Нетканые материалы, изготовленные из двухкомпонентных волокон - RU2730238C2

Описание

Настоящее изобретение относится к нетканым материалам, содержащим двухкомпонентные волокна, причем указанные двухкомпонентные волокна содержат по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины этих волокон, и причем полимерный домен а) содержит соединение формулы (1), как определено ниже, а полимерный домен b) свободен от соединения формулы (1), а также к получению таких нетканых материалов. Кроме того, настоящее изобретение направлено на соответствующие двухкомпонентные волокна.

Нетканые материалы находят применение во множестве продуктов, таких как перевязочные материалы, одежда, одноразовые подгузники и другие средства личной гигиены, включая влажные салфетки. Нетканые материалы, имеющие высокий уровень прочности, мягкости и стойкости к истиранию, желательны для одноразовых абсорбирующих предметов одежды, таких как подгузники, трусы для страдающих недержанием, тренировочные брюки, женская гигиеническая одежда и тому подобное. Например, в одноразовом подгузнике очень желательно иметь мягкие, прочные, нетканые компоненты, такие как верхние слои или нижние слои (также известные как наружные слои). Это распространяется также на технические нетканые материалы, такие как геотекстиль, кровельный материал или фильтры.

Прочность при растяжении нетканых материалов и относительное удлинение волокон являются важными, потому что производство нетканых материалов обычно включает несколько стадий (например, накатывание/разматывание, резку, связывание и т.д.), и такие материалы, имеющие недостаток прочности при растяжении, могут не выдерживать одну или несколько из этих стадий. Волокна и материалы, изготовленные из этих волокон с высокой прочностью при растяжении, также имеют преимущества перед материалами с низкой прочностью при растяжении, потому что первые будут претерпевать меньше обрывов в линиях, и, следовательно, от производственной линии будет получена более высокая производительность. Более того, конечное использование многих продуктов также обычно требует уровня прочности при растяжении, предназначенного для функции этого компонента. Прочность при растяжении должна быть сопоставима с затратами на процесс, используемый для достижения этой более высокой прочности при растяжении. Оптимизированные материалы будут иметь минимальный расход материала (основную массу) для достижения минимальной требуемой прочности при разрыве для изготовления и конечного использования волокна, компонента (например, нетканых материалов и многослойных материалов) и изделия. Это, например, предоставляет производителю нетканых материалов возможность уменьшить массу, все еще сохраняя при этом хорошие механические характеристики продукта.

Растяжимость/эластичность волокна является другим важным критерием для нетканых структур, особенно тех, которые используются в гигиенических и медицинских применениях, поскольку эта характеристика приводит к лучшему комфорту и соответствию, так как изделие, изготовленное из этого волокна, будет иметь возможность более полного прилегания во всех ситуациях.

Еще одним важным аспектом является безопасность технологической обработки. Желательно проводить процесс изготовления нетканых материалов при более умеренных условиях, например, при более низкой температуре термоскрепления. Чтобы было возможно так сделать, при более низкой температуре термоскрепления должны быть получены все еще хорошие механические свойства, такие как прочность при растяжении и относительное удлинение. Это позволило бы снизить температуру термоскрепления. Кроме того, экономия энергии будет дополнительным преимуществом.

Следовательно, по-прежнему существует потребность в нетканых материалах и слоистых материалах, обладающих улучшенными механическими свойствами, а также лучшей безопасностью технологической обработки.

Соответственно, настоящее изобретение относится к нетканым материалам, содержащим двухкомпонентные волокна, причем эти двухкомпонентные волокна содержат по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины указанных волокон, и

- полимерный домен а) содержит соединение формулы (1)

где

G₁, G₂, G₃ и G₄ каждый независимо от другого представляют собой алкил с 1 - 4 атомами углерода, или G₁ и G₂ вместе или G₃ и G₄ вместе представляют собой пентаметилен;

G₅ и G₆ каждый независимо от другого представляют собой водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода; и

X представляет собой водород, алкил с 1 - 18 атомами углерода, алкенил с 2 - 18 атомами углерода, -О-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -NH-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -N(алкил с 1 - 6 атомами углерода)₂; фенил, фенокси или -NH-фенил,

n равно 1 или 2, и

когда n равно 1, R₁ представляет собой алкилен с 2 - 8 атомами углерода или гидроксиалкилен с 2 - 8 атомами углерода, или ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода, или,

когда n равно 2, R₁ представляет собой (-СН₂)₂С(CН₂-)₂; а

- полимерный домен b) свободен от соединения формулы (1).

