CN1561415A - 用于造纸成型织物的多组分单纤丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种熔压多组分单纤丝，其具有良好的耐磨性、挠曲疲劳韧性和尺寸稳定性。这种单纤丝尤其适用于造纸机成型织物的生产中，其包括外部区域组分和内部区域组分，外部区域组分包含聚对苯二甲酸乙二醇酯，内部区域组分包含聚醚酯嵌段共聚物与聚对苯二甲酸乙二醇酯所成的混合物。

Description

用于造纸成型织物的多组分单纤丝
发明背景
本发明涉及一种熔压多组分单纤丝，其具有改进的耐磨性和坚韧性，同时还保持了良好的尺寸稳定性。这种单纤丝尤其适用于造纸机成型织物的生产中。
在造纸机中，通过使纤维质纤维的水性浆料在连续移动的编织带上流动而形成连续的纸或象纸一样的材料。在本领域中这种编织带被称为成型织物。随着浆料在连续编织带上的流动，大量的水分被除掉，从而形成湿纸幅。水分的移除是通过使用水翼、案辊和吸水箱来完成的。典型的浆料最初包括按重量计小至0.5％的纤维质纤维，其温度约为30℃～85℃，pH值为4～9。当将湿纸幅从成型区转移到压合区时，湿纸幅可含有按重量计80％的水。
当纸幅经过伏辊离开成型区后，纸幅被转移到压合区，在压合区中通过将纸幅依次经过一系列的压合辊而除去剩下的大部分水分。离开压合区后，纸幅经过加热烘干机进行最后的干燥处理。然后对干燥后的纸幅进行砑光处理以使其表面光滑，最后在卷轴上收集。
用于造纸机成型区的常规成型织物以合成塑料纤维为基础，并常被称做单纤丝。实用的造纸机成型织物应当具有良好的耐磨性、坚韧性和尺寸稳定性，它必须能够承受由于同机器零件接触和同纤维质纤维水浆中的固体接触所带来的磨损。因而，耐磨性是指对单纤丝磨损的抵抗性及对切割、摩擦等的抵抗性。同样，成型织物的单纤丝也必须具有坚韧性。特别是单纤丝必须具有高度的挠曲疲劳韧性。为了克服其在使用过程中所承受的压力，成型织物必须在织物平面上结构稳定，而且对由于张力原因引起的延展有抵抗性，此张力是由可在造纸机上驱动织物的动力辊所产生的。单纤丝必须保持尺寸稳定，同时对织物平面内较大范围水分含量的水分吸收所产生的尺寸变化具有抵抗性，这是因为机器在运转过程中会很潮湿，而机器在停止运转的一段时间后就会变得很干燥。最后，在一般的使用温度下，成型织物必须对纤维素纤维水浆中的不同材料和清洗成型织物所使用的材料的分解有抵抗性。
还没有哪种织物完全具备这些特性。目前可提供最可接受的单纤丝并可用在成型织物的制造中的合成聚合物是聚酯，尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺，尤其是尼龙-6(聚己内酰胺)和尼龙-66(聚己二酰己二胺)。这些聚合物已经和其它聚合物混合，例如聚乙烯和聚对苯二甲酸丁二醇酯，但这些织物仍然不很理想。
聚对苯二甲酸乙二醇酯表现出良好的化学稳定性和尺寸稳定性，并适合于纺织、具有良好的卷曲性和表现出良好的热固性，但它的耐磨性却不甚令人满意，尤其是对高速运转的现代机械而言。
尼龙-6和尼龙-66具有很好的耐磨性，但用于纺织却有严重的缺陷，因为它们的卷曲性太差而且热固性不足，并且它们不能在潮湿的造纸环境中保持足够的尺寸稳定性，对清洁成型织物所用的某些材料也没有足够的抵抗性。
在本领域中已尝试将聚酯单纤丝同尼龙单纤丝组合在一起以获得每种类型聚合物的优点。然而，尼龙-6和尼龙-66在造纸环境的水分含量内经过从完全湿润到干燥所表现的固有尺寸不稳定性限制了尼龙单纤丝对聚对苯二甲酸乙二醇酯单纤丝数量的比值，而这种比值能够很成功地用在织物成型中。
成型织物也可以从含有合成聚合物的混合物的单纤丝制备。两种或多种聚合物被物理混合，再经过熔压以形成单纤丝。单纤丝由按重量计超过60％-90％的聚对苯二甲酸乙二醇酯、按重量计小于40％的热塑性聚氨基甲酸酯、按重量计约0％-5％的水解稳定剂所成的混合物组成。混合物的缺点是当各个聚合物被混合时其特性受到损害。例如，仅含有按重量计为60％的聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物不具有纯聚对苯二甲酸乙二醇酯的尺寸稳定性。
因此需要一种包含单纤丝的成型织物，其具有良好的耐磨性、坚韧性和尺寸稳定性。
发明概述
本发明提供一种熔压多组分单纤丝，其包括：(a)外部区域，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及(b)内部区域，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
使用上述的单纤丝，可以制成用于造纸机的成型织物。这种织物包含多个熔压多组分单纤丝，该单纤丝包括：(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
