專利名稱：：可生物降解的纖維和非織造布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及由可生物降解的聚合物制造的單組分纖維和復(fù)合纖維，以及由這些纖維制造的非織造布、針織物和模塑制品。
背景技術(shù)：
：迄今，已知由天然材料如粘膠人造絲、銅氨人造絲、甲殼質(zhì)和脫乙酰的甲殼質(zhì)和骨膠原組成的可生物降解的纖維，最近又得知一種由脂族聚酯如聚-ε-己內(nèi)酯組成的可生物降解聚合物生產(chǎn)的纖維。雖然，按照定義，這些可生物降解的纖維當(dāng)被置于天然環(huán)境時(shí)會腐爛掉，但是要等到纖維形態(tài)完全消失需花費(fèi)很長時(shí)間。所以，它們會與幾乎不腐爛的纖維如聚酰胺、聚酯和聚丙烯那樣產(chǎn)生同樣的環(huán)境問題。為了解決這些問題，必須使纖維較快地降解和分解。作為含有淀粉的纖維的一個(gè)已知實(shí)例，日本專利申請公報(bào)4-100913公開了一種由聚乙烯醇基聚合物和淀粉組成的可生物降解的纖維。然而，這種纖維生物降解性輕微，完全降解需花費(fèi)很長時(shí)間。本發(fā)明的目的是解決這些問題，并提供一種可生物降解的粘合復(fù)合纖維、一種非織造布、一種針織物和一種纖維組合物等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明者為解決上述問題反復(fù)進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)借助于由某些可生物降解聚合物組合物經(jīng)熔體紡絲形成的纖維達(dá)到了上述目的。本發(fā)明包含下述內(nèi)容。按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種可生物降解纖維，該纖維包含一種由下述(A)、(B)、(C)和(D)組分組成經(jīng)熔體紡絲的可生物降解聚合物組合物(A)淀粉基聚合物(30～70％(重量))，(B)醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解的共聚物以及脂族聚酯(總計(jì)，30～70％(重量))，(C)分解促進(jìn)劑(0～5％(重量))，和(D)增塑劑(0～15％(重量))。按照本發(fā)明的第二方面，提供了按照第一方面的可生物降解纖維，其中所述的可生物降解的聚合物組合物的組分(B)由醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物(纖維重量的30～70％)，和脂族聚酯(0～40％(重量))組成。按照本發(fā)明的第三方面，提供了按照第一或第二方面的可生物降解纖維，其中可生物降解的聚合物組合物由淀粉基聚合物和醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物組成。按照本發(fā)明的第四方面，提供了按照第一或第二方面的可生物降解纖維，其中不含官能基團(tuán)的不飽和單體是選自乙烯、丙烯、異丁烯和苯乙烯中的至少一種；所述的部分水解共聚物的皂化程度為78～98％；部分水解共聚物在纖維中的含量為30～70％(重量)。按照本發(fā)明的第五方面，提供了按照第一或第二方面的可生物降解纖維，其中脂族聚酯是選自由聚-ε-己內(nèi)酯、聚2-羥基丙酸、聚乙交酯和羥基鏈烷酸酯組成的可生物降解的熱塑性聚合物中的至少一種。按照本發(fā)明的第六方面，提供了按照第一或第二方面的可生物降解纖維，其中分解促進(jìn)劑是選自有機(jī)過氧化物、無機(jī)過氧化物、光敏劑和可光分解的聚合物等化合物中的一種。按照本發(fā)明的第七方面，提供了一種由按照第一或第二方面的可生物降解纖維生產(chǎn)的非織造布。按照本發(fā)明的第八方面，提供了一種由按照第一或第二方面的可生物降解纖維生產(chǎn)的針織物。按照本發(fā)明的第九方面，提供了一種由按照第一或第二方面的可生物降解纖維生產(chǎn)的模塑制品。按照本發(fā)明的第十方面，提供了一種可生物降解的復(fù)合纖維，該復(fù)合纖維包含作為第一組分的由下述(A)、(B)、(C)和(D)組分組成的可生物降解的聚合物組合物，和作為第二組分的脂族聚酯，第一組分以并列型或皮芯型排列，于是，便沿長度方向順序出現(xiàn)在所述纖維的至少一部分表面上(A)淀粉基聚合物(30～70％(重量))，(B)醋酸乙烯酯和不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物，以及脂族聚酯(總計(jì)，30～70％(重量))，(C)分解促進(jìn)劑(0～5％重量)，和(D)增塑劑(0～15％重量)。按照本發(fā)明的第十一方面，提供了按照權(quán)利要求10的可生物降解復(fù)合纖維，其中可生物降解聚合物組合物的組分(B)由醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物(纖維重量的30～70％)和脂族聚酯(0～40％重量)組成。