CN111655920B - 吸湿无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有优异亲水特性的吸湿无纺布及其制备方法，上述的本发明的吸湿无纺布为通过将聚烯烃基材的聚合物纺丝以在连续带上形成幅材并将其热粘合而成的长纤维纺粘无纺布，上述吸湿无纺布的特征在于，相对于无纺布的重量投入1至20％的吸湿剂母料，然后通过熔融混炼来制备上述无纺布，上述吸湿剂母料当使用差示扫描量热仪(DSC)从室温以每分钟10℃的速度升温至300℃来测量时熔融温度(Melting Temperature)在40至80℃、100至140℃及141至180℃的范围内具有三个峰。如上所述构成的本发明的吸湿无纺布及其制备方法通过提供特定吸湿剂母料来制备无纺布，因此是亲水耐久性优异，不仅可以在要赋予亲水性的部分上部分赋予亲水性，而且无需增设附加设备等即可在现有设备中不发生纺粘设备的烟雾的状态下实现吸湿无纺布的产品生产的产业上有用的发明。

Description

吸湿无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有优异亲水特性的吸湿无纺布及其制备方法，更具体而言，涉及通过利用使用特定化合物以低廉的价格能够制备的亲水性能的母料来可以具有优异的亲水特性和良好的生产率的吸湿无纺布及其制备方法。
背景技术
通常，无纺布是将用于纺织的纤维向特定方向整齐地排列或随意排列并粘附的片材或幅材，这些纤维的原料是天然的或人造的。这些纤维由短纤维或人造长丝制成，上述无纺布的制备工艺及方法有各种已知的工艺及方法，这些制备过程可以大致分为形成幅材、粘合及完成加工。在这些无纺布中，由聚丙烯制成的纺粘无纺布具有优异的性能，例如经济效率、轻重量、成型性、耐化学性及美观等，因此广泛用于卫生材料、家用电器、OA设备包装材料、汽车内装材料、一次性工作服等杂货，尤其，广泛用于如尿布之类的卫生产品。
然而，如上所述具有优异性能的聚丙烯纺粘无纺布的问题在于，由于聚丙烯纤维通常是强疏水性的，因此作为如尿布等需要亲水性的产业用无纺布及卫生产品的适用用途非常有限。
因此，为了解决上述聚丙烯纺粘无纺布的问题提出了将表面活性剂涂布于无纺布上的方法，但通过这些方法制备的无纺布的问题在于，当多次添加水时，表面活性剂洗去，有亲水性降低的倾向。并且，若涂布表面活性剂，则涂布于整个无纺布层上，因此难以单独实现亲水/疏水无纺布层。
对此，提出了用于解决上述亲水性无纺布的耐久性问题的方法，例如，韩国专利公开公报第2001-0019669号(专利文献1)(发明名称为“耐久亲水性得到提高的复合纤维”)公开了“一种复合纤维，其为将熔点差为20℃以上的低熔点聚合物组分和高熔点聚合物组分组合而成，且低熔点聚合物组分占纤维表面的至少一部分的复合纤维，其特征在于，对于低熔点聚合物组分，相对于低熔点聚合物组分以1至15重量的含量、相对于总纤维量以1.5至5重量的含量混合分子量为600至20,000的聚乙二醇作为耐久亲水性赋予组分。日本公开专利公报第2003-201670号(专利文献2)(发明名称为“亲水性长纤维无纺布、复合化无纺布及利用其的吸收性物品”)公开了一种无纺布，其特征在于，相对于长纤维无纺布的重量附着0.1～2.0重量百分比的亲水化油剂。然而，如在上述专利文献1所提出的方法，当向低熔点聚合物组分仅添加聚乙二醇时，存在由于亲水固状物的迁移(Migration)现象而亲水性能的体现需要花费一个多星期的时间的问题，而专利文献2仅公开了向长纤维无纺布以预定比率附加亲水化油剂。