CN101939469A

CN101939469A - 混合纤维和由其制备的非织造织物

Info

Publication number: CN101939469A
Application number: CN2008801068930A
Authority: CN
Inventors: B·珀德希米
Original assignee: North Carolina State University
Current assignee: North Carolina State University; University of California
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: CN101939469B; US7981336B2; KR20100050534A; JP2010535294A; KR101210973B1; EP2179081B1; US20110250815A1; EP2179081A2; ATE531837T1; WO2009029391A3; JP5629577B2; WO2009029391A2; US20090042475A1

Abstract

此处公开的主题一般地涉及优选通过纺粘工艺，生产预定比值的多组分纤维结合单组分纤维或其他多组分纤维。在挤出之后，这些纤维可产生纤维网络，所述纤维网络随后粘结，产生包括多类纤维的非织造织物。可加工在该网络内的多组分纤维，通过溶解或分裂各组分成分开的纤维，以除去一种组分。结果，织物将由直径在一个范围内的纤维(微旦或纳米旦纤维以及较高旦数的纤维)组成，以便纤维没有与由一类单组分或多组分纤维生产的均匀的非织造织物中一样紧密地堆积。本发明另外涉及具有增加的蓬松度、可透气性、强度、压缩性能和过滤效率的非织造织物的生产方法。

Description

混合纤维和由其制备的非织造织物

技术领域

本发明一般地涉及混合纤维的制备和由这种纤维制备的非织造产品。

背景技术

在许多应用中使用非织造的纺粘织物，且在健康护理、卫生和一次性消费产品中，和在工业应用，例如机动车、过滤、土工布和要求工程产品的其他苛刻的应用中占北美生产或使用的产品的大多数。几乎所有这种应用要求轻质、可弃置的织物。因此，大多数纺粘织物被设计为一次性使用，且针对它们打算的应用被设计为具有充足的性能。纺粘是指其中挤出纤维(长丝)、冷却和拉伸，随后在移动带上收集，形成织物的工艺。如此收集的纤维网没有粘结，和长丝必须热、机械或化学粘结在一起，形成织物。热粘结是迄今为止最有效和经济的形成织物的方式。液压缠结(hydroentangling)不是有效的，但与热粘结的单组分织物相比，导致挠性得多和通常更加结实的织物。

微旦纤维是小于1旦的纤维。典型地，使用分裂(split)的双组分纤维，生产微旦纤维。图1示出了可分裂的纤维的最公知的类型，常常称为“馅饼楔形块(pie wedge)”或“分段的馅饼(segmented-pie)”。美国专利No.5783503阐述了在机械处理之后分裂的典型熔纺多组分的热塑性连续长丝。在所述的结构中，希望提供中空芯的长丝。中空的芯防止相同组分的楔块尖端在长丝中心处彼此接触且加速长丝组分分离。

在这些结构中，各组分典型地是由尼龙和聚酯制成的片段(segments)。对于这种纤维来说，常见的是具有16-24个片段。这种纤维之后常规的明智之举是通过梳理和/或气流成网，形成典型地2-3旦/根长丝纤维的纤维网，随后分裂，并在单一步骤内通过对纤维网进行高压水喷射，机械粘结纤维成织物。所得织物由微旦纤维组成且具有微旦织物在柔软度、悬垂度、布面丰满度和表面积方面的所有特征。

当制备双组分纤维以供分裂时，典型地必须考虑纤维的数种特征，以确保可足够地制备所需的连续纤维。这些特征包括各组分的混溶性、熔点的差别、结晶性能、粘度和开发摩擦电荷的能力。典型地进行共聚物的选择，以确保双组分纤维之间的这些特征相适应并提供供纺丝的多组分长丝。聚合物的合适结合物包括聚酯和聚丙烯、聚酯和聚乙烯、尼龙和聚丙烯、尼龙和聚乙烯，以及尼龙和聚酯。由于这些双组分纤维在分段的截面内纺丝，因此每一组分沿着纤维长度暴露。因此，若所选组分不具有紧密地类似的性能，则连续纤维在制备过程中可能遭受诸如断裂或卷曲之类的缺陷。这种缺陷可能使得长丝无法适合于进一步加工。

美国专利No.6448462公开了具有代表馅饼结构的橙子状多片段结构的另一多组分长丝。该专利还公开了并列型结构。在这些结构中，利用两种不相容的聚合物，例如聚酯和聚乙烯或聚酰胺形成连续的多组分长丝。熔体纺丝这些长丝，拉伸，并直接成网，形成非织造材料。在纺粘工艺中使用这一技术结合液压分裂(hydro-splitting)产生了以商品名由Freudenberg市售的可商购的产品。在诸如布料和抹布、窗帘和遮光物、声音吸收悬幕、床衬里、印刷介质和布料，其中包括合成皮革之类的应用中使用这一非织造织物。最近这种织物被用于贴墙材料。

分段的馅饼仅仅是许多可能的可分裂结构之一。固体形式比较容易纺丝，但中空形式比较容易分裂。为了确保分裂，使用不类似的聚合物。但甚至当选择相互亲和力低的聚合物时，纤维的截面可对如何容易地分裂纤维具有影响。最容易可分裂的截面是分段的带状物，例如如图2所示。在分段的带状物内各片段数必须是奇数，以便在两端找到相同的聚合物，“平衡”该结构。这一纤维各向异性且难以作为短切纤维加工。然而，作为长丝，它将精细地操作。因此，在纺粘工艺中，这一纤维可具有吸引力。在其结构如图3所示的诸如尖状三叶形或分段截面之类的纤维中，加工得到改进。

产生微旦纤维的另一方法使用在海结构内的岛的多组分纤维，如图4所示。美国专利No.6455156公开了一种这样的结构。在海结构内的岛中，使用主要的纤维组分，海包封较小的内部纤维，岛。这种结构便于容易地制备，但要求除去海，以便实现岛。这通过在不影响岛的溶液内溶解海来进行。在海结构内具有岛的这种纤维当今可商购。它们最常见用于制备合成皮革、仿麂皮织物和专用抹布。在合成皮革的情况下，随后的步骤引入凝固的聚氨酯到织物内，且也可包括外部涂层。导致这种纤维很大兴趣的另一最终用途是在工业抹布中，其中小的纤维导致数量大的小的毛细管，从而导致较好的流体吸收度和较好的粉尘吸收率。由于类似的原因，这种纤维在过滤中可具有兴趣。

然而，在由如上所述的这种微纤维或纳米纤维生产的所有的非织造材料中，总的织物结构相当致密和紧凑。结果是非织造材料不能充分地透气，且对一些应用来说，常常具有不足的强度。另外，这些材料常常不具有充足的撕裂和拉伸性能。这些致密的结构因此常常不适合于一些关键的应用，其中包括气溶胶过滤、服装和热绝缘。

因此，需要可产生可透气和不那么致密且具有比可商购织物典型地发现具有的松密度高的微旦和纳米旦非织造材料的制备方法。

现有技术中公开的方法与装置设计描述了多组分长丝和纤维的生产以及由多于一类以上纤维制备非织造织物。例如，美国专利No s.5620644和5575063公开了借助熔融纺丝两种液体聚合物物流，生产双组分长丝而设计的纺丝组件(spinpack)。美国专利No s.5551588和5466410公开了为生产多组分长丝而设计的喷丝板，所述多组分长丝具有不规则的聚合物分布且截面为非圆形。美国专利No.6964931公开了通过纺粘工艺，同时提供分布的单组分和/或多组分长丝，以生产可粘结提供非织造织物的长丝的方法。

尽管本领域已知由纺粘工艺提供不同类型长丝的交替层，和由单一的喷丝板还同时形成多组分和单组分长丝，但仍需要生产比前述材料具有较高的松密度和较低密度的非织造织物的额外方法。

