專利名稱：不起毛的抹布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不起毛的抹布，該抹布是由熱塑性聚丙烯醇基長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物制成的。
為了最大限度地減少起毛，抹布必需不能產(chǎn)生塵埃和從抹布上落下微小的纖維。具體是，應(yīng)當(dāng)防止微小纖維從切割面或其周邊脫落下來(lái)，所述切割面是在通過(guò)切割片材制造抹布的過(guò)程中形成的。為達(dá)到該目的，重要的是，優(yōu)選利用所謂的紡粘法由長(zhǎng)纖維生產(chǎn)無(wú)紡纖維，在所述紡粘法中，對(duì)熱塑性聚合物進(jìn)行熔紡，使合成的長(zhǎng)纖維直接形成無(wú)紡織物。
目前，業(yè)已利用了主要由纖維素纖維制成的無(wú)紡織物制造了許多潔凈房間中使用的抹布。盡管纖維素纖維是具有高水吸收率的適當(dāng)原材料，但是這些纖維不是熱塑性的，因此不適合對(duì)其使用熔紡法。通過(guò)將纖維熱熔解在一起能防止由熱塑性聚合物制得的纖維從無(wú)紡織物上脫落下來(lái)。然而，該技術(shù)不適用于纖維素纖維。
業(yè)已將聚酯纖維等作為熱塑性纖維。然而，由于聚酯纖維等纖維吸水率低，因此必需通過(guò)處理使這些纖維變成親水性的。即使通過(guò)處理提高了吸水率，但是由這些受過(guò)親水處理的纖維制成的抹布帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題當(dāng)擦拭有機(jī)溶劑等物時(shí)，會(huì)增加從抹布中洗脫的物質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)利用熔紡法生產(chǎn)紡粘無(wú)紡纖維過(guò)程中使用的生產(chǎn)技術(shù)，由基于聚乙烯醇的無(wú)紡織物產(chǎn)生不起毛的抹布，所述無(wú)紡織物展現(xiàn)出對(duì)水的高度潤(rùn)濕性，該潤(rùn)濕性由吸水率、親水性和溶脹性表示，所述抹布表現(xiàn)出極好的親水性。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明的不起毛抹布是由基于聚乙烯醇的長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物制成的，所述長(zhǎng)纖維的粘均聚合度為200到700，熔點(diǎn)為160到230℃。
適于在本發(fā)明中使用的聚乙烯醇(此后不時(shí)僅稱為“PVA”)的粘均聚合度為200到700，優(yōu)選為230到600，更為優(yōu)選為250到500。當(dāng)粘均聚合度低于200時(shí)，聚乙烯醇不能表現(xiàn)出足夠的可紡性，從而不能將聚合物制成纖維。當(dāng)粘均聚合物高于700時(shí)，熔融粘度變得太高，以致于不能穩(wěn)定地從紡絲頭擠出聚合物。
可依照J(rèn)IS-K6726測(cè)量PVA的聚合度(P)。準(zhǔn)確地說(shuō)，在30℃的水中將PVA完全再皂化并純化以測(cè)量特性粘度[η](dl/g)。根據(jù)以下公式由所測(cè)的特性粘度[η]計(jì)算PVA的聚合度(P)P＝([η]×103/8.29)(1/0.62)當(dāng)聚合度位于以上范圍內(nèi)時(shí)，就能完全達(dá)到本發(fā)明的效果。
優(yōu)選地，本發(fā)明所使用的PVA的皂化度為90到99.99mol％，更為優(yōu)選為93到99.98mol％，進(jìn)一步優(yōu)選為94到99.97％，最優(yōu)選是95到99.96％。當(dāng)皂化度低于90％mol％時(shí)，PVA的熱穩(wěn)定性差，這導(dǎo)致PVA發(fā)生熱分解或凝膠作用，由此難于將PVA有效地熔紡成纖維。另外，當(dāng)PVA的皂化度高于99.99mol％時(shí)，難于以穩(wěn)定方式進(jìn)行生產(chǎn)。因此，作為結(jié)果也難于穩(wěn)定地形成PVA，也就不能獲得令人滿意的長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物。進(jìn)一步說(shuō)，由于吸水率降低，由這些PVA纖維制成的抹布不能展示出抹布所需要的令人滿意的性質(zhì)。
