纤维及由其制备的无纺材料的制作方法
【专利说明】纤维及由其制备的无纺材料
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月18日提交的美国临时申请No. 61/836,513的权益，其公 开内容在此通过引用全部纳入本申请。 发明领域
[0003] 本发明设及包含基于丙締的弹性体和纤维的共混物，W及由其制备的无纺材料。
[0004] 发明背景 阳〇化]使用各种热塑性树脂来制造纤维和织物是熟知的。尤其是，基于丙締的聚合物和 共聚物（有时称为基于丙締的弹性体）由于它们可用于各种应用，包括制造无纺织物，而在 本领域是熟知的。运样的织物具有广泛用途，例如在医疗和卫生产品，服装，过滤介质，和吸 收剂产品。无纺织物特别适用于卫生产品，例如婴儿尿布，成人失禁产品，和妇女卫生产品。 运些织物的一个重要方面，特别是在卫生应用中，是能够产生美感织物的能力，即触感柔软 且具有良好的渗透性能的织物，即能拉伸且对穿戴者来说舒适的织物。
[0006] 丙締抗冲共聚物常用于需要强度和抗冲性的应用，例如在模制和挤出的汽车零 件、家用电器、行李箱和家具。虽然经常用于制成膜，但丙締抗冲共聚物不常用于制造纤 维和织物，因为对于运些应用来说一般不要求抗冲性。对于纤维和织物来说，制造者专 注于例如强度、加工性、柔软度和透气性的性能。美国专利No. 6, 248, 833、6, 440, 882和 7, 319, 122,美国专利申请No. 2009/0311938、2009/0149605和 2010/0124864,W及PCT申请 No.PCT/US2012/064592描述了由抗冲共聚物制备的纤维和织物。
[0007] 在许多卫生应用中，采用多层无纺材料或层叠体，其具有至少一个弹性忍层和至 少一个可延伸的面层，其中弹性层提供产品期望的舒适性和配合（因此，提供了良好的渗 漏性能），同时可延伸的面层提供期望的美感。基于丙締的弹性体一般用于形成弹性层，但 是，经常视为感觉太过胶弹性而不能提供面层所需的期望的美感。因此，面层一般由双组分 聚合物共混物组成，其中共混物组分W忍/銷结构布置。运种双组分共混物可包括丙締均 聚物，乙締均聚物，无规丙締共聚物，和其它基于丙締或乙締的聚合物，W及它们的共混物。 但是，形成运种双组分材料使无纺制造工艺增加复杂性和成本。因此期望提供单组分无纺 纤维和织物，其在烙纺工艺中具有良好的延伸性、纺丝性和柔软度。
[0008] 附图简述
[0009] 图1显示了实施例1中纤维的峰值伸长率。
[0010] 图2显示了实施例2中纤维的峰值伸长率。
[0011] 图3显示了实施例3中纤维的峰值伸长率。 阳〇1引发明概述
[0013] 本发明提供了纤维、无纺织物和其它无纺制品，其包含至少一种基于丙締的弹性 体和抗冲共聚物的共混物。
[0014] 在一些实施方案，所述纤维可包含约30-约85wt%的抗冲共聚物和约15-约 70wt%的基于丙締的弹性体的共混物。所述抗冲共聚物为反应器共混物并包含丙締均聚物 组分和共聚物组分，其中所述共聚物组分包含低于55wt%得自乙締的单元，基于所述共聚 物组分的重量计。所述基于丙締的弹性体包含丙締和约5wt% -约25wt%得自一种或多种 〔2或C4-C12α-締控的单元并具有大于20g/10min的MFR和低于约75J/g的烙化热。 阳〇1引发明详述
[0016] 运里提供了包含至少一种基于丙締的弹性体和抗冲共聚物的共混物的纤维、无纺 织物和其它无纺制品，W及形成它们的方法。
[0017] 本文中使用的术语"共聚物"意图包括具有两种或更多种单体并任选地具有其它 单体的聚合物，并可指互聚物，Ξ元聚合物等。本文使用的术语"聚合物"包括，但不限于，均 聚物、共聚物、Ξ元聚合物等，W及它们的合金和它们的共混物。本文使用的术语"聚合物" 还包括抗冲，嵌段，接枝，无规，和交替共聚物。术语"聚合物"应进一步包括所有可能的几 何构型，除非另有说明。所述构型可包括全同立构，间同立构和无规对称。本文使用的术语 "共混物"是指两种或更多种聚合物的混合物。术语"弹性体"应表示表现出一定程度弹性 的任何聚合物，其中弹性是材料受力形变（例如通过拉伸）并去除力后至少部分地恢复其 原始尺寸的能力。
[0018] 本文使用的术语"单体"或"共聚单体"可W指用于形成聚合物的单体，即聚合前形 成期间未反应的化学化合物，并且还可W指已引入聚合物的单体，其在本文中也被称为"得 自[单体]的单元"。本文讨论了不同的单体，包括丙締单体、乙締单体和二締单体。
