多层非织造材料的制作方法_3

文档序号:9456757阅读:来源:国知局
限于尼龙 6,尼龙6/6,尼龙12,聚天冬氨酸,聚谷氨酸),聚胺,聚酰亚胺,聚丙烯酸类(其中包括,但不 限于,聚丙烯酰胺,聚丙烯腈,甲基丙烯酸和丙烯酸的酯),聚碳酸酯(其中包括,但不限于, 聚双酚A碳酸酯,聚碳酸亚丙酯),聚二烯烃类(其中包括,但不限于,聚丁二烯,聚异戊二 烯,聚降冰片烯),聚环氧化物,聚酯(其中包括,但不限于,聚对苯二甲酸乙二酯,聚对苯二 甲酸丁二酯,聚对苯二甲酸三亚甲酯,聚己内酯,聚乙交酯,聚丙交酯,聚羟基丁酸酯,聚羟 基戊酸酯,聚己二酸乙二酯,聚己二酸丁二酯,聚琥珀酸丙二酯),聚醚类(其中包括,但不 限于,聚乙二醇(聚环氧乙烷),聚丁二醇,聚环氧丙烷,聚甲醛(多聚甲醛),聚四亚甲基醚 (聚四氢呋喃),聚表氯醇),聚氟烃,甲醛聚合物(其中包括,但不限于,脲-甲醛,三聚氰 胺-甲醛,苯酚甲醛),天然聚合物(其中包括,但不限于,纤维素,壳聚糖,木质素,蜡),聚 烯烃(其中包括,但不限于,聚乙烯,聚丙烯,聚丁烯,聚丁基烯,聚辛烯),聚亚苯基类(其中 包括,但不限于,聚苯醚,聚苯硫醚,聚苯醚砜),含硅聚合物(其中包括,但不限于,聚二甲 基硅氧烷,聚羧甲基硅烷&〇15^31~13011161:11718;[13116)),聚氨酯类,聚乙烯基树脂(其中包 括,但不限于,聚乙烯缩丁醛,聚乙烯醇,聚乙烯醇的酯和醚,聚乙酸乙烯酯,聚苯乙烯,聚甲 基苯乙烯,聚氯乙烯,聚乙烯吡咯烷酮,聚甲基乙烯基醚,聚乙基乙烯基醚,聚乙烯基甲酮), 聚缩醛类,聚丙烯酸酯类,和共聚物(其中包括,但不限于,聚乙烯-共-乙酸乙烯酯,聚乙 烯-共_丙烯酸,聚对苯二甲酸丁二酯-共_聚对苯二甲酸乙二酯,聚月桂基内酰胺-嵌-聚 四氢呋喃),聚琥珀酸丁二酯和聚乳酸基聚合物。
[0096] 根据所公开的主题的某些实施方案,可使用在美国专利No. 6, 855, 422中描述的 具有提高的可逆热性能的多组分纤维,在本文中通过参考将其全文引入。这些多组分纤 维可含有调温材料,例如相变材料,它能吸收或释放热能,以降低或消除热流。相变材料可 包括在温度稳定范围处或者温度稳定范围以内具有能吸收或释放热能以降低或消除热流 的任何物质,或物质的混合物。温度稳定剂可包括特定的转变温度或转变温度范围。与 所公开的主题的各种实施方案联合使用的相变材料在当相变材料吸收或释放热量时的时 间过程中,例如当相变材料经历两个状态之间的转变时可抑制热能的流动,所述两个状态 之间的转变包括,但不限于,液态和固态,液态和气态,固态和气态,或者两种固态。这一 作用可能是暂时的,且可发生直到在加热或冷却工艺过程中相变材料的潜热被吸收或释 放。可储存热能或者从相变材料中移除热能,和相变材料可有效地通过热源或冷源再补给 (recharge)。通过选择合适的相变材料,可设计多组分纤维以供在许多产品中的任何一种 中使用。
[0097] 双组分和多组分纤维的各种制造方法,和用根据所公开的主题的实施方案可 使用的添加剂处理这种纤维公开于美国专利Nos. 4, 394, 485,4, 684, 576,4, 950, 541, 5, 045, 401,5, 082, 899,5, 126, 199,5, 185, 199,5, 705, 565,6, 855, 422,6, 811,871, 6, 811,716,6, 838, 402,6, 783, 854,6, 773, 810,6, 846, 561,6, 841,245,6, 838, 402,和 6, 811,873中,所有这些在本文中通过参考全文引入。