非织造材料的制作方法
【专利说明】非织造材料
[0001] 本发明涉及包含至少一个纤维非织造层的材料和生产所述材料的方法。
[0002] 非织造材料用于许多工业应用中，例如排水材料、建筑材料和包装材料。工业应用 中所用的非织造材料通常具有高拉伸强度和高模量。工业应用中的非织造物可经受高局部 变形，例如当用作围绕不规则形状物体的包装材料时或者模制成复杂的三维形状时。高模 量非织造物可能缺乏符合该局部变形的能力。
[0003] GB 1，192,351公开了通过形成卷曲连续长丝垫而生产挠性片材料的方法，其中卷 曲连续长丝在张力下提供，随后释放张力以产生长丝在三个维度上随意互相贯通，并通过 以分散体或溶液的形式应用的至少一种树脂或弹性粘合剂将长丝粘合在一起。
[0004] 本发明的目的是提供包含至少一个纤维非织造层且具有符合高局部变形的能力 的材料。
[0005] 本发明的目的通过根据权利要求1的材料实现。
[0006] 纤维非织造层中变形纱的存在能使得可调整材料的机械性能以使材料能够符合 高局部变形。
[0007] 如本文所用术语纤维指短纤维和长丝。
[0008] 变形纱应当理解为已加工以沿着纱的纤维和/或长丝的长度引入持久扭变，例如 卷曲、盘绕、环线、皱纹或其它扭变或其任何组合的纱。
[0009] 如本领域技术人员所熟知，纤维非织造层基本具有二维形状，其中纤维非织造层 的厚度比纤维非织造层的宽度和长度小至少一个数量级，更优选至少2个数量级，更优选至 少3个数量级。
[0010] 纤维非织造层的厚度为0 · 05-10mm，优选0 · 10-5 · Omm，更优选0 · 2-2 · Omm，更优选 0.3-1.Omm0
[0011] 加工变形纱的长度由于持久扭变的形成，与在加工成变形纱以前具有相同重量的 纱的长度相比更小。纱的长度通过将纱的一端固定在夹子中并测量纱的另一端至夹子的距 离测定而不向纱施加负载，其中加工成变形纱以前纱的长度优选为1.0 m。变形纱的长度与 加工以前纱的长度的比为〇. 90或更小，优选0.75或更小，更优选0.60或更小，最优选0.50或 更小。优选变形纱的长度与加工以前纱的长度的比为至少0.20,更优选至少0.30,最优选至 少0.40。通过降低变形纱的长度与加工以前纱的长度的比，变形纱中的扭变数目和/或扭变 尺寸提高，这提高变形纱的最大断裂伸长率和/或降低变形纱在小伸长率例如2%、5%或 15%伸长率下的模量。当变形纱的长度与加工以前纱的长度的比为0.40或更小时，扭变数 目可提高至其中在变形纱中的扭变之间形成缠结的风险提高的水平，这可降低变形纱的最 大断裂伸长率和/或提高变形纱在小伸长率下的模量。
[0012] 优选，扭变数目为至少25个/米加工变形纱长度，更优选至少50,甚至更优选至少 75,最优选至少100个/米加工变形纱长度。优选扭变数目为250或更小个/米加工变形纱长 度，更优选200或更小，甚至更优选150或更小，最优选至少125或更小个/米加工变形纱长 度。
[0013] 在一个实施方案中，包含至少一个纤维非织造层的材料可完全由变形纱组成。
[0014] 持久扭变可通过任何合适的方法，例如通过在连续方法中或者在三阶段方法中将 纱加捻，将加捻的纱热定型和将热定型的加捻纱解捻，或者通过使纱通过热填充箱而引入 纱中。纱也可通过将纱加热并使热纱通过刀边或者通过使热纱通过一对齿轮之间而加工。 纱也可通过将纱喷气变形而加工成变形纱。
[0015] 优选，纱通过将纱针织成织物，任选将针织物热定型，和将针织物拆开成假编变形 (KDK)纱而加工成变形纱。假编变形纱的优点是拆开的纱可作为直纱缠绕在线轴上，条件是 在绕制期间施加足够的张力，由此降低在线轴上缠结的风险。通过将KDK纱展开而释放张力 重建变形纱中的持久扭变。
[0016] 针织物的热定型优选在烘箱中在升高的温度下，优选在纱的纤维和/或长丝中所 含聚合物的玻璃化转变温度以上进行。还可将蒸汽引入烘箱中以提高向待热定型针织物的 热传递。
[0017] 还可使用任何已知的染色或印刷技术将针织物以任何所需图案染色。针织物可例 如用至少两种不同颜色染色。拆开的假编变形纱因此可包含沿着变形纱的长度具有不同颜 色的部分。包含沿着纱的长度具有不同颜色的部分的假编变形纱的至少一个纤维非织造层 可具有在其表面上随机分布的不同颜色，其可例如用于伪装应用和/或用于装饰性目的，例 如窗帘、百叶窗和/或花包装纸。在一个实施方案中，针织物用至少3种不同颜色，优选至少4 种，更优选至少5种不同颜色染色，使得假编变形纱具有沿着纱的长度具有至少2、3、4或5种 不同颜色的部分。
[0018] 变形纱可包含至少10重量％的一种或多种热塑性聚合物以使在变形纱中热粘合。 优选，变形纱包含至少25重量％，更优选至少50重量％，更优选至少75重量％，更优选至少 90重量％的一种或多种热塑性聚合物。在一个优选实施方案中，变形纱由100重量％的一种 或多种热塑性聚合物组成。
