專利名稱：生產(chǎn)膠乳粘合無紡織物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)膠乳粘合無紡織物的組合物和方法。此織物可以用多種方法固結(jié)，包括膠乳粘合氣流成網(wǎng)和多重粘合氣流成網(wǎng)法，然后可以將其轉(zhuǎn)變用于生產(chǎn)卷煙濾嘴。
背景技術(shù)：
無紡織物包括用傳統(tǒng)紡織技術(shù)以外的方法固結(jié)的長絲或纖維，并可以廣泛用于需要各種性能的應(yīng)用中。通常，無紡織物不同于傳統(tǒng)紡織品，其中無紡織物不依靠紗線交織而內(nèi)聚，傳統(tǒng)紡織品卻要如此。無紡織物包括可以是天然的、人造的或來源于礦物，或者它們的混合物的纖維或長絲。纖維或長絲可以隨機地或以特定方向定向地沉積為一個網(wǎng)。該網(wǎng)在第一次鋪放時一般具有很小的或沒有強度，必須用外部機械的、熱的或化學(xué)的手段使其固結(jié)。因此，通過纖維和長絲的外部固結(jié)作用獲得了無紡織物的結(jié)構(gòu)完整性。
典型地通過多種工序形成非織網(wǎng)。一種常用來形成無紡織物網(wǎng)所使用的方法是膠乳粘合氣流成網(wǎng)法。在膠乳粘合氣流成網(wǎng)法中，通過氣流將通常長度較短的纖維喂入一個成型頭。纖維沿著氣流行進直到抵達一個移動的金屬絲，并鋪放在其上以形成一個隨機取向的網(wǎng)?？梢栽诖朔椒ㄖ惺褂枚喾N不同類型的纖維，然而優(yōu)選短纖漿纖維(典型的是源自處理過或未處理過漿料的3-12mm長度的纖維)。膠乳粘合氣流成網(wǎng)法提供了快的生產(chǎn)速度并生產(chǎn)出用在吸收產(chǎn)品和過濾器/過濾裝置中的無紡織物。一種膠乳粘合氣流成網(wǎng)法的變體是多重粘合氣流成網(wǎng)法，其中用低熔點合成纖維固結(jié)纖維素纖維，在網(wǎng)的任一面具有少量粘合劑的以控制粉塵。形成無紡織物網(wǎng)的第三種方法是干鋪梳理法。干鋪梳理法是一種機械過程，其中將大捆纖維摻混然后用梳理機梳理成網(wǎng)。為了達到纏結(jié)，干鋪法對長的、卷曲的合成纖維有利。
另一個形成無紡織物網(wǎng)的方法是濕鋪法。在濕鋪法中，一種水和纖維的稀釋漿液沉積在一個移動金屬絲篩網(wǎng)上，并系統(tǒng)地脫水以形成基質(zhì)網(wǎng)。濕鋪法可以使用很寬范圍的纖維類型。紡鋪法通過從噴絲頭擠出熔融的聚合物顆粒來生產(chǎn)織網(wǎng)。長絲被冷卻并被沉積在一個移動傳送機上以形成網(wǎng)。其他的網(wǎng)形成方法包括熔噴法，其中將熱塑性聚合物顆粒擠入一個高速氣流，凝固并打斷成纖維狀網(wǎng)，還有閃蒸紡法，其中將聚合物溶解在一種溶劑中，并噴入一個收集容器。聚合物/溶劑混合物經(jīng)過噴絲頭減壓，然后溶劑被閃蒸出來而離開纖維網(wǎng)格。用紡鋪法生產(chǎn)的網(wǎng)具有某種有限的結(jié)構(gòu)整體性，但通常沒有足夠的固結(jié)作用以生產(chǎn)可用織物。
典型地，干鋪網(wǎng)，包括氣流成網(wǎng)和梳理的，以及濕鋪網(wǎng)在它們的未固結(jié)形態(tài)下都幾乎沒有強度，它們需要外部化學(xué)的、熱的或機械的固結(jié)作用以提供強度。本發(fā)明的方法和粘結(jié)劑主要用在化學(xué)固結(jié)過程中。在化學(xué)固結(jié)過程中，將液態(tài)基粘合劑施用在網(wǎng)上。該粘合劑典型地為一種乳液，其通過一種或多種單體的乳液聚合制得，所述單體用水基表面活性劑、膠體或二者穩(wěn)定。在實踐中，加入水溶性引發(fā)劑并聚合單體以生產(chǎn)出在水中的固體顆粒分散體。此過程放熱，在反應(yīng)過程中水使得熱量轉(zhuǎn)移并為聚合物提供了一個可接受的載體。除了提供固結(jié)作用，粘合劑還給予網(wǎng)很多其他不同的性質(zhì)。例如，粘合劑可以在網(wǎng)上添加功能性，如抗菌性，其還可以添加諸如耐久性、柔軟度或硬度以及顏色/不透明性的性能。
