專利名稱：熔噴法非織造布的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及多組分熔噴纖維、多組分熔噴法非織造纖維布和包括多組分熔噴纖維的復(fù)合無(wú)紡織物。本發(fā)明的熔噴法非織造布可并入適用于衣服、擦拭布、衛(wèi)生保健品和藥物包裹的復(fù)合織物中。
相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)說(shuō)明在熔噴法中，借助將熔融聚合物擠出通過(guò)模頭，然后用高速熱氣流對(duì)得到的纖維進(jìn)行拉細(xì)而形成無(wú)紡織物。在由熔噴纖維組成的纖維網(wǎng)的生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)希望的是，由多于一種的聚合材料形成纖維，其中每種材料能具有不同的物理性能并且向熔噴纖維網(wǎng)提供不同的特性。形成所述纖維的常規(guī)方法是通過(guò)紡絲法，在該方法中，聚合材料在模腔中以熔融態(tài)相混合，并以層狀多組分聚合物熔體的形式一起擠出通過(guò)單一的紡絲孔，如US6,057,256中所述，該專利公開了將并列型雙組分纖維熔噴至收集器上形成粘合纏結(jié)的纖維網(wǎng)。
然而，由于在對(duì)能夠很好地一起進(jìn)行紡絲的聚合材料選擇時(shí)相容性的約束，該方法具有明顯的局限性。
熔噴纖維業(yè)已摻入多種無(wú)紡織物中，包括復(fù)合的層壓材料，如紡粘-熔噴-紡粘(“SMS”)復(fù)合片材。在SMS復(fù)合材料中，外層是向整個(gè)復(fù)合材料提供強(qiáng)度的紡粘纖維層，而芯層是提供阻擋性能的熔噴纖維層。
目前需要提供一種形成熔噴纖維以及相應(yīng)的熔噴法非織造布的新方法，其更適于生產(chǎn)多組分熔噴纖維，并且其中對(duì)于每一種聚合物組分的處理?xiàng)l件能夠獨(dú)立地進(jìn)行最優(yōu)化。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種形成多組分熔噴纖維的方法，包括將第一可熔融處理的聚合物擠出通過(guò)第一擠出孔；與此同時(shí)將第二可熔融處理的聚合物擠出通過(guò)第二擠出孔；擠出之后，將所述第一和第二可熔融處理的聚合物熔入擠出的復(fù)合長(zhǎng)絲中；利用至少一股高速氣體噴射流，氣動(dòng)地拉細(xì)所述擠出的復(fù)合長(zhǎng)絲，以便形成所述的多組分熔噴纖維。所述復(fù)合長(zhǎng)絲可以用高速氣體的噴射流切斷，以便形成許多細(xì)的、不連續(xù)的多組分熔噴纖維。
本發(fā)明的第二實(shí)施方案涉及將熔融聚合物進(jìn)行熔噴的擠出模頭，包括由所述模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入的至少兩個(gè)獨(dú)立的聚合物供應(yīng)孔，所述聚合物供應(yīng)孔與在模頭出口部分處帶有出口的獨(dú)立的擠出毛細(xì)管連通，所述擠出毛細(xì)管以復(fù)合孔的形式配合，至少一個(gè)氣體供應(yīng)孔由模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入，所述氣體供應(yīng)孔與延伸通過(guò)模頭的至少一個(gè)氣體噴嘴連通，并且所述至少一個(gè)氣體噴嘴圍繞所述復(fù)合孔的出口同中心地排列，其中，所述擠出毛細(xì)管出口和所述氣體噴嘴在模頭出口部分中與噴絲孔連通。
在第三實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及將熔融聚合物進(jìn)行熔噴的擠出模頭，包括一排?？祝總€(gè)?？装ㄓ赡ｎ^的進(jìn)口部分進(jìn)入的至少兩個(gè)獨(dú)立的聚合物供應(yīng)孔，所述的每一個(gè)聚合物供應(yīng)孔與在模頭的出口部分帶有出口的獨(dú)立的擠出毛細(xì)管連通，氣體供應(yīng)孔由模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入并與所述聚合物供應(yīng)孔側(cè)向排列，所述氣體供應(yīng)孔與通過(guò)模頭延伸的氣體噴嘴連通并與所述擠出毛細(xì)管的出口側(cè)向排列，其中，所述擠出毛細(xì)管出口和所述氣體噴嘴在模頭的出口部分中與噴絲孔連通。
附圖概述

圖1是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的模頭或根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的單?？椎暮?jiǎn)略橫截面圖，用來(lái)生產(chǎn)供本發(fā)明方法的無(wú)紡織物使用的熔噴纖維。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案，圖1中模頭的截面2的簡(jiǎn)略圖視。
圖3是用于本發(fā)明方法的圖1中模頭的圖解。
圖4是根據(jù)示于圖1中的本發(fā)明第二實(shí)施方案的模頭的另一設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)圖。
