CN101636533B - 高强力且轻的簇绒基布以及用于其制造的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用作初级或次级地毯背面的、由纺粘型无纺织物制成的、高强力且轻的簇绒基布，所述簇绒基布包括至少一个由熔融纺的合成长丝组成的层，所述合成长丝借助于高能的水射流来加固，其特征在于，所述簇绒基布包含少量可热活化的粘接剂，所述粘接剂以至少一个薄层的形式被涂覆到由熔融纺长丝组成的层上。

Description

高强力且轻的簇绒基布以及用于其制造的方法
技术领域
本发明涉及一种由纺粘型无纺织物制成的、高强力且轻的簇绒基布，所述簇绒基布包括至少一个由熔融纺的合成长丝组成的层，所述长丝借助于高能水射流来加固。
背景技术
在DE PS 17 60 811中已知一种基于由聚丙烯制成的纺粘型无纺织物的簇绒基布。形成所述簇绒基布的长丝具有大于10dtex的粗的单纤维纤度，并以特殊的方式分段地拉伸，从而在相同丝线中在较高结晶度的较长拉伸的部段后跟随着具有略低的熔化温度的较小拉伸的、较少结晶的部段。所述长丝在所述复合体中用作粘接组分，所述粘接组分在随后的热加固中利用直接蒸汽/活汽(Direktdampf)来活化。根据专利文献，良好拉伸的结晶部段的长度约为11英寸，而随后的较小拉伸的、较少结晶的部段约为1英寸。因此低结晶的部段的重量含量约大于8％。具有这种簇绒基布的所述特殊无纺织物结构对于这种考虑来说较不重要。
在DE PS 22 40 437和DE PS 24 48 299中已知一种基于由聚酯制成的纺粘型无纺织物的簇绒基布。根据这些专利，为制造所述簇绒基布还应用粗的丝线，即由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的、具有大于10dtex的纤度的基质丝线
Figure G200880003709XD00011
根据所述公开文本，同时以所述由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的基质丝线来纺造具有较小纤度的、由低熔点的共聚酯制成的合股线
Figure G200880003709XD00012
所述合股线的重量含量约为20％
根据上面所引用的专利的理论，簇绒基布应如此构造，使得在由基质丝线和结合部组成的系统中，所述丝线之间的结合部总是比通过该结合部结合的丝线更弱。由此可实现，簇绒基布在基本状态下具有足够高的强度。在下面的簇绒过程——其中大量的针穿刺基布并将绒头纱缝入其中——中，丝线之间的结合部首先断裂，而不会出现丝线断裂。所述丝线可避开穿入的针，并围绕被栽入的绒头纱形成“套圈”。这样，所簇绒的地毯坯毯的强度和撕破强力保持在高水平上，几乎不会由于簇绒过程而出现损坏。
在已知的热结合系统中，人们已经确定，所述结合部通常具有非常高的强度，并且很难针对性地对结合强度施加影响。因此，为调节上述结合强度和丝线强度之间的比例，仅剩下通过应用较粗的丝线来提高丝线强度。因此，在上面的步骤中对于基质丝线建议大于10dtex的纤度。但是，这种粗丝线的主要缺点在于，为获得对于簇绒基布来说足够的强度和覆盖，需要在至少100g/m2至120g/m2的数量级的高单位面积重量。
