可拉伸非織造纖網及其製造方法

2023-06-18 22:59:06

專利名稱：可拉伸非織造纖網及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種含多組分纖維的可拉伸非織造纖網，所述纖維包含一個彈性體聚合物芯和多個附著在芯上的聚合物翼，其中翼聚合物是非彈性體或其彈性小於芯聚合物的。在適當熱處理後，該多組分纖維形成螺旋形捻度而且還能形成三維捲曲。
背景技術：
可拉伸非織造織物是本領域內已知的。例如，授予Gessner等的U.S.專利5,997,989公開了一種紡粘彈性非織造織物，它包含一種熱塑性彈性體長絲的粘結纖網，以低於約2000m/min的速度操作的狹縫拉伸紡粘法製成。彈性體熔噴纖網也是已知的，例如，聚醚酯聚合物的熔噴纖維網在授予Morman等的U.S.專利4,741,949中已有所述。
由彈性體聚合物形成的非織造織物一般都具有一種不理想的橡膠狀手感，並因此而常用在層合板中，其中彈性體纖網被粘結在非彈性體層的一面或兩面，例如，在一種拉伸-粘結或頸縮-粘結的複合材料層合板中。使用高含量彈性體聚合物形成的非織造織物一般都很貴，因為許多彈性體聚合物的成本高。彈性體纖網層也傾向於彼此粘結，例如，當卷繞在輥上時，這是本領域稱之為「粘連」的一種現象。
包含一個彈性體組分和一個非彈性體組分的多組分纖維是本領域內已知的。例如，授予Ishii的U.S.專利4,861,660描述了適用於製造可拉伸紡織與針織物的複合長絲。
包含含有2種或多種收縮能力不同的合成組分的橫向偏心多組分纖維的非織造織物也是本領域內已知的。當讓纖維在基本無張力狀態下經歷收縮條件而活化捲曲時，這類纖維形成三維螺旋形捲曲。螺旋形捲曲不同於機械捲曲纖維的二維捲曲，如填塞箱捲曲纖維。螺旋形捲曲纖維一般以類似彈簧的方式拉伸與回復。
授予Kuroda等的U.S.專利4,405,686描述了一種可高度拉伸的共軛長絲紗線，它由分別包含一種熱塑性彈性體與非彈性體聚醯胺或聚酯的複合組分製成，各組分的截面為壓縮扁平形。
授予Austin的U.S.專利6,225,243描述了一種多組分股線的粘結纖網，股線內包括一個第一聚合物組分和一個第二聚合物組分，第二聚合物組分的彈性低於第一聚合物組分的。
目前仍需要具有高度可回復伸長率、手感更好且比本領域已知的彈性非織造織物的總成本更低的彈性非織造織物。
附圖簡述

圖1A與1B示意適用於形成本發明多組分非織造織物的纖維，其中螺旋形捻度是基本周向的(1A)和其中螺旋形捻度是基本非周向的(1B)。
圖2給出了一根6-翼多組分纖維的橫截面示意圖，其中翼在一個規則十二邊形彈性體芯的周圍對稱地分布。
圖3是一根特定的對稱2-翼纖維橫截面的顯微鏡照片，該纖維在芯的周圍與兩翼之間有一薄層鞘。
圖4是一根6-翼纖維橫截面的顯微鏡照片，其中一部分彈性體芯以單個花鍵伸進各翼的形式伸進翼。
圖5是一根6-翼纖維橫截面的顯微鏡照片，其中一部分彈性體芯伸進翼，在各翼內形成多個凸起。
圖6是一根5-翼纖維橫截面的顯微鏡照片，其中一部分彈性體芯伸進各翼以及其中芯的各伸入部分在緊挨芯處都有一個頸縮部分而在遠離芯處有一個較粗部分，這樣翼與芯便機械鎖扣在一起了。
圖7是一根6-翼纖維橫截面的顯微鏡照片，其中芯包圍翼的部分側面使翼伸進了芯。
圖8是一根6-翼纖維的橫截面示意圖，其中芯伸進了翼。
圖9是一根6-翼纖維的橫截面示意圖，其中交替地翼伸進芯和芯伸進其餘翼。
圖10是適用於形成本發明可拉伸非織造織物的紡粘工藝的側視示意圖。
圖11A與11B是適用於圖10中紡粘工藝的兩種不同構型的S形拉伸輥的示意圖。
圖12示意了一種工藝，它適用於製造適合於製備本發明某些非織造織物的纖維。
圖13是適合於製造用來製造本發明非織造織物的纖維的噴絲板組件的截面示意圖。圖13A示意圖13中一塊噴絲板A上的一個孔，圖13B示意圖13中一塊分配板B上的一個孔，以及圖13C示意圖13中一塊計量板C上的幾個孔。圖13D示意圖13中一塊替代計量板C上的多個孔，它適合於製造芯聚合物伸進翼聚合物的6-翼纖維。
圖14A、14B和14C示意適合於形成適用於製造本發明非織造織物的3-翼纖維的噴絲板、分配板和計量板。
圖15是用圖14A、14B和14C所示的紡絲組件板製造的翼伸進芯的3-翼纖維橫截面的顯微鏡照片。
圖16示意實施例中用來形成5-翼多組分纖維的噴絲板上的一個孔。
圖17是用來製造本發明非織造織物的紡粘設備的側視圖。
具體實施例方式
本發明的目標是多組分非織造纖網，它具有彈性拉伸性能和類似於織物的手感，而且與使用主要由彈性體聚合物組成的纖維所製成的非織造織物相比，成本更低。本發明的非織造織物可以單層使用，同時提供一種類似於織物的手感而無需層壓到其它織物層上。這種非織造織物可製成比先有技術中的多層彈性織物更透明、更輕。
本發明的非織造織物包含合成多組分聚合物纖維，所述纖維包含一根熱塑性彈性體軸芯和多個附著在芯上的翼。聚合物芯組分的彈性高於至少一個聚合物翼組分的彈性。芯與翼聚合物組分在彈性上的差別應足以使纖維呈現基本螺旋形捻度構型，如下文更全面的敘述。螺旋形捻度構型可在合適的熱處理後形成。在一個實施方案中，至少一個翼包含至少一種可永久拉伸的熱塑性非彈性體聚合物。非織造織物的拉伸性能可以通過適當選擇翼與芯聚合物組分而裁製。本發明非織造織物的膨鬆度也可通過選擇各種幾何和/或組成對稱性的截面進行調節。例如，當纖維具有基本徑向對稱的截面時，會形成低膨鬆非織造織物。具有非對稱截面的纖維一般形成三維捲曲，捲曲程度取決於纖維截面的非對稱程度。增加捲曲程度使非織造織物體積更大。
術語「聚烯烴」如本文所用，擬指由至少50重量％不飽和烴單體所製成的聚合物的均聚物、共聚物和共混物。聚烯烴的實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯-1和由乙烯、丙烯和甲基戊烯單體的各種不同組合製成的共聚物、乙烯/α-烯烴共聚物、含或不含二烯交聯劑的乙烯/丙烯烴類橡膠、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯/丙烯酸三元共聚物、苯乙烯/乙烯-丁烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物等等。
術語「聚乙烯」(PE)，如本文所用，不僅要包括乙烯的均聚物，而且還包括重複結構單元中至少85％是乙烯單元的共聚物。
術語「線形低密度聚乙烯」(LLDPE)，如本文所用，是指密度範圍為約0.91g/cm3-約0.94g/cm3的線形乙烯/α-烯烴共聚物。本發明中所用的線形低密度聚乙烯是由乙烯與α、β-烯類不飽和烯烴共聚單體(α-烯烴)的共聚所製成的，共聚單體的每個α-烯烴分子中含3-12個碳原子，優選每個α-烯烴分子含4-8個碳原子。適用於本發明、能與乙烯共聚而形成LLDPE的α-烯烴包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或它們的混合物。優選α-烯是1-己烯、1-辛烯或1-丁烯。適用於本發明的線形低密度聚乙烯可以用Ziegler Natta或單點催化劑如茂金屬催化劑製造。適用的商品LLDPE的實例包括產自DowChemical Company的那些，如ASPUN型6811A(密度0.923g/cm3)、Dow LLDPE 2500(密度0.923g/cm3)、Dow LLDPE型6808A(密度0.940g/cm3)、Elite5000LLDPE(密度0.92g/cm3)(Dow Chemical Co.)和產自Exxon Chemical Company的EXACT和EXCEEDTMLLDPE系列聚合物，如Exact 2003(密度0.921g/cm3)和Exceed 357C80(密度0.917g/cm3)。用單點催化劑製造的密度低於約0.91g/cm3的乙烯/α-烯烴共聚物一般都是彈性體，叫做熱塑彈性體。
術語「高密度聚乙烯」(HDPE)，如本文所用，是指密度至少約0.94g/cm3，優選約0.94g/cm3-約0.965g/cm3或更高的聚乙烯均聚物。
術語「聚酯」，如本文所用，要包括至少85％重複單元是二羧酸與二羥基醇的縮合產物、帶有因形成酯單元所產生鍵的聚合物。包括芳族、脂族、飽和與不飽和二元酸與二元醇。術語「聚酯」，如本文所用，也包括共聚物(如嵌段、接枝、無規和交替共聚物)、共混物及它們的改性物。聚酯的普通例子是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，它是乙二醇與對苯二甲酸的縮聚產物。
如本文所用，「熱塑性塑料」是指能反覆「熔體加工」(例如熔紡)的聚合物。
所謂「可永久拉伸」是指聚合物有一個屈服點，如果該聚合物被拉伸到超過該點，則它將不可能回復到其原長。
所謂「彈性體聚合物」是指如下一種聚合物在無稀釋劑的單組分纖維形式下，斷裂伸長率超過100％，當將它拉伸到其原長的2倍，維持5秒鐘，然後鬆開時，在鬆開後1分鐘內收縮到小於其原長1.5倍。在用來形成本發明非織造織物的多翼纖維中，芯的彈性體聚合物，當在基本如本文所述的條件下紡成的單組分纖維中存在時，可以有一個低於約14,000磅/英寸2(96,500kPa)，更優選低於約8500磅/英寸2(58,600kPa)的彎曲模量。
如本文所用，「非彈性體聚合物」是指不是彈性體聚合物的任何聚合物。非彈性體聚合物在本文也叫做「硬」聚合物。
術語「回復」，如本文所用，是指材料在偏力作用下拉伸後，在偏力終止時拉伸材料的回縮。例如，如果在鬆弛非受力狀態下長1cm的材料被拉伸60％而達到1.6cm長，則該材料的伸長率是60％(0.6cm)，拉伸後的長度是其鬆弛長度的160％。如果在除去偏力和拉伸力時允許該已伸長材料回縮即回復到1.2cm長，則該材料就已回復了其0.6cm伸長的67％(0.4cm)。回復可表示為[(最大伸長長度-除去拉伸力後最終樣品的長度)/(最大伸長長度-起始樣品長度)]×100。
術語「可回復伸長率」，如本文所用，是一個樣品怎樣容易永久變形的量度。術語「彈性體非織造織物」，如本文所用，是指當它被拉伸到典型的使用伸長率時可回復伸長率大於50％(永久變形小於50％)的非織造織物或纖網。一種織物在低(使用水平)形變下可能是彈性體織物，而在進一步拉伸時可能發生塑性形變(或斷裂)。在加載/卸載循環期間為達到一定伸長率所需的力在本文稱為「回復能力」。
術語「無紡」織物、片材或纖網，如本文所用，是指各纖維、長絲或線方向性地或無序地取向並靠摩擦力和/或內聚力和/或粘結力粘結在一起的織物結構，這種結構不同於機械交織的規則圖形，即它不是紡織或針織物。非織造織物與纖網的實例包括紡粘連續長絲纖網、機梳纖網、氣流成網纖網和溼法成網纖網。適用的粘結方法包括熱粘結、化學或溶劑粘結、樹脂粘結、機械針剌、液壓針剌、線圈結合等。
術語「紡粘」纖維，如本文所用，是指將熔融熱塑性聚合物材料從噴絲板的許多毛細孔內擠出然後通過拉伸與驟冷這些長絲使擠出長絲的直徑迅速減小而形成的纖維。紡粘纖維一般是連續的，平均直徑大於約5μm。對於本發明非織造織物中所用的具有多翼截面的纖維，纖維直徑計為與多翼纖維截面積相同的圓的直徑。紡粘非織造織物或纖網是通過將紡粘纖維無序地鋪在諸如篩網或帶之類的收集表面上而形成的。紡粘纖網可以用本領域內已知的方法粘結起來，如熱輥壓延或讓纖網通過高壓飽和蒸汽室。例如，纖網可以在位於紡粘織物上的許多熱粘點上熱點粘結在一起。
術語「多組分纖維」和「多組分長絲」，如本文所用，是指由至少兩種不同聚合物組成的任何纖維或長絲。術語「雙組分纖維」和「雙組分長絲」如本文所用，是指由兩種不同聚合物組成的多組分纖維或長絲。所謂「不同聚合物」是指至少兩種聚合物中的每一種都排布在多組分纖維橫截面上的不同區域內且沿纖維長度延伸。多組分纖維不同於由聚合物材料的均勻熔體共混物擠出成型的纖維，在後者中並未形成不同的聚合物區域。本專利中可採用的至少兩種不同的聚合物組分可以是化學上不同的聚合物，也可以是化學上相同的聚合物但具有不同的物理特性，如立構規整度、特性粘度、熔體粘度、擠出脹大、密度、結晶度和熔點或軟化點。例如，兩個組分可以是一種彈性體聚丙烯與一種非彈性體聚丙烯。至少兩種不同聚合物材料中的每一種本身能包含兩種或多種聚合物材料的共混物。術語「纖維」，如本文所用，同時指非連續與連續纖維。術語「長絲」，如本文所用，是指連續纖維。適用於本發明非織造織物的多翼纖維是多組分纖維，在其中，芯包含不同聚合物組分中的一種彈性體聚合物，而附著在芯上的翼包含至少一個不同的其它聚合物組分，該組分的彈性小於彈性體芯聚合物的彈性。例如，聚合物翼組分能包含一種可永久拉伸的硬聚合物。術語「多組分非織造纖網」和「多組分非織造織物」在本文中可用來分別指包含多組分纖維或長絲的非織造纖網或織物。術語「雙組分纖網」，如本文所用，是指包含雙組分纖維或長絲的多組分纖網。
