用于制造纺粘高膨松无纺织物的方法与流程

本发明涉及一种用于制造包含卷曲多组分纤维的纺粘高膨松无纺织物的方法。本发明还涉及通过这种方法获得的无纺织物。

背景技术：

高膨松纺粘层可以有助于提供卫生制品(例如尿布和卫生巾等)中所需的具有高柔软度的无纺织物。基于卷曲纤维的包含纺粘高膨松层的无纺织物在本领域中是已知的。

us6,454,989b1中描述了一种高膨松无纺织物。通过使用多组分纤维(其中两种组分具有不同的熔体流动速率)，从而实现了纤维的卷曲。ep2343406b1中描述了另一种高膨松无纺织物。通过使用多组分纤维(其中两种组分具有相似的熔体流动速率和熔点，但z平均值与重均分子量分布的比例有一定差异)，从而实现了纤维的卷曲。在ep1369518b1中描述了另一种纺粘高膨松无纺织物。因此，使用多组分纤维(其中一种组分是均聚物，且另一种组分是共聚物)，从而实现了纤维的卷曲。

现有技术的无纺织物在膨松度、柔软度和拉伸性能方面都不能完全令人满意。本发明的目的是提供一种用于获得在这些性能方面更令人满意的高膨松纺粘织物的方法。

技术实现要素：

在此背景下，本发明涉及一种用于制造包含卷曲多组分纤维的纺粘高膨松无纺织物的方法，所述方法包括对所述纤维进行连续纺丝，通过导流板和/或空气流将所述纤维引导到纺丝带，将所述纤维铺设在所述纺丝带上并在铺设之后使用一个或多个预固结辊将所述纤维预固结以形成预固结织物，其中，所述纤维的第一组分包含pp均聚物，且所述纤维的第二组分包含pp/pe共聚物，并且其中所述预固结辊在低于110℃的温度和/或小于5n/mm的线性接触力下操作。

pp均聚物和pp/pe共聚物都是热塑性的。在一个实施方式中，pp均聚物和pp/pe共聚物分别是分别在第一组分和第二组分中包含的唯一聚合物。第一组分和第二组分可以分别由pp均聚物和pp/pe共聚物与非聚合物添加剂(任选地)组成。

在一个实施方式中，pp均聚物和/或pp/pe共聚物的pp组分可以包含多于一种基于pp的聚合物的混合物。

纤维优选为螺旋卷曲和/或环状纤维。

通过本发明的方法制成的织物像超细摇粒绒(microfleece)织物那样具有非常柔软的触感，并且同时具有高拉伸性能。相信pe/pp共聚物的添加避免了不希望的干燥或棉质感。

在一个实施方式中，预固结辊在50℃-100℃，优选为60℃-80℃的温度和/或1n/mm-4n/mm，优选为2n/mm-3n/mm的线性接触力下操作。也可以优选为1n/mm-2.5n/mm的线性接触力。也可以优选为20℃-<110℃、40℃-90℃或55℃-75℃的温度。

在一个实施方式中，在pp/pe共聚物中乙烯阻断重复单元的含量为1重量％-10重量％，优选为2重量％-6重量％，更优选为3重量％-5重量％。也可以优选为>0重量％-5重量％的含量。

在一个实施方式中，pp/pe共聚物是无规共聚物。

在一个实施方式中，pp均聚物是全同立构的。

在一个实施方式中，pp均聚物和pp/pe共聚物的熔体流动速率和/或多分散性相差小于30％、小于25％或小于20％。就绝对值而言，例如，pp均聚物和/或pp/pe共聚物的mfr(熔体流动速率)可以在20-40或25-35的范围内，例如约25g/10min、30g/10min或35g/10min。

在一个实施方式中，pp均聚物和pp/pe共聚物的熔点(tm)相差5℃或10℃以上和/或相差20℃以下。tm差可以在5℃-20℃的范围内。就绝对值而言，例如，pp均聚物的熔点可以在155℃-165℃或159℃-163℃的范围内，且pp/pe共聚物的熔点可以在140℃-148℃或142℃-146℃的范围内。可以使用dsc确定熔点。

