在熔纺系统上生产的皮-芯型高热粘合强度纤维的制作方法

专利名称：：在熔纺系统上生产的皮-芯型高热粘合强度纤维的制作方法
技术领域：
：本发明涉及合成纤维，特别是用于生产非织造布的合成纤维。具体地说，本发明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，本发明涉及熔纺工艺(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等人申请中公开的发明的某些方面，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(Splinedbarrel)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的发明，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，使聚合物进入许多通道，各自通至纺丝板不同的纺丝毛细管，各通道进口温度在初始温度范围，加热纺丝板，使由进口沿通道至纺丝毛细管的温升至少为60℃，并在流经加热的通道至多4秒后开始由纺丝毛细管挤出聚合物。Pierce用惰性气体进行骤冷，且该过程采用长纺、两步法完成，在此先纺丝，接着率伸成长丝。本发明的目的之一为采用熔纺法得到皮-芯型长丝或纤维。本发明的再一目的为能够控制纤维或长丝的皮-芯型结构，从而使获得的皮-芯型结构在纤维的芯和表面之间具有梯度或明显的梯级。本发明的目的可通过提供一种纺聚合物长丝的方法来达到，该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的位置加热聚合物组合物，以便将聚合物组合物加热至一足够温度，以在氧化气氛中骤冷后得到皮-芯型长丝结构；通过所述至少一个纺丝板挤出加热的聚合物组合物以形成熔融长丝；并随着长丝的挤出，立即在氧化气氛中骤冷熔融长丝，以达到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。本发明的目的还由提供一种纺聚合物长丝的方法而实现，该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在其附近某处加热聚合物组合物，以便对聚合物组合物充分加热，以在所述至少一个纺丝板附近部分降解聚合物组合物；通过所述至少一个纺丝板挤出部分降解的聚合物组合物，形成熔融长丝；随着长丝挤出，立即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。在本发明的另一实施方案中，本发明的目的通过提供一种纺聚合物长丝的方法实现，该方法包括向至少一个纺丝板供聚合物组合物；加热所述至少一个纺丝板至至少约230℃温度；通过至少一个纺丝板挤出加热的聚合物组合物形成熔融长丝；随着熔融长丝挤出，立即在氧化气氛中骤冷熔融长丝，以在熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，得到具有皮-芯型结构的长丝。在本发明的再一实施方案中，本发明的目的通过提供一种纺聚合物长丝的方法实现，该方法包括向至少一个纺丝板供聚合物组合物；将位于所述至少一个纺丝板上游的至少一个开孔部件(aperturedelement)加热至至少约250℃；通过所述至少一个开孔部件和所述至少一个纺丝板挤出加热的聚合物组合物以形成熔融长丝；随着熔融长丝挤出，立即在氧化气氛中骤冷熔融长丝，以在熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，得到具有皮-芯型结构的长丝。本发明的目的还可通过提供纺聚合物长丝的设备，特别是实施本发明的设备来实现。因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种纺聚合物长丝的设备，所述设备包括至少一个纺丝板；供入一种聚合物组合物通过所述至少一个纺丝板以挤出熔融长丝的设备；在所述至少一个纺丝板上某处或其附近某处对聚合物充分加热的设备，以在氧化气氛中骤冷后得到皮-芯型长丝结构；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，立即在氧化气氛中骤冷挤出的聚合物熔融长丝的设备，以使熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，得到具有皮-芯型结构的长丝。本发明的设备的另一实施方案中，纺聚合物长丝的设备包括至少一个纺丝板；供入一种聚合物组合物通过所述至少一个纺丝板以挤出熔融长丝的设备；在所述至少一个纺丝板上某处或其附近某处对聚合物组合物基本上均匀地充分加热的设备，以在所述至少一个纺丝板附近部分降解聚合物组合物；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，立即在氧化气氛中骤冷挤出的聚合物的熔融长丝的设备，以使熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解。在本发明设备的再一实施方案中，纺聚合物长丝的设备包括至少一个纺丝板；供入一种聚合物组合物通过所述至少一个纺丝板以挤出熔融长丝的设备；基本上均匀地将所述至少一个纺丝板加热至至少约230℃温度的设备；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，立即在氧化气氛中骤冷挤出的聚合物熔融长丝的设备，以使熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，获得具有皮-芯型结构的长丝。在本发明设备的又一实施方案中，纺聚合物长丝的设备包括至少一个纺丝板；供入一种聚合物组合物通过所述至少一个纺丝板以挤出熔融长丝的设备；位于所述至少一个纺丝板上游的至少一个开孔部件；将所述至少一个开孔部件基本均匀加热至至少约250℃的设备；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，在氧化气氛中骤冷挤出的聚合物熔融长丝的设备，以使熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，得到具有皮-芯型结构的长丝。本发明还涉及包括下述各部分的一种纤维或长丝聚合物材料内芯、环绕内芯的表面区，表面区包括氧化断链降解的聚合物材料，所以内芯和表面区构成皮-芯型结构；氧化断链降解的聚合物材料基本上限于表面区，在此内芯和表面区构成皮-芯型结构相邻的不连续部分。在本发明的再一方面，纤维或长丝包括聚合物材料内芯、厚度至少为约0.5μm、更优选至少约1μm的围绕内芯的表面区，表面区由氧化断链降解的聚合物材料构成，故内芯和表面区构成皮-芯型结构，氧化断链降解的聚合物材料基本上限于表面区，这样内芯和表面区构成皮-芯型结构相邻的不连续部分。本发明还涉及包括下述各部分的纤维和长丝聚合物材料内芯、围绕内芯的表面区，表面区由氧化断链降解的聚合物材料构成，因此内芯和表面区构成皮-芯型结构；内芯的熔融流动速度基本上等于内芯和表面区的平均熔融流动速度。本发明的再一目的为提供由热粘合在一起的本发明的纤维构成的非织造材料，并提供由至少一个吸收层和至少一块非织造布构成的卫生制品，其中非织造布由热粘合在一起的本发明的纤维构成。卫生用品可包括尿布，尿布具有一个不渗透的外层、一个非织造布内层和一个中间吸收层。