專利名稱：熔噴纖網(wǎng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熔噴纖維的纖網(wǎng)以及包括熔噴纖維的纖網(wǎng)的復合非織造布材料。更具體地說，本發(fā)明涉及包括多組分纖維的熔噴纖網(wǎng)，其中纖維的一種組分由聚合物共混物構成。
背景技術：
熱塑性樹脂多年來被用于擠出成形為纖維。這些樹脂包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺和聚氨酯。擠出的纖維被制成各種各樣的非織造布，包括諸如紡粘-熔噴-紡粘(“SMS”)復合片材之類的復合層合物。在SMS復合材料中，外層是紡粘纖維層，給整個復合材料貢獻強度，而芯層是熔噴纖網(wǎng)層，提供阻隔性能。
美國專利5,616,408公開一種SMS復合布，其中熔噴纖維由聚乙烯與聚乙烯加工穩(wěn)定化組分的共混物構成。該穩(wěn)定化組分加入到聚乙烯中，能夠增挺該柔軟、可高度伸長的聚乙烯樹脂，使得該樹脂得以熔噴而不形成大量進射的聚合物小球之類的東西。穩(wěn)定化組分是作為另一種聚合物公開的，例如，聚烯烴、聚酯或聚酰胺，它們在聚乙烯中的加入量介于約1～15wt％，以聚乙烯聚合物重量為基準。
美國專利4,547,420公開一種雙組分熔噴纖維以及由此種纖維制成的纖網(wǎng)。組分之一是可結晶聚(對苯二甲酸乙二醇酯)，另一種是聚丙烯。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一種實施方案涉及一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％一種平均有效直徑小于10μm的多組分熔噴纖維組成，該多組分熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，其中第一聚合物組分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烴離聚物樹脂、乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物以及乙烯與醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。
在另一種實施方案中，本發(fā)明涉及一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的熔噴纖維組成，該熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物基本上由非彈性體聚合物組成。
在另一種實施方案中，本發(fā)明涉及一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的熔噴纖維組成，該熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物基本上由彈性體聚合物組成。
在另一種實施方案中，本發(fā)明涉及一種復合片材，它包含具有第一面和相反的第二面的第一纖維層，第一纖維層是多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的多組分熔噴纖維組成，該多組分熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，第二纖維層由至少95wt％平均有效直徑大于第一纖維層熔噴纖維平均有效直徑的第二層纖維組成。


附圖被包括在本說明中并構成其一部分，說明本發(fā)明目前優(yōu)選的實施方案。
圖1是本發(fā)明熔噴纖網(wǎng)的示意透視2是包括圖1熔噴纖網(wǎng)的復合非織造布的斷面圖。
圖3是另一種包括圖1熔噴纖網(wǎng)的復合非織造布的斷面圖。
圖4是用于生產本發(fā)明熔噴纖網(wǎng)的設備的部分示意圖。
圖5是用于生產本發(fā)明復合非織造布中所用紡粘非織造布層的設備示意圖。
圖6是用于生產本發(fā)明復合非織造布的設備的示意圖。
發(fā)明詳述術語“聚合物”在本文中使用時通常包括但不限于，均聚物、共聚物(例如，嵌段、接枝、無規(guī)和交替共聚物)、三元共聚物等，及其共混物和改性物。而且，除非另行具體限定，術語“聚合物”應涵蓋該材料所有可能的幾何構型。這些構型包括但不限于，全同立構、間同立構及無規(guī)對稱現(xiàn)象。
術語“聚烯烴”在本文中用來指一系列僅由碳和氫組成的基本飽和、開鏈、聚合烴類中的任何一種。典型的聚烯烴包括但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和乙烯、丙烯與甲基戊烯單體的各種不同組合。
術語“聚乙烯”在本文中用來不僅涵蓋乙烯的均聚物而且包括那些其重復單元的至少85％是乙烯單元的共聚物。
術語“聚丙烯”在本文中用來不僅涵蓋丙烯的均聚物而且包括那些其重復單元的至少85％是丙烯單元的共聚物。
術語“聚酯”在本文中用來涵蓋其重復單元的至少85％是羧酸與二羥基醇的縮合產物的聚合物，其中聚合物鍵借助酯單元的生成而產生。這包括但不限于，芳族、脂族、飽和和不飽和酸及二醇。術語“聚酯”在本文中還包括共聚物(如，嵌段、接枝、無規(guī)和交替共聚物)及其共混物和改性物。聚酯的一個常見例子是聚(對苯二甲酸乙二醇酯)，它是乙二醇與對苯二甲酸的縮合產物。