在一个实施方案中,可混合,熔融,冷 却和再切片各成分。最终的切片然后可掺入到第一纺丝工艺中,以制造所需的双组分纤维。 在某些实施方案中,可由单体直接熔体纺丝聚合物。在该方法中所使用的成形速率或者温 度类似于本领域已知的那些,例如类似于在美国专利No. 4, 950, 541中公开的成形速率或 温度,在本文中通过参考将其引入,其中马来酸或马来酸化合物被整合到双组分纤维内。 [0098] 在所公开的主题的某些非限制性实施方案中,可使用高强度的双组分纤维。根据 所公开的主题的一些实施方案,可在擦拭基底中使用最小量的合成双组分纤维,以便降低 成本,减少环境负担并改进可生物降解性能。相对于标准双组分纤维,传递较高强度,特别 地较高湿度的双组分纤维可以在较低添加量水平下使用,以辅助实现所需的性能特性。这 些较高强度的双组分纤维可在擦拭物中使用,其中包括例如不可冲洗的不可分散的擦拭 物,例如婴儿擦拭物,硬表面清洁擦拭物,或者在通过气流成网制造法制造的其他产品,例 如地板清洁基底,妇女卫生基底和桌面基底中,或者在具有变化的最终应用的其他技术中, 其中包括,但不限于,非织造工艺,例如,但不限于,梳理,射流喷网,针刺,湿法成网和其他 各种非织造、织造和纤维网成型工艺。
[0099] 可使用本领域已知的许多不同的方法或技术来增加双组分纤维的强度。这一技术 可单独和与彼此结合使用。例如,当双组分纤维具有聚乙烯鞘时,已知的技术,例如掺入马 来酸酐或其他化学类似添加剂到聚乙烯鞘中表明会增加粘结强度,这通过在气流成网纤维 网中交叉方向上的湿强度来测量。这种具有聚乙烯鞘的双组分纤维可具有聚酯芯,聚丙烯 芯,聚乳酸芯,尼龙芯或熔点比聚乙烯鞘高的任何其他可熔体纺丝的聚合物。另一实例是减 少双组分纤维的旦数,使得单位质量上具有更多的纤维,这将在纤维网内提供更多的粘结 点。与这些技术任何一种本身相比,结合较低旦数的技术与马来酸酐技术还显示出提供强 度的进一步增加。
[0100] 连续长丝
[0101] 根据所公开的主题的非织造材料也可包括连续长丝。例如,结构100中的第二层 104可包括连续长丝。长丝是与其直径成比例地非常长的纤维。根据所公开的主题的一个 实施方案,可通过熔融并挤出热塑性聚合物通过细的喷嘴,接着例如在聚合物物流处和沿 着聚合物物流通过空气流动,冷却该聚合物,和将长丝硬化成可通过牵拉、拉伸或卷曲处理 的绳股,从而生产连续长丝。给长丝提供额外功能的化学品可加入到长丝表面上。根据其 他实施方案,可通过进入到reagence介质内的形成纤维的反应物的化学反应,例如通过在 硫酸内由纤维素黄原酸酯溶液纺丝粘胶纤维,生产长丝。
[0102] 根据所公开的主题的连续长丝可含有纤维素组分。例如,连续长丝可以是再生 纤维素长丝。再生纤维素长丝包括,但不限于,黏胶纤维,人造丝,醋酸纤维素,lyocell,Tence 1?,. Modal?和本领域技术人员已知的其他长丝。形成再生纤维素长丝的方法 是本领域已知的,例如如美国专利公布Nos. 2009/025862和2009/0312731中所描述,在本 文中通过参考将其全文引入。
[0103] 根据所公开的主题的连续长丝可以是合成长丝。合成长丝可包括由线性热塑性聚 合物,其中包括聚苯乙烯和聚苯乙烯共聚物,聚氯乙烯,和氯乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物, 聚乙烯,聚丙烯,聚乙烯--聚丙烯共聚物,聚酰胺,聚酯和聚氨酯形成的长丝。可使用取向 和未取向的长丝二者,和可赋予各种长丝截面,其中没有限制地包括圆形,叶形,三叶草形, 三角形,多角形,星形,X和Y截面。