按照本發(fā)明的第十二方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的不含官能基團(tuán)的不飽和單體是選自乙烯、丙烯、異丁烯和苯乙烯中的一種；所述的部分水解共聚物的皂化程度為78～98％，在所述纖維中的部分水解共聚物的含量為30～70％重量。按照本發(fā)明的第十三方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解的復(fù)合纖維，其中所述的脂族聚酯是選自由聚-ε-己內(nèi)酯、聚2-羥基丙酸、聚乙交酯和羥基鏈烷酸酯組成的可生物降解的熱塑性聚合物中的至少一種。按照本發(fā)明的第十四方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維，其中分解促進(jìn)劑是選自有機(jī)過氧化物、無機(jī)過氧化物、光敏劑和可光分解的聚合物化合物中的至少一種分解促進(jìn)劑。按照本發(fā)明的第十五方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維，其中至少第一和第二組分之一具有異形橫截面。按照本發(fā)明的第十六方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述纖維的表面用烷基磷酸金屬鹽處理過。按照本發(fā)明的第十七方面，提供了一種生產(chǎn)非織造布的方法，該方法包括通過對按照第十或第十一方面的可生物降解纖維的表面給濕使所述表面軟化的工序。按照本發(fā)明的第十八方面，提供了按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的纖維是卷曲的。按照本發(fā)明的第十九方面，提供了一種由按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的非織造布。按照本發(fā)明的第二十方面，提供了一種由按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的針織物。按照本發(fā)明的第二十一方面，提供了一種由按照第十或第十一方面的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的模塑制品。發(fā)明詳述首先敘述用作單組分纖維或復(fù)合纖維的第一組分的可生物降解聚合物組合物，其中單組分纖維指除復(fù)合纖維之外的纖維。可生物降解聚合物組合物包含淀粉基聚合物、醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物、脂族聚酯、分解促進(jìn)劑和增塑劑。本發(fā)明所使用的淀粉基聚合物包括化學(xué)改性淀粉衍生物(烯丙基醚化淀粉、羧甲基醚化淀粉、羥乙基醚化淀粉、羥丙基醚化淀粉、甲基醚化淀粉、磷酸交聯(lián)淀粉、甲醛交聯(lián)淀粉、表氯醇交聯(lián)淀粉、丙烯醛交聯(lián)淀粉、乙酰乙酸酯化淀粉、乙酸酯化淀粉、丁二酸酯化淀粉、黃原酸酯化淀粉、硝酸酯化淀粉、尿素磷酸酯化淀粉、磷酸酯化淀粉)，化學(xué)分解淀粉(雙醛淀粉、酸處理淀粉、次氯酸氧化淀粉等)，酶改性淀粉(水解糊精、酶分解糊精、直鏈淀粉等)，物理改性淀粉(α-淀粉、分級直鏈淀粉、濕熱處理淀粉等)，原料淀粉(玉米淀粉、歐洲蕨淀粉(brackenstarch)、木薯淀粉(arrowrootstarch)、馬鈴薯淀粉、麥淀粉、木薯淀粉(cassavastarch)、西米淀粉、木薯淀粉(tapiocastarch)、小米淀粉、豆淀粉、藕淀粉(lotus-rootstarch)、荸薺粉和甘薯粉等)。其中最好是馬鈴薯淀粉、玉米淀粉和麥淀粉?？墒褂蒙鲜龅矸刍酆衔镏兄辽僖环N。從可加工性觀點(diǎn)看，優(yōu)選使用熱改性淀粉，它是將含水量為5～30％重量的淀粉，在密閉空間中，高溫如80～290℃、高壓60～300兆帕斯卡下，同時(shí)在水含量以維持形成均勻熔體的條件下，經(jīng)熱處理制備的。醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物(此后稱為“水解共聚物”)是選自使酯酸乙烯酯和由不含官能基團(tuán)的烴組成的不飽和單體共聚形成的共聚物中的至少一種，其中同時(shí)存在著由所得到的共聚物的乙烯酯基團(tuán)經(jīng)部分水解得到的乙烯醇單元、沒有分解的醋酸乙烯酯單元和不飽和單體單元。不含官能基團(tuán)的不飽和單體包括選自乙烯、丙烯、異丁烯和苯乙烯中的至少一種。在這些水解共聚物中，優(yōu)選使用部分皂化的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。最好是皂化程度為78～98％的共聚物。在本發(fā)明中使用的脂族聚酯的實(shí)例包括乙醇酸或2-羥基丙酸的聚合物或其共聚物(聚α-羥基酸)；聚內(nèi)酯，如聚-ε-己內(nèi)酯和聚-β-丙內(nèi)酯；聚羥基鏈烷酸酯，如聚-3-羥基丙酸酯、聚-3-羥基丁酸酯、聚-3-羥基己酸酯、聚-3-羥基庚酸酯、聚-3-羥基戊酸酯、聚-4-羥基丁酸酯，以及由這些材料反應(yīng)形成的共聚物。