專(zhuān)利名稱(chēng)：柔軟的聚丙烯熔紡無(wú)織布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)織布(nonwoven fabric)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及由熱塑性聚合物例如聚丙烯制造的無(wú)織布。
一般來(lái)說(shuō)，熔紡(melt spinning)包括將熔融的聚合物通過(guò)噴絲板上的大量噴絲孔擠出，形成纖維(fiber)或長(zhǎng)絲(filament)。在熟知的紡粘工藝(spunbonding process)中，拉伸這些長(zhǎng)絲，然后將其聚集在可移動(dòng)的多孔表面上，例如金屬網(wǎng)傳送帶上。這種網(wǎng)狀物再采用某種方法固結(jié)，通常包括加熱、加壓，例如熱點(diǎn)粘(thermalpoint.bonding)。結(jié)果得到連續(xù)長(zhǎng)絲纖維的粘合織物(cohesivefabric)。
相關(guān)工藝是熔體噴射(melt blown)工藝，它也是將熔融的聚合物通過(guò)模板上大量的噴絲孔擠出。此處，拉伸過(guò)程包括使用高溫、高速的空氣，這大大降低了長(zhǎng)絲直徑，并將連續(xù)長(zhǎng)絲斷裂為各種長(zhǎng)徑比的、所謂的微纖維(microfiber)。
目前，許多無(wú)紡生產(chǎn)線至少包括兩個(gè)紡粘工段和在它們之間的任選的一個(gè)或多個(gè)熔體噴射工段。這就能夠連續(xù)生產(chǎn)由不連續(xù)的紡粘和熔體噴射層構(gòu)成的復(fù)合織物。這些織物通常稱(chēng)為SMS，指的是紡粘-熔體噴射-紡粘層狀排列；這樣的纖維網(wǎng)(web)一般采用熱點(diǎn)粘固結(jié)。
許多工業(yè)紡粘、熔體噴射和SMS織物都采用聚丙烯作為基礎(chǔ)樹(shù)脂。這樣的織物有廣泛的最終用途，包括衛(wèi)生用品的襯料如一次性紙巾和婦女衛(wèi)生用品以及防護(hù)服的襯料。在這些用途中，由于襯料與用戶(hù)的皮膚密切接觸，因此柔軟度是特別需要的品質(zhì)。
有許多方式可以改進(jìn)觸感柔軟度(也稱(chēng)手感)。采用聚乙烯作為基礎(chǔ)樹(shù)脂能得到絲般手感?？墒沁@種織物大大降低了耐磨度和拉伸強(qiáng)度，因此不適于許多標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。另外，聚乙烯比聚丙烯更難加工，由于加工效率低下致使費(fèi)用較高。采用雙組份的長(zhǎng)絲，這些問(wèn)題可以得到部分解決，這種雙組份長(zhǎng)絲是在單一長(zhǎng)絲中有兩種聚合物，這些聚合物處于長(zhǎng)絲橫切面的關(guān)鍵部位。聚丙烯-聚乙烯或聚酯-聚乙烯雙組分纖維是該類(lèi)技術(shù)的例子。長(zhǎng)絲的并排式或芯殼式幾何結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有工藝中常見(jiàn)的?？墒沁@樣的紡絲過(guò)程需要特殊的噴絲板和額外的擠出機(jī)；還有其它操作效率低下之處，且這樣的長(zhǎng)絲制成的織物不能充分體現(xiàn)聚乙烯組分柔軟度方面的好處。已知增加表面光滑度的有關(guān)處理，可以提供能感覺(jué)到的觸感柔軟度?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)報(bào)道采用硅酮和油酸鹽進(jìn)行處理。但是這樣處理后織物的油滑感，不為市場(chǎng)所欣賞?，F(xiàn)有技術(shù)中也已知使用熔體添加劑。在現(xiàn)有技術(shù)中被反復(fù)引證的甘油單硬脂酸酯和脂肪酸酯，既能提供表面親水性又有觸感柔軟度，如美國(guó)專(zhuān)利5,244,724中所述。