壓花復(fù)合無紡幅材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種壓花復(fù)合無紡幅材料，包括未熱結(jié)合的連續(xù)紡絲纖絲和包括天然 和/或合成纖維的短纖維或者人造纖維的混合物，所述連續(xù)纖絲和短纖維通過水刺交纏而 實(shí)質(zhì)上被機(jī)械地結(jié)合于彼此。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓花技術(shù)用于棉紙加工中從而在多層棉紙產(chǎn)品中的層間形成體積。壓花圖案也用 于加固和改進(jìn)外觀。壓花也可用于影響加工產(chǎn)品的觸感。
[0003] 其中材料在帶突出圖案的鋼輥與橡皮輥之間被壓花的壓花工藝打破了材料中的 纖維-纖維結(jié)合。由于材料的破壞，導(dǎo)致材料強(qiáng)度的弱化。
[0004] 例如由聚乳酸PLA制成的無紡擦巾材料相對(duì)較硬和致密。與聚丙烯、PP無紡布為 基礎(chǔ)的材料相比，PLA為基礎(chǔ)的材料堅(jiān)硬的多，因?yàn)镻LA纖維/纖絲具有比PP高的模量。這 對(duì)于具有比PP高的模量的其它纖維/纖絲來說也是如此。當(dāng)在無紡擦巾材料中使用這些 種類的纖維或纖絲時(shí)，通常需要重壓花以便影響例如加工產(chǎn)品的觸覺，這將弱化和破壞材 料的強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是提供帶有形成穩(wěn)定壓花的柔軟、牢固和經(jīng)久耐用的無紡擦巾 的壓花復(fù)合無紡幅材料，這將使得能夠制造用于消費(fèi)者市場(chǎng)的不那么致密的擦拭卷。該目 的通過用于制造復(fù)合無紡幅材料的方法已被實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：
[0006] -從噴絲頭擠出連續(xù)纖絲；
[0007] -通過狹槽變細(xì)單元將纖絲拉為細(xì)連續(xù)纖絲；
[0008] -無熱結(jié)合地形成未結(jié)合的連續(xù)纖絲的幅；
[0009] -將包括連續(xù)紡絲纖絲的層與包括天然和/或合成纖維或人造纖維的潮濕或泡沫 形成的短纖維水刺交纏到一起而形成復(fù)合無紡幅材料；
[0010] -干燥所述幅材料；
[0011] 其特征在于：所述復(fù)合無紡幅材料無熱結(jié)合地被壓花而賦予所述幅材料等于或大 于未壓花的復(fù)合幅材料的強(qiáng)度指數(shù)一倍的強(qiáng)度指數(shù)。
[0012] 所述復(fù)合無紡幅材料被壓花以具有超過未壓花的復(fù)合無紡幅材料的所述強(qiáng)度指 數(shù)1. 06倍、優(yōu)選超過1. 08倍、最優(yōu)選超過1. 1倍的強(qiáng)度指數(shù)。
[0013] 最想不到的是壓花之后獲得更高強(qiáng)度。通常地，壓花幅的強(qiáng)度與同一幅被壓花之 前相比會(huì)減小。通常認(rèn)為壓花減少了材料內(nèi)的強(qiáng)度并且甚至可用于將弱點(diǎn)導(dǎo)入材料內(nèi)。不 受理論的束縛，相信本發(fā)明是制造纖絲的溫和方法，該方法背后的原理是通過保持纖絲完 整并且還通過在幅內(nèi)獲得所需的纖絲成形來產(chǎn)生纖絲內(nèi)的性能，藉此使得可能保持材料幅 的強(qiáng)度并且能夠通過壓花引發(fā)幅的強(qiáng)度而非減少強(qiáng)度。壓花輥的突出部的壓花高度以及相 當(dāng)柔軟的砧輥的使用進(jìn)一步使得可能獲得材料幅的期望三維結(jié)構(gòu)。然而，原理背后還有其 它理論。
[0014] 纖絲從噴絲頭被擠出并且通過狹槽變細(xì)裝置被拉為細(xì)絲且形成幅。因?yàn)槔w絲速度 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成形線的線速度，當(dāng)纖絲碰撞成形線時(shí)形成未結(jié)合的纖絲的幅。
[0015] 根據(jù)以下的方法制造復(fù)合無紡幅材料，所述方法包括：
[0016]-從噴絲頭擠出連續(xù)纖絲；
[0017]-通過狹槽變細(xì)單元將纖絲拉為細(xì)連續(xù)纖絲；
[0018] -當(dāng)敷設(shè)纖絲時(shí)無熱結(jié)合地形成未結(jié)合的連續(xù)纖絲的幅；
[0019]-將包括連續(xù)紡絲纖絲的幅與包括天然和/或合成纖維或人造纖維的潮濕或泡沫 形成的短纖維水刺交纏在一起從而一體化和機(jī)械地結(jié)合以及形成未熱結(jié)合的復(fù)合無紡幅 材料；
[0020] 通過以下步驟在連續(xù)纖絲的成形和敷設(shè)處產(chǎn)生潮濕的環(huán)境：在已濕潤表面上敷設(shè) 纖絲；保持狹槽變細(xì)單元的出口寬度開放超過65mm;并且在狹槽變細(xì)單元的出口處添加液 體。優(yōu)選保持狹槽變細(xì)單元的出口寬度開放超過70mm，并且更優(yōu)選超過75mm。狹槽的出口 距離濕潤表面或成形線大約15-30cm處，優(yōu)選大約20cm處，這進(jìn)一步產(chǎn)生開放間隙和潮濕 環(huán)境。
[0021] 在纖絲變細(xì)時(shí)，由于變細(xì)用的空氣與纖絲之間的速度差產(chǎn)生了靜電荷。狹槽變細(xì) 單元內(nèi)連續(xù)纖絲的速度至少為成形線的速度的10倍。連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭擠出并且通 過狹槽變細(xì)裝置以大于2000m/min且小于6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度拉 出。連續(xù)纖絲具有小于80°C的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。通過狹槽變細(xì)單元被拉為細(xì)連續(xù)纖絲的纖 絲未被完全地定向。由此當(dāng)仔細(xì)地選擇纖絲速度并且留心纖絲速度與成形線速度之間速度 差的重要性時(shí)在纖絲內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)一步分子定向的能力。由于纖絲尤其是PLA纖絲的巨大靜電 堆積，纖絲趨向于聚集并且當(dāng)它們被敷設(shè)在成形線上時(shí)幅成形不良。纖絲的靜電還使得很 難傳送未結(jié)合的幅，這導(dǎo)致不良和相對(duì)開放的纖絲幅。
[0022] 通過使用已濕潤的表面，通過向成形線添加液體來濕潤成形線。它可通過噴霧被 添加于成形線。在敷設(shè)紡粘纖絲之前用水噴濺表面。還可用其它方式添加液體以便產(chǎn)生纖 絲敷設(shè)其上的已濕潤表面。人們可能用浸漬槽或?qū)⒁后w或濕料以任何其它方式施加于成形 線。
[0023] 當(dāng)通過狹槽變細(xì)單元將PLA纖絲拉為細(xì)連續(xù)纖絲時(shí)尤其是PLA纖絲看來產(chǎn)生了問 題。它們更傾向于粘附于彼此，并且最難處理的是PLA纖絲的旋轉(zhuǎn)、著陸。足夠令人驚訝的 是，添加液體形成的潮濕環(huán)境與開放狹槽變細(xì)單元的組合賦予了意料不到的好效果。此外， 纖絲的速度相對(duì)于幅速度也增加了效果。在不產(chǎn)生如上所述的潮濕環(huán)境的情況下，不可能 在連續(xù)纖絲的成形和敷設(shè)時(shí)形成未結(jié)合的纖絲幅。
[0024] 由于濕潤表面和PLA纖絲在潮濕環(huán)境下的敷設(shè)，制造了良好的PLA纖絲幅，使得可 能制造水刺的PLA和短纖維例如PLA和紙漿復(fù)合物。可產(chǎn)生良好的成形并且所形成的幅可 獲得良好強(qiáng)度，且幅的質(zhì)量穩(wěn)定。
[0025] 除了具有已濕潤表面外，纖絲將鋪設(shè)在通過在狹槽變細(xì)單元的出口處也噴濺液體 例如水且還通過保持狹槽變細(xì)單元在出口處開放而進(jìn)一步加強(qiáng)在潮濕環(huán)境上。當(dāng)形成未結(jié) 合的連續(xù)纖絲的幅時(shí)在狹槽變細(xì)單元的出口處添加的液體是通過噴霧添加的。
[0026] 潮濕環(huán)境將改善在成形線上的成形和敷設(shè)。這也改進(jìn)了成形并且更好的成形也將 提尚幅的強(qiáng)度。
[0027] 在狹槽變細(xì)單元的出口處添加的液體被如此添加以使得從添加的液體產(chǎn)生的濕 氣被蒸發(fā)至狹槽變細(xì)單元的出口或蒸發(fā)至成形用的空氣被導(dǎo)入狹槽的那側(cè)并且使得連續(xù) 纖絲更容易敷設(shè)從而形成未結(jié)合的連續(xù)纖絲的幅，這就可能以良好成形來產(chǎn)生短纖維和纖 絲（例如PLA纖絲或其它類似的纖絲）的復(fù)合幅。
