CN104160077B - 改性的聚乳酸纤维 - Google Patents

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Abstract

提供了一种多组分纤维，其包括由不同的外皮组分包围的芯组分。所述芯组分主要由聚乳酸形成并且所述外皮组分主要由聚合物增韧添加剂形成。所述外皮/芯结构可以向所得纤维提供各种不同的益处。例如，所述聚合物增韧添加剂可帮助提高纤维吸收纤维拉伸过程中所施加应力产生的能量的能力，这增加了纤维的整体的韧性和强度。与此同时，外皮组分中增韧添加剂的存在可以增强与其他纤维(相同或不同)的结合程度，例如在非织造纤网材料中使用时。本发明的另一好处在于所述外皮/芯结构可形成自热塑性组合物，所述热塑性组合物中聚乳酸和聚合物增韧添加剂共混在一起。

Description

改性的聚乳酸纤维
相关申请
本申请是2010年8月13日提交的美国申请号12/856,012的部分继续申请，通过引用将其全部纳入本文。
发明背景
已做出各种尝试以从可生物降解聚合物形成非织造纤网。尽管从可生物降解聚合物制备的纤维是已知的，它们的使用已遇到问题。例如，聚乳酸(“PLA”)是最常见的用于形成非织造纤网的可生物降解的和可持续(可再生)的聚合物之一。不幸的是，由于聚乳酸的高玻璃化转变温度和慢结晶速率，PLA非织造纤网一般具有低的结合挠性和高粗糙度。反过来，热结合的PLA非织造纤网经常显示出低伸长率，这在某些应用中，例如在吸收性物品中，是不能接受的。同样地，尽管聚乳酸可承受高拉伸比，它要求高水平的拉伸能量以获得克服热收缩所需的结晶。针对这些困难，已采用增塑剂以试图降低玻璃化转变温度和改善结合性和柔软性。一种常见的增塑剂是聚乙二醇。不幸的是，在老化过程中聚乙二醇趋于从聚乳酸中相分离，特别是在高湿和高温的环境中，这会随时间推移而使所得纤维的机械性能恶化。增塑剂的添加也导致其它问题，如熔融纺丝的劣化，以及熔体强度和可拉伸性的降低。
因此，目前存在的对具有良好延伸性能的聚乳酸纤维的需求仍保持强劲。
发明概述
根据本发明的一种实施方案，公开了用于形成多组分纤维的方法，该方法包括共混聚乳酸、聚合物增韧添加剂以及聚环氧化物改性剂以形成热塑性组合物，以及随后将该热塑性组合物通过模头挤出以形成纤维。该纤维含有由外皮(sheath)组分包围的芯组分，并且聚乳酸构成所述芯组分的聚合物含量的约50重量％或更多以及聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的约50重量％或更多。
根据本发明的另一种实施方案，公开了一种多组分纤维，该多组分纤维含有由外皮组分包围的芯组分。聚乳酸构成所述芯组分的聚合物含量的约50重量％或更多并且聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的约50重量％或更多。芯组分中的聚乳酸与外皮组分中的聚合物增韧添加剂得自单一的热塑性组合物，其中聚乳酸与聚合物增韧添加剂共混。
本发明的其它特征和方面将在下面更详细地讨论。
附图的简要说明
参照附图，在说明书的其余部分中，更具体地阐述针对本领域普通技术人员而言本发明的完整且能够实现的公开内容，包括本发明的最佳实施方式，其中：
图1是可用于在本发明的一个实施方案的形成纤维的方法的示意图；
图2是实施例4的聚合物共混物的TEM照片(60kV，10000倍)，该聚合物共混物含有90重量％的PLA 6201D(Nature)和10重量％的聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)；
图3是实施例49的聚合物共混物的TEM照片(80kV，10000倍)，该聚合物共混包含98.23重量％的PLA 6201D(Nature)、2.52重量％的PP3155(埃克森美孚)和0.75重量％的AX8900(阿科玛)；
图4是实施例50的聚合物共混物的TEM照片(80kV，10000倍)，该聚合物共混物含有89.5重量％的PLA 6201D(Nature)、10重量％的PP3155(埃克森美孚)和0.5重量％的CESATMExtend 8478(科莱恩公司)；
图5是实施例51的聚合物共混物的TEM照片(60kV，10000倍)，该聚合物共混物含有98.5重量％的PLA 6201D(Nature)和1.5重量％的AX8900(阿科玛)；和
图6是可以根据本发明而形成的纤维的一种实施方案的剖视图；
图7是可用于形成本发明的纤维的水下造粒系统的一种实施方案的示意图；和
图8是示出了纤维的芯组分和外皮组分的实施例48的SEM照片。
在本说明书和附图中重复使用的附图标记意在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
典型实施方案的详细描述
现在详细地参考各种实施方案，阐明本发明实施方案的一个或多个实施例。以解释的方式而非作为限制来提供各个实施例。实际上，在不脱离本发明和权利要求的范围或精神的情况下，可以进行调整和变化，这对于本领域技术人员来说是显然的。例如，图示或描述为一种实施方案的部分的特征可以用于另一实施方案，从而产生又一其他实施方式。因此，本发明意在涵盖在所附权利要求及其等同物的范围内的调整和变化。
定义
如在本文中所使用的，术语“可生物降解的”或“可生物降解的聚合物”通常是指一种材料，其由天然存在的微生物(例如细菌、真菌和藻类)、环境的热量、湿气、或其它环境因素的作用而降解。材料的可生物降解性可以用ASTM测试方法5338.92测定。
如在本文中所使用的，术语“纤维”是指通过使聚合物通过例如模头的成型孔形成的伸长的挤出物。除非特别指明，术语“纤维”包括具有一定长度的不连续纤维和基本上连续的长丝。例如，基本上长丝可以具有比其直径大得多的长度，如长度与直径之比(“长径比”)大于约15000：1，并且在一些情况下大于约50000：1。
如在本文中使用的，术语“非织造纤网”是指一种纤网，其具有无规交织的单根纤维的结构，而不是如在针织织物中的可辨识的样式。非织造网包括例如熔喷纤网、纺粘纤网、梳理纤网(carded webs)、湿法纤网、气流法纤网、共成型纤网(coform webs)、水刺缠绕纤网等。非织造纤网的基重一般可以变化，但通常是从约5克每平方米(“gsm”)到200gsm，在一些实施方案中从约10gsm到约150gsm，并且在一些实施方案中从约15gsm到约100gsm。
如在本文中使用的，术语“熔喷”纤网或层一般是指通过以下方法形成的非织造纤网：将熔融的热塑性材料通过多个细的，常为圆形的模头毛细管挤出，作为熔融纤维进入会聚的高速气(如空气)流中，该高速气流使熔融的热塑性材料的纤维变细以减少其直径，其可以到微纤维直径。其后，熔喷纤维由高速气流携带并沉积在收集表面上以形成无规分散的熔喷纤维的纤网。例如，这样的方法公开在Butin等人的美国专利号3,849,241、 Meitner 等人的美国专利号4,307,143以及Wisneski等人的美国专利号 4,707,398，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。熔喷纤维可以是基本上连续的或不连续的，并且当沉积在收集表面时一般是粘性的。
如在本文中使用的，术语“纺粘”网或层一般是指含有小直径的基本上连续的长丝的非织造纤网。将熔融的热塑性材料通过从多个细的，常为圆形的喷丝头的毛细管挤出，然后通过例如离析拉伸(eductive drawing)和/或其他众所周知的纺粘机理迅速减小该挤出的长丝的直径而形成长丝。例如，纺粘纤网的生产描述并示出于Appel等人的美国专利号4,340,563、 Dorschner等人的美国专利号3,692,618、Matsuki等人的美国专利号3,802,817、Kinney的美国专利号3,338,992、Kinney的美国专利号3,341,394、 Hartman的美国专利号3,502,763、Levy的美国专利号3,502,538、Dobo等人的美国专利号3,542,615以及Pike等人的美国专利号5,382,400，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。在纺粘长丝沉积到收集表面上时通常是非粘性的。纺粘长丝有时可能具有小于约40微米的直径，并且经常为约5至约20微米。
测试方法
熔体流动速率：
熔体流动速率(“MFR”)是通常在190℃或230℃下、在10分钟内经受2160克的负载时，强制通过挤出流变仪孔(0.0825英寸的直径)的聚合物的重量(以克计)。除非另外指明，熔体流动速率是根据ASTM测试方法D1239使用Tinius Olsen Extrusion Plastometer测得的。
热性能：
熔融温度和玻璃化转变温度可以通过差示扫描量热法(DSC)来测定。差示扫描量热计可以是DSC Q100差示扫描量热仪，其配备有液氮冷却配件和UNIVERSAL ANALYSIS2000(版本4.6.6)分析软件程序，这两者均可购自特拉华州New Castle的TA仪器公司。为了避免直接触摸样品，使用镊子或其他工具。将样品置于铝盘中并在分析天平上精确称重至0.01毫克的精确度。将盖子越过材料样品卷曲到盘上。一般地，树脂颗粒直接放置在秤盘上，并且切断纤维以容纳放置在秤盘上，以及由盖子覆盖。
如在差示扫描量热计的操作手册中所描述的，用铟金属标准对差示扫描量热计进行校准并且进行基线校正。将材料样品放入差示扫描量热计的测试室用于测试，并且使用空盘用作参照。全部测试在每分钟55立方厘米 氮气(工业级)吹扫测试室上进行。对于树脂颗粒样品，加热和冷却程序是2-循环测试，其始于测试室的平衡至-30℃，随后是每分钟10℃加热速率加热至200℃的温度的第一加热时段，随后使样品在200℃下平衡3分钟，随后是每分钟10℃冷却速率冷却至-30℃的温度的第一冷却时段，随后样品在-30℃下平衡3分钟，并且随后是每分钟10℃加热速率加热至200℃的温度的第二加热时段。对于纤维样品，加热和冷却程序是1-循环测试，始于测试室的平衡至-25℃，随后是每分钟10℃加热速率加热至200℃的温度的加热时段，随后样品在200℃平衡3分钟，并且随后是每分钟10℃冷却速率冷却至-30℃的温度的冷却时段。全部测试在每分钟55立方厘米氮气(工业级)吹扫测试室上进行。
使用UNIVERSAL ANALYSIS 2000分析软件程序评估结果，所述程序鉴定并量化玻璃化转变温度(Tg)的拐点、吸热峰和放热峰以及在DSC曲线上的峰下面积。玻璃化转变温度确定为在曲线上倾斜发生明显变化的区域，并且使用自动化拐点计算加来确定熔融温度。
拉伸性能：
将单个的纤维样本减短(例如，使用剪刀剪)到38毫米的长度，并分开放置在黑色的丝绒布上。以这种方式收集10-15个纤维样本。然后，将纤维样本在基本上直的情况下固定在矩形纸框上，所述矩形纸框外部尺寸为51毫米×51毫米并且内部尺寸为25毫米×25毫米。通过使用胶带将纤维末端小心地固定到框边上来将各个纤维样本的末端有效地结合到框上。然后使用常规的实验室显微镜(已经适当地校准并设置为40倍放大率)来测量各个纤维样本的外部、相对较短的横向纤维尺寸。所述横向纤维尺寸记录为单个纤维样本的直径。框有助于将试样纤维样本的末端以避免过度损坏纤维样本的方式固定在恒速延伸型拉力试验机的上夹具(grip)和下夹具中。
使用恒速延伸型拉力试验机和合适的负载元件来进行测试。选择负载元件(例如10N)使得测试值落入满量程负载的10-90％之内。所述拉力试验机(即，MTS SYNERGY200)和负载元件得自密歇根州的Eden Prairie的MTS Systems Corporation。然后，将框组件中的纤维样本固定在拉力试验机的夹具之间，使得纤维的末端可以有效地被拉力试验机的夹具夹住。然后，将平行于纤维长度延伸的纸框边切断或以其它的方式分开，使得拉力试验机仅将测试力施加至纤维。然后，对纤维以每分钟12英寸的牵拉速度和夹 具速度进行牵拉测试。使用购自MTS Corporation的TESTW0RKS 4软件程序来分析得到的数据，所述程序具有以下测试设定：
韧性值以每丹尼尔克力的单位来表示。还测量了峰值伸长率(断裂时的％应变)。
含水量
基本上根据ASTM D 7191-05(为了所有目的通过引用于此将其全部纳入本文)，使用Arizona Instruments Computrac Vapor Pro湿度分析仪(N3100型)测定含水量，。测试温度(§X2.1.2)可以为130℃，样品规格(§X2.1.1)可以为2至4克，并且瓶吹扫时间(§X2.1.4)可以为30秒。此外，终点标准(§X2.1.3)可以设定为“预测”模式，这意味着当满足内置的程序标准(数学计算的终点含水量)时测试结束。
发明详述
