CN1069890A - 能够自然传输液体的纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是能够在其表面上自然传输例如 象水这样的水性液体的某种液体的纤维。为了传输 液体以更有效地利用物品的吸湿部分，能够把这种纤 维，特别是以纤维束的形式放入象尿布这样的吸湿物 品中。这种纤维能够以合成的方式用吸湿材料来涂 覆。

Description

本发明涉及其表面能自然传输水的纤维和由这种纤维构成的有用结构。

目前已有的吸湿物品象：尿布、卫生巾、大小便失禁用的三角裤等在吸收例如尿和血液等水性液体方面是很有效的。但是，在使用这种物品典型的情况下在接触区渗透达到饱和而从该接触区移开的其它部位却保持干躁。其结果是没有充分利用这种物品整个部分的全部吸收能力。因此，非常需要一种改进的方式将水性液体从吸湿物品的接触区传输到其它区域以便更彻底地利用物品的全部吸湿能力。

存在几种液体在纤维状结构中流动的因素。织物中细孔结构的几何形状（毛细现象）、因体表面的特性（表面自由能、接触角）、固体表面的几何形状（表面粗糙度、沟槽等）、固体表面的化学/物理处理（苛性水解、等离子处理、接枝、疏水/亲水整理的应用）以及流体的化学特性都能影响液体在纤维状结构中传输。

传输液体（此处的另一种叫法为“毛细管性”）和保持液体的能力是保健消费者选择例如尿布、成人大小便失禁用品和妇女卫生用品的吸湿芯的两个重要特征。要将吸湿芯设计得尽可能避免吸入的液体渗漏并选择用最佳的吸湿材料。在传统的尿布中，是利用毛细作用通过多孔的短纤维浆芯吸收液体的。在短纤浆的孔中能保持大量液体而且还可以通过在吸湿芯上增加超吸湿聚合物来加强。与单独使用短纤维浆相比，这些超吸湿聚合物特别有利于在重压下保持液体。尿布和成人大小便失禁用品的吸湿芯不能充分从人体两腿分叉区吸收液体从而完全避免液体漏出。典型地，尿布中的3-7%，妇女卫生用品的约30%和成人大小便失禁用品的33～40%都有渗漏问题。渗漏是消费者抱怨这些产品的头号理由。解决渗漏问题是这些产品的生产厂家最重要的问题。

已公开的种种H形产品如下：

1964年2月11日题为“未取向聚烯纤维”的3，121，040号美国专利;

1972年3月21日题为“喷丝板”的3，650，659号美国专利;

1961年6月14日题为“高膨体纤维材料”的870，280号美国专利。

已转让给Eastman  Hodak公司的题为“喷丝孔和其中的回翼（Four-Wing）纤维截面”的4，707，409号美国专利描述了一种喷丝板，该喷丝板具有由两个相交槽确定的孔，而且每个相交槽又是由三个顺序连接的方形截面依次确定。

此外，在由菲利浦et  al申请、1990年10月18日公开的题为“能够自然传输流体的纤维”的WO90/12/30号PCT国际公开专利申请中公开了其表面能自然传输水的纤维和由这种纤维构成的有用结构。

而且传统的纤维卷曲是由填塞箱式卷曲机械完成的。该方法会损坏所发明的纤维截面成或使其畸变。这种截面畸变降低了纤维传输和保持液体的能力。

在已有技术中有多种螺旋式卷曲纤维的方法。例如，3，681，188号美国专利描述了一种螺旋形卷曲的聚（亚丙基对苯二酸酯）纺织纤维。3，584，103号美国专利描述了用不对称双折射穿越纤维直径方式制作的螺旋形卷曲聚（亚丙基对苯二酸酯）纤维的方法。3，623，939号美国专利公开了一种卷曲的合成纤维。由此展现了纤维的H形截面。

可以用能吸收液体的和传输液体的超吸湿聚合物涂覆纤维。更好的是，用空气骤冷具有对称长轴和短轴的纤维，空气流垂直于纤维的长轴。

本发明的目的在于提供一种能在其表面上自然传输水的合成纤维，其中所述的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜-0.7

其中θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角（advancing contact angle），需要的话还要对该薄膜进行相同的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，r是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸。

本发明还进一步提供一种能够在其表面上自然传输水的合成纤维，其中所说的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜0

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，r是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸。

而且其中当对从合成尿试液贮存器沿着20厘米长的斜坡道到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿体的液体进行测量时，其中所述纤维中的液体向上的流动量值为2-60立方厘米/克/小时（CC/g/hr）。

本发明还进一步提供一种其表面能自然传输水的合成纤维，其中所述的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜0

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，R是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸，在纤维不是X形或H形纤维的条件下，θ_a为21～23度，最好是22度，cosθ_a是0.8～1.0，最好是0.9，而且X系数为1.7～1.9，最好是1.8。

最好是：

$r_{\mathrm{LA}}\·\frac{12\mathrm{\π}\·{10}^4}{\sqrt{P}}\·\sqrt{\mathrm{dpf}}\·(1-X\cos {\mathrm{\θ}}_a)\≤-0.3,$

其中γ_LA是以达因/厘米为单位的在空气中的水的表面张力，p是纤维密度，以克/立方厘米为单位，dpf是单纤维的旦尼尔。

较好的是X大于1.2，更好是在1.2和1.5之间，最好是在1.5和3之间。最好是使纤维具有2～60立方厘米/克/小时的向上流动量值。

最好是利用空气骤冷来获得螺旋形卷曲的纤维，所述空气垂直于纤维的长轴流动。

此外，最好在纤维表面涂覆一层或多层亲水性润滑剂。

图1是本发明的吸湿纤维的三维示图，它说明当传输液体时在纤维槽外部的超吸湿材料膨胀的状态。

图1A说明在椭园形形成之后t＝0不能进行自然传输的传统纤维上的水性液滴变化情况。角度θ表示液滴和纤维的典型接触角。箭头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图1B表示在时刻t₁（t₁＞0）时在不能自然传输的传统纤维上的水性液滴的变化情况。角度θ保持与图1A相同。箭头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图1C表示在时刻t₂（t₂＞t₁）时在不能自然表面传输的传统纤维上的水性液滴的变化情况。角度θ保持与图1A相同。箭头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图2A表示在时刻为0时，刚刚与能进行自然传输的传统纤维相接触的水性液滴的变化情况。简明头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图2B说明在时刻t₁（t₁＞0）时，在能进行自然传输的纤维上的水性液滴的变化情况。箭头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图2C说明在时刻t₂（t₂＞t₁）时，在能进行自然传输的纤维上的水性液滴的变化情况。箭头标出的“LFA”表示液体-纤维-空气界面的位置。

图3是对生产能自然传输的纤维很有用的喷丝板的喷丝孔示意图。

图4是对生产能自然传输的纤维很有用的喷丝板的喷丝孔示意图。

图5是对生产能自然传输的纤维很有用的喷丝板的喷丝孔示意图。

图6是对生产能自然传输的纤维很有用的喷丝板的喷丝孔示意图。

图6B是对生产能自然传输的纤维很有用的喷丝板的喷丝孔示意图。

图7是具有两个重复单元的喷丝板的喷丝孔示意图，两个重复单元是由图3所示喷丝孔端和端相连构成。

图8是具有四个重复单元的喷丝板的喷丝孔示意图，两个重复单元是由图3所示喷丝孔端和端相连构成。

图9是用具有图3所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例1中描述）。

图10是用具有图3所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例2中描述）。

图11是用具有图3所示喷丝孔的喷丝板制成的耐纶66纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例2中描述）。

图12是用具有图4所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的示意图（喷丝孔的具体尺寸将在实例8中描述）。

图13是用具有图5所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例9中描述）。

图14是用具有图7所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例10中描述）。

图15是用具有图8所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例11中描述）。

图16是用具有图3所示（实例1）喷丝孔的喷丝板制成的纤维截面示意图。所举的例子是确定形状系数X的典型方法。

图17是用具有图6所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的显微照片（喷丝孔的具体尺寸将在实例12中描述）。

图17B是用具有图6B所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的示意图（喷丝孔的具体尺寸将在实例13中描述）。

图18A是尿布的顶视示意图。

图18B是沿尿布长轴截线1B分解的尿布侧视示意图。

图19是沿尿布的长轴分解的尿布侧视示意图。由本发明的纤维制成的纤维束置于上片之下并位于吸湿芯之上。

图20是沿尿布的长轴分解的尿布侧视示意图。由本发明的纤维制成的纤维束置于吸湿器之下并位于下片之上。

图21是沿尿布的长轴分解的尿布侧视示意图。由本发明的纤维制成的纤维束置于吸湿芯中。

图22是沿尿布的长轴分解的尿布侧视示意图。由本发明的纤维制成的纤维短纤维处在吸湿芯中。

图23A是尿布顶视示意图，剖示图中的线代表由本发明的纤维构成的纤维束，这些纤维束基本上平行并基本延展到尿布的全长。

图23B是尿布顶视示意图，剖示图中的线代表由本发明的纤维构成的纤维束，这些纤维束基本上平行并基本延伸超过尿布长度的一半。

图24是尿布顶视示意图。剖示图中的线代表在接触区中紧密压紧的纤维束（由本发明的纤维构成）和在端部呈喇叭型散开的纤维束。

图25是尿布的顶视示意图。剖示图中的线代表由本发明的纤维制成的纤维束。纤维束的长轴相对于尿布的长轴的倾角为30°。

图26是沿尿布的长轴分解的尿布侧视示意图。由本发明的纤维制成的纤维束置于吸湿芯之上和之下。

图27是用本发明的纤维制成的贮墨管筒的储墨量（单位为克（g））与管筒密度（单位为克/立方厘米）的关系曲线（“4SW”所示的线）以及用已有技术的圆形截面的纤维制成的贮墨管筒的储墨量与管筒密度之间的关系曲线（标有“园形”的线）。

图28是用本发明的纤维制成的贮墨管筒的百分墨水剩余量与管筒密度（克/立方米）的关系曲线（标有“4SW”的线）和用已有技术的圆形截面的纤维制成的贮墨管筒的百分墨水剩余量与管筒密度的关系曲线（标有“园形”的线）。

图29是用本发明的纤维制成的贮墨管筒的能够使用到的墨水与管筒密度（克/立方厘米）的关系曲线（标有“4SW”的线）和用圆形截面的已有技术纤维制成的贮墨管筒的能够使用到的墨水与管筒密度的关系曲线（标有“园形”的线）。

图30是用本发明的纤维制成的贮墨管筒的能够使用到的墨水（克）/纤维重量（克）与管筒密度（克/立方厘米）的比例曲线（标有“4SW”所示的线）和用圆形截面的已有技术纤维制成的贮墨管筒的能够使用到的墨水（克）/纤维重量与管筒密度的比例曲线（标有“园形”的线）。

图31A是纤维截面中所需槽的示意图。

图31B是纤维截面中所需槽的示意图。

图31C是说明在纤维截面中所需的槽中充满液体的示意图。

图32A是在纤维截面中有可能桥连的槽的示意图。

图32B是在纤维截面中有可能桥连的槽的示意图。

图32C是说明由液体桥连的槽的示意图。

图33是对生产能自然传输纤维很有用的喷丝板的优选“H”形喷丝孔的示意图。

图34是用具有图33所示喷丝孔的喷丝板制成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面的示意图。

图35是对生产能自然传输纤维很有用的喷丝板的优选“H”形喷丝孔（见实例230的示意图。这里所示的“W”与实例23提供的“W₁”相同。

图36是对生产能自然传输纤维很有用的喷丝板的优选“H”形喷丝孔9（见实例23）的示意图。这里所示的“W”与实例23所提供的“W₁”相同。

图37是用等离子体处理由聚（亚乙基对苯二酸酯）制成并具有“H”形截面的能自然传输纤维的流动量（单位为立方厘米/小时/克）与通道宽度（微米）之间的关系曲线。

图38是最大流动量（立方厘米/小时/克）与具有“H”形截面的聚（亚乙基对苯二酸酯）的附着张力之间的关系曲线图，所述截面上具有两个晶胞或通道，其中每个通道的深度是143微米，每个通道的管厚度为10.9微米。

图39是用于测定向上流动量的装置示意图。

图40是描绘晶胞的示意图。

图41是有所说尺寸的喷丝板示意图。

图42是喷丝板I1045的示意图，其中喷丝板孔是这样定向的以便于使横流的骤冷空气朝向H的开口端。除了那些包含字母“W”的尺寸以外的所有尺寸都以英寸为单位。

图43是喷丝板I1039的示意图，其中喷丝板孔在喷丝板的表面上以放射状图案定向。除了那些包含字母“W”的尺寸以外的所有尺寸都以英寸为单位。

图44是具有畸变截面的填塞箱法卷曲纤维的显微照片。

图45是由本发明的螺旋卷曲纤维过程形成的螺旋形卷曲纤维的截面的显微照片，其中的纤维截面没有畸变。

图46是喷丝板I1046的示意图，其中喷丝板孔是这样定向的，以便于使横流的骤冷空气朝向H的开口端。

图47是骤冷空气相对于喷丝板孔的方向示意图。

图48是喷丝板1047的示意图，其中喷丝板孔是这样定向的以便使横流的骤冷空气朝向H的一侧。

图49是没有畸变截面的本发明螺旋形卷曲纤维的显微照片。

图50是具有畸变截面的填塞箱法卷曲纤维的显微照片。

图51和52是一种喷丝板的示意图，其中在喷丝板表面上的喷丝板孔以斜向图案定向以及横流的骤冷空气朝向束纤维。

图53是利用本发明的方法准备的螺旋形卷曲纤维的显微照片。

图54是用于测试向上流动量的计算机程序示意图。

图55是带有一个用超吸湿聚合物填充的槽的单纤维示意图。

这里所使用的术语“底纤维”是指这里已经公开的没有超吸湿聚合物涂层（但可选择性地具有不同的表面处理，例如：亲水润滑剂涂层）的纤维，而术语“涂层纤维”，“吸湿性纤维”或“有涂层的吸湿性纤维”是指本发明的纤维，也就是说是一种具有其上至少涂覆了一层超吸湿聚合物的底纤维。

对于液体传输过程而言，三种重要的基本变量是（a）液体的表面张力，（b）吸湿张力或液体与固体的接触角，和（c）固体表面的几何形状。典型地，固体表面对液体的吸湿力能以液体表面（气液界面）和固体表面（气固界面）的接触角为特征。通常，如图1A所示位于固体表面上的液滴与固体表面的接触角为θ。如果该接触角小于90°，那么就认为固体被液体弄湿。然而，如果接触角大于90°，象在特氟纶（商标）表面上的水与特氟纶表面的接触角那样，固体就不会被液体弄湿。这样就需要有一个最小接触角以提高吸湿性，当然这已是很明确的了，该接触角必须小于90°。然而，接触角还取决于表面不均匀性（化学和物理的，例如粗糙度），污染，固体表面的化学/物理处理以及液体表面的特性和它的污染程度，固体的表面自由能也会影响吸湿过程。固体的表面能越低，具有高表面张力的液体对固体的浸湿就越困难。例如，特氟纶就因其具有很低的表面能而不能被水浸湿（特氟纶-水系统的接触角为112°）。然而，可以用蛋白质的单分子膜来处理特氟纶的表面，这样能显著加强浸湿效果。这样，就能够通过适当的润滑剂/整理剂来改变纤维表面的表面能以增强液体输送。聚亚乙基对苯二酸酯（PET），耐纶66和聚乙烯与水的接触角分别是80°，71°和108。因此，耐纶66比PET更容易被浸湿。而聚乙烯与水的接触角大于90°，所以它不会被水浸湿。

液体传输现象的第二个基本重要特性是液体的表面张力。

液体传输现象的第三个基本重要特性是固体表面的几何形状。虽然，众所周知通常槽形结构能增强液体传输，但是我们发现了能使水性液体在单纤维中进行自然表面传输的具体的几何形状，、深度设计、纤维上的窄槽和对纤维的处理。这样我们就发现了这些将多种特性结合在一起的纤维，其中的各个纤维都能在其表面上自然地传输水。

纤维表面的几何形状和亲水性润滑剂的应用是非常重要的。此外，深槽和窄槽具体的几何形状也是很重要的。例如，如图31A、31B和31C所示，那些具有在任何深度上槽的宽度都等于或小于槽口处槽的宽度的特点的槽好于那些不满足该标准的槽，（例如图32A、32B，和32C所示的槽）。如果不能获得最佳的槽，就可能使液体不受限制而出现桥连，并由此减小有效湿润范围（Pw）。另外，湿润范围最好是基本上等于几何周长。

