专利名称：含浆纤维和长亲水植物纤维的混合物的非织造材料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及水力缠结湿法成网或生泡纤维网生产的非织造材料。
水力缠结或射流喷网成布技术在20世纪70年代引进，见例如加拿大专利CA841938。该方法包括用湿法成网或者用干法成网，制成纤维网，然后使这些纤维缠结，即通过在高压下使用非常细的喷水嘴而使之互相缠结在一起。许多行喷射水嘴指向由移动丝网(网状物)支撑的纤维网上。然后干燥缠结网。材料中所用的纤维可以由合成的或再生短纤维组成，例如，聚酯、聚酰胺、聚丙烯，人造纤维或其类似物，由浆纤维或由浆纤维与短纤维的混合物构成。射流喷网成布材料可以以合理的成本高质量地生产，表现出良好的吸收性。它们尤其可用作擦布或清洁布，用于家庭或工业上，作为保健用一次性材料，等等。
欧洲专利EP-A-0483816号描述了以100％的浆纤维为主的湿法成网水力缠结材料的生产。含100％浆纤维的水力缠结非织造材料对于某些使用的场合可能没有足够的强度，象在湿的状态下材料受到高负荷的场合。
为了获得高的材料强度，要求混入比浆纤维更长的纤维。因此，如前文所述，普遍的作法是混入一定比例的合成或再生短纤维。所用的合成纤维主要从来源于石油或天然气的原料制取。以合成纤维为主的非织造废弃物的燃烧或生物降解成为所谓“温室效应”的成因之一，因为化石碳以二氧化碳的形式释放出来。从这个方面看，利用植物纤维代替合成纤维作非织造产品的优点在于在燃烧或生物降解含植物纤维和/或浆纤维的材料时不会释放出化石碳。
亲水的纤维素长纤维难于湿法成网，因为其湿弯曲劲度低，并且由于其植绒倾向使材料的纤维构成不均匀。如果以水力缠结作为结合的方法，不均匀纤维构成的问题还要增加。
依据WO91/08333号专利，疏水的植物纤维能够湿法成网并且用水力缠结法结合，制造出亲水非织造材料。对于这种情形，在湿法成网过程中疏水纤维保持了其大部分的弯曲劲度，从而能够有相对均匀的纤维构成。
本发明的目的是获得以天然纤维为基础的水力缠结的非织造材料，这种材料表现出良好的吸收特性和其它高质地性能。依据本发明这个目的已经由含有短植物纤维，特别是浆纤维与长亲水植物纤维混合物的材料达到了，其中纤维的主要成分具有至少10毫米的纤维长度，而长植物纤维的比例至少为1％重量，并且纤维是在有分散剂存在的条件下混合的，该分散剂能够使纤维构成均匀，以湿法成网或生泡纤维成网法加工，它们使用具有足够能量的水力缠结法形成密实的吸收材料。
本发明亦涉及生产上述非织造材料的方法。
用于非织造材料的纤维原材料，其构成一部分为短植物纤维，特别是浆纤维，但也可以来自是北非茅草、虉草和稻草等的纤维，而在这种纤维中的大部分，即占50％重量以上的是纤维长度少于5毫米的纤维，而另一部分是长亲水植物纤维，该纤维大部分的纤维长度至少为10毫米。长植物纤维可以由任何叶纤维、韧皮纤维和籽纤维类型的纤维构成，它们都是亲水性的，并且该纤维的主要部分，即占重量50％以上的是10毫米或更长。
叶纤维的例子有焦麻、菠萝和新西兰麻；韧皮纤维的例子有亚麻、大麻和苎麻；而籽纤维的例子为棉花、木棉和马利筋。长植物纤维优选由初级原纤，即单个的(剥离的)分离开的纤维构成。籽纤维天然处于初级原纤的状态，而叶和韧皮纤维首先必须剥离以便得到初级原纤。
本发明的纤维网是含有浆纤维和长亲水植物纤维的混合物在有分散剂的条件下以湿法成网或生泡成网法制成的纤维网。分散剂既可以以所谓“纤维处理剂”(“fiber finish”)的形式直接加入到长植物纤维中，也可以在湿法成网或生泡成网法过程中加入到水系统中。加入合适的分散剂能够使长植物纤维容易很好地构成，否则就很难。不加入合适的分散剂，纤维的构成成会变得非常不均匀，无法获得良好的缠结效果。分散剂可以有许多种不同的类型，它们都对所用的浆/植物纤维混合物有良好的分散效力。对于多种植物纤维(例如亚麻和苎麻)作用很好的分散剂的例子是75％的双(水生牛脂烷基)二甲基氯化铵(bis(hydrogeneratedtallowalkyl)dimethyl ammonium chloride)与25％的丙二醇的混合物。加入量应该在0.01至0.1％重量之内。
在生泡加工过程中，纤维分散在含有生泡表面活性剂和水的泡沫液中，然后纤维分散液在一丝网(网状物)上依与湿法成网相同的方式脱水。
这样制成的纤维网再经受具有一定能量的水力缠结法处理，能量输入的范围优选为200至800Kwh/ton(千瓦时/吨)。水力缠结法使用传统的技术进行，并使用由机械制造商提供的设备。
经水力缠结处理后，材料被压轧和干燥并卷在辊子上。制备好的材料用已知的方法转变成适当的规格并被包装。
