專利名稱：可拉伸的無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種無紡織物，更具體涉及一種制造無紡織物的方法，使無紡織物能夠擁有拉伸和回復(fù)特性。用來生產(chǎn)此種可拉伸的無紡織物的方法，對于纖度在0.01到1.0dtex的連續(xù)多組分長絲并被粘合時特別有用。
背景技術(shù)：
無紡織物被廣泛用于各種應(yīng)用，例如醫(yī)用品，個人衛(wèi)生品，工作服，運動和休閑服裝，鞋里布，床用織物和地毯結(jié)構(gòu)。此種類型的織物與機織織物或針織物不同之處在于直接由各纖維以不規(guī)則的方式相互疊放形成纖維墊，省去了傳統(tǒng)織物制造過程中的多步驟紗線制備以及織造或針織的生產(chǎn)過程?？椢锏睦w維或長絲的纏結(jié)為織物提供了相當高水平的整體性。
無紡織物的制造是一個高度發(fā)展的工藝。通常，無紡纖維網(wǎng)及其制造包括形成長絲或纖維并將它們以這樣的方式沉積在一個輸送帶上，即，使長絲或纖維疊放成所需克重的墊。該墊的粘合可以通過纏結(jié)或其它方式達到，例如使用粘合劑，加熱和/或加壓，或有時只加壓。
無紡織物或纖維網(wǎng)能夠用各種方法形成，例如熔噴法，紡粘法，粘合梳理纖維網(wǎng)法，以及最近的熔融紡絲法(melt spinning process)。
在熔噴法中，熱塑樹脂喂入一個擠壓機，在那里熔化并加熱到適宜形成纖維的溫度。擠壓機將熔化的樹脂喂入一個特別的熔體噴射模頭。模頭結(jié)構(gòu)通常是線性排列的數(shù)個小直徑毛細管。樹脂從?？谝匀刍木€擠出到高速氣流，通常是空氣中?？諝馐咕酆衔镒兗氝M入一個細纖維鼓風裝置中，這些細纖維被收集在位于鼓風裝置前的篩網(wǎng)上。在纖維落在篩網(wǎng)上時，它們纏結(jié)形成一個抱合在一起的纖網(wǎng)，使得通常不可能將一根完整的纖維從其它纖維中去除出來或從頭到尾追蹤一根纖維。
紡粘法也被用來生產(chǎn)無紡織物。已存在各種紡粘工藝，但都包括基本步驟擠出連續(xù)長絲，驟冷長絲，通過高速流體拉伸長絲或使長絲變細，將長絲收集到一個表面上以形成纖維網(wǎng)。紡粘纖維網(wǎng)可以具有比熔噴纖維網(wǎng)更舒適的觸感，因為紡粘纖維網(wǎng)更接近紡織長絲的旦尼爾數(shù)以及因此懸垂性和手感也更接近。
從均聚物生產(chǎn)無紡織物時，單組分長絲或纖維是公知的，而多組分“易分裂”纖維或長絲的使用對某些場合更具有優(yōu)勢。這種類型的易分裂纖維或長絲包括多個亞組分，典型地包括兩個或更多的不同聚合材料，亞組分沿著長絲或纖維長度以并排關(guān)系排列。各種具體的截面構(gòu)造是公知的，例如多扇段餅狀，海島型，花型，并列型，以及各種其它特殊構(gòu)造。
易分裂纖維或長絲的亞組分能夠用各種化學(xué)的或機械的技術(shù)分離。例如，多組分纖維或長絲的各部分可以通過加熱、針刺或水刺處理而分離。對于一些類型的多組分纖維或長絲，適當?shù)幕瘜W(xué)處理能夠溶解其中的一些部分，因而至少部分地分離纖維或長絲的亞組分。
雖然機織物和針織物提供的手感，懸垂性和拉伸性比多數(shù)無紡織物為優(yōu)，但這些優(yōu)點由于用以生產(chǎn)機織物和針織物的紡織加工方法的高成本和復(fù)雜性而被相當程度地抵銷。已經(jīng)有過許多的嘗試來提高無紡織物的拉伸和回復(fù)性能，以利用它生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。這些包括在纖維網(wǎng)中使用更多的昂貴的彈性體纖維，以及附加的加工步驟例如層壓或在纖維網(wǎng)上涂上其它材料，以及機械屈曲某些纖維。