为克服这个缺点，在形成这类现有技术的DE PS 198 21 848 C2中提出，没有粘接剂地制造一种由合成长丝组成的纺粘型无纺织物制成的簇绒基布，其中纺粘型无纺织物应仅通过高能水射流的作用来加固。在通过水射流使长丝缠结时，形成多个非常弱的结合。每个这种仅以面间摩擦为基础的结合本身是非常弱的——无论如何总是比如此缠结的长丝弱。因此所述结合可被开松，而所述长丝在此没有受到损坏或甚至被撕断，由此毫无困难地确保了长丝在簇绒过程中的可动性。在簇绒时不会出现对长丝结构的显著损坏。另一方面，非常大数量的弱结合加在一起到这样的程度，使得这样加固的纺粘型无纺织物实现整体绝对高的绝对强度。这种系统的主要优点在于，在纺粘型无纺织物的构造中可应用较细的长丝。在专利文本中给出0.7至6dtex的纤度。因此，可制造具有较小的单位面积重量的纺粘型无纺织物，所述纺粘型无纺织物不仅具有足够的强度，而且显现出足够密集，以便能用作簇绒基布。
上述簇绒基布的缺点在于，虽然所述簇绒基布没有由于簇绒过程而失去强度，然而地毯坯毯的初始模量低，因此所述地毯坯毯在其它加工步骤中不是充分尺寸稳定的。
由于在整理步骤中出现的、几乎不可避免的张力，特别是会出现地毯坯毯的纵向拉伸进而出现与之相联系的地毯坯毯的宽度收缩。为阻止这些(现象)，必须采取相应的预备措施，例如张力控制。
发明内容
本发明的目的在于，如此改进这种类型的簇绒基布，使得所述簇绒基布在簇绒后也具有足够用于继续加工的强度并因此具有尺寸稳定性，而在簇绒时没有损害已知的良好性能。
该目的通过具有权利要求1的全部特征的簇绒基布来实现。权利要求11中描述了一种用于制造根据本发明的簇绒基布的方法，本发明的优选的应用在权利要求15中描述。本发明的优选实施例在从属权利要求中描述。
根据本发明，在一种由纺粘型无纺织物制成的、高强力且轻的簇绒基布中，所述簇绒基布包括至少一个由熔融纺的合成长丝组成的层，而所述合成长丝借助于高能的水射流来加固，所述簇绒基布包含少量的可热活化的粘接剂，所述粘接剂以至少一个薄层的形式被涂覆到所述由熔融纺长丝组成的层上。
因此在不对本发明进行限制的情况下，可以猜想，通过簇绒过程可在基布中发生弱结合的强开松。由此，地毯坯毯的初始模量明显降低到这样的程度，使得地毯坯毯在在继续加工时不是充分尺寸稳定的。会发生所描述的地毯坯毯的拉伸。
现在以令人惊讶的方式显示出，通过将至少一个由粘接剂组成的薄层在由熔融纺的合成长丝组成的层上的涂覆，与随后的水射流加固、干燥和粘接剂的活化相结合，除水射流结合外，还形成纺粘型无纺织物长丝之间的其它结合(或粘接点)，所述其它结合还是足够弱的，以便在簇绒时明显不妨碍纺粘型无纺织物长丝的可动性。在簇绒后还剩下的高数量的、彼此通过上述附加的粘接点相结合的细的纺粘型无纺织物长丝对地毯具有高模量值和足够用于继续加工的尺寸稳定性做出贡献。在根据本发明的簇绒基布中，在继续加工中不需要用于尺寸稳定性的额外措施，例如上述的张力控制。可以猜想，这种效果等还归因于，粘接剂的一部分还通过高能的水射流被携带直到进入无纺织物层的较深的层中并在那里形成粘接点。
根据本发明的簇绒基布可由一个或也可由多个由纺粘型无纺织物和粘接剂组成的层构成。还可设置其它的附加层，只要其既不会干扰簇绒过程也不会干扰继续加工。
在本发明的一个优选实施例中，根据本发明的簇绒基布具有一3层结构，其中中间层包括粘接剂而外层包括熔融纺的合成长丝。因为水射流加固经常在两侧进行，所以其优点在于，粘接剂不仅从下侧而且从上侧进入无纺织物层中。
特别是低熔点的热塑性聚合物适合作为粘接剂，其中优选这种热塑性聚合物，其熔化温度与纺粘型无纺织物长丝的熔化温度相比足够低。优选地，所述熔化温度比纺粘型无纺织物长丝的熔化温度低至少10℃，特别优选至少20℃，以便使所述纺粘型无纺织物长丝在热活化时不被损坏。
优选地，所述低熔点的热塑性聚合物还具有宽的软化温度范围。其优点在于，用作粘接剂的热塑性聚合物在比其有效熔点低的温度下已经可被活化。出于技术观点考虑，粘接剂不需要绝对完全被熔化，而是其被足够地软化并因此附着在待结合的长丝上就足够了。以这种方式，人们可在活化阶段中调节纺粘型无纺织物长丝和粘接剂之间的结合度。