在优选实施方案中，本发明还提供一种用于造纸机的成型织物，其中该织物包括至少从两个方向编织的丝线。至少两个方向包括至少一层机器方向的丝线和至少一层与机器交叉方向的丝线。优选地，至少与机器交叉方向的丝线包含熔压多组分单纤丝，该单纤丝包括：(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
有利的是，与由聚酯和共聚多酯混合物制成的常规单纤丝相比，本发明单纤丝的耐磨性和坚韧性得到了改善。另外，本发明的单纤丝表现出的尺寸稳定性至少相当于由聚酯和共聚多酯混合物制成的常规单纤丝。这些特性使得本发明的单纤丝特别适合用于造纸机成型织物中。
附图简述
图1是双层成型织物的截面局部示意图。
图2是三层成型织物的截面局部示意图。
发明详细说明
本发明涉及一种熔压多组分单纤丝，其包括：(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯的共聚物；及(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯所成的混合物。
为使说明书全文一致，在此提出几个定义以区分不同的丝线。总而言之，丝线指一种无限长或极长的纤维。说明书中所用的术语“单纤丝”指的是所制造的纤维中的任一根丝线。相比而言，术语“多纤丝”指的是由许多连续的细丝或线组成的丝线，如纱线。有时被称做合成丝的“多组分单纤丝(multicomponent monofilament)”由两种或多种聚合物组成，并以每种聚合物占据分布在丝线长度内的不连续区域的方式共挤压而成。多组分纤丝的横截面显示出由两个或更多个不连续区域构成的不均匀外观。如果多组分纤丝由两个或多个不连续区域构成，那么有时也将单纤丝称为复合纤维。相比而言，“多成分单纤丝(multiconstituent monofilament)”则是指从两种或多种不同类聚合物的均匀混合物中如聚合物的混合物中挤压出的纤维。多成分细丝的横截面显示出均匀的外观而没有不均匀的连续区域。横截面均匀的“多成分单纤丝”基本上只包括一种聚合物，尽管其也可包括基本上不会影响聚合物性质的添加剂和改性剂。
可以按聚合物组分的不连续区域相互排列的关系来描述多组分单纤丝的特性。例如，聚合物组分可以是并行排列，或外内排列。在外内排列中，聚合物组分之一基本上位于单纤丝的外围，这就是外部区域，而其它聚合物组分位于单纤丝的内部区域。多组分单纤丝中外内排列的实例包括外壳-纤芯型(sheath-core)排列和溪中小岛型(islands-in-the-stream)排列等。在多组分单纤丝中三种聚合物组分外内排列的实例包括外壳-覆盖层-纤芯型排列和溪中小岛型排列。单纤丝的外内排列可以是对称的或非对称的。本发明的熔压单纤丝包括外部区域和至少一个内部区域的外内排列。优选地，本发明的熔压单纤丝包括外壳-纤芯型或外壳-覆盖层-纤芯型排列，其中外壳相应于外部区域，纤芯相应于内部区域，如果有覆盖层那么其相应于第二种不同的内部区域。
单纤丝的形状可是圆形或扁平形的，其边缘可是光滑、锯齿状的或不规则的。它可是多边形的，如三角形、四边形、五边形、六边形等。不需要外部区域完全包围或围绕内部区域。可以理解沿着与纵轴平行的单纤丝内部区域边缘延伸的单纤丝外部区域材料可被剥离。在一个优选实施方案中，熔压单纤丝包含外壳-纤芯排列。每个纤芯或外壳都可具有本领域公知的横截面结构。例如，纤芯可是圆形、矩形或多边形的横截面结构。
本发明的多组分单纤丝的外部区域组分包括聚酯。更具体而言，外部区域成分包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯。在所述的共聚多酯中合适的共聚单元包括间苯二酸、含有金属磺酸盐基团的间苯二酸、双酚、新戊基乙二醇及1，6-环己二醇。含有氰化物的共聚单元不是优选的。应当理解在说明书全文中所用的聚酯、共聚多酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物都不包含聚氨基甲酸酯。聚酯应当符合本领域众所周知的标准纯度要求，优选的聚酯应含有按重量计约为0.007％的水。聚酯的分子量应与通常可提供经向和纬向的细丝纱线的树脂相似。优选地，聚酯起始原料的固有粘度(IV)约为0.80～0.90；更优选地，聚酯起始原料的固有粘度性(IV)约为0.85～0.99；再更优选地，聚酯起始原料的固有粘度(IV)约为0.90～0.95。虽然外部区域组分具有良好的耐磨性，但却比不上内部区域组分的耐磨性。
适合的商业上可购得的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)实例包括但不限于：其中PET含有操作助剂和TiO2着色剂的Merge 1995和1993(Du Pont的商标)，Amite A06-300(Akzo的商标)，Vituf 9504C(Goodyear的商标)和Tenite 10388(Eastman的商标)。而Merge 1995是最优选的。