圖5是根據(jù)圖1模頭的本發(fā)明第三實(shí)施方案出口的端視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的模頭的另一設(shè)計(jì)的出口的端視圖。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及一種形成多組分熔噴纖維和多組分熔噴法非織造布的方法。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“聚烯烴”意指任一種僅由碳原子和氫原子組成的、一系列大量飽和開鏈聚合烴。典型的聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯以及乙烯、丙烯和甲基戊烯單體的各種組合。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“聚乙烯”(PE)意在不僅包括乙烯的均聚物，而且包括其中至少85％的重復(fù)單元為乙烯單元的共聚物。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“聚酯”意在包括這樣的聚合物，其中至少85％的重復(fù)單元是二元羧酸和二元醇的縮合產(chǎn)物，其中帶有形成酯單元所產(chǎn)生的鍵。這包括芳族、脂族、飽和和不飽和的二元酸和二元醇。在此使用的術(shù)語(yǔ)“聚酯”還包括共聚物(如嵌段共聚物，接枝共聚物，無(wú)規(guī)共聚物和交替共聚物)，混合物及其改性物。聚酯通常的例子是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)，它是乙二醇和對(duì)苯二甲酸的縮合產(chǎn)物。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“熔噴纖維”和“熔噴長(zhǎng)絲”指的是將可熔融處理的聚合物以熔融線或長(zhǎng)絲的形式通過(guò)多個(gè)細(xì)的、通常是圓形的毛細(xì)管擠出進(jìn)入高速加熱氣(例如空氣)流中而形成的纖維或長(zhǎng)絲。所述高速氣流將熔融熱塑性聚合物材料的長(zhǎng)絲拉細(xì)，以將其直徑降至約0.5和10微米之間。熔噴纖維通常是不連續(xù)的纖維，但也可以是連續(xù)的。由高速氣流攜帶的熔噴纖維通常沉積在收集表面上，以便形成無(wú)規(guī)分散纖維的纖維網(wǎng)。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“多組分纖維”和“多組分長(zhǎng)絲”指的是由至少兩種不同聚合物組成的任何長(zhǎng)絲或纖維，但應(yīng)當(dāng)理解的是包括包含多于兩種不同聚合物的這樣的物品。術(shù)語(yǔ)“不同的聚合物”意指所述至少兩種聚合物的每一種在多組分纖維截面上的不同區(qū)中并沿纖維的長(zhǎng)度方向排列。多組分纖維不同于由聚合材料的均勻熔體混合物擠出而得到的纖維，在后者中不形成不同聚合物的區(qū)。在此可使用的所述至少兩種不同的聚合物組分可以是化學(xué)上不同的，或者它們可以是化學(xué)上相同的聚合物，但具有不同的物理特性，如特性粘度、熔體粘度、?？谂蛎?、密度、結(jié)晶度和熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)。例如，所述兩種組分可以是線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。所述至少兩種不同聚合物的每一種本身可以包含兩種或多種聚合材料的共混物。多組分纖維有時(shí)也被稱為雙組分纖維，它包括由兩種組分形成的纖維以及由多于兩種組分形成的纖維。在此使用的術(shù)語(yǔ)“雙組分纖維網(wǎng)”和“多組合纖維網(wǎng)”指的是包含多組分纖維或長(zhǎng)絲的纖維網(wǎng)。在此使用的術(shù)語(yǔ)“多組分熔噴纖維網(wǎng)”和“雙組分熔噴纖維網(wǎng)”意指包含熔噴多組分纖維的纖維網(wǎng)，所述多組分熔噴纖維包含至少兩種不同的聚合物組分，其中，熔融纖維被高速加熱氣流拉細(xì)并以無(wú)規(guī)分散纖維的纖維網(wǎng)的形式沉積至收集表面上。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“紡粘”纖維意指這樣的纖維，它是以長(zhǎng)絲的形式從噴絲板的許多細(xì)的、通常是圓形的毛細(xì)孔將熔融熱塑性聚合物擠出而形成的；其中擠出長(zhǎng)絲的直徑然后被通過(guò)牽引迅速降低。紡粘纖維通常是連續(xù)的并且具有大于約5微米的平均直徑。紡粘無(wú)紡織物或無(wú)紡布是通過(guò)在收集表面如多孔篩網(wǎng)或帶上使紡粘纖維無(wú)規(guī)成層而形成的。紡粘布能夠通過(guò)本領(lǐng)域已知的方法進(jìn)行粘結(jié)，例如通過(guò)熱輥壓光，或者借助在高壓下使所述布通過(guò)飽和蒸汽室而進(jìn)行粘結(jié)。例如，所述布可以在位于紡粘織物上的許多熱粘結(jié)點(diǎn)處進(jìn)行熱點(diǎn)粘結(jié)。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“無(wú)紡織物、片材或纖維網(wǎng)”意指以無(wú)規(guī)方式進(jìn)行設(shè)置以形成沒有可識(shí)別圖案的平面材料的單獨(dú)的纖維、長(zhǎng)絲或線的結(jié)構(gòu)，這與編織物不同。
