专利名称：熔喷纤网的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔喷纤维的纤网以及包括熔喷纤维的纤网的复合非织造布材料。更具体地说，本发明涉及包括多组分纤维的熔喷纤网，其中纤维的一种组分由聚合物共混物构成。
背景技术：
热塑性树脂多年来被用于挤出成形为纤维。这些树脂包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺和聚氨酯。挤出的纤维被制成各种各样的非织造布，包括诸如纺粘-熔喷-纺粘(“SMS”)复合片材之类的复合层合物。在SMS复合材料中，外层是纺粘纤维层，给整个复合材料贡献强度，而芯层是熔喷纤网层，提供阻隔性能。
美国专利5,616,408公开一种SMS复合布，其中熔喷纤维由聚乙烯与聚乙烯加工稳定化组分的共混物构成。该稳定化组分加入到聚乙烯中，能够增挺该柔软、可高度伸长的聚乙烯树脂，使得该树脂得以熔喷而不形成大量进射的聚合物小球之类的东西。稳定化组分是作为另一种聚合物公开的，例如，聚烯烃、聚酯或聚酰胺，它们在聚乙烯中的加入量介于约1～15wt％，以聚乙烯聚合物重量为基准。
美国专利4,547,420公开一种双组分熔喷纤维以及由此种纤维制成的纤网。组分之一是可结晶聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，另一种是聚丙烯。
发明内容
本发明的第一种实施方案涉及一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％一种平均有效直径小于10μm的多组分熔喷纤维组成，该多组分熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，其中第一聚合物组分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烃离聚物树脂、乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物以及乙烯与醋酸乙烯的无规共聚物。
在另一种实施方案中，本发明涉及一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％平均有效直径小于10μm的熔喷纤维组成，该熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物基本上由非弹性体聚合物组成。
在另一种实施方案中，本发明涉及一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％平均有效直径小于10μm的熔喷纤维组成，该熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物基本上由弹性体聚合物组成。
在另一种实施方案中，本发明涉及一种复合片材，它包含具有第一面和相反的第二面的第一纤维层，第一纤维层是多组分熔喷纤网，由至少95wt％平均有效直径小于10μm的多组分熔喷纤维组成，该多组分熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，第二纤维层由至少95wt％平均有效直径大于第一纤维层熔喷纤维平均有效直径的第二层纤维组成。
附图被包括在本说明中并构成其一部分，说明本发明目前优选的实施方案。
图1是本发明熔喷纤网的示意透视2是包括图1熔喷纤网的复合非织造布的断面图。
图3是另一种包括图1熔喷纤网的复合非织造布的断面图。
图4是用于生产本发明熔喷纤网的设备的部分示意图。
图5是用于生产本发明复合非织造布中所用纺粘非织造布层的设备示意图。
图6是用于生产本发明复合非织造布的设备的示意图。
发明详述术语“聚合物”在本文中使用时通常包括但不限于，均聚物、共聚物(例如，嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物等，及其共混物和改性物。而且，除非另行具体限定，术语“聚合物”应涵盖该材料所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于，全同立构、间同立构及无规对称现象。
术语“聚烯烃”在本文中用来指一系列仅由碳和氢组成的基本饱和、开链、聚合烃类中的任何一种。典型的聚烯烃包括但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和乙烯、丙烯与甲基戊烯单体的各种不同组合。
术语“聚乙烯”在本文中用来不仅涵盖乙烯的均聚物而且包括那些其重复单元的至少85％是乙烯单元的共聚物。
术语“聚丙烯”在本文中用来不仅涵盖丙烯的均聚物而且包括那些其重复单元的至少85％是丙烯单元的共聚物。
