CN105008602A - 与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氨纶纤维及其制造方法，所述氨纶纤维及其制造方法能够在尿布的制作工艺中，通过热熔粘合剂提供氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜之间的出色的粘合特性。氨纶纤维的制造方法包括如下步骤：制造聚氨酯脲溶液作为纺丝原液；以及通过对所制造的纺丝原液进行干法纺丝获得氨纶纤维。其中，相对于聚氨酯脲溶液中的固体成分重量而言，如下物质的含量为约0.1wt％至约30wt％：乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物的含量，或者具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物的含量，或者具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物的含量，或者C5/C9烃类树脂的单体、共聚物及其衍生物。

Description

与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维及其制造方法
技术领域
本发明涉及与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维及其制造方法。具体而言，本发明涉及如下的氨纶纤维及其制造方法，所述氨纶纤维及其制造方法在尿布的制作工艺中，通过热熔粘合剂提供氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜之间的改善的粘合力，从而可改善尿布的生产效率并改善与热熔粘合剂的粘合特性。
背景技术
与一般的医用纤维相比，现有的医用氨纶纤维因其丝间粘着性更大，存在如下缺点：倒丝性能差、在整经及编织作业等后续加工工艺中断丝较多、且因静电而产生不均匀的丝间张力。因此，为改善上述问题，一般是通过向聚合物内添加防粘剂提高其性能。
但是，在尿布的制作工艺中，为降低用于制作尿布的氨纶纤维的粘着性而添加的防粘剂存在如下问题：氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚丙烯膜的通过热熔粘合剂的粘合力降低(Slip)。因此，氨纶纤维不能恰当地粘合至尿布，从而报道了无法维持尿布的恰当形态的问题。
为改善与热熔粘合剂的粘合力，在生产氨纶纤维时，向乳剂中添加增粘剂或向聚合物内添加热塑性聚氨酯或松香类化合物等。但是向乳剂中添加增粘剂时，因乳剂内的不均匀涂布而存在丝表面的涂布不均匀的问题，同时，向聚合物内添加热塑性聚氨酯时，无改善粘合力的效果，而在添加松香类化合物时，因氨纶纤维的倒丝张力的提高而出现倒丝性变弱的问题。因此，向聚合物内添加烃类树脂的单体、聚合物或其衍生物，在倒丝张力方面不存在问题，且可改善粘合特性，从而改善粘合力降低的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，解决上述的在尿布的制作工艺中归因于氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜的通过热熔粘合剂的粘合力不足的问题，提供如下氨纶纤维及其制造方法，所述氨纶纤维及其制造方法在尿布制作工艺中，可改善氨纶纤维与热熔粘合剂的粘合特性，所述热熔粘合剂用于粘合氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜。
技术手段
根据本发明的一个实施方式，提供与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有如下化学结构1的乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物。
化学结构1
根据本发明，提供与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有如下化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
化学结构2
根据本发明，提供与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有如下化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
化学结构3
根据本发明，提供与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的通过具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物与具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物共聚而成的C5/C9烃类树脂的共聚物或其衍生物。
根据本发明的一个实施方式，提供制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有上述化学结构1的乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物。
根据本发明，提供制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
根据本发明，提供制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
根据本发明，提供制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其特征在于，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加约0.1wt％至约30wt％的通过具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物与具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物共聚而成的C5/C9烃类树脂的共聚物或其衍生物。
发明效果
根据本发明，通过向氨纶纤维的纺丝原液中添加乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物，或者具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者C5/C9烃类树脂的单体、共聚物及其衍生物，从而实现了如下效果：在尿布的制作工艺中，改善了氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜的通过热熔粘合剂的粘合力，从而能够减少尿布生产工艺中的热熔粘合剂的使用量，节省尿布的生产成本，而且，增加了尿布的生产速度而不会引起粘合特性方面的问题，从而能够有助于改善生产力。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施方式进行描述。然而，本发明的实施方式能够以多种不同的形式进行变形，而本发明的范围不应受到将在下文中描述的实施方式的限制。