術語「單組分纖維」如本文所用是指由單一聚合物組分製成的纖維。單一聚合物組分可主要由一種聚合物組成，也可以是多種聚合物的均勻共混物。
如本文所用，術語「S形輥」是指串聯的兩個或多個輥，它們彼此間的排布會使纖維相繼朝輥的下方或上方在每個輥上包一圈，而且兩個輥以相反方向轉動。
在一個優選實施方案中，本發明的多組分非織造纖網包含多組分纖維，纖維包含一個合成熱塑性彈性體聚合物的軸芯組分和多個附著在芯上的翼組分，翼組分包含至少一種可永久拉伸的非彈性體熱塑性聚合物。術語「翼」，如本文所用，是指自纖維中心的軸芯伸出、基本上沿纖維長度延伸的的凸起。翼有別於鞘芯-纖維中形成的周向凸脊，後者如授予Muramot0等的U.S.專利5,352,518所述。
用來形成本發明非織造織物的纖維能具有徑向對稱或徑向非對稱截面。所謂「徑向對稱截面」是指如下一種截面在其中翼的位置與尺寸使纖維圍繞其縱軸旋轉360°/n時會得到與旋轉前基本相同的截面，其中「n」是一個大於1的整數，代表纖維的「n重」對稱性。在確定纖維的對稱性時，要取垂直於纖維軸的橫截面。對稱性是在纖維紡絲時形成的，並可以在纖維收縮後完全拉直的纖維的截面上測量，如果纖維未被紡絲後的工藝所畸變。在確定捲曲纖維的對稱性時，應在測量纖維橫截面之前將纖維的所有捲曲都拉出以使纖維伸直。
除具有幾何意義上的徑向對稱性之外，「徑向對稱」還指在聚合物組成上纖維截面是基本對稱的。也就是說，在讓纖維圍繞其縱軸旋轉360°/n後，纖維本身在翼組成上基本上與旋轉前的纖維不可區分，其中n是一個大於1的整數。纖維的有些翼能由不同於其它翼的聚合物形成，同樣只要保持徑向幾何與聚合物組成對稱性即可。但是，為便於製造和容易獲得徑向對稱性，當希望纖維基本上沒有三維捲曲時，優選翼具有近似相同的尺寸，並由同種聚合物或聚合物的共混物製成。在本文中把徑向不對稱的纖維截面叫做徑向非對稱的並需要旋轉360度才能在幾何與組成上重現纖維截面。
術語「螺旋形捻度」在本文中用來指纖維圍繞其縱軸加捻的捻度。包含一個彈性體芯與多個附著在芯上的非彈性體可永久拉伸翼、具有基本徑向對稱截面的多組分纖維，在適當的熱處理後，基本形成「一維」螺旋形捻度。「一維」螺旋形捻度，如本文所用，是指雖然纖維的翼能基本上圍繞纖維軸呈螺旋形，但即使在低張力下纖維軸也基本上是直的，不會明顯形成三維捲曲。在徑向對稱纖維中會因紡絲期間或紡絲之後可能出現的些微不均勻性而形成很少量的捲曲。要求小於約10％伸長(以未拉伸纖維長度為基準計算)就能基本拉直纖維芯的纖維被看作具有一維螺旋形捻度。更典型地，這類纖維需要小於約7％的伸長，例如，約4％-約6％的伸長。以未拉伸長度為基準計算，要求大於10％伸長的纖維被認為具有較高維捲曲，並且認為它們基本上沒有一維螺旋形捻度。業已觀察到，為了在纖維中達到所要求的拉伸性能不一定要完全360°的螺旋形捻度。因此螺旋形捻度可以包括i)翼的螺旋形基本上完全圍繞彈性體芯的螺旋形捻度(基本周向螺旋形捻度)和ii)翼的螺旋形僅部分圍繞芯的螺旋形捻度(基本非周向螺旋形捻度)。在具有基本周向螺旋形捻度的纖維中，在翼圍繞纖維芯螺旋旋轉至少360°之前，翼螺旋始終沿纖維長度的一個方向而不倒向，即翼在倒向之前要完全繞纖維芯周向螺旋旋轉至少一次。在具有基本周向螺旋形捻度的纖維中，加捻方向能在沿纖維長度上的一個或多個反轉結處倒向。例如，沿纖維長度可以有許多個反轉結，在每個結上螺旋形捻度倒向。在具有基本非周向螺旋形捻度的纖維中，翼螺旋僅部分地(即小於360°)圍繞芯，圍繞芯的翼螺旋頻頻倒向。纖維能具有各種周向與非周向捻度的組合，分別如圖1A與1B所示。當包含一個彈性體芯和多個附著在芯上的非彈性體可永久拉伸翼的纖維具有幾何和/或組成上的徑向非對稱截面且要經受適當的熱處理時，這種纖維會同時形成螺旋形捻度和高維捲曲。例如，纖維能形成三維捲曲，如三維螺旋形捲曲，其中纖維軸形成一個螺旋狀構型，或其它更無規的三維捲曲。
當在螺旋形加捻的彈性體非對稱纖維上施加張力時，隨纖維被拉直，三維捲曲先被拉出，最終在纖維軸基本伸直時成為具有基本一維螺旋形捻度的張緊纖維。當施加附加張力時，隨翼的「解捻」，彈性體芯伸展，螺距增加，直到最終拉直翼組分，使它們基本延纖維長度縱向延伸。形成的三維捲曲程度取決於纖維截面的組成和/或幾何不對稱程度。
芯聚合物多組分纖維中所用的芯聚合物能從任何成纖熱塑性彈性體聚合物組合物形成。適用彈性體的實例包括熱塑性聚氨酯、聚酯、聚烯烴和聚醯胺彈性體。兩種或多種彈性體聚合物的共混物或至少一種彈性體聚合物與一種或多種硬聚合物的共混物都可用作芯聚合物。如果用一種彈性體與一種硬聚合物的共混物，則硬聚合物的加入量應足夠低，使聚合物共混物保留上文定義的彈性體性質。
適用的熱塑性聚氨酯芯彈性體包括從聚合物二醇、二異氰酸酯和至少一種二元醇或二元胺擴鏈劑製成的那些。優選二元醇擴鏈劑，因為由其製成的聚氨酯的熔點比用二元胺作為擴鏈劑時的低。適合於製備彈性體聚氨酯的聚合物二醇包括聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和它們的共聚物。這類二醇的實例包括聚亞乙基醚二醇、聚四亞甲基醚二醇、聚(四亞甲基/2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(己二酸亞乙基酯/己二酸1，4-亞丁基酯)二醇、聚(己二酸亞乙基酯/己二酸1，2-亞丙基酯)二醇、聚(己二酸六亞甲基酯/己二酸2，2-二甲基-1，3-亞丙基酯)二醇、聚(己二酸3-甲基-1，5-亞戊基酯)二醇、聚(壬二酸3-甲基-1，5-亞戊基酯)二醇、聚(十二烷酸2，2-二甲基-1，3-亞丙基酯)二醇、聚(戊烷-1，5-碳酸酯)二醇以及聚(己烷-1，6-碳酸酯)二醇。適用的二異氰酸酯包括1-異氰酸酯基-4-[(4-異氰酸酯基-苯基)甲基]苯、1-異氰酸酯基-2-[(4-異氰酸酯基苯基)甲基]苯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，6-己烷二異氰酸酯、2，2-雙(4-異氰酸酯基苯基)丙烷、1，4-雙(對-異氰酸酯基，α，α-二甲基苄基)苯、1，1′-亞甲基雙(4-異氰酸酯基環己烷)以及2，4-甲苯二異氰酸酯。適用的二元醇擴鏈劑包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、二甘醇及它們的混合物。優選的聚合物二醇是聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基/2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(己二酸亞乙基酯/己二酸1，4-亞丁基酯)二醇和聚(十二烷酸2，2-二甲基-1，3-亞丙基酯)二醇。優選的二異氰酸酯是1-異氰酸酯基-4-[(4-異氰酸酯基苯基)甲基]苯。優選的二醇擴鏈劑是1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。可加入單官能度鏈終止劑如1-丁醇之類來控制聚合物的分子量。聚氨酯彈性體包括產自Dow Chemical Company的Pellethane熱塑性聚氨酯，這是一種優選的芯聚合物。
適用的熱塑性聚酯彈性體包括由聚醚二醇與一種低分子量二元醇，例如分子量低於約250的二元醇，與一種二羧酸或其二酯反應得到的聚醚酯。適用的聚醚二醇包括聚(亞乙基醚)二醇、聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基/2-甲基四亞甲基醚)二醇[衍生自四氫呋喃與3-甲基四氫呋喃的共聚物]和聚(亞乙基/四亞甲基醚)二醇。適用的低分子量二元醇包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇以及它們的混合物；優選1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。適用的二羧酸包括任選地含少量(例如，＜20mol％)間苯二甲酸的對苯二甲酸及其二酯。商品聚酯彈性體的優選實例包括產自E.I.du Pont de Nemoursand Company，Wilmington，DE(杜邦公司)的Hytrel聚醚酯。Hytrel彈性體是聚對苯二甲酸1，4-丁二醇酯硬(結晶)段與長鏈聚醚二醇如聚(四亞甲基醚)二醇-基軟(無定形)段的嵌段共聚物。
能用來製造本發明纖維芯的適用熱塑性聚醚醯胺彈性體包括U.S.專利號3,468,975中所述的那些，該專利包括於此供參考。例如，這類彈性體能用聚酯段製備，聚酯段由乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇、1，4-二(羥甲基)環己烷、二甘醇或三甘醇與丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3，4-二甲基己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸或十二烷雙酸或它們的酯製成。這類聚酯醯胺中的聚醯胺段的實例包括由己二胺或癸二胺與對苯二甲酸、乙二酸、己二酸或癸二酸的反應或由己內醯胺的開環反應製成的那些。
熱塑性聚醚酯醯胺彈性體，如U.S.專利號4,230,838中所述的那些，也能用來製造纖維芯，該專利包括於此供參考。這類彈性體可通過製備二羧酸-終止的聚醯胺預聚體來製造，所述預聚體由低分子量(例如，約300-約15,000)聚己內醯胺、聚庚內醯胺、聚十二內醯胺、聚十一內醯胺、聚(11-氨基十一烷酸)、聚(12-氨基十二烷酸)、聚己二酸六亞甲基酯、聚壬二酸六亞甲基酯、聚癸二酸六亞甲基酯、聚十一烷酸六亞甲基酯、聚十二烷酸六亞甲基酯、聚己二酸九亞甲基酯等與丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷雙酸、對苯二甲酸、十二烷雙酸等製成。然後讓預聚體與一種羥端基聚醚，例如聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基/2-甲基四亞甲基醚)二醇、聚(亞乙基醚)二醇、聚(亞乙基醚)二醇等發生反應。商品聚醚酯醯胺彈性體的實例包括產自Atofina(Philadelphia，Pa)的Pebax聚醚酯醯胺。
適用的聚烯烴彈性體的實例包括聚丙烯-基共聚物或三元共聚物以及聚乙烯-基共聚物或三元共聚物。一類優選的彈性體聚烯烴是產自Dow Chemical Company的商品名為Engage聚合物的乙烯/1-辛烯共聚物。Engage聚合物一般含約15-約25mol％ 1-辛烯。其它烯烴基彈性體包括產自ExxonMobil的商品Exact樹脂和產自Dow ChemicalCompany的商品Affinity樹脂，密度小於約0.91g/cm3。這些全都是由單點催化劑製成的乙烯與1-辛烯、1-己烯、1-丁烯的共聚物，一般統稱為熱塑彈性體。隨α-烯烴共聚單體量的增加，彈性一般提高，而密度一般降低。產自Dow Chemical Company的商品Affinity熱塑性彈性體含約3-約15mol％1-辛烯。彈性體聚烯烴，包括彈性體聚丙烯在內，都能按照授予Paton等的U.S.專利6,143,842中所述的方法形成，該專利包括於此供參考。
其它適用的彈性體包括有或沒有二烯交聯劑的乙烯/丙烯烴類橡膠，如產自杜邦公司Dow Elastomers(Wilmington DE)的Norbel彈性體。
