TW200533709A - Elastomeric bicomponent fibers comprising block copolymers having high flow - Google Patents

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Description

200533709 九、發明說明： 【相關申請案相互對照】 本申凊案主張2004年3月3曰申請的美國臨時專利申請案 第60/549,570號之權利，其標題為具有高流動性及高彈性之 嵌段共聚物。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於包含熱塑性聚合物套和彈性芯之雙成份纖 維。特別為，彈性芯包括具有高流動性之單烯基芳烴和共 軛一烯肷段之嵌段共聚物。本發明亦關於製造雙成份纖維 之方法。本發明進一步關於自雙成份纖維製造之物件。 【先前技術】 彈性材料製造之纖維用於自紡織織物到紡黏彈性墊到 可處理個人衛生項目範圍的多種應用。苯乙烯性嵌段丘聚 物用於此等應用特別有利。㉟，嵌段共聚物熔融物的典型 相刀離性負產生高炫體彈性及高炼體黏度。為處理苯乙稀 ==々通過小孔，如纖維喷絲頭中所發現者，將需 ==體泵設備。此外，體彈性導致纖維在 二開极時μ，阻礙形成連續彈性纖維。因此 本乙烯性嵌段共聚物非常 X旯 性纖維。 ㈣力難以在4理速率處理成連續彈 利用苯乙烯性餃段共聚物 性。由於此性質…… 問碭為熔體的固有黏 在處理物： 共聚物之溶紡纖維趨向於 在處理期間黏在一起或自身黏著。此 上在單獨、連續纖维為 …里心，且事實 准㈣時極成問題。除不可接受纖維 I00095.doc 200533709 產物之結果外，纖維之自黏著導致設備污染及高耗費停 工。在彈性纖維製造中應用苯乙烯性嵌段共聚物之嘗試至 今已受到重大挑戰。 海姆（Himes)在美國專利第4,892,9〇3號中教示用三嵌段/ 二嵌段共聚物摻合物作為製造彈性纖維之方法。頃發現， 此等類型組合物具有高黏性及熔體彈性，此等性質限制其 形成不連續及連績纖維，如用於熔噴、非紡織應用。 鲁包3 S夂g此化苯乙烯嵌段共聚物之雙成份纖維已由格瑞 克（Greak)在歐洲專利申請案第〇 46丨726號教示。為酸官能 的白知4擇性氫化苯乙稀性嵌段共聚物用於與聚酿胺形成 並列雙成份纖維。雖然酸官能作用在兩種成分之間提供增 力的一著作用，但在技藝上已熟悉，酸官能作用比未官能 化的肷段共聚物產生更高熔體黏度及熔體彈性。另外，由 格瑞克教示的並列形態學不能阻止内在黏性纖維在處理期 間自身黏著。 • 奥斯T (細如)在美时利第6,225,243號已教示用雙成 份纖維製造之經接合非纺織織物，除其他聚合物外，該雙 成份纖維包含習知苯乙烯性嵌段共聚物，且具有不同㈣ 學。特別為’具有由苯乙烯性嵌段共聚物組成之芯之套』 形態學提供適合低黏性之纖維，以形成非纺織織物。。 一 * 4苯乙烯性肷段共聚物之高黏性和熔體彈性仍妨 礙问速紡製連續彈性纖維。藉由提供能夠形成連續彈性雙 成份纖維之高炫體流動嵌段共聚物，本發明滿足此等長久 100095.doc 200533709 【發明内容】 方面，本發明為一種包含熱塑性聚合物套和彈性芯之 雙成份纖維，其中該彈性芯包括一種選擇性氫化的嵌段共 聚物，該嵌段共聚物具有s嵌段和£或^嵌段，且具有通式 S-E-S > (S^EOn > (S-E〇nS > (S-ΕΟ,χ 或其混合物，其中： a·在氫化前，s嵌段為聚苯乙烯嵌段； b·在氫化前，E嵌段為聚二烯嵌段，該嵌段係選自由聚丁二 烯、聚異戊二烯及其混合物所組成之群組，且具有4〇 〇⑽ 至70,〇〇〇之分子量； c·在氫化前，Ei嵌段為聚二烯嵌段，該嵌段係選自由聚丁 一烯、聚異戊二浠及其混合物所組成之群組，且具有 20,000至35,000之分子量； d. η具有2至6之數值，且X為偶合劑殘基； e. 該嵌段共聚物之苯乙烯含量為丨3至25重量％ ; f·在氫化前，該聚二烯嵌段之乙烯基含量為70至85莫耳％ ; g ·該丧段共聚物包括小於15重量％的具有以下通式之單 位： S-E或 S-E! 其中S、E和E】係如上所界定者； h·在氫化後，約0-10%之苯乙烯雙鍵經氫化，且至少8〇%之 共軛二烯雙鍵經氫化； i·各S嵌段之分子量為5,000至7,000;且 100095.doc 200533709 J.根據ASTM D1238在230t：和2.16千克重量，該嵌段共聚 物之熔體指數大於或等於12克/1()分。 另一方®，本發明為一種包含纟文所述雙成份纖維之物 件士彈丨生單纖絲、纺織織物、紡-黏非纺織織物、熔噴非 紡織織物或遽器、常產纖維、紗或經接合、粗梳網。、 ”本毛月另方面為製造雙成份纖維之方法，其包括共擠 壓熱塑性聚合物和含本文所述選擇性氫化嵌段共聚物之彈 性化合物’其中用單獨熔體泵以至少5(H)米/分之速率迫使 熱塑性聚合物和彈性化合物通過模，以形成一或多根纖 維’該纖維具有主要由熱塑性聚合物所組成之套及由彈性 化合物所組成之怒，以使所得雙成份纖維具有每根纖絲每 9〇〇〇米重0.1至10克之丹尼爾。 