术语“聚酯”在本文中用来涵盖其重复单元的至少85％是羧酸与二羟基醇的缩合产物的聚合物，其中聚合物键借助酯单元的生成而产生。这包括但不限于，芳族、脂族、饱和和不饱和酸及二醇。术语“聚酯”在本文中还包括共聚物(如，嵌段、接枝、无规和交替共聚物)及其共混物和改性物。聚酯的一个常见例子是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，它是乙二醇与对苯二甲酸的缩合产物。
术语“聚苯乙烯”在本文中用来不仅包括苯乙烯均聚物，而且包括那些重复单元的至少85％是苯乙烯单元的共聚物。
术语“熔喷纤维”在本文中用来指按如下方法成形的纤维将熔融热塑性材料从多个纤细，通常为圆形的纺丝孔中以熔融丝束形式挤出到高速加热气流(例如空气流)中。高速气流将熔融热塑性材料的丝束拉细，直径变小到0.5～10μm的范围。熔喷纤维通常是不连续的纤维但也可以是连续的。高速气流所携带的熔喷纤维通常沉积在收集表面上形成无规散落的纤维的纤网。
术语“熔纺纤维”在本文中用来指是指一类小直径纤维，其成形方法包括将熔融热塑性材料从纺丝板的多个纤细，通常为圆形的纺丝孔挤出，随后挤出的丝的直径迅速缩小。熔纺纤维一般是连续的并且平均直径大于约5μm。
术语“非织造布、片材或纤网”在本文中用来指由单根纤维或丝按无规方式铺置形成一种平面材料，而不是像在针织织物中那样按照某种可辨认的图案铺置。
术语“多组分纤维”和“多组分长丝”在本文中用来指任何由至少两种截然不同聚合物但合在一起纺丝形成单根纤维或丝，所构成的纤维或长丝。术语“纤维”在本文中用来既指不连续也指连续纤维。可在这里使用的该至少两种截然不同聚合物(或纤维)组分可以在化学上不同，或者它们可以是化学上相同但具有不同物理特性，如特性粘度、熔体粘度、挤出胀大、密度、结晶度和熔点或软化点。例如，两种纤维组分可以是线型低密度聚乙烯与高密度聚乙烯，或高粘度聚丙烯与低粘度聚丙烯。至少两种截然不同聚合物(或纤维)组分优选排列在沿多组分纤维截面上界限分明、位置基本恒定的区内并可沿纤维长度基本上连续地延伸。优选的是，多组分纤维是由两种截然不同聚合物(或纤维)组分制成的双组分纤维。多组分纤维不同于由聚合材料的均匀熔体共混物挤出成形的纤维。用于实施本发明的多组分纤维包括皮芯和并列纤维。优选的是，构成本发明纤网的多组分熔喷纤维是双组分纤维，且其中两种不同聚合物排列成并列构型。
术语“多组分纤网”在本文中用来指包含多组分纤维或长丝的非织造纤网。术语“双组分纤网”在本文中用来指包含双组分纤维的多组分纤网。多组分纤网既可包括单组分也可包括多组分纤维或长丝。术语“多组分熔喷纤网”在本文中用来指包含多组分熔喷纤维的纤网，其中该纤维从细纺丝孔纺出成为包含多种且截然不同的聚合物组分的熔融丝束，该熔融丝束被高速气流拉细并沉积在收集表面上成为一种由无规散落的纤维组成的纤网。
现在将详细说明本发明目前优选的实施方案，下面说明这些方案的本发明熔喷纤网的优选实施方案示于图1中。细纤维层14包含由至少两种同时地从一系列纺丝孔纺出的聚合物组分构成的多组分熔喷纤网。按照本发明，至少一种聚合物组分包含二或更多种聚合物的共混物。多组分熔喷纤网14中的纤维的平均有效直径一般介于约0.5μm～10μm，更优选介于约1～6μm，最优选约2～4μm。这里所使用的不规则截面纤维的“有效直径”等于具有相同截面面积的假想圆纤维的直径。熔喷纤网14的纤维长到足以与纤网中其他纤维缠结。铺置后，纤网14的缠结的纤维形成内聚性纤网结构。
双组分纤网14中的纤维构型优选是并列排列的，其中大多数纤维由沿着基本上每根纤维的全长延伸的两种并列聚合物组分构成。替代地，这些双组分纤维可具有皮芯排列，其中一种聚合物被另一种聚合物包裹着；“海岛”排列，其中一种聚合物的多根丝镶嵌在另一种聚合物中；或者任何其他的多组分纤维结构。
按照本发明，层14的细纤维按照多组分熔喷方法制备，例如这样一种方法二或更多台挤出机将熔融聚合物组分供应给纺丝板，在此，诸聚合物组分穿过纤细的通孔(纺丝孔)流出，并被一股包围纺丝板细通孔的牵伸气体(例如，空气)的射流靠气力牵伸。纤维沉积在收集表面上，如移动带或网、纱布，或者另一个纤维层。按熔喷法生产的纤维可以是不连续或者是连续的纤维，有效直径介于约0.5～约10μm。
层14的多组分熔喷纤网的纤维可采用具有如图4所示纺丝孔的熔喷设备进行熔喷纺丝。在图4所示熔喷纺丝组件20的断面图中，两种不同聚合物组分在彼此并联的挤出机(未画出)中熔融，并分别由齿轮泵(未画出)计量加入到由板27分隔的通道25和26中。至少一种聚合物组分包含不同聚合物的混合物或共混物。聚合物共混物可这样形成将不同聚合物，以粒料形式喂入到螺杆挤出机中。挤出机将聚合物共混物熔融并混合，然后再喂入到纺丝组件20中。在纺丝组件20中，该聚合物共混物组分在它朝一列纺丝孔21流动的过程中，遂与另一或其他组分相接触。第二聚合物组分可以是单一聚合物或者是聚合物的共混物。
替代地，层14的多组分熔喷纤网的纤维可采用如美国专利4,795,668中描述的熔喷设备进行熔喷，在此将其公开内容收作参考。在此种设备中，不同聚合物组分在并联挤出机中熔融并分别由齿轮泵计量加入到纺丝板空腔中。从纺丝板空腔，诸聚合物组分经由一列纺丝孔一起挤出。按照另一种替代方案，诸聚合物组分可以一种已经成层的形式喂入到纺丝组件的空腔中，由此，多股组分聚合物流一起供应给纺丝孔。也可使用一种后结合纺丝板，如同共同未决临时申请号60/223,040，2000-08-04提交，中所公开的，其中截然不同的(两种)聚合物组分经由分开的挤出孔挤出，并在离开纺丝孔后彼此接触并熔结形成多组分熔喷纤维。
