制備水力纏結的非織造材料的方法
【專利摘要】通過水力纏結含有紡絲成網長絲、天然纖維及合成短纖維的纖維混合物制備非織造材料的方法，其中濕法成網天然纖維和至少10％纖維重量的人造短纖維的第一纖維網(12)并在第一水力纏結站(13)水力纏結，在所述水力纏結的第一纖維網(12)上鋪設紡絲成網長絲(16)，在所述紡絲成網長絲(16)上方濕法成網包含天然纖維的第二纖維網(19)。在第二水力纏結站(20)將所述第二纖維網(19)與紡絲成網長絲(16)水力纏結到一起，翻轉所述結合網并在第三水力纏結站(25)將天然纖維和人造短纖維的第一纖維網(12)與紡絲成網長絲(16)水力纏結到一起。
【專利說明】制備水力纏結的非織造材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制備水力纏結的非織造材料的方法，所述非織造材料包含天然纖維、人造短纖維和紡絲成網長絲(spunlaid filaments)的混合物。
【背景技術】
[0002]吸收非織造材料通常用于擦拭工業(yè)、服務業(yè)、辦公室和家庭場所的各種溢出和泄漏。對于制成用于擦拭的無紡布材料的性能有很高的要求。理想的擦拭物應當結實、吸收性強、耐磨損、掉毛少。還應該柔軟且有紡織物觸感。水力纏結的非織造材料因其吸收性和類似紡織物的性質而經常被用作擦拭物。
[0003]水力纏結法或水刺法是1970年代引入的技術，參見例如加拿大專利CA841938。該方法包括用干法成網或者濕法成網形成纖維網，然后依靠高壓下非常細的噴射水流使纖維纏結。將幾排噴射水流對準由可移動織物支撐的纖維網。然后將纏結的纖維網干燥。在該材料中使用的纖維可以為合成或再生短纖維，例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯、人造纖維(rayon)等，漿纖維或漿纖維與短纖維的混合物。水刺材料能夠以高質量及合理的成本制造，并且吸收容量高。它們例如可用作家庭或工業(yè)用的擦拭材料，用作醫(yī)療中的以及供衛(wèi)生用途等的一次性材料。
[0004]由例如EP-B-0333211和EP-B-0333228已知水力纏結纖維混合物，其中纖維組分之一由熔噴纖維形式的連續(xù)長絲組成?；募词艿剿p結的纖維狀材料，由至少兩層聯(lián)結的預制纖維層組成，其中至少一層由熔噴纖維構成；或者由“共成形材料”組成，其中將基本上均質的熔噴纖維和其他纖維的混合物在形成的織物上氣流成網。
[0005]由EP-A-0308320已知，將連續(xù)長絲的預粘合網與含漿纖維和短纖維的單獨預粘合的濕法成網纖維材料合并在一起，并使各自成形的纖維網經水力纏結在一起以形成疊層。這樣的材料中，因為水力纏結前纖維相互粘連且僅有非常有限的可移動性，從而不同纖維網中的纖維相互間將不能形成一個整體。該材料將表現(xiàn)顯著的兩面性。
[0006]W099/22059公開了通過水力纏結連續(xù)長絲、天然纖維和/或合成短纖維的混合物制備非織造材料的方法。天然纖維和/或合成短纖維的纖維網泡沫成型并水力纏結并與連續(xù)長絲，例如熔噴纖維形成整體。
[0007]W02005/042819公開了制備非織造材料的方法，其通過在成形織物上形成連續(xù)長絲網并在所述連續(xù)長絲上施加含有3毫米和7毫米之間長度的合成短纖維以及天然纖維的濕法形成的纖維分散體。隨后水力纏結纖維網以形成非織造材料。
[0008]明顯看到水力纏結材料的一個問題一它們會經常表現(xiàn)顯著兩面性，也就是說，可以清楚分辨出在纏結步驟中朝向織物一側與朝向噴射水流一側之間的差異。在某些情況下，這一點已被用作有益的圖案，但在大多數(shù)情況下，它被視為缺點。當結合兩個獨立層，并喂入纏結過程，該處理步驟通常不能徹底混合這些層，而是這些層仍然存在，盡管相互粘合在一起。在復合物中使用漿料會出現(xiàn)富漿料側和缺漿料側，這將導致兩側性能的差異。當使用紡絲成網長絲時這是顯著的，因為在生產時它們往往會形成平面二維層，這將混合不佳。