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой алкил с 1 - 4 атомами углерода, являются метил, этил, н-пропил, н-бутил, втор-бутил или третбутил.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой алкил с 1 - 18 атомами углерода, являются метил, этил, н-пропил, н-бутил, втор-бутил, третбутил, н-гексил, н-октил, 2-этилгексил, н-нонил, н-децил, н-ундецил, н-додецил, н-тридецил, н-тетрадецил, н-гексадецил, н-гептадецил или н-октадецил.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой алкенил с 2 - 18 атомами углерода, являются 1-пропенил, аллил, металлил, 2-бутенил, 2-пентенил, 2-гексенил, 2-октенил или 4-третбутил-2-бутенил.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой -О-алкил с 1 - 18 атомами углерода, являются соответствующие заместители, где алкил с 1 - 18 атомами углерода является таким, как указано выше.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой -NH-алкил с 1 - 18 атомами углерода, являются соответствующие заместители, где алкил с 1 - 18 атомами углерода является таким, как указано выше.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой -N(алкил с 1 - 6 атомами углерода)₂, являются соответствующие заместители, где радикалы алкила с 1 - 6 атомами углерода независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, н-бутил, вторбутил или третбутил, такие как -N(CH₃)₂ или -N(C₂H₅)₂.

Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой алкилен с 2 - 8 атомами углерода, являются этилен, пропилен, 2,2-диметилпропилен, тетраметилен, гексаметилен или октаметилен. Примерами гидроксиалкилена с 2 - 8 атомами углерода являются соответствующие радикалы, приведенные выше для алкилена с 2 - 8 атомами углерода, которые замещены одним или двумя, в частности, одним гидроксильным радикалом.

Ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода предпочтительно представляет собой С₁-С₂₀-ацилокси-С₃-С₁₀-алкилен. Примерами каких-либо заместителей, которые представляют собой ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода, являются группы формулы

в которой Y является алкилом с 1 - 20 атомами углерода, такие как группа формулы

G₁, G₂, G₃ и G₄ предпочтительно представляют собой алкил с 1 - 4 атомами углерода, в частности, метил или этил. Более предпочтительно G₁ и G₃ представляют собой метил, a G₂ и G₄ представляют собой этил.

G₅ и G₆ предпочтительно представляют собой водород или метил. Более предпочтительно, G₅ представляет собой водород, a G₆ представляет собой метил.

X предпочтительно представляет собой водород, алкил с 1 - 18 атомами углерода, -О-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -NH-алкил с 1 - 18 атомами углерода или -N(алкил с 1 - 6 атомами углерода)₂, в частности, водород или алкил с 1 - 18 атомами углерода. Более предпочтительно, X представляет собой алкил с 1 - 4 атомами углерода, в частности, метил.

Предпочтительно, чтобы n равнялось 1.

Кроме того, предпочтительно, чтобы n равнялось 1, a R₁ представлял собой алкилен с 2 - 8 атомами углерода или ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода, в частности, ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода. Более предпочтительно, n равно 1, a R₁ представляет собой соединение формулы (2), в частности, соединение формулы (2а).

Крайне предпочтительно, чтобы соединение формулы (1) представляло собой соединение формулы

Соединения формулы (3) обычно содержат смеси алкильных радикалов с 16-18 атомами углерода в алкиле, но могут также содержать только один из этих алкильных радикалов.

