專利名稱：復雜成分、層合非織造材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復雜成分(heteroconstituent)、層合非織造材料。更確切地說，本發(fā)明涉及這樣的復雜成分、層合紡粘材料，它是采用包括一種具有1排或多排紗架的雙絲路(slot)纖維抽絲單元(drawingunit)的雙體或分裂式紡絲組件(spinpack)紡絲法生產(chǎn)的。
背景技術(shù)：
非織造布及其制造一直是導致許多用途、種類各異材料問世的廣泛開發(fā)課題。例如，(基重)輕薄、構(gòu)造稀松的非織造布被用于諸如用即棄尿布之類個人護理制品中作為提供干爽皮膚接觸但易于將流體傳遞給吸收性較大的材料的襯里布，而此種吸收性材料也往往是不同組成和/或不同結(jié)構(gòu)的非織造布。厚重的非織造布可設(shè)計成孔隙結(jié)構(gòu)，以便使之更適合過濾、吸收或阻隔的用途，例如醫(yī)療、獸醫(yī)、工業(yè)用途的消毒物品的包裹布、揩布或防護服。這些不過是實際上不勝枚舉的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知種類及用途非織造布類型實例中少數(shù)幾個而已，他們同樣知道，新的非織造布及其用途仍在不斷地問世。用于制造具有適合這些用途要求的結(jié)構(gòu)及組成的非織造布的不同方法和設(shè)備，也已開發(fā)出來。此類方法的例子包括紡粘、熔噴、梳理及其他方法，這些將在下面做更詳細的描述。本發(fā)明適用于復雜成分、層合材料，通常由同樣為本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的紡粘型組成。
紡粘法通常需要大量諸如空氣之類的流體將熔融絲束驟冷并對其實施牽伸和拉細以便提高其強度。此種流體不僅意味著成本，還必須對其小心控制以避免對絲束及成品非織造纖網(wǎng)造成有害影響。雖然在紡粘法及其設(shè)備方面已取得許多進步，然而，高效率地改進纖網(wǎng)均勻度、強度、觸感及外觀等性能一直是追求的目標。這些目標曾由美國臨時專利申請序列號60/034,392(1996-12-30提交)所公開并要求保護的雙體或分裂式紡絲組件紡絲法做了探索。該申請未涉及應用該設(shè)備制造新型復雜成分、層合紡粘材料的可能性。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及復雜成分、層合紡粘非織造布的制造方法。該方法可采用美國臨時專利申請序列號60/034,392中所描述的設(shè)備來實施，在此將該申請的公開內(nèi)容并入本文作為參考。此種設(shè)備將多個紡絲板結(jié)合成1個或多個紗架，或借助一個中央流體甬道將一個紡絲板分割成多個組成部分。該方法涉及將不同絲束從不同類型紡絲板中擠出并將這些絲束合并在一起。采用此種雙體或分裂式紡絲組件紡絲法并借助此種雙絲路纖維抽絲單元和1排或多排紗架，可生產(chǎn)出多種多樣雙成分或?qū)雍霞徴巢牧稀?br> 采用具有單絲路的雙體或分裂式紡絲板，可制成雙成分紡粘材料，它將不同聚合物類型、纖維尺寸范圍、纖維形狀、添加劑用量、卷曲度和/或其他組成及物料性能結(jié)合在絲束混合物之中。
根據(jù)上述，本發(fā)明的一個特征及優(yōu)點是提供制造雙成分非織造紡粘纖網(wǎng)的方法，纖網(wǎng)中包含具有不同組成和/或物理性能的纖維類型A與B的混合物。
本發(fā)明的另一個特征及優(yōu)點是提供一種制造多層非織造紡粘纖網(wǎng)的方法，纖網(wǎng)的個別層包括具有不同組成和/或物理性能的纖維類型。
本發(fā)明的另一個特征及優(yōu)點是提供由本發(fā)明方法制備的多層非織造紡粘纖網(wǎng)，纖網(wǎng)的不同層包括具有不同組成和/或物理性能的纖維類型。
本發(fā)明上述以及其他特征及優(yōu)點在研讀了以下目前優(yōu)選的實施方案詳細描述并參考實施例和附圖之后，將變得更加清楚。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明多紡絲板布置及方法的實施方案示意圖，其中表示出用于排氣的中央甬道(甬道)以及將蠟之類的物質(zhì)移出紡絲過程的手段。