圖1闡明了供本發(fā)明熔噴法用的、根據(jù)本發(fā)明第二或第三實(shí)施方案的擠出模頭或紡絲塊(spinblock)，為簡(jiǎn)便起見，所述方案闡明了雙組分體系。獨(dú)立控制的多料流擠壓機(jī)(multiple extruders，未示出)通過(guò)聚合物供應(yīng)孔15a和15b將單獨(dú)的熔融聚合物料流A和B供至模頭10，在其中，聚合物通過(guò)獨(dú)立的擠出毛細(xì)管16a和16b，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述毛細(xì)管在模頭內(nèi)成一定的角度，以便將獨(dú)立的聚合物料流引向共同的縱向軸。然而，所述擠出毛細(xì)管可以彼此平行，但彼此靠得足夠近，以便在從單獨(dú)的擠出毛細(xì)管排出之后促進(jìn)熔融聚合物料流的融合。優(yōu)選的是，擠出毛細(xì)管的直徑小于約1.5毫米，優(yōu)選小于1毫米，更優(yōu)選小于約0.5毫米。對(duì)模唇(die tip)11中的這些毛細(xì)管的出口進(jìn)行設(shè)置，以便當(dāng)各聚合物通過(guò)噴絲孔30排出時(shí)，促進(jìn)聚合物的融合。由于擠出毛細(xì)管16a和16b配合形成單一的復(fù)合雙組分聚合物料流，因此，綜合地將它們稱之為“復(fù)合孔”。通過(guò)加熱的噴射氣體將雙組分纖維拉細(xì)，所述雙組分纖維是通過(guò)將聚合物料流擠出通過(guò)復(fù)合孔而形成的，所述氣體通過(guò)氣體入口20供至模頭，并輸送至氣體噴嘴21，所述氣體噴嘴與通過(guò)擠出毛細(xì)管16a和16b的端部排出的熔融聚合物料流的共同的縱軸成一定的角度。在氣體噴嘴21之間總共包括的角度α優(yōu)選在約60°和90°之間。在該方法中，通過(guò)使用用于不同聚合物的獨(dú)立控制的擠壓機(jī)，可能單獨(dú)地控制各種處理參數(shù)，如每一種聚合物的溫度、毛細(xì)管直徑和擠出壓力，以便使獨(dú)立聚合物的擠出最佳化并且仍可形成包含兩種聚合物的單一的纖維。
圖2是圖1中模頭10的截面2的簡(jiǎn)圖，該圖以平截體的平面形式示出，闡明擠出毛細(xì)管出口端16a和16b的優(yōu)選的并列構(gòu)型，所述出口端將熔融的聚合物長(zhǎng)絲輸送進(jìn)入由氣體噴嘴21形成的倒錐形高速氣體中，所述氣體噴嘴21沿復(fù)合孔同中心地排列。
圖3是根據(jù)圖1的圖示，該圖闡明本發(fā)明的方法通過(guò)擠出模頭10的操作過(guò)程。聚合物A和B分別獨(dú)立地輸送通過(guò)擠出孔15a和15b，并迫使之進(jìn)入擠出毛細(xì)管16a和16b。將聚合物A的擠出長(zhǎng)絲40a和聚合物B的擠出長(zhǎng)絲40b排出擠出毛細(xì)管的端部，這時(shí)，據(jù)信由氣體噴嘴21產(chǎn)生的力的橫向分量將起作用，從而促使兩個(gè)聚合物融合成雙組分長(zhǎng)絲40。幾乎同時(shí)，由氣體噴嘴21產(chǎn)生的力的縱向分量將起作用，將長(zhǎng)絲拉細(xì)或拉伸，以使拉伸的雙組分長(zhǎng)絲的直徑降低至約10微米或更低。當(dāng)雙組分長(zhǎng)絲從噴絲孔30排出時(shí)，可以將其切斷，以形成許多細(xì)的、不連續(xù)的雙組分熔噴纖維41。
圖4與圖2類似，是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的模頭10的另一改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)圖，以便形成雙組分皮芯型纖維。在該實(shí)施方案中，聚合物A擠出通過(guò)中央擠出毛細(xì)管16c，而聚合物B擠出通過(guò)一系列擠出毛細(xì)管，通過(guò)一系列曲線型槽縫16d從模頭排出，所述槽縫繞毛細(xì)管16c端部同心排列。在該實(shí)施方案中，復(fù)合孔包括中央擠出毛細(xì)管16c和曲線型槽縫16d。許多加熱氣體噴嘴21繞復(fù)合孔同心排列。另外，氣體噴嘴21可以被與復(fù)合孔同中心的環(huán)形縫替代。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的、圖1中示出的模頭10出口的端視圖，其中，成排地排列著一系列復(fù)合?？祝總€(gè)?？拙?xì)管出口16a和16b，并且將熔融聚合物擠壓進(jìn)入通過(guò)槽縫21排出的氣體噴射流中，所述槽縫與復(fù)合?？捉Y(jié)合形成噴絲孔30。當(dāng)聚合物料流從各復(fù)合?？着懦鰰r(shí)，它們將形成沿模頭10長(zhǎng)度方向延伸的、幕簾狀的多組分熔噴長(zhǎng)絲。
圖6是圖5中所述模頭的另一設(shè)計(jì)方案。通過(guò)實(shí)心板64，將兩個(gè)垂直蝕刻的模板60和60’分開，從而形成分開的擠出毛細(xì)管62a和62b。在該圖中沒有示出的氣體噴嘴與模板60和60’橫向相鄰地布置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，擠出毛細(xì)管的構(gòu)型和形狀出于不同的原因能夠用多種方法進(jìn)行改進(jìn)。例如，通過(guò)在模唇中加工餡餅薄片形(pie-slice)的截面，該方法能夠用來(lái)將多于兩種的聚合物組分輸送入纖維中，以形成具有帶餡餅形部分截面的、基本上圓形截面的纖維。同樣地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，在生產(chǎn)規(guī)模上，可能需要使用許多擠壓機(jī)/模頭裝置(“紡絲塊”)，以便獲得對(duì)收集表面的充分覆蓋，以生產(chǎn)出可接受的無(wú)紡布或無(wú)紡織物。
