ТЕРМОАДГЕЗИОННОЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОЕ ВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
THERMOADHESIVE DOUBLE-COMPONENT FIBRE AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, которое обладает низким модулем и представляет собой самоудлиняющееся при термической адгезии волокно и которое при формировании в термоадгезионный нетканый материал мягкое на ощупь.
Уровень техники
В общем, термоадгезионное двухкомпонентное волокно, такое как типичное термоадгезионное двухкомпонентное волокно с сердцевиной/оболочкой, которое включает термоадгезионный компонент смолы в качестве оболочки и волокнообразующий компонент смолы в качестве сердцевины, применяют в качестве нетканого материала путем образования из волокон полотна с помощью метода прочесывания, аэродинамического метода или метода влажного отлива листа, и затем расплавления термоадгезионного компонента смолы с помощью сушки горячим воздухом или с помощью горячей прокатки для формирования посредством этих способов соединения между волокнами с получением нетканого материала. В особенности, в этом способе не применяют связующее вещество, включающее органический растворитель, и его преимущество заключается в том, что количество вредного вещества, такого как выходящего из волокна органического растворителя, незначительно. Кроме того, поскольку этот способ обладает другими значительными преимуществами, а именно высокой технологичностью и сниженной себестоимостью, то волокно широко применяют в качестве волокнистой структуры, такой как волокнистые подушки (жесткий хлопок) и маты для кроватей, и в качестве нетканых изделий.
Главным образом, требуется, чтобы термоадгезионное нетканый материал, обычно применяемый для изделий, используемых в гигиенических целях, таких как бумажные пеленки и гигиенические салфетки, обладал мягкостью и драпируемостью такой, как у ткани, и имел достаточную, но не такую, как у бумаги, объемность, поскольку нетканое изделие могут применять в прямом контакте с кожей потребителей. Ранее проводились постоянные исследования нетканых материалов, обладающих такими характеристиками.
В качестве одного из способов термического склеивания полотна, полученного из термоадгезионных волокон, известен способ горячего проката, включающий термическое прессование, размягчение части полотна с помощью валика для тиснения и его склеивание. В соответствии с этим способом нетканый материал может легко образовывать складки на границе между термоплавкой областью и нетермоплавкой областью, и полученный нетканый материал может обладать отличной драпируемостью. Однако, поскольку волокна прессуют и расплющивают, термоплавкая часть может стать жесткой и может потерять объемность нетканого материала, и, следовательно, полученный нетканый материал может на ощупь стать похожим на бумагу.
С другой стороны, в качестве другого способа термического склеивания полотна, полученного из термоадгезионных волокон, существует способ продувки воздухом, который включает направление струи горячего воздуха на все полотно, для того, чтобы таким путем размягчить или расплавить места пересечения волокон. В соответствии с этим методом, примененный горячий воздух пропускают через полотно, что приводит в некоторой степени к потере объемности полотна как такового, и, следовательно, полученный нетканый материал становится громоздким, не имеющим частично отвержденной области, и его поверхность на ощупь становится гладкой. С другой стороны, при сгибании нетканого материала, он может иметь нерегулярные складки и может потерять драпируемостью.
Для решения этих проблем описан способ в приведенном (ссылка 1) патенте. В частности, в соответствии со способом высокоскоростного формования, индекс ориентации термоадгезионного компонента смолы должен быть равен не более 25%, и индекс ориентации волокнообразующего компонента смолы должен быть равен, по меньшей мере, 40%, создавая, таким образом, термоадгезионное двухкомпонентное волокно, имеющее высокую прочность точечного слипания, которое растапливается-расплавляется при пониженной температуре и имеет небольшую степень термической усадки. Раскрытая технология включает склеивание смешанного полотна из термоадгезионных двухкомпонентных волокон и нетермоадгезионных волокон в соответствии со способом продувки воздухом, с получением, таким образом, нетканого материала, обладающего драпируемостью и объемностью и обладающего достаточной для нетканого материала прочность. Однако в данном способе получения основных волокон, устойчивость процесса в способе высокоскоростного формования не может быть признана достаточной, и выход в этом способе низкий. Дополнительно, принимая во внимание свойство полученных основных волокон, можно сказать, что их экономические характеристики не удовлетворительны и что по-прежнему существует много серьезных проблем при коммерческом производстве основных волокон в соответствии со способом высокоскоростного формования. Кроме того, в случае, когда термоадгезионный нетканый материал формируют только из термоадгезионных двухкомпонентных волокон, число склеенных точек пересечения в нетканом материале может возрасти, и, следовательно, будет трудно получить мягкий на ощупь нетканый материал и может быть получен нетканый материал, обладающий плохой драпируемостью. Следовательно, в общем, в целях снижения числа склеенных точек пересечения примешивают нетермоадгезионные волокна для получения нетканого материала, но в этом случае, поскольку число склеенных точек пересечения в нетканом материале снижается, может снизиться и прочность нетканого материала. Следовательно, прочность нетканого материала и его мягкость на ощупь не могут быть всегда на достаточном уровне.