術語“聚苯乙烯”在本文中用來不僅包括苯乙烯均聚物，而且包括那些重復單元的至少85％是苯乙烯單元的共聚物。
術語“熔噴纖維”在本文中用來指按如下方法成形的纖維將熔融熱塑性材料從多個纖細，通常為圓形的紡絲孔中以熔融絲束形式擠出到高速加熱氣流(例如空氣流)中。高速氣流將熔融熱塑性材料的絲束拉細，直徑變小到0.5～10μm的范圍。熔噴纖維通常是不連續(xù)的纖維但也可以是連續(xù)的。高速氣流所攜帶的熔噴纖維通常沉積在收集表面上形成無規(guī)散落的纖維的纖網(wǎng)。
術語“熔紡纖維”在本文中用來指是指一類小直徑纖維，其成形方法包括將熔融熱塑性材料從紡絲板的多個纖細，通常為圓形的紡絲孔擠出，隨后擠出的絲的直徑迅速縮小。熔紡纖維一般是連續(xù)的并且平均直徑大于約5μm。
術語“非織造布、片材或纖網(wǎng)”在本文中用來指由單根纖維或絲按無規(guī)方式鋪置形成一種平面材料，而不是像在針織織物中那樣按照某種可辨認的圖案鋪置。
術語“多組分纖維”和“多組分長絲”在本文中用來指任何由至少兩種截然不同聚合物但合在一起紡絲形成單根纖維或絲，所構成的纖維或長絲。術語“纖維”在本文中用來既指不連續(xù)也指連續(xù)纖維?？稍谶@里使用的該至少兩種截然不同聚合物(或纖維)組分可以在化學上不同，或者它們可以是化學上相同但具有不同物理特性，如特性粘度、熔體粘度、擠出脹大、密度、結晶度和熔點或軟化點。例如，兩種纖維組分可以是線型低密度聚乙烯與高密度聚乙烯，或高粘度聚丙烯與低粘度聚丙烯。至少兩種截然不同聚合物(或纖維)組分優(yōu)選排列在沿多組分纖維截面上界限分明、位置基本恒定的區(qū)內并可沿纖維長度基本上連續(xù)地延伸。優(yōu)選的是，多組分纖維是由兩種截然不同聚合物(或纖維)組分制成的雙組分纖維。多組分纖維不同于由聚合材料的均勻熔體共混物擠出成形的纖維。用于實施本發(fā)明的多組分纖維包括皮芯和并列纖維。優(yōu)選的是，構成本發(fā)明纖網(wǎng)的多組分熔噴纖維是雙組分纖維，且其中兩種不同聚合物排列成并列構型。
術語“多組分纖網(wǎng)”在本文中用來指包含多組分纖維或長絲的非織造纖網(wǎng)。術語“雙組分纖網(wǎng)”在本文中用來指包含雙組分纖維的多組分纖網(wǎng)。多組分纖網(wǎng)既可包括單組分也可包括多組分纖維或長絲。術語“多組分熔噴纖網(wǎng)”在本文中用來指包含多組分熔噴纖維的纖網(wǎng)，其中該纖維從細紡絲孔紡出成為包含多種且截然不同的聚合物組分的熔融絲束，該熔融絲束被高速氣流拉細并沉積在收集表面上成為一種由無規(guī)散落的纖維組成的纖網(wǎng)。
現(xiàn)在將詳細說明本發(fā)明目前優(yōu)選的實施方案，下面說明這些方案的本發(fā)明熔噴纖網(wǎng)的優(yōu)選實施方案示于圖1中。細纖維層14包含由至少兩種同時地從一系列紡絲孔紡出的聚合物組分構成的多組分熔噴纖網(wǎng)。按照本發(fā)明，至少一種聚合物組分包含二或更多種聚合物的共混物。多組分熔噴纖網(wǎng)14中的纖維的平均有效直徑一般介于約0.5μm～10μm，更優(yōu)選介于約1～6μm，最優(yōu)選約2～4μm。這里所使用的不規(guī)則截面纖維的“有效直徑”等于具有相同截面面積的假想圓纖維的直徑。熔噴纖網(wǎng)14的纖維長到足以與纖網(wǎng)中其他纖維纏結。鋪置后，纖網(wǎng)14的纏結的纖維形成內聚性纖網(wǎng)結構。
雙組分纖網(wǎng)14中的纖維構型優(yōu)選是并列排列的，其中大多數(shù)纖維由沿著基本上每根纖維的全長延伸的兩種并列聚合物組分構成。替代地，這些雙組分纖維可具有皮芯排列，其中一種聚合物被另一種聚合物包裹著；“海島”排列，其中一種聚合物的多根絲鑲嵌在另一種聚合物中；或者任何其他的多組分纖維結構。
按照本發(fā)明，層14的細纖維按照多組分熔噴方法制備，例如這樣一種方法二或更多臺擠出機將熔融聚合物組分供應給紡絲板，在此，諸聚合物組分穿過纖細的通孔(紡絲孔)流出，并被一股包圍紡絲板細通孔的牽伸氣體(例如，空氣)的射流靠氣力牽伸。纖維沉積在收集表面上，如移動帶或網(wǎng)、紗布，或者另一個纖維層。按熔噴法生產的纖維可以是不連續(xù)或者是連續(xù)的纖維，有效直徑介于約0.5～約10μm。
層14的多組分熔噴纖網(wǎng)的纖維可采用具有如圖4所示紡絲孔的熔噴設備進行熔噴紡絲。在圖4所示熔噴紡絲組件20的斷面圖中，兩種不同聚合物組分在彼此并聯(lián)的擠出機(未畫出)中熔融，并分別由齒輪泵(未畫出)計量加入到由板27分隔的通道25和26中。至少一種聚合物組分包含不同聚合物的混合物或共混物。聚合物共混物可這樣形成將不同聚合物，以粒料形式喂入到螺桿擠出機中。擠出機將聚合物共混物熔融并混合，然后再喂入到紡絲組件20中。在紡絲組件20中，該聚合物共混物組分在它朝一列紡絲孔21流動的過程中，遂與另一或其他組分相接觸。第二聚合物組分可以是單一聚合物或者是聚合物的共混物。
