Термоскрепляемое бикомпонентное волокно с отличной мягкостью и нетканый материал, в котором оно используется - RU2657046C2

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к термоскрепляемому бикомпонентному волокну, в частности, к термоскрепляемому бикомпонентному волокну, позволяющему получить нетканый материал или подобное, обладающий отличной мягкостью. Более конкретно, настоящее изобретение относится к термоскрепляемому бикомпонентному волокну, позволяющему получить, например, нетканый материал, имеющий отличную мягкость и подходящий для применения, например, как абсорбирующий материал для гигиенических изделий, таких, как подгузники, пеленки и прокладки, медицинских и гигиенических материалов, в материалах повседневной жизни, материалах общего медицинского назначения, для постельных принадлежностей, в фильтрующих материалах, продуктах для ухода за больными и в продуктов для домашних животных; изобретение относится также к нетканому материалу с превосходной мягкостью, в котором используется такое волокно.

Уровень техники

Традиционно из термоскрепляемого бикомпонентного волокна, которое можно образовать способом сплавления, используя тепловую энергию, например, горячий воздух и нагретые валки, легко получить нетканый материал с отличной объемностью и мягкостью, поэтому это волокно широко применяется для гигиенических изделий, таких, как подгузники, пеленки и прокладки, для бытовых товаров и в промышленных материалах, таких, как фильтры. При этом гигиенический материал находится в прямом контакте с кожей человека или должен быстро впитывать жидкость, такую как моча или менструальная кровь, поэтому очень важна его объемность и мягкость. Типичным методом получения объемных материалов является способ, использующий очень жесткую смолу, и способ, использующий очень тонкое волокно, но в этом случае снижается мягкость получаемого нетканого материала, и он вызывает сильное физическое раздражение кожи. С другой стороны, когда приоритет отдается мягкости, чтобы не допустить раздражения кожи, полученный нетканый материал страдает от недостатка объемности, в частности, имеет недостаточное амортизирующее действие, и может плохо впитывать жидкость.

Чтобы устранить эти проблемы, предлагалось много способов получения волокна и нетканого материала, которые могут одновременно удовлетворить требования к объемности и мягкости. Например, в документе PTL 1 предлагается извитое бикомпонентное волокно, обладающее отличной объемной упругостью и состоящее из бикомпонентного волокна со структурой "ядро-оболочка", в котором смола на основе политриметилентерефталата используется как центральный компонент, а смола на основе полиолефина как оболочка. Также, документ PTL 2 предлагает высокообъемное термоскрепляемое бикомпонентное волокно, имеющее отличную конфигурационную стабильность извитости и состоящее из бикомпонентного волокна со структурой "ядро-оболочка", в котором смола на основе сложного полиэфира используется как центральный компонент, а смола на основе полиолефина как оболочка.

Список цитирования

Патентная литература

PTL 1: JP-A-2003-3334 (обозначение "JP-A" означает здесь "публикацию нерассмотренной заявки на патент Японии")

PTL 2: JP-A-2008-274448

Сущность изобретения

Техническая проблема

Однако указанные способы направлены на улучшение объемности или объемной упругости и оставляют место для улучшения мягкости нетканого материала.

Одной целью настоящего изобретения является разработка термоскрепляемого бикомпонентного волокна, обеспечивающего сохранение конфигурационной стабильности извитой структуры даже при остаточном удлинении волокна и придающего объемность и мягкость нетканому материалу, а также разработка нетканого материала, в котором используется такое волокно.

Решение проблемы

Авторы настоящего изобретения провели множество широких исследований для решения вышеуказанной задачи. В результате было найдено, что вышеуказанной цели можно достичь, если использовать бикомпонентное волокно, состоящее из первого компонента, содержащего смолу на основе сложного полиэфира, и второго компонента, содержащего смолу на основе полиолефина, и если условия его вытяжки, условия придания извитости механическим путем и условия сушки (иногда называемые ниже "условиями термообработки", аналогично, этап проведения сушки иногда называется "стадией сушки" или "стадией термообработки") установлены так, чтобы получить актуализованную извитость термоскрепляемого бикомпонентного волокна без снижения жесткости из-за нагрева даже в условиях остаточного удлинения волокна. Настоящее изобретение было совершено на основе этого открытия.

Таким образом, настоящее изобретение имеет следующую структуру.

[1] Термоскрепляемое бикомпонентное волокно, содержащее первый компонент, содержащий смолу на основе сложного полиэфира, и второй компонент, содержащий смолу на основе полиолефина, имеющую температуру плавления на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления указанной смолы на основе сложного полиэфира, причем указанный второй компонент термоскрепляемого бикомпонентного волокна занимает 30% или более площади внешней окружности волокна в сечении поперек продольного направления волокна, и бикомпонентное волокно имеет структуру типа "бок о бок" или эксцентрическую структуру "ядро-оболочка", причем волокно имеет удлинение 50-120%, трехмерную актуализованную извитость с 10-20 завитками на дюйм и модуль извитости от 85 до 100%.

[2] Термоскрепляемое бикомпонентное волокно согласно пункту [1] выше, причем указанная смола на основе сложного полиэфира является по меньшей мере одним членом группы, состоящей из полиэтилентерефталата, полипропилентерефталата, полибутилентерефталата, полимолочной кислоты, полибутиленсукцината и полибутиленадипаттерефталата.

[3] Термоскрепляемое бикомпонентное волокно согласно пунктам [1] или [2] выше, причем указанная смола на основе полиолефина является по меньшей мере одним членом группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и сополимера, в котором основным компонентом является пропилен.

[4] Термоскрепляемое бикомпонентное волокно согласно одному из пунктов [1]-[3] выше, причем тонина термоскрепляемого бикомпонентного волокна составляет от 0,9 до 8,0 дтекс.

