專利名稱：：輕質(zhì)高抗張強(qiáng)度和高撕裂強(qiáng)度的雙組分無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本文公開的主題一般而言涉及用于期望高抗張性能和高撕裂性能的應(yīng)用的無紡織物，例如戶外織物、家用包裹物、帳篷、遮篷、降落傘等。更具體地，本主題涉及用于制造高強(qiáng)度的耐久的無紡織物的方法，和其通過使用具有不同熔融溫度的雙組分紡粘纖維生產(chǎn)的具有高耐磨性能的產(chǎn)品，其中操作所述纖維，以便一種組分形成包裹第二組分的基體。
背景技術(shù)：
：無紡織物或纖維網(wǎng)具有置于其間的單纖維或單絲結(jié)構(gòu)，但不是以規(guī)則的或與編織物相同的方式置于其間。無紡織物或纖維網(wǎng)由包括熔噴法、紡粘法和氣流法的許多方法形成?？椢锏亩ㄖ赝ǔＳ每嗣科椒矫讈肀硎?。紡粘型無紡織物用于許多應(yīng)用，并且占據(jù)了在北美生產(chǎn)或使用的大多數(shù)產(chǎn)品。幾乎所有這些應(yīng)用都要求輕質(zhì)一次性織物。因此，大多數(shù)紡粘型織物設(shè)計(jì)用于通常要求最低粘合強(qiáng)度的單一用途，和設(shè)計(jì)為具有足夠的性能以用于它們被期望的應(yīng)用。紡粘法指的是纖維、長(zhǎng)絲被擠出、冷卻和拉伸，然后在傳送帶上收集而形成織物的方法。用這種方法收集的織物沒有被粘合，因此長(zhǎng)絲必須通過熱、機(jī)械或化學(xué)方法粘合在一起以形成織物。熱粘法是目前為止最有效和最經(jīng)濟(jì)的形成織物的方法。水刺法不是同樣有效，但是生產(chǎn)出比熱粘織物更柔軟和通常更結(jié)實(shí)的織物。熱粘法是無紡織物工業(yè)中使用最廣泛的粘合技術(shù)之一。其被廣泛用于紡粘、熔噴、氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)生產(chǎn)，以及和梳理纖網(wǎng)形成技術(shù)一起使用。進(jìn)行了大量的努力以設(shè)法優(yōu)化成網(wǎng)過程、粘合法和進(jìn)料纖維的性能，以實(shí)現(xiàn)期望的終端使用性能，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。降低生產(chǎn)成本的一個(gè)途徑是通過更快的加工在同一臺(tái)機(jī)器上生產(chǎn)更多的無紡織物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在較高的溫度下，可以更快地實(shí)現(xiàn)符合要求的粘合，直到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)之后不能再實(shí)現(xiàn)符合要求的粘合。這有時(shí)被描述為"隨著粘合溫度的升高，粘合窗關(guān)閉"。在給定的加工速度下，加工窗受生產(chǎn)具有可接受特性的無紡織物的最高和最低加工溫度的限制。換言之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)嘗試著更快加工時(shí)，最高和最低加工溫度之間的差異變小，直至變成一個(gè)溫度。在更高的速度下，不管粘合溫度如何都不能生產(chǎn)出合適的無紡織物，即加工窗關(guān)閉。此外，在現(xiàn)代纖維科學(xué)的最近100年來，已經(jīng)得知在所有其他構(gòu)造因素相同時(shí)，較強(qiáng)的纖維通常生產(chǎn)出較強(qiáng)的織物結(jié)構(gòu)。這適用于線繩、繩索、針織物和紡織品。此外，對(duì)于熔紡纖維，可以通過提高纖維取向度和結(jié)晶度以及獲得合適的纖維形態(tài)來制備更強(qiáng)的纖維。這通常通過提高紡絲速度、改變淬火條件、提高拉伸比和在張力下使纖維退火來實(shí)現(xiàn)。因此，不期望看到使用高強(qiáng)度纖維時(shí)熱點(diǎn)粘合的無紡織物變得更弱。相反地，期望用合適的較弱的纖維生產(chǎn)更強(qiáng)的織物。關(guān)于無紡織物強(qiáng)度的部分困惑可能在于破裂方式隨著粘合條件而變化的事實(shí)。已經(jīng)觀察到，粘合織物的強(qiáng)度隨著粘合溫度或粘合時(shí)間的增加而增加，達(dá)到某一點(diǎn)，然后粘合織物的強(qiáng)度開始降低。對(duì)于在該峰以下的粘合條件，由于粘合斷裂，即粘合完全分開而出現(xiàn)破裂。在該峰以上，由于粘合周圍的纖維斷裂而出現(xiàn)破裂。對(duì)于后一種現(xiàn)象，人們提供了幾種解釋。已經(jīng)提出的一個(gè)解釋是在多數(shù)破裂發(fā)生的粘合周圍存在應(yīng)力集中。