本发明涉及一种多组分纤维，其包括由不同的外皮组分包围的芯组分，该外皮组分沿着纤维表面可以是连续的或不连续的(例如分段的)。芯组分主要是由聚乳酸形成的，而外皮组分主要是由聚合物增韧添加剂形成的。例如，聚乳酸可构成所述芯组分的聚合物含量的约50重量％或更多，在一些实施方案中为约75重量％或更多，并且在一些实施方案中为约90重量％至100重量％，并且聚合物增韧添加剂可以构成所述外皮组分的聚合物含量的约50重量％或更多，在一些实施方案中为约75重量％或更多，并且在 一些实施方案中为约90重量％至100重量％。为了优化纤维的可生物降解性和/或可再生性，外皮组分的相对厚度通常是小的。例如，外皮组分通常仅构成纤维直径的约0.5％至约25％，在一些实施方案中为约1％至约20％，并且在一些实施方案中为约2％至约15％，而芯组分通常构成纤维直径的约75％至约99.5％，在一些实施方案中为约80％至约99％，并且在一些实施方案中为约85％至约98％。例如，所述外皮组分的厚度可以为约100纳米至约5微米，在一些实施方案中为约200纳米到约4微米，并且在一些实施方案中为约500纳米至约2微米。
本发明纤维的外皮/芯结构可以向所得纤维提供各种不同的优点。例如，聚合物增韧添加剂可以帮助提高纤维吸收纤维拉伸时所施加的应力产生的能量的能力，这增加了纤维的整体的韧性和强度。与此同时，外皮组分中增韧添加剂的存在可以增强与其他纤维(相同或不同)的结合程度，例如在非织造纤网材料中使用时。此外，外皮组分还可以提供螺旋润滑并减少在纤维挤出过程中所需的扭矩水平。本发明的另一个好处是，外皮/芯结构可以由热塑性组合物形成，其中聚乳酸和聚合物增韧添加剂共混在一起。没有使用对大多数双组分纤维而言常见的分离的组合物，共混的热塑性组合物的使用可降低成本和制造复杂度。不希望受理论的限制，本发明人认为，使用共混的热塑性组合物形成外皮/芯结构是可能的，原因在于包括将聚合组分分散于共混物中的独特方式，以及控制熔融共混和挤出的条件以使聚合物增韧添加剂能够迁移到芯表面的方式。在该方面，在组合物中采用聚环氧化物改性剂用作增容剂以提高分散的均匀性，并由此增加聚合物增韧添加剂可迁移到表面并在所述聚乳酸芯上形成不同的区域或层的可能性。聚环氧化物改性剂还具有额外的好处：它可以与聚乳酸反应，从而改善在纤维纺丝的过程中它的熔体强度和稳定性，而不显著降低玻璃化转变温度。
现将更详细地描述本发明的各种实施方案。
I.热塑性组合物
A.聚乳酸
聚乳酸通常由乳酸的任何异构体的单体单元生成，例如左旋乳酸(“L-乳酸”)、右旋乳酸(“D-乳酸”)、内消旋乳酸或其混合物。单体单元也可以由任何乳酸异构体的酸酐，包括L-丙交酯、D-丙交酯、内消旋丙交酯或其混合物制成。也可以使用这样的乳酸和/或丙交酯的环状二聚体。可以使 用任何已知的聚合方法聚合乳酸，如缩聚或开环聚合。也可以使用少量的扩链剂(例如，二异氰酸酯化合物、环氧化合物或酸酐)。聚乳酸可以为均聚物或共聚物，如包含由L-乳酸衍生的单体单元和由D-乳酸衍生的单体单元的共聚物。尽管不要求，由L-乳酸衍生的单体单元和由D-乳酸衍生的单体单元之一的含量之比优选为约85摩尔％，在一些实施方案中为约90摩尔％或更多，在一些实施方案中为约95摩尔％或更多。可以将多种聚乳酸以任意百分比混合，每种具有不同的由L-乳酸衍生的单体单元与由D-乳酸衍生的单体单元之间的比例。当然，聚乳酸也可以与其它类型的聚合物(例如，聚烯烃、聚酯等)共混，以提供如加工、纤维形成等多种不同的益处。
在一个具体的实施方案中，聚乳酸具有以下通式结构：
可以用于本发明的适合的聚乳酸聚合物的一个具体例子可购自德国Krailling的Biomer公司，名称为BIOMERTML9000。其它适合的聚乳酸聚合物可购自明尼苏达州Minnetonka的Natureworks LLC 或Mitsui Chemical(LACEA)。还有其它适宜的聚乳酸可以描述在美国专利号4,797,468、5,470,944、5,770,682、5,821,327、5,880,254和6,326,458中，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。
聚乳酸的熔点通常为约140℃至约260℃，在一些实施方案中为约150℃至约250℃，并且在一些实施方案中为约160℃至约220℃。这样的聚乳酸的有用性在于其快速生物降解。聚乳酸的玻璃化转变温度(“Tg”)可以相对较高，如约40℃至约80℃，在一些实施方案中为约50℃至约80℃，并且在一些实施方案中为约55℃至约65℃。正如上文中更详细地论述的，可根据ASTM D-3417、使用差示扫描量热仪(“DSC”)测定熔点温度和玻璃化转变温度。
聚乳酸的数均分子量(“Mn”)通常为约40000至约160000克/摩尔，在一些实施方案中为约50000至约140000克/摩尔，并且在一些实施方案中 为约80000至约120000克/摩尔。同样，该聚合物的重均分子量(“Mw”)通常为约80000至约200000克/摩尔，在一些实施方案中为约100000至约180000克/摩尔，并且在一些实施方案中为约110000至约160000克/摩尔。重均分子量与数均分子量之比(“Mw/Mn”)，即“多分散性指数”也相对较低。例如，多分散性指数通常为约1.0至约3.0，在一些实施方案中为约1.1至约2.0，并且在一些实施方案中为约1.2至约1.8。重均和数均分子量可以通过本领域技术人员已知的方法来测定。
如在190℃的温度和1000秒-1的剪切速率下测定的，聚乳酸的表观粘度也可以为约50至约600帕斯卡·秒(Pa·s)，在一些实施方案中为约100至约500Pa·s，并且在一些实施方案中为约200至约400Pa·s。在2160g的负载和190℃下测定，聚乳酸的熔体流动速率(以干重计)也可以为约0.1至约40克/10分钟，在一些实施方案中为约0.5至约20克/10分钟，并且在一些实施方案中为约5至约15克/10分钟。
纯(neat)聚乳酸一般会从周围环境中吸收水分，从而它具有基于起始聚乳酸干重的约500至600百万分率(“ppm”)或甚至更高的含水量。含水量可以用本领域已知的各种方法测定，如按照ASTM D 7191-05，如上文所述的。由于在熔融加工过程中水的存在可以水解降解聚乳酸并降低其分子量，因此有时期望在与聚合物增韧添加剂和聚环氧化物改性剂共混之前对聚乳酸进行干燥。例如，在大多数实施方案中，期望的是，在与聚环氧化物改性剂共混之前，聚乳酸的含水量为约200百万分率(“ppm”)或更少，在一些实施方案中为约1到约100ppm，并且在一些实施方案中为约2至约80ppm。例如，聚乳酸的干燥可发生在约50℃至100℃的温度下，并且在一些实施方案中为约70℃至约80℃的温度下。
B.聚合物增韧添加剂
由于其聚合物性质，增韧添加剂具有相对高的分子量，其可帮助提高所述热塑性组合物的熔体强度和稳定性。通常期望的是，该聚合物增韧添加剂一般与聚乳酸是不混溶的。如此，增韧添加剂可以在芯组分中的聚乳酸连续相内分散为离散相区域(discretephase domain)，并且也更容易迁移到连续相的边界以形成外皮组分。在芯组分中的离散区域也能够吸收纤维拉伸过程中组合物伸长过程中所施加应力产生的能量，这提高了所得纤维的整体的韧性和强度。
为帮助确保所需的区域和外皮组分的形成，可以选择所述聚合物增韧 添加剂具有一定的熔体流动速率(或粘度)。例如，为确保该增韧添加剂能够迁移到聚乳酸相的表面，通常期望其具有比聚乳酸更高的熔体流动速率(或更低的粘度)。然而，如果增韧添加剂的熔体流动速率太高，其趋于失控地流动和分散于连续相。这导致了难以保持的并且还可能在纤维拉伸过程中过早地断裂的层状或盘状的区域。相反，如果增韧添加剂的熔体流动速率太低，则其趋于聚集在一起并形成非常大的椭圆形区域，其在共混时很难分散。这会导致增韧添加剂在整个连续相中的不均匀分布。在该方面，聚乳酸的熔体流动速率与聚合物增韧添加剂的熔体流动速率的比通常为约0.1至约0.9，在一些实施方案中为约0.15至约0.8，并且在一些实施例中为约0.2至约0.6。例如，在2160克的负载和230℃下测定，聚合物增韧添加剂可以具有约1至约100克每10分钟的熔体流动速率，在一些实施方案中为约5至约75克每10分钟，并且在一些实施方案为约10至约50克每10分钟。
尽管聚合物通常是不混溶的并具有不同的熔体流动速率，仍可以选择所述增韧添加剂具有与聚乳酸的溶解度参数相对类似的溶解度参数。这通常提高离散相和连续相之间边界的界面粘合性以及物理相互作用，并由此降低了所述组合物在拉伸时断裂的可能性。在该方面，聚乳酸的溶解度参数与增韧添加剂的溶解度参数的比例通常为约0.5至约1.5，并且在一些实施方案中为约0.8至约1.2。例如，聚合物增韧添加剂可具有约15至约30兆焦耳1/2/米3/2(MJoules1/2/m3/2)的溶解度参数，并且在一些实施方案中为约18至约22兆焦耳1/2/米3/2，而聚乳酸可具有约20.5兆焦耳1/2/米3/2的溶解度参数。本文中的术语“溶解度参数”指的是“希尔德布兰德溶度参数”，其为内聚能密度的平方根，并根据以下公式计算：
δ = ( ( Δ H v - RT ) / V m )
其中：
Hv＝汽化热
R＝理想气体常数
T＝温度
Vm＝分子体积
多种聚合物的希尔德布兰德溶度参数还可得自Wyeych(2004)的塑料溶解度手册，通过引用将其纳入文本。
除了上面提到的性质，也可以选择聚合物增韧添加剂的机械特性来实现所期望的纤维韧性的增加。例如，增韧添加剂可以具有与聚乳酸相比相对低的杨氏弹性模量。例如，聚乳酸的弹性模量与增韧添加剂的弹性模量的比例通常为约1至约250，在一些实施方案中为约2至约100，并且在一些实施方案中为约2至约50。例如，增韧添加剂的弹性模量可以为约2到约500兆帕(MPa)，在一些实施方案中为从约5至约300MPa，并且在一些实施方案中为约10至约200MPa。与此相反，聚乳酸的弹性模量通常为约800MPa至约2000MPa。聚合物增韧添加剂也可以呈现高于聚乳酸的峰值伸长率(即，该聚合物在其峰值负载下的百分伸长率)。例如，本发明的聚合物增韧添加剂可以表现出约50％或更高的峰值伸长率，在一些实施方案中为约100％或更高，在一些实施方案中为约100％至约2000％，并且在一些实施方案中为约250％至约1500％。
可以采用具有上述性质的各种聚合物添加剂，这样的聚合物的特别合适的实例可包括，例如，聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)；聚四氟乙烯；聚酯(例如，再生聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等)；聚醋酸乙烯酯(例如，聚(乙烯醋酸乙烯酯)、聚氯乙烯醋酸乙烯酯等)；聚乙烯醇(例如，聚乙烯醇、聚(乙烯乙烯醇)等)；聚乙烯醇缩丁醛；丙烯酸树脂(例如，聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)；聚酰胺(例如，尼龙)；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚氨酯；等等。例如，合适的聚烯烃可以包括乙烯聚合物(例如，低密度聚乙烯(“LDPE”)、高密度聚乙烯(“HDPE”)、线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)等)、丙烯均聚物(如间同立构、无规立构、全同立构等)、丙烯共聚物等等。
在一个具体实施方案中，所述聚合物是丙烯聚合物，例如均聚聚丙烯或丙烯的共聚物。例如，丙烯聚合物可以形成为基本上全同立构的聚丙烯均聚物或含有等于或小于约10重量％的其它单体，即至少约90重量％的丙烯的共聚物。这样的均聚物可具有约160℃至约170℃的熔点。
在又一实施方案中，聚烯烃可以是乙烯或丙烯与其他α-烯烃，例如C3-C20α-烯烃或C3-C12α-烯烃的共聚物。合适的α-烯烃的具体例子包括1-丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；1-戊烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯；1-十二碳烯和苯乙烯。特别期望的α-烯烃共聚单体是1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。这样的共聚物的乙烯或丙烯含量可为约60摩尔％至约99摩尔％，在一些实施方案中为约80摩尔％至约98.5摩尔％，并且在一些实施方案中为约87摩尔％至约97.5摩尔％。α-烯烃含量可以同样地为约1摩尔％至约40摩尔％，在一些实施方案中为约1.5摩尔％至约15摩尔％，并且在一些实施方案中为约2.5摩尔％至约13摩尔％。
