专利名称：自粘合纤维状非织造棉网的制作方法
本申请是于1989年9月25日提交的美国专利申请号411，908的部分继续申请。
本发明涉及一种具有约为0.1盎司/平方码或更大的很均匀的基重和在机器纵向和横向平衡的物理性能的自粘合、纤维状非织造棉网，一种用于制造在卫生、医学、保健、农业和其他行业应用的自粘合、纤维状非织造棉网和包含非织造棉网的复合产品的改进的方法。
众所周知，纤维状非织造棉网广泛适用于各种用途，如揩布、外科大褂、衣服等。纤维状非织造棉网已用包括熔吹法和纺粘法的各种工艺制成。
在纺粘法工艺中，多根连续的热塑性聚合物单丝通过模子向下挤在移动表面上，在该表面上挤出的单丝以无规律排列形式堆积，这些无规律排列的单丝通过热粘合或针刺粘合在一起，以提供足够完善的连续纤维非织造棉网。在美国专利第4340563号中揭示了制造纺粘非织造棉网的一种方法，防粘棉网特征在于相当高的强度/重量比、各向同性的强度、高的孔隙率、良好的耐磨性，因而广泛应用于包括手巾衬里、道路修理织物各种领域。
熔吹法工艺不同于纺粘法工艺之处在于聚合棉网是通过加热聚合物树脂形成熔体、将熔体挤过模头上的模孔、将流体流(一般为空气流)引入排出模孔的聚合物熔体，以形成不连续的且拉细的纤维和将纤维放置在堆积表面上而制成。为了得到完整性和强度，棉网的粘合在分离的下道操作工序中进行，在美国专利第3849241号中揭示了这种熔吹法工艺。熔吹棉网特征在于其柔软性，大的吸收能力和相当差的耐磨性，因而应用于如外科幕帘和揩布之类的产品中。
美国专利第4863785号揭示了一种在二预粘合的、纺粘加强层之间夹有熔吹织物层且完全连续粘合在一起的非织造复合材料，纺粘材料需要预粘合且均匀基重的测量参数或规律都不相同。
在许多市售的织粘棉网中可以看到的一个主要缺陷是不均匀的分布，这样在织物中分布面积或厚或薄是很明显的，使棉网表现出类似“云”状。纺粘棉网的基重从棉网的一个区域到另一区域变化较大。在许多应用中，如果棉网需要更均匀的分布和基重，通过使用具有比一般实际应用所需的更大量的纤维和更重的基重的棉网，来设法补偿差的织物美观和导致这种分布和基重的不均匀性的物理性能，当然这增加了产品的费用，并产生坚硬的手感和其他不期望的特征。
相反，熔吹织物在分布上更均匀，但具有低抗拉强度的缺陷，许多较低基重的熔吹棉网作为在两层纺粘织物之间夹有低基重的熔吹棉网的复合织物销售，以提供足够的加工和使用强度。
美国专利第4790736号揭示一种用于在压力挤压下纺制各种热塑性树脂的离心纤维以生产连续的非织造织物的装置，揭示了纤维旦数为5至27克/9000米且两层平的织物由尼龙-6聚合物制造，基重为0.75盎司/平方码，这些非织造棉网具有良好的强度和分布，尤其是基重高于1盎司/平方码的，但是在较低的基重下更大的分布均匀性将是所期望的。
由于由现有工艺制造的纺粘和熔吹织物的缺陷，需要一种具有很均匀基重性能和平衡的物理性能的自粘合、纤维状非织造棉网，这样在机器纵向上的物理性能约与机器横向上的性能相同;需要一种制备该棉网和包括与至少一辅助织物、薄膜或非织物材料粘合的非织造材料的复合产品。
作为这里使用的，具有均匀基重的非织造棉网是指具有1.0±0.5的基重均匀指数(BWUI)的非织造棉网，其中基重均匀指数定义为决定棉网的单位面积试样上的平均单位面积其重与决定一面积试样的平均单位面积重量之比，面积试样为单位面积试样的N倍，N约为12至18，单位面试样的面积为1平方英寸，而且平均单位面积基重和平均面积基重的标准偏差小于10%且试样的数量足以得到0.95置信度区间下的平均基重。例如，对于一非织造棉网来说，其中60块1平方英寸的正方形试样决定平均基重为0.993667盎司/平方码，且标准偏差(SD)为0.0671443(平均值的6.76%的标准偏差)，和60块16平方英寸的正方形试样(N为16)决定平均基重为0.968667盎司/平方码，且标准偏差为0.0493849(平均值的5.10%的标准偏差)，计算出的基重均匀指数为1.026。
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有很均匀的基重和在机重纵向和横向重均匀平衡的拉伸性能的自粘合、纤维状非织造棉网。
本发明的另一目的是提供一种包括许多基本上连续的聚合纤维、均匀基重为0.1盎司/平方码或更大的自粘合、纤维状非织造棉网，其中聚合纤维包括从由聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚丁烯的混合物、和聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物组成的组中选出的热塑性材料。