也能用1991年3月13日出版的歐洲專利申請出公開0416379所公開的彈性體聚烯烴作為彈性體芯組分，該專利包括於此供參考。這類聚合物是非均相嵌段共聚物，包括一個結晶基聚合物組分和一個具有彈性的無定形共聚物組分，後者通過半結晶均聚物或共聚物組分與結晶基聚合物嵌段連接。在一個優選實施方案中，基本結晶的熱塑性烯烴聚合物由至少約60-85份結晶聚合物組分、至少約1-小於15份半結晶聚合物組分和至少約10-小於39份無定形聚合物組分組成。更優選基本結晶的烯烴嵌段共聚物包含65-75份結晶共聚物組分、3-小於15份半結晶聚合物組分和10-小於30份無定形共聚物組分。
適用的聚烯烴彈性體包括非均相共聚物中結晶基聚合物段是丙烯與至少一種通式為H2C＝CHR的α-烯烴的共聚物，其中R是H或一個C2-6直鏈或支鏈烷基部分。優選非均相共聚物中具有彈性的無定形共聚物嵌段包含一種α-烯烴和丙烯，不論有無二烯，或一種不同的α-烯烴的三元共聚物，以及半結晶共聚物嵌段是一種低密度基本線形共聚物，後者基本上由製備無定形嵌段所用的α-烯烴單元或在用兩種α-烯烴製備時製備以最大量存在的無定形嵌段所用的α-烯烴組成。
適用於本發明的其它彈性體聚合物包括高壓乙烯共聚物。實例包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(例如產自杜邦公司的ELVAX聚合物)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(例如產自ExxonMobil的Optema聚合物)、乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物(例如產自ExxonMobil的Escot聚合物)以及乙烯-丙烯酸和乙烯-甲基丙烯酸共聚物(例如，產自杜邦公司的Nucrel聚合物)。
適用於作為彈性體芯聚合物的其它熱塑性彈性體包括通式為A-B-A′或A-B的苯乙烯嵌段共聚物，其中A和A′分別是各聚合物的端嵌段，含苯乙烯部分如聚乙烯基芳烴，B是彈性體聚合物中間段，如共軛二烯或較低級烯烴聚合物。A-B-A′型嵌段共聚物能含有A與A′不同或相同的嵌段聚合物。這類嵌段共聚物的實例包括共聚(苯乙烯/乙烯-丁烯)、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)等。這類嵌段共聚物的商品實例是產自Kraton Polymers(先前產自Shell Chemical Company ofHous ton，Texas)的Kraton嵌段共聚物。這類嵌段共聚物的實例在U.S.專利4,663,220和U.S.專利5,304,599中已有所述，這些專利包括於此供參考。
由彈性體A-B-A-B四嵌段共聚物組成的聚合物也能用作軸芯聚合物。這類聚合物在授予Taylor等的U.S.專利5,332,613中已有所述，該專利包括於此供參考。在這類聚合物中，A是一種熱塑性聚合物嵌段，B是一種已氫化到基本上為聚(乙烯-丙烯)單體單元的異戊二烯單體單元。這類四嵌段共聚物的實例是苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)或SEPSEP彈性體嵌段共聚物，產自KratonPolymers(先前產自Shell Chemical Company of Houston，Texas)，商品名為KratonG-1659。
翼聚合物多組分纖維中的聚合物翼組分可以由非彈性體或彈性體聚合物形成。如果聚合物翼組分是彈性體，則要將它們選為彈性低於聚合物芯組分的才能使纖維形成所需要的基本上沿纖維長度方向的螺旋形捻度。例如，聚合物芯組分可選為彎曲模量低於8500磅/英寸2(58,600kPa)的彈性體聚合物，而聚合物翼組分的彎曲模量至少為8500磅/英寸2。更進一步，聚合物翼組分的彈性模量可以在8500磅/英寸2-14,000磅/英寸2(58,600kPa-96,500kPa)之間。優選翼聚合物的彈性體要大大低於芯聚合物的，例如，芯聚合物可以是一種彎曲模量低於8500磅/英寸2(58,600kPa)的彈性體聚合物，而翼聚合物要選為彎曲模量約12,000磅/英寸2-14,000磅/英寸2(82,700kPa-96,500kPa)。例如，聚合物翼組分能包含一種Affinity聚烯烴熱塑性彈性體，而聚合物芯組分能包含一種Hytrel彈性體聚酯或一種Engage彈性體聚烯烴。
翼也能由任何熱塑性非彈性體(硬)可永久拉伸聚合物形成。這類聚合物的實例包括非彈性體聚酯、聚醯胺和聚烯烴。
適用的熱塑性非彈性體翼聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(2GT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(3GT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(4GT)和聚2，6萘二羧酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸14-環己烯二亞甲酯、聚丙交酯、聚壬二酸乙二醇酯、聚2，7-萘二羧酸乙二醇酯、聚乙醇酸、聚丁二酸乙二醇酯、聚α，α-二甲基丙內酯、聚對羥基苯甲酸酯、聚氧基苯甲酸乙二醇酯、聚間苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸四亞甲基酯、聚對苯二甲酸六亞甲基酯、聚對苯二甲酸十亞甲基酯、聚對苯二甲酸1，4-環己烷二亞甲基酯(反式)、聚1，5-萘二羧酸乙二醇酯、聚2，6-萘二羧酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1，4-環亞己基二亞甲基酯(順式)和聚對苯二甲酸1，4-環亞己基二亞甲基酯(反式)。
優選的非彈性體聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸1，4-丁二醇酯以及它們的共聚物。當用熔點較高的聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯時，在聚酯中可加入共聚單體使之能在較低的溫度下紡絲。這類聚合物在本文中統稱為共聚酯。適用的共聚單體包括含4-12個碳原子的線形、環狀和支化脂族二羧酸(如戊二酸)；除對苯二甲酸以外的含8-12個碳原子的芳族二羧酸(如間苯二甲酸)；含3-8個碳原子的線形、環狀和支化脂族二元醇(如1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇)；以及含4-10個碳原子的脂族或芳脂族醚二醇(如氫醌雙(2-羥基乙基)醚)。共聚單體在共聚酯中可以約0.5-15mol％的量存在。對於聚對苯二甲酸乙二醇酯，優選的共聚單體是間苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇，因為它們容易購得而且便宜。
翼聚酯也能含少量其它共聚單體，只要這些共聚單體對纖維性能無不良作用即可。這類其它共聚單體包括，例如，磺基間苯二甲酸5-鈉，含量在約0.2-5mol％。為控制粘度可加入非常少量，如組分總量的約0.1重量％-約0.5重量％的三官能度共聚單體，如偏苯三酸。
適用的熱塑性非彈性體翼聚醯胺包括聚己二醯六亞甲基二胺(尼龍6，6)；聚己內醯胺(尼龍6)；聚庚內醯胺(尼龍7)；尼龍10；聚十二內醯胺(尼龍12)；聚己二醯四亞甲基二胺(尼龍4，6)；聚癸二醯六亞甲基二胺(尼龍6，10)；正十二烷雙酸與六亞甲基二胺的聚醯胺(尼龍6，12)；十二亞甲基二胺與正十二烷雙酸的聚醯胺(尼龍12，12)；衍生自雙(4-氨基環己基)甲烷與十二烷雙酸的PACM-12聚醯胺，30％間苯二甲酸六亞甲基二胺與70％己二醯六亞甲基二胺的共聚醯胺、最多30％雙-(對-醯胺基環己基)亞甲基和對苯二甲酸與己內醯胺的共聚醯胺、聚4-氨基丁酸(尼龍4)、聚8-氨基辛酸(尼龍8)、聚庚二醯七亞甲基二胺(尼龍7，7)；聚辛二醯八亞甲基二胺(尼龍8，8)、聚壬二醯九亞甲基二胺(尼龍9，9)、聚壬二醯十亞甲基二胺(尼龍10，9)、聚癸二醯十亞甲基二胺(尼龍10，10)、聚[雙(4-氨基-環己基)甲烷-1，10-癸二羧酸醯胺]、聚己二醯間二甲苯二胺、聚癸二醯對二甲苯二胺、聚庚二醯2，2，2-三甲基六亞甲基二胺、聚癸二醯哌嗪、聚11-氨基-十一內醯胺(尼龍11)、聚間苯二甲醯六亞甲基二胺、聚對苯二甲醯六亞甲基二胺、聚9-氨基壬酸(尼龍9)、聚己內醯胺。也能用共聚物，如聚(己二醯六亞甲基二胺/己二醯2-甲基五亞甲基二胺)，其中六亞甲基部分可佔二胺衍生部分總量的約75-90mol％。
適用的聚烯烴包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯和一種或多種乙烯或丙烯與其它不飽和單體的共聚物和三元共聚物，以及它們的共混物。
彈性體芯與非彈性體翼聚合物的組合物能包括一種聚醚醯胺，例如，一種聚醚酯醯胺、帶聚醯胺翼的彈性體芯和帶聚酯翼的聚醚酯彈性體芯。例如，一種翼聚合物能包含尼龍6-6及其共聚物，例如，聚(己二醯六亞甲基二胺/2-甲基五亞甲基二胺)，其中六亞甲基部分的存在量為約80mol％，任選地與約1重量％-最多約15重量％尼龍-12混合，而芯聚合物能包含一種彈性體嵌段聚醚酯醯胺。「嵌段」聚醚酯醯胺是指含有軟段(長鏈聚醚)與硬段(短鏈聚醯胺)共價結合(通過酯基)的聚合物。類似的定義對應於嵌段聚醚酯、嵌段聚氨酯等等。尼龍12能提高翼與芯的粘結性，尤其當芯以尼龍12為基時，例如，由Atofina Chemicals(Philadelphia，Pa)供應的PEBAX3533SN聚醚嵌段聚醯胺彈性體。
另一種優選的翼聚合物能包含一種選自下列一組的非彈性體聚酯聚對苯二甲酸乙二醇酯及其共聚物、聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯。宜與它們一起使用的彈性體芯可包含一種聚醚酯，該聚醚酯包含選自聚(四亞甲基醚)二醇和聚(四亞甲基/2-甲基四亞甲基醚)二醇的聚醚二醇與對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和一種選自1，3-丙二醇與1，4-丁二醇的低分子量二元醇的反應產物。
彈性體聚醚酯芯也能與非彈性體聚醯胺翼一起使用，尤其當用促粘添加劑時，如本文其它地方所述。例如，這種纖維的翼可選自下列一組(a)聚己二醯六亞甲基二胺及其與己二醯2-甲基五亞甲基二胺的共聚物以及(b)聚己內醯胺，而這種纖維的芯能選自聚(四亞甲基醚)二醇或聚(四亞甲基/2-甲基四亞甲基醚)二醇與對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯及選自1，3-丙二醇與1，4-丁二醇的二元醇的反應產物。
製造上述聚合物的方法是本領域內已知的，能包括使用催化劑、共催化劑和鏈支化劑，如本領域所知。在多翼多組分纖維紡絲中所用的聚合物能包含常用添加劑，添加劑能在聚合過程中加入或加到已形成的聚合物或非織造製品中並能有利於提高聚合物或纖維的性能。這類添加劑的實例包括抗靜電劑、抗氧化劑、抗菌劑、阻燃劑、染料、光穩定劑、聚合催化劑和助劑、促粘劑、去光劑如二氧化鈦、亞光劑和有機磷酸鹽。
本發明的非織造纖網包括連續長絲纖網和非連續短纖維纖網，它們包含具有多翼截面的多組分可拉伸合成纖維，其中一種彈性體聚合物形成芯和一種或多種可永久拉伸的硬聚合物形成多個翼，翼附著在彈性體芯上並沿芯的長度方向延伸。或者，翼組分也能包含一種其彈性低於芯聚合物的彈性體聚合物。翼能在纖維或非織造織物加工期間變成沿某些纖維長度斷斷續續地脫粘。翼不一定要連續地附著在纖維長度上，只要不防礙纖維沿大部分纖維長度形成所需要的螺旋形捻度構型即可。例如，非織造纖網可以是在紡粘過程中形成的連續長絲纖網。或者，非織造纖網也可以是一種用梳理或彈毛機製成的梳理短纖維纖網，或通過將短纖維釋放進空氣流，由氣流將纖維引至纖維沉落在其上的收集表面而製成的氣流成網纖網。非織造纖網可以是一種通過將纖維以極高的稀釋度分散在水中的溼法成網纖網。在溼法成網工藝中，要將分散體餵進一個箱內，在其中水通過一個移動篩網流出，纖維就沉積在篩網上。非織造纖網能包含不同旦數的纖維，在纖維與纖維之間，彈性體芯聚合物與非彈性體翼聚合物的比例可以不同。
