专利名称：熔纺聚酯非织造薄片的制作方法
技术领域：
本发明涉及无纺纤维结构和尤其是涉及由细的熔纺聚酯纤维形成的不用纺织或针织保持在一起的织物和薄片结构。
背景技术：
无纺纤维结构已经存在了许多年而且今天在工业应用中有许多不同的无纺技术。那些寻求新的应用和竞争优势的人们不断地开发无纺技术。非织造薄片一般是由熔纺的热塑性聚合物纤维制成。熔纺纤维是通过挤压熔融的热塑性聚合物从喷丝头的许多很细的、一般是圆形的毛细孔出来变成如长丝一样的小直径纤维。熔纺纤维通常是连续的且一般有大于约5微米的平均直径。如在美国专利3，802, 817 ;5，454，371和5，885，909中公开的高速纺丝工艺那 样，应用高速熔纺工艺已经生产出基本连续的纺粘纤维。在高速熔纺工艺中，一个或几个挤压机将熔融的聚合物供给一个组合纺丝头，在那里当聚合物通过毛细孔的生产线时它被纤维化从而形成长丝的幕。该长丝细从毛细孔出来后在空气急冷区内被部分冷却。可以气动牵伸丝以便减小它们的尺寸和增加长丝的强度。通过熔纺可熔纺的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、和聚酯已经制成非织造薄片。按照熔纺工艺，熔纺的纤维常规是放置在移动的带、稀松窗帘布或其他纤维层上。放置的纤维正常是互相粘合在一起从而形成基本连续纤维的薄片。已经熔纺制成非织造薄片的聚酯聚合物包括聚(对苯二甲酸乙二酯)。在熔纺这样非织造薄片结构中已经使用的聚(对苯二甲酸乙二酯)聚合物的特性粘度在0.65-0. 70dl/g(分升/克)的范围内。聚合物的特性粘度或“IV”是聚合物分子量的指示，较高的IV指示有较高的分子量。有低于约0.62dl/g的IV的聚(对苯二甲酸乙二酯)被认为是“低IV”聚酯。低IV聚酯过去一直没有用于熔纺非织造薄片材料。这是因为低IV聚酯被认为太弱不能熔纺成能有效地铺设和粘合以便生产出非织造薄片的长丝。曾经认为由低IV聚酯熔纺的纤维太弱和不连续，因此不能承受生产熔纺片的高速工艺。此外，曾经认为由低IV聚酯熔纺的非织造薄片没有强度，因为低IV聚酯的较短的聚合物链其互相连接比由正常IV的聚酷纺成的纤维中较长的聚合物链的互相连接要差。已经挤压出低特性粘度的聚(对苯二甲酯乙二酯)纤维并通过卷取机收集到纱线卷筒上。例如，美国专利5，407，621号公开了由O. 60dl/g IV聚(对苯二甲酸乙二酯)在纺丝速度4. lkm/min(千米/分)下纺成的每根丝O. 5旦尼尔(denier) (dpf)纱束。美国专利4，818, 456号公开了由O. 58dl/g IV聚(对苯二甲酸亚乙酯)在纺丝速度5. 8km/min下纺成的2.2dpf的纱束。尽管由低I V聚酯已经制成聚(对苯二甲酸乙二酯)纤维和纱，但低IV聚(对苯二甲酸乙二酯)聚酯还没有熔纺成由低旦尼尔长丝制成的强固的非织造薄片
发明内容
本发明提供一种制造基本连续的多组分熔纺纤维的非织造薄片的工艺，包括如下步骤将含有特性粘度小于O. 62dl/g的至少30%重量的聚(对苯二甲酸乙二酯)第一组分和第二可熔纺聚合物组分的可熔纺聚合物挤压，通过组合纺丝头中许多毛细孔，形成基本连续的多组分纤维长丝；将挤压出的多组分纤维长丝供料到牵伸喷嘴中，牵伸所述挤压出的多组分纤维长丝，以便把牵伸张力加到多组分纤维长丝，所述牵伸喷嘴包括一个纤维入口，空气喷射流在纤维运动方向牵拉长丝的一个纤维通道，和牵伸过的长丝从牵伸喷嘴排出的一个纤维出Π ；通过牵伸喷嘴的纤维出口朝向下方向，以至少6000m/min的速率排出牵伸过的多组分纤维长丝成为基本连续的多组分纤维长丝；
将从牵伸喷嘴的纤维出口排出的多组分纤维长丝铺设到收集表面上，所述多组分纤维长丝有平均横截面面积小于约90平方微米；和将多组分纤维长丝粘合在一起从而形成非织造薄片，其中所述非织造薄片的单位重量小于125g/m2，所述非织造薄片有机器方向和横的方向，所述非织造薄片在机器和横的两个方向上具有的用单位重量标准化和按照ASTM 5034测量的抓样牵伸强度至少为O. 7N (g/m2)。本发明还提供一种非织造薄片，其包括至少75%重量的熔纺的基本连续的多组分纤维(A)，该纤维的至少30%重量是特性粘度小于O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)，其中所述纤维有平均横截面积小于约90平方微米，而且所述非织造薄片单位重量小于125g/m2，所述非织造薄片具有机器方向和横的方向，和所述非织造薄片在机器和横的两个方向上有标准化到单位重量和按照ASTM5034测量的抓样牵伸强度至少为O. 