蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂及其制备方法和无纺布与流程

文档序号:14169076阅读:1011来源:国知局

本发明涉及无纺布领域,特别涉及一种蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂及其制备方法,和用上述添加剂制成的无纺布。



背景技术:

随着人们生活水平的提高和防止污染意识的不断加强,一次性医疗、卫生用品的使用越来越普遍。其中,一次性卫生用品中的卫生巾、卫生护垫、纸尿片、纸尿裤、拉拉裤等的面层、底膜、隔漏等部分的材料都是用无纺布。经过多年的发展,这些产品的结构已经基本上定型,但人们对产品的性能和手感的要求却越来越高,在相当长一段时间内,柔软度是消费者追求的目标,但在柔软度达到一定程度后,人们对手感的要求更高,大家都认为蓬松爽滑柔软的手感更加舒适和对皮肤更有保护性。这样,蓬松爽滑柔软和亲肤性便成为这些卫生用品最重要的性能。

因为这些卫生用品中的几个主要部分都是用无纺布,所以要提高这些产品的舒适性、亲肤性,大家都把目标转到提高无纺布的蓬松爽滑柔软度上来。但因为无纺布都是用热塑性原料(即塑料)生产的,要提高无纺布的蓬松爽滑柔软度,就要对无纺布进行后处理或在生产过程中在塑料中加入添加剂。其中在生产过程中在塑料中加入添加剂是最简单的办法。近几年以来,人们一直在研究如何通过在熔体中加入添加剂来提高无纺布的蓬松爽滑柔软性能。

在追求无纺布手感舒适的过程中,人们对舒适性的定义也在不断变化。柔软的无纺布,无论在触感上和柔韧性上去衡量,都应该给使用者感觉到跟普通的无纺布有明显不同。以前,人们一直认为,无纺布的滑感就是无纺布的柔软性,因为滑的时候摸上去跟塑料原来的感觉不同,很容易感觉出来。于是,过去十年,很多人都在想办法研究使无纺布变滑的添加剂。但随着生活水平的不断提高,人们对一次性卫生用品的要求也越来越高,前几年,棉柔、丝柔的无纺布变得非常受欢迎,一直到现在还是市场上热捧的产品,但是,棉柔、丝柔不够蓬松也不能尽如人意,于是人们开始关注蓬松手感的问题,于是,以双组分纤维为原料,利用梳理成网和热风定型的热风无纺布受到吹捧。一次成网的无纺布生产商也希望无纺布具有类似于热风无纺布一样的蓬松爽滑的手感,摸起来有轻柔松软的感觉。于是,卫生市场上对蓬松爽滑柔软手感无纺布的追求也越来越强烈。

近年来,有多个专利能解决无纺布柔软的问题,这些专利可以归纳为以下几种:添加剂类,包括一些季铵盐化合物、硅氧烷类化合物、酰胺类化合物等,其中专利号为cn102791921a的专利是用季铵盐改善手感的,专利号为us6740609b1和us3454519是用酰胺类化合物改善手感的。原料类,比如用聚乙烯(pe)为基础原料,这种原料生产的无纺布有很柔软的手感;此外,皮芯型双组分纺粘法生产的无纺布也曾得到大力推广,双组分纤维包括聚丙烯-聚乙烯(pp/pe)纤维、聚酯-聚乙烯(pet/pe)纤维等,因为皮芯型双组分纺粘蓬松度不够,推广受到限制。于是,近几年大家把目光投向短纤梳理的热风无纺布,这种无纺布就是采用双组分纤维为主原料来生产的,它利用了双组分纤维中聚乙烯(pe)在表层的滑感,和热风粘合工艺使无纺布保持蓬松的特点,使这种无纺布有轻柔松软的手感。另外,加入一定量弹性体也能改善无纺布的悬垂柔软度,可以参考美国专利us7319077b2,还有,为了获得蓬松的手感,现在最新一代的纺粘设备利用并列型双组分纤维的技术,也能把传统的纺粘无纺布变得蓬松一些。

