CN114787437A

CN114787437A - 增强机械强度的无纺布

Info

Publication number: CN114787437A
Application number: CN202080084695.XA
Authority: CN
Inventors: 尹度镜; 朴瑞鎭
Original assignee: Korea Shangdongli Advanced Materials Co ltd
Current assignee: Korea Shangdongli Advanced Materials Co ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-07-22
Also published as: EP4083288A4; EP4083288A1; JP7429779B2; KR102251754B1; US12091791B2; US20230039949A1; WO2021133110A1; JP2023505120A

Abstract

本发明涉及增强机械强度的无纺布，更详细而言，涉及具有优异的可纺性能、柔软性并可实现轻量化又表现出优异的拉伸强度的效果的增强机械强度的无纺布。

Description

增强机械强度的无纺布

技术领域

背景技术

以往的无纺布被应用于一次性纸尿布、卫生巾等吸收性物品、擦拭布等清洁用品、口罩等医疗用品等广泛领域。如上所述，无纺布用于其他各种领域，但实际用于各领域的产品时，需要制造成适合于各产品用途的特性或结构。

近年来，随着以中国为中心的新兴国家的人口增长，纸尿布的使用量有所增加，预计会有巨大的市场。另一方面，随着一次性纸尿布的使用量的增加，CO₂排放量的增加已成为严重的环境问题。正在研究植物源性原材料以减少全球性增加的CO₂排放量，但在质量、成本和生产力方面尚未实现。另一方面，虽然纸尿布制造商正在研究通过减轻无纺布或包装来减少CO₂排放量的研究，但这还不够充分。

另一方面，在用作一次性纸尿布或卫生巾等吸收性物品的无纺布的情况下，不仅要求具有易于一般用途的供给性和适合产品生产的加工性，而且需要合适的物理特性、触感以及清洁卫生的属性。

然而，在常规无纺布的情况下，具有无法商业化的缺点，这是因为不优选适合皮肤接触使用的粘合性和不舒服的感觉、以及无纺布网的形状随着为了适用于一次性纸尿布所需的100gsm以下的轻量化而变得非常不稳定。

并且，存在形成无纺布的聚合物的可纺性能差，柔软性降低，不能同时表现轻量化和优异的拉伸强度的问题。

由此，迫切需要研究具有优异的可纺性能、柔软性并可实现轻量化又表现出优异的拉伸强度的效果的无纺布。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明鉴于如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，提供具有优异的可纺性能、柔软性并可实现轻量化又表现出优异的拉伸强度的效果的增强机械强度的无纺布。

用于解决技术问题的方案

为了解决上述的技术问题，本发明提供通过包含聚丙烯均聚物(homopolymer)的纤维形成，并满足以下条件(1)和条件(2)的增强机械强度的无纺布：

条件(1)，b/a≤0.3；

条件(2)，(a^1/2+b)^1/2≤3.6，

其中，所述a为聚丙烯均聚物的熔融指数(g/10分钟)，所述b为聚丙烯均聚物的多分散指数(Mw/Mn，重均分子量/数均分子量)。

根据本发明的一实施例，可以满足以下条件(1)和条件(2)：

条件(1)，b/a≤0.23；

条件(2)，(a^1/2+b)^1/2≤3.33。

并且，所述聚丙烯均聚物的熔融指数可以为13～70g/10分钟。

并且，所述聚丙烯均聚物的多分散指数可以为3.2以下。

并且，所述无纺布还可满足以下条件(3)：

条件(3)，单位重量MD方向拉伸强度/单位重量CD方向拉伸强度≤4。

并且，单位重量MD方向拉伸强度可以为0.19kg_f/5cm/gsm以上。

并且，单位重量CD方向拉伸强度可以为0.05～2.0kg_f/5cm/gsm以上。

并且，所述纤维可通过进一步包含触感改进剂而形成。

并且，相对于100重量份的所述聚丙烯均聚物，所述无纺布还可包含0.1～25重量份的所述触感改进剂。

并且，所述触感改进剂可包含选自由滑爽剂、以及含选自由丙烯-乙烯共聚物及C4～C12的α-烯烃共聚物组成的组中的一种以上的纤维柔软剂中的至少一种。

并且，所述丙烯-乙烯共聚物和C4～C12的α-烯烃共聚物可分别独立地具有550g/10分钟以下的熔融指数。

并且，所述丙烯-乙烯共聚物包含摩尔比可以为1：0.8～0.95的乙烯单体和丙烯单体。

并且，所述无纺布的基重可以为8～50g/㎡。

另一方面，本发明提供通过包含上述的无纺布而形成的卫生材料。

发明的效果

根据本发明的增强机械强度的无纺布具有优异的可纺性能、柔软性并可实现轻量化又表现出优异的拉伸强度的效果。

具体实施方式

以下，详细描述本发明的一实施例，以便本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。本发明能够以各种不同形式实现并不限于此文中描述的实施例。

