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CN1233893C - 由热粘结丝或纤维制成的无纺布 - Google Patents

由热粘结丝或纤维制成的无纺布 Download PDF

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CN1233893C
CN1233893C CN 00105311 CN00105311A CN1233893C CN 1233893 C CN1233893 C CN 1233893C CN 00105311 CN00105311 CN 00105311 CN 00105311 A CN00105311 A CN 00105311A CN 1233893 C CN1233893 C CN 1233893C
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Abstract

本发明的主题是一种无纺布，它至少部分地由无端的丝或组合纤维制成，该丝或纤维由至少两种热塑性聚合物材料成分构成。无纺布，其特征在于，它至少部分地由含有为其重量5%至50%的、用来代表粘合剂的聚合物的均匀的丝或纤维构成，且在其横截面上，至少具有两种不同的、代表粘合剂的聚合物范围或-区域和/或至少两种不同的、代表形成无纺布的结构成分的聚合物范围或-区域，其中该无纺布制成后要进行一次热粘结处理。

Description

由热粘结丝或纤维制成的无纺布
本发明涉及由热塑性聚合物制成的无纺产品，其主题为由热粘结丝或纤维制成的无纺布。
为了从结构上强化无纺布(粘合性，机械性能)，已知可以从热粘结找出路。
为此目的，无纺布通常包括两类由两种不同聚合物材料制成的丝或纤维，或者由这些由两种不同聚合物材料制成的丝或纤维构成，它们是可分开或不可分开的，其中之一构成无纺布的结构，另外之一构成粘结物质，形成粘结物质的聚合物的塑化温度和/或熔化温度低于另一种聚合物。
目前制备这种可热粘结无纺布所用丝或纤维的构型基本上有三种，即
1)两种无关的丝或纤维随机分布，其中之一代表粘结物质，另外之一代表结构成分，两者分开挤压，或者作为组合在一起的单丝同时挤压成型，然后再分开成为两种相应于这两种聚合物的单丝；
2)由一种粘结聚合物壳层和一种结构聚合物核或芯构成丝或纤维；
3)具有一个粘结条和一个结构条的两层的丝或纤维。
然而，每种构型都有其缺点和/或局限性。
构型1)由于粘结丝或纤维的随机和不均匀分布而使得热粘结无纺布在整个表面上结构不均匀，这会影响其机械性能。
构型2)容易导致热粘结物质过量，这会使得不希望的位置粘结，消耗大量的粘结聚合物，可能引起热粘结产品或位置表面发生不希望的伸长，在调节热粘结参数时造成缺少灵活性。
构型3)由于粘结接触表面有限、对所需位置缺少足够的热粘结而使得热粘结的强度受到限制，这是由于纤维或丝无法控制的不适当定位和粘结物质在纤维或丝中的太不均匀的分布造成的。
本发明的目的特别是要消除这些缺点，并克服上述局限性。
为此，本发明的主题是一种无纺布，它至少部分地由无端的丝或组合纤维制成，该丝或纤维由至少两种成分并由热塑性聚合物材料构成，其特征在于，它至少部分地由含有为其重量5％至50％的、用来代表粘合剂的聚合物的均匀丝或纤维构成，且在其横截面上，至少具有两种不同的、代表粘合剂的聚合物范围或-区域和/或具有至少两种不同的、代表将形成的无纺布的结构成分的聚合物范围或-区域，其中该无纺布制成后要进行一次热粘结处理。
借助于下面示例性但不具有排他性的、关于优选工艺方法的说明和有关的附图，将会更好地理解本发明。
其中，图1-10是本发明不同实施方式中的丝或纤维的剖面图。
图11A和11B是借助于电子显微镜看到的本发明无纺布部分区域放大不同倍数后的俯视图。
图12A和12B是借助于电子显微镜看到的本发明无纺布部分区域放大不同倍数后的剖面图和透视图，其中无纺布由与图11A和11B相似的丝制成，但在较高的温度下砑过光。
按照本发明，如图1-10所示，无纺布至少部分地由含有为其重量5％至50％的、用来代表粘合剂的聚合物丝或纤维构成，其横截面至少具有两种不同的代表粘合剂的聚合物范围或-区域和/或具有至少两种不同的代表形成无纺布结构成分的聚合物范围或-区域，其中该无纺布制成后要进行一次热粘结处理。