。。重要的是’本發明在怒中包括一種具有高溶體流動性之 弹!·生化合物，此流動性允許在市售類型設備上高速處理雙 成份纖維。彈性芯化合物之高熔體流㈣可用具有高^ 基含里1夠低分子量之選擇性氫化的嵌段共聚物或由此 等特徵之組合而達到。 彈性芯化合物可進一步包括組成上與套材料相同或不同 的熱塑性聚合物。在彈性芯中併人熱塑性聚合物可增加怒· 套相容性，增加芯·套㈣仙，增加彈性化合物之處理性 及/或改良材料經濟性。 【實施方式】 本♦明之雙成份纖維包括熱塑性聚合物套和彈性化a物 怒’該芯包括一種選擇性氣化的歲段共聚物。該雙成1 纖 100095.doc 200533709 維由一種共擠壓方、、么 / I迈，其中使熱塑性聚人 合物芯分別計量到槎$ + 永口物和弹性化 有多種形態學，包又成知纖維可具 以甚 （但不限於）套-芯、並列、海-島、-鸶 形、三葉形及餅-剖面。 馬一葉 =二中，套形成大部分纖维外表面重要 其中套在芯周®形赤舜门 態學中，芯可位於纖维浐遗在此較佳形 -戴、准鉍截面令心，或可離開中心。 Γ完全方式在纖维周邊覆蓋芯，或可僅部分在纖维周邊覆 !。在其中覆蓋于周邊為部分之例中，該形態學與並列形 悲學的區別在於’芯占纖維的大部分體積。在本發明中， 套對芯之體積比為5/95至49/51。套對芯體積比的較佳範圍 為10/90至40/60，而最佳範圍為20/80至30/70。套主要由熱 塑性聚合物所組成’而芯主要由彈性化合物所組成。在本 文中，”主要組成，，指大於80體積〇/0。 彈性化合物芯包括一種選擇性氫化的嵌段共聚物，該嵌 4又共聚物具有S嵌段和嵌段，且具有通式
S-E-S、（S-EDn、（S-EQnS、（S-EQnX 或其混合物，其中：（a)在氫化前，8嵌段為聚苯乙烯嵌段； (b)在氫化前，E欲段或E】欲段為聚二烯嵌段，該嵌段係選 自由聚丁一稀、聚異戊一烯及其混合物所組成之群組。該 肷4又共聚物可為線性或具有3至6個臂之輕射性。線性结構 之通式包括： S-E-S及 /或（S-E])n & /或（s_E】）ns 100095.doc -10- 200533709 ” :又為♦—烯肷段，該谈段係選自由聚丁二烯、聚異 戊二料其混合物所組成之群組，且具有40，_至7〇,〇〇〇 ，刀子里：E1肷’又為聚二烯嵌段，該嵌段係選自由聚丁二 烯、聚異戊二烯及其混合物所組成之群組，且具有20,000 至35，_之分子量；且n具有2至6之數值，較佳2至4,更佳 ’、有t之平均值。例如，具有3和4個臂的輻射性結構之通 式包括：
E
Ei-S 和 X——E,
S-E S-E:
Ei-S
X
Ei-S 其中El嵌段為聚二烯嵌段，該嵌段係選自由聚丁二烯 異戊二烯及其混合物所組成之群組，具有20,000至1 之分子量；且X為偶合劑殘基。 在本文中，”分子量"指聚合物或共聚物之嵌段之真 ΐ，用克/莫耳表示。在本說明書及請求項令提到的分 可利用聚苯乙烯校準標準品用凝膠滲透色譜法（Gp( J00095.doc 200533709
測，如根據ASTM 3536進行。GPC為一種眾所周知的方法， 其中聚合物根據分子大小分離，首先洗提最大分子。色譜 用市售聚苯乙稀分子量標準品校準。用Gpc^測的如此校 準之聚合物之分子量為苯乙烯當量分子量。在已知聚合物 =苯乙烯含量和二烯片段之乙烯基含量時，可使苯乙烯當 ϊ分子量轉化成真分子量。所用檢測器較佳為組合紫外和 折射率檢測器。本文中表示的分子量在GPC跡線峰檢測， 已轉化成真分子量，且一般被稱為”峰分子量，，。 本發明之嵌段共聚物係藉由苯乙烯和選自由丁二烯、異 戊二烯及其混合物物所組成之群組之二烯之陰離子聚合製 備可使苯乙烯和二烯單體與有機鹼金屬化合物在適合溶 Μ中於約-150°C至約300°C範圍之溫度接觸，較佳在約〇艺 至約峨範圍之溫度，由此完成聚合。特別有效的陰離子 聚合起始劑為具有通式RLin之有機經化合物，# Μ為具有 1至20個碳原子之㈣、脂環族m燒基取代的芳族煙 基，而η具有！至4之數值。較佳起始劑包括正丁基鋰及第二 丁基鋰。陰離子聚合所用之方法為吾等所熟悉，並可發現 於以下參考’如美國專利第4,〇39,593號及美國再頒發專利 第 Re 27，145號。 2發明之嵌段共聚物可為線性、線性偶合或具有2至㈣ ^ 6 ϋ物物之輻射性嵌段共聚物。線性嵌段共聚物可華 由本乙烯聚合成第一 s嵌段，加丁二烯以生成Ε嵌段且然力 額外苯乙烯以生成第二s嵌段而製造。線性偶合嵌段〜 物係藉由生成第-S嵌段和城段，且然後使二嵌段與= 100095.doc 12 200533709 能偶合劑接觸而製造。輻射性嵌段共聚物藉由用為至少三 官能性之偶合劑而製備。 製備線性嵌段共聚物所用的二官能偶合劑包括（例如）苯 甲酸曱酯，如美國專利第3,766,3〇1號中所揭示。