替代地，層14的多組分熔噴纖網(wǎng)的纖維可采用如美國專利4,795,668中描述的熔噴設備進行熔噴，在此將其公開內容收作參考。在此種設備中，不同聚合物組分在并聯(lián)擠出機中熔融并分別由齒輪泵計量加入到紡絲板空腔中。從紡絲板空腔，諸聚合物組分經(jīng)由一列紡絲孔一起擠出。按照另一種替代方案，諸聚合物組分可以一種已經(jīng)成層的形式喂入到紡絲組件的空腔中，由此，多股組分聚合物流一起供應給紡絲孔。也可使用一種后結合紡絲板，如同共同未決臨時申請?zhí)?0/223,040，2000-08-04提交，中所公開的，其中截然不同的(兩種)聚合物組分經(jīng)由分開的擠出孔擠出，并在離開紡絲孔后彼此接觸并熔結形成多組分熔噴纖維。
離開紡絲孔之后，一股氣體，例如由通道28供應的熱空氣射流將正在冒出紡絲板的聚合物絲束拉細形成熔噴纖維。雖不擬囿于理論但據(jù)信，空氣射流可將一部分熔噴纖維破碎為更細的纖維。所形成的熔噴纖維包括雙組分纖維，其每根纖維由兩種以并列的構型排列并沿熔噴纖維全長延伸的分開的組分構成。還相信，某些破碎的纖維可能僅包含一種聚合物組分。層14的細纖維可替代地采用其他已知的熔噴方法生產，例如采用如美國專利4,380,570中公開的，每個紡絲孔外面包圍著一個單個空氣噴嘴的紡絲板。
通過用聚合物共混物制造多組分熔噴纖維的一種或多種組分，本申請人發(fā)現(xiàn)，紡絲表現(xiàn)和熔噴纖網(wǎng)質量可得到改善。本申請人還進一步發(fā)現(xiàn)，也能非常具體地定制由此種雙組分纖維制成的熔噴纖網(wǎng)的性能。例如，通過在熔噴雙組分纖網(wǎng)的一種組分中采用聚合物共混物，有可能制成一種纖維的纖網(wǎng)，其中纖維包含的諸聚合物組分很不一樣但也能抵抗分裂。例如，可熔噴紡制一種雙組分熔噴纖維，其中一種組分是聚酯如聚(對苯二甲酸乙二醇酯)，而另一種組分主要是聚烯烴如聚乙烯。借助少量聚酯聚合物如聚(對苯二甲酸丁二醇酯)在聚乙烯中的摻混，聚乙烯組分將更容易粘附在聚(對苯二甲酸乙二醇酯)組分上。替代地，諸如可將氟聚合物之類的聚合物可摻混到諸組分之一中以加強纖維的分裂傾向。按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方案，聚合物共混物組分可進一步包括用于共混物內諸聚合物的相容劑。
適合用于制備本發(fā)明多組分熔噴纖網(wǎng)的聚合物包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯，其中包括那些通過包含4，4-二苯甲烷二異氰酸酯硬鏈段和以聚酯或聚醚為基礎的多元醇軟鏈段之間的組合制成的聚氨酯如Pellethane聚氨酯(Dow Plastics公司供應)，氟聚合物、乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物如Nucrel樹脂，杜邦公司銷售，烯烴離聚物樹脂如乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物，其中甲基丙烯酸事先用諸如鈉或鎂之類的金屬離子中和，例如Surlyn離聚物樹脂，由杜邦公司銷售，以及乙烯與醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。優(yōu)選的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)、聚(己二酰1，6-己二胺)和聚(ε-己內酰胺)。
聚合物組分的優(yōu)選組合包括聚酯/聚酯與聚烯烴的共混物、聚烯烴/兩種不同聚烯烴的共混物，以及聚酯/聚烯烴與烯烴離聚物樹脂的共混物。在多組分熔噴纖維是雙組分纖維的優(yōu)選實施方案中，優(yōu)選的聚合物組分的組合包括聚(對苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯與聚(對苯二甲酸丁二醇酯)的共混物、聚丙烯/聚乙烯與聚丙烯的共混物，以及聚(對苯二甲酸乙二醇酯)/聚乙烯與乙烯-甲基丙烯酸離聚物無規(guī)共聚物的共混物。多組分熔噴纖維的聚合物組分可主要由100％彈性體聚合物組成或者它們可主要由100％非彈性體聚合物組成。所謂“彈性體聚合物”是指一種聚合物，它呈單組分熔紡纖維形式、不合稀釋劑，其斷裂伸長超過100％，并且當拉伸到其原來長度的兩倍，保持1min，然后松開時，它將在松開以后的1min內回縮到其原來長度的不足1.5倍。本文使用的術語“非彈性體聚合物”是指任何不是彈性體聚合物的聚合物。
圖2所示復合片材10是三層復合布料，其中內層由上面描述的多組分熔噴纖網(wǎng)14構成。細纖維熔噴纖網(wǎng)14被夾在外層12和16之間，后二者每一個由更大和更結實并粘合的纖維組成。內層14的非常細的纖維當成形為層14時，可提供一種通路極細的阻擋層。粘合纖維層12和16由較粗和較結實的纖維組成，給復合片材提供強度，并且在某些情況下，提供阻隔作用。本發(fā)明復合片材可替代地成形為兩層復合材料18，如圖3所示。在兩層復合片材的情況下，細纖維層14僅以其一面附著在較粗和較結實的粘合層12上。按照本發(fā)明另一種替代地實施方案，復合片材可由多層細纖維，如層14，組成，或者它可由兩個以上較粗和較結實的纖維層，如層12和16，構成。
按照本發(fā)明，層12和16的較粗和較結實的粘合纖維是傳統(tǒng)熔紡纖維或是某種其他類型結實的紡粘纖維。優(yōu)選的是，熔紡纖維是基本連續(xù)的纖維。替代地，層12和16可以是氣流鋪網(wǎng)或濕法鋪網(wǎng)的短纖維纖網(wǎng)或梳理纖網(wǎng)，其中纖維彼此粘合在一起形成結實的纖網(wǎng)結構。層12和16的纖維應由很容易與芯層14的細纖維粘合的聚合物構成。
