纏結(jié)非織造布及其制造方法技術(shù)

一種非織造纖網(wǎng)，采用以下方法制造：成形包含多種部分地暴露在纖維表面的單獨(dú)組分的單一多組分纖維；采用諸如熱點(diǎn)粘合的方法對(duì)多組分纖維實(shí)施粘合；并隨后對(duì)粘合多組分纖維以約４００－３０００ｐｓｉ的水壓實(shí)施水力纏結(jié)，其中纏結(jié)處理使單一多組分纖維的各個(gè)區(qū)段分裂為微纖維，并進(jìn)而使各種纖維纏結(jié)成為一體化非織造纖網(wǎng)。該非織造纖網(wǎng)包含由熱塑性多組分纖維及微纖維組成的纏結(jié)纖網(wǎng)，并包含占纖網(wǎng)表面面積約５－約５０％的部分地破壞的粘合區(qū)。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及非織造布。更具體地說(shuō)，本專(zhuān)利技術(shù)涉及由可分裂多組分纖維制成的非織造纖網(wǎng)及其制造方法。
技術(shù)介紹
多組分纖維以及對(duì)多組分纖維實(shí)施細(xì)纖化處理以形成細(xì)纖維的方法在技術(shù)上是已知的。多組分纖維亦稱(chēng)為“共軛纖維”或“可細(xì)纖化纖維”，包含至少2種沿?cái)嗝嬲紦?jù)界限鮮明的、沿纖維長(zhǎng)度基本上全長(zhǎng)的組分。它們的典型制造方法是同時(shí)并連續(xù)地經(jīng)紡絲板的紡絲板孔擠出多種熔融成纖聚合物，從而成形為單一長(zhǎng)絲的絲束。共同構(gòu)成多組分纖維的各個(gè)組分的組合物通常選自不相同的聚合物，即它們彼此不相溶混，而且具有不同收縮系數(shù)、不同溶解特性和/或其他迥然不同的物理性質(zhì)。就此而論，用于各個(gè)組分或區(qū)段的聚合物的選擇，還常常受到為使相鄰區(qū)域分離所需性質(zhì)的限制。一種已被用來(lái)使單一多組分纖維細(xì)纖化的方法是設(shè)法使各組分產(chǎn)生彼此不相同的膨脹和收縮。這將造成多組分纖維分裂為2根或更多根分別由其個(gè)別組分組成的纖維。例如，授予Nishida等人的美國(guó)專(zhuān)利3,966,865公開(kāi)了由多組分纖維成形合成纖維狀結(jié)構(gòu)的方法，纖維中單獨(dú)的組分可包括聚酰胺以及，或者聚酯、聚烯烴或者聚丙烯腈。聚酰胺組分通過(guò)以醇，諸如苯甲醇或苯乙醇之類(lèi)的水溶液處理，便發(fā)生膨脹和收縮，從而導(dǎo)致纖維分裂。類(lèi)似地，授予Mathes等人的美國(guó)專(zhuān)利4,369,156公開(kāi)了一種用比纖維中的共聚酰胺軟化點(diǎn)低10～20℃的液體或水蒸氣進(jìn)行處理使共聚酰胺與聚酯的多組分纖維分裂的方法。這種處理導(dǎo)致聚合物間不同的收縮，并因而導(dǎo)致纖維分裂。然而，采用此類(lèi)方法的分裂可造成的細(xì)纖化程度低和/或不均勻，乃至纖維或非織造布喪失諸如柔軟和蓬松等希望的特性。另外，此種方法還常常要求復(fù)雜而冗長(zhǎng)的加工過(guò)程，而這又可能產(chǎn)生需額外花費(fèi)才能處置掉的副產(chǎn)物。另一種用來(lái)使多組分纖維各個(gè)組分分裂的方法是，將不相容成纖聚合物共擠出為同一根纖維，然后，將一種組分溶解從而釋放出不溶解的組分。例如，授予Dugan的美國(guó)專(zhuān)利5,405,698描述了一種由--多根不溶于水的聚烯烴長(zhǎng)絲，周?chē)鼑苄跃酆衔?-組成的多組分纖維。此種配置通常被稱(chēng)之為“海/島”型纖維。此種多組分纖維經(jīng)以水處理，從而使水溶性聚合物溶解，便釋放出一根根不溶于水的聚烯烴長(zhǎng)絲。類(lèi)似地，授予Park等人的美國(guó)專(zhuān)利4,460,649描述了一種多組分纖維，它由呈扇形(楔形或橘瓣?duì)?排列的聚酰胺和聚酯組成，其外面由一種外層組分包圍著，而該外層組分同時(shí)也是芯組分的一部分。該外層組分可通過(guò)化學(xué)方法除掉，例如以酸或堿進(jìn)行處理，而剩下的組分則通過(guò)膨脹劑彼此分離。