專利名稱：卷曲的多組分長絲以及由該長絲制成的紡粘織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及紡粘多組分長絲，以及由該長絲制成的無紡織物。更具體地講，本發(fā)明涉及將一種添加劑加入用于生產(chǎn)多組分長絲的一種聚合物中。該添加劑能強化卷曲，以便生產(chǎn)出較細的長絲，改善由該長絲制成的非粘接織物的完整性，改善該長絲的粘接，并生產(chǎn)具有改進的拉伸和布樣特性的織物。加入所述長絲的添加劑是丁烯-丙烯無規(guī)共聚物。
本發(fā)明背景無紡織物被用于生產(chǎn)多種制品，這些制品優(yōu)選具有特定水平的柔軟度、強度、均勻性、液體處理特性，如吸收性，和其它物理特性。所述制品包括毛巾、工業(yè)抹布、失禁制品、過濾制品、諸如嬰兒尿布的嬰兒護理制品，女性吸收護理制品，和諸如醫(yī)用罩衣的服裝。所述制品通常用多種無紡織物制成，以便獲得所需要的組合特性。例如，由聚合無紡織物制成的一次性嬰兒尿布可以包括一個柔軟的、多孔的襯里層，該層緊貼嬰兒的皮膚，一個結(jié)實而又柔軟的不透水性外部覆蓋層，以及一個或幾個內(nèi)部液體處理層，該層是柔軟的、疏松的并且具有吸收性。
如上文所述的無紡織物通常是通過熱塑性材料的熔紡制成的。這種織物被稱為紡粘織物。紡粘無紡聚合織物通常是通過將熱塑性材料從一個紡絲板中擠出，并用高速空氣流將擠出的材料拉伸成長絲，以便在收集表面上形成無規(guī)織物，而由熱塑性材料制成的。
業(yè)已生產(chǎn)出了具有物理特性的理想組合，特別是柔軟度、強度和吸收性的組合的紡粘材料，但遇到了一些局限。例如，對某些用途來說，諸如聚丙烯的聚合材料可能具有所需水平的強度，但不具有所需水平的柔軟度。另一方面，在某些場合下，諸如聚乙烯的材料具有所需水平的柔軟度，但不具有所需水平的強度。
為了生產(chǎn)具有物理特性的理想組合的無紡材料，業(yè)已開發(fā)了由多組分或雙組分長絲和纖維制成的無紡聚合織物，雙組分或多組分聚合纖維或長絲包括獨立的兩種或兩種以上聚合物成分。在本文中，長絲是指連續(xù)的線狀材料，而纖維是指具有特定長度的切斷的或不連續(xù)的線狀材料。多組分長絲的第一種以及其它成分被排列在該長絲橫截面上的基本上不同的區(qū)域，并沿著該長絲的長度連續(xù)分布。通常，一種成分的特性不同于另一種成分的特性，以便該長絲具有兩種成分的特性。例如，一種成分可以是較結(jié)實的聚丙烯，而另一種成分可以是較柔軟的聚乙烯。最終結(jié)果是既結(jié)實又柔軟的無紡織物。
為了提高所述雙組分無紡織物的脹量或豐滿度，以便改善該織物的流體控制性能或增強該織物的“布樣”感覺，通常使所述雙組分長絲或纖維卷曲。雙組分長絲可以是機械卷曲的，或如果使用了合適的聚合物的話是天然卷曲的。在本文中天然卷曲的長絲是通過激活該長絲中所包含的潛在卷曲而卷曲的長絲。例如，在一種實施方案中，可以通過在拉伸之后使長絲接觸諸如加熱氣體的氣體而使該長絲天然卷曲。
一般，更希望生產(chǎn)能夠天然卷曲的長絲，而不希望通過一個獨立的機械工藝使該長絲卷曲。不過，過去在生產(chǎn)能天然卷曲到特殊用途所需要的程度的長絲時遇到了難題。另外，業(yè)已發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)天然卷曲的細的長絲，如線性密度低于2旦尼爾的長絲是非常困難的。具體地講，用于生產(chǎn)細的長絲的拉力，通常會妨礙或消除有可能包含在長絲中的任何有用的潛在卷曲。這樣，目前需要一種生產(chǎn)具有增強的天然卷曲特性的多組分長絲的方法。另外，還需要由這種長絲生產(chǎn)的無紡織物。
本發(fā)明概述本發(fā)明認識到了、并且解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和方法的上述缺陷和其它缺陷。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供改進的無紡織物以及生產(chǎn)該織物的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供包括高度卷曲的長絲的無紡聚合織物，以及經(jīng)濟地生產(chǎn)該織物的方法。
本發(fā)明的再一個目的是通過改變用于生產(chǎn)織物的長絲和纖維的卷曲長度控制無紡聚合織物的特性的方法。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種天然卷曲多組分長絲的工藝。
本發(fā)明的另一個目的是通過將丁烯-丙烯共聚物添加到長絲的一種成分中而使多組分長絲天然卷曲的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種線性密度低于2旦尼爾的天然卷曲的長絲。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種由聚丙烯和聚乙烯制成的雙組分長絲，其中，將一種卷曲強化添加劑添加到所述聚乙烯中。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于使含有聚丙烯和聚乙烯的多組分長絲天然卷曲的工藝，其中，將一種卷曲強化添加劑和再生聚合物添加到所述聚乙烯中。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種還能改善由含有所述添加劑的長絲制成的非粘接織物的強度的卷曲強化添加劑。