Дополнительно, пример, который бы продемонстрировал термоадгезионное двухкомпонентное волокно, в котором компонент сердцевины представляет собой волокнообразующий компонент смолы и компонент сердцевины представляет собой полиэтилентерефталат (в дальнейшем в этом документе обозначенный как PET), не был раскрыт в патенте (ссылка 1). Если компонент сердцевины термоадгезионного двухкомпонентного волокна представляет собой PET, то температура плавления компонента сердцевины в волокне может быть существенно выше, чем температура плавления компонента оболочки волокна, по сравнению с термоадгезионным двухкомпонентным волокном, в котором компонент сердцевины представляет собой полипропилен (в дальнейшем в этом документе обозначенный как РР), и, следовательно, термоадгезионная прочность полученного нетканого материала может быть дополнительно усовершенствована. Кроме того, поскольку двухкомпонентное волокно, в котором компонент сердцевины представляет собой PET, относительно высокотвердое, существует потенциальная возможность получить из него нетканый материал, обладающий значительной объемностью. Однако если даже двухкомпонентные волокна, невытянутые при низкой степени вытяжки, или невытянутые двухкомпонентные волокна, раскрытые в ссылке на патент 1, формируют в нетканые изделия, термическая усадка изделий все еще остается большой, поскольку примененная ориентация кристалличности компонента сердцевины двухкомпонентного волокна недостаточна. Кроме того, если высокоскоростное формование, раскрытое в ссылке на патент 1, применяют к двухкомпонентному волокну, в котором компонент сердцевины представляет собой PET, то температура плавления компонента оболочки двухкомпонентного волокна должна обязательно возрасти в соответствии с температурой плавления компонента сердцевины двухкомпонентного волокна при прядении волокон с целью предупреждения быстрого отвердевания компонента сердцевины. Это включает и проблему частого обрыва волокна при прядении, поскольку полимер, составляющий компонент оболочки, может разрушаться и вытяжка на прядильной машине может быть большой (Ссылка на патент 1) JP-A-2005-350836.
Раскрытие изобретения
Изобретение выполняют с применением технологий, основанных на вышеупомянутом известном уровне техники, и его целью является обеспечение способа получения низкомодульного, самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, включающего полиэтилентерефталат в качестве волокнообразующего компонента смолы этого волокна, из которого существует возможность получить нетканый материал или волокнистую структуру, которые обладают высокой адгезионной прочностью и представляют собой объемные и хорошо драпируемые изделия.
Авторы настоящего изобретения с целью поиска решения вышеупомянутых проблем тщательно исследовали и, в результате, изобрели способ получения низкомодульного, самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, которое включает PET в качестве волокнообразующего компонента смолы, и которое удовлетворяет требованию высокой адгезионной прочности, достаточной объемности и драпируемости, при использовании кристаллической (прозрачной) термопластичной смолы, обладающей пониженной, по меньшей мере, на 20°С температурой плавления, по сравнению с PET, применяемом в качестве термоадгезионного компонента смолы волокна, и вытягивание в холодном состоянии невытянутых прядильных волокон, полученных при скорости формования не выше чем 1300 м/мин, в от 1,05 раз до 1,30 раз в условиях без нагревания или с охлаждением в охладителе, с последующим их релаксацией и термической усадкой при температуре повышенной, по меньшей мере, на 10°С, по сравнению как с температурой стеклования термоадгезионного компонента смолы, так и с температурой стеклования волокнообразующего компонента смолы.
Более точно, вышеупомянутые проблемы могут быть решены с помощью изобретения способа получения самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, которое включает волокнообразующий компонент смолы и термоадгезионный компонент смолы, и которое характеризуется тем, что волокнообразующий компонент смолы включает полиэтилентерефталат (PET), что термоадгезионный компонент смолы включает кристаллическую термопластичную смолу, обладающую температурой плавления, сниженной, по меньшей мере, на 20°С, по сравнению с температурой плавления волокнообразующего компонента смолы, и что его относительное удлинение при разрыве равно от 130 до 600%, его прочность на разрыв при 100%-ном растяжении равна от 0,3 до 1,0 сН/дтекс и его усадка при обработке горячим воздухом при 120°С равна меньше, чем -1%. Кроме того, вышеупомянутые проблемы могут быть решены с помощью способа получения термоадгезионное двухкомпонентное волокна изобретения, который включает вытягивание в холодном состоянии невытянутой нити бикомпонентного волокна, полученного при скорости формования не выше чем 1300 м/мин, в от 1,05 до 1,30 раз, и затем его релаксацию и термическую усадку при температуре выше, по меньшей мере, на 10°С, по сравнению с как с температурой стеклования термоадгезионного компонент смолы, так и с температурой стеклования волокнообразующего компонента смолы.
Нетканый материал, образованный из низкомодульного, самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, может быть мягким на ощупь, на основании низкомодульной характеристики и способности к самоудлинению его термоадгезионного двухкомпонентного волокна. Кроме того, нетканый материал может обладать высокой адгезионной прочностью, характерной для термоадгезионного нетканого материала, образованного только из термоадгезионного двухкомпонентного волокна.
Лучший способ осуществления изобретения
Воплощения изобретения детально раскрыты в дальнейшем в этом документе. Во-первых, изобретение представляет собой способ получения двухкомпонентного волокна, включающего волокнообразующий компонент смолы и термоадгезионный компонент смолы. Точнее, изобретение представляет собой способ получения низкомодульного, самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, которое включает PET, в качестве волокнообразующего компонента смолы этого волокна, и кристаллическую термопластичную смолу, обладающую температурой плавления, сниженной, по меньшей мере, на 20°С, по сравнению с температурой плавления PET, применяемого в качестве термоадгезионного компонента смолы этого волокна. Если разница в температуре плавления между PET и термоадгезионным компонентом смолы меньше, чем 20°С, то это неблагоприятно, поскольку волокнообразующий компонент смолы также может быть расплавлен на стадии расплавления и склеивания термоадгезионного компонента смолы и, следовательно, нетканый материал или волокнистая структура, обладающие высокой адгезионной прочностью не могут быть получены. Предпочтительно, разница в температуре плавления варьирует от 20 до 180°С.