纤维或丝优选包括为其重量10％至30％的起粘合剂作用的聚合物。
为了使可能的表面相对于丝或纤维中存在的粘结聚合物的量具有最大化的粘结力，这种起粘结作用的聚合物多数位于复合丝或纤维的周边区域，其丝或纤维的外表面可以看到至少两个不同的区域范围。
优选使得粘结聚合物所占丝或纤维的外表面的份额大于其在丝或纤维组合物中的重量比例。
粘结聚合物和代表结构成分的聚合物可以是不互溶的，或者被做成不互溶的，尤其是当热粘结之前需要不同成分部分分开的情况下。
按照本发明一种特别方案，主要在图5中说明，丝或纤维呈现多部分和组合结构，并承受导致产生丝组分的分离作用，每一种丝组分在其截面上至少结合有两种不同的、表示粘合组分的聚合物区域和/或至少两种不同的聚合物的条或区域，应该确定的是，所说聚合物的条或区域构成将形成的无纺布的结构丝组分(作为例子，通过图5的间断混合线说明分界面，其中各粘结区由三种单丝构成，其中每一种由一种另外的材料组成，位于中间的丝的材料与两种外部丝的材料是可相容的)。
按照图1至3和5至10所表示的本发明一种特别的实施方式，丝或纤维的横截面可以优选具有一个圆柱状结构的外表面和一个内部结构，该内部结构可以选择层状结构(图6)、有或没有中心孔的橙子截面(图1、3、5和8)、有或没有外轴环的卫星形状(图2、9和10)或者互补锯齿形状(图7)。
橙子截面形状的内部结构可以具有平直划分的成分界面(图1和3)或者以凹凸形式划分的成分界面(图8)。
按照图4所示的本发明的第二种实施方式，丝或纤维具有一种多个凸起的外部结构，其中粘结聚合物范围或-区域优选位于这些凸起的端部范围。
借助于本发明，热粘结性质可以恰到好处地适合形成无纺布的丝或纤维，并可在宽的应用范围内灵活调节。这首先是由于参数的多重性，其中有的参数具有相反的作用，其数值可以按照用户的需要而改变。
这些参数可以分为两大类，即与形成无纺布的丝或纤维有关的参数和与热粘结过程实施条件有关的参数。
尤其是与粘结聚合物有关时，第一类参数包括不同聚合物的重量百分数、在截面中的几何分布、粘结聚合物的外表面区域的构型、粘结聚合物的化学性质和随形成丝或纤维的聚合物种类而变化的不同相的粘结力。
第二类参数特别包括热粘结进行时(粘结聚合物塑化或熔化时)的温度、温度随时间的可变性、在热粘结位置的接触时间、接触压力和接触表面的构型及范围。
下面借助于多个实际的实施例进一步解释本发明，但不是排他性的。
实施例1：
用无端的丝制备无纺布，该丝由两种组分构成，按照法国专利申请7420254所述方法测定的表面质量为110g/m2。
构成表面的丝的构型基于一种橙子截面形式的结构，具有8个截面分区PET/CoPES-80/20-纤度2.0dTex-横截面13微米。
该丝相当于
-1.6dTex，涉及PET部分(4×0.4dTex)，
-0.4dTex，涉及CoPES部分(4×0.1dTex)。
粘结部分的接触长度为8.5微米，分布在4个2.1微米的截面分区上。
使用的聚合物：
                    聚酯                   酯共聚物
物质                聚对苯二甲酸乙酯       酯共聚物(CoPES)
TiO2               0.4％                  /
熔点                256℃                  220-225℃
熔化状态的粘度      在290℃为210Pa         在265℃为190Pa
来源                Hoechst公司            EMS公司
种类                Typ 20                 Grylene D 1381
挤压/编织条件：
在露点为-40℃的干空气中进行干燥，PET在170℃的停留时间为3小时，CoPES在130℃的停留时间为6小时。
挤压机的进料在含氮空气中进行。
编制单元由两个空腔构成，其中之一位于单元(CoPES)的轴线上，第二个相当于第一个(PET)成环状布置。
聚合物的分布通过其间的六个板进行，其中
-两个分布板用来交叉两个空腔的物流，
-四个分布板用于其本身的分布。
这两个分布板可以同时在环向和径向进行分布。
在四个终端分布板上的堆积使得可以对每个喷嘴孔进料。每个孔均可由其进料循环支配，由此制成复合丝。