非織造纖網還能包含多翼多組分纖維與其它第二或「伴侶纖維」的共混物。適用的伴侶纖維的實例包括聚酯或聚烯烴的單組分纖維，如聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯。當非織造纖網包含一種具有潛在螺旋形捻度(即在適當熱處理時收縮變形為螺旋形捻度)的多翼纖維與熱處理期間收縮率低於多翼纖維的伴侶纖維的共混物時，該非織造纖網是一種「自膨鬆」纖網。當潛在螺旋形捻度被激活時，多翼纖維就收縮，使伴侶纖維彎曲，因為它們與螺旋段銜接在一起，由此就增加了非織造纖網的體積。
多組分纖維的翼從它們所附著的芯向外伸出並至少部分地圍繞芯形成螺旋圈，尤其在有效的熱處理後(鬆弛)。形成螺旋形捻度的熱處理能在形成非織造纖網之前或之後進行。多翼多組分纖維至少有2個翼，優選3-8個翼，非常優選5或6個翼。所用的翼數可取決於纖維的其它特性及其製造和使用中的條件。翼數較多時，例如5個或更多個，翼間距常足以包圍芯，從而在纖維或非織造織物製造過程中保護彈性體免於接觸輥、導輥等。與如果採用較少的翼相反，這樣就減少了纖維斷裂、包輥和相互磨擦的可能性。較高的拉伸比和纖維張力會將纖維緊壓在輥與導輥上，從而因翼向外張開而使彈性體芯接觸輥或導輥；因此在高拉伸比與纖維張力下優選較多的翼數，尤其當多組分纖維中彈性體是低熔點聚合物組分時。當需要多纖維紗線時，如在紡制用來製造短纖維的紗線時，可以用少至2或3個翼，因為彈性體芯與輥或導輥之間的接觸被其它纖維的存在所減少了。在粘結是通過彈性體芯聚合物實現的熱粘結非織造纖網中優選用較少的翼。翼數可加以選擇以提供易加工與熱粘的最佳平衡。
2001年9月28日提交的共同未決非臨時申請號09/966145和09/966037描述了幾種適用於針織與紡織物的可拉伸纖維，它們包含一個由彈性體聚合物形成的軸芯和多個附著在彈性體芯上、由非彈性體聚合物形成的翼。這些申請包括於此供參考。
圖2是適用於本發明非織造織物的纖維的截面示意圖，它示意對稱分布並圍繞一個軸芯的6個翼。應注意在圖3-7和15中，纖維一般標為10，軸芯標為12以及翼標為14。雖然為便於製造，優選翼不連續地圍繞芯，但翼聚合物也能在芯周圍形成一個連續或不連續的薄鞘。鞘厚可以是纖維芯最大半徑的約0.5％-約15％。較厚的鞘會減少可能形成的螺旋形捻度，從而導致降低的拉伸性能。鞘能通過為芯與翼聚合物之間提供更多的接觸點而有助於翼與芯的粘結，如果多組分纖維中的聚合物彼此粘結不好，這是一個特別有用的性能。鞘也能減少芯與輥、導輥等之間的磨耗接觸，特別當纖維具有為數不多的翼時。圖3示意了一個帶有鞘16的2-翼纖維。
纖維芯的高彈性體使之在纖維受拉與鬆弛時吸收因所附翼扭轉而產生的壓縮、扭轉和拉伸力。如果翼與芯聚合物之間的附著力太弱，則這些力能造成它們之間的脫粘。能提高芯與翼組分之間的粘結性的途徑如下選擇一個或多個翼與芯組合物，或使用如前所述的鞘和/或在一種或兩種聚合物中使用提高粘結性的添加劑。添加劑可加進一個或多個翼中，使每個翼與芯具有相同或不同的附著力。一般地說，芯和翼聚合物的選擇要使它們具有足夠的相容性，以便彼此粘結，從而儘量減小纖維製造及其後使用中的分離。
加進翼與芯聚合物的添加劑能提高粘結性。實例包括馬來酸酐衍生物(杜邦公司註冊商標為BynelCXA和Atofina商標為Lotader的乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三元共聚物)，它能用來改進聚醚醯胺彈性體以提高其與聚醯胺的粘結性。作為另一個實例，能將一種數均分子量約400-約5000的熱塑性酚醛清漆樹脂(產自SchenectadyInterna-tional的HRJ 12700)加進彈性體(共)聚醚酯芯以提高其與(共)聚醯胺翼的粘結性。酚醛清漆樹脂的用量應在1-20重量％範圍內，更優選2-10重量％。適用於此的酚醛清漆樹脂的實例包括，但不限於，苯酚-甲醛、間苯二酚-甲醛、對-丁基苯酚-甲醛、對-乙基苯酚-甲醛、對-己基苯酚-甲醛、對-丙基苯酚-甲醛、對-戊基苯酚-甲醛、對-辛基苯酚-甲醛、對-庚基苯酚-甲醛、對-壬基苯酚-甲醛、雙酚-A-甲醛、羥基萘甲醛和松香(尤其是部分馬來酸酯化松香)的烷基(如叔丁基)苯酚改性酯(如季戊四醇酯)。PCT公開WO 2001016232公開了提高共聚酯彈性體與聚醯胺間粘結性的技術，該文獻包括於此供參考。
用馬來酸酐(「MA」)官能化的聚酯也能作為促粘添加劑用。例如，按照J.M.Bhattacharya，Polymer International(August，2000)，498，pp.860-866，聚對苯二甲酸丁二醇酯(「PBT」)能用MA在雙螺杆擠出機內通過自由基接枝而官能化，該文獻包括於此供參考。Bhattacharya還報告了用百分之幾重量的所得PBT-g-MA作為聚對苯二甲酸丁二醇酯與尼龍66以及聚對苯二甲酸乙二醇酯與尼龍66二元共聚物的相容劑。這種添加劑也可用來更牢固地粘結本發明纖維的(共)聚醯胺翼與(共)聚醚酯芯。
業已發現，在聚合物組分彼此間粘結性差的纖維內，如果讓組成纖維的聚合物組分之一伸進另一種聚合物組分，則可大大減少或消除分裂(脫粘)。也就是說，至少一個或多個翼中一個翼聚合物的一部分伸進芯聚合物或至少一部分芯聚合物伸進一個翼聚合物。這種行為是出乎意外的，因為原先預期在應力作用下彈性體聚合物容易變形並從與非彈性體聚合物的互穿連接中拔出來。
芯與翼聚合物的穿入可以用任何能有效地減少纖維分裂的方法實現。例如，在一個實施方案中，穿入聚合物(例如芯聚合物)能相當深地伸進被穿入聚合物(例如翼聚合物)，以致使穿入聚合物象一個花鍵(見圖4)。花鍵具有基本均勻的直徑。在另一個實施方案中，穿入聚合物(例如翼聚合物)能象牙根一樣伸進被穿入聚合物(如芯聚合物)，從而形成多個凸起(圖5)。在還有一個實施方案中，至少一種聚合物具有至少一個翼伸進芯或芯伸進翼的凸起部分，該凸起部分包括一個較粗的遠端部分和一個較細的頸縮部分，連接至少一種聚合物的端部與其餘部分，以在其中形成至少一個頸縮部分，如圖6所示。通過這種粗端部分與頸縮部分彼此依附的翼與芯稱做「機械鎖扣」。為便於製造且更有效地粘結翼與芯，常優選以上最後提到的有一個頸縮部分的實施方案。其它伸出方法是本領域內的技術人員可想像的。例如，如圖7所示，芯可以包圍一個或多處翼的一部分側面，使翼伸進芯。為了芯與翼之間的最佳粘結，一般在纖維總重量中有約5-30重量％可以是伸進芯的非彈性體或弱彈性體翼聚合物或伸進翼的彈性體芯聚合物。
在芯組分或翼組分穿進另一組分的實施方案中，纖維具有一個外半徑和內半徑的軸芯(例如，分別為R1和R2和R′1和R′2)，如圖9所示。外半徑是芯最外部分圓周的半徑，而內半徑是翼最內部分內切圓的半徑。在本發明的非織造織物所用的纖維中，R1/R2一般大於約1.2。優選R1/R2在約1.3-約2.0範圍內。比值較低時防脫粘性降低，比例較高時，彈性體聚合物在翼內(或非彈性體聚合物在芯內)的高含量會降低纖維的拉伸與可回復性。當芯在翼內形成一個花鍵時，R1/R2接近於2。相反，在一種組分不穿入另一組分的圖2中，R1和R2差不多相等。在纖維中有多個翼，而且纖維中某些翼聚合物伸進芯聚合物以及其它翼聚合物被芯伸進的情況下，R1和R2僅由對應於各翼的半徑對確定，如圖9所示，且每個R1/R2和R′1/R′2一般都大於1.2，優選在約1.3-2.0範圍內。在另一個實施方案中，芯聚合物伸進一些翼，而不伸進相鄰翼，則R1和R2要按伸進翼的關係確定。同樣當僅有部分翼伸進芯時，R1和R2要按伸進翼的關係確定。芯伸進翼、翼伸進芯或基本上無伸進的所有組合都可採用。
翼聚合物總量與芯聚合物的重量之比可以改變，以獲得所要求的綜合性能，例如從芯得到所需的彈性體，從翼得到其它性能。例如，可以用翼聚合物與芯聚合物的重量比為約10/90-約70/30，優選約30/70-約40/60。
本發明非織造纖網中所用的多翼纖維的芯和/或翼都可以是實心體或包括空洞或孔隙。一般而言，芯和翼都是實心體。而且翼可以具有任何形狀，如橢圓、T-形、C-形或S-形(見例如，具有C-形的圖3)。適用翼形的實例可見諸於U.S.專利號4,385,886，該專利包括於此供參考。T-形、C-形或S-形會有助於保護彈性體芯免於接觸導輥和輥，如前所述。芯也能具有任何形狀，包括圓形、橢圓形和多邊形。
當希望可拉伸紡粘非織造織物具有低體積和平坦、光滑的均勻表面時，優選纖維具有基本徑向對稱的截面。為達到最大的截面徑向對稱性，芯能具有基本圓形或規則多邊形截面，例如，如圖2所示。所謂「基本圓形」是指通過纖維截面中心以90°相交的兩根軸線的長度之比不大於約1.2∶1。使用基本圓形或規則多邊形的芯，與U.S.專利號4,861,660的芯相反，能在熔體紡絲或紡粘工藝期間保護彈性體免於接觸輥，如關於翼數的內容所述。多個翼可以任何所需的方式分布在芯的周圍，例如，如圖2所示的不連續分布或如U.S.專利號3,418,200中圖4和5所示的相鄰翼在芯表面相接。多個翼可具有相同或不同的尺寸，只要保持基本徑向對稱性即可。當要製造含有兩種以上聚合物組分的軸向對稱多組分多翼纖維時，可以由一種不同於其它翼的聚合物形成兩個或多個翼，再一次只要保持基本徑向幾何形狀與聚合物組成的對稱性即可。但是，為便於製造和容易獲得徑向對稱性，優選翼具有差不多相同的尺寸並由同種聚合物或聚合物的共混物製成。雖然纖維截面可以在尺寸、聚合物組成和圍繞芯的角間距方面基本對稱，但應理解在任何紡絲過程中由於非均勻驟冷或不完善聚合物熔體流動或不完善紡絲孔等因素，一般會出現偏離理想對稱性的微小變化。要理解在紡制具有徑向對稱截面的纖維時，這類變化是允許的，只要變化不致大到足以引起非織造織物產生不希望的膨鬆度即可。在按照本發明製備非膨鬆的非織造織物時，拉伸與回復通過一維螺旋形捻度發生，而三維捲曲很小。
具有徑向非對稱截面的纖維一般在適當熱處理時能形成高維捲曲。在這類高維捲曲中，纖維縱軸本身呈現出鋸齒形或螺旋形或其它非線性構型，這類構型使非織造織物比那些從基本徑向對稱截面的纖維所製成的非織造織物具有更高的膨鬆度。
徑向對稱截面能以多種途徑實現。例如，相鄰翼組分之間的間距可以不等或一個或多個翼的長度和/或形狀可以不同，因此當纖維圍繞其縱軸旋轉360°/n時，其中「n」是一個大於1的整數，就得到一種與旋轉前明顯不同的截面。為了產生組成的不對稱性，可以在一個或多個翼中使用不同的聚合物。例如，當多組分纖維中彈性體芯聚合物是一種低熔點聚合物組分時，一個或多個翼可包含彈性體，以便通過使彈性體具有更好的粘結性而提高熱粘結性。一個或多個翼的全部或部分能包含彈性體。例如一個翼段能包含一種可永久拉伸的非彈性體聚合物與一種彈性體聚合物或熔點低於芯聚合物熔點的其它聚合物，位於至少翼的部分外表面。
圖10是按照本發明使用上述多翼多組分纖維製成具有可回復拉伸性的雙組分紡粘織物的生產線示意圖。該生產線包括兩個獨立的聚合物擠出系統，以分別擠出聚合物A和聚合物B。聚合物A是一種熱塑性彈性體，而聚合物B是一種可永久拉伸的硬聚合物。
正如可能需要，可以用本領域內已知的方法如立式料鬥型乾燥器(未示出)用加熱乾燥空氣將聚合物A和B乾燥到所要求的溼含量。空氣溫度的選擇基於樹脂的「粘結」點，一般約100℃。空氣的露點優選低於-20℃。例如，當聚合物組合物是Hytrel3078共聚醚酯彈性體與Crystar4446共聚酯時，兩種樹脂都優選乾燥到溼含量低於50ppm。有些彈性體聚合物與硬聚合物在加工前無需乾燥。例如，產自Dow Chemical Company的Engage乙烯/1-辛烯共聚物樹脂和其它聚烯烴硬聚合物如高密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯和全同立構聚丙烯一般都不需要乾燥。
該生產線包括兩個擠出機12和12′，以分別擠出彈性體聚合物A和硬聚合物B。聚合物以熔體流從擠出機通過各自的輸送線14和14′餵至紡絲梁16，在這裡熔體從包含多個多組分擠出孔的噴絲板中擠出，擠出孔的構造已保證形成所需的多翼截面。紡粘工藝中所用的噴絲板是本領域內已知的，一般含有沿噴絲板長度分布的一排或多排擠出孔。紡絲梁一般包括一個分配與計量聚合物的紡絲組件。在紡絲組件內，第一與第二聚合物組分從圖形開孔中流出，孔的分布要形成如上所述的那些所需的長絲截面，其中彈性體聚合物A形成長絲芯而硬聚合物B形成多個附著於彈性體芯上的翼組分。
