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，藉此使得可能保持幅材 料的強(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)一步使得可能獲得幅材料的期望三維結(jié)構(gòu)。然而，原理背后還有 其它理論。
[0035] 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)纖絲且形成幅。因?yàn)槔w絲速 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成形線的線速度，當(dāng)纖絲碰撞成形線時形成未結(jié)合的纖絲的幅。
[0036] 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定向。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。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在纖絲內(nèi)由此產(chǎn)生進(jìn)一步分子 定向的能力。狹槽變細(xì)單元內(nèi)連續(xù)纖絲的速度至少為成形線速度的10倍。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。
[0037] 當(dāng)增加材料強(qiáng)度時獲得驚人的效果。觀察到強(qiáng)度的增加連同更高的柔軟度是非常 難得的。
[0038] 很可能通過斷開纖維素纖維_纖維結(jié)合來獲得改進(jìn)的柔軟度這是可能的。這也可 導(dǎo)致更低的材料強(qiáng)度。然而，觀察到的是相反的情況。很可能用在壓花點(diǎn)引入材料的高壓 縮和能量被連續(xù)纖絲所吸收來解釋強(qiáng)度的增加。連續(xù)纖絲可如此變形從而形成纖維素纖維 與纖絲之間以及纖絲與纖絲之間的結(jié)合。當(dāng)基于PP纖絲制得類似的材料時我們不能觀察 到該效果。作為示例，連續(xù)紡絲纖絲是聚乳酸纖絲。PLA表面化學(xué)性以及60°C下的玻璃態(tài) 和軟化點(diǎn)可有利于通過壓花獲得變形。
[0039] 復(fù)合無紡幅材料具有帶有第一地帶的第一區(qū)域，在第一地帶中通過壓花所述復(fù)合 無紡幅材料來拉伸所述纖絲并且藉此增加所述連續(xù)纖絲的分子定向。第一區(qū)域可具有通過 壓花無紡復(fù)合幅材料產(chǎn)生的拉伸而加強(qiáng)的強(qiáng)度。
[0040] 抵靠砧輥的壓花提供了帶有包括拉伸區(qū)段的第一地帶的第一區(qū)域和帶有壓縮區(qū) 段的第二區(qū)域。第一地帶鄰近于第二區(qū)域，因?yàn)槔w絲的拉伸通常是材料在帶有突出圖案的 鋼輥與橡膠輥之間被壓花，這將破壞材料內(nèi)纖維-纖維結(jié)合，但在這些情形下也拉伸連續(xù) 紡絲纖絲。復(fù)合無紡幅材料的壓花提供了由壓縮地帶構(gòu)成的局部加強(qiáng)且無熱結(jié)合的第二區(qū) 域，第二區(qū)域的密度高于第一區(qū)域。連續(xù)紡絲纖絲可通過在壓花期間被展平而變形。
[0041] 用具有突起或突出部的壓花輥進(jìn)行所述壓花，所述突起或突出部對應(yīng)于所述幅材 料的所述第二區(qū)域，并具有在1. 5mm-3. 5mm范圍內(nèi)、優(yōu)選大約2. 5mm的高度或深度。無熱結(jié) 合的壓縮地帶的所述第二區(qū)域的相當(dāng)高/深的壓花具有大約5-60%、優(yōu)選10-50%之間、最 優(yōu)選大約30 %的減小厚度。