喷丝嘴由300个宽0.4mm和高0.8mm的毛细孔构成。
两种聚合物的熔化温度对PET是295℃，对CoPES是255℃。编织桶温度为278℃。
为了避免质量出现明显的恶化，聚合物向编织系统的循环输送被降低至足够慢。
编织速度为4500米/分钟，每个孔的产率是0.9克/分钟(0.72克PET，0.18克CoPES)。
加固-粘结：
产生的表面借助于细度为40RB的针以每cm2 200孔进行双面针刺，刺入深度为12mm。
产物在针刺后在一个砑光机中热粘结，砑光机的两个辊之一有刻槽，另一个是光滑的。刻槽为倒棱的金字塔形状，其15％的粘结表面和56点/cm2分布在对角线上。刻槽辊的接触温度为232℃，光滑辊为214℃。压力为50daN/cm砑光机宽度。处理速度为15米/分钟。
  丝的特性
  纤度   2.0dTex
  强度   29.8cN/Tex
  延伸率   69％
产品的特性
动力学：负荷 SL   335N/5cm  Algt  SL22％
负荷 ST   332N/5cm  Algt  ST28％
DA SL   11.2N  ST    13.4N
回程 SL   -0.8％  ST    -4.1％
最终处理-应用：
对热粘结的产品诱导出1.1mm厚塑化的聚氯乙烯(PVC)(塑料溶胶类型)，然后进行聚氨酯处理和皮革类型的伤痕处理，以便用于制造箱子。
实施例2：
用断纤维制备无纺布，该纤维由两种组分构成并且是褶皱的，用电动风动设备(Fehler-Kardiereinheiten)测定的表面质量为180g/m2。
构成表面的纤维的构型基于一种卫星形状的分布，具有3个外缘截面分区PET/CoPES-75/25-纤度3.3dTex-横截面18微米，具有强烈的褶皱。
该纤维相当于
-2.5dTex，涉及PET部分(1×2.5dTex)，
-0.8dTex，涉及CoPES部分(3×0.27dTex)。
粘结部分的接触长度为24微米，分布在8微米的4个截面分区上。
使用的聚合物：
                       聚酯                     酯共聚物
物质                   聚对苯二甲酸乙酯         酯共聚物
TiO2                  0.4％                    /
熔点                   256℃                    187-197℃
熔化状态的粘度         在280℃为210Pa           在280℃为100Pa
来源                   Hoechst公司              Far Easter公司
种类                   Typ 20                   CS113N
挤压/编织/拉长条件：
在露点为-25℃的干空气中进行干燥，PET在170℃的停留时间为3.5小时，CoPES在100℃的停留时间为8小时。
挤压机的进料在含氮空气中进行。
喷丝嘴由600个宽0.28mm和高0.6mm的毛细孔构成。分布系统与实施例1类似，但截面分区和最终分布板的数目除外。
两种聚合物的熔化温度对PET是285℃，对CoPES是240℃。编织桶温度为285℃。
编织速度为1800米/分钟，每个孔的产率是1.2克/分钟(0.9克PET，0.3克CoPES)。
在丝被剪切成为40mm长度之前，使丝股拉长度为2，并进行强烈褶皱。
起毛-加固-粘结：
在Fehrer公司的一个型号为K21/K12的电动风动起毛设备上生产该表面，然后用一个Monforts型号的拉幅框于220℃以10米/分钟的速度固定在地毯上，其本身造成的停留时间为30秒。
  丝的特性
  纤度   3.3dTex
  强度   45cN/Tex
  延伸率   41％
产品的特性
动力学：负荷 SL    69N/5cm   ST    77N/5cm
延伸率 SL    7096   ST    90％
抗断强度 SL    12.1N   ST    13.4N
回程 SL    -1.1％   ST    -1.6％
最终处理-应用：
由加固的产品得到一种制造棉絮用的2.5mm厚的无纺布，该布可以作为高山服装的衬里。制成的表面的性质由于其弹性而可以在机器中洗涤或者进行干洗，而不会损失其保暖性能、胀气性能、柔韧性和柔软性。纤维网的内聚力和热粘结的质量使得不会形成容易穿过包裹衬里的织物表面的自由的纤维。
