CN101153430A - 弹性无纺织物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括一由热塑性单丝组成的面形的层的无纺织物，其中面形的层设计成弹性的并在至少一个方向可伸长其初始尺寸的至少30％，本发明还涉及一种制造无纺织物的方法，利用所述无纺织物和所述方法来实现这样的目的，即提供一种无纺织物和方法，用这种无纺织物和这种方法可以经济地制造有足够弹性的纺织平面织物。

Description

弹性无纺织物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种弹性无纺织物和用来制造弹性无纺织物的方法。
技术背景
无纺织物用于很多领域。它们用在医药产品、用于人体卫生的产品、体育和休闲服饰面料、制鞋工业以及床上用品和卧具中。
目前采用各种不同的方法来制造纺织平面织物。已知，在平面复合体中处理弹性纤维单丝。此外已知，采用合成单丝，特别是卷曲变形的合成单丝。
用来制造弹性平面织物的已知方法或者非常复杂，或者由于采用特殊的单丝而非常昂贵。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种无纺织物和方法，利用所述无纺织物和方法可经济地制造有足够弹性的纺织平面织物。
本发明通过权利要求1的特征实现上述目的。按照此特征无纺织物包括由热塑性单丝组成的面形的层，其中该层设计成弹性的，并在至少一个方向上可扩大其初始尺寸的至少30％。
按照本发明获知，由无纺织物组成的、宽度可扩大其初始值的至少30％的层为许多应用场合提供足够的弹性。此外还获知，由热塑性单丝制造无纺织物使得可以不添加较昂贵的单丝，如弹性单丝。
本发明的无纺织物可以统一地，即仅由热塑性单丝构成，所述热塑性单丝由于特殊处理可以这样取向，即，使得所述层在至少一个方向可扩大其初始尺寸的至少30％。对于这种统一地构成的无纺织物可以毫无问题地进行废弃物处理，因为所述无纺织物由统一的材料组成。由于所用单丝的统一性减小了库存费用，从而可经济地进行无纺织物的制造。因此可以实现开头所述的目的。
层可以具有40至150g/m2的面密度(Flchengewicht)具有这种面密度的无纺织物特别适合于用作纺织平面织物，因为尽管其面密度小但这种无纺织物令人惊讶地具有足够的稳固性。
鉴于这种背景，所述层可以经受200至500N/5cm的最大拉力。这种抗拉强度使所述无纺织物适合于用作服装的基本材料。
面形的层可以具有纤度为0.1至0.15dtex的微单丝。这种纤度的微单丝允许制造具有非常细小孔隙的无纺织物，由此它有非常好的吸水性并因此可以用作功能性衣物(Funktionswsche)。鉴于这种背景可以设想，微单丝可以通过单丝的分裂形成，所述单丝在分裂前具有2至2.4dtex的纤度。这里最好采用具有馅饼(Pie)结构的双组分单丝，所述单丝包括30％的聚酰胺和70％的聚酯。这种双组分单丝可以特别方便地通过高压水束分裂，从而形成较细的单丝。
面形的层可以设计成无折纹和无波纹的。这种设计使得首先作为半成品存在的弹性无纺织物的后处理特别简单。由现有技术已知使无纺织物具有弹性的方法。但是这些方法是所谓的干式法。干式法有这样的缺点，即通过这些方法制成的具有折纹或折痕。所述折纹和折痕的形成称为“领带效应”。
此外，所述目的可通过这样的方法来实现，该方法包括以下步骤：
a)提供一用水填充的容器，
b)将水加热到不同的温度，
c)用无纺织物材料带装载容器，
d)使带料以不同的速度移动穿过水，
e)改变水的温度和/或所述速度，
f)沿至少一个方向对带加载拉力。
按照本发明获知，用这种方法，即湿式法，可以将包括由热塑性单丝组成的面形的层的无纺织物设计成具有这样的弹性，即，使得所述层在至少一个方向上可逆地伸长其初始尺寸的至少30％。此外还获知，这种方法生产具有无折纹和波纹地形成的面形的层的半成品。特别具体地获知，通过这种方法可以克服由现有技术已知的在采用干式法时的折痕和折皱的形成。此外这种方法成本低，因为该方法可以在现有的设备例如用于纺织品染色的高温卷染机内进行。
通过对带加载拉力可以减小其纵向宽度。通过该具体的步骤，使带具有垂直于纵向的弹性。这与这样的事实有关，即通过拉力载荷使带内的单丝有利地定向。
