CN1213416A - 纤维及其纤维状模塑制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有很高耐热性和柔软度的纤维及由该纤维制的纤维加工产品。一种由作为至少一种原材料的聚丙烯成形的纤维,其中聚丙烯经NRM确证:等规五单元组分数(mmmm)为0.950—0.995,间规五单元组分数(rrrr)为0—0.004,因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键含量为0—0.3(摩尔)%、不存在端双键、重均分子量(Mw)为50000—1000000及重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)为1.5—3.8;以及由该纤维制的纤维加工产品。

Description

纤维及其纤维状模塑制品
本发明所属技术领域
本发明涉及由特定聚丙烯制的纤维,并涉及由该纤维制的纤维加工产品。更具体地说,本发明涉及可广泛应用于卫生用品(如妇女卫生巾和一次性尿布)、过滤材料(如那些用于过滤气体和流体的过滤材料)、农用材料(如捕昆虫网)或混凝土用增强材料之纤维;还涉及由该纤维制的纤维加工产品。
背景技术
通常,由于聚丙烯纤维具有优良的保温性能和柔软性,并在性能价格比方面具有明显的优势,因此,聚丙烯纤维已经在卫生用品领域(如一次性尿布的面料)获得了广泛的应用。近年来,卫生用品对非织造织物的韧性和柔软性这类物理性能提出了更高的要求。
为了获得具有较高韧性的非织造织物,必须改善聚丙烯纤维的熔融粘合性。为此,非织造织物必须在高温条件下加工,以便采用热辊压法使非织造织物热熔粘合时,能使聚丙烯纤维充分地软化。然而,对非织造织物进行高温加工的热作用除影响使非织造织物产生足够强度但会降低柔软度的熔融粘合点外,还会影响聚丙烯纤维部分。与此相反,非织造织物在低温下加工会导致熔融粘合不良,因而得到的非织造织物的强度有所下降,还有一个问题是:在采用的高温条件下,非织造织物或其制品,如圆筒形过滤器的耐用性很差,保形性不好和刚性下降。
如上所述,因常规聚丙烯纤维有耐热性低的缺点,因而其高温加工和应用受到了限制。因此,为了开发该纤维的其它用途,强烈希望提高聚丙烯纤维的性能。
此外,对于常规聚丙烯纤维来说,因其聚合物中含低分子量成分,在纺丝时会产生烟雾或发生断头,因而难以制成微细纤维,因此制造超细级纤维就受到了限制。
日本专利申请公开No.62-156310公开了一种适于热辊压加工的具有优良性能的聚丙烯纤维,这种纤维是由含特定量乙烯的乙烯-丙烯无规共聚物形成的,共聚物软化点为132℃或低于132℃。然而,由这种纤维制的非织造织物的缺点是:柔软性差以及能加工成具有适于实际用途的强度和柔软度的非织造织物的温度范围窄。
同时,近年来,J.A.Ewen等人已经发现,通过采用一种不同于常规齐格勒催化剂的不对称过渡金属催化剂与一种含铝氧烷的茂金属催化剂(美国化学会志J.Am.Chem.Soc.,110,6255(1989))共用对丙烯进行聚合,可制得具有窄分子量分布和高间规五单元组分数的间规聚丙烯。关于茂金属催化剂,日本专利申请公开No.3-82814公开了一种由间规五单元组分数为0.7或更高的间规聚丙烯形成的纤维。该公开的聚丙烯纤维具有优良的柔软性,但在纤维结合点进行熔融粘合时,其耐热性低于常规聚丙烯纤维。
因此,具有足够强度和柔软度的聚丙烯纤维还没有研制出来。
本发明的公开内容
鉴于上述,本发明的一个目的是提供一种聚丙烯纤维以及由聚丙烯纤维本身加工成的、具有质轻和柔软品质的、并有高的耐热性能的纤维加工制品。
为了克服上述缺点,本发明者已认真地进行了研究,并已发现,由不含双键的聚丙烯制得的纤维基本上没有奇异键、呈窄分子量分布并具有很高的立构规整性、很高的耐热性、足够的强度和柔软性以及良好的纺丝稳定性,在解决上述问题的同时,从而达到本发明的目的。
本发明涉及下列诸方面:
(1)一种由聚丙烯形成的、作为至少一种原材料的纤维,其中聚丙烯是经NMR谱确认:(a)等规五单元组分数(mmmm)为0.950-0.995,(b)间规五单元组分数(rrrr)为0-0.004,(c)因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键的含量为0-0.3(摩尔)%,(d)不存在端双键,(e)聚丙烯的重均分子量(Mw)为50000-1000000以及(f)重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比率(Mw/Mn)为1.5-3.8。
(2)根据(1)的纤维,其中聚丙烯中(a)等规五单元组分数(mmmm)为0.960-0.995,(b)间规五单元组分数(rrrr)为0-0.004,以及(c)因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键含量为0-0.2(摩尔)%。
(3)根据(1)的纤维,其中聚丙烯是通过采用至少一种选自二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪和二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆的催化剂制造的。
(4)根据(1)的纤维,其中聚丙烯的熔点为160-168℃。
(5)根据(1)-(4)中任一项纤维,其中纤维是一种以聚丙烯作为一种组分的复合纤维。
(6)一种非织造织物,其中采用了根据(1)-(5)中任一项纤维。
(7)根据(6)的非织造织物,其中非织造织物是以纺粘法制得的长纤维非织造织物。
(8)根据(6)的非织造织物,其中非织造织物是以熔喷法制得的长纤维非织造织物。
(9)一种编织物,其中采用了根据(1)-(5)中任一项纤维。
(10)一种过滤器,其中采用了根据(1)-(5)中任一项纤维。
(11)一种过滤器,其中采用了根据(6)-(8)中任一项非织造织物。
(12)一种部分采用根据(6)-(8)中任一项非织造织物的吸收性制品。
实施本发明的最佳模式
本发明将详述于下。
在作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件中,上述(a)、(b)、(c)和(d)是根据按下述方法得出的13C核磁共振谱来确定的;即以溶解在邻-二氯苯/溴苯(8/2重量比)混合物中浓度为20(重量)%的聚合物溶液为试样,在67.20兆赫和130℃下进行测定。可采用的测定仪为JEOL-GX270核磁共振测定仪(JEOL·Ltd.)。
在本发明中,名词“等规五单元组分数(mmmm)”和“间规五单元组分数(rrrr)”是分别指根据13C核磁共振谱测定的聚丙烯分子链中五单元组单元中的等规分数和间规分数,其中名词等规分数和间规分数是由A.Zambelli等人在“大分子(Macromolecules),6,925,(1973)”中提出的。13C核磁共振谱中峰的归属是根据A Zambelli等人在“大分子(Macromolecules),8,687(1975)”中提出的方法确定的。
在作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(a)”中所述的等规五单元组分数(mmmm)是指存在于聚丙烯分子中的全部丙烯单元中形成超过五个连续单元的内消旋键合的丙烯单体单元的分数。因此,等规五单元组分数(mmmm)越高,则等规度越高。本发明聚丙烯的等规五单元组分数(mmmm)为0.950-0.995,优选0.955-0.995,特别优选为0.960-0.995。