生成輻射 性嵌段共聚物所用的具有二、三或四個官能基之其他偶合 劑包括，例如，四氯化矽及烷氧基矽烷，如美國專利第 3,244,664號、第 3,692,874號、第 4,076,915號、第 5,075,377 唬、第5,272,214號及第5,681，895號中所揭示；聚環氧化物、 聚異氰酸酯、聚亞胺、聚醛、聚酮、聚酐、聚酯、聚鹵化 物，如美國專利第3,281，383號中所揭示；二酯，如美國專 利第3,5 94,452號中所揭示；甲氧基矽烷，如美國專利第 3,880,954號中所揭示；二乙烯基苯，如美國專利第3,985,83〇 號中所揭示；1，3,5-苯三甲醯氣，如美國專利第4，1〇4,332 號中所揭示；縮水甘油氧基三甲氧基矽烷，如美國專利第 4，185,042號中所揭示；及氧二丙基雙（三甲氧基矽烷），如 美國專利第4，3 7 9，8 91號中所揭示。 在本發明一具體實施例中，所用偶合劑為通式 Rx-Si-(OR’)y2烧氧基矽烷，其中x為〇或1，\+尸3或4，尺和 R1相同或不同，R係選自芳基、線性烷基及分支烷烴基，且 R’係選自線性及分支烷烴基。芳基較佳具有6至12個碳原 子。烷基較佳具有1至12個碳原子，更佳1至4個碳原子。在 炼融條件下’此等烧氧基;ε夕烧偶合劑可進一步偶合，以產 生大於4之官能性。較佳四烷氧基矽烷為四甲氧基矽烷 (TMSi”）、四乙氧基矽烷（’TESi，，）、四丁氧基矽烷（，，TBSi”） 100095.doc -13- 200533709 乙基己氧基）石脚TEHSi”）。較佳三貌氧基㈣為 τ基二甲氧基矽烷、 一 ("MTES”）、異丁基三甲氧基錢（”ibtm〇")及：基基三ζ 基石夕烧（"PhTMO”）。在此等中，更佳為四乙氧基魏及甲基 二甲氧基石夕烧。
本發明的一個重要方面為聚合物之微結構。與本發明有 關的微結構為E及/扣嵌段中的高量乙烯基。此結構可藉 由在二烯聚合期間使用控制劑而取得。典型劑為乙趟。參 閱美國專利第Re27，145號及第5,777，031號，其揭示係以引 用之方式併入本文中。可用熟諳製備所用嵌段共聚物技藝 者已知的任何微結構控制劑製備本發明之嵌段共聚物。 在本發明實施中，嵌段共聚物經製備，以在氫化前，其 具有於E及/或匕嵌段中的約6〇至約85莫耳％之乙烯基。在另 一具體實施例中，嵌段共聚物經製備，以具有約65至約85 莫耳。/〇之乙烯基含量。在另一具體實施例中，嵌段共聚物 經製備’以具有約70至約85莫耳％之乙烯基含量。本發明 另一具體實施例包括經製備的嵌段共聚物，此等嵌段共聚 物具有於E及/或£〗嵌段中的約73至約83莫耳％之乙烯基含 量。 在一具體實施例中，本發明為一種經氫化的嵌段共聚 物。本發明之經氫化嵌段共聚物可用技藝上已知的任何多 種氫化方法選擇性氫化。例如，可用如以下教示的方法完 成氫化，例如，美國專利第3,494,942號、第3,634,594號、 第3,670,054號、第3,700,633號及第Re. 27，145號，其揭示係 100095.doc -14- 200533709 以引用之方式併入本文中 A 'S M u 。可用對共軛聚二烯嵌段中的雙 鍵為邊擇性且在聚苯 τ]又 和性之…、本乙烯肷段中貫質完整留下芳香族不飽 ^ ^化方法製備本發明之經氫化嵌段共聚物。 物之方It藝上已知且用於製備本發明之經氫化♦段共聚 物之方法包括使用適合催化劑（特別為含鐵族 催化劑或催化劑前驅體，特別含錄或鉛）及適合還原劑（如， 文元基銘）。亦可使用以鈦為主的催化劑系統。通常，氣化可
在適合溶劑中於約聊至約⑽。c範圍之溫度及於約⑽碎 /平方英寸表壓（689千帕）至約5,〇〇〇碎/平方英寸表壓 (34,473千_圍之氫氣分壓完成。以全部溶液計，一般使 用在』ίο重里ppm至約500重量ppm範圍之鐵族金屬之催化 d /辰度且在氫化條件下接觸一般繼續在約6〇至約以〇分範 圍之寺間在氫化儿成後，—般自聚合物分離氫化催化劑 及催化劑殘餘物。 在本發明之實施中，經氫化嵌段共聚物具有大於8〇%之 氫化度。這意味，£或心嵌段中的多於8〇%之共軛二烯雙鍵 已自烯烴氫化成烷烴。在一具體實施例中，£或仏嵌段具有 大於約90%之氫化度。在另一具體實施例中，£或^嵌段具 有大於約95%之氫化度。 在本發明之實施中，嵌段共聚物之苯乙烯含量係自約13 重量％至約25重量％。在一具體實施例中，嵌段共聚物之苯 乙烯含量係自約15%至約24%。本發明可使用在此等範圍内 的任何苯乙烯含量。氫化後，S嵌段中的〇至1〇%之苯乙烯 雙鍵已在本發明之實施中氫化。 100095.doc -15- 200533709 本發明篏段共聚物中的各S嵌段之分子量為約5,〇〇〇至約 7,000。在一具體實施例中，各s嵌段之分子量為約^^⑽至 約6,600。本發明嵌段共聚物之s嵌段可為具有在此等範圍 内的任何分子量之聚苯乙烯嵌段。
在本發明之實施中，E嵌段為單聚二烯嵌段。此等聚二烯 嵌段可具有在約40,000至約70,000範圍之分子量。^嵌段為 具有在約20,〇〇〇至約35,000分子量範圍之聚二烯嵌段。在一 具體實施例中，E嵌段之分子量範圍為約45,〇〇〇至約 60,000,且在偶合前用於經偶合嵌段共聚物的各心嵌段之分 子量範圍為約22,500至約30,000。 本發明超過習知氫化嵌段共聚物的一個優點為，它們具 有高熔體流動性，此流動性使其易於模製或連續擠壓成型
