水刺成形的復合無紡布的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 發(fā)明涉及一種用于制造無熱結合的復合無紡幅材料的方法，所述幅材料包括連續(xù) 紡絲纖絲和具有天然和/或合成纖維或人造纖維的潮濕或泡沫形成的短纖維。
【背景技術】
[0002] 在聚合物纖絲變細時，在變細用的空氣與纖絲之間的速度差導致產生靜電荷。由 于某些纖絲尤其是PLA纖絲的巨大靜電累積，它們趨向于聚集并且當它們敷設在成形線上 時如果能夠實現纖絲完全敷設則幅成形不良。纖絲的靜電還使得很難傳送未結合的幅，這 進一步導致不良和相對開放的纖絲幅。
[0003] 已有普遍處理靜電問題的不同方式。US7008205B1示出通過靜電工藝分離纖絲的 裝置加強幅均勻性的工藝。US8029260公開了用于擠出纖維素纖維的儀器，并且還處理了阻 止相鄰熔融纖絲相互觸碰的問題。通過包括能夠擠出纖維素水溶液和水溶性溶劑連同壓縮 氣體的一排噴嘴的設備解決了該問題，因此變細的纖絲不會粘附于相鄰的熔融纖絲。
[0004] 用于制造水刺交纏的很好集成的復合無紡材料的方法例如在W02005/042819以 及EP1694895B1中有描述。
[0005] 壓花技術用于棉紙轉換加工中從而在多層棉紙產品中的層間形成體積。壓花圖案 也用于加強和改進外觀。壓花也可用于影響轉換加工產品的觸覺。
[0006] 其中材料在帶突出圖案的鋼輥與橡膠輥之間被壓花的壓花工藝打破了材料中的 纖維-纖維結合。由于材料的破壞，導致材料強度的弱化。
[0007] 例如由聚乳酸PLA制成的無紡擦巾材料相對較硬和致密。另外，與由PLA聚合物樹 脂擠出的PLA纖絲的制造相關的許多問題是：在在線工藝中纖絲被變細并且作為層敷設、 靜電問題以及其他問題。與聚丙烯、PP無紡布為基礎的材料相比，PLA為基礎的材料堅硬的 多，因為PLA纖維/纖絲具有比PP高的模量。這對于具有比PP高的模量的其它纖維/纖 絲來說也是如此。當在無紡擦巾材料中使用這些種類的纖維或纖絲時，通常需要重的壓花 以便影響例如轉換加工產品的觸覺，這將弱化和破壞材料的強度。

【發(fā)明內容】

[0008] 根據以下的方法制造復合無紡幅材料，所述方法包括：
[0009]-從噴絲頭擠出連續(xù)纖絲；
[0010] -通過狹槽變細單元將纖絲拉為細連續(xù)纖絲；
[0011] -當敷設纖絲時無熱結合地形成未結合的連續(xù)纖絲的幅；
[0012] -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 成形的短纖維水刺交纏在一起從而集成和機械地結合以及形成未熱結合的復合無紡幅材 料；
[0013] 通過以下步驟在連續(xù)纖絲的成形和敷設處產生潮濕的環(huán)境：在已濕潤表面上敷設 纖絲；保持狹槽變細單元的出口寬度開放超過65mm并且；在狹槽變細單元的出口處添加液 體。狹槽變細單元的出口寬度優(yōu)選保持開放超過70mm，并且更優(yōu)選超過75mm。狹槽的出口 還位于距離濕潤表面或成形線大約15-30cm處，優(yōu)選大約20cm處，這進一步產生了開放間 隙和潮濕環(huán)境。
[0014] 在纖絲變細時，由于變細用的空氣與纖絲之間的速度差產生了靜電荷。狹槽變細 單元內連續(xù)纖絲的速度至少為成形線速度的10倍。連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭擠出并且通過 狹槽變細裝置以大于2〇〇〇m/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)轉化溫度Tg。當仔細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在纖絲內產生進一步分子定向的能力。
[0015] 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它們被敷設在 成形線上時幅成形不良。纖絲的靜電還使得很難傳送未結合的幅，這導致不良和相對開放 的纖絲幅。
[0016] 通過使用已濕潤表面，該潤濕表面為成形線，其通過向成形線添加液體來濕潤。它 可通過噴霧被添加于成形線。表面可在敷設紡絲纖絲之前用水噴濺。還可用其它方式添加 液體以便產生纖絲敷設其上的已濕潤表面。人們可能用浸漬槽或將液體或潮濕材料以任何 其它方式施加于成形線。
[0017] 當通過狹槽變細單元將PLA纖絲拉為細連續(xù)纖絲時尤其是PLA纖絲看來產生了問 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、著陸。足夠令人驚訝 的是，由添加的液體形成的潮濕環(huán)境與開放的狹槽變細單元的組合賦予了意料不到的好效 果。此外，纖絲相對于幅速度的速度也增加了效果。在不產生如上所述的潮濕環(huán)境的情況 下，不可能在連續(xù)纖絲的成形和敷設處形成未結合的纖絲幅。
[0018] 由于濕潤表面和PLA纖絲在潮濕環(huán)境下的敷設，制造了良好的PLA纖絲幅，這使得 可能制造水刺的PLA和短纖維例如PLA和紙漿復合物。可產生良好的成形并且所形成的幅 可獲得良好的強度且幅的質量穩(wěn)定。