本發(fā)明的上述和其它目的是通過提供一種生產(chǎn)無紡織物的工藝實現(xiàn)的。該工藝包括熔紡多組分長絲的步驟。所述多組分長絲包括第一聚合物成分和第二聚合物成分。第一聚合物成分的固化速度快于第二聚合物成分的固化速度，以便長絲具有潛在的卷曲。第二聚合物成分含有一種卷曲強化添加劑，該添加劑是丁烯-丙烯共聚物。
一旦進行熔紡時，該多組分長絲被拉伸并且天然卷曲。然后，將該多組分卷曲長絲制成無紡織物，用于各種用途。
在一種實施方案中，所述第二聚合物成分可以包括聚乙烯。加入所述第二聚合物成分中的丁烯-丙烯共聚物的重量百分比低于大約10％，特別是大約0.5％至大約5％。所述丁烯-丙烯共聚物優(yōu)選為無規(guī)共聚物，它含有重量百分比低于20％的丁烯，特別是重量百分比大約為14％的丁烯。
另一方面，在一種優(yōu)選實施方案中，所述第一聚合物成分是聚丙烯?？梢允褂玫钠渌酆衔锇猃垺⒕埘ズ途郾┑墓簿畚?，如丙烯-乙烯共聚物。
根據(jù)本發(fā)明，業(yè)已發(fā)現(xiàn)丁烯-丙烯共聚物還起著聚合物相容劑的作用。具體地講，業(yè)已發(fā)現(xiàn)所述共聚物使得不同的聚合物能夠更好地均勻混合。在這方面，根據(jù)本發(fā)明的第一聚合物成分還可以含有再生聚合物。本文所說的再生聚合物是回收并添加到所述長絲中的聚合物廢料。例如，所述再生聚合物可以包括聚乙烯、聚丙烯的混合物和丙烯和乙烯的共聚物，并可以從先前生產(chǎn)的無紡織物的裁剪邊緣獲得。在過去，在回收再生聚合物，特別是雙組分再生聚合物時，以及將其摻入長絲中，而又不對該長絲的物理特性造成不利影響時遇到了困難。
本發(fā)明的上述和其它目的還可以通過提供一種由紡粘多組分卷曲長絲制成的無紡織物而實現(xiàn)。所述多組分卷曲長絲是由第一聚合物成分和第二聚合物成分中的至少一種制成。具體地講，對所述聚合物成分進行選擇，以便第一聚合物成分的固化速度快于第二聚合物成分的固化速度。根據(jù)本發(fā)明，第二聚合物成分含有一種卷曲強化添加劑。具體地講，該卷曲強化添加劑是丁烯-丙烯無規(guī)共聚物。
例如，在一種實施方案中，所述卷曲長絲可以是雙組分長絲，它可以包括聚丙烯成分和聚乙烯成分?？梢灾亓堪俜直雀哌_大約5％的用量將丁烯-丙烯無規(guī)共聚物添加到所述聚乙烯成分中。所述丁烯-丙烯無規(guī)共聚物最好含有重量百分比大約14％的丁烯。
由于添加了卷曲強化添加劑，所述多組分長絲可以具有很低的旦尼爾，但仍然能天然卷曲。例如，該長絲的旦尼爾數(shù)可以低于2，特別是低于大約1.2。
就此而言，本發(fā)明還涉及一種天然卷曲的多組分長絲，該長絲包括至少一種第一聚合物成分和第二聚合物成分中。例如，第一聚合物成分可以是聚丙烯。另一方面，例如，第二聚合物成分可以是聚乙烯，并可以含有一種卷曲強化添加劑，其用量足于使得該長絲在低于大約2，特別是低于大約1.2的旦尼爾數(shù)條件下天然卷曲。
下面將對本發(fā)明的其它目的、特征和方面進行更詳細地說明。
附圖的簡要說明在本說明書的其余部分，提供了對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說對本發(fā)明的完整和充分的說明，包括本發(fā)明的最佳實施方案，包括對附圖的說明，其中

圖1是完成本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的工藝流程的示意圖；圖2A是表示按照本發(fā)明的一種實施方案生產(chǎn)的長絲的截面的示意圖，聚合物成分A和B是并排排列的；圖2B是表示按照本發(fā)明的一種實施方案生產(chǎn)的長絲的截面的示意圖，聚合物成分A和B呈不同圓心的皮/芯排列。
在本說明書和附圖中重復(fù)使用的編號，表示本發(fā)明相同或相似的特征或元件。
優(yōu)選實施方案的詳細說明本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，本說明僅僅是對代表性實施方案的說明，而不是要限定本發(fā)明的較寬的范圍，該較寬的范圍體現(xiàn)在代表性結(jié)構(gòu)中。
本發(fā)明總體上涉及多組分長絲和由該長絲生產(chǎn)的紡粘織物。具體地講，所述長絲天然卷曲成例如，卷曲結(jié)構(gòu)。卷曲長絲可以提高其脹量、柔軟度、和皺折能力。該無紡織物還具有改善的流體控制特性，并具有改善的不一樣外觀和手感。
用于本發(fā)明的多組分長絲至少含有兩種聚合物成分。例如，所述聚合物成分可以是并排結(jié)構(gòu)或以不同圓心的皮-芯結(jié)構(gòu)排列。所述聚合物成分是從具有彼此不同的固化速度的半結(jié)晶和結(jié)晶熱塑聚合物中選擇的，以便所述長絲能夠天然卷曲。更具體地講，所述聚合物成分之一的固化速度快于另一種聚合物成分的固化速度。