Соединения формулы (1) являются известными и могут быть получены согласно известным способам, например, как указано в международной заявке WO 01/90113.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения полимерный домен а) содержит соединение формулы (3), а полимерный домен b) свободен от соединения формулы (1), где

G₁, G₂, G₃ и G₄ каждый независимо от другого представляют собой алкил с 1-4 атомами углерода, или G₁ и G₂ вместе или G₃ и G₄ вместе представляют собой пентаметилен;

G₅ и G₆ каждый независимо от другого представляют собой водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода; и

X представляет собой водород, алкил с 1 - 18 атомами углерода, алкенил с 2 - 18 атомами углерода, -О-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -NH-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -N(алкил с 1 - 6 атомами углерода)₂; фенил, фенокси или -NH-фенил,

n равно 1 или 2, и

когда n равно 1, R₁ представляет собой алкилен с 2 - 8 атомами углерода или гидроксиалкилен с 2 - 8 атомами углерода, или ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода, или,

когда n равно 2, R₁ представляет собой (-СН₂)₂С(СН₂-)₂.

Подразумевается, что двухкомпонентные волокна представляют собой волокна, содержащие по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины этих волокон. Это означает, что эти по меньшей мере два полимерных домена расположены в отдельных зонах в пределах поперечного сечения двухкомпонентных волокон и на всем протяжении длины этих волокон. Следует понимать, что также может быть больше, чем два полимерных домена, как например, три или четыре полимерных домена. Предпочтительными являются те, которые имеют только два полимерных домена. Полимерные домены могут быть различающимися друг от друга за счет используемого полимера и/или за счет добавок, присутствующих в полимере.

Двухкомпонентные волокна из настоящего изобретения могут быть любой формы, и не являются ограниченными конкретной формой. Примерами таких форм являются типы «бок о бок»; оболочка-ядро, «апельсин» и матрицы и волокон, которые проиллюстрированы в публикации Fahrbach, Е., Schaut, G. and Weghmann, А., 2000, Nonwoven Fabrics, Фигура 3, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Предпочтительными являются двухкомпонентные волокна типа оболочка-ядро и двухкомпонентные волокна типа «бок о бок», в частности, двухкомпонентные волокна типа оболочка-ядро.

Что касается двухкомпонентных волокон типа оболочка-ядро, то предпочтительно, чтобы полимерный домен а) образовывал оболочку, а полимерный домен b) ядро.

Двухкомпонентные волокна по настоящему изобретению содержат предпочтительно от 5 до 95% масс. полимерного домена а) и от 5 до 95% масс, полимерного домена b). Особое предпочтение отдается двухкомпонентным волокнам, содержащим от 10 до 90% масс. полимерного домена а) и от 10 до 90% масс. полимерного домена b), в частности, от 20 до 80% масс. полимерного домена а) и от 20 до 80% масс. полимерного домена b). Крайне предпочтительными являются двухкомпонентные волокна, содержащие от 30 до 70% масс. полимерного домена а) и от 30 до 70% масс, полимерного домена b). Все процентные величины относятся к массе двухкомпонентного волокна.

Диаметр двухкомпонентных волокон по настоящему изобретению может быть любым диаметром, подходящим для получения нетканых материалов. Этот диаметр может варьировать от 1 до 50 микрон, с предпочтительным диапазоном от 1 до 20 микрон и наиболее предпочтительным диапазоном от 1 до 10 микрон. Для некруглых двухкомпонентных волокон, например, имеющих форму трилистника, или Х-образных волокон, диаметр измеряется поперек окружности, очерчивающей внешние края волокна.

Двухкомпонентные волокна по настоящему изобретению известны в уровне техники и могут быть получены любым способом, известным в данной области техники, подходящим для получения двухкомпонентных волокон. Например, двухкомпонентные волокна могут быть получены путем экструдирования двух полимеров из одной и той же фильеры, причем оба полимера содержатся внутри одной и той же нити.

Предпочтительно, полимерные домены представляют собой термопластичные полимеры. Более предпочтительно, полимерные домены, в частности, полимерные домены а) и b), независимо друг от друга представляют собой полиолефин, сложный полиэфир, полиамид, поливинилхлорид, полиимид, полиакрилонитрил, поликарбонат или полистирольный полимер, в частности, полиолефин, сложный полиэфир, полиамид, поликарбонат или полистирольный полимер.