实施例3：
用无端的丝制备无纺布，该纤维由两种组分构成，用实施例1所述的原理测定的表面质量为50g/m2。
构成表面的丝的构型基于一种卫星形状的分布，具有3个与实施例2相同的外缘截面分区，但具有以下组成：PET/CoPES-85/15-纤度3.3dTex-横截面18微米。
该无端的丝相当于
-2.8dTex，涉及PET部分(1×2.8dTex)，
-0.5dTex，涉及CoPES部分(3×0.17dTex)。
粘结部分的接触长度为18微米，分布在6微米的3个截面分区上。
使用的聚合物(与实施例2的相同)：
                   聚酯                    酯共聚物
物质               聚对苯二甲酸乙酯        酯共聚物
TiO2              0.4％                   /
熔点               256℃                   187-197℃
熔化状态的粘度     在280℃为210Pa          在280℃为100Pa
来源               Hoechst公司             Far Easter公司
种类             Typ 20             CS113N
挤压/编织条件：
在露点为-45℃的干空气中进行干燥，PET在170℃的停留时间为3小时，CoPES在100℃的停留时间为8小时。
喷丝嘴由220个宽0.4mm和高0.8mm的毛细孔构成。分布系统与实施例1类似，但截面分区和最终分布板的数目除外。
两种聚合物的熔化温度对PET是295℃，对CoPES是240℃。编织桶温度为278℃。
编织速度为4800米/分钟，每个孔的产率是1.58克/分钟(1.35克PET，0.24克CoPES)。
加固-粘结：
在80daN/cml的压力和210℃的温度下对表面进行砑光。处理速度为25米/分钟。
  丝的特性
  纤度   3.3dTex
  强度   33cN/Tex
  延伸率   75％
产品的特性
动力学：负荷 SL    150N/5cm ST    140N/5cm
延伸率 SL    17％ ST    21％
抗断强度 SL    7.1N ST    11.4N
回程 SL    -0.996 ST    -3.1％
厚度       0.07mm
最终处理-应用：
该热粘结产品在用带子装饰电缆时得到应用。
实施例4：
用无端的丝制备无纺布，该纤维由两种组分构成，用实施例1所述的原理测定的表面质量为15g/m2。
构成表面的丝的构型基于一种四个凸起形状的分布(图10)，具有以下组成：PET/CoPES-50/50-纤度2.0dTex-横截面约17微米。
该无端的丝相当于
-1.0dTex，涉及PET部分(1×1.00dTex)，
-1.0dTex，涉及PE部分(4×0.25dTex)。
由PE制成的粘结部分的接触长度相当于线的四个凸起的外表面的长度。
使用的聚合物：
物质                 聚丙烯               聚乙烯
TiO2                /                    /
熔点                 156℃                120-130℃
MFI                  25g/10分钟
来源                 SOLVAY               Dow Chemical
种类                 ELTEX P HY610        LLDPE
挤压/编织/拉长条件：
喷丝嘴由180个宽0.4mm和高1.2mm的毛细孔构成。分布系统与实施例1类似，但截面分区和最终分布板的数目除外。
两种聚合物的熔化温度对PP是235℃，对PE是190℃。
编织桶温度为240℃。
编织速度为3500米/分钟，每个孔的产率是0.7克/分钟(每种聚合物0.35克)。
加固-粘结：
得到的表面进行液压打孔粘结，然后再通过穿流空气进行干燥。
  丝的特性
  纤度   2.0dTex
  强度   319cN/Tex
延伸率   124％