因此，为了解决在上述专利文献所公开的发明的问题，本申请人在韩国专利公开公报第2013-0005478号(专利文献3)中公开了提供一种亲水无纺布，其为对外部气候变化具有优异的耐久性并且减少了亲水性能降低的现象的亲水无纺布，即，“通过将非离子型亲水性表面活性剂涂覆到经过熔融纺丝和热压工艺的长纤维聚丙烯纺粘无纺布的表面上而获得的、对外部气候变化具有优异耐久性的亲水无纺布”。然而，在涂覆上述专利文献3的非离子型亲水性表面活性剂的情况下，在40℃以上的高温环境下保存1年以上时，仍然发生亲水性降低的问题，因此，需要对此的解决方案。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的主要目的在于，基于由如上所述的现有聚丙烯制备的无纺布的所有问题的背景，解决关于这些无纺布的问题，具体而言，通过将特定的母料型亲水剂适用于无纺布上，从而提供一种具有优异耐久吸收性的吸湿无纺布。
本发明的另一目的在于，提供一种能够以优异的生产率更容易制备具有上述特性的吸湿无纺布而不在纺粘设备产生烟雾的制备方法。
除了上述明确的目的之外，本发明还可以旨在实现可以由本领域技术人员从上述目的和本说明书的整个技术容易地得出的其他目的。
本发明人等认识到上述现有问题并为了解决上述问题锐意研究，结果，在不使用现有湿润辊型(kiss roll type)的亲水处理方式的状态下制备亲水无纺布时，通过以预定方式提供特定构成的母料型亲水剂来制备无纺布，因此，与现有产品相比，可以提供耐久吸收度得到提高的无纺布，另外，通过揭示一种能够满足客户对亲水耐久性优异的农业用无纺布的要求的吸湿无纺布及其制备工艺，从而可以达到本发明的目的。
用于解决问题的方案
用于达到上述目的的本发明的吸湿无纺布为通过将聚烯烃基材的聚合物纺丝以在连续带上形成幅材并将其热粘合而成的长纤维纺粘无纺布，上述吸湿无纺布的特征在于，相对于无纺布的重量投入1至20％的吸湿剂母料，然后通过熔融混炼来制备上述无纺布，上述吸湿剂母料当使用差示扫描量热仪(DSC)从室温以每分钟10℃的速度升温至300℃来测量时熔融温度(Melting Temperature)在40至80℃、100至140℃及141至180℃的三种温度范围内都具有峰。
根据本发明的另一构成，上述吸湿剂母料可以包含选自由阳离子、阴离子及非离子表面活性剂组成的组中的一种以上。
根据本发明的另一构成，上述吸湿剂母料可以包含烷基类(CnH2n+1)表面活性剂。
根据本发明的再一构成，上述吸湿剂母料中除上述聚丙烯之外的组分的含量可以为10至50重量百分比。
根据本发明的再一构成，基于上述无纺布的总重量，上述吸湿剂母料中除聚丙烯之外的吸湿剂母料的剩余组分的含量可以为1,000ppm至100,000ppm。
根据本发明的再一构成，上述聚烯烃类可以为选自由聚烯烃和聚乙烯组成的组中的一种以上。
根据本发明的再一构成，上述吸湿剂母料中的组分可以包括选自由烷基类(CnH2n+1)表面活性剂组成的组中的一种以上。
根据本发明的再一构成，上述烷基类(CnH2n+1)表面活性剂可以包括选自由烷基醇(alkyl alcohol)、硬脂酸烷基酯(alkyl stearate)及硬脂酸烷基酯(alkyl palmitate)组成的组中的一种以上，且选择性地进一步包括硬脂(Stearin)。