但是觸感柔軟度有效改進(jìn)的實(shí)際證據(jù)并不明顯。而且，對(duì)衣物(例如嬰兒紙尿褲)穿戴者而言，柔軟舒適是指兩種屬性的結(jié)合，即觸感柔軟度和延展柔軟度(容易彎曲)。除采用聚乙烯基礎(chǔ)樹(shù)脂生產(chǎn)的無(wú)織布外，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)均不能提供延展柔軟度方面的改進(jìn)。既提供觸感柔軟度又提供延展柔軟度的機(jī)械方法，依賴(lài)于紡粘織物中直徑極細(xì)長(zhǎng)絲的生產(chǎn)。此處，纖維直徑開(kāi)始接近熔體噴射微纖維所規(guī)定直徑的上限。這一技術(shù)在美國(guó)專(zhuān)利5,810,954和5,733,635中討論過(guò)。這種織物在柔軟度方面的優(yōu)點(diǎn)是被認(rèn)可的，但是生產(chǎn)效率低下，以致織物在市場(chǎng)上常常缺乏價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
通常，人們知道在聚丙烯熔體中加入某些脂肪酸酰胺，可以給生成的纖維或長(zhǎng)絲提供耐久的表面潤(rùn)滑劑，如美國(guó)專(zhuān)利3,454,519中所述。而且還可注意到這樣的添加劑使聚烯烴織物更能吸濕，如美國(guó)專(zhuān)利5,033,172中實(shí)施例所述。也知道這樣的酰胺可以作為生產(chǎn)熱塑性薄膜用的防粘連劑，現(xiàn)有技術(shù)中有許多這種應(yīng)用。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，在熔紡織物中熔融添加特定組合的脂肪酸酰胺可以獲得非常明顯的觸感柔軟度和延展柔軟度。脂肪酸酰胺混合物組成是25％～40％的芥酸酰胺(erucamide)和60％～75％的硬脂酰胺。這些酰胺配合到聚丙烯基礎(chǔ)樹(shù)脂中，得到酰胺總含量1％～15％的濃縮粒料。這種濃縮粒料以2％～10％以下、優(yōu)選3％～6％的含量，與聚丙烯基礎(chǔ)樹(shù)脂一起作為擠出機(jī)進(jìn)料。
在擠出長(zhǎng)絲和纖維基礎(chǔ)上生成的纖維網(wǎng)，經(jīng)熱點(diǎn)粘得到織物，這種織物繞在輥上。與不使用添加劑的同種工藝相較，這種工藝對(duì)織物物理性能，例如拉伸強(qiáng)度或者加工效率沒(méi)有負(fù)面影響，而柔軟度得到明顯改進(jìn)。
采用熱塑性聚合物熔融擠出制造無(wú)織布的工藝已是眾所周知，其適用設(shè)備也是工業(yè)上現(xiàn)有的。在紡粘工藝中，熔融聚合物在壓力下通過(guò)噴絲板或模板上的大量噴絲孔擠出。生成的長(zhǎng)絲可用許多方法進(jìn)行驟冷、拉伸，例如狹縫拉伸系統(tǒng)(slot draw system)、再割機(jī)噴射器(attenuator gun)或?qū)Ыz輥(Godet roll)。長(zhǎng)絲以蓬松網(wǎng)狀聚集在可移動(dòng)的多孔表面例如金屬網(wǎng)傳送帶上。當(dāng)為形成多層織物而在一條生產(chǎn)線中采用多于一臺(tái)的擠出機(jī)時(shí)，后來(lái)的纖維網(wǎng)聚集在先前形成的纖維網(wǎng)的最上面。這樣的纖維網(wǎng)再由某種包括加熱和加壓的方法進(jìn)行固結(jié)；對(duì)于本發(fā)明則優(yōu)選熱點(diǎn)粘法。采用該法，纖維網(wǎng)或多層纖維網(wǎng)從兩個(gè)熱金屬輥之間通過(guò)，其中一個(gè)輥有凸形花紋，使達(dá)到理想的粘結(jié)程度，通常數(shù)量級(jí)在15％～35％。如果生產(chǎn)SMS織物時(shí)復(fù)合織物中納入一層或多層熔體噴射微纖維，也采用標(biāo)準(zhǔn)的熔體噴射工藝。此時(shí)熔融的聚合物于壓力下再次通過(guò)噴絲板或模板上的噴絲板孔擠出。