Применяя известный способ расплавления и фильеру для двухкомпонентного волокна, двухкомпонентное волокно может быть изготовлено путем получения невытянутой нити волокна при скорости формования от 100 до 1300 м/мин, последующего его вытягивания в холодном состоянии на от 1,05 до 1,30 раз, и дополнительно его релаксации и термической усадки при температуре выше, по меньшей мере, на 10°С, по сравнению как с температурой стеклования (в дальнейшем в этом документе этот термин обозначен как Tg) PET и Tg термопластичной кристаллической смолы, из которой состоит термоадгезионный компонент смолы, и сниженной, по меньшей мере, на 10°С, по сравнению с температурой плавления термоадгезионного компонента смолы, предпочтительно при температуре выше, по меньшей мере, на 20°С, по сравнению с Tg двух, сниженной, по меньшей мере, на 20°С, по сравнению с температурой плавления термоадгезионного компонент смолы. Конкретно, температура, которая выше, чем обе Tg PET и Tg термопластичной кристаллической смолы термоадгезионного компонента смолы, во многих случаях, представляет собой температуру, которая выше, чем Tg PET (примерно 70°С). Следовательно, предпочтительно, чтобы релаксация и обработка с целью термической усадки были эффективными при температуре не ниже, чем 80°С, более предпочтительно, не ниже, чем 90°С. Еще более предпочтительна температура не ниже, чем 100°С. Релаксация и обработка с целью термической усадки может быть достигнута в горячем воздухе или в горячей воде. По этой причине, в изобретении температура плавления кристаллической термопластичной смолы, которая составляет термоадгезионный компонент смолы, снижена, по меньшей мере, на 20°С, по сравнению с температурой плавления PET, так как оговаривалось выше, и, следовательно, Tg термопластичной кристаллической смолы, которая составляет термоадгезионный компонент смолы, по большей части ниже, чем Tg PET. Если температура при релаксации и обработке с целью термической усадки ниже, чем упомянутый выше температурный диапазон, то это неблагоприятно, поскольку усадка при термической адгезии двухкомпонентного волокна может возрасти. Если температура при релаксации и обработке с целью термической усадки значительно превышает температурный диапазон, то смола термоадгезионного компонента смолы может размягчиться до псевдорасплава. Релаксация и обработка с целью термической усадки могут быть достигнуты в соответствии со способом продвижения невытянутого жгута, проходящего через горячий воздуха совсем без давления, или в соответствии со способом его форсированной подачи в горячем воздухе при от 0,5 до 0,85 раз, не прикладывая к этому давления.
Хотя вышеупомянутые релаксация и обработка с целью термической усадки слабовытянутого волокна может приводить к образованию кристаллов, имеющих ось, наклоненную в случайных направлениях по отношению к направлению оси волокна, в то время когда усадка происходит в направлении оси волокна в результате остаточного напряжения в нем. Дополнительно, если волокно нагревают, то затем кристаллический размер кристаллов, которые его составляют, вырастает, и, следовательно, если кристаллы, расположенные близко друг к другу, сохраняются в контакте друг с другом, то размер кристаллов может дополнительно возрасти. Следовательно, может существовать такое явление, при котором волокно, по-видимому, удлинится. Это явление определяют как самоудлинение, и двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, проявляет способность к самоудлинению.
Это явление более выражено при высокоскоростном формовании при скорости формования не ниже чем 2000 м/мин. В исследованиях авторов настоящего изобретения было обнаружено, что если невытянутую нить, полученную при скорости формования не выше чем 1300 м/мин, вытягивают при небольшой степени вытяжки и затем подвергают релаксации и термической усадке, тогда степень ее самоудлинения может быть увеличена, и настоящее изобретение было достигнуто. Например, в случае, когда двухкомпонентное волокно с сердцевиной/оболочкой, в котором компонент сердцевины представляет собой PET (характеристическая вязкость: IV=0,64 дл/г), и компонент оболочки представляет собой полиэтилен высокой плотности (MFR=20 г/10 мин), получают при скорости формования, равной 1150 м/мин, степень самоудлинения волокна вырастает, если степень вытяжки выше чем в 1,00 раз, и степень его самоудлинения достигает максимального уровня, если степень вытяжки равна 1,20 раза. Для того чтобы способность к самоудлинению волокна была выражена, ключевым моментом является возможность сохранить ориентированность составляющих волокно кристаллов неупорядоченной по отношению к оси волокна, перед тем, как кристаллы утолщаются, и, следовательно, для этого лучше, чтобы волокно было подвергнуто более значительной усадке перед кристаллизацией. Следовательно, на стадии его вытягивания, если волокно вытягивают методом холодного вытягивания в от 1,05 до 1,30 раз при температуре вытягивания, которая дополнительно снижена, по сравнению с температурой вытягивания при горячем вытягивании, которое проводят с помощью горячей воды, пара или пластинчатого нагревателя, то остаточная деформация в аморфной части волокна может быть увеличена путем ингибирования ориентационной кристаллизации с помощью вытягивания, и, следовательно, это благоприятно для получения двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения. "Вытягивание в холодном состоянии" так как обозначено в этом документе, представляет собой не только вытягивание при комнатной температуре, но также вытягивание в атмосфере, охлажденной определенно до температуры ниже, чем комнатная температура. Конкретно, этот термин включает способ вытягивания без нагревания при комнатной температуре, или в охладителе, охлажденном до температуры ниже, чем комнатная температура. Более конкретно, предпочтителен способ вытягивания в холодном состоянии в воздухе или вытягивание в холодной водяной бане. Охладитель включает не только воздух и воду, упомянутые выше, но также пары, такие как инертные газы, азот или углекислый газ, инертные по отношению к волокнообразующему компоненту смолы и термоадгезионному компоненту смолы, которые образуют двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, которые не приводят к их набуханию или растворению, а также другие жидкости, такие как различные масла, не растворяющие PET и термоадгезионный компонент смолы; и из них может быть выбран подходящий охладитель. Температура охладителя при вытягивании в холодном состоянии может быть от 0 до 30°С, предпочтительно от 10 до 25°С.