聚合物從噴絲板擠出孔中被紡成許多垂直取向的長絲，它們形成一個向下移動的長絲簾。在圖10所示的實施方案中，該簾由從3排雙組分擠出孔中擠出的3排長絲18形成。噴絲板可以是一塊預並噴絲板，在其中將不同的熔體聚合物流在流出擠出孔之前帶到一起並作為一種層疊聚合物流從同一擠出孔中擠出來，以形成多組分紡粘長絲。或者也可以用一塊後並噴絲板，在其中，使不同的熔體聚合物流自擠出孔擠出之後彼此接觸，以形成多組分紡粘長絲。在後並法中，不同聚合物組分作為分立的聚合物股從多組分擠出孔中擠出，與從同組擠出孔中擠出的其它股連接而形成單根多組分長絲。
噴絲板內交替排中的擠出孔可以彼此犬牙交錯，以避免驟冷區的「陰影效應」，在此處一排中的長絲阻擋相鄰排中的長絲接觸驟冷空氣。優選用吹風機20提供的橫流氣體驟冷長絲。一般而言，驟冷氣體是室溫空氣(約25℃)，但也能冷凍或加熱到約0℃-150℃之間的溫度。或者，驟冷氣體也可以從置於長絲簾對面的吹風機提供。
驟冷區長度的選擇要使長絲冷卻到當它們從驟冷區出來時不會出現進一步拉伸以及長絲不會彼此粘結。一般不需要使長絲從驟冷區出來時完全凝固。
在驟冷區靠近噴絲板表面處長絲因餵料輥22與22′產生的張力而受到拉伸。這一步一般以較低速度進行，優選300-3000m/min，更優選約150-1000m/min(以圖10中餵料輥22和22′的表面速度測量)。從驟冷區出來後，長絲上可塗布紡絲整理劑如整理油，方法是，例如，使長絲與一個塗有整理劑並以低於長絲的速度運轉的粘漿輥(未示出)接觸。例如，如果希望非織造織物具有抗靜電性，則可以在長絲上塗布抗靜電整理劑。當使用紡絲整理劑時，如果整理劑油會減少輥與長絲之間的摩擦力，從而增加長絲在輥上打滑的可能性，以致降低產率並無法分段驟冷、拉伸和鋪纖區之間的張力，則可以用每組多於兩個輥的S形輥。例如，在拉伸區施加的張力能反饋回紡絲區，從而降低有效的機械拉伸並減少最終纖維中達到的捲曲和螺旋形捻度。在本發明的工藝中，這一點尤其是一個問題，在該工藝中，長絲在輥上包單圈而非傳統熔紡工藝中常用的包多圈。輥數越多，包輥的可能性越大。為經濟起見，優選該工藝不用紡絲整理劑(「無紡絲整理劑」)並在每組S形輥中用兩個輥。
然後讓垂直取向的驟冷多組分長絲簾通過兩組驅動S形輥的上下，在每個輥上包一圈。在本文中把第一組S形輥22和22′稱做餵料輥，第二組S形輥24和24′稱做拉伸輥。每組S形輥包含至少兩個輥。在圖10所示的實施方案中，用兩組S形輥，每組由兩個輥組成。但是，應該理解，可以用每組多於兩輥的S形輥。優選輥的定位要使長絲與輥之間的接觸最大。在圖11A與11B中，示意了兩種不同的S形輥構造。在圖11A中，包角θ為180°。包角定義為在輥的中心在長絲首先接觸輥的點與長絲出輥的點之間測量的角度。在圖11B中，包角θ′小於180°。優選包角約180°或更大，因為能為長絲與輥之間提供更好的接觸與摩擦力，從而減少打滑。一般能用最大約270°的接觸角。
餵料輥22與22′以差不多相等的速度但如箭頭所示以相反方向旋轉，並要加熱到穩定化露點位置的溫度。優選餵料輥以約150-1000m/min的表面速度運轉。優選餵料輥保持在約室溫(一般約25℃)與約110℃之間的一個溫度下。如果餵料輥溫度太高，則長絲會粘在輥上，而如果餵料輥溫度太低，則無法獲得穩定的露點。或者長絲也能在兩組S形輥之間加熱，例如用蒸氣體噴咀(100℃)或其它加熱手段，如在兩組輥之間的某一局部點拉伸長絲。
然後讓拉伸長絲通過第二組輥，即S形輥24與24′的上下，兩輥以差不多相同的速度反向旋轉。拉伸輥的表面速度大於餵料輥22與22′的表面速度，因此為拉伸餵料輥與拉伸輥之間的長絲提供所需要的張力。拉伸輥的表面速度優選約2000-5000m/min。第二個拉伸輥24′的運轉速度可以略高於第一拉伸輥24的。在紡粘纖維有一個5-翼截面而且使用Hytrel3078與Crystar4446的聚合物組合的一個實施方案中，優選餵料輥速度為400-800m/min，拉伸輥速度為2500-3500m/min。
拉伸輥速度的設定要使纖維在餵料輥與拉伸輥之間以約1.4∶1-6∶1的拉伸比進行機械拉伸。優選拉伸比為3.5∶1-4.5∶1。業已發現，餵料輥與拉伸輥之間的拉伸比越大，則紡粘長絲及由其得到的紡粘織物獲得的彈性就越大。
以拉伸輥表面速度定義的最大運轉速度最高能達約5200m/min。速度高於該值時，會出現過多的長絲斷裂。當使用加熱的餵料輥時，在長絲離開餵料輥22′處(即纖維最熱處)附近的一個點上長絲被拉伸，而且先受到來自第二組輥子的張力，因而拉伸是在纖維接觸拉伸輥24之前完成的。優選拉伸後長絲的單絲旦數約2-5，但對於要求長絲具有約1-20旦的單絲數，這可能是一種有效的工藝，而不必作大的工藝改進。
餵料輥22與22′以及拉伸輥24與24′可任選地配備長絲「剝棉輥」23，它大大延續驅動輥的長度並在長絲剛離開各輥處的下遊輕輕接觸輥子。長絲剝棉輥23一般位於輥子的切向，但對於一臺給定的機器和一套工藝條件，使用剝棉輥所需的適當角度與安裝很容易由本領域內的技術人員確定。長絲剝棉輥23能由任何剛度合適的卡片或由在餵料輥或拉伸輥表面不會熔化的薄膜原料製成。業已發現，產自杜邦公司的Kapton薄膜和NOMEX紙都適用於本發明。剝棉輥有助於防止因斷纖引起的包輥，其途徑是通過剝離緊挨各輥表面的空氣界面層並將斷纖拋進空氣以落在纖網上使工藝正常進行而不形成包輥。
拉伸後，讓長絲通過一個前進或下拉噴咀26，它為防止長絲在拉伸輥上打滑提供所需要的張力。在從前進噴咀出來後，長絲上的張力得以鬆弛。對於某些硬翼聚合物，特別是玻璃化轉變溫度較低的那些聚合物，當長絲從噴咀出來時，形成某種程度的螺旋形捻度。屬硬聚合物並在拉伸中會永久變形的翼聚合物在拉伸狀態下是穩定的，因此當一天和尚撞一天鐘長絲從噴咀出來時不會發生明顯的收縮。如果長絲的溫度高於翼聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)，則在長絲從噴咀出來後，芯會因張力的鬆弛而有一定程度的回縮，所以當翼沿芯形成螺旋形構型時，長絲的長度就縮短。當硬聚合物是一種聚烯烴如線形低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯時，當長絲從前進噴咀中出來時，便會自發地形成一定程度的螺旋形捻度。當硬聚合物翼的Tg高於長絲從前進噴咀出來時的溫度時，一般基本上不會形成螺旋形捻度，直到進行另外的熱處理步驟。熱處理步驟一般在高於硬聚合物Tg的溫度下進行。在未形成明顯螺旋形捻度的情況下，翼基本上沿纖維長度縱向延伸，直到進行適當的熱處理。在形成螺旋形捻度時，翼形成沿纖維長度延伸的螺旋狀構型。螺旋形捻度可以是基本周向的(見圖1)或基本非周向的(見圖1B)。
前進噴咀26一般是一個吸絲噴咀，它除了保持拉伸輥上的張力以在長絲上施加均勻的拉伸力以外，還提供一股氣流，如空氣噴流，以帶走長絲並將它們推到移動收集器表面，如位於噴咀下面的帶28上，以便形成非織造纖網30。標準的細化噴咀，如傳統紡粘工藝中所用的狹縫噴咀，可用來作為前進噴咀。這類吸絲噴咀是本領域內周知的，一般包括一個拉伸垂直通道，通過該通道，長絲被從通道側面進來並向下流過通道的吸入空氣所拉伸。在不用拉伸輥的紡粘工藝中，吸絲噴咀為紡拉長絲提供拉伸張力，而在圖10所示的工藝中，餵料輥與拉伸輥提供拉伸張力。收集器28一般是一種多孔篩或稀鬆布。在帶的下面可以有一個吸氣箱或真空(未示出)，以除去來自前進噴咀的空氣並使長絲一旦沉積在帶上就定位在其上。
在本發明方法的一個第二實施方案中，可以取消拉伸輥，這樣前進噴咀就同時起拉伸噴咀和前進噴咀的作用，拉伸噴咀為拉伸噴絲頭表面附近的長絲提供拉伸張力(「紡拉」)，而前進噴咀把拉伸纖維引至收集器表面。相信圖10所示的拉伸輥工藝是優選工藝，因為該工藝能提供較高的拉伸張力以允許長絲在餵料輥與拉伸輥之間冷拉(「機械拉伸」)。機械冷拉所能達到的分子取向度一般比僅由紡拉達到的更高，冷拉發生在噴絲板表面附近的較高溫度下。相信圖10所示的拉伸輥工藝會比對應的拉噴工藝產生更高的螺旋形捻度和任選地更高的捲曲度。
雖然按照上述方法形成的紡粘長絲能在鋪成紡粘纖網之前具有某種程度的螺旋形捻度，但一般希望長絲或纖網在長絲拉伸之後還要經受進一步的熱處理步驟。熱處理步驟能在長絲形成非織造纖網之前或形成非織造纖網之後進行。熱處理溫度優選如下，當加熱介質是乾燥空氣時，約60℃-約120℃，當加熱介質是熱水時，約60℃-99℃，以及當加熱介質是高壓蒸氣時(例如在熱壓釜內處理纖網或纖維)，約101℃-約115℃。熱處理步驟優選在長絲不受大張力作用時進行。
在如圖10所示的紡粘工藝中，熱處理步驟可以包括將拉伸輥加熱到約60℃-約120℃範圍內的一個溫度下，或在拉伸輥與前進噴咀26入口之間使用大氣壓蒸氣。業已發現，長絲在張力作用下進行熱處理不能非常有效地產生高螺旋形捻度的長絲。優選用前進噴咀26中的加熱氣體(如熱空氣)實施熱處理步驟。當從加熱的前進噴咀中出來時，長絲上的張力就得以鬆弛並形成螺旋形捻度和任選地捲曲。或者，鬆弛熱處理也可以在纖維從前進噴咀出來後或被收集在成形帶上之後或在成形帶上被收集為紡粘纖網後通過加熱來進行。對紡粘纖網的熱處理步驟可與粘結步驟一道進行，例如用氣流粘結機或加熱凝固/軋花輥。當紡粘長絲具有非對稱截面時，該鬆弛步驟會導致形成三維捲曲和發展螺旋形捻度。
在長絲沉積在帶28上以後，所得纖網一般要在線粘結，以形成粘結的紡粘織物，然後卷繞在輥上。如果纖網是在線粘結的，則為形成螺旋形捻度長絲構型和任何三維捲曲的熱處理，優選在粘結前進行，以儘量增加螺旋形捻度和任選地發展捲曲。在粘結前可以用一個壓輥輕輕壓一下纖網。粘結能用熱粘結法實現，在其中纖網要加熱到低熔點聚合物組分軟化或熔化的一個溫度，使長絲彼此粘結或熔並在一起。例如，纖網可以在織物表面分立的粘結點上熱點粘結以形成內聚非織造織物。在一個優選實施方案中，採用熱點粘結或超聲點粘結。一般而言，熱點粘結包含在織物表面的分立點上加熱加壓，方法是，例如，讓非織造層通過一個帶圖形加熱壓延輥與一個光滑輥所形成的間隙。在熱點粘結期間，低熔點聚合物組分在與圖形加熱輥上凸起對應的分立區內部分地熔化，造成熔並粘結，把該複合材料的非織造層結合在一起，形成內聚粘結非織造織物。粘結輥的圖形可以是本領域內已知的任何圖形，且優選分立的點粘結。這種粘結可以是連續或非連續圖形，均勻或無規的點或它們的組合。粘結點可以是圓的、方的、矩形的、三角形的或其它幾何形狀。粘結尺寸和粘結密度要調節到實現所要求的織物性能。較高的粘結密度一般會降低非織造織物的拉伸性能。優選紡粘織物在機器方向與橫向上的彈性伸長至少約10％，更優選至少約30％。非織造纖網也能用氣流粘結法粘結，在其中讓加熱氣體，一般是空氣，通過纖網。氣體要加熱到一個足以軟化或熔化低熔點組分的溫度，使長絲在它們的交叉點上粘結。氣流粘結機一般包括一個接收纖維的多孔輥和一個圍繞多孔輥的罩。加熱氣體的流向是從罩通過纖網進入多孔輥。一般地說已氣流粘結的纖網比用熱點粘結法製成的纖網有更高的膨鬆度。
或者，也可以用包括液壓纏結(液壓針剌)和針剌(機械針剌)在內的非熱粘技術代替熱粘法。非織造纖網也能用樹脂粘結劑粘結。例如，可以用乳膠樹脂浸漬非織造纖網，例如在本領域內已知的浸-擠工藝或塗布工藝中。或者也能通過在非織造纖網上以一種圖形，例如分立點或線，塗布樹脂而斷斷續續地粘結。
用來製備彈性體紡粘織物的一種優選彈性體芯聚合物是產自杜邦公司的Hytrel共聚醚酯。例如包含一種Hytrel共聚醚酯芯和選自下列一組的翼聚合物的纖維是適用的聚對苯二甲酸1，4-丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、各種共聚酯、高密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯、全同立構或間同立構聚丙烯和聚(4-甲基戊烯-1)。Hytrel共聚醚酯彈性體也能與一種硬質非彈性體Hytrel聚合物組合在翼組分中，例如產自杜邦公司的Hytrel7246(彎曲模量570MPa)。硬和軟Hytrel聚合物按硬段與軟段的比例區分。
其它組合包括優選的Engage芯聚合物與線形低密度聚乙烯翼或高密度聚乙烯翼，這類組合適合形成適用於本發明非織造織物的螺旋形捻度。
