专利名称：由多组分单纤维制造纺粘型非织造织物的方法
背景技术：
技术领域：
本发明涉及多组分纺粘型非织造织物的制备方法。更具体地，本发明涉及由单一聚合物组分形成多组分纺粘型纤网的方法，所述单一聚合物组分从分开的喷丝孔挤出，并在挤出后接触和熔化，形成多组分单纤维，这些多组分单纤维经收集形成纺粘型纤网。
2、现有技术描述由多组分单纤维制成的非织造纤网是本领域公知的。例如，公知的是通过多个毛细管同时挤出两种混合的聚合物流，使聚合物组分混合，并在从毛细管挤出前形成单层双组分流，从而制备双组分纺粘型非织造纤网的方法。当两种聚合物流的粘度不是非常匹配时，毛细管中双组分聚合物流的平衡压力就导致毛细管内部两种聚合物熔体流之间的速度差。当通过单一纺丝孔将具有明显不同粘度的两种聚合物纺纱，作为多层本体以形成双组分单纤维时，单纤维就容易在离开纺丝孔后立即向喷丝板面弯曲，产生本领域中时常称为“弯曲”的现象。有时单纤维会接触喷丝板面，并黏附在喷丝板表面上。当聚合物在双组分单纤维中以并排关系排列时，这一点尤其成为问题。有时低粘度聚合物流甚至会在离开喷丝板时包裹住高粘度的聚合物。
由可分裂的多组分单纤维制备非织造纤网也是本领域公知的。例如国际申请WO 99/48668描述了形成多组分非织造织物的方法。在其中描述的一个实施方案中，两种不相容的聚合物通过两套倾斜的毛细管纺纱，其中两套毛细管倾斜，在下游方向相互汇合。一套毛细管中的中心线沿轴线排列，当其延伸出喷丝孔板时，该轴偏离并持另一套毛细管的中心线所在的轴线不交叉，使得挤出聚合物流的中心线指向不交叉的轴线。可分裂的多组分纤维在形成高旦数织物中是有用的，因为多纤维段在至少一部分拉伸和拉细过程中互相并合，从而形成更容易拉伸和拉细的较厚的混合纤维。通过以轴线不交叉的方式挤出聚合物流，聚合物流接触的表面积减少，导致多组分纤维更容易分裂成更高旦数的单纤维。
需要提供形成纺粘型单纤维的新方法，以及相应的纺粘型纤网，其中不相似的聚合物组分的加工条件可单独优化，且聚合物组分相互粘合而不分裂，形成三维螺旋卷曲的单纤维。
发明概述本发明旨在纺粘型纤网的形成方法，包括以下步骤提供包含至少一面拥有多个混合喷丝孔的喷丝板的纺纱组件，每个混合喷丝孔通过使第一和第二挤出毛细管协同操作而形成，每个挤出毛细管都有沿中心线的轴，其中在每个混合喷丝孔中，第一和第二挤出毛细管朝在下游方向相互汇合的方向取向，第一和第二挤出毛细管的中心线之间有一夹角，沿毛细管中心线的轴线在延伸到喷丝板面之外时相交；同时挤出(i)通过第一组毛细管的可熔融加工的第一聚合物，形成多个包含第一聚合物的支流，和(ii)通过第二组毛细管可熔融加工的第二聚合物，形成多个包含第二聚合物的支流，第一聚合物和第二聚合物的粘度明显不同，使从每个混合喷丝孔流出的每种第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后接触，从而使支流熔合以形成多个多组分单纤维；骤冷多组分单纤维；拉伸多组分单纤维；和在凝聚(collecting)面上聚积拉伸后的多组分单纤维，以形成多组分纺粘型纤网。
本发明还涉及加热多组分纺粘型织物的步骤，以展开卷曲多组分单纤维。
附图简述
图1是适于制备纺粘型非织造织物的装置的示意图。
图2是适于根据本发明的方法制备包含并排单纤维的纺粘型非织造织物的后聚结喷丝板的横截面图。
图3A是适于形成偏心鞘芯纺粘型单纤维的后聚结双组分喷丝板的横截面图，表示挤出毛细管的中心轴间的关系。图3B是垂直于喷丝板面方向的平面图。
发明详述本发明旨在由多组分单纤维形成纺粘型非织造纤网的方法。在优选的实施方案中，多组分单纤维中聚合物组分的选择应使多组分纤维展开三维螺旋卷曲。本发明的方法包括通过喷丝板中的第一组挤出喷丝孔挤出第一可熔融加工聚合物，同时通过喷丝板中的第二组挤出喷丝孔挤出第二可熔融加工聚合物的步骤。每个第一喷丝孔与第二挤出喷丝孔协同操作，形成多个组合喷丝孔。从混合喷丝孔中的每个喷丝孔流出的单个聚合物支流在挤出后接触和熔化，形成多个多组分单纤维，经拉伸、骤冷和铺放在凝聚面上，形成纺粘纤网。其中至少两个聚合物支流在从喷丝板挤出后接触的喷丝板在下文中称为“后聚结喷丝板”。
本文所用术语“聚合物”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，以及它们的共混物和改性物。此外，除非另外具体限制，术语“聚合物”将包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构的、间同立构的和无规的对称。
本文所用术语“聚烯烃”旨在指仅由碳和氢原子组成的任何系列的大饱和开链聚合烃。典型的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯，以及乙烯、丙烯和甲基戊烯单体的各种结合。
本文所用术语“聚乙烯(PE)”旨在不仅包括乙烯的均聚物，也包括其中至少85％的重复单元是乙烯单元的共聚物。
本文所用术语“聚丙烯”旨在不仅包括丙烯的均聚物，也包括其中至少85％的重复单元是丙烯单元的共聚物。
本文所用术语“聚酯”旨在包括其中至少85％的重复单元是二元羧酸与二元醇通过酯单元的形成而产生的键的缩合产物的聚合物。包括芳族、脂族、饱和的及不饱和的二元酸和二元醇。本文所用术语“聚酯”还包括共聚物(例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、它们的共混物和改性物。聚酯的实例包括乙二醇与对苯二甲酸的缩合产物聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)，和1，3-丙二醇与对苯二甲酸的缩合产物聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)。
本文所用术语“非织造织物”或“非织造纤网”指单股纤维、单纤维或线以不规则方式定位，形成没有可分辨图案的平面材料的结构，与针织或织造织物对应。
本文所用术语“多组分单纤维”指由已粘结在一起形成单股单纤维的至少两种相区分的聚合物组成的任何单纤维。术语“相区分的聚合物”指至少两种聚合物的每一种在沿多组分单纤维截面上相区分的基本恒定的定位区中排列，并基本上连续地沿单纤维的长度方向延伸。此处可用的至少两种相区分的聚合物组分可以是化学上不同的，或可以是化学上相同的聚合物，但具有不同的物理特征，例如立构规整度、固有粘度、熔体粘度等。多组分单纤维与从聚合物材料均相熔体共混物挤出的单纤维不同，后者没有形成相区分的聚合物的区域。用于本发明的多组分单纤维优选具有横向偏心截面，即聚合物组分在单纤维截面中以偏心关系排列。例如，相区分的聚合物可以以并排构型或偏心鞘-芯构型排列。优选的是多组分单纤维是由两种相区分的聚合物制成的、并排构型排列的双组分单纤维。如果多组分单纤维是具有偏心的鞘-芯构型的双组分单纤维，优选的是较低熔点的聚合物在鞘内，以利于最终非织造织物的热粘合。
本文所用术语“纺粘型”单纤维指从喷丝板的多个细的，通常是圆形的，直径为挤出的单纤维直径的毛细管中挤出单丝状熔融热塑性聚合物材料，然后通过拉伸快速还原，随后骤冷该单丝形成的单纤维。也可以采用其他截面形状，例如椭圆形、多叶形等。纺粘型单纤维通常是连续的，并具有大于约5微米的平均直径。纺粘型非织造织物或非织造纤网通过将纺粘型单纤维无序地铺在诸如有小孔的丝网或带的凝聚面上形成。纺粘型纤网通常通过本领域公知的方法，例如通过热辊轧光或使纤网通过高压饱和蒸汽仓来粘结。例如，纤网可在沿纺粘型织物放置的多个热粘结点处热点粘结。本文所用术语“多组分纺粘型纤网”指包含多组分单纤维的非织造纤网。本文所用术语“双组分纺粘型织物”指包含双组分单纤维的非织造纤网。
本发明的方法可用于制备大范围的多组分纺粘型纤网，但其特别适用于由具有差别较大的粘度的聚合物的组合制备纺粘型纤网，以提供具有三维螺旋形卷曲的纺粘型单纤维。尽管熔体粘度的定量测量难以获得，但当两种聚合物具有明显不同的粘度时，可由间接指示(纺纱时的熔体泵压力等)来确定。不同化学分类的聚合物一般用不同单位进行表征。例如通过对于聚酯规定固有粘度、对于聚乙烯规定熔体指数(MI)，或对于聚丙烯规定熔体流动速度(MFR)，可确定它们在不同温度下的熔体粘度。一般来说，所有这些都是分子量的指示，与熔体粘度直接相关。
适于制备包含具有三维螺旋形卷曲的单纤维的双组分纺粘型纤网的聚合物的组合包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯、全同立构的-聚丙烯/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、无规立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯、无规立构的聚丙烯/高密度聚乙烯、PETG/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、PETG/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)等。PETG指作为乙二醇和对苯二甲酸与不同于乙二醇的二元醇的共聚物的一类共聚酯。PETG聚合物的实例包括由Eastman Chemical Company以商标Eastar制造和销售的，包含以1，4-环己烷二甲醇改性的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的那些。聚合物组分之一或二者可以是结晶的或无定形的。
当需要具有高度三维螺旋卷曲的多组分纺粘型单纤维时，例如当制备具有塑性拉伸的多组分纺粘型纤网时，聚合物组分可根据Evans等的US 3671379(Evans)中的教导选择，此处全文参考引用。Evans的双组分单纤维具有高度螺旋形卷曲，通常起弹簧的作用，即使在施加和释放拉伸力时都有反弹作用。在Evans的专利中，聚合物组分是部分结晶的聚酯，其第一部分在其结晶区带有的化学重复单元为非伸直的稳定构象，且不超过其完全伸直的化学重复单元的构象长度的90％，其第二部分在其结晶区带有的化学重复单位为比第一聚酯更接近其完全伸直的化学重复单元的构象长度的构象。用于定义Evans的专利的单纤维的术语“部分结晶的”用于从本发明的范围内消除不会出现收缩潜力的完全结晶度的限定位置。术语“部分结晶”定义的结晶度的量具有仅存在某些结晶度的(即可通过X射线衍射法首先检测到)最小值，和比完全结晶度少任意量的最大值。合适的完全伸直的聚酯的实例是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸环己基1，4-二甲醇酯)，它们的共聚物，以及对苯二甲酸乙二醇酯与硫代间苯二酸乙二醇酯的钠盐的共聚物。合适的非伸直聚酯的实例是聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(二萘二甲酸(dinaphthalate)1，3-丙二醇酯)、聚(联苯甲酸1，3-丙二醇酯)，和以上聚合物与硫代间苯二酸乙二醇钠的共聚物，以及选定的聚酯醚。当采用硫代间苯二酸乙二醇钠共聚物时，优选的是少量组分，即以少于5mol％，优选约2mol％的量存在。螺旋卷曲度可通过提高高收缩率(非伸直的)聚合物中的取向来增加，这可通过提高分子量，从而提高非伸直聚合物的熔体粘度来实现。在优选实施方案中，非伸直聚合物是固有粘度大于约0.90dl/g的聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)，伸直的聚合物是固有粘度小于约0.55dl/g的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。
适用于本发明的其他部分结晶的聚合物包括以伸直的构象结晶的间同立构聚丙烯，以及以非伸直的、螺旋的构象结晶的全同立构聚丙烯。
适于制备双组分纺粘型织物的装置示于图1。在该装置中，分别将两种热塑性聚合物喂入进料斗10和12中。进料斗10中的聚合物送入挤出机14中，进料斗12中的聚合物送入挤出机16中。挤出机14和16各自熔化和加压聚合物，并分别推入过滤器18和20，以及计量泵22和24中。来自进料斗10的聚合物和来自进料斗12的聚合物计量注入纺纱组件26中分开成套的毛细管中。熔融聚合物通过喷丝板面28上的多个毛细管离开纺纱组件26，如图2-3A、3B中描绘的，并在下文中更详细描述。
图2是适于用本发明的方法制造纺粘型、并排的双组分单纤维的喷丝板的剖面示意图，表示挤出毛细管27和29的取向。第一聚合物组分通过毛细管27挤出，形成第一聚合物支流，第二聚合物组分通过毛细管29挤出，形成第二聚合物支流。注意不要求将任何特定的聚合物规定为第一或第二。也不要求第一聚合物或第二聚合物通过特定毛细管输送。这种规定以便于分辩为准。毛细管27和29相互倾斜交汇在下游方向。毛细管中心线27a和29a所处的轴基本上直接相互成一角度，在延伸出喷丝板面28处相交，并在垂直于喷丝板面的平面上共面。在优选实施方案中，毛细管中心线27a与29a之间的夹角α为约10-145度，更优选约30-90度，最优选的约45-75度。距离“c”是喷丝板面28与毛细管中心线所处的轴的交点之间的垂直距离，本文称为垂直移动(travel)距离。垂直移动距离“c”优选为约2-30密耳(0.05-0.76mm)，更优选的约3-20密耳(0.08-0.51mm)，最优选的约4-12密耳(0.10-0.30mm)。在喷丝板面上测量的两个毛细管之间的中心-中心距“b”可用公式b＝2×c×tan(α/2)计算。
因为挤出毛细管对27和29协同形成单根双组分单纤维，本文将它们统称为“混合喷丝孔”。混合喷丝孔可以常规图案(矩形、交错排列等)排布在喷丝板面28上，混合喷丝孔的间隔以优化生产率和纤维骤冷来设置。混合喷丝孔的密度一般为每米组件的宽度有500-8000个混合喷丝孔。
图3A是适于形成偏心的、鞘-芯纺粘型单纤维的喷丝板的剖面示意图。芯聚合物纺纱毛细管31具有中心轴31a，它一般以基本垂直于喷丝板面35的方向取向。环形毛细管33相对于中心毛细管31以α角倾斜。用相对于中心毛细管轴31a的中心轴33a表示。环形毛细管33就在朝向喷丝板面35的方向会聚成锥形环。中心芯纺纱喷丝孔31以“C”形环状与鞘喷丝孔33同心。夹角α优选为约10-145度，更优选约30-90度，最优选约45-75度。距离“c”是喷丝板面35与中心轴31a和33a的交点的投影点之间的垂直移动距离。垂直移动距离优选为约2-30密耳(0.05-0.76mm)，更优选约3-20密耳(0.08-0.51mm)，最优选约4-12密耳(0.10-0.30mm)。在喷丝板面上测量的中心轴31a与环形轴33a之间的中心距“b”可用公式b＝c×tan(α)计算。
图3B是3B-B方向观看的喷丝板的平面图。通过图3B所示喷丝板挤出的芯和鞘聚合物形成的双组分单纤维是偏心的鞘-芯单纤维，因为芯聚合物通过中心纺纱喷丝孔31挤出，而鞘聚合物通过环状“C”形喷丝孔33挤出。
图3B所示“C”形环状鞘喷丝孔33可用连续的圆形“O”形环状喷丝孔(未示出)代替，中心喷丝孔偏离“O”形喷丝孔的中心定位。环状“O”形喷丝孔可用椭圆形环状鞘毛细管形成，使得鞘聚合物流与芯聚合物流成一定角度离开喷丝孔，所述芯聚合物从由垂直毛细管形成的偏移中心的喷丝孔挤出。中心毛细管轴与环形轴之间在喷丝板面上的中心-中心距“b”对应于中心毛细管轴与环形轴之间的最短距离，因为中心毛细管与“O”形环状毛细管不同轴。作为选择，“O”形环状鞘喷丝孔可用多个分立的喷丝孔(未示出)代替，所述分立的喷丝孔围绕偏移的中心喷丝孔以环形或其他图案排布，并由其轴与中心喷丝孔轴成某一角度取向的毛细管形成。
挤出毛细管和纺纱组件设计的选择应提供具有要求的截面和每根单纤维的旦数的单纤维。当多组分单纤维为双组分单纤维时，每根单纤维中两种聚合物组分基于体积的比例(例如以计量泵的转数比测量)通常为约10∶90-90∶10，优选约30∶70-70∶30，最优选约40∶60-60∶40。
如图1所示，当从混合喷丝孔的纺纱毛细管挤出的第一和第二聚合物支流在从纺纱喷丝孔挤出后接触和熔化时，形成双组分单纤维30。双组分单纤维用骤冷气体32冷却，然后在铺放于诸如带39的凝聚面上之前通过气动拉伸喷嘴(jet)34拉伸。骤冷气体32通过一个或多个普通的骤冷箱(未示出)提供，以约0.3-2.5m/秒的速度向单纤维导入骤冷气体。骤冷气体通常为常温(约25℃)空气，也可以经制冷或加热到约0-150℃的温度。通常采用从单纤维线两侧面对面的两个骤冷箱，得到并流气体，即沿单纤维移动方向流动的相对的骤冷箱气体。骤冷区长度的选择应使单纤维冷却到当其离开骤冷区时不再发生伸直的温度，并使单纤维不互相粘连。一般不要求单纤维在离开骤冷区时完全固化。
毛细管开口与拉伸喷嘴间的距离根据所需的纤维性能通常为约30-130cm。骤冷的单纤维进入气动拉伸喷嘴34，通过拉细气体36(通常是空气)拉伸单纤维，达到2000-12000m/min的纤维速度。通过喷嘴施加到单纤维上的张力拉伸和伸直喷丝板面附近的单纤维。基本连续的纺粘型单纤维37优选具有5-30微米的有效直径。
在本发明一个实施方案中，将拉细气体36加热到足以加热双组分单纤维，并导致其展开三维螺旋卷曲的温度。聚合物组分间的收缩率差别导致形成三维螺旋卷曲。作为选择，纺粘型织物可在单纤维平铺后加热，以激活三维螺旋卷曲。
将单纤维37作为基本上连续的单纤维沉积在诸如平铺带或成型丝网的多孔凝聚面39上，形成纺粘型纤网40。拉伸喷嘴34出口与凝聚面39间的距离可根据非织造纤网所要求的性能变化，通常为约13-76cm。通常通过平铺带施加真空吸收，以助于压住纤维织物。
可用各种方法粘合纤网40，例如空气粘合，其中加热气(通常为空气)以足以软化或熔化低熔点组分的温度通过纤网，将单纤维在其交叉点粘结。空气粘合器通常包括接受纤网的多孔辊和包围多孔辊的风帽(hood)。热气从风帽喷出，通过纤网进入多孔辊。作为选择可采用的粘合方法包括水力针刺法或机械针刺法。
在优选实施方案中，采用热点粘合或超声波粘合。参考图1，纤网40可通过在收卷辊48上收卷前使其通过热粘合辊42和44来粘合。热点粘合法一般包括例如通过使无纺层通过由加热的、印花的轧光辊和光滑辊形成的钳口，在织物表面的不连续点处加热和加压。在热点粘合期间，多组分单纤维中熔点最低的聚合物组分在对应于热印花辊上的突起部分的不连续区中部分熔化，形成熔融粘合，并形成粘性连接的非织造织物。粘合辊的图案可以是本领域任何公知的图案，优选的是不连续的粘合点。粘合可以是连续或不连续的图案、均匀或无序的点或它们的组合。优选的是点粘合以约5-40/英寸(2-16/cm)的间隔分布。粘合点可以是圆形、方形、矩形、三角形或其他几何形状，粘合面积的百分比可在纺粘型非织造织物表面的约3-70％间变化。
本发明方法不限于图1-3中描述的具体装置和方法。例如可在拉伸喷嘴上游采用一个或多个拉伸辊以拉伸纤维。当采用拉伸辊时，拉伸喷嘴起平铺喷嘴的作用，也提供张力，保持单纤维不在拉伸辊上滑动。在这种实施方案中，当根据Evans选择聚合物时，优选的是加热单纤维以激活三维螺旋形卷曲，同时在拉伸辊张力下。这描述在共同未审申请Docket Number SS-3020中，也受让于DuPont。
实施例1本实施例说明用后聚结喷丝板由具有明显不同粘度的聚酯组分和聚乙烯组分制备并排的双组分纺粘型织物的方法。
喷丝孔为圆形，直径0.35mm，并在喷丝板面上排列17行，最外侧行的喷丝孔的外缘间的距离为165mm。每行由59个混合喷丝孔组成，每个混合喷丝孔由两个纺纱喷丝孔构成(共118个喷丝孔/行)，每行中最外面的混合喷丝孔对间的间隔为560.9mm。每个混合喷丝孔中的喷丝板毛细管如图2所示排列，毛细管中心线间的夹角α为60度，垂直输送距离“c”为8.7毫英寸(0.22mm)。
纺粘型织物用类似于上述图1和2描述的装置制备。纺粘型双组分单纤维的聚酯组分为DuPont以Crystar4449聚酯提供的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，固有粘度为0.53dl/g(根据ASTM D-2857，在六氟丙醇中，用0.01M三氟乙酸钠，在35℃下测量)。聚乙烯组分是由Dow以ASPUN 6811A提供的直链低密度聚乙烯(LLDPE)组分，报导熔体指数为27g/10min。聚酯树脂在180℃温度下结晶，并在120℃温度下干燥至使用前的含水量小于50ppm。在分开的挤出机中将聚酯组分加热到290℃，将LLDPE组分加热到250℃。聚合物在保持295℃的上述并排后聚结喷丝板中挤出、过滤和计量。用于将聚合物熔体输送到纺纱组件的传送线进一步将聚酯组分加热到290℃，LLDPE组分加热到280℃。在纺纱组件的温度条件下，聚酯组分的熔体粘度以至少因子2明显高于LLDPE组分。
将通过每个聚酯毛细管和每个聚乙烯毛细管的聚合物流调节到能提供50％(重量)LLDPE和50％(重量)聚酯的单纤维。在15英寸(38.1cm)长的骤冷区内，用两个对立的骤冷箱提供的温度为12℃、速度为1m/秒的骤冷空气冷却1003双组分单纤维。将单纤维通过在纺纱组件的毛细管开口下间隔20英寸(50.8cm)的气动拉伸喷嘴，并以约4000m/min的速度拉伸单纤维。所得基本上连续的单纤维沉积在具有真空吸口的平铺带上，形成单位重量为11g/m2的纺粘型纤网。纺粘型单纤维具有15-17微米的有效直径。后聚结喷丝板的使用导致了非常牢固的纺纱，即没有断裂的单纤维或聚合物注头。没有一个纺纱孔表现出可见的折线形。单纤维骤冷很好，并平铺形成均匀薄板。薄板在105℃温度和50磅/直线英寸的轧面压力下轻微粘合。
实施例2本实施例说明用后聚结喷丝板由具有明显不同粘度的全同立构的聚丙烯组分和聚乙烯组分制备并排的双组分纺粘型织物的方法。
纺粘型织物用类似于上述图1和2描述的装置制备。纺粘型双组分单纤维由Exxon以Exxon 1024E4提供的、报导熔流率为12.5g/10min的聚丙烯组分，和由Dow以ASPUN 6811A提供的、报导熔体指数为27g/10min的直链低密度聚乙烯(LLDPE)组分制成。
在分开的挤出机中，将聚丙烯组分加热到280℃，将LLDPE组分加热到250℃。聚合物在保持295℃的、实施例1中描述的并排后聚结喷丝板中挤出、过滤和计量。用于将聚合物熔体输送到纺纱组件的传送线进一步将聚丙烯组分加热到290℃，LLDPE组分加热到280℃。在这些纺纱组件的温度条件下，聚丙烯组分的熔体粘度明显高于LLDPE组分。
将通过每个聚丙烯毛细管和每个聚乙烯毛细管的聚合物流调节到能提供50％(重量)聚丙烯和50％(重量)LLDPE的单纤维。在15英寸(38.1cm)长的骤冷区内，用两个面对的骤冷箱提供的温度为12℃、速度为1m/秒的骤冷空气冷却1003双组分单纤维。将单纤维通过在纺纱组件的毛细管开口下间隔20英寸(50.8cm)的气动拉伸喷嘴，并以约4000m/min的速度拉伸单纤维。所得基本上连续的单纤维沉积在具有真空吸口的平铺带上，形成单位重量为40g/m2的纺粘型纤网。纺粘型单纤维具有17-19微米的有效直径。后聚结喷丝板的使用导致了非常牢固的纺纱，即没有断裂的单纤维或聚合物注头。没有一个纺纱孔表现出可见的折线形。单纤维骤冷很好，并平铺形成均匀薄板。薄板在105℃温度和50磅/直线英寸的轧面压力下轻微粘合。
比较例A本实施例说明用预聚结喷丝板，由在传统方法中具有明显不同粘度的聚酯组分和聚乙烯组分制备并排的双组分纺粘型织物的方法，其中聚合物组分在从喷丝板挤出前以多层熔融物质结合。所用两种聚合物与实施例1相同。
本实施例所用纺纱组件是预聚结纺粘型纺纱组件。该喷丝板具有3360个喷丝孔(以孔的矩形阵列排列42行)，喷丝孔直径为0.23mm。用与实施例1描述的相同条件熔化和挤出两种聚合物。纺纱组件包括一套分布板，在进入分布板中的喷丝板毛细管之前，将两种聚合物熔体流结合成并排的构型。
尝试用所述方法纺纱聚合物导致了严重的折边和纺纱困难。尝试以每孔0.5g/min/喷丝孔的通量和50∶50(重量)的聚合物比率进行纺纱。通过实际上每个聚合物毛细管的严重的折边现象否定了制造薄板试样的任何尝试。离开毛细管的聚合物熔体流向喷丝板面弯曲，粘结在喷丝板面上，然后作为熔融物质滴落。纺粘型方法中可变的常用方法中的某些变化，包括聚合物温度、聚合物比例、每个喷丝孔的通量，都不能成功避免聚合物流的折边现象。
权利要求
1.纺粘纤网的成形方法，包括下列步骤提供包含至少一面拥有多个混合喷丝孔的喷丝板的纺纱组件，每个混合喷丝孔通过使第一和第二挤出毛细管协同操作而形成，每个挤出毛细管都有沿中心线的轴，其中在每个混合喷丝孔中，第一和第二挤出毛细管朝在下游方向相互汇合的方向取向，第一和第二挤出毛细管的中心线之间有一夹角，沿毛细管中心线的轴线在延伸到喷丝板面之外时相交；同时挤出(i)通过第一组毛细管的可熔融加工的第一聚合物，形成多个包含第一聚合物的支流，和(ii)通过第二组毛细管熔融加工的第二聚合物，形成多个包含第二聚合物的支流，第一聚合物和第二聚合物的粘度明显不同，使从每个混合喷丝孔流出的每种第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后接触，从而使支流熔合以形成多个多组分单纤维；骤冷多组分单纤维；拉伸多组分单纤维；和在凝聚面上聚积拉伸的多组分单纤维，以形成多组分纺粘型织物。
2.根据权利要求1的方法，其中第一和第二挤出毛细管的中心线之间的夹角为约10-145度。
3.根据权利要求1的方法，其中第一和第二挤出毛细管的中心线之间的夹角为约30-90度。
4.根据权利要求1的方法，其中夹角为约45-75度。
5.根据权利要求1的方法，其中第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后的相互接触前移动约0.05-0.76mm的垂直距离。
6.根据权利要求1的方法，其中垂直移动距离为约0.08-0.51mm。
7.根据权利要求1的方法，其中垂直移动距离为约0.10-0.30mm。
8.根据权利要求1的方法，其中第一和第二聚合物以选自并排构型和偏心的鞘-芯构型的形式排列。
9.根据权利要求1到8任何一项的方法，其中多组分单纤维是双组分单纤维，且第一和第二聚合物的组合选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯、全同立构的聚丙烯/聚乙烯、无规立构的聚丙烯/高密度聚乙烯、PETG/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、PETG/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和非伸直的聚合物/伸直的聚合物。
10.根据权利要求1到8任何一个的方法，其中第一聚合物是选自聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(二萘二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(联苯甲酸1，3-丙二醇酯)的非伸直的聚合物，第二聚合物是选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸环己基1，4-二甲醇酯)、它们的共聚物，以及对苯二甲酸乙二醇酯与硫代间苯二酸乙二醇酯的钠盐的共聚物的伸直的聚合物。
