【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无纺织物，即那些通过化学或热粘合、或者纤维的缠结将纤维松散地集合，形成纤维地连结网从而制得织物的方法所得到的织物。具体地说，本专利技术涉及用丙烯酸酯共聚体饱和浸渍、涂覆、喷胶或其它方法处理的松散集合的纤维，所述的共聚体可产生独特的平衡物理性质，包括(但并局限于)“柔软的手感”、高弹性、低温柔软性、较好的干、湿性能和较好的溶剂性能。 无纺织物与机纺织物相比，具有截然不同的特点和优点，并可用各种方法中的任一种方法来生产。例如，用一种粘合剂如丙烯酸酯共聚体浸渍、抑制或涂覆松散集合的纤维网，可形成化学粘合的无纺织物。通过选择某些能与纤维网中的其它纤维熔合(当纤维网被加热和/或加压和/或声波加能时)的纤维的方法可生产热粘合无纺织物。通过缠结纤维生产的无纺织物不需任何热或化学粘合可具有强度和完整性。缠结技术包括水力法、针刺法和并捻长丝编排。通常，热粘合或缠结的无纺织物将具有强度和完整性，但将缺乏弹性。化学粘合的无纺织物具有的弹性取决于粘合剂的弹性和纤维相互作用的强度。 所用纤维的长度和类型取决于最终用途。例如，用于造纸的棉纤维或纤维素纤维的长度通常短于1至10毫米。用于无纺织物的纺织纤维的长度通常约为10至75毫米。还可使用连续的长丝纤维。它们可包括合成纤维如聚酯纤维、人造纤维、达柯纶纤维、锦纶纤维等，或天然纤维如棉花、羊毛等。用常规技术如喷丝、梳理、弹毛、气流成网、湿法成网或其它已知方法可生产无纺织物。 在许多最终应用无纺织物的场合中，希望生产具有好的湿、干和溶剂性能的柔软织物。在化学粘合的无纺织物中，粘合剂和纤维的类型对生产的柔软织物的...
【技术保护点】
纤维网和含聚合物的胶乳的组合物，其聚合物的Ｔｇ值为约－２０℃至约－６０℃，滞后损耗百分率低于约２０％，原料聚合物的抗张强度至少为３００磅／平方英寸且伸长率至少为３５０％，以所有的单体总重为１００份（重量）作基准，该聚合物的共聚单元包含约１至约２０份（重量）至少一种含４至１０个碳原子的不饱和二元羧酸，和约７０至９９份（重量）至少一种可共聚单体，其中大多数是至少一种丙烯酸酯单体。
【技术特征摘要】
US 1986-10-20 921,165对其范围进行定义。 实施例 在下面的实验中，除了特别指出外，胶乳是通过聚合93～97份(重量)的可共聚单体、2～4.5份(重量)的规定的酸和1～3份(重量)的交联单体的单体混合物而制备的。在对照实验中未使用酸，因而提高了可共聚单体的量。预混料的制备是在单独的容器中通过混合软化水、作为表面活性剂的十二烷基硫酸钠、交联单体和可共聚单体进行的。如上指出全部或部分酸加入预混料或反应器中。反应器最初含有软化水、十二烷基硫酸钠和过硫酸钠。预混料在大约1.5～2.5小时期间内被量入反应器中，在此期间中反应器的温度控制在70℃～80℃。 在预混料被量入反应器开始后，在某些情况下将第二种引发剂体系加入反应器。第二种引发剂体系是由过硫酸钠、十二烷基硫酸钠和碳酸铵在水中组成的。第二种引发剂是在3.5小时期间内被量入反应器。此时，引发剂助剂只是缓慢加入到反应器中而不是被量入。反应完全后，在75℃使反应器中的胶乳静置1.5小时，然后冷却到40℃。在这个温度下，将胶乳分离出并冷却到30℃，用氨将其pH值调节到大约4.5，并通过干酪布过滤和贮藏。 按照以上的一般工序，实际利用三种变异反应条件。在变异A中，反应温度为80℃，预混料量入时间为2小时，含0.05份(重量)的过硫酸钠的引发剂助剂是在2小时后加入，十二烷基硫酸钠在反应器中的用量为0.05份(重量)而在预混料中为0.95份(重量)。变异B除了反应温度为75℃以外其它与变异A相同。在变异C中，反应温度为70℃，0.03份(重量)的过硫酸钠引发剂是在反应器中，0.15份(重量)的过硫酸钠和0.05份(重量)的十二烷基过硫酸钠的第二种引发剂在3.5小时内被量入，十二烷基硫酸钠在反应器中的量为0.4份(重量)，在预混料中是0.6份(重量)。 