水刺成形的复合无纺布的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 发明涉及一种用于制造无热结合的复合无纺幅材料的方法，所述幅材料包括连续 纺丝纤丝和具有天然和/或合成纤维或人造纤维的潮湿或泡沫形成的短纤维。
【背景技术】
[0002] 在聚合物纤丝变细时，在变细用的空气与纤丝之间的速度差导致产生静电荷。由 于某些纤丝尤其是PLA纤丝的巨大静电累积，它们趋向于聚集并且当它们敷设在成形线上 时如果能够实现纤丝完全敷设则幅成形不良。纤丝的静电还使得很难传送未结合的幅，这 进一步导致不良和相对开放的纤丝幅。
[0003] 已有普遍处理静电问题的不同方式。US7008205B1示出通过静电工艺分离纤丝的 装置加强幅均匀性的工艺。US8029260公开了用于挤出纤维素纤维的仪器，并且还处理了阻 止相邻熔融纤丝相互触碰的问题。通过包括能够挤出纤维素水溶液和水溶性溶剂连同压缩 气体的一排喷嘴的设备解决了该问题，因此变细的纤丝不会粘附于相邻的熔融纤丝。
[0004] 用于制造水刺交缠的很好集成的复合无纺材料的方法例如在W02005/042819以 及EP1694895B1中有描述。
[0005] 压花技术用于棉纸转换加工中从而在多层棉纸产品中的层间形成体积。压花图案 也用于加强和改进外观。压花也可用于影响转换加工产品的触觉。
[0006] 其中材料在带突出图案的钢辊与橡胶辊之间被压花的压花工艺打破了材料中的 纤维-纤维结合。由于材料的破坏，导致材料强度的弱化。
[0007] 例如由聚乳酸PLA制成的无纺擦巾材料相对较硬和致密。另外，与由PLA聚合物树 脂挤出的PLA纤丝的制造相关的许多问题是：在在线工艺中纤丝被变细并且作为层敷设、 静电问题以及其他问题。与聚丙烯、PP无纺布为基础的材料相比，PLA为基础的材料坚硬的 多，因为PLA纤维/纤丝具有比PP高的模量。这对于具有比PP高的模量的其它纤维/纤 丝来说也是如此。当在无纺擦巾材料中使用这些种类的纤维或纤丝时，通常需要重的压花 以便影响例如转换加工产品的触觉，这将弱化和破坏材料的强度。
【发明内容】
[0008] 根据以下的方法制造复合无纺幅材料，所述方法包括：
[0009]-从喷丝头挤出连续纤丝；
[0010] -通过狭槽变细单元将纤丝拉为细连续纤丝；
[0011] -当敷设纤丝时无热结合地形成未结合的连续纤丝的幅；
[0012] -将包括连续纺丝纤丝的幅与包括天然和/或合成纤维或人造纤维的潮湿或泡沫 成形的短纤维水刺交缠在一起从而集成和机械地结合以及形成未热结合的复合无纺幅材 料；
[0013] 通过以下步骤在连续纤丝的成形和敷设处产生潮湿的环境：在已湿润表面上敷设 纤丝；保持狭槽变细单元的出口宽度开放超过65mm并且；在狭槽变细单元的出口处添加液 体。狭槽变细单元的出口宽度优选保持开放超过70mm，并且更优选超过75mm。狭槽的出口 还位于距离湿润表面或成形线大约15-30cm处，优选大约20cm处，这进一步产生了开放间 隙和潮湿环境。
[0014] 在纤丝变细时，由于变细用的空气与纤丝之间的速度差产生了静电荷。狭槽变细 单元内连续纤丝的速度至少为成形线速度的10倍。连续纺丝纤丝从喷丝头挤出并且通过 狭槽变细装置以大于2〇〇〇m/min且小于6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度拉出。 连续纤丝具有小于80°C的玻璃态转化温度Tg。当仔细地选择纤丝速度并且留心纤丝速度 与成形线速度之间速度差的重要性时在纤丝内产生进一步分子定向的能力。
[0015] 由于纤丝尤其是PLA纤丝的巨大静电堆积，纤丝趋向于聚集并且当它们被敷设在 成形线上时幅成形不良。纤丝的静电还使得很难传送未结合的幅，这导致不良和相对开放 的纤丝幅。
[0016] 通过使用已湿润表面，该润湿表面为成形线，其通过向成形线添加液体来湿润。它 可通过喷雾被添加于成形线。表面可在敷设纺丝纤丝之前用水喷溅。还可用其它方式添加 液体以便产生纤丝敷设其上的已湿润表面。人们可能用浸渍槽或将液体或潮湿材料以任何 其它方式施加于成形线。
[0017] 当通过狭槽变细单元将PLA纤丝拉为细连续纤丝时尤其是PLA纤丝看来产生了问 题。它们更倾向于粘附于彼此，并且最难处理的是PLA纤丝的旋转、着陆。足够令人惊讶 的是，由添加的液体形成的潮湿环境与开放的狭槽变细单元的组合赋予了意料不到的好效 果。此外，纤丝相对于幅速度的速度也增加了效果。在不产生如上所述的潮湿环境的情况 下，不可能在连续纤丝的成形和敷设处形成未结合的纤丝幅。
