專利名稱：含有由線型全同立構(gòu)聚合物制得纖維的纖維材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及纖維網(wǎng)材料例如用于衛(wèi)生制品的非織造材料。本發(fā)明具體涉及彈性纖維網(wǎng)材料。
背景本行業(yè)人士都知道含有烯烴聚合物的纖維材料，尤其是非織造網(wǎng)材料，也知道它們?cè)诠I(yè)上有廣泛的用途。這種纖維網(wǎng)材料的一般應(yīng)用領(lǐng)域包括例如衛(wèi)生制品，尤其是一次性吸收制品。由通常使用的聚烯烴例如PP，PE，PS，PIB制成的纖維網(wǎng)材料有多種有用的性能。它們是生物兼容和食品兼容、化學(xué)穩(wěn)定、呈惰性、無毒的材料。但是，它們多數(shù)力學(xué)性能差，包括強(qiáng)度/耐磨性不足，纖維的可拉伸性/彈性不足等?，F(xiàn)有技術(shù)中有人提出了一些為這種纖維網(wǎng)材料提供彈性性能的方法。除了在例如纖維網(wǎng)材料彈性膜外上疊層最常采用的方法是通過向聚合物主鏈引入鉸鏈點(diǎn)鉸鏈部分來改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。這些鉸鏈可避免聚合物結(jié)晶，降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，和提高所形成材料的彈性，為聚合物主鏈提供更大的柔性。通常，在主鏈或側(cè)基上的鉸鏈基團(tuán)含有能提供柔性的雜原子如氧、氮或氯。另一種方法是通過將聚合物與特定增塑劑混合。但是，兩種方法都需要將雜原子引入分子內(nèi)或涂層材料主體內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)中提出的第三種方法與本發(fā)明組相似，是利用形成異相，并通過異相的物理網(wǎng)絡(luò)來增強(qiáng)本體材料，為這種纖維網(wǎng)材料提供彈性性能。為此，使用兩種或多種不同單體進(jìn)行嵌段共聚形成聚合物主鏈，該主鏈含有不同Tg的嵌段。在增強(qiáng)相疇內(nèi)的一種共聚物與第二種共聚物的柔性鏈彼此連接，導(dǎo)致本體內(nèi)的微相分離。
本質(zhì)上，常規(guī)的聚合物網(wǎng)材料有多種內(nèi)在的缺點(diǎn)，包括而不局限于強(qiáng)度/耐磨性不足，纖維的可拉伸性/彈性不足，不是生物可兼容的，不是食品可兼容的，含有雜原子例如氯，因此燃燒時(shí)形成有毒的殘留物等。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種纖維網(wǎng)材料以克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供含有纖維網(wǎng)材料的制品。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供制造本發(fā)明纖維網(wǎng)材料的方法。本發(fā)明的目的還在于提供加工本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料的方法。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供含有許多纖維的纖維網(wǎng)材料。纖維網(wǎng)材料的特征在于所述纖維含有聚烯烴均聚物，該均聚物的全同規(guī)整度為[mmmm]五單元組濃度低于60％。
本發(fā)明還提供用上述聚合物材料制造纖維的方法，它包括聚合物材料的加工步驟，該步驟自濕法紡絲，干法紡絲，熔融紡絲，半干法紡絲(溶劑蒸發(fā)或沉淀)，及其組合。
本發(fā)明還提供制造纖維網(wǎng)材料的方法，它包括提供上述聚合物材料的纖維的步驟、和將纖維結(jié)合成網(wǎng)材料的步驟。
本發(fā)明還提供穩(wěn)定本發(fā)明纖維網(wǎng)材料的方法，它包括提供纖維網(wǎng)材料的步驟和穩(wěn)定纖維網(wǎng)材料的步驟。
本發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明提供含有聚烯烴均聚物的纖維網(wǎng)材料。
本文中使用的″聚烯烴均聚物″術(shù)語指那些僅含有一種分子相的聚烯烴，所有分子都表現(xiàn)出相似的立體化學(xué)構(gòu)型。使用該術(shù)語時(shí)，不包括例如同時(shí)聚合的無規(guī)和全同立規(guī)聚合物的共混物。均聚物術(shù)語包括共聚物，其中所有分子都表現(xiàn)出相似的立體化學(xué)構(gòu)型。
本發(fā)明的聚烯烴均聚物可以包括線型全同立規(guī)聚合物，該線型全同立規(guī)聚合物具有一個(gè)或幾個(gè)C3-C20烯烴單體的結(jié)構(gòu)，其全同規(guī)整度為[mmmm]五單元組濃度低于60％，優(yōu)選低于55％，更優(yōu)選低于50％，最優(yōu)選低于45％，其全同規(guī)整度為[mmmm]五單元組濃度大于15％，優(yōu)選大于20％，更優(yōu)選大于25％，最優(yōu)選大于[mmmm]五單元組濃度。聚烯烴均聚物優(yōu)選是聚丙烯。