本发明的多组分单纤丝还含有至少一种内部区域组分。内部区域组分有较高的耐磨性，并比外部区域组分更坚韧，其包括聚酯和聚醚酯嵌段共聚物的混合物。优选地，聚酯包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯。含有氰化物的共聚单元不是优选的。在所述的共聚多酯中合适的共聚单元包括间苯二酸、含有金属磺酸盐基团的间苯二酸、双酚、新戊基乙二醇及1，6-环己二醇。如上所述聚对苯二甲酸乙二醇酯适于用作外部区域组分。优选的聚醚酯嵌段共聚物商标为Hytrel，并可从E.I.Du Pont de Nemours & Co.，Inc.购得。如上所述，Hytrel是具有“软”段和“硬”段的聚醚酯嵌段共聚物。“软”段是多对苯二甲酸丁烯氧酯(multibutyleneoxyterephthalate)嵌段，而“硬”段则含有对苯二甲酸丁二醇酯或对苯二甲酸四亚甲酯单元。可使用多种硬度的Hytrel商品。优选地，内部区域组分所用的聚醚酯嵌段共聚物其硬度计测试硬度约为40～90。
内部区域组分所用的聚醚酯嵌段共聚物和聚酯的量是可变的，并取决于诸如是否使用填充物或其它添加剂等因素。优选地，内部区域组分包括按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量计约为80-99％的聚酯；更优选地，内部区域组分包括按重量计约为3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量计约为83-97％的聚酯；再更优选地，内部区域组分包括按重量计约为5-15％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量计约为85-95％的聚酯。可采用常规方法将聚醚酯嵌段共聚物和聚酯混合。
内部区域组分和外部区域组分各自还可包含填充剂、染料、水解稳定剂或其它添加剂，但它们不会影响所用聚合物的性质。填充剂可以包括矿物填充剂、盐和泥土。示例性的填充剂包括硅土、云母、炭黑、滑石和铝粉。在优选实施方案中，外部区域不含Hytrel。优选地，内部区域组分和外部区域组分都不含聚氨基甲酸酯。
脱层是使用多组分单纤丝所面临的共同问题。可以通过机械联锁或改善区域之间的化学作用来改善外部和内部区域材料间的粘连度。可以在挤压过程的冲压头处进行机械联锁。通过这种方式，其中的外部区域和内部区域可以按如下方式单独挤出，此方式是一旦形成单纤丝这些组分就机械地互相锁定。例如，外部区域组分被挤压成包括向内部区域方向延伸的三角形凸缘；而内部区域组分被挤压成互补的三角形凹陷来接受这个凸缘。应当理解，有很多其它技术可以用来对这些组分进行机械联锁。
通过化学作用将外部区域和内部区域连接在一起的方法有很多。例如，连接剂可以被添加到两种压出组分的混合物中去。可选择地，将粘合剂类添加剂如聚酰胺三元共聚物或二聚酸基聚酰亚胺添加到一种或两种组分材料中去。此外，有离子官能团的添加剂如尼龙离聚物也可添加到一种或两种组分中。
在本发明中，脱层不是实质性问题。因为单纤丝的内部区域和外部区域都至少部分地含有同样的组分，即聚酯。应当理解，当内部区域和外部区域含有至少某些相同的材料并优选含有足够量的同样材料时，就会产生很显著的强结合作用。
本发明的熔压多组分单纤丝使用常规纤维成型设备进行纺织。外部区域和内部区域聚合物组分的单独熔流可以注入常规的多组分喷丝头中，比如在美国专利第4,406,850、5,162,074、5,445,884和5,533,883中所公开的喷丝头，在此引入每个专利的全部公开内容作为参考。将熔流混合在一起形成具有明显外部聚合物区域和内部聚合物区域的挤压单纤丝。在优选实施方案中，多组分单纤丝包括明显的外部聚合物区域和内部聚合物区域，它们形成外壳-纤芯型排列。
本领域所属技术人员应该理解，在单纤丝中外部区域组分材料的量相对于内部区域组分材料的量可以用体积百分比来表示。例如，多组分单纤丝的总体积中可含有50％的外部区域组分和50％的内部区域组分，外部区域组分中包括已被混入外部区域组分材料中的任何填充剂或添加剂，内部区域组分中包括已被混入内部区域组分材料中的任何填充剂或添加剂。优选地，本发明的单纤丝包括按体积计约为50-93％的内部区域组分材料和按体积计约为7-50％的外部区域组分材料。更优选地，本发明的单纤丝包括按体积计约为70-93％的内部区域组分材料和按体积计约为7-30％的外部区域组分材料。再更优选地，本发明的单纤丝包括按体积计约为80-90％的内部区域组分材料和按体积计约为10-25％的外部区域组分材料。
为固化纤维可采用常规方法对挤压纤维进行淬火。本领域所属技术人员应当理解，本发明的多组分单纤丝可以用一种或多种材料进行涂布以有助于处理和纺织。合适的涂布材料包括抗静电剂和润滑剂。可以将单纤丝混合制成纱线束，然后将这些纱线束缠绕在适合的元件上。
本发明熔压单纤丝的耐磨性和坚韧性用10,000次旋转潮湿鼠笼测试后的拉伸保持率百分比来表示，并优选大于约25％，更优选大于约30％，再更优选大于约35％。这明显不同于现有的PET树脂，现有PET树脂中的百分比小于25％，而且经常小于20％。