二醇和二羧酸的縮聚產(chǎn)物的實(shí)例包括聚乙二酸乙二酯、聚丁二酸乙二酯、聚己二酸乙二酯、聚壬二酸乙二酯、聚乙二酸丁二酯、聚丁二酸丁二酯、聚己二酸丁二酯、聚癸二酸丁二酯、聚癸二酸己二酯、聚乙二酸新戊二酯，和這些材料(單體)反應(yīng)形成的共聚物。脂族聚酯的實(shí)例還包括脂族聚酰胺酯聚合物，它們是構(gòu)成上述脂族聚酯的材料(單體)與構(gòu)成脂族聚酰胺的材料(單體)的共縮聚產(chǎn)物，脂族聚酰胺如聚己內(nèi)酰胺(也稱作尼龍-6)、聚己二酰丁二胺(也稱尼龍46)、聚己二酰己二胺(也稱尼龍66)和聚十一酰胺(也稱尼龍12)。其中，最優(yōu)選聚乙交酯(polyglycolides)，如聚-ε-己內(nèi)酯、聚2-羥基丙酸和聚丁二酸丁二酯，或羥基鏈烷酸酯，如聚-3-羥基丁酸酯。加速聚合物分解的添加劑包括例如有機(jī)過氧化物，如過氧化苯甲酰、過氧十二烷基醚、氫過氧化枯烯和過氧叔丁醚，無機(jī)氧化劑，如過硫酸鉀、過硫酸鈉和過硫酸銨，以及光敏劑，如二苯甲酮、金屬螯合物和芳族酮。本發(fā)明所使用的增塑劑包括下述二元醇類、乙醇胺化合物或水等。二元醇的實(shí)例包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、丙二醇、甘油、2，3-丁二烯二醇、1，3-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1，7-庚二醇、1，2-環(huán)己二醇、1，4-環(huán)己二醇、2，3-二甲基-2，3-丁二醇、對稱二苯基乙二醇和苯頻那醇。如上所述，本發(fā)明的可生物降解聚合物組合物包括(A)淀粉基聚合物，(B)水解共聚物和脂族聚酯，(C)分解促進(jìn)劑，(D)增塑劑等。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，組分(A)的含量為30～70％(重量)，在組分(B)中的水解共聚物和脂族聚酯的合計(jì)含量為30～70％(重量)(較好的是水解共聚物為纖維重量的30～70％，脂族聚酯為0～40％(重量))，組分(C)的含量為0～5％(重量)(為了提高填加效果，為0.02～5％重量)，組分(D)的含量為0～15％重量。本發(fā)明中所使用的可生物降解的聚合物組合物的基本組分是淀粉基聚合物和水解共聚物，可生物降解的聚合物組合物可以僅使用這兩類化合物生產(chǎn)。在本發(fā)明中，可在上述可生物降解熱塑性聚合物中，在不削弱本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的范圍內(nèi)，加入各種添加劑，如消光劑、顏料、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑。單根的本發(fā)明可生物降解纖維的生產(chǎn)方法是使用熔體紡絲或紡粘法將上述可生物降解聚合物組合物紡成絲，再按需要進(jìn)行拉伸和卷曲形成可生物降解的纖維。纖維的纖度，對短纖維或復(fù)絲為約0.5～1000旦/根，單絲為約50～5000旦/根。用表面處理劑，如十二烷基磷酸鉀鹽后處理的纖維除具有上述效果之外，還具有耐氣體色牢度。本發(fā)明的復(fù)合纖維使用上述可生物降解聚合物組合物作第一組分，并使用上述脂族聚酯作第二組分?？稍谏鲜隹缮锝到鉄崴苄跃酆衔镏性诓幌魅醣景l(fā)明優(yōu)點(diǎn)的范圍內(nèi)加入各種添加劑，如分解促進(jìn)劑、消光劑、顏料、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑?？梢哉{(diào)節(jié)第一和第二組分的比例，應(yīng)使第一組分的聚合物組合物沿長度方向連續(xù)出現(xiàn)在第二組分的纖維的至少一部分表面上。然而，當(dāng)使用復(fù)合紡絲形成本發(fā)明的纖維時(shí)，優(yōu)選第二組分對第一組分的比(重量比)為30/70至70/30。選擇該比例時(shí)應(yīng)該考慮便于紡絲或便于形成非織造布。本發(fā)明的可生物降解復(fù)合纖維用并列型或皮芯型復(fù)合紡絲生產(chǎn)，再按要求拉伸或卷曲。本發(fā)明的可生物降解復(fù)合纖維也可以由并列型或皮芯型復(fù)合紡粘法生產(chǎn)。雖然纖維的橫截面形狀通?？梢允菆A形的，但當(dāng)纖維用于生產(chǎn)非織造布時(shí)，考慮到手感和其他性能，可以改為異形。該纖維的纖度，短纖維和復(fù)絲為約0.5～1000旦/根，單絲為約50～5000旦/根。雖然熔體紡絲通常是一種價(jià)格性能比高的紡絲方法，但是據(jù)說使用熔體紡絲來紡制淀粉基聚合物是很困難的。作為一種改善該方法的方法，在某些情況下將非生物降解的一般用途的聚合物，如聚乙烯，與淀粉基聚合物共混。然而，因?yàn)檫@類聚合物在自然界中不完全分解，所以會出現(xiàn)環(huán)境問題。通過使用本發(fā)明中使用的可生物降解的聚合物組合物，在某種程度上可減少上述缺點(diǎn)，使制造包括單組分纖維的可生物降解纖維成為可能。然而，為了使紡絲更穩(wěn)定，本發(fā)明還提供了一種由復(fù)合紡絲生產(chǎn)的可生物降解的纖維。