在本文中，一種聚合物的固化速度，是指軟化或熔化的聚合物變硬并形成固定結(jié)構(gòu)的速度。據(jù)信，一種聚合物的固化速度受不同參數(shù)的影響，包括該聚合物的熔化溫度和結(jié)晶速度。例如，快速固化聚合物的熔點通常比具有較慢固化速度的聚合物的熔點高大約10℃，更優(yōu)選高大約20℃，最優(yōu)選高大約30℃。不過，應(yīng)當理解的是，如果兩種聚合物成分的結(jié)晶速度明顯不同的話，這兩種聚合物成分也可以具有類似的熔點。
盡管尚不了解，但相信多組分長絲的潛在卷曲能力是由于聚合物成分之間收縮特性的不同而在長絲上產(chǎn)生的。另外，據(jù)信聚合物成分之間收縮能力不同的主要原因是，在纖維生產(chǎn)工藝中固化速度較慢的聚合物結(jié)晶不充分所致。例如，在生產(chǎn)所述長絲期間，當快速固化的聚合物固化時，慢速固化的聚合物部分固化，不能顯著拉伸更多的長度，因此，不能進一步經(jīng)歷顯著的取向力。在缺少取向力的條件下，所述慢速固化的聚合物不會明顯地進一步結(jié)晶，同時被冷卻和固化。因此，所得到的長絲具有潛在的卷曲能力，而且，這種潛在的卷曲能力通過一種工藝處理該長絲而激活，該工藝使得慢速固化的聚合物的聚合物分子有足夠的分子運動，以利于進一步結(jié)晶和收縮。
本發(fā)明涉及將一種卷曲強化添加劑添加到具有較慢固化速度的聚合物成分中，以便進一步減緩該聚合物的固化速度。這樣，兩種聚合物成分的固化速度的差別進一步變大，產(chǎn)生具有增強的潛在卷曲能力的多組分長絲。具體地講，本發(fā)明的卷曲強化添加劑是無規(guī)丁烯-丙烯共聚物。
除了產(chǎn)生具有較大天然卷曲的多組分長絲之外，還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的卷曲強化添加劑具有許多其它好處和優(yōu)點。例如，由于本發(fā)明的長絲具有更大程度的卷曲，由該長絲制成的織物具有較大的脹量和較低的密度。由于能夠生產(chǎn)較低密度的織物，生產(chǎn)特定厚度的織物需要較少材料，并因此降低生產(chǎn)成本。除了具有較低密度之外，還發(fā)現(xiàn)所述織物更像布一些，具有較柔軟的手感，具有更大的拉伸量，具有更好的恢復(fù)力，并具有更好的耐磨性。
特別有利的是，業(yè)已意外發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的卷曲強化添加劑還能改善由所述長絲制成的非粘接織物的強度和完整性。例如，其重量百分比為1％的添加劑就可以使織物的非粘接強度增加兩倍以上。由于具有更大的非粘接織物完整性，本發(fā)明的織物能以更快的速度加工。過去，為了以較快的速度生產(chǎn)，必須對非粘接紡粘織物進行預(yù)粘接或壓實。在處理按照本發(fā)明生產(chǎn)的織物時，這些步驟是不必要的。
除了具有較大的強度之外，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)紡粘織物在以較快速度加工時，還具有明顯降低的織物控制問題。例如，當所述長絲中含有卷曲強化添加劑時，線頭、折疊和拉伸痕跡的出現(xiàn)明顯減少。更具體地講，采用本發(fā)明生產(chǎn)的長絲的織物具有較少從所述織物上突出的傾向，相反，具有貼在該織物表面的較大傾向。這樣，所述長絲不大可能在生產(chǎn)織物時穿過有孔的表面，因此，能夠比較容易的將該織物從所述表面上取下。
使用本發(fā)明的卷曲強化添加劑的另一個出乎預(yù)料的優(yōu)點是，該添加劑還起著聚合物相容劑的作用。換句話說，所述添加劑有利于不同聚合物的均勻混合。因此，含有所述添加劑的聚合物成分可以含有聚合物的混合物(如果必要的話)。例如，在本發(fā)明的一種實施方案中，含有本發(fā)明添加劑的聚合物成分還可以含有再生聚合物，如在裁剪以前生產(chǎn)的紡粘織物，特別是雙組分織物時收集到的聚合物廢料。
本發(fā)明卷曲強化添加劑的另一個優(yōu)點是，該添加劑能夠生產(chǎn)出具有較高天然卷曲的很細的多組分長絲。過去，很難生產(chǎn)出具有較高天然卷曲的細的長絲，如小于2旦尼爾的長絲。過去，用于生產(chǎn)細纖維的拉伸力通常能妨礙或消除所述長絲上的任何有用的潛在卷曲。另一方面，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的長絲可以在低于2旦尼爾，甚至低于1.2旦尼爾的條件下，每英寸具有大約10個的卷曲。
除了上述優(yōu)點之外，還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的卷曲強化添加劑可以改善長絲之間的熱粘合。具體地講，所述卷曲強化添加劑具有寬的熔點范圍，并具有較低的熔化溫度，這有利于粘接。
本發(fā)明的織物特別可用于生產(chǎn)各種制品，包括液體和氣體過濾器、個人護理制品和服裝材料。個人護理制品包括嬰兒護理制品，如一次性嬰兒尿布，兒童護理制品，如運動褲和成人護理制品，如失禁制品和女性護理制品。合適的服裝包括醫(yī)用罩衣，工作服等。
如上文所述，本發(fā)明的織物包括連續(xù)的多組分聚合物長絲，該長絲包括至少第一和第二聚合物成分。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案是一種包括連續(xù)的雙組分長絲的聚合織物，該長絲包括第一聚合物成分A和第二聚合物成分B。這種雙組分長絲具有一個截面、一個長度、和一個圓周表面。所述第一和第二成分A和B排列在該雙組分長絲的橫截面上的大體上獨立的部位，并且沿著該雙組分長絲的長度連續(xù)分布。所述第二成分B構(gòu)成所述雙組分長絲的連續(xù)沿該雙組分長絲長度分布的圓周表面的一部分。