通过将速度降低为0和/或使带的运动方向反向可以减小其宽度。通过实施这个步骤，令人惊讶地使带具有垂直于拉力载荷方向的弹性。
水可以加热到50℃。这个具体的方法步骤使得，用液体对带的润湿和浸渍得到改善。
水中可添加润湿剂，脱泡剂(Entlüftungsmittel)和/或软化剂。这个具体的方法步骤对带宽减小的处理过程起辅助作用，即允许单丝相互之间更好地滑动，因为单丝间的摩擦减小。
本方法可以这样进行，即温度升高到一确定的值，并且使带在第一拉力载荷下以第一速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向运动。这里沿第一方向然后沿相反方向的运动理解为带在卷绕到第二辊子上的情况下从第一辊子上退绕，以及在卷绕到第一辊子上的情况下从第二辊子上退绕。通过这个具体的方法步骤，带的宽度略微减小。
紧接着这个方法步骤，可以将水加热到第二温度，这时带同样以相同的速度和相同的拉力载荷或以改变的拉力载荷和/或以改变的速度首先沿一个方向然后沿相反的方向运动。通过执行一次或几次这种方法步骤进一步减小带宽。
最后可以将水加热到一最终温度，并且带以显著低于前面的几个方法步骤的速度运动。这里可以设想，拉力载荷保持相同的、在前面的方法步骤中保持的数值。通过显著减小带的速度和显著地提高水温，可令人惊讶地实现宽度的显著减小。特别具体地，水可以加热到130℃，带在100daN(daN＝10牛顿)的拉力载荷下以20m/min的速度首先沿一个方向然后沿相反的方向运动。
在上述方法步骤结束后，即当达到最高水温时，可以使水逐步冷却。这时在拉力载荷保持不变或改变的情况下同样逐步减小带速。通过冷却使带内单丝的取向稳定，并制造完成半成品。
此外可以设想，前面所述加热水的方法步骤与带速的提高相结合。特别具体地可以设想，水从60℃经过90℃和110℃加热到130℃，同时速度从20m/min提高到40m/min，最后到80m/min。通过这种方法也可以实现带宽的减小。
在达到130℃的最高温度后，可以使带在60或100daN的拉力载荷作用下以80m/min的速度移动，并在这时对其进行染色。通过该具体的方法步骤在进行染色步骤的同时进行弹性化。
在染色期间、之前或之后，水可以加热到130℃，使带在60或100daN的拉力载荷下以20m/min的速度运动。通过这个具体的方法步骤，最终达到令人惊讶的非常强烈的宽度减小的效果。
带可以在140℃在保持纵向张力的情况下在一张紧架上干燥和卷绕。这个具体的方法步骤允许制造具有特别高的弹性和光滑表面的半成品。
现在存在不同的可能性，以有利的方式设计和改进本发明的教导。对此一方面参考从属权利要求，另一方面参考以下根据附图对本发明的优选实施例的说明。
结合借助于附图对优选实施例的说明还说明了所述教导一般性地优选的实施例方案和改进结构。
附图说明
附图中唯一的附图示出一高温卷染机的示意图。
具体实施方式
图1以示意图示出高温卷染机的原理结构，该高温卷染机用来实施下面说明的例子。
容器1包含一水体2，带料3可以移动穿过所述水体，带3卷绕在一第一辊4上，并通过其它的辊5、6和7引导穿过水体2。
将带3卷绕在一第二辊8上。当带3从第一辊4上完全退绕并完全卷绕在第二辊8上时，带3的移动速度降低到0并进行(方向)逆转。
即带3此时重新从第二辊8上退绕，穿过水体2，并重新卷绕在第一辊4上。
如在说明书开头所描述的那样，无纺织物组成的带的退绕或卷绕和移动可以在各种不同的速度、温度和拉力载荷下进行，
下面说明实施本方法的具体实例：
完全退绕和卷绕过程理解为带在卷绕到第二辊上的情况下从第一辊上退绕和在卷绕到第一辊上的情况下从第二辊上退绕。
例1：
对面密度为100g/m2的通过绳状洗涤(Strangwsche)预处理并由此在单丝复合体中被机械开松的无纺织物进行以下工艺处理：
给高温卷染机填充水并装载所述无纺织物。所述无纺织物作为卷绕在一辊上的带存在。接着将水加热到50℃。
给水添加浸润剂，即浓度为2g/l的CHT公司的Lavotan DSU洗涤剂，以及软化剂，即浓度为2g/l的Bayer公司的Tanede PRT。
接着将水加热到70℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以100m/min的速度从第一辊上退绕，将其卷绕到第二辊上，从第二辊上退绕并重新卷到第一辊上。