層12和16優(yōu)選由雙組分熔紡纖維制成。層12和16的熔紡纖維的組分可由單一聚合物或者聚合物共混物組成。按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方案，層12和16的熔紡纖維包含聚酯/聚乙烯雙組分纖維。聚酯組分給布料貢獻強度，而聚乙烯組分使得布料更柔軟，更具垂感。另外，纖維的聚乙烯組分的熔點比聚酯組分的低，因而使纖維層12和16更容易利用熱粘合方法粘合到芯層14的細纖維上。替代地，層12和16可由單聚合物組分纖維的共混物構成，例如是紡粘纖網(wǎng)，其中部分纖維是聚乙烯纖維，部分纖維是聚酯纖維。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，層12和16的較粗和較結實纖維是基本連續(xù)的紡粘纖維，采用高速熔紡方法，例如美國專利3,802,817、5,545,371和5,885,909，在此收作參考，所公開的的高速紡絲方法生產的。按照該優(yōu)選的高速熔紡方法，一臺或多臺擠出機向紡絲組件供應熔融的聚合物，在組件中，聚合物經(jīng)由大量紡絲孔擠出而成形為絲幕。絲束在空氣驟冷區(qū)受到部分冷卻。隨后，絲束借助氣力牽伸，降低其纖度和增加強度。絲束沉積在移動的帶、紗布或其他纖維層上。采用該優(yōu)選的高速熔紡方法制備的纖維是基本連續(xù)的并且具有5～30μm的直徑。這些纖維可制成單組分纖維，制成多組分纖維或者二者的某種組合。多組分熔紡纖維可制成各種已知的斷面構型，包括并列、皮芯、桔瓣和海島構型。
以高速生產高強度雙組分熔紡纖維的非織造纖網(wǎng)的設備示意地表示在圖5中。在該設備中，兩種熱塑性聚合物分別喂入到料斗40和42中。料斗40中的聚合物喂入到擠出機44，而料斗42中的聚合物喂入到擠出機46中。擠出機44和46分別將聚合物熔融和將它壓過過濾器48和50，以及計量泵52和54。來自料斗40的聚合物與來自料斗42中的聚合物按已知方法在紡絲組件56中合并從而生產出所上面提到的要求多組分絲斷面，正如，例如采用美國專利5,162,074所公開的多組分紡絲組件那樣，在此將該文獻收作參考。在長絲具有皮芯斷面的情況下，通常用較低熔點聚合物制作皮層，以改善其熱粘合。要求的話，單組分纖維可由圖5所示多組分設備紡絲，只需簡單地在兩個料斗40和42中加入相同的聚合物。
熔融聚合物通過紡絲板58板面上的大量紡絲孔流出紡絲組件56。紡絲孔可按傳統(tǒng)圖案排列在紡絲板面上(矩形、交錯排列等)，紡絲孔與紡絲孔之間的間距根據(jù)獲得最佳生產率和纖維驟冷的要求來確定。紡絲孔的密度通常介于500～8000孔每米組件寬度。典型的每孔聚合物通過量介于0.3～5.0g/min。
從紡絲組件56擠出的絲束60首先受到驟冷空氣62的冷卻，隨后受到氣力牽伸噴嘴64的牽伸，然后鋪成纖網(wǎng)。驟冷空氣由一個或多個傳統(tǒng)驟冷箱供應，后者引導空氣以約0.3～2.5m/s的速度和5℃～25℃的溫度對著絲束吹拂。就典型而言，采用兩個從位于絲束排相對的兩側面對面的驟冷箱，構成所謂并流(co-current)空氣構型。紡絲孔與牽伸噴嘴之間的距離可介于30～130cm，具體取決于所要求的纖維性能。驟冷的絲束進入氣力牽伸噴嘴64，在此，絲束被空氣66牽伸到2000～12,000m/min的纖維速度。絲束受到的牽引力使絲束在紡絲板面附近即將穿過驟冷區(qū)時受到牽伸并拉長。絲束67當離開牽伸噴嘴64時變得比從紡絲組件擠出時的絲束更細和更結實?；具B續(xù)的絲束67是一種抗張強度至少是1gpd(克/旦)，優(yōu)選有效直徑介于5～30μm的有強度的纖維。絲束67以基本連續(xù)長絲的形式沉積在鋪網(wǎng)皮帶或成形網(wǎng)68上。牽伸噴嘴64的出口與鋪網(wǎng)皮帶之間的距離隨著非織造纖網(wǎng)所要求的性能而不同，但一般介于13～76cm。透過鋪網(wǎng)皮帶一般施加真空抽吸，以幫助固定纖維纖網(wǎng)。要求的話，所形成的纖網(wǎng)12可從熱粘合輥72與74之間穿過，然后再收集在輥78上。
本發(fā)明復合非織造布可采用圖6示意地表示的設備在線地生產。替代地，復合片材的諸層可獨立地生產，稍后再合并和粘合以形成復合片材。圖6所示設備包括紡粘纖網(wǎng)生產段80和94，它們優(yōu)選地類似于涉及圖5時所描述的高速熔紡設備。圖6的設備還包括熔噴纖網(wǎng)生產段82，它結合了針對圖4所述類型的熔噴設備。為了舉例說明的目的，表示出兩個制造雙組分纖維的紡粘纖網(wǎng)生產段80和94。按照本發(fā)明設想，紡粘纖網(wǎng)生產段80和94可以換成一種旨在生產只有一種聚合物組分或者具有三種或更多種聚合物組分的紡粘纖網(wǎng)的裝置。還考慮到，一個以上紡粘纖網(wǎng)生產段可排成串聯(lián)形式用來生產不同單或多組分纖維的共混物制成的纖網(wǎng)。還考慮到，段94中使用的聚合物可不同于段80中使用的聚合物。在要求生產一種僅具有一個紡粘層和一個細纖維層(如圖3所示)的復合片材的情況下，第二紡粘纖網(wǎng)生產段94可關閉或取消。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，在圖6所示設備的紡粘纖網(wǎng)生產段80和9 4中，兩種熱塑性聚合物組分A和B熔融，過濾并計量加入(未畫出)到紡絲組件56和96中，正如上面關于圖4所述。熔融聚合物絲束60和100穿過紡絲板58和98分別從紡絲組件中擠出，正如上面關于圖5所述。該絲束可擠出成為具有要求斷面，如皮芯絲斷面的雙組分長絲。優(yōu)選的是，作為皮層，采用較低熔融溫度的聚合物，而作為芯層，采用較高熔融溫度的聚合物。所形成的絲束60和100被驟冷空氣62和102冷卻，如上所述。接著，絲束進入到氣力牽伸噴嘴64和104中，并被牽伸空氣66和106牽伸，如上面結合圖5時所述。來自紡粘纖網(wǎng)生產段80的纖維67沉積在成形網(wǎng)68上形成在輸送帶上的紡粘層12。