本發(fā)明所使用的PVA的熔點(diǎn)(Tm)為160到230℃，優(yōu)選為170到227℃，更為優(yōu)選為180到220℃。當(dāng)熔點(diǎn)低于160℃時(shí)，PVA表現(xiàn)出低的可結(jié)晶性，由此PVA纖維以及由其制成的無(wú)紡織物在機(jī)械強(qiáng)度方面變差。一些情況下，PVA不具備足以進(jìn)行熔紡所需的可紡性，并引起嚴(yán)重的熱分解，從而不能形成無(wú)紡織物。另外，由這些PVA制得的無(wú)紡織物會(huì)產(chǎn)生許多絨毛或細(xì)絨，其不能展示出令人滿意的作為抹布的性質(zhì)。當(dāng)熔點(diǎn)高于230℃時(shí)，PVA的熔紡溫度必需升高以保證適當(dāng)?shù)娜廴谡扯取Ｓ捎谌奂彍囟确浅＝咏赑VA的分解溫度，因此難于穩(wěn)定地對(duì)PVA進(jìn)行熔紡和穩(wěn)定地生產(chǎn)無(wú)紡織物。
PVA的熔點(diǎn)是指PVA吸熱曲線的峰值溫度，該吸熱曲線是利用差示掃描量熱器(DSC)通過(guò)以下方式測(cè)得的在氮?dú)獾臍夥罩幸?0℃/min的升溫速度將樣品加熱到250℃，將其冷卻到室溫，再次以10℃/min的升溫速度將其加熱到250℃。
通過(guò)皂化對(duì)應(yīng)于乙烯酯聚合物的乙烯酯單元制造PVA。形成乙烯酯單元的乙烯單體可包括甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、和柯赫酸乙烯酯。在這些乙烯單體中，醋酸乙烯酯是優(yōu)選的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制造PVA基長(zhǎng)纖維聚合物既可以是PVA均聚物，也可以是引入了共聚單元的改性PVA。其中，考慮到熔紡性和纖維性質(zhì)，具有共聚單元的改性PVA是優(yōu)選的?？晒簿蹎误w的例子包括a-烯烴，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯、和1-已烯；丙烯酸及其丙烯酸鹽；丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸n-丙基酯、和丙烯酸i-丙基酯；甲基丙烯酸及其甲基丙烯酸鹽；甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸n-丙酯、和甲基丙烯酸i-丙酯；丙烯酰胺；丙烯酰胺的衍生物，諸如N-甲基丙烯酰胺和N-乙基丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺的衍生物，例如N-甲基甲基丙烯酰胺和N-乙基甲基丙烯酰胺；乙烯基醚，例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、n-丙基乙烯基醚、i-丙基乙烯基醚、和n-丁基乙烯基醚；含羥基的乙烯基醚，例如乙二醇乙烯醚、1，3-丙二醇乙烯醚、和1，4-丁二醇乙烯醚；烯丙醚，例如乙酸烯丙醚、丙基烯丙醚、丁基烯丙醚、和已基烯丙醚；含氧化烯烴的單體；乙烯基甲硅烷化合物，諸如乙烯基三甲氧基硅烷；醋酸異丙烯酯；含羥基的a-烯烴，例如3-丁烯-1-醇，4-戊烯-1-醇，5-已烯-1-醇，7-辛烯-1-醇，9-癸烯-1-醇，和3-甲基-3-丁烯-1-醇；N-乙烯胺，例如N-乙烯甲酰胺，N-乙烯乙酰胺，和N-乙烯吡咯烷酮；具有羧酸的單體，它是由富馬酸、馬來(lái)酸、衣康酸、馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸酐、1，2，4-苯三酸酐和衣康酸酐衍生出來(lái)的；具有磺酸基的單體，其是由乙二磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸、和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸衍生出來(lái)的；以及具有陽(yáng)離子基團(tuán)的單體，它們是由乙烯氧基乙基三甲基氯化銨、乙烯氧基丁基三甲基氯化銨、乙烯氧基乙基二甲基胺、乙烯氧基甲基二乙基胺、N-丙烯酰胺基甲基三甲基氯化銨、N-丙烯酰胺基乙基三甲基氯化銨、N-丙烯酰胺基二甲基胺、烯丙基三甲基氯化銨、甲基丙烯基三甲基氯化銨、二甲基烯丙基胺、烯丙基乙基胺以及它們的衍生物。改性PVA中共聚單體的含量通常為25mol％減更低。
在這些單體中，鑒于易得性，優(yōu)選的是a-烯烴，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯和1-已烯；乙烯醚，例如甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、n-丙基乙烯醚，i-丙基乙烯醚和n-丁基乙烯醚；含羥基的乙烯醚，例如乙二醇乙烯醚，1，3-丙二醇乙烯醚和1，4-丁二醇乙烯醚；烯丙醚，例如乙酸烯丙酯，丙基烯丙醚、丁基烯丙醚和已基烯丙醚；N-乙烯酰胺，例如N-乙烯甲酰胺，N-乙烯乙酰胺和N-乙烯吡咯烷酮；含氧化烯烴的單體；以及含羥基的a-烯烴，例如3-丁基-1-醇，4-戊烯-1-醇，7-辛烯-1-醇，9-癸烯-1-醇和3-甲基-3-丁基-1-醇。