在本发明的纤维中出现的连续槽的量并不严格地达到所需要的几何形状所表示的那样，（即，纤维满足公式（1-X  Cosθa）＜-0.7）;或者当条件是纤维不是X形或H形纤维时，（1-X  Cos  θa）＞0，其中θa为21～23°，最好是22°，Cosθa为0.8～1.0，最好是0.9，和X系数是1.7～1.9，最好是1.8;或（1-XCosθa）＜0，其中当测量的液体是从合成尿试液贮存器沿20厘米长的斜坡道到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿体时，所述纤维的向上流动量大小是2～60立方厘米/克/小时。一般至少应有两个槽，最好小于10个。

“能自然传输的”以及由它所派生出的术语指的是一般和特殊情况下液体（典型的是水）的液滴在与单纤维相接触时使液滴沿纤维扩散的液体变化过程特性。这种特性与在液体与固体纤维界面处保持唯一接触角的传统的静态椭园形液滴的特性大不相同。很明显形成椭园形液滴花费的时间很短，但在其后其却保持静止。图1A-1C和图2A-2C表示了这两种的基本差别。图2A，2B，和2C详细地说明了纤维表面上的自然液体传输。关键的因素是空气，液体，固体的界面位置随时间的移动。如果这种界面移动是在液体和纤维刚刚接触之后，那么纤维就能够进行自然传输，如果这个界面是静止的，则纤维就不能进行自然传输。用肉眼很容易看到大的单纤维（单丝旦数大于20旦（dpf）或大于22.22分特）的自然传输现象，但是如果它们小于22.22分特（单丝旦数20）就需要用显微镜来观察。着色的液体更容易看到但自然传输现象并不取决于颜色。纤维上可能有些周边部分上的液体移动的比其它部分快。在这种情况下，空气、液体、固体界面实际上在纤维的整个长度上延伸。因此，这种纤维也是可自然传输的，其中的空气、液体、固体界面是运动的而不是静止的。

自然传输性实现上是一种表面现象;这是发生在纤维表面上的液体运动。然而，有可能并可以在某些情况下希望自然传输现象与将液体吸到纤维中的吸湿过程一起发生。这种肉眼可见的变化过程是根据吸湿性和自然传输性关系曲线的相对比例产生的。例如，如果吸湿的相对比例较大，从而将大部分液体吸到纤维中，则液滴将会在空气、液体、固体的界面沿纤维表面产生的极小的移动过程中消失，反之如果吸湿的比例小于自然传输的比例，那么观察到的变化过程将如图2A至图2C所描述的那样。在图2A中，水性液滴刚好位于纤维上（时间为0）。在图2B中，经过了一段时间间隔（时刻t₁）并且液体开始自然传输。在图2C中，经过了第二个时间间隔（时刻t₂）而且比在时刻t₁时液体沿纤维表面有了进一步的自然传输。

本发明的纤维最好是具有非常好的向上流动量。向上流动量是液体传输率的一个指标并通过实例21所描述的方法进行测定。向上流动量与附着张力有关。附着张力是表面张力γ和Cosθ_a的乘积。我们惊奇的发现，纤维表面处理的类型对有效附着张力（以及向上流动量）有着明显的影响。也就是说，我们发现某些表面处理具有减小水性液体例如尿的有效表面张力的不良特性使其明显低于其理论值。因此，最好的表面处理是那些使被传输的液体的有效附着张力离理论附着张力尽可能近的表面处理。有效附着张力是用合适的液体通过实例22所述方法测得的。本发明优选的纤维在水中所具有的附着张力大于38达因/厘米。最好是大于45达因/厘米。等离子体表面处理是优选的表面处理，这是因为其有效附着张力接近于理论附着张力。虽然不希望受到任何具体理论或机理的束缚，然而，应该确信，对于一些表面处理而言，例如使用十二烷基磷酸钾和/或PEG600单月桂酸酯进行处理时，部分沉积的表面处理材料在液体中部分地增溶溶解，该现象至少发生在液体/表面的界面处，这明显减小了液体的表面张力，因此也减小了有效附着张力而对接触角θ_a基本上没有影响。

我们还发现，对于移动液体的预定竖向距离和直线距离，预定的通道深度和预定的附着张力而言，存在一个能增大被传输液体向上流动量的最佳通道宽度。

本发明的纤维的特征是具有一个或多个“通道”或“晶胞”。例如图40所示的纤维截面就描述了一个晶胞。一个晶胞是纤维中包含的最小有效传输单元。对于所有槽都相同的纤维来说，全部纤维是有所有晶胞的总和。在图40中，每个晶胞的高度为H，宽度为W，Sl是分支的厚度，Sb是主干厚度。除了W和H的特殊尺寸外，截面的-它尺寸参数对获得所需类型的自然传输能力也是很重要的。例如，其中我们发现通道的数量以及晶胞间区域的厚度对优化纤维向上流动量值方面也是很重要的。要获得所希望的纤维截面或最佳的液体运动特性下面的公式是很有用的：

q= (W²)/(KμM_f) · 1/(Q) (αγpcosθ-βγω- (ρgh)/(g_c) A)×3600

M_f＝ρ_fA_fL_f;K＝12

A_f= 1/(n) {[(2H+S_b) (S_l)/2 +W (S_b)/2 ]n+2[(2H+S_b) (S_l)/2 +e·S_b]}

P＝2H+W

ω＝ (π（90-θ）)/(180sin（90-θ）) ·W

h＝Qsinφ

A=H·W- (W²)/(4sin(90-θ)) [ (π(90-θ))/(180sin(90-θ)) -cos(90-θ)]

dpf＝ρ_fA_f·n·（9000）（100）

其中：

q＝流动量（厘米³/小时-克）

W＝通道宽度（厘米）

μ＝流体粘度（克/厘米-秒）

M_f＝每个通道的纤维量（克）

ρ_f＝纤维密度（克/厘米³）

A_f＝每个通道的纤维截面面积（厘米²）

L_f＝纤维总长度（厘米）

l＝前端沿纤维传输的距离（厘米）

α＝附着张力修正系数（表面）（d′less）

γ＝液体表面张力（达因/厘米-克/秒²）

P＝湿润的通道范围（厘米）

H＝通道深度（厘米）

θ＝接触角（度）

β＝附着张力修正系数（整体）（d′less）

K＝常数（d′less）

ω＝沿弯液面的弧长（厘米）

ρ＝液体密度（克/厘米³）

g＝重力加速度（厘米/秒²）

h＝竖向距离（厘米）

g_c＝重力常数（d′less）

A＝每个通道的流体截面面积（厘米²）

n＝通道数（d′less）

S_b＝纤维体或主干厚度（厘米）

S_l＝纤维分支厚度（厘米）

e＝主干延伸部分（厘米）

φ＝纤维水平倾斜角（度）

dpf＝单丝旦数（克/9000米）

关于q的公式对于预测开有槽的且以角φ水平倾斜的纤维的流动量是很有用的。该公式包含了所有的重要变量，这些变量涉及纤维几何形状，纤维的物理特性，被传输的液体物理特性，重力的影响与表面活性剂的三路作用有关的表面特性，制造纤维的材料以及传输的液体。可以将关于M_f、A_f、ρ、ω、h和A的公式代入q的公式中以获得包括有所重要系统变量的单一函数式，或者在进行数学计算时，将这些公式分开使用以便计算所需的预定流动量。

q的公式（包括上述其它公式）对于确定能使向上流动量最大的最佳通道宽度是特别有用的（流体运动抵抗重力的反作用在h的公式中sinφ＞O q的公式对于计算向下的流动量值也是很有用的（流体运动通过重力而增强，在h的公式中sinφ＜0），对于向下的流动量没有最佳通道宽度。很显然，也可以计算水平流动量（无重力作用，Sinφ＝0）。q的公式以及P、A和A_f的公式是为包含一个或多个矩形通道的纤维而推导的，但是用于推导这些公式的基本原理也适用于具有几何形状宽度变化的通道。

本发明的纤维能够在其表面上自然传输水，可以用蒸馏水来进行自然传输性现象的实验，然而常常需要在水中加入少量的染料以便能更好地观察水的自然传输，只要求有颜色的水在实验条件下和纯净的水的表现基本相同。我们发现由Milliken，Chemicals获得的水性Syltint  Poly  Red（商标）在自然传输性现象的实验中是很有用的溶剂。可以使用未稀释的Syltint  Poly  Red或大大稀释了的，例如加入50倍的水。

除了能够传输水之外，本发明的纤维还能够自然传输许多其它的水性液体。水性液体是那些在重量上包含50%或更多的水，更好是的75%或更多的水，最好是90%或更多的水的液体。优选的水性液体是体液，特别是人的体液。这种优选的液体包括但不限于血、尿、汗以及类似物。其它优选的水性液体包括例如水性墨汁。

除了能传输水性液体之外，本发明的纤维还能够在它的表面上传输含醇的液体。含醇的液体是指那些分子式为

R-OH

的醇化合物而且在重量上含量超过50%的液体，其中R是含有直到12个碳原子的脂族基和芳基，优选的R是1到6个碳原子的烷基，最好是1至4个碳原子的烷基。醇包括例如甲醇，乙醇，n-丙醇和异丙醇。优选醇液体在重量上包含70%或更多的合适的醇。优选的含醇液体包括，灭菌剂，如杀虫剂，和醇基墨汁。

本发明的涂层纤维的超吸湿层起到了“吸湿体”的作用并吸收任何被传输的液体。

本发明的吸湿纤维至少用一层超吸湿材料涂覆。词“涂覆”和由它派生的术语意思是超吸湿材料处于连续相并完全围绕纤维长度的至少一部分的纤维截面周边。涂覆的不同实施例包括，其中将整个纤维完全涂覆和仅将纤维间断式地涂覆。这种间断式涂覆提供了一些区段，这些区段只将液体传输到涂覆了超吸湿聚合物的区域，而不吸收液体，而且，能在一个最佳区域中吸收液体。最好根据所需的具体用途来最佳的选择具体实施例。一个具体的优选实施例是，其中本发明的纤维和吸湿物品（例如尿布，大小便失禁垫等）基本上一样长，并在纤维的端部而不是中部被涂覆。

此外，在本发明的涂层纤维中，涂层至少与一部分纤维表面紧密接触，最好是，使靠近纤维表面的整个涂层部都基本上与纤维表面部分紧密接触。即通过放大倍数为20X的显微镜进行常规检测时，最好是所有的表面槽都“填满”而且在涂层和纤维表面之间没有可见间隙。

可以用其20%或更多的羧基乙被中和成碱金属的象丙烯酸、甲基丙烯酸、和乙烯磺酸这样的水溶性可聚合单体来形成底纤维上的超吸湿涂层。优选的超吸湿聚合物是那些具有交联结构的聚合物。可以使用具有两个或多个官能团且能与上述酸的官能团反应的水溶性交联剂。它们是公知的已有技术。典型的例子是N₁N′-亚甲双丙烯酰胺、乙二醇双丙烯酸酯和聚缩水甘油醚。聚合是就地即在底纤维存在的情况下进行的。聚合可以通过热、光、加速电子束，辐射，紫外线照射等方法完成。在热聚合中需要将水溶基的聚合引发剂加入水性单体溶液，或者在光聚合或紫外线聚合中需要将能借助于光或紫外线产生基的水溶性引发剂加入水性单体溶液。引发剂是已经公知的技术（见美国专利第4，721，647号）。可以改变交联的程度以便将吸湿量和吸湿率控制在使超吸湿聚合物保持在水不溶的范围。超吸湿聚合物涂层的量是可以改变的。最好对涂层的量进行限制以便使各单纤维不会粘在一起或防止膨胀凝胶剩留在单纤维槽中。

除非用流水号为333，651的可自然传输的纤维（即底纤维）来代替在已有技术的方法中所使用的纤维，一般地可以使用4，721，647号美国专利（结合参照全文）和0188091号欧洲专利申请所教导的方法论来制备本发明的涂层吸湿纤维。

一个已有技术的实例中（欧洲专利申请0188091）公开了在纤维网的各纤维上具有薄超吸湿聚合物涂层的非织造纤维网。该纤维网的纤维是园形截面的纤维，例如Kodel（商标）431聚酯（可以从Eastman.Chemical.Products.Inc.Kingsport，Tennessee，U.S.A得到。上述公知技术试图解决出现在一些吸湿物品中的凝胶阻塞问题，这里超吸湿聚合物是以颗粒形式成层设置在吸湿芯中。当超吸湿聚合物颗粒吸收液体时颗粒膨胀。液体传输通过膨胀凝胶而被基本限制在低扩散率上。欧洲专利申请0188091试图利用在整个纤维网上均匀扩散的超吸湿聚合物作为纤维上的均匀薄涂层膜的方法来解决这个膨胀凝胶阻挡层问题。要求是它们不阻挡在整个纤维网的开口网络结构的剩余部分的液体传输。0188091的薄涂层纤维只将液体吸入涂层中，它们不芯吸液体。这些纤维网依靠纤维之间的细孔的毛细作用来产生芯吸作用。该发明中用超吸湿聚合物涂覆的涂层纤维、单纤维或纤维网会进行不希望的芯吸并吸收液体。

在美国专利第4，721，647中讨论的有关在超吸湿涂层亲水纤维基本材料之间阻碍毛细管芯吸作用的问题在本发明中因为芯吸作用不单纯取决于单纤维间的毛细作用而不再成为问题。此外，基本上均匀的单体溶液的涂覆是在与外周相对的底纤维的槽内和在已有技术的亲水纤维的单纤维之间完成的。

纤维的液体传输是因为具有所希望的亲水涂层和表面几何形状的结合。可以预料到用超吸湿聚合物涂覆这些纤维（特别是使用的聚合物的量完全充满底纤维的槽）可能会破坏用于液体传输的单纤维所需的最佳几何形状。意想不到的是当已被超吸湿聚合物涂覆的这些底纤维受到象水或合成尿这样的液体作用时，可观察到充满槽的超吸湿聚合物因吸收液体而膨胀。膨胀凝胶出现在槽的外部足以将液体沿开口槽向下芯吸直到它与另外的超吸湿聚合物相接触。连续重复该过程直到将超吸湿聚合物耗完或者液体到达单纤维的端部。尽管不希望受到任何具体机理的束缚，但是应该相信，最初位于底纤维上的亲水涂层不会被超吸湿聚合物涂层破坏，而且由于超吸湿聚合物的膨胀和移出槽外而保持了槽的最理想几何形状。而且应该相信，在超吸湿聚合物涂层和纤维表面之间不会出现粘连从而留住凝胶。关于带有用超吸湿聚合物填充的槽的单底纤维的截面说明如图55所示。该图展示了超吸湿聚合物膨胀和移出槽的情形。这种作用为更多的液体留出了地方使其能进入或芯吸进入槽中。

我们发现了一种改进的用于螺旋卷曲具有对称长轴和短轴纤维的方法，其中由空气进行的骤冷垂直于纤维长轴发生，具体地说，该方法包括以下步骤：挤压一般的PET纤维成形聚合物;使聚合物通过成形用喷丝板孔;使所说的成形用喷丝板孔朝向横流骤冷空气以便使骤冷发生在垂直于纤维长轴的方向上;控制骤冷空气;添加亲水润滑剂;在一般的速度下卷绕纤维;用传统的牵伸方法（蒸汽中的单个蒸汽阶段或水和蒸汽中的两个阶段）牵伸纤维;再添加附加数量的亲水润滑剂;在加热室中松弛受牵伸的纤维以便形成螺旋卷曲。

本发明纤维的螺旋形卷曲的完全形成是在加热条件下通过松弛纤维实现的，加热阶段的温度高于纤维的Tg温度。而且螺旋形卷曲的出现是由于纤维从截面直径的这头到那头的取向不同。通过列在上述方法中的下列步骤而把这种不同的取向加入到纤维中。取向上的差别越大，使单纤维形成螺旋形卷曲的可能性越大。

最好是使每英寸纤维的卷曲数量大于4和卷曲幅度小于2毫米。

能够用来润滑本发明纤维的具体优选的亲水性润滑剂包括以下各种：

（1）包含49%的聚乙二醇（PEG）600单月桂酸酯;聚氧乙烯（13.64）单月桂酸酯，49%的聚乙二醇（PEG）400单月桂酸酯，聚氧乙烯（9.09）单月桂酸酯，和2%和4-十六基-4-乙基吗啉ethosulfate（抗静电剂）的润滑剂（PM13430）;

（2）由ICI  Americas，Inc.出售的Hypermer  A109，它是一种改性的聚酯表面活性剂;

（3）由ICI  Americas，Inc.出售的Milease  T，它是由聚酯，水和其它成份组成的污垢隔离剂;

（4）由ICI  Americas，Inc.出售的Brij  35，它是聚氧乙烯（23）十二烷基醚;

（5）由ICI  Americas，Inc.出售的Brij  99，它是聚氧乙烯（20）油基醚;