所述低熔点的热塑性聚合物优选基本上包括聚乙烯、由聚乙烯、聚丙烯占主要份额的共聚体、由聚丙烯占主要份额的共聚体、共聚酯、聚酰胺和/或共聚酰胺。
所述低熔点的聚合物关于簇绒基布总重量的重量含量应不超过7％的值。如果热熔性粘合剂的含量太高，则存在纺粘型无纺织物过强地被热结合的危险。通过热熔性粘合剂制造的结合部总是强于通过该结合部结合的长丝。于是在簇绒过程中，长丝在相当大的程度上被损坏、撕裂，并由此在簇绒后强度特别是撕破强力被极大地损害。
优选地，所述重量含量在重量百分比1.5重量％和5重量％之间。当重量含量小于重量百分比1.5重量％时，增强效果特别是从初始模量的角度来看没有充分地显示出来。此外由于小的量，还可能会使得粘接剂通过水射流处理在纺粘型无纺织物横截面中分布得不够好。但是热熔性粘合剂的较小含量的应用本身是有利的，因此应被包含在本发明内。
低熔点的聚合物例如可以以纤维或原纤维的形式存在。特别是双组分纤维可用作所述纤维，其中低熔点组分为可热活化的粘接剂。
本发明可实现纺粘型无纺织物长丝的具有小纤度的长丝的应用。在此已经利用小的单位面积重量获得了好的强度和充分的覆盖。优选地，纤维纤度处于0.7和6dtex之间。具有在1至4dtex之间的纤度的纤维具有特别的优点，即所述纤维在一侧上提供了在中等/平均单位面积重量下的好的面覆盖，所述纤维本身还具有足够的总强度，以便在簇绒过程中不会由于针刺入而被损害、撕裂。
根据本发明的簇绒基布优选包括由聚酯特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的和/或由聚烯烃特别是聚丙烯制成的长丝。这些材料特别适合，因为所述材料由可到处以足够的量和足够的质量来获得的量产原材料制成。不仅聚酯而且聚丙烯在纤维制造和无纺织物制造中由于其耐用性都是非常熟知的。
一种用于制造根据本发明的簇绒基布的合适的方法包括以下方法步骤：
a)借助于纺粘型非织造过程铺放至少一个由合成长丝组成的层；
b)涂覆至少一个由可热活化的粘接剂组成的薄层；
c)借助高能的高压水射流来分配粘接剂和加固纺粘型无纺织物长丝；
d)干燥；
e)热处理以活化粘接剂；
纺粘型无纺织物的制造，也就是说由不同的聚合物制成的、其中还由聚丙烯或聚酯制成的合成长丝的纺造，如同在基布上将其铺放成无定向纤维网一样同样是现有技术。人们可从多个公司获得具有5m或更大宽度的大尺寸技术设备。所述设备可具有一个或多个纺丝系统(纺丝箱体)并被调节到所希望的功率。水刺系统同样是现有技术。这种设备还能以大的宽度由多个制造商提供。烘干机和卷绕机也同样如此。
可热活化的粘接剂可借助不同的方法来涂覆，例如通过粉末涂覆，还可以以分散体的形式。但是优选地，粘接剂以纤维或原纤维的形式利用熔喷法或气流成网法来涂覆。这种方法也是已知的，并在文献中多次描述。
熔喷法和气流成网法具有特别的优点，即其可任意地与用于纺粘型无纺织物长丝的纺丝系统相结合。
如在DE 198 21 848 C2中已知，优选如此实施水射流加固，使得实现每g/m2单位面积重量至少4.3N/5cm的特定纵向强度，以及在延伸率为5％时为每g/m2单位面积重量至少0.45N/5cm的、在纵向方向上被测作张力的初始模量。因此确保了簇绒基布的足够的强度以及粘接剂在纺粘型无纺织物层中的足够好的分布。
根据本发明的原理，活化可理解为例如通过熔合或熔接一用作粘接剂的低熔点的聚合物借助粘接剂产生粘接点。不仅干燥而且用于活化的热处理都可在这样的温度下实施，该温度低到使得可靠地避免了例如由于熔合或熔接而造成的纺粘型无纺织物长丝的损坏。出于方法经济的原因，干燥和粘接剂的热活化优选在一方法步骤中进行。为干燥和活化低熔点的聚合物，人们可应用不同类型的烘干机，如拉幅烘干机、带式烘干机、或表面烘干机，但是优选地滚筒式烘干机特别适用。干燥温度在最终阶段中要调节到大致为低熔点的聚合物的熔化温度，并根据结果来进行最优化。在此特别是要考虑粘接剂的完全熔融性能。在这种具有特别宽的软化温度范围的粘接剂中不需要达到物理熔点。而是，在软化温度范围中寻求结合效果的最佳化就已经足够了。由此可避免不良的细枝末节的问题如双组分在机器部件上的附着和过加固。