然而,目前添加剂类的产品主要以考虑无纺布的滑感或柔软效果,其中含硅成分的原料在卫生产品上的使用时不受欢迎的;以聚乙烯(pe)为基础原料的无纺布的产品断裂强度会下降,而且用该原料生产的工艺比较难控制,生产效率不高,成本上升;双组分纤维无纺布,比如热风无纺布的生产流程也比较复杂,产品不能做得太薄,产品的平方米克重不能降得太低(一般低于16克时均匀性就不好),成本较高;加入弹性体生产柔软无纺布时,弹性体的加入量要比较大才能达到较好的柔软效果,导致产品的总成本上升;最新利用并列型双组分技术生产的纺粘无纺布,具有蓬松的手感,但目前设备靠进口,设备投资成本太高,不容易全面推广。

即,现有的无纺布添加剂未能满足卫生市场对无纺布蓬松感的要求。虽然也有部分无纺布添加剂可以改善蓬松效果,但当蓬松效果改善后,导致其他物理性能指标下降或者产品的成本增加。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于,提供一种蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂,既能使无纺布具有热风无纺布般蓬松爽滑的柔软效果,又能和热塑性聚合物有良好的相容性,不影响纺丝效果,而且加工过程简单,成本较低。

本发明所要解决的技术问题还在于,提供制备上述添加剂的方法。

本发明所要解决的技术问题还在于,提供用上述添加剂制成的无纺布。

为达到上述技术效果,本发明提供了一种蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂,包含混合物a,所述混合物a主要由下述以重量百分比计的组分组成:

脂肪酸酰胺1-99%

石蜡1-99%;

其中,所述脂肪酸酰胺包括结构式ⅰ,所述结构式ⅰ为:

x的范围是6-26,y的范围是13-53;

所述石蜡为包括以下结构式的石蜡:

cnh2n+2,其中,n的范围是21~36。

作为上述方案的改进,所述添加剂主要由下述以重量百分比计的成分组成:

混合物a1-80%

载体20-99%

所述载体为聚烯烃、聚烯烃共聚物的一种或多种。

所述添加剂还加入0.01-30%的功能剂,所述功能剂为助剂、亲水剂、抗静电剂、抗菌剂的一种或多种。

所述混合物a在无纺布中的添加量为0.005-12%。

相应的,本发明还提供一种上述蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂的制备方法,包括:

将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到成品。

作为上述方案的改进,制备方法包括:

将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到混合物a;

将1-80%混合物a与20-99%载体混合,得到成品。

作为上述方案的改进,制备方法包括:

将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到混合物a;

将1-80%混合物a与20-99%载体混合挤出,形成浓缩颗粒。

相应的,本发明还提供一种无纺布,所述无纺布添加有上述添加剂。

作为上述方案的改进,所述无纺布添加有上述添加剂以及弹性体;所述无纺布以聚丙烯为主要原料;所述添加剂的添加量为0.5-10%。

实施本发明具有如下有益效果:本发明将脂肪酸酰胺(一种或多种)和石蜡(一种或多种)结合作为熔体添加剂使用,可以提高无纺布,特别是以聚丙烯(pp)为主要原料的无纺布的柔软度,使无纺布具有蓬松爽滑手感和柔软舒适的性能。同时适用于提高连续长纤维、短纤维的蓬松爽滑的手感。而且,本发明只需单独使用就有很好的蓬松效果。

本发明除了具有良好的蓬松爽滑柔软效果,其还能和热塑性聚合物有良好的相容性,不影响纺丝效果,且加工过程简单,易于控制,成本较低。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明作进一步地详细描述。