鼠笼式疲劳测试是用鼠笼研磨器进行的，该研磨器由在直径约为25.5cm的螺钉圆盘上并围绕同一轴旋转的12根等间距的碳钢棒组成。每根棒的直径约为3.1mm，长约60.5cm，其轴线平行于中心轴。每股聚酯单纤丝以滑动结的方式缠绕到微型开关上，然后悬垂在钢棒上并保持自由悬挂重量。预先拉紧微型开关，以便最大长度为36cm的单纤丝在任何时候都可以与钢棒接触。每股自由悬挂重量达500克，并且一次可以测试多达12股的单纤丝。钢棒以160rpm的速度围绕共同轴旋转。10,000次旋转后，测试单纤丝的拉伸强度，并与初始的拉伸强度进行比较。可以按以下公式计算单纤丝的拉伸保持率百分比：
这种测试可以使用单纤丝和干燥或潮湿的笼子进行。当潮湿时，笼子被放在水池里以在当其旋转时弄湿钢棒。单纤丝在悬挂之前也可以浸泡在水中。
当在30℃的溶剂中测试熔压多组分单纤丝时其固有粘度至少约为0.735，这种溶剂包括重量份数比为60∶40的苯酚和1，1，2，2-四氯乙烷的混合物。更优选地，熔压多组分单纤丝的固有粘度至少约为0.78。再更优选地，固有粘度至少约为0.82。
与由聚酯和共聚多酯混合物制成的常规单纤丝相比，本发明的熔压多组分单纤丝尽管其尺寸稳定性与常规单纤丝相当，但其耐磨性和坚韧性得到了提高。这些特性使得本发明的多组分单纤丝特别适合用于造纸机成型织物中。由此，本发明也提供一种用于造纸机的成型织物，这种织物包含熔压多组分单纤丝，该多组分单纤丝包括：(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。使用本发明的单纤丝与成型织物的类型或所用的织物形式无关。
成型织物有三个显著的功能。第一，它一定能让水流经其结构。第二，它一定能支持、保持并形成薄片。第三，它一定能用作传送带以将薄片输送到压合区。
与压合织物或干燥织物相比，成型织物对最终薄片性能的影响更大。这使得其设计更为关键。因而成型织物的设计和生产就要求极特殊的考虑和细致的工艺。在Sabit Adanur in PAPER MACHINE CLOTHING，Chap.2，Technonic Pub.Co.，Inc.，Lancaster，PA(1997)中对造纸机成型织物进行了更深入的说明，在此引入其全部内容作为参考。
优选地，成型织物包括至少从两个方向编织的丝线。可以用平面编织或环状编织来编织织物。平面编织的织物必须被连接起来以制成在造纸机上使用的环状织物，编织机上的经线方向是造纸机上的机器方向(MD)，而编织机上的纬线方向则是造纸机上与机器交叉的方向(CD)。在环状编织中，织物被编织成环状带，编织机上的经线方向是造纸机上与机器交叉的方向(CD)，而编织机上的纬线方向是造纸机上的机器方向(MD)。
术语“机器方向”指基本上与成型织物在造纸机中的运动方向平行的方向。相似地，术语“与机器交叉的方向”指基本上与机器方向成直角并在织物平面上的方向。本领域众所周知的是使用在机器方向和与机器交叉的方向有不同性质的丝线：交叉方向的细丝具有良好的耐磨性和坚韧性，而机器方向的细丝具有良好的承载性。
用于造纸业中的成型织物设计主要有三种：单层、双层和三层。单层织物有一层MD丝线和一层CD丝线，这些丝线可以相同也可以不同。在双层或多层的成型织物中，可以有一层MD丝线和两层CD丝线，这些层可以相同也可以不同。在本领域中众所周知的设计有多种变化。在一种设计变化中，有三层CD丝线和一层MD丝线。所有的成型织物无论是单层还是多层都有用于承载造纸浆料的顶面和有时被称作机器面的辊面，成型织物可以与辊、箔片和其它机器元件接触。因而，成型织物可以包括顶面丝线和辊面丝线，它们可以相同也可以不同。如果顶面丝线包含特细的单纤丝则是很有利的。优选地，辊面丝线有良好的磨损特性，包括耐磨性和坚韧性。
参照图1，其表明双层成型织物10，成型织物10含有散布于顶面层CD丝线14间的MD丝线12和辊面层CD丝线16。图2表明三层成型织物20，其中缝线22散布于顶面层24和辊面层26之间。顶面层24包含顶面层MD丝线28和顶面层CD丝线32。辊面层26包含辊面层MD丝线34和辊面层CD丝线36。
如上所述，在造纸成型织物中使用的本发明多组分单纤丝与成型织物类型或所用的织物形式无关。其可以以CD丝线、MD丝线、顶面层丝线、辊面层丝线或其任何组合来使用。如图1所示的一股CD丝线，带有被外壳17包围的纤芯18的复合单纤丝可以仅在CD方向(优选地)或在MD和CD方向上被生产和使用。也就是说，它可以同造纸织物领域中公知的其它单纤丝结合使用。可以同本发明的多组分单纤丝结合使用的优选单纤丝包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。优选地，这些混合物不含聚氨基甲酸酯。造纸成型织物可含有两种或多种多组分单纤丝的混合物，但混合物的特性不同，所有这些混合物都在本发明的范围内。包含本发明熔压多组分单纤丝的单纤丝的有效量可随多种因素而改变，包括所使用的成型织物的种类、层数和特定的应用。