根据本发明的再一构成，上述烷基醇(Alkyl alcohol)的材料可以为选自二(乙二醇)十九烷基醚(di(ethylene glycol)nonadecyl ether)及乙二醇己糖基酯(ethyleneglycol heneicosyl ester)中的一种以上。
根据本发明的再一构成，上述无纺布可以通过使利用吸湿剂母料的无纺布构成单层或2至6层的多层而成。
用于达到上述的另一目的的使用本发明的无纺布的一次性尿布的顶片(TopSheet)、背片(back Sheet)、芯片(Core sheet)、农业和家庭用材料及覆盖物可以使用上述的根据本发明的吸湿性优异的长纤维无纺布。
用于达到上述的再一目的的本发明的吸湿无纺布的制备方法为通过将聚烯烃基材的聚合物纺丝以在连续带上形成幅材并将其热粘合来制备长纤维纺粘无纺布的方法，上述吸湿无纺布的制备方法的特征在于，向上述聚合物投入无纺布重量的1至20％的吸湿剂母料，然后熔融混炼并纺丝。
发明的效果
如上所述构成的本发明的吸湿无纺布及其制备方法通过提供特定吸湿剂母料来制备无纺布，因此是亲水耐久性优异，不仅可以在要赋予亲水性的部分上部分赋予亲水性，而且无需增设附加设备等即可在现有设备线中没有亲水性设备的线中也在不发生纺粘设备的烟雾的状态下实现吸湿无纺布的产品生产，以后还可以开发疏水/亲水(Hydrophobic+Hydrophilic)形式的半吸湿无纺布产品的产业上有用的发明。
附图说明
图1为本发明的一实施例的吸湿无纺布的制备中使用的吸湿剂母料的DSC图表。
实施本发明的最佳方式
下面，对本发明的优选实施方式进行更详细说明，但本发明不限于下面的实施方式，在其要旨的范围内可以进行各种修改。并且，在详细说明中不会具体说明公众熟知的组成组件、操作及技术，以避免不准确地解释本发明。
本说明书中使用的术语是仅为了描述具体实施方案的目的并且不意在限制本发明。如本说明书所使用的，单数形式还包括复数形式，除非上下文另外清楚地表明。并且，“包括(或包含)”指定所阐述的构件和操作不排除一个或多个其他的构件和操作的存在或添加。
本发明中使用的术语“无纺布”指通过除了编织或针织之外的方法形成且在一些或全部纤维或长丝间包含粘结的纤维或长丝的幅材，此种粘结可以通过如缠结等的热的、胶粘的或机械方法形成。通常无纺布通过纺粘、熔喷、梳理、湿法敷设和气法敷设方法形成。
作为贯穿本文中所用的术语的上述“纺粘(spunbond)”是指将从挤出机纺出的长丝拉伸后，将其堆叠在输送机上，并通过将堆叠的幅材与压延辊等结合在一起来进行制备的方式。
作为贯穿本文中所用的术语的上述“迁移(migration)”现象是指涂布于无纺布表面上的高分子材料通过外部介质或自流动性移动到其他地方或纤维内部的现象。
根据用于达到上述目的的本发明的吸湿无纺布及其制备方法，现有的亲水性无纺布通过湿润辊方式将水溶性亲水剂放在水上，然后将其沾在辊上以向无纺布赋予亲水剂，但在本发明中通过改进可以使母料型吸湿剂原料熔融纺丝，从而提高耐久亲水性，并且在没有亲水剂设备的状态下能够生产亲水性无纺布。
根据本发明的一优选实施方式的吸湿无纺布为通过将聚烯烃基材的聚合物纺丝以在连续带上形成幅材并将其热粘合而成的长纤维纺粘无纺布，上述吸湿无纺布的特征在于，相对于无纺布的重量投入1至20％，优选地，1至10％的吸湿剂母料，然后通过熔融混炼来制备上述无纺布，上述吸湿剂母料当使用差示扫描量热仪(DSC)从室温以每分钟10℃的速度升温至300℃来测量时熔融温度(Melting Temperature)在40至80℃、100至140℃及141至180℃的三种温度范围内都具有峰，即由三种峰构成，由此本发明有利于有效地达到目的。如果在不同的温度范围内具有峰，或者如果三个峰中任意一个不存在，就可能会发生原料的结块现象，或在工艺中可能会产生大量的烟气，工艺的挤出机中压力发生振荡，由于亲水性基团挥发而难以体现吸收速率。
