专利名称：生产胶乳粘合无纺织物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产胶乳粘合无纺织物的组合物和方法。此织物可以用多种方法固结，包括胶乳粘合气流成网和多重粘合气流成网法，然后可以将其转变用于生产卷烟滤嘴。
背景技术：
无纺织物包括用传统纺织技术以外的方法固结的长丝或纤维，并可以广泛用于需要各种性能的应用中。通常，无纺织物不同于传统纺织品，其中无纺织物不依靠纱线交织而内聚，传统纺织品却要如此。无纺织物包括可以是天然的、人造的或来源于矿物，或者它们的混合物的纤维或长丝。纤维或长丝可以随机地或以特定方向定向地沉积为一个网。该网在第一次铺放时一般具有很小的或没有强度，必须用外部机械的、热的或化学的手段使其固结。因此，通过纤维和长丝的外部固结作用获得了无纺织物的结构完整性。
典型地通过多种工序形成非织网。一种常用来形成无纺织物网所使用的方法是胶乳粘合气流成网法。在胶乳粘合气流成网法中，通过气流将通常长度较短的纤维喂入一个成型头。纤维沿着气流行进直到抵达一个移动的金属丝，并铺放在其上以形成一个随机取向的网。可以在此方法中使用多种不同类型的纤维，然而优选短纤浆纤维(典型的是源自处理过或未处理过浆料的3-12mm长度的纤维)。胶乳粘合气流成网法提供了快的生产速度并生产出用在吸收产品和过滤器/过滤装置中的无纺织物。一种胶乳粘合气流成网法的变体是多重粘合气流成网法，其中用低熔点合成纤维固结纤维素纤维，在网的任一面具有少量粘合剂的以控制粉尘。形成无纺织物网的第三种方法是干铺梳理法。干铺梳理法是一种机械过程，其中将大捆纤维掺混然后用梳理机梳理成网。为了达到缠结，干铺法对长的、卷曲的合成纤维有利。
另一个形成无纺织物网的方法是湿铺法。在湿铺法中，一种水和纤维的稀释浆液沉积在一个移动金属丝筛网上，并系统地脱水以形成基质网。湿铺法可以使用很宽范围的纤维类型。纺铺法通过从喷丝头挤出熔融的聚合物颗粒来生产织网。长丝被冷却并被沉积在一个移动传送机上以形成网。其他的网形成方法包括熔喷法，其中将热塑性聚合物颗粒挤入一个高速气流，凝固并打断成纤维状网，还有闪蒸纺法，其中将聚合物溶解在一种溶剂中，并喷入一个收集容器。聚合物/溶剂混合物经过喷丝头减压，然后溶剂被闪蒸出来而离开纤维网格。用纺铺法生产的网具有某种有限的结构整体性，但通常没有足够的固结作用以生产可用织物。
典型地，干铺网，包括气流成网和梳理的，以及湿铺网在它们的未固结形态下都几乎没有强度，它们需要外部化学的、热的或机械的固结作用以提供强度。本发明的方法和粘结剂主要用在化学固结过程中。在化学固结过程中，将液态基粘合剂施用在网上。该粘合剂典型地为一种乳液，其通过一种或多种单体的乳液聚合制得，所述单体用水基表面活性剂、胶体或二者稳定。在实践中，加入水溶性引发剂并聚合单体以生产出在水中的固体颗粒分散体。此过程放热，在反应过程中水使得热量转移并为聚合物提供了一个可接受的载体。除了提供固结作用，粘合剂还给予网很多其他不同的性质。例如，粘合剂可以在网上添加功能性，如抗菌性，其还可以添加诸如耐久性、柔软度或硬度以及颜色/不透明性的性能。
可以用不同的方法将粘合剂施用到网上。一个施用的方法是空气喷涂粘结法，其中粘合剂从一个密封加压容器通过喷杆喂入喷嘴，喷嘴在网上方将粘合剂雾化以提供纤维上的均匀分布。气流成网空气喷涂粘合法替换了网经过喷嘴和干燥/固化炉的步骤。对于气流成网空气喷涂粘结而言，典型地将粘合剂稀释到非挥发含量10至约35％之间以实现满意的雾化作用。无纺织物可以用于制造卷烟滤嘴。这样的制造通常高速进行，粘合剂必须不包括被生产者国家的规章要求所禁止的成分。传统上，醋酸纤维素酯纤维已经被用作卷烟滤嘴，然而，这些纤维不总能符合所有的规章要求。另外，醋酸纤维素酯纤维在转变期间产生可吸入粉尘，粉尘可以潜在地给生产者带来健康和安全问题。最后，通常不认为醋酸纤维素酯纤维对最终使用提供足够的回弹力。
由于这些原因，提供一种粘合剂组合物和此粘合剂组合物在无纺织物制造中的施用方法将非常有利，此无纺织物将减少或消除非织材料在制造卷烟滤嘴的现有过程中存在的缺陷。特别地，提供一种聚合物粘合剂和施用此粘合剂的方法以固结纤维素短纤浆纤维是有利的，其中聚合物粘合剂包括为很多国家的管理机构所允许的用于卷烟滤嘴的材料。