實(shí)施本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于不同的聚合物組分能夠獨(dú)立地控制各種擠出參數(shù)。由于每一種不同的聚合物被輸送通過(guò)不同的擠出裝置，如果一種聚合物組分有與另一聚合物組分明顯不同的物理特性，如特性粘度、熔體粘度、?？谂蛎?、或熔點(diǎn)/軟化點(diǎn)，擠出參數(shù)如溫度、壓力，甚至于擠出毛細(xì)管直徑可以改變，以適應(yīng)各種聚合物的擠出并使之最佳化。
在先有技術(shù)的方法中，當(dāng)聚合物在熔體排出模頭之前混合時(shí)，在兩種聚合物熔體之間將存在界面。在該方法中，該界面不能被直接進(jìn)行控制并受許多因素影響。由于缺乏對(duì)所述界面的控制，因此，將出現(xiàn)的嚴(yán)重問題的兩個(gè)例子是1)當(dāng)使用兩種類似聚合物時(shí)，隨著聚合物開始混合，界面可能會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散，因此該纖維相對(duì)于雙組分纖維將是更為熔融共混的纖維；和2)如果聚合物在熔體粘度上具有明顯的不同，那么，更高粘度的聚合物可能將開始不成比例量地填充模頭內(nèi)熔體的有效空間，由于聚合物熔體能夠沿界面相互滑動(dòng)將產(chǎn)生紡絲問題，因此，當(dāng)它們從模頭排出時(shí)，將導(dǎo)致兩種熔體速度的失配。當(dāng)將兩種聚合物保持分離，直至它們從模頭排出，熔體將得到直接控制并因此避免了上述的問題。
應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明方法中有用的可熔融處理的聚合物包括能被熔融處理的任何聚合物，如熱塑性塑料，包括聚酯、聚烯烴、聚酰胺，如耐綸型聚合物、聚氨酯橡膠、乙烯基聚合物，如苯乙烯型聚合物、氟聚合物如乙烯-四氟乙烯聚合物、聚偏1，1-二氟乙烯、氟化乙烯-丙烯聚合物、全氟(烷基乙烯基醚)聚合物等等。形成本發(fā)明方法的雙組分熔噴纖維和雙組分熔噴法非織造布的聚合物的優(yōu)選組合是聚乙烯和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。優(yōu)選的是，聚乙烯是線性低密度聚乙烯，其熔體指數(shù)至少為10克/10分(根據(jù)ASTM D-1238測(cè)量；2.16kg@190℃)，熔點(diǎn)的上限范圍約120-140℃，而密度范圍從0.86-0.97克/厘米3。包含雙組分聚乙烯/聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)熔噴纖維的熔噴法非織造布尤其適用于藥物最終用途的無(wú)紡織物，這是因?yàn)樗鼈兛蛇M(jìn)行照射滅菌。該雙組分聚乙烯/聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的熔噴法非織造布能夠粘結(jié)至通常在所述最終用途中使用的紡粘層上，以提供具有強(qiáng)度、柔軟度、呼吸性、和阻擋性能的良好平衡的復(fù)合層壓材料。另外還據(jù)信，雙組分聚乙烯/聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)熔噴纖維具有好于單組分聚乙烯或聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)熔噴纖維的性能。用于本發(fā)明的后聚結(jié)紡絲法中的其它優(yōu)選的聚合物組合包括聚丙烯/聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚(六亞甲基二胺己二酰二胺/聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚(六亞甲基二胺己二酰二胺/聚丙烯和聚(六亞甲基二胺己二酰二胺/聚乙烯?？梢灶A(yù)期的是，如果某些熱固性聚合物在本發(fā)明的處理期間保持熔融狀的話，那么它們也能夠用于本發(fā)明的方法中。
通常，將纖維沉積在收集表面上，如移動(dòng)帶或網(wǎng)、稀松布、或另一纖維層上。抽氣裝置如吸料箱可以設(shè)置在收集器底下，以幫助纖維的沉積和氣體的排除。通過(guò)熔噴生產(chǎn)的纖維通常是高縱橫比、不連續(xù)的纖維，其有效直徑在約0.5至約10微米。在此使用的術(shù)語(yǔ)帶不規(guī)則截面的纖維的“有效直徑”等于具有相同截面積的假想圓形纖維的直徑。優(yōu)選的是，熔噴纖維網(wǎng)的單位重量在約2和40g/m2、更優(yōu)選在5和30g/m2之間，最優(yōu)選的是在12和35g/m2之間。
不被理論束服，據(jù)信，氣體噴嘴能夠?qū)⒍嘟M分長(zhǎng)絲破裂或分裂成甚至更細(xì)的長(zhǎng)絲。所得到的長(zhǎng)絲據(jù)信包括其中每根長(zhǎng)絲由至少兩種分開的聚合物組分制成的多組分長(zhǎng)絲；所述兩種聚合物均充分地延長(zhǎng)了熔噴纖維的長(zhǎng)度，例如以并列構(gòu)型。另外還據(jù)信，一些破裂的長(zhǎng)絲由于多組分纖維被分裂成獨(dú)立的單組分纖維，因此可以只含一種聚合物組分。在多組分熔噴長(zhǎng)絲的兩種或多種不同聚合物組分之間的可分裂度，可通過(guò)對(duì)聚合物組分的選擇加以控制，以得到在不同聚合區(qū)之間所希望的粘結(jié)程度。