发明内容

本发明提供生产连续长丝的方法，和用其制备的织物，其中所生产的织物可显示出改进的挠性、可透气性、压缩回弹性、强度和过滤与热性能。本发明的混合纤维织物由第一组多组分长丝结合或者单组分长丝或者相对于第一组多组分长丝，具有不同尺寸的一种或更多种组分的第二组多组分长丝组成。第一组多组分长丝包括例如片段或岛之类的组分，加工其尺寸，当分裂多组分长丝或溶解多组分长丝中的一些组分时，将提供微旦长丝。加工单组分长丝或第二组多组分长丝的尺寸，提供与第一组多组分纤维的长丝尺寸相比，较大旦数的长丝(例如，较大微旦长丝或加工成超过微旦尺寸范围的尺寸的长丝)。

在一个实施方案中，本发明提供生产非织造织物的方法，该方法包括同时熔体纺丝含第一组多组分纤维和第二组纤维的一组纤维，其中加工第一组多组分纤维每一种中的至少一种组分的尺寸，提供微旦长丝，其中构造第二组纤维，提供尺寸比第一组多组分纤维中的长丝大的长丝，和其中第二组纤维包括单组分纤维或相对于多组分纤维中的组分，具有按不同尺寸加工的至少一种组分的多组分纤维；和收集该组熔体纺丝纤维。

在一些实施方案中，构造第一组多组分纤维，通过溶解至少一种纤维组分或分裂多组分纤维成单独的长丝，提供多根微旦长丝。例如，第一组多组分纤维可以是分段纤维或在海纤维内的岛，它适合于通过施加机械力分裂。或者，第一组多组分纤维包括在含可溶海组分的海纤维内的岛，所述海纤维可溶解，以释放具有微旦尺寸的多根岛长丝。

第一组和另一组纤维均可包括多组分纤维，所述多组分纤维是分段纤维，其中第一组多组分纤维具有比第二组多组分纤维数量大的片段。在另一实例中，第一组和第二组纤维包括在海纤维内的岛，其中第一组多组分纤维具有比第二组多组分纤维数量大的岛。

在各种实施方案中，本发明生产非织造织物的方法可包括同时熔体纺丝含第一纤维类型和第二纤维类型的一组纤维。在一些实施方案中，该方法包括同时熔体纺丝含第一纤维类型和第二纤维类型的一组纤维。第一纤维类型可尤其包括提供多种纤维而形成的双组分纤维，其中至少一种纤维的尺寸小于约1旦。可通过分裂或原纤化双组分纤维或者通过化学除去(例如溶解)纤维中的一种组分，形成多种纤维。第二纤维类型可包括尺寸大于约1旦的至少一种纤维，其中包括尺寸大于约1旦的单组分长丝或者提供多根单独长丝而形成的多组分纤维，其中至少一种纤维的尺寸大于约1旦。该方法可进一步包括收集该组熔体纺丝的纤维。

在具体的实施方案中，第一纤维类型可以是在海纤维内的岛，例如采用可溶海组分形成的纤维，所述可溶海组分将溶解释放多根岛长丝，其中至少一种的尺寸小于约1旦。优选地，每一岛长丝的尺寸可以小于约1旦。第二纤维类型可包括尺寸大于约1旦的至少一种纤维。该方法可进一步包括收集该组熔体纺丝的纤维。

在一些实施方案中，第二纤维类型可包括双组分纤维。例如，双组分纤维可以是分段纤维，它将解离成多个单独的片段。这种单独的片段可优选尺寸大于约1旦。具体地，分段纤维中每一单独的片段的长丝直径可以是至少约2微米。

在其他实施方案中，第二纤维类型可包括单组分纤维。在这些实施方案中，优选在一些实施方案中单组分纤维的直径为至少约5微米。

来自第一纤维类型的岛长丝也可具有特定的尺寸。例如，在一些实施方案中，多根岛长丝中每一种的直径可以小于约1微米。优选地。岛长丝中每一种的直径可以是为约0.2微米-约0.8微米。

在具体的实施方案中，第二纤维类型也可以是在海纤维内的岛，且可采用可溶海组分形成，所述海组分将溶解，释放多根岛长丝。优选地，来自第二纤维类型的每一岛长丝的尺寸可以大于来自第一纤维类型的长丝尺寸。同样，在第一纤维类型中的海纤维内的岛可包括比第二纤维类型中的海纤维内的岛数量大的岛。例如，在第一和第二纤维类型内岛的数量可以以至少约2∶1或至少约10∶1的比例存在。

本发明的方法可进一步包括将该组熔体纺丝的纤维形成为非织造纤维网，和机械和/或热粘结非织造纤维网的步骤。

在另一方面中，本发明提供含以上所述的纤维组的短切纤维和连续长丝，以及使用本发明的纤维制备的纱线和织物(例如，针织物、织造织物、编织物或非织造织物)。在一个优选的实施方案中，本发明的织物是液压缠结和/或热粘结的纺粘非织造织物。

在另一方面中，本发明进一步提供在制备非织造织物、纺粘织物中有用的各种纺粘织物和纤维的纤维网。特别地，本发明可包括根据此处公开的任何一种方法制备的织物。

在一些实施方案中，本发明提供含两种纤维类型的非织造织物。非织造织物可尤其是纺粘、非织造织物。优选地，两种纤维类型的区别在于第一纤维类型包括多组分纤维，当合适地处理时，它将提供尺寸小于约1旦的多根单独的长丝。合适地处理可以是通过分裂或原纤化或者通过溶解多组分纤维中的一种组分(它尤其可以是双组分纤维)。第一纤维类型可包括由多组分纤维衍生的尺寸小于约1旦的多根单独的长丝。第二纤维类型可包括尺寸大于约1旦的至少一根纤维。在具体的实施方案中，第二纤维类型占织物重量的至少约20wt％。第二纤维类型尤其可包括单组分纤维。第二纤维类型可包括分裂成尺寸大于约1旦的多根单独长丝的多组分纤维。

附图说明

以下将描述实施本发明而设计的方法与体系以及本发明的其他特征。在阅读下述说明并参考形成本发明一部分的附图的基础上，将更加容易地理解本发明：

图1是典型的双组分分段馅饼纤维的截面示意图，实心(左)和中空(右)；

图2是典型的分段带状物纤维的截面示意图；

图3是典型的分段截面和尖状三叶形纤维的截面示意图；

图4是在海纤维内的典型岛(左)和鞘/核纤维(右)的截面示意图；

图5描绘了典型的双组分纺粘工艺；

图6示出了使用滚筒缠结器液压缠结的典型工艺；

图7是在混合交替的纺粘纺丝组件用喷丝板内截面布局的示意图；

图8是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图9是使用混合交替的纺粘纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图10是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图11是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图12是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图13是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图14是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PE非织造织物的抓样拉伸强度对压延温度的示意图表；

图15是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PE非织造织物的舌形试样撕裂强度对压延温度的示意图表；

图16是使用混合交替的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PE非织造织物的梯形试样撕裂强度对压延温度的示意图表；

图17是在排列混合(row-mixed)的纺粘纺丝组件用喷丝板内截面布局的示意图；

图18是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图19是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图20是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PET/PA6非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图21是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PET/PA6非织造织物的抓样拉伸强度对液压缠结能量的示意图表；

图22是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图23是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图24是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PET/PA6非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图25是用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PET/PA6非织造织物的舌形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图26是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PA6/PLA非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图27是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PA6/PLA非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图28是使用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的50/50PET/PA6非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图29是用排列混合的纺丝组件，根据本发明的一个实施方案制备的75/25PET/PA6非织造织物的梯形试样撕裂强度对液压缠结能量的示意图表；

图30是阐述与气溶胶过滤测试的三种织物的表面速度有关的质量因子(QF)的图表；

图31是阐述作为液体过滤测试的三种织物的表面速度的因子，抗流动性的图表；

图32是使用聚酰胺6(PA6)和聚乳酸(PLA)的50/50混合物，使用排列混合的纺丝组件设计，通过同时挤出PA6的单组分纤维和具有16个片段/根纤维且由PA6和PLA形成的馅饼/楔形块双组分纤维，根据本发明的实施方案制备的织物的截面的光学图像；

图33是使用PA6和PLA的50/50混合物，使用混合交替的纺丝组件设计，通过同时挤出PA6的单组分纤维和具有16个片段/根纤维且由PA6和PLA形成的馅饼/楔形块双组分纤维，根据本发明的实施方案制备的织物的截面的光学图像；

