CN114364830A - 环保型聚酯纤维和微纤维抗脱落聚酯纺织品 - Google Patents

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Abstract

本申请通常有关于聚酯基纤维，所述聚酯基纤维表现出增强的抗断裂性和耐磨性。更具体地，本发明的纤维可以特别地针对纺织品应用，其中本发明的纤维可以降低纺织品材料在使用期间和在水洗或其它清洁操作期间产生微塑料和纳米塑料颗粒的倾向，这在自然环境中是已知的污染危害。

Description

环保型聚酯纤维和微纤维抗脱落聚酯纺织品
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2019年8月12日提交的题为“环保型聚酯纤维和微纤维抗脱落聚酯纺织品(ECO-FRIENDLY POLYESTER FIBERS AND MICROFIBER SHED-RESISTANCE POLYESTER TEXTILES)”的美国临时专利申请第62/885,536号的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。
1.技术领域
本发明通常有关于聚酯基纤维，该聚酯基纤维表现出增强的抗断裂性和耐磨性。更具体地，本发明的纤维可以特别地针对纺织品应用，其中本发明的纤维可以降低纺织品材料在形成、使用期间和在水洗或其它清洁操作期间产生微塑料和纳米塑料颗粒的倾向，这是自然环境中是已知的污染危害。
2.背景技术
多年来，人们已经注意到自然环境中存在可见的塑料废物，实际上几乎是从此类材料首次广泛使用开始。尽管最初是令人讨厌的，但此类污染，特别是在海洋环境中，已成为一个主要问题。在公海和海滩上，通常在位于远离此类材料可能来源的偏远地区观察到大量原始或损坏的塑料制品(“微塑料”)，例如包装、渔具和服装。
最近，人们越来越关注较小尺寸塑料污染的存在，较小尺寸塑料通常被称为微塑料(即，具有约100nm至约5mm粒度的塑料)和纳米塑料(即，具有约100nm或更小粒度的塑料)，这两种塑料可以通常被称为“微塑料”。尽管在很大程度上肉眼不可见，但许多专家表示担心，此类微塑料污染可能对地球生态系统和食物链产生一系列有害影响。
最初，推断微塑料污染主要衍生自两个来源：(1)初级微塑料和(2)次级微塑料。通常，初级微塑料是指为特定目的特意生产的低粒度聚合物颗粒。这种类型的潜在污染源可以包括，例如来自生产低粒度形式的聚合物(例如，以乳液或悬浮液的形式)的工厂的工业废物；用于化妆品应用的颗粒，例如皮肤去角质剂和牙科产品；用于建筑物、道路和船舶等的高压清洁配方中的研磨剂制剂；并且，最近，在3D印刷油墨和药物递送系统中使用了极低粒度的聚合物。或者，次级微塑料通常是指通过物理和/或化学降解已经存在于环境中的大塑料产生的小颗粒。
在近十年左右，已经发现了令人信服的证据，即聚合物微纤维是微塑料污染的主要来源，尤其是在海洋、河岸和沿海环境中。此类微纤维似乎主要衍生自对纺织品进行的商业和家庭水洗或其它清洁过程，形式为服装、床上用品、软家具、地毯等。因此，微塑料污染的第三来源可以包括微纤维，微纤维通常是指主要衍生自纺织品和其它纤维产品的商业或家庭水洗或清洁的小聚合物颗粒。此类污染可通过未处理的废水携带到海洋环境中；来自废水处理厂，其过滤器可能不足以捕获此类小颗粒；并且通过雨水径流携带微纤维，该微纤维通过滤液堆肥或任何方式从陆地环境沉积。来自这些来源的微塑料可以以多种方式中的任一种衍生自纺织品，包括例如在纺织品中制成的松散纤维；纤维的断裂区段，尤其是纤维端部；以及纤维表面的研磨颗粒。所有此类微塑料都可能是由于纺织品在使用中的磨损，以及在水洗/清洁过程本身期间在纺织品内部或纺织品上造成的损坏而产生的。
已经并正在进行各种研究以确定微塑料问题的严重程度。特别感兴趣的是关于各种类型微塑料的比例信息。根据当前可用的数据，估计所有微塑料污染的至少三分之一是以微纤维的形式存在的。在这些微纤维中，已经表明聚酯基纤维构成了人造纤维衍生污染物的至少一半。
初级微塑料污染问题可能在很大程度上通过立法来解决，即通过对塑料生产商实施更严格的规定，并且限制聚合物微粒在某些消费品中的使用。实际上，许多国家已经禁止在化妆品制剂中使用聚合物微珠。
同样，可以通过对倾倒大塑料实施法律制裁和/或加大塑料回收利用的激励措施来减少二次微塑料。然而，这不能解决环境中已经存在的大塑料中的微塑料问题。
在可选的处理中，已经提出了一些从沿岸环境中过滤出微塑料的方法，例如在美国专利第8,944,253号中。
