專(zhuān)利名稱(chēng)：能夠自動(dòng)輸送流體的纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于能夠自動(dòng)輸送表面水份的纖維及用這種纖維制成的有用物品。
目前可用的吸附性制品如尿布、衛(wèi)生巾、失禁用三角褲等一般都能有效地吸收像尿和血這樣的含水流體，通常在使用過(guò)程中，這類(lèi)制品上接觸液體區(qū)域都會(huì)被液體飽和，而遠(yuǎn)離接觸區(qū)的其它部位仍保持干燥，其結(jié)果是，這類(lèi)制品所具有的整個(gè)吸收容量中，有相當(dāng)一部分未被利用，因此，為了更充分地利用制品的全部吸收能力，人們非常希望發(fā)明一種將含水流體從吸收性制品上的接觸區(qū)輸送到其它區(qū)域的手段。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用某些能夠輸送其表面含水流體的纖維，可以達(dá)到這一目的。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)液體在單根纖維上的移動(dòng)變化現(xiàn)象的研究很有限[如，參見(jiàn)A.M.Schwartz & F.W.Minor，J.Coll.Sci.14.572(1959)]。
影響液體在纖維結(jié)構(gòu)中流動(dòng)的因素有幾種織物中孔結(jié)構(gòu)的幾何形狀(毛細(xì)作用)，固體的表面性質(zhì)(表面自由能，接觸角度)，固體表面的幾何形狀(表面粗糙度、凹陷情況等等)，固體表面經(jīng)受的化學(xué)/物理處理(苛性水解，等離子體處理，接枝，增水性/親水性處理，)以及流體的化學(xué)性質(zhì)都可影響流體在纖維結(jié)構(gòu)中的遷移作用。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了具有獨(dú)特組合形式的纖維，這些特性使得纖維可以自動(dòng)輸送其表面上的含水流體如水，而迄今為止，能夠自動(dòng)輸送含水流體如水的纖維尚無(wú)人知。
本發(fā)明涉及能夠自動(dòng)輸送其表面水份的合成纖維。
本發(fā)明的纖維滿足下列方程(1-Xcosθa)＜0，其中θa是在一平面膜上測(cè)出的水的向前推進(jìn)的接觸角，該平面膜由與纖維相同的材料制成，若處理的話，則經(jīng)過(guò)同樣表面的處理X是纖維橫截面的形狀因子，滿足下列方程X＝ (Pw)/(4r+(π-2)D)其中Pw是纖維被潤(rùn)濕的周長(zhǎng)。r是限定纖維橫截面的外接園半徑，D是橫穿纖維橫截面的短軸長(zhǎng)度。
最好 其中γLA是水在空氣中的表面張力，用達(dá)因/厘米表示，ρ是纖維密度，用克/立方厘米表示，d p f是單根纖維的系數(shù)。
優(yōu)選X值大于1.2，更優(yōu)選值為約1.2-5，最好約1.5-3。


圖1A示出含水流體的液滴在形成橢球體后(t＝0)在不能自動(dòng)輸送的傳統(tǒng)纖維上的變化情況。θ角表示出液滴在纖維上的典型的接觸度。標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示出液體-纖維-空氣界面的位置。
圖1B示出含水流體的液滴在時(shí)間等于t1(t1＞0)時(shí)，在不能自動(dòng)輸送的傳統(tǒng)纖維上的變化情況，θ角與圖1A中相同，標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示液體-纖維-空氣界面的位置。
圖1C示出含水流體的液滴在時(shí)間等于t2(t2＞t1)時(shí)，在其表面不能自動(dòng)輸送的傳統(tǒng)纖維上的變化情況。θ角與圖1A中相同，標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示液體-纖維-空氣界面的位置。
圖2A示出在時(shí)間等于0時(shí)，含水流體液滴剛剛接觸可自動(dòng)輸送的纖維時(shí)的變化情況，標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示出液體-纖維-空氣界面的位置。
圖2B示出在時(shí)間等于t1(t1＞0)時(shí)，含水流體液滴在可自動(dòng)輸送的纖維上的變化情況。標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示液體-纖維-空氣界面的位置。
圖2C示出在時(shí)間等于t2(t2＞t1)時(shí)，含水流體液滴在可自動(dòng)輸送的纖維上的變化情況。標(biāo)號(hào)“LFA”的箭頭指示液體-纖維-空氣界面的位置。
圖3是用于制造可自動(dòng)輸送的纖維的一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖。
圖4是用于制造可自動(dòng)輸送的纖維的一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖。
圖5是用于制造可自動(dòng)輸送的纖維的一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖。
圖6是用于制造可自動(dòng)輸送的纖維的一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖。
圖6B是用于制造可自動(dòng)輸送的纖維的一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖。
圖7是一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖，該噴絲頭有兩個(gè)如圖3所示孔口的重復(fù)單元，彼此頭尾相接。
圖8是一個(gè)噴絲頭孔口的示意圖，該噴絲頭有四個(gè)如圖3所示孔口的重復(fù)單元。彼此頭尾相接。
圖9是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖3所示孔口的噴絲頭得到的(例1介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖10是聚丙烯纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖3所示孔口的噴絲頭得到的(例2介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖11是尼龍66纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖3所示孔口的噴絲頭得到的(例2介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖12是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的示意圖，該纖維是利用帶有圖4所示孔口的噴絲頭得到的(例8介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖13是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖5所示孔口的噴絲頭得到的(例9介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖14是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖7所示孔口的噴絲頭得到的(例10介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖15是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖8所示孔口的噴絲頭得到的，(例11介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖16是利用帶有圖3(例1)所示孔口的噴絲頭得到的纖維的橫截面的示意圖，舉例說(shuō)明了確定形狀因子X(jué)的一種典型方法。
圖17是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面的顯微照片，該纖維是利用帶有圖6所示孔口的噴絲頭得到的，(例12介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖17B是利用帶有圖6B所示孔口的噴絲頭得到的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維橫截面示意圖，(例13介紹了噴絲頭孔口的具體尺寸)。
圖18A是尿布的俯視圖。
圖18B是沿尿布長(zhǎng)軸1B截面剖視圖。
圖19是沿尿布縱面剖視圖。在尿布上表面與吸收芯體之間放入用本發(fā)明纖維制成的纖維束。
圖20是沿尿布縱向剖視圖。在尿布的吸收芯體與底層之間放入用本發(fā)明纖維制成的纖維束。
圖21是沿尿布縱向剖視圖，在尿布的吸收芯體內(nèi)，放入用本發(fā)明纖維制成的纖維束。
圖22是沿尿布縱向剖視圖，在尿布的吸收芯體內(nèi)是用本發(fā)明纖維制成的人造短纖維。
圖23A是尿布的俯視圖，切開(kāi)面上的線條表示用本發(fā)明的纖維制成的纖維束?；旧显谀虿嫉恼麄€(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，這些纖維基本上都是平行和連續(xù)的。
