單獨(dú)化的短韌皮纖維的非織造織物及由其制造的產(chǎn)品的制作方法
【專利說明】單獨(dú)化的短韌皮纖維的非織造織物及由其制造的產(chǎn)品
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/793, 448的 權(quán)益，其通過引用整體并入本文。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般性地涉及非織造織物。更具體地，本發(fā)明涉及主要包含單獨(dú)化的韌皮 纖維的非織造織物。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 用于生產(chǎn)織造紡織品和非織造紡織品的纖維分為兩大類：人造的和天然的。通常 的人造纖維包括例如聚酯、尼龍和聚丙烯。將這樣的熱塑性聚合物熔紡成長(zhǎng)絲，所述長(zhǎng)絲可 如美國(guó)專利No. 2, 689, 199 (其通過引用整體并入本文）所述直接空氣成形為非織造紡織 品；或者切割成長(zhǎng)度有限的纖維（通常稱為"短纖維"），進(jìn)而可形成用于編造紡織品或針織 紡織品的線和紗。此外，短纖維可直接形成無規(guī)取向纖維網(wǎng)并隨后通過多種方式結(jié)合在一 起以形成非織造織物。這樣的短纖維在用于非織造網(wǎng)時(shí)一般是扭結(jié)的。
[0006] 最廣為人知的天然纖維是棉、毛和絲。毛和絲專用于織造紡織品。棉是織造紡織 品的主要纖維，但是其在非織造紡織品中也有較少應(yīng)用。對(duì)于現(xiàn)代非織造織物生產(chǎn)而言，棉 的使用受限，因?yàn)楫?dāng)用非織造生產(chǎn)線的典型的高速梳理進(jìn)行加工時(shí)其傾向于形成纖維束。
[0007] 木漿是最通常的天然纖維之一并且主要用于造紙業(yè)。然而，當(dāng)與人造長(zhǎng)絲或短纖 維和水刺網(wǎng)結(jié)合工藝組合時(shí)，木漿在非織造紡織品工業(yè)中是重要的存在。參見，例如，美國(guó) 專利No. 4, 442, 161和5, 284, 703,二者通過引用整體并入本文。木漿在織造紡織品工業(yè)中 不直接出現(xiàn)。而是，纖維素--構(gòu)成木漿纖維和其他植物物質(zhì)的天然聚合物--形成人造 類長(zhǎng)絲，稱為例如人造絲（rayon，有時(shí)稱為粘膠viscose)、TENCElf、LyOCdf及其 衍生物。這樣的人造纖維素纖維被用于織造紡織品和非織造紡織品兩者。這樣的聚合物纖 維通過化學(xué)溶解纖維素物質(zhì)并由纖維素溶液紡成長(zhǎng)絲來形成。為了用于干法成形網(wǎng)，通常 將人造纖維素纖維卷曲并切成短纖維。濕法成形網(wǎng)不需要纖維卷曲。
[0008] 天然纖維的另一個(gè)主要類別是韌皮纖維。韌皮纖維存在于亞麻、大麻、黃麻、苧麻、 蕁麻、西班牙金雀花和洋麻植物等的莖中。通常，天然態(tài)韌皮纖維的長(zhǎng)度為1米至4米。這 些長(zhǎng)的天然態(tài)纖維包含單獨(dú)的纖維的束，所述單獨(dú)的纖維是直的并且長(zhǎng)度為20毫米至100 毫米（mm)。成束的單獨(dú)的纖維通過一類稱為果膠（pectin)的植物樹脂膠合在一起。
[0009] 對(duì)于織造紡織品和繩索，韌皮纖維已使用了至少8, 000年。然而，這樣的紡織品和 繩索僅由天然態(tài)韌皮纖維束形成。用亞麻韌皮纖維束生產(chǎn)的織造紡織品的實(shí)例是亞麻布。 最近，如美國(guó)專利No. 7, 481，843中所提供的，生產(chǎn)了經(jīng)部分分離的韌皮纖維以形成用于織 造紡織品的紗和線。然而，紗和線不適于非織造織物。
[0010] 天然短纖維和人造短纖維的非織造網(wǎng)成形方法包括濕法成形。濕法成形類似于 造紙方法，不同之處在于形成水重量與纖維重量的比率比用木漿進(jìn)行常規(guī)造紙的比率高得 多。濕法成形方法提供了通常為6mm至IOmm長(zhǎng)的短纖維和通常為2mm至4mm長(zhǎng)的木漿纖 維。然而，市場(chǎng)上目前并不能獲得包含平均長(zhǎng)度小于6mm的基本不含果膠的單獨(dú)化的韌皮 纖維的非織造網(wǎng)。