[0104] 可使用连续长丝的混合物,其中长丝的组合物与熔化操作,例如热封相容。连续长 丝可具有赋予其长度或它的一部分合适的卷曲度。长丝可含有有机或无机改性剂,使得它 们可生物降解或者在使用之中或之后容易分解。
[0105] 可通过将熔融热塑性聚合物以非常细的物流挤出通过细的喷嘴并将会聚的空气 流朝聚合物物流导引,使得它们被拉伸成非常小直径的连续长丝,从而生产熔喷长丝。在 美国专利Nos. 3, 849, 241和4, 048, 364中描述了生产熔喷长丝的方法的实例,在本文中通 过参考将其全文引入。纤维可以是微纤维或粗视纤维(macrofiber),这取决于它们的尺 寸。微纤维的直径最多20ym,和通常为2-12ym。粗视纤维的直径大于20ym,和通常为 20-100ym〇
[0106] 根据所公开的主题的某些实施方案,可按照与熔喷长丝类似的方式生产纺粘长 丝,但所使用的空气流更冷,和通过空气进行长丝的拉伸,以实现所需的直径。纺粘长丝的 纤维直径通常高于10ym,典型地为10-100ym。在美国专利Nos. 4, 813,864和5, 545, 371 中描述了生产纺粘长丝的方法的实例,在本文中通过参考将其全文引入。
[0107] 本文中所使用的术语"spunlaid长丝"是指纺粘和熔喷长丝,因为它们被直接铺列 在移动表面上形成随后粘结的纤维网。根据所公开的主题的某些实施方案,为了生产熔喷 和纺粘纤维,可使用以上所述的内聚性足以用空气流拉伸出的热塑性聚合物。合适的聚合 物的实例没有限制地包括聚烯烃,聚酰胺,聚酯和聚丙交酯,及其共聚物。具有热塑性能的 天然聚合物也是合适的。
[0108] 纺粘方法通常产生在纵向上取向的纤维网。这种纤维网在纵向上具有高的拉伸, 但连续长丝通常没有粘结到相邻长丝上,因为在形成纤维网之前,它们在骤冷空气中冷却。 因此,使用纺粘法生产的纤维网通常不具有太大的纵向拉伸强度或伸长率。另一方面,熔喷 法通常产生在纵向和横向二者上具有较高强度(但较低伸长率)的纤维网,因为连续长丝 在冷却之前它们粘结到相邻的连续长丝上,和因此受到横向拉伸约束。
[0109] 根据所公开的主题的实施方案,连续长丝的纤维网被部分约束在横向上。可例如 通过使用低模量聚合物,低粘结区域辊,低粘结温度和类似技术,生产这种纤维网。使用例 如纺粘和熔喷法实现部分约束的技术是本领域已知的。根据这一技术,例如可使用熔喷法, 所述熔喷法实现较高的长丝直径并产生更加多孔的结构和较少的长丝与长丝粘结。类似 地,可使用纺粘法,所述纺粘法实现更多的长丝与长丝粘结。
[0110] 根据所公开的主题的实施方案,连续长丝的厚度可以是约0.OOlmm至约0. 02mm。 例如,长丝的厚度可以是约0. 〇〇1_,约0. 002mm,约0. 004mm,约0. 006mm,约0. 008mm,约 0. 01mm,约 0? 012mm,约 0? 014mm,约 0? 016mm,约 0? 018mm,或约 0? 02mm。
[0111] 粘合剂
[0112] 根据所公开的主题的实施方案,可使用粘合剂粘结两层。例如,和进一步参考图1, 可使用粘合剂,将第一层102粘结到第二层104上。
[0113] 在另一实施方案中,第一层102和/或第二层104可包括粘合剂,在特定层内部, 在纤维和/或连续长丝之间产生粘结。