圖23B是尿布的俯視圖。切開(kāi)面上的線條表示用本發(fā)明的纖維制成的纖維束。這些纖維基本上是平行的，且長(zhǎng)度長(zhǎng)于尿布長(zhǎng)度的一半。
圖24是尿布的俯視圖，切開(kāi)面上的線條表示尿布接觸區(qū)上被壓緊的纖維束(用本發(fā)明纖維制成)。纖維束的端部向外張開(kāi)。
圖25是尿布的俯視圖，切開(kāi)面上的線條表示用本發(fā)明纖維制成的纖維束。纖維束的長(zhǎng)軸與尿布的長(zhǎng)軸之間形成30°的角。
圖26是沿尿布縱向剖視圖。在吸收芯體的上、下方放入用本發(fā)明纖維制成的纖維束。
圖27是墨水載持容量(g)時(shí)用本發(fā)明纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“4SW”)和用現(xiàn)有技術(shù)的圓截面纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“圓的”)的卷筒密度(g/cc)的曲線圖。
圖28是余留墨水的百分?jǐn)?shù)對(duì)本發(fā)明纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“4SW”)和用現(xiàn)有技術(shù)的園截面纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“園的”)的長(zhǎng)筒密度(g/cc)的曲線圖。
圖29是可用墨水(g)對(duì)用本發(fā)明纖維制成的墨水筒(曲線指標(biāo)號(hào)“4SW”)和用現(xiàn)有技術(shù)的圓截面纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“園的”)的卷筒的密度(g/cc)的曲線圖。
圖30是可用墨水(g)與纖維重量(g)之比對(duì)用本發(fā)明纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“4SW”)和用現(xiàn)有技術(shù)的園截B纖維制成的墨水筒(曲線標(biāo)號(hào)“園的”)的卷筒密度(g/cc)的曲線圖。
圖31A是纖維橫截面上符合要求的凹槽的示意圖。
圖31B是纖維橫截面上符合要求的凹槽的示意圖。
圖31A是纖維橫截面上符合要求的凹槽的示意圖。凹槽完全被流體注滿。
圖32A是纖維橫截面上可能搭接的凹槽的示意圖。
圖32B是纖維橫截面上可能搭接的凹槽的示意圖。
圖32C是被流體搭接的一種凹槽的示意圖。
影響液體移動(dòng)行為的基本的三個(gè)重要變量是(a)液體的表面張力，(b)固體的可潤(rùn)濕性或固體與液體的接觸角度，以及(c)固體表面的幾何形狀，一般被液體潤(rùn)濕的固體表面的可潤(rùn)濕性可通過(guò)液體表面(氣-液界面)與固體表面(氣-固表面)形成的接觸角表征，通常停留在固體表面的液滴與固體表面形成接觸解θ，如圖1A所示，如果該接觸角小于90°，可認(rèn)為該固體被液體潤(rùn)濕，但如果接觸角大于90°，如水在特氟隆(Teflon)表面上時(shí)的情形，則該固體不被液體潤(rùn)濕，因此，為了提高潤(rùn)濕度，希望接觸角最小，而接觸角必須小于90°，這一點(diǎn)是確定無(wú)疑的，不過(guò)，接觸角度亦取決于表面不勻性(化學(xué)的和物理的，如粗糙性)，污染情況，固體表面的化學(xué)/物理處理，以及液體表面的性質(zhì)和其污染情況，固體的表面自由能不影響潤(rùn)濕行為。固體表面的能量越低，表面張力大的液體越難潤(rùn)濕該固體，如特氟隆的表面能量低，所以不能被水潤(rùn)濕，(特氟隆-水體系的接觸角為112°)。但可用蛋白質(zhì)單分子膜處理特氟隆表面，這種處理可明顯提高潤(rùn)濕度，因此，可以利用適宜的潤(rùn)滑劑/表面涂層改變纖維的表面能促使液體移動(dòng)。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，尼龍66，和聚丙烯與水的接觸角分別為80°、71°、和108°。因此，尼龍66比PET容易潤(rùn)濕，而對(duì)聚丙烯而言，接觸角＞90°，所以不能被水潤(rùn)濕。
影響液體移動(dòng)的第二個(gè)重要的基本特性是液體的表面張力。
影響液體移動(dòng)的第三個(gè)重要的基本特性是固體表面的幾何形狀。雖然凹槽一般能促進(jìn)流體移動(dòng)，這一點(diǎn)是已知的，但我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了纖維上深、窄凹槽的特殊的幾何形狀和組合形式以及對(duì)這類(lèi)纖維的處理方式，這些可使含水流體在任一種纖維表面自動(dòng)移動(dòng)。由此，我們發(fā)現(xiàn)了具有組合特性的纖維，其中單根纖維可自動(dòng)地輸送其表面上的水份。
深窄凹槽的特殊幾何形狀十分重要，例如，如圖31A、31B、31C，所示，優(yōu)選凹槽是在任一槽深處的寬度應(yīng)等于或小于槽面處的寬度，而不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的凹槽則是非優(yōu)選的(如圖32A、32B、和32C，所示凹槽)。如果得不到優(yōu)選的凹槽，流體就可能“跨過(guò)”凹槽，從而減少了有效潤(rùn)濕周長(zhǎng)(pw)。因此，最好使pw基本上等于幾何周長(zhǎng)。
“可自動(dòng)輸送的”以及由此衍生的其它術(shù)語(yǔ)是指一般的流體，特別是流體，典型的如水的液滴與單根纖維接觸時(shí)，液滴沿該纖維擴(kuò)散的行為，這種現(xiàn)象與液滴形成在液體與固體纖維相切處，只有唯一接觸角的固定的橢園球體的常規(guī)行為不同。顯然，橢園形液滴在很短時(shí)間內(nèi)形成，但其后保持不變。圖1A-1C和2A-2C，清楚指出這兩種現(xiàn)象之間的基本差別。空氣、液體。固體界面位置隨時(shí)間移動(dòng)是關(guān)鍵因素。假如液體剛與纖維接觸后，這一界面就移動(dòng)了，則該纖維是可自動(dòng)輸送的;假如界面靜止不動(dòng)，則該纖維是不可自動(dòng)輸送的，較粗長(zhǎng)絲(＞20旦尼爾/長(zhǎng)絲(d p f)或＞22.22dtex)的自動(dòng)輸送現(xiàn)象很容易為肉眼所見(jiàn)，如果長(zhǎng)絲小于22.22dtex(20dpt)，則必須用顯微鏡觀察纖維、染色流體更容易觀察，不過(guò)自動(dòng)輸送現(xiàn)象與顏色無(wú)關(guān)，也可能流體在纖維周邊部份比在其它部位流動(dòng)得快，這種情況下，空氣、液體、固體界面實(shí)際上沿纖維長(zhǎng)度延伸，因此，這類(lèi)纖維也是可自動(dòng)輸送的，因?yàn)榭諝?、液體、固體界面在移動(dòng)，而不是靜止不動(dòng)的。
可自動(dòng)輸送性基本上是一種表面現(xiàn)象，即流體的移動(dòng)是在纖維表面上進(jìn)行，但很可能且有時(shí)也很希望出現(xiàn)自動(dòng)輸送現(xiàn)象時(shí)，伴隨著流體被纖維所吸收。這種現(xiàn)象能否為肉眼所見(jiàn)，取決于吸收相對(duì)自動(dòng)輸送的相對(duì)速率。例如，如果吸收的相對(duì)速率較大，使多數(shù)流體被纖維所吸收，液滴將隨著空氣、流體、固體界面沿纖維表面作很少移動(dòng)后即消失。相反，如果吸收速率小于自動(dòng)速率，則可觀察到類(lèi)似圖2A-2C所示的變化情況，在圖2A中，含水流體的液滴剛接觸纖維(t＝0)，在圖2B中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔(t＝t1)，流體開(kāi)始被自動(dòng)輸送，圖2C中，經(jīng)過(guò)第二次時(shí)間間隔(t＝t2)，流體沿纖維表面被輸送到比t＝t1時(shí)更遠(yuǎn)的地方。
本發(fā)明的纖維可自動(dòng)輸送其表面的水，可用蒸餾水檢測(cè)自動(dòng)輸送現(xiàn)象，但為了更清楚地觀察水的自動(dòng)輸送過(guò)程，常常希望向水中加入微量色素，只要在實(shí)驗(yàn)條件下，帶色素的水與純水的行為基本上相同就行。我們發(fā)現(xiàn)Milliken Chemicals的Syltint poly Red(商標(biāo))水是一種適用于檢測(cè)自動(dòng)輸送現(xiàn)象的溶液，Syltint poly Red水溶液可不經(jīng)稀釋而用，或可經(jīng)大量稀釋?zhuān)缬盟♂尩街钡?0倍再用。
本發(fā)明的纖維除可輸送水外，還可自動(dòng)輸送多種成份的其它含水流體。含水流體指含有約50wt%或更多的水，較好的含75wt%或更多的水，最好含百分之90或更多的水的流體。優(yōu)選的含水流體是體液，尤其是人體體液，這類(lèi)優(yōu)選的體液包括(但不限于)血、尿、汗液、等等。其它優(yōu)選的含水流體包括如墨水。
本發(fā)明的纖維除了能夠輸送含水流體外，還能輸送其表面上的含醇流體。含醇流體是含有高于約50wt%一種醇化合物的那些流體，上述醇化合物通式為R-OH，其中R為含直到12個(gè)碳原子的脂族基因或芳基，優(yōu)選的R是1-6個(gè)碳的烷基，更優(yōu)選的是1-4個(gè)碳的烷基。醇的例子包括甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇優(yōu)選的含醇流體含有約70wt%或更多的一種適宜的醇。優(yōu)選的含醇流體包括抗微生物試劑如無(wú)菌劑，以及醇基墨水。