取決於芯與翼聚合物的選擇，在某些情況下，芯聚合物將是最低熔點組分，而在另一些情況下，翼聚合物是最低熔點組分。對於Hytrel彈性體芯/聚對苯二甲酸，14-丁二醇酯翼、Hytrel彈性體芯/共聚酯翼、彈性體Hytrel/硬Hytrel翼、Engage芯/LLDPE翼和Engage芯/HDPE翼的組合，彈性體是最低熔點組分，因此熱粘是通過芯聚合物發生的。翼數與間距能選擇，以允許良好的熱粘結而不會在紡粘工藝期間引起粘輥或包輥等問題。對於Hytrel彈性體芯/高密度聚乙烯翼、Hytrel彈性體芯/線性低密度聚乙烯翼、Hytrel彈性體芯/聚對苯二甲酸丙二醇酯翼和Pellethane芯/HDPE翼的組合，翼聚合物是最低熔點聚合物組分，因此熱粘是通過翼聚合物發生的。當非織造織物是一種熱粘非織造織物時，優選最低熔點聚合物組分的熔點比另一種聚合物組分的熔點低至少10℃。當一種或多種聚合物組分沒有確定的熔點時，軟化溫度最低的聚合物組分的軟化溫度應比另一種聚合物組分的熔點(或軟化溫度)低至少10℃。
優選含聚酯-基翼和芯的纖維(例如共聚醚酯彈性體芯和聚酯翼)用於要求纖維有染色性或較高使用溫度如服裝的最終用途中。預期含聚烯烴-基翼與芯的纖維適用於不要求染色和使用溫度較低的最終用途，如尿布襯底之類。因此最好採用帶染色位置的聚合物。一個例子是Hytrel聚醚酯，在其中某些聚酯段含磺基間苯二甲酸酯的鈉鹽。含染色位置的聚合物可用在翼、芯或在兩者中。
用來形成包括梳理成網、氣流成網、溼法成網的非織造纖網在內的短纖維非織造纖網的短纖維，可以用本領域內已知的紡絲法形成。一般而言，要熔化可熔紡聚合物，然後將熔融聚合物從設計到能提供所要求纖維截面的噴絲板毛細孔中擠出。預並或後並噴絲板組件都能用。然後驟冷或用適當的介質，如空氣，凝固擠出纖維，以便從離開毛細孔的纖維中除去熱量。任何合適的驟冷法都能用，例如橫流或徑向驟冷。
圖12是一種能用來製造適用於切成短纖維以用來製備本發明的短纖維非織造纖網與織物的設備的示意圖。也能採用其它設備。一種熱塑性硬聚合物原料(未示出)可以在40處引進紡絲組裝件42，而一種熱塑性彈性體聚合物原料(未示出)能在41處引進紡絲組裝件42。這兩種聚合物可從噴絲板43中擠出成型為纖維44，噴絲板43有毛細孔，毛細孔已設計成給出所要求的多翼橫截面，然後以任何已知的方法，例如用冷空氣45驟冷纖維44，並用任何已知的技術在塗布器46處任選地用一種整理劑如任選地含一種硬脂酸鎂的矽油進行處理。然後在至少一個拉伸步驟中拉伸纖維，例如在餵料輥47(它能以150-1000m/min運轉)與拉伸輥48之間進行。拉伸步驟可以與紡絲步驟結合，以製成充分拉伸的紗線，或者也可以在其中紡絲與拉伸之間有一定推遲的分步工藝進行拉伸。對於纖維可進行任何所要求的拉伸(預設這一步會因斷纖而幹擾工藝)，例如，通過拉伸約3.0-4.5倍可產生完全取向的紗線。拉伸可以在約15-100℃進行，一般在約15-40℃。最終纖維在經過如下所述的部分鬆弛之後會具有至少約35％的煮煉後伸長。
拉伸纖維49能任選地被部分鬆弛，例如，用圖12中50處的蒸氣。在紡絲期間可進行任意程度的熱鬆弛。鬆弛越多，則纖維的彈性越好，且在下遊操作中出現的收縮越少。優選在拉伸纖維收絲前讓剛紡成的纖維熱鬆弛約1-35％拉伸纖維長度，這樣就能象處理典型的硬紗線一樣處理之。
然後可將經過驟冷、拉伸和任選地鬆弛的纖維51收集起來，方法是例如，以最大約4000m/min的速度收絲在卷繞機52上。如果多股纖維已紡出且經驟冷，則可匯聚並任選地交織纖維，然後以約4000m/min的速度收絲在卷繞機52上。或者，繞絲速度也可在約200-約3500m/min範圍內。
如前所述，多翼多組分纖維能以一種在紡絲與拉伸之間有一定推遲的分步工藝製造，以及拉伸纖維在切成短纖維之前並不收絲成包。一種熱塑性硬聚合物原料與一種熱塑性彈性體原料能如前所述被引進紡絲組裝件。這兩種聚合物能從已設計到能產生所要求多翼截面積的、最多有1500或更多毛細孔的噴絲板上擠出成型為纖維，並以任何已知方法，例如用冷空氣，驟冷，並任選地用任何已知的技術用整理劑如矽油或用硬脂酸鎂處理。紗線可以是由多纖組合成總旦數約50,000-750,000的絲束，任選地用一種第二整理劑處理，以約200-1000m/min的速度從驟冷區拉出，引進一個在其中對絲束施壓以提高堆砌密度的容器內，並儲存到拉伸與切斷。來自數個容器的未拉伸絲束可組合成總旦數約1,000,000-2,000,000的絲束並以約100-200m/min的速度引進一臺拉伸機，在此處，絲束在至少一個拉伸步驟中被拉伸3-4.5倍。將總旦數約300,000-500,000的絲束再儲存在容器內直到準備切割。來自數個容器的拉伸絲束可以組合成總旦數約750,000-2,000,000的絲束，以約50-250m/min的速度將其引進一個旋轉式切割機，切成短纖維長度並包裝成箱或成包。
用來製造梳理纖網的短纖維優選在梳理之前先捲曲。未捲曲纖維會產生纖維卡在梳理線齒間不易脫開之類的問題。捲曲可以在熱處理步驟中形成或纖維可以用機械法捲曲，例如在填塞箱內。一般地說，氣流成網法所用纖維的捲曲程度要比為梳理設計的低。用來製造氣流成網法纖網的纖維一般比梳理法中所用的纖維短，因為如果纖維太長，它們就會彼此纏結而且在氣流成網法中一般不能良好地分散。在溼法成網中所用的纖維優選具有低捲曲程度而且要切成短長度，以便獲得良好的分散並避免纖維纏結在一起。適用於各種短纖維纖網加工方法的纖維長度和捲曲程度是本領域內周知的。例如，對於氣流成網法纖網，優選未捲曲纖維長度在約0.5-1英寸(1.27-2.54cm)之間。對於梳理纖網，纖維的未捲曲長度一般約為1.5英寸(3.8cm)，但是常常用不同長度的混合體系，其中較長的纖維(如約3.8cm)用來攜帶一些較短的纖維(如短於2.54cm)。
在拉伸後的任何時刻，多翼多組分纖維要經過幹-或溼-熱處理，同時基本上完全鬆弛，以獲得所要求的拉伸與回復性能。這種熱處理可在纖維生產期間或纖維已加進多組分非織造織物之後，如在煮煉、染色等期間完成。以纖維或紗線形式進行的熱處理能用熱輥或熱箱或在噴-篩膨鬆步驟中進行。優選這類鬆弛熱處理在纖維已在非織造織物中後進行，那時就能象非彈性體纖維一樣加工；但是如果需要，纖維也可以在形成非織造織物之前進行熱處理並完全鬆弛，以形成螺旋形捻度。為了在最終織物中有更好的均勻性，纖維可作均勻熱處理和鬆弛。熱處理/鬆弛溫度可選擇如下當加熱介質是乾燥空氣時，約80℃-約120℃；當加熱介質是熱水時，約75℃-100℃；當加熱介質是高壓蒸氣時(例如在熱壓釜內)，約101-約115℃。較低溫度會導致很少或不發生鬆弛/不形成螺旋形捻度，較高的溫度又會熔化較低熔點的聚合物組分。熱處理/鬆弛步驟一般能在幾秒鐘內完成。多組分多翼纖維的煮煉後伸長能達到至少約35％，優選至少約55％。
為產生本發明所需的截面，要成形熔體聚合物從中擠出的毛細孔和孔如上所述。毛細孔或噴絲板鑽孔可以用任何適用的方法切削，如包括於此供參考的U.S.專利號5,168,143中所述的雷射切削、鑽孔、放電加工(EDM)、衝孔等，如本領域內周知。為很好控制本發明纖維的截面對稱性，可用雷射束加工毛細孔。噴絲板的毛細孔能具有任何合適的尺寸並被加工成連續(預並)或非連續(後並)的。非連續毛細孔可以通過鏜成圖形小孔獲得，這些圖形孔能允許聚合物在噴絲板表面以下並絲並形成本發明的多翼截面。
例如，截面如圖2所示的6-翼纖維可以用圖13、13A、13B和13C所示組件構型的預並噴絲板組件製造。聚合物按圖13中箭頭F方向流動。熔池板D擱在計量板C上，C又擱在分配板B上，B又擱在噴絲板A上，A由噴絲板支撐板E支撐。優選熔池板D和噴絲板支撐板E足夠厚且剛，這樣它們就能彼此緊壓在一起，以防聚合物從各板之間洩漏出來。板A、B和C優選足夠薄以便雷射打孔。為製造具有不同翼數的纖維，要在每塊板上形成適當數目的對稱分布孔。如圖13A所示，噴絲板A可包含6個對稱分布翼的噴絲板孔60，60與噴絲板上一個中心圓孔61相連。每個翼孔60沿其長度方向可具有寬度不同的段，如翼段62與63。如圖13B所示，分配板B能含有翼分配孔60′，60′漸漸變細成任選的狹縫65，65能連接分配孔與中心圓孔61′。圖13C中所示的計量板C可含有翼聚合物計量孔60″和芯聚合物計量孔61″。熔池板D可具有傳統設計。噴絲板支撐板E可帶孔，孔要足夠大並沿新紡出纖維的路徑喇叭形張開(例如以45-60°)，這樣纖維就不會接觸孔壁。這些板的布置要使芯聚合物從熔池板D流經計量板C的計量孔61″，流經分配板B的中心圓孔61′，流經噴絲板A的中心圓孔61，從噴絲板支撐板E的喇叭孔出來。同時，翼聚合物從熔體池板D流經計量板C的翼計量孔60″，流經分配板B的分配孔60′(在其中，如存在任選的狹縫65，則兩種聚合物首先彼此接觸)，流經噴絲板A的翼孔60，最後從噴絲板支撐板E的孔中流出。
在一個實施方案中，噴絲板組件要設計到使噴絲板沒有明顯的埋頭孔，這是指存在的任何埋頭孔長度(包括與許多噴絲毛細孔入口相連的任何凹進處)應小於噴絲板毛細孔長度的約60％，例如小於約40％。這樣就允許高聚物能直接被餵入噴絲毛細孔。多股聚合物流直接計量進噴絲板上成纖孔背面入口處的特定點消除了通常多股聚合物流要早在噴絲板孔之前就組合進餵料道時出現的聚合物遷移問題。該實施方案能用來熔紡適用於製造本發明非織造織物中要用的多翼短纖維的長絲。
噴絲板組件能加以改進以實現不同的多翼纖維，方法是，例如，為所要求的不同翼數改變毛細腿的數目、為生產不同單絲旦數的需要改變狹縫尺寸以改變幾何參數，或按需要採用各種不同的合成聚合物。
用圖13D中的計量板C′代替圖13C中的計量板C，能使形成的截面類似於上述圖13、13A、13B和13C的截面，但部分芯彈性體伸進翼，使纖維具有類似於圖8中所示的截面。計量板C′類似於計量板C，但計量板C′包括一套附加孔66，每翼一孔並位於每翼的中心線上。彈性體聚合物要餵至中心孔61″和孔66，使芯聚合物伸進翼。孔66要沿每個翼的中心線布置，其位置要使伸進翼並與芯彈性體組合的彈性體組分，即伸進的彈性體組分，不會被翼組合物包封，而能與芯餵料組合。
圖14A、14B和14C示意了一種預並紡絲板組件的紡絲板組件中孔的布置，它適合於製造翼伸進芯的雙組分3-翼纖維。參考圖14A，噴絲板A包含帶有3個直翼孔70的孔，各翼孔有寬度不同的兩段，以120°間隔的方式對稱分布在噴絲板中心圓孔71的周圍。參考圖14B，分配板B包含6-翼孔70′，且與以上噴絲板A同軸對準，使每個翼孔70′與噴絲板A上的一個翼孔對準。參考圖14C，計量板C包含翼孔70″和中心芯孔71″。計量板C還包含與分配板B的翼孔對準的芯聚合物孔72，分配板B的翼孔與噴絲板A的翼孔並不對準。計量板C與分配板B和噴絲板A對準，使計量翼孔70″與噴絲板翼孔70對準。由板構型如圖14A、14B和14C所示的紡絲組件紡成的纖維具有圖15所示的翼伸進芯的截面。
試驗方法在以上的敘述和以下的實施例中，採用下列試驗方法確定報告的各種特性與性能。ASTM是指美國試驗與材料協會。
在實施例2-5中所制纖維的拉伸性能(煮煉後伸長、煮煉後收縮率和煮煉後拉伸回復)測定如下。將長絲卷繞在一個54英寸(137cm)捲軸上製成5000旦(5550分特)絞紗。環狀絞紗的兩側包括在總旦數中。測量2g重(長度CB)和1000g重(0.2g/旦)(長度LB)起始絞紗的長度。將絞紗放在95℃水中處理30分鐘(「煮煉」)，測量2g重(長度CA起始)和1000g重(長度LA起始)的起始(煮煉後)長度。對1000g重的測量後，再在30秒後和2小時後測量2g重的附加長度CA30秒與CA2小時。煮煉後的絕對百分收縮率按100×(LB-LA)/LB計算。煮煉後的百分伸長率按100×(LA-CA30秒)/CA30秒計算。煮煉後的百分回復率按100×(LA-CA2小時)/(LA-CA起始)計算。
基礎重量是單位面積織物或片材的質量的量度，按ASTM D-3776測定並以g/m2為單位報告，該標準包括於此供參考。
Frazier空氣滲透率是在片材兩面所述壓差作用下通過片材的空氣流的量度，按ASTM D 737測量並以m3/min/m2為單位報告，該標準包括於此供參考。
彎曲模量按ASTM D 790方法1步驟B在23℃測定。