图34是使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和PA6的75/25混合物，使用混合交替的纺丝组件设计，通过同时挤出PET的单组分纤维和具有7个岛/根纤维且由PET和PLA形成的在海纤维内的岛，根据本发明的实施方案制备的织物的截面的光学图像；和

图35是提供图34所示的纤维截面的放大视图的光学图像。

具体实施方式

下文参考附图，更充分地描述本发明，其中示出了一些，但并非所有本发明的实施方案。确实，本发明可体现在许多不同的形式中且不应当解释为限制到此处列出的实施方案；相反，提供这些实施方案，以便本发明的公开内容满足可适用的法律要求。本说明书和所附权利要求中所使用的单数形式“一个、一种、一根、该(a，an，the)”包括多个提到的物体，除非另有说明。

此处公开的主题涉及生产连续长丝的方法和由这些长丝生产的织物，所述织物可显示出改进的挠性、可透气性、压缩回弹性、强度和过滤与热性能。本发明的基础是第一多组分长丝(或多种这样的长丝)与不同的第二多组分长丝或单组分长丝(或多种这样的长丝)的结合物。

特别地，本发明涉及生产纺粘非织造材料的方法，其中在相同的纤维组(即由相同的喷丝板组合件)内提供多种纤维结构。所得非织造纤维结构将由多组分微旦或纳米旦纤维与较高旦数的单组分或多组分纤维的结合物组成。所得非织造织物于是由直径变化的纤维组成，且与可商购的织物馅饼，可提供改进的热绝缘和过滤性能。在一些实施方案中，本发明的织物还比其他常规的非织造材料更加结实和透气性更高。

本发明的织物可包括多种纤维类型(或组)，其中每一纤维类型可以是单一的单组分或双组分长丝或者可以是多种单组分长丝、双组分长丝，或单组分与双组分长丝的混合物。第一纤维类型可包括多组分纤维结构，这意味着一根或更多根纤维包括以有序结构，例如海岛、分段馅饼、分段带状物、尖状三叶形、并列型、鞘-核型、或分段截面结合的两种或更多种聚合物。可在本发明中使用的例举的在海纤维内的岛包括在Pourdeyhimi等人的美国专利申请公布No.2006/0292355中列出的那些纤维，在此通过参考引入。在本发明中使用的多组分纤维也可包括在Pourdeyhimi等人的美国专利申请公布No.2008/0003912中列出的多叶形纤维类型，在此通过参考引入。优选地，多组分纤维显示出适合于通过机械分裂或溶解一部分纤维，生产微旦纤维的纤维结构。

本发明的织物还包括第二纤维类型，所述第二纤维类型也可以是单一纤维或多种纤维。第二纤维类型中的纤维优选在结构上不同于第一纤维类型中的纤维。第二纤维类型也可以是多组分形式，其中包括标注为可用于第一纤维类型的任何一种多组分形式。第二纤维类型中的多组分纤维优选在纤维内包含的长丝尺寸方面，例如在海纤维内的岛中的岛组分的尺寸或者分段馅饼或分段带状物纤维中片段的尺寸方面不同于第一组。典型地，通过与第一组相比，交替第二组多组分纤维中的片段或岛的数量，实现尺寸的不同。换句话说，在海纤维内的岛情况下，第二组多组分纤维具有不同数量的岛，或者在分段馅饼或分段带状物纤维的情况下，具有不同数量的片段。或者，第二组纤维可以是单组分纤维；然而，注意本发明不要求存在单组分纤维。相反，在一些实施方案中，本发明提供在不存在单组分纤维的情况下的多种纤维，这意味着所有纤维在结构上是多组分的。在一些实施方案中，第二组纤维提供尺寸不是微旦的纤维，这意味着第二组中的单组分纤维或多组分纤维由尺寸大于1旦的纤维组分组成。

额外组的不同纤维也可引入到本发明织物内，这意味着该织物可包括第三组纤维，所述第三组纤维包括例如在海纤维内的岛的第三组，其岛的数量相比于第一组和第二组有所不同。

注意每一组纤维可包括不同纤维类型的混合物，例如分段纤维和在海纤维内的岛的混合物。例如，第一组多组分纤维可以是分段馅饼和在海纤维内的岛的混合物，其中加工馅饼中的片段和岛长丝的尺寸，提供微旦尺寸的长丝。第二组纤维也可包括不同纤维类型的混合物，例如分段纤维和在海纤维内的岛的混合物，或者鞘-核纤维和尖状多叶形纤维的混合物。

来自每一组的纤维的相对数量可随所得织物的所需性能而变化。例如，第一组和第二组纤维均可占离开特定喷丝板的纤维总数的约1-约99％。典型地，一组纤维以纤维总数的约5-约50％的用量存在，和其他组以约50-约95％的用量存在。在一个实施方案中，一组的存在量为20％-约50％和另一组的存在量为约50％-约80％。当织物内存在三种不同的纤维组时，每一种的相对量可以变化。例如，每一组的存在量可以是约1％-约80％，更典型地约5％-约66％。和最常见地约10％-约50％。

在具体的实施方案中，织物的特征可在于相对于织物的总重量，非微旦纤维形式存在的纤维的重量百分数。具体地，当使用单组分纤维时，本发明的织物可包括至少10wt％，至少15wt％，至少20％，至少25％，至少30％，至少35％，至少40％，至少45％，或至少50wt％的单组分纤维。在一些实施方案中，单组分纤维可占全部织物重量的约10％-约60wt％，约15％-约60％，约20％-约60％，约25％-约60％，约30％-约60％，约20％-约50％，约25％-约50％，或约25％-约40wt％。

具有不同结构的多组纤维可按照各种方式混合到织物结构内，这取决于应用。例如，各组纤维可组织成排排列或者通过简单地调节纺丝组件的设计以其他形式构造。纺丝组件将所需聚合物的熔融物流分配到喷丝板中，所述喷丝板由不同多组分长丝的所得结合物或多组分与单组分长丝的结合物经其挤出的成千个孔隙开口构成。

可成排排列不同尺寸的纤维(即，不同纤维组)，其中较大纤维在较小纤维的两层中间。或者，不同尺寸的纤维以无规构造排列。在再一实施方案中，不同尺寸的纤维以成排排列，其中较小纤维在两层较大纤维的中间。根据本发明，可使用第一类纤维的排列交替与第二类纤维的排列的任何结合物。

可预期本发明的织物提供良好的强度和压缩回弹性能二者(这是因为在该结构内存在较大旦数的纤维)，并提供良好的绝缘和过滤性能(这是因为存在微旦纤维)。

在本发明的一个实施方案中，第一组多组分纤维包括在海纤维内的岛和第二组纤维包括单组分纤维，例如由与在海纤维内的岛或岛中的海相同聚合物构成的单组分纤维。实心单组分纤维可具有任何截面形状，其中包括圆形、椭圆形和多叶形以及类似形状。

在另一实施方案中，第一组多组分纤维包括在海纤维内的岛和第二组纤维也包括在海纤维内的岛，其中这两组纤维中岛的数量不同。例如，第一组在每一纤维内可具有大于约400个岛，和第二组在每一纤维内可具有小于约300个岛。或者，第一组在每一纤维内可具有大于约100个岛，和第二组在每一纤维内可具有小于约20个岛。特定的实施方案包括300/600个岛的结合物(即300根岛纤维和600根岛纤维)，300/16个岛的结合物，600/16个岛的结合物，100/300个岛的结合物和类似物。织物可包括第三组在海纤维内的岛，其具有不同于第一组和第二组内岛数的第三个岛数。特定的实施方案包括600/300/18个岛的结合物，600/300/100个岛的结合物，18/50/100个岛的结合物，和类似物。

在再一实施方案中，第一组多组分纤维是具有第一片段数的分段纤维(例如分段带状物，分段馅饼，分段截面和类似物)，和第二组纤维是具有与第一组的片段数不同的第二片段数的分段纤维。例如，第一组可包括具有大于约10个片段的纤维，和第二组可具有小于约8个片段。例举的片段结合物包括32/16个片段的结合物，16/8个片段的结合物，4/8个片段的结合物，16/4结合物和类似物。也可使用片段数不同的三组或更多组的分段纤维，例如32/16/4结合物，16/8/4结合物，和类似物。