按照本發(fā)明優(yōu)選實施方案，兩種熱塑性聚合物組分C和D在熔噴纖網(wǎng)生產段82中合并制成一種熔噴雙組分纖維。這些組分至少之一包含2種或更多種不同聚合物的共混物。該聚合物共混物組分優(yōu)選通過兩種聚合物粒料混合在一起擠出來成形。第二聚合物組分可以是第一聚合物或者是按相同方式形成的另一種聚合物共混物。聚合物組分C和D經(jīng)熔融，過濾然后計量加入(未畫出)到熔噴紡絲組件84中。熔融聚合物在紡絲組件84中合并穿過類似于結合上面的圖4所描述的那種紡絲板內的一排紡絲孔被擠出紡絲組件。優(yōu)選的是，紡絲組件84產生所要求的并列纖維斷面。替代的紡絲組件安排可用于生產替代的纖維斷面，例如，皮芯斷面。氣體射流88，例如由通道90供應的熱空氣流，在每根絲離開其紡絲孔以后立即沖擊紡出絲束91相對的兩邊并將其拉細，形成熔噴纖維。熔噴纖維91沉積在紡粘層12上從而制成一種內聚性多組分熔噴纖網(wǎng)層14。
當采用第二紡粘纖網(wǎng)生產段94時，來自紡粘纖網(wǎng)生產段94的基本連續(xù)紡粘纖維107可沉積在熔噴層14上，于是在纖網(wǎng)上形成第二紡粘層16。層12和16不一定具有相同的組成、厚度或基重。
紡粘-熔噴-紡粘纖網(wǎng)結構從熱粘合輥72與74之間通過，以便生產出復合非織造纖網(wǎng)10，然后收集在輥78上。優(yōu)選的是，粘合輥72與74是加熱輥，維持在復合材料中最低熔融溫度聚合物的熔點±20℃范圍內的溫度。在含聚乙烯復合片材的情況下，可采用115～120℃的粘合溫度和350～700N/cm的粘合壓力來獲得良好的熱粘合。復合片材諸層粘合的替代方法包括壓花輥粘合、超聲波粘合、穿透空氣粘合、蒸汽粘合以及粘合劑粘合。
試驗方法在以上的說明以及下面的非限定性實例中，下面的試驗方法被用來確定文中給出的各種特性和性能。ASTM指的是美國材料試驗學會；AATCC指的是美國紡織染化工作者協(xié)會。
基重是單位面積布料或片材的質量的度量，并按照ASTM D-3776測定，在此將該標準內容收作參考，以g/m2為單位給出。
靜水頭是片材阻止液態(tài)水在靜壓下滲透的能力的度量。該試驗按照AATCC-127進行，在此收作參考，以厘米為單位給出。
Frazier空氣透過速率是，空氣在片材二表面之間的所述壓差下透過片材流動的度量，按照ASTM D 737，在此收作參考，測定，并以m3/min/m2為單位給出。
現(xiàn)在，將通過以下非限定性實例舉例說明本發(fā)明，給出實例的目的僅在于說明本發(fā)明，但從任何意義上均不構成對本發(fā)明的限制。
實施例對比例本實例展示通過在兩個雙組分紡粘層之間插入雙組分熔噴層最后粘合來制備SMS片材的過程。雙組分熔噴層由包含兩種聚合物組分的雙組分熔噴纖維制成，其中每種聚合物組分都是單一聚合物。
熔噴雙組分纖網(wǎng)由聚乙烯組分與聚(對苯二甲酸乙二醇酯)組分制成。聚乙烯組分由線型低密度聚乙烯制成，其熔體指數(shù)是150g/10min(按照ASTM D-1238測定)，由Dow公司作為ASPUN 6831A供應。聚酯組分由聚(對苯二甲酸乙二醇酯)制成，特性粘度等于0.53(按照美國專利4,743,504的方法測定)，由杜邦公司作為Crystar聚酯(合并批號Merge4449)供應。聚合物在擠出前經(jīng)過結晶和干燥。在各自的擠出機中，聚乙烯聚合物加熱到450°F(232℃)，聚酯聚合物加熱到572°F(300℃)。兩種聚合物分別擠出，過濾，并計量加入到安排用來提供并列斷面的雙組分紡絲組件中。紡絲組件的紡絲板加熱到599°F(315℃)。紡絲板有601個紡絲孔，排列成24英寸(61cm)的一排。聚合物以0.80g/孔/min的聚合物通過量從每個紡絲孔中紡出。牽伸空氣加熱到612°F(322℃)的溫度，并以420標準立方英尺每分鐘(scfm)(11.9m3/min)的速率通過兩個0.8mm寬空氣通道供應。這兩個空氣通道沿著24英寸紡絲孔排的全長走向，在該組紡絲孔排的兩側各一個通道并各自從紡絲孔向后退1mm地定位。聚乙烯以23.1kg/h的速率供應給紡絲組件；聚酯以5.8kg/h的速率供應給紡絲組件。所生產的雙組分熔噴纖網(wǎng)含80wt％聚乙烯和20wt％聚酯。熔噴纖網(wǎng)收集在移動成形網(wǎng)上，從而生產出熔噴纖網(wǎng)。在本實例的條件下，熔噴方法的操作造成顯著數(shù)量“飛花”，即，牽伸空氣流從鋪網(wǎng)區(qū)域吹散的斷頭絲。熔噴纖網(wǎng)收集在輥筒上。該熔噴纖網(wǎng)的基重是17.5g/m2。