[0011] 因此，需要采用長(zhǎng)度小于6_的天然纖維的非織造織物。本發(fā)明旨在解決這一問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 根據(jù)本發(fā)明，本文描述了包含平均長(zhǎng)度小于6(_)的基本不含果膠的單獨(dú)化的韌 皮纖維的非織造織物。在一個(gè)方面中，非織造織物包含平均長(zhǎng)度為約4_的基本不含果膠 的單獨(dú)化的韌皮纖維。另外，在另一個(gè)方面中，非織造織物包含平均長(zhǎng)度小于3_的基本不 含果膠的單獨(dú)化的韌皮纖維。通常，非織造織物包含單獨(dú)花的韌皮纖維作為大部分。非織 造之物可包括人造纖維，如基于石油的纖維素纖維和重構(gòu)纖維素纖維；和/或基于織物的 漿纖維，如木漿纖維。韌皮纖維提取自亞麻、大麻、黃麻、苧麻、蕁麻、西班牙金雀花、亞麻植 物，但不限于此。本發(fā)明的非織造織物可以采用來源于上述織物之一或其任意組合的韌皮 纖維。
[0013] 本發(fā)明中采用的單獨(dú)化的韌皮纖維通常是直的并且基本不含果膠。然而，常規(guī)的 "單獨(dú)化的"韌皮纖維可僅經(jīng)歷機(jī)械單獨(dú)化，而不經(jīng)歷大幅度移除果膠內(nèi)容物所需的化學(xué)單 獨(dú)化。酶單獨(dú)化是化學(xué)單獨(dú)化的非限制性實(shí)例。例如，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天 然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于10%，所述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來 源。在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小 于15%，所述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來源。還有，在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化 的韌皮纖維的果膠含量為天然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于20%，所述天然纖維是所述 基本不含果膠的纖維的來源。甚至在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天然 纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于0. 1%，按重量計(jì)小于0. 15%或按重量計(jì)小于0. 20%，所 述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來源。
[0014] 通常，根據(jù)特定韌皮纖維的特征以及植物莖在化學(xué)加工之前，或者在化學(xué)加工之 后對(duì)韌皮纖維進(jìn)行機(jī)械切割或切削之前的切割長(zhǎng)度，本發(fā)明單獨(dú)化的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度 在約4mm至小于6mm的范圍中。此外，可在化學(xué)加工之后將韌皮纖維切割成小于6mm的長(zhǎng) 度。
[0015] 在一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度小于6mm。在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化 的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度小于約4_。另外，在另一個(gè)方面中，非織造織物包含平均長(zhǎng)度小于 3mm的基本不含果膠的單獨(dú)化韌皮纖維。
[0016] 非織造織物還可包含來源于一種或更多種來源的短纖維。短纖維包括但不限于纖 維素纖維和熱塑性纖維。纖維素短纖維的實(shí)例包括人造絲。熱塑性纖維包括非織造工業(yè)中 使用的常規(guī)聚合物纖維。這樣的纖維由包括但不限于以下的聚合物形成：聚酯，如聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯；尼龍；聚酰胺；聚丙烯；聚烯烴如聚丙烯或聚乙烯；聚酯、尼龍、聚酰胺或聚 烯烴中兩種或更多種的共混物；聚酯、尼龍、聚酰胺或聚烯烴中任意兩種的雙組分復(fù)合物； 等等。當(dāng)使用熱塑性纖維時(shí)，可使非織造織物熱結(jié)合以向非織造織物的至少一個(gè)表面施用 圖案。雙組分復(fù)合纖維的實(shí)例包括但不限于具有一種聚合物的芯和包含不同于芯聚合物的 聚合物的鞘的纖維，所述鞘完全地、基本地或部分地包圍所述芯。