盡管這可能是真的，但是沒有提供令人滿意的應(yīng)力集中與粘合條件相關(guān)性的解釋。提出的另一種破裂機(jī)理是纖維被軋輥壓碎，因而在粘合邊緣被削弱，其中粘合點(diǎn)的邊緣使纖維變平。但是，如Chidambaram,A.,Davis，H.,Batra，S.K.，"StrengthLossinThermallyBondedPolypropyleneFibers"InterNonwovensJ2000,9(3)27所示，這個(gè)因素只是強(qiáng)度損失的一小部分原因。此外，粘合強(qiáng)度與粘合壓力無關(guān)，盡管人們會(huì)期望這種破裂機(jī)理。迄今為止，還沒有給出熱點(diǎn)粘合織物的機(jī)械破裂機(jī)理的令人滿意的解釋。熱粘合可以以幾種方式進(jìn)行。在熱風(fēng)穿透粘合中，熱流體、空氣被強(qiáng)制穿過預(yù)制的織物。如果該流體的溫度足夠高，則所述纖維可能變粘而相互粘接。這種情況下，它們形成兩個(gè)或多個(gè)纖維接觸的粘合。在紅外粘合(IR-bonding)中，由紅外光提供熱。在超聲粘合中，由于超聲波的應(yīng)用，接觸纖維之間的摩擦使纖維變粘而粘合。在熱點(diǎn)粘合中，預(yù)制的纖維織物在加熱的軋輥之間穿過。所述輥可以是光滑的或壓有粘合圖案。均勻的織物要求均勻的壓力、均勻的溫度和均勻的輸入織物。只有在纖維接觸熱輥時(shí)才會(huì)產(chǎn)生粘合。因此，在光滑的軋輥上，在纖維相互交叉的任何地方都產(chǎn)生粘合，而在軋花的軋輥上，主要在凸起的區(qū)域之間產(chǎn)生粘合。這產(chǎn)生粘合"點(diǎn)，，或"區(qū)"。這些方法中每一種方法的基本物理原理是相同的加熱纖維，形成粘合，隨后被冷卻。在粘合可能出現(xiàn)之前必須形成織物。通常采用的方法包括紡絲(紡粘)、熔噴、濕法成網(wǎng)、氣流成網(wǎng)和梳理成網(wǎng)。這些方法中的每一種都產(chǎn)生不同的纖維取向分布函數(shù)(ODF)和織物密度。認(rèn)識(shí)到織物結(jié)構(gòu)與形成粘合的效率即粘合效率之間的相互作用很重要。在使用光滑軋輥的最簡(jiǎn)單的情況下，或在熱風(fēng)穿透粘合中，當(dāng)結(jié)構(gòu)是雜亂結(jié)構(gòu)時(shí)出現(xiàn)了最高的粘合水平，原因是實(shí)現(xiàn)了最大數(shù)量的纖維-纖維交叉。因此，結(jié)構(gòu)的取向度越高，潛在的粘合部位的數(shù)量就越少。所述ODF還很大程度地控制所述結(jié)構(gòu)經(jīng)受機(jī)械破裂的方式。雖然破裂可以采用不同的方式，但是當(dāng)平行于縱向或橫向施加載荷時(shí)，織物傾向于沿優(yōu)選的纖維方向裂開。在所有其他的測(cè)試角中，破裂可能受沿優(yōu)選的纖維取向方向的剪切力支配。一般可以看出，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨粘合溫度的升高而增加，達(dá)到最大值，然后由于纖維粘合界面處的過度粘合和纖維過早失效而迅速降低。但是，不管粘合溫度如何，織物結(jié)構(gòu)的變化和其中的微觀形變由纖維的初始ODF控制，因此對(duì)具有相同初始ODF的所有結(jié)構(gòu)是相似的。在負(fù)荷-伸長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，粘合過程的性質(zhì)控制所述結(jié)構(gòu)失效的點(diǎn)，但是至高達(dá)到該點(diǎn)的性能由結(jié)構(gòu)(ODF)和粘合圖案的各向異性支配。而且，結(jié)構(gòu)剛性，即抗張模量、抗彎剛度和剪切模量隨粘合溫度的升高而持續(xù)增加?？椢镄纬珊螅浯┻^軋輥，并在那里粘合。熱點(diǎn)粘合分三個(gè)階段進(jìn)行1)壓縮和加熱所述織物的一部分，2)粘合所述織物的一部分，和3)冷卻粘合的織物。在熱軋粘合中，低于某一最小值的粘合壓力看起來對(duì)織物的性能影響很小或沒有影響。這對(duì)于薄的無紡織物尤為如此，其中在產(chǎn)生纖維-纖維接觸的鉗口需要最小的壓力。需要足夠的壓力來壓縮織物，以便可以通過傳導(dǎo)進(jìn)行有效的熱傳遞。此外，壓力有助于升溫后的塑性流動(dòng)，進(jìn)而增加纖維之間的接觸面積，以及更進(jìn)一步降低粘合處的厚度。壓力也有助于表面的"潤(rùn)濕"。這更加要求最低的壓力。壓力也對(duì)粘合區(qū)處纖維的移動(dòng)性進(jìn)行約束。超過了商業(yè)使用的壓力范圍，更高的鉗口壓力未必產(chǎn)生更高的性能。