离开纺丝孔之后，一股气体，例如由通道28供应的热空气射流将正在冒出纺丝板的聚合物丝束拉细形成熔喷纤维。虽不拟囿于理论但据信，空气射流可将一部分熔喷纤维破碎为更细的纤维。所形成的熔喷纤维包括双组分纤维，其每根纤维由两种以并列的构型排列并沿熔喷纤维全长延伸的分开的组分构成。还相信，某些破碎的纤维可能仅包含一种聚合物组分。层14的细纤维可替代地采用其他已知的熔喷方法生产，例如采用如美国专利4,380,570中公开的，每个纺丝孔外面包围着一个单个空气喷嘴的纺丝板。
通过用聚合物共混物制造多组分熔喷纤维的一种或多种组分，本申请人发现，纺丝表现和熔喷纤网质量可得到改善。本申请人还进一步发现，也能非常具体地定制由此种双组分纤维制成的熔喷纤网的性能。例如，通过在熔喷双组分纤网的一种组分中采用聚合物共混物，有可能制成一种纤维的纤网，其中纤维包含的诸聚合物组分很不一样但也能抵抗分裂。例如，可熔喷纺制一种双组分熔喷纤维，其中一种组分是聚酯如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，而另一种组分主要是聚烯烃如聚乙烯。借助少量聚酯聚合物如聚(对苯二甲酸丁二醇酯)在聚乙烯中的掺混，聚乙烯组分将更容易粘附在聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分上。替代地，诸如可将氟聚合物之类的聚合物可掺混到诸组分之一中以加强纤维的分裂倾向。按照本发明一种优选的实施方案，聚合物共混物组分可进一步包括用于共混物内诸聚合物的相容剂。
适合用于制备本发明多组分熔喷纤网的聚合物包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯，其中包括那些通过包含4，4-二苯甲烷二异氰酸酯硬链段和以聚酯或聚醚为基础的多元醇软链段之间的组合制成的聚氨酯如Pellethane聚氨酯(Dow Plastics公司供应)，氟聚合物、乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物如Nucrel树脂，杜邦公司销售，烯烃离聚物树脂如乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物，其中甲基丙烯酸事先用诸如钠或镁之类的金属离子中和，例如Surlyn离聚物树脂，由杜邦公司销售，以及乙烯与醋酸乙烯的无规共聚物。优选的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(己二酰1，6-己二胺)和聚(ε-己内酰胺)。
聚合物组分的优选组合包括聚酯/聚酯与聚烯烃的共混物、聚烯烃/两种不同聚烯烃的共混物，以及聚酯/聚烯烃与烯烃离聚物树脂的共混物。在多组分熔喷纤维是双组分纤维的优选实施方案中，优选的聚合物组分的组合包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯与聚(对苯二甲酸丁二醇酯)的共混物、聚丙烯/聚乙烯与聚丙烯的共混物，以及聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯与乙烯-甲基丙烯酸离聚物无规共聚物的共混物。多组分熔喷纤维的聚合物组分可主要由100％弹性体聚合物组成或者它们可主要由100％非弹性体聚合物组成。所谓“弹性体聚合物”是指一种聚合物，它呈单组分熔纺纤维形式、不合稀释剂，其断裂伸长超过100％，并且当拉伸到其原来长度的两倍，保持1min，然后松开时，它将在松开以后的1min内回缩到其原来长度的不足1.5倍。本文使用的术语“非弹性体聚合物”是指任何不是弹性体聚合物的聚合物。
图2所示复合片材10是三层复合布料，其中内层由上面描述的多组分熔喷纤网14构成。细纤维熔喷纤网14被夹在外层12和16之间，后二者每一个由更大和更结实并粘合的纤维组成。内层14的非常细的纤维当成形为层14时，可提供一种通路极细的阻挡层。粘合纤维层12和16由较粗和较结实的纤维组成，给复合片材提供强度，并且在某些情况下，提供阻隔作用。本发明复合片材可替代地成形为两层复合材料18，如图3所示。在两层复合片材的情况下，细纤维层14仅以其一面附着在较粗和较结实的粘合层12上。按照本发明另一种替代地实施方案，复合片材可由多层细纤维，如层14，组成，或者它可由两个以上较粗和较结实的纤维层，如层12和16，构成。
按照本发明，层12和16的较粗和较结实的粘合纤维是传统熔纺纤维或是某种其他类型结实的纺粘纤维。优选的是，熔纺纤维是基本连续的纤维。替代地，层12和16可以是气流铺网或湿法铺网的短纤维纤网或梳理纤网，其中纤维彼此粘合在一起形成结实的纤网结构。层12和16的纤维应由很容易与芯层14的细纤维粘合的聚合物构成。