[0009]人們還知道制備兩側具有相同的纖維組合物的材料，其中在第一步中生產的水力纏結的非織造材料包含漿纖維和合成短纖維的混合物，所述混合物在紡絲成網長絲的上方濕法成網。在第二步中，將所述水力纏結的非織造材料返回到過程中，將漿纖維和合成短纖維的第二混合物在水力纏結非織造物上濕法成網。隨后將連結的纖維層水力纏結。這是個成本高、耗時又耗能的工藝，不能完全解決問題。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種用于制備水力纏結的非織造材料的在線方法，所述非織造材料包含天然纖維、人造短纖維、紡絲成網長絲的混合物，其中所述非織造材料降低了兩面性，即兩側都應該有相似的外觀和性能。這通過包括以下步驟的方法實現(xiàn):濕法成網天然纖維和至少10重量％的人造短纖維的第一纖維網，在第一水力纏結站水力纏結所述第一纖維網，在所述水力纏結的第一纖維網上鋪設紡絲成網長絲，在所述紡絲成網長絲上方將包含天然纖維的第二纖維網濕法成網，并在第二水力纏結站將所述第二纖維網與紡絲成網長絲水力纏結在一起，從而形成包含所述第一纖維網和第二纖維網以及所述紡絲成網長絲的結合網，翻轉所述結合網并在第三水力纏結站將天然纖維和人造短纖維的第一纖維網與紡絲成網長絲水力纏結到一起。
[0011]第一水力纏結站中使用的流體壓力可以在10到50巴之間。
[0012]第二水力纏結站和第三水力纏結站中使用的流體壓力可以在70和200巴之間。
[0013]天然纖維和人造短纖維的第一纖維網可以含有10%至40%纖維重量的人造短纖維，和60%至90%纖維重量的天然纖維。
[0014]天然纖維和人造短纖維的第二纖維網可以含有10%至40%纖維重量的人造短纖維，和60%至90%纖維重量的天然纖維。
[0015]天然纖維可以是木漿纖維。
[0016]人造短纖維可具有3到25mm之間的長度。
[0017]紡絲成網長絲之間可能沒有熱粘接點。
[0018]天然纖維和人造短纖維的第一纖維網可通過濕法成網所述纖維的水分散體而濕法成型。
[0019]天然纖維和任選存在的人造短纖維的第二纖維網可通過濕法成網所述纖維的泡沫分散體而泡沫成型。
[0020]水力纏結濕法成網的第一纖維網可以在所述水力纏結濕法成網的第一纖維網上鋪設紡絲成網長絲前脫水至30到50重量％之間的干含量。
[0021]定義
[0022]紡絲成網長絲
[0023]長絲是一些與它們直徑相比長度很長，理論上是無窮長的纖維。它們可以通過下述方法生產:將熱塑性聚合物熔化并擠出穿過細噴嘴，此后優(yōu)選地通過在聚合物流處并沿著所述聚合物流吹送的氣流作用使聚合物冷卻，并固化成單紗(strand),所述單紗可以通過牽引、拉伸或卷曲處理?？梢詫⒂糜诟郊庸δ艿幕瘜W物質加到表面上。長絲還可以通過形成纖維的反應劑溶液進入反應介質的化學反應，比如通過將黃原酸纖維素溶液制成的粘膠纖維紡絲進入硫酸進行生產。[0024]紡絲成網長絲通過將熔融的熱塑性聚合物擠出穿過細噴嘴成很細的聚合物流來生產。長絲通過空氣拉伸以得到合適的直徑。纖維直徑通常在ΙΟμπι以上，通常在10-100 μ m之間。例如在美國專利4813864或5545371中描述了紡粘的生產。
[0025]任何具有足夠的一致性能以在熔融狀態(tài)下用這種方法拔絲的熱塑性聚合物，原則上都可以用來生產紡絲成網長絲?？捎玫木酆衔锏膶嵗蔷巯N類，如聚乙烯和聚丙烯、聚酰胺類、聚酯類和聚交酯類。當然也可以使用這些聚合物的共聚物，以及具有熱塑性性能的天然聚合物。
[0026]天然纖維
[0027]有許多類型的天然纖維可以用于水力纏結的非織造材料中，尤其是具有吸水能力和有助于產生一致薄層的那些纖維。在可以使用的天然纖維中，主要有纖維素纖維類如種子毛纖維，比如棉花、木棉和馬利筋屬纖維(milkweed);葉纖維類，比如劍麻、蕉麻、菠蘿葉纖維和新西蘭麻；或者韌皮纖維類，比如亞麻、大麻、黃麻、洋麻和漿。木漿纖維尤其十分適合使用，并且軟木纖維和硬木纖維二者都合適。還可以使用再生纖維。
[0028]漿纖維長度可以不同，對于軟木纖維為約3mm，對于硬木纖維為約1.2mm，對于再生纖維，其長度為這些長度的混合或者更短。
[0029]短纖維