由于對(duì)聚合物鏈統(tǒng)計(jì)分布體視誤差的原因，與現(xiàn)有技術(shù)的全同立規(guī)聚丙烯相比，所述均聚物的全同規(guī)整度會(huì)有所降低?！绑w視誤差”術(shù)語指以[mrrm]五價(jià)物為特征的體視序列。在該情形下，中心單體的立體構(gòu)型與該五價(jià)物中的其他四個(gè)單體相對(duì)。因此，該聚合物的[mrrm]五單元組濃度高于統(tǒng)計(jì)概率p2(1-p)2，其中p＝[m]，由此1-p＝[r]，p4＝[mmmm]。優(yōu)選地，五單元組濃度至少為[p(1-p)]qp(1-p)，q為0.8，更優(yōu)選q為0.6，再優(yōu)選q為0.4，又優(yōu)選q為0.2，最優(yōu)選q為0.1。
在均聚物的一些實(shí)施方式中，尤其在那些由于單獨(dú)的立體誤差而使結(jié)晶度降低的實(shí)施方式中，低含量無規(guī)序列證明對(duì)本發(fā)明的纖維的性能有利。優(yōu)選地，[rmrm]五單元組濃度低于6％，更優(yōu)選低于5％，再優(yōu)選低于4％，又優(yōu)選低于3％，最優(yōu)選低于2.5％。
在均聚物的一些實(shí)施方式中，尤其在那些由于單獨(dú)立體誤差而使結(jié)晶度降低的實(shí)施方式中，低含量間同立構(gòu)序列證明對(duì)本發(fā)明纖維的性能有利。優(yōu)選地，[rrrr]五單元組濃度低于6％，更優(yōu)選低于5％，再優(yōu)選低于4％，又優(yōu)選低于3％，最優(yōu)選低于2.5％。
另外，本發(fā)明的均聚物還可以包括無規(guī)和全同立規(guī)嵌段序列的聚合物。
優(yōu)選地，聚合物的平均分子量Mw高于100000g/mol，更優(yōu)選高于200000g/mol，再優(yōu)選高于250000g/mol，又優(yōu)選大于300000g/mol，最優(yōu)選大于350000g/mol。
玻璃化溫度Tg在-50和+30℃之間。優(yōu)選地，玻璃化溫度低于10℃，更優(yōu)選低于5℃，再優(yōu)選低于0℃，最優(yōu)選低于-6℃。將樣品加熱至150℃，隨后將聚合物冷卻至-50℃測(cè)定聚合物的熔融溫度。
不希望受到理論的限制，聚烯烴聚合物表現(xiàn)出半結(jié)晶結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)含有通過納米晶體自排列的結(jié)晶區(qū)的納米級(jí)尺寸增強(qiáng)的彈性無定形區(qū)。在聚合物主鏈上引入缺陷，可使聚合物形成脆性的大結(jié)晶材料。立體構(gòu)型相反的分離的單體可用作缺陷，即單獨(dú)的體視誤差。在PCT專利申請(qǐng)EP99/02379中描述了合適的聚合物和制造該聚合物的方法，其內(nèi)容結(jié)合參考于此。在PCT專利申請(qǐng)EP99/02378中描述了適于制備這種聚合物的催化劑組合物，其內(nèi)容結(jié)合參考于此。優(yōu)選地，PCT專利申請(qǐng)EP99/02378所述的方法是在溫度低于30℃，更優(yōu)選低于25℃，再優(yōu)選低于20℃，最優(yōu)選低于15℃時(shí)實(shí)施的，以增大聚合物的分子量。為了增大分子量，聚合優(yōu)選在液態(tài)單體例如在液態(tài)丙烯中進(jìn)行。為了增大分子量，催化劑優(yōu)選與PCT專利申請(qǐng)EP99/02378中所述的硼活化劑組合起來使用。
WO99/20664描述了其他合適的聚合物和制造該聚合物的方法，其內(nèi)容結(jié)合參考于此。
優(yōu)選使用均聚物制備本發(fā)明的纖維，這是因?yàn)樵谥苽渚畚锏倪^程中，與在一個(gè)反應(yīng)中聚合多相聚合物相比，每批料的差異大大降低。
優(yōu)選地，用于制造本發(fā)明纖維材料的聚合物在它們的應(yīng)力應(yīng)變曲線上有明顯的橡膠-彈性平臺(tái)。
用于本發(fā)明纖維的聚合物是生物兼容性，因?yàn)樗鼈儾缓s原子例如氯，它們也不含毒性單體殘留物。所以可以燃燒，而沒有毒性殘留物。
本發(fā)明的纖維材料具有優(yōu)良的柔軟度。優(yōu)選地，纖維材料的A級(jí)肖氏硬度低于30，更優(yōu)選地，低于25，再優(yōu)選低于20，又優(yōu)選低于15，最優(yōu)選低于10。本發(fā)明的纖維材料的柔軟度可通過降低全同規(guī)整度([mmmm]五單元組濃度)來提高。