紡粘外層由皮芯斷面雙組分纖維構成。該紡粘纖維采用類似于上面關于圖5所述的設備制造。生產出基重15g/m2的紡粘纖網(wǎng)用作該復合片材的外層。紡粘雙組分纖維由熔體指數(shù)27g/10min的線型低密度聚乙烯(按照ASTM D-1238測定)，由Dow公司作為ASPUN 6811A供應，以及特性粘度0.53(按照美國專利4,743,504測定)的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)，由杜邦公司作為Crystar聚酯(合并批號Merge3949)供應。使用前，聚酯樹脂在180℃的溫度進行結晶，并在120℃的溫度干燥到含濕量低于50ppm。
在各自的擠出機中，聚酯加熱到290℃，而聚乙烯加熱到280℃。聚合物經(jīng)擠出，過濾和計量加入到維持在295℃并設計提供皮芯絲斷面的的雙組分紡絲組件中。這兩種聚合物經(jīng)過紡絲板紡出而生產出具有聚乙烯皮層和聚(對苯二甲酸乙二醇酯)芯層的雙組分絲。每個紡絲孔的總聚合物通過量是0.4g/min。聚合物計量加入的目標是提供含30％聚乙烯(皮層)和70％聚酯(芯層)，以纖維重量為基準，的纖維。絲束在15英寸(38.1cm)長驟冷區(qū)中受到來自兩個相對的驟冷箱、溫度為12℃和速度1m/s的驟冷空氣的冷卻。絲束被送入到位于紡絲組件的紡絲孔下方間隔20英寸(50.8cm)的氣力牽伸噴嘴中，在此，絲束以約9000m/min的速度被牽引。形成的較細、較結實、基本連續(xù)的絲束在真空抽吸輔助下沉積在鋪網(wǎng)帶上。纖網(wǎng)中的纖維的有效直徑介于6～8μm。形成的纖網(wǎng)從兩個熱粘合輥之間穿過，利用點粘合花紋在100℃的溫度和100N/cm的輥隙壓力下使纖網(wǎng)輕微地粘合在一起以便運輸。粘合期間的線速度是150m/min。輕微粘合后的紡粘纖網(wǎng)各自收集在輥筒上。
復合非織造布片材的制備過程是15g/m2基重的紡粘纖網(wǎng)退繞到移動著的帶上。熔噴雙組分纖網(wǎng)退繞并鋪在移動中的紡粘纖網(wǎng)上。第二卷15g/m2基重的紡粘纖網(wǎng)退繞，并鋪在該紡粘-熔噴纖網(wǎng)的上面，結果生產出紡粘-熔噴-紡粘復合非織造纖網(wǎng)。該復合纖網(wǎng)在雕刻花紋的、油加熱、金屬壓花輥與加熱的金屬光輥之間進行熱粘合。兩個輥的直徑都是466mm?；y輥筒具有鍍鉻的、非硬化鋼表面，具有菱形圖案，點尺寸0.466mm2，點深度0.86mm，點間距1.2mm，粘合面積14.6％。光輥具有硬化的鋼表面。復合纖網(wǎng)在120℃的溫度，350N/cm的輥隙壓力和50m/min的線速度下粘合。粘合的復合片材收集在輥筒上。該復合非織造布片材的最終基重是51.6g/m2。
實例1本實例展示本發(fā)明SMS片材的制備。
該SMS片材是通過在兩個雙組分紡粘層之間插入雙組分熔噴層并粘合制成的。該SMS片材與對比例A的SMS片材基本相同，不同的是，該雙組分熔噴層是由兩種聚合物組分制成，其中一種聚合物組分是兩種聚合物的共混物，而另一種聚合物組分是單一聚合物。
復合片材按照對比例A的程序成形，不同的是，熔噴纖網(wǎng)中的聚乙烯組分是由90wt％Dow ASPUN 6831A與10wt％Hoechst Celanese 1300A聚(對苯二甲酸丁二醇酯)的共混物制成。聚(對苯二甲酸丁二醇酯)起到聚乙烯紡絲的助劑作用。還有，該熔噴方法做了如下修改聚乙烯/聚(對苯二甲酸丁二醇酯)共混物加熱到260℃，以及牽伸氣流速度改變?yōu)?25scfm(12.04m3/min)。熔噴方法的操作期間，未觀察到“飛花”的形成。對比例A與實例1的熔噴方法的工藝條件總括在表1中。熔噴纖網(wǎng)和復合SMS片材的物理性質載于表2。
比較實例1與對比例A可以看出，在聚乙烯組分中采用聚(對苯二甲酸丁二醇酯)的實例1纖網(wǎng)比對比例A纖網(wǎng)的靜水頭高，對比例A與實例1纖網(wǎng)雖基本相同，區(qū)別僅在于對比例A纖網(wǎng)的聚乙烯組分中缺少聚(對苯二甲酸丁二醇酯)。據(jù)信，實例1靜水頭的改善是由于，當采用聚合物共混物作為多組分熔噴纖維中聚合物組分之一時纖網(wǎng)的均一性得到改善所造成的。
表1熔噴工藝條件例子 TPETPETTDie(℃) 氣流 通過量 PE重量PET重量 重量比(℃ (℃)(scfm)**(g/孔 (Kg/h) (Kg/h)(PE百分率)/min)A 232300 315 4200.8 23.1 5.8 801*260300 315 4250.8 23.1 5.8 80其中T＝溫度，PE＝聚乙烯，PET＝聚(對苯二甲酸乙二醇酯)*在實例1中，聚乙烯組分由90wt％聚乙烯與10wt％聚(對苯二甲酸丁二醇酯)共混物構成。**1scfm＝1.699m3/h表2非織造纖網(wǎng)性質例子重量比(％PE)熔噴纖網(wǎng)復合片材復合片材復合片材的基重(g/m2) 基重(g/m2) 靜水頭(cm) Frazier滲透率(m3/min/m2)A 80 17.551.655.317.41*80 15.949.972.09.8*在實例1中，聚乙烯組分由90wt％聚乙烯與10wt％聚(對苯二甲酸丁二醇酯)共混物構成。
對比例B本實例展示一種雙組分熔噴纖網(wǎng)的成形，其中第一組分是高粘度聚丙烯，而第二組分是低粘度聚丙烯。