就微纤维而言，立法是一种不太有用的武器，需要其它更具技术性的方法。
已经试图为洗衣机提供过滤器以捕获微纤维，例如在WO 2019/045632中所示。然而，此类过滤器可能会迅速堵塞，需要经常清洁或更换，并且仍然需要安全地处理收集到的微纤维。
另一种可能的方法是提供一种简单的装置，该装置可放置在洗衣机中的衣物旁边，以防止微纤维被排入废水系统。一种此类的装置是能够捕获和保持微纤维的塑料球形物品，例如美国专利D833698和美国专利申请公开第2019/0126326号中所示，而美国专利申请公开第2018/0320306号公开了一种袋子，其中可以放置一个或多个水洗物品，该袋子由能够滤出微纤维的材料组成。虽然此类装置在某种程度上可能是有效的，但收集的微纤维需要从这些装置中移除，并且再次需要安全处理。
与其试图在微纤维进入环境之前收集微纤维，不如首先生产具有较低微纤维生产倾向的纤维。然而，试图用具有此类特性的全新聚合物代替当前标准的成纤和适用于纺织品的纤维在经济上并不可行。因此，需要一种基于当前使用的聚合物的纤维的生产方法，该方法在使用和水洗/清洁期间脱落的微纤维最少，同时完全适用于当前的着色、整理和制造技术。
De Falco等人，在《碳水化合物聚合物(Carbohydrate Polymers)》,198,175,(2018)中提出了实现这一目标的方法，其中聚酰胺纤维表面接枝有含有果胶基团的反应性成分。尽管它们的结果表明，该工艺可有效减少此类纤维的微纤维生产，但该方法似乎仅限于聚酰胺，并且除了纤维的基本熔纺之外还涉及许多化学和物理过程。
因此，仍然需要生产可以有助于减轻微塑料污染的纤维。
发明内容
本发明的一个或多个实施例通常有关于用于减少微塑料污染的熔纺聚酯纤维。通常，熔纺聚酯纤维的形式为：(i)包含第一芯域和第一鞘域的第一芯鞘双组分聚酯纤维，其中该第一芯域包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且该第一鞘域包含不同于该成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的均聚酯或共聚酯；(ii)包含第二芯域和第二鞘域的第二芯鞘双组分聚酯纤维，其中该第二芯域包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且该第二鞘域包含均聚酯或共聚酯和至少一种抗脱落添加剂；或(iii)包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的单组分聚酯纤维，其中该单组分聚酯纤维至少部分涂覆有抗脱落涂层。
本发明的一个或多个实施例通常有关于用于减少微塑料污染的熔纺聚酯纤维。通常，熔纺聚酯纤维的形式为：(i)包含芯域和鞘域的芯鞘双组分聚酯纤维，其中该芯域包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)并且所述鞘域包含均聚酯或共聚酯和至少一种抗脱落添加剂；或(ii)包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的单组分聚酯纤维，其中该单组分聚酯纤维至少部分涂覆有抗脱落涂层。
本发明的一个或多个实施例通常有关于用于减少微塑料污染的熔纺聚酯纤维。通常，熔纺聚酯纤维的形式为：(i)包含第一芯域和第一鞘域的第一芯鞘双组分聚酯纤维，其中该第一芯域包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且该第一鞘域包含不同于该成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的均聚酯或共聚酯；(ii)包含第二芯域和第二鞘域的第二芯鞘双组分聚酯纤维，其中该第二芯域包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且该第二鞘域包含均聚酯或共聚酯和至少一种抗脱落添加剂；或(iii)包含成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的单组分聚酯纤维，其中该单组分聚酯纤维至少部分涂覆有抗脱落涂层。此外，熔纺聚酯纤维在洗涤周期后表现出小于2重量％的纤维重量损失和在洗涤周期后每克测试样品小于10mg废微纤维的废微纤维损失。
本发明的一个或多个实施例通常有关于本文所述的熔纺聚酯纤维的生产方法。通常，该方法涉及熔纺聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，从而形成熔纺聚酯纤维。
具体实施方式