本发明的又一目的是提供一种用于复合产品中的均匀基重的、自粘合、纤维状非织造棉网，其中非织造棉网与至少一种辅助的织物、薄膜或非织物材料粘合。
本发明还有一目的是提供一种用于制造具有很均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网的改进的方法。
本发明的目的由一种包括许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维、基重约为0.1盎司/平方码或更大、基重均匀指数(BWUI)为1.0±0.05的自粘合、纤维状非织造棉网来实现。
一方面，本发明提供一种包括许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维、基重约为0.1盎司/平方码或更大的自粘合、纤维状非织造棉网，其中聚合纤维包括从由聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚丁烯的混合物、和聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物组成的组中选出的热塑性材料，该棉网具有平衡的物理性能，如抗拉强度，用于卫生材料市场、医学和保健市场、农业中杂草控制和种子、庄稼覆盖物和其他市场。
另一方面，本发明提供一种包括与至少一种辅助的织物、薄膜或非织物材料粘合的均匀基重的、自粘合、纤维状非织造棉网的复合产品。
还有一方面，本发明描述一种用于形成均匀基重为0.1盎司/平方码或更大的自粘合、纤维状非织造棉网的改进的方法。
由本发明的非织造棉网提供的优点是非织造棉网具有很均匀的、且为0.1盎司/平方码或更大的基重，在机器纵向和横向上有良好的物理性能，如抗拉强度。自粘合、纤维状非织造棉网与一般需要分离的粘合步骤的常用纺粘法相比不需要第二道粘合步骤就可以用于某些应用，而且，自粘合非织造棉网比常用熔吹产品具有更大的棉网强度。这样，本发明的非织造棉网在基重和分布的均匀性上和在机器纵向和横向上几乎平衡的物理性能上显示出所期望的组合，使其广泛适用于如外科大褂、杂草控制和庄稼覆盖、帐蓬、房屋覆盖等应用领域。
图1是用于制造本发明的自粘合、纤维组成的非织造棉网的系统的示意图;
图2是图1中系统的侧视图。
本发明的非织造棉网是一种自粘合、纤维构成的棉网，它由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成，纤维约为0.5至20旦，由这些纤维制造的非织造棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重(basis weight)和1.0±0.05的基重均匀指数(BWUI)。
所谓“非织造棉网”指的是一种用织造工艺形成的且具有基本上无规律排列的独立的纤维，长丝或线的结构的棉网。
所谓“均匀基重非织造棉网”指的是一种由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的非织造棉网，纤维的基重约为0.1盎司/平方码或更大，纤维为0.5至20旦，对于聚丙烯来说，该纤维旦数范围对应于纤维直径约为5至220微米和1.0±0.05的基重均匀指数。基重均匀指数的定义是一种决定棉网的单位面积试样的平均单位面积基重与决定棉网的面积的平均基重的比率，棉网的面积为单位面积的N倍，其中N约为12至18，单位面积为1平方英寸，而且平均单位面积基重和平均基重的标准偏差小于10%，而试样的数量足以在0.95置信度区间上得到基重。如这里用于决定基重均匀指数一样，平均单位面积基重和平均面积基重的标准偏差必须小于10%，这里“平均的”和“标准误差”为统计学中一般描述的定义。具有由平均基重决定的1.0±0.05的基重均匀系数的材料不表示这里所定义的均匀基重非织造棉网，平均基重的标准偏差对于一个或两个平均值来说大于10%，而且该材料不适于用于制造本发明的自粘合非织造棉网，这是因为基重的不均匀性可以需要较重的基重材料，以便用来得到所期望的覆盖性和织物的美感性。对于具有特别不均匀基重和覆盖性的棉网，面积约在1平方英寸以下的单位面积试样表面积太小，以致不能给出棉网的单位面积基重的有意义的解释，决定基重的试样可以是任何合适的形状，如方形、圆形、菱形等，试样是由冲模、剪刀等从织物上随意割下，以确保试样面积尺寸的均匀性。较大的面积约为单位面积的12至18倍，需要较大的面积是为了得到棉网的平均基重，这时棉网可以厚和薄相互“匀和”。然后，通过决定平均单位面积基重与平均较大面积基重的比例来计算基重均匀指数，基重均匀指数为1.0表示一种具有非常均匀的基重的棉网，基重均匀指数小于0.95或大于1.05的材料被认为不具有这里定义的均匀基重，最好是基重均匀指数为1.0±0.03。