在本發(fā)明的多組分熔噴法非織造布中的纖維通常是不連續(xù)的纖維，其平均有效直徑在約0.5和10微米之間，更優(yōu)選在約1和6微米之間，最優(yōu)選在約2和4微米之間。多組分熔噴法非織造布由從包括如本發(fā)明中的附圖所示的擠出模頭的紡絲塊中同時(shí)紡出的至少兩種聚合物形成。在熔噴法多組分非織造布中的纖維構(gòu)型優(yōu)選是雙組分并列排列，其中絕大多數(shù)纖維由兩種并列的聚合物組分制成，每種不同聚合物組分的含量根據(jù)所希望的布的性能是在約10至90體積％之間，在每個(gè)纖維的大部分的長(zhǎng)度上所述兩種聚合物組分延伸并粘結(jié)。另外，雙組分纖維可以是皮芯排列的，其中一種聚合物被另一聚合物包圍，所述雙組分纖維為帶有多于兩種不同聚合物的、餡餅薄片形的圓形截面，或者是任何其它常規(guī)的雙組分纖維結(jié)構(gòu)。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，較低熔點(diǎn)的聚合物位于纖維的表面部分，以便增強(qiáng)收集表面上熔噴纖維之間的粘結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，將低特性粘度的聚酯聚合物和聚乙烯結(jié)合以便在熔噴法非織造布生產(chǎn)裝置中制備雙組分熔噴法非織造布。所述低粘度聚酯優(yōu)選包含聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，其特性粘度低于約0.55dl/g，優(yōu)選從約0.17至0.49dl/g(如上所述利用ASTM D 2857測(cè)量)，更優(yōu)選從約0.20至0.45dl/g，最優(yōu)選從約0.22至0.35dl/g。將所述的兩種聚合物A和B熔融，進(jìn)行過(guò)濾，然后計(jì)量加入紡絲塊中。熔融的聚合物通過(guò)紡絲塊內(nèi)獨(dú)立的擠出毛細(xì)管擠出，并通過(guò)噴絲孔從紡絲塊中排出，這時(shí)，它們將與來(lái)自氣體噴嘴的氣體接觸并被迫使相互進(jìn)行接觸，并在縱向進(jìn)行拉細(xì)，以形成高縱橫比的纖維。熔噴雙組分纖維可以被加熱的氣體噴射流切斷而形成不連續(xù)的纖維，然而，它們可以是連續(xù)的纖維。優(yōu)選的是，氣體噴射流產(chǎn)生所希望的并列型纖維截面。
通過(guò)將多組分熔噴纖維收集在不同的片材如紡粘織物、紡織物或泡沫塑料上，可以在線生產(chǎn)出結(jié)合上述多組分熔噴纖維網(wǎng)的復(fù)合無(wú)紡織物。各層可以利用本領(lǐng)域已知的方法如通過(guò)熱、超聲和/或粘合劑粘結(jié)而連接。熔噴層和其它織物或片材層優(yōu)選的是分別包括相容的聚合物組分，以使所述各層可以熱粘結(jié)，如通過(guò)熱點(diǎn)粘結(jié)而粘結(jié)。例如，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，復(fù)合層壓材料包含熔噴法非織造布和紡粘布，每一種布均包括至少一種基本相同或相同的聚合物。另外，復(fù)合片材的各層可獨(dú)立地生產(chǎn)，然后進(jìn)行復(fù)合和粘結(jié)以形成復(fù)合片材。還可以預(yù)期的是，可以串聯(lián)使用多于一臺(tái)的紡粘布生產(chǎn)裝置，從而生產(chǎn)出由不同的單或多組分纖維混合物制成的纖維網(wǎng)。同樣可以預(yù)期的是，可以串聯(lián)使用多于一臺(tái)的熔噴法非織造布生產(chǎn)裝置，以便生產(chǎn)出帶有多個(gè)熔噴層的復(fù)合片材。另外可以預(yù)期的是，在各種布生產(chǎn)裝置中使用的聚合物(一種或多種)彼此可以不同。當(dāng)希望生產(chǎn)出只具有一個(gè)紡粘層和一個(gè)細(xì)熔噴纖維層的復(fù)合片材時(shí)，可將第二紡粘布生產(chǎn)裝置關(guān)閉或排除。
任選地，也可以將氟化學(xué)涂料應(yīng)用于所述復(fù)合無(wú)紡布上，從而降低纖維表面的表面能，并從而增加織物的耐液體滲透性。例如，織物可以用局部整飾處理進(jìn)行處理，以改善液體阻擋性，特別是改善對(duì)低表面張力液體的阻擋性。許多局部整飾處理方法在本領(lǐng)域中是熟知的，并且包括噴涂、輥涂、泡沫涂布、浸-擠涂布等。通常的整飾配料包括ZONYL氟化學(xué)劑(得自DuPont，Wilmington，DE)或REPEARL氟化學(xué)劑(得自Mitsubishi Int.Corp.，New York，NY)。局部整飾方法可以與織物生產(chǎn)一起在線進(jìn)行，或在獨(dú)立的處理步驟中進(jìn)行。另外，所述氟化學(xué)劑也可以作為添加至熔體中的添加劑而紡入纖維之中。
測(cè)試方法在上面說(shuō)明中和隨后的實(shí)施例中，將采用下面的測(cè)試方法來(lái)確定各種所列出的特性和性能。ASTM指的是美國(guó)材料和試驗(yàn)學(xué)會(huì)。
纖維直徑是通過(guò)光學(xué)顯微鏡進(jìn)行測(cè)量的并以平均微米值報(bào)道。對(duì)于每個(gè)熔噴試樣，測(cè)量約100根纖維的直徑并取平均值。
單位重量是織物或片材每單位面積質(zhì)量的量度，并由ASTM D-3776進(jìn)行測(cè)量，在此將ASTM D-3776引入作為參考，并以g/m2報(bào)道。