在作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(b)”中所述的间规五单元组分数(rrrr)是指存在于聚丙烯分子中的全部丙烯单元中形成超过五个连续单元的外消旋键合的丙烯单体单元的分数。因此,间规五单元组分数(rrrr)越低,则间规度越低。本发明聚丙烯的间规五单元组分数(rrrr)为0-0.004。
在本发明中,“因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键”是表示聚丙烯分子链中由于甲基基团的2,1-插入反应和1,3-插入反应所产生的不同键的数量,并且该数量是按照T.Tsutsui等人在聚合物(Polymer),30,1350(1989)中提出的方法通过13C核磁共振谱而确定的。
在作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(c)”中所述的因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键的数量为0-0.3(摩尔)%,优选为0-0.25,特别优选为0-0.2(摩尔)%。众所周知,采用已知的常规钛催化剂时,丙烯聚合是经1,2-插入反应进行的,而采用已知的茂金属催化剂时,在一定程度上会发生2,1-插入反应和1,3-插入反应,因而会形成含一定量奇异键的聚丙烯。
满足上述特征条件(a)至(c)并形成本发明纤维的聚丙烯几乎不含奇异键或外消旋键合链,并因有极高规整的内消旋键合链而呈高等规度。
在本发明中,所谓“端双键”是指存在于聚丙烯分子链两端部的双键的数量,该数量是按T.Hayashi等人在聚合物(Polymer),30,1717(1989)中所提出的方法通过13C核磁共振谱而确定的。
作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(d)”是不合端双键的。如果聚丙烯分子一端有双键,该双键根据使用条件可参与反应中,从而可能导致聚丙烯化学稳定性的下降,因此,对含该聚丙烯的纤维的特征的开发就不能取得成效。
在作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件中,“(e)”中所述的重均分子量(Mw)和“(f)”中所述的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率(Mw/Mn)是根据凝胶渗透色谱法(GPC)的结果确定的,其操作方法如下:以聚合物浓度为0.05(重量)%的邻二氯苯溶液为试样,并采用聚苯乙烯混合物凝胶色谱柱(如PSKgel GMH6-HT,Tosoh Corp.产品)在135℃下进行测定。可采用的测定仪器为GPC-150C(waters Co.)。
作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(e)”中所述的重均分子量Mw为50000-1000000,优选为70000-600000。
作为本发明纤维原材料的聚丙烯的特征条件“(f)”中所述的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比率(Mw/Mn)为1.5-3.8,优选为1.5-3.5,更优选为1.8-3.0。
上述重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比率是一种分子量分布的量度。当该比率大时,则表示分子量分布宽,而当比率小时,则表示分子量分布窄。
已经对作为本发明纤维原材料的聚丙烯六个特征条件作了说明,本发明聚丙烯由于具有这些结构特征,尤其是条件(a)至(c),因而熔点为160-168℃。根据结构条件,本发明聚丙烯的熔点可以为161-168℃或162-168℃。
本文所述的熔点是这样规定的,即采用DSC7型示差扫描量热仪(Perkin-Elmar Co.)按下述操作测得的温度,具体操作为:以30℃/分钟的升温速度将聚丙烯的温度从室温升至230℃,在230℃保温10分钟后以-20℃/分钟的速率冷却至-20℃;然后在-20℃下保温10分钟,接着以20℃/分钟的升温速率加热并测出指示熔融峰的温度。
只要制得的聚丙烯满足上述特征要求,本发明对作为纤维原材料的聚丙烯的制造方法没有特别的限制。采用特定的茂金属催化剂制备聚丙烯的方法将在下面叙述。
用于本发明方法中的茂金属催化剂是一种包含过渡金属的茂金属化合物和铝氧烷的配合物催化剂。
上述可以采用的茂金属实例包括一种具有下述化学式Q(C5H4-m)R1 m(C5H4-n)R2 nMXY的手性过渡金属化合物,其中Q(C5H4-m)R1 m和(C5H4-n)R2 n各代表取代的环戊二烯基团;m和n各代表1-3的整数;R1和R2可以是彼此相同的或彼此不相同的,都代表C1-20烃基团、含硅的烃基团或是键合在环戊二烯基环的两个碳原子上而形成一个或多个烃环的烃基团,该烃环上氢可再为一个烃基团所取代,Q代表一个能与Q(C5H4-m)R1 m及(C5H4-n)R2 n交联的基团,即二价烃、未取代的亚甲硅烷基或是烃取代的亚甲硅烷基基团;M代表选自钛、锆、和铪的过渡金属;X与Y彼此可以相同或不相同,并各代表氢、卤素或烃基团
Figure A9719292400081
更优选的是,采用具有上述化学式的手性过渡金属化合物,其中R1与R2可以是彼此相同或不相同,并代表C1-20烷基基团;Q代表二烷基亚甲硅烷基基团;M代表选自锆和铪的过渡金属;及X与Y可以是彼此相同或不相同,各代表卤素或烃基团。
这类茂金属的实例包括:rac-二甲基亚甲硅烷基二(2-甲基-4,5,6,7-四氢茚基)·二氯合锆,rac-二甲基亚甲硅烷基二(2-甲基-4,5,6,7-四氢茚基)·二甲基合锆,rac-亚乙基二(2-甲基-4,5,6,7-四氢茚基)·二氯合铪,rac-二甲基亚甲硅烷基二(2-甲基-4-苯基茚基)·二氯合锆,rac-二甲基亚甲硅烷基二(2-甲基-4-苯基茚基)·二甲基合锆,rac-二甲基亚甲硅烷基二(2-甲基-4-苯基茚基)·二氯合铪,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二氯合钛,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二氯合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二甲基合锆,二甲基亚甲硅烷基)(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二氯合铪,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二甲基合铪,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合钛,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)。二甲基合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪,以及二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二甲基合铪。