用于在本发明中使用的示例性的烯烃共聚物包括可购自来自德克萨斯州休斯顿的埃克森美孚化工公司的命名为EXACTTM的基于乙烯的共聚物。其它合适的乙烯共聚物可购自来自密歇根州Midland的陶氏化学公司的命名为ENGAGETM、AFFINITYTM、DOWLEXTM(LLDPE)和ATTANETM(ULDPE)的乙烯共聚物。其它合适的乙烯聚合物描述于Ewen等人的美国专利号4,937,299、Tsutsui等人的美国专利号5,218,071、Lai等人的美国专利号5,272,236，以及和Lai等人的美国专利号5,278,272，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。合适的丙烯共聚物也可购自来自德克萨斯州休斯顿的埃克森美孚化工公司的命名为VISTAMAXXTM、来自比利时Feluy的Atofina Chemicals的FINATM(例如，8573)、来自三井石油化学工业的TAFMERTTM，以及来自密歇根州Midland的陶氏化学公司的VERSIFYTM。合适的丙烯聚合物的其它实例描述于Datta等人的美国专利号6,500,563、Yang等人的美国专利号5,539,056，以及Resconi等人的美国专利号5,596,052，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。
通常可以采用各种已知技术中的任何一种来形成烯烃共聚物。例如，可利用自由基或配位催化剂(如Ziegler-Natta)来形成烯烃聚合物。优选地，所述烯烃聚合物是由单中心配位催化剂，例如茂金属催化剂形成。这样的催化剂体系生产的乙烯共聚物，其中共聚单体无规分布在分子链中，并贯穿不同的分子量部分均匀地分布。例如，茂金属催化的聚烯烃描述于 McAlpin等人的美国专利号5,571,619、Davis等人的美国专利号5,322,728、Obiieski等人的美国专利号5,472,775、Lai等人的美国专利号5,272,236和 Wheat等人的美国专利号6,090,325，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。茂金属催化剂的例子包括双(正丁基环戊二烯基)二氯化钛、 双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆、双(环戊二烯基)氯化钪、双(茚基)二氯化锆、双(甲基环戊二烯基)二氯化钛、双(甲基环戊二烯基)二氯化锆、二茂钴、环戊二烯基三氯化钛、二茂铁、二氯化二茂铪、异丙基(环戊二烯基-1-芴基)二氯化锆、二氯二茂钼、二茂镍、二氯二茂铌、二茂钌、二氯二茂钛，氢氯二茂锆、二氯二茂锆，等等。用茂金属催化剂制得的聚合物通常具有窄的分子量范围。例如，茂金属催化的聚合物可具有4以下的多分散性数(Mw/Mn)、受控的短链支化分布、以及受控的全同规整度。
增韧添加剂的量通常为所述热塑性组合物的约1重量％至约25重量％，在一些实施方案中为约2重量％至约20重量％，并且在一些实施方案中为约5重量％至约15重量％。
C.聚环氧化物改性剂
如上文指出的，在热塑性组合物中还采用聚环氧化物改性剂以帮助提高聚合物增韧添加剂变得分散和迁移到纤维表面的能力。聚环氧化物改性剂还可以提高组合物的熔融稳定性和强度。聚环氧化物改性剂是含有平均每分子至少两个环氧乙烷环的聚合物。不希望受理论的限制，相信该聚环氧化物分子在一定条件下能引起聚乳酸的反应，从而改善其熔体强度并且不显著降低玻璃化转变温度。该反应可包括扩链、侧链支化、接枝、共聚物的形成等等。例如，扩链可以通过多种不同的反应途径发生。例如，该改性剂可以使通过聚乳酸的羧基末端基团(酯化)或通过羟基(醚化)的亲核开环反应成为可能。同样可发生恶唑啉副反应以形成酯酰胺部分。通过这样的反应，聚乳酸的分子量可以增加，从而抵消熔融加工过程中常常观察到的降解。虽然期望的是引起如上所述的与聚乳酸的反应，本发明人已经发现过多的反应可导致聚乳酸主链之间的交联。如果允许这种交联进行至显著程度，所得到的聚合物共混物会变脆，并且难以拉伸成具有所期望强度和伸长性能的纤维。在这方面，本发明人已经发现，具有相对低的环氧官能度的聚环氧化物改性剂是特别有效的，这可以通过它的“环氧当量(epoxy equivalent weight)”来量化。环氧当量反映了含有一分子环氧基团的树脂的量，并且它可以通过改性剂的数均分子量除以分子中的环氧基团数来计算。本发明的聚环氧化物改性剂的数均分子量通常为约7,500至约250,000克每摩尔，在一些实施方案中为约15,000至约150,000克每摩尔，并且在一些实施方案中为约20,000至100,000克每摩尔，具有通常为2.5至7的多分散性指数。聚环氧化物改性剂可以含有小于50，在一些实施 方案中为5至45，并且在一些实施方案中为15至40的环氧基团。反过来，环氧当量可以小于约15,000克每摩尔，在一些实施方案中为约200至约10,000克每摩尔，并且在一些实施方案中为约500至约7000克每摩尔。
聚环氧化物也可以是含有末端环氧基团、主链环氧乙烷单元和/或侧环氧基团的直链或支链的均聚物或共聚物(例如，无规，接枝，嵌段等)。用于形成这样的聚环氧化合物的单体可以变化。例如，在一个具体实施方案中，聚环氧化物改性剂含有至少一种环氧官能的(甲基)丙烯酸类单体组分。本文中使用的术语“(甲基)丙烯酸的”包括丙烯酸和甲基丙烯酸单体，以及其盐或酯，例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体。例如，合适的环氧官能的(甲基)丙烯酸单体可包括但不限于那些含有1,2-环氧基团的单体，例如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。其它合适的环氧官能的单体包括烯丙基缩水甘油醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯，和衣康酸缩水甘油酯。
如上文指出的，聚环氧化物通常具有相对高的分子量，因此它不仅能导致聚乳酸的扩链，也有利于获得所期望的共混物形态，如将在下面更详细地描述。因此，在2160克的负载和190℃的温度下测定，所得聚合物的熔体流动速率通常为约10至约200克每10分钟，在一些实施方案中为约40至约150克每10分钟，并且在一些实施方案中为约60至约120克每10分钟。
如需要，也可在聚环氧化物中采用额外的单体以帮助获得期望的分子量。这样的单体可以变化并且包括，例如，酯单体、(甲基)丙烯酸单体、烯烃单体、酰胺单体等。例如，在一个具体实施方案中，聚环氧化物改性剂包括至少一种直链或支链的α-烯烃单体，例如含有2至20个碳原子，优选2至8个碳原子的那些。具体实例包括乙烯，丙烯，1-丁烯、3-甲基-1-丁烯，3,3-二甲基-1-丁烯，1-戊烯，具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯，具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯，具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯，具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯，具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯，乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯，1-十二碳烯和苯乙烯。特别期望的α-烯烃共聚单体是乙烯和丙烯。
另一合适的单体可包括非环氧官能的(甲基)丙烯酸单体。这样的(甲基)丙烯酸单体的实例可包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、 丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸甲基环己酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基丁酯、甲基丙烯酸甲基环己酯、甲基丙烯酸肉桂基酯、甲基丙烯酸巴豆基酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯等，以及它们的组合。
在一个特别期望的本发明的实施方案中，聚环氧化物改性剂是由环氧官能的(甲基)丙烯酸单体组分、α-烯烃单体组分和非环氧官能的(甲基)丙烯酸单体组分形成的三元共聚物。例如，聚环氧化物改性剂可以是聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)，其具有以下结构：
其中，x、y和z为1或更大。
可使用各种已知技术将环氧官能的单体形成为聚合物。例如，含有极性官能团的单体可接枝到聚合物主链上形成接枝共聚物。这样的接枝技术是本领域所熟知的并且描述于，例如，美国专利号5,179,164，为了所有目的通过引用于此将其全部纳入本文。在其它实施方案中，可以使用已知的自由基聚合技术，如高压反应、齐格勒-纳塔催化剂反应系统、单中心催化剂(例如茂金属)反应系统等，将含环氧官能团的单体与单体共聚，以，从而形成嵌段或无规共聚物。
可选择单体组分的相关部分以获得环氧-反应性和熔体流动速率之间的平衡。更具体地，高的环氧单体含量可得到与聚乳酸好的反应性，但过高的含量可以降低熔体流动速率至这样的程度：聚环氧化物改性剂不利地影响聚合物共混物的熔体强度。因此，在大多数实施方案中，所述环氧官能的(甲基)丙烯酸单体构成所述共聚物的约1重量％至约25重量％，在一些实施方案中为约2重量％至约20重量％，并且在一些实施方案中为约 4重量％至约15重量％。α-烯烃单体可同样地构成所述共聚物的约55重量％至约95重量％，在一些实施方案中为约60重量％至约90重量％，并且在一些实施方案中为约65重量％至约85重量％。在使用时，其它的单体组分(例如，非环氧官能的(甲基)丙烯酸单体)可以构成所述共聚物的约5重量％至约35重量％，在一些实施方案中为约8重量％至约30重量％，并且在一些实施方案中为约10重量％至约25重量％。可以在本发明中使用的适合的聚环氧化物改性剂的一个具体实例为可购自来自Arkema的名称为 AX8950或AX8900。AX8950具有70至100g/10分钟的熔体流动速率，并具有7重量％至11重量％的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体含量、13重量％至17重量％的丙烯酸甲酯单体的含量，以及72重量％至80重量％的乙烯单体含量。
除了控制用于形成所述聚环氧化物改性剂的单体的类型和相对含量，也可以控制总重量百分比以获得所期望的益处。例如，如果改性水平太低，可能无法获得所期望的熔体强度和机械性能的增加。然而，本发明人还发现，如果改性水平过高，由于强的分子间相互作用(例如，交联)和由环氧官能团形成的物理网络，纤维拉伸可能会受到限制。因此，基于该组合物中使用的聚乳酸的重量，通常使用的聚环氧化物改性剂的量为约0.01重量％至约10重量％，在一些实施方案中为约0.05重量％至约5重量％，在一些实施方案中为约0.1重量％至约1.5重量％，并且在一些实施方案中为约0.2重量％至约0.8重量％。依赖于所采用的其它组分，在整个热塑性组合物中的聚环氧化物改性剂的浓度可等于或小于上述范围。例如，在某些实施方案中，基于所述组合物的总重量，聚环氧化物改性剂构成约0.01重量％至约10重量％，在一些实施方案中约0.05重量％至约5重量％，在一些实施方案中为约0.1重量％至约1.5重量％，并且在一些实施方案中为约0.2重量％至约0.8重量％。同样地，聚乳酸通常构成所述组合物的约70重量％或更多，在一些实施方案中约80重量％至约99重量％，并且在一些实施方案中约85重量％至约95重量％。
D.其他组分
本发明的一个有利方面是提供了良好的机械性能(例如，伸长率)而不需要常规的增塑剂，如亚烷基二醇(例如，聚乙二醇，如来自陶氏化学的名为CarbowaxTM的那些)、链烷二醇，以及具有一个或多个羟基基团的环氧烷烃，其中所述羟基基团攻击聚乳酸的酯键并导致水解降解。这样的 增塑剂的其它实例描述于Topolkaraev等人的美国专利号2010/0048082，为了所有目的通过引用于此将其全部纳入本文。所述热塑性组合物可以基本上不含这样的增塑剂。不过，应当理解的是，在本发明的某些实施方案中可使用增塑剂。但是，在使用时，增塑剂通常以所述热塑性组合物的少于约10重量％的量存在，在一些实施方案中为约0.1重量％至约5重量％，并且在一些实施方案中为约0.2重量％至约2重量％。
当然，可为了各种不同的原因而利用其它成分。例如，可以使用的材料包括但不限于，催化剂、颜料、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、固体溶剂、增容剂、成核剂(例如，二氧化钛，碳酸钙等)、微粒，和添加以提高该热塑性组合物的加工性能的其他材料。使用时，通常期望的是，最小化这些额外成分的量，以确保最佳兼容性和成本效益。因此，例如，通常期望的是，这样的成分构成所述热塑性组合物的小于约10重量％，在一些实施方式中小于约8重量％，并且在一些实施方案中小于约5重量％。