Примерами полимеров олефинов являются моноолефины и диолефины, например полипропилен, полиизобутилен, полибутил-1-ен, поли-4-метилпент-1-ен, поливинилциклогексан, полиизопрен или полибутадиен, а также полимеры циклоолефинов, например, циклопентен или норборнен, полиэтилен (который при желании может быть полимерно сшитым), например, полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен высокой плотности с высокой молекулярной массой (HDPE-HMW), полиэтилен высокой плотности со сверхвысокой молекулярной массой (HDPE-UHMW), полиэтилен средней плотности (MDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), (VLDPE) и (ULDPE).

Полиолефины, то есть, полимеры моноолефинов, примеры которых приведены в предыдущем абзаце, предпочтительно полиэтилен и полипропилен, могут быть получены путем различных, и в частности, следующих способов:

a) радикальная полимеризация (обычно под высоким давлением и при повышенной температуре).

b) каталитическая полимеризация с использованием катализатора, который обычно содержит один или более одного металла из групп IVb, Vb, VIb или VIII Периодической системы. Эти металлы обычно имеют один или более одного лиганда, как правило, оксиды, галогениды, алкоголяты, сложные эфиры, простые эфиры, амины, алкилы, алкенилы и/или арилы, которые могут быть либо π-, либо σ-координированными. Эти комплексы металлов могут быть в свободной форме или фиксированными на подложках, обычно на активированном хлориде магния, хлориде титана (III), оксиде алюминия или оксиде кремния. Эти катализаторы могут быть растворимыми или нерастворимыми в среде полимеризации. Катализаторы могут быть использованы при полимеризации сами по себе или могут быть использованы другие активаторы, обычно ал килы металлов, гидриды металлов, алкилгалогениды металлов, алкилоксиды металлов или алкилоксаны металлов, причем указанные металлы являются элементами групп Iа, IIа и/или IIIа Периодической системы. Активаторы в целях удобства могут быть модифицированы с помощью дополнительных групп сложного эфира, простого эфира, амина или простого си-лилового эфира. Эти каталитические системы обычно называют Phillips, Standard Oil Indiana, катализатором Циглера (-Натта), TNZ (DuPont), металлоценом или катализаторами с единым центром полимеризации на металле (SSC).

Примерами смесей полиолефинов являются смеси полипропилена с полиизобутиленом, полипропилена с полиэтиленом (например, PP/HDPE, PP/LDPE) и смеси различных типов полиэтилена (например, LDPE/HDPE).

Примерами сополимеров моноолефинов и диолефинов друг с другом или с другими винильными мономерами являются сополимеры этилена/пропилена, линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) и его смеси с полиэтиленом низкой плотности (LDPE), сополимеры пропилена/бут-1-ена, сополимеры пропилена/изобутилена, сополимеры этилена/бут-1-ена, сополимеры этилена/гексена, сополимеры этилена/метилпентена, сополимеры этилена/гептена, сополимеры этилена/октена, сополимеры этилена/винилциклогексана, сополимеры этилена/циклоолефина (например, этилена/норборнена, такие как СОС), сополимеры этилена/1-олефинов, где 1-олефин генерируется in-situ; сополимеры пропилена/бутадиена, сополимеры изобутилена/изопрена, сополимеры этилена/винилциклогексена, сополимеры этилена/алкилакрилата, сополимеры этилена/алкилметакрилата, сополимеры этилена/винилацетата или сополимеры этилена/акриловой кислоты и их соли (иономеры), а также тройные сополимеры этилена с пропиленом и диеном, таким как гексадиен, дициклопентадиен или этилиден-норборнен; и смеси таких сополимеров друг с другом и с полимерами, указанными в пункте 1) выше, например, сополимеры полипропилена/этилена-пропилена, сополимеры LDPE/этилена-винилацетата (EVA), сополимеры LDPE/этилена-акриловой кислоты (ЕАА), сополимеры LLDPE/EVA, LLDPE/EAA и чередующиеся или статистические сополимеры полиалкилена/монооксида углерода и их смеси с другими полимерами, например, полиамидами.

Примерами полистиролов являются поли(п-метилстирол), поли(α-метилстирол).