7N/(g/m2)。本发明还提供一种复合材料薄片，其特征在于其包括第一薄片层，它包括上述的非织造薄片；和第二薄片层，该层主要由合成聚合物熔喷的纤维组成，所述第二层有第一和第二相对的两侧，其中所述第二薄片层的第一侧粘合到所述第一薄片层。本发明提供制造基本连续熔纺纤维的非织造薄片的一种工艺，包括如下各步骤挤压包含至少30%重量具有特性粘度小于O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)的可熔纺聚合物通过组合纺丝头中许多毛细孔形成基本连续的纤维长丝；将挤压出的纤维长丝供料到牵伸喷嘴中牵伸该挤压出的纤维长丝，以便给纤维长丝施加牵伸张力，该牵伸喷嘴包括一个纤维入口，空气喷射流在长丝的运动方向上牵伸丝的一个纤维通道，和排出来自牵伸喷嘴的牵伸过的长丝的一个纤维出口 ；通过牵伸喷嘴的纤维出口以至少6000m/min的速率朝向下方向排出牵伸过的纤维长丝成为基本连续的纤维长丝；将从牵伸喷嘴的纤维出口排出的纤维长丝铺设在收集表面上，该纤维长丝有小于约90平方微米的平均横截面积；和将纤维长丝粘合在一起以便形成非织造薄片。该非织造薄片有单位重量小于125g/m2，在机器方向和横向方向两个方向上的抓样牵伸强度至少为O. 7N(牛顿)/(g/m2)，该抓样牵伸强度按照ASTM D 5034测量并标准化到单位重量。最好，非织造薄片的纤维长丝至少75%重量是把特性粘度小于O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)作为主要组份。聚(对苯二甲酸乙二酯)的特性粘度更优选的是在O.40-0. 60dl/g范围内，最优选的是在O. 45-0. 58dl/g的范围内。非织造薄片的纤维长丝的用变异系数量度的平均旦尼尔可变性大于25%。非织造薄片最好有退浆收缩率小于5%。在本发明的工艺中，牵伸过的纤维长丝可以从牵伸喷嘴的纤维出口在向下方向以大于7000或8000m/min的速率排出。牵伸喷嘴的纤维入口最好距离所述组合纺丝头中所述毛细孔至少30cm，当纤维长丝从组合纺丝头中毛细孔流出进入到牵伸喷嘴的纤维入口时，纤维长丝最好由温度在5-25°C范围的急冷空气流进行急冷。另外优选的是，从牵伸喷嘴的纤维出口排出的纤维长丝由扩展板引导，扩展板从牵伸喷嘴起与纤维从牵伸喷嘴的纤维出口排出的方向平行伸展，其中纤维长丝在至少5cm的距离中通过扩展板的长度在Icm之内。本发明还提供非织造薄片，它包括至少75%重量的熔纺基本连续的纤维(A)，该纤维的至少30%重量是特性粘度小于O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)，其中所述纤维具有的平均横截面积小于约90平方微米。该非织造薄片的单位重量小于125g/m2，抓样牵伸强度在机器和横向的两个方向上至少为O. 7N/(g/m2)，这是按照ASTM D 5034测量并标准化到单位重量。最好，纤维(A)将特性粘度小于0.62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)作为 主要组份，更优选的是特性粘度在O. 40-0. 60dl/g范围内，和最优选的是在O. 45-0. 58dl/g范围内。本发明非织造薄片的纤维(A)可以是多组份纤维，其中一个组份主要是聚(对苯二甲酸乙二酯)。纤维㈧的另一个组份可以是聚乙烯。本发明的非织造薄片可以用作擦拭材料。本发明还被用于复合薄片，其中该薄片的一层包括这里描述的本发明的非织造薄片。
具体实施例方式本发明是一种有高强度的非织造薄片，它是由低粘度的聚(对苯二甲酸乙二酯)熔纺成的低旦尼尔纤维制成。本发明还涉及制造这样非织造薄片的工艺。这样的片材料在各种目标用途的应用中是有用的，如保护服织物，那里该薄片必须有良好的透气性和优良的液体阻挡层特性。这种薄片也可用作擦拭材料，特别是用于受控制的环境。例如绝对清洁室，室中要求低纤维屑、低颗粒污染和良好的吸收能力。本发明的非织造薄片也可用作过滤介质或在其他目标用途应用中。本发明的非织造薄片包括至少75%重量的基本连续的聚合物纤维，该纤维是从含有至少30%重量其特性粘度小于约O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)的聚合物熔结而成。