根据本发明的增强机械强度的无纺布通过包含聚丙烯均聚物(homopolymer)的纤维而形成。

在描述根据本发明的增强机械强度的无纺布之前，首先说明根据本发明的增强机械强度的无纺布必须满足以下条件(1)和条件(2)的理由。

当形成无纺布的聚合物的熔融指数较低时，随着聚合物链的长度增加，可纺性能会因高粘合性而显着降低，当熔融指数较高时，随着聚合物链的长度减小，机械性能有可能降低。并且，当聚合物的多分散指数较高时，有可能发生纤维的断裂或制备的无纺布的均匀性降低，从而机械性能可能降低。

由此，根据本发明的增强机械强度的无纺布满足以下条件(1)和条件(2)。

作为条件(1)，可以为b/a≤0.3，优选地，可以为b/a≤0.23，更优选地，可以为0.08≤b/a≤0.12。

并且，作为条件(2)，可以为(a^1/2+b)^1/2≤3.6，优选地，可以为(a^1/2+b)^1/2≤3.33，更优选地，可以为2.00≤(a^1/2+b)^1/2≤2.90。

若在所述条件(1)中b/a大于0.3，则可纺性能、柔软性及机械性能有可能降低，若在所述条件(2)中(a^1/2+b)^1/2大于3.6，则机械性能有可能降低。

以下，描述用于制备根据本发明的增强机械强度的无纺布的聚丙烯均聚物。

通常，具有上述的特性的各种聚丙烯均聚物可使用齐格勒-纳塔(Zeigler-Natta)催化剂或茂金属(Metallocene)催化剂聚合。与使用齐格勒-纳塔催化剂的情况相比，在使用茂金属催化剂制备的聚合物的情况下，多分散指数较低。当多分散指数较低时，原料具有高纺丝均匀性，因此可能有利于高速纺丝。本发明中提出的用于聚合聚丙烯均聚物的催化剂不限于齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂，在本发明中可使用满足所述条件(1)、条件(2)及后述的物理性能的催化剂。

另一方面，为了满足所述条件(1)和条件(2)，所述聚丙烯均聚物的熔融指数可以为13～70g/10分钟，优选地，熔融指数可以为14～60g/10分钟，更优选地，熔融指数可以为15～55g/10分钟。当所述聚丙烯均聚物的熔融指数小于13g/10分钟时，随着聚合物链的长度变长，因粘合性高，可纺性能可能会显着降低，当熔融指数大于70g/10分钟时，随着聚合物链的长度缩短，机械性能有可能降低。

其中，可根据ASTM D1238-13(或ISO 1133)，在2160g的负载和230℃温度的条件下测量所述熔融指数。

并且，所述聚丙烯均聚物可具有140℃～200℃的熔融温度，优选地，可具有145℃～180℃的熔融温度，更优选地，可具有150℃～165℃的熔融温度，但不限于此。

另一方面，为了满足所述条件(1)和条件(2)，所述聚丙烯均聚物的多分散指数可以为3.2以下，优选地，可以为3以下，更优选地，可以为1.5～2.5。当所述聚丙烯均聚物的多分散指数大于3.2时，可能发生纤维断裂或所制备的无纺布的均匀性可能降低，从而机械性能可能降低。

根据本发明的一实施例，所述纤维可通过进一步包含触感改进剂而形成。

所述触感改进剂的作用是提高无纺布的柔软性，本领域中任何可用于提高无纺布的柔软性的材料均可无限制使用，优选地，包含选自由滑爽剂、以及含选自由丙烯-乙烯共聚物及C4～C12的α-烯烃共聚物组成的组中的一种以上的纤维柔软剂中至少一种，可更有利于实现优异的可纺性能、机械强度及柔软性、以及轻量化。

另一方面，在使用滑爽剂作为所述触感改进剂的情况下，当与树脂熔融共混时，所述滑爽剂在冷却过程中或加工之后逐渐渗出表面或迁移到表面，因此形成均匀且目不可见的薄涂层，从而提高因永久润滑效果引起的纤维或无纺布表面的滑爽感。