Полиамиды могут представлять собой полиамиды и сополиамиды, являющиеся производными диаминов и дикарбоновых кислот и/или аминокарбоновых кислот или соответствующих лактамов, например, полиамид 4, полиамид 6, полиамид 6/6, 6/10, 6/9, 6/12, 4/6, 12/12, полиамид 11, полиамид 12, ароматические полиамиды, основанные на м-ксилолдиамине и адипиновой кислоте; полиамиды, полученные из гексаметилендиамина и изофталевой или/и терефталевой кислоты, и содержащие в качестве модификатора эластомер или без него, например, поли-2,4,4-триметилгексаметилентерефталамид или поли-м-фениленизофталамид; а также блоксополимеры вышеуказанных полиамидов с полиолефинами, олефиновыми сополимерами, иономерами или химически связанными или привитыми эластомерами; или с простыми полиэфирами, например, с полиэтиленгликолем, полипропиленгликолем или политетраметиленгликолем; а также полиамиды или сополиамиды, модифицированные EPDM или ABS; и полиамиды, конденсированные во время обработки (полиамидные RIM-системы).

Сложные полиэфиры могут быть производными из дикарбоновых кислот и диолов и/или из гидроксикарбоновых кислот или соответствующих лактонов, например, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, поли-1,4-диметилолциклогексантерефталата, полиалкиленнафталата (PAN) и полигидроксибензоатов, а также блоксополимерами простых полиэфиров и сложных полиэфиров, являющихся производными простых полиэфиров с концевыми гидроксильными группами; а также сложными полиэфирами, модифицированными поликарбонатами или MBS.

Для поликарбонатов также могут быть указаны сложные полиэфиркарбонаты.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из полимерных доменов а) и b) был полиолефином. Что касается полимера другого полимерного домена, то должны применяться определения и предпочтения, приведенные выше.

Крайне предпочтительно, чтобы каждый из полимерных доменов а) и b) представлял собой полиолефин, в частности, полиэтилен или полипропилен, более предпочтительно, полипропилен.

Как упоминалось выше, полимерные домены могут быть различающимися друг от друга за счет используемого полимера и/или за счет добавок, присутствующих в полимере. По меньшей мере два различающихся полимерных домена могут быть химически различными, или они могут быть с химической точки зрения одним и тем же полимером, но имеющим разные физические характеристики, такие как симметричность молекулярной структуры, характеристическая вязкость, вязкость расплава, набухание расплава, плотность, кристалличность и температура плавления или температура размягчения. Предпочтительно, чтобы полимерные домены а) и b) содержали один и тот же химический тип полимера, такой как например, полипропилен, и были отличающимися друг от друга в отношении присутствия соединения формулы (1) в полимерном домене а). Крайне предпочтительным является, чтобы полимеры полимерных доменов а) и b) являлись химически одинаковыми полимерами, а также имели одинаковые физические характеристики.

Полимерные домены обычно большей частью состоят из полимеров, которые могут содержать обычные добавки. Например, полимерные домены содержат по меньшей мере 60% масс., в частности, по меньшей мере 70 % масс., более предпочтительно по меньшей мере 80% масс., и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% масс., полимера, в пересчете на массу соответствующего полимерного домена.

Обычными добавками для полимеров являются, например, антиоксиданты, стабилизаторы для технологической обработки, светостабилизаторы, УФ-поглотители, наполнители, армирующие агенты, пигменты, деактиваторы металлов, пластификаторы, смазывающие вещества, эмульгаторы, реологические добавки, катализаторы, средства, регулирующие расход, оптические отбеливатели, огнезащитные средства, антистатики и вспенивающие агенты.

Предпочтительно, чтобы домен а) содержал меркаптан или пероксид. В таком случае предпочтительным является соотношение суммы масс меркаптана и пероксида и массы соединения формулы (1) от 1:100 до 100:1, в частности, от 1:10 до 10:1.

Более предпочтительно, домен b) свободен от меркаптанов и пероксидов.

Крайне предпочтительно, чтобы домен а) содержал меркаптан или пероксид в соотношении суммы масс меркаптана и пероксида и массы соединения формулы (1) от 1:100 до 100:1, в частности, от 1:10 до 10:1, а домен b) не содержал меркаптанов и пероксидов.