轉(zhuǎn)讓給杜邦公司的美國專利No.4426420，名稱為“包含彈性纖維的射流噴網(wǎng)法無紡織物”，涉及水刺纏結(jié)的射流噴網(wǎng)法無紡織物，其經(jīng)過熱處理以給予改進的拉伸性能。兩類纖維包括絮狀硬纖維(聚酯，聚酰胺等)和彈性體纖維(優(yōu)選10-25％的聚對苯二甲酸丁二醇酯-共聚-聚(四亞甲基氧)對苯二酸酯)。
轉(zhuǎn)讓給金伯利-克拉克公司(Kimberly-Clark corp)的美國專利No.4820572，名稱為“復(fù)合的彈性體聚醚嵌段酰胺無紡纖維網(wǎng)”，涉及一種彈性體無紡纖維網(wǎng)，其通過熔噴形成優(yōu)選由聚酯嵌段酰胺共聚物組成的微纖維的粘合基體而形成。
轉(zhuǎn)讓給Dexter公司的美國專利No.5151320，名稱為“水刺紡粘復(fù)合織物及其工藝”，涉及一種水刺紡粘復(fù)合織物，通過將由連續(xù)的人造長絲組成的紡粘纖維基網(wǎng)材料在寬度方向拉伸至少其原始尺寸的5％，但該寬度方向拉伸小于拉伸時周圍環(huán)境下所述材料寬度方向伸長率。由水可分散纖維組成的覆蓋層施加于被拉伸的纖維基網(wǎng)上以形成多層結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)經(jīng)水刺而接合各層。施加于被拉伸的纖維基網(wǎng)上以形成多層結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)經(jīng)水刺而接合各層。
轉(zhuǎn)讓給Chisso公司的美國專利No.5227224，名稱為“可拉伸無紡織物及其制造方法”，涉及一種均一的纖維網(wǎng)，包含70-100重量％聚丙烯基體的熱可粘合復(fù)合纖維和0-30％其它的有機纖維(聚酰胺，聚酯)，纖維網(wǎng)120℃的熱收縮率為50％或更高。纖維均勻的纏結(jié)在一起并由于進一步熱處理(非張力狀態(tài))而賦予的結(jié)果充分纏結(jié)而“收縮”，得到的織物在經(jīng)緯兩個方向伸長80％或更高時具有30％的彈性回復(fù)。
轉(zhuǎn)讓給金伯利-克拉克公司的美國專利No.5540976，名稱為“具有寬度方向伸張性能的無紡層狀制品”，涉及一種包括三個層的層狀制品。紡粘無紡纖維網(wǎng)的兩外層由被卷曲的或能卷曲的纖維制成，內(nèi)層是一個彈性體聚合物層。這些層優(yōu)選通過水刺粘合在一起。
轉(zhuǎn)讓給Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha的美國專利No.5549964，名稱為“可拉伸的無紡織物及其制造方法”，涉及一種使用氫化的嵌段共聚物制成的可拉伸無紡織物。此共聚物包括乙烯基芳香族化合物，共軛二烯化合物和聚烯烴，并被熔噴。
轉(zhuǎn)讓給金伯利-克拉克公司的美國專利No.5534335，名稱為“由多組分纖維生成的無紡織物”，涉及一種無紡織物，其包含至少兩種熱塑性聚合物和一種配伍劑。一種熱塑性聚合物以主要連續(xù)相提供(例如聚丙烯)，另一種以不連續(xù)相提供(例如聚酰胺或聚酯)。不連續(xù)相聚合物的熔融溫度優(yōu)選的為低于連續(xù)相聚合物的熔融溫度至少30℃。此纖維可以被熔噴或紡粘。
轉(zhuǎn)讓給金伯利-克拉克環(huán)球有限公司(Kimberly-Clark Worldwide)的美國專利No.5814390，名稱為“具有拉伸和回復(fù)性的折皺無紡織物”，涉及一種通過使用相互交叉的輥弄皺前身(precursor)并熱定型折皺而制造的無紡織物。此織物優(yōu)選包括一非彈性的烯烴聚合物為基礎(chǔ)的包含熱塑性纖維的前身纖維網(wǎng)。