在优选实施方案中，本发明的成型织物包括至少从两个方向编织的丝线，其中至少两个方向包括至少一层机器方向的丝线和至少一层与机器交叉方向的丝线。MD丝线和CD丝线可以相同也可以不同。根据本发明，至少一层与机器交叉方向的丝线包括熔压多组分单纤丝，该单纤丝包括：(a)外部区域，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及(b)内部区域，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。优选地，造纸成型织物中丝线的余下部分包括单成分或多成分单纤丝，这种单纤丝包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。优选地，单成分或多成分单纤丝不含聚氨基甲酸酯。
如图1所示，在双层成型织物中，这个优选实施方案中约50～100％的辊面CD丝线16都含有熔压多组分单纤丝，该单纤丝包括：(a)外部区域，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚物；及(b)内部区域，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚物所成的混合物，并且约0～50％的辊面CD丝线16包括单成分或多成分单纤丝，这种单纤丝中包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。在本实施方案中，优选地造纸成型织物中丝线的余下部分包括单成分或多成分单纤丝，这种单纤丝包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。
在另一个优选实施方案中，如图2所示的本发明的成型织物包含三层。优选地，约40～100％的辊面层CD丝线36包含熔压多组分单纤丝，该单纤丝包括：(a)外部区域，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚物；及(b)内部区域，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚物所成的混合物，并且约0～60％的辊面CD丝线36包括单成分或多成分单纤丝，这种单纤丝中包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。在本实施方案中，优选地造纸成型织物中丝线的余下部分包括单成分或多成分单纤丝，这种单纤丝包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯混合物。
为证明本发明的实施，提供下面的实施例并按如下所述的进行测试。然而，这些实施例不意图于解释作限制发明的范围。权利要求书将用于限定本发明。
实施例
在实施例1中制备了一种混合物，其含有按重量计为90％的聚对苯二甲酸乙二醇酯和按重量计为10％的聚醚酯嵌段共聚物，即HytreltTM5555HS。嵌段共聚物的硬度计测试硬度为55。然后把混合物与聚对苯二甲酸乙二醇酯一起进行熔压以制成多组分外壳-纤芯型单纤丝，其外壳中含有聚对苯二甲酸乙二醇酯，纤芯中含有该混合物。在外壳组分和纤芯混合物中所用的聚对苯二甲酸乙二醇酯起始原料其固有粘度为0.95。实施例1中的多组分外壳-纤芯单纤丝包含按体积计约10％的外壳组分材料和按体积计约90％的纤芯组分材料。在表1中这些相对量被表示成外壳/纤芯的体积比。因而，实施例1中的单纤丝的外壳/纤芯体积比为10/90。生成的多组分单纤丝的物理性质总结在表1中。
除了单纤丝的外壳/纤芯体积比为20/80外，实施例2按与实施例1同样的方式来制备。
实施例3是对比的单组分单纤丝，其含有固有粘度为0.95的聚对苯二甲酸乙二醇酯。实施例1、实施例2和实施例3是在约550°F-570°F(287℃-299℃)的温度范围内进行的。对比的物理性质总结在表1中。
为测定耐磨性和坚韧性，在鼠笼研磨器中进行鼠笼疲劳测试，该研磨器由在直径约为25.5cm的螺钉圆盘上并围绕同一轴旋转的12根等间距的碳钢棒组成。每根棒的直径约为3.1mm，长约60.5cm，其轴线平行于中心轴。每股聚酯单纤丝以滑动结的方式缠绕到微型开关上，然后悬垂在钢棒上并保持自由悬挂重量。预先拉紧微型开关，以便最大长度为36cm的单纤丝在任何时候都可以与钢棒接触。每股自由悬挂重量达500克，并且一次可以测试多达12股的单纤丝。钢棒以160rpm的速度围绕共同轴旋转。10,000次旋转后，测试单纤丝的拉伸强度，并与初始的拉伸强度进行比较。可以按以下公式计算单纤丝的拉伸保持率百分比：
Figure A0281929700171
在干燥和潮湿的鼠笼中均进行了这些疲劳测试。
表1中表明上述测试和测试的其它机械性质的结果，其中实施例3是对照。
