由熱粘結絲或纖維製成的無紡布的製作方法

2023-04-28 14:26:21

專利名稱：由熱粘結絲或纖維製成的無紡布的製作方法
技術領域：
本發明涉及由熱塑性聚合物製成的無紡產品，其主題為由熱粘結絲或纖維製成的無紡布。
為了從結構上強化無紡布(粘合性，機械性能)，已知可以從熱粘結找出路。
為此目的，無紡布通常包括兩類由兩種不同聚合物材料製成的絲或纖維，或者由這些由兩種不同聚合物材料製成的絲或纖維構成，它們是可分開或不可分開的，其中之一構成無紡布的結構，另外之一構成粘結物質，形成粘結物質的聚合物的塑化溫度和/或熔化溫度低於另一種聚合物。
目前製備這種可熱粘結無紡布所用絲或纖維的構型基本上有三種，即1)兩種無關的絲或纖維隨機分布，其中之一代表粘結物質，另外之一代表結構成分，兩者分開擠壓，或者作為組合在一起的單絲同時擠壓成型，然後再分開成為兩種相應於這兩種聚合物的單絲；2)由一種粘結聚合物殼層和一種結構聚合物核或芯構成絲或纖維；3)具有一個粘結條和一個結構條的兩層的絲或纖維。
然而，每種構型都有其缺點和/或局限性。
構型1)由於粘結絲或纖維的隨機和不均勻分布而使得熱粘結無紡布在整個表面上結構不均勻，這會影響其機械性能。
構型2)容易導致熱粘結物質過量，這會使得不希望的位置粘結，消耗大量的粘結聚合物，可能引起熱粘結產品或位置表面發生不希望的伸長，在調節熱粘結參數時造成缺少靈活性。
構型3)由於粘結接觸表面有限、對所需位置缺少足夠的熱粘結而使得熱粘結的強度受到限制，這是由於纖維或絲無法控制的不適當定位和粘結物質在纖維或絲中的太不均勻的分布造成的。
本發明的目的特別是要消除這些缺點，並克服上述局限性。
為此，本發明的主題是一種無紡布，它至少部分地由無端的絲或組合纖維製成，該絲或纖維由至少兩種成分並由熱塑性聚合物材料構成，其特徵在於，它至少部分地由含有為其重量5％至50％的、用來代表粘合劑的聚合物的均勻絲或纖維構成，且在其橫截面上，至少具有兩種不同的、代表粘合劑的聚合物範圍或-區域和/或具有至少兩種不同的、代表將形成的無紡布的結構成分的聚合物範圍或-區域，其中該無紡布製成後要進行一次熱粘結處理。
藉助於下面示例性但不具有排他性的、關於優選工藝方法的說明和有關的附圖，將會更好地理解本發明。
其中，

圖1-10是本發明不同實施方式中的絲或纖維的剖面圖。
圖11A和11B是藉助於電子顯微鏡看到的本發明無紡布部分區域放大不同倍數後的俯視圖。
圖12A和12B是藉助於電子顯微鏡看到的本發明無紡布部分區域放大不同倍數後的剖面圖和透視圖，其中無紡布由與圖11A和11B相似的絲製成，但在較高的溫度下砑過光。
按照本發明，如圖1-10所示，無紡布至少部分地由含有為其重量5％至50％的、用來代表粘合劑的聚合物絲或纖維構成，其橫截面至少具有兩種不同的代表粘合劑的聚合物範圍或-區域和/或具有至少兩種不同的代表形成無紡布結構成分的聚合物範圍或-區域，其中該無紡布製成後要進行一次熱粘結處理。
纖維或絲優選包括為其重量10％至30％的起粘合劑作用的聚合物。
為了使可能的表面相對於絲或纖維中存在的粘結聚合物的量具有最大化的粘結力，這種起粘結作用的聚合物多數位於複合絲或纖維的周邊區域，其絲或纖維的外表面可以看到至少兩個不同的區域範圍。
優選使得粘結聚合物所佔絲或纖維的外表面的份額大於其在絲或纖維組合物中的重量比例。
粘結聚合物和代表結構成分的聚合物可以是不互溶的，或者被做成不互溶的，尤其是當熱粘結之前需要不同成分部分分開的情況下。
按照本發明一種特別方案，主要在圖5中說明，絲或纖維呈現多部分和組合結構，並承受導致產生絲組分的分離作用，每一種絲組分在其截面上至少結合有兩種不同的、表示粘合組分的聚合物區域和/或至少兩種不同的聚合物的條或區域，應該確定的是，所說聚合物的條或區域構成將形成的無紡布的結構絲組分(作為例子，通過圖5的間斷混合線說明分界面，其中各粘結區由三種單絲構成，其中每一種由一種另外的材料組成，位於中間的絲的材料與兩種外部絲的材料是可相容的)。