體或薄膜或紡成纖維。該性能使用戶避免或至少限制使用 使性能降級、導致區域污染、冒煙且甚至在模和模具上積 累的添加劑。#，本發明之經氫化嵌段共聚物亦有很低量 能夠產生此等不理想效應的污染物，如，自無效偶合之I 肷奴。本發明之肷段共聚物及經氫化嵌段共聚物具有小於 15重量％之二嵌段含量，此等二嵌段具有通式： 、 SE或 SE] 其中S、E及EA如前所界定者。在一具體實施例中，二嵌 段含量小於10%’在另一具體實施例中小於8%。例如，： 經氳化欲段共聚物之結構為㈣似時，職段共聚物包含 小於10%之S-E,種類。所有百分比均以重量計。 100095.doc 200533709 本發明經氫《段共聚物的—個特徵為，它們具有低有 序-無序溫度。本發明經氫化嵌段共聚物的有序-盔序溫产 (㈤τ) 一般小於約25(rc。高於峨時，聚合物更難：: 理，雖然在某些例中對於一些應用可利用大於250。〇之 ODTs。-例為在後段共聚物與其他組分混合物以改良處理 •日寺。此等其他組分可為熱塑性聚合物、油、樹脂、蠟或類 似者。在-具體實施例令，ODT小於約24〇t。本發明之經 # 氫化嵌段共聚物較佳具有約2HTC至約240。(：之ODT。此性 能在一些應用中重要’因為在〇DT低於21〇t時，嵌段共聚 物可顯示蠕變，蠕變為不理想過高或低強度。按照本發明 ^圖有序-無序溫度係界定為高於時可由毛細管流變或動 態流變檢測到0剪切黏度之溫度。 按照本發明意圖，”熔體指數，，為根據ASTM D1238在230 C及2 · 1 6千克重1檢測的聚合物之炫體流動性。炼體指數 用在10分内通過熔體流變計孔的聚合物克單位表示。本發 Φ 明之經氫化嵌段共聚物具有理想高熔體指數，使其比具有 較高熔體指數之類似經氫化嵌段共聚物更易於處理。在一 具體實施例中，本發明之經氫化嵌段共聚物具有大於或等 於12之熔體指數。在另一具體實施例中，本發明之經氫化 嵌段共聚物具有至少15之熔體指數。在另一具體實施例 中’本發明之經氫化嵌段共聚物具有至少4〇之熔體指數。 本發明之另一具體實施例包括具有約2〇至約i 〇〇之熔體指 數之經氫化嵌段共聚物。本發明之另一具體實施例包括具 有約50至約85之熔體指數之經氫化嵌段共聚物。 100095.doc 17 200533709 在另一具體實施例中，彈性化合物芯進一步由熱塑性聚 合物所組成。在此具體實施例中，彈性怒包括至多50重量 %之熱塑性聚合物，如聚丙烯、線性低密度聚乙烯、聚醯 月女、聚（對酞酸乙二醇酯）、聚（對酞酸丁二醇酯）、聚（對酞 酉义丙一.酯）及本文關於套組合物所述的其他熱塑膠。 在另一具體貫施例中，雙成份纖維之彈性芯包括具有在 約20至約60料〇/〇範圍乙烯基含量之選擇性氫化的欲段共 聚物。在此具體實施例中，嵌段共聚物具有一定總真分子 里，以使其具有根據本發明所示說明之高熔體指數。 本發明包括主要由熱塑性聚合物所組成之套。典型熱塑 性聚合物包括，例如乙烯同聚物、乙烯/a_烯烴共聚物、丙 烯同聚物、丙烯/α-烯烴共聚物、衝擊聚丙烯共聚物、丁烯 同聚物、丁烯/OC-稀烴共聚物及其它α烯烴共聚物或互聚物。 代表性聚乙_包括’例如（但不限於）實質線性乙稀聚合 物、均勻分支線性乙烯聚合物、不均勾分支線性乙婦聚合 物，包括線性低密度聚乙稀（LLDPE)、超或極低密度聚乙烯 (ULDPE或VLDPE)、巾間錢聚乙稀（MDpE)、高密度聚乙 烯（HDPE)及高壓低密度聚乙烯（LDpE)。 §熱塑性聚合物為聚乙烯時，根據ASTM DU%在 及2.16千克重量’溶體流速（亦稱為炫體流動指數）必須為至 少25克/10分。較佳類型聚乙烯為線性低密度聚乙烯。 代表性聚丙烯包括’例如（但不限於）實質全同立構丙烯 同聚物、其中以莫耳計㈣為主要組分之無規α烯煙/丙稀 共聚物以及其中聚合物基質主要為聚丙烯同聚物或無規共 100095.doc -18- 200533709 聚物且橡膠相為α_烯烴/丙烯無規共聚物之聚丙烯衝擊共 聚物。根據ASTM D1238在230°C和2.16千克，聚丙烯之適 合熔體流速為至少10克/10分。更佳為至少2〇克/1〇分之熔體 流速。聚丙烯同聚物為較佳聚丙浠類型。 乙烯/α-烯烴共聚物及丙烯/α_烯烴共聚物之實例包括（但 不限於）自道化學公司（Dow Chemical)的AFFINITY、 ENGAGE及VERSIFY聚合物及自埃克森_美孚公司（Εχχ〇η