可以用不同的方法將粘合劑施用到網(wǎng)上。一個施用的方法是空氣噴涂粘結(jié)法，其中粘合劑從一個密封加壓容器通過噴桿喂入噴嘴，噴嘴在網(wǎng)上方將粘合劑霧化以提供纖維上的均勻分布。氣流成網(wǎng)空氣噴涂粘合法替換了網(wǎng)經(jīng)過噴嘴和干燥/固化爐的步驟。對于氣流成網(wǎng)空氣噴涂粘結(jié)而言，典型地將粘合劑稀釋到非揮發(fā)含量10至約35％之間以實現(xiàn)滿意的霧化作用。無紡織物可以用于制造卷煙濾嘴。這樣的制造通常高速進行，粘合劑必須不包括被生產(chǎn)者國家的規(guī)章要求所禁止的成分。傳統(tǒng)上，醋酸纖維素酯纖維已經(jīng)被用作卷煙濾嘴，然而，這些纖維不總能符合所有的規(guī)章要求。另外，醋酸纖維素酯纖維在轉(zhuǎn)變期間產(chǎn)生可吸入粉塵，粉塵可以潛在地給生產(chǎn)者帶來健康和安全問題。最后，通常不認為醋酸纖維素酯纖維對最終使用提供足夠的回彈力。
由于這些原因，提供一種粘合劑組合物和此粘合劑組合物在無紡織物制造中的施用方法將非常有利，此無紡織物將減少或消除非織材料在制造卷煙濾嘴的現(xiàn)有過程中存在的缺陷。特別地，提供一種聚合物粘合劑和施用此粘合劑的方法以固結(jié)纖維素短纖漿纖維是有利的，其中聚合物粘合劑包括為很多國家的管理機構(gòu)所允許的用于卷煙濾嘴的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種水基聚合物粘合劑，其對于由固結(jié)纖維素纖維制造的無紡織物特別有用。此聚合物粘合劑包括一種或多種聚合物，因此被限定為是均聚物或共聚物之一，而且用一種或多種高分子量保護膠體穩(wěn)定。在多數(shù)國家規(guī)章要求下，聚合物和穩(wěn)定劑用于卷煙濾嘴是應(yīng)該被接受的。雖然該粘合劑可以用在多種方法所制造的未固結(jié)無紡織物網(wǎng)上，但是該粘合劑對于由膠乳粘合氣流成網(wǎng)和多重粘合氣流成網(wǎng)法制造的網(wǎng)特別有用，還特別用作卷煙濾嘴材料。
具體實施例方式
本發(fā)明公開了一種水基聚合物粘合劑，其以乳液聚合物形式施用于纖維、長絲和其他填充材料以將它們固結(jié)為無紡織物，且特別用作卷煙濾嘴的纖維。粘合劑由分散在水中的合成聚合物顆粒形成。分散體可以由多種本領(lǐng)域公知的手段形成，包括乳液聚合、反乳液聚合、懸浮聚合以及用膠體穩(wěn)定劑、表明活性劑或二者穩(wěn)定在水中的顆粒分散體，其中膠體是優(yōu)選的種類?？梢允褂贸Ｒ?guī)的間歇式、半間歇式或半連續(xù)式聚合步驟。通常，單體在一種存在引發(fā)劑的體系和至少一種穩(wěn)定劑的水性介質(zhì)中聚合以形成乳液聚合物粘合劑，穩(wěn)定劑如高分子量保護膠體。經(jīng)常使用一種過渡金屬如鐵鹽以控制聚合過程期間自由基的生成。
粘合劑聚合物可以是共聚物或均聚物之一。在此，共聚物是由兩種或更多種不同單體形成的聚合物，其可以具有無規(guī)、嵌段、遞變嵌段或其他已知的構(gòu)型，這與僅僅含有一種單體的均聚物形成對照。本發(fā)明使用的單體包括乙烯、醋酸乙烯酯和含有至多C18鏈長的脂族羧酸乙烯酯。組合物可以由單體聚合產(chǎn)生，單體包括醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯/乙烯共聚物以及醋酸乙烯酯與最高C18鏈長的長鏈飽和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物，如醋酸乙烯酯/veova共聚物。組合物的例子包括由100％醋酸乙烯酯構(gòu)成的醋酸乙烯酯均聚物、以醋酸乙烯酯對乙烯的比例為(99到65)比(1到35)的醋酸乙烯酯與乙烯的共聚物、以比例為醋酸乙烯酯(99到70)和veova(1到30)的醋酸乙烯酯與veova的共聚物。優(yōu)選這些聚合組合物因為它們被很多國家的管理機構(gòu)許可而使用在諸如卷煙濾嘴的項目中。最優(yōu)選醋酸乙烯酯/乙烯共聚物用于固結(jié)制造卷煙濾嘴的短纖漿網(wǎng)的粘合劑中。