另外，考慮到共聚能力、熔紡性和諸如吸水率和溶脹性的纖維對(duì)水的高潤(rùn)濕性，優(yōu)選的是具有4或更少碳原子的a-烯烴，例如乙烯、丙烯、1-丁烯和異丁烯；乙烯醚，例如甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、n-丙基乙烯醚，i-丙基乙烯醚和n-丁基乙烯醚；N-乙烯酰胺，例如N-乙烯甲酰胺，N-乙烯乙酰胺和N-乙烯吡咯烷酮。優(yōu)選地，由具有4個(gè)或更少碳原子的a-烯烴衍生出來(lái)的結(jié)構(gòu)單元，乙烯醚和N-乙烯酰胺優(yōu)選，以0.1到20mol％的量存在于PVA中，更為優(yōu)選為1到15mol％。
由于具有乙烯單元的改性PVA增強(qiáng)了纖維特性，因此特別優(yōu)選的是，改性PVA所含乙烯單元的量為3到20mol％，優(yōu)選為5到18mol％。
可利用公知方法制造本發(fā)明所使用的PVA，這些方法例如本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。在這些方法中，通常使用本體聚合和溶液聚合，本體聚合無(wú)需溶劑，而溶液聚合需要諸如乙醇的溶劑。溶液聚合中所用的乙醇的例子為低級(jí)醇，例如甲醇、乙醇和丙醇。共聚反應(yīng)的引發(fā)劑可以是公知的偶氮或過(guò)氧化物引發(fā)劑，例如a，a’-偶氮二異丁腈，2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)，過(guò)氧化苯酰和n-丙基過(guò)氧化碳酸鹽。不具體限制聚合溫度，適當(dāng)?shù)氖?到200℃。
依照本發(fā)明，制造無(wú)紡織物抹布的PVA優(yōu)選地包括0.00001到0.05質(zhì)量份的堿金屬離子(B)，更為優(yōu)選為0.00005到0.04質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選為0.0001到0.03質(zhì)量份，最優(yōu)選為0.0002到0.02質(zhì)量份，其以PVA的質(zhì)量份100為基礎(chǔ)，以鈉離子為單位。堿金屬離子含量低于0.00001質(zhì)量份的PVA難于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)堿金屬離子含量超過(guò)0.05質(zhì)量份時(shí)，PVA傾向于在熔紡過(guò)程中發(fā)生熱分解或凝膠作用，從而不能制造出令人滿意的無(wú)紡織物。另外，隨著從無(wú)紡織物洗脫出來(lái)的金屬離子的量增加，從而致使無(wú)紡織物抹布不能用到潔凈室中。堿金屬離子的例子包括鉀離子和鈉離子。
并不具體限制將指定量的堿金屬離子(B)引入到PVA中的方法。例如，可在聚合反應(yīng)后將含堿金屬離子的化合物加到PVA中。可以選擇的是，可在存在作為皂化催化劑的包含堿金屬離子的堿性物質(zhì)的溶液中皂化乙烯醚聚合物，以便將堿金屬離子引入到PVA中，接著利用洗滌液洗滌作為皂化產(chǎn)物的PVA，以便控制堿金屬離子含量。后面的方法是優(yōu)選的?？赏ㄟ^(guò)原子吸收法檢測(cè)堿金屬離子含量。
用在皂化催化劑的堿性物質(zhì)例子包括氫氧化鉀和氫氧化鈉。優(yōu)選地作為皂化催化劑的堿性物質(zhì)用量為每摩爾乙烯醚單元0.004到0.5摩爾，更為優(yōu)選是0.005到0.05摩爾。在皂化反應(yīng)的開(kāi)始階段要立即加入全部皂化催化劑，或在皂化反應(yīng)過(guò)程中分幾部分加入皂化催化劑。
皂化反應(yīng)的溶劑例子可包括甲醇、醋酸甲酯、二甲基亞砜和二甲基甲酰胺。在這些溶劑中，優(yōu)選的是甲醇，更為優(yōu)選的是含水量為0.001到1質(zhì)量％的甲醇，進(jìn)一步優(yōu)選的是含水量為0.003到0.9質(zhì)量％的甲醇，最優(yōu)選的是含水量為0.005到0.8質(zhì)量％的甲醇。洗滌液的例子包括甲醇、乙酸、乙酸甲酯、乙酸乙酯、已烷、水等。在這些洗滌劑中，優(yōu)選的是甲醇，醋酸甲酯、水和它們的混合物。
并不具體限制所用的洗滌液量，只要PVA中堿金屬離子的含量(B)能滿足上述范圍，但以PVA的質(zhì)量份為100為基礎(chǔ)時(shí)，其優(yōu)選為300到10000質(zhì)量份，更為優(yōu)選為500到5000質(zhì)量份。洗滌溫度優(yōu)選為5到80℃，更為優(yōu)選為20到70℃，洗滌時(shí)間優(yōu)選為20分鐘到100小時(shí)，更為優(yōu)選為1到50小時(shí)。
本發(fā)明所使用的PVA(A)可包括一種酸(C)，該酸的酸根的pKa在25℃時(shí)為5.0或更小，由下式確定比值aa＝(PVA中的酸(C)含量(質(zhì)量％))/(PVA中堿金屬離子(B)的含量(質(zhì)量％))，酸的量使比值a優(yōu)選為0.01到1，更為優(yōu)選為0.03到0.8，最優(yōu)選為0.05到0.6。在上式中，可通過(guò)中和滴定測(cè)量酸(C)的含量，并用乙酸形式表示。用下式定義術(shù)語(yǔ)pKapKa＝-logKa其中Ka是酸的離解常數(shù)。