因此，本發(fā)明也涉及自動(dòng)輸送纖維表面上的含水流體(包括水)或含醇流體的方法，本發(fā)明的方法可被描述為一種自動(dòng)輸送含水流體的方法，該方法包括使本發(fā)明的纖維與一種含水流體接觸，此外，本發(fā)明的方法可被描述為一種自動(dòng)輸送含醇流體的方法，該方法包括使本發(fā)明的纖維與一種含醇流體接觸。含水流體或含醇流體一旦與纖維接觸，該含水流或含醇流體將被自動(dòng)輸送，在許多應(yīng)用中，優(yōu)選的方式是使纖維的一部分與含水流體源接觸，而使纖維的另一部分與吸收穴(術(shù)語(yǔ)“吸收穴”的定義將在下面給出)接觸。
本發(fā)明纖維具有自動(dòng)輸送其表面上含水或含醇流體的符合需要的特性，由于所有的這些纖維都具有一定的長(zhǎng)度，如尿布中的纖維束，起、止點(diǎn)就是尿布的兩端，或具有某種具體切割長(zhǎng)度的人造短纖維，所以流體一旦到達(dá)纖維兩端，輸送流體的能力中止，除非另為流體提供“吸收穴”。吸收穴可以是如蓬松的紙漿，或超級(jí)吸收凝膠、粉末或纖維，理想情況下，為了最大限度的利用本發(fā)明，希望有三個(gè)關(guān)鍵特征(1)將輸送的一種適宜的流體源(2)表面自動(dòng)輸送這種流體，促使該流體流動(dòng)，并在纖維表面“充滿”流體，自動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力不再存在時(shí)，使流體流入可通過(guò)流體的導(dǎo)管。
(3)一個(gè)或幾個(gè)吸收這種流體的吸收穴，該吸收穴沿單根纖維長(zhǎng)度在一處或多處與纖維緊密接觸。
例如這三個(gè)特征的實(shí)際意義可從本發(fā)明范圍內(nèi)的尿布在一般使用過(guò)程中反映出來(lái)。流體源是尿，且是適當(dāng)?shù)刂芷谛缘卮罅砍练e在尿布上的，另一次流下的尿，沿每一纖維自動(dòng)輸送，直到尿源干燥為止(需要可接觸約10秒鐘)或直到流體接觸吸收穴為止。這里所用的術(shù)語(yǔ)“吸收穴”可定義為其對(duì)含水流體的親合力大于纖維的一種結(jié)構(gòu)物，假定流體源仍存在，纖維將作為導(dǎo)管，將流體輸送到吸收穴，直到流體源干燥為止，顯然，如果希望流體移動(dòng)距離較遠(yuǎn)(如尿布的外側(cè)表面)，則需使吸收穴位置遠(yuǎn)離流體源的位置，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的具有園形橫斷面的纖絲的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)可展示出流體的自動(dòng)移動(dòng)作用。但毛細(xì)管結(jié)構(gòu)取決于鄰接纖絲的位置，如果鄰接纖絲恰好移開(kāi)了，或不在其位，流體就不會(huì)移動(dòng)，本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)特的特征是，各個(gè)纖絲不需其鄰接纖絲幫助，就可自動(dòng)輸送含水流體，這樣可獲得很大益處，如流體可在寬的多的表面上移動(dòng)。一般在換尿布之前，總是出現(xiàn)不止一次排尿過(guò)程，第二次排的尿(尿源在接觸區(qū)域)將再次通過(guò)纖維導(dǎo)管輸送到適當(dāng)?shù)奈昭?，與第一次排尿過(guò)程相比，可自能輸送的特性的重要性可能略小一些，因此導(dǎo)管部分或全部充滿了流體，但如果沒(méi)有這種可自動(dòng)輸送的特征，只有相當(dāng)少的流體移動(dòng)，使尿布上的流體源部分(即接觸區(qū))一直很濕，而剩余部分又一直是干燥的。
本發(fā)明的纖維可由本領(lǐng)域公知的、符合要求的幾何形狀的橫截面的任何材料構(gòu)成，本發(fā)明所用的優(yōu)選材料是聚脂。
可用于本發(fā)明的優(yōu)選的聚酯材料是那些為本領(lǐng)域所公知的，且能用常規(guī)技術(shù)，如使二元羧酸或其酯與二元醇聚合制備的聚酯或共聚酯，用于制備聚酯和共聚酯的二元羧酸化合物是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，可例舉出包括對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、P，P′-二苯基二羧酸，P，P′-二羧基二苯基乙烷，P，P′-二羧基二苯基已烷，P，P′-二羧基二苯基乙醚、P，P′-二羥基苯氧基乙烷，等及其烷基上含1-5個(gè)碳原子的二烷基酯。
適用于制備聚酯和共聚酯的脂族二元醇是帶2-10個(gè)碳原子的無(wú)環(huán)及脂環(huán)的脂族二元醇，特別是可用通式HO(CH2)pOH(式中P為2-10的一個(gè)整數(shù))表示那些二元醇，如乙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇、和1，5-戊二醇，1，10癸二醇等等。
其它公知的適宜的脂肪族二元醇包括1，4-環(huán)已烷二甲醇、3-乙基-1，5-戊二醇、1，4-亞二甲苯基二元醇、2，2，4，4-四甲基-1，3-環(huán)丁二醇，等等，還可舉出羥羧基化合物如4-羥基苯甲酸、4-羥乙氧基苯甲酸、或?yàn)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員所知適用的其他羥基羧基化合物中的任一種。
也可使用上述二元羥酸化合物的混合物或脂肪族二元醇混合物，也可用其它酸或用已二酸、癸二酸或這些酸改性的酯以及改善聚合物。染色率的改性劑取代，通常用量高達(dá)10摩爾%。此外，亦可包括已知量的和利用公知方法的顏料，去光劑或增光劑。
本發(fā)明所用的最優(yōu)選的聚酯是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)。
可用來(lái)制造本發(fā)明纖維的其它材料包括象尼龍這樣的聚酰胺，如尼龍66或尼龍6，聚丙烯;聚乙烯和纖維素酯如三乙酸纖維素或二乙酸纖維素。
本發(fā)明單纖維最好為約3-1000旦尼爾(或旦)(約3.33-1111.11kg/m)，更好為約10-70(約11.11-77.78kg/m)。
本發(fā)明的纖維最好經(jīng)過(guò)表面處理，對(duì)于獲得所要求的自動(dòng)輸送特性來(lái)說(shuō)，這種表面處理是或不是至關(guān)重要的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可利用該領(lǐng)域公知技術(shù)和/或本文公開(kāi)的技術(shù)，通過(guò)日常實(shí)驗(yàn)來(lái)確定對(duì)任何已知纖維所進(jìn)行的表面處理的性質(zhì)和重要性，優(yōu)選的表面處理是在纖維表面涂復(fù)一層親水性潤(rùn)滑劑。這種涂復(fù)一般要均勻，其量為約0.05wt%，優(yōu)選為約0.1-2wt%。優(yōu)選的水性潤(rùn)滑劑包括以十二烷基磷酸 為基料的潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑含有70wt%的聚(乙二醇)600單十二烷基酯。另一種表面處理是對(duì)纖維進(jìn)行氧等離子體處理，例如Plastics Finishing and Decoration[chapter 4，Ed.Don.Statas.Van Nostrand Reinhold Company(1986)]一書(shū)所述。
為了制出可自動(dòng)輸送含水流體的纖維，本發(fā)明的新式噴絲頭必須具有特殊的幾何形狀。
在圖3中，W為0.064(mm)-0.12mm;X2為4W+4W-1W;X4為2W±0.5W;X6為6W+4W-2W;X8為6W+5W-2W;X10為7W+5W-2W;X12為9W+5W-1W;X14為10W+5W-2W;X16為11W+5W-2W;X18為6W+5W-2W;θ2為30°±30°;θ4為45°±45°;θ6為30°±30°;θ8為45°±45°。
圖4中，W為0.004mm-0.12mmX20為17W+5W-2W;X22為3W±W;X24為4W±2W;X26為60W+8W-4W;X28為17W+5W-2W;X30為2W±0.5W;X32為72W+10W-2W，θ10為45°±15°，此外，每一Leg B的長(zhǎng)度可在0- (X26)/2 之間變化;每一Leg A的長(zhǎng)度可在0-ton(90-θ10)[ (X26)/2 -X24]之間變化。
圖5中，W為0.064mm-0.12mm;
X34為2W±0.5W;X36為58W+20W-10W;X38為24W+20W-6W;θ12為20°+15°-10°;θ14為 (180°-2012)/(n-1) ;n＝每180°中支柱log的數(shù)目＝2-6。
圖6中，W為0.004mm-0.12mm;
X42為6W+4W-2W;X44為11W±5W;X46為11W±5W;X48為24W±10W;X50為38W±13W;X52為3W+3W-1W;X54為6W+6W-2W;X56為11W±5W;X58為7W±5W;X60為17W±7W;X62為28W±11W;X64為24W±10W;X66為17W±7W;X68為2W±0.5W;θ16為45°+30°-50°;θ18為45°±15°;θ20為45°±15°.
