BRPI0915199B1

BRPI0915199B1 - spunbonded nonwoven fabric, and method for preparing the same

Info

Publication number: BRPI0915199B1
Application number: BRPI0915199A
Authority: BR
Inventors: A Campbell Richard; A Debowski Thomas
Original assignee: Braskem Sa
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2019-10-22
Also published as: BRPI0915199B8

Abstract

tecido não tecido spunbonded, e, método para preparar o mesmo os copolímeros de impacto compreendendo uma mistura em reator de homopolímero de polipropileno e uma borracha etileno-propileno, podem ser produzidos em tecidos não tecidos spunbonded. estes tecidos foram demonstrados como tendo aumentada extensão final sem redução na resistência à tração final, como comparados com os não tecidos spunbonded derivados de homopolímero de polipropileno.spunbonded nonwoven fabric, and method for preparing the same impact copolymers comprising a polypropylene homopolymer reactor blend and an ethylene propylene rubber may be produced in spunbonded nonwoven fabrics. These fabrics have been shown to have increased final extension without reduction in ultimate tensile strength as compared to spunbonded non-woven polypropylene homopolymer derivatives.

Description

[1] Este pedido reivindica prioridade para pedido provisório US número 61/132.145 depositado em 16 de junho de 2008.[1] This order claims priority for US provisional order number 61 / 132,145 filed on June 16, 2008.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [2] Os tecidos obtidos por processo spunbond produzidos com o homopolímero de polipropileno (“HPP”) são bem conhecidos na indústria. No entanto estes tecidos possuem algumas qualidades que não são ideais. Os tecidos não tecidos spunbonded compreendendo HPP são sujeitos a algumas limitações de processamento que afetam os modos em que estes tecidos podem ser manipulados quando produzindo um produto acabado.BACKGROUND OF THE INVENTION [2] Fabrics obtained by the spunbond process produced with the polypropylene homopolymer ("HPP") are well known in the industry. However, these fabrics have some qualities that are not ideal. Spunbonded non-woven fabrics comprising HPP are subject to some processing limitations that affect the ways in which these fabrics can be handled when producing a finished product.

[3] A tática típica usada para modificar as características físicas de um dado não tecido spunbonded de HPP para torná-lo mais trabalhável para uma dada aplicação inclui aumentar ou diminuir uma variedade de parâmetros, sozinhos ou em várias combinações. Parâmetros que podem ser modificados incluem a temperatura na ligação da calandra, pressão da calandra, área de ligação da calandra, diâmetro da fibra, e o peso do tecido por área de unidade (peso base). Mesmo assim, no entanto, quando cada uma das propriedades acima descritas é otimizada para uma dada aplicação, o não tecido ligado por fiação de HPP é ainda submetido a algumas limitações inerentes que não podem ser superadas, apesar da otimização.[3] The typical tactic used to modify the physical characteristics of a spunbonded non-woven HPP die to make it more workable for a given application includes increasing or decreasing a variety of parameters, alone or in various combinations. Parameters that can be modified include the temperature at the calender connection, calender pressure, calender connection area, fiber diameter, and the fabric weight per unit area (base weight). Even so, however, when each of the properties described above is optimized for a given application, the HPP spinning nonwoven is still subject to some inherent limitations that cannot be overcome, despite optimization.

[4] Dois dos aspectos mais difíceis para se obter com os tecidos não tecidos spunbonded de HPP é a extensão do tecido limitada na resistência à tração final e a natureza da extensão do tecido sob carga.[4] Two of the most difficult aspects to obtain with spunbonded non-woven fabrics from HPP are the extent of the fabric limited in ultimate tensile strength and the nature of the extent of the fabric under load.

[5] Em vista destas deficiências, existe a necessidade de novos produtos não tecidos spunbonded exibindo melhorias nas relações forçaextensão quando comparados com os tecidos não tecidos spunbonded de HPP padrão.[5] In view of these deficiencies, there is a need for new spunbonded nonwoven products exhibiting improvements in strength-extension relationships when compared to standard HPP spunbonded nonwoven fabrics.