Следовательно, для того чтобы степень самоудлинения при 120°С двухкомпонентного волокна могла стать больше чем 1,0%, или то есть усадка сухим жаром при 120°С двухкомпонентного волокна могла стать меньше чем -1,0%, и чтобы прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна могла стать от 0,3 до 1,0 сН/дтекс, степень вытяжки должна упасть в диапазоне от 1,05 до 1,30 раз. Если степень вытяжки будет ниже чем в 1,05 раз, то прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна может быть не больше чем 1,0 сН/дтекс, но степень его самоудлинения будет меньше чем 1,0%, и волокно цели изобретения не достигло. Если степень вытяжки будет больше чем в 1,30 раз, то прочность на разрыв при 100%-ном растяжении будет более чем 1,0 сН/дтекс. Если полотно формируют полностью из термоадгезионного нетканого материала, из 100-процентных термоадгезионных двухкомпонентных волокон этого типа, то нетканый материал может не обладать отличной драпируемостью, которая представляет собой цель изобретения. Если волокно вытягивают при вышеупомянутой степени вытяжки, то температура вытягивания предпочтительно ниже; и если в качестве охладителя применяют холодную воду, то температура вытягивания более предпочтительно равна от 0°С до 25°С. Операция вытягивания при такой низкой температуре вносит значительный вклад в увеличение термической усадки полученного двухкомпонентного волокна, так как кристаллизацию волокна, связанную с ориентацией, и образование тепла можно предотвратить удалением тепла, генерируемого двухкомпонентным волокном в процессе вытягивания. Как было указано выше, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, должна быть от 0,3 до 1,0 сН/дтекс. Если прочность на разрыв при 100%-ном растяжении меньше чем 0,3 сН/дтекс, то это неблагоприятно, поскольку прочность на разрыв нетканого материала может быть недостаточной и текстура нетканого материала может ухудшиться; и если она будет больше чем 1,0 сН/дтекс, то это также неблагоприятно, поскольку способность к самоудлинению и мягкость (драпируемостью) может быть плохой.
В способе получения двухкомпонентного волокна настоящего изобретения скорость формования должна быть не больше чем 1300 м/мин, предпочтительно не больше чем 1200 м/мин, еще более предпочтительно от 100 до 1100 м/мин. Если скорость формования выше чем 1300 м/мин, то ориентация невытянутой нити может возрасти, но эффект выраженности высокой степени самоудлинения, полученный с помощью слабого вытягивания, которое представляет собой характерную особенность двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, может снизиться.
Что касается его профиля, то низкомодульное, самоудлиняющееся термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, может быть любой формы из ламинированных параллельно двухкомпонентных волокон, состоящих из волокнообразующего компонента смолы и термоадгезионного компонента смолы, или из двухкомпонентного волокна, сформированного по принципу сердцевина/оболочка, в котором компонент сердцевины представляет собой волокнообразующий компонент смолы и компонент оболочки представляет собой термоадгезионной компонент смолы. Однако предпочтительным является волокно из двухкомпонентных волокон, сформированных по принципу сердцевина/оболочка, в котором компонент сердцевины представляет собой волокнообразующий компонент смолы и компонент оболочки представляет собой термоадгезионный компонент смолы, поскольку термоадгезионный компонент смолы может быть расположен во всех направлениях, вертикальных по отношению к направлению оси волокна. Двухкомпонентное волокно с сердцевиной и оболочкой включает концентрическое двухкомпонентное волокно с сердцевиной и оболочкой и эксцентрическое двухкомпонентное волокно с сердцевиной и оболочкой.
Для термоадгезионного компонента смолы должна быть выбрана кристаллическая термопластичная смола. Если для этого выбирают аморфную термопластичную смолу, то цепи молекул, ориентированные в процессе формования, могут быть при расплавлении дезориентированы и, следовательно, в связи с этим волокно может получить значительную усадку. Полиолефиновая смола и кристаллический сополиэфир представляют собой предпочтительные примеры кристаллической термопластичной смолы.
Примеры полиолефиновой смолы представляют собой кристаллические полиолефиновые смолы, такие как кристаллический полипропилен, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен средней плотности, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности. Дополнительно, кристаллическая термопластичная смола, составляющая термоадгезионный компонент смолы, может быть представлена сополимером полиолефина, полученным с помощью сополимеризации вышеупомянутого полиолефина, по меньшей мере, с одним ненасыщенным соединением, которое выбирают из этилена, пропилена, бутена-1, пентена-1 или акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты, кротоновой кислоты, изокротоновой кислоты, мезаконовой кислоты, цитраконовой кислоты, или химиковой кислоты, или эфиров или ангидридов этих кислот.