在进一步的实施方案中，第一组多组分纤维是具有第一片段数的分段纤维(例如分段带状物，分段馅饼，分段截面和类似物)，和第二组纤维是单组分纤维，例如包括在第一组的分段纤维中使用的聚合物之一的单组分纤维。实心的单组分纤维可具有任何截面形状，其中包括圆形、椭圆形、多叶形和类似形状。

本发明甚至更具体的实例包括由下述纤维组构成的织物：

(a)50％具有300个岛的在海纤维内的岛和50％具有18个岛的在海纤维内的岛；

(b)70％具有300个岛的在海纤维内的岛和30％由与岛中相同聚合物制成的单组分纤维；

(c)80％具有600个岛的在海纤维内的岛和20％由与海纤维内的岛中的海组分相同的聚合物制成的单组分纤维；

(d)30％具有300个岛的在海中的岛，30％具有600个岛的在海纤维内的岛，和其余是具有18个岛的在海纤维内的岛；

(e)50％具有16个片段的分段馅饼纤维和50％具有4个片段的分段馅饼纤维；

(f)50％具有16个片段的分段馅饼纤维和50％由该分段馅饼纤维中使用的聚合物构造的单组分纤维；

(g)30％具有4个片段的分段馅饼纤维，30％具有16个片段的分段馅饼纤维，和其余是具有32个片段的分段馅饼纤维。

本发明中使用的纤维的直径范围可以是约0.1微米-约25微米。单组分纤维的直径可以是至少约4微米，至少约5微米，至少约6微米，至少约8微米，至少约10微米，至少约12微米，或至少约15微米。单组分纤维的直径范围尤其可以是约10微米-约25微米，约12微米-约20微米，或约15微米-约20微米。类似地，在解离之前双组分纤维的直径范围可以是10微米-约25微米，约12微米-约20微米，或约15微米-约20微米。有益的是，本发明的双组分纤维可解离，形成直径小得多的纤维。例如，分段纤维(例如馅饼/楔形块纤维)可解离成直径范围为约1微米-约5微米，约1微米-约4微米，约1微米-约3微米，约1微米-约2微米的单独长丝。在本发明的海纤维内的岛可具有甚至更小的直径。例如，在除去海组分之后，本发明的I/S纤维可提供直径小于约2微米，小于约1微米，或小于约0.8微米的单独的长丝。在其他实施方案中，单独的长丝的直径范围是约0.1微米-约5微米，约0.15微米-约3微米，约0.2微米-约2微米，约0.2微米-约1微米，或约0.2微米-约0.8微米。

在一些实施方案中，例如其中在海纤维内的岛与分段纤维混合的实施方案中，对于分段纤维中的单独片段来说，其尺寸为大于由通过从海组分中解离之后的游离岛形成的单独的长丝的尺寸可能是有用的。在一个实施方案中，通过游离的岛形成的单独的长丝的尺寸可以小于约1旦，和分段纤维中的单独的片段的尺寸可以大于约1旦。在进一步的实施方案中，通过游离的岛形成的单独的长丝可具有如上所述的直径，和分段纤维中的单独的片段可具有较大的直径。例如，分段纤维中单独的片段的直径可以是至少约2微米，至少约3微米，至少约4微米，至少约5微米，至少约6微米，至少约7微米，或至少约8微米。在具体的实施方案中，分段纤维中单独的片段的直径范围可以是约2微米-约8微米，约2微米-约6微米，或约3微米-约6微米。

在进一步的实施方案中，例如在其中海纤维内的第一岛与海纤维内的第二岛混合的实施方案中，对于从第一纤维中释放的多个岛长丝来说，有益的是其尺寸大于从第二纤维中释放的多个岛长丝。在具体的实施方案中，这可通过提供岛数量大于第二纤维的第一纤维来实现。例如，可基于在每一纤维类型内的岛数之比，形成纤维。例如，在一些实施方案中，在每一纤维类型内的岛数为至少约2∶1的比例，这意味着对于第二纤维类型内的每一岛来说，第一纤维类型具有两个岛。在进一步的实施方案中，在第一纤维类型内的岛与在第二纤维类型内的岛之比为至少约3∶1，至少约4∶1，至少约5∶1，至少约10∶1，至少约12∶1，至少约15∶1，至少约20∶1，至少约25∶1，至少约30∶1，至少约40∶1或至少约50∶1。在具体的实施方案中，该比值为约2∶1-约50∶1，约5∶1-约40∶1，约10∶1-约40∶1，或约15∶1-约30∶1。

在特别的实施方案中，本发明提供混合长丝纺粘织物，它包括第一纤维类型和第二纤维类型。第一纤维类型可包括分段的双组分纤维，其截面使得每一单独的片段具有此处所述的尺寸(尤其小于约2微米，小于约1.5微米，或小于约1微米)。第一纤维类型可包括在海双组分纤维内的岛，其截面使得每一单独的岛具有此处所述的尺寸(尤其小于约2微米，小于约1微米或小于约0.8微米)。第二纤维类型可包括具有此处所述尺寸的单组分纤维(尤其大于约2微米，大于约3微米，或大于约5微米)。优选地，单组分纤维占织物内纤维重量的至少约20％。

在其他实施方案中，第一纤维类型可包括每一尺寸小于约2微米，小于约1微米，或小于约0.8微米的多个单独长丝。第二纤维类型可包括具有此处所述尺寸的单组分纤维(尤其大于约2微米，大于约3微米，或大于约5微米)。这种织物可以是液压缠结(如此处所述)和热粘结(如此处所述)之一或这二者。

在挤出之后，可对形成非织造织物的纤维的纤维网进行进一步的加工技术，例如改进机械粘结(例如，针刺、液压缠结)、热粘结(例如压延)、蒸汽射流粘结有用的技术或本领域技术人员预见的任何其他粘结技术，以及上述粘结技术的结合。本发明的方法因此产生具有直径变化的精确纤维组的最终非织造材料。在一些优选的实施方案中，由直径变化的纤维组成的织物可点粘结以供实现进一步强度。

图5描绘了双组分纤维纺粘工艺用的典型构造的示意图。正如所示的，至少两个不同的聚合物料斗提供经纺丝组件过滤和泵送的可熔融挤出的聚合物，所述纺丝组件在所需截面的多组分结构中使聚合物结合。然后采用空气骤冷熔融纤维、抽长或拉细，并在移动带上沉积，形成纤维的纤维网。正如所示的，该方法可任选地包括使用加热的压延辊和/或针刺站，热粘结纤维的纤维网。然后如图5所示，收集纤维的纤维网，尽管还可能使纤维的纤维网经过图6所示的液压缠结工艺，之后收集纤维的纤维网。如图6所示，典型的液压缠结工艺可包括将纤维的纤维网两侧置于来自多个液压缠结歧管的水压下，尽管该方法也可包括仅仅在一侧上冲撞(impingment)水。本发明不限于纺粘工艺生产非织造织物，且还包括例如使用形成为纤维网的短切纤维所形成的非织造织物。在美国专利No.6964931中公开了制备本发明的一些实施方案可使用的一种例举的纺粘技术，在此通过参考引入。

在一个优选的实施方案中，纺丝混合纤维并同时使用相同的纺丝箱体(spin beam)挤出。或者，可使用不同的纺丝箱体同时挤出纤维。在另一实施方案中，可在短切纤维工艺，例如气流成网、湿法成网、梳理或其结合工艺中，紧密地混合多组分长丝的不连续纤维和单组分或其他多组分长丝，并形成为纤维网。或者，可借助短切纤维工艺，例如气流成网、湿法成网、梳理或其结合，层铺各种多组分长丝或多组分长丝和单组分长丝(homofilament)的不连续纤维的纤维网，得到混合纤维的纤维网。

可使用本发明的纤维，形成长丝纱线和短切纱线。在这些实施方案中，视需要，可通过织构、拉伸、捻转或用溶剂洗涤纤维，实现纤维的分裂或原纤化。或者，可使用本发明的纤维制备织物，其中包括织造、针织、编织和非织造织物。