Petição 870190011114, de 01/02/2019, pág. 12/29 / 6Petition 870190011114, of 02/01/2019, p. 12/29 / 6

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [6] A presente invenção é dirigida a tecidos não tecidos spunbonded possuindo propriedades melhoradas. Os tecidos não tecidos spunbonded da invenção compreendem um copolímero de impacto produzido por Ziegler-Natta. Preferivelmente, o copolímero de impacto é uma mistura em reator de homopolímero de polipropileno e uma borracha etilenopropileno (“EPR”). Em outras formas de incorporações, no entanto, o copolímero de impacto é uma mistura em fusão de modo que o homopolímero de polipropileno é misturado com uma EPR em que cada polímero foi produzido independentemente antes da mistura.SUMMARY OF THE INVENTION [6] The present invention is directed to spunbonded nonwoven fabrics having improved properties. The spunbonded nonwoven fabrics of the invention comprise an impact copolymer produced by Ziegler-Natta. Preferably, the impact copolymer is a reactor mixture of polypropylene homopolymer and an ethylenepropylene rubber ("EPR"). In other forms of incorporations, however, the impact copolymer is a melt mixture so that the polypropylene homopolymer is mixed with an EPR in which each polymer was produced independently before mixing.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [7] A figura 1 é um gráfico de dispersão da resistência à tração em MD versus alongamento em MD para os tecidos não tecidos spunbonded compreendendo copolímeros de impacto KV-751, TI4500WV2, TI6500WV, e um tecido não tecido spunbonded derivado de homopolímero de polipropileno CP360H.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [7] Figure 1 is a scatter plot of tensile strength in MD versus stretching in MD for spunbonded nonwoven fabrics comprising impact copolymers KV-751, TI4500WV2, TI6500WV, and a derived spunbonded nonwoven fabric of polypropylene homopolymer CP360H.

[8] A figura 2 é um gráfico de dispersão de uma temperatura de ligação em calandra versus alongamento em MD para os tecidos não tecidos spunbonded compreendendo copolímeros de impacto KV-751, e um homopolímero de polipropileno CP360H.[8] Figure 2 is a scatter plot of a calender binding temperature versus MD elongation for spunbonded nonwoven fabrics comprising KV-751 impact copolymers, and a CP360H polypropylene homopolymer.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [9] A presente invenção é dirigida a um tecido não tecido spunbonded compreendendo um copolímero de impacto. O copolímero de impacto compreendendo o tecido da invenção inclui uma fase de homopolímero e uma fase de borracha de etileno-propileno (“EPR”). Sem desejar ser limitado por qualquer teoria em particular, acredita-se que a presença da fase de borracha etileno-propileno provê uma melhorada relação de força-extensão no tecido da invenção.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [9] The present invention is directed to a spunbonded nonwoven fabric comprising an impact copolymer. The impact copolymer comprising the fabric of the invention includes a homopolymer phase and an ethylene-propylene rubber ("EPR") phase. Without wishing to be limited by any particular theory, it is believed that the presence of the ethylene-propylene rubber phase provides an improved strength-extension ratio in the fabric of the invention.

[10] A fim de obter as propriedades melhoradas descritas aqui, o[10] In order to obtain the improved properties described here, the

Petição 870190011114, de 01/02/2019, pág. 13/29 / 6 copolímero de impacto compreendendo o tecido da invenção deve ter algumas características físicas. Preferivelmente, o copolímero de impacto é uma mistura em reator de homopolímero de polipropileno e uma borracha de etileno-propileno (“EPR”). Em outras formas de incorporação, no entanto, o copolímero de impacto pode ser uma mistura em fusão de modo que o homopolímero de polipropileno é misturado com um EPR em que cada polímero foi produzido independentemente antes da mistura.Petition 870190011114, of 02/01/2019, p. 13/29 / 6 impact copolymer comprising the fabric of the invention must have some physical characteristics. Preferably, the impact copolymer is a mixture in a polypropylene homopolymer reactor and an ethylene-propylene rubber ("EPR"). In other forms of incorporation, however, the impact copolymer can be a melt mixture so that the polypropylene homopolymer is mixed with an EPR in which each polymer was produced independently before mixing.

[11] Em algumas formas de incorporação, o copolímero de impacto da invenção tem um índice de fluidez (MFR) de entre cerca de 10 e cera de 75 g/10 min. Em outras formas de incorporação, o índice de fluidez está entre cerca de 20 e cerca de 55 g/10 min. Em outras formas de incorporação, o índice de fluidez está entre cerca de 25 e 45 g/10 min. Em uma forma de incorporação preferida, o índice de fluidez do copolímero de impacto é cerca de 35 g/10 min.[11] In some forms of incorporation, the impact copolymer of the invention has a melt index (MFR) of between about 10 and about 75 g / 10 min. In other forms of incorporation, the flow rate is between about 20 and about 55 g / 10 min. In other forms of incorporation, the flow rate is between about 25 and 45 g / 10 min. In a preferred embodiment, the flow rate of the impact copolymer is about 35 g / 10 min.