圖6B中，W為0.064mm-0.12mm;
X72為8W+4W-2W;X74為8W+4W-2W;X76為12W±4W;X78為8W±4W;X80為24W±12W;X82為18W±6W;X84為8W+4W-2W;X86為16W±6W;X88為24W±12W;X90為18W±6W;X92為2W±0.5W;θ22為135°±30°，θ24為90°+45°-30°;θ26為45°±15°，θ28為45°±15°，θ30為45°±15°，θ32為45°±15°，θ34為45°±15°，θ36為45°±15°，θ38為45°±15°圖7中，畫(huà)出的噴絲孔合有兩個(gè)重復(fù)的圖3所畫(huà)的結(jié)構(gòu)單元，所以圖3所用的尺寸同樣適用于圖7。同樣，圖8中所畫(huà)的噴絲頭孔口含有四個(gè)重復(fù)的、圖3所畫(huà)的結(jié)構(gòu)單元，所以圖3所用的尺寸同樣適用于圖8。
圖16指出確定纖維橫截面的形狀因子X(jué)。圖16中，r＝37.5mm，Pw＝355.1mm，D＝49.6mm，這樣，圖16的纖維橫截面X＝ 355.1/(4×37.5+(π-2)49.6) ＝1.72
最好將本發(fā)明纖維放入吸收性制品中，在其中輸送含水流體，這類(lèi)吸收性制品包括(但不限于)尿布、失禁墊、婦女衛(wèi)生制品如棉塞、墨盒、揩擦物等等。圖18A是典型尿布的俯視示意圖。圖18B是尿布縱向剖視圖。
本發(fā)明的纖維可制成卷曲或不卷曲的纖維束或人造短纖維，其中都含有許多本發(fā)明的纖維。
本發(fā)明的吸收性制品中包括兩部分或更多的本發(fā)明的纖維，其中至少一部份上述纖維位于吸收性制品中心處附近，而至少另一部分上述纖維位于遠(yuǎn)離吸收性制品的中心處其中在吸收性制品中心處附近的纖維要能夠與含水流體接觸至少約10秒鐘;其中在吸收性制品中遠(yuǎn)離制品中心處有一個(gè)或多個(gè)吸收穴與所述纖維接觸，本文所用的吸收性制品的“中心處附近”是指幾何中心，是占總制品面積50%的直接圍繞幾何中心的一塊區(qū)域;吸收性制品中的“遠(yuǎn)離中心”是指不靠近制品中心的其余50%面積。優(yōu)選的吸收穴是蓬松紙漿、超級(jí)吸收材料及兩者的混合物。上述吸收穴最好在遠(yuǎn)離制品中心處的纖維終端附近與揩去的纖維接觸，本文所用的纖維的“終端附近”是指纖維實(shí)際的終端或由占纖維長(zhǎng)度10%的終端構(gòu)成的區(qū)域。
本發(fā)明的優(yōu)選的吸收性制品，包括具有長(zhǎng)軸和短軸且長(zhǎng)度長(zhǎng)于寬度的尿布或失禁墊，包括上表層、底層和吸收芯體，該吸收芯體至少包括一層吸收層，所述的制品進(jìn)一步包括本發(fā)明的纖維素。纖維束可以是卷曲，或不卷曲的。
所述吸收性制品中的纖維可放在具有不同空間取向的幾個(gè)不同的位置上，例如纖維束可均勻地與布制制品的整個(gè)或部分寬度且纖維束的纖維可基本上與制品的長(zhǎng)軸平行，其長(zhǎng)度可從制品長(zhǎng)度的約1/2延伸到基本上整個(gè)長(zhǎng)度，(參見(jiàn)圖23B)。
或者，纖維束的纖維可基本上平行于尿布的長(zhǎng)軸，且基本上延伸到尿布的全長(zhǎng)(參見(jiàn)圖23A)通過(guò)將本發(fā)明纖維的纖維束用到吸收性制品如尿布上，尿可被輸送到尿布的較大表面上。這樣可減少尿布中需用的超級(jí)吸收材料的用量。也可使尿布表面比較干。
在尿布結(jié)構(gòu)中采用本發(fā)明的纖維，最好利用下列優(yōu)點(diǎn)中的至少一種。
(1)用于尿/含水流體移動(dòng)的尿布的有效表面增加5%-30%(2)尿布中所用的超級(jí)吸收材料的用量將減少2%-25%(3)尿布厚度將減少2%-15%(4)按US4，324，247所述穿透/再潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)測(cè)定的穿透(秒)/再潤(rùn)濕(g)響應(yīng)值得到改進(jìn)與不含本發(fā)明纖維(纖維素)的等同結(jié)構(gòu)物相比，穿透減少約2%-50%，再潤(rùn)濕減少約2%-70%。其結(jié)果是，尿布與帶尿布的人之間的界面可保持比較干爽。
纖維束可置于吸收性制品中的任何位置，只要產(chǎn)生總的有益效果就行。例如，可將纖維放入上表面與吸收芯體之間，放入吸收芯體，放入吸收芯體與底層之間，或采用上面的多種組合形式。
本發(fā)明吸收性制品的上表層可用本領(lǐng)域公知具有該用途的任何材料制成。這些材料包括(仍不限于)聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、纖維素或人造粘膠、纖維、優(yōu)選聚丙烯，上表層是經(jīng)設(shè)計(jì)的在典型的使用過(guò)程中與人體接觸的那一層，在本領(lǐng)域中，上表層又被稱(chēng)為“貼面層”一般由短和/或長(zhǎng)纖維的網(wǎng)狀物構(gòu)成。
本發(fā)明吸收性制品的底層可用本領(lǐng)域公知具有該用途的任何材料制成，這些材料包括(但不限于)聚乙烯、聚酯或聚丙烯，優(yōu)選聚丙烯。底層一般是不透體液如尿的。
本發(fā)明吸收性制品的吸收芯體優(yōu)選含有蓬松紙漿，隨意地，可含有超級(jí)吸收粉末。蓬松紙漿廣泛用于本領(lǐng)域，蓬松紙漿是由短纖維素纖維如木(紙)漿纖維，或棉絨或它們的混合物松散堆積構(gòu)成的紙粕，主要由纖維之間的鍵結(jié)合在一超，通常不需加入粘合劑，雖然也可使用熱塑性粘合劑。紙粕是一種由纖維，優(yōu)選木(紙)漿纖維松散壓實(shí)的低密度的連結(jié)網(wǎng)狀物。吸收粉末包括聚丙烯酸酯、丙烯酸基聚合物、皂化淀粉、和聚丙烯腈按枝共聚物。
本發(fā)明吸收性制品的其它優(yōu)選方式包括纖維束在接觸區(qū)被緊密壓突，使纖維基本上彼此相互接觸，制品長(zhǎng)度兩端向外張開(kāi)，基本上彼此相互不接觸，(見(jiàn)圖24)。此外，纖維束在接觸區(qū)可彎曲二分之一到十次?！敖佑|區(qū)”“接觸面”等術(shù)語(yǔ)是指吸收制品在使用過(guò)程中最先與體液接觸或體液最先沖落的平面或區(qū)域。接觸區(qū)可靠近吸收性制品的中心，可遠(yuǎn)離該中心，或與中心區(qū)重疊。
本發(fā)明的纖維亦可采用卷曲或不卷曲的人造短纖維形式。在這種情況下，本發(fā)明的優(yōu)選吸收性制品包括具有主軸和付軸，長(zhǎng)度大于寬度的尿布或失禁墊，該尿布或失禁墊包括上表層、底層和含有至少一層吸收層的吸收芯體，芯體內(nèi)含有本發(fā)明的人造短纖維的緊密混合物(參見(jiàn)圖22)。
本發(fā)明吸收性制品的另一優(yōu)選方式是制品含有三個(gè)本發(fā)明的纖維束，每一纖維束的主軸位于繞制品主軸±30°之間，纖維素即可直接放在上表層之下，也可與吸收芯體充分混合，或與底層鄰接(參見(jiàn)圖25)本發(fā)明吸收性制品的另一優(yōu)選方式是一種兩塊式尿布，其中一塊內(nèi)含有本發(fā)明的纖維束使用時(shí)接收流下的流體，可重復(fù)使用，另一塊是存放流體的，可替換下來(lái)。
隨意地，本發(fā)明的吸收性制品在其上表層與吸收芯體之間，與上表層鄰接一層低密度襯層或薄紙。此時(shí)纖維束最好位于吸收芯體與薄紙或低密度襯層之間。
