CN103180508A - 高强度特种纸 - Google Patents

Abstract

提供包含至少一个无纺网幅层的高强度特种纸。该无纺网幅层包含多个第一纤维、多个纤维素纤维和粘合剂。该第一纤维包含水不分散性合成聚合物并具有不同于该纤维素纤维的构造和/或组成。该第一纤维具有小于25毫米的长度和小于5微米的最小横向尺寸。该无纺网幅层包含至少至少10重量%的第一纤维、至少10重量%的纤维素纤维和至少1重量%的粘合剂。该特种纸表现出优异的强度和耐久性。

Description

高强度特种纸

相关申请

本申请要求2010年10月21日提交的美国临时申请系列号61/405,304的优先权，其公开内容经此引用并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及高强度特种纸和用作高强度特种纸的无纺纤维网幅。

相关领域描述

特种纸产品在消费市场随处可见，并可用于各种各样的产品，如柔性包装和食品包装材料。特种纸因其高强度和耐久性常常用于包装材料。

尽管许多特种纸表现出高强度和耐久性，为了获得所需的强度和耐久性，这些特种纸的多个层是必须的。例如，使用特种纸的产品与包装通常要求许多层特种纸以获得所需强度和耐久性。因此，由于对多个层的需要，这增加了制造来自特种纸的产品的生产成本。

因此，需要表现出高强度和耐久性的特种纸。

发明概述

在本发明的一种实施方案中，提供了包含高强度特种纸的制品，所述高强度特种纸包含至少一个无纺网幅层。该无纺网幅层可以包含多个第一纤维、多个第二纤维和粘合剂。该第一纤维可以包含水不分散性合成聚合物，该第二纤维是纤维素纤维。该第一纤维可以具有小于25毫米的长度和小于5微米的最小横向尺寸。此外，该第一纤维构成该无纺网幅层的至少10重量%，该第二纤维构成该无纺网幅层的至少10重量%，该粘合剂构成所述无纺网幅层的至少1重量%。该无纺网幅层具有至少0.5千克/15毫米的抗张强度（TAPPI T494）和不超过300克/平方米的基重（TAPPI410）。

附图概述

在本文中参考下列附图描述本发明的实施方案，其中：

图1a、1b和1c是三种不同构造的纤维的横截面图，特别描述了如何确定与该纤维的尺寸和形状有关的各种测量；

图2是含有色带纤维的无纺网幅的横截面图，特别描述了其中所含的色带纤维的取向。

发明详述

本发明提供表现出高强度和耐久性的特种纸。

本发明的高强度特种纸由水不分散性微纤维构成的至少一个无纺网幅层组成。“无纺网幅”在本文中定义为未经机织或针织操作而直接由纤维制成的网幅。本文中所用的术语“微纤维”意在指最小横向尺寸小于5微米的纤维。本文中所用的“最小横向尺寸”是指通过外部卡钳法垂直于该纤维伸长轴测得的纤维的最小尺寸。本文中所用的“外部卡钳法”是指测量纤维外径的方法，其中测得的尺寸是分隔纤维位于其间且各平行线在纤维通常相对一侧上接触纤维外表面的两条共面平行线的距离。图1a、1b和1c描述了在各种纤维横截面中如何测量这些尺寸。在图1a、1b和1c中，“TDmin”是最小横向尺寸，“TDmax”是最大横向尺寸。

形成所述特种纸的该无纺网幅表现出对特种纸而言合意的强度和耐久性。例如，该无纺网幅可以包含根据TAPPI410测得的至少5、10、15或20克/平方米和/或不超过300、250、200、100、50或25克/平方米的基重。此外，该无纺网幅可以具有根据TAPPI403测得的至少10、25、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450或500psi的Mullen爆破强度。此外，该无纺网幅可以具有根据TAPPIT494测得的至少0.1、0.5、1、2、4、8、10、15、20或30千克/15毫米的抗张强度。

本发明的特种纸可用于例如柔性包装、土工织物、建筑材料、医药材料、安全纸、电气材料、催化载体膜、绝热材料、标签、食品包装材料、印刷纸和出版纸。

在本发明的一种实施方案中，提供制造适于用作特种纸的无纺网幅的方法。所述方法可以包括下列步骤：

（a）将至少一种水分散性磺基聚酯和一种或多种不与所述磺基聚酯混溶的水不分散性合成聚合物纺成多组分纤维，其中所述多组分纤维具有多个包含该水不分散性合成聚合物的区域（domain），由此该区域基本上被插入到所述区域之间的磺基聚酯彼此隔离；其中该多组分纤维具有小于大约15旦尼尔/长丝的纺成旦数；其中该水分散性磺基聚酯表现出在240℃下在1弧度/秒的应变速率下测得的小于大约12,000泊的熔体粘度；并且其中该磺基聚酯包含二酸或二醇残基总摩尔数的小于大约25摩尔%的至少一种磺基单体的残基；

（b）将步骤a）的多组分纤维切割至小于25、10或2毫米但大于0.1、0.25或0.5毫米的长度以制造多组分短纤维；

（c）将所述多组分短纤维与水接触以除去所述磺基聚酯，由此形成包含所述水不分散性合成聚合物的水不分散性微纤维的湿浆板（wet lap）；

（d）对水不分散性微纤维的湿浆板施以湿法成网以制造所述无纺网幅；和

（e）任选地将粘合剂分散液施加到该无纺网幅上并干燥该无纺网幅和在其上的粘合剂分散液。

在本发明的一种实施方案中，该无纺网幅的至少5、10、15、20、30、40或50重量%和/或不超过90、75或60重量%包含该水不分散性微纤维。

在本发明的另一种实施方案中，在步骤b）中，将步骤a）的多组分纤维切割至小于10、5或2毫米但大于0.1、0.25或0.5毫米的长度。

该粘合剂分散液可以通过本领域已知的任何方法施加到该无纺网幅上。在一种实施方案中，通过将该粘合剂分散液喷涂或滚压到该无纺网幅上，将该粘合剂分散液以水分散体形式施加到该无纺网幅。在另一种实施方案中，该粘合剂分散液可以在经湿法成网非织造法形成该无纺网幅前与该水不分散性微纤维混合。在施加该粘合剂分散液后，可以对该无纺网幅和该粘合剂分散液施以干燥步骤以便令该粘合剂定形。

该粘合剂分散液可以包含合成树脂粘合剂和/或酚醛树脂粘合剂。该合成树脂粘合剂选自丙烯酸类共聚物、苯乙烯类共聚物、乙烯基共聚物、聚氨酯、磺基聚酯及其组合。在磺基聚酯粘合剂的情况下，进一步的实施方案可以包含具有不同的聚合物组成，特别是不同的磺基单体含量的不同磺基聚酯的共混物。例如，该磺基聚酯的至少一种包含至少15摩尔%的磺基单体和至少45摩尔%的CHDM和/或该磺基聚酯的至少一种包含小于10摩尔%的磺基单体和至少70摩尔%的CHDM。存在于磺基聚酯中的磺基单体的量极大地影响其渗水性和/或抗水性。在另一种实施方案中，该粘合剂可以由包含至少一种亲水性磺基聚酯和至少一种疏水性磺基聚酯的磺基聚酯共混物组成。可用作粘合剂的亲水性磺基聚酯的一个实例是EASTMAN的Eastek

。同样地，可用作粘合剂的疏水性磺基聚酯的一个实例包括EASTMAN的Eastek

因此取决于所需的粘合剂渗水性，可以将这两种磺基聚酯共混。取决于该无纺网幅的所需最终用途，该粘合剂可以是亲水性或疏水性的。

使用粘合剂可以提高该无纺网幅的多种性质，尤其是当该粘合剂组合物中包括磺基聚酯时。例如，当使用磺基聚酯粘合剂时，该无纺网幅可以表现出大于1.5、2.0、3.0或3.5千克/15毫米的干抗张强度和/或大于1.0、1.5、2.0或2.5千克/15毫米的湿抗张强度。类似地，当使用磺基聚酯粘合剂时，该无纺网幅可以表现出大于420、460或500克的撕破强力和/或大于50、60或70psig的爆破强度。此外，取决于所用粘合剂的性质（例如疏水性或亲水性），该无纺网幅可以表现出小于20、15或10秒和/或大于5、50、100、120或140秒的Hercules Size。通常，该粘合剂分散液可以构成该无纺网幅的至少1、2、3、4、5或7重量%和/或该无纺网幅的不超过40、30、20、15或12重量%。

不溶的或干燥的磺基聚酯已知可以牢固地粘结结合到一大批基底上，所述基底包括但不限于短纤桨、棉纱、丙烯酸树脂、人造丝、莱赛尔（lyocell）、PLA（聚交酯）、醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸环己二醇酯、共聚多酯、聚酰胺（例如尼龙）、不锈钢、铝、处理过的聚烯烃、PAN（聚丙烯腈）和聚碳酸酯。由此，磺基聚酯充当该无纺网幅的优异粘合剂。因此，当使用磺基聚酯粘合剂时，我们的新型无纺网幅可以具有多种功能。

该无纺网幅可以进一步包含涂层。在对无纺网幅与粘合剂分散液施以干燥后，可以将涂层施加到该无纺网幅上。该涂层可以包含装饰涂层、印刷墨水、阻隔涂层、粘合剂涂层和/或热密封涂层。在另一个实施例中，该涂层可以包含液体阻隔层和/或微生物阻隔层。

在制造该无纺网幅、加入任选粘合剂后和/或在添加该任选涂层后，该无纺网幅可以经受热定形步骤，所述热定形步骤包括将该无纺网幅加热到至少100℃的温度，更优选加热到至少大约120℃。该热定形步骤缓和了纤维内部应力，并辅助制造尺寸稳定的织物产品。优选当热定形材料再加热至其在热定形步骤过程中加热达到的温度时，其表现出小于其原始表面积的大约10、5或1%的表面积收缩。但是，如果对该无纺网幅施以热定形，之后该无纺网幅可能无法在使用后再制浆和/或通过将该无纺网幅再制浆而回收。

本文中所用的术语“可再制浆”指的是未施以热定形并且能够根据TAPPI标准以3,000rpm在1.2%的稠度下在5,000、10,000或15,000转后分解的任何无纺网幅。

在本发明的另一方面，该无纺网幅可以进一步包含至少一种或多种附加纤维。该附加纤维可以具有与水不分散性微纤维相比不同的组成和/或构造（例如长度、最小横向尺寸、最大横向尺寸、横截面形状或其组合），并且取决于要制造的无纺网幅的类型可以是本领域已知的任何纤维。在本发明的一种实施方案中，其它纤维可以选自纤维素纤维浆、无机纤维（例如，玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维及其组合）、聚酯纤维、尼龙纤维、聚烯烃纤维、人造丝纤维、莱赛尔纤维、纤维素酯纤维、使用后回收的纤维（post consumer recycledfiber）及其组合。该无纺网幅可以以该无纺网幅的至少10、15、20、25、30或40重量%和/或该无纺网幅的不超过99、98、95、90、85、80、70、60或50重量%的量包含附加纤维。在一种实施方案中，该附加纤维是占该无纺网幅的至少10、25或40重量%和/或不超过80、70、60或50重量%的纤维素纤维。该纤维素纤维可以包含阔叶木浆纤维、针叶木浆纤维和/或再生的纤维素纤维。

在一种实施方案中，水不分散性微纤维、至少一种或多种附加纤维和粘合剂的组合构成该无纺网幅的至少75、85、95或98重量%。

该无纺网幅可以进一步包含一种或多种添加剂。该添加剂可以在对湿浆板施以湿法成网或干法成网过程之前添加到水不分散性微纤维的湿浆板中。该添加剂还可以作为任选粘合剂或涂料组合物的成分添加到该湿法成网无纺织物中。添加剂包括但不限于淀粉、填料、光和热稳定剂、抗静电剂、挤出助剂、染料、防伪标记、滑爽剂、增韧剂、增粘剂、氧化稳定剂、UV吸收剂、着色剂、颜料、遮光剂（消光剂）、荧光增白剂、填料、成核剂、增塑剂、粘度改进剂、表面改性剂、杀菌剂、消泡剂、润滑剂、热稳定剂、乳化剂、消毒剂、冷流抑制剂、支化剂、油、蜡和催化剂。在一种实施方案中，该无纺网幅包含荧光增白剂和杀菌剂。该无纺网幅可以包含至少0.05、0.1或0.5重量%和/或不超过10、5或2重量%的一种或多种添加剂。

在本发明的一种实施方案中，用于制造无纺网幅的短切微纤维是衍生自具有条纹构造的多组分纤维的色带纤维。此类色带纤维可以表现出至少2:1、6:1或10:1和/或不超过100:1、50:1或20:1的横向长宽比。本文中所用的“横向长宽比”指的是纤维的最大横向尺寸对该纤维的最小横向尺寸的比。本文中所用的“最大横向尺寸”是通过上述外部卡钳法垂直于该纤维伸长轴测得的纤维的最大尺寸。

尽管在本领域已知的是横向长宽比为1.5:1或更大的纤维可以通过原纤化基础构件（例如片材或根纤维）制得，根据本发明的一种实施方案提供的该色带纤维并非通过将片材或根纤维原纤化以制造具有附着于其上的微纤维的“覆绒毛的”片材或根纤维来制造的。相反，在本发明的一种实施方案中，用于该无纺网幅的色带纤维的少于50、20或5重量%接合到具有与所述色带纤维相同组成的基础构件上。在一种实施方案中，该色带纤维衍生自具有所述色带纤维作为其组分的条纹状多组分纤维。

当本发明的无纺网幅包含短切色带纤维时，该无纺网幅中的色带微纤维的至少50、75或90重量%的主横轴可以以与该无纺网幅的最接近表面成小于30、20、15或10度的角度取向。本文中所用的“主横轴”指的是垂直于该纤维伸长方向并贯穿该纤维外表面上两点（在这两点之间通过上述外部卡钳法测得该纤维的最大横向尺寸）的轴。可以通过提高湿法成网工艺中的纤维稀释和/或在该无纺网幅形成后机械挤压该无纺网幅来促进无纺网幅中色带纤维的这种取向。图2描述了如何确定色带纤维相对于该主横轴的取向角度。