[12] O MFR do copolímero de impacto compreendendo o tecido não tecido spunbonded da invenção pode ser controlado através da adição ou remoção de hidrogênio a partir de um processo de polimerização produzindo o copolímero de impacto. Alternativamente, ou em conjunto com o controle MFR de hidrogênio, o MFR desejado pode ser obtido através de reologia controlada (redução da viscosidade) através da adição de uma quantidade apropriada de um peróxido apropriado.[12] The MFR of the impact copolymer comprising the spunbonded nonwoven fabric of the invention can be controlled by adding or removing hydrogen from a polymerization process producing the impact copolymer. Alternatively, or in conjunction with the hydrogen MFR control, the desired MFR can be obtained through controlled rheology (reduced viscosity) by adding an appropriate amount of an appropriate peroxide.

[13] Em algumas formas de incorporação, o copolímero de impacto da invenção tem um teor de etileno total de cerca de 10% a cerca de 20% de etileno em peso. Em outras formas de incorporação, o teor de etileno global do copolímero de impacto é cerca de 12% a cerca de 18% de etileno em peso. Em ainda outra forma de incorporação, o teor de etileno global é cerca de 14% a cerca de 16%. Em outra forma de incorporação, o teor de etileno global é cerca de 15% de etileno em peso.[13] In some embodiments, the impact copolymer of the invention has a total ethylene content of about 10% to about 20% ethylene by weight. In other forms of incorporation, the overall ethylene content of the impact copolymer is about 12% to about 18% ethylene by weight. In yet another form of incorporation, the global ethylene content is about 14% to about 16%. In another embodiment, the overall ethylene content is about 15% ethylene by weight.

[14] Em algumas formas de incorporação da invenção, a fase de[14] In some forms of incorporation of the invention, the

Petição 870190011114, de 01/02/2019, pág. 14/29 / 6Petition 870190011114, of 02/01/2019, p. 14/29 / 6

EPR do copolímero de impacto compreendendo o tecido da invenção contém de cerca de 40% a cerca de 60% de etileno em peso. Em outras formas de incorporação, a fase de EPR contém cerca de 45% a cerca de 55% de etileno em peso. Em outra forma de incorporação, a fase de EPR contém cerca de 50% de etileno em peso.EPR of the impact copolymer comprising the fabric of the invention contains from about 40% to about 60% ethylene by weight. In other forms of incorporation, the EPR phase contains about 45% to about 55% ethylene by weight. In another form of incorporation, the EPR phase contains about 50% ethylene by weight.

[15] O copolímero de impacto compreendendo o tecido não tecido da invenção pode compreender um ou mais aditivos. Para ambos o copolímero de impacto produzido no reator e o copolímero misturado em fusão, o um ou mais aditivos são tipicamente incorporados no copolímero em uma etapa de composição que é seguida por extrusão e granulação.[15] The impact copolymer comprising the nonwoven fabric of the invention can comprise one or more additives. For both the impact copolymer produced in the reactor and the copolymer mixed in fusion, the one or more additives are typically incorporated into the copolymer in a composition step that is followed by extrusion and granulation.

[16] Os exemplos de aditivos comuns incluem clareadores, nucleantes, e removedores de ácidos (ou neutralizantes), antioxidantes, agentes de deslizamento ou desmoldagem, agentes anti-estáticos, agentes antibloco, agentes anti-névoa, pigmentos e peróxido. Está dentro da capacidade do versado na técnica determinar a quantidade apropriada assim como o tipo ou tipos de aditivo a serem adicionados ao copolímero de impacto compreendendo o tecido da invenção.[16] Examples of common additives include bleaches, nucleators, and acid (or neutralizing) removers, antioxidants, slip or release agents, anti-static agents, anti-block agents, anti-fog agents, pigments and peroxide. It is within the ability of the person skilled in the art to determine the appropriate amount as well as the type or types of additive to be added to the impact copolymer comprising the fabric of the invention.