所谓“自粘合”指的是非织造棉网中的晶状和取向长丝或纤维在其接触处互相粘附，这样形成自粘合、纤维构成的非织造棉网。纤维的粘合可以是当热纤维互相接触时由于热纤维的熔接而形成，也可以是由于纤维互相缠结而形成或是熔接和缠结组合形成。但纤维的所有接触点并不使纤维熔合在一起。一般来说，纤维的粘合是这样的，以致铺好但还没经过进一步处理的非织造棉网具有足够的机器纵向(MD)和机器横向(CD)强度，以允许没有附加处理的棉网进行处理。当使用本工艺时，不使用任何外加材料来促进粘合且基本上没有聚合物流到交叉点，这与热粘合热塑性纤维工艺具有区别的。可以看到当对一簇棉网施加力以使其破坏时，在纤维断裂之前接合处先破裂，这说明接合处比纤维弱。
所谓“基本上连续的”(与棉网的聚合纤维相关)是指从旋转模的喷丝孔挤出形成的大多数长丝或纤维在拉伸然后装在卷绕装置上时是连续的、不割断纤维，在拉伸变细的过程中一些纤维可能被拉断，然而绝大多数纤维仍是连续的。偶然可能发生断裂，但非织造棉网的成形过程不中断。
本发明还提供一种形成基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维的自粘合、纤维状非织造棉网的改进的方法，它包括的步骤有(a)通过设置在旋转模上的多个喷丝孔挤出熔融的聚合物，(b)当所述挤出的聚合物成流体流从所述喷丝孔中以14000英尺/分或更大的速度排出，以形成基本上连续的纤维且将所述纤维拉伸成约为0.5至20旦的纤维时，趁热使所述挤出的聚合物接触;和
(c)将所述拉伸过的纤维卷绕在卷绕装置上，由此通过模子挤出的纤维打在卷绕装置且互相自粘合，形成非织造棉网。
在一个工艺实施例中，流体流由流体输送系统供给，它包括围绕旋转模的径向吸气器和用于将流体供给吸气器的鼓风机，吸气器具有带出口的输出通道。
设置形成如热塑性熔体之类的材料的液态纤维源，并且将液态纤维泵入在其周缘具有多个喷丝板的旋转模，旋转模以可调节的速度转动，这样模的周缘的纺丝速度约为150至2000米/分，这是通过将周缘的周长乘以以每分转数测量的旋转模转速而计算出的。
热塑性聚合物熔体通过设置在旋转模周缘上的多个喷丝板挤出，在每块喷丝板上具有多个喷丝孔，独立的喷丝孔直径约为0.1至2.5毫米，最好是约为0.2至1.0毫米，喷丝板直径的长径比约为1∶1至10∶1。喷丝孔的特别的几何形状可以是圆形的、椭圆形的、三叶形的或任何其他合适的形状，喷丝孔的形状最好是圆形的或三叶形的。
以磅/小时/孔测量的通过喷丝孔挤出的聚合物速度约为0.05至5.0磅/小时/孔，最好是约为0.2磅/小时/孔或更大。
由于纤维是通过旋转模周缘的喷丝孔水平地挤出，所以当它们开始落下旋转模时纤维呈螺旋状，接触纤维的流体流可以直接落在纤维上、也可以包住纤维或可以基本上与挤出的纤维平行。在一个实施例中，流体输送系统具有围绕旋转模的径向吸气器和用于将流体供给吸气器的鼓风机，吸气器具有带出口的输出通道，以便在吸气口输出通道的出口处的流体速度约为14000英尺/分或更大，流体最好是环境空气，空气可以通过加热、冷却、增湿或去湿来调节，在吸气器输出通道的出口处较好的空气速度约为20000至25000英尺/分。鼓风机可以是一种能够以每分3000立方英尺或更多的体积流速使水压计产生50英寸以上的压缩空气鼓风机。
通过旋转模的喷丝孔挤出的聚合物纤维与吸气器的猝冷气流接触，猝冷气流可以围绕挤出的纤维、可以在挤出的纤维上面或基本上与挤出的纤维平行，也可以设相将长丝挤入气流中。
在一个实施例中，猝冷气流径向指向拉向高速气流的纤维，结果当它排出吸气器时在纤维的表面上产生局部真空。然后聚合物纤维进入高速气流且受拉伸、猝冷和输送到卷绕表面，以径向方式加速和散布的高速空气促使径向挤出的热塑性熔体纤维的拉伸，加速的空气速度使纤维放置或“搁置”在环形的纤维卷绕器表面或卷绕器盘上，这样形成的非织造棉网显示出改进的性能，它包括增加的抗拉强度、较低的延伸率和对于具有约1.0至3.0旦的纤维在机器纵向(MD)和机器横向有更平衡的物理性能。
纤维以14000英尺/分或更大的提高的空气速度输送到卷绕器盘，以促进纤维的缠结来完善棉网，且制造出在机器纵向和横向具有更平衡的强度性能、在机器纵向的抗拉强度上具有一点优势的纤维状非织造棉网。
虽然纤维拉伸时正以模的转速而定的速度移动，但到纤维达到轨道的外径时，它们不是圆周地移动，而仅是敷设在基本上在另一个轨道的顶部的特殊轨道上，特殊轨道可以根据转速、挤出物输入、温度等的变化而改变。如静电荷或空气压力之类的外力可以用来改变轨道，由此使纤维绕曲成不同的形状。
