TWI299371B - Binder fiber and nonwoven web - Google Patents

Description

1299371五、發明說明（〇 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 降低生產線速率地維持烘箱溫度及製得較厚織物，因為 本發明之黏結性纖維具有較市售者更低的熔點。 本發明之黏結性纖維形式可為低熔纖維、雙成分纖 維或同時為兩纟。雙^纖維之低熔部分可含有與低炫 纖維相同的材料。低熔纖維及雙成分纖維之低熔部分係 製自聚烯烴，且稱為”基礎聚烯烴”。基礎聚烯烴不含任 聚烯烃於雙成分纖維之高熔部分。本發明之較佳黏結 性纖維為雙成分纖維。 就最廣義而言，本發明包含一種黏結性纖維，其含 有二茂金屬絡合物催化之聚乙烯（111]?£)及黏合促進劑。 黏合促進劑可為馬來酸或馬來酸酐接枝之聚烯烴，或乙 烯-丙烯酸系共聚合物，或此等之組合。 就最廣義而言，本發明亦包含一種黏結性纖維，其 含有基礎聚烯烴、黏合促進劑及增強劑。基礎聚烯烴可 為聚丙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙 烯、綫型低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯（係以齊格勒_ 納塔觸媒或者二茂金屬絡合物觸媒製得）。黏合促進劑 可為馬來酸或馬來酸酐接枝之聚稀烴，或乙烯_丙烯酸 系共聚合物，或此等之組合。增強劑可為二氧化鈦、滑 石、二氧化矽、明礬、碳酸鈣、氧化鈣及氧化鎂中之一 或多種。 就最廣義而言，本發明包含一種以本發明黏結性纖 維及吸收劑製得之織物。 裝 訂 25 圖式簡單說明 -6- A7 B7 1299371 五、發明說明（5) -- 圖1係比較本發明黏結性纖維相較於先前技藝黏結 性纖維作為結合溫度函數之結合指數。 較佳具體實施你丨 5 本發明之黏結性纖維具有低熔部分，其係佔黏結性 纖維之100%使得其為低熔纖維，或者部分纖維為低熔 部分（例如雙成分纖維）。低熔纖維及雙成分纖維之低熔 部分係製自聚烯烴，且稱為，，基礎聚烯烴”。低熔部分可 由二茂金屬絡合物催化之綫型低密度聚乙烯（mLLDpE) 10 及黏合促進劑組成。 本發明之黏結性纖維亦可為含有黏合促進劑及增強 劑之基礎聚烯烴。適合的基礎聚烯烴可為高密度聚乙烯 (HDPE)、中密度聚乙烯（MDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、綫型低密度聚乙烯（LLDpE)、超低密度聚乙烯 15 (ULDPE)、聚丙烯（pp)或此等之混合物。此等產物為熟 習本技藝之人士所熟知，且以廣泛類型來源於市面上出 售。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 LLDPE係為乙稀與具低稀煙含量之…稀烴之共 聚合物。α-烯烴含量愈高’則樹脂的密度愈低。二茂金 2〇屬絡合物催化之綫型低密度聚乙烯（mLLDpE)係由

Exxon Mobil(以商標名 EXCEED)及 Dow Chemical(以商 標名’’AFFINITY”）製得。相較於以齊格勒-納塔觸媒製 得的LLDPE，mLLDPE具有較窄的分子量分布及均勻 的組成分布。mLLDPE之熔點對於其組成展現顯著的趨 25向，且可極廣泛地改變；例如自i20°C(就含1 1/2莫耳 1299371 A7 B7 五、發明說明（6) 10 15 I_τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 25 %α-烯烴之共聚合物而言）至11〇〇c(就含3·5莫耳％.烯 fe之共聚合物而言）。相較之下，LLDPE樹脂具有不均 句的組成分布。熔化此等混合物主要憑靠低分支部分 (相當具結晶性）。因此，LLDPE樹脂之低熔點對於共聚 合物組成物不敏感，且通常落於125至128 °C間。 