层12和16优选由双组分熔纺纤维制成。层12和16的熔纺纤维的组分可由单一聚合物或者聚合物共混物组成。按照本发明一种优选的实施方案，层12和16的熔纺纤维包含聚酯/聚乙烯双组分纤维。聚酯组分给布料贡献强度，而聚乙烯组分使得布料更柔软，更具垂感。另外，纤维的聚乙烯组分的熔点比聚酯组分的低，因而使纤维层12和16更容易利用热粘合方法粘合到芯层14的细纤维上。替代地，层12和16可由单聚合物组分纤维的共混物构成，例如是纺粘纤网，其中部分纤维是聚乙烯纤维，部分纤维是聚酯纤维。
按照本发明的优选实施方案，层12和16的较粗和较结实纤维是基本连续的纺粘纤维，采用高速熔纺方法，例如美国专利3,802,817、5,545,371和5,885,909，在此收作参考，所公开的的高速纺丝方法生产的。按照该优选的高速熔纺方法，一台或多台挤出机向纺丝组件供应熔融的聚合物，在组件中，聚合物经由大量纺丝孔挤出而成形为丝幕。丝束在空气骤冷区受到部分冷却。随后，丝束借助气力牵伸，降低其纤度和增加强度。丝束沉积在移动的带、纱布或其他纤维层上。采用该优选的高速熔纺方法制备的纤维是基本连续的并且具有5～30μm的直径。这些纤维可制成单组分纤维，制成多组分纤维或者二者的某种组合。多组分熔纺纤维可制成各种已知的断面构型，包括并列、皮芯、桔瓣和海岛构型。
以高速生产高强度双组分熔纺纤维的非织造纤网的设备示意地表示在图5中。在该设备中，两种热塑性聚合物分别喂入到料斗40和42中。料斗40中的聚合物喂入到挤出机44，而料斗42中的聚合物喂入到挤出机46中。挤出机44和46分别将聚合物熔融和将它压过过滤器48和50，以及计量泵52和54。来自料斗40的聚合物与来自料斗42中的聚合物按已知方法在纺丝组件56中合并从而生产出所上面提到的要求多组分丝断面，正如，例如采用美国专利5,162,074所公开的多组分纺丝组件那样，在此将该文献收作参考。在长丝具有皮芯断面的情况下，通常用较低熔点聚合物制作皮层，以改善其热粘合。要求的话，单组分纤维可由图5所示多组分设备纺丝，只需简单地在两个料斗40和42中加入相同的聚合物。
熔融聚合物通过纺丝板58板面上的大量纺丝孔流出纺丝组件56。纺丝孔可按传统图案排列在纺丝板面上(矩形、交错排列等)，纺丝孔与纺丝孔之间的间距根据获得最佳生产率和纤维骤冷的要求来确定。纺丝孔的密度通常介于500～8000孔每米组件宽度。典型的每孔聚合物通过量介于0.3～5.0g/min。
从纺丝组件56挤出的丝束60首先受到骤冷空气62的冷却，随后受到气力牵伸喷嘴64的牵伸，然后铺成纤网。骤冷空气由一个或多个传统骤冷箱供应，后者引导空气以约0.3～2.5m/s的速度和5℃～25℃的温度对着丝束吹拂。就典型而言，采用两个从位于丝束排相对的两侧面对面的骤冷箱，构成所谓并流(co-current)空气构型。纺丝孔与牵伸喷嘴之间的距离可介于30～130cm，具体取决于所要求的纤维性能。骤冷的丝束进入气力牵伸喷嘴64，在此，丝束被空气66牵伸到2000～12,000m/min的纤维速度。丝束受到的牵引力使丝束在纺丝板面附近即将穿过骤冷区时受到牵伸并拉长。丝束67当离开牵伸喷嘴64时变得比从纺丝组件挤出时的丝束更细和更结实。基本连续的丝束67是一种抗张强度至少是1gpd(克/旦)，优选有效直径介于5～30μm的有强度的纤维。丝束67以基本连续长丝的形式沉积在铺网皮带或成形网68上。牵伸喷嘴64的出口与铺网皮带之间的距离随着非织造纤网所要求的性能而不同，但一般介于13～76cm。透过铺网皮带一般施加真空抽吸，以帮助固定纤维纤网。要求的话，所形成的纤网12可从热粘合辊72与74之间穿过，然后再收集在辊78上。
本发明复合非织造布可采用图6示意地表示的设备在线地生产。替代地，复合片材的诸层可独立地生产，稍后再合并和粘合以形成复合片材。图6所示设备包括纺粘纤网生产段80和94，它们优选地类似于涉及图5时所描述的高速熔纺设备。图6的设备还包括熔喷纤网生产段82，它结合了针对图4所述类型的熔喷设备。为了举例说明的目的，表示出两个制造双组分纤维的纺粘纤网生产段80和94。按照本发明设想，纺粘纤网生产段80和94可以换成一种旨在生产只有一种聚合物组分或者具有三种或更多种聚合物组分的纺粘纤网的装置。还考虑到，一个以上纺粘纤网生产段可排成串联形式用来生产不同单或多组分纤维的共混物制成的纤网。还考虑到，段94中使用的聚合物可不同于段80中使用的聚合物。在要求生产一种仅具有一个纺粘层和一个细纤维层(如图3所示)的复合片材的情况下，第二纺粘纤网生产段94可关闭或取消。
按照本发明的优选实施方案，在图6所示设备的纺粘纤网生产段80和9 4中，两种热塑性聚合物组分A和B熔融，过滤并计量加入(未画出)到纺丝组件56和96中，正如上面关于图4所述。熔融聚合物丝束60和100穿过纺丝板58和98分别从纺丝组件中挤出，正如上面关于图5所述。该丝束可挤出成为具有要求断面，如皮芯丝断面的双组分长丝。优选的是，作为皮层，采用较低熔融温度的聚合物，而作为芯层，采用较高熔融温度的聚合物。所形成的丝束60和100被骤冷空气62和102冷却，如上所述。接着，丝束进入到气力牵伸喷嘴64和104中，并被牵伸空气66和106牵伸，如上面结合图5时所述。来自纺粘纤网生产段80的纤维67沉积在成形网68上形成在输送带上的纺粘层12。