这类卫生制品在上述Kozulla和Gupta等的申请中已公开，这些申请已完整地并入于此作为参考文献。在上述纤维或长丝中的聚合物材料可包括各种聚合物材料，如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚物。例如，聚烯烃可包括聚乙烯(如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，包括共聚乙烯和至少一种C3-C12α-烯烃而制得的聚乙烯)、聚丙烯(如无规聚丙烯、间规聚丙烯和等规聚丙烯，包括部分等规和完全等规或至少基本上完全等规聚丙烯)、聚丁烯(如聚-1-丁烯、聚-2-丁烯和聚异丁烯)和聚(4-甲基-1-戊烯)；聚酯可包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚酰胺可包括聚(亚氨基-1-氧代六亚甲基)(尼龙6)、六亚甲基-二胺脂肪酸(尼龙6-10)和聚亚氨基六亚甲基亚氨基己二酰(尼龙66)。优选聚合物材料包括聚丙烯，并且优选纤维或长丝内芯具有约10的熔融流动速度，纤维或长丝的平均熔融流动速度为约11或约12。在本发明的方法和设备中，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包括将聚合物组合物加热至至少约200℃温度，优选至少约220℃，更优选至少约250℃。另外，加热的聚合物组合物的挤出包括在至少约200℃，优选至少约220℃，更优选至少约250℃温度下挤出。在本发明的方法和设备中，纺丝板可直接加热和/或与纺丝板相连的部件(如开孔板)也可被加热。优选纺丝板或相连的部件基本上均匀加热，以保证通过纺丝板挤出的长丝基本上全部，最好全部都能达到获得皮-芯型结构的充分条件。纺丝板可加热至至少约230℃温度，优选至少约250℃，并可在约250～370℃范围，优选在约290～360℃范围，更优选在约330～360℃范围。本发明的纺丝板优选含有约500至150,000个毛细管，优选范围为约30,000至120,000个毛细管、约30,000至70,000个毛细管和30,000至45,000个毛细管。这些毛细管可具有约0.02至0.2mm2的横截面积，优选约0.07mm2，长度约1至20mm，优选约1至5mm，更优选约1.5mm。毛细管在较低部分可有一个凹进处，其横截面积为约0.05至0.4mm2，优选为0.3mm2，长度约0.25mm至2.5mm，优选约0.5mm。另外，毛细管可有一个锥形的上部。这些锥形的毛细管可含有平头毛细管，这些平头毛细管总长约3至20mm，优选约7～10mm；在较低部分的第一横截面积约0.03mm2至0.2mm2；在所述至少一个纺丝板的表面处的最大横截面积约0.07mm2至0.5mm2，优选约0.2mm2；平头毛细管由最大横截面向第一横截面逐渐缩小，角度为约20°至60°，优选约35°至45°，更优选约45°。平头毛细管中最大横截面与第一横截面间的间距为约0.15至0.4mm。锥形毛细管可含有平头、锥口毛细管。这些平头、锥口毛细管可含有直径约0.6mm且长度为约0.5mm的上部锥形部分、直径约0.5mm且长度为约3.5mm的上部毛细管、长度约0.1mm的中部锥形部分、直径为约0.35mm且长度约1.5mm的下部毛细管。另外，锥形毛细管可含有平头毛细管。这些平头毛细管可含有直径约0.5mm且长度为约4mm的上部毛细管、长度约0.1mm的中间锥形毛细管、直径为约0.35mm且长度为约2mm的下部毛细管。当加热包括用开孔部件，优选开孔板加热时，开孔板安装在纺丝板的上游，优选约1-4mm，更优选约2至3mm，最优选约2.5mm处。纺丝板和开孔板可含有对应的毛细管数并有对应的图案，或也可有不同的毛细管数和/或不同的图案。开孔板中的毛细管的横截面积可比纺丝板毛细管的横截面积最大约大30％。开孔板优选含有约500至150,000个毛细管，优选范围约30,000至120,000、约30,000至70,000和约30,000至45,000个毛细管。这些毛细管优选有约0.03mm2至0.3mm2的横截面积，更优选为约0.1mm2，长度约1至5mm，更优选约1.5mm。开孔板可加热至至少约250℃温度，并可在约250至370℃，优选在280至350℃，更优选在约300至360℃范围加热。骤冷可包含用氧化气体进行的任何骤冷，氧化气体以高速度流动，优选约3,000至12,000英尺/分钟，更优选约4,000至9,000英尺/分钟，甚至更优选5,000至7,000英尺/分钟。优选熔融长丝一被挤出即被骤冷。本发明的骤冷的例子包括径向骤冷和采用可调喷嘴吹氧化气体骤冷。可调喷嘴优选指向纺丝板的中间部分，并优选与通过纺丝板表面的平面成约0至60°角，更优选成约10至60°角，也可优选成约0至45°角，更优选0至25°角。加热可采用传导、对流、感应、磁加热和/或辐射完成，并可采用阻抗或电阻加热、电感加热和/或磁加热。聚合物组合物可包括各种可纺丝聚合物，包括聚烯烃(如聚乙烯和聚丙烯)和聚酯。聚合物可具有常见的纺丝温度，即聚合物熔融温度，以及窄或宽的分子量分布。对聚丙烯而言熔纺组合物温度约200至300℃，优选220至260℃，更优选230至240℃，熔融流动速度优选约0.5～40分克/分钟，优选范围为5～25分克/分钟、10～20分克/分钟、9～20分克/分钟和9～15分克/分钟。优选聚丙烯组合物具有至少约4.5的宽分子量分布。另外，在前述Kozulla或Gupta等申请中公开的聚合物组合物可用于本发明，这些聚合物组合物特作为参考并入于此。例如，如Kuzolla所公开的那样，聚合物组合物的分子量分布可至少约5.5。可在聚合物组合物中加入至少一种金属羧酸盐，金属羧酸盐可包括选自下列盐中的至少一种盐镍的2-乙基己酸盐、辛酸盐、癸酸盐、十二烷酸盐，以及铁、钴、钙和钡的2-乙基己酸盐，例如辛酸镍。在本发明的每一实施方案中，聚合物组合物优选以约10至200米/分钟的流速供至所述至少一个纺丝板，更优选流速为约80至100米/分钟。另外，挤出的热的和/或部分降解的聚合物组合物的流速为约10至200米/分钟，更优选约80至100米/分钟。换言之，优选的纺丝速度为约10至200米/分钟，更优选约80至100米/分钟。另外，本发明的方法和设备还优选安排成可使熔融长丝的至少一个表面达到氧化断链降解，以获得具有皮-芯型结构的长丝，粘合速度为至少250英尺/分的该长丝形成的20克/码2的非织造布的横向强度至少为650克/英寸2。纺丝板可具有不同的尺寸，优选尺寸为宽约30～150mm，长约300～700mm，例如宽约40mm、长约450mm，或宽约100mm，长约510mm。特别是当采用径向骤冷时纺丝板可为圆形，优选直径约100至600mm，更优选约400mm。在表示本发明的非限制性实施方案的附图中，本发明将被更好地理解，其特征也被说明，其中图1表示用Kozulla方法获得的用RuO4染色的聚丙烯纤维的显微照片。图2表示用本发明的方法获得的用RuO4染色的聚丙烯纤维的显微照片。图3表示为提供本发明皮-芯型纤维结构的与纺丝板相连的电加热板。图4表示为提供本发明皮-芯型纤维结构的与纺丝板相连的电加热板的另一种实施方案。图5表示为提供本发明的皮-芯型纤维结构的、用感应加热的纺丝板。图6表示为提供本发明的皮-芯型纤维结构的、包括平头锥形毛细管的纺丝板。图7表示为提供本发明的皮-芯型纤维结构的、包括锥口，平头毛细管的纺丝板。图8表示为提供本发明的皮-芯型纤维结构的、包括平头毛细管的纺丝板。