通常，由衍生自多组分纤维的水不分散性微纤维制造无纺网幅的制造方法可以分为以下几组：干法成网、湿法成网以及这些方法彼此或与其它非织造法的组合。

通常，干法成网的无纺网幅用设计为在干燥状态下处理纤维的切断纤维加工机械制得。这些包括机械过程，如梳理、空气动力和其它气流成网途径。还包括在这一分类中的是由丝束形式的长丝、由切断纤维组成的织物以及缝编长丝或纱线（即缝编法非织织物）制成的无纺网幅。梳理是解开、清洁并混合纤维以制造用于进一步加工成无纺网幅的网幅的方法。该方法主要是调整（align）该纤维，所述纤维通过机械缠结和纤维-纤维摩擦力以网幅形式固定在一起。粗梳机（例如罗拉粗梳机）通常配置具有一个或多个主液压缸、辊或固定顶部、一个或多个落纱机，或这些主要部件的各种组合。梳理动作是在一系列交互工作的粗梳机辊上的粗梳机点之间水不分散性微纤维的精梳或加工。粗梳机的类型包括罗拉粗梳机、纺毛梳理机、梳棉机和无规粗梳机（random cards）。回丝机也可用于调整这些纤维。

干法成网法中的水不分散性微纤维也可以通过气流成网来调整。通过气流将这些纤维引导到收集器上，所述收集器可以是平坦的输送机或鼓轮。

湿法成网法涉及使用造纸技术以制造无纺网幅。这些无纺网幅用与制浆纤维化（例如锤磨机）和纸张成型（例如将纸浆泵送到设计为处理流体中的短纤维的连续筛网上）相关的机械制造。

在湿法成网法的一种实施方案中，水不分散性微纤维悬浮在水中，送至成型装置，在成型装置中，水通过成型筛网沥干，纤维沉积在网线上。

在湿法成网法的另一种实施方案中，水不分散性微纤维在筛或金属丝网上脱水，该筛或金属筛网在水力圆网成形器入口处在脱水模块（例如吸水箱和curatures）上以高至1,500米/分钟的高速旋转。将该片材脱水至固含量为大约20至30%。随后将该片材挤压并干燥。

在湿法成网法的另一种实施方案中，提供一种方法，包括：

（a）任选地，用水冲洗水不分散性微纤维；

（b）向所述水不分散性微纤维中加入水以制造水不分散性微纤维浆料；

（c）任选向所述水不分散性微纤维浆料中加入其它纤维和/或添加剂；和

（d）将所述水不分散性微纤维水浆料转移到湿法成网非织造区以制造该无纺网幅。

在步骤（a）中，冲洗的次数取决于对所述水不分散性微纤维所选择的特定用途。在步骤（b）中，将足够的水添加到该微纤维以便将其送至湿法成网非织造区。

步骤（d）中的湿法成网非织造区包括可以制造湿法成网无纺网幅的任何本领域已知设备。在本发明的一种实施方案中，该湿法成网非织造区包括至少一种筛网、丝网或筛子以便从所述水不分散性微纤维浆料中除去水。

在本发明的另一种实施方案中，所述水不分散性微纤维浆料在转移到湿法成网非织造区之前混合。

该无纺网幅可以通过以下手段结合在一起：1）机械纤维抱合力和在网幅或垫中咬合；2）熔融纤维的各种技术，包括使用粘合纤维和/或利用某些聚合物和聚合物共混物的热塑性性质；3）使用粘合树脂，如淀粉、酪蛋白、纤维素衍生物或合成树脂，如丙烯酸类共聚物胶乳、苯乙烯类共聚物、乙烯基共聚物、聚氨酯或磺基聚酯；4）使用粉末粘结剂；或5）其组合。该纤维通常以随机方式沉积，尽管在一个方向上取向是有可能的，接着使用上述方法之一粘合。在一种实施方案中，该微纤维可以基本均匀地分布在整个无纺网幅中。

该无纺网幅还可以包含一个或多个水分散性纤维、多组分纤维或微旦纤维的层。

该无纺网幅还可以包括各种粉末和颗粒以改善无纺网幅的吸收性及其充当其它添加剂的载体的能力。粉末和颗粒的实例包括但不限于滑石、淀粉、各种吸水性、水分散性或水溶胀性聚合物（例如高吸水性聚合物、磺基聚酯和聚乙烯醇）、二氧化硅、活性炭、颜料和微胶囊。如前所述，也可以存在添加剂，但并非必须，如具体用途所需。添加剂的实例包括但不限于填料、光和热稳定剂、抗静电剂、挤出助剂、染料、防伪标记、滑爽剂、增韧剂、增粘剂、氧化稳定剂、UV吸收剂、着色剂、颜料、遮光剂（消光剂）、荧光增白剂、填料、成核剂、增塑剂、粘度改进剂、表面改性剂、杀菌剂、消泡剂、润滑剂、热稳定剂、乳化剂、消毒剂、冷流抑制剂、支化剂、油、蜡和催化剂。

该无纺网幅可以进一步包含水分散性膜，所述水分散性膜包含至少一种第二水分散性聚合物。该第二水分散性聚合物可以与用于本发明的纤维与无纺网幅的前述水分散性聚合物相同或不同。在一种实施方案中，例如，第二水分散性聚合物可以是附加的磺基聚酯，其又可以包含：

（a）总酸残基的至少50、60、70、75、85或90摩尔%和不超过95摩尔%的一种或多种间苯二甲酸或对苯二甲酸的残基；

（b）总酸残基的至少4摩尔%至大约30摩尔%的钠代磺基间苯二甲酸的残基；

（c）一种或多种二醇残基，其中总二醇残基的至少15、25、50、70或75摩尔%和不超过95摩尔%是具有H-(OCH₂-CH₂)_n-OH结构的聚(乙二醇)，其中n是2至大约500的整数；

（d）总重复单元的0至大约20摩尔%的具有三个或更多官能团的支化单体的残基，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。

该附加的磺基聚酯可以与一种或多种如上所述的补充聚合物共混以改变所得无纺网幅的性质。取决于用途，该补充聚合物可以是水分散性的或不是水分散性的。该补充聚合物可以与附加的磺基聚酯混溶或不混溶。

附加的磺基聚酯还可以包括乙二醇和/或1,4-环己烷二甲醇（CHDM）的残基。附加的磺基聚酯可以进一步包含至少10、20、30或40摩尔%和/或不超过75、65或60摩尔%的CHDM。附加的磺基聚酯可以以至少10、20、25或40摩尔%和不超过75、65或60摩尔%的乙二醇残基的量进一步包含乙二醇残基。在一种实施方案中，附加的磺基聚酯包含大约75至大约96摩尔%的间苯二甲酸残基和大约25至大约95摩尔%的二乙二醇残基。

根据本发明，该无纺网幅的磺基聚酯膜组分可以以单层或多层膜形式制得。单层膜可以通过常规流延技术制得。多层膜可以通过常规层压法等等制得。该膜可以具有任何方便的厚度，但是总厚度通常为大约2至大约50毫米。

相对于本领域已知的苛性分解聚合物（包括磺基聚酯），本发明的水分散性磺基聚酯所固有的主要优点是能够轻易地通过添加离子部分（即盐）的絮凝和沉淀从水分散体中除去或回收该聚合物。也可使用pH调节、添加非溶剂、冷冻、膜过滤等等。回收的水分散性磺基聚酯可用于包括但不限于以下的用途：用于包含本发明的水不分散性微纤维的湿法成网无纺织物的前述磺基聚酯粘合剂。

本发明提供生成微纤维的多组分纤维，其包括至少两种组分，其至少一种是水分散性磺基聚酯，其至少一种是水不分散性合成聚合物。如下文中进一步详细描述的那样，该水分散性组分可以包含磺基聚酯纤维，该水不分散性组分可以包含水不分散性合成聚合物。

本文中所用的术语“多组分纤维”意在指通过以下方法制备的纤维：在分离的挤出机中熔融至少两种或多种成纤聚合物，引导所得多聚合物流进入具有多个分配流路的一个喷丝板，并将该流路纺在一起形成一根纤维。多组分纤维有时还可以称为组合纤维或双组分纤维。该聚合物排列在该多组分纤维整个横截面的不同片段或构型中并沿着多组分纤维的长度连续延伸。此类多组分纤维的构造可以包括例如皮芯型、并列型、桔瓣型、条纹型或海岛型。例如，多组分纤维可以通过单独将该磺基聚酯和一种或多种水不分散性合成聚合物挤出通过具有成形或设计的横向几何形状，如“海岛型”、条纹型或桔瓣型构造的喷丝板来制备。

关于多组分纤维、如何制造它们以及它们产生微纤维的用途的附加公开内容公开在美国专利号6,989,193、美国专利申请公开号2005/0282008、美国专利申请公开号2006/0194047、美国专利号7,687,143、美国专利申请号2008/0311815和美国专利申请公开号2008/0160859中，其公开内容经此引用并入本文。

术语“片段”和/或“区域”当用于描述多组分纤维的成形横截面时指的是包含该水不分散性合成聚合物的横截面中的区域。这些区域或片段基本上被水分散性磺基聚酯彼此隔离，该水分散性磺基聚酯插在该片段或区域之间。本文中所用的术语“基本隔离”意在指该片段或区域彼此分开以便在除去该磺基聚酯时该片段或区域能够形成单独的纤维。片段或区域可以具有类似的形状或尺寸，或者可以改变形状和/或尺寸。此外，该片段或区域可以是沿该多组分纤维的长度“基本连续”的。术语“基本连续”指的是该片段或区域沿该多组分纤维长度至少10厘米是连续的。该多组分纤维的这些片段或区域在除去水分散性磺基聚酯时产生该水不分散性微纤维。

参考水分散性成分和磺基聚酯所使用的术语“水分散性”意在与术语“水消散性”、“水崩解性”、“水溶解性”、“水驱散性”、“水溶性”、“水去除性”、“水溶的”和“水分散的”同义，并意欲指该磺基聚酯成分可以通过水的作用从该多组分纤维中充分去除以及分散和/或溶解以便能够释放和分离其中所含的水不分散性纤维。术语“分散的”、“分散性”、“消散”或“消散性”指的是当在大约60℃的温度下使用足够量的去离子水（例如按重量计100:1的水:纤维）以形成该多组分纤维的稀薄悬浮液或浆料时并在最多5天的时间里，该磺基聚酯成分溶解、消散或从该多组分纤维中分离，由此留下大量来自该水不分散性片段的微纤维。

在本发明的上下文中，所有这些术语指的是水或水与水混溶性的助溶剂的混合物对本文中所述的磺基聚酯的活性。此类水混溶性助溶剂的实例包括醇类、酮类、乙二醇醚类、酯类等等。该术语想要包括其中该磺基聚酯溶解以形成真溶液的条件以及其中该磺基聚酯分散在水介质中的那些条件。通常，由于磺基聚酯组合物的统计性质，当单一磺基聚酯放置在水介质中时可能具有可溶解部分和分散的部分。

本文中所用的术语“聚酯”包括“均聚酯”和“共聚多酯”，并指的是通过双官能羧酸与双官能羟基化合物的缩聚反应制备的合成聚合物。通常，该双官能羧酸是二羧酸，该双官能羟基化合物是二元醇，如甘醇和二醇。或者，该双官能羧酸可以是羟基羧酸，如对羟基苯甲酸，该双官能羟基化合物可以是带有两个羟基取代基的芳族核，例如对苯二酚。本文中所用的术语“磺基聚酯”指的是任何包含磺基单体的聚酯。本文中所用的术语“残基”指的是通过涉及相应单体的缩聚反应并入聚合物中的任何有机结构。由此，该二羧酸残基可以衍生自二羧酸单体或其相关的酸卤化物、酯、盐、酸酐或其混合物。因此，术语二羧酸意在包括二羧酸和可用于与二醇的缩聚过程以制造高分子量聚酯的二羧酸的任意衍生物，包括其相关酸卤化物、酯、半酯、盐、半盐、酸酐、混合酸酐或其混合物。

该水分散性磺基聚酯通常包含二羧酸单体残基、磺基单体残基、二醇单体残基以及重复单元。该磺基单体可以是二羧酸、二醇或羟基羧酸。本文中所用的术语“单体残基”指的是二羧酸、二醇或羟基羧酸的残基。本文中所用的“重复单元”指的是具有2个经羰氧基键合的单体残基的有机结构。本发明的磺基聚酯含有基本等摩尔比例的酸残基（100摩尔%）和二醇残基（100摩尔%），其以基本等比例反应，使得重复单元的总摩尔数等于100摩尔%。本公开中提供的摩尔百分比因此可以基于酸残基的总摩尔数、二醇残基的总摩尔数或重复单元的总摩尔数。例如，含有全部重复单元的30摩尔%的磺基单体（其可以是二羧酸、二醇或羟基羧酸）的磺基聚酯指的是该磺基聚酯由总计100摩尔%的重复单元中含有30摩尔%的磺基单体。由此，在每100摩尔的重复单元中存在30摩尔的磺基单体残基。类似地，含有全部酸残基的30摩尔%的磺化二羧酸的磺基聚酯指的是该磺基聚酯由总计100摩尔%的酸残基中含有30摩尔%的磺化二羧酸。由此，在后面这种情况下，在每100摩尔的重复单元中存在30摩尔的磺化二羧酸残基。

此外，我们的发明还提供了制造所述多组分纤维和由此衍生的微纤维的方法，所述方法包括（a）制造所述多组分纤维，和（b）由所述多组分纤维生成所述微纤维。

该方法开始于（a）将玻璃化转变温度（Tg）为至少36℃、40℃或57℃的水分散性磺基聚酯和一种或多种不与所述磺基聚酯混溶的水不分散性合成聚合物纺成多组分纤维。该多组分纤维可以具有多个包含该水不分散性合成聚合物的片段（segments），所述片段基本上被所述磺基聚酯彼此隔离，所述磺基聚酯插入到所述片段之间。所述磺基聚酯包含：

（i）总酸残基的大约50至大约96摩尔%的一种或多种间苯二甲酸和/或对苯二甲酸的残基；

（ii）总酸残基的大约4至大约30摩尔%的钠代磺基间苯二甲酸的残基；

（iii）一种或多种二醇残基，其中总二醇残基的至少25摩尔%是具有H-(OCH₂-CH₂)_n-OH结构的聚(乙二醇)，其中n是2至大约500的整数；和

（iv）总重复单元的0至大约20摩尔%的具有3个或更多官能团的支化单体的残基，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。理想地，所述磺基聚酯具有在1弧度/秒的应变速率下在240℃下测得的小于12,000、8,000或6,000泊的熔体粘度。