[0019] 本文使用的"聚丙締"包括丙締的均聚物和共聚物，或它们的混合物。包括一种或 多种丙締单体并与一种或多种另外的单体聚合的，可能更常被称为无规共聚物（RC巧或抗 冲共聚物（ICP)。抗冲共聚物在本领域中也可被称为异相共聚物。本文使用的"基于丙締 的"是指包括包含单独的或与一种或多种共聚单体组合的丙締的任何聚合物，其中丙締为 主要组分（即大于50wt%丙締）。
[0020] 本文使用的"反应器级别"，是指聚合后未进行化学或机械处理或共混物W改变聚 合物的平均分子量、分子量分布或粘度的聚合物。从被描述为反应器级别的那些聚合物特 别排除的是那些已经降粘或W其他方式用过氧化物或其它降解助剂处理或涂覆的。但是， 为了本公开的目的，反应器级别聚合物包括是反应器共混物的那些聚合物。
[0021] 本文使用的"反应器共混物"，是指高度分散的且W机械方式不能分离的原位产生 的两种或更多种聚合物的共混物。例如，反应器共混物聚合物可为依次（系列）聚合过程 的结果，其中第一聚合物组分在第一反应器中产生，第二聚合物组分在第二反应器中在第 一聚合物组分的存在下产生。或者，反应器共混物聚合物可为并联聚合过程的结果，其中含 有在分开的并联反应器中制备的聚合物组分的聚合流出物被溶液共混形成最终聚合物产 品。反应器共混物可在单一反应器、串联反应器或并联反应器中制备并且是反应器级别共 混物。反应器共混物可通过任何聚合方法制备，包括间歇、半连续或连续体系。从"反应器 共混物"聚合物特别排除的是两种或更多种聚合物的共混物，其中该聚合物是非原位共混 的，例如在混合物或其它类似设备中W物理方式或机械方式共混。
[0022] 本文使用的"降粘"是通过使聚合物受到链切断来降低聚合物分子量的过程。降 粘过程还提高聚合物的MFR并可使其分子量分布变窄。几种不同的类型的化学反应可W用 于基于丙締的聚合物的降粘。一个实例是热解，其通过将聚合物暴露于高溫，例如，在挤出 机中在270°C或更高。其它途径包括，暴露于有力的氧化剂和暴露于离子化福射。降粘的 常用方法是添加降解助剂到聚合物。降解助剂是在当与聚合物混合，然后在挤出条件下加 热时促进链切断的物质。在商业实践中使用的降解助剂的实例是烷基氨过氧化物和二烷基 过氧化物。运些材料在升高的溫度下引发自由基链反应，导致聚丙締分子切断。术语"降解 助剂"和"降粘剂"在本文中可互换使用。通过降粘过程进行了链切断的聚合物在本文中被 称为"降粘"。运样的降粘聚合物级别，特别是聚丙締级别，在工业中经常被称为"流变性受 控"或"CR"级别。
[0023] 本文使用的"催化剂体系"是指一种或多种催化剂与一种或多种活化剂和任选的 一种或多种负载组成的组合。"活化剂"是能够改进一种或多种催化剂将单体聚合成聚合物 的能力的任何化合物或组分，或化合物或组分的组合。
[0024] 本文使用的"无纺织物"是指互相堆叠但没有如纺织物中那样的可辨识方式堆叠 的单独纤维或丝线的网状结构。 阳0巧]抗冲共聚物
[00%] 可用于制备本发明的纤维和织物的抗冲共聚物（"ICP")包含至少两种组分，组分 A和组分B。组分A优选为丙締均聚物，组分B优选为包含丙締和共聚单体的共聚物。
[0027] 在优选的实施方案中，组分A为丙締均聚物，优选为全同立构丙締均聚物，但少量 共聚单体可用于获得特定的性能。典型地，该共聚物含低于lOwt%，或低于6wt%，或低于 4wt%，或低于2wt%，或低于Iwt%的共聚单体，例如乙締、下締、己締或辛締。优选地，组分 A的聚合物组分基本上由得自丙締的单元组成，不含任何共聚单体，除了由于丙締进料流中 的杂质而可能存在的。在一些实施方案中，组分A仅由得自丙締的单元组成。
[0028] 组分A可具有的分子量分布Mw/Mn("MWD")，即大于1. 0,或大于2. 0,或大于2. 5， 或大于3. 0,或大于3. 5。优选地，组分A的MWD低于7. 0,或低于6. 0,或低于5. 5,或低于 5. 0,或低于4. 5。在一些实施方案中，组分A的MWD范围在1. 0-7. 0,或范围在2. 0-6. 0,或 范围在3. 0-5. 0,或范围在3. 5-4. 5。在某些实施方案中，运些分子量分布在没有采用过氧 化物或设计成降低分子量的其它反应器后处理进行的降粘的情况下获得。