Меркаптанами предпочтительно являются соединения формулы

где R представляет собой алкил с 1 - 40 атомами углерода, который является незамещенным или замещенным гидроксилом или группой -SH. R предпочтительно представляет собой незамещенный алкил с 1 - 40 атомами углерода, в частности, алкил с 8 - 40 атомами углерода, и более предпочтительно алкил с 8 - 18 атомами углерода. В качестве примера упоминается октадекантиол.

Типичными пероксидами являются 2,5-диметил-2,5-бис(третбутилперокси)гексан (DHBP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Luperox 101 и Trigonox 101),

2,5-диметил-2,5-бис(третбутилперокси)гексин-3 (DYBP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Luperox 130 и Trigonox 145),

дикумилпероксид (DCUP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Luperox DC и Perkadox ВС),

дитретбутилпероксид (DTBP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Trigonox В и Luperox Di),

третбутилкумилпероксид (BCUP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Trigonox Т и Luperox 801),

бис(третбутилпероксиизопропил)бензол (DIPP, продаваемый, например, под торговыми наименованиями Perkadox 14S и Luperox DC),

3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-1,4,7-трипероксононан (продаваемый, например, под торговым наименованием Trigonox 301),

ди(третбутилпероксиизопропил)бензол (продаваемый, например, под торговым наименованием Perkadox 14S-FL),

дицетилпероксидикарбонат (продаваемый, например, под торговым наименованием Perkadox 24L) и

третбутилмонопероксималеат (продаваемый, например, под торговым наименованием Perkadox PF-DBM25).

Предпочтительными пероксидами являются 2,5-диметил-2,5-бис(третбутилперокси)гексан (DHBP), третбутилкумилпероксид (BCUP) и 3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-1,4,7-трипероксононан, особенно 2,5-диметил-2,5-бис(третбутилперокси)гексан (DHBP) и 3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-1,4,7-трипероксононан.

Предпочтительно, чтобы соединение формулы (1) присутствовало в полимерном домене а) в количестве от 0,0001 до 5% масс., в частности, от 0,001 до 5% масс., и более предпочтительно от 0,001 до 1% масс., в пересчете на массу полимерного домена а). Крайне предпочтительным является количество от 0,001 до 0,5% масс.

Используемые здесь нетканые материалы также должны включать полотна и должны обозначать текстильную структуру из отдельных волокон, элементарных волокон или нитей, которые ориентированы направленно или в случайном порядке и связаны с помощью трения и/или когезии и/или адгезии, в отличие от регулярной структуры волокон, взаимосцепленных механически, то есть, это не тканая или трикотажная ткань. Примеры нетканых материалов включают ткани из непрерывного волокна, изготовленные по технологии «спанбонд», кардочесанные полотна, полотна, полученные суховоздушным формованием, и полотна, полученные влажным формованием. Подходящие способы скрепления включают термическое скрепление, химическое или скрепление растворителем, скрепление смолой, механическую иглопробивку, гидравлическую иглопробивку, прошивку стежками и т.д. Их обзор представлен в издании Fahrbach, Е., Schaut, G. and Weghmann, А., 2000, Nonwoven Fabrics, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.

Другим объектом настоящего изобретения является способ получения нетканых материалов, содержащих двухкомпонентные волокна, имеющие по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины указанных волокон, включающий:

i) раздельное плавление по меньшей мере двух полимеров, причем первый полимер содержит соединение формулы (1), как определено выше, и

второй полимер свободен от соединения формулы (1),

ii) направление этих по меньшей мере двух полимеров через отверстия фильеры, сконфигурированные для формования множества двухкомпонентных волокон, и

iii) формирование слоя из этих волокон.

Что касается этого способа, то следует применять определения и предпочтения, приведенные здесь выше.

Для этого процесса волокна формуются из соответствующих полимеров путем способа формования из расплава, в соответствии с которым расплавленные полимеры экструдируются и продавливаются через отверстия фильеры.

Обычно нетканые материалы получают способом, в соответствии с которым волокна формуются из соответствующих полимеров путем способа формования из расплава, а затем непосредственно распределяются в полотно. Например, волокна случайным образом укладываются на собирающую поверхность, такую как экран или лента. Эти полотна могут быть скреплены способами, известными в данной области, такими как например, путем прокатывания горячим валком или путем пропускания полотна через камеру с насыщенным паром при повышенном давлении.