圖2是本發(fā)明另一種多紡絲板布置及方法的實施方案示意圖，其中表示出雙區(qū)驟冷空氣供風所采用的中央甬道。
圖3是圖2所示類型的另一實施方案的側(cè)面示意圖，其中表示出吸風模式的操作情況。
圖4是圖3所示類型的實施方案透視圖。
圖5是類似圖4的一種布置圖，所不同的是，驟冷空氣分成多個區(qū)供應，且驟冷空氣是沿著與中央甬道相垂直的直線成一小角度提供的。
圖6是可供多紡絲板，或者部分被堵死從而無纖維形成的單紡絲板使用的布置示意解。驟冷空氣被強迫沿著中央甬道中心線上的相反方向流動。
圖7表示可供三層紡粘結(jié)構(gòu)采用的紗架系統(tǒng)。
定義本文所使用的術(shù)語“非織造布或纖網(wǎng)”是指其結(jié)構(gòu)系由單根纖維或絲交叉鋪置構(gòu)成的纖網(wǎng)，它們不是像針織物中那樣按照規(guī)則或可辨認方式排列的。非織造布或纖網(wǎng)可采用多種方法成形，如熔噴法、紡粘法及粘合-梳理纖網(wǎng)法。非織造布的基重(單位面積重量)通常以每平方碼材料的盎司數(shù)(osy)或每平方米的克數(shù)(gsm)表示；有用的纖維直徑通常表示為微米。(注要從osy數(shù)值換算為gsm值，可用33.91乘上osy的數(shù)值)。
本文所使用的術(shù)語“微纖維”是指平均直徑不大于約75μm，如平均直徑為約5μm～約50μm的小直徑纖維，或者更具體地說，微纖維可具有約10微米～約120微米的平均直徑。另一種經(jīng)常使用的纖維直徑表示法是旦數(shù)，其定義為每9000米纖維的克數(shù)，且可根據(jù)以微米表示的纖維直徑取平方，乘上以g/cc為單位的密度，再乘上0.00707計算出來。旦數(shù)越低，表明纖維越細；旦數(shù)越高，表明纖維越粗或越重。例如，已知聚丙烯纖維直徑為15μm，要換算為旦數(shù)，可取平方，乘上0.89g/cc，再乘上0.00707。于是，15微米的聚丙烯纖維的旦數(shù)為約1.42(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美國以外，常用的度量單位是“特(tex)”，其定義是每千米纖維的克數(shù)。特數(shù)可按旦數(shù)/9來計算。
本文所使用的術(shù)語“紡粘纖維”是指一類小直徑纖維，其成形方法包括將熔融熱塑性材料從紡絲板的多個纖細，通常為圓形的紡絲孔中擠出為絲束，隨后，擠出絲束的直徑，借助例如以下文獻中的方法迅速拉細授予Appel等人的美國專利4,340,563及授予Dorschner等人的美國專利3,692,618、授予Matsuki等人的美國專利3,802,817、授予Kinney的美國專利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國專利3,502,763、授予Petersen的美國專利3,502,538、授予Dobo等人的美國專利3,542,615，在此每一篇均全文收作本文的參考。紡粘纖維，當沉積到收集表面上時通常是不發(fā)粘的。紡粘纖維要經(jīng)過驟冷，通常為連續(xù)狀且平均直徑大于約7μm，尤其約10～20μm。
本文所使用的術(shù)語“聚合物”通常包括但不限于均聚物；共聚物，如嵌段、接枝、無規(guī)及交替共聚物、三元共聚物等；以及上述的共混物及改性物。而且，除非另行具體限定，術(shù)語“聚合物”應涵蓋該材料所有可能的分子幾何構(gòu)型。這些構(gòu)型包括但不限于，全同立構(gòu)、間同立構(gòu)及無規(guī)立構(gòu)的對稱構(gòu)型。
本文所使用的術(shù)語“單組分”纖維是指僅使用一種聚合物由一臺或多臺擠出機制成的纖維。這意思并不排除由一種聚合物制成，但其中加入了少量添加劑以便達到著色、抗靜電(性能)、潤滑、親水等效果的纖維。這些添加劑，如用于著色的二氧化鈦，用量通常小于5wt％，更典型地約2wt％。