具體地說，本發(fā)明的可生物降解纖維的生產(chǎn)包括，由具有一定生物降解性的、可紡性相當(dāng)高的、作為第二組分的脂族聚酯來構(gòu)成纖維的芯，其表面覆蓋著含有生物降解性高的淀粉基聚合物的可生物降解聚合物組合物。水解聚合物和脂族聚酯在可生物降解的聚合物組合物中組合使用的理由，是為了進(jìn)一步改善淀粉基聚合物的可紡性。與單獨(dú)包含脂族聚酯的纖維比較，本發(fā)明的可生物降解的復(fù)合纖維具有較高的生物降解性，并且解決了淀粉基聚合物難以熔體紡絲的問題。淀粉基聚合物的缺點(diǎn)是，長期暴露在空氣中會引起變色。在某些應(yīng)用中，這種變色會使產(chǎn)品價(jià)值降低。在本發(fā)明中，抗氣體變色性經(jīng)沉積上烷基磷酸金屬鹽如十二烷基磷酸鉀鹽制的表面處理劑而得到改善。該表面處理劑的量為0.05～3％(重量)，優(yōu)選0.1～2.5％(重量)，更優(yōu)選為0.15～1.5％(重量)。下面，敘述按照本發(fā)明生產(chǎn)非織造布的方法。當(dāng)包括單纖維或復(fù)合纖維在內(nèi)的本發(fā)明可生物降解纖維以短纖維形式應(yīng)用時(shí)，通過使用梳理機(jī)將原料梳理形成纖維網(wǎng)，然后使纖維網(wǎng)經(jīng)受熱處理，使成分纖維彼此部分熱粘合。這種部分熱粘合可以通過已知的熱粘合方法完成。替代地，纖維網(wǎng)可以是三維纏結(jié)的。這種三維纏結(jié)可以采用稱作高壓流體流工藝的已知方法或使用非織造布針刺機(jī)成形。通過這種部分熱粘合或三維纏結(jié)，非織造布的形態(tài)得以維持。加熱溫度設(shè)定在可生物降解的聚合物組合物熔融或軟化成可流動(dòng)狀態(tài)的溫度，或者在該溫度以上。在復(fù)合纖維的情況下，當(dāng)非織造布在用作纖維的第二組分的聚酯的熔點(diǎn)下或該熔點(diǎn)以下進(jìn)行熱處理時(shí)，便得到良好的手感。本發(fā)明的非織造布由上述可生物降解的纖維組成，其中成分纖維彼此部分地粘結(jié)，或者三維纏結(jié)，或者三維纏結(jié)同時(shí)部分地粘結(jié)。纖維網(wǎng)的熱處理可以通過已知方法進(jìn)行。例如可以使用使纖維網(wǎng)通過由熱軋花輥和金屬光輥組成的輥隙之間的方法、使用熱干燥機(jī)的方法或使用超聲粘合機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于纖維網(wǎng)的高壓流體流處理，可以使用任何已知方法。例如使用其中排列著大量孔徑為0.01～1.0毫米，優(yōu)選0.1～0.4毫米的噴射孔的設(shè)備，噴射出噴射壓力為5～150千克力/厘米2的高壓液體。噴射孔沿與纖維網(wǎng)輸送方向垂直的方向成直線排列?？梢栽诶w維網(wǎng)的一面或者兩面上進(jìn)行這種處理。特別是在一面處理的情況下，假如噴射孔排列成一行以上，噴射壓力在頭幾排逐漸減少，在后幾排增加，能夠得到纏結(jié)密度均勻、手感一致的非織造布。作為高壓液體，通常使用冷水或溫水。噴射孔與纖維網(wǎng)之間的距離應(yīng)盡可能短。這種高壓液流處理可以是緊接的后續(xù)過程或者是單獨(dú)進(jìn)行的過程。在進(jìn)行高壓液流處理之后，從纖維網(wǎng)除去過量水。可以通過使用任何已知的方法除去過量水。例如通過擠壓設(shè)備，如軋水輥將過量水除至某種程度之后，剩余水通過干燥機(jī)，如連續(xù)熱空氣干燥機(jī)除去。除熱粘合之外，用本發(fā)明的可生物降解的纖維制造非織造布的方法還包括一種下述方法，對纖維表面給濕，采用適當(dāng)?shù)姆椒ǜ稍锸估w維交叉點(diǎn)互相粘結(jié)形成非織造布。這個(gè)方法是經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橄鄬τ跓嵴辰Y(jié)法而言能節(jié)約熱能。本發(fā)明的可生物降解纖維可以與其他纖維，如人造纖維素纖維、漿粕、銅銨纖維素纖維、甲殼質(zhì)、脫乙酰的甲殼質(zhì)、骨膠原、棉、亞麻和絲混合，形成非織造布。含有本發(fā)明的纖維的纖維網(wǎng)也可以熱粘合成模塑制品。另外，當(dāng)使用這種纖維生產(chǎn)針織物時(shí)，可將構(gòu)成針織物的纖維的交叉點(diǎn)先進(jìn)行熱粘合，然后再用于編織。當(dāng)生產(chǎn)模塑制品時(shí)，可以使用含有本發(fā)明的可生物降解纖維的非織造布或針織物，但需先將其切割成各種三維形狀。當(dāng)本發(fā)明的可生物降解的纖維以絲束形式使用時(shí)，該纖維可以單獨(dú)使用，或與上述其他纖維混合起來，再制成針織物。工業(yè)應(yīng)用經(jīng)過適當(dāng)加工之后，將本發(fā)明的可生物降解的纖維制造的初級產(chǎn)品用作環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品，包括家用制品，如紙質(zhì)尿布、繃帶、用即棄內(nèi)衣、個(gè)人衛(wèi)生用品、廚房污水槽過濾器和垃圾袋，土木工程材料，如排水材料，農(nóng)用織物，如護(hù)根織物和育秧床以及各種領(lǐng)域的過濾器。