还应当理解的是，其它组分可以被包含在所述热塑性组合物中。可以使用的一种这样的组分是额外的可生物降解聚酯，包括脂肪族聚酯，如聚己内酯、聚酯酰胺、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸(PLA)及其共聚物(copolymers)，基于聚乳酸的三元共聚物、聚乙醇酸、聚亚烷基碳酸酯(例如，聚碳酸亚乙酯)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基戊酸酯(PHV)、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共聚物(PHBV)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基辛酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基癸酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基十八烷酸酯)，以及基于琥珀酸酯的脂肪族聚合物(如聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯等)、脂肪族-芳族共聚酯(例如，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸间苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸间苯二甲酸丁二醇酯等)，等等。
II.共混
可使用任何各种已知的技术进行所述热塑性组合物的组分的共混。例如，在一个实施方案中，可以分开地或组合地提供原料(例如，聚乳酸、聚环氧化物改性剂和聚合物增韧添加剂)。例如，原料可以首先干混在一起，形成一种基本上均匀的干混合物。原料同样可以同时或依次供给到熔 融加工设备中，所述熔融加工设备将物料分散地共混。可以使用批次式和/或连续式熔融加工技术。例如，可以使用混合机/捏合机、密炼机(Banbury mixer、Farrel连续混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、滚磨机等来共混并熔融加工材料。特别适合的熔融加工设备是共旋转双螺杆挤出机(例如，ZSK-30双螺杆挤出机，可购自新泽西Ramsey的Werner&Pfleiderer公司，或Thermo PrismTMUSALAB 16挤出机，可购自英格兰Stone的Thermo Electron公司)。这样的挤出机可以包括进料口和排气口，并可以提供高强度的分布和分散混合。例如，可以将材料投料至双螺杆挤出机的相同或不同的进料口并熔融共混，以形成基本上均匀的熔融混合物。如果希望，也可以将添加剂注入到聚合物熔体中和/或沿其长度的不同点处分别投料至挤出机中。可供选择地，所述添加剂可以与聚乳酸、聚合物增韧添加剂和/或聚环氧化物改性剂预共混。
不管选择何种具体的加工技术，可以将原材料在高剪切/压力和低热量下共混以确保充分分散，而不会引起聚环氧化物改性剂过早地经历与聚乳酸的实质的反应。例如，共混通常发生在聚乳酸熔点以上但在用于引发聚环氧化物改性剂反应至显著程度的温度(例如，约230℃)以下的温度下，例如约170℃至约230℃，在一些实施方案中为约180℃至约220℃，并且在一些实施方案中为约185℃至约215℃。同样地，熔融加工期间的表观剪切速率可以为约100秒-1至约10,000秒-1，在一些实施方案中为约200秒-1至约5000秒-1，并且在一些实施方案中为约500秒-1至约1200秒-1。表观剪切速率等于4Q/πR3，其中Q为聚合物熔体的体积流动速率(“m3/s”)，而R为熔融聚合物流动穿过的毛细管(例如，挤出机模头)半径(“m”)。当然，也可以控制其它变量，例如熔融加工过程中的停留时间，其与吞吐量成反比，从而实现期望的均匀度。
由于聚环氧化物改性剂(例如，活性、分子量等)选择性的控制和特定的熔融共混的条件，本发明人已经发现，可以形成提高与聚乳酸反应性的形态。更具体地，所得形态可具有多个贯穿连续的聚乳酸基质分布的聚环氧化物改性剂的离散相区域。该区域可以具有多种不同的形状，如椭圆形、球形、圆柱形等。然而，不管形状如何，在混合后，单独区域的尺寸是小的，以提供用于与聚乳酸后续反应的增加的表面积。例如，区域的尺寸(例如，长度)通常为约10至约1000纳米，在一些实施方案中为约20至约800纳米，在一些实施方案中为约40至约600纳米，并且在一些实施 方案中为约50至约400纳米。增韧添加剂也可以在聚乳酸基质中形成离散区域。当形成时，这样的区域通常比聚环氧化物区域更大。例如，增韧添加剂区域可以具有约0.5微米至约30微米的尺寸(例如，长度)，并且在一些实施方案中为约1微米至约10微米。当然，还应理解的是，可以通过聚环氧化物、增韧添加剂和/或共混物的其他组分形成区域。
尽管在某些性质上与起始聚合物不同，但是所述热塑性组合物仍可保持起始聚合物的其他性质。例如，因为该热塑性组合物一般不含有增塑剂，所述组合物的玻璃化转变温度(Tg)通常与聚乳酸的玻璃化转变温度相同。即，所述热塑性组合物的Tg可以为约50℃至约80℃，并且在一些实施方案中为约55℃至约65℃。所述热塑性组合物的熔点也可为约150℃至约250℃，并且在一些实施方案中为约160℃至约220℃。
III.纤维的形成
可使用各种工艺中的任一种以由共混的热塑性组合物形成多组分纤维。例如，可将该组合物挤压穿过喷丝头，淬火，并引入纤维拉伸元件的竖直通道中。在该过程中，可能会发生聚环氧化物改性剂和聚乳酸的反应，或者其可发生在引入到纤维形成生产线之前。例如，在一个实施方案中，该共混物可以供给到挤出机(如单螺杆)，其包括可以被加热的、在桶(例如圆柱形桶)内转动地安装并接收的螺杆。通过螺杆旋转施加力使共混物从进料端向下游移动到排出端。，这样的螺杆挤出机通常沿着螺杆的长度分为三部分。第一部分是进料部分，其中固体材料被引入到螺杆。第二部分是熔融部分，其中发生大部分的固体熔融。在该部分中，螺杆通常具有逐渐变细的直径，以增强聚合物的熔融。第三部分是混合部分，其以恒定的挤出量传送熔融材料。螺杆的结构对于本发明而言不是特别关键的，并且其可以包含如本领域已知的任何数目和/或取向的线程(threads)和通道。
也可以选择螺杆的速度以获得所期望的停留时间、剪切速率、熔融加工温度等。例如，螺杆速度可为约50至约200转每分钟(“rpm”)，在一些实施方案中为约70至约150rpm，并且在一些实施方案中为约80至约120rpm。这可能会导致高于通常用于挤出聚乳酸的并足够高以引发聚环氧化物改性剂的反应的温度，如高于约230℃。例如，挤出机可以使用一个或多个区域，其中的至少一个在约230℃至约350℃的温度操作，在一些实施方案中为约235℃至约300℃，并且在一些实施方案中为约240℃至约280 ℃。
可以通过在挤出机混合部分内使用一个或多个分配和/或分散混合元件提高熔体剪切速率，以及转而引发反应的程度。例如，用于单螺杆挤出机的合适的分配混合器可包括Saxon、Dulmage、Cavity Transfer混合机等。同样地，适合的分散混合器可以包括Blister环、Leroy/Maddock、CRD混合器等。如本领域中熟知的，可通过使用桶中的钉(pin)产生聚合物熔体的折叠和再取向来进一步改善混合，例如在Buss Kneader挤出机、Cavity Transfer混合器，以及Vortex Intermeshing Pin(VIP)混合器中使用的那些。不论选择何种具体的元件，再一个混合元件的使用可以产生强化的熔体剪切速率，帮助引发所期望的反应。通常地，在熔融加工过程中的表观剪切速率可以为约100秒-1至约10,000秒-1，在一些实施例中为约200秒-1至约5000秒，并且在一些实施方案中为约500秒-1至约1200秒-1。当然，也可以控制其它变量，例如与吞吐量成反比的熔融加工过程中的停留时间，从而达到所期望的反应程度。
通过挤出模头离开后，期望地将熔化的塑料供给到水下造粒系统，在该水下造粒系统中，通过循环冷却水将聚合物线冷却和固化，并且然后在水流切断。冷却水和/或流可以保持为5℃至约30℃的温度，并且在一些实施方案中为约10℃至约25℃。不希望受理论的限制，相信这样的水下造粒系统可允许在模头处使用高的出口压力和/或温度，这可使得更多的较低粘度的聚合物增韧添加剂到达模头的外壁，并且随着其离开而产生所期望的外皮组分。例如，出口压力可以为约100磅每平方英寸(“psi”)或更高，在一些实施方案中为约300psi或更高，并且在一些实施方案中为约500psi或更高。
水下造粒的具体结构可以如本领域技术人员所熟知的来变化。例如，各种合适的水下造粒系统描述于美国专利号3,981,950和6,663,372，通过引用于此将其纳入本文。例如，参照图7，示出了水下造粒系统110的一个具体实施方案，其包含挤出机112，挤出机112通过挤压模头114将熔融聚合物供给进入水室118。通过一个或多个转接器116将模头114连接到挤出机112，并且将模头114直接地或使用转接器连接到水室118。在水室118中，切割系统切割通过模头114的聚合物线以形成颗粒。如果需要，例如，该切割系统可以包括马达130，马达130驱动其上安装的驱动轴128，其上安装有切割组件150。可以使用控制器134来调节驱动轴128的速度。一旦形 成，这些颗粒可通过流动通过导管120的水输送到干燥机122，在那里它们可以被分离、干燥并收集在容器124中。如本领域已知的，水可以由泵126驱动。
除了水下造粒系统，在本发明中也可以使用其他技术，以获得如上所述的高的压力和/或温度。例如，可在挤出机桶中采用一个或多个筛(“筛组件(screen pack)”)，所述筛任选地由多孔板(breaker plate)来加固。除了去除污染物和未熔融的固体之外，筛组件/多孔板组件可以有助于提高压力。可以通过改变筛组件的结构(筛的数量、筛的孔径大小等)来控制顶压的量。例如，筛组件可以包括2至15个筛，在一些实施方案中为3至10个筛，并且在一些实施方案中为4至8个筛。当使用多个筛时，上游的筛通常具有仅收集大颗粒的尺寸，而随后下游的筛具有收集逐渐减小的颗粒的尺寸。虽然可以使用各种尺寸的筛，但是通常希望的是，组件使用至少一个具有相对小尺寸开口的筛以在桶中产生足够高的背压。例如，筛可以包含具有大约100微米或更小的平均宽度(或直径)的开口，在一些实施方案中为大约75微米或更小，并且在一些实施方案中为大约1至大约50微米。优选地，组件使用多个具有该尺寸的开口的筛(例如，3个或更多个)。
不管采用何种技术，可使用任何各种已知的技术将由共混的热塑性组合物形成的颗粒形成为纤维。例如，参照图1，更详细地显示了形成纤维的方法的一个具体实施方案。在该具体的实施方案中，颗粒在相对高的温度下挤出以诱发改性剂的环氧官能团与聚乳酸之间的反应，并且促进所期望的外皮/芯结构的形成。例如，将共混物从料斗14进料至挤出机12中。可以利用任何常规技术将共混物提供至料斗14。然后将挤出的组合物穿过聚合物导管16至喷丝头18。例如，喷丝头18可以包括含有喷丝组件的外壳，所述喷丝组件具有多个堆叠在彼此顶部的板，并具有设置成产生用于引导聚合物组分的流动路径的开口模式。喷丝头18还具有排成一排或多排的开口。当聚合物从开口中挤出时，所述开口形成向下的挤出的丝帘。方法10还使用了淬火鼓风机20，淬火鼓风机20邻近从喷丝头18伸出的纤维帘设置。来自淬火鼓风机20的空气将从喷丝头18伸出的纤维淬火。淬火空气可以如图1所示的从纤维帘的一侧或从纤维帘的两侧引入。
淬火后，将纤维引入纤维拉伸元件22的竖直通道中。用于将聚合物熔融纺丝的纤维拉伸元件或吸气器为本领域所熟知。用于在本发明的方法中使用的合适的纤维拉伸元件包括美国专利号3,802,817和3,423,255中所示 类型的线性纤维吸气器，为所有相关目的通过引用于此将它们全部纳入本文。纤维拉伸元件22通常包括伸长的垂直通道，纤维经由该通道通过从该通道边上进入且向下流动穿过该通道的吸入空气(aspirating air)来拉伸。加热器或鼓风机24向纤维拉伸元件22提供吸入空气。吸入空气将纤维和环境空气牵引穿过纤维拉伸元件22。气体的流动导致纤维被拉伸或变细，这增加了形成纤维的聚合物的分子取向或结晶度。将纤维通过纤维拉伸元件22的出口开口并沉积在导丝辊42上。由于本发明的纤维的高强度，本发明中可以采用高的拉伸比。拉伸比是指拉伸后纤维的线速度(例如，导丝辊42或带孔表面(未显示)的线速度)除以挤出后纤维的线速度。例如，在某些实施方案中可以该拉伸比计算如下：
拉伸比＝A/B
其中，
A为拉伸之后的纤维的线速度(即，导丝辊速度)并且是直接测量的；以及
B为挤出的纤维的线速度并可以计算如下：
挤出机的线性纤维速度＝C/(25*π*D*E2)
其中，
C为通过单个孔的吞吐量(克每分钟)；
D为该聚合物的熔体密度(克每立方厘米)；以及
E为纤维挤出通过的孔的直径(以厘米计)。在本发明的某些实施方案中，所述拉伸比可以为约200:1至约7500:1，在一些实施方案中为约500:1至约6500:1，并且在一些实施方案中为1000:1至约6000:1。