適用於本發明之黏合促進劑可為以馬來酸或馬來酸 酐（ΜΑΗ)接枝之聚稀經，兩者係當接枝至聚婦烴時轉化 為琥珀酸、琥珀酸酐。較佳之合併的ΜΑΗ接枝含量為 1〇重量％(藉滴定測得）。再者，乙烯_丙烯酸系共聚合 物及此等共聚合物與所述接枝聚烯烴之組合係為適合的 黏合促進劑。市售的馬來酸酐接枝之聚乙烯已知為 ASPUN樹脂（自Dow Chemical)。市售的乙稀_丙婦酸系 共聚合物為 Bynel 2022、Bynel 21E533 及 Fiisabond MC 190D或Fusabcmd C(皆得自DuPont)及Ese〇r酸三元聚 合物（自ExxonMobil)。以基礎聚烯烴重為基準，乙烯_ 丙烯酸系共聚合物佔約i至約2〇重量％，較佳佔5至 15重量/。。接枝聚締煙黏合促進劑之含量係使得合併 的馬來酸或馬來酸酐佔約〇 〇5%至約2重量％，較佳佔 〇·1 至 1·5% 〇 增強劑可包含二氧化鈦、滑石、二氧化矽、明礬、 碳酸鈣、氧化鈣、鎂及其他氧化物中之任一種；二氧化 鈦為較佳。以基礎聚烯烴重為基準，於聚合物中使用之 增強劑含量為、約0.1至約1%。為了獲致聚合物中之良 好分散性及良好的可紡絲性，粒度係於約〇 〇4至約5 微米之範圍内，且較佳於〇·〇5至約2微来之範圍内。 裝 訂 [299371

五、發明說明（Ο 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印數 20 25 一旦製得含黏合促進劑及增強劑之基礎聚烯烴（較 佳藉摻合母體混合物（master batch)於基礎聚烤烴中）， 則如技藝中已知地將其熔紡為纖維。當使用雙成分纖維 作為黏結性纖維時，高熔部分可選以下類型··聚烯烴 (例如聚乙烯、聚丙烯及聚丁烯）、聚酯（例如聚對酞酸 伸乙酯（PET)、聚對酞酸伸丁酯、聚萘二甲酸伸乙酯及 :其類似物）、聚醯胺（例如耐綸6、耐綸66)、聚丙烯酸 醋（例如聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及其類似 物）以及其混合物及共聚合物。雖然雙成分纖維可為並 排型（side_by-side type)或皮芯型（sheath_core type)，但 皮芯型為較佳，尤其是低熔成分為外皮者。雙成分纖維 之低熔部分可佔該雙成分纖維之約5%至約75重量％。 雙成分纖維具平均纖維長度為約3至75毫米。具丹尼 (denier)數介於1至1〇間之雙成分纖維為較佳的黏結性 纖維。 暫時忽略其他成分，適合的雙成分纖維為例如聚乙 婦/聚丙埽、聚乙稀/聚酯（尤其是聚對敵酸伸乙酯）、聚 乙烯/耐綸以及此等之混合物。較佳使用聚乙烯/聚酯纖 維，例如mLLDPE/PET或聚乙烯/聚丙烯（例如 mLLDPE/PP)。當該雙成分纖維之低熔部分及高熔部分 皆含有聚烯烴時，高熔部分必須較低熔聚烯烴具有至少 高5 °C之炼點。 適合的吸收劑為天然或合成的吸收劑。合成的吸收 劑主要已知為超吸收性聚合物（sap)。吸收劑佔織物之 50-95重量％。天然吸收劑為親水性材料，例如纖維素 -9- 訂 «^ΧΤΟ\ A 00^7 1299371

五、發明說明（〇 10 15 纖維、木質紙襞絨毛、棉料、棉短絨及再生的纖維素纖 維(例如嫘縈)或此等之混合物。較佳者為木質紙漿絨毛 (其既便宜又容易取得）。 吸收劑當部分以合成纖維（較佳為聚酯纖維，係提 供複合物蓬鬆效果）取代時無法吸收如體液一樣多。提 供複合物蓬鬆效果使得暴露更多天然吸收劑表面積與體 液接觸，因而其遠更有效率地吸收體液。 就所有場合而言，使用天然吸收劑之吸收墊可能無 法提供適當的液體吸收。再者，天然吸收劑非常佔體 積。因此’許多吸收墊使用相當低量的Sap。這是因 為SAP成本遠較天然吸收劑成本為高之緣故。以SAp 取代部分天然吸收劑可降低墊的總體積及/或提供較優 的流體吸收。 此中使用’’超吸收性聚合物，，或”SAP”一詞代表於水 中可吸收其重量至少約10倍（合宜地為約2〇倍，較佳 約50倍或更多）之水可溶脹的（通常為水不溶的）材料。 