[17] De acordo com o processo da invenção, a pressão de calandra para preparar o novo tecido não tecido ligado por fiação pode estar na faixa de cerca de 88 kg/cm² (1250 psi) a cerca de 158 kg/cm²(2250 psi), mais preferivelmente de cerca de 105 kg/cm² (1500 psi) a cerca de 140 kg/cm² (2000 psi). A área de ligação da calandra é tipicamente fixada entre cerca de 14,4% e cerca de 14,8% de área ligada. A temperatura de ligação da calandra está na faixa de cerca de 150^oC a cerca de 165^oC.[17] According to the process of the invention, the calender pressure to prepare the new nonwoven fabric connected by spinning can be in the range of about 88 kg / cm ² (1250 psi) to about 158 kg / cm ² ( 2250 psi), more preferably from about 105 kg / cm ² (1500 psi) to about 140 kg / cm ² (2000 psi). The binding area of the calender is typically fixed between about 14.4% and about 14.8% of bonded area. The connection temperature of the calender is in the range of about 150 ^o C to about 165 ^o C.

[18] Os tecidos da invenção compreendendo o copolímero de impacto descrito aqui demonstraram diâmetros de fibra de cerca de 3,5 denier por filamento (dpf). O diâmetro do filamento pode, no entanto, estar na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 10 dpf.[18] The fabrics of the invention comprising the impact copolymer described here demonstrated fiber diameters of about 3.5 denier per filament (dpf). The filament diameter can, however, be in the range of about 0.5 to about 10 dpf.

Petição 870190011114, de 01/02/2019, pág. 15/29 / 6Petition 870190011114, of 02/01/2019, p. 15/29 / 6

Procedimento de ligação por fiação geral [19] As amostras de polímero foram adicionadas a uma estação de dosagem no topo de uma extrusora fixada a uma máquina de fiação por processo spunbond. O polímero a partir da estação de dosagem foi então alimentado na extrusora, onde ele foi fundido e homogeneizado. Após passar através de um sistema de filtro, o material fundido foi distribuído por uma matriz de distribuição de suportes para uma fieira que formou uma cortina de filamentos. Os filamentos foram então resfriados com ar e descarregados. Quando da descarga, os filamentos foram aleatoriamente depositados em uma cinta de malha de arame, formando um tecido não tecido. O tecido não tecido foi então transferido para uma calandra de ligação a quente. Após calandrar, o material foi resfriado em um ou mais roletes de resfriamento e enrolado para uso posterior.General wiring connection procedure [19] The polymer samples were added to a dosing station on top of an extruder attached to a spunbond spinning machine. The polymer from the dosing station was then fed into the extruder, where it was melted and homogenized. After passing through a filter system, the molten material was distributed through a support distribution matrix to a spinneret that formed a filament curtain. The filaments were then cooled with air and discharged. Upon unloading, the filaments were randomly deposited on a wire mesh belt, forming a non-woven fabric. The non-woven fabric was then transferred to a hot binding calender. After calendering, the material was cooled on one or more cooling rollers and rolled for later use.

Exemplos:Examples:

[20] Três copolímeros de impacto comercialmente disponíveis de Sunoco Inc. (KV-751, TI4500WV2, e TI6500WV) foram processados em tecidos não tecidos ligados por fiação em uma linha de ligação por fiação Reicofil, de acordo com o procedimento geral descrito acima, usando uma matriz de furo de 2,734, diâmetro do capilar de 0,6 mm. A produção de cada polímero foi mantida a 107 kg/h/m. Os panos não tecidos ligados por fiação resultantes foram mantidos em pesos de base de 15 g por metro quadrado (gsm), 18 gsm, ou 25 gsm. Uma quarta amostra, composta de pó de tipo TI5150M, também de Sunoco, foi do mesmo modo preparada em um pano não tecido ligado por fiação e testado.[20] Three commercially available impact copolymers from Sunoco Inc. (KV-751, TI4500WV2, and TI6500WV) were processed into spun bonded nonwoven fabrics in a Reicofil spun bond line according to the general procedure described above, using a 2.734 hole matrix, capillary diameter of 0.6 mm. The production of each polymer was maintained at 107 kg / h / m. The resulting spinning non-woven cloths were maintained at base weights of 15 g per square meter (gsm), 18 gsm, or 25 gsm. A fourth sample, composed of powder type TI5150M, also from Sunoco, was similarly prepared on a non-woven cloth connected by spinning and tested.

[21] As amostras de tecido obtidas a partir dos polímeros comerciais foram testadas de acordo com ASTM D5035 para resistência à tração e alongamento na direção da máquina (MD) e direção transversal da máquina. A direção transversal da máquina pode ser referida como “direção transversal” ou “TD”. A direção da máquina é definida como a direção da[21] The tissue samples obtained from commercial polymers were tested according to ASTM D5035 for tensile strength and elongation in the machine direction (MD) and machine cross direction. The machine's cross direction can be referred to as “cross direction” or “TD”. The machine direction is defined as the direction of the

Petição 870190011114, de 01/02/2019, pág. 16/29 / 6 cinta de formação sobre a qual a esteira de fibras ligadas por fiação pode ser depositada percorre. A direção transversal é ortogonal à direção da máquina.Petition 870190011114, of 02/01/2019, p. 16/29 / 6 formation belt on which the mat of fibers connected by spinning can be deposited. The transverse direction is orthogonal to the machine direction.