在一个实施方式中，纤维的旦数为1.2-3.0。

在一个实施方式中，多组分纤维是双组分纤维。

在一个实施方式中，多组分纤维具有并排结构。在替代实施方式中，多组分纤维可以具有(偏心)鞘芯型或三叶型结构。

在一个实施方式中，多组分纤维中的第一组分与第二组分的重量比为40/60-80/20，优选为40/60-60/40。

在一个实施方式中，该方法还包括使用一个或多个砑光辊将所述预固结织物粘合，至少一个砑光辊被压花。在一个实施方式中，由砑光辊引入的粘合图案包括10％-16％的粘合面积和/或20点/cm²-45点/cm²的点密度和/或0.35mm²-0.55mm²/点的点尺寸，以留出足够的空间用于使尽可能多的卷曲纤维从结构中弹出。在一个实施方式中，砑光辊在120℃-145℃的温度下操作。

在一个实施方式中，该方法还包括使用通热空气粘合来将预固结的织物粘合。在一个实施方式中，在通热空气粘合中使用的空气的温度为120℃-145℃。

在一个实施方式中，该方法使用混合方法，其中预固结织物通过至少两种由热辊粘合、ir粘合和通空气粘合的方法组成的粘合技术在后粘合工艺中被附加地活化或粘合。

在一个实施方式中，本发明的方法形成了用于形成层状无纺织物(例如sms、shsssh、sssh或其它类型的纺粘无纺织物)的整体工艺的一部分。

整体工艺可以包括形成高膨松纺粘层的更多创造性的方法，其中每层使用在所述温度和/或线性接触力下操作的预固结辊进行预固结。在这种整体工艺的一个实施方式中，粘合可以仅在已将所有层铺设并预固结之后进行。

在一个实施方式中，整个工艺包括至少一个熔喷层(m)和/或至少一个标准膨松纺粘层(ss)，其中这些附加层与由本发明的方法制造的至少一个高膨松纺粘层(sh)形成无纺层压件，优选为sms型、shsssh型或sssh型无纺层压件。

本文中使用的术语“标准无纺”仅仅是为了命名相应的其它纺粘无纺层，其由于传统的非卷曲且通常为单组分纤维而具有较低的膨松度。此外，这个术语只是定性的，并不意味着一定的最大膨松度。然而，本发明提供了：高膨松纺粘层的密度低于标准无纺层的密度。

在一个实施方式中，可以在sh层的一个或两个表面上形成附加的熔喷层。由于sh层的卷曲纤维可能与基底(例如织物生产中的纺丝带)缠结，应用熔喷罩可改善脱模性能。

在一个实施方式中，织物包括夹在至少一个标准膨松纺粘层(ss)与至少一个高膨松纺粘层(sh)之间的至少一个熔喷层(m)。可能的这种sms型层压件包括ssmsh、ssmmsh、ssssmsh、ssmshsh、ssssmmsh、ssmmshsh、ssssmmshsh等层压件。

标准膨松纺粘层(ss)可以有助于提高层压件的机械稳定性，例如提高防止破裂和刺穿的稳定性。熔喷层(m)可以有助于提高阻隔性能，这例如对于所谓的卫生制品的阻隔腿部罗口(barrierlegcuff)来说是期望的。

在该实施方式中，本发明设想通过将“传统”纺粘无纺织物与包括根据本发明的卷曲纤维的纺粘无纺织物相结合，以将良好的阻隔性能与无纺织物的柔软和膨松的织物性质相结合。

当然，在替代实施方式中，在上述每个sms层压件中，可以使用另一sh代替(或每个)ss层(shmsh等)。另一sh层可以与根据本发明的方法形成的第一sh层相同或不同。例如，其也可以用根据本发明的方法形成，但是使用其它纤维结构(一个为sh层并排型，另一个为鞘芯型)，或者可以通过任何已知的获得高膨松sh层的方法形成。这对于需要高水平遮蔽的制品是特别感兴趣的。