这些茂金属中特别优选的是:二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二氯合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二甲基合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二氯合铪,二甲基亚甲硅烷基(2,4-二甲基环戊二烯基)(3′,5′-二甲基环戊二烯基)·二甲基合铪,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二甲基合锆,二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪,以及二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二甲基合铪。
顺便提一下,不呈手性结构的内消旋型茂金属也可作为合成这些手性茂金属时的副产物而存在。在实际使用中并不需要这些茂金属都呈手性,并且内消旋型茂金属可以在达到本发明目的范围内与手性茂金属混合使用。当采用含内消旋型茂金属的混合物时,依据内消旋型茂金属的数量与供丙烯聚合的活性,经内消旋型茂金属聚合产生的无规立构聚丙烯往往需要用已知的方法(如溶剂提取)加以除去,因此,要制得的聚丙烯是满足本发明要求的。
这些手性茂金属可与铝氧烷混合直接用作催化剂,或者与一种微粒状载体一起使用。可采用粒径为5-300微米,优选为10-200微米的粒状或球状的无机化合物或有机化合物微粒状固体作为粒状载体。
其中用作载体的无机化合物的实例包括SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、ZnO及它们的混合物,如SiO2-Al2O3、SiO2-MgO、SiO2-TiO2或SiO2-Al2O3-MgO,其中一种主要含SiO2或Al2O3的混合物是优选的。
用作载体的有机化合物的实例包括C2-12α-烯烃,如乙烯、丙烯、1-丁烯或4-甲基-1-戊烯的聚合物或共聚物。此外,苯乙烯聚合物或共聚物也可采用。
铝氧烷,作为混入制造本发明纤维原材料的聚丙烯的茂金属催化剂中的一种催化剂组分,是一种以化学式〔1〕或化学式〔2〕表示的有机化合物:
Figure A9719292400111
式中R3代表含有1-6个、优选1-4个碳原子的烃基,例如烷基基团如甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、戊基或己基;链烯基基团如烯丙基、2-甲基烯丙基、丙烯基、异丙烯基、2-甲基-1-丙烯基或丁烯基;环烷基基团如环丙基、环丁基、环戊基或环己基;或芳基基团。其中,烷基基团是特别优选的,并且每个R3彼此可以是相同或不相同的。
P是4-30整数,优选6-30,特别优选8-30整数。
铝氧烷可以单一品种或以两种或多种结合使用,而且铝氧烷也可与烷基铝化合物如三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝或二甲基氯化铝一起使用。
上述铝氧烷可根据已知方法制备。具体方法介绍如下:
(1)在一种有机溶剂如甲苯或醚中,使三烷基铝与水直接反应的一种方法,
(2)三烷基铝与含结晶水的盐(如硫酸铜水合物或硫酸铝水合物)反应的一种方法,
(3)三烷基铝与硅胶等中所含水反应的一种方法;
(4)将三甲基铝与三异丁基铝混合,然后在一种有机溶剂如甲苯或醚中,使混合物与水直接反应的一种方法;
(5)将三甲基铝与三异丁基铝混合,然后使混合物与含水合水的盐(如硫酸铜水合物或硫酸铝水合物)反应的一种方法;以及
(6)将硅胶等用水浸渍,然后,相继使水与三异丁基铝和三甲基铝反应的一种方法。
用来制造作为本发明纤维原材料的丙烯的催化剂是一种包含上述茂金属和铝氧烷的结合形态催化剂。催化剂中每一组分的用量为茂金属中1摩尔过渡金属原子相应于铝氧烷中铝原子为10-100000摩尔,优选为50-50000摩尔,特别优选为100-30000摩尔。
用作本发明纤维原材料的丙烯是由丙烯在氢存在下利用这种复合催化剂聚合而成的。已知的各种丙烯聚合方法都可采用,聚合方法的实例包括丙烯在惰性溶剂中聚合的淤浆聚合,惰性溶剂具体实例包括脂族烃(如丁烷、戊烷、己烷、庚烷或异辛烷);脂环烃(如环戊烷、环己烷及甲基环己烷);芳烃(如甲苯、二甲苯及乙基苯);以及汽油或氢化柴油馏分;丙烯也作为溶剂的本体聚合,以及丙烯是在气相中聚合的气相聚合。
上述催化剂中的茂金属组分与铝氧烷组分可以预先在惰性溶剂中混合成混合物后以混合物供料或可在实施丙烯聚合时分别供料。此外,茂金属与铝氧烷的复合催化剂可在聚丙烯的主聚合反应之前,在惰性溶剂中通过特定量的α-烯烃聚合作用进行预活化,α-烯烃的用量是:茂金属中每摩尔过渡金属约为1克至10千克,然后进行主聚合反应。这一方法对于最终得到具有相当好颗粒形状的聚丙烯是很有效的。
用于上述预活化的α-烯烃优选实例包括C2-12α-烯烃,如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯及4-甲基-1-戊烯;而乙烯、丙烯和4-甲基-1-戊烯是特别优选的。
如此制得的用于本发明的催化剂或经如此预活化的催化剂是用于以前述聚合方法进行丙烯聚合中的,且所用的聚合条件与采用通常已知的齐格勒催化剂进行丙烯聚合的条件相类似。具体地说,聚合反应是在氢存在下,聚合温度为-50-150℃,优选-10-100℃及聚合压力为7兆帕,优选为0.2兆帕-5兆帕的条件下进行的,聚合反应时间为1分钟至20小时。氢的合适用量以聚合反应器中氢的分压计为0.01千帕-5兆帕,优选为0.1千帕-3兆帕。
作为本发明纤维原材料的聚丙烯是经必要的后处理步骤,如在丙烯聚合反应终止后的催化剂减活化处理、除去催化剂残留物及干燥后制得的。制得的聚丙烯必须满足上述六个特征条件;否则就不能达到本发明的目的。
尽管采用的聚丙烯树脂是利用上述茂金属催化剂在上述聚合条件下制得的,但不一定总能制得本发明的纤维。最佳的聚合条件应根据所用茂金属催化剂的类型加以选择。常常把采用较低的聚合温度作为上述限制性聚合条件中的最佳聚合条件。
可向作为本发明纤维材料的聚丙烯中掺混添加剂,如抗氧化剂、紫外吸收剂、抗静电剂、成核剂、润滑剂、阻燃剂、防粘连剂、着色剂、无机或有机填料以及根据需要添加的其它合成树脂。聚丙烯的供料混合物可以粉状供料或者经熔体捏合机在190-350℃热熔融和捏合20秒钟至30分钟,并进一步切粒,以制成的颗粒状供料。
通过在本发明规定的聚丙烯中混入具有与本发明聚丙烯不同分子量分布的或具有近似相同分子量分布的和不同重均分子量的任选聚丙烯树脂,并将这样的聚丙烯树脂加工成形为纤维,即可制得本发明纤维。
加工纤维方法的实例包括已知的纺丝方法,如熔体纺丝法、纺粘法和熔体喷射法,而熔体喷射法是尤其适用于目标细度为超细的情况。这些加工方法都可以制得诸如复丝、单丝、短纤维、丝束、纤维网、非织造织物以及针织织物的形式。
对纤维的细度没有特别的限制,可根据所用聚丙烯的物理性能或纤维的用途适当选择。具体地说,对于卫生用品,包括例如吸收性物品(如一次性尿布和妇女卫生巾)的面料,及外科手术用工作服和罩布来说,优选的细度为0.1-10d/f;对于针刺地毯或簇绒地毯来说,优选8-80d/f;对于土木工程材料如单长丝来说优选50-7000d/f。细度为约0.1-15微米的超细纤维优选用作微滤过滤器。
根据需要,本发明纤维可以进行卷曲处理。
当本发明纤维是长度为20毫米或20毫米以上的短纤维时,可利用梳理机或无定向纤维网成网机将其加工制成诸如无定向纤维网、平行纤维网或交叉缠绕纤维网的纤维网,而当纤维长度为20毫米以下的短纤维时,可通过气流成网法或造纸法将其制成纤维网。
为了使纤维的非排列与非织造织物运行方向一致,对于要通过梳理机或无定向纤维网织机的纤维来说,考虑到梳理机-通道特性,纤维长度优选为30-150毫米,更优选为50-130毫米。