接着将水加热到90℃，并在所述速度和拉力载荷作用下重复(一次)所述完整的卷绕和退绕过程。
接下来将水加热到110℃，并在所述速度和拉力载荷数值下，重复完整的卷绕和退绕过程。
最后将水加热到130℃，并在100daN的拉力载荷和20m/min的速度下进行完整的卷绕和退绕过程。
在卷绕速度降为0m/min时，即在向另一个移动方向逆转之前，令人惊讶地实现带宽的显著减小，由此可以得出结论：(对带宽的)影响取决于速度。带在合适的温度和拉力时移动的速度选择得越慢，带宽减小得越多。经过宽度减小的带宽度具有高的横向弹性。
通过130℃的高温进行湿定型/湿固色(Hydrofixierung)，即在带内的单丝沿纵向重新取向。
在下一个方法步骤中使水冷却到110℃，带在100daN的拉力载荷下、以50m/min的速度从第一辊上退绕并卷绕到第二棍上。
紧接在这个步骤后使水冷却到90℃，带在100daN的拉力载荷下、以50m/min的速度从第二辊上退绕并卷绕到第一辊上。
接着使水冷却到70℃，带在拉力载荷为100daN和速度为50m/min的情况下从第一辊上退绕并卷绕到第二辊上。
例2：
对包括一具有130g/m2的面密度的层的无纺织物在通过绳状洗涤预处理后进行以下方法步骤：
高温卷染机加热到和例1中所述的相同的温度，但是在第一次完整的退绕和卷绕后速度便从100m/min减小到50m/min。当将水加热到90℃时，便在100daN的拉力载荷下以50m/min的速度在一完整的退绕和卷绕过程中移动带。
在将水加热到110℃后，同样使带进行一次完整的退绕和卷绕过程，这时带在100daN的拉力载荷下、以50m/min的速度移动。
在将水加热到130℃后，速度下降到20m/min，这时带经受100daN的拉力载荷。
改变例1中的方法步骤，以保证更强烈的宽度减小和更好地引导带。
在所述方法步骤之后，带在140℃在保持相应的纵向张力的情况下在一张紧架上干燥和卷绕带。
在例1中所用的带具有195.5cm的初始宽度。在通过例1中所述方法步骤的湿式处理后，带具有135cm的宽度。接下来在张紧架上干燥后，带具有140cm的宽度，这相当于宽度减小了28.39％。
在例2中处理的带具有195.5cm的初始宽度，在通过在例2中所述方法步骤的湿式处理后，带具有150cm的宽度。在接下来在张紧架上干燥后，带具有150cm的宽度，这相当于宽度减小23.27％。
例3：
采用三种的无纺织物，即一包括一面密度为60g/m2的层的无纺织物，一包括一面密度为100g/m2的层的无纺织物，和一包括一面密度为100g/m2的层的经过轧光预处理的无纺织物。在这里所述的情况下，压光是指在无纺织物的层上施加一网格(Raster)。
使面密度为60g/m2的无纺织物承受60daN的拉力，而面密度为100g/m2的无纺织物承受100daN的拉力。
首先将水加热到50℃，添加软化剂和按例1的润湿剂。对每个试样进行一次从第一辊上退绕和卷绕到第二辊上。
然后将水加热到60℃，对每个带进行一次完整的退绕和卷绕过程，这时使带以20m/min的速度移动。
接着将水加热到90℃，对带进行一次完整的退绕和卷绕过程，这时使带以40m/min的速度移动。
然后将水加热到110℃，使带以40m/min的速度进行一次完整的退绕和卷绕过程。
接着将水加热到130℃，使带以40m/min的速度进行一次完整的退绕和卷绕过程。
紧接着将水保持在130℃，使带以80m/min的速度进行一次完整的退绕和卷绕过程。在该方法步骤中同时对带进行染色。
然后使带以20m/min的速度在130℃的热水浴中移动。最后在按例1的多个步骤中进行容器的冷却。
包括一面密度为60g/m2的层的无纺织物具有205cm的初始宽度。在在高温卷染机内处理后，它具有136cm的宽度。在接下来在一张紧架上干燥和热定型后，它具有140cm的宽度，从而宽度减小了31.7％。
包括一面密度为100g/m2的层的无纺织物具有212cm的初始宽度。在在高温卷染机内处理后，它具有168cm的宽度。在接下来在一张紧架上干燥和热定型后，它具有170cm的宽度。这相当于宽度减小了19.8％。
包括一面密度为100g/m2的层的经压光的无纺织物具有211cm的初始宽度。在按例3所述的方法步骤处理后，它具有178cm的宽度。在张紧架中干燥和热定型后，它具有188cm的宽度，这相当于宽度减小了7.5％。