本發(fā)明吸收性制品的另一優(yōu)選方式中，纖維束與遠(yuǎn)離接觸區(qū)的部分吸收芯體緊密接觸。
本發(fā)明所考慮到的其它可利用本發(fā)明纖維的吸收性制品(這些制品可有或無(wú)特定的接觸區(qū))包括(仍不限于)吸汗束發(fā)帶或袖口，外科用紗布，傷口敷料，鞋用吸汗鞋墊，通用揩擦制品，用于服裝干燥器內(nèi)的織物炊化劑條帶，傷口排液管或外科用導(dǎo)管，擦手紙，土工布，運(yùn)動(dòng)服裝如運(yùn)動(dòng)襪和散步服，美容敷料器，家具磨光敷貼器，軟食涂片取樣器，咽喉培養(yǎng)物取樣器，血液分析測(cè)試元件，采用和工業(yè)用除臭器，潤(rùn)濕器織物滲濕介質(zhì)，矯形模子襯墊，醫(yī)用揩擦物(如含用于皮膚表面的酒精液體)等等。
墨水筒一般是用纖維素酯纖維和聚酯纖維的纖維束制成的，墨水筒的重要指標(biāo)是(i)載持墨水的容量和(ii)貯墨的有效利用率。US4104781，US4286005和US3715254中介紹了制造墨水筒的技術(shù)。將用本發(fā)明纖維制成的纖維束用到這些墨水筒中，由于本發(fā)明纖維橫截面的性質(zhì)及單根纖維表面的自動(dòng)輸送性質(zhì)，明顯提高了載持容量和/或貯墨的有效利用率。
在土工布領(lǐng)域，土工布材料的一種重要的功能是將雨水或其它含水流體從不需要的地段輸送到遠(yuǎn)處的地段上，據(jù)信，由于本發(fā)明纖維的表面自動(dòng)輸送性質(zhì)，在土工布應(yīng)用方面，用這些纖維制成的制品將有助于含水流體從一地向另一地區(qū)輸送。
在充滿活力的運(yùn)動(dòng)和戶外活動(dòng)中，為了感覺(jué)舒適而使人體保持相對(duì)干爽十分重要。通常人體出汗或排汁常使人感到被“弄濕”了。因此，貼身穿的衣服和其它用品的一個(gè)重要的功能是將“汗水”或“汗液”從皮膚上迅速輸送到貼身衣服用品上。此外，這些衣服用品不宜吸收大量的這種“汗液”，這點(diǎn)很重要。否則，需花很長(zhǎng)時(shí)間排除或干燥這些衣服用品上的含水流體。例如，用棉花或纖維素纖維制出的衣服或用品的吸水能力很強(qiáng)(7-10%)因此非常不希望將其用在這方面，但用本發(fā)明的纖維和/或其與其它類(lèi)型纖維的混合物作成的衣服或這類(lèi)用品都是很符合要求的，本發(fā)明纖維所具有的表面自動(dòng)輸送性質(zhì)可迅速排除人體上的“汗水”或“汗液”，使人體保持相當(dāng)干爽。因此，用本發(fā)明纖維制成的吸汗束發(fā)帶或袖口，鞋中的鞋墊，擦手紙，運(yùn)動(dòng)襪，散步服等等可很符合要求。
本發(fā)明的纖維可用本領(lǐng)域公知的和/或本文公開(kāi)的技術(shù)，用本發(fā)明的新型噴絲頭或使纖維橫截面具有適用的幾何形狀及特性的其它噴絲頭進(jìn)行制備。
一般而論，可將本發(fā)明的方法描述為一種制備本發(fā)明纖維的方法，該法包括將可形成纖維的一種材料在其融點(diǎn)或融點(diǎn)以上進(jìn)行加熱使被加熱的材料通過(guò)至少一個(gè)噴絲頭，該噴絲頭上帶有至少一個(gè)可形成所需纖維的孔口。纖維可經(jīng)過(guò)牽伸和/或熱穩(wěn)定化處理，再隨意地對(duì)形成的纖維進(jìn)行表面處理如前面所述的親水性涂層或等離子體處理。
本發(fā)明的吸收性制品可采用本領(lǐng)域公知的和/或本文公開(kāi)的技術(shù)制備，本領(lǐng)域公知技術(shù)如US4573986，US3938522，US4102340，US4044768，US4282874，US4285342，US4333463，US4731066，US4681577，US4685914，US4654040，本發(fā)明的纖維束可放在吸收性制品內(nèi)可促使流體流動(dòng)的任何位置，以便充分利用制品的吸收材料。
本領(lǐng)域公知的熔融粘合結(jié)構(gòu)物也可用本發(fā)明的長(zhǎng)絲股制備，壓延步驟一定要十分注意以免損壞纖維的橫截面，并由此阻止了表面的自動(dòng)輸送。
利用本發(fā)明也可制出常規(guī)織物所需旦數(shù)和長(zhǎng)絲支數(shù)的連續(xù)的長(zhǎng)絲紗線。這些紗線可用來(lái)制備一種稀松的平紋織物，該織物表面可自動(dòng)地輸送含水流體。
下面用實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的一種限制。
例1本例使用0.6I.V.的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)。I.V.為比濃對(duì)數(shù)粘度，是在25℃，適當(dāng)溶劑如60wt%苯酚和40wt%四氯乙烷混合物液中，聚合物濃度0.50g/100ml時(shí)的測(cè)意值在Patterson Conaform干燥器內(nèi)，120℃下將聚合物干燥8小時(shí)，直到水含量≤0.003wt%。用直徑1.5英時(shí)(38.1mm)，長(zhǎng)徑比28∶1的Egan擠出機(jī)在283℃擠出該聚合物，通過(guò)有8個(gè)孔的噴絲頭擠出纖維，每一孔如圖3所示，其中w為0.084mm，X2為4w，X4為2w，X6為6w，X8為6w，X10為7w，X12為9w，X14為10w，X16為11w，X18為6w，θ2＝0°，θ4＝45°，θ6＝30°，θ8＝45°聚合物的劑出量約為7磅(1b)/小時(shí)，(3.18Kg/hr)?？諝饧崩湎到y(tǒng)帶有一橫向流動(dòng)結(jié)構(gòu)，篩極頂部急冷空氣流速平均為294ft/min(89.61m/min)。跟篩極頂約7英時(shí)(177.8mm)處，急冷空氣的平均流速約為285ft/min(86.87m/min)。距篩極頂約14英時(shí)(355.6mm)處，急冷空氣的平均流速約279ft/min)(85.04m/min)。距篩極頂約21英時(shí)(533.4mm)處急冷空氣的平均流速約340ft/min(103.63m/min)。篩網(wǎng)的其余部分被阻塞。通過(guò)陶瓷輕壓滾筒加入仿絲潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑一般組成如下以十二烷基磷酸鉀(PLP)為基的潤(rùn)滑劑，含有聚乙二醇600單十二烷基酯，(70wt%)和聚氧乙烯(5)十二烷基磷酸鉀(30wt%)。用上述潤(rùn)滑劑與水90%的乳化液作為仿絲潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑在纖維樣品上的量約為1.5%，20dpf(旦/長(zhǎng)絲)(22.22dtex)的纖維以3000米/分鐘(MPM)的速度纏繞在Barmag SW4SL繞線器上。圖9示出這一纖維的橫截面的顯微照片(放大150倍)。測(cè)定單根纖維對(duì)水溶液的自動(dòng)的表面輸送能力，該水溶液是80wt%水和20wt%紅色素的Sgltintpoly Rod水溶液(從Milliken Chemicals得到)。20dpf(22.22dtex)的單根纖維表面可自動(dòng)輸送上述水溶液。按下面表1所示的不同速度制出下列旦/長(zhǎng)絲的PET纖維。
表1轉(zhuǎn)速 繞線器dpf MPM20 3,000 Barmag40 1,500 Leesona
