專利名稱：熔紡聚酯非織造薄片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)紡纖維結(jié)構(gòu)和尤其是涉及由細(xì)的熔紡聚酯纖維形成的不用紡織或針織保持在一起的織物和薄片結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
無(wú)紡纖維結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在了許多年而且今天在工業(yè)應(yīng)用中有許多不同的無(wú)紡技術(shù)。那些尋求新的應(yīng)用和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的人們不斷地開(kāi)發(fā)無(wú)紡技術(shù)。非織造薄片一般是由熔紡的熱塑性聚合物纖維制成。熔紡纖維是通過(guò)擠壓熔融的熱塑性聚合物從噴絲頭的許多很細(xì)的、一般是圓形的毛細(xì)孔出來(lái)變成如長(zhǎng)絲一樣的小直徑纖維。熔紡纖維通常是連續(xù)的且一般有大于約5微米的平均直徑。如在美國(guó)專利3，802, 817 ;5，454，371和5，885，909中公開(kāi)的高速紡絲工藝那 樣，應(yīng)用高速熔紡工藝已經(jīng)生產(chǎn)出基本連續(xù)的紡粘纖維。在高速熔紡工藝中，一個(gè)或幾個(gè)擠壓機(jī)將熔融的聚合物供給一個(gè)組合紡絲頭，在那里當(dāng)聚合物通過(guò)毛細(xì)孔的生產(chǎn)線時(shí)它被纖維化從而形成長(zhǎng)絲的幕。該長(zhǎng)絲細(xì)從毛細(xì)孔出來(lái)后在空氣急冷區(qū)內(nèi)被部分冷卻。可以氣動(dòng)牽伸絲以便減小它們的尺寸和增加長(zhǎng)絲的強(qiáng)度。通過(guò)熔紡可熔紡的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、和聚酯已經(jīng)制成非織造薄片。按照熔紡工藝，熔紡的纖維常規(guī)是放置在移動(dòng)的帶、稀松窗簾布或其他纖維層上。放置的纖維正常是互相粘合在一起從而形成基本連續(xù)纖維的薄片。已經(jīng)熔紡制成非織造薄片的聚酯聚合物包括聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。在熔紡這樣非織造薄片結(jié)構(gòu)中已經(jīng)使用的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)聚合物的特性粘度在0.65-0. 70dl/g(分升/克)的范圍內(nèi)。聚合物的特性粘度或“IV”是聚合物分子量的指示，較高的IV指示有較高的分子量。有低于約0.62dl/g的IV的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)被認(rèn)為是“低IV”聚酯。低IV聚酯過(guò)去一直沒(méi)有用于熔紡非織造薄片材料。這是因?yàn)榈虸V聚酯被認(rèn)為太弱不能熔紡成能有效地鋪設(shè)和粘合以便生產(chǎn)出非織造薄片的長(zhǎng)絲。曾經(jīng)認(rèn)為由低IV聚酯熔紡的纖維太弱和不連續(xù)，因此不能承受生產(chǎn)熔紡片的高速工藝。此外，曾經(jīng)認(rèn)為由低IV聚酯熔紡的非織造薄片沒(méi)有強(qiáng)度，因?yàn)榈虸V聚酯的較短的聚合物鏈其互相連接比由正常IV的聚酷紡成的纖維中較長(zhǎng)的聚合物鏈的互相連接要差。已經(jīng)擠壓出低特性粘度的聚(對(duì)苯二甲酯乙二酯)纖維并通過(guò)卷取機(jī)收集到紗線卷筒上。例如，美國(guó)專利5，407，621號(hào)公開(kāi)了由O. 60dl/g IV聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)在紡絲速度4. lkm/min(千米/分)下紡成的每根絲O. 5旦尼爾(denier) (dpf)紗束。美國(guó)專利4，818, 456號(hào)公開(kāi)了由O. 58dl/g IV聚(對(duì)苯二甲酸亞乙酯)在紡絲速度5. 8km/min下紡成的2.2dpf的紗束。盡管由低I V聚酯已經(jīng)制成聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維和紗，但低IV聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)聚酯還沒(méi)有熔紡成由低旦尼爾長(zhǎng)絲制成的強(qiáng)固的非織造薄片