在熱軋粘合和熱風(fēng)穿透粘合中，很容易得到粘合不足或粘合過度的結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩條交叉纖維之間的界面上處于粘接狀態(tài)的鏈端數(shù)不足，或使其擴(kuò)散穿過所述界面與其他纖維鏈相纏結(jié)的時(shí)間不足，都會(huì)出現(xiàn)粘合不足。粘合的形成要求部分熔化晶體，以允許鏈的松弛和擴(kuò)散。如果在粘合期間軋輥的溫度過低，或者輥速過高，則織物的中平面處的聚合物達(dá)不到足夠高的溫度以從結(jié)晶區(qū)釋放足量的鏈或足夠長(zhǎng)的鏈段。因此，將會(huì)有非常少的鏈越過纖維-纖維界面，粘合本身將會(huì)變?nèi)酰⑶疫@些粘合會(huì)容易地在載荷下被分開或破壞掉，正如觀察的那樣。當(dāng)許多鏈擴(kuò)散穿過所述界面并形成強(qiáng)粘合時(shí)，出現(xiàn)粘合過度。在粘合區(qū)內(nèi)的纖維和在粘合纖維周圍的纖維已經(jīng)失去它們的取向和強(qiáng)度，不過與進(jìn)入所述粘合區(qū)的纖維相比，所述粘合區(qū)本身代表更為剛性和更大的區(qū)域。但是，與此同時(shí)，由于熱量沿纖維長(zhǎng)度方向擴(kuò)散，位于所述粘合附近的纖維內(nèi)的聚合物鏈也松馳以降低雙折射。因此，進(jìn)入所述粘合的纖維也失去了一些它們的分子取向，進(jìn)而在纖維-粘合界面失去了它們的強(qiáng)度。足夠的熱量沿被加熱的纖維長(zhǎng)度擴(kuò)散的距離取決于鉗口的時(shí)間和溫度。已經(jīng)觀察到，在高速下，該距離應(yīng)該小于鉗口的厚度，而在低速下，所述距離應(yīng)該比鉗口的厚度長(zhǎng)。由于雙折射只是在溫度高到足以開始熔化晶體時(shí)被降低，因此只有這個(gè)區(qū)域的強(qiáng)度被降低。因而所述纖維的雙折射只在所述粘合外圍附近的區(qū)域被降低，所述纖維只在這個(gè)區(qū)域是弱的。它們也可能變平或變成不規(guī)則的形狀。所述粘合部位邊緣變成讓此時(shí)更弱的纖維進(jìn)入的應(yīng)力集中點(diǎn)。在載荷下的織物中，這種機(jī)械不匹配導(dǎo)致粘合周圍處纖維的過早失效，正如觀察的那樣。簡(jiǎn)言之，當(dāng)熔化過多時(shí)出現(xiàn)過度粘合。無紡織物的熱粘合分三步進(jìn)行l(wèi))加熱織物中的纖維，2)通過聚合物鏈蠕動(dòng)穿過纖維-纖維界面形成粘合，3)冷卻和再固化纖維。在熱軋粘合中，必須在織物位于鉗口中時(shí)才能進(jìn)行步驟l。步驟2必須在所述織物處于鉗口中時(shí)開始，以將所述結(jié)構(gòu)粘接在一起，但是可以在步驟3的初始部分結(jié)束。加熱和形成所述粘合所需的時(shí)間和商業(yè)粘合時(shí)間有著極好的一致性。在粘合不足的織物中，很少有聚合物鏈擴(kuò)散穿過纖維-纖維界面。在張力測(cè)試中，這些粘合完全斷裂。在充分粘合的織物中，所述鏈充分?jǐn)U散穿過界面形成強(qiáng)的粘合，只是在粘合周圍處的橋接纖維的機(jī)械性能有適量損失。因此在粘合強(qiáng)度和粘合周圍的纖維強(qiáng)度之間存在可以接受的折衷。在過度粘合的織物中，鏈充分?jǐn)U散穿過界面以形成強(qiáng)的粘合，但是粘合周圍處的橋接纖維的機(jī)械性能遭受很大的損失。在張力測(cè)試中，纖維在所述粘合周圍斷開。水刺法產(chǎn)生稍微不同的特性。粘合纖維將是柔性的，強(qiáng)度高于熱軋粘合的相應(yīng)部分。與熱點(diǎn)粘合的無紡織物相比，所述織物不易產(chǎn)生剪切破裂。雙組分無紡長(zhǎng)絲在本領(lǐng)域通常被認(rèn)為是采用以非均勻方式結(jié)合在一起的至少兩種不同聚合物的熱塑性長(zhǎng)絲。大多數(shù)市場(chǎng)上可買到的雙組分纖維構(gòu)造為皮/芯、并排或偏心皮/芯的布置。兩種聚合物不是均勻共混，而是可以以例如并排的結(jié)構(gòu)結(jié)合，使得長(zhǎng)絲的第一側(cè)由第一聚合物"A"構(gòu)成，而其第二側(cè)由第二聚合物"B"構(gòu)成。作為替代方案，所述聚合物可以皮一芯結(jié)構(gòu)結(jié)合，其中長(zhǎng)絲的外皮層由第一聚合物"A"構(gòu)成，內(nèi)芯由第二聚合物"B"構(gòu)成。雙組分纖維或長(zhǎng)絲提供了期望性能的組合。例如，某些樹脂很結(jié)實(shí)，但是不柔軟，而其他樹脂很柔軟，但是不結(jié)實(shí)。通過將這些樹脂結(jié)合在雙組分長(zhǎng)絲中，可以實(shí)現(xiàn)性能的組合。例如，當(dāng)雙組分纖維為并排布置時(shí)，通常用作自蓬松化纖維。自蓬松化是由長(zhǎng)絲中具有不同應(yīng)變水平或收縮傾向的兩種聚合物引起的。因此，它們?cè)诖慊鸹蚶炱陂g巻曲。