可回復伸長率對以下實施例6-8中製造的非織造織物在讓織物經過數個編程的伸長率循環後進行測定。將一個非織造樣品(1英寸寬×3英寸標距長(2.54×7.62cm))夾持在Instron設備上，以3英寸/分鐘(7.62cm/min)的速度拉伸，直到達到目標應變。在達到目標應變時，讓十字頭反向並以相同速度移到一起以鬆弛樣品上的應力。每個樣品以這種方式循環3次，然後停留30秒鐘。停留這段時間後，讓十字頭再次以3英寸/分鐘的速度分開，直到能檢測到一定的載荷。樣品在這一點的長度定義為永久變形，按以下方程計算永久變形(％)＝100×{(最終長度)-(起始長度)}/(起始長度)永久變形值為零表示100％可回復伸長率。可回復伸長率定義為(100％-永久變形％)。
為測定樣品在永久變形前能承受的伸長率，每個樣品都要如上所述進行試驗，但要夾持在儀器上並以遞增伸長率循環通過該試驗。例如，試驗樣品要在15％伸長率下循環3次，在25％伸長率下循環3次，然後在50％伸長率下循環3次，不要取下樣品。在每次循環結束時停留30秒鐘後測量永久變形，並以起始未受應力時的長度為基準進行計算。對下列實施例報告累計永久變形。例如，為獲得25％伸長率時的永久變形，樣品要在15％伸長率下循環3次(停留30秒)，再在25％伸長率下循環3次(停留30秒)。報告值是在25％伸長率循環結束時測得的值。
在上述伸長率試驗中，記錄樣品拉伸過程中(加載)和應力鬆弛過程中(卸載)樣品被拉到不同點時所需要的力。記錄這兩個測量值，作為織物「彈性能力」(回復能力)的指示。在該部分，把25％伸長率第3次循環所測定的值進行比較。對於每個樣品要比較在拉伸到25％伸長率的過程中在15％伸長率的力(15％時的加載荷)與在伸長率降為0％過程中在15％伸長率的力(15％時的卸載荷)。
實施例實施例1用圖16中所示的預並噴絲板孔形紡成有一個基本圓形的彈性體芯和5個圍繞芯對稱分布的硬聚合物翼的雙組分多翼長絲。圖中所示的毛細孔尺寸列於下表1(E和Eφ代表形成翼端的半圓的直徑)。
表1噴絲板毛細孔尺寸

彈性體芯聚合物是產自杜邦公司的Hytrel3078共聚醚酯樹脂(彎曲模量28MPa)。「硬」聚合物是產自Equistar Inc.(Cincinnati，OH)的高密度聚乙烯(HDPE)，商品名H-5618HDPE。Hytrel3078聚合物要在105℃真空烘箱內烘到溼含量低於50ppm。
將這兩種聚合物分別擠出並計量到一個含34個紡絲毛細孔分布在兩個同心圓上、加熱到235℃的紡絲組裝件。一疊分配板將這兩種聚合物組合成芯-翼構型並餵進噴絲板毛細孔。每孔的產率為1.07g/min。Hytrel3078聚合物佔總量的60重量％，而HDPE佔40重量％。
用約2m長的橫流驟冷區內的冷空氣驟冷冷卻出自噴絲板的絲束。然後將長絲餵入一組2個直徑8英寸(20.3cm)的驅動餵料輥。長絲包在餵料輥上。該輥以698m/min的速度運轉並保持30℃的溫度。然後將長絲餵至一組兩個直徑8英寸(20.3cm)的驅動拉伸輥。在拉伸輥上包10圈，該輥以3000m/min的速度運轉，溫度為30℃。出自拉伸輥的長絲收集在捲軸的硬紙板芯上。34根長絲束的總旦數為110(120分特)。
將每個繞有110旦(120分特)34根長絲的紗線的6個筒子一起解卷，以形成660旦(720分特)絲束。由於HDPE翼聚合物較低的玻璃化轉變溫度，當它們從芯上解卷下來時，長絲形成一維螺旋形捻度構型而基本上無三維捲曲。將該絲束餵進一臺Lummus Fiber Cutter(MarkIII型)，把紗線切成1英寸(2.54cm)長。以標準方法調節切線機，以儘量減少切割操作中的絲束斷線數。這種纖維在切割操作中不會捲曲。纖維上不塗整理劑，對切割纖維不進行開松工藝步驟。將切好的纖維收集在袋內。
將切好的纖維輸送到Rando Webber實驗室氣流成網機上(40B型)。餵流風扇轉速為1700rpm，壓力風扇轉速為2000rpm，以及真空風扇轉速為2000rpm。餵料輥以1.3英尺/min(0.4m/min)運轉，將纖維餵入轉速為1700rpm的粘皮輥。纖網收集在以5碼/min(4.6m/min)運動的凝棉網上。室內溼度控制在55％，以儘量減少成網操作期間的靜電作用。在這些工藝條件下所形成纖網的基礎重量為約2盎司/碼2(68g/m2)。
取一塊未凝固纖網送至實驗室液壓纏結單元，在此處用水噴頭凝固該纖網以形成非織造織物。用100目金屬篩在兩面都纏結該纖網。在第一面上用7個水噴頭和200-2000磅/英寸2(1378-13,780kPa)的階梯式壓力譜加工該纖網。在第二面上用7個水噴頭以200-1800磅/英寸2(1378-12,400kPa)的階梯式壓力譜加工該纖網。每個水噴條由0.005英寸(0.127mm)的孔以線陣列組成，線孔密度為40孔/英寸(15.7孔/cm)。樣品經空氣乾燥，基礎重量為75g/m2，Frazier空氣滲透率為425英尺3/min/英尺2(129.5m3/min/m2)。用手將織物拉伸到30％伸長率後，織物表現出90％的瞬時回復率，在30秒鐘內基本上達到100％回復率。在織物的所有方向上觀察到相同的回覆程度。該樣品具有類似織物的柔軟手感，這是聚乙烯基非織造織物的特性，即沒有彈性體基非織造織物典型的似彈性體橡膠手感。
實施例2-5用圖13、13A、13B和13D中所示的5-翼型噴絲板和圖12中所示的工藝但不用蒸氣鬆弛的方法紡成單絲雙組分紗線，它含有一個彈性體芯和5個對稱分布在芯周圍的翼，芯伸入翼(見圖6)。R1/R2(見圖2)在約1.35-1.4之間。
翼聚合物是產自杜邦Polimeros LTDA(Camacari，Brazil)的Camacari尼龍6，商品名VISCOSIDADE 3.14IV，報告的相對粘度為55，以及芯聚合物是Atofina Chemicals(Philadelphia，Pa)提供的Pebax3533SN聚醚嵌段聚醯胺彈性體。翼聚合物含5重量％尼龍12，以促進與芯聚合物的內聚粘結。以420m/min的紡絲速度和3.5倍的拉伸比生產每根單絲25旦(28分特)的長絲並卷繞成線包。長絲在拉伸後塗上一種水分散矽整理劑。芯部佔單絲總截面的60體積％。觀察到該長絲的煮煉後伸長為101％，煮煉後的絕對收縮率為27.6％，以及煮煉後的回覆率為95％。
用標準切割法將長絲切成3.0英寸(7.6cm)或1.5英寸(3.8cm)長。在切割過程中不加熱。讓短切纖維在熱壓釜內經受熱處理以收縮纖維並激活螺旋形捻度。將雙組分3-英寸(7.6cm)長和1.5英寸(3.8cm)長的短切纖維各3磅分別放在布袋內，然後將該袋裝纖維放進熱壓釜在240°F(116℃)加壓蒸氣中處理20分鐘。然後將袋裝纖維放進一個翻滾式乾燥機在100℃處理30分鐘。加工後，觀察到該纖維已收縮到其原長的約一半，即從3英寸(7.6cm)縮到1.3英寸(3.3cm)，或從1.5英寸(3.8cm)縮到0.65英寸(1.7cm)長。經熱壓釜處理過的纖維因熱處理而形成螺旋形捻度，觀察到纖維翼圍繞纖維軸隨介入的反轉結在交替方向上螺旋扭轉。這種纖維沒有明顯的三維捲曲，即只要低於6％的伸長就能拉直纖維軸。
用手工將經熱壓釜處理過的纖維基本均勻地噴灑在適合於放進Carver平板壓機的圖形粘結板表面，形成點粘非織造片材。用Kapton聚醯亞胺薄膜復蓋該板，以防纖維熔體粘結在板上。在實施例5中，用50/50重量比的7.6cm和3.8cm熱壓處理過的短切纖維的共混物。該短切纖維共混物的製備方法是用手工將纖維分散在一起並在一個袋內搖幌該纖維混合物。圖形點粘板有9％粘結面積，高0.015英寸(0.4mm)的粘結點0.05英寸×0.05英寸(1.3mm×1.3mm)見方，總共1296個粘結點，粘結點間距為0.11英寸(2.8mm)。用一塊也復蓋了Kapton聚醯亞胺薄膜的光滑板蓋在已鋪有短切纖維的圖形粘結板上，放進Carver平板壓機，用概括在下表2中的條件進行粘結。
表2點粘條件

業已觀察到，從鬆弛構型的雙組分預收縮短切纖維形成纖網的熱點粘法是獲得高伸長率、具有乾燥手感織物的手段。已發現該5-翼雙組分纖維是通過其能熔化流動形成點粘的可熔芯自粘結的，而在粘結點之間的纖維保持其預粘結彈性特點。纖維-纖維間的粘結足以保持織物的整體性，即使將樣品織物從熱粘後粘得非常結實的Kapton片上撕下來。壓制後樣品表現出乾燥織物狀手感和良好的彈性伸長/回復性。已經觀察到過度粘結或粘結面積太大都會降低可下垂性，更具薄膜狀手感。觀察到樣品是薄而非膨鬆的，且因此而具有優化的dpf、切割長度和鋪排結構，有可能宜作薄的外套織物。
實施例6-7這兩個實施例描述從雙組分纖維製造手工樣品的方法，所述纖維包含一個彈性體共聚醚酯芯和多個硬共聚醚酯翼。
用圖12所示的設備從含有10個毛細孔的預並噴絲板紡成含有一個基本上如圖2所示的對稱6-翼截面的雙組分連續長絲，以形成每根含10根長絲的紗線。預並噴絲板組件包含圖13A-E所示的一疊板，其中噴絲板、分配板和計量板基本上如圖13A-13C所示。噴絲板有10個孔，每孔有6個翼，圍繞對稱中心按60°對稱分布，用U.S.專利號5,168,143所述的方法形成。如圖13A所示，每個翼孔是直的，其長軸中心線通過對稱中心，從翼端到噴絲板中心圓孔2(直徑0.008英寸)的圓周的長度為0.0233英寸，圓孔半徑的原點與對稱中心相同。在噴絲板毛細孔入口處無埋頭孔。從端點到0.010英寸翼長處寬為0.0035英寸；其餘0.0133英寸長的寬為0.0024英寸。每個翼端是以端寬一半為半徑的半圓。
彈性體芯聚合物是產自杜邦公司的Hytrel3078共聚醚酯(彎曲模量28MPa)，硬翼聚合物也是產自杜邦公司的Hytrel7246共聚醚酯(彎曲模量570MPa)。纖維包含50重量％芯聚合物和50重量％翼聚合物。聚合物在255℃用下表3內所列的紡絲條件擠出。空氣驟冷後，塗布紡絲整理劑(DY-19(K3053)，產自Gouston Technologies ofMonroe，NC，用10％的濃度，塗布速度1cm3/min)。長絲經拉伸後不做蒸氣處理。
表3

從筒子上順長度方向分開纖維，用手工以約90°正交鋪層形成纖網。從每一種紗線樣品形成2張纖網。由實施例6的纖維形成的纖網的平均基礎重量約5.9盎司/碼2，而由實施例7的纖維形成的纖網的基礎重量為約4.1盎司/碼2。纖網在粘結前先在100℃處理10分鐘，以激活螺旋形捻度。纖網用加熱壓延輥以5.2m/min的線速度進行熱點粘結。下輥是一個光滑金屬輥，上輥有一種產生約34％粘結面積的方塊圖形。粘結條件概括在下表4中。粘結好的織物可下垂並具有柔軟的非橡膠狀手感以及良好的可回復伸長率，即使拉伸到50％。
可回復伸長率的測量方法是讓織物通過數個編程的伸長率循環，如以上試驗方法所述。累積永久變形報告在下表4中。例如，為了獲得表4中報告的25％的值，樣品要在15％經受3次循環(停留30秒)，再在25％經受3次循環(再停留30秒)。所報告的值是在25％循環結束時的測量值。用分別在實施例6和7中製備的兩個樣品測量兩個不同方向—沿纖維軸向(實施例6a和7a)和與兩個纖維軸成45°的方向上(實施例6b和7b)的累積永久變形。
表4非織造織物的永久變形

回復能力按前述方法測量並報告在下表5內。
表5回復能力

實施例8用圖16所示的噴絲板孔型紡成雙組分多翼紡粘長絲，該長絲有一個彈性體圓芯和5個對稱分布在芯周圍的翼。毛細孔尺寸示於表1。噴絲板毛細孔的長度為0.025英寸(0.064cm)，埋頭孔直徑為0.125英寸(0.318cm)。所用噴絲板呈矩形，總共有1020個毛細孔(20排，每排51根長絲)。毛細孔分布在504mm×113mm範圍內。20排毛細孔分布在噴絲板表面504mm×113mm矩形面積內。
彈性體芯聚合物是產自杜邦公司的Hytrel3078共聚醚酯樹脂(彎曲模量28MPa)。「硬」翼聚合物是Hytrel7246共聚醚酯樹脂(彎曲模量570MPa)，也產自杜邦公司。Hytrel3078和Hytrel7246聚合物在105℃立式料鬥乾燥器內烘乾。紡絲時兩種聚合物的溼含量都低於50ppm。
將這兩種聚合物分別擠出並計量到上述有1020毛細孔的紡絲組裝件。該紡絲組裝件的溫度保持在265℃。一疊分配板將兩種聚合物組合成芯-翼構型並餵進噴絲毛細孔。每孔的聚合物總產率為1.00g/min。Hytrel3078芯聚合物佔該產率中的60重量％，而Hytrel7246聚合物佔該總產率的40重量％。