熔噴雙組分纖網(wǎng)由高粘度聚丙烯組分(PP1)與低粘度聚丙烯組分(PP2)制成。高粘度聚丙烯組分由?？松鳛?155供應的熔流速率等于35(ASTM D1238-00)聚丙烯樹脂制成。低粘度聚丙烯組分由埃克森作為3546G供應的熔流速率為1200(ASTM D1238-00)的聚丙烯樹脂制成。兩種聚合物在各自的擠出機中都加熱到550°F(288℃)。兩種聚合物分別擠出，過濾和計量加入到安排用來提供并列絲斷面的雙組分紡絲組件中。紡絲組件的紡絲板加熱到550°F(288℃)。紡絲板具有601個紡絲孔，排列成24英寸(61cm)的一排。聚合物以0.40g/孔/min的聚合物通過速率從每個紡絲孔中紡出。牽伸空氣加熱到550°F(288℃)的溫度并以300標準立方英尺每分鐘(8.5m3/min)的速率通過兩條2mm寬空氣通道供應。這兩個空氣通道沿著24英寸的紡絲孔排全長走向，在該組紡絲孔排的兩側各一個通道并各自從紡絲孔向后退2mm定位。兩種聚丙烯樹脂都以9.0kg/h的速率供應給紡絲組件。生產出一種雙組分熔噴纖網(wǎng)，包含50wt％高粘度聚丙烯和50wt％低粘度聚丙烯。熔噴纖網(wǎng)收集在移動成形網(wǎng)上，從而生產出熔噴纖網(wǎng)，然后收集在輥筒上。該熔噴纖網(wǎng)的基重是19g/m2。
實例2本實例展示本發(fā)明雙組分熔噴纖網(wǎng)的成形，其中第一組分是高粘度聚丙烯與線型低密度聚乙烯的共混物，而第二組分是低粘度聚丙烯。
多組分熔噴纖網(wǎng)按照對比例B的程序成形，不同的是，高粘度聚丙烯組分(PP1)由Equistar GA594線型低密度聚乙烯和Exxon 3155聚丙烯的共混物構成。在實例2-1中，高粘度聚丙烯與Equistar線型低密度聚乙烯進行摻混，成為一種由25wt％高粘度聚丙烯與75wt％線型低密度聚乙烯構成的共混物；在實例2-2中，高粘度聚丙烯與50wt％線型低密度聚乙烯進行摻混；而在實例2-3中，高粘度聚丙烯與線型低密度聚乙烯進行摻混，成為由75wt％高粘度聚丙烯與25wt％線型低密度聚乙烯構成的共混物。熔噴纖網(wǎng)的性質載于下表3中。
除了對比例B的纖網(wǎng)中不存在聚乙烯共混物組分外，其他均與對比例B熔噴纖網(wǎng)相同的實例2熔噴纖網(wǎng)的目測觀察比較表明，實例2纖網(wǎng)的視覺均一性遠好于對比例B纖網(wǎng)的均一性。這一觀察結果被實例2熔噴纖網(wǎng)較低的Frazier空氣透過速率數(shù)值所證實，正如下表3所示。較低的空氣透過速率一般地與較好的纖網(wǎng)成形和較細纖維直徑相聯(lián)系。
表3熔噴工藝條件和熔噴纖網(wǎng)性質例子 P1中的wt％PE PP1重量 PP2重量 重量比(％PP1) 熔噴基重 Frazier空氣透(kg/h)(kg/h) (g/m2)過速率(m3/min/m2)B09.0 9.050191662-1*75 4.5 13.5 2520402-2*50 9.0 9.05020772-3*25 13.5 4.57520123其中PP1是高粘度聚丙烯組分，PP2是低粘度聚丙烯組分*在這些實例中，PP1組分由線型低密度聚乙烯與高粘度聚丙烯的共混物構成。
權利要求
1.一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％一種平均有效直徑小于10μm的多組分熔噴纖維組成，該多組分熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，其中第一聚合物組分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烴離聚物樹脂、乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物以及乙烯與醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。
2.權利要求1的纖網(wǎng)，其中第一聚合物組分由5％～95wt％第一聚合物和95～5wt％第二聚合物構成。
3.權利要求2的纖網(wǎng)，其中第一聚合物組分由10～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物構成。
4.權利要求3的纖網(wǎng)，其中第一與第二聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)、聚(己二酰1，6-己二胺)、聚(ε-己內酰胺)、乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物、乙烯與甲基丙烯酸的離聚物無規(guī)共聚物、含4，4-二苯甲烷二異氰酸酯硬鏈段和以聚醚為基礎的多元醇軟鏈段的聚氨酯、包含4，4-二苯甲烷二異氰酸酯硬鏈段和以聚酯為基礎的多元醇軟鏈段的聚氨酯以及乙烯與醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。
5.權利要求3的纖網(wǎng)，其中第一聚合物是聚烯烴，而第二聚合物是聚酯。
6.權利要求5的纖網(wǎng)，其中第一聚合物選自聚乙烯和聚丙烯，而第二聚合物選自聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)。