下面通過參考優(yōu)選實(shí)施方案來具體描述本發(fā)明。每個(gè)實(shí)例的生物降解性均按下述方法測量生物降解性所使用的樣品是2.5厘米×30厘米的單位面積重量為60克/米2的點(diǎn)粘合非織造布，或10克纖維。將這些樣品放在由聚乙烯/聚丙烯皮芯型單絲制的粗網(wǎng)中，全部浸泡在(1)污泥、(2)土壤、(3)海水、或(4)淡水中持續(xù)一個(gè)月，然后用流動(dòng)水漂洗、干燥，并稱重。將直至樣品重量為初始重量的1/2或1/2以下所經(jīng)歷的最短時(shí)間定義為降解半衰期。實(shí)例1將包含60％(重量)水含量為10％重量的熱改性玉米淀粉，和40％(重量)由30％(摩爾)乙烯與70％(摩爾)醋酸乙烯酯組成的共聚物經(jīng)皂化生成的皂化程度為92％的水解共聚物的可生物降解的聚合物組合物造粒。使用孔徑為0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板和壓縮比為2.0的全螺線螺桿將該組合物在紡絲溫度140℃下熔體紡絲，形成纖度為7旦/根的常規(guī)紗線。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量的0.3％的十二烷基磷酸鉀。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過卷曲機(jī)卷曲使纖維形成12個(gè)卷曲/25毫米的卷曲度。使用切斷機(jī)將該絲束切斷，得到纖度為6旦/根，纖維長度為38毫米的單組分纖維可生物降解纖維。將該可生物降解纖維通過梳理機(jī)進(jìn)行梳理，形成梳理纖維網(wǎng)。將該纖維網(wǎng)通過軋花輥筒在130℃下加工形成單位面積重量為60克/米2的非織造布。將該樣品埋入活性污泥等之中，測定非織造布的生物降解半衰期。其結(jié)果示于表1。實(shí)例2象實(shí)例1中一樣在140℃下將粒狀組合物熔體紡絲制成纖度為7旦/根的單纖維，該組合物包含熱改性玉米淀粉55％(重量)，熔點(diǎn)為60℃、熔體流動(dòng)速率為60(克/10分鐘，在190℃下)的聚-ε-己內(nèi)酯35％(重量)，作為增塑劑的水8％(重量)和甘油2％(重量)。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量為0.3％(重量)的十二烷基磷酸鉀。將紗線按與實(shí)例1相同的條件拉伸和卷曲得到單纖維纖度為6旦/根、纖維長度為38毫米的可生物降解纖維。象實(shí)例1一樣，將該纖維加工成單位面積重量為60克/米2的非織造布，測定該非織造布的降解半衰期。其結(jié)果示于表1。比較例1因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)聚合物組合物難以熔體紡絲，所以采用以下方法紡絲。將15％(重量)玉米淀粉和85％(重量)聚乙烯醇混合，再將該混合物懸浮于水中，使聚合物總含量為20％重量，制得備用溶液。使備用溶液通過孔徑0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板噴射至約120℃的大氣中除去溶劑水，以1.2拉伸比冷拉伸，通過卷曲機(jī)進(jìn)行卷曲，形成12個(gè)卷曲/25毫米卷曲度。使用切斷機(jī)將該絲束切斷，得到單纖維纖度為6旦/根、纖維長度為38毫米的可生物降解短纖維。象實(shí)例1一樣，將這種短纖維加工成單位面積重量為60克/米2的非織造布，測定該非織造布的生物降解性。結(jié)果示于表1。比較例2將熔體流動(dòng)速率為14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下，按照J(rèn)ISK-7210測定)、熔點(diǎn)為114℃的可生物降解的聚丁二酸丁二酯在如下條件下進(jìn)行熔體紡絲。使用孔徑為0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板和壓縮比為2.0的全螺線螺桿將該組合物在紡絲溫度210℃下熔體紡絲，形成纖度為7旦/根的常規(guī)紗線。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量的0.3％的十二烷基磷酸鉀。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過卷曲機(jī)卷曲使纖維形成12個(gè)卷曲/25毫米的卷曲度。使用切斷機(jī)將該絲束切斷，進(jìn)行得到單纖維纖度6旦/根、纖維長度38毫米的自降解短纖維。將這種短纖維通過梳理機(jī)梳理，制成梳理纖維網(wǎng)，按與實(shí)例1相同的方法形成單位面積重量為60克/米2的非織造布。測定該樣品生物降解性。結(jié)果示于表1。生物降解性測定的結(jié)果表明，在所有條件下，實(shí)例1的纖維重量在4個(gè)月內(nèi)均下降至1/2或1/2以下。比較例1的纖維的生物降解性與實(shí)例1的纖維相似，但是難以熔體紡絲。比較例2的纖維的生物降解性差，重量降低需花費(fèi)20個(gè)月或20個(gè)月以上。