[0019] 除了具有已濕潤表面外，纖絲將敷設在通過在狹槽變細單元的出口處也噴濺液體 例如水且還通過保持狹槽變細單元在出口處開放而進一步加強的潮濕環(huán)境上。當形成未結 合的連續(xù)纖絲的幅時在狹槽變細單元的出口處添加的液體是通過噴霧添加的。
[0020] 潮濕環(huán)境將改善在成形線上的成形和敷設。這也改進了成形并且更好的成形也將 提尚幅的強度。
[0021] 在狹槽變細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生的濕 氣能被蒸發(fā)至狹槽變細單元的出口或蒸發(fā)至成形用的空氣被導入狹槽的那側并且使得連 續(xù)纖絲更容易敷設從而形成未結合的連續(xù)纖絲的幅，這就可能以良好成形來產生短纖維和 纖絲（例如PLA纖絲或其它類似的纖絲）的復合幅。
[0022] 很難使得連續(xù)纖絲著陸到成形線上。其原因在于靜電荷以及由于纖絲幅十分細和 輕。解決該問題的常規(guī)方式是令真空盒直接連接于現在試圖處理細和輕的連續(xù)纖絲的敷設 纖絲處；但這不能解決問題。如果連續(xù)纖絲是未結合的并且如果它們仍然未結合直至它們 在工藝中的更下游水刺交纏，則問題甚至變得更相關了。當某些連續(xù)纖絲（例如聚乳酸纖 絲）變細時，工藝中有關靜電電荷的問題變得更嚴重。
[0023] 在敷設未結合的連續(xù)纖絲之前通過潤濕成形線產生的濕潤表面使得纖絲粘附于 成形線并且與敷設連續(xù)纖絲時進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狹槽變細單元在出口處保持開放時這就有助于形 成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 在狹槽變細單元的出口處添加液體時成形線已為潮濕的，這就使液體更容易并且可能蒸發(fā) 并且既在連續(xù)纖絲的敷設位置處也在纖絲變細出來的更上面處（即在敷設纖絲之前）產生 潮濕環(huán)境。狹槽變細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（特別是通過聚乳酸連續(xù)纖絲）所致的靜電電荷。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纖絲通常比那些常規(guī)的纖絲更極性?？雌饋碓谏a PLA纖絲時形成的靜電電荷和導致的其它問題由此要求其它方法和制造單元的設立并且給 出超出預期的其它挑戰(zhàn)。
[0024] 此外，已潮濕和現在潮濕的表面在連續(xù)纖絲的狹槽變細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）的噴濺進一步加強了蒸汽、潮濕環(huán)境、潮濕成形線的產 生。噴濺還天生地產生蒸汽，其通過潮濕的成形線和以下出口開度來加強：該出口開度寬到 足以使從噴絲頭擠出的連續(xù)紡絲纖絲以及通過狹槽變細裝置拉為細的未結合的纖絲在潮 濕環(huán)境下進行。
[0025] 所形成的復合無紡幅材料的干燥可進一步被壓花而不需要任何熱結合。連續(xù)纖絲 具有小于80°C的玻璃態(tài)轉化溫度Tg并且在壓花期間達到所述纖絲的軟化點，并且壓花在 所述纖絲的塑性范圍內進行從而它們塑性地變形?？扇绱诉M行壓花以提供帶有包括拉伸纖 絲的第一地帶的第一區(qū)域和由壓縮地帶構成的局部加強的無熱結合的第二區(qū)域，該第二區(qū) 域的密度高于所述第一區(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。
[0026] 還提供了帶有形成穩(wěn)定壓花的柔軟、牢固和經久耐用的無紡擦巾的壓花復合無紡 幅材料，這將使得能夠制造用于消費者市場的不那么致密的擦拭卷。該目的通過用于制造 復合無紡幅材料的方法已被實現，所述方法包括：
[0027] -從噴絲頭擠出連續(xù)纖絲；
[0028] -通過狹槽變細單元將纖絲拉為細連續(xù)纖絲；
[0029] _無熱結合地形成未結合的連續(xù)纖絲的幅；
[0030] -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 成形的短纖維水刺交纏在一起從而形成復合無紡幅材料；
[0031] -干燥所述幅材料；
[0032] 其特征在于：所述復合無紡幅材料在不形成熱結合的情況下被壓花，賦予所述幅 材料等于或大于未壓花的復合幅材料的強度指數一倍的強度指數。
[0033] 所述復合無紡幅材料被壓花從而具有超過未壓花的復合無紡幅材料的強度指數 1. 06倍、優(yōu)選超過1. 08倍、最優(yōu)選超過1. 1倍的強度指數。
[0034] 最想不到的是壓花之后獲得了更高強度。通常地，壓花幅的強度與同一幅被壓花 之前相比會減小。通常認為壓花減少了材料內的強度并且甚至可用于將弱點導入材料內。 但受理論的束縛，相信本發(fā)明是制造纖絲的溫和方法，該方法背后的