所述第一和第二成分A和B排列成圖2A所示的并排結(jié)構(gòu)或排列成圖2B所示的不同圓心的皮/芯結(jié)構(gòu)，以便所得到的長絲具有天然螺旋卷曲。聚合物成分A是所述長絲的芯，而聚合物成分B是皮/芯結(jié)構(gòu)的皮。用于將多組分聚合長絲擠壓成所述結(jié)構(gòu)的方法為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知。
有多種聚合物適用于本發(fā)明，包括聚烯烴(如聚乙烯和聚丙烯)，聚酯、和聚酰胺等。必須對聚合物成分A和聚合物成分B進行選擇，以便所得到的雙組分長絲形成天然螺旋卷曲。聚合物成分A的固化速度優(yōu)選快于聚合物成分B的固化速度。例如，在一種實施方案中，聚合物成分A的熔化溫度高于聚合物成分B的熔化溫度。
聚合物成分A包括聚丙烯或乙烯和丙烯的無規(guī)共聚物。聚合物成分A除了含有聚丙烯之外，還可以含有尼龍或聚酯。
另一方面，聚合物成分B優(yōu)選含有聚乙烯或丙烯和乙烯的無規(guī)共聚物。優(yōu)選的聚乙烯包括線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
用于制備本發(fā)明多組分長絲的合適材料包括由得克薩斯州休斯敦的Exxon出售的PD-3445聚丙烯，由Exxon出售的丙烯和乙烯的無規(guī)共聚物，由密西根州麥德蘭的Dow化學(xué)公司出售的ASPUN6811A和2553線性低密度聚乙烯，由Dow化學(xué)公司出售的25355和12350高密度聚乙烯。
當聚丙烯是成分A，而聚乙烯是成分B時，所述雙組分長絲可以含有重量百分比為大約20％-大約80％的聚丙烯，和大約20％-大約80％的聚乙烯。所述長絲更優(yōu)選含有重量百分比為大約40％-大約60％的聚丙烯，和重量百分比為大約40％-大約60％的聚乙烯。
如上文所述，本發(fā)明的卷曲強化添加劑是丁烯和丙烯的無規(guī)共聚物，并且，將其添加到聚合物成分B中，該成分優(yōu)選為聚乙烯。所述丁烯-丙烯無規(guī)共聚物優(yōu)選含有重量百分比大約為5％-大約20％的丁烯。例如，可以用作卷曲強化添加劑的一種可以通過商業(yè)渠道獲得的制品是由康涅迪格州Danbury的Union Carbide公司出售的產(chǎn)品號DS4D05。產(chǎn)品號DS4D05是丁烯-丙烯無規(guī)共聚物，含有重量百分比為14％的丁烯和重量百分比為86％的丙烯。所述丁烯-丙烯共聚物優(yōu)選為薄膜級聚合物，MFR(熔體流動速度)為大約3.0-大約15.0，特別是MFR為大約5-大約6.5。
在一種實施方案中，為了混合所述卷曲強化添加劑和聚合物成分B，可將所述聚合物干燥混合，并在生產(chǎn)多組分長絲期間共同擠壓。在另一種實施方案中，所述卷曲強化添加劑和聚合物成分B(例如，聚乙烯)可以在制成本發(fā)明的長絲之前熔融混合。
一般，所述卷曲強化添加劑可以重量百分比低于10％的用量添加到聚合物成分B中。當聚合物成分B含有聚乙烯時，所述卷曲強化添加劑優(yōu)選以占聚合物成分B總重量大約0.5％-大約5％的用量加入。如果將太多的丁烯-丙烯無規(guī)共聚物加入所述聚合物成分中，所得到的長絲可能變得過分卷曲，并會對無紡織物的生產(chǎn)造成不利影響。
據(jù)信，當把所述丁烯-丙烯無規(guī)共聚物添加到諸如聚乙烯的聚合物中時，能夠減緩該聚合物的固化速度和結(jié)晶速度。這樣，在用于生產(chǎn)長絲的不同聚合物成分之間產(chǎn)生了更大的固化速度差別，因此，提高了該長絲的潛在卷曲能力。
在本發(fā)明的另一種實施方案中，除了將卷曲強化添加劑加入聚合物成分B中之外，還要將再生的和循環(huán)的聚合物加入該聚合物成分中。如上文所述，業(yè)已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的卷曲強化添加劑還有利于不同聚合物之間的均勻混合。具體地講，業(yè)已發(fā)現(xiàn)丁烯-丙烯無規(guī)共聚物有利于聚乙烯和一種再生聚合物之間的混合，該再生聚合物含有聚乙烯和聚丙烯的混合物。在該實施方案中，所述再生聚合物可以高達20％的百分比添加到所述聚合物成分中。所述再生聚合物優(yōu)選是從以前生產(chǎn)的無紡織物的廢料和邊腳料中收集的。由于能夠回收所述聚合物，不僅降低了生產(chǎn)本發(fā)明無紡織物的材料量，而且還限制了所產(chǎn)生的廢物量。
現(xiàn)在將結(jié)合圖1對生產(chǎn)本發(fā)明的多組分長絲和無紡織物的一種工藝進行詳細說明。以下方法類似于在授予Pike等的US5,382,400中所披露的工藝，該專利被全文收作本文參考文獻。
參見圖1，披露了用于制備本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的工藝流程10。設(shè)計工藝流程10是為了生產(chǎn)雙組分連續(xù)長絲，但應(yīng)當理解的是，本發(fā)明包括由具有兩種以上成分的多組分長絲制成的無紡織物。例如，本發(fā)明的織物可以由具有三種或四種成分的長絲制成。