所述微纤维通过（b）使所述多组分纤维与水接触以除去该磺基聚酯，由此生成包含水不分散性合成聚合物的微纤维来生成。本发明的水不分散性微纤维可以具有至少0.001、0.005或0.1dpf和/或不超过0.1或0.5dpf的平均细度。通常，该多组分纤维在大约25℃至大约100℃、优选大约50℃至大约80℃的温度下与水接触大约10至大约600秒的时间，由此该磺基聚酯消散或溶解。

在本发明的多组分纤维中磺基聚酯对水不分散性合成聚合物组分的重量比通常为大约98:2至大约2:98，或者在另一实施例中为大约25:75至大约75:25。通常，该磺基聚酯占该多组分纤维的总重量的50重量%或更少。

该多组分纤维的成形横截面可以例如为皮芯型、海岛型、桔瓣型、中空桔瓣型、偏心桔瓣型或条纹型的形式。

例如，条纹型构造可以具有交替的水分散性片段和水不分散性片段，并具有至少4、8或12个条纹和/或少于50、35或20个条纹。

本发明的多组分纤维可以以多种方法制备。例如，在美国专利号5,916,678中，多组分纤维可以通过将该磺基聚酯和一种或多种不与所述磺基聚酯混溶的水不分散性合成聚合物单独挤出通过具有成形或设计的横向几何形状，如海岛型、皮芯型、并列型、条纹型或桔瓣型的喷丝板来制备。该磺基聚酯稍后可以通过溶解界面层或桔瓣片段来去除，并留下所述水不分散性合成聚合物的微旦纤维。这些水不分散性合成聚合物的微旦纤维具有远小于所述多组分纤维的纤维尺寸。另一实例包括将磺基聚酯和水不分散性合成聚合物进料到聚合物分配系统，其中聚合物被引入扇形（segmented）喷丝板。聚合物沿着单独的路径到达纤维喷丝板，并在喷丝孔处结合。该喷丝孔包含两个同心的圆孔，由此提供皮芯型纤维，或者包括沿着直径分为多个部分的圆形喷丝孔以提供具有并列型的纤维。或者，该磺基聚酯和水不分散性合成聚合物可以单独地引入具有多个径向通道的喷丝板以制造具有桔瓣型横截面的多组分纤维。通常，该磺基聚酯将形成皮芯构造的“皮”组分。另一种备选方法包括在单独的挤出机中熔融该磺基聚酯和水不分散性合成聚合物，并引导聚合物流进入一个具有多个小细管或片段形式的分布流路的喷丝板以提供具有海岛型成形横截面的纤维，由此形成所述多组分纤维。此类喷丝板的一个实例描述在美国专利号5,366,804中。在本发明中，该磺基聚酯通常将形成“海”组分，而该水不分散性合成聚合物将形成“岛”组分。

由于某些水分散性磺基聚酯在随后的水刺法过程中通常难以除去，优选的是用于从所述多组分纤维中除去该磺基聚酯的水高于室温，更优选该水为至少大约45℃、60℃或85℃。

在本发明的另一种实施方案中，提供另一种方法以制造水不分散性微纤维。该方法包括：

（a）将多组分纤维切割成具有小于25毫米的长度的多组分短纤维；

（b）将包含所述多组分短纤维的含纤维原料与洗涤水接触至少0.1、0.5或1分钟和/或不超过30、20或10分钟以制造纤维混和浆料，其中该洗涤水具有小于10、8、7.5或7的pH，并基本不含加入的苛性碱；

（c）加热所述纤维混合浆料以制造加热的纤维混合浆料；

（d）任选地，在剪切区混合所述纤维混和浆料；

（e）从所述多组分纤维中除去至少一部分磺基聚酯以制造包含磺基聚酯分散液和水不分散性微纤维的浆料混合物；

（f）从该浆料混合物中除去至少一部分磺基聚酯分散液以由此提供包含所述水不分散性微纤维的湿浆板，其中该湿浆板由至少5、10、15或20重量%和/或不超过70、55或40重量%的水不分散性微纤维和至少30、45或60重量%和/或不超过90、85或80重量%的磺基聚酯分散液组成；和

（g）任选地，将该湿浆板与稀释液混合以制造以至少0.001、0.005或0.01重量%和/或不超过1、0.5或0.1重量%的量包含水不分散性微纤维的稀释湿法成网浆料或“纤维配比”。

在本发明的另一种实施方案中，该湿浆板由至少5、10、15或20重量%和/或不超过50、45或40重量%的水不分散性微纤维和至少50、55或60重量%和/或不超过90、85或80重量%的磺基聚酯分散液组成。

该多组分纤维可以切割至可用于制造无纺网幅的任何长度。在本发明的一种实施方案中，将该多组分纤维切割至至少0.1、0.25或0.5毫米和/或不超过25、10、5或2毫米的长度。在一种实施方案中，该切割确保一致的纤维长度，使得单个纤维的至少75、85、90、95或98%具有在所有纤维的平均长度的90、95或98%内的个别长度。

含纤维原料可以包含可用于制造无纺网幅的任何其它类型的纤维。在一种实施方案中，该含纤维原料进一步包含选自纤维素纤维浆、无机纤维（包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和陶瓷纤维）、聚酯纤维、莱赛尔纤维、尼龙纤维、聚烯烃纤维、人造丝纤维和纤维素酯纤维的至少一种纤维。

该含纤维原料与洗涤水混合以制造纤维混合浆料。优选地，为了促进水分散性磺基聚酯的去除，所用的水可以是软水或去离子水。该洗涤水可以具有小于10、8、7.5或7的pH并可以基本不含加入的苛性碱。该洗涤水在步骤（b）的接触过程中可以保持在至少140　、150　或160　和/或不超过210　、200　或190　的温度下。在一种实施方案中，步骤（b）接触的洗涤水可以分散该多组分纤维的基本所有水分散性磺基聚酯片段，使得解离的水不分散性微纤维具有少于5、2或1重量%的位于其上的残余水分散性磺基聚酯。

可以将该纤维混合浆料加热以促进水分散性磺基聚酯的去除。在本发明的一种实施方案中，将该纤维混合浆料加热至至少50℃、60℃、70℃、80℃或90℃且不超过100℃。

任选地，在剪切区混合所述纤维混和浆料。混合量使得足以分散并从多组分纤维中除去一部分水分散性磺基聚酯。在混合过程中，至少90、95或98重量%的磺基聚酯可以从水不分散性微纤维中除去。该剪切区可以包含能够提供分散并从多组分纤维中除去一部分水分散性磺基聚酯并分离该水不分散性微纤维所需的湍流的任何类型设备。此类设备的实例包括但不限于碎浆机和匀浆机。

在所述多组分纤维与水接触后，该水分散性磺基聚酯与水不分散性合成聚合物纤维解离以制造包含磺基聚酯分散体和水不分散性微纤维的浆料混合物。该磺基聚酯分散体可以通过本领域已知的任何方法与该水不分散性微纤维分离以制造湿浆板，其中该磺基聚酯分散体与该水不分散性微纤维结合可以构成该湿浆板的至少95、98或99重量%。例如，该浆料混合物可以经分离设备，如筛网和过滤器发送（routed）。任选地，该水不分散性微纤维可以洗涤一次或多次以除去更多的水分散性磺基聚酯。

该湿浆板可以包含多至至少30、45、50、55或60重量%和/或不超过90、86、85或80重量%的水。即使在除去部分磺基聚酯分散体之后，该湿浆板可以包含至少0.001、0.01或0.1和/或不超过10、5、2或1重量%的水分散性磺基聚酯。此外，该湿浆板可以进一步包含纤维染整组合物，所述纤维染整组合物包含油、蜡和/或脂肪酸。用于所述纤维染整组合物的脂肪酸和/或油可以是天然衍生的。在另一种实施方案中，该纤维染整组合物包含矿物油、硬脂酸酯、脱水山梨糖醇酯和/或牛脚油。该纤维染整组合物可以构成该湿浆板的至少10、50或100ppmw和/或不超过5,000、1,000或500ppmw。

可以通过物理观察该浆料混合物来确定该水分散性磺基聚酯的去除。如果水分散性磺基聚酯已经大部分被除去，用于冲洗所述水不分散性微纤维的水是澄清的。如果该水分散性磺基聚酯仍以显著量存在，那么用于冲洗所述水不分散性微纤维的水在颜色上是乳白色的。此外，如果水分散性磺基聚酯保留在所述水不分散性微纤维上，该微纤维仍然有些粘手。

步骤（g）的稀释湿法成网（wet-lay）浆料可以以至少90、95、98、99或99.9重量%的量包含该稀释液体。在一种实施方案中，附加纤维可以与该湿浆板和稀释液体混合以制造稀释湿法成网浆料。该附加纤维可以具有与水不分散性微纤维相比不同的组成和/或构造并且取决于要制造的无纺网幅的类型可以是本领域已知的任何纤维。在本发明的一种实施方案中，其它纤维可以选自纤维素纤维浆、无机纤维（例如，玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维及其组合）、聚酯纤维、尼龙纤维、聚烯烃纤维、人造丝纤维、莱赛尔纤维、纤维素酯纤维及其组合。该稀释湿法成网浆料可以以至少0.001、0.005或0.01重量%和/或不超过1、0.5或0.1重量%的量包含附加纤维。

在本发明的一种实施方案中，可以使用至少一种水软化剂以促进从该多组分纤维中除去该水分散性磺基聚酯。可以使用本领域已知的任何水软化剂。在一种实施方案中，该水软化剂是螯合剂或钙离子多价螯合剂。可用的螯合剂或钙离子多价螯合剂是每分子含有多个羧酸基团的化合物，其中该螯合剂的分子结构中的羧酸基团相隔2至6个原子。乙二胺四乙酸四钠（EDTA）是最常见的螯合剂的一个实例，每分子结构含有四个羧酸部分，相邻羧酸基团之间相隔3个原子。马来酸或琥珀酸的钠盐是最基本的螯合剂化合物的实例。可用的螯合剂的其它实例包括在分子结构中具有多个羧酸基团的化合物，其中该羧酸基团相隔所需距离（2至6个原子单元），与二价或多价阳离子（如钙）产生有利的立体相互作用，使得该螯合剂优先结合到二价或多价阳离子上。此类化合物包括例如二乙烯三胺五乙酸；二乙烯三胺-Ν,Ν,Ν’,Ν’,Ν”-五乙酸；喷替酸；N,N-双(2-(双-(羧甲基)氨基)乙基)-甘氨酸；二乙烯三胺五乙酸；[[(羧甲基)亚氨基]双(乙烯次氮基)]-四乙酸；依地酸；乙二胺四乙酸；EDTA，游离碱；EDTA，游离酸；乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸；Hampene；Versene；N,N’-1,2-乙烷二基双-(N-(羧甲基)甘氨酸)；乙二胺四乙酸；N,N-双(羧甲基)甘氨酸；氨基三乙酸；Trilone A；α,α’,α”-5-三甲胺三羧酸；三(羧甲基)胺；氨三乙酸；氮三乙酸；次氮基-2,2’,2”-三乙酸；Titriplex I；次氮基三乙酸；及其混合物。

该水分散性磺基聚酯可以通过本领域已知的任何方法从该磺基聚酯中回收。

如上所述，通过该方法制得的水不分散性微纤维包含至少一种水不分散性合成聚合物。取决于由此生成微纤维的多组分纤维的横截面构造，该微纤维可以具有小于15、10、5或2微米的等效直径；小于5、4、3微米的最小横向尺寸；至少2:1、6:1或10:1和/或不超过100:1、50:1或20:1的横向比；至少0.1、0.5或0.75微米和/或不超过10、5或2微米的厚度；至少0.001、0.005或0.01dpf和/或不超过0.1或0.5dpf的平均细度；和/或至少0.1、0.25或0.5毫米和/或不超过25、12、10、6.5、5、3.5或2.0毫米的长度。本文中提供的所有纤维尺寸（例如等效直径、长度、最小横向尺寸、最大横向尺寸、横向长宽比和厚度）是规定组中的纤维的平均尺寸。

如上文简要描述的那样，本发明的微纤维是有利的，因为它们并非通过原纤化形成。原纤化微纤维直接连接到基础构件（即根纤维和/或片材）上并具有与基础构件相同的组分。相反，本发明的水不分散性微纤维的至少75、85或95重量%是不相连的、独立的和/或分立的，并且不会直接连接到基础构件上。在一种实施方案中，该微纤维的少于50、20或5重量%直接连接到具有与该微纤维相同组成的基础构件上。

本文中所述的磺基聚酯具有在25℃下的苯酚/四氯乙烷溶剂的60/40重量份溶液中并在100毫升溶剂中大约0.5克磺基聚酯的浓度下测得的至少大约0.1、0.2或0.3dL/g、优选大约0.2至0.3dL/g和最优选大于大约0.3dL/s的特性粘度，下文中缩写为“I.V.”。

本发明的磺基聚酯可以包括一种或多种二羧酸残基。取决于磺基单体的类型和浓度，该二羧酸残基可以占酸残基的至少60、65或70摩尔%和不超过95或100摩尔%。可以使用的二羧酸的实例包括脂族二羧酸、脂环族二羧酸、芳族二羧酸或这些酸的两种或多种的混合物。由此，合适的二羧酸包括但不限于琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、二羟乙酸、2,5-降莰烷二羧酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、2,5-萘二羧酸、联苯甲酸、4,4’-氧代二苯甲酸、4,4’-磺酰基二苯甲酸和间苯二甲酸。优选的二羧酸残基是间苯二甲酸、对苯二甲酸和1,4-环己烷二羧酸，或者如果使用二酯的话为对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯和1,4-环己烷二羧酸二甲酯，间苯二甲酸和对苯二甲酸的残基是尤其优选的。尽管该二羧酸甲酯是最优选的实施方案，但是也可以包括更高级的烷基酯，如乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯等等。此外，芳族酯，特别是苯基酯也可以使用。

该磺基聚酯可以包括总重复单元的至少4、6或8摩尔%和不超过大约40、35、30或25摩尔%的具有2个官能团和一个或多个连接到芳族或脂环族环上的磺酸根的至少一种磺基单体的残基，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。该磺基单体可以是含有磺酸根基团的二羧酸或其酯、含有磺酸根基团的二醇或含有磺酸根基团的羟基酸。术语“磺酸根”指的是具有“-SO₃M”结构的磺酸的盐，其中M是磺酸盐的阳离子。该磺酸盐的阳离子可以是金属离子，如Li⁺、Na⁺、K⁺等等。