（6）由ICI  Americas，Inc.出售的G-1300，它是聚氧乙烯甘油酯，非离子表面活性剂;和

（7）由ICI  Americas，Inc.出售的G-1350，聚氧乙烯-聚氧丙烯脱水山梨糖醇亚油酸邻苯二甲酸酯。

在向本发明的纤维施加润滑剂的方法中包括那些已在题为“润滑剂-浸渍的纤维及其制备方法”的U.S.S.N.734，840中描述的方法，该发明与本发明同一天由Neal，Bagrodia，et  al申请，并作为本发明的参考。

另外，本发明还涉及用于在纤维表面上自然传输水性液体（包括水）或醇性液体的方法。因此本发明的方法可以描述成自然传输水性液体的方法，它包括使本发明的纤维与水性液体相接触。而且本发明的另一种方法可以描述成自然传输醇性液体的方法，它包括使本发明的纤维与醇性液体相接触。一旦水性液体或醇性液体接触纤维，所说的水性液体或醇性液体就会被自然传输。在各种应用中，最好是使纤维的一部分与水性液体相接触，而使纤维另一部分与吸温体（sink）接触（术语吸湿体将在下文中定义）

本发明的纤维具有非常理想的在其表面上自然传输水性和醇性液体的特性。因为所有这些纤维都具有有限的长度，例如尿布中的纤维束，其起始端和终端均在尿布的端部或者一些有具体切割长度的短纤维，除非为液体提供“吸湿体”（sink），否则一旦液体到达纤维的端部移动液体的能力就中止。吸湿体（sink）可以是例如，短纤浆或超吸湿凝胶，粉末或纤维。理想地，为了扩大本发明的利用，需要三个关键因素：

（1）合适的移动流体源，

（2）这种液体的自然表面传输，这种传输促使液体流动并在纤维表面充满液体之后通过液体流动填充排液管而且不再存在自然驱动力，和

（3）用于这种液体的单个吸湿体（sink）或多个吸湿体（sink），它们在沿每个纤维长度的一个或多个位置上与纤维紧密接触。

例如，这三个因素具体的意义可以从本发明的范围内的尿布在典型的使用过程中看出。液体源是尿并以适当的间断方式沉积出显著的量。第一次沉积之后，尿沿着每个纤维自然传输直到液源变干（至少需接触10秒）或者液体接触吸湿体（sink）时。这里所用的术语吸湿体（sink）可以定义为一种与纤维相比对水性液体具有更大亲和力的结构。如果液体源仍然存在，纤维将作为通向吸湿体（sink）的管道直到液源变干。很清楚，如果需要显著的移动，则需要使吸湿体（sink）的位置从液源的位置上移开（例如，尿布的外部区域）。适当地设计园形截面单纤维的毛细管结构就能呈现出自然传输液体的运动。然而，这种毛细管结构取决于相邻单纤维的位置，如果它们发生移动或不在应有的位置上就不产生流体运动。本发明的一个独特的特点是各纤维单独自然传输水性液体，而无需相邻纤维。这带来了许多诸如使液体在更宽的表面区运动的优点。通常在换尿布之前会出现多次小便。第二次小便（在紧密接触区的源）将一次通过纤维通道传输到合适的吸湿体（sink）。第二次小便比第一次时的自然传输性要小一些，因为此时通道中已经部分地或完全充满了液体。然而，相对而言产生小的液体流动没有自然传输特性而且尿布的源部分（即紧密接触区）保持很湿而尿布的其它部分则保持很干燥。

同样，这三个特点的实际意义也可以从在本发明范围内妇女月经用品的典型使用中看出。最好是使本发明的纤维位于包括该纤维的垫状结构中。垫子与吸湿芯共同使用，吸湿芯对于液体来说起一个贮液器的作用，它将液体从包括本发明的纤维的垫子输送到该芯中。

本发明的纤维可以包括已有技术的任何材料，只要这些材料能够具有所需的几何截面并能够进行涂覆和处理以便减小其与某一合适水平面的接触角即可。用于本发明的最好材料是聚酯。

对本发明有用的优选聚酯材料是在已有技术中公知的并能用标准技术，例如，通过聚合二羧酸或它的酯和二醇来制备的聚酯或共聚酯。用于聚酯和共聚酯产物中的二羧酸化合物对本领域的技术人员来说是公知的，而且直观地就包括例如对苯二酸，间苯二酸、P、P′-联苯二羧酸、P、P′-二羧基二苯基乙烷、P、P′-二羧基二苯基己烷、P、P′-二羧基二苯基醚，P、P′-二羧基苯氧基乙烷等，以及它们的在其烷基中包含1-5个碳原子的二烷基酯。

聚酯和共聚酯产物的合适的脂族二醇是无环的和脂环的个有2-10个碳原子的脂族二醇，特别是用通式HO（CH₂）POH表示的那些脂族二醇，其中P是值为2-10个整数，例如乙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇和1，5-戊二醇，1，10-癸二醇等。

其它已知的合适的脂族二醇包括1，4-环己烷二甲醇，3-乙基-1，5-戊烷二醇，1，4-亚二甲苯基二甲醇，2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁烷二醇等。还有羟基羧基化合物，例如4-羟基苯甲酸，4-羟基乙氧基苯甲酸，或其它任何对本领域的技术人员已知有用的羟基羧基化合物。

还知道，可以使用上述二羧基酸化合物的混合物和脂族二醇的混合物而且可以用其它的酸或调节剂例如己二酸，癸二酸或它们的酯或者和能改进聚合物染色度的调节剂一起来置换通常达10个摩尔百分比的少量二羧基酸组分。另外还包括用已知步骤和已知的量获得的染料，去光剂或光学增亮剂。

用于制备本发明纤维的最优选的聚酯是聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）。

能够用来制造本发明纤维的其它材料包括聚酰胺例如耐纶，象耐纶66或耐纶6;聚丙烯;聚乙烯;和纤维素酯象纤维素三乙酸酯或纤维素二乙酸酯。

其它对制备本发明纤维有用的材料包括纤维素酯和脂族聚酯或和脂族芳香族共聚酯的二元混合物以及纤维素酯和脂族聚酯/聚丙烯酸酯、脂族聚酯/聚乙酸乙烯酯、脂族聚酯/聚乙烯醇、脂族聚酯/聚氯乙烯、脂族聚酯/聚碳酸酯、脂族聚酯/聚乙酸乙烯酯-聚乙烯共聚物，脂族聚酯/纤维素醚、脂族聚酯/耐纶、脂族-芳香族共聚酯/聚丙烯酸酯、脂族-芳主香族共聚酯/聚乙酸乙烯酯、脂族-芳香族共聚酯/聚乙烯醇、脂族-芳香族共聚酯/聚氯乙烯、脂族-芳香族共聚酯/聚碳酸酯、脂族-芳香族共聚酯/聚乙酸乙烯酯-聚乙烯共聚物、或脂族-芳香族共聚酯/纤维素醚，和脂族-芳香族共聚酯/耐纶。优选的混合物还特别包括纤维素酯和脂族-芳香族共聚酯、纤维素酯和脂族聚酯的二元混合物以及纤维素酯，脂族聚脂和/或脂族-芳香族共聚酯的三元混合物，和聚合物以及由它们制备的具有一个或多个上述或下述特性的纤维，模压制品和薄膜。用于制备本发明纤维的最优选的聚酯是聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）。

更具体地说，包含二元混合物的最佳混合物包括：

I.（A）5%到98%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到3.0，在温度为25℃下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克，和

（B）2%到95%的脂族-芳香族共聚酯，在温度为25°的条件下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的;

二元混合物包括：

Ⅱ.（A）5%到98%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到2.75，在25℃的温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克，和

（B）2%到95%的脂族聚酯，在25℃温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的;

三元混合物包括：

Ⅲ.（A）4%到97%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到3.0，而且在25℃的温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克;

（B）2%到95%的脂族聚酯和/或脂族-芳香族聚酯，在25℃温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，和

（C）1%到94%的聚合物，在25℃的温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4至2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）加组份（C）的重量为基础的;

混合物还包括：

Ⅳ.（A）50%到99%的（Ⅰ）或（Ⅱ）的二元混合物或（Ⅲ）的三元混合物，在25℃温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到3.0分升/克;

（B）1%至到50%的生物降解添加剂，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的;和

混合物包括：

Ⅴ.（A）50%到99%的（Ⅰ）或（Ⅱ）的二元混合物或（Ⅲ）的三元混合物，在25℃温度下对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到3.0分升/克;

（B）0.05%到2%的不溶混的疏水剂，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的。

这些混合物中的多数都具有生物降解性或工业复合性，所以由这些混合物制成的薄膜或纤维对可随意使用的吸湿物品象婴幼儿尿布，大小便失禁用的三角裤，月经带或月经用品，止血塞等都是非常有用的。它们还具有工业复合性的优点。

本发明的单纤维旦数最好在3和1000之间（3.33和1111.11分特），更好是在10和70旦之间（11.11和77.78分特）。

可以通过以下步骤来实现对本纤维形状和纤维/流体界面的变化的控制以便增加单每单位重量的纤维的液体传输率（流动量）：

（a）通过使纤维截面面积变小而使用少量的聚合物（形成通道结构的细薄的分支、壁，主干等）;

（b）适当增加通道的深与宽的比例;

（c）将通道宽度改变（增加或减小）到最佳宽度，和

（d）通过适当选择用于纤维表面的润滑剂来增加通道壁处的附着张力，αcosθ（它主要导致了在管道壁上的接触角的减小而没有明显降低在管道壁处的液面张力）。

最好对本发明的纤维进行表面处理，这种表面处理可以但并不强求获得所需的自然传输特性。对于任何给定的纤维而言，这种表面处理的特性和临界性是可以由熟练的技术人员用已有的和/或在这里公开的技术通过常规经验而测定。优选的表面处理是纤维表面上的亲水润滑剂涂层。这种涂层典型的是均匀涂覆，所用的量至少为0.05（重量百分比），最好是0.1～2（重量百分比）。优选的亲水润滑剂包括聚氧乙烯（23）十二烷基醚，聚氧乙烯（20）油基醚，聚氧乙烯-聚氧丙烯-脱水山梨糖醇亚油酸邻苯二甲酸酯，Milease  T。很多表面活性剂通过降低液体表面张力和减小接触角提供了很好的表面润湿性，从而在表面产生很低的附着张力。因此，表面活性剂对聚酯表面（疏水的）和对水（亲水的）具有一些吸附力是很重要的。最好还使表面活性剂紧紧粘合到聚酯表面并且同时在界面的水一侧上具有高的亲水性。另一种表面处理是如例如，塑料整理和修饰（Plastics  Finishing  and  Decoration）（第4章，Ed，Don  Satas，Van  Nostrand  Reinhold公司1986）中所教导的将纤维进行氧等离子体处理。

本发明的新型喷丝板必须具有特定的几何形状以便生产能自然传输水性液体的纤维。

图3中，W在0.064毫米和0.12毫米之间。X₂是4W^+4W _-1W;X₄是2W±0.5W;

X₆是6W^+4W _-2W;X₈是6W^+5W _-2W;X₁₀是7W^+5W _-2W;X₁₂是9W^+5W _-1W;X₁₄是10W^+5W _-2W;

X₁₆是11W^+5W _-2W;X₁₈是6W^+5W _-2W;θ₂是30°±30°;θ₄是45°±45°;

θ₆是30°±30°;和θ₆是45°±45°。

图4中，W在0.064毫米和0.12毫米之间，X₂₀是17W^+5W _-2W;X₂₂是3W±W;X₂₄是4W±2W;X₂₆是60W^+8W _-4W;X₂₈是17W^+5W _-2W;X₃₀是2W±0.5W;X₃₂是72W^+10W _-5W;和θ₁₀是45°±15°。此外，每个分支B的长度变化可以从0到X₂₆/2;而且每个分支A的长度变化可以从0到tan（90-Q₁₀）[X₂₆/2-X₂₄]。

图5中，W在0.064毫米和0.12毫米之间，X₃₄是2W±0.5W;X₃₆是58W^+20W _-10W;X₃₈是24W^+20W _-6W;θ₁₂是20°^+15° _-10°;θ₁₄是180°-2θ₁₂/n-1;和n等于每180°上分支的数量，该数量为2到6。

图6中，W在0.064毫米和0.12毫米之间;X₄₂是6W^+4W _-2W;X₄₄是11W±5W;X₄₆是11W±5W;X₄₈是24W±10W;X₅₀是38W±13W;X₅₂是3W^+3W _-1W;X₅₄是6W^+6W _-2;X₅₆是11W±5W;X₅₈是7W±5W;X₆₀是17W±7W;X₆₂是28W±11W;X₆₄是24W±10W;X₆₆是17W±7W;X₆₈是2W±0.5W;θ₁₆是45°^+30° _-15°;θ₁₈是45°±15°。和θ₂₀是45°±15°。

图6B中，W在0.064毫米和0.12毫米之间，X₇₂是8W^+4W _-2W;X₇₄是8W^+4W _-2W;X₇₆是12W±4W;X₇₈是8W±4W;X₈₀是24W±12W;X₈₂是18W±6W;X₈₄是8W^+4W _-2W;X₈₆是16W±6W;X₈₈是24W±12W;X₉₀是18W±6W;X₉₂是2W±0.5W;θ₂₂是135°±30°;θ₂₄是90°^+45° _-30°;θ₂₆是45°±15°;θ₂₈是45°±15°，θ₃₀是45°±15°，θ₃₂是45°±15°，θ₃₄是45°±15°，θ₃₆是45°±15°，和θ₃₈是45°±15°。

图7中所描绘的喷丝孔包括两个图3所述喷丝孔的重复单元，因此图7用与图3相同的尺寸。同样，在图8中，所述喷丝孔包含了4个图3所述喷丝孔的重复单元，因此图8使用与图3相同的尺寸。

图33描述了本发明的一种最佳“H”形喷丝孔。在图33中，W₁是在60和150微米之间，θ在80°和120°之间，S在1和20之间，R在10和100之间，T在10到300之间，U在1和25之间，和V在10和100之间。在图33中更优选的是，W₁在65和100微米之间，θ在90°和110°之间，S在5和10之间，R在30和75之间，T在30和80之间，U在1.5和2之间，以及V在30和75之间。

图34描述了一种由图33的喷丝孔形成的聚（亚乙基对苯二酸酯）纤维截面。在图34中，W₂小于20微米，W₃在10和300微米之间，W₄在20和200微米之间，W₅在5和50微米之间，以及W₆在20和200微米之间。在图34中更优选的是W₂小于10微米，W₃在20和100微米之间，W₄在20和100微米之间，以及W₅在5和20微米之间。

图16说明用于确定纤维截面形状系数X的方法。在图16中，r＝37.5毫米，P_W＝355.1毫米，D＝49.6毫米，因此对于图16的纤维截面：

X＝ 355.1/(4×37.5+（π-2）49.6) ＝1.72

本发明的纤维最好加到需要移动或传输水性液体的吸湿物品中。这种吸湿物品包括但不限于尿布、大小便失禁垫，妇女用品如止血塞，贮墨管筒、揩布、等等。图18A表示一种典型尿布的顶视示意图，图18B表示沿尿布长轴剖开的典型尿布的侧视图。

本发明的纤维可以是卷曲或非卷曲纤维束或是由许多本发明纤维构成的一些短纤维的形式。

本发明的吸湿物品包括两个或多个本发明的纤维，其中至少所说的纤维的某部分设置在所述吸湿物品的中心附近和至少所述纤维的某部分位于离开所述吸湿物品中心的位置上，而且其中所述纤维能够在所述吸湿物品的中心附近与水性液体接触至少10秒钟;而且其中在所述的吸湿物品中远离中心部分的位置上存在一个或多个吸湿体（sink），它们与所述纤维相接触。用于本文中的吸湿物品的“中心附近”提指几何中心和由立刻围绕所述几何中心由整个物品的50%的面积构成的区域，“远离”吸湿物品“中心”是指不靠近吸湿物品中心的剩余的50%区域。优选的吸湿体（sink）是短纤维浆，超吸湿材料和它们的组合物。最好使所述的吸湿体（sink）在远离物品中部的区域中的预定纤维端部附近与该纤维相接触。本文中所用的术语纤维的“端部附近”是指纤维的实际端部或由纤维长度10%的端部构成的区域。

本发明的另一种优选吸湿物品包括具有长轴和短轴，且长度大于宽度的尿布或大小便失禁垫，它包括上片、下片和由至少一个吸湿层构成的吸湿芯，其中所说的物品进一步包括本发明的纤维束。纤维束可以是卷曲的或非卷曲的。

所述吸湿物品中的纤维束可以设置在具有几个不同空间取向的几个不同的位置上。例如，纤维束可以均匀散开在物品的整个或部分宽度上，而且纤维束中的纤维可以基本上平行于物品的长轴并从物品长度的1/2基本延伸到物品的全长（参见图23B）。