卫生用品上应用的无纺布有连续长纤维生产的无纺布,比如纺粘法无纺布(一层或多层复合)、sms无纺布(一层或多层纺粘法无纺布中间夹有一层或多层熔喷法无纺布的复合无纺布;也有用短纤维经梳理后再定型的无纺布,如热风无纺布、热轧无纺布、水刺无纺布等。连续长丝的无纺布是热塑性原料经螺杆熔融后纺丝、冷却牵伸直接铺网,再经过热轧、热熔、水刺等方法定型,短纤维类无纺布的纤维是热塑性原料经螺杆熔融后纺丝、冷却牵伸、上油、切断、打包等工序先生产短纤维,然后短纤维再经过开松、梳理等过程铺网,然后通过热轧、热熔、水刺等方法定型。不管是连续长纤维还是短纤维无纺布,它们的纤维都包含一个热塑性原料经过螺杆熔融纺丝、冷却牵伸的过程,因此纤维的爽滑效果可以在这个过程中得以实现,利用长丝直接铺网的无纺布,因为纤维的爽滑疏松性能,生产的无纺布具有蓬松爽滑的效果;利用短纤梳理技术生产的无纺布,因为纤维的疏松性,经过梳理定型的无纺布也具有更加蓬松爽滑的手感。

然而,现有的无纺布添加剂无法同时满足具有蓬松爽滑手感且柔软舒适、和热塑性聚合物有良好的相容性、加工过程简单,成本较低等要求。为此,本发明提供一种蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂。

根据本发明第一种优选的实施方式,该蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂包含混合物a,混合物a包含1%-99%的脂肪酸酰胺和1%-99%的石蜡(按重量比例)。混合物a在蓬松的无纺布或纤维的总比重为0.005%至12%。

优选的,混合物a包含10%-80%的脂肪酸酰胺和10%-80%的石蜡。更佳的,混合物a包含20%-60%的脂肪酸酰胺和20%-60%的石蜡。

若脂肪酸酰胺的含量﹤1%,会造成无纺布的柔软效果不好,无法达到无纺布的蓬松的要求。若脂肪酸酰胺的含量或脂肪酸的含量﹥99%,同样会造成无纺布的柔软效果不好,无法达到无纺布的蓬松的要求。

其中,脂肪酸酰胺包括结构式ⅰ,所述结构式ⅰ为:其中,x的范围是6-26,y的范围是13-53。

本发明脂肪酸酰胺需要选用高级脂肪酸酰胺,是指高级脂肪酸中的羟基被氨基(或胺基)取代而生成的化合物,碳数目低于6或者高于26的脂肪酸酰胺不属于高级脂肪酸酰胺的范畴,不适用于本发明。

以上脂肪酸酰胺的碳链可以是任一种烷烃、烯烃或炔烃的结构,依赖于饱和度并随相应的x、y值而变化。

所述石蜡为包括以下结构式的石蜡:cnh2n+2,其中,n的范围是21~36。石蜡可以是直链烷烃、带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃等。

需要说明的是,该混合物a包含脂肪酸酰胺和石蜡,脂肪酸酰胺可以是一种或多种,石蜡可以是一种或多种。

具体的,脂肪酸酰胺可以选自芥酸酰胺、油酸酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺、月桂酰胺中的一种或多种,但不限于此;石蜡可以选自微晶石蜡、聚乙烯蜡、半精炼石蜡等中的一种或多种,但不限于此。

在螺杆熔融挤出之前,在聚丙烯(pp)等聚烯烃原料中加入一定比例的脂肪酸酰胺和石蜡组成的混合物a,既能使无纺布具有蓬松爽滑手感,又能和热塑性聚合物有良好的相容性,不影响纺丝效果,而且加工过程简单,成本较低。

作为本发明第二种优选的实施方式,所述添加剂主要由下述以重量百分比计的成分组成:混合物a1-80%和载体20-99%;所述载体为聚烯烃、聚烯烃共聚物的一种或多种。

混合物a通过以聚烯烃(或其共聚物)为载体形成一种混合物,或者将该混合物挤出形成一种浓缩颗粒(母粒),该颗粒约含1%至80%的脂肪酸酰胺和石蜡组成的混合物a(按重量比例)。脂肪酸酰胺和石蜡组成的混合物a预先与合适的聚烯烃树脂配制成混合物或浓缩颗粒(母粒),以便与粒状的聚烯烃能混合均匀。