當(dāng)酸(C)的酸根的pKa超過(guò)5.0或當(dāng)酸(C)含量不能使a值為0.01到1時(shí)，PVA傾向于受到嚴(yán)重分解、凝膠并破壞紡粘無(wú)紡織物的生產(chǎn)，由此不能穩(wěn)定地形成纖維。在25℃下酸根的pKa為5.0或更低的酸(C)的例子包括乙酸、磷酸和磷酸二氫鈉。
并不具體限定將指定量的酸(C)引入到PVA中的方法。例如，可將通過(guò)在溶劑中皂化乙烯醚聚合物而獲得的PVA與酸(C)混和，然后用洗滌液洗滌以便將酸(C)含量調(diào)整到上面所指定的范圍。可以選擇的是，可在PVA的造粒過(guò)程中通過(guò)用含酸(C)的溶劑處理干燥的PVA或?qū)⒅付康乃?C)加到PVA中來(lái)實(shí)施酸引入。
可利用甲醇從PVA中提取酸(C)來(lái)確定PVA中酸(C)的含量，用氫氧化鈉的水溶液對(duì)甲醇提取液進(jìn)行中和滴定。
如果需要，PVA可進(jìn)一步包括各種添加劑，例如諸如銅化合物的穩(wěn)定劑、著色劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、抗靜電劑、阻燃劑、塑化劑、潤(rùn)滑劑和結(jié)晶抑制劑，除非添加這些添加劑會(huì)不利地影響本發(fā)明的目的和效果。既可以在聚合反應(yīng)過(guò)程中也可以在后續(xù)步驟中向PVA加入添加劑。特別是，添加例如有機(jī)穩(wěn)定劑(例如受阻酚)、鹵化銅化合物(例如碘化銅)以及鹵化堿金屬化合物(諸如碘化鉀)的熱穩(wěn)定劑勝于提高纖維形成過(guò)程中的熔體保壓(melt-dwelling)穩(wěn)定性。
另外，如果需要可在聚合反應(yīng)或在后續(xù)步驟中向PVA加入量為0.05到10質(zhì)量％、平均粒徑為0.05到5μm的細(xì)顆粒。并不具體限定所加入的細(xì)顆粒，例如它們可包括硅、鋁、氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鋇等惰性細(xì)顆粒。這些細(xì)顆?？梢詥为?dú)使用，也可以兩種或多種結(jié)合使用。在這些細(xì)顆粒中，由于平均粒徑為0.02到1μm的無(wú)機(jī)細(xì)顆粒能提高可紡性和拉伸特性，因此它們是特別優(yōu)選的。
下面將描述依照本發(fā)明生產(chǎn)用作不起毛抹布的由PVA長(zhǎng)纖維制成的無(wú)紡織物的工藝。依照本發(fā)明利用生產(chǎn)紡粘無(wú)紡織物過(guò)程中采用的方法高效地生產(chǎn)由長(zhǎng)纖維制成的無(wú)紡織物，在所采用的方法中，由熔紡纖維直接形成無(wú)紡織物。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，在擠出機(jī)內(nèi)對(duì)PVA進(jìn)行熔融捏合后，將熔融的聚合物導(dǎo)入噴絲頭并將其擠出紡絲頭，同時(shí)計(jì)量它的流速。利用冷卻裝置冷卻所擠出的單紗(strand)，然后利用具有噴氣嘴的吸氣器通過(guò)噴射氣流以與1000到6000m/min的牽引速度相對(duì)應(yīng)的速度使單紗變細(xì)，由此將單紗厚度縮減到理想細(xì)度。然后，破開(kāi)單紗并使其沉積到移動(dòng)著的凝聚面上以形成無(wú)紡織物纖維網(wǎng)。接著，局部擠壓纖維網(wǎng)并將纖維網(wǎng)繞到輥?zhàn)由?，以獲得PVA基的長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物。
在依照本發(fā)明的無(wú)紡織物的生產(chǎn)過(guò)程中，需要將熔紡PVA的噴絲頭溫度定到Tm+10℃到Tm+80℃的范圍內(nèi)，其中Tm表示聚合物的熔點(diǎn)。當(dāng)噴絲頭溫度低于Tm+10℃時(shí)，聚合物的熔融粘度太高，就會(huì)形成對(duì)紡紗和噴氣拉伸的阻力。當(dāng)噴絲頭溫度高于Tm+80℃時(shí)，PVA受到熱分解，由此不能穩(wěn)定地對(duì)聚合物紡紗。
此處所指的PVA的熔點(diǎn)Tm表示通過(guò)差動(dòng)掃描量熱器(DSC)觀測(cè)的主吸熱峰的峰值溫度，例如所述量熱器是從Mettler公司購(gòu)得的TA3000。