自粘合、纤维状的非织造棉网由挤出的热塑性纤维在其设置在卷绕表面上时相互接触而制造，许多纤维(但不是全部)在其接触点上互相粘合，由此形成自粘合、纤维状的非织造棉网。纤维的粘合可以是当热纤维互相接触时由于其熔接而成形成、也可以是由于纤维互相缠结而形成或是熔接和缠结组合形成。一般来说，纤维的粘合是这样的，以致铺好但还没经过进一步处理的非织造棉网具有足够的机器纵向(MD)和机械横向(CD)强度，以允许没有附加处理的棉网进行处理。
非织造织物与卷绕表面的形状相符，卷绕表面可以是各种形状，如锥形的倒装料斗、移动网或环形打板的平表面，打板略低于模的高度设置，而且环形打板的内径处于可调节的，且低于打板外径的高度。
当圆形的打板用作卷绕表面时，许多纤维在互相接触和与环形打板接触时粘结在一起，制造通过环形打板的小孔拉伸的非织造织物作为管状织物。固定的摊铺器可以安装在旋转模下面，以将织物铺成由拉伸辊和卷筒卷绕的平的双层复合材料。另外，设置一把刀可用于将管状双层织物割成可由拉伸辊和卷筒卷绕的单层织物。
对于使用的特殊热塑性材料，热塑性熔体的温度影响工艺的稳定性。温度必须足够高，以便能够进行拉伸，但不要太高使热塑性材料过度热裂解。
控制由热塑性聚合物形成纤维的工艺参数包括喷丝孔的式样、尺寸和数量;聚合物流过喷丝孔的挤出速度;猝冷空气的速度;和旋转模的转动速度。
纤维的旦数可以受上述全部参数的影响，较大的喷丝孔、每孔较高的挤出速度、较低的空气猝冷速度和较低的旋转模转速(其他参数不变)能使纤维的旦数增加。
生产率受喷丝孔的尺寸和数量、挤出速度和对于给定旦数的纤维旋转模的转速影响。
本系统提供工艺参数，从而通过改变模转速和/或泵速和/或空气猝冷速度可以简单地得到各种纤维旦数。在给定的模转速、泵速和空气猝冷速度下，给定的棉网中独立的纤维的旦数90%或更多的纤维约为0.5至20旦。一般来说，纤维旦数的平均值约为1至7。在相对高的空气猝冷速度的情况下，平均纤维旦数约为1.0至3.0旦。
非织造棉网显示出平衡的物理特性，这样机器纵向(MD)的抗拉强度与机器横向(CD)的抗拉强度之比接近1，但MD/CD的比率可以通过改变猝冷空气的速度来改变，以制造出具有MD或CD强度起主要作用的棉网。MD与CD抗拉强度之比最好约为1∶1至1.5∶1。
一般来说，任何合适的热塑性树脂可以用于制造本发明的自粘合、纤维状的非织造棉网，合适的热塑性树脂包括支链和直链烃的聚烯烃，如低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚酰胺、如聚乙烯对苯二酸盐之类的聚酯及其混合物等。
术语“聚烯烃”是指包括均聚物、共聚物和由至少50%(重量)的不饱和烃类单体组成的聚合物的混合物。这种聚烯烃的例子包括聚乙烯、聚苯乙苯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚丁烯-1、聚丁烯-2、聚戊烯-1、聚戊烯-2、聚3-甲基戊烯-1、聚4-甲基戊烯-1、聚异戊二烯、氯丁橡胶等。
这些热塑性树脂的混合物和如聚氨基甲酸乙酯等任意的热塑性弹性体、如异烯烃和共轭聚烯烃的共聚物之类的弹性聚合物、异丁烯的共聚物也可以使用。
优选的热塑性树脂包括如聚丙烯、直链低密度聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯的混合物、以及聚丙烯与直链低密度聚乙烯的混合物之类的聚烯烃。
如着色剂、颜料、染料之尖的添加剂、如氧化钛之尖的遮光剂、紫外稳定剂、阻燃物、整理稳定剂等可以加入聚丙烯、热塑性树脂和混合物中。
聚丙烯本身使用或与聚丁烯(PB)和/或直链低密度聚乙烯(LLDPE)混合使用时，最好具有约10至80克/10分的熔体流速，流速由ASTM D-1238测量。聚丙烯和聚丁烯和/或直链低密度聚乙烯的混合物提供手感较软的自粘合非织造棉网，这样棉网具有更大的柔性和/或更少的刚性。
聚丙烯和聚丁烯的混合物可以通过将液态的聚丁烯用任何合适的计量装置计量后加入混和挤压机来配制，计量装置可以控制聚丁烯加入挤压机的量。聚丁烯可以在高分子量级中的各种分子量级中获得，一般需要加热以降低粘度易于输送聚丁烯。如果需要稳定剂添加物可以加入聚丙烯和聚丁烯的混合物。适用的聚丁烯可以是由气相渗透压力测定法测量的总平均分子量(Mn)约为300至3000的聚丁烯。聚丁烯可以通过如包括异丁烯原料的弗瑞德-克莱福特聚合之类的已有技术制备，或者可以从如伊利诺伊州芝加哥的Amoco化学公司之类的供应商处理购买，该公司的聚丁烯的注册商标是Indopol。聚丁烯最好的总平均分子量是约为300至2500。