在此使用的聚酯的特性粘度是利用25體積％三氟乙酸和75體積％二氯甲烷，在30℃，于毛細(xì)管粘度計(jì)中，根據(jù)ASTM D 2857測(cè)量的。Frazier空氣透氣性是在片材表面之間規(guī)定的壓力差下，通過(guò)片材的空氣流量的量度，并且是根據(jù)ASTM D 737測(cè)量的，并以m3/min/m2報(bào)道，在此將ASTM D 737引入作為參考。
實(shí)施例在實(shí)施例1-4中制備包含夾在紡粘外層之間的熔噴纖維內(nèi)層的復(fù)合片材。相同的紡粘外層被用于這些實(shí)施例的每一個(gè)中并包含帶皮芯截面的雙組分長(zhǎng)絲。
所述紡粘層由線性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)的雙組分纖維制成；所述LLDPE的熔體指數(shù)為27克/10分(在溫度為190℃時(shí)，根據(jù)ASTM D-1238測(cè)量)，它是20重量％的ASPUN 6811ALLDPE和80重量％的ASPUN 61800-34 LLDPE(兩者均得自Dow)的共混物；所述PET的特性粘度為0.53dl/g，以Crystar4449聚酯形式得自DuPont。將所述聚酯樹脂在溫度為180℃時(shí)結(jié)晶并在120℃干燥，以便使使用之前的含水量低于50ppm。在獨(dú)立的擠壓機(jī)中，將聚酯加熱至290℃并將聚乙烯加熱至280℃。對(duì)聚合物進(jìn)行擠出、過(guò)濾并計(jì)量成為保持在295℃、具有4000孔/米(紡絲頭組合中有2016孔)的雙組分紡絲塊，并設(shè)計(jì)提供皮芯長(zhǎng)絲截面。使聚合物通過(guò)噴絲頭紡絲，以生產(chǎn)帶有聚乙烯皮和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)芯的雙組分長(zhǎng)絲。每個(gè)紡線塊毛細(xì)管的聚合物總通過(guò)量為1.0克/分。對(duì)所述聚合物進(jìn)行計(jì)量，以提供以纖維重量計(jì)為30％聚乙烯(皮)和70％聚酯(芯)的長(zhǎng)絲。在15英寸(38.1厘米)長(zhǎng)的帶驟冷空氣的驟冷區(qū)中對(duì)長(zhǎng)絲進(jìn)行冷卻，所述空氣由兩個(gè)相對(duì)的驟冷箱提供，其溫度為12℃且速度為1米/秒。將長(zhǎng)絲送入在紡絲塊毛細(xì)管開口之下間隔26英寸(66.0厘米)的氣動(dòng)拉伸噴絲頭中，在其中長(zhǎng)絲得以拉伸。利用真空抽吸，將所得更細(xì)、更強(qiáng)韌、基本連續(xù)的長(zhǎng)絲沉積到以186米/分的速度運(yùn)動(dòng)的鋪列帶上，以形成單位重量為0.6盎斯/碼2(20.3g/m2)的紡粘布。在所述布中的纖維平均直徑約為11微米。利用點(diǎn)粘結(jié)圖案，在100℃和100N/cm的軋點(diǎn)壓力下，將得到的布在兩個(gè)熱粘結(jié)輥之間傳送，以使所述布輕度地粘結(jié)至一起用于運(yùn)輸。將輕度粘結(jié)的紡粘布收集在一羅拉中。下面將描述用于每一個(gè)實(shí)施例的熔噴層的制備方法。
借助將雙組分紡粘布展開至運(yùn)動(dòng)帶上并將雙組分熔噴法非織造布層合至運(yùn)動(dòng)紡粘布頂上，而在實(shí)施例1-4中制備復(fù)合無(wú)紡片材。將第二紡粘布輥筒展開并鋪列至所述紡粘-熔噴布上，以生產(chǎn)紡粘-熔噴-紡粘復(fù)合無(wú)紡布。在刻紋油熱金屬壓光輥和光滑油熱金屬壓光輥之間對(duì)所述復(fù)合布進(jìn)行熱粘結(jié)。兩輥的直徑均為466毫米?？碳y輥有帶菱形圖案的涂鉻的非淬硬鋼表面，其中每個(gè)圖案的點(diǎn)尺寸為0.466mm2，點(diǎn)深度為0.86毫米，點(diǎn)間距為1.2毫米，并且粘結(jié)面積為14.6％。光滑輥有淬硬鋼表面。在120℃、350N/cm的軋點(diǎn)壓力和50米/分的線速度下，對(duì)復(fù)合布進(jìn)行粘結(jié)。粘結(jié)的復(fù)合片材收集在羅拉上。每個(gè)復(fù)合無(wú)紡片材的最終單位重量約為58克/米2。
實(shí)施例1-4利用后聚結(jié)熔噴法，制備這些實(shí)施例中的雙組分熔噴法非織造布。通過(guò)得自DuPont的Crystar聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和以ASPUN6806得自Dow的線性低密度聚乙烯(LLDPE)，以并列型排列制備雙組分纖維；其中所述聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的特性粘度為0.53，含水量約1500ppm；所述LLDPE的熔體指數(shù)為100克/10分(根據(jù)ASTM D-1238測(cè)量)。在獨(dú)立的擠壓機(jī)中，將聚乙烯聚合物加熱至450°F(232℃)并將聚酯聚合物加熱至572°F(300℃)。對(duì)兩聚合物獨(dú)立地進(jìn)行擠出、過(guò)濾并計(jì)量至帶有圖6中所示模唇構(gòu)型的雙組分紡絲塊中。所述模頭由兩個(gè)垂直蝕刻板60和60’形成，所述板帶有在其中形成的平行凹槽62a和62b，所述凹槽的半徑為0.2毫米。兩塊蝕刻板被2密耳厚的實(shí)心板64分開，以便使兩種聚合物料流保持獨(dú)立，直至它們排出擠出毛細(xì)管之后為止。