[0030]所用的人造短纖維可以用與上述紡絲成網長絲相同的聚合物生產。其他可用的人造短纖維是用再生纖維素如粘膠纖維(viscose)和溶解性纖維(lyocell)制成。短纖維由長絲切短。它們可以經過紡絲整理和卷曲處理，但對于優(yōu)選地用來生產本發(fā)明所述材料的方法類型來說，這不是必要的。通常進行纖維束的切割，以便產生單一切割長度，其由切割輪中各刀片之間的距離確定。根據所計劃的使用，使用不同的纖維長度。濕法成網水力纏結的非織造物可用3到25mm之間的長度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面參考附圖中所示的實施方案說明本發(fā)明。
[0032]圖1示意性地示出制備根據本發(fā)明的水力纏結的非織造材料的方法。
[0033]圖2是由掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝的穿過根據該方法制備的非織造材料的橫截面的照片。
【具體實施方式】
[0034]圖1中示出根據本發(fā)明的制備水力纏結的非織造材料的方法的一個實施例。包含天然纖維和人造短纖維的混合物的料漿通過流漿箱11在成形織物10上濕法成網。除水之外，料漿可含有傳統(tǒng)的造紙?zhí)砑觿?，如濕?或干強度劑、助留劑和分散劑。濕法成網或濕法成型的一個特殊的變種是泡沫成型，其中天然纖維和短纖維分散在含有水和表面活性劑的泡沫液體中。液體或泡沫通過布置在成形織物下方的吸箱(未示出)穿過成形織物10，從而包含天然纖維和人造短纖維的第一纖維網12在成形織物10上形成。在例如W096/02702A1中描述了泡沫成型。泡沫成型的優(yōu)點是，相較于傳統(tǒng)無泡沫濕法成型，其需要泵送較少的液體并吸入穿過成形織物。
[0035]用于形成所述第一纖維網的天然纖維和人造短纖維的比例是60至90重量％的天然纖維和10至40重量％的人造短纖維。天然纖維和人造短纖維可以是前文提到的種類。
[0036]第一纖維網12在第一水力纏結站13中水力纏結，而其仍然由成形織物10支撐。第一水力纏結站13可以包括帶有一排噴嘴14的橫桿，在壓力下非常細的水流從噴嘴直接噴向第一纖維網以使纖維纏結。吸箱(未示出)設置在成形織物10下正對噴嘴14。第一水力纏結站的噴嘴中使用的纏結壓力可以較低，在10到50巴之間，以僅僅讓第一纖維網12輕微粘接。第一纖維網12的粘接可僅僅讓網12自支撐就足夠了，例如以便其可以從第一成形織物10轉移到第二成形織物15。第一成形織物10應該有相對較高的支數(shù)(count)(低開口區(qū)域)以保持濕法成網的網中的纖維，而第二成形織物15可具有相對較低的支數(shù)(較高的開口區(qū)域)，下文中將對其進行描述。
[0037]第一纖維網12在MD (機器方向)的拉伸強度應至少為50牛/米，以便自支撐，但優(yōu)選不超過100牛/米。此外，如有必要，濕法成網的第一纖維網12的脫水可在轉移到第二成形織物16后借助于吸箱(圖中未示出)實施，以達到適合的第一纖維網的干含量。因為在隨后的水刺步驟(如下所述)中空氣被吸入網中，適宜的濕法成網第一纖維網的干含
量為30至50重量％。
[0038]優(yōu)選在第一水力纏結站只用一排噴嘴14。第一纖維網12的基重可以是10至100
克/米2。
[0039]將紡粘型紡絲成網長絲16鋪在水力纏結第一纖維網12之上。紡絲成網長絲16由擠出的熔融熱塑性粒料制成，并從噴嘴17直接鋪放在第一纖維網12上?？諝馔ㄟ^設置在成形織物15下的吸箱(未示出)在紡絲成網站吸入穿過網。為了讓空氣吸入通過第二成形織物15，這應該有較低的支數(shù)(較高的開口區(qū)域)。使紡絲成網長絲成網，其可以稍微粘結或可選地無粘結，其中紡絲成網長絲彼此可以比較自由地移動?；诩徑z成網長絲粘性的粘結程度由噴嘴17與成形織物15之間的距離控制。如果距離較大，紡絲成網長絲在它們鋪在第一纖維網12上之前就冷卻下來，以致它們的粘性大幅降低?？捎靡恍┢渌姆绞綄崿F(xiàn)長絲的冷卻，例如，當它們已經被牽伸出或拉伸至優(yōu)選的程度時，使用多個用來冷卻長絲的空氣源。