Mobil)的 EXACT 和 VISTAMAXX 聚合物。根據 ASTMD1238 在230°C和2.16千克重量，此等共聚物之適合熔體流速必須 為至少10克/10分。 本文所包括的其他熱塑性聚合物為聚氯乙烯 pVC與其他材料之摻合物、聚醯胺及聚酯（如，聚（對酞酸乙 二醇醋）、聚（對酞酸丁二醇酯）及聚（對酞酸丙二醇酯））。不 考慮具體類型，熱塑性聚合物必須具有適用於處理成纖維 或纖維成分之炫體流速。 有時需要在彈性芯化合物中使用處理助劑及其它添加 劑。此等助劑和添加劑之示例為選自由其他嵌段共聚物、 烯烴聚合物、苯乙烯聚合物、黏性樹脂、聚合物增量油、 躐、填料、增強劑、潤滑劑、穩定劑及其混合物物所組成 之群組之成員。 在本發明之較佳具體實施例中，包含與彈性化合物之橡 膠E及/或El嵌段相容之樹脂尤其有用。這用於促進彈性化 合物流動·。各種樹脂已知，並討論於（例如）美國專利第 4,789,699號、第4,294,936號及第3,783,072號，其關於樹脂 100095.doc -19- 200533709 之内容係以引用之方式併入本文中。可使用任何與彈性化 合物及/或聚細煙之橡膝E及/或E1嵌段相容且可經受高處理 (例如，擠壓）溫度之樹脂。由於其較佳溫度穩定性，經氯化 的煙樹脂一般為較佳樹脂。說明有用樹脂之實例為經氖化 烴樹脂，如低分子量、完全氫化的曱基苯乙烯
REGALREZ®(東人化學公司（Eastman chemical))、ARK〇N®P (荒川化學公司（Arakawa Chemical))系列樹脂及萜烴樹脂 (如，ZONATAC®5〇1 Lite)(亞利桑那化學公司㈤_曰&
Chemical))。本發明不限於使用此處所列樹脂。通常，該樹 脂可選自由C5烴樹脂、經氫化烴樹脂、苯乙烯化的。樹 脂、c5/c9樹脂、苯乙烯化的結烯樹脂、完全氫化或部分： 化的C9烴樹脂、松香樹脂、松香衍生物及其混合物物所，且 成之群組。熟諳此藝者應瞭解，亦可使用任何與組合物之 組分相容且可經受高處理溫度並能夠達到本發明目 他樹脂。 π /、 雙成份纖維亦可包_，以促進流動及/或相容性 壤為具有50至70°c之凝結點者。以彈性化合物之重量計： 適合蠘量為0 · 1至7 5 #旦G/ ^ 此 75重里％，較佳5至60重量％。可使 物、昆蟲、植物、入忐B ^ 用勤 礦物油蟻之實例包:光蠘，自礦物油衍生者較佳。 壞、高炫點壤及微曰增：油疏鬆石犧、中間機油疏鬆石 重量❶/。之油。在疏鬆敎财，可存在至多25 S加犧滅結點之添加劑。 又成份纖維亦可包冬 性或促進其軟化。m 加入油’以改良纖維之處理 100095.doc 尤么為與嵌段共聚物之£及/或&相容的 >20- 200533709 油種類。雖然較高芳族含量的油令人滿意，但較佳為具有 低揮發性及小於5 〇 %芳族含量的彼等以石油為基礎的白 油。油應額外具有低揮發性，較佳具有高於約·。c之初沸 .點。曰利油量為每ΠΗ)重量份橡膠或嵌段共聚物約q至約· 重量份，較佳約20至約15〇重量份。 彈性化合物一般藉由加入抗氧化劑或抗氧化劑之混合物 $穩定。通常使用空間位同穩定劑，或用以鱗為主的穩 籲疋劑與空間位阻齡穩定劑組合，如日本專利第9彻5爪號 所揭示；或使用驗穩定劑之組合’如日本專利第9侧 號所揭示。 、可在本發明之雙成份纖維中使用其他添加劑，如顏料、 染料、螢光增白劑、上藍劑及阻燃劑。
^可用本發明之雙成份纖維形成多種物件。此等物件包 括彈性單纖絲、紡織織物、紡_黏非紡織織物或濾器、熔喷 織物、常產纖維 '紗、經接合、粗梳網及類似者。在經裝 配以將兩種材料㈣成雙成份纖維時，可利 造此等物件的任何方法。 用、氣 特別可由任何技藝上已知的方法形成㈣織織物或網。 種方法-般被稱為紡黏’該方法為此項技藝上所孰 心。關專利第4,彻，297號描述—種典型纺黏方法。該纺 :占方法身又包括，使纖維自炼融物通過嘴絲頭擠出，用空 ^使纖維淬火及/或拉伸，且收集及黏著非紡織網。非： 、、我網之黏著-般由任何㉟、化學或機械方法 效在網纖維中產生多重中間黏著的水纏結及^方 100095.doc -21 - 200533709 可用如美國專利第5,290,626號中所述的炫喷 明之非紡織網。藉由以加工橫 、九成本發 網，可自非紡織網形成粗梳網。 _、、方、哉 本發明之非紡織織物可用於多種彈性織物， 帶、拉伸板（stretch panel)、可處理衣物、醫布:月 物件、濾器及類似者。 、 人術生 本發明之彈性單纖料㈣乡㈣途之㈣ 份纖維’並可由技藝上已知的 ：又成 拉伸、淬火及纏繞。在本文中，常=成，包括紡絲、 成份纖維的切或碎段。 巾產纖維指連續共擠壓雙 雙成份纖維的紗線可由普通方法形 6;1 13,825號教示形成紗的-般方法。通常，此方法= :根纖維自喷絲頭溶融擠出，使多根纖絲-起拉伸及纏 ’以形成多纖絲紗’視需要使紗伸長或拉伸通過一或多 個熱處理區域，並使紗冷卻及纏繞。 本發明之物件可單獨使用，或與用雙成份纖維製成的並 他物件或與其他種類材料組合使用。 〃 、·哉周與弹性早纖絲組合’以提供彈性拉伸板。作為另一實 U使非纺織網黏著到其他非彈性非纺織網或多種聚合 =造本發明雙成份纖維之方法中，使用兩個單獨單螺 ，壓機’以將套聚合物和芯聚合物擠入兩個單獨溶體 起使聚合物在喷絲頭中由-系列板和撞板 —n成份結構。在離開喷絲頭時，使纖維經過 100095.doc -22- 200533709 冷空氣淬火室冷卻/淬火。淬火後，使纖維拉伸通過吸絲器 或一系列冷輥。在使用冷輥之例中，將纖維收在絡絲機上。 