按照圖1至3和5至10所表示的本發明一種特別的實施方式，絲或纖維的橫截面可以優選具有一個圓柱狀結構的外表面和一個內部結構，該內部結構可以選擇層狀結構(圖6)、有或沒有中心孔的橙子截面(圖1、3、5和8)、有或沒有外軸環的衛星形狀(圖2、9和10)或者互補鋸齒形狀(圖7)。
橙子截面形狀的內部結構可以具有平直劃分的成分界面(圖1和3)或者以凹凸形式劃分的成分界面(圖8)。
按照圖4所示的本發明的第二種實施方式，絲或纖維具有一種多個凸起的外部結構，其中粘結聚合物範圍或-區域優選位於這些凸起的端部範圍。
藉助於本發明，熱粘結性質可以恰到好處地適合形成無紡布的絲或纖維，並可在寬的應用範圍內靈活調節。這首先是由於參數的多重性，其中有的參數具有相反的作用，其數值可以按照用戶的需要而改變。
這些參數可以分為兩大類，即與形成無紡布的絲或纖維有關的參數和與熱粘結過程實施條件有關的參數。
尤其是與粘結聚合物有關時，第一類參數包括不同聚合物的重量百分數、在截面中的幾何分布、粘結聚合物的外表面區域的構型、粘結聚合物的化學性質和隨形成絲或纖維的聚合物種類而變化的不同相的粘結力。
第二類參數特別包括熱粘結進行時(粘結聚合物塑化或熔化時)的溫度、溫度隨時間的可變性、在熱粘結位置的接觸時間、接觸壓力和接觸表面的構型及範圍。
下面藉助於多個實際的實施例進一步解釋本發明，但不是排他性的。
實施例1用無端的絲製備無紡布，該絲由兩種組分構成，按照法國專利申請7420254所述方法測定的表面質量為110g/m2。
構成表面的絲的構型基於一種橙子截面形式的結構，具有8個截面分區PET/CoPES-80/20-纖度2.0dTex-橫截面13微米。
該絲相當於-1.6dTex，涉及PET部分(4×0.4dTex)，-0.4dTex，涉及CoPES部分(4×O.1dTex)。
粘結部分的接觸長度為8.5微米，分布在4個2.1微米的截面分區上。
使用的聚合物聚酯 酯共聚物物質 聚對苯二甲酸乙酯 酯共聚物(CoPES)TiO20.4％ /熔點 256℃ 220-225℃熔化狀態的粘度 在290℃為210Pa在265℃為190Pa來源 Hoechst公司 EMS公司種類 Typ 20Grylene D 1381擠壓/編織條件在露點為-40℃的幹空氣中進行乾燥，PET在170℃的停留時間為3小時，CoPES在130℃的停留時間為6小時。
擠壓機的進料在含氮空氣中進行。
編制單元由兩個空腔構成，其中之一位於單元(CoPES)的軸線上，第二個相當於第一個(PET)成環狀布置。
聚合物的分布通過其間的六個板進行，其中-兩個分布板用來交叉兩個空腔的物流，-四個分布板用於其本身的分布。
這兩個分布板可以同時在環向和徑向進行分布。
在四個終端分布板上的堆積使得可以對每個噴嘴孔進料。每個孔均可由其進料循環支配，由此製成複合絲。
噴絲嘴由300個寬0.4mm和高0.8mm的毛細孔構成。
兩種聚合物的熔化溫度對PET是295℃，對CoPES是255℃。編織桶溫度為278℃。
為了避免質量出現明顯的惡化，聚合物向編織系統的循環輸送被降低至足夠慢。
編織速度為4500米/分鐘，每個孔的產率是0.9克/分鐘(0.72克PET，0.18克CoPES)。
加固-粘結產生的表面藉助於細度為40RB的針以每cm2200孔進行雙面針剌，剌入深度為12mm。
產物在針剌後在一個砑光機中熱粘結，砑光機的兩個輥之一有刻槽，另一個是光滑的。刻槽為倒稜的金字塔形狀，其15％的粘結表面和56點/cm2分布在對角線上。刻槽輥的接觸溫度為232℃，光滑輥為214℃。壓力為50daN/cm砑光機寬度。處理速度為15米/分鐘。
最終處理-應用對熱粘結的產品誘導出1.1mm厚塑化的聚氯乙烯(PVC)(塑料溶膠類型)，然後進行聚氨酯處理和皮革類型的傷痕處理，以便用於製造箱子。
實施例2用斷纖維製備無紡布，該纖維由兩種組分構成並且是褶皺的，用電動風動設備(Fehler-Kardiereinheiten)測定的表面質量為180g/m2。