制得的纤维网可通过已知的加工非织造织物的方法成形为非织造织物,这些方法如针刺法,热辊压加工法,利用热空气干燥机的制造方法,利用超声熔融-粘合机的制造方法或高压水力喷射法,而且,这些制造非织造织物的许多方法是可组合起来进行加工的。
本发明纤维可用作通过纺粘法、熔体喷射法等制成的长纤维网。采用上述制造非织造织物的方法可将长纤维网成形为非织造织物。本发明非织造织物的基准重量可根据使用目的作适当的选择。当非织造织物用作吸收性物品的面料时,基准重量优选为5-50克/米2,当非织造织物用作土木工程材料如排水材料时,基准重量优选为50-2000克/米2。合成纤维如聚酯、天然纤维如羊毛以及再生纤维如人造丝可在达到本发明目的的范围内与本发明纤维混合使用。
本发明纤维可单独地或与其它纤维混合,如通过与棉花混纺、混合纺纱、长丝胶合、交叉针织、长丝交叉胶合等方法而制成一次纤维产品如针织织物和纤维加工产品。
本发明纤维也可利用作为至少一种原材料组分的本发明聚丙烯和作为其它组分的本发明聚丙烯或其它热塑性树脂组分而制得。本发明纤维也可成形为复合纤维如并列型纤维、皮芯型纤维、偏心皮芯型纤维或中空型纤维。其它热塑性树脂的实例包括聚烯烃基树脂、聚酯基树脂和聚酰胺基树脂;具体说是聚丙烯、高密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯、乙烯/丙烯二组分共聚物、乙烯/1-丁烯/丙烯三元共聚物,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、低熔点聚酯如二元醇与对苯二甲酸/间苯二甲酸的共聚物、尼龙6以及尼龙66。复合纤维的复合比可任意地选取。当本发明纤维含30(重量)%或30(重量)%以上,更优选含50(重量)%或50(重量)%以上的本发明规定的聚丙烯时,本发明纤维就显示出本发明的明显效果。只采用本发明规定的聚丙烯而不加其它热塑性树脂时,本发明纤维的效果最佳。
一次产品经二次加工可达到扩大应用范围的目的,这些应用范围包括衣着如内衣、男衬衫、女衬衫、短袜、日本短袜和连裤袜;寝具和床上用品,如填絮、被褥、被单、床罩、枕套织物及跪垫;医用材料如手术用口罩、手术用罩衣、帽子、白工作服、纱布和绷带;卫生用品如保洁物品、一次性尿布及失禁病人用尿垫;室内装饰材料如地毯、窗帘及墙纸;鞋袜材料如衬里材料、鞋内底及鞋用材料;园艺用材料如水果保护用材料和捕杀昆虫用材料;日常必需品用材料如糖果和食品包装用材料、furoshiki包装料、毛巾、Osihibori(湿的手巾)、刷子、台布、围裙、厨用衣服和手套,化妆用粉扑、茶叶袋及揩布;土木工程材料如混凝土增强材料和排水材料;以及过滤材料如空气过滤器、烟草过滤嘴及液体过滤器。
下面将通过实施例对本发明具体的说明,但不能认为这是对本发明的限制。实施例和对照实施例中所采用的名词和测定方法说明如下。
1)等规五单元组分数(mmmm)、按照前述方法测定。
2)间规五单元组分数(rrrr):按前述方法测定。
3)奇异键值(IV);按前述方法测定,所用仪器的阈值为0.02(摩尔)%。
4)重均分子量(Mw):扫前述方法测。
5)数均分子量(Mn):按前述方法测定。
6)熔点(Tm):按前述方法测度。
7)初始抗拉伸性能(单位:克力/旦)。纵向(MD)抗拉伸强度按JIS L1015(1981)方法测定、某些纤维也在80℃下测定。初始抗拉伸性越高,则刚性越高。
8)纤维平均直径(单位:微米):从纺丝后的纤维网或非织造织物中取五个试样,然后在电子显微镜下照相,测量照片中100根纤维的直径,以它们的平均值作为纤维平均直径。
9)非织造织物5%伸长率时的强度(单位:千克力/5厘米):采用装有温度控制器的拉伸强度试验机,在试样夹持间距为10厘米、拉伸速度为100毫米/分钟,伸长率为5%条件下对宽度为5厘米的非织造织物进行强度测定。测定的非织造织物强度是其纵向(MD)强度。测定温度为20℃和80℃。由此得到的强度可按下述表示式折算为基准重量为20克/米2的非织造织物的强度(K):
K=(20/M)×Y式中M代表非织造织物的基准重量,Y代表伸长率为5%时的强度。
10)非织造织物的强度(单位:千克力/5厘米):采用装置有温度控制器的拉伸强度试验机,在试样夹持间距为10厘米,拉伸速度为100毫米/分钟的条件下对宽度与5厘米的非织造物进行拉伸以得到破裂强度。测定的非织造物强度是其纵向(MD)强度。测定在室温下。通过下式表示,可将断裂强度转换为基准重量为20克/米2的非织造织物的强度(K)。
K=(20/M)×Y式中M代表非织造织物的基准重量,Y代表破裂强度。
11)过滤精度(单位:微米):循环型过滤试验机的机箱装有一圆筒形过滤器(250毫米),水从50分米3的贮槽泵入并通过过滤器循环。将水流速率调整到30分米3,然后以0.5克/分钟的速率向贮槽添加AC Fine Test Dusts(ACFTD;平均粒径为6.6-8.6微米)作为试验粉料。分别对初始溶液(5分钟后)和滤液取样,并采用遮光式微粒计数器测定每一试样的粒度分布。利用粒度分布的测定结果可确定指示过滤器收集微粒数量的收集效率。收集的微粒量达99.9%时的粒度称为过滤器的过滤精度。
12)抗压强度(单位:千克力/厘米2):在上述过滤精度试验用的机箱上装有圆筒形过滤器(250毫米)。以0.5克/分钟的速率向贮槽添加AC Fine Test Dusts(ACFTD;平均粒径为6.6-8.6微米)作为试验粉料,并测量机箱的进水侧和出水侧之间的压力差,随着粉料的不断加入,当压力差达到10(千克力/厘米2)时或者导致过滤器变形时的压力规定为抗压强度。
13)耐热性:将圆筒形过滤器浸在90℃热水中处理2小时,处理后,测量过滤器的尺寸并观察其外观。按下列标准判定其耐热性:
O:大小改变为3毫米或3毫米以下,
X:大小改变超过3毫米或观察到外观发生变形等。
14)柔软度:由10名专门小组人员凭触觉来评估基准重量为20克/米2的非织造织物的柔软度,并按感觉将柔软度分为三类,即
(1)柔软:O
(2)中等:Δ
(3)硬:X由10名专门小组人员作出的评估结果称为柔软度指数。
实施例1
以氮气吹洗装有倾斜括刀和搅拌器的容积为100分米3的不锈钢聚合反应器。随后,将正己烷(50分米3)、甲基铝氧烷(TosohAkuzo Co.产品,商标:MMAO,浓度:2摩尔/分米3)甲苯溶液(折算到Al原子计为7.6摩尔)以及作为手性茂金属的二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪(1.48毫摩尔)与作为上述茂金属的内消旋物质的二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,3′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪(0.05毫摩尔)的混合物和甲苯(1分米3)一起,供入处于20℃的聚合反应器中。将反应器的温度升高至27℃并向反应器供入氢气使反应器的气相中氢的分压达到0.04兆帕,接着连续供入丙烯使反应器内部压力维持在0.4兆帕,从而使丙烯聚合。在聚合期间反应器中温度维持27℃。聚合反应完成后除去反应器中未反应的丙烯。将2-丙醇(3分米3)导入反应器中并在30℃下搅拌反应器中混合物持续10分钟以使所用催化剂减活化。随后,将盐酸水溶液(浓度:12摩尔/分米3)(0.2分米3)和甲醇(8分米3)添加到混合物中,接着于60℃下处理30分钟。然后停止搅拌,弃去反应器中下层水相。再分别添加相同量的盐酸水溶液和甲醇并重复上述过程。然后向混合物添加氢氧化钠水溶液(浓度:5摩尔/分米3)(0.02分米3)、水(2分米3)和甲醇(2分米3),在30℃下将所得混合物搅拌10分钟。搅拌完成后,弃去反应器中下层水相。再向反应器添加水(8分米3)并在30℃搅拌该混合物10分钟。其后,弃去下层水相,如此重复操作两次后得到聚合物淤浆,从反应器中提取聚合物淤浆、过滤并干燥,由此得到的聚丙烯作为本发明纤维的原材料。