另一方面，只要是本领域中通常可使用的滑爽剂，可无限制地使用所述滑爽剂，但优选地，可使用芥酸酰胺。

另一方面，当使用包含选自由所述丙烯-乙烯共聚物及C4～C12的α-烯烃共聚物组成的组中的一种以上的纤维柔软剂作为所述触感改进剂时，所述丙烯-乙烯共聚物和C4～C12的α-烯烃共聚物可分别独立地具有550g/10分钟以下的熔融指数，优选地，熔融指数可以为550g/10分钟以下。

其中，所述丙烯-乙烯共聚物可包含摩尔比为1：0.8～0.95的乙烯单体和丙烯单体，优选地，可以1：0.85～0.9的摩尔比包含乙烯单体和丙烯单体。

另一方面，相对于100重量份的所述聚丙烯均聚物，还可包含0.1～25重量份的所述触感改进剂，优选地，还可包含0.5～20重量份的所述触感改进剂。当相对于100重量份的所述聚丙烯均聚物，所述触感改进剂小于0.1重量份时，无法改善所需水平的柔软性，当所述触感改进剂大于25重量份时，机械性能有可能降低。

在上述的聚丙烯均聚物作为主要原料的纺粘无纺布制备工序中，当树脂的熔融挤出工序后，提高拖曳(drag)纤维的空气速度以提高纤维中的晶体取向并增加纤维本身的机械强度物理性能时，因层压和收集纤维的纺丝带方向上的纤维的移动速度增加而引起的层压的无纺布中沿机械进行方向(MD方向)取向的纤维的比例增加。以无纺布形式层压的纤维取向方向在MD方向增加时，MD方向的机械性能提高，但CD方向取向的纤维的比例减小，因此CD方向物理性能降低。

因此，根据本发明的增强机械强度的无纺布还可满足以下条件(3)。

作为条件(3)，可以为单位重量MD方向拉伸强度/单位重量CD方向拉伸强度≤4，优选地，可以为单位重量MD方向拉伸强度/单位重量CD方向拉伸强度≤3.8。

当所述单位重量MD方向拉伸强度/单位重量CD方向拉伸强度大于4时，有可能产生可纺性能降低，且无法稳定地用于卫生材料加工工序的问题。

并且，所述无纺布的单位重量MD方向拉伸强度可以为0.19kg_f/5cm/gsm以上，优选地，单位重量MD方向拉伸强度可以为0.2kg_f/5cm/gsm以上，更优选地，单位重量MD方向拉伸强度可以为0.20kg_f/5cm/gsm～0.35kg_f/5cm/gsm。

并且，所述无纺布的单位重量CD方向拉伸强度可以为0.05kg_f/5cm/gsm～2.0kg_f/5cm/gsm，优选地，单位重量CD方向拉伸强度可以为0.07～2.0kg_f/5cm/gsm，更优选地，单位重量CD方向拉伸强度可以为0.07～0.30kg_f/5cm/gsm。

根据本发明的一实施例，所述无纺布的基重可以为8～50g/㎡，优选地，基重可以为10～30g/㎡。由于所述无纺布的基重满足所述范围，因此可纺性能、柔软性优异的同时，可实现轻量化并可表现出优异的拉伸强度的效果。

由根据本发明的包含聚丙烯均聚物(homopolymer)的纤维形成的无纺布可通过纺粘工序制备。通过纺粘工序制备的无纺布的机械强度是通过综合由纺粘熔融挤出、冷却、拉伸工序控制的纤维纱本身的机械强度、以及通过纤维纱成网(web forming)、热压粘合(Calendering)工序产生的机械强度来确定。成网和热压粘合工序是由准备好的纺粘设备确定的，因此改变无纺布物理性能最简单的方法是改变纺粘无纺布用树脂的物理性能或改变作为成网前的步骤的熔融挤出、冷却、拉伸工序。然而，在不改变无纺布用树脂物理性能的情况下，通过改变熔融挤出、冷却、拉伸工序来提高纤维纱的机械性能是有局限性的。

通常，提高纤维的机械性能的最佳方法是提高纤维的结晶度，并增加这种结晶聚合物的取向。在纺粘工序中，聚丙烯的结晶度大部分在熔融挤出纺丝初期时确定的。因此，为了提高结晶取向性，需要通过增加间接拖曳(drag)纤维的空气移动速度以增加纤维的纺丝速度。然而，增加纺丝速度受到各设备的限制，若纺丝的纤维的物理性能不均匀，则一部分纤维容易断裂，容易出现断纱等缺陷。因此，为了提高无纺布的机械性能，需要支持纺粘工序用聚合物树脂的均匀性和高速纺丝中的纺丝稳定性。