構成表面的纖維的構型基於一種衛星形狀的分布，具有3個外緣截面分區PET/CoPES-75/25-纖度3.3dTex-橫截面18微米，具有強烈的褶皺。
該纖維相當於-2.5dTex，涉及PET部分(1×2.5dTex)，-0.8dTex，涉及CoPES部分(3×0.27dTex)。
粘結部分的接觸長度為24微米，分布在8微米的4個截面分區上。
使用的聚合物聚酯 酯共聚物物質 聚對苯二甲酸乙酯 酯共聚物TiO20.4％ /熔點 256℃ 187-197℃熔化狀態的粘度在280℃為210Pa在280℃為100Pa來源 Hoechst公司 Far Easter公司種類 Typ 20CS113N擠壓/編織/拉長條件在露點為-25℃的幹空氣中進行乾燥，PET在170℃的停留時間為3.5小時，CoPES在100℃的停留時間為8小時。
擠壓機的進料在含氮空氣中進行。
噴絲嘴由600個寬0.28mm和高0.6mm的毛細孔構成。分布系統與實施例1類似，但截面分區和最終分布板的數目除外。
兩種聚合物的熔化溫度對PET是285℃，對CoPES是240℃。編織桶溫度為285℃。
編織速度為1800米/分鐘，每個孔的產率是1.2克/分鐘(0.9克PET，0.3克CoPES)。
在絲被剪切成為40mm長度之前，使絲股拉
最終處理-應用由加固的產品得到一種製造棉絮用的2.5mm厚的無紡布，該布可以作為高山服裝的襯裡。製成的表面的性質由於其彈性而可以在機器中洗滌或者進行乾洗，而不會損失其保暖性能、脹氣性能、柔韌性和柔軟性。纖維網的內聚力和熱粘結的質量使得不會形成容易穿過包裹襯裡的織物表面的自由的纖維。
實施例3用無端的絲製備無紡布，該纖維由兩種組分構成，用實施例1所述的原理測定的表面質量為50g/m2。
構成表面的絲的構型基於一種衛星形狀的分布，具有3個與實施例2相同的外緣截面分區，但具有以下組成PET/CoPES-85/15-纖度3.3dTex-橫截面18微米。
該無端的絲相當於-2.8dTex，涉及PET部分(1×2.8dTex)，-0.5dTex，涉及CoPES部分(3×0.17dTex)。
粘結部分的接觸長度為18微米，分布在6微米的3個截面分區上。
使用的聚合物(與實施例2的相同)聚酯酯共聚物物質聚對苯二甲酸乙酯酯共聚物TiO20.4％ /熔點256℃ 187-197℃熔化狀態的粘度 在280℃為210Pa 在280℃為100Pa來源Hoechst公司 Far Easter公司種類 Typ 20CS113N擠壓/編織條件在露點為-45℃的幹空氣中進行乾燥，PET在170℃的停留時間為3小時，CoPES在100℃的停留時間為8小時。
噴絲嘴由220個寬0.4mm和高0.8mm的毛細孔構成。分布系統與實施例1類似，但截面分區和最終分布板的數目除外。
兩種聚合物的熔化溫度對PET是295℃，對CoPES是240℃。編織桶溫度為278℃。
編織速度為4800米/分鐘，每個孔的產率是1.58克/分鐘(1.35克PET，0.24克CoPES)。
加固-粘結在80daN/cml的壓力和210℃的溫度下對表面進行砑光。處理速度為25米/分鐘。
最終處理-應用該熱粘結產品在用帶子裝飾電纜時得到應用。
實施例4用無端的絲製備無紡布，該纖維由兩種組分構成，用實施例1所述的原理測定的表面質量為15g/m2。
構成表面的絲的構型基於一種四個凸起形狀的分布(圖10)，具有以下組成PET/CoPES-50/50-纖度2.0dTex-橫截面約17微米。
該無端的絲相當於-1.0dTex，涉及PET部分(1×1.00dTex)，-1.0dTex，涉及PE部分(4×0.25dTex)。
由PE製成的粘結部分的接觸長度相當於線的四個凸起的外表面的長度。
使用的聚合物物質 聚丙烯 聚乙烯TiO2/ /熔點 156℃ 120-130℃MFI 25g/10分鐘來源 SOLVAY Dow Chemical種類 ELTEX P HY610 LLDPE擠壓/編織/拉長條件噴絲嘴由180個寬0.4mm和高1.2mm的毛細孔構成。分布系統與實施例1類似，但截面分區和最終分布板的數目除外。