[0018] 由于湿润表面和PLA纤丝在潮湿环境下的敷设，制造了良好的PLA纤丝幅，这使得 可能制造水刺的PLA和短纤维例如PLA和纸浆复合物。可产生良好的成形并且所形成的幅 可获得良好的强度且幅的质量稳定。
[0019] 除了具有已湿润表面外，纤丝将敷设在通过在狭槽变细单元的出口处也喷溅液体 例如水且还通过保持狭槽变细单元在出口处开放而进一步加强的潮湿环境上。当形成未结 合的连续纤丝的幅时在狭槽变细单元的出口处添加的液体是通过喷雾添加的。
[0020] 潮湿环境将改善在成形线上的成形和敷设。这也改进了成形并且更好的成形也将 提尚幅的强度。
[0021] 在狭槽变细单元的出口处添加的液体被如此添加以使得从添加的液体产生的湿 气能被蒸发至狭槽变细单元的出口或蒸发至成形用的空气被导入狭槽的那侧并且使得连 续纤丝更容易敷设从而形成未结合的连续纤丝的幅，这就可能以良好成形来产生短纤维和 纤丝（例如PLA纤丝或其它类似的纤丝）的复合幅。
[0022] 很难使得连续纤丝着陆到成形线上。其原因在于静电荷以及由于纤丝幅十分细和 轻。解决该问题的常规方式是令真空盒直接连接于现在试图处理细和轻的连续纤丝的敷设 纤丝处；但这不能解决问题。如果连续纤丝是未结合的并且如果它们仍然未结合直至它们 在工艺中的更下游水刺交缠，则问题甚至变得更相关了。当某些连续纤丝（例如聚乳酸纤 丝）变细时，工艺中有关静电电荷的问题变得更严重。
[0023] 在敷设未结合的连续纤丝之前通过润湿成形线产生的湿润表面使得纤丝粘附于 成形线并且与敷设连续纤丝时进一步添加液体相组合，轻盈和轻的纤丝变得更沉重并且甚 至更容易粘附于已潮湿的成形线并且当狭槽变细单元在出口处保持开放时这就有助于形 成也将改变电荷条件且降低静电荷等等的潮湿环境。在敷设连续纤丝处添加的液体也受到 真空盒的影响并且液体将与连续纤丝一同被向下拉并且继续穿过润湿的成形线。然而，当 在狭槽变细单元的出口处添加液体时成形线已为潮湿的，这就使液体更容易并且可能蒸发 并且既在连续纤丝的敷设位置处也在纤丝变细出来的更上面处（即在敷设纤丝之前）产生 潮湿环境。狭槽变细单元的出口开放使得液体和蒸汽能够形成潮湿环境。该潮湿环境减少 了由连续纤丝（特别是通过聚乳酸连续纤丝）所致的静电电荷。与用于纤丝例如聚丙烯 和常规聚乙烯的常规聚合物相比，PLA纤丝通常比那些常规的纤丝更极性。看起来在生产 PLA纤丝时形成的静电电荷和导致的其它问题由此要求其它方法和制造单元的设立并且给 出超出预期的其它挑战。
[0024] 此外，已潮湿和现在潮湿的表面在连续纤丝的狭槽变细单元的出口处为添加的液 体提供了全效。液体能以多种方式添加，例如喷雾或通过若干排喷嘴或通过使用液体帘。 液体例如水（带有或不带有添加剂）的喷溅进一步加强了蒸汽、潮湿环境、潮湿成形线的产 生。喷溅还天生地产生蒸汽，其通过潮湿的成形线和以下出口开度来加强：该出口开度宽到 足以使从喷丝头挤出的连续纺丝纤丝以及通过狭槽变细装置拉为细的未结合的纤丝在潮 湿环境下进行。
[0025] 所形成的复合无纺幅材料的干燥可进一步被压花而不需要任何热结合。连续纤丝 具有小于80°C的玻璃态转化温度Tg并且在压花期间达到所述纤丝的软化点，并且压花在 所述纤丝的塑性范围内进行从而它们塑性地变形。可如此进行压花以提供带有包括拉伸纤 丝的第一地带的第一区域和由压缩地带构成的局部加强的无热结合的第二区域，该第二区 域的密度高于所述第一区域。压缩地带具有大约5-60%、优选10-50%、最优选大约30%的 减小厚度。
[0026] 还提供了带有形成稳定压花的柔软、牢固和经久耐用的无纺擦巾的压花复合无纺 幅材料，这将使得能够制造用于消费者市场的不那么致密的擦拭卷。该目的通过用于制造 复合无纺幅材料的方法已被实现，所述方法包括：
[0027] -从喷丝头挤出连续纤丝；
[0028] -通过狭槽变细单元将纤丝拉为细连续纤丝；
[0029] _无热结合地形成未结合的连续纤丝的幅；
[0030] -将包括连续纺丝纤丝的层与包括天然和/或合成纤维或人造纤维的潮湿或泡沫 成形的短纤维水刺交缠在一起从而形成复合无纺幅材料；
[0031] -干燥所述幅材料；
[0032] 其特征在于：所述复合无纺幅材料在不形成热结合的情况下被压花，赋予所述幅 材料等于或大于未压花的复合幅材料的强度指数一倍的强度指数。
[0033] 所述复合无纺幅材料被压花从而具有超过未压花的复合无纺幅材料的强度指数 1. 06倍、优选超过1. 08倍、最优选超过1. 1倍的强度指数。
[0034] 最想不到的是压花之后获得了更高强度。通常地，压花幅的强度与同一幅被压花 之前相比会减小。通常认为压花减少了材料内的强度并且甚至可用于将弱点导入材料内。 但受理论的束缚，相信本发明是制造纤丝的温和方法，该方法背后的