[0040]由于紡絲成網長絲16鋪放在濕潤的濕法成網的纖維網12上，長絲將粘著并保持它們鋪放在濕網12上的狀態(tài)，從而保持成型，否則有可能難以保存在成型網上。為了進一步改善紡絲成網長絲的成型，它們可以電荷相斥，或由兩個或更多個水刺站按序鋪放。
[0041]紡絲成網長絲16鋪放在第一纖維網12時的速度遠高于成形織物15的速度，所以當它們收集在第一纖維網12上的成形織物上時，紡絲成網長絲會形成不規(guī)則的圈和彎曲，以形成非常隨機化的前體網。形成的長纖維前體網的基重可以在10至50克/米2之間。
[0042]將包含天然纖維和任選存在的人造短纖維的漿料從流漿箱18在紡絲成網長絲16上濕法成網，以形成天然纖維和任選存在的人造短纖維的第二纖維網19。第二纖維網19的基重可以與第一纖維網12的范圍相同。第二纖維網還可以包含人造短纖維，天然纖維和人造短纖維的比例以及纖維的類型可以與第一纖維網12的相同。泡沫成型可用于形成天然纖維和任選存在的人造短纖維的第二纖維網19。通過設置在成形織物下的吸箱(未示出)，液體或泡沫吸入穿過成形織物15。
[0043]根據一個實施方案，天然纖維和人造短纖維的第一纖維網12通過濕法成網所述纖維的水分散體形成，天然纖維和人造短纖維的第二纖維網19通過濕法成網所述纖維的發(fā)泡分散體而泡沫成型。
[0044]天然纖維和人造短纖維的第二纖維網19與連續(xù)長絲16的網在第二水力纏結站20中在水力纏結織物21的支撐下水力纏結在一起。在圖1所示的實施方案中，第二水力纏結站20包括三排水力纏結噴嘴22?？梢允褂萌魏芜m當排數(shù)的噴嘴22。第二水力纏結站20的噴嘴22中使用的纏結壓力高于第一水力纏結站13的纏結壓力，并優(yōu)選在70至200巴之間的范圍內。利用吸箱(未示出)將水力纏結水穿過織物21排出。第二纖維網19中的短纖維和漿纖維(或其他天然纖維)與連續(xù)長絲16的強烈混合在第二水力纏結站20完成。連續(xù)長絲16之間沒有無熱粘接點粘結或僅輕微粘結，連續(xù)的長絲可以與它們自己和短纖維及漿纖維扭繞并纏結，其使得不同類型的纖維和長絲之間良好融合。人造短纖維和天然纖維的第一纖維網12或多或少沒有受到來自于第一水力纏結站20的水流的影響。但是，來自于水流的壓力將第一纖維網12壓向接近水力纏結織物21以符合織物21的結構。
[0045]由此形成的網23，其從一面水力纏結，被轉移到另一水力纏結織物24，其中其在轉移處翻轉，從而使第一纖維網12在頂側上，第二纖維網19面對水力纏結織物24。設置包括三排水力纏結噴嘴26的第三水力纏結站25以將天然纖維和人造短纖維的第一纖維網12與連續(xù)長絲16的網水力纏結在一起?？梢允褂萌魏芜m當排數(shù)的噴嘴26。第三水力纏結站25的噴嘴26中使用的纏結壓力可與第一水力纏結站13的相同，即優(yōu)選在70至200巴之間的范圍內。利用吸箱(未示出)將水力纏結水穿過織物24排出。第一纖維網12中的短纖維和漿纖維(或其他天然纖維)與連續(xù)長絲16的強烈混合在第三水力纏結站25完成，以制成在兩側都水力纏結的纖維網27。來自于水流的壓力進一步將第二纖維網19壓向接近水力纏結織物24以符合織物24的結構。如果水力纏結織物21和24的花紋相同或至少相似，網27的背面將具有相似的結構。
[0046]帶有兩排或更多排噴嘴的水力纏結站的水流壓力可調節(jié)以適于特定的壓力分布，而不同排的噴嘴有不同的壓力。
[0047]三個成形和水力纏結的織物10、15和21在一個可選實施方案中可以由單個成形和水力纏結織物取代。在另一個可選實施方案中，使用兩個成形和水力纏結織物來取代圖1中顯示的三個織物10、15和21。
[0048]然后干燥水力纏結網27，其可以在常規(guī)網干燥設備上完成，優(yōu)選用于組織干燥的類型，如空氣穿透干燥或揚克式(Yankee)干燥設備。干燥后，通常將材料在轉換之前卷繞以形成母卷。然后以已知的方式將材料轉換為合適的規(guī)格和包裝。