聚丁烯可以直接加入聚丙烯中或用使原批与一定量的聚丙烯混和的如混和挤压机之类的混和装置、以重量比为聚丙烯的0.2至0.3倍通过加入聚丁烯所制备的原批加入聚丙烯中，以得到所期望的聚丁烯的浓度。一般加入聚丙烯中的聚丁烯重量比约为0.01至0.15，当重量是比低于约0.01的聚丁烯加入聚丙烯中时，在混合物中很少显示出较好的手感和改善的柔软性之类的优点，而当加入的聚丁烯重量比超过约0.15时，少量的聚丁烯可以移至表面，降低了织物的性能。聚丙烯和聚丁烯的混合物中的聚丙烯重量比约为0.99至0.85，最好约为0.99至0.9，聚丁烯重量比约为0.01至0.15，最好约为0.01至0.10。
聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物可以通过用如滚筒之类的混和装置将颗粒或粉末状的聚丙烯树脂与直链低密度聚乙烯混合配制。具有任选的稳定剂添加物的聚丙烯和直链低密度聚乙烯的树脂混合物可以送入聚合物熔体混和装置，如聚丙烯生产厂一般用于制造聚丙烯产品的混和挤压机，而且在约300°F和约500°F之间的温度下混和。虽然聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物可以从聚丙烯重量比约为1.0变化至直链低密度聚乙烯重量比约1.0，但一般来说，在制造用于本发明的所覆盖的自粘合非织造棉网复合材料的自粘合棉网中的聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物中聚丙烯的重量比约为0.99至0.85，最好约为0.98至0.92，而直链低密度聚乙烯的重量比约为0.01至0.92，而直链低密度聚乙烯的重量比约为0.01至0.15，最好约为0.02至0.08。如果低密度聚乙烯的重量比小于0.01，将不能得到由低密度聚乙烯给与的柔软手感性能，而如果重量比大于0.15，不能得到所期望的物理性能，且得到较小的处理窗。
可以用于制造本发明的自粘合、纤维状非织造棉网的直链低密度乙烯可以是具有1%至15%(重量)较高分子量的烯烃共聚单体的任意的乙烯共聚物，烯烃共聚单体如丙烯、n-丁烯-1、n-己烯-1、n-辛烯-1、或4-甲基戊烯-1，共聚反应是在过渡金属调节催化剂下进行的，这种直链低密度聚乙烯可以在液相或气相工艺中制造。直链低密度聚乙烯的密度最好是约0.91至0.94克/立方厘米。
本发明的自粘合、纤维状非织造棉网和由粘合在至少一种从织物、薄膜和非织物材料选出的附加上的本发明非织造棉网组成的复合产品的应用包括卫生行业中的覆盖料、外科仪器的包裹物、外科帽、大褂、病人服、外科用桌布、绝缘服、衣衬和面料、垫料、家具套、枕套及褥罩、幕布、窗帘、衬里、枕套、床单、被褥、睡袋、衬垫、在农业中杂草控制和种子/庄稼覆盖料、建筑行业中的房屋覆盖物、各种接头的覆盖层、包括帐蓬、外衣、油布的再创造织物等。
本发明的自粘合、纤维状非织造棉网可以是一层或互相粘合成多层使用，或与至少一种从织物、薄膜和非织物材料中选出的材料结合使用，以形成复合产品。粘合可以通过热粘合、点模压、针刺或在织造和非织造技术中使用的任何其他合适的粘合工艺完成。辅助层可以是一种或多种相同或不同材料，如织物、纺粘非织造织物、熔吹非织造织物、梳棉网、多孔薄膜、不透水薄膜、金属箔等。粘合参数，如温度、压力、在压辊中的停留时间、每平方英寸上的粘合点或打孔的数量和面积平均值(百分率)，由所用的聚合物料和在制成的产品中最好的特性决定。复合产品的结合具有很均匀基重性能和如一种或多种不同材料的抗拉强度之类的平衡物理性能的本发明的非织造棉网。
另外，由于本发明的非织造棉网具有均匀的基重和改进的物理性能，所以棉网不需进一步加工就可使用，但一般用于生产非织造棉网的工艺，如轧光、压花、单轴和双轴伸张，可以用于本发明的非织造棉网的后处理。
在下面的表1中给出了本发明的非织造棉网与现有技术中自粘合棉网和一般的纺粘棉网的性能的定性比较。
表1非织造棉网的比较性能 本发明 现有技术中自粘合 纺粘法纤维类型 连续的 连续的 连续的平均旦数 ≥1 ≥5 ≥1旦数变化 中等-大 中等-大 小棉网均匀性 很均匀 均匀 不均匀棉网中的纤维粘合 自粘合 自粘合 需要轴向粘合虽然本发明的棉网均匀性显示出接近常用的熔吹棉网的均匀性，但在本发明棉网的基本上连续的纤维和相当高的强度方面与相反的熔吹出的不连续纤维低强度棉度网有很大的不同。
现在再参见图1，它示意地显示用于制造本发明的自粘合、纤维状非织造棉网的系统300。系统300包括一挤压机310，它挤出如热塑性聚合物熔体之类的纤维成形材料，通过送料管和管接头312到达旋转连接器315。如果由挤压机310提供的泵送作用对于所期望的操作条件不是足够精确的，可以在送料管312中设置正移动熔体泵314。电控制可以用于选择挤出物通过送料管312的挤出和移动率。旋转驱动轴316由马达320以控制装置(图中未画出)所选择的速度驱动，而且与旋转模330相连。径向吸气器335围绕旋转模330设置且与空气鼓风机325相连，空气鼓风机325、吸气器335、旋转模330、马达320和挤压机310支承或固定在机架305上。