[5] Термоскрепляемое бикомпонентное волокно согласно одному из пунктов [1]-[4] выше, причем термоскрепляемое бикомпонентное волокно включает мелкие неорганические частицы, и содержание указанных мелких неорганических частиц составляет от 0,1 до 10 вес.% в расчете на вес указанного термоскрепляемого бикомпонентного волокна.

[6] Способ получения термоскрепляемого бикомпонентного волокна, описанного в любом из пунктов [1]-[5] выше, включающий:

- стадию получения невытянутого волокна путем формования из расплава первого компонента, содержащего смолу на основе сложного полиэфира, и второго компонента, содержащего смолу на основе полиолефина, температура плавления которой на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления указанной смолы на основе сложного полиэфира, чтобы получить в поперечном сечению форму "бок о бок" или эксцентричную форму "ядро-оболочка", причем указанный второй компонент занимает 30% или более площади внешней окружности волокна,

- стадию вытяжки полученного невытянутого волокна до 75-95% от степени вытяжки при разрыве невытянутого волокна, и

- стадию нагрева полученного вытянутого волокна, чтобы создать трехмерную актуализованную извитость в результате термоусадки.

[7] Способ получения термоскрепляемого бикомпонентного волокна согласно пункту [6] выше, причем после стадии вытяжки полученному вытянутому волокну механическим путем придают двухмерную извитость со степенью извитости 5-10 завитков на дюйм.

[8] Нетканый материал, полученный с использованием термоскрепляемого бикомпонентного волокна, описанного в любом из пунктов [1]-[5] выше.

[9] Нетканый материал согласно пункту [8] выше, причем удельный объем нетканого материала составляет от 80 до 130 см³/г.

Выгодные эффекты от изобретения

Термоскрепляемое бикомпонентное волокно по настоящему изобретению может сохранять трехмерную актуализованную извитую форму, несмотря на хорошее и определенное удлинение волокон, и, следовательно, конфигурационную стабильность извитой структуры можно сохранить даже при термоскреплении при переработке в нетканый материал, что делает возможным получать нетканый материал с высокой мягкостью и отличной объемностью.

Описание вариантов осуществления осуществления

Ниже настоящее изобретение описывается более подробно.

Термоскрепляемое бикомпонентное волокно по настоящему изобретению является термоскрепляемым бикомпонентным волокном с первым компонентом, содержащим смолу на основе сложного полиэфира, и вторым компонентом, содержащим смолу на основе полиолефина, температура плавления которой на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления смолы на основе сложного полиэфира, причем второй компонент термоскрепляемого бикомпонентного волокна занимает 30% или более площади внешней окружности волокна в сечении поперек продольного направления волокна, и бикомпонентное волокно имеет структуру "бок о бок" или эксцентрическую структуру "ядро-оболочка".

Первый компонент

Волокно на полиэфирной основе, образующее первый компонент предлагаемого настоящим изобретением термоскрепляемого бикомпонентного волокна (далее иногда называемого просто "бикомпонентным волокном"), может быть получено путем поликонденсации диола и дикарбоновой кислоты.

Дикарбоновая кислота, подходящая для использования в реакции поликонденсации смолы на основе сложного полиэфира, включает терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, 2,6-нафталиндикарбоновую кислоту, адипиновую кислоту, себациновую кислоту и т.д. Подходящие диолы включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, неопентилгликоль, 1,4-циклогександиметанол и т.д.

В качестве смолы на основе сложного полиэфира для применения в настоящем изобретении предпочтительно может использоваться ароматический полиэфир, такой как полиэтилентерефталат, полипропилентерефталат и полибутилентерефталат. Помимо ароматических полиэфиров, можно также использовать алифатические полиэфиры. Предпочтительные алифатические полиэфирные смолы включают полимолочную кислоту и полибутиленсукцинат.

Эти смолы на основе сложного полиэфира могут быть не только гомополимером, но также сополимером полиэфира (сополиэфир). При этом в качестве сомономеров могут использоваться дикарбоновая кислота, такая, как адипиновая кислота, себациновая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота и 2,6-нафталиндикарбоновая кислота, и диол, такой, как диэтиленгликоль и неопентилгликоль, и оптические изомеры, как L-молочная кислота. Вышеуказанный сополимер включает, например, полибутилентерефталатадипат. Кроме того, можно использовать смеси двух или более этих смол на основе сложного полиэфира.

С точки зрения, например, стоимости сырья или термостабильности полученных волокон, в качестве первого компонента наиболее предпочтителен немодифицированный полимер, состоящий только из полиэтилентерефталата.

Первый компонент особо не ограничивается, если только он содержит смолу на основе сложного полиэфира, но содержание смолы на основе сложного полиэфира предпочтительно составляет 80 вес.% или больше, более предпочтительно смола на основе сложного полиэфира содержится в количестве 90 вес.% или выше. Кроме того, при желании можно подходящим образом добавлять, если они не препятствуют достижению эффектов настоящего изобретения, добавки, такие, как антиоксиданты, светостабилизаторы, УФ-абсорберы, нейтрализаторы, зародышеобразователи, эпоксидный стабилизатор, смазки, бактерицидные средства, огнезащитные составы, антистатики, пигменты и пластификаторы.

Второй компонент

Смола на основе полиолефина, образующая второй компонент бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, особо не ограничивается, если только она удовлетворяет условию, что ее температура плавления на 15°C или более градусов ниже температуры плавления смолы на основе сложного полиэфира, образующей первый компонент.

Например, можно использовать полиэтилен, полипропилен, полибутен-1, полигексен-1, полиоктен-1, поли-4-метилпентен-1, полиметилпентен, 1,2-полибутадиен и 1,4-полибутадиен. В таком гомополимере может содержаться α-олефин, такой, как этилен, пропилен, бутен-1, гексен-1, октен-1 и 4-метилпентен-1 в качестве сомономера, при условии, что этот компонент не является мономером, из которого образован вышеуказанный гомополимер. Кроме того, в качестве сомономера может содержаться ненасыщенный мономер на основе этилена, такой как бутадиен, изопрен, 1,3-пентадиен, стирол и α-метилстирол.