发明内容
本发明提供一种水基聚合物粘合剂，其对于由固结纤维素纤维制造的无纺织物特别有用。此聚合物粘合剂包括一种或多种聚合物，因此被限定为是均聚物或共聚物之一，而且用一种或多种高分子量保护胶体稳定。在多数国家规章要求下，聚合物和稳定剂用于卷烟滤嘴是应该被接受的。虽然该粘合剂可以用在多种方法所制造的未固结无纺织物网上，但是该粘合剂对于由胶乳粘合气流成网和多重粘合气流成网法制造的网特别有用，还特别用作卷烟滤嘴材料。
具体实施例方式
本发明公开了一种水基聚合物粘合剂，其以乳液聚合物形式施用于纤维、长丝和其他填充材料以将它们固结为无纺织物，且特别用作卷烟滤嘴的纤维。粘合剂由分散在水中的合成聚合物颗粒形成。分散体可以由多种本领域公知的手段形成，包括乳液聚合、反乳液聚合、悬浮聚合以及用胶体稳定剂、表明活性剂或二者稳定在水中的颗粒分散体，其中胶体是优选的种类。可以使用常规的间歇式、半间歇式或半连续式聚合步骤。通常，单体在一种存在引发剂的体系和至少一种稳定剂的水性介质中聚合以形成乳液聚合物粘合剂，稳定剂如高分子量保护胶体。经常使用一种过渡金属如铁盐以控制聚合过程期间自由基的生成。
粘合剂聚合物可以是共聚物或均聚物之一。在此，共聚物是由两种或更多种不同单体形成的聚合物，其可以具有无规、嵌段、递变嵌段或其他已知的构型，这与仅仅含有一种单体的均聚物形成对照。本发明使用的单体包括乙烯、醋酸乙烯酯和含有至多C18链长的脂族羧酸乙烯酯。组合物可以由单体聚合产生，单体包括醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯/乙烯共聚物以及醋酸乙烯酯与最高C18链长的长链饱和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物，如醋酸乙烯酯/veova共聚物。组合物的例子包括由100％醋酸乙烯酯构成的醋酸乙烯酯均聚物、以醋酸乙烯酯对乙烯的比例为(99到65)比(1到35)的醋酸乙烯酯与乙烯的共聚物、以比例为醋酸乙烯酯(99到70)和veova(1到30)的醋酸乙烯酯与veova的共聚物。优选这些聚合组合物因为它们被很多国家的管理机构许可而使用在诸如卷烟滤嘴的项目中。最优选醋酸乙烯酯/乙烯共聚物用于固结制造卷烟滤嘴的短纤浆网的粘合剂中。
高分子量保护胶体稳定体系用于一种单体或多种单体的联结。优选的高分子量保护胶体包括聚乙烯醇、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠、钾和镁盐、糊精、阿拉伯树胶以及它们的混合物。优选这些高分子量保护胶体因为它们被很多国家的管理机构许可而使用在诸如卷烟滤嘴的项目中。优选聚乙烯醇用于稳定粘合剂，粘合剂用于固结制造在卷烟滤嘴中所用的无纺织物的短纤浆。稳定体系优选范围是每百份单体约1到约15份。应该注意到低分子量乳化剂即表面活性剂不被很多国家的管理机构许可而使用在卷烟滤嘴中。任选粘合剂还可以含有某些类型的防腐剂，只要被认可其可以与食物接触，粘合剂还应该遵守规章的要求，例如US Food and Drug Agency的规定175.105/176.170/176.180以及GermanTobacco Ordinance(德国烟草条例)。
用上述单体和稳定体系形成的粘合剂乳液具有的固体含量范围是约35到约60％，最优选范围是约45到约55％。如果需要，乳液可以进一步用水稀释。粘合剂的Tg(玻璃化转变温度)范围是约-40□到约+40□，优选范围是约-20□到约35□。粘合剂被施用在纤维、长丝和网的其他填充材料中，从而生产出纤维/填料干重范围是约70到约98重量份到粘合剂干重范围是约30到约2重量份的无纺织物，用胶乳粘合气流成网和多重粘合气流成网的构造所说明。
用作卷烟滤嘴的胶乳粘合气流成网织物的物理性质典型例子如下所述基础重量(每平方米克数)在约40到约70gsm范围内，优选重量在约50到约60gsm范围内。
毫米级厚度在约0.7到约1.5范围内，其中厚度优选在约0.8到约1.3mm范围内。
在每分钟100毫米的张力计间隔速度下，轴向(MD)干强度每5cm的牛顿值在约5到约25N/5cm范围内，优选干强度在约10到约20N/5cm范围内。