Предпочтительные примеры кристаллического сополиэфира термоадгезионного компонента смолы приведены ниже. Для этого предпочтительны сополиэфиры, полученные с помощью сополимеризации алкилен-терефталата с любой замещенной группой или группой сульфоновой кислота, имеющей ароматические дикарбоновые кислоты, такие как изофталевая кислота, нафталин-2,6-дикарбоновая кислота, 5-сульфоизофталат натрия или 5-сульфоизофталат калия, алифатические дикарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота или себациновая кислота, алициклическая дикарбоновые кислоты, такие как 1,4-циклогексаметилендикарбоновая кислота, о-гидроксиалкилкарбоновая кислота, алифатические диолы, такие как полиэтиленгликоль или политетраметиленгликоль, или алициклические диолы, такие как циклогексамэтилен-1,4-диметанол, для того чтобы образовавшийся сополиэфир мог обладать требуемой температурой плавления. Алкилентерефталат может представлять собой полиэфир, полученный начиная от 1 до 3 комбинаций, которые выбирают из терефталевых кислот или их образующих эфиры производных, взятых в качестве необходимого компонента, дикарбоновой кислоты, и этиленгликоля, диэтиленгликоля, триметиленгликоля, тетраметиленгликоля, гексамэтиленгликоля или их производных, взятых в качестве необходимого компонента, диола. Производное, образующее эфиры, включает низшие диалкиловые эфиры, обладающие от 1 до 6 атомами углерода, и низшие диариловые эфиры, обладающего от 6 до 10 атомами углерода. Предпочтительно, производное, образующее эфиры, представляет собой диметиловый эфир или дифениловый эфир. Желательно, чтобы отношение сополимеризации этих компонентов можно было регулировать в зависимости от того, какие компоненты взяты для сополимеризации, для того чтобы образовавшийся сополимер мог обладать желаемой температурой плавления. Предпочтительно, это отношение варьирует от 5 до 50 мол.%. В изобретении, если волокнообразующий компонент смолы представляет собой PET, то термоадгезионный компонент смолы может быть полимером, смешанным, по меньшей мере, из двух кристаллических термопластичных смол, обладающих такой температурой плавления, которая ниже, чем температура плавления PET, по меньшей мере, на 20°С, и он может содержать аморфную термопластичную смолу и кристаллическую термопластичную смолу, температура плавления которых отличается от температуры плавления PET меньше чем на 20°С, в диапазоне, незначительно перекрывающемся с адгезионной способностью и способностью волокна к усадке при низкой температуре.
Относительное удлинение при разрыве низкомодульного, самоудлиняющегося термоадгезионного двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, должно быть в пределе от 130 до 600%, предпочтительно от 170 до 450%. Если относительное удлинение при разрыве двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, будет меньше чем 130%, то ориентация термоадгезионного компонента смолы будет слишком высока и адгезионная способность волокна может стать плохой и, следовательно, прочность нетканого материала снизится. Если относительное удлинение при разрыве двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, будет больше, чем 600%, то прочность двухкомпонентного волокна значительным образом будет снижена и нельзя будет увеличить прочность термоадгезионного нетканого материала.
Для контроля относительного удлинения при разрыве двухкомпонентного волокна, которое должно попадать в диапазон от 130 до 600%, в этом документе применяют способ, в котором соответствующим образом выбирают диаметр отверстия форсунки, через которое полимер формуют и скорость формования, хотя выбор зависит от типа комбинируемых полимеров и от вязкости их расплава. Прежде всего, более эффективно выбирать соответствующую скорость формования. Дополнительно в изобретении, для того чтобы относительное удлинение при разрыве снижалось контролируемым образом в рамках вышеупомянутого диапазоне, желательно, чтобы скорость формования контролировали в диапазоне от 100 до 1300 м/мин, несмотря на зависимость от типа полимеров и их сочетания. Если скорость формования выше, то относительное удлинение при разрыве может быть меньше; и если скорость формования ниже, то относительное удлинение при разрыве может быть выше.
Низкомодульное, самоудлиняющееся термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, характеризуется тем, что его усадка при обработке сухим жаром при 120°С меньше, чем -1,0%. Конкретно не определенный, самый нижний предел усадки после обработки сухим жаром может быть -20,0% или около этого. Если получают термоадгезионный нетканый материал, то двухкомпонентные волокна в нем могут самоудлиняться перед термической адгезией, таким путем дополнительно увеличивая его толщину в направлении толщины и, кроме того, низкомодульные волокна могут быть ориентированы в направлении толщины нетканого материала, и следовательно, если принять во внимание их компрессию в направлении толщины, то нетканый материал может быть мягким на ощупь, и если его применяют в качестве компонента поверхности гигиенических материалов, то ощущение давления на кожу потребителей в вертикальном направлении изделия может быть снижено и, дополнительно, драпируемость изделия может быть улучшена.