在本發(fā)明中，重要的是利用具有噴氣嘴的吸氣器通過(guò)空氣噴射以與1000到6000m/min的牽引速度相對(duì)應(yīng)的速度使擠出的單紗變細(xì)。根據(jù)被擠過(guò)紡絲嘴的熔融聚合物的熔融粘度、擠出速率、紡絲嘴溫度和冷卻條件等選擇吸氣器對(duì)單紗的牽引條件。如果牽引速度低于1000m/min，所擠出的單紗的冷卻和固化就會(huì)很慢，以致相鄰的單紗可能會(huì)熔合在一起。另外，由于定向延遲和結(jié)晶作用，生產(chǎn)出的無(wú)紡織物會(huì)很粗糙，其機(jī)械強(qiáng)度也很差。當(dāng)牽引速率高于6000m/min時(shí)，由于速度太高，其超過(guò)了它們的可紡性和拉伸特性，因此擠出的單紗會(huì)斷裂，以致阻止了無(wú)紡織物的穩(wěn)定生產(chǎn)。
在本發(fā)明中，局部熱壓PVA基無(wú)紡織物纖維網(wǎng)，以便將纖維熔合在一起，由此使纖維網(wǎng)保持它們的形狀。更準(zhǔn)確地說(shuō)，使纖維網(wǎng)通過(guò)上面有凸紋花紋的熱金屬輥和熱平滑輥之間。這能局部地?zé)釅洪L(zhǎng)纖維，使它們?nèi)酆显谝黄?，由此能保持無(wú)紡織物的形狀?？梢罁?jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇上述熱熔合步驟中采用的加熱輥溫度、熱壓力、處理速度、凸紋花紋等。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成無(wú)紡織物的基于PVA的長(zhǎng)纖維是親水的，從而在水存在時(shí)能明顯降低纖維的熔點(diǎn)?；谠撛?，在熱熔合步驟前通過(guò)向纖維網(wǎng)加水可降低熱輥溫度。
如果紡粘無(wú)紡織物由于具有高水溶性而不適合作為抹布，則可對(duì)無(wú)紡織物進(jìn)行熱處理以控制水溶性。這是因?yàn)闊崽幚砟艽龠M(jìn)形成纖維的樹(shù)脂的結(jié)晶作用。既可在無(wú)紡織物的生產(chǎn)過(guò)程中也可在織物繞到輥?zhàn)由现筮M(jìn)行熱處理。
另外，可利用熱空氣、加熱板或熱輥通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)無(wú)紡織物進(jìn)行熱處理，只要能避免將織物直接暴露于水中、例如避免將織物浸到水浴中就可以。
優(yōu)選地，當(dāng)在20℃下測(cè)量1分鐘時(shí)，本發(fā)明所使用的PVA基長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物展示出2cm或更長(zhǎng)的吸水長(zhǎng)度，更為優(yōu)選是2.5cm或更長(zhǎng)，進(jìn)一步優(yōu)選為3cm或更長(zhǎng)，最優(yōu)選是3.5cm或更長(zhǎng)。當(dāng)吸水長(zhǎng)度小于2cm時(shí)，吸水率很差，就其功能來(lái)說(shuō)該無(wú)紡織物不適合用作抹布。
根據(jù)JISL1018-70“針織物測(cè)試方法”(吸水率測(cè)試方法B(Byreck法)，KRT，第411-2號(hào))測(cè)量無(wú)紡織物的吸水長(zhǎng)度。準(zhǔn)確地說(shuō)，從其底部托著2.5cm×17cm的無(wú)紡織物樣本將其從底部浸到墨水(墨/水＝1/5)中1cm，并保持1分鐘，測(cè)量由于毛細(xì)作用吸入的水高度。
由此，通過(guò)適當(dāng)選擇PVA和無(wú)紡織物的生產(chǎn)條件，可依照要求，為本發(fā)明的不起毛抹布提供希望水平的吸水率和韌性。
依照本發(fā)明的抹布的重要特征在于抹布是由PVA基長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物制造的，所述長(zhǎng)纖維是通過(guò)熔紡法制造的，其展現(xiàn)出合理的親水性和不起毛特性。因此，在本發(fā)明中，不具體限制如下內(nèi)容長(zhǎng)纖維的細(xì)度和橫截面形狀，無(wú)紡織物的基重，諸如拉伸長(zhǎng)度、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度的機(jī)械特性，諸如厚度和蓬松度的結(jié)構(gòu)，以及諸如柔性的其它特性，可根據(jù)本領(lǐng)域通常采用的范圍對(duì)它們進(jìn)行適當(dāng)選擇。
示例通過(guò)參照以下示例將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，這些示例僅是說(shuō)明性的，不打算用它們限制本發(fā)明。在以下示例和比較例中，通過(guò)以下方法測(cè)量各個(gè)特性和特征，除非另行指定，“份數(shù)”和“％”分別表示“質(zhì)量份數(shù)”和“質(zhì)量％”。
1、PVA的分析除非另有指定，由JISK6726中描述的方法分析PVA。
利用500MHZ的1H NMR(JEOLGX-500)測(cè)量改性聚乙烯酯或改性PVA的改性度。
利用原子吸收法測(cè)量堿金屬離子含量。