而且，對(duì)一些皮/芯結(jié)構(gòu)，用于皮組分的聚合物熔點(diǎn)溫度比芯組分低。所述外組分皮組分被加熱變粘，與附近的其他纖維形成粘合。另一種雙組分纖維被稱為海島纖維。在這種結(jié)構(gòu)中，"海"組分形成皮，而"島，，組分為一個(gè)或多個(gè)芯。通常地，海島纖維被制造用于生產(chǎn)精細(xì)纖維。用現(xiàn)有技術(shù)在其內(nèi)或用其生產(chǎn)納米纖維是做不到的。需要特定的纖維尺寸來確?？刂粕a(chǎn)。因此，為了生產(chǎn)納米纖維，海島纖維由可溶的海組分構(gòu)成，并且當(dāng)其被除去時(shí)使內(nèi)部的纖維釋放出來。同時(shí)，已知一些保留所述海組分的情形。美國(guó)專利No.6,465,094公開了一種屬于海島型結(jié)構(gòu)的特殊纖維構(gòu)造，其中保留所述皮，例如海，以提供性質(zhì)獨(dú)特的纖維。這種結(jié)構(gòu)類似于典型的多芯雙組分皮/芯結(jié)構(gòu)，其可以產(chǎn)生某些纖維性能。雖然現(xiàn)有技術(shù)的雙組分纖維是已知的，但是需要一種高強(qiáng)度的輕質(zhì)無紡織物。鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)高強(qiáng)度紡粘型無紡織物的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是形成一種以某種方式粘合的纖維構(gòu)造，所述方式使得所述纖維表現(xiàn)出無紡織物中目前還未發(fā)現(xiàn)的高的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容一種生產(chǎn)無紡織物的方法，其包括紡一組包含外部纖維組分和內(nèi)部纖維組分的雙組分纖維。所述外部纖維包裹所述內(nèi)部纖維，并且具有比所述內(nèi)部纖維更高的斷裂伸長(zhǎng)率和比所述內(nèi)部纖維組分更低的熔融溫度。將該雙組分纖維定位到纖維網(wǎng)上并且熱粘合以生產(chǎn)無紡織物。圖l是典型的雙組分紡粘法的示意圖2是典型的熱軋粘合法的示意圖3是典型的單鼓熱風(fēng)穿透粘結(jié)烘箱的示意圖4是典型的鼓纏結(jié)法的示意圖5是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的雙組分纖維的橫截面圖6顯示了熱粘合的108個(gè)島的尼龍/PE紡粘織物的粘合和粘合纖維界面的掃描電鏡顯微照片；圖7顯示了熱粘合的108個(gè)島的尼龍/PE紡粘織物的粘合區(qū)的掃描電鏡顯微照片；圖8是熱風(fēng)穿透粘合的108個(gè)島的紡粘織物表面的掃描電鏡顯微照片；圖9顯示了熱風(fēng)穿透粘合的108個(gè)島的紡粘織物表面的放大部分，證實(shí)了纖維-纖維的粘合；圖10顯示了水刺熱風(fēng)穿透粘合的108個(gè)島的紡粘織物表面的掃描電鏡顯微照片。具體實(shí)施例方式利用雙組分纖維結(jié)構(gòu)生產(chǎn)無紡織物。所述雙組分纖維結(jié)構(gòu)由兩種截然不同的纖維組分構(gòu)成，所述纖維組分優(yōu)選利用紡粘技術(shù)生產(chǎn)，并且外部纖維組分包裹第二內(nèi)部纖維組分。這種結(jié)構(gòu)被稱為皮/芯或海島纖維。皮/芯由單皮外部纖維包裹單芯內(nèi)部纖維構(gòu)成。在所述海島結(jié)構(gòu)中，單個(gè)海的外部纖維包裹多個(gè)島的內(nèi)部纖維。所述纖維的例子見于圖5。所述內(nèi)部的芯或島纖維組分的周圍被所述外皮或海的纖維組分包裹。利用這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的方法包括形成單層或多層紡粘長(zhǎng)絲的步驟，其中所述纖維或長(zhǎng)絲是具有兩種聚合物的雙組分。此處公開的主題涉及改進(jìn)各個(gè)雙組分纖維之間粘合過程的方法，其中所述織物破裂不受纖維-粘合界面的性質(zhì)支配。在由同組分纖維構(gòu)成的熱粘合無紡織物中，由于纖維的部分熔融和局部產(chǎn)生的潛在變形，所述纖維在粘合-纖維界面以及所述粘合中失去了它們的性能。機(jī)械性能的變化和由于纖維粘合界面的高應(yīng)力集中，所述無紡織物傾向于過早破裂。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在皮-芯或海島形式的雙組分纖維中，當(dāng)所述外部和內(nèi)部纖維組分的熔融性質(zhì)差別足夠大，并且所述外部纖維在粘合點(diǎn)完全熔融時(shí)，其性能可以得到提高。此外，所述雙組分纖維必須具有某些不同的性能。所述皮或海組分必須具有比芯或島組分低的熔融溫度。該差值應(yīng)該是至少15攝氏度，優(yōu)選20攝氏度或更高。