В отношении его поперечного сечения термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, предпочтительно имеет концентрическое поперечное сечение по типу сердцевина/оболочка или эксцентрическое поперечное сечение по типу сердцевина/оболочка. Если двухкомпонентное волокно имеет поперечное сечение с параллельно уложенными слоями и если его формируют в полотно, то полотно может изгибаться в трех измерениях и в связи с этим может иметь значительную усадку. В таком случае, дополнительно, адгезионная прочность полотна может быть небольшой, и эффект изобретения может быть до некоторой степени быть снижен. Что касается его профиля поперечного сечения, то двухкомпонентное волокно может быть цельным волокном или полым волокном. Неограниченное круглым поперечным сечением, оно может иметь модифицированное поперечное сечение, например овальное поперечное сечение, многолепестковое поперечное сечение, такое как от 3- до 8-лепестковое поперечное сечение или многоугольное поперечное сечение, такое как от 3- до 8-угольное поперечное сечение. Термин многолепестковое поперечное сечение указывает на такой профиль поперечного сечения, который имеет множество выступающих лепестков, вытянутых от центральной части кнаружи в периферическом направлении.
Тонина термоадгезионного двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, может быть выбрана в зависимости от цели, для которой предназначено волокно. Этот параметр никак специально не ограничивают, оно может быть, в общем, от 0,01 до 500 дтекс или около этого. Получить волокно в диапазоне тонины можно с помощью контролирования диаметра отверстия, через которое струя смолы выходит наружу при формовании.
Никак специально не определенное отношение волокнообразующего компонента смолы и термоадгезионного компонента смолы может быть выбрано в соответствии с необходимой прочностью, объемностью или термической усадкой требуемого нетканого материала или структуры волокна. Предпочтительно, отношение по массе волокнообразующего компонента смолы к термоадгезионному компоненту смолы равно от 10/90 до 90/10 или около этого.
Что касается его морфологии, то волокно может быть в любой форме: многонитевое, мононитевое, штапельное волокно, рубленое волокно или жгут, в зависимости от его применения и назначения. В случае, когда термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, применяют как штапельное волокно, это требует стадии прочесывания, волокно предпочтительно извивают до подходящей степени для придания волокну хорошей способности поддаваться обработке с помощью чесальной машины. Если его формируют в нетканый материал, то термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, особенно эффективно для улучшения драпируемости нетканого материала, обладающего неупорядоченной структурой волокна. Следовательно, самоудлиняющиеся термоадгезионные двухкомпонентные волокна, полученные способом настоящего изобретения, сами собой могут сформироваться в нетканый материал. Если желательно, то они могут быть смешаны с любыми другими волокнами для получения нетканого материала. Для получения нетканого материала, который получают при любом способе прочесывания, аэродинамическом способе или способе влажного отлива листа, в котором волокна формируют в полотно, и затем на него подают заранее установленное тепло в сушке горячим воздухом или с помощью валика для тиснения, и таким образом происходит термическое склеивание волокон с получением мягкого термоадгезионного нетканого материала с хорошей драпируемостью, с величиной кантилевера не больше чем 10 см.
ПРИМЕРЫ
Далее изобретение описывают конкретно с отсылкой на следующие примеры. Физические характеристики в примерах определяют в соответствии со следующими способами.
(1) Характеристическая вязкость (IV):
Характеристическая вязкость полиэфира определяют следующим образом: заранее определенное количество полимера взвешивают, затем растворяют в о-хлорфеноле с получением концентрации равной 0,012 г/мл, и определяют его вязкость при 35°С в соответствии с общепринятым способом.
(2) Скорость течения расплава (MFR)
Скорость течения расплава определяют в соответствии с JIS К-7210, условие 4 (температура 190°С, нагрузка 21.18 N). Коротко, перед формованием из расплава готовят образцы из полимерных окатышей, и измеряют скорость течения расплава образцов.
(3) Температура плавления (Tm), температура стеклования (Tg):
Температуру плавления и температуру стеклования полимера измеряют с помощью прибора ТА Instrument Japan's Thermal Analyst 2200, со скоростью нагрева, равной 20°С/мин.
(4)Тонина:
Тонину двухкомпонентного волокна измеряют в соответствии с методом, раскрытым в JIS L-1015:2005, способ 8.5.1А.
(5) Сопротивление статическому разрыву при растяжении, относительное удлинение при разрыве, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении:
Сопротивление статическому разрыву при растяжении, относительное удлинение при разрыве, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна измеряли в соответствии с методом, раскрытым в JIS L-1015:2005, способ 8.7.1. В зависимости от эффективности термической обработки волокна при постоянной длине, сопротивление статистическому разрыву при растяжении, относительное удлинение при разрыве и прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна, полученного способом настоящего изобретения, могут варьировать; и, следовательно, если сопротивление статистическому разрыву при растяжении, относительное удлинение при разрыве и прочность на разрыв при 100%-ном растяжении измеряют как одиночную нить волокна, то число точек образца, которые надо проанализировать, должно возрасти. Число точек для измерения предпочтительно равно, по меньшей мере, 50. Следовательно, в этом измерении число точек для измерения было равно 50, и данные по всем этим точкам были усреднены для того, чтобы получить среднее значение для требуемой физической характеристики. При определении сопротивления статистическому разрыву при растяжении и относительного удлинения при разрыве, по графику зависимости напряжения от нагрузки может быть определена прочность на разрыв в точке 100%-ного растяжения, это и есть величина прочности на разрыв при 100%-ном растяжении.
(6) Число складок, процент складок:
Число складок, процент складок двухкомпонентного волокна определяют в соответствии с методом, раскрытым в JIS L-1015:2005, способы 8.12.1 и 8.12.2.
(7) Усадка при воздействии сухим жаром при 120°С:
Усадку при воздействии сухим жаром при 120°С двухкомпонентного волокна измеряют в соответствии с JIS L-1015:2005, 8.15b), при 120°С.