按下述方法制备原始聚合物薄膜。首先，通过用氨将胶乳的pH值调节到7～8来中和胶乳。按需要，将增稠剂加入到胶乳中，使其粘度提到500厘泊(cps)以便获得均匀的涂覆膜。用拉杆将胶乳膜涂覆到聚乙烯衬底上以得到7～10mils厚的干膜，该胶乳膜在室温下干燥大约24小时。然后，将聚合物薄膜从衬底上剥离下来，若需要用涂滑石粉以易于处理，并在300°F(149℃)加热5分钟。制备试验样品并用下述工序进行检测。从聚合物薄膜制一个哑铃试样并将该试样放在1″钳口跨距的Instron拉力试验机上。钳口以20英寸/分的速度分离。用0.5英寸作为标准测定伸长率。实施例中所给的每个数据点代表三次单独测定的平均值。 实施例1 本实施例说明了本发明的新胶乳的制备，从胶乳制备本发明的新聚合物，并表明了新聚合物与单体中不含酸、丙烯酸或甲基丙烯酸的聚合物在性质方面的比较。只有从含有聚合的衣康酸的胶乳制备的聚合物才是本发明有代表性的。其它试样的制备和提出只是为了进行比较。全部胶乳都是用2份(重量)的N-羟甲基丙烯酰胺作为交联单体并用变异B所述的方法制备的。将该酸(若使用)全部放入预混料中并将预混料量入反应器中。所有反应条件和工序在这些试验中是相同的，不同的是所用的具体的酸(若使用)。对原始聚合物的薄膜试样进行极限抗张强度和伸长率的试验，而所述试样按上述方法制备。结果示于下表A中 表A 酸编号 丙烯酸 甲基丙烯酸 衣康酸 抗张强度，psi 207 350 330 693 伸长率，% 260 343 390 380 Tx E结果 54000 120000 129000 263000 滞后损耗百分率 12.2 18.1 22.9 18.9 从上面的数据可以看出，用衣康酸(IA)制备的本发明的新聚合物具有优良的抗张强度、伸长率和滞后损耗百分率的平衡性能。含聚合衣康酸(IA)的聚合物抗张强度为693psi，极限伸长率为380%，Tx E结果为263000;而丙烯酸(MAA)为330psi，390%和129000。对于根本不含酸制备的聚合物，抗张强度仅为207psi，伸长率为260%，Tx E结果仅为53800。该数据表明，本发明的聚合物具有良好的抗拉强度和延伸率的平衡性能以及低的滞后损耗。 实施例2 为了进一步进行比较，将本发明的新的聚合物的性质与一些商品化的聚合物的性质进行对比。在这里所用的新聚合物类似于实施例1中制备的聚合物，不同的只是全部的衣康酸一开始就加入反应器中(预混料中没有衣康酸)。商品化聚合物是Hycar2671(丙烯酸A)、Hycar2673(丙烯酸B)、称作Rhoplex TR934(Rohm出售)的丙烯酸聚合物和Haas(丙烯酸C)。结果在下表B中给出。 表B 新聚合物 丙烯酸 丙烯酸 丙烯酸 A B C 抗张强度，psi 755 665 407 617 伸长率，% 608 610 1483 433 Tx E结果 459000 406000 636000 267000 滞后损耗百分率 12.8 22.0 36.4 12.5 Tg，℃ -44 -11 -15 -28 数据表明，本发明的新聚合物提供了良好的抗张强度和伸长率的独特的平衡性能及低的滞后损耗。新聚合物的抗张强度和伸长率的平衡性能以及滞后损耗实际上优于大多数“较硬的”丙烯酸单体的特性，而且新聚合物的Tg大大低于这种聚合物。 实施例3 本实施例表明了本发明的聚合物的制备和检测，其中用变异A制备胶乳，全部的不饱和和二元羧酸放入预混料中。下述单体根据下面的重量加入4.5份的规定酸，1.0份的N-羟甲甲基丙烯酰胺和94.5份的丙烯酸正丁酯。 薄膜试样用聚合物制备并按上述方法进行检测。为了比较，也使用一元羧酸、丙烯酸代替衣康酸制备聚合物。丙烯酸也是全部放入预混料中。试验结果在下表C给出。 