在使用吸絲器之例中，使纖維收集在吸絲器下麵的鼓輪上。 本方法的一個重要方面為可製造雙成份纖維所處之速 率。由本發明纖維表現的高流動特性允許高擠壓速率。由 於工業設備在高擠壓速率操作，自實際意義上，這很重要。 以此方式，可達到經濟生產能力。在本發明中，需要至少 Φ 800米/分（mpxn)之擠出速率。更佳為約1〇〇〇 mpm或更大之速 率’最佳為約2000 mpm或更大之速率。 對於本文揭示之應用，細丹尼爾纖維較佳。在能夠用很 少量材料在如此組成的物件中實現彈性之意義上，此等細 丹尼爾纖維為極有效彈性材料。在本發明中，可製造具有 〇·1至30之丹尼爾（克/9〇〇〇米纖維）之雙成份纖維。更佳為具 有〇·5至20克/9_米之丹尼爾之纖維，最佳為具有 /9000米之丹尼爾之纖維。 φ 實例 在本文中，，，彈性”指在施加偏移力時可拉伸（可拉伸至少 、’、勺60 /〇即到為至少其鬆弛未偏移長度約1 6〇。/❽之拉伸偏 移長度）且在釋放拉伸、伸長力時恢復其伸長至少观的任 何材料。一假定實例為可拉伸到至少16〇英寸（4〇6厘米）且 在拉伸到1.6〇英寸（4·06厘米）及釋放時恢復到不大於1.27英 寸（3·23厘米）長度的―⑴英寸材料。很多彈性材料可比60% 拉伸大得夕（即，比其鬆弛長度的至少丨6〇%大得多），例如， 伸長100 /。或更夕’很多此等材料在拉伸力釋放時恢復到實 100095.doc -23- 200533709 質其初始長度，例如，到其初始鬆弛長度的1〇5%。 彈性對自雙成份纖維形成的紗作為1〇〇%伸長時的應變 恢復百分比檢測。紗依賴喷絲頭中的孔數由36至根數目 範圍的多重單獨連續纖維所組成。紗人工拉伸到1〇〇%伸 長，且然後使其鬆弛。然後檢測紗的鬆弛長度，並計算恢 復百分比。在此方法中，彈性作為恢復百分比測定。 在本文中，”韌度”為紗抗拉強度之量測，作為克/丹尼爾 檢測。 實例1_8 根據以下說明製造具有30/70和2〇/8〇之套/芯比之聚丙烯 套和SEBS彈性體芯之雙成份纖維。聚丙烯套為自道化學公 司的名義38 MFR同聚物（5D49)。彈性體芯（聚合物乃為名義 50 MFR、高乙烯基（乙烯基含量=75莫耳％)、經偶合s咖 共聚物（偶合效率=96%)，該共聚物具有18%苯乙烯含量、 6600之苯乙稀MW及60,〇〇〇之中間後段分子量。 纖維用使用雙成份技術的習知工業類型高速紡絲方法及 自山公司（Hills Inc.)的噴絲頭製造。 表1給出纖維的典型紡絲效能及機械性能。自表1可以看 到，可達到高速紡絲（實例3、5和8)及合理纖維抗拉強度及 伸長-斷裂（實例1、2、4、6、7)。可達到意外高纺絲速度。 套-芯雙成份纖維（實例3和5)在2700 mpni紡製。 實例9-13 根據以下說明製造具有30/70和2〇/8〇之套/芯比之聚丙烯 套和SEBS彈性體芯之雙成份纖維。聚丙烯套為自道化學公 100095.doc -24- 200533709 司的名義38 MFR同聚物（5D49)。彈性體芯（聚合物5)為31 MFR、高乙烯基（乙烯基含量=76莫耳％)、經偶合SEBs共聚 物（偶合效率=94%)，該共聚物具有18%苯乙烯含量、62〇〇 之苯乙埽MW及56,000之中間嵌段分子量。 纖維用使用雙成份技術的習知工業類型高速紡絲方法及 自山公司的喷絲頭製造。 可用31 MFR彈性體（實例9、Π和12)取得優良抗拉強度。 可達到的紡絲速度在1500至1800 mpm之範圍内。 實例14-25 根據以下說明製造具有30/70和20/80之套/芯比之聚丙烯 套和SEBS彈性體芯之雙成份纖維。聚丙烯套為自道化學公 司的名義38 MFR同聚物（5D49)。彈性體芯（聚合物6)為名義 20 MFR、兩乙稀基（乙稀基含量=76莫耳％)、經偶合 共聚物（偶合效率=95%)，該共聚物具有19%苯乙烯含量、 6100之苯乙烯MW及50,000之中間欲段分子量。 纖維用使用雙成份技術的習知工業類型高速紡絲方法及 自山公司的喷絲頭製造。 表3之結果說明，較低熔體流動彈性體對紡絲效能（最大 紡絲速度）具有有害影響，但仍可認為抗拉強度對彈性纖 維合理。表3亦顯示，由於聚丙烯成為纖維橫截面的更大 部分，紡絲效能改良，且甚至較低熔體流動彈性體可用恰 當套/芯比提供優良紡絲效能。此外，在其濃度增加時聚丙 如改良纖維之抗拉強度，但可能對纖維彈性具有負面影響 時。 100095.doc -25- 200533709 實例26-36 套：=:說明製造具有和_之套/芯比之聚丙婦 _ 叫性體芯之雙成份纖維。聚丙烯套為自道化學公 司的名義38聰同聚物（5D49)。彈性體芯為聚丙烯（5 和彈性體(聚合物7)之掺合物。#合物重量… _聚丙烯與9〇重量％聚合物7之推合物。播合物2為㈣ 量％ Dow 5D49聚丙烯與8〇重量％聚合物7之摻合物。 纖維用使用雙成份技術的習知工業類型高速紡絲方法及 自山公司的噴絲頭製造。表4證明具有聚丙烯之彈性體換合 物產生雙成份彈性纖維的優良彈性體芯。達到高纺絲速度 和優良抗拉及彈性。 