美國專利No.5910224，名稱為“形成一種彈性頸縮-粘合材料的方法”，也是轉(zhuǎn)讓給金伯利-克拉克環(huán)球有限公司，涉及一種制造可拉伸復(fù)合材料的方法，通過將一種彈性體前身施加到可頸縮材料上，頸縮-拉伸此可收縮材料并在可頸縮材料處于頸縮狀態(tài)下加熱該彈性體前身。此前身可以包括膠乳或熱固性彈性體。此可頸縮材料可以通過紡粘或熔噴形成，優(yōu)選包括微纖維，例如聚酯、聚酰胺和聚烯烴。
轉(zhuǎn)讓給BBA無紡布辛普森維利公司(BBA Nonwovens Simpsonville.Inc.)的美國專利No.5997989，名稱為“彈性無紡纖維網(wǎng)及其制法”，涉及一種紡粘型彈性無紡織物(及其生產(chǎn)工藝)，包括一種由熱塑性彈性體制得的熱塑性纖維粘合而形成的纖維網(wǎng)。狹縫拉伸紡粘工藝使得纖維網(wǎng)在織物伸長30％并拉伸一次后具有至少75％(MD和CD)的RMS可恢復(fù)伸長。
轉(zhuǎn)讓給尤妮佳公司的美國專利No.6689703，名稱為“彈性可拉伸無紡織物以及制造它所用的織物”，涉及一種彈性可拉伸無紡織物，其包括熱塑性彈性體長絲，此長絲被熱熔接和/或機械纏結(jié)到一起以形成具有屈曲和不屈曲區(qū)域的無紡織物。屈曲率為50次/cm或更高。屈曲通過對著擠出物吹熱空氣、隨后對著長絲吹溫的或冷風(至少比長絲的熔點溫度低20℃)而形成，使得長絲被拉伸且直徑縮小并被不均勻的冷卻，變得至少部分屈曲。長絲然后被熱熔接或機械纏結(jié)以得到可拉伸無紡織物。
轉(zhuǎn)讓給Polymer Group有限公司的美國專利No.6692541，名稱為“制造包含易分裂纖維的無紡織物的方法”，涉及一種方法，其中織物由易分裂長絲或具有數(shù)個亞組分的人造短纖維形成，此人造短纖維通過水刺而至少部分地分離成其亞組分。使用具有小孔成形表面的三維圖像轉(zhuǎn)印裝置來在水刺期間將清晰的表面圖案或圖像印到前身纖維網(wǎng)上。此纖維網(wǎng)優(yōu)選的在印圖案或圖像前被梳理和交疊。
轉(zhuǎn)讓給杜邦公司的美國專利申請2003/0064650，名稱為“可拉伸多組分紡粘纖維網(wǎng)及其生產(chǎn)工藝”，涉及提供一種高度三維螺旋屈曲，利用拉伸輥以提供高度定向。長絲在聚合物組分保持非定形的狀態(tài)下被機械拉伸。此方法包括熔紡的連續(xù)長絲，此長絲包含至少第一和第二不同的可熔紡聚合物，其中這兩種聚合物排列在長絲橫截面上基本上固定的不同位置中，呈偏心關(guān)系并沿著長絲長度方向延伸。長絲被驟冷，經(jīng)過一系列輥以將其熱處理(從無定形狀態(tài)到半結(jié)晶狀態(tài))，拉伸并釋放以形成螺旋狀屈曲。

發(fā)明內(nèi)容
因此需要一種能夠拉伸并回復(fù)的無紡織物，其在現(xiàn)有技術(shù)上加以改進，并且其可以根據(jù)本發(fā)明容易地制造。
因此本發(fā)明的一個目的在于提供一種無紡織物，其可以由紡粘材料生產(chǎn)，并可以被伸長，例如伸長率為約5-70％。
本發(fā)明更具體的目的在于提供任意的水刺熱塑性長絲無紡織物(紡粘的或其復(fù)合材料)，其能被拉伸并能夠改良拉伸和回復(fù)特性。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種紡粘無紡織物，包括長絲纖維網(wǎng)，其中暴露在外的長絲纖維網(wǎng)包含的長絲可以被彼此纏結(jié)的和/或互鎖，并然后在選定溫度下在第一選定方向中拉伸，其在第二方向中提供不同于第一方向的拉伸性能。
