压花复合无纺幅材料的制作方法

文档序号:8908886阅读:458来源:国知局
压花复合无纺幅材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种压花复合无纺幅材料,包括未热结合的连续纺丝纤丝和包括天然 和/或合成纤维的短纤维或者人造纤维的混合物,所述连续纤丝和短纤维通过水刺交缠而 实质上被机械地结合于彼此。
【背景技术】
[0002] 压花技术用于棉纸加工中从而在多层棉纸产品中的层间形成体积。压花图案也用 于加固和改进外观。压花也可用于影响加工产品的触感。
[0003] 其中材料在带突出图案的钢辊与橡皮辊之间被压花的压花工艺打破了材料中的 纤维-纤维结合。由于材料的破坏,导致材料强度的弱化。
[0004] 例如由聚乳酸PLA制成的无纺擦巾材料相对较硬和致密。与聚丙烯、PP无纺布为 基础的材料相比,PLA为基础的材料坚硬的多,因为PLA纤维/纤丝具有比PP高的模量。这 对于具有比PP高的模量的其它纤维/纤丝来说也是如此。当在无纺擦巾材料中使用这些 种类的纤维或纤丝时,通常需要重压花以便影响例如加工产品的触觉,这将弱化和破坏材 料的强度。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的之一是提供带有形成稳定压花的柔软、牢固和经久耐用的无纺擦巾 的压花复合无纺幅材料,这将使得能够制造用于消费者市场的不那么致密的擦拭卷。该目 的通过用于制造复合无纺幅材料的方法已被实现,所述方法包括:
[0006] -从喷丝头挤出连续纤丝;
[0007] -通过狭槽变细单元将纤丝拉为细连续纤丝;
[0008] -无热结合地形成未结合的连续纤丝的幅;
[0009] -将包括连续纺丝纤丝的层与包括天然和/或合成纤维或人造纤维的潮湿或泡沫 形成的短纤维水刺交缠到一起而形成复合无纺幅材料;
[0010] -干燥所述幅材料;
[0011] 其特征在于:所述复合无纺幅材料无热结合地被压花而赋予所述幅材料等于或大 于未压花的复合幅材料的强度指数一倍的强度指数。
[0012] 所述复合无纺幅材料被压花以具有超过未压花的复合无纺幅材料的所述强度指 数1. 06倍、优选超过1. 08倍、最优选超过1. 1倍的强度指数。
[0013] 最想不到的是压花之后获得更高强度。通常地,压花幅的强度与同一幅被压花之 前相比会减小。通常认为压花减少了材料内的强度并且甚至可用于将弱点导入材料内。不 受理论的束缚,相信本发明是制造纤丝的温和方法,该方法背后的原理是通过保持纤丝完 整并且还通过在幅内获得所需的纤丝成形来产生纤丝内的性能,藉此使得可能保持材料幅 的强度并且能够通过压花引发幅的强度而非减少强度。压花辊的突出部的压花高度以及相 当柔软的砧辊的使用进一步使得可能获得材料幅的期望三维结构。然而,原理背后还有其 它理论。
[0014] 纤丝从喷丝头被挤出并且通过狭槽变细装置被拉为细丝且形成幅。因为纤丝速度 远远高于成形线的线速度,当纤丝碰撞成形线时形成未结合的纤丝的幅。
[0015] 根据以下的方法制造复合无纺幅材料,所述方法包括:
[0016]-从喷丝头挤出连续纤丝;
[0017]-通过狭槽变细单元将纤丝拉为细连续纤丝;
[0018] -当敷设纤丝时无热结合地形成未结合的连续纤丝的幅;
[0019]-将包括连续纺丝纤丝的幅与包括天然和/或合成纤维或人造纤维的潮湿或泡沫 形成的短纤维水刺交缠在一起从而一体化和机械地结合以及形成未热结合的复合无纺幅 材料;
[0020] 通过以下步骤在连续纤丝的成形和敷设处产生潮湿的环境:在已湿润表面上敷设 纤丝;保持狭槽变细单元的出口宽度开放超过65mm;并且在狭槽变细单元的出口处添加液 体。优选保持狭槽变细单元的出口宽度开放超过70mm,并且更优选超过75mm。狭槽的出口 距离湿润表面或成形线大约15-30cm处,优选大约20cm处,这进一步产生开放间隙和潮湿 环境。
[0021] 在纤丝变细时,由于变细用的空气与纤丝之间的速度差产生了静电荷。狭槽变细 单元内连续纤丝的速度至少为成形线的速度的10倍。连续纺丝纤丝从喷丝头挤出并且通 过狭槽变细装置以大于2000m/min且小于6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度拉 出。连续纤丝具有小于80°C的玻璃态转化温度。通过狭槽变细单元被拉为细连续纤丝的纤 丝未被完全地定向。由此当仔细地选择纤丝速度并且留心纤丝速度与成形线速度之间速度 差的重要性时在纤丝内产生进一步分子定向的能力。由于纤丝尤其是PLA纤丝的巨大静电 堆积,纤丝趋向于聚集并且当它们被敷设在成形线上时幅成形不良。纤丝的静电还使得很 难传送未结合的幅,这导致不良和相对开放的纤丝幅。