60 1,000 Leesona120 500 Leesona240 225 Leesona400 150 Leesona上述dpf為20，40，60，120，240，和400的PET纖維單絲表面都能自動(dòng)輸送syltint poly Red水溶液。這些纖維的參數(shù)“X”值(如前所定義)約為1.7用與制備上述纖維相同的聚合物壓塑制出厚度0.02英時(shí)(0.508mm)的PET網(wǎng)膜，用測(cè)接觸角的測(cè)角器在空氣中測(cè)出蒸餾水在上述薄膜上的接觸角。接觸角為71.7°。用制備上述纖維時(shí)所用同樣潤(rùn)滑劑噴涂上述同樣薄膜的另一樣品，噴涂量約1.5%。蒸餾水在噴涂有潤(rùn)滑劑的PET薄膜上的接觸角約為7°。這樣，該例中因子(1-xcosθ)為[1-1.7(cos7°)]＝-0.69，數(shù)值小于0。
例2從杜邦公司得到聚亞已基已二酰胺(尼龍66)[zytel42(商標(biāo))]。該聚合物在279℃擠出。用圖3所示的噴絲頭按255m/min速度紡出46dpf的纖維，噴絲孔的具體尺寸與例1中相同，只是θ2不是0°而是30°。急冷條件與例1中制備PET纖維時(shí)所用急冷條件相同，圖11是纖維橫截面的顯微照片(放大150倍)。纖維上潤(rùn)滑劑用量約為1.8wt%。潤(rùn)滑劑與PET纖維上所用的相同(例1)。該尼龍66纖維可自動(dòng)輸送其表面上的Sgltint Poly Rod水溶液，該纖維的參數(shù)“X”約為1.9。用與制備例2纖維相同的聚合物擠壓出厚度0.02英時(shí)(0.508mm)的尼龍66薄膜，用測(cè)接觸角的測(cè)角器在空氣中測(cè)出蒸餾水在上述薄膜上的接觸角。接觸角為64°，用制備本例中纖維時(shí)所用同樣的潤(rùn)滑劑噴涂上述同樣薄膜的另一樣品，噴涂量約1.8%，蒸餾水在噴涂有潤(rùn)滑劑的尼龍66薄膜上的接觸角為約2°。這樣，該例中因子(1-xcosθ)為[1-1.9(cos2°)]＝-0.9，數(shù)值小于0。
例3從Shell company得到聚丙烯高聚物(Grade 5c14)。在279℃擠出。用圖3所示的噴絲頭，以2000MPM速度紡出51dpf(56.67dtex)纖維。噴絲孔的具體尺寸與例2中相同，急冷條件與制造PET纖維時(shí)條件相同。圖10是纖維橫截面的顯微照片(放375倍)。纖維上潤(rùn)滑劑量為2.6%。潤(rùn)滑劑與PET纖維上所用相同(例1)，聚丙烯纖維可自動(dòng)輸送其表面上的Syltint poly Red水溶液。從10dpf(11.11dtex)的單根聚丙烯纖維上亦觀察到這種沿纖維表面的自動(dòng)輸送現(xiàn)象。該纖維的參數(shù)“X”值約為2.2。用與制備例3纖維相同的聚合物壓塑出厚度0.02英時(shí)(0.5080mm)的聚丙烯薄膜，用測(cè)接觸角的測(cè)角測(cè)出空氣中蒸餾水在上述薄膜上的接觸角。接觸角約為110°用制備本例中纖維時(shí)所用同樣的潤(rùn)滑劑噴涂上述同樣薄膜的另一樣品，噴涂量約2.6%。蒸餾水在噴涂有潤(rùn)滑劑的聚丙烯薄膜上的接觸角為12°，因此，在本例中因子(1-xcosθ)為-1.1，數(shù)值小于0。
例4將纖維素乙酯(Eastman Grade CA398-30 ClassI)與PEG400聚合物和少量抗氧劑及熱穩(wěn)定劑混合，混合物在270°融化擠出。用圖3所示的噴絲頭，以540m/min速度制出115dpf(127.78dtex)纖維。噴絲孔的具體尺寸與例2中相同。未用強(qiáng)制急冷空氣，潤(rùn)滑劑在纖維上的用量為1.6%，潤(rùn)滑劑與PET纖維上所用相同(例1)。乙酸纖維素纖維可自動(dòng)輸送其表面上的syltint poly Red水溶液。該纖維的參數(shù)“X”值約為1.8。
例5(對(duì)照)不用任何紡絲潤(rùn)滑劑，制出20dpf(22.22dtex)的例1的PET纖維。單根纖維不能自動(dòng)輸送其表面上的syltint poly Red水溶液。
例6(對(duì)照)制出具有園形橫截面的PET纖維、纖維的 /長(zhǎng)絲為20(22.22dtex)。約用了1.5%的例1所用潤(rùn)滑劑，單根纖維不能自動(dòng)輸送其表面上的Syltint poly Red水溶液。
例7將例5的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)纖維(未加任何紡絲潤(rùn)滑劑)用氧等離子體處理30秒鐘。所用氧等離子體儀器為“Plasmod”型。由RF發(fā)生器在13.56MHz頻率下提出激發(fā)能量等離子體處理在50瓦恒定功率下進(jìn)行，經(jīng)氧等離子體處理的纖維可自動(dòng)輸送其上的Syltint poly Red水溶液。該纖維經(jīng)過(guò)5次洗滌，放置3天后，重新檢測(cè)，仍可觀察到對(duì)上述水溶液的自動(dòng)輸送行為。為了測(cè)出經(jīng)等離子體處理后接觸角的減小量，用與纖維材料相同的材料制成PET薄膜，并在與處理纖維樣品相同的條件下對(duì)該薄膜進(jìn)行氧等離子體處理。用測(cè)接觸角的測(cè)角器及蒸餾水在空氣中測(cè)出被氧等離子體處理過(guò)的薄膜上的平均接觸角為26°。作為對(duì)照的PET薄膜(未經(jīng)氧等離子體處理)上的相應(yīng)的接觸角為70°。使未處理過(guò)的PET纖維經(jīng)受氧等離子體處理后，接觸角大大減小，這使其能夠自動(dòng)輸送表面的水溶液。
例8本例用的是0.61V的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)。用8孔噴絲頭擠出，如圖4所示，其中W為0.084mm，X20為17W，X22為3W，X24為4W，X26為60W，X28為17W，X30為2W，X32為72W，θ10為45°，LegB為30W，LegA為26W。其他的加工條件與例1所述相同。在600MPM紡出100dpf的纖維(111.11dtex)。圖12為該纖維橫截面圖。纖維上上潤(rùn)滑劑用量約為1%。潤(rùn)滑劑與例1所用相同，上述纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。該纖維的參數(shù)“X”為1.5。
例9本例采用0.61V的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚合物。用8孔噴絲頭擠出，如圖5所示，其中W為0.10mm，X34為2W，X36為58W，X38為24W，θ12＝20°，θ14＝28°，n＝6，其余的擠出和紡絲條件同例1所述。圖13示出纖維橫截面的顯微照片(放585倍)。在3000MPM紡出20dpf(22.22dtex)纖維，纖維上潤(rùn)滑劑用量約為1.7%。潤(rùn)滑劑同例1中所用。上述纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。纖維的參數(shù)“X”約為2.4。
例10本例采用約0.61V的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物。聚合物由圖7所示4孔的噴絲頭擠出，其中孔的尺寸重復(fù)例2所述的尺寸。其余的加工條件除另作說(shuō)明外，與例1所述相同。在600MPM紡出200dpf(222.22dtex)纖維。高聚物擠出量約為71bs/hr(3.18Kg/hr)。圖14示出纖維的光顯微照片(放大150倍)。纖維上潤(rùn)滑劑用量為2.0%。潤(rùn)滑劑同例1所用。上述纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。該纖維的參數(shù)“X”約為2.2。
