[发明专利]自卷曲共轭长丝、用其制成的无缝带状物及其制法

说明书

本发明涉及一种自卷曲共轭长丝，这种卷曲是由于熔体拉伸装置在熔融丝束中造成的拉伸(attenuation)力被解除形成的。由这种自卷曲长丝可制成拉长-回复特性更好的连续无缝带状物。

发明背景

目前，个人护理产品获得“贴身”特征的方法是采用机械扣件、织造弹力带结构、弹力非织造层合物或者内粘贴弹力线。当用成本、性能和美观这3项标准来衡量时，这些方法都存在一定程度的缺点。就拿弹力部件来说，将弹力非织造层合物新产品(如弹力腰带、弹力侧边、Lycra(莱卡)线层合物)衬在产品中，从而赋予各种新颖的贴身制品以织物样的美感。这些弹力构造都做成“扁平”或平面的几何形状。这种形式虽然适合现有的衬底片材和产品组装技术，然而却需要采用复杂的制作方法，特别是在转化加工中。本发明提供以无缝带状或圆筒状形式使用的构造作为上述扁平构造的替代物。

并列型的双组分长丝被定义为具有“共轭”排列的长丝。差不多所有合成共轭纤维都具有潜在的自卷曲倾向。该卷曲，即呈螺旋状的构造，通常是在熔纺长丝受到能诱发其各组分产生收缩的后处理之后便表现出来。(普遍采用的处理方法是加热、给湿及颈缩拉伸。)共轭纤维形成卷曲的潜力主要与其中所含各个组分之间在收缩特性方面的差异有关。这种收缩是由与温度和/或与时间有关的相变(结晶是最主要的因素)诱发的内部结构变化所致。

没有组分收缩差异，单靠加工条件是不能产生螺旋卷曲的。即使是通过对聚丙烯施以不对称骤冷造成卷曲的情况，也是由于不同的结晶构造呈共轭排列使然。然而，加工条件的确对卷曲的发展程度有影响。由于大多数自卷曲力都很小，它们通常会屈从于拉伸力，致使大多数纺出的共轭长丝表现不出卷曲。对于某些组分组合来说，可以找到合适的纺丝条件以形成自发卷曲(拉伸力一旦松弛掉之后)，而不需要后处理。

纤维的卷曲可提高布料形式的蓬松度，从而改变布料的质感(如垂感和手感)，还具有提供额外弹力特征的能力。无论机械诱导卷曲还是自卷曲的长丝，都是如此。在自卷曲长丝的情况下，弹性能力来源于其螺旋、弹簧状构造，它在几何形状上与机械卷曲长丝的“锯齿”构造有着鲜明的区别。弹力由伸长和回复这两个方面构成。伸长时，卷曲的纤维随着卷曲几何形状变形表现出非线性、低应力响应，继而便是随着纤维完全伸展的高应力响应。若在伸长后发生回复，则这种回复是借助卷曲的“重新获得”。

由于大多数传统自卷曲纤维的回复是与卷曲的重新获得(一种较低内应力的外在表现)相联系的，故它们不具有Lycra及其他纯粹弹性体纤维那样的回缩能力。弹性体的回缩能力乃是其分子结构的必然结果。Lycra类长丝(由干纺聚氨酯制成)、橡筋以及热塑性弹性体(如Kraton聚合物、Arnitel聚合物、熔纺聚氨酯)全都是嵌段共聚物。它们所具有的弹性是由柔性链段与硬的或刚性链段键合在一起构成交替分子序列而产生的。松弛状态下，其柔性链处于缠结的无序状态；张紧时，这些链虽然被拉直，但随时都准备弹回到其自然的缠结状态。弹性体纤维受到张力便产生瞬间分子抗力，然而卷曲纤维却要等到卷曲完全被拉直并开始冷拉变形时才会出现此类抗力。

正如先有技术所公开的，由熔体拉伸形成的以聚氨酯为基础的纤维不是自发地就具有弹性体性质(伸长后立即缩回)的。相反，这样形成的纤维还必须经过一段陈化，有些可长达约24小时，这势必大大提高了生产产品的成本和时间。另外，通常还需要后成形处理，如拉伸。据目前所知，聚氨酯长丝不能由熔体拉伸产生卷曲，例如可参见美国专利3,379,811、4,551,518以及4,660,228。

授予Chamberlin的美国专利3,761,348公开了一种由聚酯与弹性体聚氨酯构成的螺旋卷曲双组分共轭长丝。丝条一旦成形(纺丝)后要经过陈化，只有经陈化后再经过后纺丝步骤的拉伸，才产生卷曲。所要求的陈化和后纺丝拉伸步骤给生产过程带来额外的时间和成本负担。

授予Kuroda等人的美国专利4,405,686公开了一种规定断面形状(如双叶形)的由弹性体与非弹性体的双组分共轭组合制成的高弹力卷曲弹性长丝。该长丝中单丝的伸长能力，据描述，划分为两种状态：低伸长状态，此时的伸长主要是由于存在卷曲造成的；以及高伸长状态，此时伸长主要是由弹性体贡献的。正如Chamberlin的专利那样，纺出的丝条必须在随后的步骤中进行拉伸，方能形成在低伸长状态对伸长特征作出主要贡献的卷曲。同样，这种分步骤的实施增加了生产产品的成本和时间。