通过下述方法将制得的聚丙烯加工成纤维和非织造织物,并测定和评价制得纤维的物理性能。
纤维是利用挤出机、装有喷丝孔直径为0.6毫米喷丝板的纺丝装置、卷绕装置等以及装有多个加热辊和一个填塞箱式卷曲机的拉伸装置制成的。非织造织物是分别在较低温度下热压和在较高温度下热压制成的。
在挤出机纺丝温度为280℃和纺丝速度为964米/分钟的条件下纺成单纤维细度为3.2d/f的未拉伸纤维,该未拉伸纤维经拉伸辊温度40℃,拉伸比为1.5的拉伸辊拉伸,经卷曲机卷曲成14个卷曲数/25毫米,并经切断机切断后得单根纤维细度为2.2d/f、长度为51毫米的纤维。
该纤维的单纤维强度为2.5克力/旦,伸长率为301%,初始抗拉伸性为21克力/旦。纤维经梳理机以20米/分钟的梳理速度梳理而得到基准重量为20克/米2的纤维网。采用凸型面积为24%的压型辊热压装置在136℃下将纤维网热压成型为非织造织物。该非织造织物的纵向强度为7.61千克力/5厘米。以同样方法,将经梳理的纤维网以142℃热压成形为非织造织物。该非织造织物的纵向强度为7.92千克力/5厘米。在136℃和142℃制得的两种非织造织物的柔软度都是令人满意的。
如所得结果所示,实施例1的纤维具有较高的初始抗拉伸性,以该纤维经高温处理制成的非织造织物具有高的强度。评价结果列于表1中。未证实有降低可纺性的烟雾。
对照实施例1
在初始(预聚合)氢分压为0.03兆帕、聚合反应温度为70℃条件下,以按日本专利中请公开No.62-104812中实施例1所采用的相同方法制得的载持在氯化镁上的钛催化剂(折算到钛计为3.3毫摩尔)、三乙基铝(100毫摩尔)以及作为第三种催化剂组分的二异丙基二甲氧基硅烷(10毫摩尔)的复合催化剂代替实施例1催化剂(茂金属和甲基铝氧烷复合催化剂),按实施例1步骤实施丙聚合以制得聚丙烯。
将由此制得的聚丙烯进行纤维制造工艺,按实施例1所述的相同方法测定制得纤维的物理性能并进行评价。所得结果显示,该纤维的单纤维细度为2.2d/f,单纤维强度为1.4克力/旦,伸长率为322%及初始抗拉伸性为10克力/旦。该纤维经梳理、热辊压等处理从而制得基准重量为20克/米2的非织造织物。在136℃制得的非织造织物纵向强度为6.3千克力/5厘米,而在142℃制得的非织造织物纵向强度为4.39千克力/5厘米。136℃制得的非织造织物柔软度为中等,但在142℃制得的非织造织物是硬的。证实在喷丝板附近有烟雾。
如结果所示,对照实施例1纤维具有较低的初始抗拉伸性,以该纤维经高温处理制成的非织造织物的强度有所下降。评价结果列于表1中。
对照实施例2
在与对照实施例1相同的条件下,按对照实施例1的步骤实施聚合,只是氢的分压为0.02兆帕,以制得聚丙烯,向制得的聚丙烯添加0.01%1,3-双(叔丁基-过氧化异丙基)苯而得到一种树脂。将所得树脂加工成纤维,并对纤维进行物理性能测试评价,所用方法都与实施例1中所述方法相同。
结果显示,所得纤维的单纤维细度为2.2d/f,单纤维强度1.2克力/旦,伸长率为366%以及初始抗拉伸性为9克力/旦。该纤维经梳理、热辊压等处理而得到基准重量为20克/米2的非织造织物。136℃制得的非织造织物的纵向强度为6.30千克力/5厘米,而142℃制得的非织造织物纵向强度为2.11千克力/5厘米。136℃制得的非织造织物柔软度为中等,但142℃制得的非织造织物是硬的。也证实有烟雾。
如结果所示,该纤维有较低的初始抗拉伸性,用该纤维经高温处理制成的非织造织物的强度有所下降。评价结果列于表1中。
实施例2
将由实施例1中制得的聚丙烯树脂纺制成纤维,并对制得的纤维进行物理性能测定和评价。所用方法都与实施例1相同,在本实施例中,纺丝是在喷丝板的孔径为0.65毫米,纺丝温度为280℃及纺丝速度为750米/分钟的条件下进行的,由此制得了单纤维细度为12d/f的未拉伸纤维。该纤维经辊温度为110℃、拉伸比为5.8的拉伸辊拉伸而制得单纤维细度为2.1d/f、单纤维强度为7.6克力/旦,伸长率为19%以及初始抗拉伸性为39克力/旦的纤维。因该纤维在80℃的初始抗拉伸性为32克力/旦,所以该纤维的高温初始抗拉伸性有少许下降。
该纤维经梳理,热辊压等处理而得到基准重量为20克/米2的非织造织物。136℃制得的非织造织物的纵向强度为8.47千克力/5厘米,而142℃制得的非织造织物的纵向强度为8.61千克力/5厘米。评价结果列于表1中。
实施例3
以氮气吹洗装有倾斜括刀和搅拌器的容积为100分米3的不锈钢聚合反应器。随后,将甲基铝氧烷(Tosoh Akuzo Co.产品,商标:MMAO,浓度:2摩尔/分米3)(折算到Al原子计为11摩尔)的甲苯溶液和氢气供入反应器中,使反应器中在20℃的氢分压为0.11兆帕,然后供入液化的丙烯(30千克)。接着,将甲基铝氧烷(MMAO,Tosoh Akuzo Co.产品,浓度:2摩尔/分米3)(折算到Al原子计为11摩尔)的甲苯溶液以及作为手性茂金属的二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆(0.033毫摩尔)和作为上述茂金属的内消旋物质二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,3′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆的混合物(0.002毫摩尔)与甲苯(0.1分米3)一起,以氮气压力供入20℃的聚合反应器中以引发丙烯聚合。在聚合反应期间反应器温度保持在30℃。从聚合开始4小时后,借助压力将2-丙醇(3分米3)导入30℃反应器中持续5分钟,以终止聚合反应,然后除去反应器中未反应的丙烯。接着,将正己烷(50分米3)导入反应器中并按实施例1所述后处理方法进行处理,从而得到聚丙烯。利用制得的聚丙烯,通过下述方法将其加工成非织造织物,并对以纺粘法制得的长纤维非织造织物的物理性能进行测定和评价。
利用装备有挤出机、孔径为0.4毫米的纺丝板、空气吸丝管式牵引器、网带传送机型纤维网收集机、加热器、非织造织物卷绕装置等的纺粘长纤维非织造织物制造设备制造纺粘型长纤维非织造织物。而加热器使用的是一种辊面凸纹部分面积为11%的压纹辊热压装置。
纺丝温度为230℃,空气吸丝管式牵引器的牵引速度为4091米/分钟。制得的长丝纤维网的单纤维细度为1.1d/f,纤维网进行热辊压的温度为142℃。基准重量为20克/米2的非织造织物显示的纵向强度为8.55千克力/5厘米。
该非织造织物在25℃下的纵向5%抗拉强度为2.70千克力/5厘米,而80℃下为2.43千克力/5厘米。
该非织造织物具有优良的高温5%抗拉强度和柔软度,并且强度高于实施例1的非织造织物。未证实有降低可纺性的烟雾。
对照实施例3
采用由对照实施例1制得的聚丙烯树脂,将该树脂加工成纤维和非织造织物并对它们的物理性能进行测定及评价,所采用的方法都与实施例2所述方法相同。因为单根纤维在拉伸比为5.8时发生断头,所以,本对照实施例中拉伸比采用4.6。由此制得的纤维的单纤维细度为2.6d/f,单纤维强度为4.7克力/旦,伸长率29%及初始抗拉伸性为29克力/旦。因为该纤维80℃时的初始抗拉伸性是17克力/旦,所以纤维的高温初始抗拉伸性下降较少。对纤维进行梳理并对梳理所得之纤维网进行热辊压,从而得到基准重量为20克/米2的非织造织物。在136℃制得的非织造织物的纵向强度为7.20千克力/5厘米,而142℃制得的非织造织物的纵向强度为3.49千克力/5厘米。柔软度不是令人满意的。136℃和142℃制得的两种非织造织物都是硬的。