当一价碱金属离子用作该磺酸盐的阳离子时，所得磺基聚酯可以以取决于聚合物中磺基单体含量、水的温度、磺基聚酯的表面积/厚度等等的分散速率完全分解在水中。当使用二价金属离子时，所得磺基聚酯不能轻易地被冷水分散，但是更容易被热水分散。在单一聚合物中使用超过一种抗衡离子是可能的，并可以提供一种设计或微调所得制品的水响应性的手段。磺基单体残基的实例包括其中磺酸盐基团连接到芳族酸核（例如，苯、萘、联苯、氧代联苯、磺酰基联苯、亚甲基联苯）或脂环族环（例如，环戊基、环丁基、环庚基和环辛基）上的单体残基。可用于本发明的磺基单体残基的其它实例是磺基邻苯二甲酸、磺基对苯二甲酸、磺基间苯二甲酸的金属磺酸盐或其组合。可以使用的磺基单体的其它实例包括5-钠代磺基间苯二甲酸及其酯。

用于制备该磺基聚酯的磺基单体是已知化合物，并可以使用本领域公知的方法制备。例如，其中磺酸根基团连接到芳环的磺基单体可以通过用发烟硫酸磺化该芳族化合物以获得相应的磺酸并接着与金属氧化物或碱，例如乙酸钠反应以制备该磺酸盐。制备各种磺基单体的程序描述在例如美国专利号3,779,993；美国专利号3,018,272；和美国专利号3,528,947中，其公开内容经此引用并入本文。

该磺基聚酯可以包括一种或多种二醇残基，其可以包括脂族、脂环族和芳烷基二醇。该脂环族二醇，例如1,3-和1,4-环己烷二甲醇，可以以它们的纯顺式或反式异构体形式或以顺式与反式异构体的混合物形式存在。本文中所用的术语“二醇”与术语“二元醇”同义，并可以包括任何二元醇。二醇的实例包括但不限于乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、2,4-二甲基-2-乙基己烷-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、硫代二乙醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、对苯二甲醇或这些二醇的一种或多种的组合。

该二醇残基可以包括总二醇残基的大约25摩尔%至大约100摩尔%的具有H-(OCH₂-CH₂)_n-OH结构的聚(乙二醇)的残基，其中n是2至大约500的整数。低分子量聚乙二醇（例如其中n为2至6）的非限制性实例是二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇。在这些低分子量二醇中，二乙二醇和三乙二醇是最优选的。更高分子量的聚乙二醇（本文中缩写为“PEG“），其中n为7至大约500，包括名为的市售产品——Dow Chemical Company（从前为Union Carbide）的产品。通常，PEG与其它二醇结合使用，其它二醇例如二乙二醇或乙二醇。基于n的值（其可以为大于6至500），该分子量可以为大于300至大约22,000克/摩尔。该分子量和该摩尔百分比彼此成反比，具体而言，当分子量增加时，该摩尔百分比将降低以实现特定的亲水性程度。例如，为了例示这一概念，分子量为1,000克/摩尔的PEG可以构成总二醇的最多10摩尔%，而分子量为10,000克/摩尔的PEG通常以小于总二醇的1摩尔%的量并入。

由于可以通过改变工艺条件控制的副反应，可以原位生成某些二聚物、三聚物和四聚物。例如，变化量的二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇可以采用在酸性条件下进行缩聚反应时容易发生的酸催化脱水反应衍生自乙二醇。本领域那些技术人员公知的缓冲溶液可以加入到反应混合物中以阻碍这些副反应。附加的组成余地是可能的，但是，如果省略缓冲液的话，允许进行二聚、三聚和四聚反应。

本发明的磺基聚酯可以包括总重复单元的0至小于25、20、15或10摩尔%的具有3个或更多个官能团的支化单体的残基，其中所述官能团是羟基、羧基或其组合。支化单体的非限制性实例是1,1,1-三羟甲基丙烷、1,1,1-三羟甲基乙烷、甘油、季戊四醇、赤藓醇、苏糖醇、二季戊四醇、山梨糖醇、偏苯三酸酐、均苯四酸二酐、二羟甲基丙酸或其组合。存在支化单体会令该磺酸聚酯获得许多可能的益处，这些益处包括但不限于能够调节流变学性质、溶解度和拉伸性质。例如，在恒定分子量下，与直链类似物相比，支化磺基聚酯还将具有更大的端基浓度，这可以促进聚合后交联反应。但是，在高浓度支化剂下，该磺基聚酯倾向于胶凝。

用于该多组分纤维的磺基聚酯可以具有使用本领域技术人员公知的标准技术，如差示扫描量热法（“DSC”）对干聚合物测得的至少25℃、30℃、36℃、40℃、45℃、50℃、55℃、57℃、60℃或65℃的玻璃化转变温度，本文中缩写为“T_g”。使用“干聚合物”（即其中通过将聚合物加热至大约200℃的温度并令样品返回室温以驱除外来的或吸收的水的聚合物样品）进行磺基聚酯的T_g测量。通常，通过进行其中样品加热至高于水蒸发温度并将该样品保持在此温度下直到聚合物中吸收的水完全蒸发（如通过大的、宽的吸热峰所示）的第一次热扫描、将样品冷却至室温并随后进行第二热扫描以获得该T_g测量值，由此在DSC设备中将该磺基聚酯干燥。

在一种实施方案中，我们的发明提供玻璃化转变温度（T_g）为至少25℃的磺基聚酯，其中该磺基聚酯包含：

（a）总酸残基的至少50、60、75或85摩尔%和不超过96、95、90或85摩尔%的一种或多种间苯二甲酸和/或对苯二甲酸的残基；

（b）总酸残基的大约4至大约30摩尔%的钠代磺基间苯二甲酸的残基；

（c）一种或多种二醇残基，其中总二醇残基的至少25、50、70或75摩尔%是具有H-(OCH₂-CH₂)_n-OH结构的聚(乙二醇)，其中n是2至大约500的整数；和

（d）总重复单元的0至大约20摩尔%的具有3个或更多官能团的支化单体的残基，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。

本发明的磺基聚酯可以容易地由适当的二羧酸、酯、酸酐、盐、磺基单体和适当的二醇或二醇混合物采用通常的缩聚反应条件来制备。它们可以通过连续、半连续和分批操作模式制得，并可以采用多种反应器类型。合适的反应器类型的实例包括但不限于搅拌槽、连续搅拌槽、浆料反应器、管式反应器、刮膜式反应器、降膜式反应器或挤出反应器。本文中所用的术语“连续”是指其中以不间断方式同时地引入反应物和抽出产物的工艺过程。“连续”指的是该过程在操作上是基本或完全连续的，并且与“分批”法形成对照。“连续”并不意味着以任何方式禁止例如启动、反应器维护或排定的停机期造成的工艺连续性中的正常中断。本文中所用的术语“分批”法指的是其中将所有反应物加入反应器并随后根据预定反应进程进行的工艺过程，在此过程中既无材料送入反应器，也不从反应器中取出材料。术语“半连续”指的是其中在工艺过程开始时充入部分反应物，并在反应进行时将剩余反应物连续进料的工艺过程。或者，半连续法也可以包括类似于分批法的工艺过程，其中在该工艺开始时加入所有反应物，除了在反应进行时将一种或多种产物连续地取出。出于经济的原因和为了制造优异的聚合物着色，该方法有利地以连续法形式运行，因为如果允许在提高温度下驻留在反应器中过长的持续时间，该磺基聚酯会在外观方面劣化。

该磺基聚酯可以通过本领域技术人员已知的程序制备。该磺基单体最通常直接添加到由此制造聚合物的反应混合物中，尽管其它方法也是已知并可使用的，例如，如美国专利号3,018,272、美国专利号3,075,952和美国专利号3,033,822中所述。该磺基单体、二醇组分和二羧酸组分的反应可以使用常规聚酯聚合条件进行。例如，当通过酯交换反应，即由该二羧酸组分的酯形式制备该磺基聚酯时，该反应过程可以包括两个步骤。在第一步骤中，该二醇组分和该二羧酸组分，例如间苯二甲酸二甲酯在大约150℃至大约250℃的提高的温度下在大约0.0千帕表压至大约414千帕表压（60磅/平方英寸，“psig”）的压力下反应大约0.5至8小时。酯交换反应的温度优选为大约180℃至大约230℃下大约1至4小时，而优选压力为大约103千帕表压（15psig）至大约276千帕表压（40psig）。随后，反应产物在更高的温度和在降低的压力下加热以形成磺基聚酯并除去容易在这些条件下挥发并从体系中除去的二醇。第二步骤或缩聚步骤在更高的真空条件和通常为大约230℃至大约350℃、优选大约250℃至大约310℃且最优选大约260℃至大约290℃的温度下持续进行大约0.1至大约6小时或优选大约0.2至大约2小时，直到获得具有通过特性粘度测得的所需聚合度的聚合物。该缩聚步骤可以在大约53千帕（400托）至大约0.013千帕（0.1托）的降低的压力下进行。在两个阶段中使用搅拌或适当条件以确保足够的热转移和反应混合物的表面更新。通过适当的催化剂促进两个阶段的反应，所述催化剂例如烷氧基钛化合物、碱金属氢氧化物和醇化物、有机羧酸的盐、烷基锡化合物、金属氧化物等等。也可以使用类似于美国专利号5,290,631中所述方法的三阶段制造程序，特别是当使用酸与酯的混合的单体物料时。

为了确保驱使二醇组分与二羧酸组分通过酯交换反应机理的反应完全，优选使用大约1.05至大约2.5摩尔的二醇组分对一摩尔的二羧酸组分。但是，本领域技术人员将理解，通常通过其中发生该反应过程的反应器设计来确定二醇组分对二羧酸组分的比。

在通过直接酯化，即由二羧酸组分的酸形式制备磺基聚酯时，通过令二羧酸或二羧酸的混合物与该二醇组分或二醇组分的混合物反应以制造磺基聚酯。该反应在大约7千帕表压（1psig）至大约1,379千帕（200psig）、优选低于689千帕（100psig）的压力下进行以制造低分子量的平均聚合物为大约1.4至大约10的直链或支链磺基聚酯产品。直接酯化反应过程中采用的温度通常为大约180℃至大约280℃，更优选大约220℃至大约270℃。这种低分子量聚合物可以随后通过缩聚反应聚合。

如上文所述，该磺基聚酯有利于制备具有成形横截面的双组分和多组分纤维。我们已经发现，玻璃化转变温度（T_g）为至少35℃的磺基聚酯或磺基聚酯共混物特别可用于多组分纤维以防止在纺织和卷取过程中纤维的粘连和熔合。此外，为了获得T_g为至少35℃的磺基聚酯，可以以不同比例使用一种或多种磺基聚酯的共混物以获得具有所需T_g的磺基聚酯共混物。磺基聚酯共混物的T_g可以通过使用磺基聚酯组分的T_g的重均值计算。例如，T_g为48℃的磺基聚酯可以以25:75的重量比与T_g为65℃的另一种磺基聚酯共混以获得T_g为大约61℃的磺基聚酯共混物。

在本发明的另一种实施方案中，所述多组分纤维的水分散性磺基聚酯组分具有允许下列至少一种的性质：

（a）该多组分纤维被纺成所需的低旦尼尔，

（b）这些多组分纤维中的磺基聚酯在由该多组分纤维形成的网幅的水刺过程中难以被除去，但是在水刺处理后在提高的温度下可以有效地被除去，和

（c）该多组分纤维是可热定形的，以便生成稳定的、牢固的织物。在使用具有特定熔体粘度和磺基单体残基含量的磺基聚酯促进这些目标时获得了令人惊讶和预料不到的结果。

如前所述，在该多组分纤维或粘合剂中使用的磺基聚酯或磺基聚酯共混物可以具有在240℃下和在1弧度/秒的剪切速率下测得的通常小于大约12,000、10,000、6,000或4,000泊的熔体粘度。在另一方面，该磺基聚酯或磺基聚酯共混物表现出在240℃下和在1弧度/秒的剪切速率下测得的大约1,000至12,000泊、更优选2,000至6,000泊和最优选2,500至4,000泊的熔体粘度。在测定该粘度前，样品在真空炉中在60℃下干燥2天。该熔体粘度在流变仪上在1毫米辊隙调整下使用25毫米直径的平行盘几何结构测得。动态扫频在1至400弧度/秒的应变速率和10%的应变幅度下进行。随后在240℃和1弧度/秒的应变速率下测量该粘度。

磺基聚酯聚合物中磺基单体残基的含量为至少4或5摩尔%和小于大约25、20、12或10摩尔%，以磺基聚酯中总二酸或二醇残基的百分比报道。用于本发明的磺基单体优选具有2个官能团或一个或多个连接到芳族或脂环族环上的磺酸根基团，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。钠代磺基间苯二甲酸单体是特别优选的。

除了上述磺基单体之外，该磺基聚酯优选包含一种或多种二羧酸的残基、一种或多种二醇残基，其中总二醇残基的至少25摩尔%是具有H-(OCH₂-CH₂)_n-OH结构的聚(乙二醇)，其中n是2至大约500的整数；以及总重复单元的0至大约20摩尔%的具有3个或更多个官能团的支化单体的残基，其中该官能团是羟基、羧基或其组合。

在特别优选的实施方案中，该磺基聚酯包含大约60至99、80至96或88至94摩尔%的二羧酸残基、大约1至40、4至20或6至12摩尔%的磺基单体残基，以及100摩尔%的二醇残基（总摩尔百分比为200%，即100摩尔%的二酸和100摩尔%的二醇）。更具体而言，该磺基聚酯的二羧酸部分包含大约50至95、60至80或65至75摩尔%的对苯二甲酸，大约0.5至49、1至30或15至25摩尔%的间苯二甲酸，和大约1至40、4至20或6至12摩尔%的5-钠代磺基间苯二甲酸（5-SSIPA）。该二醇部分包含大约0至50摩尔%的二乙二醇和大约50至100摩尔%的乙二醇。随后描述根据本发明的这种实施方案的一种示例性配方。

该无纺网幅的多组分纤维的水分散性组分或粘合剂可以基本上由上述磺基聚酯组成，或由上述磺基聚酯组成。但是，在另一种实施方案中，本发明的磺基聚酯可以与一种或多种补充聚合物共混以改变所得多组分纤维或无纺网幅的性质。取决于用途，该补充聚合物可以是水分散性的或不是水分散性的，并可以与该磺基聚酯混溶或不混溶。如果该补充聚合物是水不分散性的，优选的是与磺基聚酯的共混物是不混溶的。