[0042] 不受理論的束縛，相信由于纖絲的拉伸和分子定向會提高強(qiáng)度。由于纖絲的制造 使得仍然可之后發(fā)生某些分子定向并且因?yàn)樵趶?fù)合無紡幅內(nèi)沒有熱結(jié)合（其可能妨礙和 破壞結(jié)合并且撕裂纖絲），所以這是有可能的。拉伸是永久性的，因?yàn)閴夯〞r纖絲被變形隨 后纖絲應(yīng)該處于塑性范圍內(nèi)，帶有一定Tg而不形成任何熱結(jié)合。幅包括通過壓花被拉伸的 無熱結(jié)合的變形的連續(xù)紡絲纖絲。在常規(guī)的壓花時纖維破裂并且如果幅是紡粘的則纖維被 確實(shí)地粘附并且不能移動。根據(jù)本發(fā)明的幅材料僅通過水刺交纏被機(jī)械地結(jié)合并且這些結(jié) 合是彈性的而非牢固的結(jié)合。纖維素纖維-纖維結(jié)合將破裂，但是根據(jù)權(quán)利要求的連續(xù)纖 絲不會破裂而是拉伸。如果使用某些陰陽壓花，則僅獲得拉伸區(qū)域，除非使用尖對尖或腳對 腳的壓花。無紡復(fù)合幅材料具有帶有拉伸的連續(xù)纖絲和通過壓花獲得的連續(xù)纖絲的增加的 分子定向的第一地帶的第一區(qū)域。但是，如果在堅(jiān)固的輥隙（例如抵靠砧輥）內(nèi)進(jìn)行壓花， 則通過壓縮區(qū)段的第二區(qū)域獲得另一強(qiáng)度提高。
[0043] 這些壓縮區(qū)段內(nèi)的強(qiáng)度增加是局部加強(qiáng)，壓花提供了幅的壓縮，這使得纖維和纖 絲彼此靠近，但也可提供纖絲內(nèi)的某些壓縮，因此纖絲可在壓花的第二區(qū)域內(nèi)被展平。幅材 料具有由壓縮地帶構(gòu)成的局部加強(qiáng)且無熱結(jié)合的第二區(qū)域，第二區(qū)域的密度高于所述第一 區(qū)域并具有大約5-60%、優(yōu)選10-50%、最優(yōu)選大約30%的減小的厚度。更致密的材料因此 增加了所有纖維之間的接觸并且僅這個事實(shí)將在這些壓縮區(qū)域內(nèi)賦予材料更高的局部強(qiáng) 度。將有也將增加纖維之間摩擦的更大區(qū)域。雖然在壓花點(diǎn)內(nèi)沒有熱結(jié)合，壓縮纖維將甚 至進(jìn)一步添加更好的接觸和纖維之間的結(jié)合，氫鍵合、范氏鍵合和增強(qiáng)的分子接觸以及甚 至更集成的幅，將增加強(qiáng)度，由于在纖絲的塑性范圍內(nèi)進(jìn)行壓花故壓花將保留。短纖維例如 纖維素纖維也將粘附于任何空腔并且也進(jìn)一步增強(qiáng)形成局部加強(qiáng)的致密結(jié)構(gòu)。人們相信由 于纖絲的剛性，由壓花壓力產(chǎn)生的摩擦能量被吸收在纖絲的表面內(nèi)，并且也被添加于如何 獲得該強(qiáng)結(jié)合而無熱結(jié)合的理論中。
【附圖說明】
[0044] 將參照附圖詳述本發(fā)明。
[0045] 圖1示意性地示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的水刺交纏復(fù)合無紡材料的裝置的示例 實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 所述復(fù)合無紡幅材料包括連續(xù)紡絲纖絲以及包括天然纖維和/或人造纖維的短 纖維的混合物。這些不同類型的纖維和本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)如下被定義。
[0047] 連續(xù)纖絲
[0048] 纖絲是與其直徑相比非常長、基本上環(huán)形的纖維。它們可如下制造：通過細(xì)孔噴嘴 熔融和擠出熱塑性聚合物、隨后優(yōu)選在聚合物射流處或沿該射流吹氣的氣流作用下冷卻聚 合物，并且固化為絞線，其能通過抽拉、拉伸或卷曲來處理。用于附加功能的化學(xué)制品被添 加于表面。纖絲也可通過進(jìn)入反應(yīng)介質(zhì)的纖維成形反應(yīng)劑溶液的化學(xué)反應(yīng)制造，例如通過 從黃原酸纖維素溶液進(jìn)入硫酸的粘膠纖維的旋轉(zhuǎn)來制造纖絲。