[0029] 本文中使用的MWD是根据本领域熟知的方法测定的，例如通过GPC(凝胶渗透色 谱法）在配有差示折射率值RI)检测器和化romatixKMX-6在线光散射光度计的Waters 150凝胶渗透色谱仪测量。体系在135°C使用，其中1，2,4-Ξ氯苯作为移动相，使用 Shodex(化owaDenkoAmerica,Inc.)聚苯乙締凝胶柱802、803、804和805。运样的技术在 "LiquidChromatographyofPolymersandRelatedMaterialsIII"J.Cazes编，Marcel De化er，1981，P.207中描述，该文献在此通过引用纳入。没有采用柱扩展的校正；但是，通 常接受的标准，例如，NationalBureauofStandardsPolye1:h5dene1484和阴离子产生的 氨化聚异戊二締（交替乙締-丙締共聚物）表明，对MWD的校正低于0.05个单位。M"、M。和 由洗脱时间计算。数值分析采用市售的Beckman/CIS定制的低角度激光散射（"LA化S") 软连同标准凝胶渗透色谱软件包进行。对MyM。的引述暗示，是采用LALLS检测器记录的 值，M。是采用上述DRI检测器记录的值。
[0030] 组分A可具有的重均分子量（Mw，由GPC测定）低于400, 000,或低于350, 000,或 低于300, 000,或低于275, 000,或低于250, 000。
[0031] 组分A可具有烙点灯m)为至少150。优选地至少155。最优选为至少160°C。 该烙点可通过差示扫描量热计值SC)测量，取5-7mg重量的样品，使聚合物在200°C完全烙 化1分钟，然后W10°c/min冷却，记录结晶溫度，然后在第二加热循环中记录放热。 W巧在一些实施方案中，组分A的烙体流动速率（"MFR")可大于50g/10min， 或大于55g/10min，或大于60g/10min，或大于65g/10min，或大于70g/10min，或大于 75g/10min，或大于 80g/10min，或大于 85g/10min，或大于 90g/10min，或大于 95g/10min， 或大于lOOg/lOmin，或大于llOg/lOmin，或大于120g/10min，或大于130g/10min，或大于 140g/10min，或大于 150g/10min。组分A的MFR可为低于 500g/10min，或低于 450g/10min， 或低于400g/10min，或低于350g/10min，或低于300g/10min，或低于250g/10min，或低于 200g/10min，或低于175g/10min。在一些实施方案中，组分A的MFR可范围在约50-约 500g/10min，或约 60-约 475g/10min，或约 65-约 450g/10min，或约 100-约 500g/10min，或 约 110-约 400g/10min，或约 120-约 300g/10min，或约 130-约 200g/10min，或约 140-约 200g/10min。MFR可通过ASTM-1238 在 2. 16kg的载荷和 230°C下测量。
[0033] 在优选的实施方案中，组分B为包含丙締和共聚单体的共聚物。该共聚单体优选 为乙締，但取决于特定的期望的产品性能，其它丙締共聚物或Ξ元聚合物也可是合适的。可 使用例如丙締/下締、己締或辛締共聚物。
[0034] 组分B优选为包含至少40wt%丙締，或至少45wt%丙締，或至少50wt%丙締，或至 少51wt%丙締，或至少52wt%丙締，或至少53wt%丙締，或至少55wt%丙締，或至少57wt% 丙締，或至少60wt%丙締，或至少62wt%丙締，或至少65wt%丙締。组分B可包含低于 95wt%丙締，或低于80wt%丙締，或低于75wt%丙締，或低于70wt%丙締，或低于65wt%丙 締，或低于60wt%丙締，或低于58wt%丙締。在一些实施方案中，组分B包含约40wt% -约 95wt%丙締，或约45wt% -约80wt%丙締，或约50wt% -约70wt%丙締。
[0035] 组分B优选为包含至少5wt%的共聚单体，或至少lOwt%的共聚单体，或至少 15wt%的共聚单体，或至少25wt%的共聚单体，或至少30wt%的共聚单体，或至少35wt% 的共聚单体，或至少40wt%的共聚单体，或至少42wt%的共聚