[0019] 变形纱可以为复丝纱。优选，复丝纱包含至少两种不同聚合物。至少两种不同聚合 物可存在于复丝纱中所含的分开长丝中或者一起存在于复丝纱中所含的一个长丝中。至少 两种不同聚合物也可部分地存在于复丝纱中所含的分开长丝中且部分地一起存在于复丝 纱中所含的一个长丝中。优选，至少两种不同聚合物的熔点相差至少l〇°C。更优选，熔点相 差至少50°C。包含至少两种不同聚合物的复丝纱可通过使纱经受至少具有较低熔点的聚合 物的熔点的温度以提高变形纱中的粘聚而热结合。至少两种不同聚合物优选包含在双组分 长丝，例如并行和/或芯-壳双组分长丝中以确保得到复丝纱中所有长丝之间的粘聚。变形 纱和/或至少一层纤维非织造层因此通过源自变形纱的聚合物热结合。
[0020] 复丝纱可进一步包含沿着变形纱的长度分布的缠结以防止复丝纱的单根丝经较 大面积分布于纤维非织造层中。缠结应当理解为复丝纱的一部分，在那里长丝牢固地相互 连接使得复丝纱这一部分中的单根丝在缠绕、未卷绕和/或引入纤维非织造层中时保持在 一起。缠结可以以任何合适的方式，例如通过形成结，将长丝缠结以形成机械摩擦点和/或 将长丝相互热结合而形成。
[0021 ]当复丝纱包含缠结时，两个连续缠结之间的距离限制复丝纱的单根丝可分布于其 上的纤维非织造层的面积。
[0022]复丝纱的长丝可例如通过将流体射流，优选空气射流以相对于纱的纵向成一定角 度，优选垂直于纱的纵向引导至复丝纱上所需的时间而缠结。任选，缠结长丝可热结合以提 高缠结的强度。
[0023] 如果纱在制备各个缠结时静止，则缠结的长度由流体射流的宽度决定。因此，可根 据需要选择沿着复丝纱的长度两个连续缠结之间的距离。
[0024] 如果纱在制备各个缠结时移动，则缠结的长度由流体射流送到复丝纱的时间周期 和复丝纱的速度决定。沿着复丝纱的长度两个连续缠结之间的距离由流体射流送到复丝纱 上以形成先前缠结的时间结束时与流体射流送到复丝纱上以形成下一个缠结的时间开始 时之间的时间以及复丝纱的速度决定。
[0025] 变形复丝纱中的缠结数目可宽泛地变化。优选，复丝纱中的缠结数目为至少0.5 个/米变形纱长度，优选至少1. 〇个/米长度，更优选至少1.5个/米长度，最优选至少2.0个/ 米长度。
[0026] 变形复丝纱中的缠结长度可以为至少lcm，优选至少5cm，更优选至少10cm，甚至更 优选至少20cm，最优选至少50cm。复丝纱中的缠结长度可甚至为变形纱的总长度。优选，复 丝纱中的缠结长度可以为IOm或更小，优选IOm或更小，更优选5m或更小，甚至更优选2.5m或 更小，最优选Im或更小。提高复丝纱中的缠结长度降低纤维非织造层内展开的单根丝的长 度，由此限制复丝纱的长丝与纤维非织造层中所含其它纤维和/或长丝之间的交点数目，其 可例如通过热结合而形成粘合点以调整材料的机械性能。
[0027] 变形复丝纱中两个连续缠结之间的距离可宽泛地变化。优选，复丝纱中两个连续 缠结之间的距离为至少5cm，更优选至少10cm，甚至更优选至少15cm，最优选至少20cm。复丝 纱中两个连续缠结之间的单根丝可在纤维非织造层内展开，由此产生复丝纱的长丝与纤维 非织造层中所含其它纤维和/或长丝之间的交点增加，其可例如通过热结合而形成粘合点 以改进材料的粘聚。优选，复丝纱中两个连续缠结之间的距离为250cm或更小，更优选150cm 或更小，甚至更优选IOOcm或更小，最优选75cm或更小。当复丝纱中两个连续缠结之间的距 离提高时，非织造层纤维中包含变形纱的材料的机械性能与包含不具有变形纱的非织造层 纤维的材料区别很小。
[0028]变形复丝纱中连续缠结的长度可以是恒定的，可以以任何规则方式或者可随机变 化以调整材料的机械性能和/或外观。
[0029]变形复丝纱中连续缠结之间的距离可以以规则方式或可以随机变化以调整材料 的机械性能和/或外观。
[0030] 在材料的一个实施方案中，至少一个纤维非织造层包含基于材料的总重量为至少 10重量％，优选至少25重量％，优选至少50重量％，更优选至少75重量％，甚至更优选至少 90重量％的变形纱。至少一个纤维非织造层也可完全由变形纱组成。
[0031] 在材料的一个实施方案中，至少一个纤维非织造层具有至少15g/m2,优选至少 20g/m2,优选至少25g/m 2,更优选至少30g/m2的重量。优选，至少一个纤维非织造层具有至多 500g/m 2，优选至多250g/m2，优选至多150g/m2，更优选至多100g/m2的重量。
[0032] 加工成变形纱以前纱的线密度可经宽范围变化。优选，纱的线密度为至少250分 特，优选至少500分特，更优选至少1000分特，最优选至少1500分特。优选加工成变形纱以前