在这里进行的试验中发现，当事先不试样对于进行绳状洗涤时，会观察到小得多的宽度减小。
在下面的表1中举例性地对比分别包括面密度为100g/m2和130g/m2的层的两种无纺织物。对所述无纺织物沿纵向和横向加载30N和60N的力并测量其伸长量。
其中EVO 100相当于具有面密度为100g/m2的层的无纺织物。
EVO 100 SO相当于用绳状洗涤预处理的EVO 100。在绳状洗涤时，带以绳状在60℃至90℃之间的温度下被引导穿过一喷嘴，其中可能添加浸润剂。由此将单丝复合体内的带机械地开松。
EVO 100 SO HTJ表示经绳状洗涤的试样，使该试样在一高温卷染机内以不同的拉力载荷、速度和温度移动。
名称EVO 130、EVO 130 SO和EVO 130 SO HTJ表示类似的无纺织物，但是它们具有面密度为130g/m2的层。
在表1中给出了百分比的伸长值，所述值用按DIN14704-1的弹性测试法测得。表1右边的部分表示在5个伸长循环后用百分数表示的回弹量的平均值。回弹量理解为无纺织物在伸长后回复到其初始宽度的能力。
表1
以％表示的伸长的平均值  在5个伸长循环后以％表示的回弹量的平均值
  纵向   横向   纵向   横向
  30N   60N   30N   60N   30N   60N   30N   60N
  EVO 100   1.11   1.80   2.57   5.0％   99.8   89.63   99.49   88.01
  EVO 100 SO   2.04   4.26   9.6   14.1   73.04   67.84   49.79   40.43
  EVO100 SO HTJ   0.71   1.31   40.83   48.93   92.96   89.31   30.05   22.85
  EVO 130   1.28   2.14   2.51   4.82   99.73   89.62   99.45   87.06
  EVO 130 SO   2.44   4.84   4.68   7.24   68.44   59.09   57.91   54.83
  EVO 130 SO HTJ   0.8   1.35   31.45   37.67   86.25   88.15   34.63   26.78
可以清楚地看出，未处理的无纺织物EVO100和EVO130具有明显高于80％的回弹特性，其中在高温卷染机(HTJ)内处理过的无纺织物具有最大为35％的数值。
回弹特性可以通过其它处理方法改善。这些方法包括热定型、聚氨酯凝结、软化剂整理(Appretur)和烧毛(Sengen)。根据所用方法的不同，可以容易地降低延伸能力。这与单丝相互间的摩擦力提高有关。
在热定型时在175℃至210℃温度下对非织造物进行热处理，此时无纺织物设置在一张紧架上10至120秒。这里，在穿过高温卷染机后，可以在一个方法步骤内同时进行干燥和热定型。在表2的例子中，紧接着高温卷染机处理之后在195℃的温度下进行30秒钟的热定型。
聚氨酯凝结理解为在无纺织物面形的层内加入聚氨酯。可以设想，给一个层设置5至35％的固体含量。表2中的例子设有约20％的固体含量。该方法步骤可以在在高温卷染机内的处理之前或之后进行，其中在表2中所述的例子是在在高温卷染机内处理之后设置固体。
可以附加地对无纺织物进行软化剂整理(WM)。这里可以在一浴中加入10至80g/l的软化剂，引导无纺织物穿过该浴。在表2的例子中使用60g/l的Finistrol KSE(商品名)。该软化剂是一种自交联的改性的聚硅氧烷。将这种软化剂添加到浴内，该浴连接在高温卷染机后面。原则上可将软化剂添加给高温卷染机的浴或添加给连接在高温卷染机后面的浴。
烧毛是指通过气体明火烧去纺织平面构型物上突出的纤维头。对于这里所述的无纺织物，通过这个处理过程使表面上的材料略微地熔化，从而使单丝的交叉点相互结合。由此形成较高的稳固性和较好的回复到初始位置的回弹特性。这个方法步骤最好在在高温卷染机内的处理之后进行。
表2
  弹性测试
  以％表示的伸长平均值  在5次伸长循环后以％表示的回弹量平均值
  QR(横向)   QR(横向)
  30N   60N   30N   60N
  EVO 100   2.57   5.0   99.49   88.01