该混合物或浓缩颗粒被添加至聚烯烃原料中,该混合物或浓缩颗粒被添加至聚烯烃原料中,添加比例大约为0.5%至10%,一般建议添加比例为1%至5%,最好是1.5%到4.5%。这样,在无纺布产品的比例当中,脂肪酸酰胺和石蜡的混合物比例达到0.005%至12%。连续长纤维无纺布,诸如纺粘无纺布和sms无纺布以及长丝、短纤维等可以通过添加该浓缩颗粒达到蓬松爽滑柔软的效果。

作为本发明第三种优选的实施方式,所述添加剂还可加入0.01-30%的功能剂,功能剂为助剂、亲水剂、抗静电剂、抗菌剂的一种或多种。脂肪酸酰胺和石蜡组成的混合物a中加入其它诸如助剂、亲水、抗静电、抗菌等功能剂一起使用,可以使无纺布具有多种功能,满足不同场合对无纺布的不同需求。

其中,助剂选用聚丙烯蜡(pp-wax),学名低分子量聚丙烯蜡,具有熔点高、熔融度低、润滑性、分散性好的特点。在加工过程,加入聚丙烯蜡可提高mi值,增加润滑度和流动性,减少扁丝断关,提高光洁度。

亲水剂可以选自通常的亲水剂的一种或多种,用量优选为0.1-8%,以使表面张力迅速改变。作为通常的亲水剂,可以是离子型(阴离子、阳离子和两性)表面活性剂或非离子型表面活性剂,例如聚山梨酯、失水山梨醇单月桂酸酯、油酸三乙醇胺、月桂醇硫酸钠、硫酸化蓖麻油,但不限于此。

抗静电剂可以选自通常的抗静电剂的一种或多种,用量优选为0.1-5%,以将聚集的有害电荷导引/消除。作为通常的抗静电剂,可以是非离子型型磷酸酯类钾盐或带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂,例如十二烷基二甲基羟乙基季铵盐或十八烷基二甲基羟乙基季铵盐,但不限于此。

抗菌剂可以选自通常的抗菌或杀菌剂的一种或多种,用量优选为0.1-8%。作为通常的抗菌或杀菌剂,可以是原子数为1-8的醇、苯甲酸类或苯酚类等,例如乙醇、丙二醇、苄醇、水杨酸、对羟基苯甲酸甲酯、甲酚,但不限于此。

相应的,本发明还提供一种上述蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂的制备方法,包括:将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到成品;该制备方法用于制得上述第一种优选实施方式所述的添加剂。

本发明还提供又一种上述蓬松的无纺布或纤维专用的添加剂的制备方法,包括:将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到混合物a;将1-80%混合物a与20-99%载体混合,得到成品。

或者,所述制备方法包括:将1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%石蜡混合,得到混合物a;将1-80%混合物a与20-99%载体混合挤出,形成浓缩颗粒。

该制备方法用于制得上述第二种优选实施方式所述的添加剂。

具体的,混合物a和载体在混合挤出过程中,混合物a和载体一起通过螺杆熔融,由模口挤出,水槽冷却、切粒,然后就可以当母粒使用,也可以单独分开添加到热塑性原料中生产无纺布。需要说明的是,混合物a单独分开添加到热塑性原料中生产无纺布,是指脂肪酸酰胺和石蜡分别单独加入到热塑性原料中生产无纺布。

因此,本发明制备过程简单,成本低廉,生产过程也易于控制和操作。

需要说明的是,所述制备方法中所涉及添加剂的技术细节同上所述,在此不再赘述。

相应的,本发明还提供一种无纺布,所述无纺布添加有上述任一实施例所述的添加剂。

即,所述无纺布至少添加有1-99%的脂肪酸酰胺和1-99%的石蜡的混合物。所述无纺布优选以聚丙烯为主要原料,添加剂的添加量优选为0.5-10%。

本发明可以直接添加上述任一实施例所述的添加剂到热塑性原料中,以生产得到蓬松无纺布;本发明也可以将上述添加剂和弹性体一起添加到热塑性原料中,以生产得到蓬松无纺布,该弹性体可以参照现有技术设计即可。