在一個實施例中，本發(fā)明公開了一種無紡材料，其能夠在選定方向中拉伸，包括一個由包含聚合物鏈的纖維組成的纖維網(wǎng)，纖維互相纏結(jié)，其特征在于，纖維在一個溫度下在第一方向中被拉伸，其中纖維在所述第一方向中排列并且所述纖維中的所述聚合物鏈在所述第一方向中定向。然后纖維被冷卻到所述的溫度下，其中由此纖維組成的纖維網(wǎng)顯示出能夠在不同于所述第一方向的第二方向中拉伸的能力，并且其中所述纖維也能夠從所述第二方向中的所述拉伸中部分地回復(fù)。
在第二個可替換實施例中，本發(fā)明指向一種制造具有拉伸性能的無紡材料的工藝，包括從聚合物長絲形成纖維網(wǎng)的步驟，其中長絲是互相纏結(jié)的，所述聚合物長絲具有Tm。然后在一個溫度下在第一方向拉伸此纖維網(wǎng)，其中所述溫度低于Tm，以使所述纖維在所述第一方向排列，并使所述纖維的所述聚合鏈在所述第一方向中定向。然后在低于所述溫度下冷卻所述纖維，其中所述無紡材料能夠在不同于所述第一方向的第二方向中拉長，并且從所述第二方向中的所述拉長部分地回復(fù)。可選擇地，此工藝可以包括這樣的附加步驟，其中所述無紡材料能夠在越過所述纖維網(wǎng)所述寬度方向的第二方向中進一步伸長，并能從所述伸長部分地回復(fù)。


本發(fā)明上述以及其它的目的、特征和優(yōu)點根據(jù)文字說明和附圖將變得更清楚，其中圖1為制造本發(fā)明的可拉伸材料的一步法工藝的例示。
圖2為制造本發(fā)明的可拉伸材料的兩步法工藝的例示。
圖3為拉伸前纖維的定向與定向角的圖表。
圖4為拉伸后纖維的定向與定向角的圖表。
具體實施例方式
在第一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明公開一種能夠在選定方向被拉長的無紡材料，包括一個由包含聚合物鏈的纖維組成的纖維網(wǎng)，該纖維互相纏結(jié)。
優(yōu)選地，由所述纖維網(wǎng)包括一個微細長絲無紡織物，其具有30到150g/m2的重量和大于40N/5cm的撕裂強度，此無紡織物由連續(xù)的多組分長絲組成，此長絲纖度為1.5到5dtex，經(jīng)熔紡、拉伸和直接鋪放而形成無紡織物，其中連續(xù)的多組分長絲至少80％分裂，以形成纖度為0.01到1.0dtex的連續(xù)的微細長絲并粘合。
更優(yōu)選地，連續(xù)的多組分長絲可以包括包含兩種聚合物的連續(xù)雙組分長絲。這兩種聚合物可以包含第一聚合物例如聚酯，和第二聚合物，第二聚合物可以包含選自聚酰胺、聚烯烴及其混合物的聚合物。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，無紡織物可以由Freudenberg Nonwovens生產(chǎn)和出售的商標為EvolonTM的材料制造，其是一種由微細長絲制造的紡織品。據(jù)說它從聚合物切片到成品織物由一個連續(xù)工藝生產(chǎn)，在此連續(xù)工藝期間紡絲和長絲鋪放成纖維網(wǎng)形式優(yōu)選互相結(jié)合。然后水刺粘合形成了由連續(xù)微細長絲組成的EvolonTM材料。
根據(jù)此處的圖1，纖維組成的纖維網(wǎng)在10處被展開和喂入到相對的輥中，并且在12和14處被預(yù)加熱和拉伸，這樣提供了長度方向拉伸和無約束的寬度方向收縮。優(yōu)選地，加熱是這樣的，即，由聚合鏈形成的纖維組成的纖維網(wǎng)確定有一個熔點Tm，而上文提到的預(yù)加熱的溫度低于Tm，更優(yōu)選地為低于Tm0.1到20.0℃。另外，考慮到這些聚合物有玻璃轉(zhuǎn)化溫度或Tg，預(yù)加熱的溫度可以設(shè)定為高于Tg和低于Tm。優(yōu)選如圖解的，纖維在長度方向方向排列，聚合物鏈也在此方向中定向。
另外，根據(jù)圖3，在拉伸前纖維的定向(％頻率)與定向角被標繪，因而提供了一個纖維定向分布視圖(FOD)。而在圖4中，在拉伸后纖維的定向(％頻率)與定向角被標繪。對比圖3和4，很明顯，纖維的定向在拉伸后向織物被拉伸的方向改變。在拉伸前，該結(jié)構(gòu)相對地呈現(xiàn)出各向同性，而在拉伸后能看到更多的各向異性的特征。