表C AA全部在预混料中 IA全部在预混料中 抗张强度，psi 310 546 伸长率% 493 553 Tx E结果 153000 317000 滞后损耗百分率 23.1 19.6 丙烯酸(AA)放入预混料制备的聚合物的抗张强度、伸长率、Tx E结果和滞后损耗分别为310psi、493%、153000和23.1%。当所用的衣康酸(IA)全部在预混料中，由此制备出本发明的聚合物时，抗张强度、伸长率、Tx E结果和滞后损耗分别为546psi、553%、317000和19.6%。当重复衣康酸全部放入预料的试验时，结果更佳，抗张强度为670psi，伸长率为573%，Tx E结果为366000，滞后损耗百分率为17.5%。所有聚合物的Tg值约为-44℃。可以看出，用衣康酸(IA)代替丙烯酸(AA)得到了具有优越的抗张强度和伸长率的平衡性能和在低Tg值下的滞后损耗百分率的聚合物。 实施例4 进行衣康酸在一开始全部放入反应器的试验。本试验使用上面表3所给的同样单体和重量份数和相同的聚合和试验条件。这种新型的聚合物的抗拉强度为507psi，伸长率为753%，Tx E结果为382000，滞后损耗百分率为19.8%。 实施例3中制备的没有缓冲剂的胶乳的pH值约为1.9。如前所述，据信最初全部不饱和二元羧酸投入反应器中的用法具有降低聚合反应的引发效率和(或)使形成的颗粒不稳定的作用，这可能导致胶乳具有比酸放入预混料时更大的粒径。提高表面活性剂或引发剂或二者的用量可以克服引发效率的降低。这种现象可通过进行实验得到证明，在该实验中，用于反应器中的表面活性剂的含量从0.05份(重量)提高到0.5份(重量)，而其它条件相同。通过提高表面活性剂的用量，新胶乳的制备更接近最优化。以这种方式制备的新聚合物的薄膜所获得数据表明，聚合物的抗张强度提高到773psi，伸长率下降到647%，Tx E结果结果提高到500000，滞后损耗百分率下降到14.9%这表明了与使用少量表面活性剂得到平衡性能不同。在某些用量中，平衡性能可能是优选的。 实施例5 本实施例表明了使用优选方法制备新胶乳得到的优良结果，其中全部或至少一半的不饱和二元羧酸是在一开始放入反应器中。表D的数据给出了从胶乳制备的薄膜的性能，在所述胶乳中放入反应器中的衣康酸(IA)的量介于一开始就全部放入反应器到全部衣康酸放入预混料之间，胶乳是用2份(重量)的N-羟甲基丙烯酰胺作为交联单体并使用工序变异A而制备的。结果在表D中给出。 表D 4份IA放 3份IA放入反应器 2份IA放入反应器 入反应器 1份IA放入预混料 2份IA放入预混料 抗张强度，psi 755 843 890 伸长率，% 603 533 517 Tx E结果 459000 449000 460000 滞后损耗百分率 12.8 12.6 13.6 表D-续- 1份IA放入反应器 4份IA放入预混料 3份IA放入预混料 抗张强度，psi 645 693 伸长率，% 380 380 Tx E结果 245000 263000 滞后损耗百分率 14.8 18.9 若一开始就将4份(重量)衣康酸全部置入反应器，则抗张强度、伸长率、Tx E结果、以及滞后损耗分别为792磅/平方英寸、688%、459000和12.8%。随着置入预混料中的衣康酸的增加，聚合物的性能(尤其是伸长百分率和滞后损耗百分率)发生变化。然而，不管这一新的聚合物是如何制备的(即通过把所有的衣康酸都置入反应器的方法、通过把所有的衣康酸都置入预混料的方法、或通过把所有的衣康酸分别置入二者的方法)，与使用丙烯酸或甲基丙烯酸制备的相似的聚合物相比，该聚合物具有好得多的平衡性能。可参考表A进行比较。 实施例6 本实施例说明除衣康酸以外的其它不饱和二元羧酸的适用性。在制备聚合物时使用了2份(重量)的N-羟甲基丙烯酰胺作为交联单体，并采用工艺流程方案B(即先将4.0份(重量)的所规定的酸置入反应器)。