在粘合點(diǎn)，至少兩條相鄰纖維的外部纖維完全熔融，形成包封內(nèi)部纖維的基體。當(dāng)所用的雙組分纖維具有海島結(jié)構(gòu)時(shí)，整個(gè)海熔融，最優(yōu)選兩條相鄰纖維的整個(gè)海完全熔融。因此，對(duì)于利用海島的雙組分纖維，熔化沒有與附近的纖維粘合的部位中的海組分也是可行的。此外，為了提高所述雙組分纖維的可紡性，優(yōu)選熱塑性材料也具有不同的粘度值。而且，所述皮或海組分的粘度必須等于或大于所述芯或島組分。優(yōu)選所述外部纖維的粘度為所述內(nèi)部纖維粘度的約1.5倍。當(dāng)所述外部纖維具有所述內(nèi)部纖維兩倍的粘度時(shí)，獲得了最好的結(jié)果。這種粘度差異使得所述基體以有助于形成本發(fā)明的高強(qiáng)度纖維的方式形成。而且，形成所述纖維內(nèi)部和外部的兩個(gè)組分優(yōu)選具有不同的斷裂伸長(zhǎng)率?？梢岳肁STM標(biāo)準(zhǔn)D5034-95獲得合適的斷裂伸長(zhǎng)率值的測(cè)量值。所述內(nèi)部纖維優(yōu)選具有比所述外部纖維低的斷裂伸長(zhǎng)率。優(yōu)選地，所述內(nèi)部纖維具有比所述外部纖維至少低30%的斷裂伸長(zhǎng)率。例如，所述外部纖維具有50%的斷裂伸長(zhǎng)率，而所述內(nèi)部纖維具有30%的斷裂伸長(zhǎng)率。這種差別有助于通過所述基體(較弱)將施加給所述無紡織物的剪切力和張力轉(zhuǎn)移到所述內(nèi)部(較強(qiáng)的)纖維，從而提高所述纖維的粘合強(qiáng)度。雖然本發(fā)明可以通過形成具有由纖維的粘度不同或纖維的斷裂伸長(zhǎng)率不同獲得額外強(qiáng)度的基體來保持，但是通過形成內(nèi)部纖維比外部纖維更粘的和內(nèi)部纖維具有較低的斷裂伸長(zhǎng)率的基體獲得了最佳的效果。圖l示出了典型的紡粘法。在紡粘法中，小直徑纖維通過從具有圓形或其他結(jié)構(gòu)的噴絲頭的數(shù)個(gè)精細(xì)毛細(xì)管中擠出作為長(zhǎng)絲的熔融熱塑性材料而形成，然后所述擠出的長(zhǎng)絲的直徑迅速減小。如圖1所示，第一組分熱塑性材料被置于第一聚合物料斗中，第二組分熱塑性材料被置于第二聚合物料斗中。然后所述組分通過噴絲組件經(jīng)泵抽出，并且合并形成復(fù)合纖維。使該復(fù)合纖維驟冷、變細(xì)，并置于成形帶上。然后所述纖維被粘合。在優(yōu)選實(shí)施方案中，外部纖維組分的熱塑性材料用來形成纖維外部的皮或海，內(nèi)部纖維組分的熱塑性材料用來形成內(nèi)部的芯或島。期望用于所述海的聚合物組分的例子為聚乙烯、線性低密度并且(X烯烴共聚單體的含量高于約10wt。/。的聚乙烯、具有至少一種乙烯基單體的乙烯共聚物、具有不飽和脂肪族羧酸的乙烯共聚物。此外，用于所述海組分和/或島組分的其他優(yōu)選熱塑性材料包括其中的聚合物選自熱塑性聚合物的那些，其中所述熱塑性聚合物選自尼龍6、尼龍6/6,尼龍6,6/6、尼龍6/10、尼龍6/11、尼龍6/12聚丙烯或聚乙烯。此外，其他合適的熱塑性材料包括其中的熱塑性聚合物選自聚酯、聚酰胺、熱塑性共聚醚酯彈性體、聚烯烴、聚丙烯酸酯和熱塑性液晶聚合物的那些。優(yōu)選地，所述熱塑性材料包括其中的聚合物選自包含帶有通過酯鍵頭尾相連的長(zhǎng)鏈醚酯單元和短鏈酯單元的共聚醚酯彈性體的熱塑性聚合物的那些。更優(yōu)選地，用于所述芯、島、皮或海的聚合物選自在50-450°C的溫度范圍內(nèi)制造的熱塑性聚合物。所述芯或島長(zhǎng)絲的形狀可以是圓形或多葉形。此外，當(dāng)所述雙組分纖維是海島結(jié)構(gòu)時(shí)，所述島可以由不同材料的纖維構(gòu)成。例如，可以加入某些聚合物以提高所述無紡織物的潤(rùn)濕性。這些熱塑性材料可以包括但不限于聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、皂化的聚乙酸乙烯酯、皂化的乙烯-乙酸乙烯酯和其他親水材料。如果一滴水被放到由含有各聚合物組分的復(fù)合長(zhǎng)絲制成的無紡織物上，并且具有a)利用ASTMD724-89測(cè)得的小于90度的接觸角和b)比由不含可濕性熱塑性材料的類似長(zhǎng)絲制備的類似無紡織物的接觸角小的接觸角時(shí)，聚合物通常被認(rèn)為有助于無紡織物的潤(rùn)濕性。此外，可以包括有助于提高熱塑性無紡織物彈性的聚合物。這些聚合物包括但不限于苯乙烯-丁二烯共聚物；彈性(單活性中心，例如茂金屬催化的)聚丙烯、聚乙烯和其他茂金屬催化的密度低于約0.89g/cm3的a-烯烴均聚物和共聚物；其他密度低于約0.89g/cm3的非晶聚a-烯烴；乙烯-乙酸乙烯酯，共聚物；乙丙橡膠；和丙烯-丁烯-1的共聚物和三元共聚物。