按照本发明优选实施方案，两种热塑性聚合物组分C和D在熔喷纤网生产段82中合并制成一种熔喷双组分纤维。这些组分至少之一包含2种或更多种不同聚合物的共混物。该聚合物共混物组分优选通过两种聚合物粒料混合在一起挤出来成形。第二聚合物组分可以是第一聚合物或者是按相同方式形成的另一种聚合物共混物。聚合物组分C和D经熔融，过滤然后计量加入(未画出)到熔喷纺丝组件84中。熔融聚合物在纺丝组件84中合并穿过类似于结合上面的图4所描述的那种纺丝板内的一排纺丝孔被挤出纺丝组件。优选的是，纺丝组件84产生所要求的并列纤维断面。替代的纺丝组件安排可用于生产替代的纤维断面，例如，皮芯断面。气体射流88，例如由通道90供应的热空气流，在每根丝离开其纺丝孔以后立即冲击纺出丝束91相对的两边并将其拉细，形成熔喷纤维。熔喷纤维91沉积在纺粘层12上从而制成一种内聚性多组分熔喷纤网层14。
当采用第二纺粘纤网生产段94时，来自纺粘纤网生产段94的基本连续纺粘纤维107可沉积在熔喷层14上，于是在纤网上形成第二纺粘层16。层12和16不一定具有相同的组成、厚度或基重。
纺粘-熔喷-纺粘纤网结构从热粘合辊72与74之间通过，以便生产出复合非织造纤网10，然后收集在辊78上。优选的是，粘合辊72与74是加热辊，维持在复合材料中最低熔融温度聚合物的熔点±20℃范围内的温度。在含聚乙烯复合片材的情况下，可采用115～120℃的粘合温度和350～700N/cm的粘合压力来获得良好的热粘合。复合片材诸层粘合的替代方法包括压花辊粘合、超声波粘合、穿透空气粘合、蒸汽粘合以及粘合剂粘合。
试验方法在以上的说明以及下面的非限定性实例中，下面的试验方法被用来确定文中给出的各种特性和性能。ASTM指的是美国材料试验学会；AATCC指的是美国纺织染化工作者协会。
基重是单位面积布料或片材的质量的度量，并按照ASTM D-3776测定，在此将该标准内容收作参考，以g/m2为单位给出。
静水头是片材阻止液态水在静压下渗透的能力的度量。该试验按照AATCC-127进行，在此收作参考，以厘米为单位给出。
Frazier空气透过速率是，空气在片材二表面之间的所述压差下透过片材流动的度量，按照ASTM D 737，在此收作参考，测定，并以m3/min/m2为单位给出。
现在，将通过以下非限定性实例举例说明本发明，给出实例的目的仅在于说明本发明，但从任何意义上均不构成对本发明的限制。
实施例对比例本实例展示通过在两个双组分纺粘层之间插入双组分熔喷层最后粘合来制备SMS片材的过程。双组分熔喷层由包含两种聚合物组分的双组分熔喷纤维制成，其中每种聚合物组分都是单一聚合物。
熔喷双组分纤网由聚乙烯组分与聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分制成。聚乙烯组分由线型低密度聚乙烯制成，其熔体指数是150g/10min(按照ASTM D-1238测定)，由Dow公司作为ASPUN 6831A供应。聚酯组分由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)制成，特性粘度等于0.53(按照美国专利4,743,504的方法测定)，由杜邦公司作为Crystar聚酯(合并批号Merge4449)供应。聚合物在挤出前经过结晶和干燥。在各自的挤出机中，聚乙烯聚合物加热到450°F(232℃)，聚酯聚合物加热到572°F(300℃)。两种聚合物分别挤出，过滤，并计量加入到安排用来提供并列断面的双组分纺丝组件中。纺丝组件的纺丝板加热到599°F(315℃)。纺丝板有601个纺丝孔，排列成24英寸(61cm)的一排。聚合物以0.80g/孔/min的聚合物通过量从每个纺丝孔中纺出。牵伸空气加热到612°F(322℃)的温度，并以420标准立方英尺每分钟(scfm)(11.9m3/min)的速率通过两个0.8mm宽空气通道供应。这两个空气通道沿着24英寸纺丝孔排的全长走向，在该组纺丝孔排的两侧各一个通道并各自从纺丝孔向后退1mm地定位。聚乙烯以23.1kg/h的速率供应给纺丝组件；聚酯以5.8kg/h的速率供应给纺丝组件。所生产的双组分熔喷纤网含80wt％聚乙烯和20wt％聚酯。熔喷纤网收集在移动成形网上，从而生产出熔喷纤网。在本实例的条件下，熔喷方法的操作造成显著数量“飞花”，即，牵伸空气流从铺网区域吹散的断头丝。熔喷纤网收集在辊筒上。该熔喷纤网的基重是17.5g/m2。