Можно использовать смеси двух или более этих смол на основе полиолефина. Что касается этих смол, предпочтительно можно использовать не только смолу на основе полиолефина, полученную полимеризацией на обычном катализаторе Циглера-Натта, но также смолу на основе полиолефина, полученную полимеризацией на металлоценовом катализаторе, а также ее сополимеры. Кроме того, индекс текучести расплава по массе (далее обозначаемый просто MFR) у подходящей для применения смолы на основе полиолефина особо не ограничивается, если только он лежит в диапазоне, позволяющем прядение волокна, но предпочтительно MFR составляет от 1 до 100 г/10 мин, более предпочтительно от 5 до 70 г/10 мин.

Смола на основе полиолефина, образующая второй компонент бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, предпочтительно является по меньшей мере одной смолой, выбранной из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и сополимеров, содержащих пропилен в качестве основного компонента. Примеры включают полиэтилен высокой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, полипропилен (гомополимер пропилена), сополимер этилена с пропиленом, в котором основным компонентом является пропилен, и сополимер этилена с пропиленом и бутеном-1, в котором основным компонентом является пропилен. Используемое здесь выражение "сополимер, содержащий пропилен в качестве основного компонента", указывает на сополимер, в котором пропиленовые звенья содержатся в наибольшем количестве из всех сомономеров, из которых образован сополимер.

Следует отметить, что в случае, когда первый компонент является смесью двух или более смол на основе сложного полиэфира, и/или второй компонент является смесью двух или более смол на основе полиолефина, выражение "смола на основе полиолефина, образующая второй компонент, имеет температуру плавления на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления смолы на основе сложного полиэфира, образующей первый компонент", означает, что смола, имеющая самую высокую температуру плавления в смеси смол на основе полиолефина, образующих второй компонент, имеет температуру плавления на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления смолы, имеющей самую низкую температуру плавления в смеси смол на основе сложного полиэфира, образующих первый компонент.

Физические свойства полиолефина, помимо MFR, например, такие физические свойства, как коэффициент полидисперсности (отношение средневесового молекулярного веса к среднечисленному молекулярному весу), твердость по Роквеллу и число цепей с разветвленными метильными группами, особо не ограничиваются, если только полимер удовлетворяет требованиям настоящего изобретения.

Второй компонент особо не ограничивается, если только он содержит смолу на основе полиолефина, но смола на основе полиолефина предпочтительно содержится в количестве 80 вес.% или больше, более предпочтительное содержание смолы на основе полиолефина составляет 90 вес.% или выше. Кроме того, при желании можно подходящим образом добавлять, если они не препятствуют достижению эффектов настоящего изобретения, добавки, названные в качестве примера для первого компонента.

Бикомпонентное волокно

Комбинация первого компонента и второго компонента в бикомпонентном волокне по настоящему изобретению не ограничивается, если только смола на основе полиолефина, образующая второй компонент, удовлетворяет условию, что ее температура плавления на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления смолы на основе сложного полиэфира, образующей первый компонент, и можно использовать комбинации компонентов, выбранных из названных выше для первого компонента и второго компонента.

Частные примеры комбинации первого компонента и второго компонента включают полиэтилентерефталат и полипропилен, полиэтилентерефталат и полиэтилен высокой плотности, полиэтилентерефталат и линейный полиэтилен низкой плотности, а также полиэтилентерефталат и полиэтилен низкой плотности. Среди этих комбинаций предпочтительна комбинация полиэтилентерефталата и полиэтилена высокой плотности.

Эксцентрическая структура "ядро-оболочка"

В случае, когда бикомпонентное волокно по настоящему изобретению имеет эксцентрическую структуру "ядро-оболочка", оболочка может быть сплошной или полой. Эксцентрической тип структуры "ядро-оболочка" указывает, что центр тяжести центральной части отличается от центра тяжести оболочечной части в сечении поперек продольного направления волокна; с точки зрения прядомости или возможности образования трехмерной актуализованной извитости (далее иногда называемой просто "актуализованной извитостью"), степень эксцентричности предпочтительно составляет от 0,05 до 0,50, более предпочтительно от 0,15 до 0,30. В этой связи, степень эксцентричности, как она используется здесь, представима следующей формулой, описанной в документе JP-A-2006-97157:

Степень эксцентричности = d/R,

где d и R определены следующим образом: d есть расстояние между центром бикомпонентного волокна и центром первого компонента, образующего ядро, и R есть радиус бикомпонентного волокна.

Поперечное сечения в области ядра может иметь не только круглую форму, но также неправильную форму, примеры неправильной формы включают звезду, эллипс, треугольник, четырехугольник, пятиугольник, многолистную форму, решетку, T-образную форму и форму подковы. Однако, с точки зрения возможности проявления трехмерной актуализованной извитости, форма поперечного сечения в области ядра предпочтительно является круглой, полукруглой или овальной, а с точки зрения прочности нетканого материала более предпочтительна круглая форма.

Структура "бок о бок"

В случае, когда бикомпонентное волокно по настоящему изобретению имеет структуру "бок о бок" (параллельное расположение), второй компонент занимает 30% или более площади внешней окружности волокна в сечении поперек продольного направления волокна. Благодаря такой доле улучшается возможность образования трехмерной актуализованной извитости. В частности, второй компонент предпочтительно занимает от 30 до 70%, более предпочтительно от 40 до 60% площади внешней окружности волокна.

Бикомпонентное волокно по настоящему изобретению снабжено трехмерной актуализованной извитостью, и степень извитости составляет от 10 до 20 завитков на дюйм.