在含非织造材料的一种或更多种纤维具有在海结构内的岛情况下，可在粘结织物之后，通过化学处理除去含纤维中海部分的聚合物。岛纤维保留，和所得材料稍微多孔，并提供可在要求不那么致密织物的应用中使用的纤维网络。

在含非织造材料的一种或更多种纤维是分段结构的情况下，可在单一步骤中，通过液压缠结，机械粉碎组分片段并粘结。图6示出了使用滚筒缠结器，液压缠结的典型工艺。所得单组分纤维可起到增强该结构的作用，从而导致较高强度的材料。也可热粘结该结构，以便随后可除去一种组分，得到比较多孔的网络，例如以供在过滤应用中使用。

可分裂纤维的原纤化牵涉使用各种方式，赋予本发明的多组分纤维机械能。例如，可以机械方式，借助热或借助液压缠结，进行原纤化。

原纤化纤维所需的机械能量取决于许多因素，其中包括原纤化的所需程度(即待分裂的纤维的百分数)，在纤维的各种组分中所使用的聚合物，多组分纤维中各种组分的体积百分数，和所使用的原纤化技术。当液压缠结用作原纤化能源时，典型地所需的能量为约2000Kj/Kg-约6000Kj/Kg。在一个实施方案中，液压缠结方法牵涉在范围为10bar-1000bar的水压下，将本发明的多组分纤维的纤维网暴露于来自一个或更多个液压缠结歧管的水压下。

例举的原纤化技术包括：

(a)在没有任何热粘结的情况下，针刺，接着液压缠结，其中针刺和液压缠结能均导致多组分纤维的部分或完全分裂；

(b)在没有任何针刺的情况下单独液压缠结纤维网，或者随后热粘结，其中液压缠结能导致多组分纤维的部分或完全分裂；

(c)如以上(a)中所述液压缠结纤维网，接着在压延机内热粘结；或者

(d)如以上(a)中所述液压缠结纤维网，接着在通风(thru-air)烘箱内，在等于或高于外部(即暴露)纤维组分的熔融温度的温度下热粘结，形成更结实的织物。

当在形成本发明的非织造织物中使用液压缠结时，可如此处所述，通过使用单次穿过液压缠结装置，实现双组分纤维的充分缠结和/或机械分离。在其他实施方案中，可能有用的是可重复液压缠结工艺。例如，在一些实施方案中，本发明的方法可包括2次穿过、3次穿过、4次穿过、5次穿过或甚至更多次穿过液压缠结装置。换句话说，可对同一片非织造织物进行多个液压缠结工序或步骤。

当在本发明中使用热粘结(例如压延)时，可在各种温度下进行这种热粘结。在一些实施方案中，在约80℃-约200℃，约90℃-约180℃，约100℃-约170℃，约110℃-约170℃，或约120℃-约170℃的温度下，进行热粘结。

本发明的特征可尤其在于在粘结工艺过程中，降低长丝纤维网内纤维的包装紧密度的能力，这是由于存在直径不同的纤维所致。因此，所得非织造织物可具有显著降低的密度，这是因为相对于典型的均匀的非织造材料，在其内包含的较高旦数的纤维可起到减少紧凑度的作用。提供在其内包含的具有相对大直径岛/片段的多组分长丝，或者提供以上所述的相对大直径的单组分长丝的结果是，这些较大直径的纤维可存在于非织造材料内。直径较大的较高旦数的纤维提供压缩回弹性，而来自其他多组分长丝中的较小的微旦或纳米旦纤维提供非织造织物热绝缘或过滤能力。所得材料也可维持其低的撕裂性能。这种性能的结合在例如气溶胶过滤介质和专门的绝缘介质以及在抹布、布料和人造皮革之类的应用中是尤其有利的。

在特别的实施方案中，多组分和单组分纤维可具有不同的截面形状(例如圆形、椭圆形、多叶形等)。这些各种的截面形状可提供织物内更大的松密度且可以使得在非织造织物内包含的纤维的移动性大于在其内包含扁平或楔形纤维的情形。另外，具有这种截面形状的纤维可导致具有增加的抗撕裂活性和具有改进的运输性能的非织造织物。

在选择纤维组分用材料中，可使用各类聚合物，只要相对于在海结构内具有岛的纤维或者打算可分裂的任何纤维结构，各种纤维组分不相容即可。不相容性此处定义为两种纤维组分在二者之间形成明显界面，结果一种没有扩散到另一种内。较好实例之一包括对于这两类各种组分来说，使用尼龙和聚酯，但本发明不限于任何特定类型的聚合物。

在一个实施方案中，本发明中使用的任何多组分或单组分纤维包括选自下述中的一种或更多种热塑性聚合物：聚酯、聚酰胺、共聚醚酯弹性体、聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯酸酯、纤维素酯、液晶聚合物及其混合物。优选的共聚醚酯弹性体具有长链醚酯单元和通过酯键头尾连接的短链酯单元。在一个优选的实施方案中，本发明多组分纤维中的至少一种组分包括选自尼龙6、尼龙6/6、尼龙6，6/6、尼龙6/10、尼龙6/11、尼龙6/12及其混合物中的聚合物。在再一实施方案中，本发明的多组分纤维包括聚酰胺或聚酯聚合物作为一种组分(例如在海纤维结构内的岛中的岛)和聚烯烃、聚酰胺、聚酯或共聚酯作为第二组分(例如，在海纤维内的岛中的海组分)，其中这两种组分不同。在鞘/核内的外部组分或海纤维结构内的岛优选具有比该纤维内部组分(例如，核或岛组分)低的粘度。

在一些实施方案中，可希望本发明多组分纤维中的一种组分在特定溶剂内可溶，以便在加工过程中可从纤维(或含纤维的织物)中除去纤维组分。可使用本领域已知的任何溶剂提取技术，在纤维形成之后的任何点处除去可溶聚合物组分。例如，可由在苛性碱液溶液中可溶的聚合物，例如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)及其共聚物或共混物，形成可溶纤维组分。在另一实施方案中，可由在水中可溶的聚合物，例如磺化聚酯、聚乙烯醇、磺化聚苯乙烯和含有这种聚合物的共聚物或聚合物共混物，形成可溶纤维组分。

在一些实施方案中，本发明的非织造织物的特征可在于，在制备织物中所使用的聚合物的比例。例如，可使用由聚合物A和聚合物B形成的双组分纤维和使用由聚合物A或聚合物B形成的均聚物纤维，形成织物。

在其他实施方案中，可使用由聚合物A和聚合物B形成的第一双组分纤维和由聚合物A和聚合物B形成但尺寸不同于第一双组分纤维尺寸的第二双组分纤维，形成织物。

当在制备本发明混合纤维的非织造织物中使用仅仅两种聚合物时，基于聚合物的总重量，聚合物A与聚合物B之比可以是约50/50-约5/95。在进一步的实施方案中，聚合物之比可以是约50/50-约10/90，约50/50-约15/85，约50/50-约20/80，或约50/50-约25/75。在具体的实施方案中，全部非织造织物中的聚合物比值可以是约50/50，约55/45，约60/40，约65/35，约70/30，约75/25，约80/20，约85/15或约90/10。

本发明纤维中的聚合物组分可任选地包括没有负面影响其所需性能的其他组分或材料。可存在的例举的材料没有限制地包括抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、固体溶剂、粒状物和提高聚合物组分的可加工性或最终使用性能而添加的其他材料。可使用常规用量的这种添加剂。

本发明涉及生产纺粘或熔喷非织造织物的方法，所述纺粘或熔喷非织造织物具有所公开的改进的挠性、可透气性、压缩回弹性、强度和过滤与热性能。本发明的基础是直径变化的纤维的结合物(在分裂/加工之后，产生微旦或纳米旦纤维的多组分纤维，并与其他较高旦数的多组分纤维或单组分的大旦纤维结合)，以产生其中在粘结过程中总的结构没有象单组分或多组分均匀材料中出现的那样显著压缩的织物。