根据本发明的一优选实施方式，上述的根据本发明的吸湿剂母料可以包含选自由阳离子、阴离子及非离子表面活性剂组成的组中的一种以上，优选地，可以包括烷基醇类表面活性剂。如上所述，由于使用根据本发明的吸湿剂母料，因此耐久亲水性显著优异，纺丝性和初始投入性等良好，在制备工艺上提高生产率，解决发生问题。
根据本发明的一优选实施方式，上述吸湿剂母料中除了聚丙烯之外的组分的含量可以为10至50重量百分比，更优选地，可以为30～50重量百分比，最优选地，可以为40重量百分比。若超出上述范围，则导致发生烟雾或亲水性能下降，因此不优选。尤其，在吸湿剂母料中除聚丙烯之外的组分的含量为40重量百分比时，呈现显著优异的亲水性和生产率。
根据本发明的另一优选实施方式，基于上述无纺布的总重量，吸湿剂母料中除聚丙烯之外的组分的含量可以为1,000ppm至100,000ppm。
根据本发明的再一优选实施方式，上述聚烯烃类可以为选自由聚烯烃和聚乙烯组成的组中的一种以上。
根据本发明的再一优选实施方式，作为在上述吸湿剂母料中组分的上述烷基类(CnH2n+1)表面活性剂可以包括选自由烷基醇(alkyl alcohol)、硬脂酸烷基酯(alkylstearate)及硬脂酸烷基酯(alkyl palmitate)组成的组中的一种以上，可以选择性地进一步包括硬脂(Stearin)。
并且，作为上述烷基醇，可以使用选自二(乙二醇)十九烷基醚(di(ethyleneglycol)nonadecyl ether)及乙二醇己糖基酯(ethylene glycol heneicosyl ester)中的一种以上。
在本发明中可以提供根据用于各种目的的无纺布的特性使利用上述的根据本发明的吸湿剂母料的无纺布构成单层或2至6层的多层而成的无纺布。
根据本发明的上述吸湿性优异的长纤维无纺布可以用于各种用途，尤其，虽然不限于此，但例如可用于一次性尿布的顶片(Top Sheet)、背片(back Sheet)、芯片(Coresheet)、农业和家庭用材料及覆盖物。
具体实施方式
在下文中，通过实施例和比较例对本发明进行更详细的说明。以下实施例旨在详细地说明本发明，而不旨在限制本发明的范围。
<实施例1>
在无纺布的制备方法中，通过用于称量原料的配料(Dosing)系统将聚丙烯和吸收剂母料以预定的比率传递到挤出机(Extruder)中以纺丝混合物，经过纺丝的长丝通过蜂窝状室喷射的冷却空气固化，通过从上部吹送的空气和在输送带的下部吸入的空气的压力进行延伸，在输送带上以预定重量层叠，形成幅材，然后进行热粘合以制备无纺布。
所使用的吸湿剂母料除了聚丙烯之外包括40重量百分比的有效组分，上述有效组分由二(乙二醇)壬二基醚和硬脂构成。如在图1的DSC图表可以确认，所使用的吸湿剂母料分别在60.33℃、119.70℃、157.30℃具有峰，即具有总共3个峰。
并且，基于无纺布重量，投入2.5重量份的吸湿剂母料。通过测量所制得的无纺布的特性，并将其结果示于下述表1中。
<实施例2>
如下述表1所示，除了基于无纺布重量，吸湿剂母料的含量为3.5重量份之外，反复与实施例1相同的步骤，测定据此的无纺布的特性，其结果示于下表1中。
<比较例1>
如下述表1所示，除了基于无纺布重量，吸湿剂母料的含量为0.9重量份之外，反复与实施例1相同的步骤，测定据此的无纺布的特性，其结果示于下表1中。