[0049] 熔噴纖絲如下制造：通過細(xì)孔噴嘴以非常纖細(xì)的射流擠出熔融熱塑性聚合物并且 將會聚的氣流導(dǎo)向聚合物射流從而它們被拉出成為具有極小直徑的連續(xù)纖絲。熔噴制造例 如在美國專利US3849241或US4048364中有描述。所述纖維可為微纖維或長纖維，這取決 于其尺寸。微纖維具有不超過20ym、通常2-12ym的直徑。長纖維具有超過20ym、通常 20-100ym的直徑。
[0050] 紡粘纖絲可以類似方式制造，但氣流更冷并且通過空氣進(jìn)行纖絲的拉伸以獲得適 當(dāng)?shù)闹睆?。纖維直徑通常超過10ym，通常10-100ym。紡粘制造例如在美國專利US4813864 或US5545371中有描述。
[0051] 紡粘和熔噴纖絲作為一個組被稱為紡絲纖絲，意味著它們直接、原位地敷設(shè)在移 動表面上以形成幅，其進(jìn)一步在工藝中被結(jié)合。通過選擇聚合物和溫度分布圖來控制"熔融 流動指數(shù)"是控制擠出從而纖絲成形的重要部分。紡粘纖絲通常更堅(jiān)固并且更均勻。
[0052] 纖維束是纖絲的另一來源，其通常為人造纖維的制造中的前體，但也可作為其自 身的產(chǎn)品被銷售和使用。類似于紡絲纖維，纖細(xì)的聚合物射流被拉出和拉伸，但并非敷設(shè)在 移動表面上以形成幅，而是被保持為捆束以完成拉出和拉伸。當(dāng)制造人造纖維時，該纖絲捆 束隨后用紡絲整理化學(xué)制品處理，通常被卷曲隨后進(jìn)給至切割階段，在此用帶刀的輪子將 纖絲切割為不同的纖維長度，其被打包成捆從而被運(yùn)輸和用作人造纖維。當(dāng)制造纖維束時， 絲束在有或沒有紡絲整理化學(xué)制品的情形下被打包成捆或裝箱。
[0053] 具有足夠粘著特性從而令自身可在熔融狀態(tài)下這樣被抽出的任何熱塑性聚合物 基本上能用于制造熔噴或紡粘纖維。有用的聚合物的示例是聚烯烴例如聚交酯、聚丙烯、聚 酯和聚乙烯。當(dāng)然也可使用這些聚合物的共聚物以及具有熱塑性特性的天然聚合物。
[0054] 連續(xù)紡絲纖絲從噴絲頭擠出并且通過狹槽變細(xì)器以大于2000m/min且小于 6000m/min或5000m/min或3000m/min的速度拉出，這賦予纖絲不完整分子定向，并且纖絲 通過壓花進(jìn)一步拉伸。
[0055] 用于本發(fā)明的連續(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。
[0056] 連續(xù)纖絲可基于任何聚乳酸、PLA聚合物?；诰|(zhì)聚乳酸樹脂的PLA纖絲包括 單聚合物并且在整個PLA纖絲內(nèi)具有基本上相同的熔點(diǎn)。然而，當(dāng)然也可使用其它聚合物 和共聚物以及具有基于PLA的添加劑的聚合物。
[0057] 天然纖維
[0058] 可使用很多類型的天然纖維，特別是那些具有吸水能力和傾向于有助于形成粘著 薄片的天然纖維。在可能使用的天然纖維中，主要有纖維素纖維如種毛纖維，例如棉花、木 棉和乳草屬植物；葉纖維例如劍麻、馬尼拉麻、菠蘿和新西蘭昂普（hamp);或韌皮纖維例如 亞麻、大麻、黃麻、洋麻和紙漿。
[0059] 尤其非常適合于使用來自木漿纖維的纖維素，并且軟木纖維和硬木纖維是合適 的，并且也可使用再循環(huán)纖維。
[0060] 紙漿纖維長度對于軟木纖維來說在3mm左右變化并且對于硬木纖維來說在1. 2mm 左右變化，并且對于再循環(huán)纖維來說為這些長度的混合，甚至更短。
[0061] 人誥纖維
[0062] 所使用的人造纖維可由相同的物質(zhì)和與上述纖絲相同的工藝制造。其它可用的人 造纖維是由再生纖維素例如粘膠液和萊賽爾纖維制成的。
[0063] 可用紡絲整理和卷曲處理它們，但這不是優(yōu)選用于制