表1在不同環(huán)境中生物降解半衰期在土壤中在污泥中在海水中在淡水中熔體紡絲性能實(shí)例14個(gè)月2個(gè)月3個(gè)月4個(gè)月好實(shí)例26個(gè)月4個(gè)月3個(gè)月4個(gè)月好比較例14個(gè)月2個(gè)月3個(gè)月4個(gè)月差比較例216個(gè)月8個(gè)月12個(gè)月20個(gè)月好實(shí)例3將包含熱改性玉米淀粉50％(重量)、由乙烯30％(摩爾)和醋酸乙烯酯70％(摩爾)組成的共聚物經(jīng)皂化生產(chǎn)的皂化程度為90％的水解共聚物40％(重量)、作為增塑劑的水10％(重量)的可生物降解的聚合物組合物造粒，用作皮組分；將熔體流動(dòng)速率為14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下)熔點(diǎn)為114℃的聚丁二酸丁二酯用作芯組分。通過使用孔徑為0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板將這些組分在紡絲溫度為140℃、皮/芯比為1/1(重量)的條件下熔體紡絲，形成纖度為7旦/根的未拉伸紗線。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量為0.03％(重量)十二烷基磷酸鉀。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過卷曲機(jī)進(jìn)行卷曲，形成12個(gè)卷曲/25毫米的卷曲度，切斷為38毫米長，形成單纖維纖度為6旦/根的復(fù)合纖維。將該纖維埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例4使用在實(shí)例3中生產(chǎn)的可生物降解的復(fù)合纖維作原料，通過梳理機(jī)形成纖維網(wǎng)。通過使用空氣穿透加工機(jī)在140℃下將該纖維網(wǎng)加工成每單位面積重量為60克/米2的非織造布。將該非織造布埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例5將在實(shí)例3中所得到的可生物降解的纖維與纖度為1.5旦/根纖維長度為51毫米的人造纖維素纖維以重量比1/1混合，用作原料，通過梳理機(jī)形成纖維網(wǎng)。在水流噴射于該纖維網(wǎng)之后，纖維交叉點(diǎn)結(jié)合形成單位面積重量為60克/米2的非織造布。將該非織造布埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例6將包含熱改性玉米淀粉50％(重量)、由乙烯30％(摩爾)和醋酸乙烯酯70％(摩爾)組成的共聚物經(jīng)皂化生產(chǎn)的皂化程度為90％的水解共聚物40％(重量)、作為增塑劑的水8％重量和另一種增塑劑甘油2％重量的可生物降解的聚合物組合物造粒，用作皮組分；將熔體流動(dòng)速率為14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下)熔點(diǎn)為114℃的聚丁二酸丁二酯用作芯組分。通過使用孔徑為0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板將這些組分在紡絲溫度為140℃、皮/芯比為1/1(重量)的條件下熔體紡絲，形成纖度為7旦/根的未拉伸紗線。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量為0.03％(重量)十二烷基磷酸鉀。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過卷曲機(jī)進(jìn)行卷曲，形成12個(gè)卷曲/25毫米的卷曲度，切斷為38毫米長，形成單纖維纖度為6旦/根的復(fù)合纖維。將該纖維埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例7使用在實(shí)例6中生產(chǎn)的可生物降解的復(fù)合纖維作原料，通過梳理機(jī)形成纖維網(wǎng)。通過使用空氣穿透加工機(jī)在140℃下將該纖維網(wǎng)加工成每單位面積重量為60克/米2的非織造布，將該非織造布埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例8將包含熱改性玉米淀粉50％(重量)、由乙烯30％(摩爾)和醋酸乙烯酯70％(摩爾)組成的共聚物經(jīng)皂化生產(chǎn)的皂化程度為90％的水解共聚物40％(重量)、作為增塑劑的水8％重量和作為另一種增塑劑的甘油2％重量的可生物降解的聚合物組合物造粒，用作皮組分；將熔體流動(dòng)速率14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下)熔點(diǎn)為114℃的聚丁二酸丁二酯用作芯組分。通過使用具有改善橫截面的孔徑為1.0毫米350個(gè)孔的噴絲板將這些組分在紡絲溫度為140℃皮芯比為1/1重量的條件下熔體紡絲形成纖度為7旦/根的未拉伸紗線。從改善橫截面的噴絲板擠出的纖維截面是Y形態(tài)、環(huán)形皮。