为了提供一种以最大可能的量和经济可行的方式减少纤维和纺织品生产微纤维的方法，已经设计了一种用于生产聚酯纤维的熔体挤出工艺，该工艺可以提供在使用和水洗/清洁过程中生产微纤维的倾向显著降低的纤维和纺织品。
更具体地说，本发明通常有关于生产表现出降低的断裂和磨损倾向的聚酯纤维，该纤维可以主要使用标准成纤聚酯生产。这可以通过使用熔纺技术和/或下游物理化学处理来实现。
如下文更详细讨论的，本文所述的本发明纤维可以采取多种实施例的形式。应当注意，关于本发明纤维的所有以下特性和范围不是相互排斥的(除非另有说明)，因此，本领域技术人员可以根据需要以任何方式组合。例如，任何一个厚度范围可与任何一个重量百分比范围结合。
在一个或多个实施例中，本发明的纤维可是芯鞘纤维的形式，包含不同聚酯作为鞘域和芯域。另外地或可替换地，在各种实施例中，本发明的纤维可以是芯鞘双组分熔纺纤维的形式，其中鞘包含与芯相同或不同的聚酯，并且鞘含有有助于减少本发明纤维的微纤维损失的某些添加剂和/或涂层。
另外地或可替换地，在各种实施例中，可以将涂层/纺丝油剂施加在熔纺聚酯单组分纤维或芯鞘双组分熔纺纤维的鞘域上，其中涂层/纺丝油剂将特定添加剂置于单组分纤维或鞘域上，这可以有助于降低微纤维损失。
如上所述，在某些实施例中，一种减轻微纤维污染的方法涉及熔纺芯鞘双组分纤维，该芯鞘双组分纤维具有标准成纤聚酯作为芯域和替代聚酯的鞘域。鞘域的聚酯可以选自以下聚酯：(i)很好地粘附到芯域的标准成纤聚酯，(ii)具有降低芯鞘双组分纤维断裂的物理特性，和/或(iii)与芯域的标准成纤聚酯相比更不易受磨损损坏。
如上所述，在某些实施例中，减轻微纤维污染的另一种方法涉及熔纺芯鞘双组分纤维，该芯鞘双组分纤维具有标准成纤聚酯芯域和相同聚酯或不同聚酯的鞘域。在此类实施例中，鞘域可以含有一种或多种添加剂和/或涂层，其作用方式使得当暴露于水洗过程时，特别是当与完全由芯域的聚酯制成的纤维相比时，纤维具备降低的断裂和/或磨损损坏的倾向。
如上所述，在某些实施例中，减轻微纤维污染的另一种方法涉及将标准的成纤聚酯熔纺成单组分纤维，并在下游用润滑剂或其它涂层配方处理该纤维，其中润滑剂或涂层配方含有一种或多种添加剂，当将添加剂涂覆到或浸渍到聚酯纤维中时，其作用方式是使聚酯纤维在暴露于水洗过程时具备降低的断裂和/或磨损性损坏的倾向。
下文更详细地描述了所有上述实施例。应当注意，虽然纤维的以下一些特性和特性可以单独列出，但是可以预见的是，纤维的以下特征和/或特性中的每一个不是相互排斥的，并且可以组合，并且以任何组合存在，只要它们不冲突。
在各种实施例中，本发明的抗脱落纤维可包含芯鞘双组分纤维，该芯鞘双组分纤维表现出降低的断裂和/或磨损倾向，从而显著降低由纤维和由其制成的纺织品生成的微纤维污染的量。在此类实施例中，芯鞘纤维可由本领域已知的任何熔纺工艺生产。通常，芯鞘纤维由部分或在大多数情况下完全被鞘域包围的芯域形成的。
在某些实施例中，芯鞘纤维可以包含至少部分由成纤聚酯形成的芯域和至少部分由不同聚酯形成的鞘域。在替代实施例中，芯鞘纤维可以包括至少部分由成纤聚酯形成的芯域和至少部分由相同聚酯形成的鞘域。
芯鞘双组分纤维可以具有任何合适的总横截面形状，包括但不限于圆形、正方形、三角形、扁平、规则多叶形和不规则多叶形。
芯鞘双组分纤维的芯域可以具有任何合适的横截面形状，该形状与芯鞘纤维的总横截面形状相同或不同，包括但不限于圆形、正方形、三角形、扁平、规则多叶形和不规则多叶形。
芯鞘双组分纤维的鞘域可以覆盖纤维的芯域的整个周边。另外地，在各种实施例中，鞘域的厚度可以构成芯鞘纤维的平均半径的50％或更小、40％或更小、30％或更小、20％或更小、10％或更小、或5％或更小。另外地或可替换地，在各种实施例中，基于双组分纤维的总体积，芯鞘双组分纤维可以包含至少1、2、5、10或15体积％和/或小于50、45、40、35、30、25、20、15或10体积％的鞘域。此外，在各种实施例中，基于双组分纤维的总体积，芯鞘双组分纤维可以包含至少10、15、20、25、30、35、40、45或50体积％和/或小于95、90、85、80、75、70、65、60或55体积％的芯域。
此外，在各种实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域和鞘域之间的界面可以是光滑的，可以包含规则的多个峰和谷，或可以包含不规则的多个峰和谷。