2.熔點(diǎn)用PVA的吸熱曲線的峰值溫度表示PVA的熔點(diǎn)，所述吸熱曲線是通過(guò)以下步驟利用差動(dòng)掃描量熱器(從Mettler公司購(gòu)得的TA3000)測(cè)得的在氮?dú)獾臍夥罩幸?0℃/min的升溫速度將樣品加熱到250℃，并冷卻到室溫，再以10℃/min的升溫速度將樣品加熱到250℃。
3.可塑性目視并通過(guò)觸摸觀察熔紡狀態(tài)和所得到的無(wú)紡織物，根據(jù)以下等級(jí)對(duì)它們進(jìn)行評(píng)價(jià)A優(yōu)；B良好；C略差；和D差。
4.基重和厚度根據(jù)JIS L 1906“由長(zhǎng)絲紗線制造的無(wú)紡織物的測(cè)試方法”測(cè)量無(wú)紡織物的基重和厚度。
5.韌性依照J(rèn)IS L 1906“由長(zhǎng)絲紗線制造的無(wú)紡織物的測(cè)試方法”測(cè)量無(wú)紡織物的基重和厚度。
6.吸水長(zhǎng)度根據(jù)JIS L 1018-70“針織物的測(cè)試方法”(吸水率測(cè)試方法B(Byreck法)，KRT，第411-2號(hào))測(cè)量無(wú)紡織物的吸水長(zhǎng)度。
即，從其底部托著將2.5cm×17cm的無(wú)紡織物樣本從其底部浸入到墨水(墨/水＝1/5)中1cm，并保持1分鐘，測(cè)量由于毛細(xì)作用吸收的水高度。
7.保水性徹底干燥后，將20cm×20cm精確稱重后的無(wú)紡織物浸入到20℃下的50cc純水中5分鐘。然后，從水中取出無(wú)紡織物，并使其在水面上方保持30秒。當(dāng)水不再?gòu)臒o(wú)紡織物上滴下時(shí)，測(cè)量無(wú)紡織物的總重，計(jì)算保水率。
8.未擦量將1克蒸餾水放置到直徑為9cm的表面皿中。將5cm×5cm的無(wú)紡織物浸入蒸餾水中5秒鐘，并從其上移走織物，測(cè)量留在表面皿內(nèi)的水量。
9.細(xì)絨或絨毛的脫落用直徑為7cm的圓形尿烷片成圈地摩擦15cm×15cm的無(wú)紡織物10次(每次摩擦順時(shí)針一次，然后逆時(shí)針一次)。肉眼觀察由織物脫落的纖維量。將結(jié)果分成5個(gè)等級(jí)1到5，其中1表示嚴(yán)重脫落，而5表示基本上沒(méi)有脫落。
10.水中無(wú)紡織物的不起毛特性將20cm×20cm的無(wú)紡織物浸到燒瓶?jī)?nèi)20℃下的500cc純水中。將燒瓶橫躺并上下?lián)u晃100次。此后，肉眼觀察水中的絨毛量。將結(jié)果分成5個(gè)等級(jí)1到5，其中1表示形成嚴(yán)重絨毛，而5表示基本上沒(méi)有形成絨毛。
乙烯改性PVA的生產(chǎn)將29.0kg乙酸乙烯酯和31.0kg甲醇裝到100升壓力反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器設(shè)有攪拌器、氮?dú)馊肟?、乙烯入口和引發(fā)劑入口。將反應(yīng)器的內(nèi)容物加熱到60℃后，通過(guò)使氮?dú)夥序v，用氮?dú)獯祾叻磻?yīng)系統(tǒng)30分鐘。將乙烯導(dǎo)入到反應(yīng)器，直到內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到5.9kg/cm2(5.8×105)為止。
單獨(dú)準(zhǔn)備2.8g/l的2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基丁基氰)(AMV)的甲醇溶液作為引發(fā)劑，并用氮沸騰氣泡來(lái)吹掃它們。在將反應(yīng)器的內(nèi)部溫度調(diào)整到60℃后，將170ml引發(fā)劑溶液注入到反應(yīng)器中以引發(fā)聚合反應(yīng)。在聚合過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)入乙烯將反應(yīng)器的內(nèi)部壓強(qiáng)保持在5.9kg/cm2(5.8×105Pa)，并使內(nèi)部溫度保持60℃，同時(shí)以610ml/hr的速度連續(xù)注入引發(fā)劑溶液。
當(dāng)10小時(shí)后聚合度達(dá)到70％時(shí)，冷卻反應(yīng)器以終止聚合反應(yīng)。打開(kāi)反應(yīng)器釋放乙烯，用氮?dú)馐狗磻?yīng)混合物沸騰以便徹底去除乙烯。然后，在減壓條件下清除未反應(yīng)的乙酸乙烯酯單體以獲得聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液。