另外一种是纤维束中的纤维可以基本上平行于尿布的长轴并基本上延伸到尿布的全部长度（参见图23A）。

通过在吸湿物品例如尿布中使用本发明纤维的纤维束，可以将尿传输到尿布上更大的表面区。这样就能减少尿布中所需的超吸湿材料的量并能使尿布表面干燥。

通过在尿布的结构中使用本发明的纤维，非常好的是至少会实现下列优点之一：

（ⅰ）用于传输尿性/水性液体的尿布的有效表面面积增加5%至30%。

（ⅱ）用在尿布中的吸湿材料的量降低2%至25%。

（ⅲ）尿布将薄2%至15%。

（ⅳ）用美国专利4，324，247所述的渗透（strikethrough）/再湿（rewet）实验测得的渗透时间（秒）再湿量（克）特性得到了改善，与现存的没有本发明的纤维束的等效结构相比，本发明的渗透时间减少2%至50%，再湿量减少2%至70%。这就导致在尿布与使用者之间的接触界面处保持干燥。

纤维束中的纤维可以设置在吸湿物品上能产生总的有利效果的任何位置上。例如，可以将纤维设置在上片和吸湿芯之间，加到吸湿芯中、设置在吸湿芯和下片之间、或上述形式的多种组合。

本发明吸湿物品的上片可以用任何具有同样用途的已有技术材料制作。这些材料包括但不限于，聚丙烯，聚乙烯，聚亚乙基对苯二酸酯，纤维素或人造纤维;优选的是聚丙烯。上片设计成在典型的端面使用期间与人体接触部分的片。这种上片在已有技术中另外被称为“前片”，并通常由短纤维和/或长纤维的纤维网构成。

本发明吸湿物品的下片可以用已有技术中同样用途的任何材料制成。这些材料包括，但不局限于，聚乙烯，聚酯或聚丙烯，优选的是聚乙烯。下片通常不渗透体液例如尿。

本发明吸湿物品的吸湿芯最好包括短纤维浆和任选的超吸湿粉末。在已有技术中短纤维浆被广泛作用。短纤维浆是松散压实的短纤维素纤维，象木浆纤维或棉籽绒或者它们的混合物形成的毛层，这些短纤维素纤维主要是借助纤维间粘合力保持在一起的，虽然还可以使用热塑粘合剂但通常不需要添加粘合剂。该毛层是松散压实纤维最好是粉末木浆纤维的低密度粘合纤维网。吸湿粉末的实例有聚丙烯酸酯，丙烯酸基聚合物，皂化淀粉，和聚丙烯腈接枝共聚物。

本发明吸湿物品的其它优选实施例包括在接触区将纤维束中的纤维紧紧压住以便使纤维基本上相互接触，而在朝向物品长度每一端则使纤维束中的纤维呈喇叭形散开而且相互之间基本上不接触（参见图24）。另外，在接触区纤维束捻转的圈数为1/2至10。术语“紧密接触区”（impingement  zone）“冲击区域”（impinging  area）以及类似术语是指在吸湿物品所要使用期间，体液首先接触或冲击吸湿物品的区域或区段。紧密接触区可以在吸湿物品的中心附近，也可以远离中心或在这两个区域的交接区。

也可以考虑使本发明的纤维成为卷曲或非卷曲短纤维的形式。当纤维为短纤维形式时，本发明的最佳吸湿物品包括具有长轴和短轴且长度大于宽度的尿布和大小便失禁垫，它们包括上片，下片和至少包括一个吸湿层的吸湿芯，其中所述的吸湿芯包括本发明短纤维的紧密混合层（参见图22）。

本发明吸湿物品的另一个最佳实施例是其中吸湿物品包含最多达三个本发明的纤维束而且其中每束纤维的长轴与吸湿物品的长轴夹角为±30°，和其中纤维束位于上片之下或与吸湿芯紧紧混在一起或位于紧靠下片的位置（参见图25）。

本发明吸湿物品的另一个最佳实施例是两块尿布，其中一块尿布包含本发明的纤维束并在使用尿布期间接收进入到尿布上的液体，该尿布可重复使用，和其中的第二块尿布是一个液体贮存部件并可替换。

本发明的吸湿物品可以选择性地包括薄绢或低密度衬垫层，该层在上片和吸湿芯之间紧靠上片。在这种情况下，纤维束最好位于吸湿芯和所述的薄绢或低密度衬垫之间。

在本发明吸湿物品的另一个最佳实施例中，纤维束中的纤维与吸湿芯上远离紧密接触区部分紧密接触。

在本发明所设想的另一种吸湿物品（它可以有或没有特定紧密接触区）中，本发明的纤维可以有利地包括在但不限于，吸汗头带或腕带，外科用海绵，绷带，吸汗鞋垫，一般用途的揩布，用于衣服干燥的织物软带、创伤导液或外科导液制品、毛巾、野外用织物（geotexitle），运动服装象运动短袜和慢步服（jogging  suit），化妆用品、擦亮家具用品、软食物抹擦用品（Pap  smear  sampler）、颈部训练样板（throat  culture  sampler）、血液分析实验部件、民用和工业用除臭剂、吸湿织物、湿气过滤介质、矫形模衬垫、医用揩巾（例如，用于皮肤表面上的含醇性液体的揩巾）等等。

贮墨管筒通常是用纤维素酯纤维和聚酯纤维的纤维束制成的，贮墨管筒的重要指标是（ⅰ）贮墨量和（ⅱ）贮墨器的有效利用率。美国专利4，104，781、4，286，005和3，715，254中描述了制作贮墨管筒的技术。在这些贮墨管筒中使用由本发明的纤维制成的纤维束可以提供明显增加贮墨量和/或贮墨器的有效利用率的优点，这是由本发明单纤维的纤维截面特性和自然表面传输特性造成的。

在野外用织物的领域中，野外用织物材料的重要性能之一是把雨水和其它水性液体从不需要的地带输送到相隔较远的区域。应该相信，由于本发明纤维的自然表面传输特性，会使由这些纤维制成的产品在野外用织物使用中提高将水性液体从一个区域输送到另一个区域的效率。

在激烈的运动和户外活动中，使人体相对保持干燥以获得舒适是很重要的。通常人体的汗液或出汗会使人有“湿”的感觉。所以紧贴皮肤穿的衣服或其它物品的重要性能之一就是迅速将“出的汗”或“流的汗”从皮肤传输到紧贴皮肤穿的衣服或物品上。此外，这些衣服和物品不吸收大量“汗液”也是很重要的;否则，从衣服和物品上除去或干燥水性液体花费很长的时间。例如，用棉或纤维素纤维制作的衣服或此类物品具有很长的时间。例如，用棉或纤维素纤维制作的衣服或此类物品具有很高的吸水能力（7-10%）而在这种用途上这并不是非常希望的。然而，用本发明的纤维和/或那些与其它纤维类型混合在一起的纤维制成的紧贴皮肤穿的衣服或此类物品则可以是非常合乎要求的。本发明纤维的自然表面传输特性可以导致“汗液”或“出的汗”从人体上迅速流走，并由此保持人体比较干燥。因此，由本发明的纤维制成的吸汗头带或腕带、鞋垫、毛巾、运动短袜、慢步服（jogging  suit）等是非常理想的。

本发明的纤维可以利用已有技术和/或本文所公开的本发明的新型喷丝板或其它能产生合适的纤维截面几何形状和特性的喷丝板来制备。

通常，本发明的方法可以描述为制备本发明纤维的方法，该方法包括在处于或高于其熔融点的温度下对能形成纤维的材料进行加热，然后通过至少一个喷丝板挤压所述经加热的材料，该喷丝板具有至少一个能形成所需纤维的喷丝孔。可以对纤维进行牵伸和/或热稳定处理。然后可以借助前面所述的象亲水涂层或等离子处理这样的表面处理对由此形成的纤维进行有选择的处理。

本发明的吸湿物品可以使用公知的技术，例如美国专利4，573，986，3，938，522;4，102，340;;4，044，768;4，282，874;4，285，342;4，333，463;4，731，066;4，681，577;4，685，914;和4，654，040中公开的技术，和/或本文所公开的技术来制作。本发明的纤维束可以在任何能改进液体流动的位置上加到吸湿物品中以便更好利用物品的吸湿材料。

在已有技术中公知的防粘型结构也可以用本发明的单股纤维制造。在轧光过程中一定要注意不要损坏纤维的截面，否则会阻碍自然表面传输。

也可以用本发明制作具有传统纺织旦数和长丝支数的连续长丝纱。在提供能自然表面传输水性液体的粗支纱织物时这些纱是非常有用的。

下列实例用来解释本发明，但不应理解为这是本发明的界限。

实例

实例1（底纤维制备）

本实例中使用了0.6I.V.的聚（亚乙基对苯二酸酯，（PET）聚合物。I.V.是在25℃温度下，在聚合物浓度为0.50克/100毫升（ml）的合适溶剂例如60%苯酚和40%四氯乙烷（重量）的混合溶剂的条件下测得的固有粘度。将聚合物在120℃温度下用Patterson Conaform干燥器以8小时为一个周期进行干燥使其湿度小于或等于0.003（重量百分比）。用Egan挤压机在283℃温度下将聚合物挤压成直径为1.5英寸（38.1毫米），长度和直径之比为28∶1的纤维。通过8孔喷丝板挤压纤维，其中每个孔如图3所示，其中W是0.084毫米，X₂是4W，X₄是2W，X₆是6W，X₈是6W，X₁₀是7W，X₁₂是9W，X₁₄是10W，X₁₆是11W，X₁₈是6W，θ₂是0°，θ₄是45°，θ₆，是30°，和θ₆是45°。聚合物通过量是7磅（1b）/小时（3.18公斤/小时）。空气聚冷系统具有横流构造。在筛网顶部的骤冷空气速度平均为294（英尺）/分钟（89.61米/分）。在距离筛网顶部7英寸（177.8毫米）处，骤冷空气的平均速度为285英尺/分（86.87米/分），在距离筛网顶部14英寸（355.6毫米）处，骤冷空气的平均速度是279英尺/分（85.04米/分）。在距离空气筛网顶部21英寸（533.4毫米）处，空气平均速度是103.63米/分。筛网的其它部分被封闭。纺纱润滑剂通过陶瓷给油辊提供。润滑剂通常具有以下成分：它是具有聚（乙二醇）600单月桂酸酯（70%重量）和聚氧乙烯（5）十二烷基磷酸钾（30%重量）的十二烷基磷酸钾基的润滑剂。上述带水（90%）润滑剂的乳状液被用作纺纱润滑剂。纤维样品上润滑剂的含量为1.5%。20旦（单丝旦数）（22.22分特）的纤维以每分钟3000米的（MPM）的速度卷绕到Bcvrmag  SW4SL络纱机上。这种纤维截面的显微照片如图9所示（放大倍数为150X）。检验单纤维的对水性溶液的自然表面传输性，所说的水性溶液是水性Syltint  Poly  Red（从Milliken  Chemicals获得），它包括80%（重量）的水和20%（重量）的红色染料，20旦（22.22分特）单纤维自然地表面传输上述水性溶液。具有以下单丝旦数的PET纤维还可以在下面表I所示的不同速度下制造：

表Ⅰ

单丝旦数  纺纱速度  络纱机

MPM

20  3,000  Barrmag

40  1,500  Leesona

60  1,000  Leesona

120  500  Leesona

240  225  Leesona

400  150  Leesona

所有上述具有20，40，60，120，240和400单丝旦数的PET纤维的单纤维都自然地表面传输Syltint  Poly  Red液体的水性溶液。这些纤维的“X”参数值（如上文所定义的）是1.7。用与制造上述纤维所用的聚合物相同的聚合物压制0.02英寸（0.508毫米）厚的PET膜。蒸馏水在上述膜上的接触角用接触角角度计在空气中进行测量。该接触角是71.7°。用与制造上述纤维时所用的相同润滑剂喷洒与上述相同膜的另一个试样，在该实例中的润滑剂含量为1.5%。蒸馏水在用润滑剂喷洒过的PET膜上的接触角是7°。这样，在这种情况下参数（1-X  cosθ）是（1-1.7（cos7°））＝-0.69）小于零。

实例2（底纤维制备）

由Du Pont[Zytel′（商标）42]获得聚亚己基己二酰胺。在279℃温度下挤压该聚合物。采用图3所示的喷丝板在225米/分的速度下用以形成46单丝旦数（51.11分特）纤维。喷丝孔的具体尺寸除了θ₂为30°而不是0°之外，其它均与实例1中所述的尺寸相同。骤冷条件与在实例1中获得PET纤维的条件相同。纤维截面的显微照片如图11所示（放大倍数为150X）。纤维上润滑剂的含量为1.8%（重量）。使用与用于PET纤维相同的润滑剂（实例1）。该耐纶66纤维在其表面上自然地传输水性Syltint  Poly  Red溶液。该纤维的“X”参数值是1.9。用与制作实例2的纤维所用的聚合物相同的聚合物压制厚度为0.02英寸（0.508毫米）的耐纶66膜。蒸馏水在上述膜上的接触角是在空气中用接触角角度计测量的。该接触角是64°。用与制作该纤维时所用的相同润滑剂喷洒上述相同膜的另一个试样，润滑剂在该实例中的含量为1.8%，蒸馏水在喷有润滑剂的耐纶66膜上的接触角是2°。因此，在该情况下的参数（1-Xcosθ）是（1-1.9（cos2°））＝-0.9，小于零。

实例3（底纤维制备）

从Shell公司获得聚丙烯聚合物（Grade  5C14）。在279℃温度下进行挤压。采用图3中所示的喷丝板在2，000MPM的速度下用以形成51旦（56.67分特）纤维，喷丝孔的具体尺寸与实例2相同。骤冷条件与获得PET纤维的条件相同。纤维截面的显微照片如图10所示（放大倍数为375X）。润滑剂在纤维上含量为2.6%。使用与用于PET纤维相同的润滑剂（实例1）。聚丙烯纤维在其纤维表面上自然地传输水性Syltint  Poly  Red溶液。这种沿纤维表面自然传输现象也能够从10旦（11.11分特）单聚丙烯纤维上观察到。该纤维的“X”参数值是2.2，用与制造实例3的上述纤维所用的聚合物相同的聚合物压制厚度为为0.02英寸（0.508毫米）的聚丙烯膜，在空气中用接触角角度计测量蒸馏水在上述膜上的接触角，该接触角是110°。用与制造该纤维所用的相同润滑剂喷洒上述相同膜的另一个试样，在该实例中润滑剂含量为2.6%，蒸馏水在用润滑剂喷洒过的聚丙烯膜上的接触角是12°。因此，在该情况下参数（1-Xcosθ）是-1.1，小于零。

实例4（底纤维制备）

将乙酸纤维素（Eastman  Grade  CA398-30，Ⅰ级）与PEG400聚合物和少量抗氧化剂以及热稳定剂混合。该混合物在270℃温度下进行熔融挤压，采用图3所示的喷丝板在540米/分的速度下用以形成115旦（127.78分特）纤维。喷丝孔的具体尺寸与实例2相同。使用非强制骤冷空气。润滑剂在纤维上的含量为1.6%，使用与用于PET纤维相同的润滑剂（实例1）。乙酸纤维素纤维在其表面上自然的传输水性Syltint  Poly  Red溶液。该纤维参数“X”的值是1.8。

实例5（比较）

在没有任何纺纱润滑剂的条件下制造20旦（22.22分特）的实例1PET纤维。单纤维不沿纤维表面自然传输水性Syltint  Poly  Red溶液。

实例6（比较）

制造园形截面的PET纤维。纤维的单丝旦数是20（22.22分特）。该纤维上具有1.5%用于实例1的润滑剂。单纤维不沿纤维表面自然传输水性Syltint  Poly  Red溶液。

实例7（底纤维制备）

将实例5的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）纤维（没有任何纺纱润滑剂）用氧等离子体处理30秒。使用“Plasmod”型氧等离子体设备。由在13.56兆赫频率下工作的RF发生器供给激发机电源。等离子体处理是在恒定的50瓦的功率下进行的。氧等离子体处理的纤维沿纤维自然传输水性Syltint  Poly  Red溶液。冲洗5次和3天之后重新对该纤维进行实验，仍然可以观察到上述水性深液的自然传输现象。为了确定在等离子体处理之后接触角的减小情况，在与纤维试样所用条件相同的条件下，将与纤维材料相同的PET膜进行氧等离子体处理。所观察到的用接触角角度计测得的氧等离子体膜与蒸馏水在空气中的平均接触角是26°。对照PET膜（不暴露在氧等离子体下）的相应接触角是70°。由将未处理的PET纤维进行氧等离子体处理所决定的接触角的明显减小使纤维对水性溶液变得能自然表面传输了。