在一个或多个实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域可以至少部分或完全由成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)聚酯形成。在此类实施例中，亚烷基部分可以衍生自C2–10脂肪族二醇或其衍生物，并且优选选自1,2-乙二醇、1,3－丙二醇和1,4-丁二醇。在某些实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域可以至少部分或完全由聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)或其组合形成。在特定的实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域可以至少部分或完全由聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)形成。在甚至更具体的实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域可以至少部分或完全由不可生物降解的聚酯形成。
在一个或多个实施例中，芯鞘型双组分纤维的芯域可以包含至少50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或99重量％的至少一种聚(对苯二甲酸亚烷基酯)聚酯。
另外地或可替换地，在一个或多个实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可以至少部分或完全由成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)聚酯形成。在此类实施例中，亚烷基部分可以衍生自C2–10脂肪族二醇或其衍生物，并且优选选自1,2-乙二醇、1,3－丙二醇和1,4-丁二醇。在某些实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可以至少部分或完全由聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)或其组合形成。在特定的实施例中，芯鞘双组分纤维的芯域可以至少部分或完全由聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)形成。在特定的实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可以至少部分或完全由不可生物降解的聚酯形成。
另外地或可替换地，在一个或多个实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可以包含至少50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或99重量％的至少一种聚(对苯二甲酸亚烷基酯)聚酯。
在一个或多个实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可以包含均聚酯，其中该均聚酯与形成纤维的芯域的聚酯不同或相同。在此类实施例中，均聚酯可包含聚(羧酸亚烷基酯)、聚(羧酸亚环烷基酯)、聚(羧酸亚芳基酯)、聚(羧酸亚芳烷基酯)或其组合。在任何均聚酯中的羧酸酯部分可衍生自芳族二羧酸、芳脂族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环族二羧酸、杂芳族二羧酸、杂脂族二羧酸、杂脂环族二羧酸或其衍生物。
在一个或多个实施例中，芯鞘双组分纤维的鞘域可包含共聚酯，其中共聚酯含有衍生自二醇或其衍生物的部分和衍生自二羧酸或其衍生物的部分。
用于生产聚酯的二醇可包含例如直链脂肪族二醇、支链脂肪族二醇、未取代的脂环族二醇、取代的脂环族二醇、未取代的芳族二醇、取代的芳族二醇、未取代的芳脂族二醇、取代的芳脂族二醇、直链杂脂族二醇、支链杂脂族二醇、未取代的杂脂环族二醇、取代的杂脂环族二醇、未取代的杂芳族二醇、取代的杂芳族二醇、未取代的杂芳脂族二醇、取代的杂芳脂族二醇或其组合。
用于制备聚酯的二羧酸可以包含例如直链脂肪族二羧酸、支链脂肪族二羧酸、未取代的脂环族二羧酸、取代的二羧酸、未取代的芳族二羧酸、取代的二羧酸、未取代的芳脂族二羧酸、取代的芳脂族二羧酸、直链杂脂族二羧酸、支链杂脂族二羧酸、未取代的杂脂环族二羧酸、取代的杂脂环族二羧酸、未取代的杂芳族二羧酸、取代的杂芳族二羧酸、未取代的杂芳脂族二羧酸、取代的杂芳脂族二羧酸或其组合。