本发明实施方式的目的是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明。
另外，在整个申请文件中，特别是在无相反记载时，“包括”一些组成要素时意味着还可包含另外的其它组成要素，而非是排除其它组成要素。
本发明的目的在于，在尿布的制作工艺中，改善氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜的通过热熔粘合剂的粘合力。
本发明的特征在于，在尿布的制作工艺中，为提高氨纶纤维与聚丙烯无纺布或聚乙烯膜的通过热熔粘合剂的粘合力，添加约0.1wt％至约30wt％的如下物质作为增粘剂，以此改善粘合特性：具有上述化学结构1的乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物，或者具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者C5/C9烃类树脂的单体、共聚物及其衍生物。
根据本发明，如果当所添加的增粘剂(乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物，或者具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物，或者C5/C9烃类树脂的单体、共聚物及其衍生物)的含量小于0.1wt％时，无法观察到所需的改善粘合特性的效果，而如果加入的增粘剂的含量大于30wt％时，则在生产原丝之后，无法确保氨纶原丝所需的物理性能。
氨纶纤维是具有85wt％以上的氨酯键的高弹性的聚氨酯类纤维。氨纶纤维通过如下方式制造：干法纺丝，通过喷嘴压出聚氨酯树脂组合物的纺丝原液，利用加热气体挥发溶剂并干燥；湿法纺丝，通过纺丝浴洗脱溶剂的同时固化聚合物；化学纺丝，在含有胺扩链剂的反应液中，通过喷嘴压出具有异氰酸酯的预聚物溶液进行扩链反应；或熔融纺丝，将聚氨酯树脂组合物在加热熔融状态下通过喷嘴压出并进行冷却。
本发明所述的氨纶纤维的制造方法包括如下步骤：在氮气气氛下，使聚醚多元醇与芳香族二异氰酸酯进行反应，制备聚氨酯预聚物；将上述聚氨酯预聚物溶于溶剂之后，添加脂肪族二胺，制备聚氨酯脲溶液。另外，相对于该聚合物的固体成分，通过添加如下添加剂制备最终的纺丝原液：约1wt％的作为抗氧化剂的三甘醇-双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、约2wt％的作为耐光剂的二氧化钛。
聚醚多元醇可使用聚四亚甲基醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇等，而聚醚多元醇的分子量优选为1000至3100。本文中，若分子量低于1000，则因纤维的拉伸度低而存在氨纶纤维的功能恶化的问题，与此相反，若分子量高于3100，则因结晶度过高而无法表现出正常的弹性。
有机二异氰酸酯可使用二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二异氰酸丁酯、氢化二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、亚甲基-双(4-苯基异氰酸酯)、2,4-甲苯二异氰酸酯、亚甲基-双(4-环己基异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯、四亚甲基-p-亚二甲苯基二异氰酸酯及其混合物等。
用作扩链剂的二胺可使用例如：乙二胺、丙二胺、肼、1,4-己二胺、氢化-m-苯二胺(HPMD)、2-甲基-戊二胺(MPMD)等。扩链剂为HPMD，MPMD，和/或与1,2-丙二胺混合的乙二胺、1,3-丙二胺及1,4-环己二胺中的一个或多个。另外，将单胺用作链终止剂，所述单胺例如二乙胺、单乙醇胺、二甲胺等。
下面，将通过实施例对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不受限下述实施例。
实施例
实施例1
在氮气气流中，于90℃下将601.1g二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和2664.5g聚四亚甲基醚二醇(分子量1800)搅拌反应95分钟，制备在两端均具有异氰酸酯的聚氨酯预聚物。
在将预聚物冷却至室温之后，添加4811g二甲基乙酰胺进行溶解，获得聚氨酯预聚物溶液。
接下来，将43.3g乙二胺和13.4g的1,2-丙二胺、5.7g二乙胺溶于829g二甲基乙酰胺中，并在9℃以下添加至上述预聚物溶液中，从而获得聚氨酯溶液。相对于聚合物的固体成分，添加如下添加剂以制备纺丝原液：1wt％的作为抗氧化剂的三甘醇-双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、2wt％的作为耐光剂的二氧化钛。另外，通过添加0.5wt％的作为增粘剂的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物，制备纺丝原液。
对纺丝原液进行消泡之后，在干法纺丝工艺中，将纺丝温度设为260℃以上，以400m/分的卷绕速度进行卷绕，以此制造56长丝840旦尼尔(56filament 840denier)的氨纶纤维丝。
实施例2
除向纺丝原液中添加3wt％的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
实施例3
除向纺丝原液中添加0.5wt％的具有9个碳原子的烃类树脂聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
实施例4
除向纺丝原液中添加3wt％的具有9个碳原子的烃类树脂聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
实施例5
除向纺丝原液中添加0.5wt％的具有5个碳原子的烃类树脂聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
实施例6
除向纺丝原液中添加0.5wt％的C5/C9烃类树脂共聚物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例1
除向纺丝原液中添加33wt％的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例2
除向纺丝原液中添加33wt％的具有9个碳原子的烃类树脂聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例3