依据本发明生产的材料具有足够好的强度特性，能够作为擦净材料应用于甚至在湿的状态下还要求比较高的强度的场合。该材料的强度通过下述方法还能够再改进通过浸渍、喷涂、涂覆或通过其它适当的操作方法加入适当的粘合剂或湿强度增强剂。该材料主要是作为一种擦净材料用于家庭，或者供大的用户，例如车间、工厂、医院或其它公共机构。
实施例制出并测试了几种不同的材料，它们具有不同的纤维组成，对比例是市场上的以其相应的方式制造的清洁布。在所有示例中，浆纤维都是由漂白的化学软木浆构成。合成纤维分别由1.7分特×12mm的聚酯和聚丙烯构成。所用的植物纤维是苎麻纤维，在剥离后切成最长12mm的小段。在这个示例中，在制成材料期间还使用了一种阳离子表面活性剂作为分散剂。纤维网以湿法成网制造，然后以能量输入范围在265至600Kwh/ton之间的水力缠结法处理，轻压之后以流通空气干燥之。这些材料的性质列于表1中。
表1商用 试验 试验干燥布 材料1#材料2#依本发明的材料制造技术 湿法成网法 湿法成网法湿法成网法湿法成网法分散剂 阳离子表面活性剂％浆纤维 60 505050％聚酯1.7分特12mm 22 50- -％聚丙烯1.7分特12mm18 - 50-％苎麻12mm(植物纤维) -- - 50缠结能量Kwh/吨 600 554 590 265压力 轻 轻轻轻干燥 流通空气 流通空气 流通空气 流通空气130℃130℃ 130℃ 130℃基重克/m280 93.2 87.5 94.3厚度μm420 444 532 395干抗拉强度MD，N/m 1400 4001 1838 1158干抗拉强度CD，N/m 650 1665 1194 469延伸率MD，％ 30 447227延伸率CD，％ 60 76115 57湿抗拉强度MD，N/m 660 580 680 790湿抗拉强度CD，N/m 320 191 249 2861)可从市场上获得的分散剂2)漂白的化学软木浆3)市场上卖的聚酯纤维，用于湿法成网法制无纺材料4)市场上卖的聚丙烯纤维，用于湿法成网法制无纺材料5)苎麻纤维，在剥离后切成最大长度12mm的小段这些结果表明，依据本发明的这些材料含有50％的苎麻纤维代替50％的合成纤维，在干燥状态强度较低，但其湿强度却与合成纤维材料的近似，在某些情况下，比它还高。由此可以清楚地看出，完全有可能全部以天然纤维为基础生产出高质量的湿法成网射流成布材料。
权利要求
1.以湿法成网或生泡成网的纤维网经水力缠结制造的非织造材料，其特征在于，该材料含有短植物纤维，特别是浆纤维，和长亲水植物纤维的混合物，前者大部分为纤维长度小于5毫米的纤维，后者大部分为纤维长度至少10毫米的纤维，而长纤维的比例至少为纤维重量的1％(重量)，且纤维在有分散剂存在的条件下混合，该分散剂能够使湿法成网或生泡成网的纤维网的纤维构成均匀，该纤维网经具有足够能量的水力缠结而形成密实的吸收材料。
2.按照权利要求1的非织造材料，其特征在于，长亲水植物纤维由叶纤维，例如焦麻、菠萝、新西兰麻；韧皮纤维，例如亚麻、大麻和苎麻；或籽纤维，例如棉花，木棉或马利筋构成。
3.按照权利要求1或2的非织造材料，其特征在于，长亲水植物纤维的比例为5％～80％(重量)，而优选为20至60％(重量)。
4.按照前述一或多项权利要求的非织造材料，其特征在于，该材料含有湿强度增强剂或粘合剂。
5.按照前述一或多项权利要求的非织造材料，其特征在于，湿强度增强剂或药品的比例在0.1％～10％(重量)之间，优选在1～5％(重量)之间。
6.生产权利要求1的非织造材料的方法，其特征在于，用湿法成网或生泡成网法形成纤维网，上述纤维网含有1～99％(重量)的浆纤维或其它可替换的植物纤维(以全部的纤维重量计算)，而该纤维的主要部分的纤维长度小于5mm，以及含有1～99％(重量)的长亲水植物纤维(以全部纤维重量计算)，而该纤维的主要部分的纤维长度至少为10毫米，使用一种分散剂，它能使纤维构成均匀，并且以水力缠结法使纤维网缠结和随后干燥该材料而形成缠结纤维的密实的吸收材料。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，与水力缠结法连用地以喷涂、浸渍、涂覆或类似的方法往该材料中加入一种湿强度增强剂或粘合剂。
全文摘要
以湿法成网或生泡成网的纤维网经水力缠结制造的非织造材料。该材料包括短纤维，特别是浆纤维，和大部分的纤维长度至少为10mm的长亲水植物纤维的混合物，而长纤维的份额至少为纤维重的1％。这些纤维在能使纤维构成均匀的分散剂存在的条件下混合，用湿法成网或生泡成网形成纤维网，以足够能量的水力缠结法形成密实的吸收材料。
文档编号D21F11/00GK1133914SQ9512028
公开日1996年10月23日 申请日期1995年10月23日 优先权日1994年10月24日
发明者U·霍尔姆, E·米尔丁 申请人:莫恩里克公司