本文中所用的术语“混溶”意在指该共混物具有如单一组成决定的T_g所指示的单一的、均匀的非晶相。例如，如美国专利号6，211，309中所述，与第二聚合物混溶的第一聚合物可用于“塑化”第二聚合物。相反，本文中所用的术语“不混溶”代表显示出至少两种随机混合的相并表现出超过一个T_g的共混物。某些聚合物可以与该磺基聚酯不混溶但也可与该磺基聚酯相容。混溶和不混溶的聚合物共混物的进一步概述以及用于它们的表征的各种分析技术可以在D.R.Paul和C.B.Bucknall编辑的Polymer Blends,卷1和2,2000,John Wiley&Sons,Inc中找到，其公开内容经此引用并入本文。

可以与该磺基聚酯共混的水分散性聚合物的非限制性实例是聚甲基丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、异丙基纤维素、甲基淀粉醚、聚丙烯酰胺、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚乙基噁唑啉、聚(2-异丙基-2-噁唑啉)、聚乙烯基甲基噁唑烷酮、水分散性磺基聚酯、聚乙烯基甲基噁唑烷酮、聚(2,4-二甲基-6-三嗪基乙烯)和环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。可以与该磺基聚酯共混的水不分散性聚合物的实例包括但不限于聚烯烃，如聚乙烯和聚丙烯的均聚物和共聚物；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸丁二醇酯；和聚酰胺，如尼龙-6；聚交酯；己内酯；

（聚(四甲亚基己二酸酯-共-对苯二甲酸酯)，EastmanChemical Company的产品）；聚碳酸酯；聚氨酯；和聚氯乙烯。

根据我们的发明，超过一种的磺基聚酯的共混物可用于定制所得多组分纤维或无纺网幅的最终用途性质。一种或多种磺基聚酯的共混物对于该粘合剂将具有至少25℃的T_g，并对该多组分纤维将具有至少35℃的T_g。

该磺基聚酯和补充聚合物可以以分批、半连续或连续过程共混。小规模的批料可以在熔纺纤维之前容易地在本领域那些技术人员公知的任何高强度混合设备中制备，如班伯里密炼机。该组分还可以在合适的溶剂中溶液共混。熔体共混法包括在足以熔融该聚合物的温度下共混该磺基聚酯和补充聚合物。该共混合可以冷却并造粒用于进一步用途，或该熔体共混物可以由熔融共混物直接熔纺成纤维形式。本文中所用的术语“熔体”包括但不限于仅仅软化该聚酯。对于聚合物领域通常已知的熔体混合法，参见Mixing and Compounding ofPolymers（I.Manas-Zloczower&Z.Tadmor editors,Carl HanserVerlag Publisher,1994,New York,N.Y.）。

本发明的多组分纤维和无纺网幅的水不分散性组分还可以含有不会不利地影响它们的最终用途的其它常规添加剂和成分。例如，添加剂包括但不限于淀粉、填料、光和热稳定剂、抗静电剂、挤出助剂、染料、防伪标记、滑爽剂、增韧剂、增粘剂、氧化稳定剂、UV吸收剂、着色剂、颜料、遮光剂（消光剂）、荧光增白剂、填料、成核剂、增塑剂、粘度改进剂、表面改性剂、杀菌剂、消泡剂、润滑剂、热稳定剂、乳化剂、消毒剂、冷流抑制剂、支化剂、油、蜡和催化剂。

在本发明的一种实施方案中，该多组分纤维和无纺网幅将含有该多组分纤维或无纺网幅总重量的小于10重量%的防粘连添加剂。例如，该多组分纤维或无纺网幅可以含有该多组分纤维或无纺网幅总重量的小于10、9、5、3或1重量%的颜料或填料。着色剂，有时称为调色剂，可以加入以赋予该水不分散性聚合物所需的中性色调和/或亮度。当需要着色的纤维时，在制造该聚合物时，在该水不分散性聚合物中可以包括颜料或着色剂，或者它们可以与预成型的水不分散性聚合物熔体共混。包含着色剂的优选方法是使用具有含反应性基团的热稳定有机着色化合物的着色剂，使得该着色剂共聚合并并入该水不分散性聚合物中以改善其色调。例如，着色剂，如具有反应性羟基和/或羧基的染料，包括但不限于蓝色和红色取代蒽醌，可以共聚合到该聚合物链中。如前所述，该多组分纤维的片段或区域可以包含一种或多种水不分散性合成聚合物。可用于该多组分纤维的片段的水不分散性合成聚合物的实例包括但不限于聚烯烃、聚酯、共聚多酯、聚酰胺、聚交酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、纤维素酯和/或聚氯乙烯。例如，该水不分散性合成聚合物可以是聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚环己烷二甲酸环己二酯、聚对苯二甲酸环己二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等等。如在另一实施例中那样，该水不分散性合成聚合物可以是如根据DIN Standard54900测定的生物可分解的和/或如通过ASTM标准方法D6340-98测定的生物可降解的。生物可降解的聚酯和聚酯共混物的实例公开在美国专利号5,599,858；美国专利号5,580,911；美国专利号5,446,079；和美国专利号5,559,171中。

本文中关于水不分散性合成聚合物所用的术语“生物可降解”应理解为是指聚合物在适当且明显的时间跨度中在环境影响下，例如在堆肥（composting）环境中降解，如例如由题为“Standard Test Methods for Determining Aerobic BiodegradationofRadiolabeled Plastic Materials in an Aqueous or Compost Environment”的ASTM标准方法，D6340-98所定义。本发明的水不分散性聚合物也可以是“生物可分解的”，意味着该聚合物容易在堆肥环境中粉碎，例如由DIN Standard54900所定义。例如，生物可降解的聚合物在环境中通过热、水、空气、微生物及其它因素的作用最初在分子量方面降低。分子量降低导致物理性质（韧度）的损失并且常常导致纤维断裂。一旦聚合物的分子量足够低，单体和低聚物随即被微生物消化。在好氧环境下，这些单体或低聚物最终氧化成CO₂、H₂O和新的细胞生物质。在厌氧环境下，该单体或低聚物最终转化为CO₂、H₂、乙酸盐、甲烷和细胞生物质。

此外，水不分散性合成聚合物可以包含脂族-芳族聚酯，其在本文中缩写为“AAPE”。本文中所用的术语“脂族-芳族聚酯”是指包含来自脂族二羧酸、脂环族二羧酸、脂族二醇、脂环族二醇、芳族二醇和芳族二羧酸的残基的混合物的聚酯。本文中所用的术语“非芳族”相对于本发明的二羧酸和二醇单体而言，是指单体的羧基或者羟基没有通过芳族环连接。例如，己二酸在其主链（即连接羧酸基团的碳原子链）中不含有芳族核，由此己二酸是“非芳族”的。相反，术语“芳族”是指该二羧酸或二醇在其主链中包含芳族核，如对苯二甲酸或2,6-萘二甲酸。因此，“非芳族”意在包括脂族和脂环族结构，如包含作为主链的组成碳原子的直链或支链或环式排列的二醇和二羧酸，所述组成碳原子在性质上可以是饱和或链烷的、不饱和的（即包含非芳族碳-碳双键）或者炔属的（即包含碳-碳三键）。由此，非芳族意在包括直链和支链的链结构（在本文中称为“脂族”）和环式结构（在本文中称为“脂环的”或“脂环族”）。但是，术语“非芳族”并非意在排除可以连接到该脂族或脂环族二醇或二羧酸的主链上的任何芳族取代基。在本发明中，双官能羧酸通常是脂族二羧酸，如己二酸，或芳族二羧酸，如对苯二甲酸。双官能羟基化合物可以是脂环族二醇，如1,4-环己烷二甲醇，直链或支链的脂族二醇，如1,4-丁二醇，或芳族二醇，如氢醌。

该AAPE可以是直链或支链的无规共聚酯和/或链延长的共聚酯，其包括二醇残基，所述二醇残基包含一种或多种取代或未取代的、直链或支链的二醇的残基，所述二醇选自含有2至8个碳原子的脂族二醇、含有2至8个碳原子的聚亚烷基醚二醇和含有大约4至大约12个碳原子的脂环族二醇。取代的二醇通常将包含1至4个独立地选自卤素、C₆-C₁₀芳基和C₁-C₄烷氧基的取代基。可以使用的二醇的实例包括但不限于乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、聚乙二醇、二乙二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、硫代二乙醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、三乙二醇和四乙二醇。该AAPE还包含二酸残基，其含有二酸残基总摩尔数的大约35至大约99摩尔%的一种或多种取代或未取代的、直链或支链的非芳族二羧酸的残基，所述非芳族二羧酸选自含有2至12个碳原子的脂族二羧酸和含有大约5至10个碳原子的脂环族酸。取代的非芳族二羧酸通常将含有1个至大约4个选自卤素、C₆-C₁₀芳基和C₁-C₄烷氧基的取代基。非芳族二酸的非限制性实例包括丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、2,2-二甲基戊二酸、辛二酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、二羟乙酸、衣康酸、马来酸和2,5-降莰烷二羧酸。除了该芳族二羧酸外，该AAPE包含二酸残基总摩尔数的大约1至大约65摩尔%的一种或多种含有6至大约10个碳原子的取代或未取代的芳族二羧酸的残基。在其中使用取代的芳族二羧酸的情况下，它们通常将含有1至大约4个选自卤素、C₆-C₁₀芳基和C₁-C₄烷氧基的取代基。可用于我们的发明的AAPE的芳族二羧酸的非限制性实例是对苯二甲酸、间苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸的盐和2,6-萘二羧酸。更优选地，该非芳族二羧酸将包含己二酸，芳族二羧酸将包含对苯二甲酸，该二醇将包含1,4-丁二醇。

对于该AAPE其它可能的组合物是由下列二醇和二羧酸（或其成聚酯的等价物，如二酯）基于100摩尔%的二酸组分和100摩尔%的二醇组分以下列摩尔百分比制备的那些：

（1）戊二酸（大约30至大约75摩尔%），对苯二甲酸（大约25至大约70摩尔%），1,4-丁二醇（大约90至100摩尔%）和改性二醇（0至大约10摩尔%）；

（2）琥珀酸（大约30至大约95摩尔%），对苯二甲酸（大约5至大约70摩尔%），1,4-丁二醇（大约90至100摩尔%）和改性二醇（0至大约10摩尔%）；

（3）己二酸（大约30至大约75摩尔%），对苯二甲酸（大约25至大约70摩尔%），1,4-丁二醇（大约90至100摩尔%）和改性二醇（0至大约10摩尔%）。

该改性二醇优选选自1,4-环己烷二甲醇、三乙二醇、聚乙二醇和新戊二醇。最优选的AAPE是直链、支链或链延长的共聚多酯，其包括大约50至大约60摩尔%的己二酸残基。大约40至大约50摩尔%的对苯二甲酸残基和至少95摩尔%的1,4-丁二醇残基。甚至更优选地，该己二酸残基占大约55至大约60摩尔%，该对苯二甲酸残基占大约40至大约45摩尔%，且该二醇残包含大约95摩尔%的1,4-丁二醇残基。此类组合物可以以商标EASTAR 

共聚酯购自Eastman Chemical Company,Kingsport,TN和以商标

购自BASF Corporation。

此外，优选的AAPE的特定实例包括聚(四亚甲基戊二酸酯-共-对苯二甲酸酯)，其含有（a）50摩尔%的戊二酸残基、50摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基，（b）60摩尔%的戊二酸残基、40摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基，或（c）40摩尔%的戊二酸残基、60摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基；聚(四亚甲基琥珀酸酯-共-对苯二甲酸酯)，其包含（a）85摩尔%的琥珀酸残基、15摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基，或（b）70摩尔%的琥珀酸残基、30摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基；聚(亚乙基琥珀酸酯-共-对苯二甲酸酯)，其包含70摩尔%的琥珀酸残基、30摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的乙二醇残基；以及聚(四亚甲基己二酸酯-共-对苯二甲酸酯)，其包含（a）85摩尔%的己二酸残基、15摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基；或（b）55摩尔%的己二酸残基、45摩尔%的对苯二甲酸残基和100摩尔%的1,4-丁二醇残基。

该AAPE优选包含大约10至大约1,000个重复单元，和优选大约15至大约600个重复单元。该AAPE具有大约0.4至大约2.0dL/g或更优选大约0.7至大约1.6dL/g的如在25℃的温度使用如下浓度的共聚酯测得的特性粘度：0.5克共聚酯在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中。

该AAPE任选可以含有支化剂的残基。支化剂的摩尔百分比范围为二酸或二醇残基总摩尔数的大约0至大约2摩尔%，优选大约0.1至大约1摩尔%，和最优选大约0.1至大约0.5摩尔%（取决于支化剂是否含有羧基或羟基）。支化剂优选具有大约50至大约5000、更优选大约92至大约3000的重均分子量，和大约3至大约6的官能度。例如，支化剂可以是具有3至6个羟基的多元醇、具有3或4个羧基的聚羧酸（或成酯等效基团）或具有总计3至6个羟基和羧基的羟基酸的酯化残基。此外，在反应性挤出过程中通过添加过氧化物可以支化该AAPE。

该多组分纤维的水不分散性组分可以包含任意上述这些水不分散性合成聚合物。纤维的纺织也可以根据本文中所述的任何方法进行。但是，根据本发明的方面的多组分纤维的改善的流变学性质提供了提高的拉伸速度。当该磺基聚酯与水不分散性合成聚合物挤出以制造多组分挤出物时，该多组分挤出物能够使用本文中公开的任何方法以至少大约2,000、3,000、4,000或4,500米/分钟的速度熔体拉伸以制造该多组分纤维。尽管不欲被理论束缚，在这些速度下熔体拉伸该多组分挤出物可以在该多组分纤维的水不分散性组分中获得至少一定取向的结晶度。这种取向的结晶度可以提高在后继加工过程中由该多组分纤维制得的无纺材料的尺寸稳定性。

多组分挤出物的另一优点在于其可以熔体拉伸（melt drawn）为纺成旦数小于15、10、5或2.5旦尼尔/长丝的多组分纤维.