实例8（底纤维制备）

本实例中使用0、6Ⅳ的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物。通过图4所示的具有8个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中W是0.084毫米，X₂₀是17W，X₂₂是3W，X₂₄是4W，X₂₆是60W，X₂₈是17W，X₃₀是2W，X₃₂是72W，θ₁₀是45°，分支B是30W，和分支A是26W，其它的工艺条件与实例1所述条件相同。在600MPM的条件下纺100旦纤维（111.11分特）。纤维的截面草图如图12所示。润滑剂在纤维上的含量为1%。使用与实例1相同的润滑剂。上述纤维沿纤维表面自然地传输水性Syltint Poly Red溶液。该纤维的参数“X”值是1.5。

实例9（底纤维制备）

该实例使用0.6Ⅳ的聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物。通过图5所示具有8个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中W是0.10毫米，X₃₄是2W，X₃₆是58W，X₃₈是24W，θ₁₂是20°，θ₁₄是28°，和n是6。其它挤压和纺纱条件与实例1所述条件相同。纤维截面的显微照片如图13所示（放大倍数为585X）。在3000MPM下纺20旦纤维（22.22分特）。纤维上的润滑剂含量是1.7%。使用与实例1相同的润滑剂。上述纤维沿纤维表面自然地传输水性Syltint  Poly  Red溶液。该纤维参数“X”的值是2.4。

实例10（底纤维制备）

该实例中使用0.6Ⅳ的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物。通过图7所示具有4个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中孔的尺寸重复实例2中所述尺寸。除非有另外的说明，否则其它工艺条件与实例1所述的条件相同。在600MPM条件下纺200旦纤维（222.22分特）。聚合物通过量是7磅/小时（3.18公斤/小时）。该纤维的光学显微照片如图14所示（放在倍数为150X）。纤维上的润滑剂含量是2.0%。使用与实例1相同的润滑剂。上述纤维沿纤维表面自然地传输水性Syltint  Poly  Red溶液。该纤维参数“X”的值是2.2。

实施11（底纤维制备）

本实例使用0.6Ⅳ的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物。通过图8所示具有两个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中喷丝孔的尺寸重复实例2中所述尺寸。其它工艺条件与实例1中所述条件相同。在600MPM条件下纺364旦纤维（404.44分特）。纤维的截面如图15所示（放大倍数150X）。纤维上润滑剂的含量是2.7%。使用与实例1相同的润滑剂。上述纤维在沿纤维表面自然地传输水性Syltint  Poly  Red溶液。该纤维参数“X”的值是2.1。

实施12（底纤维制备）

本实例使用0.6Ⅳ的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物。通过图6所示具有8个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中W是0.10毫米，X₄₂是6W，X₄₄是11W，X₄₆是11W，X₄₈是24W，X₅₀是38W，X₅₂是3W，X₅₄是6W，X₅₆是11W，X₅₈是7W，X₆₀是17W，X₆₂是28W，X₆₄是24W，X₆₆是17W，X₆₈是2W，θ₁₆是45°，θ₁₈是45°，和θ₂₀是45°。其它工艺条件与实例1所述条件相同。在600MPM条件下纺100旦（111.11分特）纤维，纤维截面如图17所示。纤维上润滑剂的含量是1%。使用与实例1中所用相同的润滑剂。上述纤维沿纤维表面自然地传输水性Syltint Poly Red溶液。该纤维的参数“X”的值是1.8。

实施13（底纤维制备）

本实例中使用0.6I.V.的PET聚合物。通过图6B所示的具有8个喷丝孔的喷丝板挤压该聚合物，其中W是0.10毫米，X₇₂是8W，X₇₄是8W，X₇₆是12W，X₇₈是8W，X₈₀是24W，X₈₂是18W，X₈₄是8W，X₈₆是16W，X₈₈是24W，X₉₀是18W，X₉₂是2W，θ₂₂是2W，θ₂₂是135°，θ₂₄是90°，θ₂₆是45°，θ₂₈是45°，θ₃₀是45°，θ₃₂是45°，θ₃₄是45°，θθ₃₆是45°，和θ₃₈是45°。在3000米/分的速度下纺20旦（22.22分特）纤维，其它工艺条件与实例1中使用的条件相同。在纤维上润滑剂的含量是1%。纤维的截面如图17B所示。该纤维沿纤维表面自然传输水性SyltintPoly Red溶液。该纤维的参数“X”的值是2.1。

实例14（本发明的实例）

制备一种可随意使用的吸湿物品，包括：（a）由聚乙烯制作的不渗透液体的下片，（b）由聚丙烯制作的，具有相对疏水性的渗透液体的上片，（c）位于所述下片和所述上片之间的层状吸湿芯，以及（d）本发明的纤维或纤维束。在吸湿结构上的覆盖层或面层是具有高透湿度的非编织纤维制品。例如，该纤维可以是聚酯、聚乙烯、聚丙烯、耐纶、人造丝或其它类似材料。最好，用作覆盖层的纤维是一种范围在0.3～0.5盎司/平方码（10.17～169.5克/米²）、密度小于0.3克/立方厘米的轻型纤维。最适宜的纤维具有不寻常的高拉伸率、柔软和悬垂特性。虽然覆盖层透湿，最好的类型是当吸湿结构接近饱和时，在透湿后该覆盖层防止体液的反渗透（Strikeback）。吸湿芯的纤维素的含纤维的毛层（batt）短纤浆实际上比覆盖层更能吸湿并力图从面层排走液体。纤维素毛层可以积在一薄绢（tissue）之中。虽然用薄绢累积纤维素毛层可能不是必需的，但是假如纤维素毛层十分厚，例如一英寸或以上，则希望通过提供薄绢累积而有助于维持吸湿结构想要的形状。该纤维素毛层还包含一种遇水膨胀、而不溶于水的湿吸混合物。

超吸湿粉粒一般形式为一种遇水可膨胀，不溶于水的干燥固态吸湿组合物，例如一种能溶于水的阴离子聚合电解质与一种多价金属阳离子的络合物，典型的超吸湿组合物介绍在S·H·Ganslow等人的4090013号美国专利和S.H.Ganslow等人的4043952号美国专利之中。该超吸湿材料的形式可以是单个的粉粒或薄膜的带，该超吸湿材料以此形式附着在其它已知的超吸湿组合物上。超吸湿材料可以附着在超吸湿贮存器的底部或者简单地独立地放在贮存器之中。本发明的纤维可以以纤维束或束纤维的形式直接放在上片的下面，如图19所示。通过使用本发明纤维的纤维束，体液（例如尿）将进一步沿着吸湿物品扩散（因此，改进渗透特性和再润湿特性）。借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用，并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施15（本发明的实例）

可随意使用的吸湿物品的成分与实例14相同。然而，在本例中，本发明的纤维以纤维束的形式放在纤维素毛层吸湿芯之中，如图21所示。通过使用本发明纤维的成束纤维，体液（例如尿）将沿着吸湿物品进一步扩散（因此，改善渗透特性和再润湿特性），借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施16（本发明的实例）

可随意使用的吸湿物品的成分与实例14相同。然而，在本例中，本发明的纤维以纤维束的形式直接放在纤维素毛层吸湿芯的下面，如图20所示。通过使用本发明纤维的纤维束，体液（如尿）将沿着吸湿物品进一步扩散（因此，改善渗透特性和再润湿特性），借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用，并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施17（本发明的实例）

可任意使用的吸湿物品的成分与实例14相同。然而，在本例中，本发明的纤维放在包含纤维素毛层吸湿芯的层中。本发明的短纤维与短纤浆（亲水性的纤维素纤维）直接混合。本发明纤维剪成大部份长度从0.25英寸（6.35毫米）到6英寸（152.4毫米）的短纤维，（参阅图22）。通过使用本发明的纤维的纤维束、体液（如尿）将沿着吸湿物品进一步扩散（因此，改善渗透特性和再润湿特性），借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用，并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施18（本发明的实例）

可随意使用的吸湿物品的成分与实例14相同。然而，在本例中，本发明的纤维以纤维束的形式放在纤维素毛层（吸湿芯）的上面和下面，如图26所示。通过使用本发明纤维的纤维束，体液（如尿）将沿着吸湿物品进一步扩散（因此，改善渗透特性和再润湿特性），借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用，并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施19（本发明的实例）

可随意使用的吸湿物品的成分与实例14相同。然而，在本例中，本发明的纤维以纤维束的形式并且紧密压实在紧密接触（impingement）区域（该纤维束还可绞紧在该紧密接触区域），使得纤维彼此之间充分接触（由于这些单根纤维的自然的表面传输特性与纤维间空隙中的毛细管的流动作用的联合作用，所以借此加速尿或其它体液沿纤维轴线的快速流动），并且，朝向物品长度的每一端，纤维束的纤维向外成喇叭形张开而且彼此之间基本上不接触。一种可能的布置方式如图24所示。这种布置方式使得尿液从紧密接触区域向尿布的外圈区域快速流动。通过使用本发明纤维的纤维束，体液（如尿）将沿着吸湿物品进一步扩散（因此，改善渗透特性和再润湿特性），借此，使可利用的吸湿面积和超吸湿材料得到更有效的利用，并产生一个较干燥的皮肤-吸湿物品的界面。

实施20（本发明的实例）

本发明的纤维束对于制造用于使用水性墨汁的书写器具的墨水贮存器管筒是非常重要的。（除润滑剂含量为3.4%以外，采用实例1的条件制造96/8单丝旦数PET纱）。这些纱被捻合、拉长（倍数为1.5X），热稳定处理、卷曲和拉伸成圆柱形管筒（直径为0.70厘米），使得在管筒中纱的密度范围为从0.10～0.25克/立方厘米。制备8单丝数（8.89分特）并含有1%在实例1中所使用的润滑剂的合适的圆形截面的PET对照物，进行卷曲并拉伸成同样尺寸的圆柱形管筒，使得PET纤维密度范围为从0.10～0.25克/立方厘米。这些圆柱形管筒分割成7.95厘米长，并且进行所有试验，其所使用的都是Sheaffer  Skript（商标号）书写液，可洗的黑色＃632。

图27表示关于由本发明的纤维和圆形纤维对照物制作的管筒的储墨量与管筒密度的关系曲线。这种试验基本上包括：将墨水滴入垂直放置的已知重量的管筒中并测定当从管筒的底部开始有墨水滴出时管筒所存储的墨水量。这种以克表示的重量称为该被测管筒的储墨量。所改进的幅度在密度测试的整个范围上为13%至26%。

图28表示关于由本发明的PET纤维和园形PET纤维对照物制作的管筒的墨水的百分剩余量与管筒密度的关系曲线。墨水百分剩余量定义为

(在充分芯吸（dewicking）之后管筒中墨水剩余量（克）)/(储墨量（克）) ×100

这里，测定在充分芯吸（dewicking）之后管筒中墨水剩余量是通过对管筒称重，用墨水灌充管筒（储墨量），对管筒加墨水的重量进行称重，用Type F₂Buckeye Filter滤纸接触管筒的底部，并且充分芯吸直到从管筒中吸不出墨水时为止，对管筒加剩余墨水进行称重，最后减去管筒的重量以确定管筒中剩余墨水以克表示的重量。请注意含有本发明纤维的管筒的非常明显的优异特性。

图29表示关于由本发明的纤维和圆形纤维对照物制作的管筒的能够使用到的墨水与管筒密度的关系曲线。该试验包括将墨水滴入已知重量的管筒中，使得其储墨量是相同的，用Type F₂Buckeye Filter滤纸接触管筒的底部，并充分芯吸直到从管筒中吸不出墨水时为止，对管筒加使用不到的墨水进行称重，并且，从储墨量（克）中减去使用不到的墨水的重量（克），以确定以克表示的能够使用到的墨水。所改进的幅度在密度测试的整个范围上为15%到30%。

图30表示关于由本发明的纤维和园形纤维对照物制作的管筒的能够使用到的墨水对纤维重量的比率与管筒密度的关系曲线。请注意由本发明的纤维所制作的管筒的显著性能改进。

实例21-向上流动量测试

范围及意义

本方法用于确定从-合成尿液贮存器沿一斜坡道（ramp）向一吸湿体流动时的毛细传输材料的液体传输速率。这种计算机监测型的方法自动测量该实验材料的液体上升量，并且提供传输和吸收贮存材料随时间的重量增量的分布图。液体向上沿一斜坡道并通过传输材料的自然流动是作用在液体上的表面作用力和毛细管作用力克服重力作用的定量测量。由于毛细传输材料的类型和尺寸以及表面处理和几何形状，上升传输测试提供了一种比较速度差值的方法。该实验还能用于评价实验液体表面张力以及不同吸湿材料的作用和影响。最后，能够修改该实验以模拟实用条件，例如移去贮存器，然后将其替换，以模拟多种尿液添加剂。

方法摘要

上升传输实验用于确定毛细传输材料从合成尿试液的贮存器沿20厘米长的斜坡道到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿材料的液体传输速率。一旦准备的试样安装在平台/斜坡道上，根据由计算机程序提供的指令，试验者通过将传输材料的下端放入液体贮存器中开始实验。实验进行90分钟或直到由试验者终止。

解释

在本方法中所使用的术语是在一般试验室操作中普遍使用的，不需要专门介绍。

安全注意事项

普通安全注意事项和安全处理操作都应当遵守。

误差产生原因

液体传输是非常依赖表面和几何形状的。应当避免表面污染并应减少试样处理操作。

要使所有纤维或纤维品试样（包括贮存或吸湿材料）达到所要求的条件，在测试之前至少要在试验室过夜。以便通过试验室中的相对湿度来调节控制样品的湿气含量。

对两个贮存器中的液体流动来说平衡是十分重要的。因为由试验试样所传输的液体是该试验的测量反应量，所以在试验开始以前，精确确定液体的包装重量是必要的。在被测试的试样已经向计算机标识以前，计算机并不采集该包装重量读数，而且标识做为正确的而被实验者接受。因此，先于在程序中的该时间点，能够在试样或试验设备中进行调节而不影响结果。所有调节都必须在测试程序中的该时间点之前进行。

设备

图39示意地表示了所使用的设备

试剂（Reagents）和材料

SYN-URINE（合成尿）实验液体取自Jayco  Pharmaceuticals（用食品色染色以有助于观察）。

所选择的传输材料，在大多数情况下是PET单纤维的片。

吸湿或贮存材料，例如Bounty（商标）毛巾或尿布芯部分。

校准和标定

试样准备

称出予切割成40厘米长的传输材料的量。从12英寸宽的分配器的箱中拉出20厘米长的Saran  Wrap。11  1/2英寸宽的包装纸卷筒具有刚好恰当的尺寸用以从底部或背面到顶侧围绕传输材料，包装纸的端部正好在顶部相接而有最小重叠（1/8-1/4英寸）。用Saran  Wrop宽松地进行包裹以及传输材料从其放入贮存器的一端由Saran  Warp中伸出5厘米而且从其放入吸湿体的一端伸出15厘米。由包装纸所覆盖的转输材料的最终面积为20厘米长乘5  1/2英寸宽。这种覆盖使在贮存器与吸湿体之间的由传输材料产生的蒸发减少到最小。将所选择的吸湿材料割成6英寸×6英寸大小。

将已覆盖的传输材料安装在具有预先组装有吸湿体的斜坡道（ramp）上或将传输材料/吸湿层组装在斜坡道（ramp）上，要注意已注满的贮存器预先已经用硬纸板或卡片覆盖，这样传输材料的5厘米长的尾部不伸入液体中直到计算机已经开机并准备开始数据采集程序为止。一旦吸湿体在斜坡道（ramp）的水平部分上就位，施加一超过吸湿体的重载（一般为0.1磅/英寸²，0.69千帕斯卡）。

步骤程序

在起动计算机之后，注意试验项目单（menu）和C＞提示（Prompt）。打印“date”并记入现行日期[Return]（回复）。打印“UP”以起动试验程序。按照计算机屏幕上出现的指令操作。在已经标识所要测试的试样之后停止。只有在利用试验样品和任何已完全就位的平衡物已使平衡稳定之后，才能进行确认标识正确以使计算机读取该平衡值的操作。

一旦通过移走贮存器覆盖并使传输材料进入传输液体而使平衡稳定。试验就开始进行，当这种情况发生时就按[Return]（回复）以起动计算机采集重量数据的程序。

设计计算机程序使得两个传输过程是接连发生的。第一个过程是液体沿斜坡道（ramp）的斜坡向上流动，一直到液体前沿刚好到达位于斜坡顶部的吸湿体的这段时间。这是一个“引入”（induction）过程。计算机必须识别液体到达吸湿材料的时间。按F5键，通知计算机计算该引入过程，并为“传输”（transport）过程开始采集数据，传输过程发生在液体流入在斜坡道（ramp）顶部的吸湿材料的时候。