[0017] 非織造織物可大部分由纖維形成，所述纖維包括單獨(dú)的韌皮纖維，所述單獨(dú)的韌 皮纖維的果膠含量為作為所述單獨(dú)的韌皮纖維來源的天然成束韌皮纖維的果膠含量的按 重量計(jì)小于10%。在另一個(gè)方面中，單獨(dú)的韌皮纖維包含的果膠含量為天然成束韌皮纖維 的果膠含量的按重量計(jì)小于20%。
[0018] 制造包含基本不含果膠的單獨(dú)化的韌皮纖維（平均長(zhǎng)度小于6_)的非織造織物 的方法包括：化學(xué)處理由果膠成束的天然纖維以基本移除果膠并形成基本單獨(dú)化的纖維。 所述方法包括切割、切削或通過其他手段使平均纖維長(zhǎng)度減小至小于6_。使基本單獨(dú)化 的纖維干法成網(wǎng)（或氣流成網(wǎng)）以形成無規(guī)排列的纖維網(wǎng)（即，在干燥狀態(tài)下形成非結(jié)合 網(wǎng)），然后結(jié)合以形成非織造織物。在一個(gè)方面中，所述網(wǎng)通過采用水刺的方法結(jié)合。此外， 水刺網(wǎng)可以用水性粘合劑處理并且暴露于熱以粘合并干燥網(wǎng)。另外，干燥網(wǎng)可以通過機(jī)械 針刺和/或使加熱空氣流經(jīng)過網(wǎng)來結(jié)合?；蛘撸稍锞W(wǎng)可通過將向非結(jié)合網(wǎng)施用水性粘合 劑并將網(wǎng)暴露于熱來結(jié)合。在另一個(gè)方面中，所述網(wǎng)通過氣流成網(wǎng)方法形成。在另一個(gè)方 面中，所述網(wǎng)可以通過復(fù)合成網(wǎng)（coforming)工藝形成。另外，在另一個(gè)方面中，所述網(wǎng)可 以通過帶狀起給（belt-creped)工藝形成。
[0019] 應(yīng)理解，本文所采用的詞匯和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本公開內(nèi)容所基于的概念可容易地被用作設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本 發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，應(yīng)認(rèn)為權(quán)利要求包括這樣的等價(jià)構(gòu) 造，只要其不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
[0020] 發(fā)明詳述
[0021] 本文描述了非織造織物，其包含平均長(zhǎng)度小于6 (mm)的基本不含果膠的單獨(dú)化的 韌皮纖維。在另一個(gè)方面中，非織造織物包含平均長(zhǎng)度為約4_的基本不含果膠的單獨(dú)化 的韌皮纖維。通常，非織造織物包含單獨(dú)花的韌皮纖維作為大部分。非織造纖維可包括人 造纖維，如基于石油的纖維素纖維和重構(gòu)纖維素纖維；和/或基于織物的漿纖維，如木漿纖 維。在木漿纖維中，可以使用任何已知的造紙纖維，包括軟木纖維和硬木纖維。例如，纖維可 以是經(jīng)化學(xué)制漿的、機(jī)械制漿的、漂白的或未漂白的、原始的或再循環(huán)的、高產(chǎn)率或低產(chǎn)率 的等。還可以使用經(jīng)絲光處理的、化學(xué)加強(qiáng)的或交聯(lián)的纖維。韌皮纖維提取自亞麻、大麻、 黃麻、苧麻、蕁麻、西班牙金雀花、亞麻植物，但不限于此。本發(fā)明的非織造織物可以采用來 源于上述織物之一或其任意組合的韌皮纖維。
[0022] 本發(fā)明中采用的單獨(dú)化的韌皮纖維通常是直的并且基本不含果膠。然而，常規(guī)的 "單獨(dú)化的"韌皮纖維可僅經(jīng)歷機(jī)械單獨(dú)化，而不經(jīng)歷大幅度移除果膠內(nèi)容物所需的化學(xué)單 獨(dú)化。酶單獨(dú)化是化學(xué)單獨(dú)化的非限制性實(shí)例。例如，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天 然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于10%，所述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來 源。在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小 于15%，所述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來源。還有，在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化 的韌皮纖維的果膠含量為天然纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于20%，所述天然纖維是所述 基本不含果膠的纖維的來源。甚至在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的果膠含量為天然 纖維的果膠含量的按重量計(jì)小于0. 1%，按重量計(jì)小于0. 15%或按重量計(jì)小于0. 20%，所 述天然纖維是所述基本不含果膠的纖維的來源。