图9表示包括电热纺丝板的喷丝头组件，以提供本发明的皮-芯型纤维结构。图10表示包括加热的纺丝板的喷丝头组件，纺丝板用感应加热，以提供本发明的皮-芯型纤维结构。图11表示采用电加热的纺丝板进行操作的径向骤冷装置，以提供本发明的皮-芯型纤维结构。图12表示用于骤冷本发明的皮-芯型纤维结构的可活动喷嘴设备。图13a、13b、13c和13d表示用于表I中的实施例的小型开发实验的加热的纺丝板。图14表示在表I中实施例的小型开发实验中采用加热的纺丝板的喷丝头组件。图15表示用于表I中实施例的小型开发实验中的聚合物供料分配器。图16a和16b表示用于表I中实施例的小型开发实验的分配器。图17表示表I中实施例的小型开发实验中采用的垫圈。图18a和18b表示表1中实施例的小型开发实验中采用的下部夹持部件。图19表示表I中实施例的小型开发实验中采用的加热的纺丝板的喷丝头组件；和图20a和20b表示表I实施例的小型开发实验中采用的加热的板。为达到获得具有皮-芯型形态纤维和长丝的目的，特别是在短纺法中获得具有皮-芯型形态的纤维和长丝的目的，本发明在聚合物材料由纺丝板挤出位置附近提供了足够的环境条件。例如，由于在短纺法中不能和长纺法一样光靠采用控制的骤冷法(如延迟骤冷)来达到这种环境条件，而长纺法需要延迟冷却，故获得皮-芯型纤维的环境条件按本发明采用可在熔融长丝挤出时促使它的至少部分表面降解的设备和步骤来达到。具体地说，在本发明的优选实施方案中，纺丝板上连有不同的部件以便至少在挤出的聚合物材料表面上提供足够的温度环境，以达到皮-芯型长丝结构。本发明涉及各种形式的纤维，包括长丝和短纤维。这些术语按它们普通的商业意义使用。在此，长丝一般指纺丝机上连续的纤维；而为方便起见，在本发明中，术语纤维和长丝也可互换使用。“短纤维”指切断纤维或长丝。例如，用于制尿布的非织造布的短纤维优选长度为约1至3英寸，更优选1.25至2英寸。本发明的皮-芯型纤维的基本上不均匀的形态结构可以用RuO4染色的纤维薄截面采用透射电镜(TEM)来表征。关于这方面，可参见Trent等“RutheniumTetroxideStainingofPolymersforElectronMicroscopy”(Macromolecules，16(4)，1983，该文列于此作为参考文献)，Trent等指出，众所周知聚合物材料的结构取决于它们的热处理、组成和加工过程，并且这些材料的机械性质，如韧度、抗冲击强度、回弹性、疲劳强度和断裂强度又对形态高度敏感。另外，该文进一步还指出透射电镜对于高分辨率表征非均相聚合物体系的结构是公认的技术；但常需要用染色剂来增加聚合物图象对比度。适用于聚合物的染色剂据称包括OsO4和RuO4。就本发明的纤维和长丝的染色而言，RuO4是优选的染色剂。在本发明的形态表征中，长丝和纤维样品用RuO4水溶液(例如0.5wt％RuO4水溶液，可从Polyscience，Inc.获得)在室温下染色一昼夜(在这一步骤中虽采用液体染色，但也可用气体染色法对样品染色)。染色的纤维嵌入Spurr环氧树脂中，并在60℃老化一昼夜。嵌入的染色纤维然后在超薄切片机上于室温下用金刚石刀切出薄片，得到约80nm厚的薄片，可在常规设备(如在100Kv的ZeissEM-10TEM)上进行检验。采用能量分散x-射线分析(EDX)技术来确认RuO4已完全渗透入纤维的中心。采用本发明的方法制得的纤维在纤维横截面上深达至少约0.5μm的外表面区处有钌(Ru残留)的富集，优选深达至少约1μm的外表面区处有钌(Ru残留)富集，而纤维的芯却表现出低得多的钌含量。另一实验方法用来说明本发明纤维的皮-芯型结构，并特别适用于评价纤维热粘合的能力，它包括采用热载台实验的残留微熔分析。这一方法用于检验加热时在纤维轴向收缩之后是否有残留物存在，残留物存在量很高，则直接关连纤维提供良好的热粘合能力。在这种热载台方法中，适宜的热载台设定于145℃，如通过MettlerFP5控制处理器控制的MettlerFP52低量热载台。将一滴硅油放在干净的显微镜载片上。从纤维样品的三个随机的面上将纤维切成1/2mm长度，并用探针搅拌入硅油中。随机分散的样品用一覆盖玻璃盖住并放在热载台上、于是切断纤维的两端大部分将进入视野。热载台温度然后以3℃/分钟速度升至164℃，在约163℃时，纤维轴向收缩，观察是否有尾部残留物存在。当温度达到164℃时，停止加热，温度迅速降至145℃。然后通过一个适宜的显微镜，如NikonSK-E三目镜偏光显微镜检验样品，用(例如)装备有Pasecon视频管和SonyUp-850B/w视频印相机的MT1-NC70视频摄像机对代表性区域拍照，得到静态照相复制。如果大部分纤维留有残留物，则额定为“好”。如果只有少量百分比的纤维留有残留物，则额定为“差”，也有其他的比较定额，包括介于“好”和“差”之间的定额“中等”，居于“好”之上的“很好”和居于“差”之下的“无”。挤成皮-芯型长丝的聚合物材料可包括任何下述聚合物可用长纺法和短纺法挤出，当长丝在纺丝板出口形成时，直接在长丝中形成皮-芯型结构的聚合物，例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚物。例如，聚烯烃可包括聚乙烯(如低密度聚乙烯，高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，包括共聚乙烯和至少一种C3-C12α-烯烃而得的聚乙烯)、聚丙烯(例如无规、间规和等规聚丙烯，包括部分或完全等规、至少基本上完全等规的聚丙烯)、聚丁烯(如聚-1-丁烯、聚-2-丁烯和聚异丁烯)和聚(4-甲基-1-戊烯)；聚酯可包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚酰胺可包括聚(亚氨基-1-氧代六亚甲基)(尼龙6)、六亚甲基-二胺脂肪酸(尼龙6-10)和聚(亚氨基六亚甲基亚氨基己二酰(尼龙66)。待挤出的优选聚合物材料为用于生产聚烯烃纤维，优选为聚丙烯纤维的聚合物材料。因此，待挤成长丝的组合物优选包括一种烯烃聚合物，更优选包括聚丙烯。待挤出聚合物组合物可包括具有窄分子量分布或宽分子量分布的聚合物，对聚丙烯而言，优选宽分子量分布。另外，在本发明中，术语聚合物包括均聚物，各种聚合物(如共聚物和三元共聚物)及混合物(包括通过混合各批次或原位形成共混物而制得的共混物和合金)。例如，聚合物可包括烯烃如丙烯共聚合物，且这些共聚物可含各种组分。如以聚丙烯为例，则这种聚合物优选包括最高达约10wt％的乙烯和丁烯中的至少一种，但其中含量可根据所需纤维或长丝变化。在此所述的熔融流动速度按ASTMD-1238(条件L230/2.16)测定。通过实施本发明的方法，并按本发明采用熔纺法(如长纺法或短纺法)对聚合物组合物纺丝，可得到具有极佳热粘合性质及极佳强度、拉抻强度和韧度的纤维和长丝。另外，采用短纺法及长纺法本发明的纤维和长丝可提供具有优越横向强度、韧度、伸长率、均匀性、膨松性和柔软性的非织造材料。关于上面的叙述，不限于任何具体的理论，通过在纺丝板附近(或者经直接加热纺丝板或纺丝板附近的区域)对聚合物加热，获得了具有不同性质的聚合物区域的长丝。换言之，本发明的加热方法在至少一个纺丝板上的某处或其附近某处(通过直接加热纺丝板或一部件，如位于纺丝板上方约1至4mm的加热板)对聚合物组合物加热，以便加热聚合物组合物至足够温度，在氧化气氛中骤冷后得到皮-芯型长丝结构。例如，对于典型的挤出聚丙烯的短纺方法而言，聚合物的挤出温度为约230～250℃，纺丝板下部表面的温度为约200℃。