表4亦顯示比較性單成分纖維（實例36)。單成分纖維僅由 彈性體化合物（聚合物7)所組成，而無熱塑性聚合物套。這 需要低紡絲速度，且在紡絲製程期間纖維展示不可接受的 黏性。所得單成分纖維自身黏著，且不能分離。 實例37-39 亦通過單空氣吸絲器紡製雙成份纖維，以模擬紡黏方 法。用吸絲器中的空氣壓力實現最大紡絲速度，即，壓力 越高，紡絲速度越高。對於所有實例，每孔的聚合物產量 (0.35克/孔/分）相同。 實例37為單獨5D49聚丙烯之比較性單成分纖維。在纖維 開始斷裂鈾’最大空氣壓力達到4 0石旁/平方英寸。該熱塑性 聚合物之纖維沒有彈性。 實例38使用20/80比之5D49聚丙烯套和50 MFR彈性芯（聚 100095.doc -26- 200533709 合物7)，以製造彈性紡黏纖維。在纖絲開始斷裂前，最大 紡絲速度為20磅/平方英寸。實例39為40/60之套/芯比之聚 丙烯（5D49)和20 MFR彈性體（聚合物6)之雙成份纖維。在纖 維開始斷裂前，最大紡絲速度為25磅/平方英寸。實例38和 39之雙成份纖維為彈性。 實例40-45 實例40-44說明用Dow ASPUN聚乙烯作為熱塑性聚合物 套（6811A)及用聚合物7作為彈性芯之套/芯雙成份纖維。此 等實例證明，亦可用聚乙烯作為雙成份彈性纖維的套。 纖維用使用雙成份技術的習知工業類型高速紡絲方法及 自山公司的喷絲頭製造。 實例46 根據以下說明用相對較低熔體流速、低乙烯基彈性體（聚 合物8)製造雙成份彈性纖維。聚合物8為名義9 MFR、38% 乙烯基經偶合SEBS彈性體。其具有5000之苯乙烯嵌段分子 量、47,000之中間嵌段分子量及94%之偶合效專。名義苯乙 烯含量為18重量％。此纖維所用之套為名義12 MFR同聚物 聚丙烯。雖然此實例顯示，可用低乙烯基嵌段共聚物製造 雙成份纖維，但較高熔體流速彈性體對最佳紡絲效能較佳。 100095.doc -27- 200533709
oo <1 〇\ LO K) — 實例 20/80 20/80 20/80 30/70 i 30/70 | 20/80 20/80 20/80 套/芯 丨比 1 1500 〇 〇 1 o o 1 1400 U\ o o 紡絲速度 (mpm) 1 o U) o to 1 o U) 1 o bs o Lo 韌度 (克/丹尼爾） 1 K) oo o Os 〇 1 U\ U\ o 1 OJ K> o o o i斷裂伸長 (%) 1 1 1 1 1 1 oo 彈性 (%) 3000 1 1 2700 1 2700 1 1 U) On U) Os U) ON 孔之噴絲頭 # 1 <1 to 1 1 Lh 丹尼爾/纖絲 (dpf) 100095.doc -28- 200533709
表2 實例 套/芯 比 紡絲速度 (mpm) 韌度 (克/丹尼爾） 斷裂伸長 (%) 彈性 (%) 最高紡絲 速度 9 20/80 500 0.3 470 - - 10 20/80 - - - - 1500 11 30/70 500 0.3 570 - 一 12 30/70 1400 0.7 250 75 13 30/70 - - - - 1800 實例 套/芯 比 紡絲 速度 (mpm) 韌度 (克/丹尼爾） 斷裂 伸長 (%) 彈性 (%) 最高 紡絲 速度 丹尼爾/纖絲 (φί) 14 20/80 500 0.3 500 - - 14.5 15 20/80 1000 0.5 310 - - 7.5 16 20/80 - - - - 1100 - 17 30/70 500 0.3 490 - - 14.5 18 30/70 1400 0.7 250 80 - 5 19 30/70 - - - - 1500 - 20 40/60 500 0.5 660 - - 14.5 21 40/60 1400 0.8 320 _ - 5 22 40/60 - - - - 1900 - 23 50/50 500 0.5 660 - 一 14.5 24 50/50 1400 0.9 330 50 - 5 25 50/50 - - - - 2500 - 100095.doc -29- 200533709
C\ U) UJ U) 〇>) to U) 00 to 聚合物7 齡物2 齡物2 齡物2 齡物2 齡物2 物1 才給物1 物1 摻合物1 齡物1 1 0/100 20/80 20/80 20/80 20/80 0/100 20/80 20/80 20/80 20/80 0/100 套/芯比 1 1 2000 1500 o 1 1 2000 1500 ο 1 紡絲速度 (mpm) 1 1 ρ s s 1 1 ρ S ρ 1 韌度 (克/丹尼爾） 雇 1 h—^ s o U) o 1 1 200 U) I—1 〇 On C\ Ο 1 斷裂伸長 (%) 1 1 1 雇 1 1 雇 1 彈性 ；(%) g 3000 1 1 1 00 ο 2700 1 1 1 〇〇 〇 最高紡絲 速度(mpm 無套，彳艮黏 1 6dpf 7.7 dpf 21 dpf 無套，彳艮黏 1 6 dpf 7.7 dpf 21 dpf 無套，彳艮黏 ! 注釋/丹尼爾/纖絲 (φί) 100095.doc -30- 200533709