[0022] 通过使用已湿润的表面,通过向成形线添加液体来湿润成形线。它可通过喷雾被 添加于成形线。在敷设纺粘纤丝之前用水喷溅表面。还可用其它方式添加液体以便产生纤 丝敷设其上的已湿润表面。人们可能用浸渍槽或将液体或湿料以任何其它方式施加于成形 线。
[0023] 当通过狭槽变细单元将PLA纤丝拉为细连续纤丝时尤其是PLA纤丝看来产生了问 题。它们更倾向于粘附于彼此,并且最难处理的是PLA纤丝的旋转、着陆。足够令人惊讶的 是,添加液体形成的潮湿环境与开放狭槽变细单元的组合赋予了意料不到的好效果。此外, 纤丝的速度相对于幅速度也增加了效果。在不产生如上所述的潮湿环境的情况下,不可能 在连续纤丝的成形和敷设时形成未结合的纤丝幅。
[0024] 由于湿润表面和PLA纤丝在潮湿环境下的敷设,制造了良好的PLA纤丝幅,使得可 能制造水刺的PLA和短纤维例如PLA和纸浆复合物。可产生良好的成形并且所形成的幅可 获得良好强度,且幅的质量稳定。
[0025] 除了具有已湿润表面外,纤丝将铺设在通过在狭槽变细单元的出口处也喷溅液体 例如水且还通过保持狭槽变细单元在出口处开放而进一步加强在潮湿环境上。当形成未结 合的连续纤丝的幅时在狭槽变细单元的出口处添加的液体是通过喷雾添加的。
[0026] 潮湿环境将改善在成形线上的成形和敷设。这也改进了成形并且更好的成形也将 提尚幅的强度。
[0027] 在狭槽变细单元的出口处添加的液体被如此添加以使得从添加的液体产生的湿 气被蒸发至狭槽变细单元的出口或蒸发至成形用的空气被导入狭槽的那侧并且使得连续 纤丝更容易敷设从而形成未结合的连续纤丝的幅,这就可能以良好成形来产生短纤维和纤 丝(例如PLA纤丝或其它类似的纤丝)的复合幅。
[0028] 很难使连续纤丝着陆在成形线上。其原因在于静电荷以及由于纤丝幅十分细和 轻。解决该问题的常规方式是令真空盒直接连接于现在试图处理细和轻的连续纤丝的敷设 纤丝处;但这不能解决问题。如果连续纤丝是未结合的并且如果它们仍然未结合直至它们 在工艺更下游被水刺交缠,则问题甚至变得更相关了。当某些连续纤丝(例如聚乳酸纤丝) 变细时,工艺中有关静电电荷的问题变得更严重。
[0029] 在敷设未结合的连续纤丝之前通过润湿成形线产生的湿润表面使得纤丝粘附于 成形线并且与当敷设连续纤丝时进一步添加液体相组合,轻盈和轻的纤丝变得更沉重并且 甚至更容易粘附于已潮湿的成形线并且当狭槽变细单元在出口处保持开放时这就有助于 产生也将改变电荷条件且降低静电荷等等的潮湿环境。在敷设连续纤丝处添加的液体也受 到真空盒的影响并且液体将与连续纤丝一同被向下拉并且继续穿过润湿的成形线。然而, 当在狭槽变细单元的出口处添加液体时成形线已为潮湿的,这就使液体更容易并且可能蒸 发并且既在连续纤丝的敷设位置处而且也在纤丝变细出来的更上面处(即在敷设纤丝之 前)形成潮湿环境。狭槽变细单元的出口开放使得液体和蒸汽能够形成潮湿环境。该潮湿 环境减少了由连续纤丝特别是由聚乳酸连续纤丝所引起的静电电荷。与用于纤丝例如聚丙 烯和常规聚乙烯的常规聚合物相比,PLA纤丝总体上比那些常规的纤丝更极性。看起来在 生产PLA纤丝时形成的静电电荷和导致的其它问题由此要求其它方法和制造单元的设立 并且给出超出预期的其它挑战。
[0030] 此外,已潮湿和现在潮湿的表面在连续纤丝的狭槽变细单元的出口处为添加的液 体提供了全效。液体能以多种方式添加,例如喷雾或通过若干排喷嘴或通过使用液体帘。液 体例如水(带有或不带有添加剂)的喷雾进一步加强了蒸汽、潮湿环境、以及湿成形线的产 生。喷雾还天生地产生蒸汽,其通过潮湿的成形线和以下出口开度被加强:该出口开度宽到 足以使连续纺丝纤丝从喷丝头挤出并且通过狭槽变细装置拉为细的未结合的纤丝在湿环 境下进行。
[0031] 所形成的复合无纺幅材料的干燥可进一步被压花而不需要任何热结合。连续纤丝 具有小于80°c的玻璃态转化温度Tg并且在压花期间达到所述纤丝的软化点,并且在所述 纤丝的塑性范围内进行压花从而它们塑性地变形。可如此进行压花以提供带有包括拉伸纤 丝的第一地带的第一区域和由压缩地带构成的局部加强而无热结合且密度高于所述第一 区域的第二区域。压缩地带具有大约5-60%、优选10-50%、最优选大约30%的减小厚度。
[0032] 通过狭槽变细单元被拉为细连续纤丝的纤丝未完全定向。连续纺丝纤丝从喷丝头 挤出并且以大于2000m/min且小于6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度通过狭槽 变细装置拉出。连续纤丝具有小于80°C的玻璃态转化温度Tg并且在压花期间达到纤丝的 软化点,并且在纤丝的塑性范围内进行压花从而它们塑性地变形。通过压花使得连续纤丝 变形。连续纤丝的分子定向可在压花期间通过拉伸被加强和/或纤丝还可通过压缩被变形 而无分子定向。
[0033] 因增加
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