在一个或多个实施例中，鞘域可以包含至少两层，包括内层和外层。内层可以至少部分或完全由表现出增容或粘合功能的均聚酯或共聚酯形成，而外层可以至少部分或完全由提供所需的抗断裂和/或磨损损害的均聚酯或共聚酯形成。在此类实施例中，内层的均聚酯或共聚酯可以不同于外层的均聚酯或共聚酯。此外，内层和外层可由上文所述的均聚酯和共聚酯形成。在某些实施例中，内层可完全包围并覆盖芯域，外层可至少部分包围或完全包围内层。
在一个或多个实施例中，用于制备聚酯的聚酯和/或二醇和二酸可衍生自石化资源、可再生资源和/或再循环资源中的一种或多种。
另外地，在各种实施例中，本发明的抗脱落纤维可包含单组分纤维，该单组分纤维表现出降低的断裂和/或磨损倾向，从而显著降低由纤维和由其制成的纺织品生成的微纤维污染的量。在此类实施例中，单组分纤维可由本领域已知的任何熔纺工艺生产。应当注意，单组分纤维可以由上文所述的均聚酯和共聚酯生产。
在一个或多个实施例中，芯鞘纤维或单组分纤维的鞘域可以包含一种或多种抗脱落添加剂，该一种或多种抗脱落添加剂可以改变鞘域聚酯或形成单组分纤维的聚酯的物理特性，从而形成具有降低的断裂和/或磨损损坏倾向的纤维。因此，这可能导致生产的纤维、纱线和纺织品在使用和水洗期间脱落的微纤维量显著减少。在芯鞘纤维含有具有多层的鞘域的情况下，抗脱落添加剂可以存在于所有层中或单独的不同层中(例如，添加剂可以存在于外层中，但不存在于内层中)。示范性的抗脱落添加剂可包括，例如，润滑剂、抗冲改性剂、交联剂和扩链剂、结晶改性剂、低分子量物质例如低聚物或聚合物，或其组合。在某些实施例中，本发明的纤维可以包含至少0.1、0.5、1、2、3、4或5和/或不超过50、45、40、35、30、25、20、15、10、5或1重量％的至少一种抗脱落添加剂。
润滑剂可以包括但不限于碳氢化合物、碳氟化合物或硅氧烷中的一种或多种，例如有机硅聚合物。
抗冲改性剂可以包括但不限于橡胶、加成共聚物、缩合共聚物、微球或纤维中的一种或多种。
交联剂和扩链剂可以包括但不限于多元醇、多胺、多元酸或硅烷中的一种或多种。
结晶改性剂可以包括但不限于一种或多种结晶成核剂和/或一种或多种结晶抑制剂。
在一个或多个实施例中，芯鞘纤维或单组分纤维的鞘域可以包含抗脱落涂层或润滑剂。
在此类实施例中，芯鞘纤维或单组分纤维可以在熔纺后以连续或不连续的方式进行表面处理或经受润滑剂处理。涂层配方或润滑剂可以含有一种或多种添加剂，当将该一种或多种添加剂涂覆到或浸渍到纤维的外部区域中时，使纤维具备降低的断裂和/或磨损损坏的倾向。因此，这可能导致生产的纤维、纱线和纺织品在使用和水洗期间脱落的微纤维量显著减少。在某些实施例中，本发明的纤维可以包含至少0.1、0.5、1、2、3、4或5和/或不超过50、45、40、35、30、25、20、15、10、5或1重量％的至少一种抗脱落涂层或润滑剂。应当注意，抗脱落涂层或抗脱落润滑剂可以包含一种或多种上述抗脱落添加剂。
在一个或多个实施例中，形成芯域、鞘域和/或单组分纤维的聚酯可以任选地包含活性配方添加剂。此类活性配方添加剂可以包括但不限于着色剂、UV稳定剂、抗氧化剂、金属钝化剂、成核剂、阻燃剂、颗粒或纤维填料、抗微生物剂、抗静电剂、加工助剂、及其组合。在某些实施例中，本发明的纤维可以包含至少0.1、0.5、1、2、3、4或5和/或不超过50、45、40、35、30、25、20、15、10、5或1重量％的至少一种活性配方添加剂。
在一个或多个实施例中，形成芯域、鞘域和/或单组分纤维的聚酯可以不含有任何增塑剂、炭黑和/或抗微生物添加剂，例如沸石或金属基抗微生物剂(例如，金属基抗微生物剂，例如银基剂)。例如，芯鞘纤维或单组分纤维的芯域和/或鞘域可以包含小于1、0.5、0.1、0.05、0.01、0.005或0.001重量％的增塑剂、炭黑和/或抗微生物添加剂。
在一个或多个实施例中，双组分纤维和/或单组分纤维可以包含至少0.1、0.5、1、2或3和/或不超过20、15、10、9、8、7、6、5或4dpf的旦尼尔/长丝(“dpf”)。
如上所述，本发明的芯鞘纤维和单组分纤维可以使用本领域技术人员已知的设备和方法进行熔纺。示范性的熔纺设备和技术美国专利第5,162,074号和美国专利第6,783,854号中进行了描述，其公开内容以全文引用的方式并入本文。
本发明的芯鞘纤维和单组分纤维可以以任何合适的形式生产，包括但不限于复丝纱线、短纤维和纱线、单丝、热塑性复合材料和非织造布。以这种方式熔纺的纤维或纱线可经受已知的下游加工方法，包括但不限于热拉伸或冷拉伸、变形、热定形、切割、熔合和/或棉絮形成。