超吸收性聚合物可形成自有機材料（可含有天然材料 裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 25 例如瓊脂、果膠及瓜爾豆膠（guar gurn)，以及合成的 材料，例如合成的水凝膠聚合物）。合成的水凝膠聚合 物包含例如羧甲基纖維素、聚丙烯酸酯之鹼金屬鹽、聚 丙烯醯胺、聚乙烯基醇、伸乙基馬來酸酐共聚合物、聚 乙稀基鱗、聚經丙基纖維素、聚乙稀基嗎啡_、乙婦基 磺酸之聚合物及共聚合物、聚丙烯酸酯、聚丙烯醯胺、 聚乙烯基吡啶及其類似物。其他適合的聚合物包含水解 的丙烯腈接枝之澱粉、丙烯酸接枝之澱粉及異伸丁基馬 -10- ^ iet/r'xrcx/ A7 B7 1299371 ~—---- 五、發明說明（9) 來酸酐共聚合物及其混合物。水凝膠聚合物較佳務經交 聯，以使得材料實質上為水不溶的。交聯作用可例如照 光或共價、凡得瓦（van der Waals)或氫鍵結合進行。適 合的材料係市售自不同的廠商，例如D0W Chemicai 5 ComPany、A1lied Colloid，Inc·及 Stockhausen inc·。超 吸收性聚合物可為顆粒、薄片、纖維、棒狀、薄膜形式 或一些幾何形式之任一種。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之織物可製自乾式成網（dry laid)或濕式成網 法（wet laid process)。乾式成網的織物係藉空氣成網、 10梳理、扯鬆（garneting)、或無規梳理法製得。空氣成網 之織物係藉著將纖維引入空氣流中而生成，其中空氣流 不均勻地與纖維混合，接著沉積於篩網表面。梳理法係 藉梳刷或耙鬆纖維成平行排列，使簇絨分開為個別的纖 維。扯鬆法類似梳理法，其中纖維經梳刷。之後將經梳 15 刷的纖維連結為織物。多股織物可重疊以建立所欲的重 量。無規梳理法使用離心力使纖維捻為織物（具無規纖 維定向）。可再度生成多層，以得到所欲的重量。可藉 經修飾的造紙法（其中纖維懸浮於水中、傾倒於篩網 上、乾燥以及結合在一起）製得濕式成網之織物。 2〇 可藉熱方法使纖維之織物結合。熱結合使用烘箱 (熱空氣、輻射或微波）或熱軋輥或超音波能量。此刻織 物具有充足的堅硬結構以用作吸收墊之成分。 使吸收劑與黏結性纖維（基礎聚烯烴、黏合促進齊J 及增強劑）混合，使得黏結性纖維佔總織物之約5至約 25 25%，剩餘者實質上為吸收劑。本發明之織物組成物可 -11- 推，r*xTC、 1299371 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

1299371 at B7 五、發明說明（l〇 mLLDPE 166 902 此說明含黏合促進劑之mLLDPE黏結性纖維具有 較先前技藝LLDPE外皮雙成分纖維更高的織物強度。 實例2 如實例1製得2 dpf之纖維。製得含10%雙成分纖 維（以100 gsm之重量為基準）之織物。於乾燥器溫度為 115、140及165 °C下，使織物結合30秒。結果顯示於 表2中。 10 表2 外皮 結合溫度 (°C) 結合指數 (克/25毫米） LLDPE 115 157 mLLDPE 115 376 LLDPE 140 437 mLLDPE 140 448 LLDPE 165 508 mLLDPE 165 444 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 消 f 合 作 此數據繪於圖1中，且說明mLLDPE相較於先前 技藝LLDPE之寬廣的結合窗口。 15 實例3 使用空氣成網法（air-laid process)使實例2之 mLLDPE雙成分纖維成形為織物。織物含有12%雙成分 -14- A7 B7 1299371 五、發明說明（l3 且具有基準重為250 gsm。將熱膠布放置於織物頂部及 底部。