鉴于生产具有改进性能的非织造织物的能力，本发明是尤其有益的。例如，该织物可显示出有益的空气渗透率和过滤。本发明的织物也可显示出增加的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度或梯形试样撕裂强度中的一种或更多种。

气溶胶过滤通常可涉及捕获气溶胶化颗粒的能力。在气溶胶过滤中的作用机理没有涉及简单的筛分，而是颗粒沉积。因此，多孔膜过滤器的高收集效率延伸到比简单地过滤器的孔径小得多的气溶胶颗粒直径上。可通过评价特征，例如颗粒渗透、颗粒捕获效率和抗气流性，测定材料(例如非织造织物)的气溶胶过滤性能。进行这一测试可使用的一种装置是TSI自动化过滤器测试仪(TSI Incorporated，Shoreview，MN)。

可使用这些评价特征，测定过滤器材料的质量因子(QF)。过滤器的质量因子是过滤器评价所使用的结合收集效率和压降的参数，且根据下述等式计算：

QF ({mmH}_{2} O^{- 1}) = \frac{- \ln P}{ΔP}

其中P是挑战气溶胶的透过率，和ΔP是流过试验材料的抗阻性。

根据上述看出，QF以mmH₂O^-1为单位报道，和QF可基于挑战气溶胶通过试验织物的表面速度而变化。在一些实施方案中，使用混合纤维，根据本发明制备的非织造织物当在3.3cm/s的表面速度下测量时，QF可以是大于约0.10，至少约0.12，至少约0.14，至少约0.15，至少约0.16，至少约0.18，至少约0.21，至少约0.22，介于约0.11-约0.25，介于约0.12-约0.22，或介于约0.15-约0.25。在其他实施方案中，使用混合纤维，根据本发明制备的非织造织物当在5.3cm/s的表面速度下测量时，QF可以是大于约0.05，至少约0.06，至少约0.07，至少约0.08，至少约0.09，至少约0.10，至少约0.11，介于约0.06-约0.12，介于约0.08-约0.12，或介于约0.10-约0.15。

液体过滤涉及在液体物流内保留粒状物质并防止粒状物流经过滤器材料同时仍然允许流过液体的能力。可通过各种方法测试液体过滤性能。一种方法包括在已知浓度下，简单地添加试验粒状物材料到去离子水中，在已知的表面速度下，使具有试验粒状物材料的液体流经试验过滤器材料，和在流经过滤器之后，测量试验粒状物材料的浓度。可使用浊度计，例如获自Hach Company，Loveland，CO.的浊度计，测量粒状物浓度。可使用的粒状物材料的一个实例是SIL-CO-

106(获自U.S.Silica Co.，Mill Creek，OK)，它是筛分尺寸分布已知的二氧化硅颗粒的混合物。

过滤效率可定义为当穿过过滤器主体时，与下游浓度相比，上游颗粒浓度的百分比。可根据下述等式，计算过滤效率：

其中C₀是在DI水内粒状物材料的起始浓度，和C是在操作1分钟之后在DI水内粒状物材料的浓度(即在液体流经过滤器材料1分钟之后)。

作为在确定的表面速度下，流经过滤器材料的抗阻性(例如，磅/in²)形式测量过滤器抗阻性。尽管希望良好的过滤器效率，但可能由于相应的高抗阻性抵消掉高效率。换句话说，有效的液体过滤取决于有效地捕获粒状物质同时仍然允许液体物流相对容易地穿过的能力。因此，低抗阻性是高度所需的。

在一些实施方案中，本发明的非织造织物可显示出至少约65％的以上所述的液体过滤效率，同时在0.04cm/s的表面速度下显示出小于约0.03psi，小于约0.02psi，或小于约0.01psi的抗流动性。在其他实施方案中，本发明的非织造织物可显示出至少约65％的液体过滤效率，同时在0.13cm/s的表面速度下显示出小于约0.11psi，小于约0.10psi，小于约0.09psi，小于约0.08，小于约0.06或小于约0.05的抗流动性。在进一步的实施方案中，本发明的非织造织物可显示出至少约65％的液体过滤效率，同时在0.22cm/s的表面速度下显示出小于约0.18psi，小于约0.16psi，小于约0.14psi，小于约0.12，小于约0.10或小于约0.08的抗流动性。在再进一步的实施方案中，可显示出上述抗流动性值，同时同样显示出至少约70％的液体过滤效率。换句话说，通过过滤器保留至少约65％或至少约70％液体样品内的粒状物质。

空气透过率是纺织品，尤其过滤器材料性能的重要因子。可具体地根据ASTM D 737-04(2004年版本)，测试空气透过率，其中典型地优选较大的空气透过率。

在一些实施方案中，根据本发明制备的非织造织物显示出至少约10ft³/ft²min的空气透过率。在其他实施方案中，非织造织物显示出至少约12ft³/ft²min，至少约15ft³/ft²min，至少约18ft³/ft²min，至少约20ft³/ft²min，至少约30ft³/ft²min，至少约40ft³/ft²min，至少约50ft³/ft²min，至少约60ft³/ft²min，至少约70ft³/ft²min，至少约80ft³/ft²min，或至少约90ft³/ft²min的空气透过率。在再进一步的实施方案中，非织造织物可显示出约10ft³/ft²min-约100ft³/ft²min，15ft³/ft²min-约90ft³/ft²min，10ft³/ft²min-约80ft³/ft²min，10ft³/ft²min-约70ft³/ft²min，约10ft³/ft²min-约60ft³/ft²min，约10ft³/ft²min-约50ft³/ft²min，约15ft³/ft²min-约50ft³/ft²min，或约20ft³/ft²min-约50ft³/ft²min的空气透过率。

抓样拉伸强度是织物断裂强度的量度，且可根据ASTM D5034(2008年版本)提供的方法来测量。根据ASTM D 5034，将织物样品置于拉伸测试机内，所述拉伸测试机采用两个夹钳抓握织物，和一个夹钳缓慢地远离保持静止的另一夹钳移动。抓样拉伸强度是在织物撕裂或断裂之前立即实现的最高拉伸负载。可在织物的纵向和横向测量抓样拉伸强度。

在一些实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在纵向(MD)上显示出至少约20千克力(kgf)，至少约25kgf，至少约30kgf，至少约35kgf，至少约40kgf，至少约45kgf，至少约50kgf，至少约55kgf，或至少约60kgf的抓样拉伸强度。MD抓样拉伸强度尤其可以是约10kgf-约70kgf，约20kgf-约70kgf，约20kgf-约60kgf，或约30kgf-约60kgf。在特别的实施方案中，前述MD抓样拉伸强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的非织造织物来说，前述MD抓样拉伸强度可合适地较高。

在进一步的实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在横向(CD)上显示出至少约10kgf，至少约15kgf，至少约20kgf，至少约25kgf，至少约30kgf，至少约35kgf，或至少约40kgf的抓样拉伸强度。CD抓样拉伸强度尤其可以是约10kgf-约50kgf，约10kgf-约40kgf，约20kgf-约50kgf，或约20kgf-约40kgf。在特别的实施方案中，前述CD抓样拉伸强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的非织造织物来说，前述CD抓样拉伸强度可合适地较高。

舌形试样撕裂强度是继续撕破织物所要求的力的量度且可通过ASTM D2261(2007年版本)提供的方法测量。根据ASTM D2261，特定尺寸的织物矩形片在中心约一半处沿织物的短方向分裂。对分裂片的两端进行拉伸强度试验。舌形试样撕裂强度是在织物开始撕裂或断裂之前立即实现的最高拉伸负载。可在织物的纵向和横向测量舌形试样撕裂强度。

在一些实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在纵向(MD)上显示出至少约1kgf，至少约2kgf，至少约3kgf，至少约4kgf，至少约5kgf，至少约6kgf，至少约7kgf，至少约8kgf，至少约9kgf或至少约10kgf的舌形试样撕裂强度。MD舌形试样撕裂强度尤其可以是约1kgf-约12kgf，约2kgf-约12kgf，约3kgf-约12kgf，约4kgf-约5kgf，或约5kgf-约10kgf。在特别的实施方案中，前述MD舌形试样撕裂强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的本发明非织造织物来说，前述MD舌形试样撕裂强度可合适地较高。