(8) Площадь усадки полотна:
2
1
Площадь усадки полотна из бикомпонентного волокна определяют в соответствии со следующим способом: получают кардное полотно, имеющее базовую массу 30 г/м, включающее 100% термоадгезионных двухкомпонентных основных волокон, обрезанных так, чтобы они имели длину 51 мм; и полотно нарезают на куски 25 см × 25 см. Затем нарезанное таким способом полотно обрабатывали жаром, оставляя в сушке с горячим воздухом (сушка с циркулирующим горячим воздухом с постоянной температурой, Satake Chemical Machinery, модель 41-S4) при 150°С, на 2 минуты, так проводят термическое склеивание двухкомпонентных волокон. После такого склеивания измеряли размеры длины и ширины полотна, и эти величины перемножали для расчета площади A. В соответствии со следующим уравнением получали площадь усадки.
0
1
0
Площадь усадки (%)=[(A-A)/А]×100,
0
в котором A=25 см × 25 см = 625 см.
(9) Прочность нетканого материала (адгезионная прочность)
Из термоадгезирующего полотна (толщина 5 мм), полученного в вышеупомянутом способе, в направлении движения в машине (в направлении, в котором волокно или полотно движется в процессе производства нетканого материала) вырезают опытный образец шириной 5 см и длиной 20 см и измеряют его прочность на разрыв при скорости вытягивания равной 20 см/мин. В этом испытании расстояние между зажимами равно 10 см. Адгезионную прочность получают путем деления величины сопротивления статическому разрыву при растяжении на массу опытного образца.
(10) Сопротивление изгибу (величина кантилевера):
Из термоадгезирующего полотна (толщина 5 мм), полученного в вышеупомянутом способе, в направлении движения в машине вырезают опытный образец шириной 2,5 см и длиной 25 см, и его тестируют в соответствии с методом, приведенным в JIS L-1086: 1983, 6.12.1. Величину кантилевера определяли только для образца в направлении движения в машине.
Конкретно, величину кантилевера измеряют в соответствии со следующим способом: На горизонтальный стенд, который имеет на одном своем конце гладкую и наклоненную под 45 градусов поверхность, помещают опытный образец в направлении вдоль стенда. Затем один конец опытного образца аккуратно совмещают с одним концом горизонтального стенда на его наклоненной стороне (общая часть между наклоненной под 45 градусов поверхностью и горизонтальным стендом), и положение другого конца опытного образца измеряют как его длину от одного конца наклоненной под 45 градусов поверхности стенда. Поскольку длина опытного образца равна 25 см, то эта длина должна быть равна 25 см. Затем опытный образец постепенно соскальзывает в направлении наклона в соответствии с подходящим способом, и если центральная точка конца опытного образца достигает той же поверхности, что наклоненная поверхность, то положение другого конца измеряют как длину от одного конца наклоненной под 45 градусов поверхности. Эту величину обозначают как А. Разница между 25 см и величиной А представляет собой величину кантилевера образца. Таким способом анализируют 5 опытных образцов как на их лицевой, так и на изнаночной поверхности, и из среднего значения полученных данных получают величину кантилевера тестируемого образца. Тестируемые образцы, обладающие большими величинами кантилевера, более жесткие, и их драпируемость выражена хуже; и те образцы, которые обладают меньшей величиной кантилевера, мягче, и их драпируемостью лучше.
Пример 1
В качестве компонента сердцевины (волокнообразующего компонента смолы) применяют полиэтилентерефталат (PET), обладающий TV=0,64 дл/г, Tg=70°С и Tm=256°С; и в качестве компонента оболочки (термоадгезионного компонента смолы) применяют полиэтилен высокой плотности (HDPE), обладающий MFR=20 г/10 мин и Tm=131°С (Tg ниже чем 0°С). Эти смолы расплавляют при 290°С и 250°С, соответственно. Применяя известную фильеру для двухкомпонентного волокна с сердцевиной/оболочкой, эти компоненты формируют в двухкомпонентное волокно в отношении по массе, компонент сердцевины/компонент оболочки, равном 50 мас.%/50 мас.%, и затем формуют в следующих условиях: скорость выхода волокна из фильеры равна 0,70 г/мин/отверстие и скорость формования равна 1150 м/мин, таким способом получая невытянутую нить. Невытянутую нить вытягивают в холодном состоянии в 1,20 раза, и затем холоднотянутую нить погружают в водный раствор маслянистого вещества, калия лаурилфосфат/полиоксиэтилен-модифицированного силикона 80 мас.%/20 мас.%. Затем с помощью аппарата для гофрирования с усиленным устройством для обжима невытянутую нить механически обжимают при 11 сгибах/25 мм. Дополнительно извитую нить подвергают релаксации и термической усадке и сушке горячим воздухом при 110°С, что на 40°С выше, по сравнению с температурой стеклования компонента сердцевины, без растяжения, и затем нарезают на куски, имеющие длину волокна, равную 51 мм. Тонина однониточной пряжи полученного таким способом термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,4 дтекс, сопротивление этого волокна статистическому разрыву при растяжении равно 0,76 сН/дтекс, относительное удлинение этого волокна при разрыве 442%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении двухкомпонентного волокна равна 0,37 сН/дтекс и усадка этого волокна после обработки сухим жаром при равна 120°С -2,6%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -7,5%, прочность нетканого материала из этого волокна равна 15,1 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 8,50 см.