本文所使用的術(shù)語“共軛纖維”是指由至少2種聚合物經(jīng)各自的擠出機擠出，但在一起紡絲形成同一根的纖維。共軛纖維有時也叫做多組分或雙組分纖維。所使用的聚合物通常彼此不同，雖然共軛纖維也可以是單組分纖維。這些聚合物在共軛纖維斷面上排列在各自位置基本固定、彼此界限鮮明的區(qū)內(nèi)，并沿共軛纖維的全長連續(xù)地延伸。此類共軛纖維的構(gòu)型(斷面排列)可以是，例如皮/芯排列，其中一種聚合物被另一種聚合物包圍著，或者可以是并列排列的，或者是“海-島”排列的。共軛纖維公開在授予Kaneko等人的美國專利5,108,820、授予Strack等人的美國專利5,336,552及授予Pike等人的美國專利5,382,400中，這些專利中的第一篇的全文均收在本文內(nèi)作為參考。就雙組分纖維而言，聚合物存在的比例可以是75/25、50/50、25/75或任何其他希望的比例。
本文所使用的術(shù)語“雙成分纖維”是指由至少2種聚合物從同一擠出機以共混物形式擠出形成的纖維。術(shù)語“共混物”的定義可見諸于下文。雙成分纖維所包含的各種聚合物成分不是沿纖維的整個橫斷面面積排列在位置相對固定、彼此界限鮮明的區(qū)內(nèi)，而且，各種聚合物通常也不是沿著纖維的整個長度呈連續(xù)狀，而是，往往形成隨機開始并隨機結(jié)束的微絲(原纖)或原生原纖。雙成分纖維有時也被稱之為多成分纖維。這一大類纖維在例如授予Gessner的美國專利5,108,827中有所討論。雙組分及雙成分纖維還在教科書《聚合物共混物及復合物》，John A.Manson及Leslie H.Sperling主編，版權(quán)1976歸Plenum Press所有，Plenum出版公司(紐約)的一個分部，IBSN 0-306-30831-2，PP.273～277。
本文所使用的術(shù)語“共混物”，當指聚合物時，是指2種或更多種聚合物的混合物，而術(shù)語“合金”是指共混物的一個子類，其中各成分不溶混但經(jīng)過了相容化處理?！叭芑煨浴奔啊安蝗芑煨浴北环謩e定義為具有負值和正值的混合自由能。再有，“相容化”的定義是改變不可溶混聚合物共混物的界面性能以便制成一種合金的過程。
本文所使用的術(shù)語“復雜成分非織造纖網(wǎng)”(或纖網(wǎng)層)是指這樣的非織造纖網(wǎng)或?qū)?，它們具有至?種在聚合物組成、纖維尺寸范圍、纖維形狀、顏料或添加劑加入量、卷曲度和/或其他組成及物理性能上彼此不同的長絲或纖維類型A和B的混合物。
本文所使用的術(shù)語“多層非織造纖網(wǎng)”是指具有至少2種類型排列在2個或更多個不同層中的長絲或纖維的非織造纖網(wǎng)。在不同層中的長絲或纖維可在聚合物總組成、纖維尺寸范圍、纖維形狀、顏料或添加劑加入量、卷曲度和/或其他組成及物理性能上彼此不同。多層非織造纖網(wǎng)中的個別層可以但不一定是如上所述的復雜成分非織造纖網(wǎng)層。
本文所使用的術(shù)語“熱點粘合”涉及使由待粘合纖維構(gòu)成的布料或纖網(wǎng)從加熱軋輥與砧輥之間穿過。軋輥一般地但不總是帶有用以使整個布料不是沿著全部表面粘合的花紋。結(jié)果，為功能及美觀的原因，已開發(fā)出各種各樣用于軋輥的花紋。一種花紋的例子包括許多點，就是Hansen Pennings或“H&P”圖案，粘合面積為約30％，每平方英寸有約200個粘合點，正如授予Hansen和Pennings的美國專利3,855,046中所描述的，其全部內(nèi)容收作本文的參考。H&P花紋具有方塊形的點或針狀粘合區(qū)，其中每個針的側(cè)邊尺寸為0.038英寸(0.965mm)，針與針之間的間距是0.070英寸(1.778mm)，粘合深度0.023英寸(0.584mm)。形成的花紋具有約29.5％的粘合面積。另一種典型的點粘合花紋是擴展型Hansen and Pennings，或“EHP”粘合圖案，它能產(chǎn)生15％的粘合面積，其方塊形針側(cè)邊尺寸為0.037英寸(0.94mm)，針間距0.097英寸(2.464mm)，深度是0.039英寸(0.991mm)。另一種叫做“714”的典型點粘合花紋具有方塊針粘合區(qū)，其中每個針的側(cè)邊尺寸是0.023英寸，針與針的間距為0.062英寸(1.575mm)，粘合深度是0.033英寸(0.838mm)。產(chǎn)生的花紋具有約15％的粘合面積。又一種常用花紋是C-Star花紋，其粘合面積為約16.9％。C-Star花紋帶有橫向條紋或“燈芯絨”花紋，間或被閃發(fā)的星形隔斷。其他常見的花紋包括菱形花紋，由重復和略微偏置的菱形組成，以及波浪線花紋，看上去類似窗紗。就典型而言，粘合百分數(shù)可占非織造布層合物纖網(wǎng)總面積的約10％～約30％。正如技術(shù)上熟知的，點粘合將層合物各層維系在一起并通過將每層內(nèi)部的長絲和/或纖維的粘合賦予每個單層以整體性。