工藝流程10包括一對擠壓頭12A和12B，用于分別擠壓聚合物成分A和聚合物成分B。聚合物成分A從第一個料斗14a輸送到相應(yīng)的擠壓頭12a，而聚合物成分B從第二個料斗14b輸送到相應(yīng)的擠壓頭12b。聚合物成分A和B從擠壓頭12A和12B通過相應(yīng)的聚合物導(dǎo)管16a和16b輸送到紡絲板18。
用于擠壓雙組分長絲的紡絲板為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，因此，在這里不進行詳細說明。一般來說，紡絲板18包括一個裝有紡絲組件的外殼，該組件包括若干堆積在一起的板，設(shè)置有一種形式的開口，以便形成分別引導(dǎo)聚合物成分A和B通過紡絲板的流體通道。紡絲板18具有排列成一排或幾排的開口。在聚合物通過紡絲板擠出時所述紡絲板開口形成向下延伸的長絲條。對于本發(fā)明來說，紡絲板18可以設(shè)計成生產(chǎn)如圖2A所示的并排形式的或如圖2B所示的不同圓心的皮/芯形式雙組分長絲。
工藝流程10還包括一個靠近從紡絲板18中擠出的長絲條的冷卻鼓風(fēng)機20。來自冷卻鼓風(fēng)機20的空氣冷卻從紡絲板18中擠出的長絲。冷卻空氣可以從所述長絲條的一側(cè)吹過來，如圖1所示，或者從長絲條的兩側(cè)吹過來。
將一個纖維拉伸裝置或吸氣機22設(shè)置在紡絲板18下面，并接收冷卻的長絲。用于熔紡聚合物的纖維拉伸裝置或吸氣機如上文所述，是眾所周知的。適用于本發(fā)明工藝中的拉伸裝置包括在US3,802,817中所披露類型的線性纖維吸氣機和在US3,692,618和US3,423,266中所披露類型的教學(xué)用槍，以上專利被收作本文參考文獻。
一般來說，纖維拉伸裝置22包括一個長形的垂直通道，通過抽吸的空氣拉伸所述長絲通過該通道，從該通道的一側(cè)進入并向下流動通過該通道。由加熱器或鼓風(fēng)機22為纖維拉伸裝置22輸送抽吸空氣。抽吸空氣吸引長絲和環(huán)境空氣通過纖維拉伸裝置。
在纖維拉伸裝置22下面設(shè)有環(huán)形有孔成型表面24，并接收來自纖維拉伸裝置的出口孔的連續(xù)的長絲。成型表面26環(huán)繞導(dǎo)向輥28運行。在成型表面26下面設(shè)置一個真空裝置30，將沉積的長絲吸引到成型表面上。
工藝流程10還包括一個粘接裝置，如熱點粘接輥34(用虛線表示)或通氣粘接器36。熱點粘接器和通氣粘接器為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在本文中不進行詳細說明。一般來說，通氣粘接器36包括一個有孔的輥38，由它接收織物，還包括一個環(huán)繞所述有孔輥的罩40。最后，工藝流程10包括一個用于卷繞成品織物的卷繞輥42。
為了操作流程10，用相應(yīng)的聚合物成分A和B填充料斗14a和14b。將聚合物成分A和B熔化并通過相應(yīng)的擠壓頭12a和12b經(jīng)聚合物導(dǎo)管16a和16b和紡絲板18擠壓。盡管熔融聚合物的溫度根據(jù)所使用的聚合物而改變，但當聚丙烯和聚乙烯被分別用作成分A和B時，在擠壓時所述聚合物的優(yōu)選溫度范圍為大約370°-大約530°F。優(yōu)選的溫度范圍為400°-大約450°F。
當擠壓的長絲延伸到紡絲板18下面時，來自冷卻鼓風(fēng)機20的一股空氣至少能部分冷卻所述長絲，在該長絲中形成潛在的螺旋卷曲。所述冷卻空氣優(yōu)選沿大體上垂直于該長絲長度的方向流動，其溫度為大約45-大約90°F，其速度為大約100-大約400英尺/分鐘。
在冷卻之后，通過來自加熱器或鼓風(fēng)機24的諸如空氣的氣流將所述長絲吸入纖維拉伸裝置22的垂直通道，使其通過該纖維拉伸裝置。所述纖維拉伸裝置優(yōu)選設(shè)置在紡絲板18下面30-60英寸處。來自加熱器或鼓風(fēng)機24的空氣的溫度足于激活所述潛在卷曲。激活所述長絲的潛在卷曲所需要的溫度為大約60°F至接近較低熔點成分(第二種成分B)的熔點的最高溫度。
由加熱器或鼓風(fēng)機24輸送的空氣的實際溫度通常取決于所生產(chǎn)的長絲的線性密度。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)當大于2旦尼爾時，在纖維拉伸裝置22中不需要加熱以便使長絲天然卷曲，這是本發(fā)明的又一個優(yōu)點。在過去，輸送到纖維拉伸裝置22的空氣通常必須加熱。不過，按照本發(fā)明生產(chǎn)的細于大約2旦尼爾的長絲通常需要與加熱過的空氣接觸，以便誘導(dǎo)天然卷曲。
可以改變來自加熱器24的空氣的溫度，以便獲得不同水平的卷曲。一般，較高的空氣溫度能產(chǎn)生更大數(shù)量的卷曲。控制長絲卷曲長度的能力是特別有利的，因為它能夠通過簡單地調(diào)節(jié)纖維拉伸裝置中空氣的溫度改變所得到的織物的密度、孔度分布和皺折。