工作时，纤维通过旋转模330挤出，且靠离心力从旋转模330中射入吸气器335提供的高速气流中。高速空气产生的空气拉力使纤维从旋转模330中拉出，且受到拉伸或拉细。环形的棉网成形板345围绕旋转模330。当旋转模330转动且挤出纤维340时，纤维340打在棉网成形板345上，棉网成形板345用支撑臂348固定在机架305上。纤维340互相接触和与板345接触时自粘合，这样形成管状非织造棉网350。然后管状非织造棉网350用拉辊370和365拉过棉网成形板345和支承在旋转模330下面的压辊360，将织物展成由拉辊365和370卷绕的平的双层复合材料355，并可以以标准型式储放在一个辊(图中未画出)上。
图2是图1中的系统300的侧视图，它示意地显示纤维340从旋转模330中拉出，由来自吸气器335的高速空气拉细，纤维340在棉网成形板345上接触，以形成管状非织造棉网350。管状非织造棉网350由拉辊370和365拉过压辊360，形成平的双层复合材料355。
自粘合非织造棉网可以由上述工艺或卷在展开辊上的产品直接提供。自粘合非织造棉网可以是单层或多层非织造棉网。一般来说，使用双层棉网，这样标称基重为0.2盎司/平方码或更大的自粘合棉网层包括两层自粘合棉网，每层的标称基重为0.1盎司/平方码或更大。双层自粘合棉网提高了构成双层自粘合非织造棉网的单层的极好的均匀基重。自粘合非织造棉网可以进行后处理，如热粘合、点粘合等。一个实施例制造本发明的双层非织造棉网，而且在用棉网形成复合结构前不进行后处理。
用于决定实施报告的性能的试验步骤如下拉力和延伸率-根据ASTM试验方法D-1682，试验试样用于决定抗拉伸强度和延伸率，抓样抗拉强度可以在1英寸宽的织物试样上在机器的纵向或横向上测量且以磅为单位记录，希望有高的抗拉强度。
延伸率也可以机纵向和横向上测量，且以%为单位记录。希望有较低的延伸率。
梯形撕破强度-梯形撕破强度由ASTM试验方法D-1117.14决定，且可以在机器纵向和模向上测量，并以磅为单位记录。希望有高的梯形撕破强度。
纤维旦数-纤维直径通过在有合适放大率的显微镜下将纤维试样与标称标线相比较而决定，从已知的聚合物密度，可以计算出纤维旦数。
基重-试验试样的基重由ASTM试验方法D3776方案C决定。
基重均匀指数-基重均匀指数决定于从非织造棉网上割下许多单位面积和更大面积的试样的非织造棉网。切割的方法可以用剪刀或用加工很均匀的非织造棉网单位面积试样的模具切出单位面积材料。单位面积试样的形状可以是方形的、圆形的、菱形的或任何其他合适的形状。单位面积为1平方英寸，试样的数量对试样重量足以给出置信度为0.95的区间，一般来说，试样的数量约为40至80。从同样的非织造棉网上，切下等量的更大面积试样且称一下重量。更大的试样用合适的装置得到，试样的面积比单位面积试样大N倍，其中N约为12至18。对于单位面积试样和更大面积试样，用基重均匀指数比计算平均基重，基重均匀指数比决定于除以更大面积的平均基重的单位面积的平均基重，具有用大于10%的标准偏差决定的单位面积和/或面积平均基重的材料不考虑具有这里所定义的均匀基重。
下面的例子进一步说明本发明，然而应该理解这些例子仅仅是为说明本发明，而并不限制本发明的范围。
例1标称熔体流速为35克/10分的聚丙烯树脂以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接器、转轴的通道和模子和喷丝头的各系统，到达与图1所示的装置一样的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 450区域-2 500区域-3 580管接头 600旋转连接器 425模子 425压力，磅/平方英寸 200-400模子转速，转/分 2500空气猝冷压力，以英寸水柱表示 52挤出率，磅/小时/孔 0.63双层平织物产品基重，盎司/平方码 1.0例2
包括棉网厚度、对于1英寸和4英寸方形试样的棉网基重、在机器纵向和横向上的抗拉强度的物理性能决定于例1中基重为1盎司/平方码非织造棉网和市场上买得到的、标记为Wayn-Tex Elite的基重为1盎司/平方码的纺粘聚丙烯织物。
对于厚度和基重试验的试验试样的数量是60，而对于拉伸试验是20，所测量的性能值在确信度为0.95的区间下是有意义的，所测量的性能列入下面的表2中。