约200℃的温度使得在纺丝板的出口处不可能发生氧化断链降解。为此，在纺丝板出口处需要高于约200℃的温度，优选至少约220℃，甚至更优选约250℃，以达到熔融长丝的氧化断链降解，并由此得到具有皮-芯型结构的长丝。因此，尽管在已知的熔纺系统中聚合物材料加热至足以进行熔纺的温度(如在挤压机中或在挤出通过纺丝板之前的某处)，但如在纺丝板上或其附近处不提供加热，则聚合物材料由纺丝板挤出后在氧化骤冷条件下不可能维持足够高的温度。为此，在上述Kozulla的申请中的熔纺方法中，骤冷被延迟，这样长丝可有维持足够高温度的充足时间，使表面发生氧化断链，得到皮-芯型结构。另外，恰在聚合物挤出之前对它进行热降解和机械降解可有助于获得皮-芯型结构。换言之，在熔纺过程中控制挤出环境可使挤出的材料含有较高分子量分子的内区和较低分子量分子的外区。内区中较高分子量的分子使纤维和长丝具有高强度、高拉伸强度和高韧度，而外区中较低分子量的分子使纤维和长丝具备足够的流动特性，以达到优异的热粘合性质。本方法的氧化骤冷使外区聚合物中的分子链断链降解，它与上述Kuzolla申请比较，能够控制内区、芯区和外区、表面区之间的界面。特别是对聚合物的加热和氧化骤冷对用本方法和设备提供优异的长丝产品有贡献。因此，加热条件和氧化断链降解条件互相之间相对可调，以获得本发明的皮-芯型长丝结构。故而，本发明即使采用短纺法，即使聚合物组合物中含有稳定剂时也能够提供适宜的条件，克服聚合物组合物固有稳定剂的影响形成皮层。更具体地说，对于皮-芯型纤维的结构而言，通过采用本发明的方法和设备，获得了比用Kozulla方法更大程度的控制。关于这一点，在本发明的皮-芯型结构的芯和皮之间的界面可加以控制，以提供如用Kozulla的方法获得的皮-芯之间的梯度，或者可控制成提供明显的芯区和皮区。换言之，本发明的芯和皮之间可获得一个明显的梯级，形成长丝和纤维的两个相邻的不连续部分；而在Kozulla的方法中，在芯和皮之间可获得一个梯度。具体地说，图1和2是放大5,000倍的显微照片，说明分别用Kozulla的方法和本发明的方法获得的并用RuO4染色的聚丙烯纤维的区别。从这些显微照片可看出，Kozulla纤维的皮-芯型结构(图1)不是很明显，在皮和芯之间有一个梯度区。而图2所示的用本发明的方法获得的皮-芯型结构，在皮和芯之间有一条明显的分界线，因而提供了两个相邻的不连续的部分。由于Kozulla纤维和本发明的纤维间有上述差别，纤维的物理特性也不相同。例如，用本发明方法获得的纤维，其平均熔融流动速度仅略大于聚合物组合物的熔融流动速度，而在Kozulla纤维中，纤维的平均熔融流动速度显著大于聚合物组合物的熔融流动速度。更具体地说，对熔融流动速度约10分克/分钟的聚合物组合物而言，本发明的纤维的平均熔融流动速度可控制在约11至12分克/分钟，这表明断链降解已基本上限制在皮-芯型纤维的皮部分。相对地，Kozulla纤维的平均熔融流动速度为约20～30分克/分钟，这表明断链降解已在Kozulla纤维的芯和皮中发生。在本发明的每一实施方案中，无论是直接加热纺丝板还是以别的方式(如图加热板)加热，聚合物的温度、加热的纺丝板或加热板及骤冷条件都适当控制以能够纺出具有皮-芯型结构的长丝，(即或用短纺法也如此)。在聚合物包括聚丙烯的情况下，上述变量各自优选的条件如下待挤出聚合物具有的温度优选为约200～325℃，更优选约200～300℃，更加优选220～260℃，最优选约230～240℃。加热的纺丝板具有的温度优选至少约230℃，更优选至少约250℃，并可在约250～370℃范围，优选在约290～360℃范围，更优选在约330～360℃范围。开孔板优选加热至至少约250℃温度，并可在约250～370℃范围，优选在约280～350范围，更优选在约300～360℃范围。氧化骤冷气体具有的优选流速为约3,000～12,000英尺/分钟，更优选流速为约4,000～9,000英尺/分钟，更加优选约5,000～7,000英尺/分钟。这些值可根据处理的聚合物和喷丝头组件(包括纺丝板和/或加热板)的尺寸变化。氧化环境可由空气、臭氧、氧或其它的常规的氧化环境构成，处于加热温度或处于室温，在纺丝板的下游部分。在该处的温度和氧化条件必须保持在保证纤维内部也能得到足量的氧扩散(即使用短纺法也如此)，以使纤维的至少一个表面区达到氧化断链，获得皮-芯型纤维结构。可通过各种加热条件来实现获得皮-芯型纤维结构的温度环境，可包括采用传导加热、对流加热、感应加热、磁加热和辐射加热。例如，可用电阻或阻抗加热、激光加热、磁加热或感应加热来加热纺丝板或与纺丝板相连的板。优选对纺丝板或与纺丝板相连的板基本均匀地加热。另外，纺丝板或与纺丝板相连的板可由中空的板构成或可装备有包在其周边的带式加热器，中空板有传热流体流经。例如，关于磁加热，Alfredeen在美国专利U.S.5,025,124中公开了一种磁场加热装置(其说明书完整地收录于此作为参考文献)，该磁场加热装置可用来加热纺丝板或与之相连的部件。这些在纺丝板上某处或其附近某处加热可挤出聚合物得到皮-芯型纤维结构的加热设备并不是包罗无遗的，其他加热纺丝板或与之相连的部件的加热设备也在本发明之内。换句话说，聚合物熔体组合物到达纺丝板上某处或其附近某处时处于某一温度，此时各种热源的加热装置都可用于本发明加热聚合物熔体组合物，从而保证当聚合物熔体组合物由纺丝板挤出时处于足够的温度，以在氧化气氛骤冷后获得皮-芯型纤维结构。在图中，示出了本发明的几种非限制性实施方案，其中提供了不同的结构以获得皮-芯型长丝结构，特别是使用短纺法。参考图3，示出了具有毛细管2的纺丝板1，聚合物通过毛细管2挤出，被氧化气流Q骤冷，形成长丝3。具有毛细管5的板4位于纺丝板上方，板上的毛细管5对应于纺丝板1的毛细管2。提供电流(例如经导线6至板4)经电阻或经阻抗加热板4。板4可加热至适宜温度，如至少约250℃，使得当聚合物到达和通过板4时温度升高。更具体地说，当聚合物通过板4时，它被加热至足够温度，使熔融长丝由纺丝板挤出至氧化气流Q后，至少其表面发生氧化断链降解。在这个实施方案中，不限于任何理论，经受氧化骤冷条件时，在聚合物表面(与芯比较)可获得较小分子量的分子，这是由于挤出物表面上所获的加热情况不同，同时还由于聚合物流至纺丝板1以及由板4流至纺丝板1时，聚合物物流上有增加的应力。加热板4和纺丝板1间的距离“c”可根据组合物的物理和化学性质、组合物温度和毛细管2的尺寸而改变。例如，如聚丙烯聚合物的熔融流动速度为约0.5～40分克/分钟、温度为约200～325℃，则毛细管2和5的截面积“a”应为约0.03～0.3mm2，优选约0.1mm2，长“b”为约1～5mm，优选约1.5mm，而距离“c”则应为约1～4mm，优选约2～3mm，更优选约2.5mm。毛细管2和5可具有相同或基本相同的尺寸，如图3所示，或者也可具有不同的尺寸，例如毛细管2具有比毛细管5更小或更大的直径。例如，如图4所示，毛细管5’可具有比毛细管2’大的直径(相似的部分标以相同的数字，但带撇号)。在这种情况下，毛细管5’将优选比毛细管2’宽最高达约30％，并优选具有约0.4mm2的横截面积。对其中毛细管5’的数量和/或图案与毛细管2’相对应的实施方案而言，对毛细管5’大小的限制因素是当其设大量毛细管时，维持加热板强度的能力。另外，如图5和6所示，纺丝板可直接用各种设备加热，从而省去了加热板。例如，如图5所示，围绕纺丝板8可安装感应线圈7，以加热纺丝板至一足够温度，以获得皮-芯型长丝结构。