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造基本連續(xù)的多組分熔紡纖維的非織造薄片的工藝，包括如下步驟將含有特性粘度小于O. 62dl/g的至少30%重量的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)第一組分和第二可熔紡聚合物組分的可熔紡聚合物擠壓，通過(guò)組合紡絲頭中許多毛細(xì)孔，形成基本連續(xù)的多組分纖維長(zhǎng)絲；將擠壓出的多組分纖維長(zhǎng)絲供料到牽伸噴嘴中，牽伸所述擠壓出的多組分纖維長(zhǎng)絲，以便把牽伸張力加到多組分纖維長(zhǎng)絲，所述牽伸噴嘴包括一個(gè)纖維入口，空氣噴射流在纖維運(yùn)動(dòng)方向牽拉長(zhǎng)絲的一個(gè)纖維通道，和牽伸過(guò)的長(zhǎng)絲從牽伸噴嘴排出的一個(gè)纖維出Π ；通過(guò)牽伸噴嘴的纖維出口朝向下方向，以至少6000m/min的速率排出牽伸過(guò)的多組分纖維長(zhǎng)絲成為基本連續(xù)的多組分纖維長(zhǎng)絲；
將從牽伸噴嘴的纖維出口排出的多組分纖維長(zhǎng)絲鋪設(shè)到收集表面上，所述多組分纖維長(zhǎng)絲有平均橫截面面積小于約90平方微米；和將多組分纖維長(zhǎng)絲粘合在一起從而形成非織造薄片，其中所述非織造薄片的單位重量小于125g/m2，所述非織造薄片有機(jī)器方向和橫的方向，所述非織造薄片在機(jī)器和橫的兩個(gè)方向上具有的用單位重量標(biāo)準(zhǔn)化和按照ASTM 5034測(cè)量的抓樣牽伸強(qiáng)度至少為O. 7N (g/m2)。本發(fā)明還提供一種非織造薄片，其包括至少75%重量的熔紡的基本連續(xù)的多組分纖維(A)，該纖維的至少30%重量是特性粘度小于O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，其中所述纖維有平均橫截面積小于約90平方微米，而且所述非織造薄片單位重量小于125g/m2，所述非織造薄片具有機(jī)器方向和橫的方向，和所述非織造薄片在機(jī)器和橫的兩個(gè)方向上有標(biāo)準(zhǔn)化到單位重量和按照ASTM5034測(cè)量的抓樣牽伸強(qiáng)度至少為O. 7N/(g/m2)。本發(fā)明還提供一種復(fù)合材料薄片，其特征在于其包括第一薄片層，它包括上述的非織造薄片；和第二薄片層，該層主要由合成聚合物熔噴的纖維組成，所述第二層有第一和第二相對(duì)的兩側(cè)，其中所述第二薄片層的第一側(cè)粘合到所述第一薄片層。本發(fā)明提供制造基本連續(xù)熔紡纖維的非織造薄片的一種工藝，包括如下各步驟擠壓包含至少30%重量具有特性粘度小于O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的可熔紡聚合物通過(guò)組合紡絲頭中許多毛細(xì)孔形成基本連續(xù)的纖維長(zhǎng)絲；將擠壓出的纖維長(zhǎng)絲供料到牽伸噴嘴中牽伸該擠壓出的纖維長(zhǎng)絲，以便給纖維長(zhǎng)絲施加牽伸張力，該牽伸噴嘴包括一個(gè)纖維入口，空氣噴射流在長(zhǎng)絲的運(yùn)動(dòng)方向上牽伸絲的一個(gè)纖維通道，和排出來(lái)自牽伸噴嘴的牽伸過(guò)的長(zhǎng)絲的一個(gè)纖維出口 ；通過(guò)牽伸噴嘴的纖維出口以至少6000m/min的速率朝向下方向排出牽伸過(guò)的纖維長(zhǎng)絲成為基本連續(xù)的纖維長(zhǎng)絲；將從牽伸噴嘴的纖維出口排出的纖維長(zhǎng)絲鋪設(shè)在收集表面上，該纖維長(zhǎng)絲有小于約90平方微米的平均橫截面積；和將纖維長(zhǎng)絲粘合在一起以便形成非織造薄片。該非織造薄片有單位重量小于125g/m2，在機(jī)器方向和橫向方向兩個(gè)方向上的抓樣牽伸強(qiáng)度至少為O. 7N(牛頓)/(g/m2)，該抓樣牽伸強(qiáng)度按照ASTM D 5034測(cè)量并標(biāo)準(zhǔn)化到單位重量。最好，非織造薄片的纖維長(zhǎng)絲至少75%重量是把特性粘度小于O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)作為主要組份。聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的特性粘度更優(yōu)選的是在O.40-0. 60dl/g范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是在O. 45-0. 58dl/g的范圍內(nèi)。非織造薄片的纖維長(zhǎng)絲的用變異系數(shù)量度的平均旦尼爾可變性大于25%。非織造薄片最好有退漿收縮率小于5%。在本發(fā)明的工藝中，牽伸過(guò)的纖維長(zhǎng)絲可以從牽伸噴嘴的纖維出口在向下方向以大于7000或8000m/min的速率排出。