[0023] 通常，根據(jù)特定韌皮纖維的特征以及植物莖在化學(xué)加工之前的切割長(zhǎng)度，本發(fā)明 單獨(dú)化的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度在約4mm至小于6mm的范圍中。韌皮纖維也可在化學(xué)加工后 (單獨(dú)化后）進(jìn)行切割或切削。在一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度為至少6_。 在另一個(gè)方面中，單獨(dú)化的韌皮纖維的平均長(zhǎng)度為約4mm。
[0024] 非織造織物還可包含來源于一種或更多種來源的短纖維。短纖維包括但不限于纖 維素纖維和熱塑性纖維。纖維素短纖維的實(shí)例包括人造絲。熱塑性纖維包括非織造工業(yè)中 使用的常規(guī)聚合物纖維。這樣的纖維由包括但不限于以下的聚合物形成：聚酯，如聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯；尼龍；聚酰胺；聚丙烯；聚烯烴如聚丙烯或聚乙烯；聚酯、尼龍、聚酰胺或聚 烯烴中兩種或更多種的共混物；聚酯、尼龍、聚酰胺或聚烯烴中任意兩種的雙組分復(fù)合物； 等等。當(dāng)使用熱塑性纖維時(shí)，可使非織造織物熱結(jié)合以向非織造織物的至少一個(gè)表面施用 圖案。雙組分復(fù)合纖維的實(shí)例包括但不限于具有一種聚合物的芯和包含不同于芯聚合物的 聚合物的鞘的纖維，所述鞘完全地、基本地或部分地包圍所述芯。
[0025] 非織造織物可大部分由纖維形成，所述纖維包括單獨(dú)的韌皮纖維，所述單獨(dú)的韌 皮纖維的果膠含量為作為所述單獨(dú)的韌皮纖維來源的天然成束韌皮纖維的果膠含量的按 重量計(jì)小于10%。在另一個(gè)方面中，單獨(dú)的韌皮纖維包含的果膠含量為天然成束韌皮纖維 的果膠含量的按重量計(jì)小于20%。
[0026] 在一個(gè)方面中，非織造織物包含約75 %至約90 %的韌皮纖維和約10 %至約25% 的熱塑性纖維。在另一個(gè)方面中，非織造織物包含約75 %至約90 %的韌皮纖維和約10 %至 約25%的木漿纖維。還有，在另一個(gè)方面中，非織造織物包含約60%至約80%的韌皮纖維 和約20 %至約40 %的熱塑性連續(xù)纖維。
[0027] 制造包含基本不含果膠的單獨(dú)化的纖維（平均長(zhǎng)度小于6mm)的非織造織物的方 法包括：化學(xué)處理由果膠成束的天然纖維以基本移除果膠并形成基本單獨(dú)化的纖維。使基 本單獨(dú)化的纖維干法成網(wǎng)以形成無規(guī)排列的纖維網(wǎng)（即，在干燥狀態(tài)下形成非結(jié)合網(wǎng)），然 后結(jié)合以形成非織造織物。在一個(gè)方面中，所述網(wǎng)通過采用水刺的方法結(jié)合。此外，水刺網(wǎng) 可以用水性粘合劑處理并且暴露于熱以粘合并干燥網(wǎng)。另外，干燥網(wǎng)可以通過機(jī)械針刺和 /或使加熱空氣流經(jīng)過網(wǎng)來結(jié)合?；蛘撸稍锞W(wǎng)可通過將向非結(jié)合網(wǎng)施用水性粘合劑并將 網(wǎng)暴露于熱來結(jié)合。在另一個(gè)方面中，所述網(wǎng)通過氣流成網(wǎng)方法形成。在另一個(gè)方面中，所 述網(wǎng)可以通過復(fù)合成網(wǎng)方法形成。另外，在另一個(gè)方面中，所述網(wǎng)可以通過帶狀起縐工藝形 成。
[0028] 如本文所用的術(shù)語"基于植物的纖維"意指相比于由纖維素形成的人造纖維，由植 物產(chǎn)生并從植物中提取的纖維。如本文所用的術(shù)語"非織造"意指具有單獨(dú)的纖維或線的 結(jié)構(gòu)的網(wǎng)或織物，所述單獨(dú)的纖維或線是無規(guī)交疊的，而不是以如針織織物或編織織物的 情況下的可識(shí)別方式交疊。合適的非織造織物或網(wǎng)的實(shí)例包括但不限于熔噴網(wǎng)、紡