本文所使用的術(shù)語“個人護理制品”是指尿布、訓練褲、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品及婦女衛(wèi)生制品。
目前優(yōu)選實施方案詳述按照本發(fā)明的第1實施方案，可采用一種雙體或分裂式紡絲組件紡絲法生產(chǎn)復雜成分非織造纖網(wǎng)。參考圖1，紡絲組件10A和10B，二者可以但不一定相同，由甬道12分開。紡絲組件10A用于擠出第1類型A的，例如紡粘長絲的非織造聚合物纖維或長絲。紡絲組件10B用于擠出第2類型B的，例如紡粘長絲的非織造聚合物纖維或長絲。
類型A與類型B的長絲彼此在組成和/或物理性能上不同。例如，類型A與類型B的長絲彼此可在聚合物組成上不同。類型A的長絲可包含聚丙烯；而類型B的長絲可包含聚乙烯。其他適合用于類型A或類型B的長絲的聚合物包括但不限于，聚酰胺、聚酯、乙烯與丙烯的共聚物、乙烯或丙烯與C4～C20-α-烯烴的共聚物、乙烯與丙烯及C4～C20-α-烯烴的三元共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-α-烯烴)彈性體、聚氨酯；A-B嵌段共聚物，其中A由聚(乙烯基芳烴arene)部分，如聚苯乙烯構(gòu)成，而B是彈性體中間嵌段，諸如共軛二烯或低級鏈烯；聚醚、聚醚酯、聚丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸烷基酯、聚異丁烯、聚丁二烯、異丁烯-異戊二烯共聚物，以及以上的任意組合。
類型A與類型B也可是各種不同的雙組分長絲，或一個是單組分，另一個是雙組分長絲。類型A與類型B還可具有相同或不同的組成，但物理性能卻肯定不同。例如，類型A與類型B的長絲可具有不同的平均纖維尺寸、不同的纖維形狀、不同的卷曲度數(shù)值和/或不同的添加劑用量。
雙組分長絲的不同種類包括具有至少2種界限鮮明的組分，技術(shù)上通常稱之為“皮芯”型的長絲、“并列”型的長絲及“海島”型的長絲。包含3種或更多種界限鮮明的組分的長絲也可包括在內(nèi)。這樣的長絲一般是紡粘的，但也可采用其他方法成形。相比之下，單組分長絲則僅包含1種聚合物。類型A與類型B的長絲可以是在其組成上有所不同的紡粘長絲。
紡粘長絲是基本上連續(xù)的且一般具有約12～55μm的纖維直徑，經(jīng)常為約15～25μm。類型A與類型B的長絲可以是在其纖維平均直徑上有所不同的紡粘長絲。
熔噴微纖維一般為不連續(xù)的，平均纖維直徑最高約10μm，優(yōu)選約2～6μm。類型A與類型B的長絲可以是具有不同聚合物組成、不同纖維平均直徑和/或不同平均長度的熔噴微纖維。
非織造長絲可以是卷曲或非卷曲的。卷曲長絲例如描述在授予Kinney的美國專利3,341,394中。卷曲長絲例如可具有少于30個卷曲每英寸，或者在30～100個卷曲每英寸，或者多于100個卷曲每英寸。類型A與類型B的長絲可在卷曲度(數(shù))上，或者是否存在卷曲上彼此不同。
還可將其他材料與生產(chǎn)本發(fā)明非織造布所使用的聚合物相摻混，如碳氟化合物，以提高化學排斥性，譬如美國專利5,178,931中所公開的那些；阻燃劑，用以提高耐火性；和/或顏料，用以賦予每一層相同或迥然不同的顏色。用于紡粘和熔噴熱塑性聚合物中的阻燃劑及顏料乃是技術(shù)上已知的，并且經(jīng)常是內(nèi)添加劑。顏料，如使用的話，其存在量一般小于該層的5wt％，而其他材料的總存在量則小于25wt％。類型A與類型B的長絲可在其添加劑用量上，或者是否存在某一特定添加劑上不同。