<比较例2>
如下述表1所示，除了基于无纺布重量，吸湿剂母料的含量为22重量份之外，反复与实施例1相同的步骤，测定据此的无纺布的特性，其结果示于下表1中。
<实验例>
1.吸收度(Strike through，透湿)
从无纺布采取样品，并将其切成合适的尺寸以测量样品的吸收度。样品的尺寸为10cm×10cm，并对每个样品进行10次实验，得出平均值，进行比较。准备无纺布样品，放置在吸收纸上，并通过吸收5ml的0.9％NaCl溶液的时间进行评价。参考了EDANA 150.5-02。
2.再润湿性(Re-wet)
从无纺布采取样品，并将其切成合适的尺寸以测量样品的吸收度。样品的尺寸为10cm×10cm，并对每个样品进行10次实验，得出平均值，进行比较。通过将无纺布样品放置在吸收纸上，添加20ml的0.9％NaCl溶液，施加5Kg重量，然后重吸收而返回的液体量进行评价。参考了EDANA 151.3-02。
3.初始投入性
作为纺粘设备的初始投入性评价，用肉眼确认亲水性母料(master batch)的原料投入性，基于下述标准判断。
○:初始投入性优异，母料投入无异常。
×:初始投入性不良，母料附着在原料投入部，原料之间发生相互凝聚现象。
4.产生烟雾
作为纺粘设备的烟雾产生评价，用肉眼确认在投入亲水性母料(Masterbatch)的原料时从模具(die)中排出的单体排出物(Monomer exhaust)，以10分为准进行判断。
0分:无烟
10分：产生大量烟雾，因此无法适合亲水性母料的水平
表1
Figure BDA0002602927350000091
在上面的本发明的详细说明描述了吸湿无纺布及其制备方法的优选实施方式，但本发明并不局限于上述实施方式中描述的内容，而是如发明要求保护范围所保护，本发明的技术精神涵盖了在不脱离本发明的要旨的情况下，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，任何人都可以进行多种变更实施的范围。

Claims (3)

1.一种吸湿无纺布，其为通过将聚烯烃基材的聚合物纺丝以在连续带上形成幅材并将其热粘合而成的长纤维纺粘无纺布，上述吸湿无纺布的特征在于，相对于无纺布的重量投入1至20％的吸湿剂母料，然后通过熔融混炼来制备上述无纺布，上述吸湿剂母料当使用差示扫描量热仪从室温以每分钟10℃的速度升温至300℃来测量时熔融温度在40至80℃、100至140℃及141至180℃的三种温度范围内都具有峰，
上述吸湿剂母料包含聚丙烯、烷基类(CnH2n+1)表面活性剂和硬脂，
相对于吸湿剂母料的总重量，上述吸湿剂母料中除上述聚丙烯之外的组分的含量为10至50重量百分比，
基于上述无纺布的总重量，上述吸湿剂母料中除聚丙烯之外的吸湿剂母料的剩余组分的含量为1,000ppm至100,000ppm，
上述聚烯烃基材为选自由聚丙烯和聚乙烯组成的组中的一种以上，
上述无纺布通过使利用吸湿剂母料的无纺布构成单层或2至6层的多层而成。
2.根据权利要求1所述的吸湿无纺布，其特征在于，上述烷基类(CnH2n+1)表面活性剂为选自由烷基醇、硬脂酸烷基酯及棕榈酸烷基酯组成的组中的一种以上。
3.一种物品，其特征在于，使用根据权利要求1或2所述的吸湿无纺布，上述物品为一次性尿布的顶片、背片、芯片、农业和家庭用材料或农业和家庭用覆盖物。
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