但是，按照這樣的方法實(shí)現(xiàn)分裂常常要使用本身既不經(jīng)濟(jì)又會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量為環(huán)境所不歡迎、處理起來(lái)成本又高昂的聚合物和/或溶劑。加之，此種方法會(huì)使得纖維因化學(xué)處理而喪失其可人的特性，如柔軟性。還需指出的重要一點(diǎn)是，此類(lèi)方法本身注定要造成因要從原來(lái)多組分纖維中除掉相當(dāng)一部分聚合物材料而帶來(lái)的整個(gè)體積上的相當(dāng)損失。可見(jiàn)，存在著對(duì)某種由可分裂多組分纖維制造非織造布的方法以及使多組分纖維細(xì)纖化的方法的需要，這種方法應(yīng)不破壞或傷害聚合物纖維和/或由此制成纖網(wǎng)的要求特性。還存在對(duì)這樣的方法的需要，它允許在可分裂多組分纖維中選用范圍更加廣泛的相容聚合物。另外，還希望由此而制造出的非織造布和制品，包含耐久的微纖維，有柔軟織物般的手感、良好的蓬松性、高遮蓋性(遮光性)、良好的阻隔性和改進(jìn)的水力纏結(jié)(水刺)加工特性。專(zhuān)利技術(shù)概述本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)提供如下的非織造布生產(chǎn)方法滿(mǎn)足了上述種種需要并克服了本領(lǐng)域技術(shù)人員所遇到的種種問(wèn)題，該方法包括以下步驟(a)成形一種多組分纖維的底布，其中多組分纖維由至少2種組分構(gòu)成，其中每一種組分均部分地暴露在多組分纖維的外表面上；(b)將所述底布的多組分纖維粘合；以及隨后(c)使多組分纖維的粘合底布發(fā)生纏結(jié)，其間單獨(dú)組分從多組分纖維中分裂出來(lái)，進(jìn)而其間該多組分纖維與由多組分纖維分裂出來(lái)的各個(gè)組分相互纏結(jié)起來(lái)，形成纏結(jié)非織造布。在另一方面，該粘合過(guò)程可包括對(duì)多組分纖維底布表面面積的至少約5％，最好對(duì)底布表面面積的約5～約50％，實(shí)施熱或超聲波粘合。粘合多組分纖維底布的纏結(jié)，可采用對(duì)纖維實(shí)施水力纏結(jié)來(lái)達(dá)到；任選地，可對(duì)多組分纖維實(shí)施多次纏結(jié)處理，例如使粘合多組分纖維底布的每一面均受到水力纏結(jié)處理。多組分纖維的各個(gè)區(qū)段或組分占據(jù)界限鮮明的斷面部分或“區(qū)”，且在一個(gè)方面，可包含許多橘瓣?duì)畹膮^(qū)域。在另一方面，各個(gè)組分可包含彼此親和性弱且彼此不相溶混的可熔紡材料，如聚烯烴與非聚烯烴，不過(guò)，具有彼此容易粘附傾向的材料，只要加入適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑或滑爽劑，也可使用。本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面提供一種非織造纖網(wǎng)，它包含連續(xù)多組分熱塑性纖維的纏結(jié)纖網(wǎng)，其中所述多組分纖維中至少一部分已分裂為單獨(dú)的組分。該纏結(jié)纖網(wǎng)可包含粘合區(qū)域，粘合區(qū)占據(jù)纖網(wǎng)表面積的至少約5％。粘合區(qū)域的至少一部分已被破壞，其中所述粘合區(qū)內(nèi)的連續(xù)纖維的一部分已與所述粘合點(diǎn)分離。非織造纖網(wǎng)較好具有占纖網(wǎng)表面積的約5～約50％的粘合面積，更好占纖網(wǎng)表面積的約10～約30％。另外，非織造纖網(wǎng)所具有的粘合區(qū)域是許多沿著纖網(wǎng)的基本上全部表面上分布的不連續(xù)的區(qū)。附圖簡(jiǎn)述附圖說(shuō)明圖1～5是適用于本專(zhuān)利技術(shù)的范例多組分纖維的斷面圖。圖6是具有未暴露在多組分纖維外表面的并且各區(qū)段界面不明確的多組分纖維斷面圖。