其中之一的聚合物料流通過(guò)凹槽62a形成的毛細(xì)管供應(yīng)，而另一聚合物料流通過(guò)凹槽62b形成的毛細(xì)管供應(yīng)。擠出毛細(xì)管的出口孔以沿模唇長(zhǎng)度方向每英寸30個(gè)孔的距離間隔開，其中模唇的長(zhǎng)度約為21英寸(53厘米)。將紡絲塊模頭加熱至572 °F(300℃)并以表1中給出的聚合物質(zhì)量流速，通過(guò)毛細(xì)管對(duì)聚合物進(jìn)行紡絲。將拉細(xì)空氣加熱至310℃并以9psi(62kPa)的氣壓通過(guò)兩個(gè)1.5毫米寬的氣道供應(yīng)。兩個(gè)氣道在毛細(xì)管開口的約21英寸(53厘米)線路的長(zhǎng)度上延伸，并且毛細(xì)管線每邊一個(gè)的一個(gè)氣道安置在毛細(xì)管開口后面1.5毫米。每個(gè)氣道均以45度的角度與板64的平面取向，其中氣道的兩個(gè)軸向著擠出毛細(xì)管出口方向收斂，氣道之間總的包括角為90度。利用兩個(gè)不同的擠壓機(jī)，將聚乙烯和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)供至紡絲塊。當(dāng)聚乙烯排出擠壓機(jī)時(shí)其溫度為265℃，而聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的溫度為295℃。供至紡絲塊的聚合物的質(zhì)量流速對(duì)于每個(gè)實(shí)施例均不同，并列于表1中。將長(zhǎng)絲收集在以52米/分運(yùn)動(dòng)的成型網(wǎng)上，其上表面位于模唇末端以下5.5英寸(14.0厘米)，以生產(chǎn)隨后收集在羅拉上的熔噴法非織造布。在每個(gè)實(shí)施例中，所述熔噴法非織造布的單位重量均為11.7克/米2。
實(shí)施例5利用線性低密度聚乙烯(LLDPE)組分和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)組分制備雙組分熔噴法非織造布；其中所述聚乙烯的熔體指數(shù)為135克/10分(根據(jù)ASTM D-1238測(cè)量)，以GA594得自Equistar；所述聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的報(bào)導(dǎo)的特性粘度為0.53，以Crystar聚酯(Merge4449)得自DuPont。在獨(dú)立的擠壓機(jī)中，分別將LLDPE和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)加熱至260℃和305℃。分別對(duì)兩種聚合物進(jìn)行擠出，并計(jì)量至兩個(gè)獨(dú)立的聚合物分配器中。對(duì)從每個(gè)分配器中排出的平面狀熔體料流獨(dú)立地進(jìn)行過(guò)濾，并通過(guò)帶兩組線性獨(dú)立孔的雙組分熔噴模頭進(jìn)行擠出，第一組擠出LLDPE，第二組擠出聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。將這些孔成對(duì)地排列，以便使各LLDPE噴絲孔緊密地靠近聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的噴絲孔，從而沿模唇長(zhǎng)度方向形成線性排列的復(fù)合噴絲孔。對(duì)形成各復(fù)合噴絲孔的噴絲孔對(duì)進(jìn)行布置，以使通過(guò)每一對(duì)中兩個(gè)噴絲孔中心的線與線性排列的孔對(duì)的方向垂直，在所述孔對(duì)的兩個(gè)孔之間的中心點(diǎn)位于模唇的頂點(diǎn)。所述模頭有645對(duì)排列在54.6厘米線路上的毛細(xì)管開口。將模頭加熱至305℃，并分別以0.16克/孔/分和0.64克/孔/分的通過(guò)量，對(duì)LLDPE和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)進(jìn)行紡絲。拉細(xì)空氣加熱至305℃并以5.5psi的氣壓通過(guò)兩個(gè)1.5毫米寬的氣道供應(yīng)。兩個(gè)氣道在毛細(xì)管開口的54.6厘米線路的長(zhǎng)度上延伸，并且毛細(xì)管線每邊一個(gè)的一個(gè)氣道安置在毛細(xì)管開口后面1.5毫米。分別以6.2千克/小時(shí)和24.8千克/小時(shí)的速率，將LLDPE和聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)供至紡絲組合，以提供雙組分熔噴法非織造布，所述布為20重量％的LLDPE和80重量％的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。借助以模頭與收集器20.3厘米的距離將熔噴纖維收集在運(yùn)動(dòng)的成形網(wǎng)上，以形成所述布，從而生產(chǎn)出卷繞至羅拉上的熔噴法非織造布。所述熔噴法非織造布的單位重量為1.5盎斯/碼2(50.9g/m2)，而試樣的Frazier空氣透氣性為86ft3/min/ft2(26.2m3/min/m2)。
對(duì)比例A本例闡明雙組分熔噴法非織造布的成形，其中在排出模唇之前將兩聚合物料流匯合。使用與實(shí)施例1-4中相同的聚合物和紡絲設(shè)備，所不同的是，除去了圖6中示出的實(shí)心板64，以使在擠出毛細(xì)管中兩聚合物相接觸。聚合物溫度和質(zhì)量流速、模頭溫度、氣壓及溫度與實(shí)施例1中使用的相同。熔噴法非織造布的單位重量為17g/m2。