因此，在本发明的另一种实施方案中，多组分挤出物具有成形横截面，包含：

（a）至少一种水分散性磺基聚酯；和

（b）多个包含一种或多种不与该磺基聚酯混溶的水不分散性合成聚合物的区域，其中该区域基本上被插入到所述区域之间的磺基聚酯彼此隔离，其中该挤出物能够以至少大约2000米/分钟的速度熔体拉伸。

任选地，该拉伸纤维可以织构或缠绕以形成大块的连续长丝。这种一步法技术在本领域称为纺丝-拉伸-变形。其它实施方案包括松捻丝（非织构化）或切段纤维，皱缩或未皱缩的。

通过其实施方案的下列实施例可以进一步例示本发明，尽管要理解的是包括这些实施例仅仅是出于例示的目的，除非另行明确说明，不欲限制本发明的范围。

实施例

实施例1

用下列二酸和二醇组合物制备磺基聚酯聚合物：二酸组合物（71摩尔%的对苯二甲酸、20摩尔%的间苯二甲酸和9摩尔%的5-(钠代磺基)间苯二甲酸）和二醇组合物（60摩尔%的乙二醇和40摩尔%的二乙二醇）。通过在真空下的高温聚酯化制备该磺基聚酯。控制酯化条件以制造具有大约0.31的特性粘度的磺基聚酯。在240℃和1弧度/秒的剪切速率下测得该磺基聚酯的熔体粘度为大约3,000至4,000泊。

实施例2

根据US2008/0311815的实施例9中所述程序（其内容经此引用并入本文）将实施例1的磺基聚酯聚合物纺成双组分桔瓣型纤维并成型为无纺网幅。在该工艺过程中，主挤出机（A）进料Eastman F61HCPET聚酯熔体以便将更大的片段片（segment slices）成形为桔瓣型结构。设定挤出区以便在285℃的温度下熔融进入该喷丝板模头的PET。辅助挤出机（B）加工实施例1的磺基聚酯聚合物，该聚合物以255℃的熔体温度进料到该喷丝板模头中。每孔的熔体通过速率为0.6克/分钟。该双组分挤出物中PET对磺基聚酯的体积比设定在70/30，这表示大约70/30的重量比。该双组分挤出物的横截面具有楔形PET区域，并且磺基聚酯聚合物隔离这些区域。

使用与US2008/0311815的对比例8（其内容经此引用并入本文）中所用相同的吸丝器组件将该双组分挤出物熔体拉伸。在不会破坏该双组分纤维的情况下在拉伸过程中到吸丝器的空气的最大可用压力为45psi。使用45psi的空气，将该双组分挤出物熔体拉伸为纺成旦数为大约1.2的双组分纤维，且在显微镜下观察时该双组分纤维表现出大约11至12微米的直径。熔体拉伸过程中的速度计算为大约4,500米/分钟。

将该双组分纤维铺列为重量为140gsm和110gsm的无纺网幅。通过在120℃下在强制通风炉中调理该材料5分钟以测量该网幅的收缩。收缩后该无纺网幅的面积为该网幅起始面积的大约29%。

对熔体拉伸纤维和取自无纺网幅的纤维的横截面的显微检查显示出非常好的桔瓣型结构，其中各个片段清楚地限定，并表现出类似的尺寸和形状。该PET片段完全彼此分离，使得在从双组分纤维中除去磺基聚酯后它们将构成八根分离的具有桔瓣形状的PET单组分纤维。

具有110gsm织物重量的该无纺网幅在静态去离子水浴中在各种温度下浸透8分钟。将浸透的无纺网幅干燥，并如表1所示那样测量由于在各种温度下在去离子水中浸透导致的重量损失百分比。

表1

在高于大约46℃的温度下该磺基聚酯聚合物非常容易地消散到去离子水中，如重量损失所示，在高于51℃的温度下磺基聚酯聚合物从该纤维上的去除非常广泛或完全。大约30%的重量损失代表该磺基聚酯从无纺网幅的双组分纤维中完全去除。如果使用水刺以加工包含该磺基聚酯的双组分纤维的无纺网幅，预计在低于40℃的水温下将无法通过水刺水喷射器广泛除去该聚合物。

实施例3

使用Fleissner,GmbH,Egelsbach,Germany制造的水刺设备水刺具有140gsm和110gsm基重的实施例2的无纺网幅。该机器具有总计5个水刺工作台，其中三组喷射器接触该无纺网幅的顶侧，两组喷射器接触该无纺网幅的相对侧。该水喷射器包括一系列微细的孔口，直径大约100微米，加工成2英尺宽的喷射器带。至喷射器的水压设定在60巴（喷射器带#1）、190巴（喷射器带#2和3）和230巴（喷射器带#4和5）。在水刺过程中，发现到达喷射器的水的温度为大约40至45℃。离开水刺装置的无纺织物牢固地结合在一起。连续的纤维缠结在一起，产生水刺无纺织物，所述水刺无纺织物在双向拉伸时具有高耐撕裂性。

接着，水刺的无纺织物固定到拉幅机框架上，所述拉幅机框架包括绕其周边具有一系列销钉的刚性矩形框架。织物固定在销钉上以便当其受热时防止织物收缩。将带有织物样品的框架放置在130℃下的强制通风炉中三分钟以使得织物在受约束的同时热定形。在热定形后，调理过的织物切割成测得尺寸的试样，该试样在1未经拉幅机框架约束的条件下在130℃下调理。测量该调理后水刺无纺织物的尺寸，并且仅仅观察到极小的收缩（尺寸减少<0.5%）。显而易见的是，水刺无纺织物的热定形足以制造尺寸稳定的无纺织物。

如上所述热定形后的水刺无纺织物在90℃的去离子水中洗涤以除去该磺基聚酯聚合物，留下残留在该水刺织物中的PET单组分纤维片段。

在反复洗涤后，干燥的植物表现出大约26%的重量损失。水刺前洗涤该无纺网幅显示出31.3%的重量损失。因此，水刺过程从该无纺网幅上除去了一些磺基聚酯，但是该量相对较小。为了减少水刺过程中除去的磺基聚酯的量，水刺喷射器的水温可以降低至低于40℃。

发现实施例1的磺基聚酯产生了具有良好的片段分布的桔瓣型纤维，其中水不分散性聚合物片段在除去该磺基聚酯聚合物后形成尺寸与形状类似的单独的纤维。该磺基聚酯的流变性适于令该双组分挤出物以高速率熔体拉伸以获得纺成旦数低至大约1.0的细旦数双组分纤维。这些双组分纤维能够铺列为无纺网幅，其可以被水刺以制造该无纺织物而不会经历显著的磺基聚酯聚合物损失。通过水刺该无纺网幅制得的无纺织物表现出高强度并可以在大约120℃或更高的温度下热定形以制造具有优异的尺寸稳定性的无纺织物。在洗涤步骤中从水刺的无纺织物上除去该磺基聚酯聚合物。获得具有更轻的织物重量、更大的挠性和更柔软的手感的牢固的无纺织物产品。这些无纺织物产品中的单组分PET微纤维为楔形，并表现出大约0.1的平均旦数。

实施例4

用下列二酸和二醇组合物制备磺基聚酯聚合物：二酸组合物（69摩尔%的对苯二甲酸、22.5摩尔%的间苯二甲酸和8.5摩尔%的5-(钠代磺基)间苯二甲酸）和二醇组合物（65摩尔%的乙二醇和35摩尔%的二乙二醇）。通过在真空下的高温聚酯化制备该磺基聚酯。控制酯化条件以制造具有大约0.33的特性粘度的磺基聚酯。在240℃和1弧度/秒的剪切速率下测得该磺基聚酯的熔体粘度为大约6,000至7,000泊。

实施例5

在纺粘生产线（spunbond line）将实施例4的磺基聚酯聚合物纺成具有海岛型横截面构造（具有16个岛）的双组分纤维。主挤出机（A）进料Eastman F61HC PET聚酯熔体以形成海岛型结构中的岛。设定挤出区以便在大约290℃的温度下熔融进入该喷丝板模头的PET。辅助挤出机（B）加工实施例4的磺基聚酯聚合物，该聚合物以大约260℃的熔体温度进料到该喷丝板模头中。该双组分挤出物中PET对磺基聚酯的体积比设定在70/30，这表示大约70/30的重量比。每孔的熔体通过速率为0.6克/分钟。该双组分挤出物的横截面具有圆形的PET岛区域，并且磺基聚酯聚合物隔离这些区域。

使用吸丝器组件将该双组分挤出物熔体拉伸。在不会破坏该双组分纤维的情况下在熔体拉伸过程中到吸丝器的空气的最大可用压力为50psi。使用50psi的空气，将该双组分挤出物熔体拉伸为纺成旦数为大约1.4的双组分纤维，且在显微镜下观察时该双组分纤维表现出大约12微米的直径。熔体拉伸过程中的速度计算为大约3,900米/分钟。

实施例6

使用双组分挤出生产线将实施例4的磺基聚酯聚合物纺成具有64个岛纤维的双组分海岛型横截面纤维。主挤出机（A）进料EastmanF61HC PET聚酯熔体以形成海岛型纤维横截面结构中的岛。辅助挤出机（B）进料该磺基聚酯聚合物熔体以形成海岛型双组分纤维中的海。

聚酯的特性粘度为0.61dL/g，而在240℃和1弧度/秒应变速率下并使用前文所述熔体粘度测量程序测得的干燥磺基聚酯的熔体粘度为大约7,000泊。使用具有198个孔的喷丝板和0.85克/分钟/孔的通过速率制造这些海岛型双组分纤维。“岛”聚酯和“海”磺基聚酯之间的聚合物比为65%对35%。对聚酯组分使用280℃的挤出温度和对磺基聚酯组分使用260℃的挤出温度纺制这些双组分纤维。该双组分纤维含有多根长丝（198根长丝），并以大约530米/分钟的速度熔纺，形成具有大约14的标称旦数/长丝的长丝。使用辊舐式涂敷机（kiss roll applicator）将来自Goulston Technologies的24重量%的PT769整理剂的整理剂溶液施加到该双组分纤维上。双组分纤维的长丝随后在使用一组分别加热至90℃和130℃的两个导丝辊在生产线中拉伸，最终的拉伸辊在大约1,750米/分钟的速度下运行，由此提供大约3.3X的长丝拉伸比，形成具有大约4.5的标称旦数/长丝或大约25微米的平均直径的拉伸海岛型双组分长丝。该长丝包含平均直径为大约2.5微米的聚酯微纤维“岛”。

实施例7

将实施例6的拉伸海岛型双组分纤维切成3.2毫米和6.4毫米切割长度的短长度纤维，由此制造具有64岛的海岛型横截面构造的短长度双组分纤维。这些短切双组分纤维包含聚酯的“岛”和水分散性磺基聚酯聚合物的“海”。岛和海的横截面分布沿这些短切双组分纤维长度基本一致。

实施例8

将实施例6的拉伸海岛型双组分纤维浸泡在软水中大约24小时，随后切割成3.2毫米和6.4毫米切割长度的短长度纤维。在切割成短长度纤维之前将水分散性磺基聚酯至少部分乳化。因此实现岛与海组分的部分分离，由此制造部分乳化的短长度海岛型双组分纤维。

实施例9

实施例8的短切长度海岛型双组分纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”组分。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察显示大约2.5微米的平均直径和3.2与6.4毫米的长度。

对比例10

使用下列程序制备湿法成网手抄纸：将7.5克来自International Paper,Memphis,Tennessee,U.S.A.的AlbacelSouthern Bleached Softwood Kraft（SBSK）和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造浆状混合物。将该浆状混合物与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的液体浆。该液体浆用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由该液体浆制造该手抄纸的程序如下。在持续搅拌的同时将该液体浆注入25厘米×30厘米的手抄纸模具。拉下落阀，令纸浆纤维在筛网上排水以形成手抄纸。将750克/平方米（gsm）的吸墨纸放置在成型的手抄纸上方，并将该吸墨纸碾平到该手抄纸上。提起筛网框架，并翻转到干净的脱模纸上，并搁置10分钟。将该筛网垂直提起离开成型的手抄纸。在成型的手抄纸上方放置两片750gsm的吸墨纸。使用Norwood干燥机在大约88℃下沿着这三片吸墨纸将该手抄纸干燥15分钟。移除一片吸墨纸，在该手抄纸两侧各留下一片吸墨纸。使用Williams干燥机在65℃下将该手抄纸干燥15分钟。随后使用40千克干压法将手抄纸进一步干燥12至24小时。移除吸墨纸以获得干燥的手抄纸样品。该手抄纸修整至21.6厘米×27.9厘米尺寸用于测试。

对比例11

使用下列程序制备湿法成网手抄纸：将7.5克来自International Paper,Memphis,Tennessee,U.S.A.的AlbacelSouthern Bleached Softwood Kraft（SBSK）、0.3克来自Avebe,Foxhol,the Netherlands的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造浆状混合物。将该浆状混合物与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的液体浆。该液体浆用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由该液体浆制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。

实施例12

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。将6.0克来自International Paper,Memphis,Tennessee,U.S.A.的AlbacelSouthern Bleached Softwood Kraft（SBSK）、0.3克来自Avebe,Foxhol,the Netherlands的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉、1.5克实施例7的3.2毫米切割长度海岛型纤维和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造纤维混合浆料。将该纤维混合浆料加热至82℃的温度10秒钟以乳化并除去海岛型纤维中的水分散性磺基聚酯组分并释放该聚酯微纤维。该纤维混合浆料随后粗滤（strained）以制造包含该磺基聚酯的磺基聚酯分散液和包含纸浆纤维和聚酯微纤维的含微纤维混合物。该含微纤维混合物用500克室温水进一步冲洗以便从该含微纤维混合物上进一步除去水分散性磺基聚酯。将该含微纤维混合物与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的含微纤维浆料。这种含微纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由该含微纤维浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。

对比例13

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。7.5克可获自JohnsManville,Denver,Colorado,U.S.A.的MicroStrand475-106玻璃微纤维、0.3克的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造玻璃纤维混合物。将该玻璃纤维混合物与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的玻璃纤维浆料。这种玻璃纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由该玻璃纤维浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。

实施例14

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。3.8克可获自JohnsManville,Denver,Colorado,U.S.A.的MicroStrand475-106玻璃微纤维、3.8克实施例7的3.2毫米切割长度海岛型纤维、0.3克的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造纤维混合浆料。将该纤维混合浆料加热至82℃的温度10秒钟以乳化并除去该海岛型双组分纤维中的水分散性磺基聚酯组分并释放聚酯微纤维。该纤维混合浆料随后粗滤以制造包含该磺基聚酯的磺基聚酯分散液和包含玻璃微纤维与聚酯微纤维的含微纤维混合物。该含微纤维混合物用500克室温水进一步冲洗以便从该含微纤维混合物上进一步除去该磺基聚酯。将这种含微纤维混合物与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的含微纤维浆料。这种含微纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由这种含微纤维浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。