將所得到的聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液與補(bǔ)充量的甲醇混和，以便將聚乙酸乙烯酯的含量調(diào)整為50％。向200g所得到的聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液(含有100g的聚乙酸乙烯酯)中加入46.5g10％的NaOH的甲醇溶液(NaOH與乙酸乙烯酯單元的摩爾比(MR)為0.10)，從而使聚乙酸乙烯酯皂化。在加入堿液2分鐘后發(fā)生凝膠反應(yīng)。通過(guò)磨機(jī)將凝膠碾壓成粉，使混合物在60℃下靜置1小時(shí)以進(jìn)行皂化。向經(jīng)皂化的混合物中加入1000g含0.5％乙酸的水/甲醇(20/80)混和溶液，以中和剩余的堿。利用酚酞指示劑確定中和完成后，將反應(yīng)混合物過(guò)濾，獲得白色固體狀的PVA，將其與2000g的水/甲醇(20/80)混和溶液混和，并使其在室溫下靜置3小時(shí)以洗滌PVA。重復(fù)洗滌步驟3次后，進(jìn)一步將PVA與1000g的甲醇混和，并使其在室溫下靜置3小時(shí)以便進(jìn)行洗滌。然后，通過(guò)離心去除液相，將分離出的PVA置于70℃的干燥器中2天，從而獲得了干燥PVA(PVA-1)。乙烯改性PVA的皂化度為98.4％。
研磨改性PVA，并使其溶解到酸中，利用原子吸收光譜儀測(cè)量鈉含量。結(jié)果表示鈉離子占到以改性PVA的100個(gè)質(zhì)量份為基礎(chǔ)的0.0005個(gè)質(zhì)量份。
另外，將通過(guò)從聚合反應(yīng)混合物中去除未反應(yīng)的乙酸乙烯酯得到的聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液加到n-已烷中，以便使聚乙酸乙烯酯沉淀下來(lái)。將沉淀下來(lái)的聚乙酸乙烯酯溶解到乙酸中，再次將所得溶液加到n-已烷中以沉淀聚乙酸乙烯酯。將再沉淀和純化步驟重復(fù)3次，然后在80℃下的減壓條件下將聚乙酸乙烯酯沉淀物干燥3天，由此獲得了經(jīng)純化的聚乙酸乙烯酯。將經(jīng)純化的聚乙酸乙烯酯溶解到d6-DMSO中，在80℃下用500MHz的1HNMR(JEOL GX-500)進(jìn)行分析。結(jié)果表示乙烯含量為10mol％。
在摩爾比為0.5的堿-乙酸乙烯酯中皂化上面所獲得的聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液，用磨機(jī)將其碾壓成粉，并使其在60℃下靜置5小時(shí)進(jìn)行皂化。利用Soxhlet提取器用甲醇提取皂化混合物，接著在80℃下減壓條件下將提取物干燥3天以獲得經(jīng)純化的乙烯改性PVA。通過(guò)根據(jù)JISK6726的通用方法測(cè)得的乙烯改性PVA的平均聚合度為330。
將經(jīng)純化的乙烯改性PVA溶解到水中以制備5％的水溶液，將其澆注成10μm厚的膜。在80℃下的減壓條件下使薄膜干燥1天后，利用DSC(由Mettler公司購(gòu)得的TA3000)通過(guò)上述方法測(cè)量PVA的熔點(diǎn)。作為其測(cè)量結(jié)果，PVA的熔點(diǎn)為206℃。
通過(guò)同樣方式制備乙烯改性PVAPVA-2到PVA-20。將其特征示于

圖1中。
表1
表1(續(xù))
1)α＝PVA的(乙酸含量)/(鈉離子含量)
例1225℃下在熔體擠出機(jī)中熔融捏合PVA-1。將熔化的聚合物導(dǎo)入到紡絲頭中，并從具備24個(gè)噴孔的噴絲頭將其擠出，每個(gè)噴孔直徑為0.25mm。將紡成的單紗導(dǎo)入到圓柱形的噴氣吸氣器中，同時(shí)用20℃的冷卻空氣冷卻，在此以大約3500m/min的牽引速度將單紗拉細(xì)。將變細(xì)了的單紗破成分離的纖維，并在一層層地收集在移動(dòng)著的傳送帶上以形成長(zhǎng)纖維的纖維網(wǎng)。使纖維網(wǎng)通過(guò)線壓力為20kgf/cm、加熱到180℃的不均勻凸紋印花輥和平滑輥之間，以便在凸紋部分使纖維發(fā)生熱熔。使纖維網(wǎng)在2分鐘內(nèi)通過(guò)200℃下的熱空氣干燥器，以便對(duì)纖維網(wǎng)作進(jìn)一步熱處理，由此獲得了由基重為34g/m2、單絲細(xì)度為4.4dtex的長(zhǎng)纖維制成的無(wú)紡織物。
制造無(wú)紡織物的工藝條件和PVA的可塑性示于表2中，在表3中示出了所制得的無(wú)紡織物以下各方面的評(píng)價(jià)結(jié)果基重、厚度、橫向韌性、保水性、吸水長(zhǎng)度、未擦量、纖毛或絨毛的脫落和水中的不起毛特性。示例2到16除了利用表1中的PVA-2到PVA-16代替PVA-1并改變?nèi)绫?所示的生產(chǎn)條件外，通過(guò)與例1相同的方式制造PVA長(zhǎng)纖維的無(wú)紡纖維網(wǎng)。在表2所示的溫度下對(duì)所得到的無(wú)紡織物進(jìn)行壓印和熱處理，從而獲得了長(zhǎng)纖維的無(wú)紡織物。在表3中示出了所制得的無(wú)紡織物在以下各方面的評(píng)價(jià)結(jié)果基重、厚度、橫向韌性、保水性、吸水長(zhǎng)度、未抹量、纖毛或絨毛的脫落和水中的不起毛特性。比較例1到4除了利用表1中的PVA-17到PVA-20代替PVA-1并改變?nèi)绫?所示的生產(chǎn)條件外，通過(guò)與例1相同的方式制造PVA長(zhǎng)纖維的無(wú)紡纖維網(wǎng)。在表2所示的溫度下對(duì)所得到的無(wú)紡織物進(jìn)行壓印和熱處理，從而獲得了長(zhǎng)纖維的無(wú)紡織物。