在试验结束时（总共90分钟或者如果由试验者终止试验可以快点），由计算机记入所需要的传输材料的重量。计算机计算合适的各时间值、流动量值并将结果在打印机上打印。计算机以任何常规方法编程以进行这些计算。在本发明中实例所用的特定程序在实例24中例证举出。

实施例22一附着张力的测量

本文介绍在液体和聚合物薄膜的表面之间的附着张力的测量。在固体-液体-空气界面处的附着张力定义为在表面的水平面上和垂直于该界面作用在固体表面上的界面单位长度上的作用力。这里所用的设备包括一个Cahn2000记录微量天平，辩别率为0.1微克，还有一个Rame  Harte竖直平台装置，其竖直匀速运动，可低到每秒小于一微米。

所要研究的50毫升液体放入一直径5厘米的园柱形容器中，其低于平台上的微量天平，从聚合物薄膜上截下大约1厘米×2厘米的矩形试样，用剪子还是用刮刀切割器取决于薄膜的厚度。试样应当平整，厚度均匀并且相对地必须是硬的。边缘要直、方正、有棱角并且表面无指纹或其它污染，这些都是很重要的。试样由微量天平悬挂，这可通过由粘接剂固定的小勾或者带子系在其中一个短边的中心来实现，勾子应是逐渐弯曲的以使得试样垂直悬挂，其底边平行于液体表面，液体容器应在其下方对准中心。平台借助于一个粗调电动机上升，直到液体表面距离薄膜底边在1毫米之内，但不与之接触。薄膜的调准和定位通过观察在液体表面中薄膜边缘的倒影很容易确定。在调整微量天平以扣除试样包装重量之后，净作用力做为一个视在质量（apparent  mass）读数被记录下来。然后使用在平台上的精调电动机以每秒2.5微米的速度抬高液体表面。当液体与薄膜边缘形成接触时，由于附着张力而产生的作用力被记录下来。通过平台的连续上升，薄膜慢慢浸入达到0.4厘米的深度，在该点试验不再继续，而且平台返回到其初始位置。

在浸入期间，由于薄膜表面的不均匀性，观察到作用力的随机波动，与此同时因为浮力（buoyancy）影响，平均作用力逐渐降低。通过由作用力读数返回到薄膜与液体表面最初接触的那一点的读数所画的直线的外推，来确定湿润作用力。在该点浮力不影响该作用力，然后薄膜边缘的周边测定可通过采用卡尺或测微器仔细测量薄膜的底部边缘的长度和薄膜厚度来实现。根据如下公式计算附着张力：

a＝ (mg)/(2（w+t）)

其中：

a＝附着张力，达因/厘米

m＝平衡读数  克

g＝重力加速度（＝977.2厘米/秒²，在Kingsport.TN条件下）

w＝试样底部边缘的宽度、厘米

t＝薄膜厚度  厘米

实例23-表Ⅱ

这是一个进行比较的实例，它表示关于一系列不同的自然可润湿的纤维，附着张力从32到60达因/厘米的增加对上升的流动量有着惊人的强烈影响。

试样001-4B与001-7B是相同的，除了在纺纱期间所施加的具有0.5%的70% PEG600单月桂酸酯和30%的十二烷基磷酸钾的001-4B之外。这种表面涂层（finish）明显地抑制对试样的有效的等离子体处理。比较其它成对的试样，了解到通过增加附着张力使流动量惊人地增加。图35的喷丝孔的具体尺寸如下，W₁＝100微米，θ＝90°，S＝10，R＝50，T＝20，U＝1.3，V＝50（参阅图33）。图36的喷丝孔的具体尺寸如下：W₁＝100微米，θ＝90°，S＝10，R＝50，T＝10，U＝1.3，V＝50（参阅图33）。

实例24

本例表示在固定的通道深度值，分支宽度，所选择的材料和附着张力的条件下，通道宽度对上升流动量的影响。请注意对于（参阅图37）所示PET纤维的尺寸，最大流动量发生在通道宽度为80微米的情况下。

实例25

用图表示在实例23中增加附着张力所产生的影响。本例表示对于给定的纤维材料和几何形状上升流动量如何随附着张力变化（参阅图38）。换句话说，对每一附着张力在固定的分支宽度和通道深度的情况下都有一最佳通道宽度，它能使流动量增加到最大。

实例26

利用图41所示的喷丝板，在270℃下，利用水做施加的面层，把由Allied-Signal  Inc.标明为SCFX（商标为Hydrofil）的耐纶聚合物纺成纤维。在图41A中所示的“W”为100微米。纤维的截面也表示在图41中。这些纤维在上升流动量试验中产生的流动量为10.4立方厘米/克/小时。所测量的附着张力为50达因/厘米。因此，这种具体耐纶纤维与可产生通道宽度为44微米的良好截面的纺纱条件相结合，无须任何表面涂层或表面处理就能产生很高的流动量。

实例27

类似于实例23纺制70dpf（单丝旦数）（77.78分特）的PET纤维。把大约3克的这种试样放在一个金属框架中[大约15英寸长，8英寸宽（38.1厘米长和20.32厘米宽）]，并送到Plasma  Science，Inc.进行处理。首先，PET试样用氩等离子体处理2分钟。在Plasma  Science的PS-0500等离子体表面处理系统的容器中的压力降低到0.3乇。对该装置的输入功率维持在300瓦。激励功率由工作在13.56兆赫的射频发生器提供。接着断开射频发生器，丙烯酸蒸汽输入到容器中持续10分钟，压力降低到0.02乇。丙烯酸蒸汽和等离子体处理的PET纤维表面进行反应，产生一种丙烯酸接枝（grafted）PET表面。这种纤维在上升流动量试验中提供7.4立方厘米/克/小时的流动量。

实例28

一种0.90  I.V.PET聚合物在289℃下在实例1中介绍的装置中被挤压。横向流动的空气速度为115英尺/分（35.052米/分），卷绕（takeup）速度为800英尺/分（243.84米/分）。润滑剂（5%的Milease  T的活性水溶液）由以10转/分速度转动的双面给油辊装置施加，陶瓷油辊的直径为150毫米，经向设计为10个孔的喷丝板用于纺制该纤维。该喷丝板与图43所示的相同，除了“H”窄缝的宽度是25W而不是50W并且W＝0.100毫米以外。调节挤压速率，以制作普通的75单丝旦数（83.33分特）的纤维。形成的通道尺寸为，通道宽度55微米，分支宽度7.3微米，通道深度172微米。在上升流动量的试验中这种纤维能产生的流动量为7.6立方厘米/克/小时。

实例29

本实例表示一种具有畸变截面的填塞箱法卷曲纤维和具有不畸变截面的螺旋形卷曲纤维。该填塞箱法卷曲试样以试样SW-181-1A的形式列出，螺旋卷曲试样以试样SW-186的形式列出。两种试样都属于双通道H形截面。

关于填塞箱法卷曲的试样SW-118-1A是由0.68IV聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物在一个利用I1045喷丝板的装置上被熔融纺制的，以形成一种38单丝旦数的连续单长丝纤维。喷丝板I1045在图42中予以描述。图42C中的“W”为84微米。喷丝板孔是这样定向的，即当纤维沿着丝室向下传输的时候使得横流骤冷（quench）空气以每分180英尺（54.86米/分）的速度朝向H形的开口端。在285℃熔融温度之下和利用Hypermer  A109润滑剂润滑的情况下，纤维以每分1000米的速度被纺制（该润滑剂为一种由ICI  Americas，Inc出售的改性的聚酯表面活性剂）。

关于螺旋卷曲的试样SW-186是由0.62Ⅳ聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物在一个利用I1039喷丝板的装置上被熔融纺制，以形成一种30单丝旦数连续单长丝纤维。喷丝板I1039在图43中予以描述。图43A中的“W”为100微米。喷丝孔在喷丝板的正面以一种辐射形图案定向排列。当纤维沿着丝室向下传输的时候，横流骤冷空气以每分125英尺（38.1米/分）的速度朝向纤维束。纤维在288℃熔融温度下和使用PM13430润滑剂润滑的情况下，以每分1500米的速度被纺制，该PM13430润滑剂包含49%聚乙二醇（PEG）600单月桂酸酯，聚氧乙烯（13.64）单月桂酸酯，49%聚乙二醇（PEG）400单月桂酸醒，聚氧乙烯（9.09）单月桂酸酯以及2%4-十六烷基-4乙基吗啉ethosulfate（防静电剂）。除去使用Leesona络纱机进行卷绕之外，所使用的设备与在实例1中所介绍的相同。

一条常规的两阶段牵伸生产线用于处理SW-181-1A和SW-186初纺纤维。

SW-181-1A喂入丝的卷装筒放在筒子架上并使喂入丝形成纤维束。把该纤维束引向以每分18米转动的第一组滚筒装置。离开第一组滚筒装置该纤维束浸入74℃水温的水槽中。把纤维束从水槽引向以每分35米转动的第二组滚筒。纤维束连续从第二组滚筒经过温度整定在130℃的蒸汽室进入以每分45米转动的第三组滚筒，然后纤维束绕过一系列整定在180℃的热定形滚筒以对纤维在应力方面进行热定形。然后纤维束通过一个填塞箱式卷曲机并被放在一个干燥器皮板输送带上，该皮板输送带把纤维束送入烘箱以在100℃下干燥纤维5分钟。在这种情况下，Hypermer  A109润滑剂在卷曲机处施加到纤维束上。该填塞箱法卷曲纤维具有畸变截面，如图44所示。

喂入丝的卷装筒放在筒子架上并使喂入丝形成纤维束。把纤维束引向以每分26米转动的第一组滚筒。纤维束离开第一组滚筒并浸入水温为70℃的水槽中。纤维束从水槽引向以每分39米转动的第二组滚筒，纤维束从第二组滚筒继续经过整定在130℃的蒸汽室到达以每分60米转动的第三组滚筒。然后纤维束进到普德林传送嘴（puddling  jet），将纤维束放在干燥器皮板传送带上，该皮板传送带把纤维送入一个烘箱，在150℃下持续5分钟，用以无应力收缩。在这种情况下，在将纤维束从干燥器中引出时，将PM13430润滑剂施加在纤维束上。在烘箱中收缩的过程中形成螺旋卷曲的纤维。螺旋卷曲的纤维截面不畸变，如图45所示。

实例30

本实例表示当制作螺旋卷曲纤维时，具有以规定的结构相对横流骤冷空气定向的喷丝孔形状的重要性。

试样X21766-177-1是由0.70Ⅳ聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物在一个装置上利用I1046喷丝板被熔融纺制的，以形成一种51单丝旦数的连续单长丝纤维。喷丝板I1046在图46中予以描述。图46C中的“W”为84微米。喷丝孔是这样定向的，即当纤维沿着丝室向下传输的时候，横流骤冷空气以每分111英尺（33.833米/分）的速度朝向H形的开口端。相对于喷丝孔旦的骤冷空气的方向绘示在图47中。纤维在285℃的熔融温度下，使用PM13430润滑剂润滑的情况下，以每分1000米的速度被纺制。除去采用Leesona络纱机来卷绕以外，所使用的设备与在实例1中所述的相同。

通过将该纤维引向以每分25米转动的第一组滚筒来牵伸初纺试样X21766-177-1。纤维离开第一组滚筒并浸入到水温70℃的水槽中。纤维从水槽引向以每分47.5米转动的第二组滚筒。纤维从第二组滚筒继续经过温度为145℃的蒸汽室到达以每分52.5米转动的第三组滚筒上。纤维然后被卷绕到一卷装筒上并做为试样标记号码X21766-183-1A。用一个旦尼尔摇绞纱机从卷装筒上退绕纤维以制作纱的绞纱。该绞纱放在一强制通风的150℃的烘箱中持续5分钟并使之无应力收缩。在烘箱中的收缩步骤中没有形成合格的螺旋形卷曲。纤维含有带畸变截面的锯齿状部分。

试样X21766-176-1是由0.70Ⅳ聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物在一个装置上利用I1047喷丝板被熔融纺制的，以形成51单丝旦数的连续单长丝纤维。喷丝板I1047如图48所示。图48C中的“W”为84微米。喷丝孔是这样定向的，即当纤维沿着丝室向下传输的时候横流骤冷空气以每分111英尺（33.833米/分）的速度朝向H形的一侧。相对于喷丝孔的骤冷空气的方向绘示在图47中。纤维在285℃的熔融温度下，在使用PM13430润滑剂润滑的情况下，以每分钟1000米的速度被纺制，除去采用Leesona络纱机来卷绕以外，所使用的设备与在实例1中所述的相同。

通过把纤维引向以每分钟25米转动的第一组滚筒来牵伸初纺试样X21766-176-1。纤维离开第一组滚筒浸入水温70℃的水槽中。纤维从水槽引向以每分52.5米转动的第二组滚筒。纤维从第二组滚筒继续经过145℃的蒸汽室进入以每分57.5米转动的第三组滚筒。纤维然后卷绕到一个卷装筒上并作为试样X21766-181-1A标记。用一个旦尼尔摇绞纱机从卷装筒上退绕纤维以制作纱的绞纱。该绞纱放在一强迫通风的烘箱中在150℃下持续5分钟使之进行无应力收缩。在烘箱中的收缩步骤中形成螺旋卷曲纤维。该螺旋卷曲试样每英寸具有7.4个卷曲，卷曲幅度为0.46毫米。试样具有松散的外观和满意的手感（acceptable  hand）。

实例31

本实例表明截面不畸变的螺旋卷曲纤维与截面畸变的填塞箱法卷曲试样相比较将提高液体的流动。

标记为SW-188的可自然润湿的聚酯纤维是由0.78Ⅳ聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物在一个装置上利用I-1039喷丝板被熔融纺制的，以形成29单丝旦数的连续单长丝纤维。喷丝板I-1039如图43所示。喷丝孔是这样定向的，在喷丝板的正面以辐射形图案排列，当纤维沿着丝室向下传输的时候，速度为每分100英尺（30.48米/分）的横流骤冷空气朝向束纤维。在使用PM13430润滑剂润滑和在292℃熔融温度下，纤维在每分1500米的速度下被纺制。除使用Leesona络纱机来卷绕以外，所用设备与实例1中所述的相同。

一条常规的两阶段的牵伸生产线用来处理该初纺纤维。

首先制作截面不畸变的螺旋卷曲纤维。初纺纤维卷装筒放在筒子架上并用以形成纤维束。把该纤维束引向以20米/分速度转动的第一组滚筒。纤维束离开第一组滚筒并浸入水温73℃的水槽中。把纤维束从水槽引向以35米/分速度转动的第二组滚筒。纤维束从第二组滚筒继续经过135℃的蒸汽室到达以43米/分速度转动的第三组滚筒。纤维束然后进到普德林传送嘴（puddling  jet），其将纤维束放在一干燥器的皮板传送带上，该皮板传送带把纤维送入一个烘箱，在150℃下持续5分钟以进行无应力收缩。将PM13430润滑剂在纤维束从干燥器中出来时施加在纤维束上。在烘箱中的收缩步骤中形成螺旋卷曲纤维。螺旋卷曲纤维的截面没有畸变，如图49所示。

然后由初纺纤维的卷装筒来制作具有畸变截面的填塞箱法卷曲纤维。初纺纤维的卷装筒放在一个筒子架上并用以形成纤维束。把纤维束引向以20米/分速度转动的第一组滚筒。纤维束离开第一组滚筒并浸入水温73℃的水槽。把纤维束从水槽引向以35米/分速度转动的第二组滚筒。纤维束从第二组滚筒继续经过135℃的蒸汽室到达以43米/分速度转动的第三组滚筒。纤维束然后经过一个填塞箱式卷曲机并在这之后在150℃下持续5分钟进行无应力热定形。在这种情况下，刚好在卷曲机之前将LK5570润滑剂施加在纤维束上。填塞箱法卷曲纤维具有畸载面，如图50所示。

单根单纤维吸湿温度对于测定这些材料的特性是很有用的。关于单根单纤维润湿，对每种卷曲类型的单纤维测试60次，其结果表示如下：

填塞箱法卷曲的纤维  螺旋卷曲方法卷曲的纤维

平均速度(毫米/秒)  14.7  19.7

平均斜率(毫米^*毫米/秒) 9.7 32.3

该数据在95%的置信水平上是有效的，并显示了螺旋卷曲试样在传输液体方面优于填塞箱法卷曲试样。

实例32

本例介绍使用I1005喷丝板制作的螺旋卷曲纤维。

可自然润湿的聚酯纤维是由0.62Ⅳ聚（亚乙基对苯二酸酯）聚合物，在一个装置上利用I-1005喷丝板被熔融纺制的，以形成20单丝旦数的连续单长丝纤维。I1005喷丝板如图51和图52所示。图51A中的窄缝宽度为100微米，图上的数字是窄缝宽度的倍数。在喷丝板正面上，喷丝孔以斜纹图案定向，当纤维沿着丝室向下传输时，速度为250英尺/分（76.20米/分）的横流骤冷空气朝向束纤维。在使用PM13430润滑剂润滑的情况下和在280℃熔融温度下，在每分1500米的速率下纺制纤维。