在进一步的实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在横向(CD)上显示出至少约1kgf，至少约2kgf，至少约3kgf，至少约4kgf，至少约5kgf，至少约6kgf，至少约7kgf，至少约8kgf，至少约9kgf或至少约10kgf的舌形试样撕裂强度。CD舌形试样撕裂强度尤其可以是约1kgf-约12kgf，约2kgf-约12kgf，约3kgf-约12kgf，约4kgf-约5kgf，或约5kgf-约10kgf。在特别的实施方案中，前述CD舌形试样撕裂强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的本发明非织造织物来说，前述CD舌形试样撕裂强度可合适地较高。

梯形试样撕裂强度是使用记录恒速延伸(CRE)的拉伸测试机，通过梯形试样工序测量非织造织物的撕裂强度的量度，且可根据ASTMD5733(1999年版本)提供的方法测量。在这一试验方法中测量的梯形试样撕裂强度是继续或扩大样品内事先开始的撕裂口而要求的最大撕裂力。所报道的数值不直接与引发或开始撕裂所要求的力有关。可在织物的纵向和横向上测量梯形试样撕裂强度。

在一些实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在纵向(MD)上显示出至少约1kgf，至少约2kgf，至少约3kgf，至少约4kgf，至少约5kgf，至少约6kgf，至少约7，至少约8kgf，至少约9kgf，至少约10kgf，至少约15kgf，至少约20kgf，至少约25kgf或至少约30kgf的梯形试样撕裂强度。MD梯形试样撕裂强度尤其可以是约1kgf-约30kgf，约5kgf-约30kgf，约10kgf-约30kgf，约1kgf-约20kgf，约5kgf-约20kgf，约1kgf-约12kgf，或约1kgf-约10kgf。在特别的实施方案中，前述MD梯形试样撕裂强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的本发明非织造织物来说，前述MD梯形试样撕裂强度可合适地较高。

在进一步的实施方案中，根据本发明制备的非织造织物在横向(CD)上显示出至少约1kgf，至少约2kgf，至少约3kgf，至少约4kgf，至少约5kgf，至少约6kgf，至少约7kgf，至少约8kgf，至少约9kgf，至少约10kgf，至少约15kgf，至少约20kgf，至少约25kgf或至少约30kgf的梯形试样撕裂强度。MD梯形试样撕裂强度尤其可以是约1kgf-约30kgf，约5kgf-约30kgf，约10kgf-约30kgf，约1kgf-约20kgf，约5kgf-约20kgf，约1kgf-约12kgf，或约1kgf-约10kgf。在特别的实施方案中，前述CD梯形试样撕裂强度可以是针对基重为100gsm的本发明的非织造织物。在其他实施方案中，对于具有较大基重(例如150gsm)的本发明非织造织物来说，前述CD梯形试样撕裂强度可合适地较高。

在本发明的一些实施方案中，本发明非织造织物的基重，或单位表面积的重量可影响织物的一些性能。在具体的实施方案中，织物的基重可以是至少约50g/m²(gsm)，至少约60gsm，至少约70gsm，至少约80gsm，至少约90gsm，至少约100gsm，至少约110gsm，至少约120，至少约130gsm，至少约140gsm，至少约150gsm，至少约160gsm，至少约170gsm，至少约180gsm，或至少约200gsm。一般地，不打算束缚于任何理论限制，当所有其他因子恒定时，增加非织造织物的基重将引起强度，或更具体地，与非织造织物的强度有关的性能测量值增加。

实验

通过下述实施例，更充分地阐述本发明，其中列出这些实施例，阐述本发明的一些实施方案，而不打算作为限制。

实施例1：使用分段馅饼双组分纤维和单组分纤维以混合交替纺丝组件设计制备的织物

使用具有16个片段/根纤维的馅饼/楔形块双组分纤维并结合单组分纤维，制备非织造织物。使用确定比值的聚酰胺6(PA 6)和聚乳酸(PLA)，制备进行过液压缠结的织物。使用确定比值的聚酰胺6(PA 6)和聚乙烯(PE)，制备进行过压延的织物。在每一情况下，将单组分长丝和双组分长丝挤出通过具有图7所示图案的相同的喷丝板，其中空心圆形表示单组分长丝纺丝用的孔隙，和分割的圆形表示双组分长丝纺丝用的孔隙。这一设计称为混合交替的纺丝组件设计。

形成基重为100gsm且或者液压缠结或者压延的每一织物，然后使用此处所述的方法，测试织物的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度和梯形试样撕裂强度。下表1、2和3中示出了每一织物的特定聚合物组成、处理和测试性能。图8-16中示出了各种织物的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度和梯形试样撕裂强度。

表1

表2

表3

实施例2：使用分段馅饼双组分纤维和单组分纤维以排列混合纺丝组件设计制备的织物

使用具有16个片段/根纤维的馅饼/楔形块双组分纤维并结合单组分纤维，制备非织造织物。使用确定比值的PA 6和PLA或确定比值的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和PA 6，制备进行过液压缠结的织物。

在每一情况下，将单组分长丝和双组分长丝挤出通过具有图17所示图案的相同的喷丝板，其中空心圆形表示单组分长丝纺丝用的孔隙，和分割的圆形表示双组分长丝纺丝用的孔隙。这一设计称为排列混合纺丝组件设计。

形成基重为100gsm的每一织物，然后使用此处所述的方法，测试织物的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度和梯形试样撕裂强度。下表4、5和6中示出了每一织物的聚合物组成、处理和测试性能。图18-29中示出了各种织物的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度和梯形试样撕裂强度。

表4

表5

表6

实施例3：使用在海双组分纤维内的岛和单组分纤维以排列混合纺丝组件设计制备的织物

使用具有7个岛/根纤维的在海双组分纤维内的岛并结合单组分纤维，制备非织造织物。使用确定比值的PET和PA6，确定比值的PET和PLA，或确定比值的PET和PE，制备进行过液压缠结或压延的织物。在每一情况下，将单组分长丝和双组分长丝挤出通过具有图17所示图案的排列混合纺丝组件设计的相同的喷丝板。

形成基重为100gsm且或者液压缠结或者压延过的每一织物。然后使用此处所述的方法，测试织物的抓样拉伸强度、舌形试样撕裂强度和梯形试样撕裂强度。下表7、8、9和10中示出了每一织物的特定聚合物组成、处理和测试性能。表7、8和9中的织物被液压缠结。表10中的织物被热粘结。

表7

表8

表9

表10

实施例4：气溶胶过滤

使用具有16个片段/根纤维的馅饼/楔形块双组分纤维并结合单组分纤维，制备非织造织物，并进行液压缠结。试验织物1由50/50PA6/PLA双组分纤维和PA6单组分纤维形成。试验织物2由50/50PA6/PET双组分纤维和PA6单组分纤维形成。使用排列混合的纺丝组件设计，形成基重为100gsm的每一试验织物。作为对比，还在基重为135gsm的

织物上进行测试。评价气溶胶过滤性能，测定渗透率、效率和抗阻性，并利用这些数值计算每一织物的质量因子(QF)。使用TSI自动化过滤器测试仪(Model 3160)，在3.3-10.0cm/s的表面速度下，进行测试。具有0.3微米尺寸的气溶胶化颗粒的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)油作为挑战气溶胶。下表11中示出了计算的QF值。在图30中图示了数值。

表11

实施例5：液体过滤

使用具有16个片段/根纤维的馅饼/楔形块双组分纤维并结合单组分纤维，制备非织造织物，并进行液压缠结。试验织物1由50/50PA6/PLA双组分纤维和PA6单组分纤维形成。试验织物2由50/50PA6/PET双组分和PA6单组分纤维形成。使用排列混合的纺丝组件设计，形成基重为100gsm的每一试验织物。作为对比，还在基重为135gsm的织物上进行测试。

使用在去离子水内的SIL-CO-

106，评价液体过滤性能。使用Hach浊度计，测量起始的粒状物浓度。在0.04-0.22cm/s的表面速度下，测量过滤器介质的抗流动性。在其内具有粒状物质的液体流经试验织物之后，测量最终的粒状物浓度。