根据本发明的簇绒基布不仅适合作为初级地毯背面而且还适合作为次级地毯背面。由于其好的力学特性，根据本发明的簇绒基布特别是还适用于制造可三维变形的地毯，特别是用于车辆内室应用的地毯。
具体实施方式
下面借助实施例详细阐述本发明：
实施例1：
用于制造纺粘型无纺织物的试验设备具有1200mm的宽度。所述试验设备包括一在所述设备的整个宽度上延伸的纺丝喷嘴、两个平行于纺丝喷嘴设置的相对的吹风壁、一随后的牵引缝隙，所述牵引缝隙在下部区域中扩张成扩散器并形成无纺织物成网室。所纺出的长丝在一在无纺织物成网区域中从由下方抽吸的接受带上形成一均匀的平面构型物、即一纺粘型无纺织物。所述纺粘型无纺织物在两个辊之间被压缩和卷绕。
预加固的纺粘型无纺织物在一试验设备上被退卷以用于水射流加固。借助用于气流成网的系统将一短粘合纤维的薄层涂覆到其表面上，该两层的平面构型物随后以多个高能的水射流来处理，由此被缠结(水刺)和加固。同时在平面构型物中分配粘接剂。然后将被加固的复合无纺织物在滚筒式烘干机中干燥，其中在烘干机的末端区域中如此调节温度，使得粘合纤维被活化并导致额外的结合。
在这种试验中，纺粘型无纺织物由聚丙烯制成。使用在上述宽度上具有5479个纺丝孔的纺丝喷嘴。Exxon Mobile公司的、具有36的熔体流动指数(MFI)的聚丙烯颗粒(Achieve PP3155)被用作原料。纺丝温度为272℃。牵引缝隙具有25mm的宽度。单丝纤度根据在纺粘型无纺织物中的直径来测量为2.1dtex。制造速度被调节到41m/min。所产生的纺粘型无纺织物具有78g/m2的单位面积重量。在用于水加固的设备上，首先借助一用于在空气流中无纺织物成网的装置来涂覆皮/芯结构形式的非常短的双组分纤维的3g/m2的层，其中芯由聚丙烯制成而皮由聚乙烯制成。所述组分的重量比为50/50％。然后使纺粘型无纺织物经受水射流加固。所述加固以6根梁(Balken)来实施，所述梁交替地从由两侧产生影响。所分别应用的水压设定如下：
  梁号   1   2   3   4   5   6
  水压(巴)   20   50   50   50   150   150
在水射流加固时，将短纤维尽可能引入纺粘型无纺织物中，从而使所述短纤维不形成纯表面层。
随后，将所述以水射流处理的纺粘型无纺织物在滚筒式烘干机中干燥。在此在最后的区域中，空气温度被调节到123℃，从而使聚乙烯容易地被熔化和形成热结合。这样加固的纺粘型无纺织物在80g/m2单位面积重量的情况下具有如下的力学值：
  最高拉力[N/5cm]   最高拉伸率[％]   在延伸率为5％时的力[N/5cm]   在延伸率为10％时的力[N/5cm]
  纵向   396   85   45   75
  横向   70   105   4.5   9.8
在纵向方向上的特定强度为每g/m24.95N/5cm，在延伸率为5％时的特定割线模量为每g/m20.56N/5cm。
加固过的纺粘型无纺织物可以以常见的针距(Maschinenteilung)很好地簇绒。在针距为1/64英寸时，在簇绒状态下产生如下力学值：
  最高拉力[N/5cm]   最高拉伸率[N/5cm]   撕破力[N]
  纵向   460   85   220
  横向   110   100   ./.