如结果所示,该纤维具有较低的初始抗拉伸性,由该纤维制造的非织造织物的强度和柔软度是不能令人满意的。评价结果见表1。
实施例4
利用装备有挤出机、孔径为0.3毫米的熔喷喷丝板、网带传送机型纤维网收集器、轧光机、非织造织物卷绕装置等的熔喷法非织造织物制造设备制造超细纤维非织造织物。
除氢分压为0.15兆帕外,在实施例1所采用的条件下,按照实施例1的步骤实施聚合反应,以制得聚丙烯树脂,该树脂在330℃纺丝温度下通过挤出机挤出。从喷丝板挤出的树脂由加热空气(400℃,压力为1.9千克力/厘米2)的引导喷射在网带传送机型纤维网收集器上,从而以熔喷法制得基准重量约为20克/米2的超细纤维网。喷射纤维网用的热空气是通过安装在传送机网带下方的高速空气流抽吸排放装置的抽吸作用而排放的。纤维网利用喷纺时自身热量而熔粘成非织造织物。该非织造织物的物理性能列于表2中。
对照实施例4
按照与实施例4相同的方法制造超细纤维非织造织物。
利用向对照实施例1中制得的聚丙烯添加0.022%,1,3-双(叔丁基-过氧化异丙基)苯所得到的树脂来制造超细纤维非织造织物。该树脂在310℃纺丝温度下通过挤出机挤出。从喷丝板挤出的树脂由加热空气(400℃,压力为1.9千克力/厘米2)的导引,喷射在网带传送机型纤维网收集器上,从而以熔喷法制得了基准重量约为25克/米2的超细纤维网。喷射纤维网用的热空气是通过安装在传送机网带下方的高速空气流抽吸排放装置的抽吸作用而排放的。纤维网利用喷纺时自身的热量而熔粘成非织造织物。该非织造织物的物理性能列于表2中。
实施例5
利用挤出机、孔径为0.3毫米的熔喷喷丝板、网带传送机型纤维网收集器、空气贯流式加热器以及金属芯缠绕式圆筒过滤器成型机设备,以连续方法实施熔喷超细纤维的纺制和圆筒形过滤器的成型。该过滤器成型机装有红外辐射加热器。
采用实施例4的聚丙烯树脂来制造过滤器。该树脂在305℃的纺丝温度下通过挤出机挤出。从喷丝板挤出的树脂由加热空气(400℃,压力在0.3-2.7千克力/厘米2之间变化)的导引,喷射在网带传送机型纤维网收集器上,从而以熔喷法制得了基准重量约为50克/米2的超细纤维网。喷射纤维网用的热空气是通过安装在传送机网带下方的高速气流抽吸排放装置的抽吸作用而排放的。加热空气的压力是连续变化的,使得在一过滤器内层侧时热空气压力低,中间层侧时压力为高,而在外层侧时压力为低,以此来制造熔喷纺丝纤维网。
该纤维网是一种密度梯度型纤维网,其中在内层纤维直径是大的,在中间层是小的,而在外层是大的。纤维网在152℃的空气贯流式加热器中经加热;然后连续地缠绕在圆筒形过滤器成形机的金属芯周围;当达到规定外径时冷却。抽出金属芯之后,将该缠绕纤维网切成规定的尺寸,从而制得一个圆筒形过滤器,其中纤维间的交叉点和非织造织物的中间层已熔融粘合。在加热至152℃成形过滤器时,是利用红外辐射加热器进行加热的。该圆筒形过滤器的内径为30毫米,外径为70毫米而长度为250毫米。
试验结果,如制得的圆筒形过滤器的过滤精度,列于表2中。
对照实施例5
利用对照实施例4中制得的聚丙烯树脂,采用与实施例5相同的连续方法纺制纤维及成形圆筒形过滤器。
试验结果,如制得的圆筒形过滤器的过滤精度,列于表2中。
如表2所示,在本发明实施例5中制得的熔喷超细纤维非织造织物成形的圆筒形过滤器的纤维直径小于在相同条件下纺丝制造的对照实施例5的过滤器的纤维直径。而且本发明圆筒形过滤器具有优良的过滤精度和耐热性。可以预计,本发明圆筒形过滤器不仅可以在室温条件下使用,而且也可作为高温过滤的过滤器及需经加热消毒的食品或医疗用过滤器。
与此相反,对照实施例5的圆筒形过滤器具有极大的纤维直径并显示差的过滤精度及耐热性。因为该过滤器耐热性差,可以预期该过滤器不能应用于食品和医疗领域,即使是在消毒处理后的过滤操作。
实施例6
通过与上述实施例4相同的方法制造熔喷超细纤维熔粘非织造织物,以轧光机热处理代替空气贯流式加热处理。与实施例4相同的聚丙烯树脂在325℃纺丝温度下通过挤出机挤出。从喷丝板挤出的树脂由加热空气(400℃,压力1.6千克力/厘米2)的导引,喷射在网带传送机型纤维网收集器上,从而以熔喷法制得了基准重量为约25克/米2的超细纤维网。借助卷绕设备连续地卷绕纤维网。纤维网利用纺丝时自身的热量而熔粘成形为非织造织物。
利用轧光设备对非织造织物状材料进行135℃的热处理,从而得到纤维平均直径为0.4毫米、20℃的强度为0.90千克力/5厘米及80℃的强度为0.75千克力/5厘米(折算到伸长5%时的基准重量为20克/米2)的熔粘非织造织物。
因为该非织造织物是多孔的并具有较小的纤维直径和较低的耐热性,所以可以预期,该非织造织物可用作蓄电池隔离板。也可预期该非织造织物经后处理如缠绕或折叠后可用作过滤器等。
实施例7
利用上述实施例6制得的非织造织物成形圆筒形过滤器。将非织造织物围绕在一个由多孔耐热树脂成形的中空支撑材料的四周,从而制得内径为30毫米,外径为70毫米,长为250毫米的圆筒形过滤器。过滤器中非织造织物的端部通过热封粘合4毫米宽。
该过滤器的过滤精度为0.6微米,抗压强度为10或10以上并具有优良的耐热性。
如上所述,本发明的圆筒形过滤器具有优良的过滤精度和耐热性。可以预期,本发明的圆筒形过滤器不仅可在室温下使用,而且也可作高温过滤的过滤器及需经加热消毒的食品或医疗用过滤器。
实施例8
采用实施例3制得的相同聚丙烯树脂,以实施例3所述的相同方法制造含纺粘长丝的非织造织物。树脂在230℃的纺丝温度下,从挤出机熔融挤出通过喷丝板孔喷丝。由此挤出的树脂经空气吸丝管式牵引器以3214米/分钟牵引而制得纤维,然后借助空气流使纤维喷在网带传送机上。该喷丝空气是由安装在传送机网带下方的排放装置而抽吸排放的。由此制得的长丝纤维网的单纤维细度为1.4d/f。然后,用压纹辊热压机对长丝纤维网进行142℃热压处理,得到了纤维相互热粘合的长丝非织造织物。该非织造织物的基准重量为21克/米2。依据其基准重量算得的纵向强度为8千克力/5厘米。该非织造织物在25℃、纵向伸长5%时的抗拉强度为2.41千克力/5厘米,而80℃、纵向伸长5%时的抗拉强度为2.24千克力/5厘米。
这种非织造织物具有优良的高温5%伸长下的抗拉强度。
对照实施例6
重复对照实施例2的步骤,只是制造聚丙烯时添加1,3-双(叔丁基-过氧化并丙基)苯的量为0.02%,从而制得一种树脂。以与实施例3相同的方法,利用该树脂制造含纺粘长丝的非织造织物。
在230℃纺丝温度下,将树脂纺丝,并用空气吸丝管式牵引器以1607米/分牵引速度牵引丝束。由此得到了单纤维细度为2.8d/f的长丝纤维网。同样,在142℃下对纤维网进行热处理。
该非织造织物的基准重量为21克/米2,依据其基准重量算得的纵向强度为5.55千克力/5厘米。该非织造织物在25℃、纵向伸长5%时的抗拉强度为1.75千克力/5厘米,而在80℃、纵向伸长5%时的抗拉强度为1.23千克力/5厘米。该非织造织物在高温和低温下的5%伸长时的抗拉强度都低于上述实施例8的非织造织物。尤其在高温下,该非织造织物的5%伸长时抗拉强度较低。
实施例9