Температура для процесса формования из расплава составляет, например, от 50 до 150°С выше температуры плавления соответствующего полимера.

Часто предпочтительным является термическое скрепление (термоскрепление) полотен, содержащих двухкомпонентные волокна. Скрепление при контактном нагревании и давлении является наиболее важным методом скрепления. При каландровом скреплении полотно подвергают скреплению между двумя нагретыми валками с равномерным распределением давления по ширине машины. В области скрепления используются пары валков сталь-сталь, а также стальные валки с покрытием (например, с хлопком или силиконом), в зависимости от массы и требуемого качества конечного продукта. Для точечного скрепления используются гравированные валки. Кроме того, следует назвать термическую активацию с помощью горячего воздуха. Температура термоскрепления составляет, например, от 5 до 40°С ниже температуры плавления соответствующего полимера.

Другим объектом настоящего изобретения являются двухкомпонентные волокна, содержащие по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины этих волокон, где

- полимерный домен а) содержит соединение формулы (1)

где

G₁, G₂, G₃ и G₄ каждый независимо от другого представляют собой алкил с 1 - 4 атомами углерода, или G₁ и G₂ вместе или G₃ и G₄ вместе представляют собой пентаметилен;

G₅ и G₆ каждый независимо от другого представляют собой водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода; и

X представляет собой водород, алкил с 1 - 18 атомами углерода, алкенил с 2 - 18 атомами углерода, -О-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -NH-алкил с 1 - 18 атомами углерода, -N(алкил с 1 - 6 атомами углерода)₂; фенил, фенокси или -NH-фенил,

n равно 1 или 2, и

когда n равно 1, R₁ представляет собой алкилен с 2 - 8 атомами углерода или гидроксиалкилен с 2 - 8 атомами углерода, или ацилоксиалкилен с 4 - 36 атомами углерода, или,

когда n равно 2, R₁ представляет собой (-СН₂)₂С(СН₂-)₂; а

- полимерный домен b) свободен от соединения формулы (1).

Что касается двухкомпонентных волокон, то следует применять определения и предпочтения, приведенные здесь выше.

Нетканые материалы в соответствии с настоящим изобретением, содержащие определенные двухкомпонентные волокна, в которых только один из доменов а) и Ь) содержит соединение формулы (1), демонстрируют улучшенные свойства в отношении прочности при растяжении и относительного удлинения.

Улучшенные свойства в отношении прочности при растяжении и относительного удлинения являются важными, например, для изготовления нетканых материалов, поскольку их получение включает в себя несколько стадий, а улучшенные прочность при растяжении или относительное удлинение помогает им лучше выдерживать эти стадии.

Важно отметить, что более высокая прочность при растяжении обеспечивает производителю нетканых материалов возможность, например, уменьшить массу, все еще сохраняя при этом хорошие механические характеристики продукта.

Кроме того, могут использоваться различимо более низкие количества соединений формулы (1), если в двухкомпонентных волокнах только один из доменов а) и b) содержит соединение формулы (1).

Еще одним важным аспектом является безопасность технологической обработки. Желательно проводить процесс изготовления нетканых материалов при более умеренных условиях при более низкой температуре термоскрепления. Чтобы было возможно так сделать, при более низкой температуре термоскрепления должны быть получены все еще хорошие механические свойства, такие как прочность при растяжении и относительное удлинение. Это позволяет снизить температуру термоскрепления. Кроме того, экономия энергии будет дополнительным преимуществом.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Примеры