除向纺丝原液中添加33wt％的具有5个碳原子的烃类树脂聚合物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例4
除向纺丝原液中添加33wt％的C5/C9烃类树脂共聚物作为增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例5
除未向纺丝原液中添加增粘剂之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例6
除未向纺丝原液中添加增粘剂、而是添加热塑性聚氨酯之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
比较例7
除未向纺丝原液中添加增粘剂、而是添加松香化合物之外，以与上述实施例1相同的方法制造氨纶纤维。
粘合特性(蠕变性)评价
按如下方法评价在实施例及比较例中获得的氨纶纤维的粘合特性。利用氨纶纤维制造尿布之后，利用该样品按如下进行评价。
将纤维添加至尿布上，将与聚丙烯无纺布和聚乙烯膜粘合的部分取下并通过日本U公司的蠕变(Creep)性评价方法进行评价。
1.将添加氨纶纤维的粘合物部分最大拉伸至尿布长度并固定至宽30cm、长50cm的塑料板；
2.在以中央部为基准的左右两侧100mm(共200mm)部分利用油性笔进行标记；
3.用锋利的刀切下标记的部分，并使用尺子对氨纶纤维的露出程度进行测量。
粘合特性(蠕变性)(％)＝[200-露出的长度]/200*100
在下表1中示出了上述实施例1-6及比较例1-7中的氨纶纤维的粘合力的评价结果。
表1
如上表1所示，能够确认的是，与未添加相应物质或添加其它物质的情况(比较例5-7)相比，在添加乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、或者具有9个碳原子的烃类树脂聚合物、或者具有5个碳原子的烃类树脂聚合物、或者C5/C9烃类树脂共聚物形成纺丝原液聚合物(实施例1-6)时，具有出色的粘合特性(蠕变性)。
倒丝张力评价
为确认在实施例及比较例中获得的氨纶纤维除粘合力之外的倒丝特性的均一程度，进行如下评价。
评价方式为：通过在与固定的卷轴支架相距30cm的位置安装用于固定原丝的导引器，并安装用于测量张力的传感器和速度可调节的卷绕(Winding)装置进行评价。
用于上述评价装置中的张力测量装置通过使用ROTHSCHILD公司的电子张力计(Electronic tension meter)进行测量。将最大值(Max.)、最小值(Min.)、平均值(Ave.)、偏差值(Dev.)示于下表2中。
当最大值(Max.)与最小值(Min.)的差以及平均值(Ave.)保持低水平且偏差(Dev.)值较低时，可认为具有出色的均一程度的倒丝特性。
表2
如上表2所示，能够确认的是，在添加乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、或者具有9个碳原子的烃类树脂聚合物、或者具有5个碳原子的烃类树脂聚合物、或者C5/C9烃类树脂共聚物以形成纺丝原液聚合物(实施例1-6)时，倒丝张力不存在问题，且当添加多于30wt％的上述增粘剂时(比较例1-4)，倒丝张力也无问题，但是添加松香化合物时(比较例7)，倒丝张力变得不足。
原丝的强度及拉伸度
利用自动的强度/拉伸度测量装置(MEL机，Textechno公司)，通过长度10cm的试料、以100cm/min的拉伸强度进行测量。测量拉断时的强度和拉伸度的值。
氨纶原丝的物理性能的管理标准为强度0.7g/d以上、拉伸度500％以上。
表3
如上表3所示，能够确认的是，在添加乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、或者具有9个碳原子的烃类树脂聚合物、或者具有5个碳原子的烃类树脂聚合物、或者C5/C9烃类树脂共聚物以形成纺丝原液聚合物(实施例1-6)时，倒丝张力不存在问题，但是当添加多于30wt％的上述增粘剂时(比较例1-4)，作为氨纶原丝的基本物理性能的强度及拉伸度的值未达到管理标准。
工业实用性
本发明涉及粘合特性得以改善的氨纶纤维及其制造方法，是工业上非常有用的发明。

Claims (8)

1.一种与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的具有如下化学结构1的乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物：
化学结构1
2.一种与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的具有如下化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物：
化学结构2
3.一种与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的具有如下化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物：
化学结构3
4.一种与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的通过权利要求2所述的具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物与权利要求3所述的具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物共聚而成的C5/C9烃类树脂的共聚物或其衍生物。
5.一种制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的权利要求1所述的具有化学结构1的乙烯-乙酸乙烯酯的单体、聚合物及其衍生物。
6.一种制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的权利要求2所述的具有化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
7.一种制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的权利要求3所述的具有化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物。
8.一种制造与热熔粘合剂的粘合特性得以改善的氨纶纤维的方法，其中，在利用聚氨酯脲聚合物制造氨纶纤维时，作为增粘剂添加0.1wt％至30wt％的通过权利要求2所述的具有上述化学结构2的具有9个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物与权利要求3所述的具有上述化学结构3的具有5个碳原子的烃类树脂的单体、聚合物及其衍生物共聚而成的C5/C9烃类树脂的共聚物或其衍生物。
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