Трехмерная актуализованная извитость указывает на наличие трехмерный извитой формы, например, формы спирали или ohm-формы (форма, в которой гребни/впадины сходятся не под острым углом, но являются закругленными и трехмерно скрученными), и трехмерная извитая форма может быть реализована как отдельная единичная извитость или как смешанные извитости, и это не имеет особых ограничений. При наличии такой трехмерной извитой формы легко получить объемный и мягкий нетканый материал.

Степень извитости трехмерной актуализованной извитости составляет от 10 до 20 завитков на дюйм, предпочтительно от 12 до 16 завитков на дюйм. При степени извитости в указанном диапазоне возможность прохождения через кард на стадии кардочесания в процессе изготовления нетканого материала стабилизирована, и легко получить объемный и мягкий нетканый материал.

Что касается формы извитости бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, преобладает трехмерная актуализованная извитость, но она может сочетаться с двумерной извитостью, обеспечиваемой плоскостной зигзагообразной конфигурацией (изогнутая форма), создаваемой механической обработкой. В случае извитости, полученной механической обработкой, трехмерная актуализованная извитость предпочтительно составляет 50% или более, более предпочтительно 80% или более.

В сечении поперек продольному направлению бикомпонентного волокна по настоящему изобретению соотношение между первым компонентом и вторым компонентом предпочтительно составляет от 10/90 до 90/10 об.%, более предпочтительно от 30/70 до 70/30 об.%, еще более предпочтительно от 40/60 до 50/50 об.%. При соотношении в таком диапазоне вероятно развитие актуализованной извитости в результате нагрева. Кстати, в нижеследующем описании соотношение между компонентами бикомпонентного волокна приводится в об.%.

Тонина бикомпонентного волокна по настоящему изобретению особо не ограничивается, но предпочтительно она составляет от 0,9 до 8,0 дтекс. Более точно, в случае волокна, используемого для гигиенических материалов или расходных материалов, тонина предпочтительно составляет от 1,0 до 8,0 дтекс, более предпочтительно от 1,7 до 6,0 дтекс, еще более предпочтительно от 2,6 до 4,4 дтекс. При тонине в таком диапазоне легко одновременно получить объемность и мягкость.

Прочность бикомпонентного волокна по настоящему изобретению особо не ограничивается, но, например, в случае волокна, используемого для гигиенических материалов или расходных материалов, прочность предпочтительно составляет от 1,5 до 4,0 сН/дтекс, более предпочтительно от 2,0 до 3,0 сН/дтекс. При прочности в таком диапазоне можно одновременно удовлетворить требования к стабильности формы и объемности волокна.

Удлинение бикомпонентного волокна по настоящему изобретению составляет от 50 до 120%, предпочтительно от 70 до 100%. При удлинении в таком диапазоне нетканому материалу можно придать мягкость.

Что касается термина "удлинение", как он используется в настоящем изобретении, проводится испытание на разрыв в соответствии со стандартом Японии JIS L 1015 (2010) с применением прибора для испытания на растяжении и установкой расстояния между зажимами 20 мм, при этом удлинение волокна определяется как удлинение в момент разрыва волокна.

Модуль извитости бикомпонентного волокна по настоящему изобретению составляет от 85 до 100%, предпочтительно от 90 до 97%. Модуль извитости определен в стандарте JIS L 2080 как "разность (в процентах) между длиной волокна, когда завитки выпрямлены, и длиной, измеренной после того, как волокно отпускают и оставляют в покое на заданное время, деленную на разность между длиной в выпрямленном состоянии и первоначальной длиной". Конкретный способ измерения указан в JIS L 1015 (2010). При модуле извитости 85% или больше конфигурационная стабильность актуализованной извитости может сохраняться в процессе изготовления нетканого материала. С другой стороны, нетканому материалу можно придать объемность и мягкость.

В бикомпонентное волокно по настоящему изобретению при желании можно надлежащим образом добавить мелкие неорганические частицы, чтобы обеспечить эффект драпировки, образующийся из-за его собственного веса, или гладкую текстуру для получения волокна с отличной мягкостью, создавая воздушный зазор внутри или снаружи волокна, как, например, пустоты или трещины. Количество мелких неорганических частиц, добавляемых в волокно, предпочтительно составляет от 0 до 10 вес.%, более предпочтительно от 0,1 до 10 вес.%, еще более предпочтительно от 1 до 5 вес.% в расчете на вес бикомпонентного волокна по настоящему изобретению.

Мелкие неорганические частицы особо не ограничивается, если только это материал с высоким удельным весом и не агрегирующий в расплавленной смоле, такой материал включает, например, оксид титана (удельный вес 3,7-4,3), оксид цинка (удельный вес 5,2-5,7), титанат бария (удельный вес 5,5-5,6), карбонат бария (удельный вес 4,3-4,4), сульфат бария (удельный вес 4,2-4,6), оксид циркония (удельный вес 5,5), силикат циркония (удельный вес 4,7), оксид алюминия (удельный вес 3,7-3,9), оксид магния (удельный вес 3,2) и материалы, имеющие по существу такой же удельный вес, как у вышеназванных материалов, из них предпочтительно использовать оксид титана. Общеизвестно добавлять и использовать такие мелкие неорганические частицы в волокне с целью маскировки, противомикробного действия, для дезодорирования и т.п. Используемые мелкие неорганические частицы предпочтительно имеют диаметр или форму, не вызывающие таких проблем как разрыв пряжи на стадии прядения или стадии вытяжки.

Способ добавления мелких неорганических частиц включает, например, способ добавления порошка мелких неорганических частиц прямо в первый компонент или во второй компонент и способ вмешивания мелких неорганических частиц в смолу, чтобы получить маточную смесь, и добавление маточной смеси в первый компонент или второй компонент. Что касается смолы, используемой для получения маточной смеси, наиболее предпочтительно использовать ту же смолу, что и для первого или второго компонента, но смола особо не ограничивается, если она удовлетворяет требованиям настоящего изобретения, и можно также использовать смолу, отличную от первого и второго компонента.