由此，本发明通过满足上述的物理性能的聚丙烯均聚物来制备无纺布。

通过以下实施例，进一步具体描述本发明，但应理解，以下实施例并不用于限制本发明的范围，而是有助于理解本发明。

<实施例1>

使用纺粘制备设备(德国莱芬豪舍(Reifenhauser)公司出品)，连续纺丝熔融指数为15g/10分钟、多分散指数为1.7的聚丙烯均聚物之后，以158℃温度、70dN/cm压力的条件进行压延工序以制备无纺布。

其中，制备的无纺布的基重为13g/㎡。

<实施例2～12、比较例1～3>

以与实施例1相同的方式制备，但通过改变聚丙烯均聚物的熔融指数、多分散指数以及是否包含触感改进剂等来制备如表1至表3所示的无纺布。

<实验例>

针对实施例和比较例中制备的无纺布，进行以下物理性能评估并示于以下表1至表3。

1.拉伸强度的测量

对于根据实施例和比较例制备的无纺布，通过抗拉强度试验机(Instron)，根据KSK 0520，以500㎜/分钟的拉伸速度的条件来拉伸5cm宽度、10cm间隔的试验片，分别测量MD(mechanical direction，机械方向)和CD方向(cross direction，横向)的拉伸强度。

2.可纺性能的评估

对于根据实施例和比较例制备的无纺布，当连续纺丝30分钟没有异常时，评估可纺性能为“○”，当形成无纺布的长纤维断裂3次以上时，因可纺性能均匀性问题而使无纺布外观均匀性差时，评估可纺性能为“Х”。

3.柔软性的评估

对于根据实施例和比较例制备的无纺布，通过感官评估来评估柔软性。以数字1～5来将柔软性分为5个等级，柔软性越好，数字越小，柔软性越差，数字越大。

表1

表2

表3

由所述表1至表3可知，均满足根据本发明的聚丙烯均聚物的熔融指数、多分散指数及是否包含触感改进剂等的实施例1、3～5、8、10～12与缺少其中之一的实施例2、6、7、9及比较例1～3相比，可以确认，可纺性能、柔软性优异的同时，可实现轻量化并可实现优异的拉伸强度的效果。

并且，可以确认，随着比较例3的无纺布的均匀性降低，机械强度具有缺陷。

以上，对本发明的一实施例进行描述，但本发明的精神不限于本文中所记载的实施例，理解本发明的精神的本领域技术人员在相同的精神范围内可以通过构成要素的追加、变更、删除、附加等容易地提出其他实施例，但这也将落入本发明的精神范围内。

Claims

1.一种增强机械强度的无纺布，其中，

通过包含聚丙烯均聚物的纤维形成，

满足以下条件(1)和条件(2)：

条件(1)b/a≤0.3；

条件(2)(a^1/2+b)^1/2≤3.6，

其中，所述a为聚丙烯均聚物的熔融指数(g/10分钟)，所述b为聚丙烯均聚物的多分散指数Mw/Mn，即，重均分子量/数均分子量。

2.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，

所述增强机械强度的无纺布满足以下条件(1)和条件(2)：

条件(1)，b/a≤0.23；

条件(2)，(a^1/2+b)^1/2≤3.33。

3.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述聚丙烯均聚物的熔融指数为13～70g/10分钟。

4.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述聚丙烯均聚物的多分散指数为3.2以下。

5.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述无纺布还满足以下条件(3)：

条件(3)，单位重量机械方向拉伸强度/单位重量横向方向拉伸强度≤4。

6.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述无纺布的单位重量机械方向拉伸强度为0.19kg_f/5cm/gsm以上。

7.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述无纺布的单位重量横向方向拉伸强度为0.05～2.0kg_f/5cm/gsm。

8.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述纤维通过进一步包含触感改进剂而形成。

9.根据权利要求8所述的增强机械强度的无纺布，其中，相对于100重量份的所述聚丙烯均聚物，所述无纺布还包含0.1～25重量份的所述触感改进剂。

10.根据权利要求8所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述触感改进剂包含选自由滑爽剂、以及含选自由丙烯-乙烯共聚物及C4～C12的α-烯烃共聚物组成的组中的一种以上的纤维柔软剂中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述丙烯-乙烯共聚物和C4～C12的α-烯烃共聚物分别独立地具有550g/10分钟以下的熔融指数。

12.根据权利要求10所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述丙烯-乙烯共聚物包含摩尔比为1：0.8～0.95的乙烯单体和丙烯单体。

13.根据权利要求1所述的增强机械强度的无纺布，其中，所述无纺布的基重为8～50g/㎡。

14.一种卫生材料，其中，所述卫生材料通过包含权利要求1至13中任一项所述的无纺布而形成。