所述卷曲的長絲通過纖維拉伸裝置22的出口孔沉積在運動的成型表面26上。真空裝置20將所述長絲吸附在成型表面26上，形成一種非粘接的、連續(xù)長絲的無紡織物。在過去，通常要用加壓輥對所述織物輕輕加壓，然后通過輥34進行熱點粘接，或在通氣粘接器36中進行通氣粘接。不過，如上文所述，業(yè)已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明制成的無紡織物在含有卷曲強化添加劑時具有較大的強度和完整性。因此，在工藝流程10中，在將所述織物輸送到粘接裝置之前只需要由加壓輥或任何其它類型的預(yù)粘接裝置進行很少的預(yù)粘接即可。另外，由于根據(jù)本發(fā)明制成的無紡織物具有較大強度，可以提高線性速度。例如，線性速度可以為大約150-大約500英尺/分鐘。
在圖1所示通氣粘接器36中，將溫度高于成分B的熔化溫度但低于成分A的熔化溫度的空氣從罩40中引出，通過所述織物并進入有孔輥38。所述熱空氣將較低熔點的聚合物成分B熔化，從而在所述雙組分長絲之間形成粘接，將所述織物整合在一起。當分別把聚丙烯和聚乙烯用作聚合物成分A和B時，流過所述通氣粘接器的空氣優(yōu)選具有大約230-大約280°F的溫度，和大約100-大約500英尺/分鐘的速度。所述織物在通氣粘接器中的駐留時間優(yōu)選少于大約6秒。不過，應(yīng)當理解的是，所述通氣粘接器的參數(shù)取決于所使用聚合物的類型和織物厚度的因素。
最后，將成品織物卷繞到卷繞輥42上，以便進一步處理和使用。在被用于制造液體吸收制品時，本發(fā)明的織物可以用常規(guī)表面處理劑或含有常規(guī)聚合物添加劑的處理劑進行處理，以便提高該織物的可濕性。例如，本發(fā)明的織物可以用聚氧化亞烴改性的硅氧烷和硅烷處理，如披露于US5,057,361中的聚氧化亞烴改性的聚二甲基-硅氧烷。這種表面處理能提高所述織物的可濕性。
在進行通氣粘接時，本發(fā)明的織物特征性地具有較高松密度。所述長絲的螺旋卷曲形成一種有孔的織物結(jié)構(gòu)，在長絲之間具有大的空隙部分，并在接觸部位將這些長絲粘接在一起。本發(fā)明的通氣粘接織物通常具有大約0.015-大約0.040g/cc的密度，其基重大約為0.25-大約5盎司/碼2，更優(yōu)選大約1.0-大約3.5盎司/碼2。
長絲的線性密度通常為低于1.0-8旦尼爾。如上文所述，本發(fā)明的卷曲強化添加劑能夠生產(chǎn)出高度卷曲的細的長絲。在過去，要生產(chǎn)天然卷曲的細的長絲是困難的(如果不是不可能的話)。根據(jù)本發(fā)明，可以低于2旦尼爾的線性密度，特別是低于大約1.2旦尼爾的線性密度，生產(chǎn)出每英寸具有至少大約10個卷曲的天然卷曲的長絲。對于大多數(shù)無紡織物來說，所述長絲優(yōu)選具有每英寸約10個-大約25個卷曲。特別有利的是，根據(jù)本發(fā)明可以比以往低的較低線性密度生產(chǎn)出上述范圍內(nèi)的天然卷曲的長絲。
熱點粘接可以按照US3,855,046進行，該專利的內(nèi)容被收作本文參考文獻。在進行熱點粘接時，本發(fā)明的織物具有更像布的外觀，而且，舉例來說，可用作個人護理制品的外層或用作服裝材料。
盡管圖1所示的粘接方法是熱點粘接和通氣粘接，但應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的織物可以通過其它方式粘接，如烘箱粘接、超聲波粘接、水纏接、或其組合。所述粘接技術(shù)為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，在本文中不進行詳細說明。
盡管實施本發(fā)明的優(yōu)選方法包括讓所述多組分長絲與吸入的空氣接觸，本發(fā)明包括在長絲形成織物之前激活連續(xù)長絲上的潛在螺旋卷曲的其它方法。例如，所述多組分長絲可以在冷卻之后在吸氣機的上游與空氣接觸。另外，所述多組分長絲可以在吸氣機和織物成型表面之間與空氣接觸。另外，還可以用諸如微波或紅外線輻射的電磁能處理。
一旦生產(chǎn)出本發(fā)明的無紡織物，即可將其用于很多不同的各種用途。例如，可將所述織物用于過濾制品、液體吸收制品、個人護理制品、服裝、和各種其它制品。
通過以下實施例可以更好理解本發(fā)明。
例1進行以下實施例是為了比較用使用了本發(fā)明的卷曲強化添加劑制成的長絲和無紡織物與不使用卷曲強化添加劑制成的長絲和無紡織物之間的差別。
大體上按照US5,382,400(Pike等)中披露的方法生產(chǎn)雙組分紡粘織物。在兩種織物中，長絲的截面是圓形的，兩種成分以并排關(guān)系排列。長絲的一側(cè)主要是由聚丙烯(Exxon34455)制成，而另一側(cè)主要是由聚乙烯(Dow61800)制成。在兩種織物中，聚丙烯(PP)一側(cè)含有重量百分比為2％的添加劑，該添加劑包括50％的聚丙烯和50％的二氧化鈦。
在第一種織物(織物A)中，根據(jù)本發(fā)明，聚乙烯(PE)一側(cè)含有重量百分比為2％的無規(guī)共聚物，該共聚物包括14％的丁烯和86％的丙烯(UnionCarbide DS4D05)。另一方面，另一種織物(織物B)的聚乙烯一側(cè)為100％的聚乙烯。
兩種織物是以每孔0.35ghm聚合物的總聚合物通過量生產(chǎn)的，孔的密度為每英寸寬度48個孔，并在265°F的空氣溫度下進行通氣粘接?？椢顰是以44英尺/分鐘的線性速度生產(chǎn)的，而織物B是以37英尺/分鐘的線性速度生產(chǎn)的。線性速度被用于控制基重，所有其它加工條件保持相同。兩種織物的基重為2.6盎司/碼2(osy)。