需要说明的是,无纺布中采用的添加剂以及该添加剂的制备方法的技术细节同上所述,在此不再赘述。

下面以具体实施例进一步阐述本发明

实施例1

添加剂的配方:1g脂肪酸酰胺、99g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用芥酸酰胺,石蜡选用聚乙烯蜡;

制备方法:将1g芥酸酰胺、99g聚乙烯蜡混合,得到成品。

实施例2

添加剂的配方:10g脂肪酸酰胺、90g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用油酸酰胺,石蜡选用半精炼石蜡;

制备方法:将10g油酸酰胺、90g半精炼石蜡混合,得到成品。

实施例3

添加剂的配方:30g脂肪酸酰胺、70g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用脂肪酸单乙醇酰胺,石蜡选用微晶石蜡;

制备方法:将30g脂肪酸单乙醇酰胺、70g微晶石蜡混合,得到成品。

实施例4

添加剂的配方:50g脂肪酸酰胺、50g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用月桂酰胺,石蜡选用聚乙烯蜡;

制备方法:将50g月桂酰胺、50g聚乙烯蜡混合,得到成品。

实施例5

添加剂的配方:80g脂肪酸酰胺、20g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用40g芥酸酰胺和40g月桂酰胺;石蜡选用半精炼石蜡;

制备方法:将40g芥酸酰胺、40g月桂酰胺、20g半精炼石蜡混合,得到成品。

实施例6

添加剂的配方:99g脂肪酸酰胺、1g石蜡,其中,脂肪酸酰胺选用29g芥酸酰胺、40g油酸酰胺和30g脂肪酸单乙醇酰胺;石蜡选用聚乙烯蜡;

制备方法:将29g芥酸酰胺、40g油酸酰胺、30g脂肪酸单乙醇酰胺、1g聚乙烯蜡混合,得到成品。

实施例7

添加剂的配方:2g脂肪酸酰胺、78g石蜡、20g聚烯烃,其中,脂肪酸酰胺选用1g芥酸酰胺和1g月桂酰胺;石蜡选用28g聚乙烯蜡、50g微晶石蜡;

制备方法:将1g芥酸酰胺、1g月桂酰胺、28g聚乙烯蜡、50g微晶石蜡混合,得到混合物a;80g混合物a和20g聚烯烃混合,得到成品。

实施例8

添加剂的配方:10g脂肪酸酰胺、50g石蜡、30g聚烯烃、10g聚烯烃共聚物,其中,脂肪酸酰胺选用10g油酸酰胺;石蜡选用25g聚乙烯蜡、25g半精炼石蜡;

制备方法:将10g油酸酰胺、25g聚乙烯蜡、25g半精炼石蜡混合,得到混合物a;60g混合物a和30g聚烯烃、10g聚烯烃共聚物混合,得到成品。

实施例9

添加剂的配方:30g脂肪酸酰胺、30g石蜡、15g聚烯烃、15g聚烯烃共聚物、3g亲水剂、1g抗静电剂、6g抗菌剂,其中,脂肪酸酰胺选用20g芥酸酰胺和10g油酸酰胺;石蜡选用10g聚乙烯蜡、10g半精炼石蜡、10g微晶石蜡;

制备方法:将20g芥酸酰胺、10g油酸酰胺、10g聚乙烯蜡、10g半精炼石蜡、10g微晶石蜡、3g亲水剂、1g抗静电剂、6g抗菌剂混合,得到混合物a;70g混合物a和15g聚烯烃、15g聚烯烃共聚物一起通过螺杆熔融,由模口挤出,水槽冷却、切粒,得到成品。

实施例10

添加剂的配方:25g脂肪酸酰胺、20g石蜡、50g聚烯烃、3g亲水剂、2g抗菌剂,其中,脂肪酸酰胺选用油酸酰胺;石蜡选用15g聚乙烯蜡、5g微晶石蜡;