這些代表已於結合烘箱中遇到織物頂部及底部之 真正織物溫度°制145 & 16代之結合収溫度。真 正織物溫度與設定溫度間之差異提供於表3中。 表3 結合溫度~ (°C) 頂部溫度 (°〇 底部溫度 (°〇 145 -9 ----- V ^ / -17 165 -9 LZ -29 此說明同時具較低及較廣結合窗口（請參見圖丨）之 黏合性纖維的重要性。藉使用具較廣結合窗口之黏合性 10 纖維（例如含黏合促進劑之mLLDPE纖維），織物之全厚 度完全地結合，因而在低結合溫度下得到最佳的2_方 向強度。 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 實例4 使用空氣成網法使實例2之niLLDPE雙成分纖維 成形為織物。織物含有12%雙成分且具有基準重為175 gsm。此外，製得不含黏合促進劑之雙成分纖維（僅為 niLLDPE外皮）。以設定溫度155它使織物結合17秒。 結合指數顯示於表4中。 15- A7 B7 1299371 五、發明說明（14) 表4 外皮 結合指數，乾式 (毫米） 結合指數，濕式 ⑽5毫米） mLLDPE 217 171 mLLDPE-f〇.l%MAH 1493 789 LLDPE+0.1%MAH 816 350 此顯示黏合促進劑之必要性，以及含黏合促進劑之 rnLLDPL·黏合性纖維相較於先前技藝更優的結合指數。 5 實例5 製得2 dpf之雙成分纖維，其係含0.7% Ti02(於 50%外皮中）且相較於LLDPE不含增進劑。所有外皮含 有0.1重量％之合併的ΜΑΗ。使用濕式成網法（於20% 10 水平，以烘箱設定溫度150°c結合50秒），使此等雙成 分纖維成形為85 gsm織物。此等織物之結合指數顯示 於表5中。 表5 外皮 結合指數 (網毫米） LLDPE 972 LLDPE+Ti02 1966 mLLDPE+Ti02 2070 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此說明就LLDPE及mLLDPE黏結性纖維（含黏合 促進劑）兩者而言，添加無機顆粒增強劑（例如Ti02)造 成結合指數驚人的增加。 -16- Λ 1299371 Λ7 --- —-__87 五、發明說明（15) "~ ' ---- 雖然不欲受限於理論’但咸信黏結性纖維表面上小 無機顆粒之存在改良了纖維於織物形成程序期間之分散 性0 因此，當可明白，根據本發明所提供含有二茂金屬 5絡合物催化之乙烯（mPE)及黏合促進劑之黏結性纖維及 依此所製之織物、含有聚乙烯、黏合促進劑及增強劑之 黏結性纖維及依此所製之織物完全地滿足上述的目的、 目標及優點。雖然本發明已藉由其特殊具體實施例說 明，但當可明白，熟知本技藝之人士按照上述說明得為 10諸般替代、修飾及變化。因此，本案意欲涵蓋所有此等 替代、修飾及變化於如附申請專利範圍之精神廣義範圍 内0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- A7 B7 1299371 五、發明說明（16) 圖式簡單說明 圖1係比較本發明黏結性纖維相較於先前技藝黏結 性纖維作為結合溫度函數之結合指數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1299,7¾101782號專利申請案 、 中文申請專利範圍替換本(97年3月）~^^ 十、申請專利範圍： if月日修（y正本 1· -種黏結性纖維，其包含：二茂金屬絡合物催化之線型 低密度聚乙烯（mLLDPE)及黏合促進劑，其中該黏合促 進劑係選自由馬來酸或馬來酸酐接枝之聚烯烴、乙稀-丙 烯酸系共聚合物或此等之組合所組成之群。 2.如請求項丨之黏結性纖維’其中該接枝之聚烯烴含有合 併的馬來酸或馬來酸酐係在該mLLDpE之約〇 〇5至約2 〇 重量％範圍内。 3·如請求項2之黏結性纖維，其中該乙烯_丙稀酸系共聚合 物係以該mLLDPE之約1至約20重量％範圍内存在。 