在一个实施方式中，其中本发明的方法形成用于形成层状无纺织物的整体工艺的一部分，层状织物可以包括至少一个标准膨松纺粘层和根据本发明形成的至少一个高膨松纺粘层。所得织物可以是一般的shsssh类型(包括例如shsssssh、shssshsh、shssssshsh等变体)。在本实施方式中，获得了包括第一高膨松纺粘层(sh)和基于标准纺粘(ss)的中心层，以及随后的另一个高膨松纺粘层(sh)层的夹层结构。这将导致如下结构：其中与纺熔shmsh结构相比，熔喷(m)中心层被ss层替代。添加夹在两层或更多层高膨松纺粘织物(sh)之间的实质上未卷曲的标准纺粘无纺织物ss的层导致材料的强度和稳定性增加。同时，实施方式的两个外层都表现出来自高膨松纺粘织物(sh)的期望的高柔软度。

在又一个实施方式中，所得织物可以是一般shss类型(包括例如sssh、ssshsh、ssssshsh等变体)。在本实施方式中，获得了包括第一标准膨松纺粘基底层(ss)和高膨松纺粘顶层(sh)层的层结构。再次，将实质上未卷曲的标准纺粘无纺织物ss的层添加到高膨松纺粘织物(sh)的层中导致材料的强度和稳定性增加，而顶层表现出期望的高柔软度。

针对最初描述的背景，本发明还涉及通过本发明的方法获得的无纺织物。织物可以具有大于20n·cm³·g^-2的比强度和/或小于6×10^-2g·cm^-3的密度。

附图说明

参考附图和以下的可行实施例对本发明的进一步细节和优点进行说明。附图示出了：

图1：用于实施本发明的方法的生产线(单梁)；

图2：用于实施本发明的方法的另一个生产线(2个纺粘梁和2个熔喷梁)；

图3：图2的生产线补充有omega烘箱用于通热空气粘合；和

图4：并排型双组分纤维结构、偏心鞘芯型双组分纤维结构和三叶型双组分纤维结构的示意图。

具体实施方式

在可行实施例中可以使用以下术语和缩写。

mfr：根据iso1133测量的熔体流动速率，其值以g/10min表示，条件为230℃和2.16kg

md：机器方向

cd：交叉机器方向

旦尼尔：g/9000m长丝

根据wsp.120.1(r4)，选项a测量材料厚度的变化。

卷曲：通常螺旋卷曲的纤维

内缩量：当沿md暴露于一定的拉力/力时材料的横向收缩倾向

密度：g/cm³重量单位/体积单位

gsm：克/平方米

tm：根据dsc(差示扫描量热法)方法iso11357-3确定的熔点(℃)

gpc：凝胶渗透色谱

比强度：为了以nxcm³/g²为单位获得比强度，以克为单位表示面积重量

如本文中所使用，通过多分散性指数pdi＝mw/mn(其中mn是数均分子量，mw是重均分子量)描述的分子量平均值(mz、mw和mn)、分子量分布(mwd)及其广度被理解为，已根据iso16014-1:2003、iso16014-2:2003、iso16014-4:2003和astmd6474-12通过gpc使用以下公式确定：

对于恒定的洗脱体积间隔δvi，其中ai和mi是色谱峰片段面积和聚烯烃分子量(mw)，分别与洗脱体积vi相关，其中n等于从积分限制之间的色谱图获得的数据点数。

使用配备有来自polymerchar(valencia,spain)的红外(ir)检测器(ir4或ir5)或来自agilenttechnologies的差示折射计(ri)的、配备有3xagilent-plgelolexis柱和1xagilent-plgelolexisguard柱的高温gpc仪。使用用250mg/l2,6-二叔丁基-4-甲基-苯酚稳定的1,2,4-三氯苯(tcb)作为溶剂和流动相。在160℃和1ml/min的恒定流速下操作色谱系统。每次分析注入200μl样品溶液。使用agilentcirrus软件版本3.3或polymerchargpc-ir控制软件进行数据采集。