牽伸噴嘴的纖維入口最好距離所述組合紡絲頭中所述毛細(xì)孔至少30cm，當(dāng)纖維長(zhǎng)絲從組合紡絲頭中毛細(xì)孔流出進(jìn)入到牽伸噴嘴的纖維入口時(shí)，纖維長(zhǎng)絲最好由溫度在5-25°C范圍的急冷空氣流進(jìn)行急冷。另外優(yōu)選的是，從牽伸噴嘴的纖維出口排出的纖維長(zhǎng)絲由擴(kuò)展板引導(dǎo)，擴(kuò)展板從牽伸噴嘴起與纖維從牽伸噴嘴的纖維出口排出的方向平行伸展，其中纖維長(zhǎng)絲在至少5cm的距離中通過(guò)擴(kuò)展板的長(zhǎng)度在Icm之內(nèi)。本發(fā)明還提供非織造薄片，它包括至少75%重量的熔紡基本連續(xù)的纖維(A)，該纖維的至少30%重量是特性粘度小于O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，其中所述纖維具有的平均橫截面積小于約90平方微米。該非織造薄片的單位重量小于125g/m2，抓樣牽伸強(qiáng)度在機(jī)器和橫向的兩個(gè)方向上至少為O. 7N/(g/m2)，這是按照ASTM D 5034測(cè)量并標(biāo)準(zhǔn)化到單位重量。最好，纖維(A)將特性粘度小于0.62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)作為 主要組份，更優(yōu)選的是特性粘度在O. 40-0. 60dl/g范圍內(nèi)，和最優(yōu)選的是在O. 45-0. 58dl/g范圍內(nèi)。本發(fā)明非織造薄片的纖維(A)可以是多組份纖維，其中一個(gè)組份主要是聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。纖維㈧的另一個(gè)組份可以是聚乙烯。本發(fā)明的非織造薄片可以用作擦拭材料。本發(fā)明還被用于復(fù)合薄片，其中該薄片的一層包括這里描述的本發(fā)明的非織造薄片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種有高強(qiáng)度的非織造薄片，它是由低粘度的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)熔紡成的低旦尼爾纖維制成。本發(fā)明還涉及制造這樣非織造薄片的工藝。這樣的片材料在各種目標(biāo)用途的應(yīng)用中是有用的，如保護(hù)服織物，那里該薄片必須有良好的透氣性和優(yōu)良的液體阻擋層特性。這種薄片也可用作擦拭材料，特別是用于受控制的環(huán)境。例如絕對(duì)清潔室，室中要求低纖維屑、低顆粒污染和良好的吸收能力。本發(fā)明的非織造薄片也可用作過(guò)濾介質(zhì)或在其他目標(biāo)用途應(yīng)用中。本發(fā)明的非織造薄片包括至少75%重量的基本連續(xù)的聚合物纖維，該纖維是從含有至少30%重量其特性粘度小于約O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的聚合物熔結(jié)而成。該薄片的纖維有各種尺寸并且它們的平均橫截面積小于約90平方微米。該薄片有單位重量小于125g/m2,在該薄片的機(jī)器和橫的兩個(gè)方向上抓樣牽伸強(qiáng)度,按照ASTM D 5034測(cè)量并標(biāo)準(zhǔn)化到單位重量，至少為O. 7牛頓/ (g/m2)。最好，該薄片的纖維有按變異系數(shù)量度的平均旦尼爾可變性大于25%。更優(yōu)選的是，本發(fā)明的非織造薄片包括至少75%重量的基本連續(xù)的纖維，該纖維是從含有至少50%重量其特性粘度小于約O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的聚合物熔紡而成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以使用其特性粘度小于O. 62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)聚合物制造本發(fā)明非織造薄片中極細(xì)的和牢固的纖維。認(rèn)為有IV低于約0.62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)是低IV的聚酯，歷史上不曾用于熔紡非織造薄片。申請(qǐng)人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)低IV的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)可以被紡絲、牽伸成細(xì)的纖維，鋪設(shè)和粘合而生產(chǎn)出有優(yōu)良強(qiáng)度的非織造薄片。