А) Получение нетканых материалов

Нетканые материалы по технологии «спанбонд» (spunbond) производятся с полипропиленом (полипропилен HG475FB, доступный от фирмы Borealis) с добавкой и без добавки, полученной, как указано ниже, на линии Reicofil 4 шириной 1 м, с одиночной балкой, имеющей примерно 6800 отверстий на метр длины. Эти отверстия имеют диаметр 0,6 мм. Производительность на одно отверстие устанавливается равной 0,6 г/мин. Линия имеет конфигурацию оболочка-ядро с 30% полимера в оболочке и 70% массовых полимера в ядре. Волокна, содержащие добавку, содержат эту добавку только в оболочке, или, для целей сравнения, во всем волокне. Кроме того, для сравнения получают волокна, в которых оба домена не содержат добавку. Нетканые материалы производятся с массой материала 17 г/м²(скорость линии: 235 м/мин) и 70 г/м² (скорость линии: 57 м/мин), соответственно. Целевая тонина нити составляет 2 дтекс (дтекс является единицей измерения линейной плотности массы волокон и определяется как масса в граммах на 10000 метров). Нетканые материалы термически скрепляются с помощью валка с тиснением.

Приведенная выше и указанная в следующих таблицах добавка представляет собой смесь, содержащую 0,5% массовых соединения формулы (3) и 99,5% массовых полипропилена. Такую смесь получают смешиванием соединения формулы (3) с полипропиленовым носителем (Moplen HP 561R) в двухшнековом экструдере Berstorff 25X32D при 200°С.

В случае если добавка используется только в одном полимерном домене, указанное количество добавки относится к массе только этого полимерного домена (которая в примерах представляет собой массу компонента оболочки).

В случае если добавка используется в обоих полимерных доменах, указанное количество добавки относится к сумме масс обоих полимерных доменов (которая в примерах представляет собой сумму масс оболочки и компонента ядра).

Другие условия технологической обработки приведены ниже:

- Температура экструдера представляет собой температуру, используемую для экструзии полипропилена или смеси полипропилен/добавка на линии Reicofil 4, и во всех примерах составляет 250°С;

- температура фильеры представляет собой температуру полимера у фильеры и во всех примерах составляет 250°С;

- давление в камере представляет собой давление в камере после и ниже фильеры и во всех примерах составляет 4500 Па;

- гравированные и гладкие валки представляют собой валки, между которыми проходит волокнистое полотно.

- давление между валками представляет собой давление между гравированным и гладким валками и во всех примерах составляет 80 Н/мм.

B) Оценка механических свойств

Механические свойства нетканых материалов определяются согласно стандарту DIN EN 29073-3 при зажимной длине образца 100 мм, ширине образца 50 мм, перемещении (скорости деформации) 200 мм/мин.

Прочность при растяжении MD и относительное удлинение MD представляют собой соответствующие максимальные значения, измеренные в направлении обработки.

Прочность при растяжении МС и относительное удлинение МС представляют собой соответствующие максимальные значения, измеренные в направлении, перпендикулярном направлению обработки.

C) Результаты

Результаты ясно демонстрируют преимущества настоящего изобретения, согласно которому значительно лучшие результаты могут быть получены в отношении механических свойств, по сравнению с использованием отсутствия добавки или использованием добавки во всем волокне. Это, например, обеспечивает производителю нетканых материалов возможность снижать массу при сохранении все еще хороших механических характеристик продукта.

По сравнению с использованием добавки во всем волокне, использование только в одном полимерном домене позволяет использовать различимо более низкие количества добавки.

Кроме того, эти данные также ясно показывают улучшение безопасности технологической обработки, возможность проводить процесс при более умеренных условиях при более низкой температуре термоскрепления (смотрите температуру гравированного валка и гладкого валка). При более низкой температуре термоскрепления получаются все еще хорошие механические свойства, что, как следствие, позволяет снизить температуру термоскрепления. Кроме того, экономия энергии будет дополнительным преимуществом.

Реферат

Настоящее изобретение относится к нетканым материалам, содержащим двухкомпонентные волокна, где эти двухкомпонентные волокна содержат по меньшей мере два различающихся полимерных домена а) и b) в плотном сцеплении на всем протяжении длины этих волокон, и полимерный домен а) содержит соединение формулы (1), причем заместители являются такими, как определено в описании изобретения, и полимерный домен b) свободен от соединения формулы (1), а также к получению таких нетканых материалов. Кроме того, настоящее изобретение направлено на соответствующие двухкомпонентные волокна. Настоящее изобретение заключается в создании нетканых материалов и слоистых материалов, обладающих улучшенными механическими свойствами, а также лучшей безопасностью технологической обработки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула