CN1161506C - 卷曲的多组分长丝以及由该长丝制成的纺粘织物 - Google Patents

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Abstract

披露了纺粘多组分长丝以及由该长丝制成的无纺织物。根据本发明，所述多组分长丝含有一种卷曲强化添加剂。具体地讲，将所述卷曲强化添加剂添加到具有较低固化速度的聚合物成分中。该添加剂能强化卷曲，可以低的纤维线形密度生产高度卷曲的长丝，改善由该长丝制成的非粘合织物的完整性，并生产具有改进的拉伸和布样特性的织物。掺入所述长丝中的添加剂是丁烯和丙烯的无规共聚物。

Description

卷曲的多组分长丝以及由该长丝制成的纺粘织物
                           技术领域
本发明总体上涉及纺粘多组分长丝，以及由该长丝制成的无纺织物。更具体地讲，本发明涉及将一种添加剂加入用于生产多组分长丝的一种聚合物中。该添加剂能强化卷曲，以便生产出较细的长丝，改善由该长丝制成的非粘接织物的完整性，改善该长丝的粘接，并生产具有改进的拉伸和布样特性的织物。加入所述长丝的添加剂是丁烯-丙烯无规共聚物。
                           背景技术
无纺织物被用于生产多种制品，这些制品优选具有特定水平的柔软度、强度、均匀性、液体处理特性，如吸收性，和其它物理特性。所述制品包括毛巾、工业抹布、失禁制品、过滤制品、诸如婴儿尿布的婴儿护理制品，女性吸收护理制品，和诸如医用罩衣的服装。所述制品通常用多种无纺织物制成，以便获得所需要的组合特性。例如，由聚合无纺织物制成的一次性婴儿尿布可以包括一个柔软的、多孔的衬里层，该层紧贴婴儿的皮肤，一个结实而又柔软的不透水性外部覆盖层，以及一个或几个内部液体处理层，该层是柔软的、疏松的并且具有吸收性。
如上文所述的无纺织物通常是通过热塑性材料的熔纺制成的。这种织物被称为纺粘织物。纺粘无纺聚合织物通常是通过将热塑性材料从一个纺丝板中挤出，并用高速空气流将挤出的材料拉伸成长丝，以便在收集表面上形成无规织物，而由热塑性材料制成的。
业已生产出了具有物理特性的理想组合，特别是柔软度、强度和吸收性的组合的纺粘材料，但遇到了一些局限。例如，对某些用途来说，诸如聚丙烯的聚合材料可能具有所需水平的强度，但不具有所需水平的柔软度。另一方面，在某些场合下，诸如聚乙烯的材料具有所需水平的柔软度，但不具有所需水平的强度。
为了生产具有物理特性的理想组合的无纺材料，业已开发了由多组分或双组分长丝和纤维制成的无纺聚合织物，双组分或多组分聚合纤维或长丝包括独立的两种或两种以上聚合物成分。在本文中，长丝是指连续的线状材料，而纤维是指具有特定长度的切断的或不连续的线状材料。多组分长丝的第一种以及其它成分被排列在该长丝横截面上的基本上不同的区域，并沿着该长丝的长度连续分布。通常，一种成分的特性不同于另一种成分的特性，以便该长丝具有两种成分的特性。例如，一种成分可以是较结实的聚丙烯，而另一种成分可以是较柔软的聚乙烯。最终结果是既结实又柔软的无纺织物。
为了提高所述双组分无纺织物的胀量或丰满度，以便改善该织物的流体控制性能或增强该织物的“布样”感觉，通常使所述双组分长丝或纤维卷曲。双组分长丝可以是机械卷曲的，或如果使用了合适的聚合物的话是天然卷曲的。在本文中天然卷曲的长丝是通过激活该长丝中所包含的潜在卷曲而卷曲的长丝。例如，在一种实施方案中，可以通过在拉伸之后使长丝接触诸如加热气体的气体而使该长丝天然卷曲。
一般，更希望生产能够天然卷曲的长丝，而不希望通过一个独立的机械工艺使该长丝卷曲。不过，过去在生产能天然卷曲到特殊用途所需要的程度的长丝时遇到了难题。另外，业已发现生产天然卷曲的细的长丝，如线性密度低于2旦尼尔的长丝是非常困难的。具体地讲，用于生产细的长丝的拉力，通常会妨碍或消除有可能包含在长丝中的任何有用的潜在卷曲。这样，目前需要一种生产具有增强的天然卷曲特性的多组分长丝的方法。另外，还需要由这种长丝生产的无纺织物。
                            发明内容
本发明认识到了、并且解决了现有结构和方法的上述缺陷和其它缺陷。
因此，本发明的一个目的是提供改进的无纺织物以及生产该织物的方法。
本发明的另一个目的是提供包括高度卷曲的长丝的无纺聚合织物，以及经济地生产该织物的方法。
本发明的再一个目的是通过改变用于生产织物的长丝和纤维的卷曲长度控制无纺聚合织物的特性的方法。
本发明的又一个目的是提供一种天然卷曲多组分长丝的工艺。
本发明的另一个目的是通过将丁烯-丙烯共聚物添加到长丝的一种成分中而使多组分长丝天然卷曲的方法。
本发明的另一个目的是提供一种线性密度低于2旦尼尔的天然卷曲的长丝。
本发明的另一个目的是提供一种由聚丙烯和聚乙烯制成的双组分长丝，其中，将一种卷曲强化添加剂添加到所述聚乙烯中。
本发明的另一个目的是提供一种用于使含有聚丙烯和聚乙烯的多组分长丝天然卷曲的工艺，其中，将一种卷曲强化添加剂和再生聚合物添加到所述聚乙烯中。
本发明的另一个目的是提供一种还能改善由含有所述添加剂的长丝制成的非粘接织物的强度的卷曲强化添加剂。
本发明的上述和其它目的是通过提供一种生产无纺织物的工艺实现的。该工艺包括熔纺多组分长丝的步骤。所述多组分长丝包括第一聚合物成分和第二聚合物成分。第一聚合物成分的固化速度快于第二聚合物成分的固化速度，以便长丝具有潜在的卷曲。第二聚合物成分含有一种卷曲强化添加剂，该添加剂是丁烯-丙烯共聚物。
一旦进行熔纺时，该多组分长丝被拉伸并且天然卷曲。然后，将该多组分卷曲长丝制成无纺织物，用于各种用途。
在一种实施方案中，所述第二聚合物成分可以包括聚乙烯。加入所述第二聚合物成分中的丁烯-丙烯共聚物的重量百分比低于大约10％，特别是大约0.5％至大约5％。所述丁烯-丙烯共聚物优选为无规共聚物，它含有重量百分比低于20％的丁烯，特别是重量百分比大约为14％的丁烯。
另一方面，在一种优选实施方案中，所述第一聚合物成分是聚丙烯。可以使用的其它聚合物包括尼龙、聚酯和聚丙烯的共聚物，如丙烯-乙烯共聚物。
根据本发明，业已发现丁烯-丙烯共聚物还起着聚合物相容剂的作用。具体地讲，业已发现所述共聚物使得不同的聚合物能够更好地均匀混合。在这方面，根据本发明的第一聚合物成分还可以含有再生聚合物。本文所说的再生聚合物是回收并添加到所述长丝中的聚合物废料。例如，所述再生聚合物可以包括聚乙烯、聚丙烯的混合物和丙烯和乙烯的共聚物，并可以从先前生产的无纺织物的裁剪边缘获得。在过去，在回收再生聚合物，特别是双组分再生聚合物时，以及将其掺入长丝中，而又不对该长丝的物理特性造成不利影响时遇到了困难。
本发明的上述和其它目的还可以通过提供一种由纺粘多组分卷曲长丝制成的无纺织物而实现。所述多组分卷曲长丝是由第一聚合物成分和第二聚合物成分中的至少一种制成。具体地讲，对所述聚合物成分进行选择，以便第一聚合物成分的固化速度快于第二聚合物成分的固化速度。根据本发明，第二聚合物成分含有一种卷曲强化添加剂。具体地讲，该卷曲强化添加剂是丁烯-丙烯无规共聚物。
例如，在一种实施方案中，所述卷曲长丝可以是双组分长丝，它可以包括聚丙烯成分和聚乙烯成分。可以重量百分比高达大约5％的用量将丁烯-丙烯无规共聚物添加到所述聚乙烯成分中。所述丁烯-丙烯无规共聚物最好含有重量百分比大约14％的丁烯。
由于添加了卷曲强化添加剂，所述多组分长丝可以具有很低的旦尼尔，但仍然能天然卷曲。例如，该长丝的旦尼尔数可以低于2，特别是低于大约1.2。
就此而言，本发明还涉及一种天然卷曲的多组分长丝，该长丝包括至少一种第一聚合物成分和第二聚合物成分中。例如，第一聚合物成分可以是聚丙烯。另一方面，例如，第二聚合物成分可以是聚乙烯，并可以含有一种卷曲强化添加剂，其用量足于使得该长丝在低于大约2，特别是低于大约1.2的旦尼尔数条件下天然卷曲。
下面将对本发明的其它目的、特征和方面进行更详细地说明。
                            附图说明
在本说明书的其余部分，提供了对于本领域普通技术人员来说对本发明的完整和充分的说明，包括本发明的最佳实施方案，包括对附图的说明，其中：
图1是完成本发明的优选实施方案的工艺流程的示意图；
图2A是表示按照本发明的一种实施方案生产的长丝的截面的示意图，聚合物成分A和B是并排排列的；
图2B是表示按照本发明的一种实施方案生产的长丝的截面的示意图，聚合物成分A和B呈不同圆心的皮/芯排列。
在本说明书和附图中重复使用的编号，表示本发明相同或相似的特征或元件。
                         具体实施方式
本领域普通技术人员可以理解的是，本说明仅仅是对代表性实施方案的说明，而不是要限定本发明的较宽的范围，该较宽的范围体现在代表性结构中。
本发明总体上涉及多组分长丝和由该长丝生产的纺粘织物。具体地讲，所述长丝天然卷曲成例如，卷曲结构。卷曲长丝可以提高其胀量、柔软度、和皱折能力。该无纺织物还具有改善的流体控制特性，并具有改善的不一样外观和手感。
用于本发明的多组分长丝至少含有两种聚合物成分。例如，所述聚合物成分可以是并排结构或以不同圆心的皮-芯结构排列。所述聚合物成分是从具有彼此不同的固化速度的半结晶和结晶热塑聚合物中选择的，以便所述长丝能够天然卷曲。更具体地讲，所述聚合物成分之一的固化速度快于另一种聚合物成分的固化速度。
在本文中，一种聚合物的固化速度，是指软化或熔化的聚合物变硬并形成固定结构的速度。据信，一种聚合物的固化速度受不同参数的影响，包括该聚合物的熔化温度和结晶速度。例如，快速固化聚合物的熔点通常比具有较慢固化速度的聚合物的熔点高大约10℃，更优选高大约20℃，最优选高大约30℃。不过，应当理解的是，如果两种聚合物成分的结晶速度明显不同的话，这两种聚合物成分也可以具有类似的熔点。
尽管尚不了解，但相信多组分长丝的潜在卷曲能力是由于聚合物成分之间收缩特性的不同而在长丝上产生的。另外，据信聚合物成分之间收缩能力不同的主要原因是，在纤维生产工艺中固化速度较慢的聚合物结晶不充分所致。例如，在生产所述长丝期间，当快速固化的聚合物固化时，慢速固化的聚合物部分固化，不能显著拉伸更多的长度，因此，不能进一步经历显著的取向力。在缺少取向力的条件下，所述慢速固化的聚合物不会明显地进一步结晶，同时被冷却和固化。因此，所得到的长丝具有潜在的卷曲能力，而且，这种潜在的卷曲能力通过一种工艺处理该长丝而激活，该工艺使得慢速固化的聚合物的聚合物分子有足够的分子运动，以利于进一步结晶和收缩。
本发明涉及将一种卷曲强化添加剂添加到具有较慢固化速度的聚合物成分中，以便进一步减缓该聚合物的固化速度。这样，两种聚合物成分的固化速度的差别进一步变大，产生具有增强的潜在卷曲能力的多组分长丝。具体地讲，本发明的卷曲强化添加剂是无规丁烯-丙烯共聚物。
除了产生具有较大天然卷曲的多组分长丝之外，还发现本发明的卷曲强化添加剂具有许多其它好处和优点。例如，由于本发明的长丝具有更大程度的卷曲，由该长丝制成的织物具有较大的胀量和较低的密度。由于能够生产较低密度的织物，生产特定厚度的织物需要较少材料，并因此降低生产成本。除了具有较低密度之外，还发现所述织物更像布一些，具有较柔软的手感，具有更大的拉伸量，具有更好的恢复力，并具有更好的耐磨性。
特别有利的是，业已意外发现，本发明的卷曲强化添加剂还能改善由所述长丝制成的非粘接织物的强度和完整性。例如，其重量百分比为1％的添加剂就可以使织物的非粘接强度增加两倍以上。由于具有更大的非粘接织物完整性，本发明的织物能以更快的速度加工。过去，为了以较快的速度生产，必须对非粘接纺粘织物进行预粘接或压实。在处理按照本发明生产的织物时，这些步骤是不必要的。
除了具有较大的强度之外，根据本发明生产纺粘织物在以较快速度加工时，还具有明显降低的织物控制问题。例如，当所述长丝中含有卷曲强化添加剂时，线头、折叠和拉伸痕迹的出现明显减少。更具体地讲，采用本发明生产的长丝的织物具有较少从所述织物上突出的倾向，相反，具有贴在该织物表面的较大倾向。这样，所述长丝不大可能在生产织物时穿过有孔的表面，因此，能够比较容易的将该织物从所述表面上取下。
使用本发明的卷曲强化添加剂的另一个出乎预料的优点是，该添加剂还起着聚合物相容剂的作用。换句话说，所述添加剂有利于不同聚合物的均匀混合。因此，含有所述添加剂的聚合物成分可以含有聚合物的混合物(如果必要的话)。例如，在本发明的一种实施方案中，含有本发明添加剂的聚合物成分还可以含有再生聚合物，如在裁剪以前生产的纺粘织物，特别是双组分织物时收集到的聚合物废料。
本发明卷曲强化添加剂的另一个优点是，该添加剂能够生产出具有较高天然卷曲的很细的多组分长丝。过去，很难生产出具有较高天然卷曲的细的长丝，如小于2旦尼尔的长丝。过去，用于生产细纤维的拉伸力通常能妨碍或消除所述长丝上的任何有用的潜在卷曲。另一方面，根据本发明生产的长丝可以在低于2旦尼尔，甚至低于1.2旦尼尔的条件下，每英寸具有大约10个的卷曲。
除了上述优点之外，还发现本发明的卷曲强化添加剂可以改善长丝之间的热粘合。具体地讲，所述卷曲强化添加剂具有宽的熔点范围，并具有较低的熔化温度，这有利于粘接。
本发明的织物特别可用于生产各种制品，包括液体和气体过滤器、个人护理制品和服装材料。个人护理制品包括婴儿护理制品，如一次性婴儿尿布，儿童护理制品，如运动裤和成人护理制品，如失禁制品和女性护理制品。合适的服装包括医用罩衣，工作服等。
如上文所述，本发明的织物包括连续的多组分聚合物长丝，该长丝包括至少第一和第二聚合物成分。本发明的一种优选实施方案是一种包括连续的双组分长丝的聚合织物，该长丝包括第一聚合物成分A和第二聚合物成分B。这种双组分长丝具有一个截面、一个长度、和一个圆周表面。所述第一和第二成分A和B排列在该双组分长丝的横截面上的大体上独立的部位，并且沿着该双组分长丝的长度连续分布。所述第二成分B构成所述双组分长丝的连续沿该双组分长丝长度分布的圆周表面的一部分。
所述第一和第二成分A和B排列成图2A所示的并排结构或排列成图2B所示的不同圆心的皮/芯结构，以便所得到的长丝具有天然螺旋卷曲。聚合物成分A是所述长丝的芯，而聚合物成分B是皮/芯结构的皮。用于将多组分聚合长丝挤压成所述结构的方法为本领域普通技术人员所熟知。
有多种聚合物适用于本发明，包括聚烯烃(如聚乙烯和聚丙烯)，聚酯、和聚酰胺等。必须对聚合物成分A和聚合物成分B进行选择，以便所得到的双组分长丝形成天然螺旋卷曲。聚合物成分A的固化速度优选快于聚合物成分B的固化速度。例如，在一种实施方案中，聚合物成分A的熔化温度高于聚合物成分B的熔化温度。
聚合物成分A包括聚丙烯或乙烯和丙烯的无规共聚物。聚合物成分A除了含有聚丙烯之外，还可以含有尼龙或聚酯。
另一方面，聚合物成分B优选含有聚乙烯或丙烯和乙烯的无规共聚物。优选的聚乙烯包括线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
用于制备本发明多组分长丝的合适材料包括由得克萨斯州休斯敦的Exxon出售的PD-3445聚丙烯，由Exxon出售的丙烯和乙烯的无规共聚物，由密西根州麦德兰的Dow化学公司出售的ASPUN6811A和2553线性低密度聚乙烯，由Dow化学公司出售的25355和12350高密度聚乙烯。
当聚丙烯是成分A，而聚乙烯是成分B时，所述双组分长丝可以含有重量百分比为大约20％-大约80％的聚丙烯，和大约20％-大约80％的聚乙烯。所述长丝更优选含有重量百分比为大约40％-大约60％的聚丙烯，和重量百分比为大约40％-大约60％的聚乙烯。
如上文所述，本发明的卷曲强化添加剂是丁烯和丙烯的无规共聚物，并且，将其添加到聚合物成分B中，该成分优选为聚乙烯。所述丁烯-丙烯无规共聚物优选含有重量百分比大约为5％-大约20％的丁烯。例如，可以用作卷曲强化添加剂的一种可以通过商业渠道获得的制品是由康涅迪格州Danbury的Union Carbide公司出售的产品号DS4D05。产品号DS4D05是丁烯-丙烯无规共聚物，含有重量百分比为14％的丁烯和重量百分比为86％的丙烯。所述丁烯-丙烯共聚物优选为薄膜级聚合物，MFR(熔体流动速度)为大约3.0-大约15.0，特别是MFR为大约5-大约6.5。
在一种实施方案中，为了混合所述卷曲强化添加剂和聚合物成分B，可将所述聚合物干燥混合，并在生产多组分长丝期间共同挤压。在另一种实施方案中，所述卷曲强化添加剂和聚合物成分B(例如，聚乙烯)可以在制成本发明的长丝之前熔融混合。
一般，所述卷曲强化添加剂可以重量百分比低于10％的用量添加到聚合物成分B中。当聚合物成分B含有聚乙烯时，所述卷曲强化添加剂优选以占聚合物成分B总重量大约0.5％-大约5％的用量加入。如果将太多的丁烯-丙烯无规共聚物加入所述聚合物成分中，所得到的长丝可能变得过分卷曲，并会对无纺织物的生产造成不利影响。
据信，当把所述丁烯-丙烯无规共聚物添加到诸如聚乙烯的聚合物中时，能够减缓该聚合物的固化速度和结晶速度。这样，在用于生产长丝的不同聚合物成分之间产生了更大的固化速度差别，因此，提高了该长丝的潜在卷曲能力。
在本发明的另一种实施方案中，除了将卷曲强化添加剂加入聚合物成分B中之外，还要将再生的和循环的聚合物加入该聚合物成分中。如上文所述，业已发现本发明的卷曲强化添加剂还有利于不同聚合物之间的均匀混合。具体地讲，业已发现丁烯-丙烯无规共聚物有利于聚乙烯和一种再生聚合物之间的混合，该再生聚合物含有聚乙烯和聚丙烯的混合物。在该实施方案中，所述再生聚合物可以高达20％的百分比添加到所述聚合物成分中。所述再生聚合物优选是从以前生产的无纺织物的废料和边脚料中收集的。由于能够回收所述聚合物，不仅降低了生产本发明无纺织物的材料量，而且还限制了所产生的废物量。
现在将结合图1对生产本发明的多组分长丝和无纺织物的一种工艺进行详细说明。以下方法类似于在授予Pike等的US5,382,400中所披露的工艺，该专利被全文收作本文参考文献。
参见图1，披露了用于制备本发明的优选实施方案的工艺流程10。设计工艺流程10是为了生产双组分连续长丝，但应当理解的是，本发明包括由具有两种以上成分的多组分长丝制成的无纺织物。例如，本发明的织物可以由具有三种或四种成分的长丝制成。
工艺流程10包括一对挤压头12A和12B，用于分别挤压聚合物成分A和聚合物成分B。聚合物成分A从第一个料斗14a输送到相应的挤压头12a，而聚合物成分B从第二个料斗14b输送到相应的挤压头12b。聚合物成分A和B从挤压头12A和12B通过相应的聚合物导管16a和16b输送到纺丝板18。
用于挤压双组分长丝的纺丝板为本领域普通技术人员所熟知，因此，在这里不进行详细说明。一般来说，纺丝板18包括一个装有纺丝组件的外壳，该组件包括若干堆积在一起的板，设置有一种形式的开口，以便形成分别引导聚合物成分A和B通过纺丝板的流体通道。纺丝板18具有排列成一排或几排的开口。在聚合物通过纺丝板挤出时所述纺丝板开口形成向下延伸的长丝条。对于本发明来说，纺丝板18可以设计成生产如图2A所示的并排形式的或如图2B所示的不同圆心的皮/芯形式双组分长丝。
工艺流程10还包括一个靠近从纺丝板18中挤出的长丝条的冷却鼓风机20。来自冷却鼓风机20的空气冷却从纺丝板18中挤出的长丝。冷却空气可以从所述长丝条的一侧吹过来，如图1所示，或者从长丝条的两侧吹过来。
将一个纤维拉伸装置或吸气机22设置在纺丝板18下面，并接收冷却的长丝。用于熔纺聚合物的纤维拉伸装置或吸气机如上文所述，是众所周知的。适用于本发明工艺中的拉伸装置包括在US3,802,817中所披露类型的线性纤维吸气机和在US3,692,618和US3,423,266中所披露类型的教学用枪，以上专利被收作本文参考文献。
一般来说，纤维拉伸装置22包括一个长形的垂直通道，通过抽吸的空气拉伸所述长丝通过该通道，从该通道的一侧进入并向下流动通过该通道。由加热器或鼓风机22为纤维拉伸装置22输送抽吸空气。抽吸空气吸引长丝和环境空气通过纤维拉伸装置。
在纤维拉伸装置22下面设有环形有孔成型表面24，并接收来自纤维拉伸装置的出口孔的连续的长丝。成型表面26环绕导向辊28运行。在成型表面26下面设置一个真空装置30，将沉积的长丝吸引到成型表面上。
工艺流程10还包括一个粘接装置，如热点粘接辊34(用虚线表示)或通气粘接器36。热点粘接器和通气粘接器为本领域技术人员所熟知，在本文中不进行详细说明。一般来说，通气粘接器36包括一个有孔的辊38，由它接收织物，还包括一个环绕所述有孔辊的罩40。最后，工艺流程10包括一个用于卷绕成品织物的卷绕辊42。
为了操作流程10，用相应的聚合物成分A和B填充料斗14a和14b。将聚合物成分A和B熔化并通过相应的挤压头12a和12b经聚合物导管16a和16b和纺丝板18挤压。尽管熔融聚合物的温度根据所使用的聚合物而改变，但当聚丙烯和聚乙烯被分别用作成分A和B时，在挤压时所述聚合物的优选温度范围为大约188°-277℃(370°-大约530°F)。优选的温度范围为204°-约232℃(400°-大约450°F)。
当挤压的长丝延伸到纺丝板18下面时，来自冷却鼓风机20的一股空气至少能部分冷却所述长丝，在该长丝中形成潜在的螺旋卷曲。所述冷却空气优选沿大体上垂直于该长丝长度的方向流动，其温度为大约7℃-32℃(45-大约90°F)，其速度为大约30-约120米每分钟(100-大约400英尺/分钟)。
在冷却之后，通过来自加热器或鼓风机24的诸如空气的气流将所述长丝吸入纤维拉伸装置22的垂直通道，使其通过该纤维拉伸装置。所述纤维拉伸装置优选设置在纺丝板18下面76.2-152.4厘米(30-60英寸)处。来自加热器或鼓风机24的空气的温度足于激活所述潜在卷曲。激活所述长丝的潜在卷曲所需要的温度为大约16℃(60°F)至接近较低熔点成分(第二种成分B)的熔点的最高温度。
由加热器或鼓风机24输送的空气的实际温度通常取决于所生产的长丝的线性密度。例如，业已发现当大于2旦尼尔时，在纤维拉伸装置22中不需要加热以便使长丝天然卷曲，这是本发明的又一个优点。在过去，输送到纤维拉伸装置22的空气通常必须加热。不过，按照本发明生产的细于大约2旦尼尔的长丝通常需要与加热过的空气接触，以便诱导天然卷曲。
可以改变来自加热器24的空气的温度，以便获得不同水平的卷曲。一般，较高的空气温度能产生更大数量的卷曲。控制长丝卷曲长度的能力是特别有利的，因为它能够通过简单地调节纤维拉伸装置中空气的温度改变所得到的织物的密度、孔度分布和皱折。
所述卷曲的长丝通过纤维拉伸装置22的出口孔沉积在运动的成型表面26上。真空装置20将所述长丝吸附在成型表面26上，形成一种非粘接的、连续长丝的无纺织物。在过去，通常要用加压辊对所述织物轻轻加压，然后通过辊34进行热点粘接，或在通气粘接器36中进行通气粘接。不过，如上文所述，业已发现根据本发明制成的无纺织物在含有卷曲强化添加剂时具有较大的强度和完整性。因此，在工艺流程10中，在将所述织物输送到粘接装置之前只需要由加压辊或任何其它类型的预粘接装置进行很少的预粘接即可。另外，由于根据本发明制成的无纺织物具有较大强度，可以提高线性速度。例如，线性速度可以为大约46米每分钟-约153米每分钟(150-大约500英尺/分钟)。
在图1所示通气粘接器36中，将温度高于成分B的熔化温度但低于成分A的熔化温度的空气从罩40中引出，通过所述织物并进入有孔辊38。所述热空气将较低熔点的聚合物成分B熔化，从而在所述双组分长丝之间形成粘接，将所述织物整合在一起。当分别把聚丙烯和聚乙烯用作聚合物成分A和B时，流过所述通气粘接器的空气优选具有大约110℃-138℃(230-大约280°F)的温度，和大约30-约153米每分钟(100-大约500英尺/分钟)的速度。所述织物在通气粘接器中的驻留时间优选少于大约6秒。不过，应当理解的是，所述通气粘接器的参数取决于所使用聚合物的类型和织物厚度的因素。
最后，将成品织物卷绕到卷绕辊42上，以便进一步处理和使用。在被用于制造液体吸收制品时，本发明的织物可以用常规表面处理剂或含有常规聚合物添加剂的处理剂进行处理，以便提高该织物的可湿性。例如，本发明的织物可以用聚氧化亚烃改性的硅氧烷和硅烷处理，如披露于US5,057,361中的聚氧化亚烃改性的聚二甲基-硅氧烷。这种表面处理能提高所述织物的可湿性。
在进行通气粘接时，本发明的织物特征性地具有较高松密度。所述长丝的螺旋卷曲形成一种有孔的织物结构，在长丝之间具有大的空隙部分，并在接触部位将这些长丝粘接在一起。本发明的通气粘接织物通常具有大约0.015-大约0.040g/cc的密度，其基重大约为8.5-约169.6克每平方米(0.25-大约5盎司/码2)，更优选大约33.9-约118.7克每平方米(1.0-大约3.5盎司/码2)。
长丝的线性密度通常为低于1.0-8旦尼尔。如上文所述，本发明的卷曲强化添加剂能够生产出高度卷曲的细的长丝。在过去，要生产天然卷曲的细的长丝是困难的(如果不是不可能的话)。根据本发明，可以低于2旦尼尔的线性密度，特别是低于大约1.2旦尼尔的线性密度，生产出每厘米(英寸)具有至少大约4(10)个卷曲的天然卷曲的长丝。对于大多数无纺织物来说，所述长丝优选具有每厘米约4-约10卷曲(每英寸约10个-大约25个卷曲)。特别有利的是，根据本发明可以比以往低的较低线性密度生产出上述范围内的天然卷曲的长丝。
热点粘接可以按照US3,855,046进行，该专利的内容被收作本文参考文献。在进行热点粘接时，本发明的织物具有更像布的外观，而且，举例来说，可用作个人护理制品的外层或用作服装材料。
尽管图1所示的粘接方法是热点粘接和通气粘接，但应当理解的是，本发明的织物可以通过其它方式粘接，如烘箱粘接、超声波粘接、水缠接、或其组合。所述粘接技术为本领域普通技术人员所熟知，在本文中不进行详细说明。
尽管实施本发明的优选方法包括让所述多组分长丝与吸入的空气接触，本发明包括在长丝形成织物之前激活连续长丝上的潜在螺旋卷曲的其它方法。例如，所述多组分长丝可以在冷却之后在吸气机的上游与空气接触。另外，所述多组分长丝可以在吸气机和织物成型表面之间与空气接触。另外，还可以用诸如微波或红外线辐射的电磁能处理。
一旦生产出本发明的无纺织物，即可将其用于很多不同的各种用途。例如，可将所述织物用于过滤制品、液体吸收制品、个人护理制品、服装、和各种其它制品。
通过以下实施例可以更好理解本发明。
                             例1
进行以下实施例是为了比较用使用了本发明的卷曲强化添加剂制成的长丝和无纺织物与不使用卷曲强化添加剂制成的长丝和无纺织物之间的差别。
大体上按照US5,382,400(Pike等)中披露的方法生产双组分纺粘织物。在两种织物中，长丝的截面是圆形的，两种成分以并排关系排列。长丝的一侧主要是由聚丙烯(Exxon34455)制成，而另一侧主要是由聚乙烯(Dow61800)制成。在两种织物中，聚丙烯(PP)一侧含有重量百分比为2％的添加剂，该添加剂包括50％的聚丙烯和50％的二氧化钛。
在第一种织物(织物A)中，根据本发明，聚乙烯(PE)一侧含有重量百分比为2％的无规共聚物，该共聚物包括14％的丁烯和86％的丙烯(UnionCarbide DS4D05)。另一方面，另一种织物(织物B)的聚乙烯一侧为100％的聚乙烯。
两种织物是以每孔0.35ghm聚合物的总聚合物通过量生产的，孔的密度为每厘米宽度19个孔(每英寸宽度48个孔)，并在129℃(265°F)的空气温度下进行通气粘接。织物A是以13.4米每分钟(44英尺/分钟)的线性速度生产的，而织物B是以11.3米每分钟(37英尺/分钟)的线性速度生产的。线性速度被用于控制基重，所有其它加工条件保持相同。两种织物的基重为88.2克每平方米(2.6盎司/码2(osy＝g/m2))。
按照ASTM D-5035-90，在沿机器方向(MD)和垂直于机器的方向(CD)测定所述织物的最大抗拉负荷、最大应力和最大能量(3英寸布条)，并用Starrett-型厚度检测仪用344.7N/m2(0.05psi)的负荷测定其厚度。织物密度是由基重和厚度计算出的。根据1-5级的主观等级对织物卷曲进行评级，其中，1＝无卷曲，而5＝很高的卷曲。由长丝的直径(通过显微镜测定)和聚合物的密度计算纤维的线性密度。通过收集一段尚未进入粘接器的织物并将其轻轻放在地板上测定非粘接织物的强度。然后，将所述织物的一端缓慢地、并且轻轻地抬起直到出现拉裂为止。记录断裂时被抬起的织物的长度，作为非粘接织物的断裂强度。
以上测试结果在下面的表中示出。
                     织物A和B的特性
                                     织物A       织物B
长丝的线性密度(旦尼尔)               1.3          1.3
长丝卷曲指数                         4.0          1.0
织物基重(g/m2)/(osy)                88.2/(2.6)   88.2/(2.6)
织物厚度(mm)/(英寸)                  3.4/(0.135)  2.3(0.090)
织物密度(g/cc)                       0.026        0.038
非粘接织物拉伸断裂长度(cm)(英    168/(66)       46/(18)
寸)
粘接织物抗拉伸特性：
MD最大负荷(N)/(1b)               28.6/(6.5)     48.0/(10.9)
MD最大拉伸(％)                   46             20
MD最大能量(Nm)/(英寸-1b)         0.53/(4.7)     0.50/(4.4)
CD最大负荷(N)/(1b)               46.6/(10.6)    98.1/(22.3)
CD最大拉伸(％)                   138            66
CD最大能量(Nm)/(英寸-1b)         2.7/24         3.6/(32)
以上结果表明，相对织物B而言，织物A包括具有较大卷曲和较大厚度(因此具有较低的密度)的长丝组成。织物A还具有更大的非粘接织物强度。然而织物B的最大抗拉负荷大约为织物A的两倍，而织物A的最大应力值又比织物B的最大应力值高大约两倍。织物的最大能量，特别是沿机器方向的能量是相同的。
特别重要的是，发现两种长丝的线性密度具有很低的、大约1.3的旦尼尔数。如上文所述，含有本发明卷曲强化添加剂的长丝具有较高的天然卷曲，而不含有所述添加剂的长丝没有明显的卷曲。如上文所述，在过去，很难以低的线性密度生产出天然卷曲的长丝。
                              例2
进行以下实施例，是为了证实本发明的添加剂能促进不同聚合物材料之间的混合的能力。
大体上按照例1和US5,382,400(Pike等)中披露的方法生产聚乙烯-聚丙烯双组分长丝，并制成纺粘无纺织物。所述双组分长丝的聚乙烯一侧含有重量百分比为20％的再生聚合物。具体地讲，所述再生聚合物是从以前生产的无纺织物的下脚料中收集的聚丙烯和聚乙烯的混合物。
根据本发明，所述聚乙烯成分还含有重量百分比为5％的与例1中相同的丁烯/丙烯无规共聚物。
我们发现，通过添加本发明的丁烯/丙烯共聚物有利于再生聚合物与聚乙烯成分的混合，并产生一种可以纺成长丝的聚合物材料，这种长丝又能够天然卷曲。还发现能够生产出具有很低线性密度的长丝。例如，在0.4ghm的聚合物通过量和51kPa(7.4psi)的纤维拉伸压力下，可以生产出线性密度为1.18旦尼尔的长丝。
在过去，业已尝试生产含有再生聚合物的双组分长丝。不过，在不添加本发明的添加剂的情况下，不可能将所述聚合物的混合物纺成长丝。
在不脱离本发明的构思和范围的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明进行以上和其它改进和改变，本发明的范围在所附权利要求书中更具体地提出。另外，应当理解的是，各种实施方案的方面可以整体或部分形式互换。另外，本领域普通技术人员应当理解，以上说明仅仅是举例性质的，而不是要限定本发明，将在所附权利要求书中对本发明进行限定。

Claims (29)

1.一种生产无纺织物的工艺，包括以下步骤：
熔纺多组分长丝，所述长丝包括第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述第二聚合物成分含有丁烯-丙烯共聚物；
拉伸所述多组分长丝；
使所述多组分长丝天然卷曲；和
然后将所述多组分长丝制成无纺织物。
2.如权利要求1的工艺，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯。
3.如权利要求1的工艺，其中，所述丁烯-丙烯共聚物包括一种含有重量百分比高达大约20％的丁烯的无规共聚物。