                                表1
                        PET基单纤丝的机械性质
实施例序号     1     2     3
公称直径(英寸)     0.0098     0.0098     0.0098
外壳/纤芯比     10/90     20/80
拉伸强度(lbs)     5.7     5.9     6.8
延长@断裂(％)     46.0     47.0     47.1
延长@3.0gpd(％)     26.0     25.0     25.6
互扣强度(lbs)     10.9     10.3     12.3
收缩@392°F(％)     3.0     3.2     2.68
拉伸保持率，干鼠笼测试(％)     41.6     44.5     18.6
拉伸保持率，湿鼠笼测试(％)     38.0     43.0     22.8
如表1所示，实施例1和实施例2中的多组分单纤丝具有包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的外部区域和包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚醚酯嵌段共聚物所成的混合物的内部区域，与含聚对苯二甲酸乙二醇酯的常规单成分单纤丝相比，其保持有良好的物理性质和尺寸稳定性。与实施例3中的对比单纤丝相比而言，实施例1和实施例2中的多组分单纤丝的挠曲疲劳坚韧性和耐磨性已大为改善。更具体而言，经过潮湿和干燥的鼠笼测试后，本发明的多组分单纤丝的拉伸保持率明显优于对比单纤丝的拉伸保持率。
尽管在上述的实施例中已经结合特定的方式、材料和实施方案对本发明进行了说明，但是很显然本领域所属技术人员可以做出各种变化和修饰，而这些变化和修饰落于所附的权利要求书中所列出的本发明所要求保护的范围内。因而，本发明不局限于已公布的详细说明，而是扩展到权利要求书范围内的所有等价物。

Claims (25)

1.一种熔压多组分单纤丝，包括：
(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及
(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
2.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成外壳-纤芯型排列，其中所述的外部区域组分是外壳组分，所述的内部区域组分是纤芯组分。
3.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，还包括第二种内部区域组分，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成外壳-覆盖层-纤芯型排列。
4.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成溪中小岛型排列。
5.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的外部区域组分包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，在挤压前其固有粘度至少约为0.80。
6.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的混合物包括按重量计约为3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量计约为83-97％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
7.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的聚醚酯嵌段共聚物包括：
(a)多对苯二甲酸丁烯氧酯嵌段；及
(b)对苯二甲酸丁二醇酯或对苯二甲酸四亚甲酯嵌段。
8.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的混合物不含聚氨基甲酸酯。
9.如权利要求1所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的混合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，在挤压前其固有粘度至少约为0.80。
10.如权利要求2所述的熔压多组分单纤丝，其中所述的单纤丝包括按体积计约为7-50％的外壳组分和按体积计约为50-93％的纤芯组分。
11.一种用于造纸机的成型织物，所述织物包含：
熔压多组分单纤丝，所述单纤丝包括：
(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及