如果期望，在导丝辊42上收集的纤维可以任选地进行会被本领域技术人员所理解的额外的线内加工和/或转化步骤(未示出)。例如，短纤维可以通过在它们的软化温度以下的温度下“冷拉伸”所收集的纤维至所期望的直径以及其后卷曲(crimping)、变形(texturizing)和/或将纤维切割成期望的纤维长度而形成。例如，短纤维的长度可以为约3至约80毫米，在一些实施方案中为约4至约65毫米，并且在一些实施方案中为约5至约50毫米。然后可以如现有技术已知的将所述短纤维加入到非织造纤网，例如， 粘合梳理纤网、热风粘合纤网(through-air bonded webs)等中。所述纤维也可以沉积到带孔表面上以形成非织造纤网。
无论采用何种具体技术，本发明人已发现，使共混的热塑性组合物历经纤维拉伸会造成多组分纤维的形成，该多组分纤维包含主要由聚乳酸形成的芯组分和主要由聚合物增韧添加剂形成的外皮组分。但是，所述芯组分和/或外皮组分也可以含有其它成分。例如，芯组分通常包含聚环氧化物改性剂。进一步，来自原热塑性组合物的部分聚合物增韧添加剂也可能会保留在芯组分内。参照图6，其更详细地示出了根据本发明制备的纤维200的一种具体实施方案。如图所示，该纤维包括含有聚乳酸的芯组分202，芯组分202被含有聚合物增韧添加剂的外皮组分302包围。虽然这里示出为双组分纤维，但也应理解的是，该多组分纤维还可以含有其它成分。芯组分202和外皮组分302被布置在穿过纤维横截面的不同的区域。在本实施方案中，芯组分202被示出为与外皮组分302基本上是同轴的。然而，应当理解的是，所述芯和外皮可以以各种其他布置放置。例如，芯组分202和外皮组分302也可以被放置为偏心的布置。
本发明人还发现，纤维拉伸显著增加了反应后的离散区域的轴向尺寸，使得它们具有大致线性的、伸长的形状。伸长的区域可具有比纤维拉伸之前的区域的轴向尺寸长约10％或更多，在一些实施方案中约50％至约1000％，并且在一些实施方案中约100％至500％的轴向尺寸。例如，纤维拉伸后的轴向尺寸可以为约10微米至约300微米，在一些实施方案中为约40微米至约250微米，并且在一些实施方案中为约50微米至约200微米。所述区域也可以是相对薄的，并因此在垂直于轴向尺寸的方向上(即，截面尺寸)具有小的尺寸。例如，以长度计，横截面尺寸可为约0.02至约75微米，在一些实施方案中为约0.1至约40微米，并且在一些实施方案中为0.4至约20微米。这会导致区域的长径比(轴向尺寸与横截面尺寸之比)为约3至约200，在一些实施方案中为约5至约100，并且在一些实施方案中为约5至约50。
这些伸长的区域的存在表明热塑性组合物吸收在纤维拉伸过程中产生的能量的能力。这样，组合物就不会如纯聚乳酸一样脆并且因此可以在施加应变时释放而不是断裂。通过在应变下释放，聚合物可以持续起到荷载承受元件的作用，甚至是在纤维显示了实质的伸长之后。在这方面，本发明的纤维能够显示改进的“峰值伸长率”性质，即纤维在其峰值负载时的 伸长百分数。例如，本发明的纤维可以显示出的峰值伸长率为大约25％或更大，在一些实施方案中为大约30％至更大，在一些实施方案中为大约40％至大约350％，并且在一些实施方案中为大约50％至大约250％。这样的伸长率可以由具有各种平均直径的纤维来实现，例如平均直径为大约0.1至大约50微米，在一些实施方案中为大约1至大约40微米，在一些实施方案中为大约2至大约25微米，并且在一些实施方案中为大约5至大约15微米的纤维。
尽管具有在应变下延伸的能力，但是本发明的纤维还可以保持相对强。指示本发明的纤维的相对强度的一个参数为“韧度”，其显示为以每单位线密度的力来表示的纤维的拉伸强度。例如，本发明的纤维的韧度可以为约0.75至约6.0克力(“gf”)每但尼尔，在一些实施方案中为约1.0至约4.5gf每但尼尔，并且在一些实施方案中为约1.5至约4.0gf每但尼尔。纤维的但尼尔可以依据希望的应用而变化。通常地，形成的纤维具有小于约6的但尼尔每个长丝(即，线密度单位，其等于以克计的每9000米纤维的质量)，并且在一些实施方案中为小于约3，并且在一些实施方案中为约0.5至约3。
如果希望，本发明的纤维还可以通过将纤维无规地沉积在成形表面上(任选地借助真空)以及然后利用任何已知的技术来粘合得到的纤网以形成粘附纤网结构。例如，可以将连续带孔的成形表面置于纤维拉伸元件之下并且接收来自出口开口的纤维。可以成形表面以下设置真空以拉伸纤维并巩固未粘合的非织造纤网。一旦形成，然后就可以使用任何常规的技术将非织造纤网粘合，例如使用粘合剂或者自发粘合(例如，在不施加外部粘合剂的情况下，将纤维熔融和/或自粘结)。例如，自发粘合可以通过在半熔融或粘的时候使纤维接触或简单地通过将粘性树脂和/或溶剂与用于形成纤维的聚乳酸(或多种聚乳酸)共混来实现。适合的自发粘合技术可以包括超声粘合、热粘合、热风粘合、热轧粘合(calendarbonding)等。例如，可以通过热-机械工艺(其中，纤网通过加热的光滑砧辊与加热的图样辊之间)进一步将纤网粘合或图案印花。图样辊可以具有任何的凸起图样，该图样提供了期望的纤网性质或外观。期望地，图样辊限定了凸起图样，所述凸起图样限定了多个粘合位置，所述粘合位置限定了辊总面积的约2％至30％的粘合面积。例如，示例性的粘合图样包括以下所描述的那些：Hansen等人的美国专利号3,855,046、Levy等人的美国专利号5,620,779、Hayens等人的美国专利号5,962,112、Sayovitz等人的美国专利6,093,665、以及 Romano等 人的美国外观设计专利号428,267、Brown的美国外观设计专利号390,708、Zander等人的美国外观设计专利号418,305、Zander等人的美国外观设计专利号384,508、Zander等人的美国外观设计专利号384,819、 Zander等人的美国外观设计专利号358,035、以及Blenke等人的美国外观设计专利号315,990，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。辊之间的压力可以为约5至约2000磅每线英寸。平衡辊之间的压力和辊的温度以得到所期望的纤网性质或外观，同时保持类似布的性质。如本领域技术人员所熟知的，所需的温度和压力可以依据许多因素而变化，所述因素包括但不限于，图样粘合面积、聚合物性质、纤维性质和非织造性质。
除了纺粘纤网之外，多种其它非织造纤网也可以由根据本发明的热塑性组合物来形成，例如，熔喷纤网、粘合梳理纤网、湿法纤网、气流纤网、共成形纤网、水刺缠绕纤网等。例如，热塑性组合物可以通过多个细小的模头毛细管挤入会聚的高速气(如空气)流中，该气流使纤维变细以减小其直径。随后，将熔喷纤维由高速气流携带并沉积于收集表面上以形成无规分散的熔喷纤维纤网。可供选择地，聚合物可以通过将由热塑性组合物形成的纤维捆放置于将纤维分开的拣选机中以形成梳理纤网。随后，将纤维穿过精梳或者梳理元件，所述精梳或梳理元件进一步将纤维分开并沿机器方向排列，以便形成机器方向取向的纤维非织造纤网。一旦形成，通常通过一种或多种已知的粘合技术使非织造纤网稳定。
如果希望，非织造纤网还可以为含有热塑性组合物纤维和其它类型纤维(例如，短纤维、长丝等)的组合的复合材料。例如，可以使用其它的合成纤维，例如由聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等；聚四氟乙烯；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯等；聚乙酸乙烯酯；聚氯乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛；丙烯酸树脂，如聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等；聚酰胺，如尼龙；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚氨酯；聚乳酸等形成的那些。如果希望，还可以使用生物可降解聚合物，如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(β-苹果酸)(PMLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(ρ-二环氧己酮)(PDS)、聚(琥珀酸丁二醇酯)(PBS)以及聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)。一些已知的合成纤维的实例包括，外皮-芯型双组分纤维，可得自北卡罗来纳州Charlotte的KoSa公司，商品名为T-255和T-256，这两者均使用聚烯烃外皮，或者T-254，其 具有低熔点的共聚酯外皮。可以使用的其它已知的双组分纤维包括可得自日本Moriyama的Chisso公司或者特拉华州Wilmington的Fibervisions有限公司的那些。还可以使用聚乳酸短纤维，如可购自台湾Far Eastern Textile有限公司的那些。
所述复合材料还可以含有纸浆纤维，如高平均纤维长度的纸浆、低平均纤维长度的纸浆或它们的混合物。合适的高平均长度的绒纸浆纤维的一个实例包括软木牛皮纸浆纤维。软木牛皮纸浆纤维可以得自针叶树木，并且包括纸浆纤维，例如，但不限于，北部、西部以及南部软木种类，包括红木、红雪衫、铁杉、花旗松(Douglas fir)、冷杉(true fir)、松树(例如，南方松树)、云杉(例如，黑云杉)、竹、它们的组合等。北部软木牛皮纸浆纤维可以用于本发明中。适用于本发明的可商购的南部软木牛皮纸浆纤维的实例包括那些可得自办公地址位于华盛顿Federal Way的Weyerhaeuser公司，商品名为“NF-405”。用于本发明的另一种适合的纸浆是漂白的、主要含有软木纤维的硫酸盐化的木纸浆，可得自办公地点位于南卡罗来纳州Greenville的Bowater公司，商品名为CoosAbsorb S pulp。于本发明中也可以使用低平均长度的纤维。适合的低平均长度的纸浆纤维的实例包括硬木牛皮纸浆纤维。硬木牛皮纸浆纤维得自落叶树木并且包括纸浆纤维，例如但不限于，桉树、枫树、桦树、白杨等的。可能尤其需要桉树牛皮纸浆纤维来提高柔软性，增加亮度，增加不透明度以及改变纸幅的孔结构以提高其芯吸能力。也可以使用竹或棉纤维。
可以使用多种已知的技术来形成非织造复合材料。例如，所述非织造复合材料可以为“共成形材料”，其包含热塑性组合物纤维和吸收性材料的混合物或稳定的基体。作为实例，共成形材料可以通过以下工艺来制备：在纤网成形的同时，将至少一个熔喷模头放置在斜槽附近，将吸收性材料通过该斜槽加到纤网。这样的吸收性材料可以包括但不限于，纸浆纤维、超吸收性颗粒、无机和/或有机吸收性材料，经处理的聚合短纤维等。吸收性材料的相对百分比可以依据非织造复合材料的希望的性质而在宽的范围内变化。例如，所述非织造复合材料可以含有约1重量％至约60重量％，在一些实施方案中约5重量％至约50重量％，并且在一些实施方案中约10重量％至约40重量％的热塑性组合物纤维。同样地，非织造复合材料可以含有约40重量％至约99重量％，在一些实施方案中约50重量％至约95重量％，并且在一些实施方案中约60重量％至约90重量％的吸收性材料。这 样的共成形材料的一些实例公开在Anderson等人的美国专利号4,100,324、 Everhart等人的美国专利号5,284,703、Georger等人的美国专利号5,350,624中，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。
在本发明中也可以形成非织造层压物，其中，一个或多个层由热塑性组合物形成。例如，一个层的非织造纤网可以是纺粘的，其包含热塑性组合物，而另一层的非织造纤网包含热塑性组合物、其它可生物降解的聚合物(多种其它可生物降解的聚合物)、和/或任何其它聚合物(如聚烯烃)。在一个实施方案中，非织造层压物包含位于两个纺粘层之间的熔喷层以形成纺粘/熔喷/纺粘(“SMS”)层压物。如果希望，纺粘层(多个粘纺层)可以由热塑性组合物形成。熔喷层可以由热塑性组合物、其它可生物降解的聚合物(多种其它可生物降解的聚合物)、和/或任何其它聚合物(如聚烯烃)形成。用于形成SMS层压物的不同技术描述于Brock等人的美国专利号4,041,203、Timmons等人的美国专利号5,213,881、Timmons等人的美国专利号5,464,688、Bornslaeger等人的美国专利号4,374,888、Collier等人的美国专利号5,169,706和Brock等人的4,766,029、以及Fitting等人的美国专利申请公开号2004/0002273中，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。当然，非织造层压物可以具有其它结构并具有任何希望数量的熔喷层和纺粘层，如纺粘/熔喷/熔喷/纺粘层压物(“SMMS”)、纺粘/熔喷层压物(“SM”)等。尽管非织造层压物的基重可以根据希望的应用来调整，但是其通常为约10至约300克每平方米(“gsm”)，在一些实施方案中为约25至约200gsm，并且在一些实施方案中为约40至约150gsm。