加热纺丝板的温度随聚合物的物理和化学性质，聚合物的温度和毛细管9的尺寸而改变。例如对于聚合物(如聚丙烯)的熔融流动速度为约0.5～40分克/分钟，温度为约200～325℃，毛细管9的截面积“d”为约0.02～0.2mm2，优选约0.07mm2，长“e”约为1～20mm，优选约1～5mm，更优选约1.5mm。图6表示一个改进的纺丝板结构，其中纺丝板11的毛细管10埋头于纺丝板11的上表面12上，这样毛细管10包括一个锥形的上部13。毛细管10具有的总长约3～20mm，优选约7～10mm，在较低部分处的第一截面积10a为约0.03mm2至0.2mm2，在表面12处的最大截面积10b为约0.07mm2至0.5mm2，优选约0.2mm2；平头毛细管由最大截面积10b向第一截面积10a缩小的角度α为约20～60℃，优选约35～45℃，更优选约45°。平头毛细管在最大截面积10b和第一截面积10a间的距离“f”为约0.15～0.4mm。如图7所示，毛细管可包括锥口平头毛细管49。这些锥口、平头毛细管可包括锥形上部49a，其上部直径49b为约0.6mm，长度为约0.5mm。上部直径49b向上部毛细管49c缩小的角度β为约20～60°，优选约35～45°，更优选约45°，上部毛细管49c具有约0.5mm直径、约3.5mm长度。中间锥形部分49d把上部毛细管49c连至下部毛细管49e，其中中间锥形部分49d长为约0.1mm，角度γ为约20～60°，优选约35～45°，更优选约45°，而下部毛细管49e直径为0.35mm，长为约1.5mm。如图8所示，毛细管可包括平头毛细管50。这些平头毛细管50可包括上部毛细管50a，其直径为约0.5mm，长为约4mm。中间锥形部分50b以角度θ(约20～60°，优选约35～45°，更优选约45°)向下部毛细管50c缩小，其中中间锥形部分50b长约0.1mm，下部毛细管直径为0.35mm，长约2mm。上述任何纺丝板可在下部有一凹进，如图8所示的凹进50d。该凹进具有的截面积可为约0.05～0.4mm2，优选约0.3mm2，长为约0.25～2.5mm，优选约0.5mm。图9表示阻抗加热纺丝板的本发明喷丝头组件的说明示意图。在图9的喷丝头组件14中，15进入喷丝头组件上部16，通过滤网17、分配板18、并通过加热的纺丝板19，纺丝板19通过可调线夹21由变压器20供以低压电。在本领域中，这种喷丝头组件是已知的，只是纺丝板的加热除外。因此，对这些组件可用常规的准则选择过滤网，分配板和建造材质。对纺丝板和加热板的阻抗加热而言，电流优选约500～3,000安培，变压器抽头电压(tapvoltage)优选约1～7伏特，总的功率应优选为约3～21千瓦特。这些数值随处理的聚合物、喷丝头组件的大小(包括纺丝板的大小和/或加热板的大小)而变化。图10表示感应加热纺丝板的本发明的喷丝头组件的示意图。在图10的喷丝头组件22中，聚合物29进入喷丝头组件上部23，通过过滤网24、分配板25并通过纺丝板26，纺丝板26用围绕纺丝板的感应线圈28加热。围绕喷丝头组件为道生热载体(Dowtherm)纺丝箱体27。对于纺丝板或加热板的感应加热，振动频率约2～15KHZ，优选约5KHZ，功率为约2～15千瓦特，优选5千瓦特。但与用阻抗加热一样，这些数值随处理的聚合物和喷丝头组件的大小(包括纺丝板和/或加热板的大小)而改变。图11表示径向骤冷短纺设备的截面图。径向骤冷短纺设备是意大利米兰MeccanicheMorderne公司制造的设备的改进型，包括聚合物进口纺丝泵31，通过31，聚合物已加热至第一温度(如200℃～300℃)，该聚合物供入熔体分配管道32供至喷丝头组件33，喷丝头组件33有分配板33a和33b、内扣环和外扣环33c和33d以及纺丝板34。以长丝F形态挤出的聚合物向下拉抻经过如图中箭头37所示高流速的氧化骤冷区，气流在外壳38和锥形导管39间流过，并通过环形开孔35。由图11可看出，环形开孔35由螺栓38b连接的外壳38的上部延伸部分38a和金属板40形成。固定螺钉41可被固紧以可调节地固定外壳38，提供不同的长度。另外，在纺丝泵31附近区域安装热电偶42a，以测量聚合物供料温度，并且在喷丝头组件33上部附近安装另一个热电偶42b以测量纺丝板顶部的聚合物温度。螺栓44用来将每一个喷丝头组件33可松开地固定在位置上。带式加热器可围绕喷丝头组件33以维持或调节聚合物熔体的熔融温度。再则，在这种实施方案中，为达到电加热纺丝板的加热，以便在纺丝板上某处或其附近某处实现聚合物的加热，纺丝板上连有铜接线端36，以接通电源(未示出)。同时在46，47和48处提供绝缘。可采用图11所示的径向流动之外的骤冷流动方式，当长丝离开纺丝板时，向长丝提供高速氧化骤冷气的任何方式都可采用。例如，相对于每一个纺丝板可安装一个喷嘴，以便当长丝离开纺丝板时，将高流速氧化骤冷气导向长丝。如图12所示的这种喷嘴可由德国Automatik获得。喷嘴51可用构件52活动地安装，以最优选地与纵向通过纺丝板的平面成δ角的方式指向纺丝板53的中央，δ角为约0～60°，更优选约10～60°，也可优选为约0～45°，更优选0～25°。本发明的喷丝头组件的各种部件可用常规的建造材质进行建造，如不锈钢(包括17-49pH不锈钢，304不锈钢和416不锈钢)及镍铬合金(如镍铬-800H)。按本发明获得的纺制出的纤维可以是单组分或双组分型的连续和/或短纤维，并且优选在约0.5～30旦/长丝(dpf)范围，更优选不大于约5，优选在约0.5～3.0范围。另外，在按本发明制纤维时，至少一种熔体稳定剂和/或抗氧化剂与可挤出组合物混合。熔体稳定剂和/或抗氧化剂与将制成纤维的聚丙烯混合的总量优选为可挤出组合物的约0.005～2.0wt％，优选约0.03～1.0wt％。这类稳定剂在聚丙烯纤维制造中是周知的，并包括亚磷酸苯酯[如IRGAFOS168(由CibaCorp.获得)、ULTRANOX626(由GeneralElectricCo.获得)和SANDOSTABPEP-Q(由SandozChemicalCo.获得)]、受阻酚类[如IRGANOX1076(由CibaGeigyCorp.获得)和CYANOX1790(由AmericanCyanamideCo.获得)]和含N，N’-二哌啶基二胺的物质[(如CHMASSORB119和CHIMASSORB944(由CibaGeigyCorp.获得)]。所述至少一种熔体稳定剂和/或抗氧化剂可混入可挤出组合物中，也可单独加至聚丙烯中，然后混合物在一起形成可挤出组合物。本发明的纤维中可任选包含增白剂(如TiO2)、抗酸剂(如硬脂酸钙)、着色剂和其他各种公知的添加剂。其中增白剂的量最高达约2wt％，抗酸剂的量为约0.05～0.2wt％范围、着色剂的量为0.01～2.0wt％范围。本发明的纤维中也可有用地加入湿润剂，如在美国专利U.S.4,578,414中公开的那些(该专利收录于此作参考文献)。其它可购得的有用添加剂包括LUPERSOL101(由PennwaltCorp.获得)。另外，金属羧酸盐也可加入聚合物材料中。用于要热粘合的聚合物材料的这些金属羧酸盐是已知的，且少量的金属羧酸盐被认为降低聚合物材料如聚丙烯纤维的表面熔合温度(Surfacefusiontemperature)。典型的金属羧酸盐包括2-乙基己酸、辛酸、癸酸和十二烷酸的镍盐，铁、钴、钙和钡的2-乙基己酸盐。优选的金属羧酸盐包括辛酸镍，如由SheperdChemicalCo.，Cincinnati，Ohio获得的辛酸镍的10％溶剂油(mineralSpirits)溶液。