作為表面后處理劑，十二烷基磷酸鉀以相對于纖維重量的0.3％重量沉積。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過使用卷曲機(jī)卷曲形成12個(gè)卷曲/25厘米，切斷為38毫米長，形成單纖維纖度為6旦/根的復(fù)合纖維。將該纖維埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。實(shí)例9將包含熱改性玉米淀粉50％(重量)、作為增塑劑的水8％(重量)和甘油2％(重量)，和具有熔體流動(dòng)速率14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下)熔點(diǎn)95℃的聚丁二酸乙二酯40％(重量)的可生物降解的聚合物組合物造粒，用作皮組分，將在實(shí)例8和其他實(shí)例中所用的聚丁二酸丁二酯用作芯組分。通過孔徑為1.0毫米350個(gè)孔的噴絲板將這些組分在紡絲溫度140℃和皮芯比1/1重量的條件下熔體紡絲形成纖度為7旦/根的未拉伸紗。將該纖維在與實(shí)例1相同的條件下拉伸并卷曲，形成單纖維纖度為6旦/根的復(fù)合纖維。該纖維生物降解性實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表2。比較例3將熔體流動(dòng)速率14(克/10分鐘，在2.16千克力，190℃下)熔點(diǎn)95℃的聚丁二酸乙二酯用作皮組分，將熔點(diǎn)114℃的聚丁二酸丁二酯用作芯組分。通過使用孔徑為0.8毫米350個(gè)孔的噴絲板將這些組分在紡絲溫度為140℃皮芯比為1/1重量的條件下熔體紡絲形成纖度為7旦/根的未拉伸紗線。作為表面后處理劑，沉積上相對于纖維重量0.3％(重量)的十二烷基磷酸鉀。將該紗線以1.2拉伸比冷拉伸之后，通過卷曲機(jī)卷曲，形成12個(gè)卷曲/25毫米的卷曲度，切斷為38毫米長，形成單纖維纖度為6旦/根的復(fù)合纖維。將該纖維埋在活性污泥和其他介質(zhì)中，測定該纖維的生物降解半衰期。結(jié)果示于表2。比較例4將在比較例3中生產(chǎn)的可生物降解的復(fù)合纖維用作原料，通過使用梳理機(jī)形成纖維網(wǎng)。通過使用空氣穿透加工機(jī)在100℃下將該纖維網(wǎng)加工成單位面積重量為60克/米2的非織造布。將該非織造布埋于活性污泥和其他介質(zhì)中，測定生物降解性。表2表明，在實(shí)例3、6、8、9和比較例3中所生產(chǎn)的纖維都具有良好的可紡性。雖然實(shí)例4、5和7的纖維加工成非織造布的可加工性良好，但比較例4的纖維的可加工性為中等。在實(shí)例3和6中生產(chǎn)的纖維和從這些纖維生產(chǎn)的非織造布均幾乎不變色。生物降解性測定的結(jié)果表明，在實(shí)例3、6和9中生產(chǎn)的所有纖維的重量在1年之內(nèi)減少一半，而在比較例3中生產(chǎn)的纖維需要生物降解1年以上。在上述實(shí)例中生產(chǎn)的非織造布生物降解迅速。僅包含比較例3和4的聚酯的纖維和由這些纖維生產(chǎn)的非織造布的生物降解性比按照本發(fā)明生產(chǎn)的纖維和非織造布差。表2</tables>本發(fā)明的可生物降解的復(fù)合纖維能經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)，并能在各種環(huán)境中，如土壤、污泥、海水和淡水中，以很短時(shí)間生物降解。采用加熱或給濕也能很容易地將該纖維加工成非織造布，或者針織物和模塑制品。這些產(chǎn)品同樣都具有高生物降解性。所以按照本發(fā)明能夠經(jīng)濟(jì)地提供環(huán)境友好、可生物降解纖維和由這些纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品，本發(fā)明的實(shí)際意義巨大。權(quán)利要求1.一種可生物降解纖維，該纖維包含一種由下述(A)、(B)、(C)和(D)組分組成經(jīng)熔體紡絲的可生物降解聚合物組合物(A)淀粉基聚合物(3～70％(重量))，(B)醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解的共聚物以及脂族聚酯(總計(jì)，30～70％(重量))，(C)分解促進(jìn)劑(0～5％(重量))，和(D)增塑劑(0～15％(重量))。2.按照權(quán)利要求1的可生物降解纖維，其中所述的可生物降解的聚合物組合物的組分(B)由醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物(纖維重量的30～70％)，和脂族聚酯(0～40％(重量))組成。3.按照權(quán)利要求1或2的可生物降解的纖維，其中所述的可生物降解的聚合物組合物由淀粉基聚合物和醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物組成。4.