[发明专利]包含至少一种填充剂的单丝纤维及其制备方法

说明书

优先权的要求

该PCT国际申请在此要求2008年3月31日提交的美国临时专利申请号61/041,237和2008年1月21日提交的美国临时专利申请号61/022,458的优先权的权利和权益，这两篇专利申请均通过引用而整体结合到本文中。

发明领域

本申请和本文描述的发明总体讨论和涉及单丝纤维，此类单丝纤维包含填充剂例如涂覆的重质碳酸钙。

发明背景

许多商品由可包括聚合树脂单丝纤维的组分形成。例如，单丝纤维可用于制造短纤维、纱、钓鱼线、织造织物、非织造织物、人造毛皮、尿布、女性卫生保健产品、成人失禁用品、包装材料、擦拭物、毛巾、工业用服装、医用布帘、医用长大衣、袜套、灭菌包装物、桌布、涂漆刷、餐巾、垃圾袋和各种个人护理用品。

单丝纤维一般通过熔纺、干纺或湿纺来制备。特别是，单丝纤维可通过将聚合树脂纺成纤维的形状来制备，例如，通过将树脂至少加热至其软化温度，并通过喷丝板挤出树脂以形成单丝纤维。单丝纤维也可通过以下方法来制备：挤出树脂，并通过热空气使树脂流变细，以形成细直径的纤维。

纺织工业每年消耗大量的热塑性聚合树脂，约3亿磅的单丝纤维。虽然，已知在非织造产品和塑料产品例如膜和模塑零件的制备期间掺入各种矿物填充剂例如碳酸钙和高岭土，但是在目前通常的实践中，在单丝纤维中并不包括大量的此类填充剂。在以前，纯树脂的成本低于由树脂和矿物填充剂组成的浓缩物的成本，因此不存在掺入可估价量的此类填充剂的需要。然而，在许多情况下，树脂价格增加已经在许多产品中产生了与增加矿物填充剂的量和减少树脂的量相关的成本效益。通过掺入至少一种矿物填充剂例如碳酸钙，纯树脂原料的需要量减少，同时最终产品可在包括但不限于纤维强度、质地和外观的方面具有相当的质量。

已知含各种量的无机化合物和/或矿物填充剂的产品。例如，美国专利号6,797,377似乎公开了含0.1-10％重量的至少一种矿物填充剂例如碳酸钙的非织造网状物，但增加了填充剂的限制，其限于在至少两种树脂聚合物的混合物中与二氧化钛联合使用。美国专利号6,759,357同样似乎公开了含0.0015％重量-0.09％重量的至少一种无机化合物的织物。S.Nago和Y.Mizutani，含CaCO₃填充剂的微孔聚丙烯纤维，62 J.Appl.Polymer Sci.81-86(1996)，也似乎讨论了含25％重量碳酸钙的聚丙烯基非织造纤维。WO 97/30199可能公开了基本上由约0.01％重量-约20％重量的无机颗粒(基本上所有颗粒的莫氏硬度均小于约5)和至少约90％重量的无机颗粒(粒度小于约10微米)组成的纤维。然而，这些参考文献显然均没有公开至少通过将其平均粒度和/或将其顶切(top cut)变化至涂覆的重质碳酸钙的粒度，来减少填充剂对最终单丝纤维特性的影响。

对单丝纤维存在需要，此类单丝纤维含较大量的至少一种填充剂例如碳酸钙，而没有损失与有较少量填充剂或没有填充剂的单丝纤维有关的期望物理和/或化学特性。本发明人惊奇地和意外地发现，在增加填充剂的总体数量(按％重量测定)的同时，改变至少一种填充剂的粒度，例如使它下降至约10微米以下，可允许产品纤维保持期望的特性。

附图简述

图1的图显示对于在纤维中各百分比的硬脂酸涂覆的重质碳酸钙，在纤维将断裂(″最大负荷″)之前施加至各单丝纤维的最大力。

图2的图显示对于在纤维中各百分比的硬脂酸涂覆的重质碳酸钙，单丝纤维的伸长百分率。

图3的图显示对于在纤维中各百分比的硬脂酸涂覆的重质碳酸钙，单丝纤维的韧度。

发明概述

本申请总体公开了单丝纤维，此类单丝纤维含至少一种聚合树脂和至少一种填充剂，例如平均粒度小于或等于约3微米的涂覆的重质碳酸钙(GCC)，其中相对于纤维的总重量，至少一种填充剂以少于或等于约50％重量的量存在于纤维中。另外，本申请总体公开了单丝纤维，此类单丝纤维含至少一种聚合树脂和至少一种填充剂，例如顶切小于或等于约10微米的涂覆的重质碳酸钙，其中相对于纤维的总重量，至少一种填充剂存在的量少于约50％重量。

本文也公开了制备单丝纤维的方法，该方法包括将至少一种填充剂加入至至少一种聚合树脂，并将得到的混合物挤出，其中至少一种填充剂以少于或等于约50％重量的量存在于最终产品中。在一个实施方案中，至少一种填充剂的平均粒度小于或等于约3微米。在另一个实施方案中，至少一种填充剂的顶切小于或等于约10微米。在再一个实施方案中，至少一种填充剂是涂覆的重质碳酸钙。

发明详述

单丝纤维