优选地，在待制成纤维或长丝的聚合物材料中包含的金属羧酸盐浓度为约7ppm～1000ppm，最优选约700ppm。为更清楚地说明本发明，给出了下列非限制性的实施例，如无另外说明，则实施例中的所有百分比和分率均以重量计。实施例在表I所列的操作条件下，采用小型开发实验和中试实验制备纤维。更具体地说，在表I中，列出了聚合物种类、它们的温度和纺丝条件和其他不同的条件，以及用微熔分析获得的关于所得到的纤维的皮-芯型结构的信息。表I所列的实施例的实验方法包括实施例1～67在小型开发实验中采用加热的开孔板，实施例22～44加入0.00019％ULTRANOX626作为抗氧化稳定剂。实施例68～75和188～196在小型开发实验中采用具有凹进的毛细管的加热纺丝板。实施例76～79在小型开发实验中采用加热的开孔板，其中加热用带式加热器实现。实施例80～89在小型开发实验中采用加热的纺丝板，其中加热用带式加热器实现。实施例90～187在中试实验中采用具有凹进的毛细管的加热的纺丝板，实施例90～150采用240～280℃的挤出机温度，实施例151～187采用285～300℃的挤出机温度。实施例197～202在小型开发实验中，采用无凹进的毛细管的加热的纺丝板。实施例203～313在中试实验中，采用无凹进的毛细管的加热的纺丝板。实施例314～319在小型开发实验中，采用无凹进的毛细管的加热的纺丝板，其中聚丙烯含有辛酸镍。实施例320～324在小型开发实验中，采用无凹进的毛细管的加热的纺丝板，其中聚合物为聚丙烯。实施例325～331在小型开发实验中，采用无凹进的毛细管的纺丝板，其中聚合物为聚酯。在采用加热的纺丝板的小型开发实验中，直接加热的纺丝板60用镍铬-800H制造，其大小如图13a所示为0.3英寸(以“g”标出)×0.25英寸(以“h”标出)，包括每行各含6个和7个毛细管交替排列的59个毛细管61，毛细管具有的直径为0.012英寸(0.3mm)、长度为0.12英寸，而纺丝板具有相应的0.12英寸的厚度。具体地说，有5行含7个毛细管，4行含6个毛细管，6个毛细管的行和7个毛细管的行交替排列，毛细管互相间间隔为0.03英寸(以“i”标出)，且离纺丝板边缘62间距为0.035英寸(以“j”标出)。如图13b、13c和13d所示，纺丝板60插入纺丝板座63的凹座64中，凹座64对应于纺丝板60的尺寸为0.3英寸(以“g’”标出)×0.25英寸(以“h’”标出)，且深度为0.1英寸(以“o”标出)。纺丝板座上部65直径为0.745英寸(以“n”标出)，厚度为0.06英寸(以“1”标出)，下部66直径为0.625英寸(以“m”标出)，厚度为能对纺丝板座63提供的总厚度为0.218英寸(以“k”标出)。另外，铜接线端68连至纺丝板座63上表面67，以连通电源(未示出)。如图14所示意，所述纺丝板安装在喷丝头组件69中。该喷丝头组件69按先后顺序包括聚合物进料分配器70、过滤器71、分配器72、垫圈73、纺丝板60和下部夹持部件74。所述喷丝头组件连至聚合物料管108，将聚合物经入口109导入喷丝头组件69。另外，带式加热器110和绝缘件111围绕组件。如图15所示，由17-4pH不锈钢制的聚合物进料分配器70包括下部75和上部76，其中下部直径为0.743英寸(以“p”标出)、厚度为0.6英寸(以“q”标出)，上部直径为0.646英寸(以“r”标出)，厚度为能使聚合物进料分配器70的总厚度为0.18英寸(以“s”标出)。位于聚合物进料分配器70中央的是锥形间距的开孔77，它在表面78上具有下部直径0.625英寸(以“t”标出)，以72°的角度“u”向里向上逐渐缩小直至上表面79。过滤网71包括三个304不锈钢网的组合，周围环绕有24规格号(0.02英寸厚)铝包边。过滤网包括250目的第一网、60目的第二网和20目的第三网。铝包边的内径(形成用于过滤网的开孔)为0.63英寸、外径为0.73英寸，厚度为0.094英寸。如图16a和16b所示，分配器72(用17-4pH不锈钢制成)包括圆形截面的部件85，直径为0.743英寸(以“v”标出)，厚度为0.14英寸(以“w”标出)。在部件85的上表面82中央有方形凹座，部件85的边缘86为0.45英寸(以“x”标出)。且至较低凹座表面83的深度为0.02英寸(以“y”标出)。该部件还包括46个毛细管，使得聚合物物流由较低的凹座表面33流过部件85的下表面84。毛细管的直径为3/64英寸，均匀分布，包括4行7个毛细管的行和3行6个毛细管的行，两种行互相交替。毛细管高凹座80的边缘86间距约0.06英寸。如图17所示，垫圈73(由416不锈钢制成)包括上部部件87和下部部件88，其中上部部件87外径为0.743英寸(以“z”标出)、厚度为0.11英寸(以“aa”标出)，下部部件88的外径为0.45英寸(以“bb”标出)、厚度为0.07英寸(以“cc”标出)并使总厚度为0.18英寸(以“dd”标出)。另外，垫圈73还包括开孔89，它在上部部件87的表面91上直径最大，并沿锥形间距的锥形90向里向下缩小，直至下部部件88的开始点92，然后维持恒定的直径0.375英寸(以“ff”标出)至下表面93。如图18a和18b所示，下部夹持部件74(由416不锈钢制成)包括外径为2英寸(以“gg”标出)、厚度为0.4英寸(以“kk”标出)的部件94。开孔95连通部件94的上表面96和下表面97。开孔95包括在上表面96上的最大直径0.75英寸(以“hh”标出)，并维持该最大直径0.34英寸(以“ii”标出)，然后直径降至0.64英寸(以“jj”标出)，并维持该减小的直径至下表面97，以此得到一个凹进的表面98，当位于开孔99的螺栓(未示出)被紧固时，纺丝板座63压至该凹进的表面98上。为便于看图，开孔99从图18b中略去了。宽度为0.25英寸(以“11”标出)的槽100在部件94中深达0.28英寸(以“mm”标出)，以接受或使得铜接线端能由喷丝头组件69中伸出。在采用加热板的小型开发实验中，喷丝头组件的结构类似于上述加热纺丝板组件；但是在组件上加上了加热板并且纺丝板具有不同的毛细管数。具体地说，如图19所示，小型开发实验用组件101包括喷丝头组件102，喷丝头组件102具有聚合物进料分配器103、过滤网104、分配器105、加热板106，纺丝板60、铜接线端68和下部夹持部件107。另外，与上述加热纺丝板的实施方案类似，喷丝头组件102连至聚合物料管108，以便通过入口109把聚合物导至喷丝头组件102。另外，带式加热器110和绝缘层111围绕组件。如图20a和20b所示，加热板112(由不锈钢制成)的结构与图16a和16b中所示的分配器72相似。但与分配器相比，加热板112包括铜接线端113用于接电源(未示出)，并包括186个毛细管115用于使聚合物按箭头114所示方向流动，毛细管115位于0.1英寸深的凹进116的下方。毛细管的布置如图20a所示，其中部分示出了186个毛细管115的位置，它们位于交替排列的含15个毛细管的行和含16个毛细管的行上，毛细管直径0.012英寸，长0.078英寸(2mm)。具体而言，在一个沿边缘116长度为0.466英寸(以“nn”标出)，沿边缘117宽为0.442英寸(以“oo”标出)的面积上，有6行16个毛细管的行与6行15个毛细管的行交替设置，在中间部分的毛细管的距离，沿边缘116为0.027英寸、沿边缘117为0.034英寸，16个毛细管的行端毛细管离边缘117为0.03英寸、15个毛细管的行端毛细管离边缘117为0.04英寸。