使用通用校准(根据iso16014-2：2003)，用在0.5kg/mol至11500kg/mol范围内的19个窄mwd聚苯乙烯(ps)标准品校准色谱柱设置。将ps标准品在室温下溶解数小时。通过使用markhouwink方程和以下markhouwink常数来实现聚苯乙烯峰分子量到聚烯烃分子量的转化：

kps＝19×10^-3ml/g,aps＝0.655

kpe＝39×10^-3ml/g,ape＝0.725

kpp＝19×10^-3ml/g,app＝0.725

使用三阶多项式拟合来拟合校准数据。

将所有样品以浓度范围0.5-1mg/ml制备，并在160℃下溶解2.5小时。

图1示出了用于实施本发明的方法(更具体地说是双组分纺粘法)的生产线。该生产线配备有两个独立的挤出机a1和a2，它们处理不同的聚合物。聚合物在单独的通道中被引导到衣架。在衣架下方安装有由多个导引板组成的模具，其能够获得多个交叉纤维段。

双组分纤维的典型构型是鞘芯型结构。其它结构可以是其中两种聚合物流以并排布置、偏心鞘芯型布置、三叶型等的方式布置，如图4所示。

当挤出机a1正在加工均聚物、挤出机a2正在加工无规共聚物并且模具被配置为并排结构时，在一定的纺丝条件下产生螺旋卷曲的纤维。

离开模具后，长丝通过经调整的工艺空气在单元1中被冷却。在拉伸时使用相同的工艺空气在拉伸单元2中拉伸长丝以获得正确的旦尼尔数，从而通过沿相同方向布置聚合物链而在纤维中产生内部强度。

在将纤维放置在纺丝带4上之后，工艺空气被真空室3吸走。然后，纤维通过纺丝带下面的一组辊(一个压实辊5和一个配合辊6)暴露于辊隙以进行预固结。

所得到的和预固结的织物7在其离开预固结过程之后没有任何力地沉积在纺丝带上，并且具有轻的纤维-纤维集成足以耐受进一步的加工。

已经发现，当加工两种聚合物(其中作为规则pp均聚物的一个第一聚合物与一个第二无规pp/pe共聚物以并排布置结合)时，纤维能够产生螺旋卷曲。

所得到的织物7具有与熟知的超细摇粒绒的触感相当的非常柔软的触感特征。由于该聚合物组合的卷曲纤维提供了非常均匀且一致的卷曲水平，所以所得到的这种纤维织物将显示出高的拉伸性能。

在一个实施例中，在a1中使用的第一种聚合物均聚物是传统纺粘等级，其具有根据所述的条款和条件用gpc测量的在4.33-4.93范围内的窄分子分布mw/mn(多分散性)、根据iso1133测量的范围为19-35g/10min的mfr和根据iso11357-3用dsc测量的159-161℃的tm。作为第二聚合物，使用mw/mn(多分散性)值为4.54、因此与a1的聚合物相似的窄分子分布的无规共聚物。根据iso1133测量的a2中聚合物的mfr在30g/10min的范围内，根据iso11357-3用dsc测量的tm为144℃。第二聚合物是一种pp/pe无规共聚物，其含有约4％的c2水平，并在一定程度上已成核。

固结辊5和6上的参数设置对织物质量有重要影响。在现有技术的工艺中，固结辊通常在5n/mm线性接触力(压力)和110℃-130℃的温度下操作。然而，当在这样的条件下如上所述处理卷曲纤维时，卷曲被熨平，并且织物表现出差的厚度和柔软度。根据本发明，因此辊5和6在比现有技术中更低的温度和线性接触力下操作。

在图2和图3中，示出了如图1所示的用于获得纺熔无纺织物的复合线，其包括纺粘线。除了如图1所示的管线10之外，装置还包括熔喷管线11以及粘合装置12(包括压花砑光辊13和配合辊14)，并且在图3的情况下，还包括用于通热空气粘合的omega烘箱。