4·如叫求項丨之黏結性纖維，其中該黏結性纖維為低熔纖 維、雙成分纖維或同時為兩者。 5·如明求項4之黏結性纖維，其中該雙成分纖維具有低熔 邻刀及向熔部分，該低熔部分為mLLDPE，且該高熔部 刀係選自由聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚丙烯酸酯或此等 之二或多種之組合所組成之群。 如喷求項5之黏結性纖維，其中該高熔部分含有聚酯。 7如吻求項5之黏結性纖維，其中該高熔部分含有聚烯 烴。 8·如明求項1之黏結性纖維，其中該mLLDPE具有根據 ASTMD3418-97測定之熔點為低於約i2〇t。 9·如明求項5之黏結性纖維，其中該低熔部分佔該雙成分 纖維之約5至約75重量％。 1〇·如明求項1之黏結性纖維，其中以該mLLDPE之重量為基 116514-970318.doc 1299371 n.二LLDPE尚合有約。·ι至約1重量%之增強劑。 .^項10之黏結性纖維，其中該增_ 化鈦、滑；5、— _ k 羊L 鎂組成之群。 ㈣、碳_、氧㈣及氧化 12H項1G之黏結性纖維，其中該增、為約0.04至 約5被米範圍内之粉末形式。 13. :請：項10之黏結性纖維，其中該黏結性纖維為低溶纖 、、’雙成分纖維或同時為兩者。 14. ::求：13之黏結性纖維，其中該雙成分纖維具有低熔 2及T^部分’該㈣部分為mLLDPE，且該高溶部 刀系、自由聚烯煌、聚酯、聚醯胺、聚丙烯酸酯或此等 之二或多種之組合所組成之群。 15·如凊求項14之黏結性纖維，其中該高料分為聚醋。 16.如明求項14之黏結性纖維，其中該高熔部分為聚稀煙。 17· -種織物，其包含黏結性纖維及吸收劑，其中該黏結性 纖維係為_茂金屬絡合物催化之線型低密度聚乙締 (mLLDPE)及黏合促進劑，其中該黏合促進劑係選自由 馬來酉夂或馬來酸酐接枝之聚烯烴、乙烯_丙烯酸系共聚合 物或此等之組合所組成之群。 18_如請求項17之織物，其中該接枝之聚烯烴含有合併的馬 來酸或馬來酸酐係在該mLLDPE之約0.05至約2.0重量％ 範圍内。 19·如请求項17之織物，其中該乙烯-丙烯酸系共聚合物係以 該mLLDPE之約1至約20重量％範圍内存在。 116514-970318.doc 1299371 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 如叫求項17之織物，其中該黏結性纖維為低熔纖維、雙 成分纖維或同時為兩者。 如明求項20之織物，其中該雙成分纖維具有低熔部分及 回熔部分，该低熔部分為mLLDpE，且該高熔部分係選 自由聚婦煙、聚g旨、聚醯胺、聚丙烯酸酯或此等之二或 多種之組合所組成之群。 如請求項21之織物，其中該高熔部分含有聚醋。 如凊求項2 1之織物，其中該高熔部分含有聚烯烴。 如4求項21之織物’其中該低熔部分佔該雙成分纖維之 約5至約75重量％。 如明求項1 7之織物，其中以該mLLDpE之重量％為基 準’該mLLDPE尚含有約〇1至約丨重量％之增強劑。 如凊求項25之織物，其中該增強劑係選自由二氧化鈦、 月 氧化石夕、明蓉、碳酸約、氧化#5及氧化鎮組成 之群。 如凊求項25之織物，其中該黏結性纖維為低熔纖維、雙 成分纖維或同時為兩者。 如請求項27之織物。其中該雙成分纖維具有低炼部分及 π熔邛刀，该低熔部分為mLLDpE，且該高熔部分係選 自由聚烯*工聚g曰、聚醯胺、聚丙烯酸酯或此等之二或 多種之組合所組成之群。 如明求項28之織物，其中該高熔部分為聚酯。 如明求項28之織物，其中該高熔部分為聚烯烴。 如請求項17之織物，其中該吸收劑包含天然吸收劑、超 116514-970318.doc 1299371 吸收性聚合物或同時為兩者；且該吸收劑佔該織物之約· 75至約95重量％。 32.如請求項17之織物，其中於結合溫度介於約120-160°C 下，該織物具有大於製自LLDPE之織物至少10%之乾式 結合指數。 116514-970318.doc