另外，在加热板小型开发实验中，纺丝板具有186个图案与加热板相同的毛细管，但直径为0.008英寸、长为0.006英寸(1.5mm)。对于在小型开发实验中采用凹进毛细管的实施例而言，毛细管直径为0.3mm，总长度为4.0mm，凹进部分直径为0.5mm，长度为1.0mm。对在中试实验中采用加热的纺丝板的实施例而言，纺丝板包括30,500个直径为0.3mm、长度为1.5mm的毛细管。并采用2O千瓦变压器加热纺丝板，变压器最大电压7.5伏，额定电压2～3伏，二次电流为原电流的34倍。对其中采用带式加热器的实施例而言，带式加热器为CHROMALOX云母绝缘的150瓦、120V带式加热器。此外，在各实施例中采用喷嘴，以4,000～6,000英尺/分钟的速度吹室温空气，达到骤冷。另外，在表I中，聚合物A指线性等规聚丙烯颗粒，其熔融流动速度为18±2分克/分钟，获自Himont，Inc.，聚合物B指线性等规聚丙烯颗粒，其熔融流动速度为9.5±2分克/分钟，获自Himont，Inc.，稳定剂指抗氧化稳定剂Ultranox626，获自GeneralElectricalCo.；PE指Dow6811A聚乙烯，聚酯为BarnetteSouthern回收瓶切片。表I表I(续)<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="1032">实施例号加热条件聚合物熔体温度(℃)纺速(m/分钟)结果8加热板电流＝200A聚合物A26750无斑痕板温213℃纺丝板温度206℃9加热板电流＝240A聚合物A27050板温229℃纺丝板温度220℃略有斑痕10加热板电流＝260A聚合物A27350板温242℃纺丝板温度233℃无斑痕11加热板电流＝280A聚合物A27450板温249℃纺丝板温度240℃有些斑痕(中等)12加热板电流＝300A聚合物A26850板温252℃纺丝板温度240℃无斑痕喷嘴角度＝8°13加热板电流＝310A聚合物A26450板温216℃纺丝板温度210℃无斑痕骤冷喷气角度＝11°14加热板电流＝310A聚合物A26260板温219℃纺丝板温度222℃有些斑痕痕迹骤冷喷气角度＝16°</table></tables>表I(续)表I(续)<<p>表1(续)表I(续)表I(续)<<p>表I(续)<p>表I(续)表I(续)表I(续)<<p>表I(续)表I(续)<p>表I(续)<<p>表I(续)表I(续)表I(续)<<p>表I(续>表I(续)表I(续)<p>表I(续)表I(续)<<p>表I(续)<tablesid="table23"num="023"><tablewidth="1034">实施例号加热条件聚合物熔体温度(℃)纺速(m/分钟)结果173加热纺丝板初始电流＝33A聚合物B26066纺丝板温度601°F无斑痕174加热纺丝板初始电流＝35A聚合物B26066纺丝板温度610°F无斑痕175加热纺丝板初始电流＝0聚合物B26566纺丝板温度483°F有斑痕痕迹176加热纺丝板初始电流＝26A聚合物B26566纺丝板温度573°F无斑痕177加热纺丝板初始电流＝31A聚合物B26566纺丝板温度583°F有斑痕痕迹(好)178加热纺丝板初始电流＝32A聚合物B26566纺丝板温度592°F有斑痕痕迹(好)179加热纺丝板初始电流＝33A聚合物B26566纺丝板温度601°F有斑痕痕迹(中等)</table></tables>表I(续)<<p>表I(续)表I(续)表I(续)表I(续)<p>表I(续)表I(续)表I(续)表I(续)<<p>表I(续)<<p>表I(续)表I(续>表I(续)表I(续)<p>表I(续)表I(续)表I(续)权利要求1.一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，获得具有皮一芯型结构的长丝。2.一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至足够温度，以使在氧化气氛中骤冷后获得皮-芯型长丝结构；通过所述至少一个纺丝板挤出加热的聚合物组合物以形成熔融长丝；和随着熔融长丝的挤出，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，得到具有皮-芯型结构的长丝。3.按权利要求1或2任一项的方法，其中加热聚合物组合物包括加热至至少200℃温度。4.按权利要求3的方法，其中加热聚合物组合物包括加热至至少约220℃温度。5.按权利要求4的方法，其中加热聚合物组合物包括加热至至少约250℃温度。6.按权利要求3、5中任意一项的方法，其中挤出包括挤出温度至少为约200℃的加热的聚合物组合物。7.按权利要求6的方法，其中挤出包括挤出温度至少约220℃的加热的聚合物组合物。8.按权利要求7的方法，其中挤出包括挤出温度至少约250℃的加热的聚合物组合物。9.按权利要求2～8中任一项的方法，其中熔融长丝立即被骤冷。10.按权利要求2～9中任一项的方法，其中加热包括加热至少一个纺丝板。11.按权利要求10的方法，其中加热包括直接加热至少一个纺丝板。12.按权利要求11的方法，其中所述至少一个纺丝板加热至至少约230℃温度。13.按权利要求12的方法，其中所述至少一个纺丝板加热至至少约250℃温度。14.按权利要求2～9中任一项的方法，其中加热包括在所述至少一个纺丝板上游设置至少一个加热的开孔部件。15.按权利要求14的方法，其中所述至少一个开孔部件包括至少一个开孔板。16.按权利要求15的方法，其中所述至少一个加热的开孔板加热至至少约250℃温度。17.按权利要求16的方法，其中所述至少一个开孔板位于所述至少一个纺丝板上游约1～4mm处。18.按权利要求17的方法，其中所述至少一个开孔部件位于所述至少一个纺丝板上游约2～3mm处。19.按权利要求18的方法，其中所述至少一个开孔部件位于所述至少一个纺丝板上游约2.5mm处。20.按权利要求15～19中任一项的方法，其中所述至少一个开孔板和所述至少一个纺丝板包括对应数量的毛细管和图案。21.按权利要求15～19中任一项的方法，其中在所述至少一个开孔板的毛细管具有的横截面积比在所述至少一个纺丝板的毛细管的横截面积最多大约30％。22.按权利要求1～21中任一项的方法，其中所述至少一个纺丝板包括500～150,000个平头、锥口的或锥口及平头的毛细管，并任选包括下部凹进。23.按权利要求1～22中任一项的方法，其中骤冷包括径向骤冷。24.按权利要求1～22中任一项的方法，其中骤冷包括通过至少一个喷嘴吹氧化气体。25.按权利要求23或24中任一项的方法，其中径向骤冷包括流速约3,000～12,000英尺/分钟的氧化气体。26.按权利要求1～25中任一项的方法，其中加热包括至少一种下述加热方式传导加热、对流加热、感应加热、磁加热和辐射加热。27.按权利要求1～26中任一项的方法，其中纺丝速度约10～200米/分钟。28.按权利要求27的方法，其中纺丝速度约80～100米/分钟。29.按权利要求1～28中任一项的方法，其中聚合物组合物包括至少一种选自下列聚合物的物质聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚物。30.按权利要求29的方法，其中聚合物组合物包含烯烃聚合物。31.按权利要求30的方法，其中聚合物组合物包含聚丙烯组合物。32.按权利要求31的方法，其中聚丙烯组合物具有约0.5～40分克/分钟的熔融流动速度。