出自噴絲板的長絲要在一個約18.5英寸(47cm)長的同向驟冷區內用冷卻空氣驟冷(12℃)冷卻。然後將長絲簾拉過一套如圖17所示的6個拉伸輥。2個換向輥17a和17b用來便於拉伸。所有輥(6個拉伸輥和2個換向輥)都保持在室溫(約26℃)。2個換向輥的表面直徑為6.50英寸。6個拉伸輥的表面直徑為9.25英寸(23.5cm)。8個輥的表面速度如下換向輥17a450m/min拉伸輥17c550m/min拉伸輥17d700m/min拉伸輥17e800m/min拉伸輥17f1600m/min拉伸輥17g1750m/min拉伸輥17h1900m/min換向輥17b2050m/min出自第二個換向輥17b的纖維要餵至一個展寬噴絲板整個寬度的狹縫吸纖器噴咀18。將壓力為40psig的壓縮空氣輸進該噴咀。出自狹縫噴頭的長絲簾被收集在一個移動的金屬線帶上。在移動帶下方施以真空以便固定帶上的長絲。將長絲收集在聚酯導布片上並卷繞在非粘結輥的繞線筒上。帶速要調節到使形成織物的基礎重量為105g/m2。
該樣品具有良好的織物狀柔軟手感，這是「硬」或半結晶聚合物的特性；也就是說，該樣品沒有橡膠狀彈性體手感。
將該手工樣品從紡粘纖網中心切開並離線粘結。顯微鏡觀察揭示4個翼是硬Hytrel聚合物，而第5個翼是用來形成芯的彈性體Hytrel聚合物。用下表6所示的條件在一個點粘壓延輥上將這些樣品以26m/min的線速度粘結。壓延輥有一個光滑金屬下輥和一個十字棒圖形復蓋29％面積的上輥。
熱處理激活這些纖維中的螺旋形捻度。由於在點粘過程中非織造樣品要暴露在熱中，該實施例的實施方式要比較該工藝中不同點的加熱作用。在粘結前將纖網加熱到100℃、不另外加熱或粘結後再加熱到100℃，如下表6所示。
表6粘結條件

業已發現所有樣品織物在拉伸到它們原長1.5倍後都有較低的永久變形，如表7所示。雖然加熱順序對永久變形幾乎沒有影響，但測得彈性與回復能力有差別。這一點能從下表8看到，該表比較了拉伸樣品(加載)所需的力和伸長率減小時樣品所施的回覆力。在該表中，我們比較了在25％伸長率試驗中的第3次循環期間測得的值。報告了在拉伸到25％伸長率的過程中伸長率達到15％時的力(在15％時的加載荷)和在伸長率降到0％的過程中伸長率達到15％時的力(在15％時的卸載荷)。
表7紡粘織物的永久變形

表8回復能力

很顯然，來自熱點粘結的熱量能足以產生彈性織物。粘結前/後所施的熱以及粘結條件本身(溫度、速度、壓力)都能進行優化，以達到不同應用所需的彈性性能範圍。
權利要求
1.一種包含合成多組分纖維的非織造纖網，所述纖維有一根聚合物軸芯和多個附著在該芯上的聚合物翼，所述翼以基本螺旋形捻度構型沿芯的長度方向延伸。
2.按照權利要求1的非織造纖網，其中所述軸芯包含一種熱塑性彈性體聚合物且至少一個翼包含一種其彈性小於所述熱塑性彈性體芯聚合物彈性的熱塑性聚合物。
3.一種包含合成多組分纖維的非織造纖網，該多組分纖維包含一個軸芯和多個附著在芯上並沿芯長度方向延伸的翼，所述芯包含至少一種熱塑性彈性體聚合物以及所述翼包含至少一種可永久拉伸的熱塑性非彈性體聚合物。
4.按照權利要求3的非織造纖網，其中所述纖網是一種彈性纖網以及所述翼圍繞彈性體芯以螺旋形捻度構型分布。
5.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中多組分纖維包含3-8個翼以及翼聚合物與芯聚合物的重量比在約10/90-約70/30範圍內。
6.按照權利要求5的非織造纖網，其中多組分纖維有一個對稱截面。
7.按照權利要求6的非織造纖網，其中所述纖維基本上具有一維螺旋形捻度。
8.按照權利要求5的非織造纖網，其中多組分纖維有一個不對稱截面。
9.按照權利要求8的非織造纖網，其中多組分纖維具有三維捲曲。
10.按照權利要求3或4的非織造纖網，其中非彈性體聚合物選自下列一組聚醯胺、非彈性體聚烯烴和聚酯，以及彈性體聚合物選自下列一組聚氨酯、彈性體聚烯烴、聚酯、苯乙烯熱塑性彈性體和聚醚醯胺。
11.按照權利要求3或4的非織造纖網，其中彈性體聚合物選自下列一組乙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/乙烯-丁烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)嵌段共聚物和苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)嵌段共聚物。
12.按照權利要求10的非織造纖網，其中非彈性體聚合物選自下列一組a)聚(己二醯六亞甲基二胺)及其與2-甲基五亞甲基二胺的共聚物和b)聚己內醯胺，而彈性體聚合物是聚醚醯胺。
13.按照權利要求10的非織造纖網，其中非彈性體聚合物是一種非彈性體聚酯，而彈性體聚合物是一種彈性體聚酯。
14.按照權利要求13的非織造纖網，其中非彈性體聚酯是一種非彈性體聚醚酯，而彈性體聚酯是一種彈性體聚醚酯。
15.按照權利要求13的非織造纖網，其中非彈性體聚酯選自下列一組聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯和聚對苯二甲酸1，4-丁二醇酯及它們的共聚物，以及彈性體聚合物是一種彈性體聚醚酯。
16.按照權利要求10的非織造纖網，其中非彈性體聚合物是一種非彈性體聚烯烴，而彈性體聚合物是一種彈性體聚烯烴。
17.按照權利要求10的非織造纖網，其中非彈性體聚合物是一種非彈性體聚烯烴，而彈性體聚合物是一種聚氨酯。
18.按照權利要求8的非織造纖網，其中翼被不等角度分開。
19.按照權利要求8的非織造纖網，其中至少一個翼包含一種不同於至少一個其它翼的聚合物。
20.按照權利要求8的非織造纖網，其中至少一個翼包含一種彈性體聚合物。
21.按照權利要求6的非織造纖網，其中至少兩個翼包含一種彈性體聚合物。
22.按照權利要求20的非織造纖網，其中至少一個翼中的彈性體聚合物包含該翼的至少一部分表面。
23.按照權利要求21的非織造纖網，其中至少兩個翼中的彈性體聚合物包含至少兩個翼的至少一部分表面。
24.按照權利要求20的非織造纖網，其中至少一個翼基本由與芯相同的彈性體聚合物組成。
25.按照權利要求8的非織造纖網，其中至少一個翼具有與至少一個其它翼不同的形狀。
26.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中芯在其表面上包括一個在翼與芯接觸點之間的非彈性體聚合物鞘。
27.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中至少一種翼聚合物或芯聚合物伸進另一種聚合物。
28.按照權利要求27的非織造纖網，其中芯的外半徑為R1，內半徑為R2，以及R1/R2大於約1.2。
29.按照權利要求27的非織造纖網，其中至少一個翼機械鎖扣在芯上，使得至少一種聚合物具有至少一個突出部分，該突出部分包括一個較粗的遠端段和一個縮頸段，連接至少一種聚合物的遠端與其餘部分，在其中形成至少一個頸縮部分。
30.按照權利要求28的非織造纖網，其中每個翼都機械鎖扣在芯上。
31.按照權利要求1-4中任何一項的非織造纖網，它還包含第二纖維。
32.按照權利要求31的非織造纖網，其中第二纖維是單組分纖維。
33.按照權利要求32的非織造纖網，其中第二纖維選自聚酯纖維與聚烯烴纖維。
34.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中多組分纖維是連續長絲。
35.按照權利要求34的非織造纖網，其中多組分纖維是紡粘長絲。
36.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中多組分纖維是短纖維。
37.按照權利要求2或4的非織造纖網，其中彈性體芯聚合物的彎曲模量小於約96,500kPa。
38.按照權利要求37的非織造纖網，其中彈性體芯聚合物的彎曲模量小於約58,600kPa。
39.按照權利要求2的非織造纖網，其中彈性體芯聚合物的彎曲模量小於約58,600kPa，且至少一個翼包含一種彎曲模量至少58,600kPa的彈性體聚合物。
40.按照權利要求39的非織造纖網，其中至少一個翼包含一種彎曲模量在58,600kPa與約96,500kPa之間的彈性體聚合物。
41.按照權利要求40的非織造纖網，其中至少一個翼包含一種彎曲模量約82,700kPa-96,500kPa的彈性體聚合物。
42.按照權利要求32的非織造纖網，其中單組分纖維基本上由非彈性體聚合物組成。
43.按照權利要求1-4中任何一項的非織造纖網，其中該非織造纖網是一種粘結纖網。
44.按照權利要求43的粘結非織造纖網，其中所述纖網用選自下列一組的方法粘結熱點粘結、超聲粘結、氣流粘結、樹脂粘結、液壓針剌和機械針剌。
45.按照權利要求1或4的非織造纖網，其中螺旋形捻度基本上是周向的。
46.按照權利要求1或4的非織造纖網，其中螺旋形捻度基本上是非周向的。
47.一種形成彈性非織造纖網的方法，該方法包含將權利要求3的纖網進行加熱的這一步驟。
48.按照權利要求47的方法，其中非織造纖網包含多組分纖維與第二纖維的共混物。
49.按照權利要求48的方法，其中第二纖維包含單組分纖維。
50.按照權利要求49的方法，其中單組分纖維基本上由一種非彈性體聚合物組成。
51.按照權利要求1-4中任何一項的非織造纖網，其中軸芯的截面形狀選自下列一組基本圓形、橢圓形和多邊形。
52.按照權利要求51的非織造纖網，其中軸芯基本上是圓形。
53.按照權利要求51的非織造纖網，其中軸芯基本上是多邊形。
54.一種形成非織造纖網的方法，包含下列步驟熔紡許多連續多組分長絲，長絲包含一個彈性體芯組分和多個附著在芯上並沿芯長度方向基本連續延伸的非彈性體可永久拉伸翼組分；在一個驟冷區用一種氣體使長絲驟冷；讓長絲通過一個氣體噴咀，噴射氣體提供拉伸長絲的拉伸張力；以及讓長絲沉積在位於氣體噴咀以下的移動收集器表面，以形成多組分長絲的非織造纖網。
55.按照權利要求54的方法，其中噴射氣體要加熱到在長絲沉積在收集器表面上之前足以使多組分長絲形成基本螺旋形捻度構型的溫度。
56.一種形成非織造纖網的方法，包含下列步驟熔紡許多連續多組分長絲，長絲包含一個彈性體芯組分和多個附著在芯上並沿芯長度方向基本連續延伸的非彈性體可永久拉伸的翼組分；在一個驟冷區用一種氣體使該長絲驟冷；讓長絲以單圈上下交替地通過至少兩個S形餵料輥；讓長絲以單圈上下交替地通過至少兩個S形拉伸輥，拉伸輥旋轉的表面速度大於餵料輥的表面速度，使得長絲在餵料輥與拉伸輥之間被拉伸；讓拉伸後的長絲通過一個氣體噴咀；以及讓拉伸後的長絲沉積在位於氣體噴咀下面的移動收集器表面，以形成多組分長絲的非織造纖網。
57.按照權利要求56的方法，其中餵料輥的溫度維持在約25℃-約110℃之間。
58.按照權利要求56的方法，其中拉伸輥要加熱到約60℃-約120℃之間的溫度。
59.按照權利要求56的方法，其中噴射氣體要加熱到在長絲沉積到收集器表面之前足以使多組分長絲形成基本螺旋形捻度構型的溫度。
60.按照權利要求54或56的方法，還包含以下一個步驟將非織造纖網加熱到足以使長絲形成基本螺旋形捻度構型的溫度。
61.按照權利要求60的方法，還包含以下一個步驟在纖網已被加熱到使長絲形成基本螺旋形捻度構型之後將該非織造纖網粘結。
62.按照權利要求60的方法，還包含在加熱纖網之前將非織造纖網粘結的步驟。
全文摘要
本發明涉及含聚合物多組分纖維的非織造織物，所述纖維包括一個芯組分與多個附著在芯上的翼組分。聚合物芯組分的彈性大於至少一個翼聚合物組分的彈性。纖維呈螺旋形捻度構型，其中多個翼基本上繞芯呈螺旋形。在一個優選實施方案中，該非織造織物具有彈性拉伸與回復性和類似於織物的手感。
文檔編號D01F8/04GK1561412SQ02819061
公開日2005年1月5日 申請日期2002年9月27日 優先權日2001年9月28日
發明者V·班薩爾, M·C·達維斯, T·M·福德, D·F·馬索達, E·N·魯迪西爾, H·V·薩米爾森, H·辛, G·P·維克斯 申請人:納幕爾杜邦公司