高分子量保護膠體穩(wěn)定體系用于一種單體或多種單體的聯(lián)結(jié)。優(yōu)選的高分子量保護膠體包括聚乙烯醇、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的鈉、鉀和鎂鹽、糊精、阿拉伯樹膠以及它們的混合物。優(yōu)選這些高分子量保護膠體因為它們被很多國家的管理機構(gòu)許可而使用在諸如卷煙濾嘴的項目中。優(yōu)選聚乙烯醇用于穩(wěn)定粘合劑，粘合劑用于固結(jié)制造在卷煙濾嘴中所用的無紡織物的短纖漿。穩(wěn)定體系優(yōu)選范圍是每百份單體約1到約15份。應(yīng)該注意到低分子量乳化劑即表面活性劑不被很多國家的管理機構(gòu)許可而使用在卷煙濾嘴中。任選粘合劑還可以含有某些類型的防腐劑，只要被認可其可以與食物接觸，粘合劑還應(yīng)該遵守規(guī)章的要求，例如US Food and Drug Agency的規(guī)定175.105/176.170/176.180以及GermanTobacco Ordinance(德國煙草條例)。
用上述單體和穩(wěn)定體系形成的粘合劑乳液具有的固體含量范圍是約35到約60％，最優(yōu)選范圍是約45到約55％。如果需要，乳液可以進一步用水稀釋。粘合劑的Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)范圍是約-40□到約+40□，優(yōu)選范圍是約-20□到約35□。粘合劑被施用在纖維、長絲和網(wǎng)的其他填充材料中，從而生產(chǎn)出纖維/填料干重范圍是約70到約98重量份到粘合劑干重范圍是約30到約2重量份的無紡織物，用膠乳粘合氣流成網(wǎng)和多重粘合氣流成網(wǎng)的構(gòu)造所說明。
用作卷煙濾嘴的膠乳粘合氣流成網(wǎng)織物的物理性質(zhì)典型例子如下所述基礎(chǔ)重量(每平方米克數(shù))在約40到約70gsm范圍內(nèi)，優(yōu)選重量在約50到約60gsm范圍內(nèi)。
毫米級厚度在約0.7到約1.5范圍內(nèi)，其中厚度優(yōu)選在約0.8到約1.3mm范圍內(nèi)。
在每分鐘100毫米的張力計間隔速度下，軸向(MD)干強度每5cm的牛頓值在約5到約25N/5cm范圍內(nèi)，優(yōu)選干強度在約10到約20N/5cm范圍內(nèi)。
雖然不打算以任何方式限定，本發(fā)明可以可以通過參考下列實施例更好地理解。
實施例 用氣流成網(wǎng)法形成纖維素短纖漿纖維的六種網(wǎng)。這些網(wǎng)各自用本發(fā)明所述聚合物粘合劑固結(jié)。結(jié)果列于表1。
表1.膠乳粘合氣流成網(wǎng)無紡織物——固結(jié)后詳細構(gòu)造

*全部是膠體穩(wěn)定的VA＝醋酸乙烯酯E＝乙烯如表1所示，施用比率約12到約18(干重)的粘合劑與比率88到82(干重)的纖維來形成網(wǎng)，此應(yīng)用帶來了對于轉(zhuǎn)換目的而言具有可接受的抗張強度和伸長百分率的無紡織物。而且，除了標注**的粘合劑/結(jié)構(gòu)以外，所有的構(gòu)造都帶來了在轉(zhuǎn)換期間不產(chǎn)生任何粉塵的無紡織物。這與轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生粉塵的已知醋酸纖維素酯纖維形成了對照。標注**的粘合劑/結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換期間僅產(chǎn)生少量粉塵。
在不離開本發(fā)明的精神和范圍下，可以對本發(fā)明作出很多修改和變化，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。這里描述的這些具體實施方式