按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維，其中所述的不含官能基團(tuán)的不飽和單體是選自乙烯、丙烯、異丁烯和苯乙烯中的至少一種；所述的部分水解共聚物的皂化程度為78～98％；在所述纖維中的所述部分水解共聚物的含量為30～70％(重量)。5.按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維，其中所述的脂族聚酯是選自由聚-ε-己內(nèi)酯、聚2-羥基丙酸、聚乙交酯和羥基鏈烷酸酯組成的可生物降解的熱塑性聚合物中的至少一種。6.按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維，其中所述的分解促進(jìn)劑是選自有機(jī)過氧化物、無機(jī)過氧化物、光敏劑和可光分解的聚合物等化合物中的一種。7.由按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維生產(chǎn)的非織造布。8.由按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維生產(chǎn)的針織物。9.由按照權(quán)利要求1或2的可生物降解纖維生產(chǎn)的模塑制品。10.一種可生物降解的復(fù)合纖維，該復(fù)合纖維包含作為第一組分的由下述(A)、(B)、(C)和(D)組分組成的可生物降解的聚合物組合物，和作為第二組分的脂族聚酯，所述的第一組分以并列型或皮芯型排列，于是，便沿長度方向順序出現(xiàn)在所述纖維的至少一部分表面上(A)淀粉基聚合物(30～70％(重量))，(B)醋酸乙烯酯和不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物，以及脂族聚酯(總計(jì)，30～70％(重量))，(C)分解促進(jìn)劑(0～5％重量)，和(D)增塑劑(0～15％重量)。11.按照權(quán)利要求10的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的可生物降解聚合物組合物的組分(B)由醋酸乙烯酯與不含官能基團(tuán)的不飽和單體的部分水解共聚物(纖維重量的30～70％)和脂族聚酯(0～40％重量)組成。12.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的不含官能基團(tuán)的不飽和單體是選自乙烯、丙烯、異丁烯和苯乙烯中的至少一種；所述的部分水解共聚物的皂化程度為78～98％，在所述纖維中的所述部分水解共聚物的含量為30～70％重量。13.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的脂族聚酯是選自由聚-ε-己內(nèi)酯、聚2-羥基丙酸、聚乙交酯和羥基鏈烷酸酯組成的可生物降解的熱塑性聚合物中的至少一種。14.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的分解促進(jìn)劑是選自有機(jī)過氧化物、無機(jī)過氧化物、光敏劑和可光分解的聚合物化合物中的至少一種分解促進(jìn)劑。15.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述的第一和第二組分至少之一具有異形截面。16.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述纖維的表面經(jīng)烷基磷酸金屬鹽處理。17.一種生產(chǎn)非織造布的方法，該方法包括通過對按照權(quán)利要求10或11的可生物降解的纖維的表面給濕使所述表面軟化的工序。18.按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維，其中所述纖維是卷曲的。19.從按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的非織造布。20.從按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的針織物。21.從按照權(quán)利要求10或11的可生物降解復(fù)合纖維生產(chǎn)的模塑制品。全文摘要一種由可生物降解的樹脂組合物經(jīng)熔體紡絲生產(chǎn)的單纖維,該可生物降解的樹脂組合物包含淀粉樹脂、包含醋酸乙烯酯與沒有任何官能基團(tuán)的不飽和單體的共聚物的部分水解產(chǎn)物、脂族聚酯、分解促進(jìn)劑和增塑劑;和一種可生物降解的共軛纖維,該共軛纖維包含由上述可生物降解的樹脂組合物組成的第一組分,和由脂族聚酯組成的第二組分;它們以平行或皮芯狀排列,使上述第一組分沿纖維長向連續(xù)存在于纖維的至少部分表面上。由這類纖維制造了非織造布、機(jī)織物和針織物以及模塑制品。本發(fā)明的目的是通過熔體紡絲提供一種可生物降解的、非織造布成型性能優(yōu)良的纖維,提供由該纖維制造的非織造布、機(jī)織物、針織物和模塑制品。文檔編號D01F6/52GK1181789SQ96193278公開日1998年5月13日申請日期1996年1月11日優(yōu)先權(quán)日1995年2月14日發(fā)明者中裕司,谷口雅彥申請人:智索股份有限公司