如果希望，可以对非织造纤网或层压物进行各种处理以赋予希望的性质。例如，可以用防液添加剂、防静电剂、表面活性剂、着色剂、防雾剂、氟化物血液或醇拒斥剂、润滑剂、和/或抗微生物剂来处理纤网。此外，可以对纤网进行驻极体处理，所述处理可以赋予静电荷以提高过滤效率。电荷可以包括在聚合物表面处或附近俘获的正电荷层或负电荷层，或储存于聚合物体内的电荷云。电荷还可以包括沿分子偶极排列的冻结的极化电荷。对织物进行驻极体处理的技术是为本领域技术人员所熟知的。这样的技术的实例包括但不限于，热、液体接触、电子束和电晕放电技术。在一个具体实施方案中，驻极体处理为电晕放电技术，其包括使层压物受到具有相反极性的一对电场的作用。形成驻极体材料的其它方法描述于Kubik等人的美国专利号4,215,682、Wadsworth的美国专利号4,375,718、Nakao的美国专利号4,592,815、Ando的美国专利号4,874,659、Tsai等人的美国专利号5,401,446、Reader等人的美国专利号5,883,026、Rousseau等人的美国专利号5,908,598、Knight等人的美国专利号6,365,088，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。
IV.制品
非织造纤网可以被用于广泛的应用中。例如，可以将纤网引入到“医用产品”中，例如隔离衣、手术帘、口罩、头罩、手术帽、鞋套、灭菌包装、保暖毯、加热垫等。当然，非织造纤网也可以被用于各种其它制品中。例如，非织造纤网可以被引入能够吸收水或其它流体的“吸收性制品”中。一些吸收性制品的实例包括但不限于，个人护理吸收性制品，例如尿布、训练裤、吸收性内裤、失禁制品、女性卫生制品(如卫生巾)、泳装、婴儿揩巾、手套擦等；医用吸收性制品，例如衣服、开窗术材料、底垫、床垫、绷带、吸收性帘，医用揩巾；食品服务刮水器；成衣制品；袋等。适用于形成这样的制品的材料和工艺为本领域技术人员所熟知。例如，吸收性制品通常包括基本上液体不可渗透层(如外罩)、液体可渗透层(如体侧衬里、浪涌层等)以及吸收芯。例如，在一个实施方案中，可以使用根据本发明形成的非织造纤网来形成吸收性制品的外罩。如果希望，可以将非织造纤网层压到可透气或不可透气的不可渗透液体的膜。
参照以下的实施例可以更好地理解本发明。在以下各个实施例中，在与聚环氧化物改性剂共混之前，聚乳酸在约77℃的温度下于干燥剂中干燥。在进行纺纤之前，也将得到的共混物在吸附式干燥机(dessicant dryer)中于125℉至150℉的温度下干燥。
实施例1
由100％聚乳酸(PLA)形成的纤维作为对照，它是通过挤出PLA 6201D(190℃下的熔体流动速率为10克每10分钟)成纤维形态而形成的。更具体地，将聚乳酸供应至加热到温度为235℃的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。通过喷嘴组件挤出的熔体形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维通过纤维拉伸元件拉伸并送到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比 为1549。在2000mpm下收集纤维以提供15微米纤维目标。然后将纤维引到速度为3000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为2324。
实施例2
展示了由97重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)和3重量％的聚环氧化物改性剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(Sigma-Aldrich公司)，其熔体流动速率为6克每10分钟(190℃，2160g)，其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为8重量％，丙烯酸甲酯的含量为25重量％，并且乙烯含量为67重量％。将聚合物进料至Thermo Prism USALAB 16双螺杆挤出机(英格兰Stone的Thermo Electron公司)。挤出机的熔融温度为195℃。挤出机具有11个区域，从进料料斗到模头连续编号0-10。将聚乳酸树脂和聚环氧化物改性剂干混，然后将其以3磅每小时的速率进料到挤出机的送料口(未加热的，在挤出机的1号区域之前)。螺杆速度为200转每分钟(“rpm”)。用来挤出树脂的模头具有1个模头开口(直径为3毫米)。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且制成颗粒。接着将颗粒供应至加热到240℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为1549。
实施例3
由95重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)和5重量％的聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(Sigma-Aldrich公司)的共混物按照实施例2所描述的方法来形成纤维。将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为1549。在速度为3000米每分钟(“mpm”)下纺纤，以得到2324的拉伸比。
实施例4
由90重量％的聚乳酸(PLA6201D，)和10重量％的聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(Sigma-Aldrich公司) 的共混物按照实施例2所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在215℃下挤出，并且引到速度为500米每分钟(“mpm”)的导丝辊上且得到的拉伸比为387之外。在纤维形成之前，用透射电子显微镜(“TEM”)来观察共混物。图2显示了放大10000倍的共混物图像。如图所示，共混物包含许多由深色区域显示的小域。
实施例5
由85重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)和15重量％的聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(Sigma-Aldrich公司)的共混物按照实施例2所描述的方法来形成颗粒。所得颗粒不进行纺纤。
实施例6
由90重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)和10重量％的聚环氧化物改性剂的共混物来形成纤维。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950，Arkema)。其熔体流动速率为70-100克每10分钟(190℃，2160g)，其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为7-11重量％，丙烯酸甲酯的含量为13-17重量％，并且乙烯的含量为72-80重量％。采用与实施例2相同的方法，除了纤维是在210℃下挤出，并引到速度为800米每分钟(“mpm”)的导丝辊上，且得到的拉伸比为620之外。
实施例7
由90重量％的聚乳酸(PLA 6201D,Nature)和10重量％的聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(Sigma-Aldrich公司)的共混物按照实施例2所描述的方法来形成颗粒，除了聚合物是在235℃的熔体温度下共混在一起。得到的颗粒不进行纺纤。
根据实施例1-4以及6制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表1:实施例1-4和6的纤维性能
实施例8
展示了由88.7重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)，1.5重量％的聚环氧化物改性剂和9.8重量％的增韧添加剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950,Arkema)。增韧添加剂为VistamaxxTM2120(Exxonmobil)，其是聚烯烃共聚物/弹性体，熔体流动速率为29克每10分钟(190℃，2160g)，密度为0.866g/cm3。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Werner and Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为100转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到220℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.40克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为1000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为775。
实施例9
按照实施例8所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出且导丝辊的拉伸速度为1000米每分钟(“mpm”)之外。得到的拉伸比为775。
实施例10
按照实施例8所描述的方法来形成纤维，除了增韧添加剂为EscoreneTMUltra 7720(Exxonmobil)并且导丝棍的拉伸速度为700米每分钟(“mpm”)之外，EscoreneTMUltra 7720(Exxonmobil)为乙烯-醋酸乙烯酯(“EVA”)树脂，其熔体流动速率为150克每10分钟，密度为0.946g/cm3。得到的拉伸比为542。
实施例11
按照实施例10所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝辊的拉伸速度为1000米每分钟(“mpm”)之外。得到的拉伸比为775。
实施例12
按照实施例10所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在230℃的温度下挤出之外。
实施例13
按照实施例8所描述的方法来形成纤维，除了将聚合物在235℃的温度下共混，将纤维在235℃的温度下挤出以及导丝辊的拉伸速度为3000米每分钟(“mpm”)之外。得到的拉伸比为2324。
根据实施例8-13制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表2:实施例8-13的纤维性能
实施例14
展示了由89.6重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)，0.5重量％的聚环氧化物改性剂和9.9重量％的增韧添加剂的共混物形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950，Arkema)。增韧添加剂为VistamaxxTM2120(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Werner andPfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为100转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到220℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.40克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为500米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为387。纤维不能被收集。
实施例15
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在225℃的温度 下挤出并且导丝棍的速度为750mpm之外。纤维不能被收集。
实施例16
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在230℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为1500mpm之外。纤维不能被收集。