除采用包括两台挤出机和孔径为0.6毫米的芯皮型多组分喷丝板的多组分纺丝设备外,其余按实施例1的制造方法来制造热熔粘合的复合纤维。实施例1中制造的聚丙烯树脂用作外皮组分,而熔点为255℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯作为内芯组分。纺丝是在纺丝温度为305℃及熔体挤出速率为429米/分钟条件下进行的,由此得到了内芯组分与外皮组分重量比为4∶6(复合比率),且其单纤维强度为7.2d/f的未拉伸皮芯型复合纤维。在拉伸辊温度为105℃、拉伸比为4.1条件下拉伸这些纤维;用卷曲机使纤维卷曲成15个卷曲数/25毫米;然后将纤维切断成单纤维细度为1.8d/f、纤维长度为51毫米的短纤维。这些纤维的单纤维强度为5.2克力/旦,伸长率为41%及初始抗拉伸性为43克力/旦。
对这些短纤维进行梳理、用压纹辊热压设备对其进行热压处理以及进行如实施例1那样的处理,从而得到两种经受不同温度热压处理的非织造织物。
一种经受136℃热压处理的非织造织物的基准重量为20克/米2、纵向强度为6.5千克力/5厘米。另一种经受142℃热压处理的非织造织物的基准重量为20克/米2、纵向强度为6.85千克力/5厘米。
上述复合纤维在不低于外皮组分软化点和不高于内芯组分熔点的温度进行热处理而对该纤维实施热熔粘合。此外,该复合纤维具有优良的单纤维强度和初始抗拉伸性。而且,由这些复合纤维经低温和高温热处理制成的热熔粘合非织造织物都具有高的强度和优良的柔软度。然而,在喷丝板附近已观察到稍许烟雾。
实施例10
用实施例9已经过136℃热压粘合的非织造织物制造吸水性物品。
一种成人用一次性尿布,其表面材料是用实施例7制得的非织造织物替代的。该一次性尿布包含由基准重量21克/米2的聚丙烯纺粘非织造织物制的外表面材料、含纸浆和高吸水性树脂的吸水性材料以及由聚乙烯微孔膜制的底衬材料,其中吸水性材料用纸浆制的薄纸包绕。沿表面材料与底衬材料的周围边缘部位是经热封的。
将上述纸尿布的表面材料换下,代之以实施例9制成的非织造织物叠放其上。沿尿布与腿部接触处的开口的每一周边,在底衬材料与表面材料之间嵌入平铺状的三束聚氨酯弹性纤维条,沿周边的内表面材料与外表面材料是经热压而相互粘合的。用剪刀剪去表面材料边缘无用的突出部分,从而制得由复合纤维制的热熔粘合非织造织物纸尿布。纸尿布与腿部接触处是成弓形的。由此制得的纸尿布是一种优良的成人用一次性纸尿布,它的表面材料具有高强度。而且纸尿布的很柔软表面材料可提供柔软接触。
对照实施例7
用实施例10相同的方法,利用对照实施例6制得的非织造织物制造一次性尿布。但是,由此制得尿布的触感是硬的,因为这种非织造织物已局部地变成薄膜状。
实施例11
由两台挤出机与孔径为1.0毫米皮芯型多组分喷丝板、热水浴以及一台拉伸机组成的复合单丝制造设备制造复合单丝。
以实施例1中制得的聚丙烯树脂作为外皮组分,以熔点为255℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯作为内芯组分。纺丝是在纺丝温度为300℃、水浴温度为34℃条件下进行的,从而得到单纤维细度为1750d/f的未拉伸复合单丝。在第一和第二拉伸辊温度为105℃、热水浴温度为96℃及拉伸比为7.0的条件下将未拉伸纤维拉伸制成复合单丝。由此制得的单丝的内芯组分与外皮组分之重量比为4∶6,单纤维细度为251d/f,单纤维强度7.1克力/旦,伸长率为32%以及初始抗拉伸性为46克力/旦。而且该单纤维的80℃初始抗拉伸性为39克力/旦。
这些复合单丝具有热熔粘合性,高强度以及优良的初始抗拉伸性,尤其是高温的初始抗拉伸性。
对照实施例8
用实施例11相同的方法,利用对照实施例1制造的聚丙烯及实施例11所用的聚对苯二甲酸乙二醇酯,在与实施例11的条件,包括纺丝温度、复合比及拉伸条件都相同的情况下制造皮芯型复合单丝。
这些复合单丝的单纤维细度为252d/f,单纤维强度为4.3克力/旦,伸长率52%、20℃时初始抗拉伸性为31克力/旦以及80℃时初始抗拉伸性为22克力/旦。
这些复合单丝的强度是低的,室温和高温的初始抗拉伸性都是差的。
实施例12
采用包括一台织机、空气贯流式加热器及一台同类机械的网眼织物制造设备,制造一种纤维接触点在热作用下相互熔粘的网状物,制造方法如下:
采用实施例11制得的单长丝作为经纱和纬纱以织成织造密度为9根经纱/50毫米和9根纬纱/50毫米的网眼织物。将织物加热到155℃,使网眼中纤维接触点相互熔粘而成网格。织造和热熔粘合的热处理是连接操作的。
由此制得的网眼织物的纵向强度为9.75千克力/5厘米。
据认为,这种网眼织物能很有效地用作中间材料,如农用房屋的覆盖材料,及土木工程用防护网和过滤器。
对照实施例9
用实施例12相同方法制造网眼织物。
由此制得的网眼织物的纵向强度为5.85千克力/5厘米。
因为本对照实施例网眼织物的强度较低,所以该网眼织物不考虑用于如需高强度的结构材料的领域及用作在长时间内需反复地覆盖、移去的农用温室覆盖材料。表1(1/2)
实施例与对照实施例 实施例1 实施例2 实施例9 实施例11
物理性能 1)等规分数(mmmm)     0.974     0.974     0.974     0.974
2)间规分数(rrrr)     0.001     0.001     0.001     0.001
3)奇异键(mol%)     0.03     0.03     0.03     0.03
4)端双键     ND     ND     ND     ND
5)重均分子量(Mw×10-1)     21.8     21.8     21.8     21.8
6)分子量分布(Mw/Mn)     2.4     2.4     2.4     2.4
评价 熔点(℃)     163.6     163.6     163.6     163.6
纤维性能 纤度(d/f)     2.2     2.1     1.8     251
单丝强度(gf/d)     2.5     7.6     5.2     7.1
初始抗拉伸性(gf/d)     21     39     43     46
初始抗拉伸性(gf/d:80℃)      -     32       -     39
非织造织物性能 强度(kgf/5cm:加工温度136℃)     7.61     8.47     6.50     -
强度(kgf/5cm:加工温度142℃)     7.92     8.61     6.85     -
柔软度(加工温度136℃)     0     0     0     -
柔软度(加工温度142℃)     0     0     0     -
烟雾     无     无    稍有    稍有
表1(2/2)
实施例与对照实施例 对照实施例1 对照实施例2 对照实施例3 对照实施例8
物理性能 1)等规分数(mmmm)     0.954     0.955     0.954     0.954
2)间规分数(rrrr)     0.005     0.005     0.005     0.005
3)奇异键(mol%)     ND     ND     ND     ND
4)端双键     ND     ND     ND     ND
5)重均分子量(Mw×10-1)     21.6     19.9     21.6     21.6
6)分子量分布(Mw/Mn)     5.4     2.5     5.4     5.4
评价 熔点(℃)     165.0     164.5     165.0     165.0
纤维性能 纤度(d/f)     2.2     2.2     2.6     252
单丝强度(gf/d)     1.4     1.2     4.7     4.3