由于独特的抗脱落特性，本发明的纤维在洗涤周期后可以表现出小于10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05或0.01重量％的纤维重量损失。测试的洗涤周期可在40℃下以1,400rpm的速度在不存在洗涤剂的情况下进行30分钟。纤维或样品纺织品可在洗涤周期后在80℃下干燥24小时。然后可测量所得纤维团或样品纺织品的质量，并且与纤维或样品纺织品的初始质量进行比较，以计算纤维损失百分比。
另外地，由于独特的抗脱落特性，本发明的纤维在上述洗涤周期后可以表现出每克测试样品的废微纤维损失小于100、75、50、40、30、20、15、10、5、1、0.5、0.1、0.05或0.01mg的废微纤维。如本文所用，“废微纤维”是指在洗涤周期间衍生自测试样品并且具有小于5mm的平均长度和小于50微米的平均直径的纤维。
此外，由于独特的抗脱落特性，在根据测试方法AATCC TM 61并且基于水洗方案2A或3A水洗后，用ImageJ软件计算，本发明的纤维可以表现出至少10、15、20、25、30、35、40或45％和/或不超过80、75、70、65、60、55、50、45、40、35或30％的微粒面积减少百分比。在方案2A中，洗涤罐含有150ml洗涤水和50个钢球，并且温度设定在49±2℃。在方案3A中，洗涤罐含有50ml洗涤水和100个钢球，温度设定在71±2℃。在这两种方案中，洗涤水还含有0.15％的洗涤剂，并且洗涤周期为45分钟。
本发明的纤维或纱线可用于制造各种机织、针织、簇绒、网状和/或非织造纺织品或用于制造机织、针织、非织造和/或簇绒地板覆盖物。由本发明的纤维或纱线生产的纺织品也可以用于制造成品，包括但不限于服装、毛巾、软家具和床上用品。
此外，由于本发明的芯鞘双组分纤维和单组分纤维完全由衍生自二羧酸和二醇的聚酯制成，因此由其制成的纤维或制品可在其使用寿命结束时使用本领域技术人员已知的方法化学再循环至起始材料。
本发明可以通过其实施方案的以下实施例进一步说明，但是应当理解，这些实施例仅仅是为了说明的目的而包括的，并且不意图限制本发明的范围，除非另外特别指出。
实例
实例1至5和比较实例6
使用本领域技术人员熟悉的设备和工艺熔纺100旦尼尔并且包含36根长丝/纱和最终拉伸比约2.8的复丝纱线。实例1至5的本发明纱线包含芯鞘双组分构造的长丝，其中芯域构成总长丝的85体积％，鞘域构成总长丝的15体积％。此外，实例1至5的芯域由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(“PET”)形成，并且鞘域由热塑性聚酯形成，该热塑性聚酯任选地含有抗脱落添加剂包，该抗脱落添加剂包含聚合物和/或非聚合物组份。下表1中提供了实例1至5中的鞘域的配方。
表1
Figure BDA0003541753440000091
Figure BDA0003541753440000101
对于比较实例6，在与用于制造实例1至5相同的条件下熔纺由具有相同总旦尼尔和纤维支数的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)单丝组成的纱线。
表1中指出的本发明纱线以及比较的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纱线均是针织成短袜的单线针织面料。使用两种不同的分析方法来描述微纤维脱落率：(i)在过滤介质上沉积的微纤维脱落的分析和(ii)使用ImageJ对脱落微纤维的颗粒分析。
为了测试加速磨损和收集的微纤维脱落，从短袜上切下3.5英寸×5英寸的样品，并且将其边缘热封和修整以除去粗糙边缘。
然后使用型号CM1 Crockmeter(Atlas Electric Devices)对上述样品进行模拟磨损。将织物样品附接到Crockmeter的固定底部，同时将具有25mm孔径的不锈钢筛网附接到振动的上部。不锈钢筛网在每个织物表面上振动30次以在样品上产生磨损。
对测试样品的目视检查指出，当通过串联的200x200μm、100x100μm、25x25μm和450nm的多级过滤器时，所有本发明样品表现出比比较样品更少的磨损。使用单个10x10微米过滤器收集定量测量，使用与上述使用Crockmeter的重复样品相同的磨耗和水洗程序。更具体地说，在使用Crockmeter的水洗程序后，将样品置于1升的Laundr-O-meter罐中，并且使用优化条件进行测试，以在样品上生成磨损(2小时、45℃、50个不锈钢球、200g去离子水)。然后使织物干燥。还使用大约10μm过滤器过滤所得水洗水，以比较样品之间的棉绒生成(样品质量)。将收集的材料称重，结果在下表2中给出。
表2
实例 在水洗中生成的微粒质量减少百分比
1 20
2 39
3 41
4 35