虽然不打算以任何方式限定，本发明可以可以通过参考下列实施例更好地理解。
实施例 用气流成网法形成纤维素短纤浆纤维的六种网。这些网各自用本发明所述聚合物粘合剂固结。结果列于表1。
表1.胶乳粘合气流成网无纺织物——固结后详细构造
*全部是胶体稳定的VA＝醋酸乙烯酯E＝乙烯如表1所示，施用比率约12到约18(干重)的粘合剂与比率88到82(干重)的纤维来形成网，此应用带来了对于转换目的而言具有可接受的抗张强度和伸长百分率的无纺织物。而且，除了标注**的粘合剂/结构以外，所有的构造都带来了在转换期间不产生任何粉尘的无纺织物。这与转换期间产生粉尘的已知醋酸纤维素酯纤维形成了对照。标注**的粘合剂/结构在转换期间仅产生少量粉尘。
在不离开本发明的精神和范围下，可以对本发明作出很多修改和变化，这对于本领域技术人员是显而易见的。这里描述的这些具体实施方式
仅作为实施例而被提出，仅按照所附权利要求连同其全部等同物的范围而将本发明限制在这些权利要求所要求的范围内。
权利要求
1.一种用在卷烟滤嘴中的无纺织物制造方法，包括以下步骤通过胶乳粘合气流成网法或多重粘合气流成网法形成纤维和任选其他填料成分网，和用包括一种或多种聚合物组合物以及一种或多种稳定剂的水基聚合物粘合剂涂覆该网，其中无纺织物包括干重约30到约2重量份的粘合剂与干重约70到约98重量份的纤维及其他填料成分，其中粘合剂、纤维和填料成分可被接受用在卷烟滤嘴应用中。
2.权利要求1所述方法，其中纤维包括短纤浆纤维。
3.权利要求1所述方法，其中粘合剂包括的一种或多种选自下列的聚合组合物醋酸乙烯酯均聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯与至多C18链长的长链饱和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯/veova共聚物以及它们的混合物。
4.权利要求3所述方法，其中一种或多种由单体聚合得到的聚合物的单体选自乙烯、醋酸乙烯酯、至多C18链长的脂族羧酸的乙烯酯以及它们的混合物。
5.权利要求1所述方法，其中一种或多种稳定剂是高分子量保护胶体。
6.权利要求5所述方法，其中高分子量保护胶体选自聚乙烯醇、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠、钾和镁盐、糊精、阿拉伯树胶以及它们的混合物。
7.权利要求1的方法制造的用在卷烟滤嘴中的无纺织物。
8.在卷烟滤嘴中应用的固结无纺织物网的聚合物粘合剂组合物，所述组合物包括一种或多种聚合物组合物和一种或多种高分子量保护胶体，其中由单体聚合的聚合物的单体选自乙烯、醋酸乙烯酯和至多C18链长的脂族羧酸的乙烯酯。
9.权利要求8所述聚合物粘合剂组合物，其中一种或多种高分子量保护胶体选自聚乙烯醇、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠、钾和镁盐、糊精、阿拉伯树胶以及它们的混合物。
10.权利要求8所述聚合物粘合剂组合物，其中聚合物组合物选自醋酸乙烯酯均聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯与至多C18链长的长链饱和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯/veova共聚物以及它们的混合物。
11.用在卷烟滤嘴中的包括权利要求8的聚合物粘合剂组合物的无纺织物。
全文摘要
一种用于固结纤维素纤维制的无纺织物的水基聚合物粘合剂。该聚合物粘合剂包括一种或多种聚合物组合物并用一种或多种高分子量保护胶体稳定。虽然该粘合剂可以使用在多种方法制造的未固结无纺织物网上，但是该粘合剂对于在由胶乳粘合气流成网法或多重粘合气流成网法制造的网上的应用特别有用。转换中的固结织物作为醋酸纤维素酯纤维的替代物可被接受用在卷烟滤嘴中。
文档编号D04H1/64GK1625987SQ20041010472
公开日2005年6月15日 申请日期2004年11月26日 优先权日2003年11月26日
发明者P·斯科特, R·克卢格 申请人:国家淀粉及化学投资控股公司