初始抗拉伸性(gf/d)     10     9     28     31
初始抗拉伸性(gf/d:80℃)      -      -     17     22
非织造织物性能 强度(kgf/5cm:加工温度136℃)     6.30     6.30     7.20     -
强度(kgf/5cm:加工温度142℃)     4.39     2.11     3.49     -
柔软度(加工温度136℃)     Δ     Δ     X     -
柔软度(加工温度142℃)     X     X     X     -
烟雾    发生    发生    发生    发生
表2(1/2)
实施例与对照实施例 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
物理性能 1)等规分数(mmmm)     0.962     0.962     0.962     0.962
2)间规分数(rrrr)     0.002     0.002     0.002     0.002
3)奇异键(mol%)     0.09     0.09     0.09     0.09
4)端双键     ND     ND     ND     ND
5)重均分子量(Mw×10-1)     13.8     13.8     13.8     13.8
6)分子量分布(Mw/Mn)     2.0     2.0     2.0     2.0
评价 熔点(℃)     161.9     161.9     161.9     161.9
纤维直径(μm)     1.5     -     0.4     0.6
非织造织物性能 强度(kgf/5cm:伸长率5%,25℃)     1.65     -     0.90      -
强度(kgf/5cm:伸长率5%,80℃)     1.59     -     0.75      -
纤维性能 内层纤维直径(μm)     -     7.8     -     0.4
中层纤维直径(μm)     -     0.8     -     0.4
外层纤维直径(μm)     -     8.8     -     0.4
过滤精度     -     1     -     0.6
抗压强度(kgf/cm2)     -  10或10以上     - 10或以上
耐热性     O     O     O     O
表2(2/2)
实施例与对照实施例 对照实施例4     对照实施例5
物理性能 1)等规分数(mmmm)     0.955     0.955
2)间规分数(rrrr)     0.005     0.005
3)奇异键(mol%)     ND     ND
4)端双键     ND     ND
5)重均分子量(Mw×10-1)     14.2     14.2
6)分子量分布(Mw/Mn)     2.5     2.5
评价 熔点(℃)     164.5     164.5
纤维直径(μm)     1.53       -
非织造织物性能 强度(kgf/5cm:伸长率5%,25℃)     1.31 -
强度(kgf/5cm:伸长率5%,80℃)     0.92       -
纤维性能 内层纤维直径(μm)        -     15.9
中层纤维直径(μm)        -     5.1
外层纤维直径(μm)        -     16.4
过滤精度        -     8
抗压强度(kgf/cm2)        -     10或10以上
耐热性     差     差
表3
实施例与对照实施例     实施例3 实施例8 对照实施例6
物理性能 1)等规分数(mmmm)     0.962     0.962     0.954
2)间规分数(rrrr)     0.002     0.002     0.005
3)奇异键(mol%)     0.09     0.09     ND
4)端双键     ND     ND     ND
5)重均分子量(Mw×10-1)     19.0     19.0     19.9
6)分子量分布(Mw/Mn)     2.0     2.0     2.5
评价 熔点(℃)     161.9     161.9     164.5
纤度(d/f)     1.1     1.4     2.8
非织造织物性能 强度(kgf/5cm:伸长率5%,25℃)     2.70     2.41     1.75
强度(kgf/5cm:伸长率5%,80%)     2.43     2.24     1.23
强度(kgf/5cm:加工温度:142℃)     8.55     8.00     5.55
工业适用性
本发明纤维在熔粘加工期间,尤其在纤维加工成产品过程中具有优良的耐热性。本发明纤维由于采用特定聚丙烯作为一种原材料,与含相同比例常规聚丙烯的纤维相比,该聚丙烯的加入而使本发明纤维的耐热性得到改善。例如,本发明纤维可用作需要耐热的、而常规聚丙烯纤维已限制使用的过滤器。而且,由该纤维制得的非织造织物的强度及柔软度是很优良的,因此本发明纤维适用作妇女卫生巾、一次性纸尿布等的表面材料,且本发明纤维与含常规聚丙烯的纤维相比较还具有广泛的适用性。

Claims (12)

1.一种由作为至少一种原材料的聚丙烯形成的纤维,其中该聚丙烯经NMR谱确证:(a)等规五单元组分数(mmmm)为0.950-0.995,(b)间规五单元组分数(rrrr)为0-0.004,(c)因2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键含量为0-0.3(摩尔)%以及(d)不存在端双键,和(e)重均分子量(Mw)为50000-1000000及(f)重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)为1.5-3.8。
2.根据权利要求1的纤维,其中聚丙烯中(a)等规五单元组分数(mmmm)为0.960-0.995,(b)间规五单元组分数(rrrr)为0-0.004及(c)由于2,1-插入反应和1,3-插入反应产生的不同键含量为0-0.2(摩尔)%。
3.根据权利要求1的纤维,其中聚丙烯是采用至少一种选自二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合铪与二甲基亚甲硅烷基(2,3,5-三甲基环戊二烯基)(2′,4′,5′-三甲基环戊二烯基)·二氯合锆的催化剂制造的。
4.根据权利要求1的纤维,其中聚丙烯的熔点为160-168℃。
5.根据权利要求1-4任一项的纤维,其中纤维是一种含聚丙烯作为一种组分的复合纤维。
6.一种非织造织物,其中,采用根据权利要求1-5任一项的纤维。
7.根据权利要求6的一种非织造织物,其中非织造织物是通过纺粘法制得的长纤维非织造织物。
8.根据权利要求6的非织造织物,其中非织造织物是通过熔喷法制得的长纤维非织造织物。
9.一种针织织物,其中,采用根据权利要求1-5任一项的纤维。
10.一种过滤器,其中,采用根据权利要求1-5任一项纤维。
11.一种过滤器,其中,采用根据权利要求6-8任一项非织造织物。
12.一种部分采用根据权利要求6-8任一项非织造织物的吸收性物品。
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