5 41
对于水洗水中的颗粒分析，使用SDL Atlas Laundr-O-Meter M228 Rotowash形式的标准测试设备进行样品的测试。所使用的测试方案是在测试方法AATCC TM 61“耐水洗色牢度测试方法(Test method for colorfastness in laundering)”中描述的那些，以全文引用的方式并入本文。
在测试中使用两种水洗方案，试图模拟在家庭或商业水洗期间可能遇到的标准和更苛刻的洗涤周期。这两种方案被称为“2A”和“3A”。在方案2A中，洗涤罐含有150ml洗涤水和50个钢球，并且温度设定在49±2℃。在方案3A中，洗涤罐含有50ml洗涤水和100个钢球，温度设定在71±2℃。在这两种方案中，洗涤水还含有0.15％的洗涤剂，并且洗涤周期为45分钟。
测试织物的样品和对照织物的样品在装置罐中经受两种水洗方案，同时将不含样品的罐作为空白组。水洗后，从洗涤罐中提取水样品并且准备使用显微镜成像。
下表3中提供了水洗测试的结果，作为使用ImageJ软件的颗粒分析工具在ImageJ中计算的相对于对照聚(对苯二甲酸乙二醇酯)织物的微粒面积减少百分比。
表3
实例 方案2A 方案3A
1 31 10
2 35 28
3 41 47
4 3 34
5 42 -
定义
应当理解，以下并不旨在是所定义术语的排他性列表。在前面的描述中可以提供其它定义，例如，当伴随上下文中定义的术语的使用时。
如本文所用，术语“一”，“一个”和“该”意指一个或多个。
如本文所用，术语“和/或”当用于两个或更多个项目的列表中时，意指所列项目中的任一个可单独使用或可使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A，B和/或C，则该组合物可单独含有A；独自的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合，B和C的组合；或A，B和C的组合。
如本文所用，术语“包含”，“包括”和“包含”是开放式过渡术语，其用于从该术语之前列举的主题过渡到该术语之后列举的一个或多个要素，其中过渡术语之后列出的一个或多个要素不一定是构成该主题的唯一要素。
如本文所用，术语“具有”具有与以上提供的“包含”具有相同的开放式含义。
如本文所用，术语“包括”具有与上文提供的“包含”相同的开放式含义。
数值范围
本说明书使用数值范围来量化与本发明有关的某些参数。应当理解，当提供数值范围时，这样的范围应被解释为对仅列举该范围的下限值的权利要求限制以及仅列举该范围的上限值的权利要求限制提供文字支持。例如，所公开的数值范围10至100为叙述“大于10”(没有上限)的权利要求和叙述“小于100”(没有下限)的权利要求提供文字支持。
权利要求不限于所公开的实施例
上述本发明的优选形式仅用作说明，不应以限制意义使用来解释本发明的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以容易地对上述示例性实施例进行修改。
本发明人在此声明他们的意图是依赖于等同原则来确定和评估本发明的合理公平的范围，因为它涉及在实质上不但在如以下权利要求中阐述的本发明的字面范围之外的任何设备。

Claims (20)

1.一种用于减少微塑料污染的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维呈以下形式：
(i)包含芯域和鞘域的芯鞘双组分聚酯纤维，其中所述芯域包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且所述鞘域包含均聚酯或共聚酯和至少一种抗脱落添加剂；或
(ii)包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的单组分聚酯纤维，其中所述单组分聚酯纤维至少部分涂覆有抗脱落涂层。
2.根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维，其中所述聚(对苯二甲酸亚烷基酯)包含聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)或聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)，并且
其中所述均聚酯或所述共聚酯包含聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)或聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)。