已經(jīng)有可能使用低IV聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)熔紡小于O. Sdpf的細(xì)的聚酯纖維的非織造薄片和在超過(guò)6000m/min的速度下紡絲纖維。令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由低IV聚(對(duì)苯二甲酸亞乙酯)熔紡的纖維與由以纖維尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的通常的IV聚酯直接紡絲的較大的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維有等價(jià)的優(yōu)良強(qiáng)度。本發(fā)明非織造薄片中的纖維是小旦尼爾聚合物纖維，當(dāng)制成薄片結(jié)構(gòu)時(shí)形成許多非常小的毛孔。該纖維的直徑變化范圍在4到約12 μ m，它允許纖維形成比用所有纖維有相同尺寸的情況下可以形成更密的非織造薄片。一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明非織造薄片的熔紡纖維比為紗線各種應(yīng)用而紡的纖維有更大的直徑可變性。在熔紡紗中纖維直徑的變異系數(shù)，即可變性的一種測(cè)量值，通常的范圍是從約5%到約15%。在本發(fā)明非織造薄片中纖維直徑的變異系數(shù)通常大于約25%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)用這樣的熔紡微纖維來(lái)生產(chǎn)無(wú)紡纖維結(jié)構(gòu)時(shí)，可以制成有很細(xì)孔的織物薄片，允許該薄片有很高的透氣率同時(shí)又提供優(yōu)良的液體阻擋層和薄 片強(qiáng)度。由于非織造薄片材料是由通常連續(xù)的纖維組成，所以該薄片材料還有低脫毛的特征，這是目標(biāo)用途，如絕對(duì)清潔室服裝和抹布所需要的特征。
權(quán)利要求
1.一種制造基本連續(xù)的多組分熔紡纖維的非織造薄片的工藝，包括如下步驟將含有特性粘度小于0.62dl/g的至少30%重量的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)第一組分和第二可熔紡聚合物組分的可熔紡聚合物擠壓，通過(guò)組合紡絲頭中許多毛細(xì)孔，形成基本連續(xù)的多組分纖維長(zhǎng)絲；將擠壓出的多組分纖維長(zhǎng)絲供料到牽伸噴嘴中，牽伸所述擠壓出的多組分纖維長(zhǎng)絲，以便把牽伸張力加到多組分纖維長(zhǎng)絲，所述牽伸噴嘴包括一個(gè)纖維入口，空氣噴射流在纖維運(yùn)動(dòng)方向牽拉長(zhǎng)絲的一個(gè)纖維通道，和牽伸過(guò)的長(zhǎng)絲從牽伸噴嘴排出的一個(gè)纖維出口 ；通過(guò)牽伸噴嘴的纖維出口朝向下方向，以至少6000m/min的速率排出牽伸過(guò)的多組分纖維長(zhǎng)絲成為基本連續(xù)的多組分纖維長(zhǎng)絲；將從牽伸噴嘴的纖維出口排出的多組分纖維長(zhǎng)絲鋪設(shè)到收集表面上，所述多組分纖維長(zhǎng)絲有平均橫截面面積小于約90平方微米；和將多組分纖維長(zhǎng)絲粘合在一起從而形成非織造薄片，其中所述非織造薄片的單位重量小于125g/m2，所述非織造薄片有機(jī)器方向和橫的方向，所述非織造薄片在機(jī)器和橫的兩個(gè)方向上具有的用單位重量標(biāo)準(zhǔn)化和按照ASTM 5034測(cè)量的抓樣牽伸強(qiáng)度至少為O. 7N(g/m2)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制作基本連續(xù)的熔紡纖維的非織造薄片的工藝，通過(guò)擠壓含至少30％重量低I V的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的可熔紡聚合物，在至少為6000m/min的速率下?tīng)可鞌D壓出的纖維長(zhǎng)絲，將纖維長(zhǎng)絲鋪設(shè)到收集表面上，和將纖維長(zhǎng)絲粘合在一起從而形成非織造薄片。本發(fā)明還提供包含至少30％重量有特性粘度小于0.62dl/g的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)的非織造薄片，該薄片有單位重量小于125g/m2和抓樣牽伸強(qiáng)度至少為0.7N(g/m2)。
文檔編號(hào)D04H3/16GK102965851SQ20121050644
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者聶松林 申請(qǐng)人:山東天鼎豐非織造布有限公司