CN1926040A - 用于稳定包装物的具有伸长横截面的弹性纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将弹性纤维缠绕到管芯上以形成用于纺织或编织操作的包装物和/或弯杆的改进方法。该改进过程包括使弹性纤维在将纤维缠绕在供给包装上以前形成具有其宽度为其厚度的至少三倍的纤维横截面的形状。本发明的另一方面包括使用挤出熔融纺丝法通过具有一个或多个孔的模头形成弹性纤维，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约1.5倍，优选至少长约3倍。具有伸长横截面的本发明的纤维可以用来生产用于纺织或编织纤维的改进的供给包装物，还可以用来生产改进的非纺织结构和改进的粘合纤维。

Description

用于稳定包装物的具有伸长横截面的弹性纤维

本发明涉及与各种类型纺织生产设备一起使用的弹性纤维的供给包装物。通过使用具有伸长横截面的弹性纤维形成包装物。本发明还涉及将弹性纤维缠绕到管芯上来使退绕阶段中的脱落和断裂最小化的改进方法，特征在于使弹性纤维在缠绕之前形成具有伸长的横截面的形状。

例如弹力纤维或lastol的弹性纤维是已知的，并且广泛地用于纺织生产中。在生产用于纺织的弹性纤维中，典型地，将纤维缠绕到管芯上。可以认为在纺织工业中缠绕的纤维是包装物、块状物或线轴。在使用前可以进一步进行加工的包装物通过使纤维退绕并且加入到下游过程中来促使纤维在纺织工业中的应用。或者，可以将纤维直接缠绕到弯杆上，然后直接用作纺织生产过程中的供给包装物。使用被动或主动的进料装置来使纤维退绕。主动进料装置可以从用一些机械装置旋转的供给包装物中移去纤维，例如其上缠绕纤维的管芯的表面接触从动辊或从动转。被动进料装置可以通过拉引纤维本身来从包装物上移去纤维，例如通过越过包装物的一端(“越端去除”)或通过以正切从包装物表面拉引纤维并且使包装物在其管轴上旋转。

现有弹性纤维的包装物在包装物的加工、处理、储存或使用中会经受包装物表面上纤维的滑落或掉落(“脱落”)。由于纤维的缠结，脱落会导致断裂，从而增加浪费并且会降低制备速度，以及能产生次的纱线和织物。

由此，弹性纤维制造者的一个目的是产生会显示出减少脱落的包装物。典型地，减少脱落的现有方法包括缠绕变量的最佳化或纺丝给油(finish)的类型和含量的最佳化。例如，WO00/61484说明降低对缠绕终端的接触压力，而US 5,560,558和JP 9301632说明了在缠绕的最后部分降低纺丝的给油水平。相反，WO00/78658说明了在退绕的最后部分给油的增加水平。JP6316373和JP2233471说明了在包装物表面上沉积的纱线宽度的减小，同时JP2001130832说明了起始时宽度的减小和宽度随后的增加来改进包装物的形成和退绕。JP99180643说明了在缠绕过程中在旋转角使用S-型变量。US 6,086,004说明了变化的缠绕速度或伸展率的应用。

使用这些已知解决方案均需要硬件的改造，其会增加方法的费用以及复杂性。而且，观察到上述技术只能有限地减少脱落。因此，仍然需要一种生产抗脱落的包装物的改进技术，尤其是无需加入大量硬件改造的技术。

因此，观察到基于乙烯共聚物的软延伸弹性纤维对杆没有很强的趋势，由此通常包装物的内聚性要低于弹性纤维。较低的内聚性在进入摩擦接触时会导致表面上纤维的滑落。因而会导致牵引退绕中表面回路的形成。

发现通过形成具有伸长横截面的弹性纤维会导致增加的纤维与纤维的内聚性，同时在退绕过程中会保持可接受的纤维释放性能。理想地，在弹性纤维缠绕到管芯上以前，以纤维横截面上的宽度(或长轴)至少为纤维横截面厚度(或短轴)约1.5倍，优选约3倍的形状形成弹性纤维。

因此，本发明涉及将弹性纤维缠绕到供给包装物，如用于纺织或编织操作的管芯上的方法，改进包括：在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，使弹性纤维形成具有其宽度为其厚度的至少1.5倍，优选至少3倍的纤维横截面的形状。

本发明还涉及一种改进的弹性纤维的包装物，包括：将一定长度弹性纤维缠绕到管芯上，其中在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，弹性纤维具有其宽度为其厚度的至少约1.5倍，优选至少约3倍的纤维横截面。

本发明的另一方面，公开了制备挤出纤维的改进方法，其中改进包括：使用具有一个或多个孔的模头，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约1.5，优选约3倍。