一旦所述多組分纖維被紡粘，其被放到帶上以制造基本連續(xù)的纖維長(zhǎng)絲?；具B續(xù)的纖維長(zhǎng)絲指的是從噴絲頭擠出制備的長(zhǎng)絲或纖維，其在形成為無紡纖維網(wǎng)或織物前不從其原始長(zhǎng)度中切斷?；具B續(xù)的長(zhǎng)絲或纖維可以具有從大于約15厘米(cvm)至超過1米的平均長(zhǎng)度，至多為所要形成的無紡纖維網(wǎng)或織物的長(zhǎng)度。"基本連續(xù)的長(zhǎng)絲或纖維"的定義包括在形成為無紡纖維網(wǎng)或織物之前不被切斷，而是在后來所述無紡纖維網(wǎng)或織物被切斷時(shí)才被切斷的那些。所述基本連續(xù)的纖維長(zhǎng)絲在所述帶上形成無紡織物并粘合而制造無紡織物。根據(jù)所述無紡織物的最終用途，所述基本連續(xù)的纖維可以經(jīng)受各種加工。如果想要最高強(qiáng)度的無紡織物，所述纖維將通過壓光機(jī)進(jìn)行熱粘合。作為替代方案，所述織物可以通過點(diǎn)粘合進(jìn)行熱粘合。如果想要柔性更好的高強(qiáng)度無紡織物，所述纖維可以通過熱風(fēng)穿透進(jìn)行熱粘合。對(duì)于熱粘合法，織物的溫度比海或皮的熔點(diǎn)高出的差值不超過?；蚱づc島或芯的熔點(diǎn)差值。例如，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，外部組分的熔融溫度比內(nèi)部纖維的熔融溫度低20至150攝氏度。因此，在第一種情況下，織物表面溫度超過外部纖維的溫度不得高于20攝氏度，或在第二種情況下不得高于150攝氏度。圖2是典型的熱軋粘合法的示意圖。圖3說明了典型的單鼓熱風(fēng)穿透粘合烘箱。如果想要柔性甚至更好的高強(qiáng)度纖維，所述纖維可以在通過熱風(fēng)穿透或壓光機(jī)熱粘合之前首先進(jìn)行水刺。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在約5盎司/平方碼或更重的織物的情況下，水刺織物會(huì)在至多250巴的水刺壓力下分層，從而失去它們的性能。因此，對(duì)于較大的結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)選水刺然后熱粘合經(jīng)過針刺的結(jié)構(gòu)的組合方法。在一種構(gòu)造中，無紡織物經(jīng)過水刺纏結(jié)過程。在另一種構(gòu)造中，織物只有一面經(jīng)過水刺纏結(jié)過程。對(duì)于水刺纏結(jié)過程，相應(yīng)歧管的水壓優(yōu)選在10巴和1000巴之間。圖4示出典型的鼓纏結(jié)法。此外，無紡織物的表面可以涂覆樹脂以形成不透性材料。同時(shí)，得到的織物可以在粘合之后用染色法進(jìn)行后處理。如
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中所述，無紡織物會(huì)由于剪切力或者張力破壞纖維本身或纖維粘合而破裂。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了一種粘合法，其使得多組分無紡織物能夠顯示出為類似粘合的單絲織物強(qiáng)度至少4倍的強(qiáng)度。熱粘合的機(jī)理是熔點(diǎn)較低的海或皮熔融并保護(hù)島或芯。因此，對(duì)島的損害很小或沒有損害，并且海充當(dāng)了粘合劑或基體，將所述結(jié)構(gòu)縛在一起，將應(yīng)力轉(zhuǎn)移到較強(qiáng)的芯纖維。圖6-IO示出由聚乙烯海所包裹的尼龍島構(gòu)成的海中108個(gè)島的雙組分纖維粘合界面的掃描電鏡顯微圖像。如這些圖像所示，島的纖維結(jié)構(gòu)得以保持。這將期望產(chǎn)生較高的抗張性能。同樣地，當(dāng)剪切力在織物中蔓延時(shí)，所述島將會(huì)被釋放，群集，并幫助吸收能量，得到高剪切特性。測(cè)試表明，本發(fā)明產(chǎn)生了熱軋的無紡織物，與類似粘合的均質(zhì)尼龍纖維相比，其縱向舌形撕裂強(qiáng)度是后者的4倍，橫向舌形撕裂強(qiáng)度是后者的2倍，縱向抓樣抗張強(qiáng)度是后者的1.5倍，而橫向抓樣抗張強(qiáng)度是后者的幾乎4倍。實(shí)施例下面給出了幾個(gè)實(shí)施例，以示范所生產(chǎn)的織物的性能。