下面描述的所有实施例使用如图1所示的线。

在下面讨论的实施例中，使用如表1所示的聚合物。

表1：

在下面讨论的比较例中，使用表2所示的聚合物。

表2：

实施例1-5：

实施例1-5中的纺粘工艺的一般工艺条件如下。

约4900个毛细孔/m

并排模具结构

舱室压力为3700pa

工艺空气温度约为20℃

a1和a2的熔融温度在245℃和250℃之间

每个毛细孔的生产量在0.53g/孔/min的范围内

滴定范围为1.5-2.0旦尼尔

固结辊：2.5n/mm的线性接触力，温度为70℃

砑光辊：在点焊压花辊上为135℃且在光滑辊上为125℃，线性接触力为60n/mm

粘合图案：12.1％开放(open)点粘合图案(点直径为0.8mm且24点/cm²，雕刻深度为0.75mm)。

结果示于表3中。

表3：

在上述中，可以看出，具有不同a1/a2聚合物组合的所得织物的参数测试结果在35/30g/10min、25/30g/10min和19/30g/10min的mfr范围内。如所见，在测量的厚度为0.33mm至0.44mm的意义上，所有的组合都产生卷曲。md拉伸性能的确高，且伸长性能保持在可接受的低水平。

实施例6-10：

实施例6-10中的纺粘工艺的一般工艺条件如下。

约4900个毛细孔/m

并排模具结构

舱室压力为3700pa

工艺空气温度约为20℃

a1和a2的熔融温度在245℃和250℃之间

每个毛细孔的生产量在0.53g/孔/min的范围内

滴定范围为1.5-2.0旦尼尔

固结辊：2.5n/mm的线性接触力，温度为40℃

砑光辊：在点焊压花辊上为135℃且在光滑辊上为125℃，线性接触力为60n/mm

粘合图案：12.1％开放点粘合图案(点直径为0.8mm且24点/cm²，雕刻深度为0.75mm)。

结果示于表4中。

表4：

在上述实施例列表中，可以看出，当改变a1和a2之间的聚合物比例但保持所有其它参数恒定时的结果，固结辊在所有选项中都在2.5n/mm的接触力和大约40℃的温度下操作。

值得注意的是，在40/60比例的选项中看到最大卷曲水平，其中测量到0.6mm的厚度，而且还注意到在该比例下获得了在21.4n/50mm的md和12.7n/50m的cd的范围内的相对低的拉伸性能。

实施例11-17：

实施例11-17中的纺粘工艺的一般工艺条件如下。

约4900个毛细孔/m

并排模具结构

舱室压力为3700pa

工艺空气温度约为20℃

a1和a2的熔融温度在245℃和250℃之间

每个毛细孔的生产量在0.53g/孔/min的范围内

滴定范围为1.5-2.0旦尼尔

固结辊：2.5n/mm的线性接触力，温度范围为50℃-110℃

砑光辊：在点焊压花辊上为135℃且在光滑辊上为125℃，线性接触力为60n/mm

粘合图案：12.1％开放点粘合图案(点直径为0.8mm且24点/cm²，雕刻深度为0.75mm)。

结果示于表5中。

表5：

在上述实施例11-17中，除了固结辊上的温度以外，所有工艺参数保持相同。在所有选项中，辊在2.5n/mm的接触力，且温度被设定为以约10℃的递进从50℃升高到110℃下操作。

实施例18-23：

实施例18-23中的纺粘工艺的一般工艺条件如下。

约4900个毛细孔/m

并排模具结构

舱室压力为3700pa

工艺空气温度约为20℃

a1和a2的熔融温度在245℃和250℃之间

每个毛细孔的生产量在0.53g/孔/min的范围内

滴定范围为1.5-2.0旦尼尔

固结辊：2.5n/mm的线性接触力，温度为40℃

砑光辊：在点焊压花辊上为135℃且在光滑辊上为125℃，线性接触力为60n/mm

粘合图案：12.1％开放点粘合图案(点直径为0.8mm且24点/cm²，雕刻深度为0.75mm)。

结果示于表6。

表6：

在上述实施例中，所有工艺参数保持恒定，并且经卷曲、固结和砑光粘合的织物已经在烘箱中通过粘合工艺用空气后活化，其中通过固结织物的气流保持恒定，并且烘箱中的空气的温度从120℃变到145℃。