纺粘外层由皮芯断面双组分纤维构成。该纺粘纤维采用类似于上面关于图5所述的设备制造。生产出基重15g/m2的纺粘纤网用作该复合片材的外层。纺粘双组分纤维由熔体指数27g/10min的线型低密度聚乙烯(按照ASTM D-1238测定)，由Dow公司作为ASPUN 6811A供应，以及特性粘度0.53(按照美国专利4,743,504测定)的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，由杜邦公司作为Crystar聚酯(合并批号Merge3949)供应。使用前，聚酯树脂在180℃的温度进行结晶，并在120℃的温度干燥到含湿量低于50ppm。
在各自的挤出机中，聚酯加热到290℃，而聚乙烯加热到280℃。聚合物经挤出，过滤和计量加入到维持在295℃并设计提供皮芯丝断面的的双组分纺丝组件中。这两种聚合物经过纺丝板纺出而生产出具有聚乙烯皮层和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)芯层的双组分丝。每个纺丝孔的总聚合物通过量是0.4g/min。聚合物计量加入的目标是提供含30％聚乙烯(皮层)和70％聚酯(芯层)，以纤维重量为基准，的纤维。丝束在15英寸(38.1cm)长骤冷区中受到来自两个相对的骤冷箱、温度为12℃和速度1m/s的骤冷空气的冷却。丝束被送入到位于纺丝组件的纺丝孔下方间隔20英寸(50.8cm)的气力牵伸喷嘴中，在此，丝束以约9000m/min的速度被牵引。形成的较细、较结实、基本连续的丝束在真空抽吸辅助下沉积在铺网带上。纤网中的纤维的有效直径介于6～8μm。形成的纤网从两个热粘合辊之间穿过，利用点粘合花纹在100℃的温度和100N/cm的辊隙压力下使纤网轻微地粘合在一起以便运输。粘合期间的线速度是150m/min。轻微粘合后的纺粘纤网各自收集在辊筒上。
复合非织造布片材的制备过程是15g/m2基重的纺粘纤网退绕到移动着的带上。熔喷双组分纤网退绕并铺在移动中的纺粘纤网上。第二卷15g/m2基重的纺粘纤网退绕，并铺在该纺粘-熔喷纤网的上面，结果生产出纺粘-熔喷-纺粘复合非织造纤网。该复合纤网在雕刻花纹的、油加热、金属压花辊与加热的金属光辊之间进行热粘合。两个辊的直径都是466mm。花纹辊筒具有镀铬的、非硬化钢表面，具有菱形图案，点尺寸0.466mm2，点深度0.86mm，点间距1.2mm，粘合面积14.6％。光辊具有硬化的钢表面。复合纤网在120℃的温度，350N/cm的辊隙压力和50m/min的线速度下粘合。粘合的复合片材收集在辊筒上。该复合非织造布片材的最终基重是51.6g/m2。
实例1本实例展示本发明SMS片材的制备。
该SMS片材是通过在两个双组分纺粘层之间插入双组分熔喷层并粘合制成的。该SMS片材与对比例A的SMS片材基本相同，不同的是，该双组分熔喷层是由两种聚合物组分制成，其中一种聚合物组分是两种聚合物的共混物，而另一种聚合物组分是单一聚合物。
复合片材按照对比例A的程序成形，不同的是，熔喷纤网中的聚乙烯组分是由90wt％Dow ASPUN 6831A与10wt％Hoechst Celanese 1300A聚(对苯二甲酸丁二醇酯)的共混物制成。聚(对苯二甲酸丁二醇酯)起到聚乙烯纺丝的助剂作用。还有，该熔喷方法做了如下修改聚乙烯/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)共混物加热到260℃，以及牵伸气流速度改变为425scfm(12.04m3/min)。熔喷方法的操作期间，未观察到“飞花”的形成。对比例A与实例1的熔喷方法的工艺条件总括在表1中。熔喷纤网和复合SMS片材的物理性质载于表2。
比较实例1与对比例A可以看出，在聚乙烯组分中采用聚(对苯二甲酸丁二醇酯)的实例1纤网比对比例A纤网的静水头高，对比例A与实例1纤网虽基本相同，区别仅在于对比例A纤网的聚乙烯组分中缺少聚(对苯二甲酸丁二醇酯)。据信，实例1静水头的改善是由于，当采用聚合物共混物作为多组分熔喷纤维中聚合物组分之一时纤网的均一性得到改善所造成的。
表1熔喷工艺条件例子 TPETPETTDie(℃) 气流 通过量 PE重量PET重量 重量比(℃ (℃)(scfm)**(g/孔 (Kg/h) (Kg/h)(PE百分率)/min)A 232300 315 4200.8 23.1 5.8 801*260300 315 4250.8 23.1 5.8 80其中T＝温度，PE＝聚乙烯，PET＝聚(对苯二甲酸乙二醇酯)*在实例1中，聚乙烯组分由90wt％聚乙烯与10wt％聚(对苯二甲酸丁二醇酯)共混物构成。**1scfm＝1.699m3/h表2非织造纤网性质例子重量比(％PE)熔喷纤网复合片材复合片材复合片材的基重(g/m2) 基重(g/m2) 静水头(cm) Frazier渗透率(m3/min/m2)A 80 17.551.655.317.41*80 15.949.972.09.8*在实例1中，聚乙烯组分由90wt％聚乙烯与10wt％聚(对苯二甲酸丁二醇酯)共混物构成。
对比例B本实例展示一种双组分熔喷纤网的成形，其中第一组分是高粘度聚丙烯，而第二组分是低粘度聚丙烯。