该薄片的纤维有各种尺寸并且它们的平均横截面积小于约90平方微米。该薄片有单位重量小于125g/m2,在该薄片的机器和横的两个方向上抓样牵伸强度,按照ASTM D 5034测量并标准化到单位重量，至少为O. 7牛顿/ (g/m2)。最好，该薄片的纤维有按变异系数量度的平均旦尼尔可变性大于25%。更优选的是，本发明的非织造薄片包括至少75%重量的基本连续的纤维，该纤维是从含有至少50%重量其特性粘度小于约O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)的聚合物熔纺而成。已经发现可以使用其特性粘度小于O. 62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)聚合物制造本发明非织造薄片中极细的和牢固的纤维。认为有IV低于约0.62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)是低IV的聚酯，历史上不曾用于熔纺非织造薄片。申请人现在已经发现低IV的聚(对苯二甲酸乙二酯)可以被纺丝、牵伸成细的纤维，铺设和粘合而生产出有优良强度的非织造薄片。已经有可能使用低IV聚(对苯二甲酸乙二酯)熔纺小于O. Sdpf的细的聚酯纤维的非织造薄片和在超过6000m/min的速度下纺丝纤维。令人惊奇的是，已经发现由低IV聚(对苯二甲酸亚乙酯)熔纺的纤维与由以纤维尺寸标准化的通常的IV聚酯直接纺丝的较大的聚(对苯二甲酸乙二酯)纤维有等价的优良强度。本发明非织造薄片中的纤维是小旦尼尔聚合物纤维，当制成薄片结构时形成许多非常小的毛孔。该纤维的直径变化范围在4到约12 μ m，它允许纤维形成比用所有纤维有相同尺寸的情况下可以形成更密的非织造薄片。一般来说，本发明非织造薄片的熔纺纤维比为纱线各种应用而纺的纤维有更大的直径可变性。在熔纺纱中纤维直径的变异系数，即可变性的一种测量值，通常的范围是从约5%到约15%。在本发明非织造薄片中纤维直径的变异系数通常大于约25%。已经发现当用这样的熔纺微纤维来生产无纺纤维结构时，可以制成有很细孔的织物薄片，允许该薄片有很高的透气率同时又提供优良的液体阻挡层和薄 片强度。由于非织造薄片材料是由通常连续的纤维组成，所以该薄片材料还有低脱毛的特征，这是目标用途，如绝对清洁室服装和抹布所需要的特征。
权利要求
1.一种制造基本连续的多组分熔纺纤维的非织造薄片的工艺，包括如下步骤将含有特性粘度小于0.62dl/g的至少30%重量的聚(对苯二甲酸乙二酯)第一组分和第二可熔纺聚合物组分的可熔纺聚合物挤压，通过组合纺丝头中许多毛细孔，形成基本连续的多组分纤维长丝；将挤压出的多组分纤维长丝供料到牵伸喷嘴中，牵伸所述挤压出的多组分纤维长丝，以便把牵伸张力加到多组分纤维长丝，所述牵伸喷嘴包括一个纤维入口，空气喷射流在纤维运动方向牵拉长丝的一个纤维通道，和牵伸过的长丝从牵伸喷嘴排出的一个纤维出口 ；通过牵伸喷嘴的纤维出口朝向下方向，以至少6000m/min的速率排出牵伸过的多组分纤维长丝成为基本连续的多组分纤维长丝；将从牵伸喷嘴的纤维出口排出的多组分纤维长丝铺设到收集表面上，所述多组分纤维长丝有平均横截面面积小于约90平方微米；和将多组分纤维长丝粘合在一起从而形成非织造薄片，其中所述非织造薄片的单位重量小于125g/m2，所述非织造薄片有机器方向和横的方向，所述非织造薄片在机器和横的两个方向上具有的用单位重量标准化和按照ASTM 5034测量的抓样牵伸强度至少为O. 7N(g/m2)。
全文摘要
本发明提供一种制作基本连续的熔纺纤维的非织造薄片的工艺，通过挤压含至少30％重量低I V的聚(对苯二甲酸乙二酯)的可熔纺聚合物，在至少为6000m/min的速率下牵伸挤压出的纤维长丝，将纤维长丝铺设到收集表面上，和将纤维长丝粘合在一起从而形成非织造薄片。本发明还提供包含至少30％重量有特性粘度小于0.62dl/g的聚(对苯二甲酸乙二酯)的非织造薄片，该薄片有单位重量小于125g/m2和抓样牵伸强度至少为0.7N(g/m2)。
文档编号D04H3/16GK102965851SQ20121050644
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者聂松林 申请人:山东天鼎丰非织造布有限公司