現(xiàn)在返回到圖1，可以看到在16處可選擇地施加寬度方向拉伸，這樣寬度可以設(shè)定到所需的尺寸，通過使用例如拉幅機。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道拉幅機可以將織物拉伸到其原始寬度。無論如何，圖1所示優(yōu)選方法的結(jié)果是通過在18處驟冷并卷繞，發(fā)現(xiàn)獲得一種纖維網(wǎng)，其表現(xiàn)出在與第一方向(長度方向)不同的第二方向中拉伸的能力，并且其中纖維可以從此伸長中部分地回復(fù)。根據(jù)這種生產(chǎn)方法，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在第二方向的伸長率可以高達約70％，同時可以部分地回復(fù)。
現(xiàn)在注意圖2，此處圖示了用于生產(chǎn)本發(fā)明可拉伸材料的兩步法工藝?？梢钥吹皆?0處纖維網(wǎng)被展開和喂入，然后在22和24處通過使用輥被預(yù)加熱且長度方向被拉伸，并通過使用所述輥被加熱到所需溫度，如本文中描述的。以這種方式，在26處被拉伸的織物被驟冷并被卷繞，并可以被以此形式使用?？蛇x擇地，如圖所示，在被驟冷和卷繞后在26處的輸出也可以再次展開并喂入到28處，使得在穿過輥之間時施加寬度方向拉伸以在30處達到所需寬度，然后在32處被驟冷和卷繞。
根據(jù)本發(fā)明可以發(fā)現(xiàn)人們可以獨特地制備一種可拉伸無紡材料，其可以使用在多種可利用本發(fā)明無紡材料的優(yōu)勢的場合，那么，同時這種無紡織物具有拉伸和回復(fù)特征。
盡管已經(jīng)根據(jù)特定的優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，應(yīng)該理解本發(fā)明的主題并不局限于這些特定的實施例。本發(fā)明的主題包括落入下面權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有等同方案。
權(quán)利要求
1.一種在選定方向可以被拉伸的無紡材料，包括(a)由包含聚合物鏈的纖維組成的纖維網(wǎng)，所述纖維相互纏結(jié)，其特征在于(i)所述纖維在一個溫度下在第一方向被拉伸，其中所述纖維在所述第一方向排列，所述纖維中的所述聚合物鏈在所述第一方向被定向；并且(ii)所述纖維被冷卻到低于所述的溫度；其中所述纖維網(wǎng)顯示出在與所述第一方向不同的第二方向中拉伸的能力，并且其中所述纖維也能從所述第二方向中的拉伸中部分回復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于所述聚合物鏈具有熔點Tm，所述溫度低于Tm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無紡織物，其特征在于低于Tm的溫度為比Tm低約0.1到20℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于所述聚合物鏈有Tg和Tm，所述溫度為Tg或高于Tg并低于Tm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于在所述第二方向中的所述纖維拉伸率高達約70％并可以部分地回復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于所述第二方向基本垂直于所述第一方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