[0028] 很難使連續(xù)纖絲著陸在成形線上。其原因在于靜電荷以及由于纖絲幅十分細(xì)和 輕。解決該問題的常規(guī)方式是令真空盒直接連接于現(xiàn)在試圖處理細(xì)和輕的連續(xù)纖絲的敷設(shè) 纖絲處；但這不能解決問題。如果連續(xù)纖絲是未結(jié)合的并且如果它們?nèi)匀晃唇Y(jié)合直至它們 在工藝更下游被水刺交纏，則問題甚至變得更相關(guān)了。當(dāng)某些連續(xù)纖絲（例如聚乳酸纖絲） 變細(xì)時(shí)，工藝中有關(guān)靜電電荷的問題變得更嚴(yán)重。
[0029] 在敷設(shè)未結(jié)合的連續(xù)纖絲之前通過潤濕成形線產(chǎn)生的濕潤表面使得纖絲粘附于 成形線并且與當(dāng)敷設(shè)連續(xù)纖絲時(shí)進(jìn)一步添加液體相組合，輕盈和輕的纖絲變得更沉重并且 甚至更容易粘附于已潮濕的成形線并且當(dāng)狹槽變細(xì)單元在出口處保持開放時(shí)這就有助于 產(chǎn)生也將改變電荷條件且降低靜電荷等等的潮濕環(huán)境。在敷設(shè)連續(xù)纖絲處添加的液體也受 到真空盒的影響并且液體將與連續(xù)纖絲一同被向下拉并且繼續(xù)穿過潤濕的成形線。然而， 當(dāng)在狹槽變細(xì)單元的出口處添加液體時(shí)成形線已為潮濕的，這就使液體更容易并且可能蒸 發(fā)并且既在連續(xù)纖絲的敷設(shè)位置處而且也在纖絲變細(xì)出來的更上面處（即在敷設(shè)纖絲之 前）形成潮濕環(huán)境。狹槽變細(xì)單元的出口開放使得液體和蒸汽能夠形成潮濕環(huán)境。該潮濕 環(huán)境減少了由連續(xù)纖絲特別是由聚乳酸連續(xù)纖絲所引起的靜電電荷。與用于纖絲例如聚丙 烯和常規(guī)聚乙烯的常規(guī)聚合物相比，PLA纖絲總體上比那些常規(guī)的纖絲更極性?？雌饋碓?生產(chǎn)PLA纖絲時(shí)形成的靜電電荷和導(dǎo)致的其它問題由此要求其它方法和制造單元的設(shè)立 并且給出超出預(yù)期的其它挑戰(zhàn)。
[0030] 此外，已潮濕和現(xiàn)在潮濕的表面在連續(xù)纖絲的狹槽變細(xì)單元的出口處為添加的液 體提供了全效。液體能以多種方式添加，例如噴霧或通過若干排噴嘴或通過使用液體簾。液 體例如水（帶有或不帶有添加劑）的噴霧進(jìn)一步加強(qiáng)了蒸汽、潮濕環(huán)境、以及濕成形線的產(chǎn) 生。噴霧還天生地產(chǎn)生蒸汽，其通過潮濕的成形線和以下出口開度被加強(qiáng)：該出口開度寬到 足以使連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭擠出并且通過狹槽變細(xì)裝置拉為細(xì)的未結(jié)合的纖絲在濕環(huán) 境下進(jìn)行。
[0031] 所形成的復(fù)合無紡幅材料的干燥可進(jìn)一步被壓花而不需要任何熱結(jié)合。連續(xù)纖絲 具有小于80°c的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg并且在壓花期間達(dá)到所述纖絲的軟化點(diǎn)，并且在所述 纖絲的塑性范圍內(nèi)進(jìn)行壓花從而它們塑性地變形?？扇绱诉M(jìn)行壓花以提供帶有包括拉伸纖 絲的第一地帶的第一區(qū)域和由壓縮地帶構(gòu)成的局部加強(qiáng)而無熱結(jié)合且密度高于所述第一 區(qū)域的第二區(qū)域。壓縮地帶具有大約5-60%、優(yōu)選10-50%、最優(yōu)選大約30%的減小厚度。
[0032] 通過狹槽變細(xì)單元被拉為細(xì)連續(xù)纖絲的纖絲未完全定向。連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭 擠出并且以大于2000m/min且小于6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度通過狹槽 變細(xì)裝置拉出。連續(xù)纖絲具有小于80°C的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg并且在壓花期間達(dá)到纖絲的 軟化點(diǎn)，并且在纖絲的塑性范圍內(nèi)進(jìn)行壓花從而它們塑性地變形。通過壓花使得連續(xù)纖絲 變形。連續(xù)纖絲的分子定向可在壓花期間通過拉伸被加強(qiáng)和/或纖絲還可通過壓縮被變形 而無分子定向。
[0033] 因增加