所有織物重約180g/m2兩個(gè)雜^^/卯％^^>/^/#品100°/尼龍-舌形撕裂(磅)比能軋機(jī)溫度MDCD粘合平均值標(biāo)準(zhǔn)誤差平均值標(biāo)準(zhǔn)誤差[c]只熱軋020011.901.9911.040.79只水刺6568.72016.001.3115.732.22水刺和熱軋6568.722009,000.6914.460.63100%尼龍-抓樣張力(磅)比能軋才幾溫度固CD平均值標(biāo)準(zhǔn)誤差平均值標(biāo)準(zhǔn)誤差[c]只熱軋0200100.314.6873.926.88只水刺6568.720170.345.1792.585.35水刺和熱軋6568.72200157.606.8481.376.40注意，對(duì)于單絲，水刺樣品看起來具有最高的性能。這是可以設(shè)想的，因?yàn)闄C(jī)械粘合不一定影響纖維的完整性，其中熱粘合在纖維中產(chǎn)生弱區(qū)，從而導(dǎo)致較弱的結(jié)構(gòu)?！蹲滩?75/25%yg^^/P￡海，J卵個(gè)房75/25W尼龍/PE,108島-舌形撕裂(磅)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>注意，只熱軋的樣品看起來是雙組分纖維情況中最好的，只經(jīng)水刺的樣品具有最低的性能。其滋辦3丄75/25%yS^^/P￡雄，與不^炎厚時(shí)^趟私^合。0^措時(shí)義在處佳私批溫^W/卯^yg^g摔品。抓樣張力(^)-熱軋粘合145C<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>注意，所有海島樣品明顯優(yōu)于100%尼龍樣品。島只占纖維總質(zhì)量的75%,通過簡(jiǎn)單的熱軋粘合后提高了4倍以上。可以利用高強(qiáng)度雙組分無紡織物生產(chǎn)的物品包括帳篷、降落傘、戶夕卜織物、家用包裹物、遮篷等。舌形撕裂(磅)-熱軋粘合145C<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)無紡織物的方法，其包括紡一組雙組分纖維，所述雙組分纖維包含外部纖維組分；內(nèi)部纖維組分；其中所述外部纖維包裹所述內(nèi)部纖維；所述外部纖維具有比所述內(nèi)部纖維更高的斷裂伸長(zhǎng)率；和所述外部纖維組分具有比所述內(nèi)部纖維組分更低的熔融溫度；將該組雙組分纖維定位到纖維網(wǎng)上；和將該組雙組分纖維熱粘合來生產(chǎn)無紡織物。2.權(quán)利要求1的生產(chǎn)無紡織物的方法，還包括水刺該組雙組分纖維。3.—種生產(chǎn)無紡織物的方法，其包括紡一組雙組分纖維，所述雙組分纖維包含外部纖維組分；內(nèi)部纖維組分；其中所述外部纖維組分包裹所述內(nèi)部纖維組分，并且所述外部纖維組分具有比所述內(nèi)部纖維組分低的熔點(diǎn)；將該組雙組分纖維定位到纖維網(wǎng)上；和經(jīng)過熱粘合形成粘合基體，所述熱粘合在該組雙組分纖維的相鄰雙組分纖維組的粘合界面處通過完全熔化該組雙組分纖維的相應(yīng)雙組分纖維的外部纖維組分來實(shí)現(xiàn)。4.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維的熔點(diǎn)比所述內(nèi)部纖維的熔點(diǎn)低至少20攝氏度，并且所述雙組分纖維在使得所述雙組分纖維的表面溫度不超過所述內(nèi)部纖維的溫度的溫度下熱粘合。5.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維的所述熔點(diǎn)比所述內(nèi)部纖維的熔點(diǎn)低至少150攝氏度，雙組分纖維在使得所述雙組分纖維的表面溫度不超過所述內(nèi)部纖維的溫度的溫度下熱粘合。6.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維組分比所述雙組分纖維的所述內(nèi)部纖維組分更粘，以便于形成所述粘合基體。7.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維組分具有比所述內(nèi)部纖維組分更高的斷裂伸長(zhǎng)率，以便于將張力或剪切力通過所述基體傳遞到所述內(nèi)部纖維組分。8.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維組分具有比所述雙組分纖維的所述內(nèi)部纖維組分更低的粘度，以便于形成所述粘合基體，并且外部纖維組分具有比所述內(nèi)部纖維組分更高的斷裂伸長(zhǎng)率。9.權(quán)利要求3的方法，包括在熱粘合之前水刺該組雙組分纖維。10.權(quán)利要求3的方法，其中所述內(nèi)部纖維包含選自熱塑性聚合物的熱塑性材料，其中所述熱塑性聚合物為具有通過酯鍵頭尾相連的長(zhǎng)鏈醚酯單元和短鏈酯單元的共聚醚酯彈性體。11.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維包含選自熱塑性聚合物的熱塑性材料，其中所述熱塑性聚合物為具有通過酯鍵頭尾相連的長(zhǎng)鏈醚酯單元和短鏈酯單元的共聚醚酯彈性體。