按照ASTM D-5035-90，在沿機器方向(MD)和垂直于機器的方向(CD)測定所述織物的最大抗拉負荷、最大應(yīng)力和最大能量(3英寸布條)，并用Starrett-型厚度檢測儀用0.05psi的負荷測定其厚度。織物密度是由基重和厚度計算出的。根據(jù)1-5級的主觀等級對織物卷曲進行評級，其中，1＝無卷曲，而5＝很高的卷曲。由長絲的直徑(通過顯微鏡測定)和聚合物的密度計算纖維的線性密度。通過收集一段尚未進入粘接器的織物并將其輕輕放在地板上測定非粘接織物的強度。然后，將所述織物的一端緩慢地、并且輕輕地抬起直到出現(xiàn)拉裂為止。記錄斷裂時被抬起的織物的長度，作為非粘接織物的斷裂強度。
以上測試結(jié)果在下面的表中示出。
織物A和B的特性織物A織物B長絲的線性密度(旦尼爾) 1.3 1.3長絲卷曲指數(shù)4.0 1.0織物基重(osy) 2.6 2.6織物厚度(英寸) 0.1350.090織物密度(g/cc) 0.0260.038非粘接織物拉伸斷裂長度(英寸)66 18粘接織物抗拉伸特性MD最大負荷(1b) 6.5 10.9MD最大拉伸(％) 46 20MD最大能量(英寸-1b) 4.7 4.4CD最大負荷(1b) 10.6 22.3CD最大拉伸(％) 138 66CD最大能量(英寸-1b) 2432以上結(jié)果表明，相對織物B而言，織物A包括具有較大卷曲和較大厚度(因此具有較低的密度)的長絲組成?？椢顰還具有更大的非粘接織物強度。然而織物B的最大抗拉負荷大約為織物A的兩倍，而織物A的最大應(yīng)力值又比織物B的最大應(yīng)力值高大約兩倍?？椢锏淖畲竽芰?，特別是沿機器方向的能量是相同的。
特別重要的是，發(fā)現(xiàn)兩種長絲的線性密度具有很低的、大約1.3的旦尼爾數(shù)。如上文所述，含有本發(fā)明卷曲強化添加劑的長絲具有較高的天然卷曲，而不含有所述添加劑的長絲沒有明顯的卷曲。如上文所述，在過去，很難以低的線性密度生產(chǎn)出天然卷曲的長絲。
例2進行以下實施例，是為了證實本發(fā)明的添加劑能促進不同聚合物材料之間的混合的能力。
大體上按照例1和US5,382,400(Pike等)中披露的方法生產(chǎn)聚乙烯-聚丙烯雙組分長絲，并制成紡粘無紡織物。所述雙組分長絲的聚乙烯一側(cè)含有重量百分比為20％的再生聚合物。具體地講，所述再生聚合物是從以前生產(chǎn)的無紡織物的下腳料中收集的聚丙烯和聚乙烯的混合物。
根據(jù)本發(fā)明，所述聚乙烯成分還含有重量百分比為5％的與例1中相同的丁烯/丙烯無規(guī)共聚物。
我們發(fā)現(xiàn)，通過添加本發(fā)明的丁烯/丙烯共聚物有利于再生聚合物與聚乙烯成分的混合，并產(chǎn)生一種可以紡成長絲的聚合物材料，這種長絲又能夠天然卷曲。還發(fā)現(xiàn)能夠生產(chǎn)出具有很低線性密度的長絲。例如，在0.4ghm的聚合物通過量和7.4psi的纖維拉伸壓力下，可以生產(chǎn)出線性密度為1.18旦尼爾的長絲。
在過去，業(yè)已嘗試生產(chǎn)含有再生聚合物的雙組分長絲。不過，在不添加本發(fā)明的添加劑的情況下，不可能將所述聚合物的混合物紡成長絲。
在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行以上和其它改進和改變，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書中更具體地提出。另外，應(yīng)當理解的是，各種實施方案的方面可以整體或部分形式互換。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，以上說明僅僅是舉例性質(zhì)的，而不是要限定本發(fā)明，將在所附權(quán)利要求書中對本發(fā)明進行限定。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)無紡織物的工藝，包括以下步驟熔紡多組分長絲，所述長絲包括第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述第二聚合物成分含有丁烯-丙烯共聚物；拉伸所述多組分長絲；使所述多組分長絲天然卷曲；和然后將所述多組分長絲制成無紡織物。
2.如權(quán)利要求1的工藝，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯。
3.如權(quán)利要求1的工藝，其中，所述丁烯-丙烯共聚物包括一種含有重量百分比高達大約20％的丁烯的無規(guī)共聚物。
4.如權(quán)利要求1的工藝，其中，以高達大約10％的重量百分的數(shù)量比將所述丁烯-丙烯共聚物加入所述第二聚合物成分中。
5.如權(quán)利要求1的工藝，其中，以大約0.5％至大約5％的重量百分比的數(shù)量將所述丁烯-丙烯共聚物加入所述第二聚合物成分中。
6.如權(quán)利要求2的工藝，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
7.如權(quán)利要求2的工藝，其中，所述第一聚合物成分包括選自下列一組的材料尼龍、聚酯和丙烯-乙烯共聚物。
