述的熔喷纤维，其中所述熔喷纤维在相比于以相同聚合物材料 制备的熔纺或纺粘纤维时表现出低分子取向。
13. 根据权利要求11或12所述的熔喷纤维，其中所述至少一种熔喷纤维表现出小于或 等于约0. 01的双折射率。
14. 一种纤维结构体，所述纤维结构体包含多根根据权利要求11至13中任一项所述的 熔喷纤维。
15. -种纤维结构体，所述纤维结构体包含多根熔喷纤维，每根熔喷纤维包含热塑性 聚合物材料，所述热塑性聚合物材料包含至少一种聚酯聚合物和至少一种可熔金属次膦酸 盐，其中所述至少一种聚酯聚合物为至少部分地结晶的，并且所述纤维结构体被操作性地 调整以用于其中所述纤维结构体暴露于等于或高于所述至少一种聚酯聚合物的T g的温度 的环境中。
16. 根据权利要求14或15所述的纤维结构体，其中每根熔喷纤维中足量的所述至少一 种聚酯聚合物结晶，使得所述纤维结构体在加热至约150°C的温度下约4小时后表现出小 于约10%的线性收缩率。
17. -种热塑性聚合物组合物，所述热塑性聚合物组合物包含至少一种聚酯聚合物和 小于或等于约2重量％的至少一种可熔金属次膦酸盐。
【文档编号】C08L67/02GK104126034SQ201280070196
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】纳塔利娅·V·费多罗夫亚, 埃里克·M·摩尔, 南世铉, 帕梅拉·A·佩尔亚, 萨钦·塔瓦尔 申请人:3M创新有限公司