所用的不饱和二元羧酸为衣康酸(IA)、富马酸(FA)、马来酸(MA)以及柠康酸(CA)。本发明人还做出了一些尝试，制备不含酸、含丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)(代替不饱和二元羧酸)的对比用的胶乳或聚合物，其结果见下面的表E 表E 衣康酸 富马酸 马来酸 柠康酸 丙烯 甲基 不含酸 酸 丙烯 酸 抗张强度，psi 755 454 440 327 凝胶 凝胶 207 伸长率，% 603 427 467 637 206 Tx E结果 459000 233000 205000 208000 54000 滞后损耗百分率 12.8 18.4 18.0 19.9 12.2 虽然在聚合过程中曾向反应器中加入以防止凝胶的生成，但将丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)全部加入到反应器中的两个试验都在聚合过程中产生凝胶了的胶乳。在反应器中使用衣康酸(IA)时，新聚合物的抗张强度为755磅/平方英寸，伸长率为603%，Tx E结果为459000，滞后损耗百分率较低，为12.8%。在此方法中使用富马酸(FA)时，所制得的聚合物的抗张强度和伸长率略低，滞后损耗百分率较高。使用马来酸(MA)或柠康酸(CA)作为不饱和二元羧酸时，所得的聚合物抗张强度较低，而伸长率较好。这些聚合物的Tx E结果和滞后损耗百分率良好。在不含酸的情况下，聚合物的抗张强度仅为207磅/平方英寸，其伸长率仅为260%，而且其Tx E结果极低，为54000。 重复上述试验中的几个，但不饱和二元羧酸全部置入预混料中(而不是先置入反应器)。在预混料中使用马来酸而制得的聚合物的抗张强度为351磅/平方英寸，伸长率为357%，而且Tx E结果为126000。在预混料中使用柠康酸制得的聚合物的抗张强度为321磅/平方英寸，伸长率为553%，而且Tx E结果为178000。这两个结果均比用丙烯酸于反应器中(如前面所述)或于预混合料中(见表A)所得的结果好。 实施例7 本实施例介绍在本发明的新型胶乳和聚合物的制备过程中使用其它可共聚单体。本实施例中采用的工艺流程与实施例6中所用的相同，即先将衣康酸全部置入反应器。按所给定的量，用一种或多种所列出的、能获得高Tg值的可共聚单体取代预混料中的一部分丙烯酸正丁酯。下面表F中给出了结果 表F 5PHR ST 10PHR 10PHR 5PHR AN VAC MMA 抗张强度，psi 838 678 943 伸长率，% 670 630 560 Tx E结果 562000 427000 529000 滞后损耗百分率 17.8 13.8 14.5 Tg估值，℃ -25 -36 -29 上述结果说明，只要最终聚合物的Tg在大约-20℃至大约-60℃之间、而且其中有一种丙烯酸酯单体作为主要的可共聚单体，本发明的新型胶乳和聚合物可以很容易地用很大范围的可共聚单体制备出来。当然，使用一种或多种其它可共聚单体(尤其是“较硬的“单体”)会影响由相应的胶乳制备的聚合物的物理性能。例如，若用5份(重量)的苯乙烯(ST)和5份(重量)的丙烯腈(AN)代替相应的丙烯酸正丁酯，聚合物的抗张强度为838磅/平方英寸，伸长率为670%。若用10份(重量)的醋酸乙烯酯(VAC)，聚合物的抗张强度为678磅/平方英寸，伸长率为630%。若用10份(重量)的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，聚合物的抗张强度为943磅/平方英寸，伸长率为560%。在所有的三种情况下，Tx E结果都很高，且滞后损耗百分率均在所述范围之内。 采用与上面给出的同样的方法，用94份(重量)的丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)作为唯一的可共聚单体，制备出了Tg非常低的聚合物。