7.權利要求6的纖網(wǎng)，其中第二聚合物組分選自聚烯烴和聚酯。
8.權利要求7的纖網(wǎng)，其中第二聚合物組分是聚酯。
9.權利要求8的纖網(wǎng)，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是聚(對苯二甲酸丁二醇酯)，并且第二聚合物組分是聚(對苯二甲酸乙二醇酯)。
10.權利要求3的纖網(wǎng)，其中第一聚合物是聚丙烯，且第二聚合物是聚乙烯。
11.權利要求10的纖網(wǎng)，其中第二聚合物組分是聚丙烯。
12.權利要求3的纖網(wǎng)，其中第一聚合物是聚烯烴，且第二聚合物是烯烴離聚物樹脂。
13.權利要求12的纖網(wǎng)，其中第二聚合物組分是聚酯。
14.權利要求13的纖網(wǎng)，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是乙烯與甲基丙烯酸的離聚物無規(guī)共聚物，而第二聚合物組分是聚(對苯二甲酸乙二醇酯)。
15.一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的熔噴纖維組成，該熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物基本上由非彈性體聚合物構成。
16.權利要求15的纖網(wǎng)，其中第一與第二聚合物組分基本上由非彈性體聚合物構成。
17.一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的熔噴纖維組成，該熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成，其中第一與第二聚合物基本上由彈性體聚合物構成。
18.權利要求17的纖網(wǎng)，其中第一與第二聚合物組分基本上由彈性體聚合物構成。
19.權利要求15或17的纖網(wǎng)，其中第一聚合物組分包含5％～95wt％第一聚合物和95％～5wt％第二聚合物。
20.權利要求19的纖網(wǎng)，其中第一聚合物組分包含10％～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物。
21.權利要求3、15或17中任何一項的纖網(wǎng)，其中多組分纖維是雙組分纖網(wǎng)。
22.權利要求21的纖網(wǎng)，其中第一與第二聚合物組分排列成并列布置。
23.權利要求21的纖網(wǎng)，其中第一與第二聚合物組分排列成皮芯布置。
24.一種復合片材，包含第一纖維層，具有第一面和相反的第二面；第二纖維層，粘合在第一纖維層的第一面上；第一纖維層由至少95wt％平均有效直徑小于10μm的多組分熔噴纖維組成，該多組分熔噴纖維由第一聚合物組分和截然不同于第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，第一聚合物組分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物構成；第二纖維層由至少95wt％平均有效直徑大于第一纖維層熔噴纖維平均有效直徑的第二層纖維組成。
25.權利要求24的片材，其中第一聚合物組分由5％～95wt％第一聚合物和95％～5wt％第二聚合物構成。
26.權利要求25的片材，其中第一聚合物組分由10％～90wt％第一聚合物和90％～10wt％第二聚合物構成。
27.權利要求26的片材，其中第一和第二聚合物以及第二聚合物組分選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、氟聚合物、烯烴離聚物樹脂、乙烯與甲基丙烯酸的無規(guī)共聚物以及乙烯與醋酸乙烯的無規(guī)共聚物。
28.權利要求27的片材，其中第一和第二聚合物以及第二聚合物組分選自聚烯烴和聚酯。
29.權利要求28的片材，其中聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯，而聚酯選自聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(對苯二甲酸丁二醇酯)。
30.權利要求29的片材，其中第一聚合物是聚乙烯，第二聚合物是聚(對苯二甲酸丁二醇酯)，第二聚合物組分是聚(對苯二甲酸乙二醇酯)。
31.權利要求27的片材，其中多組分熔噴纖維是雙組分纖維，而第二纖維層是紡粘層。
32.權利要求31的片材，其中紡粘層包含雙組分紡粘纖維。
33.權利要求32的片材，其中熔噴纖維的聚合物組分排列成并列構型，而紡粘纖維則是皮芯纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多組分熔噴纖網(wǎng)，由至少95wt％一種平均有效直徑小于10μm的多組分熔噴纖維組成，所述多組分熔噴纖網(wǎng)由第一聚合物組分和截然不同于所述第一聚合物組分的第二聚合物組分組成，所述第一聚合物組分由1％～99wt％第一聚合物和99％～1wt％第二聚合物組成。
文檔編號B32B5/26GK1458989SQ01813901
公開日2003年11月26日 申請日期2001年8月1日 優(yōu)先權日2000年8月1日
發(fā)明者E·N·魯?shù)衔鳡? V·班薩爾, M·C·達維斯 申請人:納幕爾杜邦公司