  EVO 100 SO   9.6   14.1   49.79   40.43
  EVO 100 SO HTJ   40.83   48.93   30.05   22.85
  EVO 100 SO HTJ-热定型 38.86 49.6 43.76 34.31
  EVO 100 SO HTJ-热定型+WM 39.45 46.46 44.11 30.43
  EVO 100 SO HTJ-凝结 39.97 50.54 34.53 24.02
  EVO 100 SO HTJ-凝结+WM 33.68 37.02 50.27 39.41
  EVO 130   2.51   4.82   99.45   87.06
  EVO 130 SO   4.68   7.24   57.91   54.83
  EVO 130 SO HTJ   31.45   37.67   34.63   26.78
  EVO 130 SO HTJ-热定型 34.76 41.65 46.74 34.13
  EVO 130 SO HTJ-热定型+WM 35.62 40.17 52.27 41.47
  EVO 130 SO HTJ-凝结 28.61 35.59 42.78 31.78
  EVO 130 SO HTJ-凝结+WM 23.64 26 61.68 49.42
  EVO 130 SO HTJ-烧毛   28.81   32.7   35.96   28.75
在这里所述的湿式法中可以并行地进行多个步骤。例如可以设想，对无纺织物同时进行染色和亲水化。这里所述的湿式法具有这样的优点，即宽度减小的无纺织物几乎是无折纹和无波纹的，即没有所谓的“领带效应”。在采用干式法以减小宽度时在无纺织物上形成纵向波纹称为“领带效应”。
缩写EVO代表“Evolon”型无纺织物。在例子中所述的所有无纺织物都具有微单丝，所述微单丝具有0.1至0.15dtex的纤度并通过双组分单丝的分裂形成。所述双组分单丝具有馅饼结构并含有30％聚酰胺和70％聚酯。
关于按照本发明的教导的其它有利的实施形式和改进方案一方面参考说明内容部分，另一方面参考所附权利要求。
最后应该特别强调，前面只是随意选择的实施例仅用来解释本发明的教导，但是本发明的教导并不限于所述实施例。

Claims (27)

1.包括一由热塑性单丝组成的面形的层的无纺织物，其中，所述层设计成弹性的并在至少一个方向上可伸长其初始尺寸的至少30％。
2.按权利要求1所述的无纺织物，其特征为：所述层具有40至150g/m2的面密度。
3.按权利要求1或2所述的无纺织物，其特征为：所述层具有200至500N/5cm的最大拉力。
4.按权利要求1至3之任一项所述的无纺织物，其特征为：所述层具有纤度为0.1至0.15dtex的微单丝。
5.按权利要求4所述的无纺织物，其特征为：微单丝具有聚酰胺和聚酯并通过双组分单丝的分裂形成。
6.按权利要求1至5所述的无纺织物，其特征为：所述面形的层无折纹和无波纹地形成。
7.用来制造特别是按上述权利要求之任一项所述的无纺织物的方法，包括以下步骤：
a)提供一填充有水的容器，
b)将水加热到不同的温度，
c)用由无纺织物材料构成的带装载所述容器，
d)使带在不同的速度下运动穿过水，
e)改变水的温度和/或所述速度，
f)沿至少一个方向对带加载拉力。
8.按权利要求7所述的方法，其特征为：通过将所述速度降低为0和/或使带的移动方向逆转来减小带的宽度。
9.按权利要求7或8所述的方法，其特征为：将水加热到50℃。
10.按权利要求7至9之任一项所述的方法，其特征为：给水添加润湿剂、脱泡剂和/或软化剂。
11.按权利要求7至10之任一项所述的方法，其特征为：将水加热至70℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以100m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
12.按权利要求11所述的方法，其特征为：将水加热到90℃，使带料在100daN的拉力载荷作用下以100m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