Сравнительный пример 1
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, в которых, однако, невытянутую нить, полученную в примере 1, вытягивают в 2,5 раза в горячей воде при 70°С, и затем дополнительно вытягивают в 1,2 раза в горячей воде при 90°С. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 2,6 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 2,49 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 37,1%, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна 2,5%. Поскольку растяжение термоадгезионного двухкомпонентное волокно менее чем 100%, то прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна не может быть измерена. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна 5%, прочность нетканого материала этого волокна равна 20,5 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 12,90 см.
Сравнительный пример 2
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, для которых, однако, невытянутую нить не вытягивают. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,47 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,60 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 460,3%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,37 сН/дтекс, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -0,7%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -1,45%, прочность нетканого материала этого волокна равна 14,5 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 7,90 см.
Пример 2
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, для которых, однако, степень вытяжки при холодном вытягивании равна 1,1 разу. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,41 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,65 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 424,1%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,41 сН/дтекс и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -1,9%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -5,6%, прочность нетканого материала этого волокна равна 16,5 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 8,10 см.
Пример 3
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, для которых, однако, степень вытяжки при холодном вытягивании равна 1,30 раза. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,22 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,72 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 381,8%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,46 сН/дтекс, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -2,0 0. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -6,1%, прочность нетканого материала этого волокна равна 17,1 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 8,90 см.
Сравнительный пример 3
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, для которых, однако, степень вытяжки при холодном вытягивании равна 1,4 раза. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,14 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,75 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 346,8%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,53 сН/дтекс, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -0,6 0. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -1,8%, прочность нетканого материала этого волокна равна 18,4 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 10,1 см.
Пример 4
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях, как в примере 1, для которых, однако, невытянутую нить вытягивают в холодном состоянии, охлаждая в водяной бане, обладающей контролируемой температурой, равной 20°С. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,52 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,65 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 459,3%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,39 сН/дтекс, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -3,2%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -9,5%, прочность нетканого материала этого волокна равна 15,3 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 8,13 см.
Пример 5
Двухкомпонентное волокно получают в тех же условиях как в примере 1, для которых, однако, пряжу подвергают релаксации и термической усадке и тепловой обработке в бане с горячей водой при 95°С с ее форсированной подачей в 0,7 раз, но после этого ее не сушат горячим воздухом. Тонина однониточной пряжи таким способом полученного термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 6,58 дтекс, сопротивление статистическому разрыву при растяжении этого волокна равно 0,68 сН/дтекс, относительное удлинение при разрыве этого волокна равно 443,3%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,41 сН/дтекс, и усадка после обработки сухим жаром при 120°С этого волокна равна -3,9%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна -11,4%, прочность нетканого материала этого волокна равна 14,9 кг/г, и величина кантилевера этого волокна равна 8,90 см.
Пример 6
В качестве компонента сердцевины (волокнообразующего компонента смолы) применяют полиэтилентерефталат (PET), имеющего IV=0,64 дл/г, Tg=70°С и Tm=256°С; и в качестве компонента оболочки (термоадгезионного компонента смолы) применяют кристаллический сополиэфир (полиэтилентерефталат, полученный с помощью сополимеризации с 20 мол.% изофталевой кислоты и 50 мол.% тетраметиленгликоля), имеющего MFR=40 г/10 мин, Tm=152°С и Tg=43°С. Эти смолы расплавляют при 290°С и 255°С, соответственно.
Применяя известную фильеру для двухкомпонентного волокна с сердцевиной/оболочкой, эти компоненты формируют в двухкомпонентное волокно в отношении по массе компонент сердцевины/компонент оболочки, равном 50 мас.%/50 мас.%, и затем формуют в следующих условиях: скорость выхода волокна из фильеры равна 0,71 г/мин/отверстие и скорость формования равна 1250 м/мин, таким способом получая невытянутую нить.
Невытянутую нить вытягивают в холодном состоянии в 1,20 раза, и затем холоднотянутую нить погружают в водный раствор маслянистого вещества, калия лаурилфосфат/полиоксиэтиленмодифицированного силикона 80 мас.%/20 мас.%. Затем с помощью аппарата для гофрирования с усиленным устройством для обжима невытянутую нить механически обжимают при 11 сгибах/25 мм. Дополнительно извитую нить подвергают релаксации и термической усадке и сушат горячим воздухом при 90°С без растяжения, и затем нарезают на куски, имеющие длину волокна, равную 51 мм. Тонина однониточной пряжи полученного таким способом термоадгезионного двухкомпонентного волокна равна 5,7 дтекс, сопротивление этого волокна статистическому разрыву при растяжении равно 0,94 сН/дтекс, относительное удлинение этого волокна при разрыве равно 392%, прочность на разрыв при 100%-ном растяжении этого волокна равна 0,35 сН/дтекс и усадка этого волокна после обработки сухим жаром при 120°С равна -3,8%. Площадь усадки полотна из 100%-ных термоадгезионных двухкомпонентных волокон равна (хотя температуру термической адгезии изменили до 180°С) равна -11,2%, прочность нетканого материала из этого волокна равна 12,3 кг/г и величина кантилевера этого волокна равна 8,30 см.
Промышленное применение
Низкомодульное, самоудлиняющееся термоадгезионное двухкомпонентное волокно, полученное способом настоящего изобретения, включает PET в качестве волокнообразующего компонента смолы, и поскольку скорость формования при производстве низка, частота обрыва волокна в ходе формования крайне низка. Дополнительно, если двухкомпонентное волокно применяют при производстве нетканого материала, то полученный нетканый материал представляет собой объемный материал, обладающий высокой адгезионной прочностью, высокой драпируемостью и приятен на ощупь.