标称均匀基重为1.0盎司/平方码的自粘合聚丙烯非织造棉网用上述方法制备，而且纤维旦数、1英寸×1英寸和4英寸×4英寸试样的基重、机器横向和机器纵向抗拉强度决定于该自粘合非织造棉网和标称基重为1.0盎司/平方码的纺粘材料，如Kimberly-Clark's Accord(比较物A)、James River's Celestra(比较物B)和Wayn-Tex's Elite(比较物C)。这些性能综合在下面的表3-7中。
表2例1与纺粘织物的物理性能比较性能 例1 比较物纺粘织物厚度，mils试样数量 60 60平均厚度 11.04 11.01变化率 1.50075 2.35100标准偏差 1.22505 1.53357范围 6 7基重试样数量 60 60
试验试样类型 1英寸正方形 1英寸正方形重量，克平均值 0.02122 0.02417变化率 1.9578×10-62.1278×10-5标准偏差 1.3992×10-34.6129×10-3范围 5.3×10-30.023基重，盎司/平方码 0.9692 1.1039试样数量 60 60试验试样类型 4英寸正方形 4英寸正方形重量，克平均值 0.3370 0.3601变化率 2.6348×10-42.6188×10-3标准偏差 1.6232×10-20.05118范围 0.068 0.2352基重，盎司/平方码 0.9620 1.0280基重均匀指数 1.0075 1.074抗拉强度试样数量 20 20抓样抗拉强度(机器纵向)，磅平均值 6.1547 5.5102变化率 0.6790 2.7978标准偏差 0.8240 1.6727范围 2.829 6.615试样数量 20 20
抓样抗拉强度(机器横向)，磅平均值 4.5299 3.2697变化率 0.03326 0.7989标准偏差 0.1824 0.8937范围 0.656 2.888
例3标称熔体流速35克/10分的聚丙烯树脂以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接器、转轴的通道和模子和喷丝头的各系统，到达图1所示的和上述的装置中的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 450区域-2 500区域-3 580管接头 600旋转连接器 425模子 425螺杆转速，转/分 35压力，磅/平方英寸 600旋转模条件模子转速，转/分 2500挤出率，磅/小时/孔 0.54空气猝冷条件空气猝冷压力，用英寸水柱表示 52在吸气器出口处空气猝冷速度，英尺/分 24000产品物理特性纤维旦数(平均值) 2.8基重，盎司/平方码 2.0
抓样抗拉强度(机器纵向)，磅 53.9(机器横向)，磅 34.6延伸率(机器纵向)，% 144(机器横向)，% 118梯形撕破强度(机器纵向)，磅 25.0(机器横向)，磅 14.9例4标称熔体流速为35克/10分的聚丙烯树脂以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接器、转轴的通道和模子和喷丝头的各系统，到达图1所示的和上述的装置中的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 450区域-2 500区域-3 580管接头 600旋转连接器 425模子 425螺杆转速，转/分 25压力，磅/平方英寸 500旋转模条件模子转速，转/分 2700挤出率，磅/小时/孔 0.42
空气猝冷条件空气猝冷压力，用英寸水柱表示 52在吸气器出口处空气猝冷速度，英尺/分 24000产品物理特性纤维旦数(平均值) 1.8基重，盎司/平方码 2.0抓样抗拉强度(机器纵向)，磅 29.4(机器横向)，磅 29.9延伸率(机器纵向)，% 143(机器横向)，% 83梯形撕破强度(机器纵向)，磅 14.7(机器横向)，磅 16.7比较例标称熔体流速为35克/10分的聚丙烯树脂以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接器、转轴的通道和模子和喷丝头的各系统，到达图1所示的和上述的装置中的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 450区域-2 500区域-3 580管接头 600旋转连接器 425模子 425