  产品的特性
  负荷 SL    250N/5cm   ST    21N
  延伸率 SL    45％   ST    68％
  抗断强度 SL    1.8N   ST    2.4N
最终处理-应用：
得到的产品可以用作带孔的保护毛网。
实施例5：
用环行线制备无纺布，该纤维由两种组分构成，用实施例1所述的原理测定的表面质量为100g/m2。
构成表面的丝的构型基于一种四个橙子切片形状的分布，具有16个截面分区：-PET/CoPES-80/20-纤度1.6dTex-横截面12微米。
该线相当于
-1.8dTex，涉及PET部分(8×0.16dTex)，
-0.32dTex，涉及CoPES部分(8×0.004dTex)。
粘结部分的接触长度为7.5微米，分布在0.95微米的8个截面分区上。
使用的聚合物：
                    聚酯                    酯共聚物
物质                聚对苯二甲酸乙酯        酯共聚物
TiO2               0.4％                   /
熔点                256℃                   220-225℃
熔化状态的粘度      在290℃为210Pa          在265℃为190Pa
来源                Hoechst公司             EMS公司
种类                Typ 20                  Grylene D1381
挤压/编织/拉长条件：
喷丝嘴由180个宽0.4mm和高0.8mm的毛细孔构成。分布系统与实施例1类似，但截面分区和最终分布板的数目除外。
编织速度为4000米/分钟，每个孔的产率是0.64克/分钟(0.51克PET，0.13克CoPES)。
其它加工条件与实施例1相同。
加固-粘结：
得到的表面进行一种预砑光处理，然后再进行光滑砑光：190℃/218℃，120然后70巴，20米/分钟。
  丝的特性
  纤度   1.6dTex
  强度   28cN/Tex
  延伸率   70％
  产品的特性
  负荷 SL    373N/5cm ST    308N/5cm
  延伸率 SL    16％ ST    31％
  抗断强度 SL    7.0N ST    10.4N
  回程 SL    -0.996 ST    -1.1％
  厚度       0.11mm
最终处理-应用：
得到的产品可以用作膜载体(参见附图11和12)。
当然，本发明并不限于所述的和附图所示的实施方式。考虑到不同元件的性质或者通过等同的技术替换，可以作出许多变动，但并不会离开本发明的保护范围。

Claims (6)

1.无纺布，它至少部分地由无端的丝制成，该丝由至少两种相容可溶混的成分并由热塑性聚合物材料构成，其特征在于，它至少部分地由含有为其重量10％至30％的、用来代表粘合剂的聚合物的均匀丝或纤维构成，且在其横截面上，至少具有两种不同的、代表粘合剂的聚合物范围或-区域和/或具有至少两种不同的、将形成的无纺布的结构成分的聚合物范围或-区域，其中该无纺布制成后要进行一次热粘结处理。
2.权利要求1所述的无纺布，其特征是，起粘结作用的聚合物多数位于复合丝或纤维的周边区域，其丝的外表面可以看到至少两个不同的区域范围。
3.权利要求1或2所述的无纺布，其特征是，粘结聚合物在丝的外表面所占的份额大于其在丝或纤维组合物中的重量比例。
4.权利要求1至3之一所述的无纺布，其特征是，均匀的丝在挤压加工后具有多段组合结构，并承受导致产生分开的丝组分的分离作用，其中每一种丝组分在其横截面上至少具有两种不同的粘结聚合物区域和/或至少两种不同的、构成将形成的无纺布的结构成分的聚合物范围或-区域。
5.权利要求1至4之一所述的无纺布，其特征是，丝的横截面具有一个外部圆柱状结构和一个内部结构，该内部结构选自层状结构、有或没有中心孔的橙子截面形状、有或没有外轴环的卫星形状或者互补锯齿形状。
6.权利要求1至5之一所述的无纺布，其特征是，丝具有一种多个凸起的外部结构，其中粘结聚合物范围或-区域优选位于这些凸起的端部范围。
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