當(dāng)長(zhǎng)絲離開(kāi)模板時(shí)用高速氣流撞擊長(zhǎng)絲。其后，聚合物物流迅速進(jìn)行驟冷及拉細(xì)。該步驟的能量使形成長(zhǎng)絲的直徑大大減小，并斷裂形成一定長(zhǎng)度的纖維。這不同于長(zhǎng)絲的連續(xù)性被保留的紡粘工藝；該工藝形成的單層或多層織物是連續(xù)的，即該工藝步驟從長(zhǎng)絲擠出、形成第一層到粘結(jié)的纖維網(wǎng)繞在輥?zhàn)由隙疾恢袛唷Ｉa(chǎn)這類(lèi)織物的方法如美國(guó)專(zhuān)利4,043,203所述，此處作為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。
按照本發(fā)明，在擠出之前將一種特定的脂肪酸酰胺混合物加入到原料聚丙烯聚合物中。硬脂酸酰胺和芥酸酰胺的混合物在適當(dāng)?shù)木巯N樹(shù)脂(如Exxon 3445聚丙烯)中制備成濃縮母料的形式，其脂肪酸酰胺混合物的濃度為1wt％～15wt％。然后該濃縮母料和樹(shù)脂一起制成濃縮粒料，以便在擠出機(jī)中與基礎(chǔ)聚烯烴原料進(jìn)行混合。
以?xún)煞N添加劑總重量計(jì)，混合物的組成是25wt％～40wt％的芥酸酰胺和60wt％～75wt％的硬脂酰胺，優(yōu)選的比例為1∶2。將濃縮粒料與純聚丙烯原料一起直接加入擠出機(jī)，以濃縮粒料和基礎(chǔ)樹(shù)脂總重量計(jì)，其排出量(1etdown)為2wt％～10wt％，優(yōu)選4wt％～6wt％。這樣制得的長(zhǎng)絲或纖維中至少含有0.02％的酰胺混合物，優(yōu)選0.2％～1.0％。這種脂肪酸酰胺添加劑和聚丙烯樹(shù)脂的組合在加工時(shí)對(duì)生產(chǎn)效率或織物的連續(xù)生產(chǎn)，無(wú)明顯的有害影響。所得的纖維網(wǎng)進(jìn)行熱粘合，生產(chǎn)出最終織物。
另外，固結(jié)后織物的延展柔軟性，此處以抗彎性(bendingresistance)表示，用Handle-O-Meter測(cè)試儀測(cè)得低于0.62g/g織物，這在實(shí)施例中將予以描述。該值表明，與未添加所述酰胺混合物的同類(lèi)織物相比，本發(fā)明織物的延展柔軟性大約改進(jìn)10％。這一數(shù)值作為舒適度因素能在市場(chǎng)上得到認(rèn)可，因?yàn)檫@種織物在衣著中的皺褶和設(shè)計(jì)的疊合處不硬挺，因此不會(huì)使皮膚有粗糙和摩擦感。當(dāng)與實(shí)施例中討論的那樣與觸感柔軟度共同改進(jìn)時(shí)，在預(yù)期的最終應(yīng)用中，如吸水物品和防護(hù)服中，本發(fā)明的織物提供了可以辨別的、超過(guò)目前流行織物的改進(jìn)。
實(shí)施例生產(chǎn)對(duì)比例樣品時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線和Exxon 3445聚丙烯或道化學(xué)的聚乙烯，而且不加添加劑。對(duì)比例1是兩層紡粘聚乙烯織物，定量(basis weight)為27g/m2(gsm)；對(duì)比例2是定量為15gsm的兩層紡粘聚丙烯；對(duì)比例3是定量為15gsm的聚丙烯SMS織物。本發(fā)明實(shí)施例的織物是在與對(duì)比例2、3相同的設(shè)備中生產(chǎn)的；生產(chǎn)這些織物時(shí)，含添加劑的濃縮粒料在擠出物中占4％～6％。實(shí)施例1是定量為15gsm的兩層紡粘聚丙烯，實(shí)施例2是定量為15gsm的聚丙烯SMS。
對(duì)按本發(fā)明生產(chǎn)的紡粘和SMS織物進(jìn)行拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果與同樣制備的未加添加劑織物的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。這些試驗(yàn)表明，本發(fā)明的織物在強(qiáng)度性能方面沒(méi)有明顯影響。