熔喷双组分纤网由高粘度聚丙烯组分(PP1)与低粘度聚丙烯组分(PP2)制成。高粘度聚丙烯组分由埃克森作为3155供应的熔流速率等于35(ASTM D1238-00)聚丙烯树脂制成。低粘度聚丙烯组分由埃克森作为3546G供应的熔流速率为1200(ASTM D1238-00)的聚丙烯树脂制成。两种聚合物在各自的挤出机中都加热到550°F(288℃)。两种聚合物分别挤出，过滤和计量加入到安排用来提供并列丝断面的双组分纺丝组件中。纺丝组件的纺丝板加热到550°F(288℃)。纺丝板具有601个纺丝孔，排列成24英寸(61cm)的一排。聚合物以0.40g/孔/min的聚合物通过速率从每个纺丝孔中纺出。牵伸空气加热到550°F(288℃)的温度并以300标准立方英尺每分钟(8.5m3/min)的速率通过两条2mm宽空气通道供应。这两个空气通道沿着24英寸的纺丝孔排全长走向，在该组纺丝孔排的两侧各一个通道并各自从纺丝孔向后退2mm定位。两种聚丙烯树脂都以9.0kg/h的速率供应给纺丝组件。生产出一种双组分熔喷纤网，包含50wt％高粘度聚丙烯和50wt％低粘度聚丙烯。熔喷纤网收集在移动成形网上，从而生产出熔喷纤网，然后收集在辊筒上。该熔喷纤网的基重是19g/m2。
实例2本实例展示本发明双组分熔喷纤网的成形，其中第一组分是高粘度聚丙烯与线型低密度聚乙烯的共混物，而第二组分是低粘度聚丙烯。
多组分熔喷纤网按照对比例B的程序成形，不同的是，高粘度聚丙烯组分(PP1)由Equistar GA594线型低密度聚乙烯和Exxon 3155聚丙烯的共混物构成。在实例2-1中，高粘度聚丙烯与Equistar线型低密度聚乙烯进行掺混，成为一种由25wt％高粘度聚丙烯与75wt％线型低密度聚乙烯构成的共混物；在实例2-2中，高粘度聚丙烯与50wt％线型低密度聚乙烯进行掺混；而在实例2-3中，高粘度聚丙烯与线型低密度聚乙烯进行掺混，成为由75wt％高粘度聚丙烯与25wt％线型低密度聚乙烯构成的共混物。熔喷纤网的性质载于下表3中。
除了对比例B的纤网中不存在聚乙烯共混物组分外，其他均与对比例B熔喷纤网相同的实例2熔喷纤网的目测观察比较表明，实例2纤网的视觉均一性远好于对比例B纤网的均一性。这一观察结果被实例2熔喷纤网较低的Frazier空气透过速率数值所证实，正如下表3所示。较低的空气透过速率一般地与较好的纤网成形和较细纤维直径相联系。
表3熔喷工艺条件和熔喷纤网性质例子 P1中的wt％PE PP1重量 PP2重量 重量比(％PP1) 熔喷基重 Frazier空气透(kg/h)(kg/h) (g/m2)过速率(m3/min/m2)B09.0 9.050191662-1*75 4.5 13.5 2520402-2*50 9.0 9.05020772-3*25 13.5 4.57520123其中PP1是高粘度聚丙烯组分，PP2是低粘度聚丙烯组分*在这些实例中，PP1组分由线型低密度聚乙烯与高粘度聚丙烯的共混物构成。
权利要求
1.一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％一种平均有效直径小于10μm的多组分熔喷纤维组成，该多组分熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，其中第一聚合物组分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烃离聚物树脂、乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物以及乙烯与醋酸乙烯的无规共聚物。
2.权利要求1的纤网，其中第一聚合物组分由5％～95wt％第一聚合物和95～5wt％第二聚合物构成。
3.权利要求2的纤网，其中第一聚合物组分由10～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物构成。
4.权利要求3的纤网，其中第一与第二聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(己二酰1，6-己二胺)、聚(ε-己内酰胺)、乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物、乙烯与甲基丙烯酸的离聚物无规共聚物、含4，4-二苯甲烷二异氰酸酯硬链段和以聚醚为基础的多元醇软链段的聚氨酯、包含4，4-二苯甲烷二异氰酸酯硬链段和以聚酯为基础的多元醇软链段的聚氨酯以及乙烯与醋酸乙烯的无规共聚物。
5.权利要求3的纤网，其中第一聚合物是聚烯烃，而第二聚合物是聚酯。
6.权利要求5的纤网，其中第一聚合物选自聚乙烯和聚丙烯，而第二聚合物选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)。
7.权利要求6的纤网，其中第二聚合物组分选自聚烯烃和聚酯。
8.权利要求7的纤网，其中第二聚合物组分是聚酯。
9.权利要求8的纤网，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是聚(对苯二甲酸丁二醇酯)，并且第二聚合物组分是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。