8.如權(quán)利要求1的工藝，其中，所述第二聚合物成分還包括再生聚合物，所述再生聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或丙烯和乙烯的共聚物。
9.如權(quán)利要求1的工藝，其中，所述多組分長絲的線性密度低于大約2旦尼爾。
10.一種生產(chǎn)無紡織物的工藝，包括以下步驟熔紡雙組分長絲，所述雙組分長絲包括第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分包括聚丙烯，所述第二聚合物成分包括聚乙烯和丁烯-丙烯共聚物的混合物；拉伸所述雙組分長絲；使所述雙組分長絲卷曲；和然后將所述雙組分長絲制成無紡織物。
11.如權(quán)利要求10的工藝，其中，通過用氣流處理所述雙組分長絲使所述雙組分長絲卷曲。
12.如權(quán)利要求10的工藝，其中，所述丁烯-丙烯共聚物在所述第二聚合物成分中以重量百分比為大約0.5％至大約5％的數(shù)量存在。
13.如權(quán)利要求12的工藝，其中，所述丁烯-丙烯共聚物包括一種無規(guī)共聚物，該共聚物含有重量百分比大約為14％的丁烯
14.如權(quán)利要求10的工藝，其中，所述第二聚合物成分還包括再生聚合物，所述再生聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或丙烯和乙烯的共聚物。
15.如權(quán)利要求14的工藝，其中，所述再生聚合物以高達大約20％的重量百分比的數(shù)量存在于所述第二聚合物成分中。
16.如權(quán)利要求10的工藝，其中，所述雙組分長絲的線性密度低于大約2旦尼爾。
17.如權(quán)利要求10的工藝，其中，所述卷曲的雙組分長絲每英寸具有至少10個卷曲。
18.一種包括紡粘多組分卷曲長絲的無紡織物，其中，所述多組分卷曲長絲是由至少一種第一聚合物成分和第二聚合物成分制成，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述第二聚合物成分含有丁烯-丙烯無規(guī)共聚物。
19.如權(quán)利要求18的無紡織物，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯。
20.如權(quán)利要求19的無紡織物，其中，所述丁烯-丙烯無規(guī)共聚物在所述第二聚合物成分中以重量百分比高達大約5％的數(shù)量存在。
21.如權(quán)利要求20的無紡織物，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
22.如權(quán)利要求21的無紡織物，其中，所述丁烯-丙烯無規(guī)共聚物含有重量百分比高達大約20％的丁烯。
23.如權(quán)利要求22的無紡織物，其中，所述多組分卷曲長絲的線性密度低于大約2旦尼爾。
24.一種天然卷曲的雙組分長絲，包括至少一種第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述長絲含有一種卷曲強化添加劑，該卷曲強化添加劑的添加量足于使所述長絲每英寸具有至少10個卷曲，所述多組分長絲的線性密度低于大約2旦尼爾。
25.如權(quán)利要求24的天然卷曲的多組分長絲，其中所述長絲的線性密度低于大約1.2旦尼爾。
26.如權(quán)利要求24的無紡織物，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯，而所述卷曲強化添加劑包括丁烯-丙烯無規(guī)共聚物，并且包含在所述第二聚合物成分中。
27.如權(quán)利要求26的天然卷曲的多組分長絲，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
28.一種改進紡粘無紡織物的非粘接強度的工藝，所述工藝包括以下步驟將丁烯-丙烯共聚物摻入第一聚合物成分中；由所述第一聚合物成分和至少一種第二聚合物成分熔紡多組分長絲；拉伸所述多組分長絲；和然后將所述長絲制成無紡織物，其中，所述丁烯-丙烯在所述織物中存在的數(shù)量足以在進行熱粘接之前提高所述織物的強度。
29.如權(quán)利要求28的工藝，其中，所述丁烯-丙烯共聚物以大約0.5％至大約5％的重量百分比的量加入所述第一聚合物成分中。
全文摘要
披露了紡粘多組分長絲以及由該長絲制成的無紡織物。根據(jù)本發(fā)明,所述多組分長絲含有一種卷曲強化添加劑。具體地講,將所述卷曲強化添加劑添加到具有較低固化速度的聚合物成分中。該添加劑能強化卷曲,可以低的纖維線形密度生產(chǎn)高度卷曲的長絲,改善由該長絲制成的非粘合織物的完整性,并生產(chǎn)具有改進的拉伸和布樣特性的織物。摻入所述長絲中的添加劑是丁烯和丙烯的無規(guī)共聚物。
文檔編號D01F8/06GK1272150SQ98809627
公開日2000年11月1日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者M·M·姆萊茲瓦, S·E·馬蒙, C·C·克雷甘, D·F·克拉克, K·L·布朗 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司