一种常规的两阶段牵伸生产线用来处理该纤维。

12个喂入丝的卷装筒放在一个筒子上并用以形成纤维束。牵伸纤维束是借助于将纤维束引向以16米/分转动的第一组滚筒来实现的。纤维束离开第一组滚筒并浸入水温为70℃的水槽中。把纤维从水槽引向以38米/分速度转动的第二组滚筒。纤维从第二组滚筒继续经过150℃的蒸汽室到达以40米/分速度转动的第三组滚筒，纤维束然后进入一个普德林传送嘴（puddling  jet），其将纤维束放在一个干燥器皮板传送带上，该皮板传送带将纤维束送入一个烘箱，以便在150℃下持续1分钟进行无应力收缩。在烘箱中的收缩步骤中形成螺旋卷曲纤维。螺旋卷曲试样标记为X21741-060-3，并且每英寸具有8.2个卷曲，卷曲幅度为0.26毫米。该试样具有疏松的外观和满意的手感（acceptable  hand）。

表Ⅳ

所选择的表面活性剂的相对等级相对流动量

根据3厘米流动量试验

表面活性剂 相对流动量^*

BRIJ35  166.1

G1300  159.9

BRIJ99  153.2

MIL  T  151.3

HPMA109  146.3

RX20  137.5

IL2535L2  124.9

TW60  123.3

TL1674  123.2

IL2535L1  116.7

G1350  115.3

BRIJ700  109.6

PM13430  108.6

RX30  103.3

IL2535L3  103.5

RX31  101.6

G1441  98.4

IL2535L4  94.4

TL1914  91.9

^*(平均流动量) 单位为每克厘米³/小时

表Ⅴ

所选择的表面活性剂的统计比较  根据3厘米  合成尿液流动量试验

(平均流动量)  (变化量)

BRIJ35:  AVG  FLUX=166(cc/hr-gm),VAR=49.8(cc/hr-

gm)²

等于:  G1300(0.82)*,BRIJ99(0.71),MIL  T

(0.78)

优于: HPMA109,RX20,IL2535L2,TW60X^**,

TL1674X,IL2535L1X,G1350,BRIJ700,

LK5570

G1300:  AVG  FLUX=159,VAR=99.8

等于:  BRIJ99(0.90),MIL  T(0.89),HPMA109

(0.67)

优于:  RX20,IL2535L2,TW60,TL1674,IL2535L1,

G1350,BRIJ700,LK5500

BRIJ99:  AVG  FLUX=153,VAR=317

等于:  MIL  T(0.95),HPMA109(0.91),RX20(0.65)

优于:  IL2535L2,TW60,TL1674,IL2535L1,G1350,

BRIJ700X,LK5570

MIL  T:  AVG  FLUX=151,VAR=460

等于:  HPMA109(0.93),RX20(0.78),TW60(0.60),

TL1674(0.60)

优于:  IL2535L2,IL2535L1,G1350,BRIJ700X,

LK5570

HPMA109:  AVG  FLUX=146,VAR=258

等于:  RX20(0.85,TW60(0.61),TL1674(0.60)

优于:  IL2535L2,IL2535L1,G1350,BRIJ700X,

LK5570

RX20:  AVG  FLUX=138,VAR=128

等于:  IL2535L2(0.68),TW60(0.81),TL1674

(0.79),IL2535L1(0.60)

优于:  G1350,BRIJ700,LK5570

IL2535L2:  AVG  FLUX=125,VAR=187

等于:  TW60(0.95),TL1674(0.95),IL2535L1

(0.90),G1350(0.85)

优于:  BRIJ700,LK5570

TW60:  AVG  FLUX=123,VAR=603

等于:  TL1674(0.95),IL2535L1(0.93),G1350

(0.91),BRIJ700X(0.86),LK5570x

TL1674:  AVG  FLUX=123,VAR=528

等于:  IL2535L1(0.93),G1350(0.91),BRIJ700x

(0.85),LK5500X(0.81)

IL2535L1:  AVG  FLUX=116,VAR=462

等于:  G1350(0.95),BRIJ700(0.92),LK5570

(0.89)

G1350:  AVG  FLUX=115,VAR=248

等于:  BRIJ700X(0.91),LK5570(0.88)

BRIJ700:  AVG  FLUX=110,VAR=29

等于:  LK5570(0.94)

＊β值：当认为它们不相等的时候平均值不同的概率

＊＊X指所要比较的两种表面活性剂的变化是不同的（F测试）

和各自的变化量均在t测试中采用

实例32的附录A

代号  表面活性剂说明

BRIJ35  聚氧乙烯（23）十二烷基醚（ICI）HLB＝16.9

BRIJ99  聚氧乙烯（20）油基醚（ICI）HLB＝15.3

BRIJ700  聚氧乙烯（100）硬脂酰醚（ICI）HLB＝18.8

G1300  G-1300聚氧乙烯甘油酯（ICI）非离子表面活性剂HLB＝18.1

G1350  “ATLAS”G-1350（ICI）聚氧乙烯-聚氧丙烯-脱水山梨糖醇亚油酸邻苯二甲酸酯

G-1441  G-1441（ICI）聚氧乙烯（40）山梨糖醇，羊毛脂醇解制品

HPMA109  Hypermer  A109（ICI）改性的聚酯表面活性剂（98%）/＝甲苯（2%）HLB＝13-15

IL2535L1  IL-2535“无二甲苯/无三甲胺“Hypermer  A109（ICI）改性的聚酯表面活性剂（LA＝高酸值）

IL2535L2  IL-2535“无二甲苯/无三甲胺“Hypermer  A109（ICI）改性的聚酯表面活性剂（HA＝低酸值）

IL2535L3  IL-2535“无二甲苯/无三甲胺“Hypermer  A109（ICI）改性的聚酯表面活性剂（LA＝低酸值）

IL2535L4  IL-2535“无二甲苯/无三甲胺“Hypermer  A109（ICI）改性的聚酯表面活性剂（LA＝低酸值）

PM13430  （Eastman  chemical  company）

MIL  T  MILEASE  T（ICI）聚酯/水/其它成分

RX20  RENEX20（ICI）聚氧乙烯（16）妥尔油（100%）（CAS-61791-002）  HLB＝13.8

RX30  RENEX30（ICI）聚氧乙烯（12）十三醇（100%）（CAS-24938-91-8）  HLB＝14.5

RX31  RENEX31（ICI）聚氧乙烯（12）十三醇（100%）（CAS24938-91-8）  HLB＝15.4

TL-1674  TL-1674（ICI）聚氧乙烯（36）蓖麻油（100%）（CAS61791-12-6）

TL-1914  TL-1914（ICI）椰子氨基丙基甜菜碱（CAS-61789-40-0）

TW60  TWEEN60（ICI）聚氧乙烯（20）脱水山梨糖醇单硬脂酸酯HLB＝14.9

实例33

表Ⅲ综合了根据几种表面活性剂所进行的3厘米合成尿液流动量试验的结果。表中所列数值为每克纤维每小时的液体的立方厘米值。进行表Ⅲ所示试验用以确定在传输水性液体方面这些表面活性剂的相对比较的性能。这些表面活性剂的大多数使用是由在水中加重量百分比为5的溶剂所形成的水溶液。所使用的油辊的速度范围可以复盖每一种表面活性剂在试图提供最佳流动性能的应用中相对宽的范围。

检查表Ⅲ中的数据则显示出，在整个所使用的油辊的速度范围内，大多数表面活性剂的流动性能曲线还是相对平的，尽管对于Milease  T在低的油辊速度下和对于G-1441在高的油辊速度下都有一些性能下降的迹象。由于这些原因，对每一种表面活性剂选择6个最佳点作为最佳性能的代表。对每一种表面活性剂所选择数值的平均值和标准偏差也列在表Ⅲ中。

对于每一种表面活性剂的平均流动量是用来计算表示在表Ⅳ中的相对流动量的等级。这是用最大平均值去除每一个平均值所得到的，其对于BRIJ35是166。

进行多次统计试验是为了比较在表Ⅳ中虚线以上对于所有成对的表面活性剂的平均值，表Ⅳ采用了95%的置信水平。这些结果综合概括在表Ⅴ中。β值，当认为它们相等的时候平均值不同的概率，被表示在园括号内。此外，小X用来指示，当比较两种表面活性剂的变化时从统计的观点看也是不同的（由F试验确定）。PM13430选择作为对平均值比较的下限。

实例34-最前（advancing）接触角的测量

用于测量附着张力的技术（修改的Wilhelmy  slide方法）也能用于测量最前接触角θa。记录在微量天平上的作用力等于附着张力乘以试样薄膜的周长。

作用力＝附着张力×周长

＝γcosθ_a×P

其中γ是液体的表面张力（达因/厘米）

θ_a为最前接触角（度）

p是薄膜的周长（厘米）

或解θ_a：

θ_a＝cos^-1〔 (作用力)/(γP) 〕

对于纯净液体和清洁表面，这是一个非常简单的计算。然而存在这样的情况，当在表面上施加涂料和某些这种涂料脱落在该液体中时，实际的γ值不再是纯净液体的γ值。在大多数情况下，脱落的材料是那些其表面张力明显低于纯净液体（在本例中为水）的材料。因此，使用纯净液体表面张力在计算θ_a方面会引起相当大的误差。

为消除这种误差，制作一种液体，它包含纯净液体（在本例中为水）和少量的材料（涂料），这种材料沉积在试样表面上。所附加涂料的数量应当刚好超过临界的胶束含量。现在测量这种液体的表面张力，并且在θ_a计算中用来代替纯净液体的γ。将试样浸入这种液体并测定作用力。现在利用具有附加涂料的纯净液体的表面张力和在具有附加涂料的纯净液体中所测的作用力来确定θ_a。现在可以把这个θ_a值用在表达式（1-Xθ_a）中，以确定该表达式是否是负的。

实例35（制备底纤维）

在本实例中使用的是0.69I.V.的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物。I.V.是固有粘度，是在25℃下在聚合物浓度为0.50克/100毫升（ml）的合适溶剂例如按重量为60%的苯酚和40%的四氯乙烷的混合溶剂的条件下测得的，对聚合物进行干燥以便使其湿度≤0.003（重量百分比），干燥是在Patterson  conaform干燥器中在120℃下以每8小时一个周期进行的。聚合物在285℃下由Egan挤压机挤压成直径为1.5英寸（38.1毫米），长度/直径之比为28∶1的纤维。纤维通过12孔喷丝板被挤压，其中每一个喷丝孔如图33所示：

其中W₁=0.100毫米 P=50 V=50

R=50  U=1.3  S=5  Q=90°

聚合物通过量为9磅（1b）/小时，（4.08公斤/小时）。一般的空气骤冷装置具有横流结构。骤冷空气速度为93英尺/分（28.346米/分）。无纺丝润滑剂施加到初纺纤维上。78单丝旦数（86.67分特）的纤维在每分650米（MPM）的速度下卷绕在一个Leesona络纱机上。

表Ⅳ所列的表面活性剂是通过纱以每分钟20米的速度横跨输送给直径约为2-1/16英寸（5.239厘米）的给油辊来施加到未润滑的底纤维上。给油辊的速度覆盖的范围是15-55转/分而且给油辊在表面活性剂溶剂中的浸入深度为1/4到3/8英寸。在给油辊上面的断纱角约为2-5度。

实例36-3厘米上升流动量试验

范围及意义：

本方法用于测定毛细传输材料从合成尿液的贮存器沿一个斜坡到一个吸湿体的液体传输速率。这种计算机监测型方法测量试验材料中的液体上升量，并提供传输材料与吸湿存储材料的重量增量随时间的分布图。液体沿着该斜坡和通过传输材料的向上自然流动是克服重力而作用在液体上的表面和毛细作用力的定量测量。上升传输试验提供了一种比较由毛细传输材料的类型和尺寸以及表面的湿度和几何形状所造成的速率差的手段。该试验还能用来估价测试的液体表面张力以及不同吸湿材料的作用。最后，试验可以改变以摸拟实际使用条件，例如拿走贮存器并随后替换以便摸拟多种尿液添加剂。

方法摘要

上升传输试验用于测定毛细传输材料的从合成尿试液的贮存器沿着一个10厘米长的斜坡道到达附着在3厘米高处的平台上的吸湿体的液体传输速率。一旦所准备的试样装在平台/斜坡上，试验者根据由计算机程序提供的指令，通过将传输材料的下端放入液体贮存器来开始测试。试验连续进行45分钟或者由试验者终止。

解释

在本方法中所使用的术语是普通试验室操作中普遍使用的，无需特别介绍。

安全注意事项

普通的安全注意事项和安全处理操作应当遵守。

误差产生原因

液体传输是非常依赖表面和几何形状的。应当避免表面污染，试样的处理操作应当减少。

要使所有纤维或纤维品试样（包括贮存或吸湿材料）达到所要求的条件，在测试之前至少要在试验室过夜，以便通过试验室中的相对湿度来调节控制试样的湿气含量。

对两个贮存器中的液体流动来说是平衡是十分重要的。因为由试验试样所传输的液体是该试验的测量反应量，所以在试验开始以前，精确确定液体的包装重量是必要的，在被测试的试样已经向计算机标识以前，计算机并不采集该包装重量读数，而且标识做为正确的而被试验者接受。因此，先于在程序中的该时间点，能够在试样或试验设备中进行调节而不影响结果，所有调节都必须在测试程序中的该时间点之前进行。

设备

所用设备概要表示在图39中

试剂和材料

SYN-URINE（合成尿液）试验液体取自Jayco  Pharmaceuticals（用食品色染色以有助于观察）。

所选择的传输材料，在大多数情况下是PET单纤维的片。

吸湿或贮存材料，例如Bounty（商标）毛巾或尿布芯部分。

校准和标定

样品制备

称出予剪成20厘米长的传输材料的量。由12英寸宽的分配器的箱中拉出9厘米长的Saran  Wrap。将11  1/2英寸宽的包装纸修剪为7英寸宽，该尺寸正适合从底部或背面到顶侧围绕传输材料，包装纸的端部正好在顶部相接而有最小重叠（1/8-1/4）英寸。用Saran  Wrap宽松地进行包裹以及传输材料从其放入贮存器的一端由Saran  Wrap中伸出2  1/2厘米而且从其放入吸湿体的一端伸出8  1/2厘米。由包装纸所覆盖的传输材料的最终面积为9厘米长乘2英寸宽。这种覆盖使由介于贮存器和吸湿体之间的传输材料所产生的蒸发减到最小。将所选择的吸湿材料剪成2英寸×2英寸大小。

将所覆盖的传输材料装到预先已装有吸湿体的斜坡道上，或者将传输材料/吸湿体层装到斜坡道上。使已充满的贮存器预先覆盖上硬纸或卡片纸板，并使传输材料尾端的2-5厘米直到计算机已装设好并可开始进行数据收集工作时才浸入液体中。一旦吸湿体装在斜坡道的水平部分时，就在整个吸湿体上施加一载荷重量（通常为0.5磅/英寸²）。

程序步骤

在起动计算机之后，注意试验项目单和C＞提示（prompt）。打印“date”并记录现行日期[Return]。打印“UP”以起动试验程序。按照计算机屏幕上的指令做。在已经标识所要测试的试样之后停止。只有在利用试验样品和任何已完全就位的平衡物已使平衡稳定之后，才能进行确认标识正确而使计算机读取平衡值的操作。

一旦通过拿走贮存器覆盖和使传输材料进入传输液体使平衡稳定，试验就开始进行。当这种情况出现时就按[Retrrn]（回复）起动计算机采集重量数据程序。

设计计算机程序使得两个传输过程接连生。第一个过程是液体沿斜坡道的斜坡向上流动，直到液体前沿刚好到达位于斜坡顶部的吸湿体的这段时间。这是一个“引入”（induction）过程。计算机必须识别液体到达吸湿材料的时间。按F5健，通知计算机计算该“引入”过程、并为“传输”（“transport”）过程开始采集数据，传输过程发生在液体流入在斜坡道顶部的吸湿材料的时候。

在试验结束时（总共45分钟或者如果由试验者终止试验可以快点），由计算机记录所需要的传输材料的重量。计算机计算合适的各时间值和流动量值并将结果在打印机上打印。计算机以任何常规方法编程以进行这些计算，在本发明实例中所用的特定程序在实例24中例证举出。

实例37

纤维的制备是根据4707409号美国专利的实例中所提出的条件进行的，该专利在这里作为参考，是由Phillips等人于1987年11月17日申请的。本实例介绍如下：