10.权利要求3的纤网，其中第一聚合物是聚丙烯，且第二聚合物是聚乙烯。
11.权利要求10的纤网，其中第二聚合物组分是聚丙烯。
12.权利要求3的纤网，其中第一聚合物是聚烯烃，且第二聚合物是烯烃离聚物树脂。
13.权利要求12的纤网，其中第二聚合物组分是聚酯。
14.权利要求13的纤网，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是乙烯与甲基丙烯酸的离聚物无规共聚物，而第二聚合物组分是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。
15.一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％平均有效直径小于10μm的熔喷纤维组成，该熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物基本上由非弹性体聚合物构成。
16.权利要求15的纤网，其中第一与第二聚合物组分基本上由非弹性体聚合物构成。
17.一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％平均有效直径小于10μm的熔喷纤维组成，该熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成，其中第一与第二聚合物基本上由弹性体聚合物构成。
18.权利要求17的纤网，其中第一与第二聚合物组分基本上由弹性体聚合物构成。
19.权利要求15或17的纤网，其中第一聚合物组分包含5％～95wt％第一聚合物和95％～5wt％第二聚合物。
20.权利要求19的纤网，其中第一聚合物组分包含10％～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物。
21.权利要求3、15或17中任何一项的纤网，其中多组分纤维是双组分纤网。
22.权利要求21的纤网，其中第一与第二聚合物组分排列成并列布置。
23.权利要求21的纤网，其中第一与第二聚合物组分排列成皮芯布置。
24.一种复合片材，包含第一纤维层，具有第一面和相反的第二面；第二纤维层，粘合在第一纤维层的第一面上；第一纤维层由至少95wt％平均有效直径小于10μm的多组分熔喷纤维组成，该多组分熔喷纤维由第一聚合物组分和截然不同于第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，第一聚合物组分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物构成；第二纤维层由至少95wt％平均有效直径大于第一纤维层熔喷纤维平均有效直径的第二层纤维组成。
25.权利要求24的片材，其中第一聚合物组分由5％～95wt％第一聚合物和95％～5wt％第二聚合物构成。
26.权利要求25的片材，其中第一聚合物组分由10％～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物构成。
27.权利要求26的片材，其中第一和第二聚合物以及第二聚合物组分选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烃离聚物树脂、乙烯与甲基丙烯酸的无规共聚物以及乙烯与醋酸乙烯的无规共聚物。
28.权利要求27的片材，其中第一和第二聚合物以及第二聚合物组分选自聚烯烃和聚酯。
29.权利要求28的片材，其中聚烯烃选自聚乙烯和聚丙烯，而聚酯选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)。
30.权利要求29的片材，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是聚(对苯二甲酸丁二醇酯)，第二聚合物组分是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。
31.权利要求27的片材，其中多组分熔喷纤维是双组分纤维，而第二纤维层是纺粘层。
32.权利要求31的片材，其中纺粘层包含双组分纺粘纤维。
33.权利要求32的片材，其中熔喷纤维的聚合物组分排列成并列构型，而纺粘纤维则是皮芯纤维。
全文摘要
本发明涉及一种多组分熔喷纤网，由至少95wt％一种平均有效直径小于10μm的多组分熔喷纤维组成，所述多组分熔喷纤网由第一聚合物组分和截然不同于所述第一聚合物组分的第二聚合物组分组成，所述第一聚合物组分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物组成。
文档编号B32B5/26GK1458989SQ01813901
公开日2003年11月26日 申请日期2001年8月1日 优先权日2000年8月1日
发明者E·N·鲁迪西尔, V·班萨尔, M·C·达维斯 申请人:纳幕尔杜邦公司