4.如权利要求1的工艺，其中，以高达大约10％的重量百分比的数量将所述丁烯-丙烯共聚物加入所述第二聚合物成分中。
5.如权利要求1的工艺，其中，以大约0.5％至大约5％的重量百分比的数量将所述丁烯-丙烯共聚物加入所述第二聚合物成分中。
6.如权利要求2的工艺，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
7.如权利要求2的工艺，其中，所述第一聚合物成分包括选自下列一组的材料：尼龙、聚酯和丙烯-乙烯共聚物。
8.如权利要求1的工艺，其中，所述第二聚合物成分还包括再生聚合物，所述再生聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或丙烯和乙烯的共聚物。
9.如权利要求1的工艺，其中，所述多组分长丝的线性密度低于大约2旦尼尔。
10.一种生产无纺织物的工艺，包括以下步骤：
熔纺双组分长丝，所述双组分长丝包括第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分的固化速度比第二聚合物成分的快，所述第一聚合物成分包括聚丙烯，所述第二聚合物成分含有丁烯-丙烯共聚物，所述第二聚合物成分还包括聚乙烯；
拉伸所述双组分长丝；
使所述双组分长丝卷曲；和
然后将所述双组分长丝制成无纺织物。
11.如权利要求10的工艺，其中，通过用气流处理所述双组分长丝使所述双组分长丝卷曲。
12.如权利要求10的工艺，其中，所述丁烯-丙烯共聚物在所述第二聚合物成分中以重量百分比为大约0.5％至大约5％的数量存在。
13.如权利要求12的工艺，其中，所述丁烯-丙烯共聚物包括一种无规共聚物，该共聚物含有重量百分比大约为14％的丁烯
14.如权利要求10的工艺，其中，所述第二聚合物成分还包括再生聚合物，所述再生聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或丙烯和乙烯的共聚物。
15.如权利要求14的工艺，其中，所述再生聚合物以高达大约20％的重量百分比的数量存在于所述第二聚合物成分中。
16.如权利要求10的工艺，其中，所述双组分长丝的线性密度低于大约2旦尼尔。
17.如权利要求10的工艺，其中，所述卷曲的双组分长丝每厘米具有至少4个卷曲。
18.一种包括纺粘多组分卷曲长丝的无纺织物，其中，所述多组分卷曲长丝是由至少一种第一聚合物成分和第二聚合物成分制成，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述第二聚合物成分含有丁烯-丙烯无规共聚物。
19.如权利要求18的无纺织物，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯。
20.如权利要求19的无纺织物，其中，所述丁烯-丙烯无规共聚物在所述第二聚合物成分中以重量百分比高达大约5％的数量存在。
21.如权利要求20的无纺织物，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
22.如权利要求21的无纺织物，其中，所述丁烯-丙烯无规共聚物含有重量百分比高达大约20％的丁烯。
23.如权利要求22的无纺织物，其中，所述多组分卷曲长丝的线性密度低于大约2旦尼尔。
24.一种天然卷曲的多组分长丝，包括至少一种第一聚合物成分和第二聚合物成分，所述第一聚合物成分的固化速度快于所述第二聚合物成分的固化速度，所述长丝含有一种包括丁烯-丙烯无规共聚物的卷曲强化添加剂，该卷曲强化添加剂的添加量足于使所述长丝每厘米具有至少4个卷曲，所述多组分长丝的线性密度低于大约2旦尼尔。
25.如权利要求24的天然卷曲的多组分长丝，其中所述长丝的线性密度低于大约1.2旦尼尔。
26.如权利要求24的元纺织物，其中，所述第二聚合物成分包括聚乙烯，而所述卷曲强化添加剂包括丁烯-丙烯无规共聚物，并且包含在所述第二聚合物成分中。
27.如权利要求26的天然卷曲的多组分长丝，其中，所述第一聚合物成分包括聚丙烯。
28.一种改进纺粘无纺织物的非粘接强度的工艺，所述工艺包括以下步骤：
将丁烯-丙烯共聚物掺入第一聚合物成分中；
由所述第一聚合物成分和至少一种第二聚合物成分熔纺多组分长丝；
拉伸所述多组分长丝；和
然后将所述长丝制成无纺织物，其中，所述丁烯-丙烯在所述织物中存在的数量足以在进行热粘接之前提高所述织物的强度。
29.如权利要求28的工艺，其中，所述丁烯-丙烯共聚物以大约0.5％至大约5％的重量百分比的量加入所述第一聚合物成分中。
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