实施例2：
在与实例1中所描述的相同的试验设备上应用聚酯颗粒。所述聚酯颗粒具有特性粘度IV＝0.67。其被小心地干燥，使得水的剩余含量处于0.01％之下，并在285℃温度下被纺丝。在此还如实例1中那样，使用在1200mm的宽度上具有5479个孔的纺丝喷嘴。聚合物通过量为320kg/h。长丝在纺粘型无纺织物中具有一光学测定的2dtex的纤度和一非常低的皱缩率。设备速度被调节到55m/min，从而使预加固的纺粘型无纺织物具有80g/m2的单位面积重量。
所述纺粘型无纺织物前置于相同的用于水射流加固的设备。将同一双组分短纤维(PP/PE 50/50)的3g/m2的层铺放到预加固的纺粘型无纺织物的表面上。然后所述粘合无纺织物行进通过以6根梁(来实施)的水射流加固，所述梁设定如下：
  梁号   1   2   3   4   5   6
  水压(巴)   20   50   80   80   200   200
在水射流加固时，将短粘合纤维尽可能引入纺粘型无纺织物中，从而使所述短粘合纤维不形成纯表面层。
然后，将所述以水射流处理过的纺粘型无纺织物在滚筒式烘干机中干燥。由此在最后的区域中，空气温度被调节到123℃，从而使聚乙烯容易地被熔化和形成热结合。这样加固的纺粘型无纺织物在82g/m2的单位面积重量时具有下面的力学值：
  最高拉力[N/5cm]   最高拉伸率[％]  在延伸率为5％时的力[N/5cm]   在延伸率为10％时的力[N/5cm]
  纵向   395   88  48   80
  横向   75   100  4.9   10.2
在纵向方向上的特定强度为每g/m24.82N/5cm，在延伸率为5％时的特定割线模量为每g/m20.59N/5cm。
加固过的纺粘型无纺织物可以以不同的针距很好地簇绒。在针距为1/64英寸时，在簇绒状态下产生如下力学值：
  最高拉力   最高拉伸率   撕破力
  [N/5cm]   [N/5cm]   [N]
  纵向   468   80   225
  横向   120   95   ./.
在其它操作中，簇绒地毯的性能表征为稳定的。

Claims (26)

1.一种由纺粘型无纺织物制成的、高强力且轻的簇绒基布，所述簇绒基布包括至少一个由熔融纺的合成长丝组成的层，所述合成长丝借助于高能的水射流来加固，其特征在于，所述簇绒基布包含少量可热活化的粘接剂，所述粘接剂以至少一个薄层的形式被涂覆到所述由熔融纺的合成长丝组成的层上。
2.根据权利要求1所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述簇绒基布用于用作初级或次级地毯背面。
3.根据权利要求1所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述簇绒基布设计成3层系统，其中中间层包括粘接剂而两个外层包括合成长丝。
4.根据权利要求1或2所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述粘接剂包括低熔点的热塑性聚合物。
5.根据权利要求4所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物的熔化温度比合成长丝的熔化温度低至少10℃。
6.根据权利要求5所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物的熔化温度比合成长丝的熔化温度低至少20℃。
7.根据权利要求1或2所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述合成长丝具有一从0.7至6.0dtex的纤度。
8.根据权利要求7所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述合成长丝具有一从1.0至4.0dtex的纤度。
9.根据权利要求1或2所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述合成长丝由聚酯和/或由聚烯烃制成。
10.根据权利要求9所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11.根据权利要求9所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述聚烯烃是聚丙烯。
12.根据权利要求4所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物为：聚乙烯、由聚乙烯和聚丙烯占主要份额的共聚体、共聚酯或聚酰胺。
13.根据权利要求4所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物为由聚丙烯占主要份额的共聚体。
14.根据权利要求12所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述聚酰胺为共聚酰胺。
15.根据权利要求4所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物关于簇绒基布总重量的重量含量小于7％。
16.根据权利要求15所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物关于簇绒基布总重量的重量含量在1.5％和5％之间。
17.根据权利要求4所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述低熔点的热塑性聚合物以纤维或原纤维的形式存在。
18.根据权利要求17所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述纤维或原纤维是纺出的。
19.根据权利要求17所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述纤维或原纤维是熔喷的。
20.根据权利要求17所述的高强力且轻的簇绒基布，其特征在于，所述纤维是双组分纤维，其中低熔点的组分为可热活化的粘接剂。
21.一种用于制造根据权利要求1至20中任一项所述的、高强力且轻的簇绒基布的方法，其特征在于包括以下步骤：
a)借助于纺粘型非织造过程铺放至少一个由合成长丝组成的层；
b)涂覆至少一个由可热活化的粘接剂组成的薄层；
c)借助高能的高压水射流来加固纺粘型无纺织物长丝和分配粘接剂；
d)干燥；
e)热处理以活化粘接剂。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述干燥和热活化在同一个步骤中进行。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，水射流加固如此调节，使得实现了每g/m2单位面积重量4.3N/5cm的特定纵向强度，和每g/m2单位面积重量至少0.45N/5cm的、在延伸率为5％时在纵向方向上被测作张力的特定初始模量。
24.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述粘接剂包括纤维或原纤维，所述纤维或原纤维在应用气流成网法或熔喷法的情况下来涂覆。
25.一种根据权利要求1至20中任一项所述的高强力且轻的簇绒基布的用于制造可三维变形的地毯的应用。
26.根据权利要求25所述的应用，其特征在于，所述可三维变形的地毯是用于车辆内室应用的地毯。
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