33.按权利要求31的方法，其中聚丙烯组合物具有宽的分子量分布。34.按权利要求33的方法，其中聚丙烯组合物的分子量分布至少约4.5。35.按权利要求1～34中任一项的方法，其中聚合物组合物含有至少一种降低聚合物材料表面熔合温度(Surfacefusiontemperature)的试剂。36.按权利要求35的方法，其中所述至少一种降低聚合物材料表面熔合温度的试剂包括至少一种金属羧酸盐。37.按权利要求36的方法，其中所述至少一种金属羧酸盐包括至少一种选自下述盐的盐2-乙基己酸、辛酸、癸酸和十二烷酸的镍盐和铁、钴、钙和钡的2-乙基己酸盐。38.按权利要求1～37中任一项的方法，其中熔融长丝在氧化气氛中骤冷，以实现熔融长丝的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，所述具有皮-芯型结构的长丝可形成横向强度为至少650克/英寸的非织造材料(对粘合速度至少250英尺/分钟的20克/码2织物而言)。39.纺聚合物长丝的设备，包括至少一个纺丝板；供聚合物组合物的设备，以通过所述至少一个纺丝板挤出熔融长丝；在所述至少一个纺丝板上某处或其附近某处基本上均匀加热聚合物组合物的设备，以达到充分加热聚合物组合物，在所述至少一个纺丝板附近部分降解聚合物组合物；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，在氧化气氛中立即骤冷挤出的聚合物的熔融长丝的设备，以实现熔融长丝的至少一个表面的氧化断链降解。40.纺聚合物长丝的设备，包括至少一个纺丝板；供聚合物组合物的设备，以通过所述至少一个纺丝板挤出熔融长丝；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的设备，使聚合物组合物加热至足够温度，以在氧化气氛中骤冷后得到皮-芯型长丝结构；和随着熔融长丝离开所述至少一个纺丝板，在氧化气氛中立即骤冷挤出的聚合物的熔融长丝的设备，以实现熔融长丝的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。41.按权利要求39或40中任一项的设备，其中所述加热设备包括基本上均匀地加热所述至少一个纺丝板至至少约230℃温度的部件。42.按权利要求41的设备，其中所述加热设备包括基本上均匀加热所述至少一个纺丝板至至少约250℃温度的部件。43.按权利要求41的设备，其中所述加热设备包括基本上均匀加热所述至少一个纺丝板至约230～370℃温度的部件。44.按权利要求39或40中任一项的设备，其中加热设备包括位于所述至少一个纺丝板上游的至少一个加热的开孔板。45.按权利要求44的设备，其中所述加热设备包括加热所述至少一个加热的开孔板至至少250℃温度的部件。46.按权利要求45的设备，其中所述加热设备包括加热所述至少一个加热的开孔板至约250～370℃温度的部件。47.按权利要求46的设备，其中所述加热设备包括加热所述至少一个加热的开孔板至约280～350℃温度的部件。48.按权利要求47的设备，其中所述加热设备包括加热所述至少一个加热的开孔板至约300～350℃温度的部件。49.按权利要求44、48中任一项的设备，其中所述至少一个加热的开孔板位于所述至少一个纺丝板上游约1～4mm。50.按权利要求49的设备，其中所述至少一个加热的开孔板位于所述至少一个纺丝板上游约2～3mm。51.按权利要求50的设备，其中所述至少一个加热的开孔板位于所述至少一个纺丝板上游约2.5mm。52.按权利要求44～51中任一项的设备，其中所述至少一个加热的开孔板和所述至少一个纺丝板包括对应数量的毛细管和图案。53.按权利要求44～52中任一项的设备，其中在至少一个加热的开孔板中的毛细管含有的横截面积比所述至少一个纺丝板中的毛细管的横截面积最大约大30％。54.按权利要求39～53中任一项的设备，其中所述至少一个纺丝板含500～150,000个平头、锥口的或平头及锥口的毛细管，并任选含下部凹进。55.按权利要求39～54中任一项的设备，其中所述骤冷设备包括径向骤冷设备。56.按权利要求39～54中任一项的设备，其中所述骤冷设备包括通过至少一个喷嘴吹氧化气体的设备。57.按权利要求55或56中任一项的设备，其中所述径向骤冷设备包括使氧化气体以约3,000～12,000英尺/分钟流速流动的设备。58.按权利要求39～57中任一项的设备，包括在聚合物组合物到达所述加热设备之前，把聚合物组合物加热至200～300℃温度的附加设备。59.按权利要求39～58中任一项的设备，其中所述加热设备包括采用至少一种下列方法的加热部件传导加热、对流加热、感应加热、磁加热和辐射加热。60.按权利要求39～59中任一项的设备，其中把聚合物组合物供入到所述至少一个纺丝板的设备可使通过所述至少一个纺丝板的纺丝速度达到约10～200米/分。61.按权利要求60的设备，其中把聚合物组合物供入到所述至少一个纺丝板的设备可经所述至少一个纺织板得到约10～200米/分钟的纺丝速度。62.一种纤维或长丝，包括聚合物材料内芯；围绕所述内芯的表面区，所述表面区包括氧化断链降解的聚合物材料的聚集，从而所述内芯和所述表面区构成皮-芯型结构；和所述氧化断链降解的聚合物材料基本上限于所述表面区，其中所述内芯和所述表面区构成所述皮-芯型结构相邻的不连续部分。63.一种纤维或长丝，包括聚合物材料内芯；围绕所述内芯厚度至少约0.5μm的表面区，所述表面区包括高浓度的氧化断链降解的聚合物材料，从而所述内芯和所述表面区构成皮-芯型结构；和所述氧化断链降解的聚合物材料基本上限于所述表面区，其中所述内芯和所述表面区构成皮-芯型结构相邻的不连续部分。64.一种纤维或长丝，包括聚合物材料内芯；围绕所述内芯的表面区，所述表面区包括高浓度的氧化断链降解的聚合物材料，从而所述内芯和所述表面区构成皮-芯型结构；和所述内芯具有的熔融流动速度基本上等于所述内芯和所述表面区的平均熔融流动速度。65.按权利要求61～64中任一项的纤维或长丝，其中所述聚合物材料包括至少一种选自下列聚合物的物质聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚物。66.按权利要求65的纤维或长丝，其中聚合物材料包括烯烃聚合物。67.按权利要求66的纤维或长丝，其中烯烃聚合物包括聚乙烯或聚丙烯中的至少一种。68.按权利要求67的纤维或长丝，其中在所述内芯和所述表面区中的所述聚合物材料包括聚丙烯。69.按权利要求68的纤维或长丝，其中所述内芯具有约10的熔融流动速度，且所述平均熔融流动速度约11。70.按权利要求62～69中任一项的纤维或长丝，其中所述表面区具有至少约1μm的厚度。71.一种非织造材料，包括按权利要求62～70中任一项的热粘合在一起的纤维。72.含至少一个吸收层和至少一块非织造布的一种卫生制品，其中所述非织造布包括按权利要求62～70中任一项的热粘合在一起的纤维。73.按权利要求72的一种卫生制品，包括尿布，所述尿布包括不渗透外层，非织造布内层和中间吸收层。全文摘要能够得到皮-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。文档编号B29C47/86GK1115795SQ9410723公开日1996年1月31日申请日期1994年6月24日优先权日1993年6月24日发明者R·J·科芬,R·K·古普塔,S·西巴尔,K·竹内申请人:赫尔克里斯有限公司