[0049]材料的結構可以通過進一步加工例如微起皺、熱軋光、壓花等改變。干燥之前或之后可向網27中進一步加入不同的添加劑，如濕強度劑、粘合劑化學物質、膠乳、解膠劑(debonder)等。
[0050]根據上述方法生產的水力纏結的非織造材料在材料的兩側具有非常相似的外觀和性能。因此，與傳統(tǒng)的水力纏結的非織造材料相比，它降低了兩面性。兩個外纖維網12和19與紡絲成網長絲16的內層良好結合。這在圖2中圖示，圖2是穿過根據本發(fā)明的方法制備的水力纏結的非織造材料橫截面的放大150倍的顯微照片。
[0051]所述方法的另一個重要優(yōu)點是在線方法，其中非織造材料的所有層在線形成。這比兩步方法更經濟，在兩步方法中，一層或多層預形成。
【權利要求】
1.通過水力纏結含有紡絲成網長絲、天然纖維及合成短纖維的纖維混合物制備非織造材料的方法， 其特征在于，濕法成網天然纖維和至少10%纖維重量的人造短纖維的第一纖維網(12)，在第一水力纏結站(13)水力纏結所述第一纖維網，在所述水力纏結的第一纖維網(12)上鋪設紡絲成網長絲(16)，在所述紡絲成網長絲(16)上方濕法成網包含天然纖維的第二纖維網(19)，并在第二水力纏結站(20)將所述第二纖維網(19)與紡絲成網長絲(16)水力纏結到一起，從而形成包含所述第一纖維網和第二纖維網(12，19)以及所述紡絲成網長絲(16)的結合網(23)，翻轉所述結合網(23)并在第三水力纏結站(25)將天然纖維和人造短纖維的第一纖維網(12)與紡絲成網長絲(16)水力纏結到一起。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，第一水力纏結站(13)中使用的流體壓力在10至50巴之間。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二水力纏結站和第三水力纏結站(20，25)中的流體壓力在70和200巴之間。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，天然纖維和人造短纖維的所述第一纖維網(12)含有10%至40%纖維重量的短纖維，和60%至90%纖維重量的天然纖維。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二纖維網包含10%至40%纖維重量的短纖維，和60%至90%纖維重量的天然纖維。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述天然纖維是木漿纖維。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述人造短纖維具有3至25mm之間的長度。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述紡絲成網長絲(16)之間沒有熱粘接點。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，包含天然纖維和任選存在的人造短纖維的第二纖維網(19)通過濕法成網所述纖維的泡沫分散體而泡沫成型。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，天然纖維和人造短纖維的第一纖維網(12)通過濕法成網所述纖維的水分散體而濕法成型。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在將紡絲成網長絲(16)鋪設在所述水力纏結濕法成網的第一纖維網(12)上之前，將水力纏結濕法成網的第一纖維網(12)脫水至30重量％到50重量％之間的干含量。
12.非織造材料，其根據權利要求1-11中任一項所述的方法制備。
【文檔編號】D21H15/06GK103597135SQ201280021828
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月3日 優(yōu)先權日:2011年5月4日
【發(fā)明者】M·斯特蘭德奎斯特, A·榮松, A·維尼瑪, G·韋邦加 申請人:Sca衛(wèi)生用品公司