[0114] 合适的粘合剂包括,但不限于液体粘合剂,粉末粘合剂,和纤维粘合剂,例如双组 分纤维。液体粘合剂的非限制性实例包括粘合剂的乳液,溶液和悬浮液。粘合剂的非限制 性实例包括聚乙烯粉末,共聚物粘合剂,乙酸乙烯酯乙烯粘合剂,苯乙烯-丁二烯粘合剂, 聚氨酯,聚氨酯-基粘合剂,丙烯酸类粘合剂,热塑性粘合剂,天然聚合物-基粘合剂,及其 混合物。
[0115] 合适的粘合剂包括,但不限于,共聚物,可具有稳定剂的乙酸乙烯酯(〃VAE〃) 共聚物,例如WackerVinnapasEF539,WackerVinnapasEP9O7,WackerVinnapas EP129,CelaneseDurosetE130,CelaneseDur-O-SetElite130 25-1813 和Celanese Dur-O-SetTX-849,Celanese75-524A,聚乙稀醇-聚乙酸乙稀酯共混物,例如Wacker Vinac911,乙酸乙稀酯均聚物,聚乙烯基胺,例如BASFLuredur,丙稀酸类树脂,阳离子丙 稀酰胺_聚丙稀酰胺,例如BerconBerstrength5040和BerconBerstrength5150,轻乙 基纤维素,淀粉,例如天然淀粉CATORTM232,天然淀粉CATORTM255,天然淀粉Optibond, 天然淀粉Optipro,或天然淀粉OptiPLUS,瓜尔胶,苯乙稀-丁二稀,聚氨酯,聚氨酯-基粘 合齐II,热塑性粘合剂,丙稀酸类粘合剂,和羧甲基纤维素,例如HerculesAqualonCMC。在特 别的实施方案中,粘合剂可以是天然聚合物基粘合剂。天然聚合物基粘合剂的非限制性实 例包括由淀粉、纤维素、壳聚糖和其他多糖衍生的聚合物。
[0116] 在某些实施方案中,粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中,粘合剂是乙酸乙 稀酯乙稀共聚物。这种共聚物的一个非限制性实例是EP907(WackerChemicals,Munich, 德国)。VinnapasEP907 可以以惨入约 0? 75wt%Aerosol0T(CytecIndustries,West Paterson,N.J.)(它是一种阴离子表面活性剂)的约10%固体的水平供应。也可使用其他 组的液体粘合剂,例如苯乙烯-丁二烯和丙烯酸类粘合剂。
[0117] 在某些实施方案中,粘合剂不是水溶性的。这些粘合剂的实例包括,但不限于, AirFlex124和192(AirProducts,Allentown,Pa.),其具有遮光剂和增白剂,其中包括, 但不限于,二氧化钛。非水溶性的粘合剂可以分散在乳液中。其他粘合剂包括,但不限于, CelaneseEmulsions(Bridgewater,N.J.)Elite22 和Elite33。
[0118] 粉末形式的聚合物也可用作粘合剂。这些粉末性质上可以是热塑性或热塑性的。 粉末可以与以上所述的纤维类似的方式起作用。在特别的实施方案中,可使用聚乙烯粉末。 聚乙烯包括,但不限于,高密度聚乙烯,低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,和它的其他衍生 物。聚乙烯适合于某些应用,因为它们具有低的熔点。这些聚乙烯粉末可具有添加剂,以增 加对纤维素的粘附,例如马来酸或琥珀酸添加剂。