例11本例采用0.61V的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物，聚合物由圖8所示帶2個(gè)孔口的噴絲頭擠出，其中孔口尺寸重復(fù)例2所述尺寸，其余加工條件與例1所述相同。在600MPM紡出364dpf(404.44dtex)纖維。圖15示出纖維的橫截面)放大150倍)。纖維上潤(rùn)滑劑用量的為2.7%，潤(rùn)滑劑同例1所用，上述纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。該纖維的參數(shù)“X”為2.1。
例12本例采用0.6IV的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物，用圖6所示8孔噴絲頭擠出。其中W為0.10mm，X42為6W。X44為11W，X46為11W，X48為24W，X50為38W，X52為3W，X54為6W，X56為11W，X58為7W，X60為17W，X62為28W，X64為24W，X66為17W，X68為2W，θ16＝45°，θ18＝45°，θ20＝45°，其余的加工條件同例1所述。在600MPM紡出100dpf(111.11dtex)纖維。圖17示出纖維橫截面，纖維上潤(rùn)滑劑用量約1%。潤(rùn)滑劑同例1所用。上述纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。該纖維的參數(shù)“X”為1.3。
例13本例采用0.6I.V.的PET聚合物，用圖6B所示8孔噴絲頭擠出，其中W為0.10mm，X72為8W，X74為8W，X76為12W，X78為8W，X80為24W，X82為18W，X84為8W，X86為16W，X88為24W，X90為18W，X92為2W，θ22＝135°，θ24＝90°，θ26＝45°，θ28＝45°，θ30＝45°，θ32＝45°，θ34＝45°，θ36＝45°，θ38＝45°。在3000m/min紡出20dpf(22.22dtex)纖維，其余的加工條件同例1所述。纖維上潤(rùn)滑劑用量約1%，圖17B示出纖維橫截面，該纖維可沿其表面自動(dòng)輸送Syltint poly Red水溶液。該纖維的“X”值約為2.1。
例14制備可隨意使用的吸收性制品，該制品包括(a)由聚乙烯制成的不滲透液體的底層，(b)由聚丙烯制成的，相當(dāng)親水的可滲透液體的上表層，(c)置于底層與上表層之間的層狀吸收芯體，(d)本發(fā)明的纖維束，吸收性制品上的蓋面或貼面是滲水性很強(qiáng)的無(wú)紡織物，可以是聚酯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，人造絲等織物，優(yōu)選織物是重量很輕的織物，其重范圍為0.3-5.0oz./平方碼(10.17-169.5g/m2)，密度小于0.3g/cc。最適用的織物具有不尋常的高延伸率、柔軟性、易起皺折性等特征，貼面雖然是可滲透水份的，但仍優(yōu)選那種在水份滲透后，吸收性制品接近飽和態(tài)時(shí)，可防止體液反向透過(guò)的貼面，纖維素纖維的紙粕(蓬松紙漿)實(shí)質(zhì)上比貼面更易潤(rùn)濕，并試圖將液體從貼面層吸走，纖維素紙粕可包裹在一張纖維紙內(nèi)，雖然不一定非用纖維紙包裹該纖維素紙粕，但如果該纖維素紙粕很厚，如1英時(shí)或更厚，最好采用纖維紙包裹，這樣，有助于吸收性制品保持所需的形狀，纖維素紙粕亦含有遇水膨脹的水不溶性的吸收性組成。超級(jí)吸收顆粒通常就是遇水膨脹的、水不溶性的、干性固體吸收組成物，如由一種水溶性陰離子的聚電解質(zhì)與一多價(jià)金屬陽(yáng)離子的離子型絡(luò)合物。典型的超級(jí)吸收組合物可見(jiàn)S.H.Ganslaw等人的US4，090，013和US4，043，952。超級(jí)吸收材料可以是單獨(dú)的顆粒，也可粘附到其它已知的超級(jí)吸收組合物上，制成膜帶形狀，也可將超級(jí)吸收材料固定到超級(jí)吸收貯放底層，或只是簡(jiǎn)單地放在貯放層內(nèi)。本發(fā)明的纖維可制成纖維束或纖維捆，直接放在上表層下面，如圖19所示。通過(guò)采用本發(fā)明的纖維束，體液可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散，(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)，由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚一吸收性制品的界面較干爽。
例15可隨意使用的吸收性制品的各組成部分同例14，只是本例中，將本發(fā)明的纖維制成纖維束，放在纖維素紙粕(吸收芯體)內(nèi)如圖21所示，通過(guò)利用本發(fā)明的纖維束，體液如尿可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)，由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚-吸收制品的界面較干爽。
例16可隨意使用的吸收性制品的各組成部分同例14。只是本例中，將本發(fā)明的纖維制成纖維束，直接放在纖維素紙粕(吸收芯體)下面，如圖20所示。通過(guò)利用本發(fā)明的纖維束，體液(如尿)可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚-吸收制品的界面較干燥。
例17可隨意使用的吸收性制品的各組成部分同例14。只是本例中，將本發(fā)明的纖維放到含纖維素紙粕(吸收芯體)的層內(nèi)，使本發(fā)明的人造短纖維與蓬松紙漿(親水性纖維素纖維)充分混合，將本發(fā)明的纖維切割成長(zhǎng)度0.25-6英時(shí)(6.35-152.4mm)的短纖維(參見(jiàn)圖22)，通過(guò)利用本發(fā)明的纖維束，體液(如尿)可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)，由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚-吸收制品的界面較干爽。
例18可隨意使用的吸收性制品的各組成部分同例14。只是本例中，將本發(fā)明纖維的纖維束放到纖維素紙粕(吸收芯體)上、下兩處，如圖26所示，通過(guò)利用本發(fā)明的纖維束，體液(如尿)可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)，由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚-吸收制品的界面較干爽。