織物的觸感柔軟度是由10人小組在盲式試驗(yàn)(blind test)中評(píng)價(jià)；將織物按觸感柔軟度分為1～8八個(gè)檔次，其中1是手感最柔軟的織物，8是手感最粗糙的織物。對(duì)比例與本發(fā)明實(shí)施例織物由同一試驗(yàn)組評(píng)價(jià)。通過(guò)用指尖摩擦織物(柔軟度)和用指尖撫摸織物表面(光滑度)來(lái)評(píng)價(jià)織物的觸感柔軟度。這些評(píng)價(jià)結(jié)果列于表1。注意，如預(yù)期的那樣，盡管聚乙烯樣品光滑度的評(píng)價(jià)并不好，但聚乙烯紡粘樣品被評(píng)價(jià)為最柔軟，本發(fā)明實(shí)施例的樣品被評(píng)價(jià)為2。
延展柔軟度(抗撓性或抗彎性)是采用購(gòu)自Thwing-Albert的Handle-O-Meter測(cè)試儀進(jìn)行評(píng)價(jià)。把織物切割成4″×4″的試驗(yàn)樣品，注明MD和CD方向。測(cè)試表面的狹縫寬度設(shè)定為0.375″。樣品置于測(cè)試表面上，使得狹縫從邊緣移向中間，且使得標(biāo)注的測(cè)試方向MD或CD垂直于狹縫。開(kāi)啟穿透束，并以克數(shù)記錄抗彎性讀數(shù)，較高的值表示抗彎性提高，而延展柔軟度降低。每個(gè)樣品旋轉(zhuǎn)90度，讀取另一個(gè)讀數(shù)。然后將樣品翻轉(zhuǎn)，在90度旋轉(zhuǎn)處，讀取另外兩個(gè)讀數(shù)。每個(gè)測(cè)試樣品按這種方式讀取4個(gè)讀數(shù)。每個(gè)織物樣品重復(fù)測(cè)試一次。數(shù)據(jù)列于表2，包括每個(gè)被測(cè)織物讀數(shù)的平均值以及按織物定量進(jìn)行歸一化后的值。可以注意到，與對(duì)比例樣品相比，本發(fā)明的織物明顯都處于較低值。實(shí)施例1的數(shù)值比所有的聚丙烯對(duì)比例都低約50％。對(duì)SMS織物而言，區(qū)別在于本發(fā)明的織物延展柔軟度的改進(jìn)約為15％。
表1 觸感柔軟度評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)尺度＝1～8，其中1是最柔軟的表2 抗彎性評(píng)價(jià)
權(quán)利要求
1.一種柔軟的熔體擠出聚丙烯織物，所述的織物包含熱粘合的聚丙烯長(zhǎng)絲，該長(zhǎng)絲含有脂肪酸酰胺混合物作為熔體的添加劑，其在所述的聚丙烯中含量至少為0.02％；所述的脂肪酸酰胺混合物由硬脂酰胺和芥酸酰胺組成，其中，硬脂酰胺的數(shù)量高于芥酸酰胺，織物抗彎性低于0.62g/g織物。
2.如權(quán)利要求1所述的織物，其中，所述的脂肪酸酰胺混合物中含25％～40％的芥酸酰胺。
3.如權(quán)利要求1所述的織物，其中，所述的脂肪酸酰胺混合物中含60％～75％的硬脂酰胺。
4.權(quán)利要求1所述的織物作為吸水物品組分的應(yīng)用。
5.權(quán)利要求1所述的織物作為防護(hù)服物品組分的應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求1所述的織物，其中，所述的脂肪酸酰胺混合物占織物重量的0.2％～1.0％。
全文摘要
在熱粘合的、熔融擠出無(wú)織布的聚丙烯纖維中加入脂肪酸酰胺混合物,以改進(jìn)織物的柔軟度。脂肪酸酰胺混合物包括較大量的硬脂酰胺和較少量的芥酸酰胺。
文檔編號(hào)A61F5/44GK1338532SQ0111570
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月15日
發(fā)明者方一鵬, 張道宏, 陳康振, 周佩瓊 申請(qǐng)人:帕里莫集團(tuán)有限公司