3.根据权利要求2所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维是所述芯鞘双组分聚酯纤维。
4.根据权利要求3所述的熔纺聚酯纤维，其中所述鞘域包含内层和外层。
5.根据权利要求4所述的熔纺聚酯纤维，其中所述内层和所述外层由不同的聚酯形成。
6.根据权利要求3所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维包含0.1至25重量％的所述抗脱落添加剂。
7.根据权利要求6所述的熔纺聚酯纤维，其中所述抗脱落添加剂包含润滑剂、抗冲改性剂、交联剂、扩链剂、结晶改性剂或其组合。
8.根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维是所述单组分聚酯纤维。
9.根据权利要求8所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维包含0.1至25重量％的所述抗脱落涂层，其中所述抗脱落涂层包含一种或多种抗脱落添加剂。
10.根据权利要求9所述的熔纺聚酯纤维，其中所述抗脱落添加剂包含润滑剂、抗冲改性剂、交联剂、扩链剂、结晶改性剂或其组合。
11.根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维在洗涤周期后表现出小于2重量％的纤维重量损失。
12.根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维在洗涤周期后表现出每克测试样品小于10mg废微纤维的废微纤维损失。
13.一种纺织品，其包含根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维。
14.一种制品，其包含根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维。
15.一种用于形成根据权利要求1所述的熔纺聚酯纤维的方法，所述方法包含熔纺所述聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，从而形成所述熔纺聚酯纤维。
16.一种用于减少微塑料污染的熔纺聚酯纤维，其中所述熔纺聚酯纤维呈以下形式：
(i)包含第一芯域和第一鞘域的第一芯鞘双组分聚酯纤维，其中所述第一芯域包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且所述第一鞘域包含不同于所述成纤聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的均聚酯或共聚酯；
(ii)包含第二芯域和第二鞘域的第二芯鞘双组分聚酯纤维，其中所述第二芯域包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，并且所述第二鞘域包含均聚酯或共聚酯和至少一种抗脱落添加剂；或
(iii)包含聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的单组分聚酯纤维，其中所述单组分聚酯纤维至少部分涂覆有抗脱落涂层，
其中所述熔纺聚酯纤维在洗涤周期后表现出小于2重量％的纤维重量损失，并且
其中所述熔纺聚酯纤维在洗涤周期后表现出每克测试样品小于10mg废微纤维的废微纤维损失。
17.根据权利要求16所述的熔纺聚酯纤维，其中所述聚(对苯二甲酸亚烷基酯)包含聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)或聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)，并且
其中所述均聚酯或所述共聚酯包含聚(对苯二甲酸1,2-乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)或聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)。
18.一种纺织品，其包含根据权利要求16所述的熔纺聚酯纤维。
19.一种制品，其包含根据权利要求16所述的熔纺聚酯纤维。
20.一种用于形成根据权利要求16所述的熔纺聚酯纤维的方法，所述方法包含熔纺所述聚(对苯二甲酸亚烷基酯)，从而形成所述熔纺聚酯纤维。
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