实施例15

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。7.5克实施例7的3.2毫米切割长度海岛型纤维、0.3克的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒以制造纤维混合浆料。将该纤维混合浆料加热至82℃的温度10秒钟以乳化并除去该海岛型纤维中的水分散性磺基聚酯组分并释放聚酯微纤维。该纤维混合浆料随后粗滤以制造磺基聚酯分散液和聚酯微纤维。该磺基聚酯分散液由水分散性磺基聚酯组成。该聚酯微纤维用500克室温水进一步冲洗以便从该聚酯微纤维上进一步除去该磺基聚酯。将这些聚酯微纤维与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）的微纤维浆料。这种微纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由这种微纤维浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。

测试实施例10-15的手抄纸样品，在表2中提供了性质。

表2

通过将手抄纸称重并以克/平方米（gsm）计算重量来测定该手抄纸的基重。使用Ono Sokki EG-233厚度测定计测量手抄纸厚度，并以毫米为单位报道厚度。以克/立方厘米为单位按重量计算密度。使用具有1.9×1.9平方厘米开口头和100cc容量的Greiner孔隙率压力计测量孔隙率。以100cc的水穿过该样品的以秒为单位的平均时间（平行测定4次）报道该孔隙率。使用Instron Model TM对六条30毫米×105毫米试带测量拉伸性质。对每个样品报道六次测量的平均值。由这些测试结果可以观察到，通过添加本发明的聚酯微纤维获得了在湿法成网纤维结构的拉伸性质方面的显著改善。

实施例16

使用双组分挤出生产线将实施例4的磺基聚酯聚合物纺成具有37个岛的双组分海岛型横截面纤维。主挤出机（A）进料Eastman F61HC PET聚酯熔体以形成海岛型横截面结构中的“岛”。辅助挤出机（B）进料该水分散性磺基聚酯聚合物熔体以形成“海”。该聚酯的特性粘度为0.61dL/g，而在240℃和1弧度/秒应变速率下并使用前文所述熔体粘度测量程序测得的干燥磺基聚酯的熔体粘度为大约7,000泊。使用具有72个孔的喷丝板和1.15克/分钟/孔的通过速率制造这些海岛型双组分纤维。“岛”聚酯和“海”磺基聚酯之间的聚合物比为2对1。对聚酯组分使用280℃的挤出温度和对磺基聚酯组分使用255℃的挤出温度纺制这些双组分纤维。该双组分纤维含有多根长丝（198根长丝），并以大约530米/分钟的速度熔纺，形成具有大约19.5的标称旦数/长丝的长丝。使用辊舐式涂敷机将来自GoulstonTechnologies的24重量%的PT769整理剂的整理剂溶液施加到该双组分纤维上。双组分纤维的长丝随后在使用一组分别加热至95℃和130℃的两个导丝辊在生产线中拉伸，最终的拉伸辊在大约1,750米/分钟的速度下运行，由此提供大约3.3X的长丝拉伸比，形成具有大约5.9的标称旦数/长丝或大约29微米的平均直径的拉伸海岛型双组分长丝。这些长丝包含平均直径为大约3.9微米的聚酯微纤维岛。

实施例17

将实施例16的拉伸海岛型双组分纤维切成3.2毫米和6.4毫米切割长度的短长度纤维，由此制造具有37岛的海岛型横截面构造的短长度纤维。这些纤维包含聚酯的“岛”和水分散性磺基聚酯聚合物的“海”。“岛”和“海”的横截面分布沿这些双组分纤维长度基本一致。

实施例18

实施例17的短切长度海岛型纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”组分。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察具有大约3.9微米的平均直径和3.2与6.4毫米的长度。

实施例19

使用双组分挤出生产线将实施例4的磺基聚酯聚合物纺成具有37个岛的双组分海岛型横截面纤维。主挤出机（A）进料聚酯以形成海岛型纤维横截面结构中的“岛”。辅助挤出机（B）进料该水分散性磺基聚酯聚合物以形成该海岛型双组分纤维中的“海”。该聚酯的特性粘度为0.52dL/g，而在240℃和1弧度/秒应变速率下使用前文所述熔体粘度测量程序测得的干燥的水分散性磺基聚酯的熔体粘度为大约3,500泊。使用各自具有175个孔的两块喷丝板和1.0克/分钟/孔的通过速率制造这些海岛型双组分纤维。“岛”聚酯和“海”磺基聚酯之间的聚合物比为70%对30%。对聚酯组分使用280℃的挤出温度和对磺基聚酯组分使用255℃的挤出温度纺制这些双组分纤维。该双组分纤维含有多根长丝（350根长丝），并使用加热至100℃的卷取辊以大约1,000米/分钟的速度熔纺，形成具有大约9的标称旦数/长丝和大约36微米的平均纤维直径的长丝。使用辊舐式涂敷机将24重量%的PT769整理剂的整理剂溶液施加到该双组分纤维上。将双组分纤维的长丝合并随后在100米/分钟的拉伸辊速度下在拉伸生产线上拉伸3.0X，形成具有大约3的平均旦数/长丝或大约20微米的平均直径的拉伸海岛型双组分长丝。这些拉伸海岛型双组分纤维切割成大约6.4毫米长度的短长度纤维。这些短长度海岛型双组分纤维包含平均直径为大约2.8微米的聚酯微纤维“岛”。

实施例20

实施例19的短切长度海岛型双组分纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该纤维的“岛”。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的纤维的光学显微镜观察显示平均直径为大约2.8微米和长度为大约6.4毫米的聚酯微纤维。

实施例21

使用下列程序制备湿法成网微纤维原料（stcok）手抄纸：将56.3克的实施例6的3.2毫米切割长度海岛型双组分纤维、2.3克来自Avebe,Foxhol,the Netherlands的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和1,410克的室温水放置在2升烧杯中以制造纤维浆料。搅拌该纤维浆料。将该纤维浆料的四分之一量，大约352毫升，放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒。该纤维浆料加热至82℃的温度10秒钟以乳化并除去该海岛型双组分纤维中的水分散性磺基聚酯组分并释放该聚酯微纤维。该纤维浆料随后粗滤以制造磺基聚酯分散液和聚酯微纤维。这些聚酯微纤维用500克的室温水冲洗以便从聚酯微纤维上进一步除去该磺基聚酯。加入足够的室温水以制造352毫升的微纤维浆料。该微纤维浆料在7,000rpm下再次制浆30秒。将这些微纤维转移到8升金属烧杯中。剩余四分之三的纤维浆料类似地制浆、洗涤、冲洗、再次制浆并转移到该8升金属烧杯中。随后加入6,090克的室温水以制造大约0.49%稠度（7,500克水和36.6克的聚酯微纤维）以制造微纤维浆料。这种微纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由这种微纤维浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。基重为大约490gsm的微纤维原料手抄纸由平均直径为大约2.5微米和平均长度为大约3.2毫米的聚酯微纤维组成。

实施例22

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。7.5克实施例21的聚酯微纤维原料手抄纸、0.3克来自Avebe,Foxhol,the Netherlands的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉和188克的室温水放置在1,000毫升碎浆机中并在7,000rpm下制浆30秒。将该微纤维与7,312克的室温水一起转移到8升金属烧杯中以制造大约0.1%稠度（7,500克水和7.5克纤维材料）以制造微纤维浆料。这种微纤维浆料用高速叶轮式混合机搅拌60秒。由该浆料制造手抄纸的剩余程序与对比例10中的相同。获得聚酯微纤维的100gsm湿法成网手抄纸，所述聚酯微纤维具有大约2.5微米的平均直径。

实施例23

实施例19的6.4毫米切割长度海岛型双组分纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”组分。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察显示了大约2.5微米的平均直径和6.4毫米的长度。

实施例24

实施例6、实施例16和实施例19的短切长度海岛型双组分纤维单独用含有该双组分纤维重量的大约1%的来自Sigma-AldrichCompany,Atlanta,Georgia的乙二胺四乙酸四钠盐（Na₄EDTA）的80℃软水洗涤以除去该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”。加入至少一种水软化剂，如Na₄EDTA，有助于从该海岛型双组分纤维上除去该水分散性磺基聚酯聚合物。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察显示了聚酯微纤维的优异的释放与分离。在水中使用水软化剂，如Na₄EDTA防止在磺基聚酯上的任何Ca⁺⁺离子交换——这会不利地影响磺基聚酯的水分散性。通常软水含有最多15ppm的Ca⁺⁺离子浓度。合意的是，在本文所述方法中使用的软水应具有基本零浓度的Ca⁺⁺和其它多价离子，或者，使用足够量的水软化剂，如Na₄EDTA以键合该Ca⁺⁺离子和其它多价离子。这些聚酯微纤维可以采用前面公开的实施例的程序用于制备该湿法成网片材。

实施例25

使用下列程序单独加工实施例6和实施例16的短切长度海岛型双组分纤维：将17克来自Avebe,Foxhol,the Netherlands的Solivitose N预凝胶季铵型阳离子马铃薯淀粉添加到蒸馏水中。在淀粉完全溶解或水解后，随即缓慢地向该蒸馏水中添加429克的短切长度海岛型双组分纤维以制造纤维浆料。打开Williams RotaryContinuous Feed Refiner（5英寸直径）以精制或混合该纤维浆料以便提供足够的剪切作用，使得该水分散性磺基聚酯与该聚酯微纤维分离。将该贮浆池的内容物倾倒到24升不锈钢容器中并紧闭盖子。将该不锈钢容器放置在丙烷灶上并加热直到该纤维浆料在大约97℃下开始沸腾以除去该海岛型纤维中的磺基聚酯组分并释放聚酯微纤维。在该纤维浆料达到沸腾时，用手工搅拌桨搅拌该浆料。将不锈钢容器的内容物倾倒至27英寸×15英寸×6英寸的具有30目筛网的深的活底Knuche中以制造磺基聚酯分散液和聚酯微纤维。该磺基聚酯分散液包含水和水分散性磺基聚酯。在该Knuche中在17℃下用10升软水冲洗该聚酯微纤维15秒钟，并压榨以除去过量的水。

在除去过量的水之后，将20克聚酯微纤维（干纤维基）在70℃下添加到2,000毫升水中并使用Hermann Manufacturing Company制造的2升3000rpm的　马力水力碎浆机搅拌3分钟（9,000转）以制造1%稠度的微纤维浆料。使用前面在对比例10中所述的程序制造手抄纸。

这些手抄纸的光学电子显微镜和扫描电子显微镜观察显示了极佳的聚酯微纤维分离和成型。

实施例26

使用双组分挤出生产线将实施例4的磺基聚酯聚合物纺成具有37个岛的双组分海岛型横截面纤维。主挤出机（A）进料Eastman F61HC PET聚酯以形成海岛型横截面结构中的“岛”。辅助挤出机（B）进料该水分散性磺基聚酯聚合物以形成该海岛型双组分纤维中的“海”。该聚酯的特性粘度为0.61dL/g，而在240℃和1弧度/秒应变速率下使用前文所述熔体粘度测量程序测得的干燥的磺基聚酯的熔体粘度为大约7,000泊。使用具有72个孔的喷丝板制造这些海岛型双组分纤维。“岛”聚酯和“海”磺基聚酯之间的聚合物比为2.33对1。

对聚酯组分使用280℃的挤出温度和对磺基聚酯组分使用255℃的挤出温度纺制这些双组分纤维。该双组分纤维含有多根长丝（198根长丝）并以大约530米/分钟的速度熔纺，形成具有大约19.5的标称旦数/长丝的长丝。使用辊舐式涂敷机将18重量%的来自GoulstonTechnologies的PT769整理剂的整理剂溶液施加到该双组分纤维上。双组分纤维的长丝随后在使用一组分别加热至95℃和130℃的两个导丝辊在生产线中拉伸，最终的拉伸辊在大约1,750米/分钟的速度下运行，由此提供大约3.3X的长丝拉伸比，由此形成具有大约3.2的标称旦数/长丝的拉伸海岛型双组分长丝。这些长丝包含平均直径为大约2.2微米的聚酯微纤维岛。

实施例27

将实施例26的拉伸海岛型双组分纤维切割成1.5毫米切割长度的短长度双组分纤维，由此制造具有37个岛的海岛型横截面构造的段长度纤维。这些纤维包含聚酯的“岛”和水分散性磺基聚酯聚合物的“海”。“岛”和“海”的横截面分布沿这些双组分纤维长度基本一致。

实施例28

实施例27的短切长度海岛型纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”组分。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察具有大约2.2微米的平均直径和1.5毫米的长度。

实施例29

使用下列程序制备湿法成网手抄纸。总计2克的MicroStrand475-106玻璃纤维与实施例28的聚酯微纤维的混合物加入到2,000毫升的水中，并用改良的混合机搅拌1至2分钟以制造0.1%稠度的微纤维浆料。在持续搅拌的同时将该液体浆倾倒到25厘米×30厘米的手抄纸模具中。拉下落阀，令纸浆纤维在筛网上排水以形成手抄纸。将750克/平方米（gsm）的吸墨纸放置在成型的手抄纸上方，并将该吸墨纸碾平到该手抄纸上。提起筛网框架，并翻转到干净的脱模纸上，并搁置10分钟。将该筛网垂直提起离开成型的手抄纸。在成型的手抄纸上方放置两片750gsm的吸墨纸。使用Norwood干燥机在大约88℃下沿着这三片吸墨纸将该手抄纸干燥15分钟。移除一片吸墨纸，在该手抄纸两侧各留下一片吸墨纸。使用Williams干燥机在65℃下将该手抄纸干燥15分钟。随后使用40千克干压法将手抄纸进一步干燥12纸24小时。移除吸墨纸以获得干燥的手抄纸样品。该手抄纸修整至21.6厘米×27.9厘米尺寸用于测试。表3描述了所得湿法成网无纺介质的物理特性。当在这些实施例中报道时使用获自位于Boynton Beach,FL的QuantaChrome Instruments的QuantaChromePorometer3G Micro测定Coresta孔隙率和平均孔径。

表3

¹80克/平方米

²直径2.2微米、长度1.5毫米的实施例28的合成微纤维

³Johns-Manville Microstrand106X（0.65微米BET平均直径）

实施例30

使用下列程序制备湿法成网手抄纸：将1.2克的MicroStrand475-106玻璃纤维与0.8克的实施例28的聚酯微纤维（干纤维基）加入到2,000毫升的水中，并用改良的混合机搅拌1至2分钟以制造0.1%稠度的微纤维浆料。使用与前面在对比例10中所述程序制造手抄纸。通过将该基底暴露在氯化钠粒子的气溶胶（数均直径0.075微米，重均直径0.26微米）下以评价所得手抄纸的过滤效率。测得99.999%的过滤效率。这个数据表明通过使用本发明的聚合物微纤维可以获得ULPA过滤效率。