13.按权利要求12所述的方法，其特征为：将水加热到110℃，使带料在100daN的拉力载荷作用下以100m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
14.按权利要求13所述的方法，其特征为：将水加热到130℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以20m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
15.按权利要求7或10之任一项所述的方法，其特征为：将水加热到60℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以20m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
16.按权利要求15所述的方法，其特征为：将水加热到90℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以40m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
17.按权利要求16所述的方法，其特征为：将水加热到110℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以40m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
18.按权利要求17所述的方法，其特征为：将水加热到130℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以40m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
19.按权利要求18所述的方法，其特征为：将水加热到130℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以80m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动，并在此时对带进行染色。
20.按权利要求18所述的方法，其特征为：将水加热到130℃，使带在60或100daN的拉力载荷作用下以20m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
21.按权利要求7至11之任一项所述的方法，其特征为：将水加热到90℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以50m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
22.按权利要求21所述的方法，其特征为：将水加热到110℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以50m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
23.按权利要求22所述的方法，其特征为：将水加热到130℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以20m/min的速度首先沿一个方向，然后沿相反的方向移动。
24.按权利要求14、20或23所述的方法，其特征为：使水冷却到110℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以50m/min的速度至少沿一个方向移动。
25.按权利要求24所述的方法，其特征为：使水冷却到90℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以50m/min的速度至少沿一个方向移动。
26.按权利要求25所述的方法，其特征为：使水冷却到70℃，使带在100daN的拉力载荷作用下以50m/min的速度至少沿一个方向移动。
27.按权利要求7至26之任一项所述的方法，其特征为：在140℃在保持一纵向张力的情况下在一张紧架上干燥和卷绕所述带。
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