參考圖1，下面將描述本發(fā)明的一種實施方案。如圖所示，紡絲組件10A與10B，二者可以但不一定相同，由甬道12分割開來?？煞謩e向紡絲組件10A和10B中喂入用于制造長絲類型A和B的聚合物。視工藝條件之不同，不同類型的長絲可在產(chǎn)品中混合，或者可獲得一種層合結(jié)構(gòu)，其中各個層在各自使用的聚合物和/或添加劑上有所變化。纖維束14、16從紡絲組件中擠出到驟冷區(qū)18中。有利的是，讓纖維束沿著與垂線或相對于中央甬道中心線成一定角度α從紡絲組件10A和10B的下表面20擠出到驟冷區(qū)18中，以便有助于引導熱尾氣流體(hot exhaust fluid)(空氣)穿過纖維束14、16朝上進入甬道12。這一角度例如可以是在約1°～約15°的小角度，尤其是在約1°～約5°的范圍。同樣，驟冷區(qū)的兩側(cè)(側(cè)吹風裝置)22和24應有利地制成能引導空氣沿著與水平方向成約1°～約10°的小角度流動的構(gòu)造，以便在驟冷空氣與纖維束之間維持一個相對恒定的距離，從而達到更均勻的冷卻效果。驟冷空氣從導管26、28兩側(cè)，沿相對于纖維束的橫向、彼此相對并平行于或近似平行于紡絲板吹入，雖然為清楚起見，僅畫出了一側(cè)的流動式樣。如圖所示，驟冷空氣的一部分朝上經(jīng)由甬道12排出，同時，其余部分則隨同纖維束被帶入纖維牽伸單元。控制驟冷空氣的溫度，以獲得要求的纖維性能。例如，在聚丙烯紡粘纖網(wǎng)成形的情況下，驟冷空氣控制在約5℃～約25℃較為有利。如圖所示，本發(fā)明的安排方式提供在1套配置中實現(xiàn)多排紡絲板生產(chǎn)的優(yōu)點，并允許采用1個中央流體流股來冷卻2股纖維束。希望的話，可設(shè)置助力風扇以幫助載有煙氣的空氣經(jīng)頂部排出。還有，視是否需要提高流動穩(wěn)定性而定，在紡絲板表面與驟冷甬道之間設(shè)置均壓縫，例如寬度約1英寸～約3英寸，可能是較好的。
上面已經(jīng)解釋過，可通過對工藝的調(diào)整使紡絲組件10A和10B生產(chǎn)出的類型A長絲和類型B長絲或者在1個層中混合，或者各自作為產(chǎn)品中單獨的層合在一起。絲束的混合可采用從側(cè)面(側(cè)吹風)22和24以較高流率和流速和/或較大的角度α吹出驟冷空氣流來實現(xiàn)，以便使類型A與類型B的長絲彼此強烈地簇擁。諸如水力纏結(jié)或機械針刺(2種方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的)之類的后處理可進一步使長絲混合。反之，倘若采用從側(cè)面22和24以較低流率和流速和/或較小的角度α吹出，以致類型A與類型B的長絲彼此簇擁作用極小，則類型A與類型B將在產(chǎn)品中以2個層的形式出現(xiàn)。
圖1還示意地展示用以保證諸如冷凝油或蠟之類的殘渣從紡粘系統(tǒng)流走的有利手段，這在某些孔密度適中的場合非常有用。如圖所示，紡絲組件10由甬道12一分為二，后者又連接著甬道(風管)30，30的走向朝下傾斜一定角度，從而可將任何可能的冷凝物抽出。甬道12和30之一或二者可加以熱絕緣，以便最大限度地減少紡絲組件中熱損失。該甬道可以以矩形的斷面離開紡粘機器，隨后在接頭32處形狀改變?yōu)閳A形之類的形狀。導管30一直通到冷凝器34，后者可借助經(jīng)由管道36和38冷卻水之類來冷卻。脫去蠟的空氣由諸如風扇經(jīng)甬道39抽出。需要的話，可以采用傳統(tǒng)上使用的各種手段將冷凝物(蠟)從紡粘系統(tǒng)抽離并流經(jīng)冷凝器。對于孔密度非常高的情況，可能需要其他煙氣排出手段。
圖2是第2實施方案的類似圖示，其中驟冷空氣吹入到中間(纖維束120與122之間)，然后尾氣從側(cè)面流出。如圖所示，紡絲組件100A和100B布置在管道或甬道112相對的兩側(cè)。供應的驟冷空氣可朝下從2個紡絲板之間以1股氣流(或區(qū))的形式吹入，對絲束120、122之間的空氣空間施壓，從而將空氣經(jīng)每股絲束朝外抽出。在這一實施方案中，甬道112的有利布置是用隔板114分成供風區(qū)116和118，從而引導驟冷流體分別流經(jīng)絲束120和122。在孔密度非常高且中央空氣流率很高的情況下，從兩側(cè)吹出的氣流的相互作用被減少到最低限度?？稍O(shè)置多孔板或網(wǎng)124、126，以控制流體流動并提高其均一性。使用的話，有利的是，這些多孔板具有逐漸變化的開孔面積，以提供對流體流率的進一步控制。在該實施方案中，煙氣排出甬道128、130布置在絲束120、122的彼此相對的側(cè)面以接受一部分驟冷流體。其余的驟冷流體沿絲束被向下拖拽，并攜帶著絲束或被后者攜帶著流向纖維牽伸區(qū)(未表示)，其情景如圖1一樣。此種布置除可提供圖1布置的優(yōu)點之外，還允許對施加到單獨絲束上的驟冷流體分別實施控制。進一步的好處是，任何可能的煙氣將維持在熱狀態(tài)，直至到達要求的地點并沉積出油滴為止。