在利用PVA-17的比較例1中，PVA的熔融粘度太高，以致于不能穩(wěn)定地將熔化聚合物擠出紡絲嘴，從而不能獲得無(wú)紡纖維網(wǎng)。盡管當(dāng)將紡絲頭加熱到280℃時(shí)可以明顯降低熔融粘度，然而這會(huì)發(fā)生熱分解和凝膠作用，由此帶來(lái)更多不理想結(jié)果。
在利用PVA-18的比較例2中，PVA的熔融粘度太低，以致于熔化聚合物在從噴絲頭擠出的過(guò)程中會(huì)滴落下來(lái)，從而不能穩(wěn)定地生產(chǎn)纖維和無(wú)紡纖維網(wǎng)。
在利用PVA-19的比較例3中，PVA的熔融粘度在240℃的紡絲溫度下太高，因?yàn)樵摷徑z溫度點(diǎn)非常接近。盡管當(dāng)將紡絲頭加熱到255℃時(shí)能顯著降低熔融粘度，但發(fā)生的熱分解和凝膠作用會(huì)帶來(lái)更多不希望的結(jié)果。
在利用PVA-20的比較例4中，相鄰的紡成絲由于它們結(jié)晶作用降低而彼此熔合。熔合了的絲不能分成分離的纖維，導(dǎo)致形成了粗糙的無(wú)紡纖維網(wǎng)。
表2
DG＝一縮二甘油表2(續(xù))
表3
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，聚乙烯醇基無(wú)紡織物展現(xiàn)出對(duì)水的高潤(rùn)濕性，這些潤(rùn)濕性例如吸水性、親水性和溶脹性，該無(wú)紡織物是通過(guò)在紡粘無(wú)紡織物的生產(chǎn)過(guò)程中采用的熔紡法制造的，從而提供了具有很好親水性的不起毛抹布。
權(quán)利要求
1.一種不起毛的抹布，其包括由熱塑性聚乙烯醇基長(zhǎng)纖維制成的無(wú)紡織物，所述長(zhǎng)纖維的粘均聚合度為200到700，熔點(diǎn)為160到230℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不起毛抹布，其中，當(dāng)抹布在20℃下浸到水中1分鐘時(shí)的吸水長(zhǎng)度為2cm或更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不起毛抹布，其中聚乙烯醇包括量為0.00001到0.05質(zhì)量份的堿金屬離子(B)，該質(zhì)量份以聚乙烯醇(A)的質(zhì)量份100為基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的不起毛抹布，其中，聚乙烯醇(A)包括一種酸(C)，酸(C)包括當(dāng)在25℃下測(cè)量時(shí)pKa為5.0或更低的酸根，酸的量使由以下公式定義的聚乙烯醇的比值a范圍為0.01到1∶a＝(酸(C)含量(質(zhì)量％)/堿金屬離子(B)的含量(質(zhì)量％))
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的不起毛抹布，其中聚乙烯醇(A)的皂化度為90到99.99mol％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的不起毛抹布，其中聚乙烯醇(A)為改性聚乙烯醇，其至少包括由以下物質(zhì)組成的組中選出的一個(gè)單元具有4或更少碳原子的a-烯烴單元，乙烯醚單元和N-乙烯酰胺單元，這些單元的總量占0.1到20mol％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不起毛抹布，其中聚乙烯醇(A)是改性聚乙烯醇，其包括含量為3到20mol％的乙烯單元。
全文摘要
本發(fā)明的不起毛抹布是由聚乙烯醇基長(zhǎng)纖維無(wú)紡織物制成的,所述長(zhǎng)纖維的粘均聚合度為200到700,熔點(diǎn)為160到230℃,該抹布不僅展現(xiàn)出極好的不起毛特性,而且具有對(duì)水的高潤(rùn)濕性,這些潤(rùn)濕性例如吸水性、親水性和溶脹性。
文檔編號(hào)D04H3/007GK1364064SQ01800550
公開(kāi)日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者辻本拓哉, 藤原直樹(shù), 松田一男, 谷口純一 申請(qǐng)人:可樂(lè)麗股份有限公司