兩種聚合物的熔化溫度對PP是235℃，對PE是190℃。
編織桶溫度為240℃。
編織速度為3500米/分鐘，每個孔的產率是0.7克/分鐘(每種聚合物0.35克)。
加固-粘結得到的表面進行液壓打孔粘結，然後再通過穿流空氣進行乾燥。

最終處理-應用得到的產品可以用作帶孔的保護毛網。
實施例5用環行線製備無紡布，該纖維由兩種組分構成，用實施例1所述的原理測定的表面質量為100g/m2。
構成表面的絲的構型基於一種四個橙子切片形狀的分布，具有16個截面分區-PET/CoPES-80/20-纖度1.6dTex-橫截面12微米。
該線相當於-1.8dTex，涉及PET部分(8×0.16dTex)，-0.32dTex，涉及CoPES部分(8×0.004dTex)。
粘結部分的接觸長度為7.5微米，分布在0.95微米的8個截面分區上。
使用的聚合物聚酯 酯共聚物物質 聚對苯二甲酸乙酯 酯共聚物TiO20.4％/熔點 256℃220-225℃熔化狀態的粘度在290℃為210Pa 在265℃為190Pa來源 Hoechst公司 EMS公司種類 Typ 20 Grylene D1381擠壓/編織/拉長條件噴絲嘴由180個寬0.4mm和高0.8mm的毛細孔構成。分布系統與實施例1類似，但截面分區和最終分布板的數目除外。
編織速度為4000米/分鐘，每個孔的產率是0.64克/分鐘(0.51克PET，0.13克CoPES)。
其它加工條件與實施例1相同。
權利要求
1.無紡布，它至少部分地由無端的絲或組合纖維製成，該絲或纖維由至少兩種成分並由熱塑性聚合物材料構成，其特徵在於，它至少部分地由含有為其重量5％至50％的、用來代表粘合劑的聚合物的均勻絲或纖維構成，且在其橫截面上，至少具有兩種不同的、代表粘合劑的聚合物範圍或-區域和/或具有至少兩種不同的、將形成的無紡布的結構成分的聚合物範圍或-區域，其中該無紡布製成後更進行一次熱粘結處理。
2.權利要求1所述的無紡布，其特徵是，絲或纖維含有10％至30％重量的粘結聚合物。
3.權利要求1和2之一所述的無紡布，其特徵是，起粘結作用的聚合物多數位於複合絲或纖維的周邊區域，其絲或纖維的外表面可以看到至少兩個不同的區域範圍。
4.權利要求1至3之一所述的無紡布，其特徵是，粘結聚合物在絲或纖維的外表面所佔的份額大於其在絲或纖維組合物中的重量比例。
5.權利要求1至4之一所述的無紡布，其特徵是，粘結聚合物和代表結構成分的聚合物是不互溶的。
6.權利要求1至5之一所述的無紡布，其特徵是，均勻的絲或纖維在擠壓加工後具有多段組合結構，並承受導致產生分開的絲組分的分離作用，其中每一種絲組分在其橫截面上至少具有兩種不同的粘結聚合物區域和/或至少兩種不同的、構成將形成的無紡布的結構成分的聚合物範圍或-區域。
7.權利要求1至6之一所述的無紡布，其特徵是，絲或纖維的橫截面具有一個外部圓柱狀結構和一個內部結構，該內部結構選自層狀結構、有或沒有中心孔的橙子截面形狀、有或沒有外軸環的衛星形狀或者互補鋸齒形狀。
8.權利要求1至7之一所述的無紡布，其特徵是，絲或纖維具有一種多個凸起的外部結構，其中粘結聚合物範圍或-區域優選位於這些凸起的端部範圍。
全文摘要
本發明的主題是一種無紡布,它至少部分地由無端的絲或組合纖維製成,該絲或纖維由至少兩種熱塑性聚合物材料成分構成。無紡布,其特徵在於,它至少部分地由含有為其重量5%至50%的、用來代表粘合劑的聚合物的均勻的絲或纖維構成,且在其橫截面上,至少具有兩種不同的、代表粘合劑的聚合物範圍或—區域和/或至少兩種不同的、代表形成無紡布的結構成分的聚合物範圍或—區域,其中該無紡布製成後要進行一次熱粘結處理。
文檔編號D04H3/10GK1265435SQ0010531
公開日2000年9月6日 申請日期2000年3月1日 優先權日1999年3月2日
發明者R·格羅藤, J·巴拉威安, G·裡伯雷特 申請人:卡爾·弗羅伊登伯格公司