表1熔噴法條件和熔噴法非織造布的性能
權(quán)利要求
1.一種形成多組分熔噴纖維的方法，包括通過(guò)第一擠出噴絲孔對(duì)第一可熔融處理的聚合物進(jìn)行擠出，同時(shí)通過(guò)第二擠出噴絲孔對(duì)第二可熔融處理的聚合物進(jìn)行擠出；擠出之后，將所述第一和第二可熔融處理的聚合物熔入擠出復(fù)合長(zhǎng)絲中；并利用至少一股高速氣體噴射流氣動(dòng)地將所述擠出的復(fù)合長(zhǎng)絲進(jìn)行拉細(xì)，以形成所述的多組分熔噴纖維。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，復(fù)合長(zhǎng)絲利用許多高速氣體噴射流進(jìn)行拉細(xì)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述復(fù)合長(zhǎng)絲被至少一股高速氣體切斷，以形成許多多組分熔噴纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一和第二可熔融處理的聚合物具有隨溫度變化的不同的粘度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二可熔融處理的聚合物具有具有不同的熔點(diǎn)和/或軟化點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二可熔融處理的聚合物是化學(xué)上不同的聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述第一可熔融處理的聚合物是聚酯，而所述第二可熔融處理的聚合物是聚乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述聚酯是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。
9.一種通過(guò)將權(quán)利要求1的熔噴纖維收集在收集表面上而生產(chǎn)的無(wú)紡織物。
10.權(quán)利要求9的無(wú)紡織物，其中，所述收集表面是紡粘無(wú)紡織物。
11.一種熔噴熔融聚合物的擠出模頭，包括一排模頭噴絲孔，每個(gè)模頭噴絲孔包括由模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入的至少兩個(gè)獨(dú)立的聚合物供應(yīng)孔，所述的每一個(gè)聚合物供應(yīng)孔與在模頭的出口部分帶有出口的獨(dú)立的毛細(xì)管連通，氣體供應(yīng)孔由模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入并與所述聚合物供應(yīng)孔側(cè)向排列，所述氣體供應(yīng)孔與通過(guò)模頭延伸的氣體噴嘴連通并與所述擠出毛細(xì)管的出口側(cè)向排列，其中，所述擠出毛細(xì)管出口和所述氣體噴嘴在模頭的出口部分中與噴絲孔連通。
12.一種熔噴熔融聚合物的擠出模頭，包括由所述模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入的至少兩個(gè)獨(dú)立的聚合物供應(yīng)孔，所述聚合物供應(yīng)孔與在所述模頭出口部分處帶有出口的獨(dú)立的擠出毛細(xì)管連通，所述獨(dú)立的擠出毛細(xì)管以復(fù)合孔的形式配合，至少一個(gè)氣體供應(yīng)孔由所述模頭的進(jìn)口部分進(jìn)入，所述氣體供應(yīng)孔與延伸通過(guò)模頭的至少一個(gè)氣體噴嘴連通并且所述至少一個(gè)氣體噴嘴圍繞所述復(fù)合孔的出口同中心地排列，其中，所述擠出毛細(xì)管出口和所述氣體噴嘴在模頭出口部分中與噴絲孔連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的擠出模頭，其中所述擠出毛細(xì)管與共同的縱軸成一定的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12的擠出模頭，其中所述的擠出模頭包括至少兩個(gè)氣體噴嘴，并且其中所述擠出毛細(xì)管和所述氣體噴嘴對(duì)著共同的縱軸成一定的角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12的擠出模頭，其中所述的擠出模頭包括至少兩個(gè)氣體噴嘴，并且其中所述擠出毛細(xì)管彼此平行，以及所述氣體噴嘴與共同的縱軸成一定的角度。
全文摘要
一種形成多組分熔噴纖維的方法,該方法包括:將第一不同的可熔融處理的聚合物擠出通過(guò)第一擠出孔;與此同時(shí)將第二不同的可熔融處理的聚合物擠出通過(guò)第二擠出孔;擠出之后,將所述第一和第二可熔融處理的聚合物熔入擠出的復(fù)合長(zhǎng)絲中;以及利用高速氣體的噴射流氣動(dòng)地拉細(xì)所述擠出的復(fù)合長(zhǎng)絲,以便形成所述的多組分熔噴纖維。
文檔編號(hào)D04H13/00GK1386147SQ01802291
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
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