11.根据权利要求9的方法，其中非伸直的聚合物/伸直的聚合物是间同立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯。
12.纺粘型纤网的成形方法，包括下列步骤提供包含具有一个面和多个偏心的混合喷丝孔的喷丝板的纺纱组件，每个混合喷丝孔通过使第一和第二挤出毛细管协同操作而形成，每个挤出毛细管都有沿中心线的轴，其中在每个混合喷丝孔中，第一和第二挤出毛细管朝在下游方向相互汇合的方向取向，第一和第二挤出毛细管的中心线之间的夹角为约10-145度，沿毛细管中心线的轴线在延伸到喷丝板面之外时相交；选择第一可熔融加工的聚合物和第二可熔融加工的聚合物，以形成能展开三维螺旋卷曲的单纤维；同时挤出(i)通过第一组毛细管的第一可熔融加工的聚合物，形成多个包含第一聚合物的支流；(ii)通过第二组毛细管的第二可熔融加工的聚合物，形成多个包含第二聚合物的支流，第一聚合物和第二聚合物具有明显不同的粘度，使从每个混合喷丝孔流出的每种第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后接触，从而使支流熔合以形成多个横向偏心的多组分单纤维；骤冷多组分单纤维，提供可螺旋卷曲的多组分单纤维；拉伸多组分单纤维，提供拉伸的可螺旋卷曲的多组分单纤维；加热可螺旋卷曲的多组分单纤维，形成螺旋卷曲的多组分单纤维；和在凝聚面上收集螺旋卷曲的多组分单纤维，形成多组分纺粘型纤网。
13.根据权利要求12的方法，其中加热步骤选自使单纤维通过提供了热的拉细气体的气动拉伸喷嘴，和在加热的辊上拉伸时加热单纤维。
14.根据权利要求12的方法，其中第一和第二聚合物以选自并排构型和偏心的鞘-芯构型的方式排列。
15.根据权利要求12的方法，其中多组分单纤维是双组分单纤维，且第一和第二聚合物的组合选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯、全同立构的聚丙烯/聚乙烯、无规立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯、无规立构的聚丙烯/高密度聚乙烯、PETG/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、PETG/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和非伸直的聚合物/伸直的聚合物。
16.根据权利要求12的方法，其中第一聚合物是选自聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(二萘二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(联苯甲酸1，3-丙二醇酯)的非伸直的聚合物，第二聚合物是选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸环己基1，4-二甲醇酯)、它们的共聚物，以及对苯二甲酸乙二醇酯与硫代间苯二酸乙二醇酯的钠盐的共聚物的伸直的聚合物。
17.根据权利要求15的方法，其中非伸直的聚合物/伸直的聚合物是间同立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯。
18.纺粘型纤网的形成方法，包括以下步骤提供包含具有一个面和多个偏心的混合喷丝孔的喷丝板的纺纱组件，每个混合喷丝孔通过使第一和第二挤出毛细管协同操作而形成，每个挤出毛细管都有沿中心线的轴，其中在每个混合喷丝孔中，第一和第二挤出毛细管朝在下游方向相互汇合的方向取向，第一和第二挤出毛细管的中心线之间的夹角为约10-145度，沿毛细管中心线的轴线在延伸到喷丝板面之外时相交；同时挤出(i)以形成能通过第一组毛细管产生三维螺旋卷曲的单纤维而选择的第一可熔融加工聚合物，形成多个包含第一聚合物的支流；(ii)以形成能通过第二组毛细管产生三维螺旋卷曲的单纤维而选择的第二可熔融加工聚合物，形成多个包含第二聚合物的支流，第一聚合物和第二聚合物具有明显不同的粘度，使从每个混合喷丝孔流出的每种第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后接触，从而使支流熔合形成多个横向偏心的多组分单纤维；骤冷多组分单纤维，提供可螺旋卷曲的多组分单纤维；拉伸多组分单纤维，提供拉伸的可螺旋卷曲的多组分单纤维；在凝聚面上收集拉伸的可螺旋卷曲的多组分单纤维，形成多组分纺粘型纤网；和加热多组分纺粘型纤网，以卷曲多组分单纤维。