聚合物很弱，其抗张强度为230磅/平方英寸，伸长率为980%，Tg为-65.5℃。该聚合物不符合本发明新聚合物的必要标准。本实施例说明，若所选共聚单体使聚合物的Tg不在规定的范围之内，其结果是聚合物不具备在此介绍的独特的平衡性能。 实施例8 本实施介绍在制备本发明的新型胶乳和聚合物时其它交联单体的使用。在各试验中，预混料中交联单体的用量为2.0份(重量)。衣康酸的用量为4份(重量)，而且全部先置入反应器。工艺流程采用方案B。下面的表G给出了结果 表G NMA NMMA MAGME 抗张强度，psi 830 937 910 伸长率，% 773 360 1055 Tx E结果 642000 337000 960000 滞后损耗百分率 15.4 13.9 14.2 表G中第1列的数据是用N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)作为交联单体的胶乳聚合数据。用N-羟甲基甲基丙烯酰胺(NMMA)作为交联单体而制备的聚合物具有较高的抗张强度(937磅/平方英寸)，但伸长率较低(360%)。若用丙烯酰胺基甘醇酸甲酯乙基醚(MAGME)作为交联单体，聚合物的抗张强度为910磅/平方英寸，伸长率为1055%，并得到极高的Tx E结果。 由表G可很清楚地看到，适用于本发明的交联单体的范围很宽。 实施例9 在本例中，制备了一系列胶乳，其中衣康酸(IA)和N-羟甲基丙烯酰胺的量有所变化。所用的可共聚单体为丙烯酸正丁酯，用量为93至97份(重量)。先将衣康酸全部置入反应器内。所用的引发剂为过硫酸钠，并采用方案C。下面的表H给出了聚合物的试验结果 表H 试验 IA NMA 反应器内 抗张 伸长率 Tx E结果 序号(份) (份) 的引发剂 强度 (%) (份) (psi) 1 4 2 0.35 715 607 434000 2 4 2 0.35 627 573 359000 3 2 2 0.35 710 420 298000 4 3 2 0.1 653 577 377000 5 2 1 0.1 523 587 307000 6 3 1 0.35 536 563 302000 7 4 3 0.35 587 603 354000 8 3 3 0.1 602 500 301000 上述数据说明，选不同用量的不饱和二元羧酸和交联单体可很容易地制备本发明的新聚合物。 实施例10 在本实施例中，通过用40%加入量浸渍5密耳平板纸进行MIT耐折度试验。所谓百分之四十加入量指已向每100份(重量)的纤维中加入了40份(重量)的干聚合物。使饱和浸渍的纸在约212°F的温度下在一个影印干燥机(photoprint drier)上干燥，然后在300°F固化3分钟。将固化后的纸沿机器走向切成15厘米宽的纸带，并装入MIT试验机上，加1公斤负荷于纸带的两端。随后，MIT试验机将纸向一边褶曲180°，再向另一边褶曲180°。计数使纸断裂所需的褶曲次数以标定胶乳和纸的耐折性。所有的试验都是在相对湿度为50%、温度为72°F的条件下进行的。表Ⅰ中列出了试验结果。 表Ⅰ 胶乳类型 MIT双褶1公斤负荷 HYCAR2600×322(由BFG公司制造 的，市售的胶乳，Tg为-15℃，常用于纸 张饱和浸渍) 240 HYCAR26083(BFG公司制造的另一 种市售胶乳，专用于纸张涂覆，Tg为-15℃) 1，400 HYCAR1562(BFG公司制造的用于纸张 饱和浸渍的市售腈胶乳，Tg为-26℃) 200 本发明的胶乳A，Tg为-29℃ 3，500 本发明的胶乳B，Tg为-43℃ 1，725 胶乳A含有86份(重量)的丙烯酸正丁酯、6份(重量)的丙烯腈、4份(重量)的衣康酸、2份(重量)的丙烯酸乙酯和2份(重量)的N-羟甲基丙烯酰胺。