例19可隨意使用的吸收性制品的各組成部分同例14。只是本例中，將本發(fā)明纖維的纖維束緊密壓實(shí)到接觸區(qū)內(nèi)(纖維束在接觸區(qū)內(nèi)也可彎曲)，使纖維基本上彼此相互接觸，(由于這些單根纖維表面自動(dòng)輸送性質(zhì)與纖維之間空隙處毛細(xì)管流的聯(lián)合作用，促使了尿或其它體液流體沿纖維縱向迅速移動(dòng))，同時(shí)使纖維束向制品長(zhǎng)度的兩端向外張開(kāi)且基本上彼此不相互接觸，圖24示出了一種可能的安置方式。這種安置方式可使尿從接觸區(qū)迅速移向尿布的外部區(qū)域，通過(guò)利用本發(fā)明的纖維素，體液(如尿)可進(jìn)一步沿吸收制品擴(kuò)散(從而改進(jìn)了穿透性和再潤(rùn)濕性)，由此可更有效地利用提供的吸收面積和超級(jí)吸收材料，也使皮膚-吸收制品的界面較干爽。
例20本發(fā)明的纖維束非常適用于制造含水基墨書(shū)寫(xiě)工具的貯墨筒。除潤(rùn)滑劑用量為3.4%外，余按例1條件制出96/8d/f PET紗線，使這些紗線合股，牽伸1.5倍，經(jīng)受熱穩(wěn)定化處理，卷拉成園柱形筒(直徑0.70cm)且使卷筒密度為約0.10g/cc-0.25g/cc。用8dpf(8.89dtex)PET線做成具有接近園形橫截面的對(duì)照物，采用例1中的潤(rùn)滑劑，用量1%，將其卷拉成同樣大小的園柱形筒，密度范圍亦為約0.10g/cc-0.25g/cc。將這些園柱形筒切成7.95cm的長(zhǎng)度，用Sheaffer Skript(商標(biāo))可洗掉的墨色＃632書(shū)寫(xiě)流體進(jìn)行所有的試驗(yàn)。
圖27是墨水載持容量對(duì)用本發(fā)明纖維和對(duì)照的園形纖維所作卷筒的卷筒密度的曲線圈，該試驗(yàn)基本上包括將墨水滴入放在垂直位置上的重量，已知的卷筒內(nèi)，并在墨水開(kāi)始從卷筒底部滴出時(shí)，測(cè)出卷筒內(nèi)載持的墨水量，該重量(g)被稱(chēng)作被測(cè)卷筒的墨水載持容量。在試驗(yàn)的密度范圍內(nèi)，載持容量的提高范圍約為13%-26%。
圖28示出余留墨水百分?jǐn)?shù)時(shí)對(duì)本發(fā)明的PET纖維和對(duì)照的園形PET纖維制成的卷筒的卷筒密度的曲線圖，余留墨水百分?jǐn)?shù)定義為
(去濕后卷筒中余留的墨水(g))/(墨水載持容量(g)) ×100后卷筒中余留墨水的測(cè)定如下稱(chēng)出卷筒重量，用墨水將其充滿(墨水載持容量)，稱(chēng)出卷筒和墨水的重量，用Type F2Buckeye Filter紙接觸卷筒底部，去濕，直到無(wú)墨水離開(kāi)卷筒為止，稱(chēng)出卷筒和余留墨水的重量，最后減去卷筒重量，確定出卷筒中含留墨水的重量(g)，請(qǐng)注意含本發(fā)明纖維的卷筒具有明顯的優(yōu)越效果。
圖29是可用墨水對(duì)用本發(fā)明纖維和對(duì)照的園截面纖維制成的卷筒的卷筒密度的曲線圖。該試驗(yàn)包括將等于卷筒的墨水載持容量的墨水滴入一定重量的卷筒，用Type F2Buckeye Filter紙接觸卷筒底部，去濕直到無(wú)墨水離開(kāi)卷筒為止。稱(chēng)出卷筒和吸不出來(lái)的墨水的重量，從墨水載持容量(g)中減去吸不出來(lái)的墨水的重量(g)，即可確定可用墨水量(g)。在被試的密度范圍內(nèi)，改進(jìn)的范圍為約15%-30%。
圖30是可用墨水與纖維重量之比對(duì)用本發(fā)明纖維和對(duì)照的園截面纖維制成的卷筒的卷筒密度的曲線圖。注意用本發(fā)明纖維制成的卷筒具有明顯的改進(jìn)之處。
特別結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)描述說(shuō)明，但應(yīng)理解，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，可進(jìn)行各種變換和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種能夠自動(dòng)輸送其表面水份的合成纖維，其中所說(shuō)的纖維滿足方程式(1-xcosθa)＜0式中θa是在一平面膜上測(cè)出的水的向前推進(jìn)和接觸角，該平面膜由與纖維相同的材料制成，若進(jìn)行處理的話，則經(jīng)過(guò)同樣的表面處理，X是纖維橫截面的形狀因子，滿足下列方程X= (Pw)/(4r+(π-2)D)式中Pw是纖維的被潤(rùn)濕周長(zhǎng)，r是限定纖維橫截面的外接園半徑，D是橫穿纖維橫截面的短軸長(zhǎng)度。
2.權(quán)利要求1的纖維，其中2 (r)/(D) 為1.5-5。
3.權(quán)利要求1的纖維，該纖維滿足下列方程yLA·12π·10-4ρdpf·(1-xcosθa)≤-0.3]]>式中γLA是用達(dá)因/厘米，表示的水在空氣中的表面張力，ρ是用g/cc表示的纖維密度，d p f是單根纖維的旦數(shù)。
4.權(quán)利要求1的纖維，其中X約為1.2-5。
5.權(quán)利要求1的纖維，其中單根纖維的旦數(shù)為10-70。
6.權(quán)利要求1的纖維，由選自聚酯、聚丙烯、聚乙烯，一種纖維素酯，和一種尼龍中的一種材料構(gòu)成。
7.權(quán)利要求6的纖維，其上涂復(fù)一層親水性潤(rùn)滑劑。
8.權(quán)利要求1的纖維，其中纖維橫截面上每一凹槽在任一槽深度處的寬度等于或小于槽口處的寬度。
9.一種制備滿足下列方程的纖維和方法(1-xcosθa)＜0式中θa是在一平面膜上測(cè)出的水的向前推進(jìn)的接觸角，該平面膜由與纖維相同的材料制成且經(jīng)過(guò)同樣的表面處理。x是纖維橫截面的形狀因子，滿足下列方程X＝ (Pw)/(4r+(π-2)D)式中Pw是纖維的被潤(rùn)濕周長(zhǎng)，r是限定纖維橫截面的外接園半徑，D是橫穿纖維橫截面的短軸長(zhǎng)度。該方法包括在制造纖維的材料的融點(diǎn)或融點(diǎn)以上溫度下加熱該材料，用帶有至少一個(gè)能制出所需纖維的孔口的噴絲頭擠出該被加熱材料，及進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?br> 10.被放入下列一種或一種以上的制品中的權(quán)利要求1的纖維∶棉塞，吸汗束發(fā)帶或袖口，外科用紗布或傷口敷料，鞋用吸汗及排汗鞋墊，揩擦物，用于服裝干燥器內(nèi)的織物軟化劑條帶，傷口排液管或外科用導(dǎo)管，擦手紙，土工布，運(yùn)動(dòng)襪，散步服，美容敷料器，家俱磨光敷貼器，軟食涂片取樣器，咽喉培養(yǎng)物取樣器，血液分析測(cè)試元件，墨水筒，家用及工業(yè)用除臭器，潤(rùn)濕器織物，滲濕介質(zhì)，矯形模子襯墊，或熔融粉接結(jié)構(gòu)物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的是能夠自動(dòng)輸送其表面上的某些流體，如像水這樣的含水流體的纖維。為了將流體輸送到可被更充分利用的制品的吸收區(qū)域，可將纖維，尤其是纖維束放入吸收性制品如尿布中。
文檔編號(hào)D06M13/295GK1111295SQ9411634
公開(kāi)日1995年11月8日 申請(qǐng)日期1994年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月4日
發(fā)明者博比·馬爾·菲利普斯, 施里蘭·巴格羅迪亞, 威廉·阿爾斯頓·海爾, 哈里·普羅伯特·霍爾, 戴維·奧古斯塔斯·卡西 申請(qǐng)人:伊斯曼化學(xué)公司