所得到的具有伸长横截面的纤维可以用于制备用于纺织或编织织物的改进供给包装物，或者其还可以有利地用于非编织结构或用作粘合纤维。

本发明涉及将单丝弹性纤维缠绕到管芯上以形成用于纺织或编织操作的供给包装的方法，改进包括：使弹性纤维形成纤维横截面上的宽度至少为纤维横截面厚度约1.5倍，优选约3倍的形状。

为了本发明的目的，术语“纤维”是指长度对直径比大于约10的物质。典型地，根据其直径划分纤维。“细丝纤维”或“单丝纤维”是指不确定(也就是未预先确定)长度的单一连续股的物质，与“人造短纤维”对应，人造短纤维为确定长度的不连续股的物质(也就是，会被切断或分割成预先确定长度的片段的绳股)。

为了本发明的目的，术语“弹性”是指在第一次拉伸以后并且在进行了四分之一到100％拉伸(长度翻倍)之后可以恢复到其伸长长度的至少约50％的纤维。还可以通过纤维的“永久变形”来描述弹性。将纤维拉伸到某一个点，随后在将其释放回拉伸以前的原始位置，然后再次拉伸。在纤维开始具有负荷的点被认为是永久变形的百分率。“弹性”纤维具有小于50％的永久变形。本领域内“弹性物质”还表示为“弹性体”或“弹性的”。

“单组分丝(homofil)纤维”是指在其长度上具有单独聚合物部分或区域，而没有任何其它不同的聚合物部分的纤维(如双组分纤维)。“双组分纤维”是指在其长度上具有两个或两个以上不同聚合物部分或区域的纤维。双组分纤维也称作共轭或多组分纤维。通常即使两种或两种以上的组分组成相同的聚合物，但聚合物通常彼此不同。聚合物以基本上明显的区域穿过双组分纤维的横截面排列，并且通常沿着双组分纤维的长度连续地延伸。例如，双组分纤维的结构可以是覆盖/核心(orsheath/核心)排列(其中一种聚合物环绕着另一种聚合物)，并排排列、饼形排列或“海中岛”排列。双组分纤维进一步描述于USP6,225,243，6,140,442，5,382,400，5,336,552和5,108,820。

“熔融吹塑纤维”是通过挤出熔融热塑性聚合物组合物，使其通过大量细微、冲模毛细管以熔融丝或细丝进入集中高速气流(如空气)的纤维，该高速气流有助于使丝或细丝减细至减小的直径。通过高速气流处理丝或细丝并且放置在采集表面上以形成具有平均直径通常小于10微米的无规分散的纤维的网。

“熔纺纤维”是通过熔融至少一种聚合物，随后从熔融状态中拉出纤维使其形成小于模头的周边形状的周边形状的纤维。

“纺粘纤维”是通过挤出熔融热塑性聚合物组合物，使其以细丝通过大量细微、冲模毛细管的纤维。挤出细丝的直径会快速减小，然后将细丝放置在采集表面来形成平均直径通常为7到30微米的无规分散的纤维的网。

“无纺”是指具有单独纤维或丝的结构的网或织物，这些纤维或丝是无规交络(interlaid)，而非具有可辨认的形式(如编织的织物)。本发明的弹性纤维可以用来制备无纺结构，也可以和非弹性物质一起形成弹性无纺织物的合成结构。

本发明的弹性纤维可以是符合上述给定弹性定义的任何已知的纤维，包括氨纶纤维。这些纤维包括乙烯聚合物、丙烯聚合物和完全氢化的苯乙烯嵌段共聚物(也称作催化改性聚合物)、及其混合物或结合物。乙烯聚合物包括均匀支化和基本上线型的均匀支化乙烯聚合物、以及乙烯-苯乙烯互聚物。这些纤维是本领域己知的，例如这些中的一些公开于US 6,437,014。如参考所述，可以通过本领域中已知的许多方法形成纤维，例如纤维可以进行熔纺、凝胶纺、熔融吹塑、或纺粘。本发明的弹性纤维优选是交联的抗热烯烃弹性纤维，如lastol。用于本发明的最优选的弹性纤维是由乙烯-α烯烃互聚物制得的熔纺纤维，特别是基本上交联的基本线型聚乙烯。

本发明的弹性纤维优选大于15丹尼尔，更优选大于约70丹尼尔。本发明的弹性纤维的特征在于具有通常伸长的横截面，以使横截面的宽度至少为横截面厚度的约3倍。

未受任何理论的限制，可以相信改进纤维内聚力和随后对供给包装形成和退绕的改进的原因是由伸长的纤维横截面所得到的增加的表面接触面积的结果。更加象带状的结构会导致平行于长轴的优先放置，其会使纤维相邻层面中表面接触面积的增加。增加的接触会减少储存和处理过程中移动或脱落的机会。