计算试验织物的效率为71.7％(50/50PA6/PLA)、69.5％(50/50PA6/PLA)和80.3％

织物的效率值反映纤维的闭合结构。换句话说，织物倾向于在织物表面上“捕捉(catch)”颗粒而不是在织物内部捕获颗粒。然而，本发明织物的更加“开放”的结构通过表12和图31所示的优良的抗阻性值来反映(在0.04cm/s的表面速度下，低至0)。因此，认为由

织物形成的过滤器比由本发明织物形成的过滤器快速得多地“堵塞”和限制流动。此外，本发明的织物提供优良的抗阻性值(即低的值)，同时提供与

织物相当的总有效利用效率。

表12

实施例6：空气渗透率

使用具有16个片段/根纤维的馅饼/楔形块双组分纤维并结合单组分纤维，制备非织造织物。对织物进行液压缠结，并使用PA6和PLA的双组分纤维和PA6的单组分纤维或PET和PA6的双组分纤维和PET的单组分纤维，使用排列混合的纺丝组件设计或混合交替的纺丝组件设计，经喷丝板挤出，制备该织物。形成基重为100gsm的每一织物。还使用具有7个岛/根纤维的在海双组分纤维内的岛结合单组分纤维，制备非织造织物。对织物进行液压缠结，并使用PA6和PLA的双组分纤维和PA6的单组分纤维或PET和PA6的双组分纤维和PET的单组分纤维，制备该织物。在每一情况下，单组分长丝和双组分长丝通过具有混合交替的纺丝组件设计的相同喷丝板挤出。形成基重为100gsm的每一织物。作为对比，还在基重为135gsm的

织物上进行测试。根据ASTM D 737-04，测试上述织物。下表13中提供了试验结果。

表13

在图32-35中提供了前述实施例中描述的数种织物的光学图像。每一图像是各种纤维的截面，它清楚地表明双组分纤维和单组分纤维的存在。这些图像阐述了本发明如何可用于制备混合介质、非织造织物，因为单组分纤维提供较大的抗压缩性，和一旦分裂(在分段结构内)或者经历除去海组分(在I/S结构内)的双组分会导致非常微细的纤维，这些非常微细的纤维将提供优良的蓬松和绝缘性能。

此处列出的本发明的许多改性和其他实施方案对受益于前述说明中列出的教导的本发明所属领域的技术人员来说是显而易见的。因此，要理解，本发明不限于所公开的具体实施方案，和某些改变及其他实施方案拟包括在本发明的范围内。尽管此处使用特定的术语，但它们仅仅在一般和描述的意义上使用，而不是限制目的。

Claims

1.制备非织造织物的方法，该方法包括：

同时熔体纺丝含第一纤维类型和第二纤维类型的一组纤维，其中第一纤维类型包括采用可溶海组分形成的海纤维内的岛，所述海组分将溶解，释放各自的尺寸小于约1旦的多根岛长丝，第二纤维类型包括尺寸大于约1旦的至少一根纤维；和

收集熔体纺丝的纤维组。

2.权利要求1的方法，其中第二纤维类型包括双组分纤维。

3.权利要求2的方法，其中双组分纤维是解离成多个单独片段的分段纤维。

4.权利要求3的方法，其中分段纤维中的每一单独的片段的尺寸大于约1旦。

5.权利要求3的方法，其中分段纤维中的每一单独的片段具有至少约2微米的长丝直径。

6.权利要求1的方法，其中第二纤维类型包括单组分纤维。

7.权利要求6的方法，其中单组分纤维的直径为至少约5微米。

8.权利要求6的方法，其中织物包括基于织物的总重量，至少约20wt％的单组分纤维。

9.权利要求1的方法，其中多根岛长丝中的每一根的直径小于约1微米。

10.权利要求9的方法，其中多根岛长丝中的每一根的直径为约0.2微米-约0.8微米。

11.权利要求1的方法，其中第二纤维类型包括采用可溶海组分形成的海纤维内的岛，其中所述海组分将溶解，释放各自的尺寸大于来自第一纤维类型中长丝尺寸的多根岛长丝。

12.权利要求11的方法，其中第一纤维类型的海纤维内的岛包括比第二纤维类型的海纤维内的岛数大的岛。

13.权利要求12的方法，其中在第一和第二纤维类型内的岛数以至少2∶1的比例存在。

14.权利要求12的方法，其中在第一和第二纤维类型内的岛数以至少10∶1的比例存在。

15.权利要求1的方法，进一步包括将熔体纺丝的纤维组成形为非织造纤维网。

16.权利要求15的方法，进一步包括机械粘结、热粘结或既机械又热粘结非织造纤维网。

17.权利要求1的方法，其中所述熔体纺丝包括经喷丝板挤出，其中构造所述喷丝板，以成排排列第一纤维类型和第二纤维类型，每一排含有仅仅单一类型的纤维。

18.权利要求17的方法，其中第二纤维类型的纤维在第一纤维类型的两层纤维中间。

19.权利要求17的方法，其中第一纤维类型的纤维在第二纤维类型的两层纤维中间。

20.权利要求1的方法，其中所述熔体纺丝包括经喷丝板挤出，其中构造所述喷丝板，以无规的结构排列第一纤维类型和第二纤维类型。

21.权利要求1的方法，其中第二纤维类型占熔体纺丝纤维总重量的至少约20wt％。

22.根据权利要求1的方法制备的非织造织物。

23.权利要求22的非织造织物，其中当在3.3cm/s的表面速度下测量时，该织物显示出大于约0.10mmH₂O^-1的气溶胶过滤质量因子(QF)。

24.权利要求22的非织造织物，其中当在0.13cm/s的表面速度下测量时，该织物显示出至少约65％的液体过滤效率，同时还显示出小于约0.10psi的抗流动性。

25.权利要求22的非织造织物，其中当根据ASTM D 737-04测试时，该织物显示出至少约10ft³/ft² min的空气透过率。

26.生产非织造织物的方法，该方法包括：

同时熔体纺丝含第一纤维类型和至少约20wt％第二纤维类型的一组纤维，第一纤维类型包括通过分裂或原纤化，或者通过溶解双组分纤维中的一种组分，提供尺寸小于约1旦的多根单独长丝而形成的双组分纤维，第二纤维类型包括尺寸大于约1旦的至少一根纤维；和

收集熔体纺丝的纤维组。

27.权利要求26的方法，其中第二纤维类型包括单组分纤维。

28.权利要求26的方法，其中第一纤维类型包括在海纤维内的岛。

29.权利要求26的方法，其中第一纤维类型包括分段纤维。

30.一种混合长丝的纺粘织物，它包括第一纤维类型和第二纤维类型，其中第一纤维类型包括分段的双组分纤维，其截面使得每一单独的片段的尺寸小于约2微米，或者包括在海双组分纤维内的岛，其截面使得每一单独的岛的尺寸小于约1微米，第二纤维类型包括尺寸大于约2微米的单组分纤维，该单组分纤维占织物内纤维的至少约20wt％。

31.一种混合长丝的纺粘织物，它包括第一纤维类型和第二纤维类型，其中第一纤维类型包括各自尺寸小于约2微米的多根单独的长丝，第二纤维类型包括尺寸大于约2微米的单组分纤维，其中该单组分纤维占织物内纤维的至少约20wt％。

32.权利要求31的方法，其中液压缠结、热粘结，或既液压缠结，又热粘结织物。

33.权利要求31的非织造织物，其中当在3.3cm/s的表面速度下测量时，该织物显示出大于约0.10mmH₂O^-1的气溶胶过滤质量因子(QF)。

34.权利要求31的非织造织物，其中当在0.13cm/s的表面速度下测量时，该织物显示出至少约65％的液体过滤效率，同时还显示出小于约0.10psi的抗流动性。

35.权利要求31的非织造织物，其中当根据ASTM D 737-04测试时，该织物显示出至少约10ft³/ft² min的空气透过率。

36.权利要求31的非织造织物，其中第一纤维类型的多根长丝来自于双组分纤维。