制备方法:将25g油酸酰胺、15g聚乙烯蜡、5g微晶石蜡、3g亲水剂、2g抗菌剂混合,得到混合物a;50g混合物a和50g聚烯烃一起通过螺杆熔融,由模口挤出,水槽冷却、切粒,得到成品。

用本发明添加剂生产的双头纺粘产品与现有添加剂生产的双头纺粘产品作蓬松程度的技术比对,结果如下:

(一)、蓬松爽滑的效果比较:用本发明的产品添加量3%生产的双头纺粘产品15克每平方米产品为例,采用的悬垂度的评估方法是handle-o-meter的测试方法,结果如表一所示:

需要说明的是,handle-o-meter的测试方法是通过柔软度测试仪测量片状材料的“手感”,综合反映材料弹性及表面摩擦性的影响。柔软度handle-o-meter的数值越小说明越柔软,摩擦系数数值越小说明滑感越好,总体的手感好。

由表一可知,本发明加入添加剂后,柔软(悬垂)度比普通产品好15~25%,表面摩擦系数也低10~30%,蓬松感也比其他同类产品强,达到良好的蓬松爽滑柔软效果。而且,本发明仅需要加入一种添加剂,单独使用即可获得上述效果。此外,上述添加剂的添加量为3%,添加量少,有效控制成本和简化加工过程。

要达到同样的爽滑柔软效果,现有技术主要是采用在聚烯烃原料中加入一定比例的塑料弹性体和酰胺类物质一起纺丝,弹性料用量比较高,这样导致工艺难以控制,而且成本比较高,因为加入量高,品种多,操作起来比较麻烦,而要达到同样的蓬松度,只能采用短纤梳理和热风定型的工艺,同样是流程复杂,成本高。

(二)、蓬松爽滑手感不同人的手感比较结果:

选两个加本发明产品3%的15克每平方米sms无纺布,跟另外5个添加不同柔软剂的同样15克每平方米sms无纺布放在不同的纸箱内,由10个人分批去分别触摸这6种布的蓬松感,然后把各自认为蓬松感好的打“√”,蓬松感不好的打“×”,最后对10个人的评分汇总,结果表明,加本发明产品3%的15克每平方米sms无纺布蓬松感是最好的。结果如下:

由表二可知,添加本发明产品3%的15克每平方米ss无纺布是最多人认为蓬松感好的,认为蓬松感好的人数比例高达80%。

二、检测本发明添加剂与热塑性聚合物的相容性:

在聚丙烯(pp)纺丝试验中加入5%的脂肪酸酰胺和石蜡组成的混合物a,经过连续纺丝48小时,纤维细度达到1.6旦,没有出现过断丝的问题。因此,实践证明,本发明混合物a与聚丙烯具有良好的相容性。

综上,本发明可以同时满足蓬松爽滑柔软效果、和热塑性聚合物有良好的相容性、加工过程简单,成本较低等要求。

(1)本发明只须将脂肪酸酰胺和石蜡混合成混合物,或者将脂肪酸酰胺和石蜡的混合物和载体混合,或者将脂肪酸酰胺和石蜡的混合物和载体被制成母粒使用,也可以单独分开添加到热塑性原料中生产无纺布。因此,本发明加工过程简单,成本较低。

(2)本发明的蓬松感好,和热塑性聚合物有良好的相容性,柔软(悬垂)度比普通产品好15~25%,表面摩擦系数也低10~30%。而且,本发明的添加量少,单独使用即可获得上述效果。若要达到同样的蓬松感效果,现有技术主要是采用在聚烯烃原料中加入一定比例的塑料弹性体和酰胺类物质一起纺丝,弹性料用量比较高,这样导致工艺难以控制,而且成本比较高,因为加入量高,品种多,操作起来比较麻烦,而要达到同样的蓬松度,只能采用短纤梳理和热风定型的工艺,同样是流程复杂,成本高。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

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