Способ получения бикомпонентного волокна

Ниже описывается способ получения бикомпонентного волокна по настоящему изобретению.

Бикомпонентное волокно можно получить следующим образом. Сначала смолу на основе сложного полиэфира, составленную как сырьевой материал для бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, подготавливают для первого компонента, смолу на основе олефина, температура плавления которой на 15°C или более градусов ниже, чем температура плавления первого компонента, подготавливают для второго компонента, и эти смолы обрабатывают с получением невытянутого волокна со структурой "бок о бок" или с эксцентрической структурой "ядро-оболочка", причем второй компонент занимает 30% или более площади внешней окружности волокна в сечении поперек продольного направления волокна.

Невытянутое волокно с вышеописанной структурой можно получить формованием из расплава сырьевых материалов через известную прядильную фильеру с отверстиями типа "бок о бок" или известную прядильную фильеру с отверстиями, расположенными эксцентрично по типу "ядро-оболочка", чтобы получить форму поперечного сечения типа "бок о бок" или эксцентрическую форму "ядро-оболочка".

Температурные условия при прядении из расплава особо не ограничиваются, но температура прядения предпочтительно составляет 250°C или выше, более предпочтительно 280°C или выше, еще более предпочтительно 300°C или выше. Предпочтительна температура прядения 250°C или выше, так как снижается число обрывов нити при прядении и одновременно получается невытянутая нить, позволяющая после вытяжки сохранить остаточное удлинение, более предпочтительна температура прядения 280°C или выше, так как выраженность этих эффектов еще выше, и еще более предпочтительна температура 300°C или выше, так как выраженность эффектов еще более значительна. Верхний предел температуры может быть значением, позволяющим успешное прядение, и особо не ограничивается.

Аналогично, скорость прядения особо не ограничивается, но предпочтительно она составляет от 300 до 1500 м/мин, более предпочтительно от 600 до 1000 м/мин. Скорость прядения предпочтительно составляет 300 м/мин или выше, так как можно увеличить количество, выпускаемое через единичное отверстие при получении невытянутой пряжи с произвольной тониной, чтобы получить удовлетворительную производительность.

Невытянутую пряжу, полученную в вышеуказанных условиях, вытягивают на стадии вытяжки.

Температура вытяжки на 30-70°C выше температуры стеклования смолы на основе сложного полиэфира, образующей первый компонент, и одновременно ниже температуры плавления смолы на основе полиолефина, образующей второй компонент, предпочтительно эта температура на 40-60°C выше температуры стеклования смолы на основе сложного полиэфира и ниже температура плавления смолы на основе полиолефина.

Термин температура вытяжки, как он используется здесь, означает температуру волокна в начальном положении вытяжки. Температура вытяжки предпочтительно не ниже величины "температура стеклования смолы на основе сложного полиэфира как первого компонента + 30°C", так как можно сохранить высоким удлинение волокна, и после вытяжки удлинение может остаться. Если температура вытяжки выше, эффекты вытяжки с успехом достигаются даже при вытяжке с высокой величиной приложенного усилия, то есть при высокой степени вытяжки. Однако, если температура вытяжки будет чрезмерно высокой, будет происходить холодная кристаллизация первого компонента, пока невытянутое волокно тянется, и невозможно получить остаточное удлинение. С учетом этого устанавливается, что температура вытяжки должна быть не выше значения "температура стеклования полиэфира как первого компонента + 70°C". Аналогично, температура вытяжки должна быть не ниже температуры плавления смолы на основе олефина как второго компонента, чтобы подавить дестабилизацию в ходе вытяжки вследствие сплавления волокон друг с другом.

Например, в случае вытяжки невытянутого волокна с первым компонентом полиэтилентерефталатом, имеющим температуру стеклования 70°C, и вторым компонентом полиэтиленом высокой плотности, имеющим температуру плавления 130°C, температуру вытяжки устанавливают на уровне от 100°C до менее 130°C. Когда температура вытяжки больше или равна 100°C, повышается количество теплоты для волокна, и разница растяжимости между полиэтилентерефталатом и полиэтиленом высокой плотности уменьшается, в результате риск разделения ядра и оболочки при кардочесании в процессе изготовления нетканого материала сокращается.

Степень вытяжки составляет от 75 до 95%, предпочтительно от 80 до 95%, более предпочтительно от 85 до 90% от степени вытяжки при разрыве невытянутого волокна. Разрывная степень вытяжки указывает степень вытяжки в момент разрыва волокна в ходе вытяжки невытянутого волокна. При степени вытяжки 75% или более от разрывной степени вытяжки можно подавить снижение жесткости из-за нагрева. При степени вытяжки 95% от разрывной степени вытяжки или меньше снижается возможность развития актуализованной извитости, во время вытягивания, являющейся результатом актуализации латентной извитости, имеющейся вследствие конъюгированной структуры бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, и снижается разница в деформации растяжения-сжатия, прикладываемой к первому компоненту и второму компоненту. Таким образом, на последующей стадии сушки (стадия термообработки) можно усилить проявление актуализованной извитости, получаемой в результате актуализации латентной извитости, имеющейся вследствие конъюгированной структуры волокна и разницы в термоусаживаемости между первым компонентом и вторым компонентом.

Далее, вытянутое волокно, полученное на стадии вытяжки, сушат, чтобы придать ему трехмерную актуализованную извитость.

В настоящем изобретение актуализованная извитость развивается на стадии сушки (стадии термообработки) волокна. Развитие актуализованной извитости является следствием конъюгированной структуры бикомпонентного волокна по настоящему изобретению и разницы в термоусаживаемости между сопряженными компонентами, и актуализованная извитость проявляется в результате актуализации латентной извитости, имеющейся в волокне.