胶乳B含有92份(重量)的丙烯酸正丁酯、4(重量)份的衣康酸、2份(重量)的丙烯酸乙酯和2份(重量)的N-羟甲基丙烯酰胺。 本实施例说明本发明Tg较低的胶乳的效果优于所列出的市售的、用于纸张涂敷的软胶乳。胶乳B的效果优于上述市售的胶乳。胶乳A比上述任一个市售的胶乳还要优于得多。事实上，使用胶乳A而获得的褶曲数是上述胶乳中最佳的胶乳所获值的两倍以上。 实施例11 本实验中对每平方码1.1盎司重的化学粘合的不饱和聚酯无纺织物进行了织物手感测定仪试验，以测定柔软度。在此过程中，将胶乳涂覆到未粘合的粗梳聚酯纤维网上，加入量为大约30%。织物在温度大约为212°F的条件下在影印干燥机上干燥，然后于300°F固化3分钟。自无纺织物上割下两块3英寸×3英寸见方的料，用瑟温-阿尔伯特(Thwing-Albert)数字式织物手感测定仪进行试验(该仪器测定将样品推入穿过一个确定宽度的狭缝所需的力)。将聚酯无纺织物在机器走向(M.D.)、横向(C.D.)上进行试验，然后翻转过来再在机器走向(F.M.D)和横向(F.C.D.)进行试验。所有的试验都在相对湿度为50%、温度为72°F的条件下进行。试验结果列于表J中。数值低表明手感柔软。表中还列出了8个数据的平均值。 表J 织物手感测定仪 胶乳类型 MD. CD. FMD. FCD. 平均 Rhoplex TR934 Rohm and Haas 公 30.4 35.0 24.8 36.2 29.0 司(Tg-28) 22.4 30.6 22.7 29.6 HYCAR2671 25.0 40.8 25.9 38.4 32.0 (Tg-11) 29.1 38.3 24.6 33.3 胶乳B(Tg-43) 20.2 27.9 18.9 28.1 26.0 24.3 34.6 23.6 30.1 试验结果说明，与其它专用于无纺织物的软丙烯酸类胶乳相比，使用本发明的胶乳B制得的无纺纤维网的手感更软。 实施例12 本实施例说明以40%加入量浸渍的5密耳平板纸的干的、溶剂和湿的抗张强度。在本试验中，用瑟温-阿尔伯特IntelleetⅡ型张力试验在机器走向测试尺寸为1英寸×3英寸的已浸渍的纸。试验之前，将样品在温度为212°F的条件下在影印干燥机中干燥，然后于300°F固化3分钟。在做湿强度和溶剂强度试验时，将纸条浸泡20分钟，并在湿润状态下测试。所有的试验都是在相对湿度为50%、温度为72°F的条件下进行的，以排除温度、湿度变化因素。夹片跨距(jaw separation)为2英寸，夹片速度为每分钟1英寸。显示出的抗张强度是以磅为单位的峰值或最大值。显示出的伸长率为抗张强度峰值时的伸长率。张能吸收值为抗张强度峰值时的TEA。试验结果列于下面的表K中。 表K 干 胶乳类型 PKLG1% 伸长率2TEA3 HYCAR26171 13.6 4.4 0.402 Tg为-44(BF Goodrich公司生产) HYCAR26171 13.5 4.0 0.362 Tg为-44(实验室制备) 本发明;4.5份(重量) 17.8 5.7 0.668 衣康酸于预混料中， 93.5份(重量)nBA和 2份(重量)NMA 本发明;4.5份(重量) 19.3 5.5 0.684 衣康酸于反应器中， 93.5份(重量)nBA和 2份(重量)NMA 本发明;4.5份(重量) 17.7 5.4 0.632 衣康酸于反应器中， 93.5份(重量)nBA和 2份(重量)NMA (粒径较小) 表K-续- 湿 胶乳类型 PKLG1% 伸长率2TEA3 HYCAR2617...
【专利技术属性】
技术研发人员：维克斯塔尼斯劳茨克，
申请(专利权)人：BF古德里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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