12.權(quán)利要求3的方法，其中所述內(nèi)部纖維包含選自熱塑性聚合物的聚合物，其中所述熱塑性聚合物選自尼龍6、尼龍6/6，尼龍6，6/6、尼龍6/10、尼龍6/11、尼龍6/12聚丙烯或聚乙烯。13.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維包含選自熱塑性聚合物的聚合物，其中所述熱塑性聚合物選自尼龍6、尼龍6/6,尼龍6，6/6、尼龍6/10、尼龍6/11、尼龍6/12聚丙烯或聚乙烯。14.權(quán)利要求3的方法，其中所述外部纖維包含選自由聚酯、聚酰胺、熱塑性共聚醚酯彈性體、聚烯烴、聚丙烯酸酯和熱塑性液晶聚合物組成的熱塑性聚合物之中的聚合物。15.權(quán)利要求3的方法，其中所述內(nèi)部纖維包含選自由聚酯、聚酰胺、熱塑性共聚醚酯彈性體、聚烯烴、聚丙烯酸酯和熱塑性液晶聚合物組成的熱塑性聚合物之中的聚合物。16.權(quán)利要求3的方法，其中所述熱粘合包括使該組雙組分纖維經(jīng)過軋機(jī)處理。17.權(quán)利要求16的方法，其中所述熱粘合包括使該組雙組分纖維經(jīng)過軋機(jī)處理以點(diǎn)粘合所述纖維。18.權(quán)利要求3的方法，其中所述熱粘合包括使該組雙組分纖維經(jīng)過熱風(fēng)處理。19.權(quán)利要求3的方法，其中所述熱粘合包括熱軋所述織物，然后向所述織物提供熱風(fēng)。20.權(quán)利要求3的方法，其中所述內(nèi)部纖維組分是多葉的。21.權(quán)利要求3的方法，其中所述內(nèi)部纖維組分包括由限定海島雙組分纖維的所述外部纖維組分包哀的多個(gè)內(nèi)部纖維組分。22.權(quán)利要求21的方法，其中所述內(nèi)部纖維組分包括具有不同機(jī)械性能的多個(gè)內(nèi)部纖維組分，所述機(jī)械性能選自包括彈性、濕度、阻燃性的集合。23.權(quán)利要求3的方法，其中所述織物的兩個(gè)表面在熱粘合之前經(jīng)歷水刺過程。24.權(quán)利要求3的方法，其中所述織物只有一面在熱粘合之前經(jīng)歷水刺過程。25.權(quán)利要求24的方法，其中在水刺過程中使用的一個(gè)或多個(gè)歧管的水壓在10巴和1000巴之間。26.權(quán)利要求3的方法，其中所述織物用樹脂處理，以在所述無紡織物的外表面形成不透性層。27.權(quán)利要求3的方法，其中所述織物被染色。28.—種無紡纖維網(wǎng)，其包括基本連續(xù)的熱塑性雙組分長(zhǎng)絲，所述雙組分長(zhǎng)絲包含包裹至少兩個(gè)內(nèi)部纖維組分的外部纖維組分；并且所述外部纖維組分具有比所述內(nèi)部纖維更高的斷裂伸長(zhǎng)率和更低的熔點(diǎn)。29.權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)，其中所述外部纖維的部分完全熔融，以包裹所述內(nèi)部纖維組分。30.權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)，其中所述外部纖維具有比所述內(nèi)部纖維組分低至少20攝氏度的熔點(diǎn)。31.權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)，其中所述外部纖維具有為所述內(nèi)部纖維至少1.5倍的斷裂伸長(zhǎng)率。32.將權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)生產(chǎn)成帳篷。33.將權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)生產(chǎn)成降落傘。34.將權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)生產(chǎn)成遮篷。35.將權(quán)利要求28的無紡纖維網(wǎng)生產(chǎn)成家用包裹物。全文摘要一種生產(chǎn)無紡織物的方法，其包括紡一組包含外部纖維組分和內(nèi)部纖維組分的雙組分纖維。所述外部纖維包裹所述內(nèi)部纖維，并且具有比所述內(nèi)部纖維更高的斷裂伸長(zhǎng)率和比所述內(nèi)部纖維組分更低的熔融溫度。將該組雙組分纖維定位到纖維網(wǎng)上并且熱粘合來生產(chǎn)無紡織物。文檔編號(hào)B32B37/00GK101208200SQ200680011029公開日2008年6月25日申請(qǐng)日期2006年3月29日優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日發(fā)明者斯蒂芬·R·夏普,納塔利婭·V·費(fèi)多羅瓦,貝南·普爾迪希米申請(qǐng)人:北卡羅來納州立大學(xué)