По сравнению с актуализованной извитостью, проявившейся на стадии вытяжки, актуализованная извитость, проявившаяся на стадии сушки, имеет большой диаметр завитков, и степень актуализованной извитости находится в надлежащем диапазоне. В настоящем изобретении образуется трехмерная актуализованная извитость с 10-20 завитками на дюйм, предпочтительно образуется актуализованная извитость с 12-16 завитками на дюйм. При степени актуализованной извитости в вышеуказанном диапазоне снижается запутанность волокон вследствие актуализованной извитости, и улучшается прохождение через кард на последующей стадии кардочесания.

Кстати, в настоящем изобретении придание извитости механическим путем может быть осуществлено до стадии сушки. При придании извитости механическим путем можно повысить стабильность прохождения через кард на стадии кардочесания. В случае придания извитости механическим путем предпочтительно создавать извитость с 5-10 завитками на дюйм, более предпочтительно с 7-9 завитками на дюйм.

Если диаметр завитка актуализованной извитости, образованной на стадии сушки, мал (завиток мелкий), волокно и нетканый материал, полученный с использованием этого волокна, будут иметь жесткую текстуру, но если волокну механическим путем придается извитость с размером 5-10 завитков на дюйм, волокно во время придания извитости подвергается тепловому воздействию и сильному напряжению, и термодинамические/физические эффекты воздействия запоминаются/фиксируются в волокне как форма волокна.

На стадии сушки латентная извитость актуализируется, сохраняя термодинамические/физические эффекты, запомненные/зафиксированные ранее в волокне, поэтому по сравнению с отсутствием механической извитости, актуализованная извитость под влиянием такой памяти/формы будет, очевидно, развиваться с большим диаметром завитков. Увеличение диаметра завитка ведет к улучшенной мягкости волокна, и в силу того, что оно подвергалось ранее термодинамическому/физическому воздействию на стадии придания извитости механическим путем, волокно, полученное на стадии сушки, имеет особенно хорошую конфигурационную стабильность актуализованной извитости.

Перед механическим приданием извитости при желании можно также провести отжиг, например в атмосфере влажного тепла и пара, чтобы улучшить тепловую историю, подавить релаксацию напряжений и точно скорректировать термоусадку на стадии термообработки.

Стадию сушки (стадию термообработки) предпочтительно проводят, используя, например, сушилку горячим воздухом или подобное, при температуре ниже, чем температура плавления второго компонента, но не более чем на 15°C ниже температуры плавления, предпочтительно при температуре ниже температуры плавления второго компонента, но не более чем на 10°C ниже температуры плавления. Такая обработка способствует проявлению актуализованной извитости и кристаллизации, в свою очередь можно получить извитость, имеющую подходящее удлинение и большой диаметр завитков, являющуюся мягкой и имеющую отличную конфигурационную стабильность. Интенсивность проявления актуализованной извитости можно регулировать также степенью вытяжки, степенью механической извитости или тепловой историей до придания извитости механическим путем.

Степень извитости трехмерной актуализованной извитости, полученной в результате актуализации латентной извитости на стадии сушки (стадии термообработки), составляет от 10 до 20 завитков на дюйм, предпочтительно от 12 до 16 завитков на дюйм. Полученная актуализованная извитость имеет трехмерную форму, но может сохраняться и плоская зигзагообразная извитость (двумерная извитость), образованная в результате механической обработки.

Сущность способа получения бикомпонентного волокна по настоящему изобретению состоит в том, что вытяжка проводится на стадии вытяжки при достаточно низкой степени вытяжки, чтобы сохранить остаточное удлинение волокон, одновременно ингибируя или подавляя развитие латентной извитости, а затем актуализованная извитость волокна проявляется на более поздней стадии, то есть на стадии термообработки волокна, в частности, на стадии сушки волокна до образования нетканого материала.

Кроме того, перед стадией сушки волокну механическим путем предпочтительно придается извитость с относительно низкой степенью извитости, в частности, от 5 до 10 завитков на дюйм.

После этого волокно можно резать на короткие волокна. Длину короткого волокна можно выбирать в соответствии с назначением, и она особо не ограничивается, но если проводят процесс кардочесания, длина волокна предпочтительно составляет от 20 до 102 мм, более предпочтительно от 30 до 51 мм.

Нетканый материал

Используя бикомпонентное волокно по настоящему изобретению, легко получать объемный нетканый материал, имеющий удельный объем 80 см³/г или выше. В частности, можно с успехом получить нетканый материал с удельным объемом от 80 до 130 см³/г. Условия переработки в нетканый материал особо не ограничиваются, но существует, например, способ, при котором полотно кардного прочеса, полученное с применением валковой чесальной машины, подвергают термообработке при 130-145°C, чтобы получить нетканый материал с поверхностной плотностью от 20 до 30 г/м². Способ термообработки особо не ограничивается, но предпочтительными являются способ воздушной набивки и подобные, чтобы можно было получить нетканый материал с хорошей мягкостью.

Нетканый материал, полученный с использованием бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, можно использовать для применения в различных продуктах из волокна, требующих объемности и сопротивления сжатию, например, в абсорбирующих материалах, таких, как пеленки, подгузники и урологические прокладки, в медицинских и гигиенических материалах, таких, как накидки и хирургические халаты, в материалах для внутренних помещений, таких, как настенные обои, ширмы (седзи) и напольные материалы, в материалах, связанных с повседневной жизнью, как покрывала, чистящие салфетки и мусорные мешки для кухни, туалетные принадлежности, такие как одноразовый туалет и накладка для сиденья унитаза, для зоотоваров, таких, как простыни, пеленки и полотенца для домашних животных, в промышленных материалах, таких, как материалы для протирки, фильтры, амортизирующие материалы, материалы, впитывающие масло и чернила из картриджей, в материалах общего медицинского назначения, для постельных принадлежностей и продуктов для ухода за больными.