由于圖2實施方案采取讓驟冷流體從甬道116和118出發(fā)基本朝外流動的方式，因此該方案用于生產(chǎn)層合產(chǎn)品(其中類型A與類型B的長絲在分開的層中)，比生產(chǎn)單層混合產(chǎn)品，更為合適。自然，各層還可隨后接受水力纏結(jié)、機械針刺或其他適當?shù)募夹g(shù)的處理以實現(xiàn)混合。
圖3所表示的方案操作在這樣一種通風模式，其中經(jīng)甬道212吸入的垂直氣流本身又從周圍吸入驟冷空氣，使之流經(jīng)從紡絲組件200A和200B到牽伸單元進口230這一段的纖維束220(類型A)和222(類型B)。在此種布置中已表明，每英寸紡絲板寬度的孔數(shù)允許增加，并具有較高的產(chǎn)量和紡絲生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。例如，每英寸可至少布置320孔，同時可減少對驟冷空氣的需要量并降低對工藝控制設(shè)備的要求。其他的變換方案也將是顯而易見的，例如采用分開的牽伸單元，以維持分開的絲幕，將它們沉積為由相同或不同纖維構(gòu)成的分層構(gòu)造。圖4是圖3布置的透視圖。圖5所示方案的驟冷空氣區(qū)440～447和紡絲組件是沿著一種與水平方向或者相對于中央甬道中心線的垂線成一角度“b”取向的。這一角度可以在約1°～約15°的小角度范圍，例如特別是在約1°～約5°的范圍，這可以通過例如轉(zhuǎn)動紡絲板或者通過(改變)紡絲板表面的形狀來獲得。雖然各個紡絲組件之間的間距可有所不同，但筆者認為，大多數(shù)操作的間距將在從不足約1英寸的微小間距到約20英寸之間，特別是在不足約1英寸到約1.5英寸之間。布置的其他參數(shù)將大致在傳統(tǒng)范圍內(nèi)，具體視設(shè)備總體配置及所要求的操作條件而定。例如，垂直驟冷空氣流速在約100英尺每分鐘～約1000英尺每分鐘，將提供例如符合滿意傳熱程度要求的足夠吹風。
在諸如圖3～5中所示的實施方案中，從中央朝下流動的驟冷空氣流與從側(cè)面-朝里流動的驟冷空氣流之間的相對流率將影響到產(chǎn)品是--具有分別由類型A與類型B的長絲構(gòu)成的分開的層，抑或是各股長絲之間彼此混合。如果由中央朝下流動的空氣流具有足夠的流速和力量使纖維束220與222保持分開，從而克服了由側(cè)面朝里流動氣流所造成的競爭力，則產(chǎn)品將具有分別對應于類型A和類型B的2個層。如果側(cè)面朝里流動的空氣流具有足夠的速度和力量來克服中央朝下流動的空氣流，則類型A與類型B的長絲便可在不同程度上彼此混合。
圖6示意地表示一種布置，它可用于多紡絲板，或者用于單紡絲板但具有一部分被堵死從而不再有纖維成形的情況。紡絲板區(qū)域710、712紡出絲束714、716，由中央甬道718分開。噴嘴720與驟冷流體源相連接，使驟冷流體經(jīng)開孔722、724朝上和/或朝下流動。驟冷空氣可從側(cè)面726、728被吸入或吹入，并流經(jīng)絲束714、716，如圖所示。這樣，就可通過修改現(xiàn)有紡絲板獲得一種特別經(jīng)濟的系統(tǒng)。還有，2個方向中任何一個方向的相對流率可通過噴嘴720和開孔722、724的設(shè)計參數(shù)選擇方便地予以控制。
圖7表示如何將3個紡絲組件200A、200B及200C組合在一起生產(chǎn)3-層的非織造構(gòu)造。圖7的實施方案與圖5相似，不同的是，在紡絲組件200A與200B之間插入了第3紡絲組件200C。紡絲組件200A、200B及200C生產(chǎn)出3股纖維束220、222和224，它們可以是類型A、B和C的長絲，或者其任意組合。例如，纖維束220、222及224可包括類型A/類型B/類型C、類型A/類型B/類型A、類型A/類型A/類型B、類型A/類型B/類型B、類型B/類型C/類型A、類型A/類型C/類型B，乃至其他組合。在圖7的方案中，需要2股垂直驟冷空氣流，用以將纖維束220與224，以及纖維束222與224分開。該方法是采用2組側(cè)面空氣驟冷區(qū)(例如，440～444和445～449)實施的，正如圖5的2-紡絲組件系統(tǒng)的情況那樣。驟冷后，纖維束220、222及224，借助牽伸單元230合并在一起成為多層的形式。