表5 實例 套 芯 套/芯 比 最大纺絲速度 (psi) 彈性 (%) 37 5D49 - 100/0 40 0 38 5D49 聚合物7 20/80 20 - 39 5D49 聚合物6 40/60 25 75 表6 實例 套/芯 比 纺絲 速度 (mpm) 丹尼爾/纖絲 (克/9000 米） 韌度 (克/丹尼爾） 斷裂 伸長 (%) 彈性 (%) 最高 紡絲 速度 40 20/80 300 17.6 0.1 660 - - 41 20/80 500 11.6 0.1 680 - - 42 20/80 - - - - - 500 43 30/70 500 11.6 0.1 580 60 - 44 30/70 1000 5.2 0.2 360 50 - 45 30/70 - - - - 函 1000 表7 實例 套/芯 比 紡絲速度 (mpm) 韌度 (克/丹尼爾） 斷裂伸長 (%) 彈性 (%) 46 20/80 500 0.02 480 80 【圖式簡單說明】 圖1顯示一束本發明之雙成份纖維之橫截面。熱塑性聚合 物套明顯為包圍各彈性芯之環形區域。 100095.doc -31-

Claims (1)

  1. 200533709 十、申請專利範圍： 1 · 一種包含熱塑性聚合物套和彈性化合物芯之雙成份纖 維，其中該彈性化合物芯包括一種選擇性氫化的嵌段共 聚物，該嵌段共聚物具有S嵌段和嵌段，且具有通 式 S-E_S、（S-EOn、（S-EAS、（S-EAX 或其混合物，其中： a. 在氫化前，S嵌段為聚苯乙烯嵌段； b. 在氫化前，E嵌段為聚丁二烯、聚異戊二烯及其混合物 之聚二烯嵌段，該聚二烯嵌段具有40,〇〇〇至70,〇〇〇之分 子量； c·在氫化前，Ει嵌段為聚丁二烯、聚異戊二浠及其混合 物之聚二烯嵌段，該聚二烯嵌段具有20,000至35,000之 分子量； d. n具有2至6之數值，且X為偶合劑殘基； e. 該嵌段共聚物之苯乙烯含量為13至25重量％ ; f·在氫化前，該聚二烯嵌段之乙烯基含量為70至85莫耳 % ； g·該嵌段共聚物包括小於1 5重量％的具有以下通式之單 位： S_E或 S-E! 其中S、係如上所界定者； h·在氫化後，約0至10%之苯乙烯雙鍵經氫化，且至少80〇/〇 之共軛二烯雙鍵經氫化； 100095.doc 200533709 】.各S嵌段之分子量為5,0〇〇至7,〇〇〇;且 J.根據似助1238在23〇。〇和2.16千克重量，該後段共聚 物之炫體指數大於或等於12克/1()分。 2. T請求項丨之雙成份纖維，其中該聚苯乙烯嵌段§之分子 量為5,800至6，_，其中該E嵌段為具有45，刪至6〇，麵 ^分子量之聚丁二稀，或者該£丨嵌段為二或多個經偶合 聚丁二烯嵌段，在經偶合前，各聚丁二烯嵌段具有^^㈧ 至30,〇〇〇之分子量。 3·如明求項1或2之雙成份纖維，其中該選擇性氫化的嵌段 /、·Κ物之、纟構為（S-EJnX，且該嵌段共聚物包含小於1〇% 之未偶合S_E!種類。
    如晴求項1或2中任-項之雙成份纖維，其中該彈性化合 物芯進一步由至多50重量％之熱塑性聚合物所組成，該熱 塑性聚合物為聚丙烯、線性低密度聚乙烯、聚醯胺、聚（對 酞酸乙二醇酯）、聚（對酞酸丁二醇酯）或聚（對酞酸丙二醇 酯）。 5.如晴求項！或2中任一項之雙成份纖維，其中該熱塑性聚 合物套對彈性化合物芯之體積比為5/95至49/51。 月求項1或2中任一項之雙成份纖維，其中根據astm 38在230 C及2· 16千克重量，該嵌段共聚物之熔體流 速係大於15克/10分，較佳40克/1〇分。 7.如明求項丨或2中任一項之雙成份纖維，其中聚烯烴為為 κ丙烯、線性低密度聚乙烯、聚醯胺、聚（對献酸乙二醇 酯）、聚（對酞酸丁二醇酯）或聚（對酞酸丙二醇酯）。 100095.doc 200533709 8·如請求項7之雙成份纖 芦八中根據ASTMD1238在23CTC =千克重量，該熱塑性聚合物為具有至少2。克崎 :广動之聚丙蝉或具有至少25克/1〇分之炫融流動之 線性低密度聚乙烯。 9·種包a如晴求項1或2中任一項之雙成份纖維之物件， 該物件為彈性單纖絲、纺織織物、紡-黏非纺織織物、熔 喷非紡織織物或濾器、常產纖維、紗或經接合、粗梳網。 10·—種製造如請求項⑷中任—項之雙成份纖維之方法， 其包括共擠壓熱塑性聚合物和彈性化合物，其中用單獨 熔體泵以至少500米/分之速率迫使熱塑性聚合物和彈性 化合物擠壓通過模，以形成一或多根纖絲，該纖絲具有 主要由熱塑性聚合物所組成之套及主要由彈性化合物所 組成之芯，以使該雙成份纖維具有每根纖絲每9000米重 0.1至30克之丹尼爾。
    100095.doc
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