[22] As propriedades dos tecidos resultantes foram comparadas com as de um tecido equivalente (por peso de base) produzido a partir de Sunoco CP360H HPP, uma resina comumente empregada para a produção de tecidos não tecidos spunbonded. Inesperadamente, os tecidos compreendendo um copolímero de impacto mostraram melhoradas capacidades com relação aos tecidos não tecidos spunbonded compreendendo HPP.[22] The properties of the resulting fabrics were compared to those of an equivalent fabric (by basis weight) produced from Sunoco CP360H HPP, a resin commonly used for the production of spunbonded nonwoven fabrics. Unexpectedly, fabrics comprising an impact copolymer showed improved capabilities over spunbonded nonwoven fabrics comprising HPP.

[23] Especificamente, os tecidos da invenção foram capazes de atender ao alongamento final do não tecido spunbonded de HPP, mas em uma menor resistência à tração relativa. Similarmente, o tecido da invenção foi capaz de exceder o alongamento final de um tecido não tecido spunbonded de HPP equivalente na resistência à tração final do tecido não tecido spunbonded de HPP. Ver, por exemplo, figura 1 que mostra em gráfico a resistência à tração em MD versus alongamento em MD para os tecidos não tecidos spunbonded da invenção, assim como o tecido não tecido spunbonded de HPP padrão.[23] Specifically, the fabrics of the invention were able to meet the final elongation of the spunbonded non-woven of HPP, but at a lower relative tensile strength. Similarly, the fabric of the invention was able to exceed the final elongation of an HPP spunbonded nonwoven fabric equivalent in the final tensile strength of the HPP spunbonded nonwoven fabric. See, for example, Figure 1 which graphically shows tensile strength in MD versus stretching in MD for the spunbonded nonwoven fabrics of the invention, as well as the spunbonded non-woven fabric of standard HPP.

[24] O tecido da presente invenção também provê um desempenho superior ou equivalente em termos de alongamento em MD, como comparado com um não tecido spunbonded derivado de HPP em uma dada temperatura de ligação de calandra. Ver, por exemplo, figura 2.[24] The fabric of the present invention also provides superior or equivalent performance in terms of elongation in MD, as compared to a spunbonded nonwoven derived from HPP at a given calender binding temperature. See, for example, figure 2.

Claims

1. Spunbonded non-woven fabric, characterized by the fact that it comprises a polypropylene impact copolymer produced by Ziegler-Natta, in which said impact copolymer comprises a polypropylene homopolymer phase and an ethylenepropylene rubber phase, in which said copolymer of impact has a fluidity index of 20 to 70 g / 10 min;

the ethylene content of said ethylene-propylene rubber is 40% to 60% by weight, the ethylene content of said impact copolymer is 10% to 20% by weight, and said fabric, at 315 gf / cm has an elongation in MD from 30% to 40%.

2. Spunbonded non-woven fabric according to claim 1, characterized by the fact that said impact copolymer has a melt index of 35 g / 10 min.

3. Spunbonded non-woven fabric according to claim 1, characterized in that said impact copolymer has a flow rate of about 50 g / 10 min.

4. Method for preparing a spunbonded non-woven fabric as defined in claim 1, characterized by the fact that it comprises • adding polymer samples to a dosing station on top of an extruder attached to a spunbond spinning machine;

• feed polymer from the dosing station in an extruder, where it is melted and homogenized;

• pass the molten material through a filter system;

• distribute the molten material through a matrix of

Petition 870190060027, dated 06/27/2019, p. 12/13

2/2 distribution of supports for a spinneret to form a filament curtain;

• cooled with air and discharge the filaments by randomly depositing said filaments on a wire mesh belt, forming a non-woven fabric;

• transfer the non-woven fabric to a hot binding calender for calendering;

where the calender pressure to prepare the new nonwoven fabric connected by spinning can be in the range of 88 kg / cm ² to 158 kg / cm ² (1250 psi to 2250 psi), the connection area of the calender is fixed between 14 , 4% and 14.8% of bonded area, and the binding temperature of the calender is in the range of 150 ° C to 165 ° C, and • cool the material on one or more cooling rollers and roll up this material for later use .