因此，任何会最大化纤维相邻层面的表面接触的横截面形状都适用于本发明，为了实践的原因，典型地，用于本发明的纤维具有通常为矩形或椭圆形的横截面，但特征为具有通常彼此垂直的长轴和短轴的任何其他的形状都是适用的。纤维的横截面会使其宽度(或长轴)是厚度(短轴)的至少1.5倍，更优选至少2倍，再更优选至少3倍。优选地，宽度比厚度小于约10倍，更优选小于约5倍，由于在较高的纵横比下可以观察到超常的内聚性，以及导致的额外的问题。优选地，在纤维未在管芯上时、最优选在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，确定纤维横截面的尺寸。对于绝大多数纤维来说，通过使用显微镜或本领域已知的其他方法得到的纤维横截面视图中很容易地确定两个轴线。易于从横截面上测定短轴和长轴的长度来确定其是否符合本发明的要求。但在一些非均匀的形状中，通常使用轴线的最大长度来确定其是否符合本发明的要求。

可以以本领域已知的任何合适的方法形成具有合适的横截面形状的纤维，并且所用的特定方法并不限制本发明。例如，可以设定用于挤出聚合物的模头中孔的形状来产生理想形状的纤维。此外，可以利用挤出条件和被挤出聚合物的形态来促进更多或更少的圆形。为了最大化表面接触面的面积，较少的圆形通常是优选的。还有可能当其处于半熔融状态时物理化地定形纤维。还有可能提供彼此在较近邻近中并排排列并且使其结合的更小丹尼尔的细丝(包括具有圆横截面的那些)以使所得到的纤维具有在本发明范围内的纵横比。当期望在挤出过程中去除溶剂的情况下，这可以是一个优选的方法。还有可能通过先形成理想厚度的薄膜，然后将薄膜切开来形成具有理想宽度的纤维，从而形成具有理想横截面的纤维。

本发明可以用于所有已知的缠绕系统，可以如本领域已知的那样将其最佳化。缠绕的最佳化包括如，调整导丝辊和绕线机之间的拉伸比，调整螺旋角以及调整摩擦辊触压。类似地，如本领域已知，也可以结合本发明来最佳化纺丝给油类型和含量。

本发明还涉及一种用于弹性纤维的改进的供给包装物，包括：将一定长度的弹性纤维缠绕到管芯上，其中在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，弹性纤维具有其宽度为其厚度的至少1.5倍，优选至少3倍的纤维横截面。在相同加工条件下，该包装物会比具有圆横截面和相似丹尼尔的纤维的相似包装物显示出更少的断裂。

本发明的另一方面是一种制备挤出纤维的改进方法，其中改进包括使用具有一个或多个孔的模头，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约3倍。优选地，模头是包括大量孔的喷丝头，基本所有这些孔都具有上述的几何形状。还优选，长轴是短轴的4倍以上，最优选约5倍。

除了制备用于纺织或编织织物的改进供给包装物以外，具有伸长横截面的纤维还用于制备改进的无纺结构，和改进的粘合纤维。可以相信通过有助于减少供给包装物中脱落的纤维显示出的表面积增加还会提供增加的粘合接触点的数量，从而得到更粘合的无纺结构。

Claims (17)

1.一种将弹性纤维缠绕到管芯上以形成用于纺织或编织操作的包装物和/或弯杆的方法，改进包括：在缠绕到管芯上以前，使弹性纤维形成具有其宽度为其厚度的至少1.5倍的纤维横截面的形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中纤维横截面的宽度至少为厚度的3倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其中纤维横截面的宽度至少为厚度的5倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其中弹性纤维是烯烃聚合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中弹性纤维是线型的乙烯-α烯烃互聚物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中弹性纤维是基本上交联的基本上线型的乙烯-α烯烃互聚物。

7.根据权利要求1所述的方法，其中纤维是通过使用具有孔的模头形成的，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约1.5倍。

8.根据权利要求1所述的方法，其中纤维是通过使用具有孔的模头形成的，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约3倍。

9.根据权利要求1所述的方法，其中纤维是由两个或两个以上具有通常为圆形横截面的单独细丝形成的，但是其中在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，使两个和两个以上细丝聚结入具有宽度至少为厚度3倍的横截面的纤维。

10.一种用于弹性纤维的改进包装物，包括：将一定长度弹性纤维缠绕到管芯上，其中在将弹性纤维缠绕到管芯上以前，弹性纤维具有其宽度为其厚度的至少3倍的纤维横截面。

11.一种形成弹性纤维的方法，其中纤维通过使用具有一个或多个孔的模头形成，所述孔具有两个通常垂直的轴，其中一个轴至少比另一个轴长约3倍。

12.根据权利要求11所述的方法，其中纤维用于非纺织结构。

13.根据权利要求11所述的方法，其中纤维用作粘合纤维。

14.根据权利要求13所述的方法，其中粘合纤维是双组分纤维。

15.根据权利要求11所述的方法，其中将纤维缠绕到包装物或弯杆上。

16.包含由权利要求11所述的方法制得的纤维的织物。

17.根据权利要求16所述的织物，其中织物是编织或纺织的。