于所述纖維網(wǎng)包含一種微細長絲無紡織物，其具有30到150g/m2的重量和大于40N/5cm的撕裂強度，此無紡織物由連續(xù)的多組分長絲制成，此長絲纖度為1.5到5dtex，經(jīng)熔紡、拉伸和直接鋪放形成無紡織物，其中所述連續(xù)的多組分長絲被分裂至少80％，以形成纖度為0.01到1.0dtex的連續(xù)微細長絲并粘合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無紡織物，其特征在于所述的連續(xù)多組分長絲由包含兩種聚合物的連續(xù)雙組分長絲構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無紡織物，其特征在于所述的聚合物之一包含聚酯聚合物，所述的聚合物另一個包含選自由聚酰胺、聚烯烴及其混合物中的一種聚合物。
10.一種制備具有可拉伸特征的無紡材料的方法，包含以下步驟(a)形成一個由聚合物長絲組成的纖維網(wǎng)，這些聚合長絲互相纏結(jié)，其中所述的聚合長絲有Tm；(b)在一個溫度下拉伸所述纖維網(wǎng)，其中所述溫度低于Tm以使所述纖維在所述第一方向排列，并使所述纖維中的所述聚合物鏈在所述第一方向中定向；(c)將所述纖維冷卻到所述溫度以下，其中所述無紡材料能夠在不同于所述第一方向的第二方向中拉伸，并且從所述第二方向中的所述拉長中部分地回復(fù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述溫度為比Tm低約0.1到20℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述纖維在所述第二方向中的拉伸高達約70％并可部分地回復(fù)。
13.一種制備具有可拉伸特征的無紡材料的方法，包含以下步驟(a)形成一個由聚合物長絲組成的纖維網(wǎng)，這些聚合物長絲互相纏結(jié)，其中所述的聚合物長絲有一個Tm，所述纖維網(wǎng)具有長度和寬度；(b)在一個低于Tm的溫度下在與所述纖維網(wǎng)的長度方向一致的第一方向中拉伸所述纖維網(wǎng)，以使所述纖維在所述第一方向排列，并使所述纖維中的所述聚合物鏈在所述第一方向中定向，并且其中所述纖維網(wǎng)的所述寬度縮小；(c)將所述纖維冷卻到所述溫度以下，其中所述無紡材料能夠在與橫跨所述寬度方向的第二方向中拉伸，并且能夠從所述拉伸中部分地回復(fù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于包括一個附加步驟，其中所述纖維網(wǎng)在橫跨所述纖維網(wǎng)的所述寬度方向被進一步拉伸，并且其中所述無紡材料能夠在橫跨所述纖維網(wǎng)所述寬度方向的第二方向中拉伸并能夠從所述拉伸中部分地回復(fù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于在橫跨所述纖維網(wǎng)的所述寬度的方向中的所述拉伸步驟包括將纖維網(wǎng)放在一個拉幅機上。
全文摘要
一種可以被拉伸并部分回復(fù)的無紡材料。此材料包括一個由包含聚合物鏈纖維組成的纖維網(wǎng)，并且纖維互相纏結(jié)。此織物在一個溫度下在第一方向被拉伸，其中纖維在第一方向被排列，纖維中的聚合物鏈也在這個第一方向被定向。然后纖維被冷卻，并表現(xiàn)出在不同于第一方向的第二方向中拉伸并部分回復(fù)的能力。
文檔編號D04H1/74GK1958911SQ20051012169
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者T·奧里根, B·普爾戴伊希米 申請人:弗羅伊登伯格無紡公司