與現(xiàn)有技術(shù)纖維材料相比，本發(fā)明纖維材料的溫度穩(wěn)定性有提高。部分原因是由于本發(fā)明纖維使用的是均聚物，另外部分是由于均聚物的分子量很大。優(yōu)選地，本發(fā)明的纖維材料熔點(diǎn)至少為100℃，更優(yōu)選至少110℃，再優(yōu)選至少為120℃，最優(yōu)選至少為130℃。聚合物的熔融溫度是將樣品加熱至150℃，隨后冷卻聚合物至-50℃而測(cè)得。將均聚物例如與常規(guī)的全同立構(gòu)聚合物例如聚丙烯共混就可以得到更高的熔點(diǎn)。
本發(fā)明的纖維是可拉伸的，而且有彈性。纖維的可拉伸性相對(duì)于其彈性性能的關(guān)系可利用本發(fā)明均聚物的立構(gòu)規(guī)整度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的纖維材料可拉伸至其起始長度的至少500％，而不會(huì)破裂，更優(yōu)選至其起始長度的1000％，再優(yōu)選至其起始長度的至少1500％，最優(yōu)選至其起始長度的至少2000％。另外，本發(fā)明的纖維材料優(yōu)選在拉伸至其起始長度的500％并保持1分鐘后，在10分鐘內(nèi)回復(fù)到起始長度的300％以下，優(yōu)選其起始長度的200％以下，最優(yōu)選150％以下。另外，本發(fā)明的纖維表現(xiàn)出低壓縮形變。本發(fā)明的纖維在壓縮至其起始厚度50％1分鐘后，在10分鐘內(nèi)回復(fù)到其起始厚度的至少60％，更優(yōu)選至少70％，再優(yōu)選至少80％，又優(yōu)選至少90％，最優(yōu)選至少95％。本發(fā)明的纖維的可壓縮性可通過增大均聚物的立構(gòu)規(guī)整度或通過將低立構(gòu)規(guī)整度均聚物與常規(guī)的全同立構(gòu)聚合物例如聚丙烯共混進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由于聚合物的高分子量，本發(fā)明纖維在室溫表現(xiàn)出較低粘性。
可以將多種添加劑例如本行業(yè)內(nèi)已知的添加劑加入到本發(fā)明的均聚物中，以改變聚合物的性能。
本行業(yè)內(nèi)已知有多種合適的方法將本發(fā)明聚合物制造和/或加工成纖維，包括但不局限于濕法紡絲，干法紡絲，熔融紡絲，半干法紡絲(溶劑蒸發(fā)或沉淀)，裂絲法及這些方法的組合。適于本發(fā)明網(wǎng)材料的纖維可以單纖維或可以含有長絲。
就至少部分紡絲方法而言，業(yè)已發(fā)現(xiàn)需要降低本發(fā)明纖維內(nèi)存在的低等規(guī)度均聚物的含量，以便加速紡絲后纖維的結(jié)晶。優(yōu)選地，本發(fā)明的纖維含有低于80％的低等規(guī)度均聚物，更優(yōu)選低于60％，再優(yōu)選低于40％，最優(yōu)選低于30％。另外，為了縮短結(jié)晶時(shí)間，也可以使用分子量分布更寬的高全同規(guī)整度聚合物。
與普通等規(guī)聚丙烯紡絲方法相比，本發(fā)明低等規(guī)度均聚物的加入可降低加工聚合物所需要的各種應(yīng)力、壓力或扭矩。
本行業(yè)內(nèi)已知有多種合適的方法將纖維制成本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料，包括而不局限于熔噴，紡粘，梳理，氣流成網(wǎng)，濕法成網(wǎng)，機(jī)織，針織，排水(bailing)等?，F(xiàn)有技術(shù)中還已知有多種合適的方法來任選穩(wěn)定本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料，包括而不局限于水刺(hydroentangling)、熱粘合、壓粘合、氣流穿過粘合(airthrough bonding)、針刺、樹脂粘合及其組合等。
本發(fā)明的又一方面是提供含有本發(fā)明纖維網(wǎng)材料的制品。
本發(fā)明的制品可以是衛(wèi)生制品。本文中使用的″衛(wèi)生制品″術(shù)語指用來接觸或接近生物體的制品。這種衛(wèi)生制品可以以吸收性或非吸收性的。這種衛(wèi)生制品可以一次性或可多次使用或長期使用的。這種衛(wèi)生制品包括但不局限于一次性吸收制品(尿布，衛(wèi)生巾，成人失禁裝置例如貼身短內(nèi)褲、床墊、綁帶，腋下汗墊等)、醫(yī)用供應(yīng)品(遮蓋物、手術(shù)服、窗簾、口罩、繃帶、體入植入物等)和其他衛(wèi)生制品例如玩具、床罩等。將本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料應(yīng)用到上述和相似的衛(wèi)生制品中，本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員就會(huì)容易明白用于本發(fā)明制品的聚合物的具體優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的制品也可以是衣著制品或家居制品包括但不局限于床罩、內(nèi)衣、緊身衣、襪子、手套、運(yùn)動(dòng)衣、戶外服、低溫服、鞋子和鞋面、例如摩托車輛防護(hù)服、毯子、覆蓋物、袋子、家具組件等。