僅作為實施例而被提出，僅按照所附權(quán)利要求連同其全部等同物的范圍而將本發(fā)明限制在這些權(quán)利要求所要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用在卷煙濾嘴中的無紡織物制造方法，包括以下步驟通過膠乳粘合氣流成網(wǎng)法或多重粘合氣流成網(wǎng)法形成纖維和任選其他填料成分網(wǎng)，和用包括一種或多種聚合物組合物以及一種或多種穩(wěn)定劑的水基聚合物粘合劑涂覆該網(wǎng)，其中無紡織物包括干重約30到約2重量份的粘合劑與干重約70到約98重量份的纖維及其他填料成分，其中粘合劑、纖維和填料成分可被接受用在卷煙濾嘴應(yīng)用中。
2.權(quán)利要求1所述方法，其中纖維包括短纖漿纖維。
3.權(quán)利要求1所述方法，其中粘合劑包括的一種或多種選自下列的聚合組合物醋酸乙烯酯均聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯與至多C18鏈長的長鏈飽和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯/veova共聚物以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求3所述方法，其中一種或多種由單體聚合得到的聚合物的單體選自乙烯、醋酸乙烯酯、至多C18鏈長的脂族羧酸的乙烯酯以及它們的混合物。
5.權(quán)利要求1所述方法，其中一種或多種穩(wěn)定劑是高分子量保護膠體。
6.權(quán)利要求5所述方法，其中高分子量保護膠體選自聚乙烯醇、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的鈉、鉀和鎂鹽、糊精、阿拉伯樹膠以及它們的混合物。
7.權(quán)利要求1的方法制造的用在卷煙濾嘴中的無紡織物。
8.在卷煙濾嘴中應(yīng)用的固結(jié)無紡織物網(wǎng)的聚合物粘合劑組合物，所述組合物包括一種或多種聚合物組合物和一種或多種高分子量保護膠體，其中由單體聚合的聚合物的單體選自乙烯、醋酸乙烯酯和至多C18鏈長的脂族羧酸的乙烯酯。
9.權(quán)利要求8所述聚合物粘合劑組合物，其中一種或多種高分子量保護膠體選自聚乙烯醇、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的鈉、鉀和鎂鹽、糊精、阿拉伯樹膠以及它們的混合物。
10.權(quán)利要求8所述聚合物粘合劑組合物，其中聚合物組合物選自醋酸乙烯酯均聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯與至多C18鏈長的長鏈飽和脂族羧酸的乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯/veova共聚物以及它們的混合物。
11.用在卷煙濾嘴中的包括權(quán)利要求8的聚合物粘合劑組合物的無紡織物。
全文摘要
一種用于固結(jié)纖維素纖維制的無紡織物的水基聚合物粘合劑。該聚合物粘合劑包括一種或多種聚合物組合物并用一種或多種高分子量保護膠體穩(wěn)定。雖然該粘合劑可以使用在多種方法制造的未固結(jié)無紡織物網(wǎng)上，但是該粘合劑對于在由膠乳粘合氣流成網(wǎng)法或多重粘合氣流成網(wǎng)法制造的網(wǎng)上的應(yīng)用特別有用。轉(zhuǎn)換中的固結(jié)織物作為醋酸纖維素酯纖維的替代物可被接受用在卷煙濾嘴中。
文檔編號D04H1/64GK1625987SQ20041010472
公開日2005年6月15日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者P·斯科特, R·克盧格 申請人:國家淀粉及化學(xué)投資控股公司