圖7是制造本專(zhuān)利技術(shù)非織造布的范例生產(chǎn)線的示意圖。圖8A～10A以及8B～10B分別是水力纏結(jié)之前對(duì)非織造布進(jìn)行粘合形成的代表性非織造纖網(wǎng)未粘合區(qū)和粘合區(qū)的SEM(掃描電子顯微鏡)(放大100倍)照片。圖11～13是水力纏結(jié)之前未進(jìn)行粘合的非織造纖網(wǎng)有代表性部分的對(duì)比用SEM(放大100倍)照片。圖14是纏結(jié)前經(jīng)過(guò)粘合的水力纏結(jié)纖網(wǎng)以及纏結(jié)前未粘合的水力纏結(jié)纖網(wǎng)的密度對(duì)能量沖擊積的曲線。圖15是纏結(jié)前經(jīng)過(guò)粘合的水力纏結(jié)纖網(wǎng)以及纏結(jié)前未粘合的水力纏結(jié)纖網(wǎng)的透氣性對(duì)能量沖擊積的曲線。圖16是纏結(jié)前經(jīng)過(guò)粘合的非織造纖網(wǎng)的尼龍-6/LLDPE(線型低密度聚乙烯)、聚丙烯/LLDPE以及聚丙烯/聚丙烯雙組分纖維在Cup Crush試驗(yàn)中的載荷對(duì)能量沖擊積曲線。圖17A和17B是纏結(jié)前經(jīng)過(guò)粘合的尼龍-6/LLDPE(線型低密度聚乙烯)、聚丙烯/LLDPE以及聚丙烯/聚丙烯雙組分纖維纖網(wǎng)的機(jī)器方向(MD)及橫向(CD)握持抗張強(qiáng)度對(duì)能量沖擊積的曲線。定義本文所使用的術(shù)語(yǔ)“非織造布”或“非織造纖網(wǎng)”是指一種包含由交叉鋪置的單根纖維或絲束組成的結(jié)構(gòu)的纖網(wǎng)，而不是以一種如同針織織物中那樣排列成可辨認(rèn)的方式。非織造布的單位重量一般用每平方碼材料的盎司數(shù)(osy)或每平方米的克數(shù)(gsm)表示。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“纖維”是，令聚合物通過(guò)諸如紡絲板之類(lèi)的成形孔形成的經(jīng)拉伸的擠出物。除非另行指出，術(shù)語(yǔ)“纖維”涵蓋具有有限長(zhǎng)度的不連續(xù)絲和諸如長(zhǎng)絲的連續(xù)絲狀材料。本專(zhuān)利技術(shù)的非織造布可由多組分短纖維制成。此種短纖維可進(jìn)行梳理并粘合成形為非織造布。然而，希望的是，本專(zhuān)利技術(shù)非織造布用經(jīng)過(guò)擠出、拉伸并鋪置在移動(dòng)成形表面上的多組分連續(xù)長(zhǎng)絲制成。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“微纖維”是指平均直徑不大于約12μm，如平均直徑為約3μm～約8μm的小直徑纖維。纖維一般還以旦數(shù)而論。旦數(shù)低表明纖維細(xì)，旦數(shù)高表明纖維粗或重。例如，15μm聚丙烯纖維的旦數(shù)為約1.42(152×0.89×0.0070本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造非織造布的方法，它包括： 成形多組分纖維的底布，所述多組分纖維包含多種部分地暴露在該多組分纖維外表面上的單獨(dú)組分； 對(duì)多組分纖維底布實(shí)施粘合；以及其后， 對(duì)粘合底布實(shí)施水力纏結(jié)處理，其中各單獨(dú)組分的一部分從所述多組分纖維中分裂出來(lái)，進(jìn)而所述多組分纖維與由它分裂出來(lái)的所述組分（纖維）發(fā)生互相纏結(jié)，從而形成一體化的非織造纖網(wǎng)。

【技術(shù)特征摘要】
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：SE馬蒙，BP塞繆爾斯，ES瓦澤魯?shù)露?/a>，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：金伯利克拉克環(huán)球有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]