对比例31

使用下列程序制备湿法成网手抄纸：将1.2克的MicroStrand475-106玻璃纤维与0.8克的MicroStrand475-110X玻璃纤维（均可获自Johns Manville,Denver,CO,USA）加入到2,000毫升的水中，并用改良的混合机搅拌1至2分钟以制造0.1%稠度的微纤维浆料。使用与前面在实施例29中所述程序制造手抄纸。

实施例32

来自实施例29和对比例31的样品2和3的湿法成网手抄纸施以砑光过程，其包括令手抄纸在具有300磅/线性英寸的轧点压力的两个不锈钢辊之间通过。由于其100%玻璃组成的脆性，对比例31的手抄纸在该砑光过程中被破坏，剩余的片材碎片基本上变成具有甚至最小物理操作的玻璃粉末。来自实施例29的样品2和3的玻璃/聚酯微纤维共混物在砑光时获得非常均匀的无纺片材，具有显著的机械完整性和挠性。观察到砑光的实施例29的样品2的无纺片材比砑光的实施例29的样品3的无纺片材更牢固。这些数据暗示了通过本发明的聚合微纤维能够获得非常耐用的高效率过滤介质。

实施例33

通过经砑光过程对它们施以不同压力而将实施例29的样品1的手抄纸机械致密化。在下表4中证明了致密化的作用，并且清楚地表明，当砑光湿法成网基材时可以获得孔尺寸与孔隙率的显著改善，这是用100%玻璃纤维组成的介质所不能实现的实施例32显示的设计特点。

表4

¹商品HEPA过滤介质

²由于样品不适合测试装置而无法测量

实施例34

使用下列程序制备湿法成网手抄纸：将0.4克的3旦尼尔/长丝的切割至12.7毫米的PET纤维和1.6克实施例28的聚酯微纤维（干纤维基）加入到2,000毫升的水中，并用改良的混合机搅拌1至2分钟以制造0.1%稠度的微纤维浆料。使用与前面在对比例10中所述程序制造手抄纸。以基于无纺片材干重量的7%粘合剂的比率将一系列聚合粘合剂（如下表中所述）施加到这些手抄纸上。含有粘合剂的无纺片材在强制通风炉中在63℃下干燥7至12分钟并随后在120℃下热定形3分钟。含有粘合剂的无纺片材的最终基重为90克/平方米。该数据表明通过将本发明的聚合微纤维与聚合粘合剂结合获得了显著的强度益处。

表5

¹Synthomer7100是由Synthomer GmbH,Frankfurt,Germany提供的合成胶乳粘合剂

²Eastek1100和Eastek1200是由Eastman Chemical Company,Kingsport,TN,USA提供的磺基聚酯粘合剂分散液

³如通过INDA/EDANA测试方法WSP100.15测得

⁴如通过INDA/EDANA测试方法WSP110.5测得

⁵如通过TAPPI测试方法T530OM07测得

实施例35

复制实施例34的样品C和D，但是将作为增塑剂的柠檬酸三乙酯（TEC）添加到该磺基聚酯粘合剂分散液中。加入到磺基聚酯粘合剂分散液中的TEC的量为磺基聚酯总重量的7.5和15重量%的增塑剂。

表6

实施例36

如对实施例34的样品D所述那样制备湿法成网手抄纸，除了没有对该手抄纸施以120℃的热定形条件三分钟。

实施例37

对实施例35和实施例34的样品D的手抄纸施以下列测试程序以模拟纸张再制浆过程。将两升的室温自来水加入到2升3000rpm的马力三转子水力碎浆机（具有6英寸直径×10英寸高度的黄铜碎浆机）（根据TAPPI10标准由Hermann Manufacturing Company制造）搅拌3分钟（9,000转）中。将两块待测试的无纺片材的一平方英寸样品加入到水力碎浆机中的水中。该方块制浆500转，此时停止水力碎浆机，并评价无纺片材方块的状况。如果方块没有完全消解成它们的组成纤维，对该方块再制浆500转再进行评价。持续该过程指导该方块完全消解成它们的组成纤维，此时中止测试并记录总转数。来自实施例34的样品D的无纺方块在15,000转后仍未完全消解。实施例34的无纺方块在5,000转后完全消解成它们的组成纤维。该数据暗示，采用适当的粘合剂选择与热处理，由本发明的聚合微纤维可以制备易于再制浆/可回收的无纺片材。

实施例38

通过提高实施例26的双组分纤维的标称旦数修改实施例26-28中略述的方法，使得根据实施例27和28的工艺步骤的最终结果为4.0微米的直径和1.5毫米的长度的短切聚酯微纤维。这些短切微纤维以不同比例与实施例28中所述2.2微米直径和1.5毫米长度的短切微纤维共混。如实施例29中略述那样由这些微纤维共混物制备80克/平方米的手抄纸。下表中清楚地表明了通过共混具有不同直径的合成微纤维可预测地控制湿法成网无纺织物的孔尺寸与孔隙率的能力。

表7

¹80克/平方米手抄纸，不含粘合剂

²实施例28的合成微纤维

实施例39

根据实施例29中略述的程序制备手抄纸，其包含实施例28的合成聚酯微纤维、莱赛尔纳米原纤化纤维素纤维和T043聚酯纤维（7微米直径，5.0毫米长度的PET纤维）的三元混合物。下面描述了这些湿法成网无纺织物的特性。

表8

¹80克/平方米，7%的由Synthomer GmbH,Frankfurt,Germany提供的Synthomer7100粘合剂

²实施例28的直径为2.2微米、长度为1.5毫米的合成微纤维

³Lenzing

实施例40

用下列二酸和二醇组合物制备磺基聚酯聚合物：二酸组合物（69摩尔%的对苯二甲酸、22.5摩尔%的间苯二甲酸和8.5摩尔%的5-(钠代磺基)间苯二甲酸）和二醇组合物（65摩尔%的乙二醇和35摩尔%的二乙二醇）。通过在真空下的高温聚酯化制备该磺基聚酯。控制酯化条件以制造具有大约0.33的特性粘度的磺基聚酯。在240℃和1弧度/秒的剪切速率下测得该磺基聚酯的熔体粘度为大约6,000至7,000泊。

实施例41

使用双组分挤出生产线将实施例41的磺基聚酯聚合物纺成具有37个岛的双组分海岛型横截面纤维。主挤出机（A）进料聚酯以形成海岛型纤维横截面结构中的“岛”。辅助挤出机（B）进料该水分散性磺基聚酯聚合物以形成该海岛型双组分纤维中的“海”。该聚酯的特性粘度为0.61dL/g，而在240℃和1弧度/秒应变速率下使用前文所述熔体粘度测量程序测得的干燥的水分散性磺基聚酯的熔体粘度为大约7,000泊。使用具有72个孔的喷丝板制造这些海岛型双组分纤维。“岛”聚酯和“海”磺基聚酯之间的聚合物比为2.33对1。对聚酯组分使用280℃的挤出温度和对磺基聚酯组分使用255℃的挤出温度纺制这些双组分纤维。该双组分纤维含有多根长丝（198根长丝），并以大约530米/分钟的速度熔纺，形成具有19.5的标称旦数/长丝的长丝。使用辊舐式涂敷机将18重量%的来自Goulston Technologies的PT769整理剂的整理剂溶液施加到该双组分纤维上。双组分纤维的长丝随后在使用一组分别加热至95℃和130℃的两个导丝辊在生产线中拉伸，最终的拉伸辊在大约1,750米/分钟的速度下运行，由此提供大约3.3X的长丝拉伸比，形成具有大约3.2的标称旦数/长丝的拉伸海岛型双组分长丝。这些长丝包含平均直径为大约2.5微米的聚酯微纤维岛。

实施例42

将实施例41的拉伸海岛型双组分纤维切成1.5毫米切割长度的短长度双组分纤维，由此制造具有37岛的海岛型横截面构造的短长度纤维。这些纤维包含聚酯的“岛”和水分散性磺基聚酯聚合物的“海”。岛和海的横截面分布沿这些双组分纤维长度基本一致。

实施例43

实施例42的短切长度海岛型双组分纤维用软水在80℃下洗涤以去除该水分散性磺基聚酯“海”组分，由此释放该聚酯微纤维，该聚酯微纤维是该双组分纤维的“岛”组分。洗涤过的聚酯微纤维用软水在25℃下冲洗至基本去除大部分“海”组分。洗涤过的聚酯微纤维的光学显微镜观察显示大约2.5微米的平均直径和1.5毫米的长度。

实施例44

使用下列一般程序制备湿法成网手抄纸。将总计大约3克的纤维混合物（具体的纤维和相对量显示在表9中）天加到1,500毫升水中，并用改良的混合机搅拌1至2分钟以制造大约0.2%稠度的微纤维浆料。在持续搅拌的同时将该液体浆倾倒到用水半充满的TAPPI标准圆形手抄纸模具中。拉下落阀，令纸浆纤维在筛网上排水以形成手抄纸。将750克/平方米（gsm）的吸墨纸放置在成型的手抄纸上方，并将该吸墨纸碾平到该手抄纸上。。提起筛网框架，并翻转到干净的脱模纸上，并搁置10分钟。将该筛网垂直提起离开成型的手抄纸。在成型的手抄纸上方放置两片750gsm的吸墨纸。使用Norwood干燥机在大约82℃下沿着这三片吸墨纸将该手抄纸干燥大约30分钟。在干燥后，以纤维固体的10重量%粘合剂的涂施率用粘合剂（描述在表9中）涂布大约120gsm的手抄纸。下面在表9中描述了含粘合剂的手抄纸的组成，并在表10中描述了它们的特征。

表9

¹大约120克/平方米，含有纤维与粘合剂总重量的10%的粘合剂

²实施例4的直径为2.5微米、长度为1.5毫米的合成微纤维

³Hinton Hibrite NBSK

⁴来自Engineered Fibers Technology,Shelton,CT

⁵来自Lenzing AG的纳米原纤化纤维素纤维

⁶SBR=Dow275SBR胶乳,Dow Chemical Company；SFP=Eastek1200分散体,Eastman Chemical Company

表10

上述本发明的优选形式仅用于例示，不应以限制性意义用于解释本发明的范围。对上述示例性实施方案的修改可以在不脱离本发明精神的情况下由本领域那些技术人员容易地做出。

发明人特此申明他们意图依赖于等同原则确定和评估本发明的合理范围，因为其涉及没有实质背离但超出如下列权利要求书中阐述的本发明的字面范围的任何装置。

Claims (21)

1.包含至少一个无纺网幅层的高强度特种纸，其中所述无纺网幅层包含多个第一纤维、多个第二纤维和粘合剂，其中所述第一纤维包含水不分散性合成聚合物，其中所述第二纤维是纤维素纤维，其中所述第一纤维具有小于25毫米的长度和小于5微米的最小横向尺寸，其中所述第一纤维构成所述无纺网幅层的至少10重量%，其中所述第二纤维构成所述无纺网幅层的至少10重量%，其中所述粘合剂构成所述无纺网幅层的至少1重量%和/或所述无纺网幅层的不超过40重量%，其中所述无纺网幅具有至少0.5千克/15毫米的抗张强度（TAPPI T494）和不超过300克/平方米的基重（TAPPI410）。

2.权利要求1的高强度特种纸，其中所述无纺网幅具有至少10、25、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450或500磅/平方英寸的Mullen爆破强度（TAPPI403）。

3.权利要求1的高强度特种纸，其中所述第一纤维构成所述无纺网幅层的至少20、30、40或50重量%和/或不超过90、75、60重量%。

4.权利要求1的高强度特种纸，其中所述第二纤维构成所述无纺网幅层的至少10、25或40重量%和/或不超过80、70、60或50重量%。

5.权利要求1的高强度特种纸，其中所述粘合剂构成所述无纺网幅层的至少1、2或4重量%和/或不超过40、30或20重量%。

6.权利要求1的高强度特种纸，其中所述无纺网幅层进一步包含涂层，所述涂层选自装饰涂层、印刷墨水、阻隔涂层、粘合剂涂层和/或热密封涂层。

7.权利要求1的高强度纸，其中所述第一纤维具有小于25、10、5或2毫米的长度。

8.权利要求1的高强度纸，其中所述第一纤维具有小于5、4或3微米的最小横向尺寸。

9.权利要求1的高强度纸，其中所述第一纤维衍生自多组分纤维。

10.权利要求1的高强度纸，其中所述第一纤维通过从包含多根所述第一纤维的多组分纤维中除去水分散性聚合物而形成。

11.权利要求10的高强度纸，其中所述第一纤维通过在除去所述水分散性聚合物之前将所述多组分纤维切割至所述第一纤维的长度而形成。

12.权利要求10的高强度纸，其中所述水分散性聚合物是磺基聚酯。

13.权利要求1的高强度纸，其中所述第一和第二纤维具有不同的构造，所述构造选自长度、最小横向尺寸、最大横向尺寸、横截面形状及其组合。

14.权利要求1的高强度纸，其中所述第一和第二纤维具有不同的组成。

15.权利要求1的高强度纸，其中所述第一纤维包含至少一种选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚交酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚氨酯、纤维素酯、聚氯乙烯及其组合的聚合物。

16.权利要求1的高强度纸，其中所述纤维素纤维选自阔叶木浆纤维、针叶木浆纤维和/或再生的纸浆纤维。

17.权利要求1的高强度纸，其中所述粘合剂包含选自磺基聚酯、丙烯酸类共聚物、苯乙烯类共聚物、乙烯基共聚物、聚氨酯及其组合的合成树脂。

18.权利要求1的高强度纸，其中所述粘合剂包含至少一种磺基聚酯，并且其中所述第一纤维包含热塑性缩聚物。

19.权利要求1的高强度纸，其中所述无纺网幅层进一步包含涂层，所述涂层选自装饰涂层、印刷墨水、阻隔涂层、粘合剂涂层和热密封涂层。

20.包含权利要求1的所述高强度纸的制品。

21.权利要求20的制品，其中所述制品选自柔性包装、土工织物、建筑材料、医药材料、安全纸、电气材料、催化载体膜、绝热材料、标签、食品包装材料、印刷纸和出版纸。

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