本行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員將本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料應(yīng)用到上述和相似制品中并任選改進(jìn)該纖維網(wǎng)材料就會(huì)容易明白用于本發(fā)明制品的聚合物的具體優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料也可以用作制品中的結(jié)構(gòu)組件。因此，纖維網(wǎng)材料的功能包括而不局限于對(duì)其他物的支撐，運(yùn)送，固定，保護(hù)等。這種制品包括但不局限于粘合帶、保護(hù)性包裹物、復(fù)合結(jié)構(gòu)例如建筑物(地板覆蓋物，家用包裹物等)、小汽車、家用器具、園藝和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)物(土工織物)等。本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員將本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料作為結(jié)構(gòu)組件應(yīng)用到上述和相似制品內(nèi)，并任選改進(jìn)該纖維網(wǎng)材料，就會(huì)容易明白用于本發(fā)明制品的聚合物的具體優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的制品還可以包括膜例如過濾器，小汽車電池等內(nèi)的膜。本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員將本發(fā)明的纖維網(wǎng)材料應(yīng)用到上述和相似制品內(nèi)，并任選改進(jìn)該纖維網(wǎng)材料，就會(huì)容易明白用于本發(fā)明制品的聚合物的具體優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種含有許多纖維的纖維網(wǎng)材料，其特征在于所述纖維含有聚烯烴均聚物，該聚烯烴均聚物全同規(guī)整度[mmmm]五單元組濃度低于60％。
2.如權(quán)利要求所述的制品，其特征在于所述均聚物是聚丙烯。
3.一種制品，它含有如權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)材料。
4.如權(quán)利要求所述的制品，其特征在于所述制品是衛(wèi)生制品。
5.如權(quán)利要求所述的衛(wèi)生制品，其特征在于所述制品是一次性吸收制品。
6.如權(quán)利要求所述的制品，其特征在于所述第一組件是所述制品的結(jié)構(gòu)組件。
7.一種用聚合物材料制造纖維的方法，它包括加工所述聚合物材料的步驟，加工方法選自濕法紡絲、干法紡絲、熔融紡絲、半干法紡絲(溶劑蒸發(fā)或沉淀)及其組合；其特征在于所述聚合物材料包括聚烯烴均聚物，所述聚烯烴均聚物的全同規(guī)整度[mmmm]五單元組濃度低于60％。
8.一種制造纖維網(wǎng)材料的方法，它包括如下步驟-提供聚合物材料的纖維，-將所述纖維結(jié)合成網(wǎng)材料；其特征在于所述纖維網(wǎng)材料含有聚烯烴均聚物，該聚烯烴均聚物的全同規(guī)整度[mmmm]五單元組濃度低于60％。
9.如權(quán)利要求所述的制造纖維網(wǎng)材料的方法，其特征在于所述結(jié)合纖維的步驟選自熔噴、紡粘、梳理、氣流成網(wǎng)、濕法成網(wǎng)、機(jī)織、針織、排水及其組合。
10.一種穩(wěn)定纖維網(wǎng)材料的方法，它包括如下步驟-提供纖維網(wǎng)材料，-穩(wěn)定所述纖維網(wǎng)材料的步驟；其特征在于所述纖維網(wǎng)材料含有聚烯烴均聚物，該聚烯烴均聚物的全同規(guī)整度[mmmm]五單元組濃度體低于60％。
11.如權(quán)利要求所述的穩(wěn)定纖維網(wǎng)材料的方法，其特征在于所述的穩(wěn)定步驟選自水刺、熱粘合、壓粘合、氣流穿過粘合、針刺、樹脂粘合及其組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有聚合物材料的纖維網(wǎng)材料，其中聚合物材料的結(jié)構(gòu)含有通過納米晶體自排列的結(jié)晶區(qū)以納米級(jí)尺寸增強(qiáng)的彈性無定形區(qū)。
文檔編號(hào)D04H3/02GK1399693SQ00813975
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者B·里格, M·奧洛斯, G·德貝爾德 申請(qǐng)人:寶潔公司