(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
12.一种用于造纸机的成型织物，所述织物包括：
至少从两个方向编织的丝线，其中至少两个方向包括至少一层机器方向的丝线和至少一层与机器交叉方向的丝线，其中至少与机器交叉方向的丝线包含熔压多组分单纤丝，所述的单纤丝包括：
(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及
(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
13.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的机器方向的丝线包含熔压多组分单纤丝，所述的单纤丝包括：
(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及
(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
14.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的机器方向的丝线包含单成分或多成分单纤丝，所述的单纤丝包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯。
15.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的与机器交叉方向的丝线还包含单成分或多成分单纤丝，所述的单纤丝包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯。
16.如权利要求15所述的成型织物，其中约0～50％的所述的与机器交叉方向的丝线包含单成分或多成分单纤丝，所述的单纤丝包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯。
17.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的至少一层与机器交叉方向的丝线包含顶面层和辊面层，其中所述的与机器交叉方向的丝线的辊面层包含熔压多组分单纤丝，所述的单纤丝包括：
(a)外部区域组分，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯；及
(b)内部区域组分，包含按重量计约为1-20％的聚醚酯嵌段共聚物与按重量计约为80-99％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或包含至少约为80％摩尔的对苯二甲酸亚乙酯单元的共聚多酯所成的混合物。
18.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成外壳-纤芯型排列，其中所述的外部区域组分是外壳组分，所述的内部区域组分是纤芯组分。
19.如权利要求12所述的成型织物，还包括第二种内部区域组分，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成外壳-覆盖层-纤芯型排列。
20.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的外部区域组分和所述的内部区域组分组合成溪中小岛型排列。
21.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的外部区域组分包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，在挤压前其固有粘度至少约为0.80。
22.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的混合物包括按重量计约为3-17％的聚醚酯嵌段共聚物和按重量计约为83-97％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
23.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的聚醚酯嵌段共聚物包括：
(a)多对苯二甲酸丁烯氧酯嵌段；及
(b)对苯二甲酸丁二醇酯或对苯二甲酸四亚甲酯嵌段。
24.如权利要求12所述的成型织物，其中所述的混合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，在挤压前其固有粘度至少约为0.80。
25.如权利要求18所述的成型织物，其中所述的单纤丝包括按体积计约为7-50％的外壳组分和按体积计约为50-93％的纤芯组分。
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