在各种实施方案中用作粉末的其他聚合 物添加剂(其可以含有或者可以不含有进一步提高其粘结有效性的添加剂)作为实例且 绝不限制地包括丙烯酸类树脂,聚酰胺类(其中包括,但不限于,尼龙6,尼龙6/6,尼龙12, 聚天冬氨酸,聚谷氨酸),聚胺,聚酰亚胺,聚丙烯酸类树脂(其中包括,但不限于,聚丙烯酰 胺,聚丙烯腈,甲基丙烯酸和丙烯酸的酯),聚碳酸酯(其中包括,但不限于,聚双酚A碳酸 酯,聚碳酸亚丙酯),聚二烯烃类(其中包括,但不限于,聚丁二烯,聚异戊二烯和聚降冰片 烯),聚环氧化物,聚酯(其中包括,但不限于,聚对苯二甲酸乙二酯,聚对苯二甲酸丁二酯, 聚对苯二甲酸三亚甲酯,聚己内酯,聚乙交酯,聚丙交酯,聚羟基丁酸酯,聚羟基戊酸酯,聚 己二酸乙二酯,聚己二酸丁二酯,聚琥珀酸丙二酯),聚醚类(其中包括,但不限于,聚乙二 醇(聚环氧乙烷),聚丁二醇,聚环氧丙烷,聚甲醛(多聚甲醛),聚四亚甲基醚(聚四氢呋 喃),聚表氯醇),聚氟经,甲醛聚合物(其中包括,但不限于,脲-甲醛,三聚氰胺-甲醛,苯 酚甲醛),天然聚合物(其中包括,但不限于,纤维素,壳聚糖,木质素,蜡),聚烯烃(其中包 括,但不限于,聚乙烯,聚丙烯,聚丁烯,聚丁基烯,聚辛烯),聚亚苯基类(其中包括,但不限 于,聚苯醚,聚苯硫醚,聚苯醚砜),含硅聚合物(其中包括,但不限于,聚二甲基硅氧烷,聚 羧甲基硅烷(polycarbomethylsilane)),聚氨酯类,聚乙烯基树脂(其中包括,但不限于, 聚乙烯缩丁醛,聚乙烯醇,聚乙烯醇的酯和醚,聚乙酸乙烯酯,聚苯乙烯,聚甲基苯乙烯,聚 氯乙稀,聚乙烯吡咯烷酮,聚甲基乙烯基醚,聚乙基乙烯基醚,聚乙烯基甲酮),聚缩醛类,聚 丙烯酸酯类,和共聚物(其中包括,但不限于,聚乙烯-共-乙酸乙烯酯,聚乙烯-共-丙烯 酸,聚对苯二甲酸丁二酯-共-聚对苯二甲酸乙二酯,聚月桂基内酰胺-嵌-聚四氢呋喃), 聚琥珀酸丁二酯和聚乳酸基聚合物。
[0119] 在其中在本发明公开的主题的非织造材料中使用粘合剂的特定实施方案中,可采 用用量范围为约〇-约30wt%的粘合剂,基于非织造材料的总重量。在某些实施方案中,可 采用用量范围为约2-约25wt%,和在其他实施方案中,约3-约20wt%的粘合剂。
[0120] 这些重量百分比基于非织造材料的总重量。可以以等量或不成比例的用量施加粘 合剂到非织造纤维网的一面或两面上。在特别的实施方案中,施加用量为约6wt%的粘合剂 到单一层的每一面上。在另一实施方案中,施加粘合剂到特定层的单面上。
[0121] 本发明公开主题的材料也可包括额外的添加剂,其中包括,但不限于,超白添加 剂,着色剂,不透明度提高剂,消光剂和增白剂,和增加光学美学的其他添加剂,正例如在 2004年6月24日公布的美国专利公布No. 20040121135中所公开的,将其在本文中通过参 考引入。
[0122] 在某些实施方案中,粘合剂可以是热塑性粘合剂。热塑性粘合剂包括例如可在不 会深入地损坏纤维素纤维的温度下熔融的任何热塑性聚合物。在一个实施方案中,热塑性 粘结材料的熔点可以小于约175°C。合适的热塑性材料的实例包括,但不限于,热塑性粘合 剂和热塑性粉末的悬浮液。特别地,热塑性粘结材料可以是例如聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯, 和/或聚偏氯乙稀。
[0123] 可使用本领域已知的任何技术施加粘合剂,其中包括,但不限于,喷涂技术,发泡 技术,和印刷技术。
[0124] 功能性添加剂
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