从1-23列出的一般观察结果加工选项：

已经加工了各种聚合物比例的组合，没有任何负面观察结果。工艺条件非常稳定、平稳地运行，包括从选项到选项的过渡。同样地，纺丝、纤维帘在所有条件下都是稳定的，没有观察到导致小滴或滴落的纤维断裂。

比较例24-26：

比较例24-26中的纺粘工艺的一般工艺条件如下。

约4900个毛细孔/m

并排模具结构

舱室压力为4000pa

工艺空气温度约为18℃

a1和a2的熔融温度在245℃和248℃之间

每个毛细孔的生产量在0.58g/孔/min的范围内

滴定范围为1.5-2.0旦尼尔

固结辊：2.5n/mm的线性接触力，温度从41℃-88℃变化

砑光辊：在点焊压花辊上为160℃且在光滑辊上为145℃，线性接触力为60n/mm

粘合图案：12.1％开放点粘合图案(点直径为0.8mm且24点/cm²，雕刻深度为0.75mm)。

结果示于表7中。

表7：

以上所示是从已知的破坏性卷曲类型的基于pp/pp的卷曲固结织物的参考选项中获得的数据。a1和a2之间的聚合物比例为70/30，a2挤出机用50％hp561r和50％hp552r(窄分布和宽分布)的聚合物共混物进料。除固结辊的温度外，所有工艺参数保持恒定。将固定辊以2.5n/50mm的恒定线性接触力保持，但温度从41℃变化到88℃。压花辊上的砑光温度为160℃，平滑辊上的砑光温度为145℃。

实施例27-31和比较例(比较实施例)32：

这些实施例用于证实根据本发明生产的无纺材料的优异的比强度。实施例总结在表8中。

表8：

比较例32是参考单组分材料，其具有显著较高的砑光粘合温度，其中对于压花辊为162℃(砑光油温度)并且对于光滑辊为145℃(砑光油温度)。所有其它实施例在压花辊的135℃(砑光油温度)和平滑辊的125℃(砑光油温度)下进行。所有其它过程设置是相同的。

从上述看出，可获得的md拉伸力最大值为50.4n/50mm(针对无卷曲选项而测量的(比较例32))，这使得比强度为42.1n·cm³/g²。可以看出，对于具有不同聚合物比例和由于卷曲纤维而具有较低密度的较低密度选项，绝对拉伸力降低，这导致比强度降低。在均聚物和共聚物的聚合物比例为50/50时发现卷曲/柔软度/厚度和比强度之间的最佳致使33.3n·cm³/g²的比强度。

比强度补偿材料各自的密度和基重。

比较例(比较实施例)33-35：

这些实施例构成了比强度的高膨松参考选项。实施例总结在表9中。

表9：

下表10比较了上述实施例27-35获得的比强度参数。比较例32被认为是在给定工艺条件下可行的最佳方式，并且该比强度被设定为100％，其它高膨松选项的范围可以计算如下。

表10：

已经发现，本发明的材料具有高的比强度。如实施例28所示，两种不同聚合物的比例为50/50，当低密度/高厚度同时被优先化时，这似乎是范围内最好的等级。显然，当两种聚合物的比例从50/50共混物变为产生较少卷曲的更接近单组分的共混物时，比强度增加，实际上80/20共混物的选项的在比强度方面非常接近常规单组分材料。

将用具有不同分子分布(一个较窄，且另一个较宽)的两种均聚物制成的基于pp/pp的卷曲无纺织物进行比较，可以看出这些选项在范围内的比强度较差。所有具有中等和破坏性卷曲的选项在范围上在50.5和58.2之间，其中100是单组分材料的最大值。比较之下，本发明的材料在范围上接近80％。