19.根据权利要求18的方法，其中第一和第二聚合物支流在离开喷丝板后相互接触前移动了约0.05-0.76mm的垂直距离。
20.根据权利要求18的方法，其中多组分单纤维是双组分单纤维，且第一和第二聚合物的组合选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯、全同立构的聚丙烯/聚乙烯、无规立构的聚丙烯/高密度聚乙烯、PETG/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇)、PETG/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和非伸直的聚合物/伸直的聚合物。
21.根据权利要求18的方法，其中第一聚合物是选自聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(二萘二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(联苯甲酸1，3-丙二醇酯)的非伸直的聚合物，第二聚合物是选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸环己基1，4-二甲醇酯)、它们的共聚物，以及对苯二甲酸乙二醇酯与硫代间苯二酸乙二醇酯的钠盐的共聚物的伸直的聚合物。
22.根据权利要求20的方法，其中非伸直的聚合物/伸直的聚合物是间同立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯。
23.根据权利要求1、12或18的任何一项的方法，进一步包括粘合纺粘型纤网的步骤。
24.根据权利要求23的方法，其中粘合方法选自热点粘合法、气流粘合法、机械针刺法和水力针刺法。
25.根据权利要求8的方法，其中多组分单纤维是其中第一和第二聚合物呈偏心的鞘-芯构型的双组分单纤维。
26.根据权利要求25的方法，其中鞘挤出毛细管是具有平行的内外侧壁以及其间的中心轴的圆锥形环状毛细管，鞘挤出毛细管在喷丝板面上形成“C”形挤出喷丝孔，而在每个混合喷丝孔中与鞘毛细管相关的芯毛细管相对于环状鞘毛细管同心。
27.根据权利要求26的方法，其中芯挤出毛细管基本上垂直于喷丝板面排列。
28.根据权利要求26的方法，其中喷丝板面与中心轴的交点间的垂直移动距离为约0.05-0.76cm。
29.根据权利要求25的方法，其中双组分单纤维的第一和第二聚合物的组合选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯、全同立构的聚丙烯/聚乙烯、无规立构的聚丙烯/高密度聚乙烯、PETG/聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、PETG/聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和非伸直的聚合物/伸直的聚合物。
30.根据权利要求29的方法，其中非伸直的聚合物/伸直的聚合物是间同立构的聚丙烯/全同立构的聚丙烯。
31.根据权利要求25的方法，其中第一聚合物是选自聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(二萘二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(联苯甲酸1，3-丙二醇酯)的非伸直的聚合物，第二聚合物是选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸环己基1，4-二甲醇酯)、它们的共聚物，以及对苯二甲酸乙二醇酯与硫代间苯二酸乙二醇酯的钠盐的共聚物的伸直的聚合物。
全文摘要
多组分纺粘型非织造织物的制备方法，其中单一聚合物组分从分开的喷丝孔挤出，并在挤出后接触和熔合，形成多组分单纤维，经拉伸、骤冷和聚结，形成纺粘型纤网。该方法特别适合于形成多组分纺粘型纤网，其中不同聚合物组分具有明显不同的粘度，例如形成包含具有三维螺旋卷曲的多组分单纤维的非织造纤网。
文档编号D04H3/16GK1561418SQ02819060
公开日2005年1月5日 申请日期2002年9月25日 优先权日2001年9月26日
发明者V·班萨尔, M·C·达维斯, J·E·范特朗普 申请人:纳幕尔杜邦公司