螺杆转速，转/分 70压力，磅/平方英寸 800旋转模条件模子转速，转/分 2400挤出率，磅/小时/孔 1.2空气猝冷条件空气猝冷压力，用英寸水柱表示 NM在吸气器出口处空气猝冷速度，英尺/分 11500产品物理特性纤维旦数(平均值) 6.0基重，盎司/平方码 2.0抓样抗拉强度(机器纵向)，磅 18.5(机器横向)，磅 23.0延伸率(机器纵向)，% 170(机器横向)，% 250梯形撕破强度(机器纵向)，磅 10.0(机器横向)，磅 14.0NM 没有测量例5由聚丙烯和聚丁烯的混合物制备的自粘合非织造棉网93%(重量)的、标称熔体流速为38克/10分的聚丙烯和7%(重量)的、标称平均分子量为1290的聚丁烯的混合物在Werner &PfleidererZ SK-57双螺杆挤压机和Luwa齿轮泵精整作业线(finishing line)上熔融混合。所得到的产品以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接器、转轴的通道和模子和喷丝头的各系统，到达图1所示的和上述的装置中的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 435区域-2 450区域-3 570管接头 570旋转连接器 550模子 450螺杆转速，转/分 50压力，磅/平方英寸 800旋转模条件模子转速，转/分 2100挤出率，磅/小时/孔 0.78产品物理特性纤维旦数(平均值) 3-4基重，盎司/平方码 1.25抓样抗拉强度(机器纵向)，磅 13.4(机器横向)，磅 9.0延伸率(机器纵向)，% 150(机器横向)，% 320
梯形撕破强度(机器纵向)，磅 7.5(机器横向)，磅 5.8例6由聚丙烯和直链低密度聚乙烯的混合物制备的自粘合非织造棉网95%(重量)的、标称熔体流速为38克/10分的聚丙烯和5%(重量)的、标称密度为0.94克/立方厘米的直链低密度聚乙烯的混合物在Davis标准单螺杆挤压机中熔融混合，所得到的产品以恒定的挤出率挤入且流过旋转连接头、转轴的通道和模子和喷丝的各系统，到达图1所示的和上述的装置中的环形板。
工艺条件是挤压条件温度，°F 区域-1 490区域-2 540区域-3 605管接头 605旋转连接器 550模子 450螺杆转速，转/分 40压力，磅/平方英寸 1000旋转模条件模子转速，转/分 2100挤出率，磅/小时/孔 0.65空气猝冷条件空气猝冷压力，用时英寸柱表示 55产品物理特性基重，盎司/平方码 0.权利要求
1.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有1.0±0.05的基重均匀指数且与至少一层从由机织织物、非织造织物、熔吹织物、纺粘织物、梳棉网、薄膜和非织物材料组成的组中选出的材料粘合。
2.如权利要求1所述的复合产品，其特征在于，所述基重均匀指数为1.0±0.03。
3.如权利要求1所述的复合产品，其特征在于，所述聚合纤维的旦数约为0.5至20。
4.如权利要求1所述的复合产品，其特征在于，所述聚合纤维的平均旦数约为1到7。
5.如权利要求1所述的复合产品，其特征在于，所述非织造棉网层与所述材料层热粘合。
6.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重和1.0±0.05的基重均匀指数，且与至少一层熔吹非织造物粘合。
7.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重和1.0±0.05的基重均匀指数且与至少一层非织造织物粘合。
8.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重和1.0±0.05的基重均匀指数且与至少一层机织织物粘合。
9.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重和1.0±0.05的基重均匀指数且与至少一层梳棉网粘合。
10.一种复合产品，它包括至少一层由许多基本上无规律排列的、基本上连续的聚合纤维组成的均匀基重的自粘合、纤维状非织造棉网，其特征在于，所述棉网具有约0.1盎司/平方码或更大的基重和1.0±0.05的基重均匀指数且与至少一层多孔薄膜或不透水薄膜粘合。
全文摘要
一种自粘合、纤维状非织造棉网，它具有约0.1盎司/平方码或更大的均匀基重和改进的物理性能；一种制造该非织造棉网和包括该非织造棉网的、用于如卫生、保健和农业等方面应用的复合织物的方法。
文档编号B32B5/26GK1050749SQ9010808
公开日1991年4月17日 申请日期1990年9月25日 优先权日1989年9月25日
发明者杰拉尔丁·马哈尼·伊顿, 彼得·沃尔特·帕斯卡维基, 沃尔特·哈里斯·斯托弗, 詹姆斯·莱恩·哈里斯, 拉里·杜普里·卡特 申请人:阿莫科公司