图3、5、7所示单纤维是利用如下设备和方法条件制作的。

设计的纺纱系统的基本单元能够细分为：一个挤压部分，一个纺丝部件部分，一个骤冷部分和一卷绕部分。这些部分简要介绍如下。

该系统的挤压部分由一个竖直安装的螺杆挤压机组成，其螺杆的L/D（长径比）为28∶1，直径为2 1/2英寸。由装有聚合物的料斗向挤压机供料，该聚合物在先前分开的干燥处理中已经被干燥，使湿度小于或等于0.003（重量百分比）。颗粒的聚（亚乙基对苯二酸酯）（PET）聚合物（0.64I.V.），其包含0.3%TiO₂和0.9%二甘醇（DEG），进入螺杆的喂料口，当聚合物竖直向下运送时在这里被加热并熔融。挤压机具有4个大约等长的加热区，从喂入端开始，它们的温度控制在280℃、285℃、285℃、280℃。这些温度测量是由Weed制造的型号为No1847-6-1的铂热电阻温度传感器测量的。控制螺杆的旋转速度以便当聚合物从螺杆中出来进入纺丝部件时在该熔体中维持恒定压力（2100磅/平方英寸）。该压力是利用一种电子压力传感器[Taylor型号1347.TF11334（158）]测量的。在部件入口处的温度是利用由Weed制造型号为No184-6-1的铂电阻温度传感器测量的。

该系统的纺丝部件包括一个304不锈钢外壳，该外壳包含一个分配装置，用于把来自螺杆挤压机出口的聚合物熔体传送到8个双位置喷丝组件。用道生（Dowtherm）液体/蒸汽系统填充不锈钢外壳用以保持聚合物熔体在所需的280℃纺丝温度上的精确温度控制。通过检测蒸汽温度来控制道生液体/蒸汽系统的温度并且使用这个信号来控制外部的道生加热器。检测道生液体温度但不用于控制。

在纺丝部件中，在每一个双位置组件之上安装两个齿轮泵。这些泵测量进入喷丝组件组的熔体流量并通过一个变换控制驱动装置精确保持它们的速度。喷丝组件包括一个有边的（flanged）的圆柱形不锈钢外壳（直径为198毫米，高为102毫米），其包含两个直径为78毫米的腔体。在每个腔体的底部装有一个基本上如4，707，409号美国专利的图6、图4和图2所示的喷丝板，其后是有300网眼的圆形网和用于熔体流分配的分配（breaker）板。在分配板之上放一个有300网眼的网，再往上20毫米有一个用于过滤的砂底板（例如20/40到80/100网眼层）。每个腔体都有一个带有进口的不锈钢顶部。把喷丝组件组用螺栓固定在纺丝部件上，其中采用铝垫片以获得无泄漏密封。在纺丝部件的入口处（在喷丝板之上126毫米处）测量聚合物熔体的温度和压力。所使用的喷丝板是图2，4和6（4，709，409美国专利）所示的那种。

熔体纺丝系统的骤冷部份介绍在3，669，584号美国专利中。骤冷部份包括一个延迟的骤冷区，其靠近喷丝板而与主聚冷室分离，这种分离是利用一个带有用于形成束纤维通道的园形开口的可动闸门形成的。在喷线板之下，该延迟聚冷区延伸到大约2  3/16。在闸门下方是一聚冷室，其上装设一个装置用于向冷却和拉细的单纤维提供强制输送的横流气流。聚冷室大约40  1/2高，10  1″/2宽，14  1″/2深。横流气流从聚冷室后部以160SCFM（每分每立方英尺空间速度）的速率进入。调节聚冷空气以维持温度在77℃，正负差2°F。骤冷室向在前侧的纺丝区域打开。一个骤冷管连到骤冷室的底部，该骤冷管在靠近骤冷室的地方有延伸的端部并限制在带园形端部的双矩形部分中（每个大约为6  3″/8和15  3″/4）。骤冷管加上骤冷室为16英尺长，骤冷部分的空气温度是作为与喷丝板的距离的函数来设计的。

熔体纺丝系统的卷绕部分包括双陶瓷给油辊式润滑剂涂覆器，两个导丝（Godet）辊和一个平行卷装络纱机（Barmag  SW4）。把纱由骤冷管的出口引向并横跨在润滑辊上。润滑辊的每分钟转数（RPM）设定在32RPM，以获得在初纺纱上具有百分之一润滑剂的预期含量。该润滑剂的组成为百分之九十五重量的UCON-50HB-5100（乙氧基丙氧基化丁醇）[粘度5100赛波特秒（Saybolt  Sec）]，百分之二重量的十二烷基苯磺酸钠以及百分之三重量的POE5十二烷基磷酸钾。纱由润滑剂涂覆器从拉伸导丝辊底部的一半的下方和第二个Godet导丝辊顶部的一半的上方通过，两辊运行的表面速度为3014米/分并引入络纱机。Godet导丝辊园周为0.5米，其速度由变换装置控制。调整面式驱动的络纱机（Barmag）的驱动辊使得在最后一个导丝辊和纱纱机之间的纤维张力维持在0.1～0.2克/旦尼尔。调整络纱机的横向速度以获得一个满意的卷装成形。初纺纱被绕在一个纸管上，该纸管内径75毫米，长290毫米。

总之，制备出具有4707409号美国专利的图3、5和7所表示的截面的纤维。使用与在4707409号美国专利中所示的同样的喷丝板来制作纤维。喷丝孔的具体尺寸与4707409号美国专利也相同。用图3所示截面表示的纤维，其“X”参数的数值为1.8，θ_a为22°，cosθ_a为0.9。4707409号美国专利中所设想的单纤维断面78其X参数值为1.53。关于截面78，其θ_a值和cosθ_a值与上面讨论的图3中的对应数值是相同的。

实施例38

卷曲幅度及卷曲频率的确定

本例介绍纤维的卷曲幅度和卷曲频率的确定。该纤维的卷曲是螺旋状的（3维的）。

通过随机收集（picki-）25组纤维带制备试样。从每组中选出一根单纤维用于试验。试验结果是用25根纤维的平均值。

将一单根纤维样品放在一黑色毛毡（felt）板上，该板贴近一个NBS直尺，将纤维的一端放在NBS（美国国家标准局）直尺的O指示处。测量其松弛长度（Lr）。

要计数纤维在松弛长度的卷曲峰点（N）的数目。只计数顶部或者底部的峰点，不必两者都计数。在两端的半峰点作为一个峰点计数。一半计数值被集拢（round  up）。

用镊子夹住单根纤维试样的一端固定在直尺的零指示处，另外一端不用拉伸单纤维而延伸刚好足以去掉卷曲的卷。测量延伸长度（Le）。

解释定义

卷曲频率＝每单位纤维直线长度上的卷曲数目。

卷曲幅度＝卷曲的深度、卷曲总高度的一半、在垂直于沿螺旋卷曲纤维中心线的主轴的方向上进行测量。

计算

对于一个具有N总圈数的一个实际的螺旋间距角φ，松弛长度Lr和延伸（直线）长度Le，确立如下方程：

Le  cosφ＝Nπ（2A）

Le  Sinφ＝Lr

其中A为先前定义的卷曲幅度，由这些方程，从所测的Lr、Le、和N，由下述方程很容易计算A的数值：

φ＝sin^-1（Lr/Le）

A＝Le/2Nπ  conφ

卷曲频率（C）根据先前定义，如下式进行计算：

C＝N/Le

当Le和Lr用英寸表达时，卷曲幅度单位为英寸，卷曲频率单位为每英寸卷曲数。

本发明通过具体参阅其各最佳实施例已经做了详细介绍，而且可以理解，在本发明的发明构思和保护范围之内能实现各种变化和改进，而且，上述所有专利、专利申请（公开的或未公开的;国外或国内的）文献资料或其它公开出版物，在本文中是作为关于与本发明的实施有关的任何披露的参考文献引入本文的。

Claims (35)

1、一种能在其表面上自然传输水的合成纤维，其中所说的纤维满足公式

(1-Xcosθ_a)＜0

其中θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行相同的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

Pw是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸，在纤维不是X表或H形纤维的条件下，θ_a为21到23度，COSθ_a为0.8到1.0，X系数为1.7到1.9。

2、一种能在其表面上自然传输水的合成纤维，其中所说的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜0，

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸，和

当对从合成尿试液贮存器沿着20厘米长的斜坡道到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿体的液体进行测量时，其中所述纤维中的液体向上的流动量值为2到60立方厘米/克/小时。

3、一种能在其表面上自然传输水的合成纤维，其中所述的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜-0.7

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸。

4、权利要求1或2或3的纤维，其具有在10和70之间的单丝旦数。

5、权利要求1，2或3的纤维，当对从合成尿试液贮存器沿着20厘米长的斜坡道（ramp）到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿体的液体进行测量时，其具有10到60立方厘米/克/小时的向上流动量值。

6、权利要求1，2或3的纤维，其关于水所具有的有效附着张力大于38达因/厘米。

7、权利要求1，2或3的纤维包括一种二元混合物，该混合物包括：

（A）5%到98%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到3.0，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克，和

（B）2%到95%的脂族-芳香族共聚酯，在25℃的温度下对其在100毫升，60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的。

8、权利要求1，2或3的纤维包括一种二元混合物，该混合物包括：

（A）5%到98%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到2.75，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克，和

（B）2%到95%的脂族聚酯，在25℃的温度下，对其在100毫升，60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的。

9、权利要求1，2或3的纤维包括一种混合物，该混合物包括：

（A）4%到97%的C₁-C₁₀纤维素酯，其DS/AGU为1.8到3.0，在25℃下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.2到3.0分升/克，

（B）2%到95%的脂族聚酯和/或脂族-芳香族聚酯，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到2.0分升/克，和

（C）1%到94%的聚合物，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4至2.0分升/克，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）加组份（C）的重量为基础的。

10、权利要求1，2或3的纤维包括一种混合物，该混合物还包括：

（A）50%到99%的（Ⅰ）或（Ⅱ）的二元混合物或（Ⅲ）的三元混合物，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到3.0分升/克，

（B）1%至到50%的生物降解添加剂，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的。

11、权利要求1，2或3的纤维包括一种混合物，该混合物包括：

（A）50%到99%的（Ⅰ）或（Ⅱ）的二元混合物或（Ⅲ）的三元混合物，在25℃的温度下，对其在100毫升60/40（重量比）的苯酚/四氯乙烷溶液中的0.5克试样进行测定，其固有粘度为0.4到3.0分升/克;

（B）0.05%到2%的不溶混的疏水剂，所说的百分比是以组份（A）加组份（B）的重量为基础的。

12、权利要求1，2或3的纤维，其中在所说的纤维上涂覆有至少一层超吸湿聚合物。

13、权利要求1，2或3的纤维，其中在其上面覆盖有一层亲水性润滑剂。

14、权利要求13的纤维，其中润滑剂从包括如下各润滑剂的组中挑选，该组包括：

（1）49%聚乙二醇（PEG）600单月桂酸酯，聚氧乙烯（13，64）单月桂酸酯，49%聚乙二醇（PEG）400单月桂酸酯，聚氧乙烯（9.09）单月桂酸酯，和2%4-十六烷基-4乙基吗啉ethosulfate（抗静电剂）;

（2）改性的聚酯表面活性剂;

（3）由聚酯、水和其它成份组成的污垢隔离剂;

（4）聚氧乙烯（23）十二烷基醚;

（5）聚氧乙烯（20）油基醚;

（6）聚氧乙烯甘油酯，非离子表面活性剂;和

（7）聚氧乙烯-聚氧丙烯脱水山梨糖醇亚油酸邻苯二甲酸酯。

15、权利要求1，2或3的纤维，其已被等离子体处理。

16、权利要求14的纤维，其中所说的超吸湿聚合物是由从丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯磺酸、乙烯磷酸及其盐类所选择的一个或多个单体所制备的。

17、一种吸湿物品，其包括两根或多根权利要求1的纤维，其中至少所说的纤维的某部分位于所说的吸湿物品中心的附近而且至少所说的相同纤维的某部分位于远离所说的吸湿物品中心的地方而且其中所说的纤维能够在所说的吸湿物品中心的附近与水性液体接触至少10秒钟;而且其中在与所说纤维接触的所说的吸湿物品中，在远离所说的吸湿物品中心的地方存在一个或多个吸湿体（sink）。

18、一个包括许多权利要求1的纤维的纤维束。

19、权利要求18的纤维束，其具有5000到400000旦尼尔。

20、一种吸湿物品，其包括具有长轴和短轴以及长大于宽的尿布或水小便失禁垫，其包括上片、下片和包括至少一个吸湿层的吸湿芯，其中所说的物品还包括权利要求21的纤维束。

21、权利要求20的吸湿物品，其是含有包括至少两根权利要求1的纤维的纤维束的成人大小便失禁垫，其中纤维束位于吸湿芯之上但位于薄绢（tissue）或低密度间隔层之下，该间隔层靠近上片。

22、包括许多权利要求1的切段纤维的短纤维。

23、一种吸湿物品，其是从包括止血塞、吸汗头带、腕带、外科用海绵，绷带、吸汗鞋垫、擦试用品、用于衣服干燥的织物软带、创伤导液或外科导液制品、包含稀布（scrim）的毛巾、野外用织物（geotextile）、运动短袜、慢步（jogging）服、化妆用品、家具擦亮用品、软食物抹擦用品（pap  smear  sampler）、颈部训练样板（throat  culture  sampler）、血液分析试验部件、墨水贮存管筒、民用和工业除臭剂、吸湿织物、湿气过滤介质、矫形模衬垫、或纺粘型结构的组中挑选的。

24、包括权利要求1的纤维的连续单长丝纱，其旦尼尔数从50到3000以及单丝旦数从3到30。

25、一种用于自然传输水性液体的方法，其包括合成纤维与水性液体接触，所说的合成纤维能够在其表面上自然传输水，其中所说的纤维满足公式

（1-X cosθ_a）＜0

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行相同的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸，在纤维不是X形或H形纤维的条件下，θ_a为21到23度，cosθ_a为0.8到1.0，和X系数为1.7到1.9。

26、一种用于自然传输水性液体的方法，其包括合成纤维与水性液体接触，所说的合成纤维能够在其表面上自然传输水，其中所说的纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜0，

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸，其中当对从合成尿试液贮存器沿着20厘米长的斜坡道（ramp）到达附着在位于10厘米高的平台上的吸湿体的液体进行测量时，其中所述纤维中的液体向上的流动量值为2到60立方厘米/克/小时。

27、一种用于自然传输水性液体的方法，它包括将合成纤维与水性液体相接触，所说的合成纤维能够在其表面上自然传输水，其中所说的合成纤维满足公式：

（1-X cosθ_a）＜-0.7

其中：

θ_a是测得的水在由与纤维相同的材料制成的扁平薄膜上的最前接触角，如果需要的话还要对该薄膜进行同样的表面处理，

X是纤维截面的形状系数，它满足以下公式：

X= (Pw)/(4r+(π-2)D)

其中：

P_W是纤维的湿润范围，γ是围绕纤维截面的外接园半径，D是横穿纤维截面的短轴尺寸。

28、权利要求25的方法，其中所说的纤维具有2到60立方厘米/克/小时的向上流动量的值和至少为38达因/厘米的附着张力。

29、一种纤维，基本上具有图34所介绍的H形截面，其中W₂小于20微米，W₃在10和300微米之间，W₄夺20和200微米之间，W₅在5和50微米之间，以及W₆在20和200微米之间。

30、权利要求29的纤维，其中W₂小于10微米，W₃在20和100微米之间，W₄在20和100微米之间，以及W₅在5和20微米之间。

31、一种用于螺旋卷曲具有对称的长轴和短轴的纤维的方法，其中由空气垂直于纤维的长轴进行骤冷。

32、权利要求31的方法，其包括如下步骤：

（A）挤压PET纤维成形聚合物;

（B）使聚合物通过成形用喷丝板孔;

（C）所说的成形用喷丝板孔相对横流骤冷空气是这样定向以使垂直于纤维的长轴产生骤冷;

（D）控制骤冷空气;

（E）施加亲水润滑剂;

（F）在一般速度下卷绕纤维;

（G）使用一般的牵伸方法牵伸纤维（在蒸汽中的单个蒸汽阶段或在水和蒸汽中的两个阶段）;

（H）添加附加数量亲水性润滑剂;和

（I）在加热室中松弛被牵伸的纤维以形成螺旋卷曲

33、权利要求1的纤维，其中所说的纤维是螺旋卷曲的。

34、权利要求33的纤维，其中所说的纤维是按照权利要求31螺旋卷曲的。

35、权利要求33的纤维，其中每英寸的卷曲数目大于4而且卷曲幅度小于2毫米。

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