ПРИМЕРЫ

Ниже настоящее изобретение описывается на примерах, но оно не ограничено этими примерами. В каждом из примером оценки физических свойств проводились описываемыми ниже способами.

Термопластичная смола

В качестве термопластичной смолы, из которой образовано бикомпонентное волокно, использовались следующие смолы:

- смола 1: полиэтилен высокой плотности (сокращенно PE) с плотностью 0,96 г/см³, MFR (190°C, нагрузка 21,18н) 16 г/10мин и температурой плавления 130°C,

- смола 2: кристаллический полипропилен (сокращенно PP) с MFR (230°C, нагрузка 21,18н) 5 г/10мин и температурой плавления 162°C и

- смола 3: полиэтилентерефталат (сокращенно PET) с характеристической вязкостью 0,64 и температурой стеклования 70°C.

Способ добавления мелких неорганических частиц

Применяли следующий способ добавления мелких неорганических частиц в бикомпонентное волокно.

Порошок мелких неорганических частиц обрабатывали с получением маточной смеси и затем добавляли в первый компонент и/или второй компонент. Смола, использующаяся для образования маточной смеси, была той же, что и смола для первого, соответственно второго компонента.

Получение термоскрепляемого бикомпонентного волокна

Используя термопластичную смолу, указанную в таблице 1 или 2 и располагая первый компонент и второй компонент в центре и в оболочке, соответственно, осуществляли прядение при температуре экструзии, соотношении между волокнами (объемное отношение) и форме поперечного сечения, также указанных в таблице. При прядении агент для обработки волокна, содержащий алкилфосфатную калиевую соль в качестве основного компонента, приводили в контакт с образованным волокном с помощью промасливающих валиков, чтобы соединить обрабатывающий агент с волокном.

Полученное невытянутое волокно подвергали стадии вытяжки и стадии придания извитости (механической извитости) в условиях, указанных в таблице 1 или 2, используя машину для вытягивания и устанавливая температуру вытяжки (температура поверхности горячего валика) в интервале 90-125°C. После этого проводили сушку (стадия термообработки) в течение 5 минут при температуре сушки (температура термообработки), указанной в таблице 1 или 2, используя сушилку с циркуляцией горячего воздуха, чтобы получить термоскрепляемое бикомпонентное волокно.

Затем волокно резали ножом на короткие волокна, и эти волокна использовали как образец волокна.

Изготовление нетканого материала

Термоскрепляемое бикомпонентное волокно устанавливали на валковую кардочесальную машину, брали образец полотна и подвергали термообработке при 138°C, используя машину для термообработки с циркуляцией горячего воздуха, чтобы осуществить термоскрепление компонента оболочки, в результате чего получали нетканый материал с поверхностной плотностью около 25 г/м².

Измерение индекса текучести расплава по массе (MFR)

Индекс текучести расплава по массе измеряли в соответствии со стандартом JIS K 7210 (1999). При этом индекс расплава (MI) измеряли в соответствии с условием D (температура испытания: 190°C, нагрузка 2,16 кг) приложения A, таблица 1, а MFR измеряли в соответствии с условием M (температура испытаний 230°C, нагрузка 2,16 кг).

Измерение предела прочности на разрыв/удлинения волокна

Тонину и предел прочности на разрыв/удлинение образца волокна измеряли в соответствии с JIS L 1015 (2010).

Измерение степени извитости

Измеряли длину при приложении начальной нагрузки 0,18 мН/текс к образцу волокна 25 мм (или 20 мм), подсчитывали степень извитости в этот момент, и определяли степень извитости на 25 мм (или 20 мм).

Измерение модуля извитости

Измеряли длину при приложении исходной нагрузки 0,18 мН/текс к образцу волокна 25 мм (или 20 мм). Кроме того, измеряли длину при приложении нагрузки 4,41 мН/текс, затем нагрузки снимали. После выдерживания образца в течение 2 минут измеряли длину, прикладывая начальную нагрузку, и рассчитывали модуль извитости (в %).

Удельный объем

Измеряли толщину нетканого материала, используя Digimatic Indicator (производство Mitutoyo Corporation), при нагрузке 3,5 г/см² и из измеренной толщины рассчитывали удельный объем по следующей математической формуле:

Удельный объем нетканого материала (см³/г)=толщина нетканого материала (мм)/поверхностная плотность нетканого материала (м²/г) × 1000

Объемность оценивали по величине полученного удельного объема.

Средняя нагрузка

Четыре нетканых материала, полученных описанным выше способом изготовления нетканого материала, укладывали друг на друга, получая образец плотностью 100 г/м², было приготовлено три набора. Ранее для каждого образца была измерена толщина, и измеренные значения использовались для измерения количества работы и расчета нагрузки. Толщину образцов измеряли толщиномером в 4 участках на образец и использовали среднее арифметическое значение.

Каждый образец сжимали посредством нажимной пластины (диск диаметром 2 см) со скоростью 0,4 мм/сек, используя компрессометр KES-G5 производства Kato Tech Co., Ltd., до тех пор, пока толщина образца не снизится на 50%, и измеряли количество работы в этот момент.

Нагрузку (Г/см²) рассчитывали, деля полученное количество работы на 50%-ную толщину образца (степень сжатия).

Среднюю нагрузку определяли как среднеарифметическое значение нагрузок, рассчитанных для трех наборов образцов.

Мягкость оценивали по величине полученной средней нагрузки.