实施例17
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在235℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例18
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例19
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在245℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2800mpm的速度纺纤。
实施例20
按照实施例14所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在250℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2900mpm的速度纺纤。
根据实施例17-20制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表3:实施例17-20的纤维性能
实施例21
展示了由88.7重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)、1.5重量％的聚环氧化物改性剂和9.8重量％的增韧添加剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950,Arkema)。增韧添加剂为VistamaxxTM2120(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Wernerand Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却，然后通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为100转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到220℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.40克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为500米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为387。纤维不能被收集。
实施例22
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在225℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为1200mpm之外。纤维不能被收集。
实施例23
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在230℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2400mpm的速度纺纤。
实施例24
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在235℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例25
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例26
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在245℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例27
按照实施例21所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在250℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2800mpm的速度纺纤。
根据实施例23-27制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表4:实施例23-27的纤维性能
实施例28
展示了由87.8重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)、2.4重量％的聚环氧化物改性剂和9.8重量％的增韧添加剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950,Arkema)。增韧添加剂为VistamaxxTM2120(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Wernerand Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为100转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到220℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为1300米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为387。纤维不能被收集。
实施例29
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在225℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为1500mpm之外。纤维不能被收集。
实施例30
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在230℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例31
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在235℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2900mpm的速度纺纤。
实施例32
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例33
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在245℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例34
按照实施例28所描述的方法来形成纤维，除了纤维在250℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达2800mpm的速度纺纤。
根据实施例30-34制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表5:实施例30-34的纤维性能
实施例35
展示了由88.7重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)、1.5重量％的聚环氧化物改性剂和9.8重量％的增韧添加剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950,Arkema)。增韧添加剂为VistamaxxTM2120(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Wernerand Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为200转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到220℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为1547。纤维被收集后将导丝辊提升到3000mpm。
实施例36
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在230℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例37
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在235℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例38
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例39
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在245℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。
实施例40
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在250℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例41
按照实施例35所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在255℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
根据实施例35-41制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表6:实施例35-41的纤维性能
实施例42
由88.7重量％的聚乳酸(PLA 6201D，)、9.8重量％的增韧添加剂以及1.5重量％的聚环氧化物改性剂的共混物来形成纤维。聚环氧 化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950,Arkema)。增韧添加剂为聚丙烯均聚物PP3155(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Werner andPfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口间隔4毫米。在形成时，将经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为100转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到230℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝棍上。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例43
按照实施例42所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在235℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
实施例44
按照实施例42所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在240℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且以高达3000mpm的速度纺纤。
根据实施例42-44制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下。
表7:实施例42-44的纤维性能
实施例45
展示了由89.25重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)、0.75重量％的聚环氧化物改性剂和10重量％的增韧添加剂的共混物来形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8900,Arkema)。增韧添加剂为聚丙烯均聚物PP3155(Exxonmobil)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Werner and Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为200转每分钟(“rpm”)。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且形成颗粒。接着将颗粒供应至加热到240℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为1547。纤维被收集后将导丝辊提升到3000mpm。然后，将挤压机的吞吐量降低至0.28克每孔每分钟并且将纤维引到速度为3000mpm的导丝辊上。得到的拉伸比为3320。
实施例46
按照实施例45所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在245℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。纤维不能被收集。
实施例47
按照实施例45所描述的方法来形成纤维，除了纤维是在250℃的温度下挤出并且导丝棍的速度为2000mpm之外。纤维不能被收集。
实施例48
按照实施例45所描述的方法来形成纤维，除了LotaderTMAX8900的浓度为0.5％以及导丝辊的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且在0.16克每孔每分钟的吞吐量下，以高达3000mpm的速度纺纤。得到的拉伸比为5810。拍摄了纤维的SEM照片并示于图8。如图所示，纤维中含有包围芯组分的薄的外皮组分。
实施例49
按照实施例45所描述的方法来形成纤维，除了聚丙烯的浓度为2.5％以及导丝辊的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且在0.24克每孔每分钟的吞吐量下，以高达3000mpm的速度纺纤。得到的拉伸比为3873。在纤维形成之前，还使用透射电子显微镜(“TEM”)来观察共混物。图3为放大10000倍的共混物图像。如图所示，共混物包含许多由较小的深色区域显示的AX8900的纳米尺寸的区域，以及许多由较大的深色区域显示的聚丙烯的微米尺寸的区域。
实施例50
按照实施例45所描述的方法来形成纤维，除了聚环氧化物改性剂为CESATMExtend8478(Clariant Corporation,10％BASF,JoncryITMADR 4368稀释于Natureworks PLA6201D)且CESA的浓度为0.5重量％以及导丝辊的速度为2000mpm之外。得到的拉伸比为1549。纤维不能被收集。
在纤维形成之前，还使用透射电子显微镜(“TEM”)来观察共混物。图4为放大10000倍的共混物图像。如图所示，共混物包含许多由深色区域显示的大的区域。还根据实施例45、48和49制备十(10)个纤维样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下：
表8:实施例45和48-49的纤维性能
实施例51
由98.5重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)和1.5重量％的聚环氧化物改性剂的共混物形成纤维的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-共co-甲基丙烯酸甲酯-共co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8900,Arkema)。将聚合物进料至由新泽西州Ramsey的Werner and Pfleiderer公司制造的用于复合的共旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30毫米，长度1328毫米)中。挤出机具有14个区域，从进料料斗到模头连续编号1-14。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为15磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有3个模头开口(直径为6毫米)，每个开口之间间隔4毫米。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且通过Conair造粒机制成颗粒。螺杆速度为200转每分钟(“rpm”)。在形成时，经挤出的树脂在风扇冷却的传送带上冷却并且形成颗粒。接着将颗粒供应至加热到240℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.4克每孔每分钟(在16孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。然后将连续纤维引到速度为2000米每分钟(“mpm”)的导丝辊上。得到的拉伸比为1547。虽然纤维不能被收集，但是将导丝辊提升到3000mpm。将挤压机的吞吐量降低到0.28克每孔每分钟并且将纤维引到速度为3000mpm的导丝辊上，得到的拉伸比为3320。
在纤维形成之前，还使用透射电子显微镜(“TEM”)来观察共混物。图5显示了放大10000倍的共混物图像。如图所示，共混物包含许多由较小的深色区域显示的AX8900的纳米尺寸的区域。
实施例52
按照实施例51所描述的方法来形成纤维，除了AX8900的浓度为0.5％以及导丝辊的速度为2000mpm之外。在2000mpm的速度下收集纤维并且在0.16克每孔每分钟的吞吐量下，以高达3000mpm的速度纺纤。得到的拉伸比为5810。根据实施例52制备十(10)个样品，然后进行韧度和伸长率的测试。其结果(平均值)显示如下：
表9:实施例52的纤维性能
实施例53
由88.7重量％的聚乳酸(PLA 6201D,)、9.8重量％的PP3155(Exxon-mobil)以及1.5重量％的聚环氧化物改性剂的共混物制备的纤维来形成纺粘纤网的能力。聚环氧化物改性剂为聚(乙烯-共co-甲基丙烯酸甲酯-共co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(AX8950，Arkema)。将聚合物投料至共旋转交叉式双螺杆挤出机(64毫米，长度2240毫米)。挤出机具有8个区域，从进料料斗到模头连续编号1-8。第一桶#1通过重力送料器以总吞吐量为550磅每小时的速率接收树脂。用来挤出树脂的模头具有24个模头开口(直径为3毫米)。在形成时，挤出的树脂在水下冷却并且使用Gala Unterwater造粒机制成颗粒。螺杆速度为350转每分钟(“rpm”)。接着将颗粒供应至加热到240℃的温度的挤出机中。挤出机的吞吐量为0.7克每孔每分钟(0.6mm开口，在100孔每英寸的喷嘴组件上)。熔体挤出通过喷嘴组件以形成连续纤维，随后在25℃的温度下使用鼓风机提供的压缩空气对所述连续纤维进行淬火。使用纤维拉伸元件对所得的连续纤维进行机械拉伸，然后沉积到拉伸速度为4600米每分钟的移动成形线上，得到的拉伸比为2025。接着使用加热的压光辊(calendar roll)对纤维进行热粘合以形成连续的纺粘纤网。用卷线机收集得到的纤网并进行评价。
实施例54
按照实施例53所描述的方法来形成纺粘纤网，除了聚合物共混物是由92重量％聚乳酸(PLA 6201D，)、2重量％Pluriol WI-285(BASF)、2.7重量％Carbowax8000(Dow)和3.3重量％Fusabond MD-353D(Dupont)组成的增塑的PLA并且拉伸速度为3200mpm且得到的拉伸比为1410之外。用卷线机收集得到的纤网并进行评价。
实施例55
按照实施例53所描述的方法来形成纺粘纤网，除了聚合物为未经共混的100重量％聚乳酸(PLA 6201D,)并且拉伸速度为3400mpm(0.35毫米开口，在100孔每英寸的组件上)且得到拉伸比为509之外。用卷线机收集得到的纤网并进行评价。
根据实施例53-55制备十(10)个样品，然后测试纤网的纵向(MD)和横向(CD)的拉伸强度和伸长率，其结果(平均值)显示如下。将拉伸强度归一化至基重来说明基重的差异。
表10:实施例53-55的纤维性能
已经借助具体其实施方案详细地描述了本发明，然而，本领域技术人员将可以领会的是，在理解前述内容时，可以容易地想到这些实施方案的替换、变化和等价物。因此，本发明的范围应当确定为所附的权利要求以及它们的等价物的范围。

Claims (23)

1.一种用于形成多组分纤维的方法，所述方法包括：将聚乳酸、聚合物增韧添加剂和聚环氧化物改性剂共混以形成热塑性组合物，以及然后将所述热塑性组合物通过模头挤出以形成纤维，其中所述纤维包含由外皮组分包围的芯组分，并且其中所述聚乳酸构成所述芯组分的聚合物含量的50重量％或更多，并且所述聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的50重量％或更多，以及其中，所述聚乳酸的熔体流动速率与所述聚合物增韧添加剂的熔体流动速率的比为0.1至0.9。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的90重量％至100重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述外皮组分构成纤维直径的0.5％至25％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，该方法还包括由共混的热塑性组合物形成颗粒，并将颗粒通过模头挤出以形成纤维。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述颗粒是使用水下造粒机形成的。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚乳酸的熔体流动速率与所述聚合物增韧添加剂的熔体流动速率的比为0.15至0.8。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚合物增韧添加剂是聚烯烃。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚环氧化物改性剂包括环氧官能的(甲基)丙烯酸单体组分。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚环氧化物改性剂包括选自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或它们的组合的单体组分。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚环氧化物改性剂是聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚乳酸构成所述热塑性组合物的70重量％或更多。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，共混发生在所述聚乳酸熔点以上并且230℃的温度以下的温度下，并且其中所述共混的热塑性组合物的挤出发生在230℃以上的温度下。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述共混的热塑性组合物包括分散在连续相内的多个离散区域，所述离散区域含有所述聚环氧化物改性剂并且所述连续相含有聚乳酸。
14.由权利要求1至13中任一项所述的方法形成的纤维。
15.一种多组分纤维，该多组分纤维包含由外皮组分包围的芯组分，其中，聚乳酸构成所述芯组分的聚合物含量的50重量％或更多，并且聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的50重量％或更多，其中，所述芯组分中的聚乳酸和所述外皮组分中的聚合物增韧添加剂得自单一的热塑性组合物，在所述热塑性组合物中，所述聚乳酸与所述聚合物增韧添加剂共混，以及其中，所述聚乳酸的熔体流动速率与所述聚合物增韧添加剂的熔体流动速率的比为0.1至0.9。
16.根据权利要求15所述的多组分纤维，其中，所述聚合物增韧添加剂是聚烯烃。
17.根据权利要求15或16所述的多组分纤维，其中，所述聚合物增韧添加剂构成所述外皮组分的聚合物含量的90重量％至100重量％。
18.根据权利要求15或16所述的多组分纤维，其中，所述外皮组分构成所述纤维直径的0.5％至25％。
19.根据权利要求15或16所述的多组分纤维，其中，所述芯组分还包含聚环氧化物改性剂。
20.根据权利要求19所述的多组分纤维，其中，所述聚环氧化物改性剂包含环氧官能的(甲基)丙烯酸单体组分。
21.根据权利要求15或16所述的多组分纤维，其中，所述纤维具有50％或更高的峰值伸长率和0.75至6克力每但尼尔的韧度。
22.一种非织造纤网，其包含权利要求15至21中任一项所述的多组分纤维。
23.一种吸收性制品，其包括位于液体可渗透的层和通常液体不可渗透层之间的吸收芯，所述吸收性制品包括权利要求22所述的非织造纤网。
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