圖7的3-紡絲組件系統(tǒng)還可用于生產(chǎn)具有各種優(yōu)點的3-層非織造布構(gòu)造。例如，價格較便宜的聚合物可作為中間“填料”層，同時1種或多種柔軟性較好的、價格較高的聚合物用作外層，從而可降低總成本。還有，外層之一可通過后加工或選擇以獲得對薄膜或其他基材的改進粘附性。3層的容量可提供多種多樣制造構(gòu)造的可能性它們可具有不同的層間比例、不同的纖維斷面形狀及尺寸、不同的聚合物組成、不同的卷曲度以及不同的顏料或添加劑加入量。
雖然本文所公開的實施方案為目前優(yōu)選的，但是，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下仍可做出各種各樣的修改和改進。本發(fā)明的范圍唯一地由所附權(quán)利要求規(guī)定，屬于等價意義及范圍之內(nèi)的所有改變均應包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種包含由第1類型A聚合物長絲與第2類型B長絲構(gòu)成的混合物的復雜成分非織造材料的制造方法，它包括下列步驟從第1紡絲組件中擠出第1類型A的絲束；從第2紡絲組件中擠出第2類型B的絲束；將第1類型A的絲束及第2類型B的絲束驟冷，方法是，提供相對于類型A絲束為橫向的第1空氣流以及相對于類型B絲束為橫向的第2反向空氣流；第1與第2彼此反向的空氣流具有足夠的速度和流率將類型A和類型B的長絲合在一起，并造成類型A與類型B的長絲之間至少一定程度的混合。
2.權(quán)利要求1的方法，它還包括在類型A與類型B的長絲合在一起之前提供從二者之間流過的第3空氣流的步驟。
3.權(quán)利要求1的方法，其中第1空氣流與第2空氣流是以約5～25℃提供的。
4.權(quán)利要求2的方法，其中第3空氣流是以約5～25℃提供的。
5.權(quán)利要求1的方法，其中類型A與類型B的長絲是以與垂直方向成約1～15°的角度彼此相對地擠出的。
6.權(quán)利要求1的方法，其中類型A與類型B的長絲是以與垂直方向成約1～5°的角度彼此相對地擠出的。
7.權(quán)利要求1的方法，其中第1與第2空氣流是以與水平方向成約1～10°的角度彼此相對地吹拂的。
8.權(quán)利要求2的方法，它還包括在類型A與類型B的長絲合在一起之前提供從二者之間流過的第4空氣流的步驟。
9.權(quán)利要求1的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲具有不同的組成。
10.權(quán)利要求1的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲包含不同的聚合物組合物。
11.權(quán)利要求10的方法，其中類型A和類型B的長絲包含選自下列的聚合物聚酰胺、聚酯、乙烯與丙烯的共聚物、乙烯或丙烯與C4～C20-α-烯烴的共聚物、乙烯與丙烯及C42～C20-α-烯烴的三元共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-α-烯烴)彈性體、聚氨酯；A-B嵌段共聚物，其中A由聚(乙烯基芳烴)部分，如聚苯乙烯構(gòu)成，而B是彈性體中間嵌段，諸如共軛二烯或低級鏈烯；聚醚、聚醚酯、聚丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸烷基酯、聚異丁烯、聚丁二烯、異丁烯-異戊二烯共聚物，以及以上的任意組合。
12.權(quán)利要求10的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲中至少1種包含雙組分長絲。
13.權(quán)利要求12的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲包含不同組成的雙組分長絲。
14.權(quán)利要求12的方法，其中類型A的長絲及類型B的長絲包含不同構(gòu)型的雙組分長絲。
15.權(quán)利要求1的復雜成分非織造材料，其中類型A與類型B的長絲包含加入量不同的添加劑。
16.權(quán)利要求1的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲包含紡粘長絲。
17.權(quán)利要求1的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲具有不同程度的卷曲。
18.權(quán)利要求17的方法，其中2種長絲類型中一種是未卷曲的，而另一種長絲類型是卷曲的。
19.權(quán)利要求17的方法，其中2種長絲類型均為卷曲的。
20.權(quán)利要求17的方法，其中類型A的長絲和類型B的長絲包含紡粘長絲。
21.權(quán)利要求1的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲具有不同的平均長絲尺寸。
22.權(quán)利要求21的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲具有不同的平均纖維直徑。
23.權(quán)利要求21的方法，其中類型A的長絲與類型B的長絲具有不同的平均纖維長度。
24.權(quán)利要求21的方法，其中類型A的長絲和類型B的長絲包含紡粘長絲。
25.一種制造多層非織造材料的方法，該材料包含由第1類型A聚合物長絲構(gòu)成的層及由第2類型B長絲構(gòu)成的層，該方法包括下列步驟從第1紡絲組件中擠出第1類型A的絲束；從第2紡絲組件中擠出第2類型B的絲束；將第1類型A的絲束及第2類型B的絲束驟冷，方法是，提供相對于類型A絲束為橫向的第1空氣流以及相對于類型B絲束為橫向的第2反向空氣流；第1與第2彼此反向的空氣流具有足夠的速度和流率將類型A和類型B的長絲合在一起，結(jié)果形成多層的形式。
26.權(quán)利要求25的方法，它還包括在類型A與類型B的長絲合在一起之前提供從二者之間流過的第3空氣流的步驟。
27.權(quán)利要求25的方法，其中第1空氣流與第2空氣流是以約5～25℃提供的。
28.權(quán)利要求25的方法，其中第3空氣流是以約5～25℃提供的。
29.權(quán)利要求25的方法，其中類型A與類型B的長絲是以與垂直方向成約1～15°的角度彼此相對地擠出的。
30.權(quán)利要求25的方法，其中類型A與類型B的長絲是以與垂直方向成約1-5°的角度彼此相對地擠出的。
31.權(quán)利要求25的方法，其中第1與第2空氣流是以與水平方向成約1～10°的角度彼此相對地吹拂的。
32.權(quán)利要求26的方法，它還包括在類型A與類型B的長絲合在一起之前提供從二者之間流過的第4空氣流的步驟。
33.一種制造包含至少3個非織造層的多層非織造材料的方法，該方法包括下列步驟從第1紡絲組件中擠出第1絲束；從第2紡絲組件中擠出第2絲束；從位于第1與第2紡絲組件之間的第3紡絲組件中擠出第3絲束；提供相對于第1絲束為橫向的第1驟冷空氣流以及相對于第2絲束為橫向的第2反向驟冷空氣流；提供介于第1與第3絲束之間的第3驟冷空氣流；提供介于第2與第3絲束之間的第4驟冷空氣流；以及將第1、第2及第3絲束合并在一起，成為多層的形式。
34.權(quán)利要求33的方法，其中第1絲束包含第1類型A的長絲，第2與第3絲束中至少1種包含第2類型B的長絲。
35.權(quán)利要求34的方法，其中第2絲束包含第1類型A的長絲，第3絲束包含第2類型B的長絲。
36.權(quán)利要求34的方法，其中第2絲束包含第2類型B的長絲，第3絲束包含第1類型A的長絲。
37.權(quán)利要求34的方法，其中第2和第3絲束二者之一包含第3類型C的長絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復雜成分非織造纖網(wǎng)的成形方法,包括將不同長絲類型的混合物同時成形為該纖網(wǎng)的步驟。這些長絲類型可在聚合物組成、添加劑用量、纖維尺寸、纖維形狀和/或卷曲度上不相同。本發(fā)明還涉及成形多層非織造布結(jié)構(gòu)的方法,其中構(gòu)成不同層的不同類型的長絲同時成形。
文檔編號D01D5/088GK1268195SQ98806447
公開日2000年9月27日 申請日期1998年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月18日
發(fā)明者C·J·莫雷爾, B·D·哈伊尼斯 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司