Таблица 1

Таблица 1 (продолжение)

Пример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 5Пример 6Физические свойства волокнаФактическая тонина (дтекс)2,83,33,03,04,44,1Соотношение между компонентами (первый/второй)50/5050/5050/5050/5050/5040/60ДобавкаTiO₂TiO₂TiO₂TiO₂TiO₂TiO₂Содержание добавки (первая/вторая), %0/00/03,7/00/00/00/0Сечение волокнабок о бокбок о бокбок о бокэксцентрич-ное "ядро-оболочка"эксцентрич-но "ядро-оболочка"эксцентрич-ное "ядро-оболочка"Форма поперечного сечения

Доля второго компонента в площади внешней окружности волокна (%)505050100100100Длина резки (мм)455151515151Прочность волокна (сН/дтекс)2,82,32,32,62,32,1Удлинение волокна (%)761069292109102Форма извитости (%)трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))трехмерная актуализ. извитость (спираль (50)+ohm (50))Степень актуализованной извитости (завитков на дюйм)121513131212Модуль извитости (%)93,996,896,697,198,496,4Физические свойства нетканого
материалаПоверхностная плотность (г/м²)252525252525Толщина (мм)2,42,62,52,22,92,8Удельный объем (см³/г)9610410088116112Средняя нагрузка (Г/см²)3,65,44,83,53,03,9

Таблица 2

Таблица 2 (продолжение)

Сравнительный пример 1Сравнительный пример 2Сравнительный пример 3Сравнительный пример 4Сравнительный пример 5Физические свойства волокнаФактическая тонина (дтекс)2,93,23,02,33,4Соотношение между компонентами (первый/второй)40/6040/6050/5050/5050/50ДобавкаTiO₂TiO₂TiO₂TiO₂TiO₂Содержание добавки (первая/вторая), %0/02,5/5,00/00/00/0Сечение волокнаконцентрическ. окружностиэксцентричное "ядро-оболочка""бок о бок""бок о бок"эксцентричное "ядро-оболочка"Форма поперечного сечения

Доля второго компонента в площади внешней окружности волокна (%)1001005050100Длина отрезка (мм)4551515151Прочность волокна (сН/дтекс)1,82,31,82,83,4Удлинение волокна (%)45811364930Форма извитости (%)двумерная механическая извитость, плоский зигзаг (100)двумерная механическая извитость, плоский зигзаг (100)трехмерная актуализованная извитость (спираль (50)+ohm (50))двумерная механическая извитость, плоский зигзаг (100)трехмерная актуализованная извитость (спираль (50)+ohm (50))Степень актуализованной извитости (завитков на дюйм)001189Модуль извитости (%)94,183,586,891,695Физические свойства нетканого материалаПоверхностная плотность (г/м²)2525252525Толщина (мм)1,92,31,71,73,1Удельный объем (см³/г)76926868124Средняя нагрузка (Г/см²)12,49,54,86,87,1

Как следует из приведенных выше результатов, в примерах 1-6 согласно настоящему изобретению удлинение волокна составляет от 50 до 120%, в то же время модуль извитости повышается, что указывает на возможность обеспечить конфигурационную стабильность извитости даже при сохранении остаточного удлинения волокна. Понятно также, что объемность (оцениваемая по удельному объему) и мягкость (оцениваемая по средней нагрузке) нетканого материала. полученного с применением бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, улучшились.

Видно, что у бикомпонентного волокна из сравнительного примера 3 удлинение волокна имеет очень высокое значение, 136%, что указывает на улучшенную мягкость нетканого материала, полученного с использованием этого бикомпонентного волокна, но объемность не такая хорошая в сравнении с примерами по изобретению.

Хотя изобретение было описано подробно на его частных вариантах осуществления, специалисту должно быть понятно, что в изобретение можно внести различные изменения и модификации, без отступления от его сущности и объема.

Настоящая заявка основана на заявке на патент Японии N 2013-115739 от 31 мая 2013, полное содержание которой введено в настоящий документ ссылкой. Все приведенные там ссылки включены в настоящий документ во всей их полноте.

Промышленная применимость

Термоскрепляемое бикомпонентное волокно по настоящему изобретению может сохранять конфигурационную стабильность извитости при сохранении остаточного удлинения волокна и, таким образом, позволяет получать нетканый материал с хорошей мягкостью и отличной объемностью. Нетканый материал, полученный из термоскрепляемого бикомпонентного волокна по настоящему изобретению, имеет отличную мягкость и объемность и, следовательно, может применяться в областях, требующих одновременно объемности и мягкости, например, в различных продуктах из волокна, требующих объемности и мягкости, например, в абсорбирующих материалах, таких, как подгузники, пеленки и урологические прокладки, в медицинских и гигиенических материалах, таких, как накидки и хирургические халаты, в материалах для внутренних помещений, таких, как настенные обои, ширмы (седзи) и напольные материалы, в материалах, связанных с повседневной жизнью, как покрывала, чистящие салфетки и мусорные мешки для кухни, в туалетных принадлежностях, таких как одноразовый туалет и накладки для сиденья унитаза, для зоотоваров, таких, как простыни, пеленки и полотенца для домашних животных, в промышленных материалах, таких, как материалы для протирки, фильтры, амортизирующие материалы, материалы, впитывающие масло и чернила из картриджей, в материалах общего медицинского назначения, для постельных принадлежностей и продуктов для ухода за больными.

Реферат

Изобретение относится к химической технологи волокнистых материалов и касается термоскрепляемого бикомпонентного волокна с отличной мягкостью и нетканого материала, в котором оно используется. Волокно содержит первый компонент, содержащий смолу на основе сложного полиэфира, и второй компонент, содержащий смолу на основе полиолефина, температура плавления которой ниже, чем температура плавления смолы на основе сложного полиэфира, причем второй компонент термоскрепляемого бикомпонентного волокна занимает определенную часть площади внешней окружности волокна, и бикомпонентное волокно имеет структуру "бок о бок" или эксцентрическую структуру "ядро-оболочка", и волокно имеет удлинение 50-120 %, трехмерную актуализованную извитость с 10-20 завитками на дюйм и модуль извитости от 85 до 100%. Изобретение обеспечивает создание термоскрепляемого бикомпонентного волокна, обеспечивающего конфигурационную стабильность извитой структуры даже в условиях остаточного удлинения волокна и придающего объемность и мягкость нетканому материалу. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула