CN103270207A - 无纺布、层压织物、无纺布产品、多组分纤维、网状物以及制备无纺布的方法 - Google Patents

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Abstract

一种包括木质素化合物的熔纺纤维的无纺布。还要求保护一种包括无纺布的层压织物、一种包括无纺布的无纺布产品、一种包括木质素化合物的结构化多组分纤维、一种包括木素化合物的熔纺纤维的网状物以及一种通过形成包括木质素化合物的熔纺纤维的网状物并将网状物中至少一部分纤维粘合形成无纺布的无纺布制备方法。

Description

无纺布、层压织物、无纺布产品、多组分纤维、网状物以及制备无纺布的方法
本发明涉及一种无纺布、一种层压织物及一种包含无纺布的无纺布产品、一种用于制备无纺布的多组分纤维，以及一种制备无纺布的方法。
无纺布通常用于制备一次性或非一次性产品，例如纸尿裤、干衣布(dryer sheet)、训练裤、失禁内裤(incontinence brief)及妇女卫生用品。此类无纺布包括大量的材料，如聚烯烃、聚酯、聚乳酸、人造丝或者棉花。就这些材料是基于化石原料(例如天然气和天然油)而言，其在本申请中的使用会导致温室气体的问题。就这些材料是基于农产品(例如棉花和来源于玉米的聚乳酸)而言，其在本申请中的使用会从食品生产转移出稀缺的农业资源。因此，需要一种用于无纺布的材料，该材料不存在上述缺点并且提高一次性和非一次性产品的可持续内容物。
本发明提供一种无纺布，该无纺布包括含有木质素化合物的纤维。在一个优选的实施方案中，本发明提供了一种无纺布，该无纺布包括含有木质素化合物和选自聚烯烃和聚酯的聚合物的纤维。
本发明还提供一种包括本发明无纺布的层压织物。
本发明还提供一种包括本发明无纺布的无纺布产品。
本发明还提供一种包括木素化合物和聚合物或者包括两种或两种以上木素化合物的结构化多组分纤维(structured multicomponentfibre)。
本发明还提供一种网状物，该网状物包括含有木质素化合物的纤维。
本发明还提供一种制备无纺布的方法，该方法包括以下步骤：形成含有木质素化合物的纤维的网状物，以及将网状物中至少一部分纤维粘合形成无纺布。
木质素是木材的主要成分。由木材制备纸浆的其中一个步骤包括使用例如苏打法、亚硫酸盐法或者Kraft法将木质素从纤维素中分离。木质素是一种副产物，其需要被丢弃。在很大程度上，木质素被燃烧。根据本发明，将木质素用作无纺布的基体材料能够提高一次性和非一次性产品的可持续内容物。
图1为本发明的无纺布的透视示意图。
图2为用于制备本发明的无纺布的多组分纤维的透视示意图。
图3和图4为本发明的层压织物的透视示意图。
图5为本发明的无纺布产品的透视图。
本发明使用的木质素化合物可以是在木材打浆结合纸制备过程中产生的木质素。木质素的来源对本发明而言不是至关重要的。可以使用源于硬木和软木的木质素。木质素还可以源于其它生物来源。木质素可以是纸浆业中使用的任何一种方法的产品，无论是苏打法、亚硫酸盐法、有机溶剂法还是Kraft法。源于软木的天然木质素的重均分子量(Mw)是未知的，但据估算为20,000。软木硫酸盐木质素(Kraft lignin)的数均分子量(Mn)据估算为1600。硬木硫酸盐木质素的数均分子量据估算为1000-1300。软木硫酸盐木质素的重均分子量据估算为2700-3500。硬木硫酸盐木质素的重均分子量据估算为2400-2900。US6172204教导了从短叶松(Jack pine)硫酸盐木质素中获得更高分子量木质素级分的方法。
木质素化合物可以是木质素本身，但优选木质素化合物为纯化木质素(purified lignin)。同样优选木质素化合物为衍生化木质素(derivatised lignin)。不囿于理论，认为纯化和衍生化能够提高木质素化合物的热稳定性，从而改善木质素化合物熔融纺丝制备纤维的结果。
木质素的纯化方法为本领域已知的。例如，如US2008/0317661 A1和US2008/0318043 A1所教导，木质素可通过从碱性溶液中沉淀并用酸水性溶液洗涤该沉淀而进行纯化。另一种方法已知于US6172204。
木质素的衍生化可以通过例如醚化或者酰化，分别形成木质素醚或者木质素酯，而完成。如已知于US6172204，醚化可以通过与硫酸二烷基酯(例如硫酸二甲酯或硫酸二乙酯)反应实现，然而，据报道，硫酸二甲酯或硫酸二乙酯为致癌物。酰化可以通过与羧酸反应而完成，该羧酸可以是羧酸本身或者一种活性形式的羧酸。木质素的酰化导致木质素携带了与其分子结构相键合的酰基，其中该酰基来源于羧酸。合适的羧酸可以含有最高达25个碳原子，优选含有2至20个碳原子(包括2和20个)。优选羧酸为具有直链碳原子的脂肪族酸，更优选含饱和直链碳原子的脂肪族酸。适合地，羧酸可以选自例如乙酸、丙酸、丁酸、油酸和硬脂酸。合适的活性形式的羧酸可以为酰基氯和酸酐等。优选的衍生化方法为通过乙酰化形成乙酸酯，该乙酸酯有时也称作木质醇乙酸酯。此衍生方法为本领域已知的，例如已知于US2008/0317661 A1和US2008/0318043 A1。通常，相对于干燥的木质素化合物(特别是木质醇乙酸酯)的重量，酰基(特别是乙酰基)包含至少10％w，优选在16至25％w范围内，特别是在18至22％w范围内。此处使用的“％w”意为“重量％”。通常，相对于干燥的木质素化合物的重量，酰基包含至少2.3mmol/g，优选在3.5至6mmol/g范围内，特别是4至5mmol/g范围内。如本文所使用的，酰基(特别是乙酰基)在所述干燥木质素化合物(特别是木质醇乙酸酯)中的重量或者摩尔分数，通过已知于US 2008/0317661 A1和US 2008/0318043 A1的方法测定。
用于本发明的木质素化合物的熔点通常可在110至300℃范围内，优选在125至250℃范围内。如本文所使用的，熔点通过使用差示扫描量热法，在加热速率为10℃/min时测定单一熔点(Single MeltingPoint)而测定。木质素化合物的数均分子量(Mn)通常可在500至5000的范围内，优选在800至2000的范围内。木质素化合物的重均分子量(Mw)通常可在1500至50000的范围内，优选在2000至30000的范围内。
木质素化合物可以用作单一纤维材料。该纤维材料可以含有木质素化合物和第二木质素化合物(second lignin compound)的掺混物。或者，纤维材料可以包含木质素化合物和一种或者多种聚合物的掺混物，该聚合物例如聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚乳酸，或者是本领域已知的另一聚合物。该掺混物可以是均质掺混物或者非均质掺混物。含有木质素化合物和一种或者多种其他聚合物的纤维可以是一种结构化多组分纤维，其中木质素化合物或者木质素化合物与另一聚合物的掺混物构成多组分纤维的一种组分，一种或者多种聚合物构成多组分纤维的另一种组分。多组分纤维可以是并列型多组分纤维、皮芯型多组分纤维、基质-原纤型多组分纤维，或者是具有盘形结构(pie structure)的多组分纤维。优选地，多组分纤维为皮芯型多组分纤维。优选地，芯可以包括木质素化合物，外皮可以包括一种或者多种聚合物，优选选择使得外皮的熔点低于芯的熔点的聚合物。芯含有木质素化合物且外皮含有一种或者多种聚合物的纤维结构，其优势在于可隐藏木质素中的颜色，特别是当向聚合物中加入颜料时。通常，外皮的熔点在5至80℃的范围内，低于芯的熔点。此差异优选在10至50℃的范围内。外皮与芯的重量比可以在一个宽的范围内选择。施用的外皮与芯的重量比在10/90至90/10的范围内，优选20/80至80/20的范围内，特别是在25/75至75/25的范围内，可产生有用的织物。
含有木质素化合物的纤维可以是长纤维，或者其可以是短纤维。对于短纤维，纤丝的重量平均长度(weight average length)通常在5至80mm的范围内，更通常在10至60mm的范围内，优选25至50mm。
制成网状物的纤维可以包括纤维的混合物，如含有木质素化合物的纤维和其他纤维的混合物，其他纤维为例如含有以下的纤维：聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯；聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乳酸；或者棉花。含有木质纤维素和其它纤维的纤维可以含有添加剂，如稳定剂、颜料和填料，例如二氧化钛、谷糠灰、碳酸钙和粘土。基于纤维重量计，颜料的用量可以在0.1至2重量％范围内，或者更多，优选在0.3至1重量％范围内。
含有木质素化合物的纤维的网状物可以通过任何一种在无纺布领域众所周知的纤维成网技术制成，如梳理法(carding)、纺粘法(spunbonding)、湿法成网法(wet laying)、气流成网法(air laying)和熔喷法(meltblowing)。
制备含有木质素化合物的纤维的方法在制备碳纤维的领域中是已知的，如已知于：“Fabrication and Properties of Carbon Fibres”，Xiaosong Huang，Materials 2009，2，2369-2404；“Lignin-based CarbonFibres：Effect of Synthetic Polymer Blending on Fibre Properties”，S.Kubo和J.F.Kadla，Journal of Polymers and the Environment，第13卷，第2期，2005年4月；“Lignin-based polymer blends：analysis ofintermolecular interactions in lignin-synthetic polymer blends”，JohnF.Kadla，Satoshi Kubo，Composites：Part A(2004)395-400；“Lignin-based Carbon Fibres for Composite Fibre Applications”，Carbon 40(2000)2913-2920；F.S.Baker，N.C.Gallego，A.K.Naskar，和D.A.Baker，“Low-Cost Carbon Fibre”，Oak Ridge NationalLaboratory，FY 2007Progress Report；Frederick S.Baker，“Low CostCarbon Fibre from Renewable Resources”，Oak Ridge NationalLaboratory，5月20日，2009年；US2008/0317661A1；和US2008/0318043A1。
此类方法可以用于从一种或者多种木质素化合物和任选地一种或者多种聚合物起始制备纤维。一般而言，将原料在挤出机中熔融并输送到纺丝架(spin bank)或者纺丝箱体(spin beam)装置，该纺丝架或者纺丝箱体装置包括喷丝板(spinneret plate)和与挤出机相连的用于接收熔料流的分配板(distribution plate)。熔料通过喷丝板的孔挤出，形成一个或者更多个长丝幕帘(curtain)，该长丝幕帘随后在冷空气帘中骤冷，然后通过高速流体如空气拉细。这种通过喷丝板的孔将熔料挤出形成一个或者更多个长丝幕帘而后将长丝幕帘在冷空气帘中骤冷的方法通常称为熔融纺丝(meltspinning)，参照N.P.Cheremisinoff，“Condensed encyclopedia of polymer engineeringterms”，Butterworth-Heinemann，Woburn(MA)(2001)，ISBN0-7506-7210-2，第169页。因此，一般而言，纤维通常是细长的熔纺纤维。
当制备多组分纤维时，将原料在单独的挤出机中熔融，输送到与挤出机相连接的纺丝架或者纺丝箱体装置，使得分别接收熔料流。例如，在皮芯型多组分纤维的制备中，一股熔料流变为芯流，另一股熔料流变为外皮流，并构建喷丝头使得芯流形成纤维的芯，外皮流形成纤维的外皮。
由此制备的纤维本身可用于形成网状物，或所述纤维可先切成短纤维后再形成网状物。当所述纤维切成短纤维后，短纤维可梳理形成网状物。如本领域所已知的，梳理法通常可在机器上进行，所述机器包括平轧流化床(opposed moving bed)或者纤细的成一定角度的定距离间隔的齿或线的表面，以将成束的短纤维拉成网状物。
优选由长纤维形成网状物，其中特别优选在制备长纤维的同时形成网状物。在制备长纤维的同时形成网状物可以是在，例如，所谓的纺粘法或者熔喷法中完成。纺粘法已知为例如由LurgiKohle&Mineral-Oltechnik GmbH(德国)研发的DOCAN系统(DOCAN为商标)；由Reifenhauser(德国)研发的REICOFIL系统(REICOFIL为商标)；以及由Carl Freudenberg Company(德国)研发的LUTRAVIL系统(LUTRAVIL为商标)。制备纺粘型双组分纤维和本发明的织物的优选方法可采用工业规模的REICOFIL-3型生产线(REICOFIL为商标)，该生产线与由位于德国Troisdorf的Reifenhauser Company Machinenfabrik提供的机器(参见例如US5162074、US5344297、US5466410和US5814349)类似。双组分纤维可以采用聚乙烯或者聚丙烯作为外皮。例如，Dow 6850A线性低密度聚乙烯(熔融指数为30，密度为0.955)或者Total聚丙烯M3766(熔体流动速率约为22)可用作外皮聚合物，而木质素化合物可用作芯。这在下文中在实施例中进一步说明。
通常，在纺粘法中，熔融的木质素化合物(一种或多种)和任选的一种或者多种熔融聚合物被挤出形成如前所述的长丝，然后在收集表面(如移动的金属丝或者筛网)上收集。该长丝可以一种随机排列的方式收集，或者以特定的图案收集，如重叠环、Z字形或者正弦波图案。此类排列可通过收集表面相对于前述制备长纤维的单元做特定运动而完成。优选以随机方式收集长丝。
含有木质素化合物的纤维的直径对本发明而言不是至关重要的。合适地，直径在0.001至0.5mm的范围内，更合适在0.01至0.025mm的范围内，例如0.02mm，所述直径可以通过平衡各个参数而实现，如熔体通量(克/分钟/孔)、熔体温度、骤冷温度和空气细化室压力。本发明的网状物——经粘合无纺布之后——可以例如使用三束纺粘机制备，从而具有SSS(纺粘/纺粘/纺粘)型结构。该网状物和无纺布的基本重量可在2至70g/m2的范围内，特别是在5至40g/m2的范围内，对于许多应用(特别是一次性纸尿裤应用)，优选织物的基本重量在10至20g/m2的范围内。在这些优选的网状物和无纺布中的纤维的直径可以在0.01至0.025mm的范围内。本文所使用的基本重量通常按照ASTM D6242-98测量，即按照严格规定的形状，如10cm×10cm的长方形，剪下规定数量的片材，如10片，然后用分析天平对片材进行称重。本文所使用的纤维直径使用带有刻有长度单位刻度的内部标尺的显微镜测量。测得的纤维直径和在纤维纺织中所用材料的密度可以用于计算纤维丹尼(denier)，如本领域技术人员所公知。
在形成含有木质素化合物的纤维的网状物之后，网状物中至少一部分纤维经粘合形成无纺布，优选形成一种具有粘着网状结构(coherent web structure)的非织造网状物。所述粘合可以使用本技术领域所熟知的方法(如热粘合、化学键合、水刺粘合或者机械粘合)完成。
热点粘合(Thermal point bonding)是优选的粘合方法。热点粘合可赋予织物耐磨性、强度和柔韧性。优选的热粘合法使用加热的轧光辊，其中一个辊为压花辊，其表面覆盖有凸起组成的点状粘合图案，所述凸起可雕刻于辊的表面上。任何在本技术领域中已知的图案可用于采用连续或者非连续的图案的常用实施方案中。优选粘合覆盖网状物面积的2至50％，更优选6至40％。
不囿于理论，现认为对于皮芯型多组分纤维而言，最佳的粘合面积取决于用作外皮的聚合物和织物的最终应用。对于耐磨性，相较于外皮含有聚丙烯的情况，当外皮含有聚乙烯时可优选较高的粘合面积。对于含有木质素化合物作芯并且聚乙烯作外皮的皮芯型双组分纤维而言，可使用带有突起的轧光机图案，其粘合15至35％的无纺布表面。对于含有木质素化合物作芯并且聚丙烯作外皮的皮芯型双组分纤维而言，可使用带有突起的轧光机图案，其粘合8至30％的无纺布表面。
可选择轧光机温度和织物速度(fabric speed)，使得网状物在可能的最高温度下粘合同时网状物不粘附于轧光机表面。虽然通常不直接测量轧光机温度，但轧光机的压花辊和平整辊内部循环流动的热油温度可显著高于外皮聚合物的熔融温度。因此，可希望使用涂有EP-A-1432860中所述抗粘制剂的压花辊。
本发明中的多组分纤维——含有木质素化合物作为芯且聚合物作为外皮使得外皮的熔点低于芯的熔点——的应用具有在热点粘合过程中可减少或者防止对木质素化合物的热损伤的优势。
在化学键合中，粘合剂用于化学连接网状物中的纤维，该粘合剂可包括例如丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物和乙酸乙烯酯共聚物。可以使用水基体系，如以水性乳剂形式，但另一体系可以包括粉末化的胶粘剂、泡沫或者有机溶剂溶液。粘合剂可以通过浸渍(通常最高达饱和)、涂覆或喷涂施用，或间歇性地施用，如在压印粘合中。当需要特定图案时或是当鉴于功能性原因，需要使大部分的纤维不含粘合剂时，此时使用压印粘合法。经化学键合的无纺布可含有20至40重量％的粘合剂树脂和60至80重量％的织物。
本发明的无纺布可制备成扁平结构(flat structure)。本发明的无纺布是弹性的、多孔的。
本发明的无纺布可以用亲水性表面改性剂进行处理，如NUWET237(购自Momentive Performance Materials，Albany，NY，USA的一种硅氧烷聚合物；NUWET为商标)。特别是当将无纺布用于纸尿裤表层织物应用时，可施用该处理。具体而言，可将表面改性剂加入水中形成稀释的溶液或者乳液，然后可通过使用湿润辊施用于无纺布的表面，接着可将无纺布干燥去除水分。基于未经处理的无纺布重量计，亲水性表面改性剂的用量通常可以在0.05至1重量％范围内，更通常在0.1至0.6重量％范围内。
本发明还提供一种层压织物。该层压织物可通过将本发明的无纺布层压至一层或者多层而形成。这些层可以任何合适的形式使用，如熔喷网、纺粘网、短纤维网或者薄膜。任选地，可添加与本发明无纺布或者其它层相同或不同的附加层。该层可以通过本领域中已知的任何方法层压。
例如，在将本发明的无纺布层压至纤维层的情况下，层压可以通过已知技术实现，如通过水刺粘合、点状粘合或者热风粘合而实现。术语点状粘合包括连续粘合、非连续粘合以及其结合。优选地，两个纤维层通过一个经加热的有图案的轧光机形成不连续的热点粘合而层压在一起。也可以使用粘合剂如胶粘剂实现粘合。
或者，本发明的层压织物可以通过将本发明的无纺布和热塑性聚合物薄膜层压在一起而制备。该热塑性聚合物可以是聚烯烃如聚乙烯或者聚丙烯，或聚酯如聚乳酸。特别优选的聚合物可为线性低密度聚乙烯。薄膜的合适厚度在0.015至0.03mm范围内，优选在0.02至0.025mm范围内，特别是当设想其用于婴儿纸尿裤时。如本领域中所已知的，热塑性聚合物薄膜包括透气性薄膜和不透气性薄膜。US5865926教导了透气性薄膜及制备该薄膜的方法。
可以通过使用连续或者非连续胶粘剂层的胶粘剂层压实现本发明的无纺布与热塑性聚合物薄膜的层压。或者，层压可以通过使用上述轧光辊的热层压而实现，其中选择的温度和压力使得薄膜的阻隔性不受损害。或者，可将热塑性聚合物薄膜直接挤出在本发明的无纺布上。
本发明的无纺布和层压织物可以用于制备本发明的无纺布产品。本发明的无纺布产品包括一次性和非一次性产品，如纸尿裤、训练裤、失禁短裤、妇女卫生用品、医用阻隔性织物、防护衣以及干衣布。本发明贡献之一在于，与可比较的常规产品相比，无纺布产品具有更高的可持续内容物。
例如，如前所述，包括与熔喷纤维网状物层压的本发明的无纺布的层压织物，可以用作医用阻隔材料、防护衣，以及用于卫生应用，如纸尿裤裤边和纸尿裤背衬。特别感兴趣用于纸尿裤应用的是，总基本重量在8至15g/m2范围内的纺粘/熔喷/纺粘层压材料(SMS)，用作背衬、裤边、防尘层和包芯。
作为进一步实例，包括与热塑性聚合物(特别是聚乙烯)薄膜层层压的本发明的无纺布的层压织物，可用作纸尿裤的阻隔裤边和背衬。当无纺布具有足够的伸展性且薄膜具有足够的弹性时，该层压物可用作纸尿裤耳部或者裤型纸尿裤腰带。用于这一应用，优选无纺布具有足够的伸展性，使得当层压织物用合适的手段如环轧拉伸时可长期变形。层压织物在拉伸后可提供在纸尿裤内的拉伸，从而改进纸尿裤对儿童的贴合度，因此纸尿裤不渗漏，并且儿童的腿部或者腰部与纸尿裤/皮肤接触也不会有红印。
现转向附图，图1说明了本发明的无纺布10。在网状物12中，含有木质素化合物的纤维通过多个间歇粘合14粘合形成无纺布。
图2描述了本发明的多组分纤维20，包括芯22和周围的外皮24。
图3说明书了本发明的层压织物30。层32包括由含有木质素化合物的纤维形成的无纺布。层压织物30的第二层34可以各种形式存在，如熔喷网、纺粘网、短纤维网或者薄膜。层32和层34可以通过经加热的有图案的轧光机形成如36所示的不连续的热点粘合而层压在一起。
图4说明了本发明的层压织物40，其包括含由含有木质素化合物的纤维形成的无纺布的层42，层42与聚烯烃薄膜层44层压。
图5说明了本发明的无纺布产品50，具体而言是一种纸尿裤，包括背衬52和裤边组件54。
现通过以下实施例进一步阐述本发明，其中实施例1-14、17和18，以及实施例15和16中的一部分是计算的、概念性的实施例(conceptualexample)。
实施例1(根据本发明)
无纺布由来源于ALCELL方法(ALCELL为商标)的木质素制备，如由Lignol Energy Co.(Bumaby，BC，Canada)及其分公司LignolInnovations提供的木质素。基于由Reifenhauser CompanyMachinenfabrik(Troisdorf，Germany)提供的方法，通过使用一米宽的EICOFIL 3操纵管路(pilot line)(EICOFIL为商标)将木质素纺丝，形成网状物并通过轧光机粘合成为纺粘无纺布。改变纺丝条件(包括每个喷丝孔的木质素通量、挤出区域的温度、熔融温度、模温及空气细化室的压力，得到具有0.015至0.02mm直径范围的纤维。所得的纤维在以与挤出速率相平衡的速度移动的金属丝上收集，使得获得基本重量约为22g/m2的网状物。将该网状物传送到包括平整棍和压花辊(18％的表面由凸起组成)的轧光机中并粘合成非织造网状物。粘合轧光机的粘合温度和压力与线速度相匹配，得到粘合的纺粘无纺布，其基本重量约为22g/m2且具有最优化的MD(纵向(machinedirection))和CD(横向(cross direction))拉伸强度。
实施例2(根据本发明)
无纺布由20重量％的经溶剂萃取的如实施例1中所述的Kraft硬木木质素与80重量％由LignoBoost法制备的Kraft软木木质素的掺混物制备，该软木木质素由Innventia AB(Stockholm，Sweden)销售。据报道，所述木质素掺混物的熔点为179℃，其在159℃时开始软化。使用实施例1中的设备和方法——依该具体木质素的熔融温度而调节——制造纺粘无纺布。粘合轧光机的粘合温度和压力与线速度相匹配，得到粘合的纺粘无纺布，其基本重量为22g/m2且具有最优化的MD(纵向)和CD(横向)拉伸强度。
实施例3(根据本发明)
纤维由20重量％的经溶剂萃取的Kraft硬木木质素(例如通过ALCELL法(ALCELL为商标)制备的，如由Lignol Energy Co.(Bumaby，BC，Canada)及其分公司Lignol Innovations提供的)与80重量％Kraft软木木质素(通过LignoBoost法制备的，由InnventiaAB(Stockholm，Sweden)销售的)的掺混物制备。据报道，所述木质素掺混物的熔点为179℃，其在159℃时开始软化。在加工过程中，控制纤维纺丝速度和牵引力，得到0.6667×10-6kg/m(6丹尼)的纤维。将得到的纤维用纤维处理剂(其包括润滑剂、抗静电剂和乳化剂)处理，切成38mm(1.5英寸)的短纤维；接着将短纤维梳理成基本重量为40g/m2的网状物。将网状物浸渍在含有苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂的乳液中达到饱和，使得经干燥和固化后，所得的经梳理的树脂粘合的无纺布含有30重量％的粘合剂树脂和70重量％的木质素纤维。所得无纺布显示出刚性和耐压性，使得可用于婴儿纸尿裤内的收集分布层。
此实施例证明，由于如实施例2所用的木质素掺混物熔点高，在热粘合过程中可能发生对纤维的损坏，可通过用化学键合而避免。
实施例4(根据本发明)
无纺布由含有来源于ALCELL法(ALCELL为商标)的木质素作芯、线性低密度聚乙烯(LLDPE)作外皮的双组分纤维制备。使用改性为纺丝双组分纤维的实施例1中的REICOFIL 3操纵管路(REICOFIL为商标)产生本实施例的无纺布。所述改性由Reifenhauser Company Machinenfabrik(Troisdorf，Germany)提供。将来源于ALCELL法(ALCELL为商标)的木质素在挤出机1中熔融，该木质素例如由Lignol Energy Co.(Bumaby，BC，Canada)及其分公司Lignol Innovations提供。将Dow 6850A LLDPE(熔融指数30，密度＝0.955，熔融温度约为133℃)在挤出机2中熔融。将最高达1重量％的用于增白的二氧化钛掺混入熔融的LLDPE中。来自挤出机1和2的熔融物料被输送到纺丝架或纺丝箱体装置，该纺丝箱体装置包括喷丝板和分配板，该分配板与挤出机相连，用来分别地接收熔料流，使木质素熔料流变为芯熔料流，LLDPE熔料流变为外皮熔料流。调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为30重量％LLDPE/70重量％木质素。调节如实施例1所述的工艺变量，得到粘合的纺粘无纺布，其基本重量为22g/m2且其拉伸强度和伸长率达到最优平衡。
实施例5(根据本发明)
重复实施例4，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为50重量％LLDPE/50重量％木质素，而不是30重量％LLDPE/70重量％木质素。
获得基本重量为22g/m2的无纺布。
实施例6(根据本发明)
重复实施例4，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为60重量％LLDPE/40重量％木质素，而不是30重量％LLDPE/70重量％木质素。
获得基本重量为22g/m2的无纺布。
实施例7(根据本发明)
衍生化木质素通过使用已知于US2008/0317661 A1和US2008/0318043 A1的方法制备。因此，纯化木质素通过以下制备：将得自软木Kraft黑液的木质素进行沉淀和洗涤，在吡啶催化剂的存在下使纯化木质素和乙酸酐反应。将得到的木质醇乙酸酯沉淀、洗涤和干燥。所得的经洗涤和干燥的木质醇乙酸酯包含相对于干燥木质醇乙酸酯的重量计21重量％的乙酰基。
重复实施例4，不同之处在于：
-用经洗涤和干燥的乙酰化软木木质素(木质醇乙酸酯)代替来源于ALCELL法(ALCELL为商标)的木质素，和
-用粘合面积为约25％的轧光机图案代替粘合面积为约18％的轧光机图案，并调节线速度使获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例8(根据本发明)
重复实施例7，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为50重量％LLDPE /50重量％木质醇乙酸酯，而不是30重量％LLDPE/70重量％木质醇乙酸酯。
获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例9(根据本发明)
重复实施例7，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为60重量％LLDPE /40重量％木质醇乙酸酯，而不是30重量％wLLDPE/70重量％木质醇乙酸酯。
获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例10(根据本发明)
重复实施例7，不同之处在于，使用Total茂金属聚丙烯M3766(熔体流动速率约为22)代替LLDPE，并且M3766熔融温度约为167℃。
无纺布的皮/芯比为30重量％PP/70重量％木质醇乙酸酯，而不是30重量％LLDPE/70重量％木质醇乙酸酯，获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例11(根据本发明)
重复实施例10，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为50重量％PP/50重量％木质醇乙酸酯，而不是30重量％PP/70重量％木质醇乙酸酯。
获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例12(根据本发明)
重复实施例10，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为60重量％PP/40重量％木质醇乙酸酯，而不是30重量％PP/70重量％木质醇乙酸酯。
获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例13(根据本发明)
层压织物通过将实施例11的无纺布与透气性聚乙烯薄膜进行胶粘粘合制备，其步骤为，将非连续的胶粘剂喷雾施用于无纺布，将无纺布的胶粘剂侧与未经卷绕的透气性薄膜网状物接触，然后将薄膜和无纺布一起压平，最后将得到的层压织物卷绕成卷。
实施例14(根据本发明)
纸尿裤通过实施纸尿裤制备领域中已知的形成纸尿裤的步骤而制成，不同之处在于，在形成背衬的步骤中，用实施例11的无纺布代替已知的无纺布，已知的无纺布通常是基本重量为15g/m2的100％聚丙烯纺粘无纺布。通常，已知的形成纸尿裤的步骤包括将无纺布层压至透气性薄膜的步骤，作为直通式背衬(inline backsheet)制备步骤的一部分。在本实施例14中，直通式背衬制备步骤与实施例13中所述方法类似。
实施例15(根据本发明)
通过LignoBoost法纯化的Kraft软木木质素(由Innventia，Stockholm，Sweden提供)得自加拿大的Kurger-Wayagamack。该木质素与高密度聚乙烯(HDPE)(Dow Aspun 6834)混合得到含有10重量％和20重量％木质素的母炼胶。所述母炼胶与纯HDPE(DowAspun 6834)以一定比例掺混，得到在95％HDPE中的5％木质素，使用装有槽型空气细化系统的小型操纵管路纺成纤维。该操纵管路的纺丝板具有1640.4mm直径的孔。挤出机区域温度设定为约160℃(1区)、170℃(2区)、180℃(3区)、190℃(4区和5区)。熔融温度和模温设为约190℃。骤冷温度设为约25℃。空气细化槽中的间隙设为约15mm。获得纤维。在纺丝试验过程中，注意到具有强烈的木材燃烧气味的烟。直接观察到，在纺丝板下方有一些纤维断裂。
将得到的纤维切成长度为几厘米的小段。将纤维段混合在一起，然后将其平整成网状物，模拟可由梳理方法获得的网状物。将胶粘剂施用于网状物。干燥并固化胶粘剂后，获得无纺布。
实施例16
衍生化木质素通过使用通常已知于US2008/0317661 A1和US2008/0318043 A1的方法制备。因此，Kraft软木木质素INDULIN AT与乙酸酐反应，该INDULIN AT购自MeadWestvaco，NorthCharleston，South Carolina，USA 29406-3615。所得的木质醇乙酸酯的FTIR谱图显示，在约1750cm-1处集中的强峰，这对应于乙酰基，乙酰基已经大部分封端木质素上的原来的游离酚和醇羟基(与木质素上的原来的游离酚和醇羟基反应)，据报道，醇羟基显示在3419cm-1处集中的非常强的宽峰。经反应的木质素显示出在180℃至200℃之间的宽的熔点。该熔融性质与US2008/0317661 A1中报道的明确熔点220℃形成对比，可能表明未完全转化为木质醇乙酸酯。
将所得的木质醇乙酸酯与高密度聚乙烯(HDPE)(Dow Aspun6834)混合，得到含有10重量％木质醇乙酸酯、0.2重量％抗氧化剂掺混物和89.8重量％HDPE的母炼胶。在母炼胶制备过程中，注意到强烈的暗示醋的气味。
将HDPE和木质醇乙酸酯的母炼胶与纯HDPE(Dow Aspun 6834)以50份母炼胶和50份HDPE的比例进行掺混，得到含有在聚乙烯中2.5重量％的木质醇乙酸酯的掺混物。
该掺混物用装有槽型空气细化系统的小型操纵管路纺成纤维。该操纵管路的纺丝板具有1640.4mm直径的孔。挤出机区域温度设定为约170℃(1区)、180℃(2区)、190℃(3区)、200℃(4区和5区)。熔融温度和模温设为约200℃。骤冷温度设为约20℃。空气细化槽中的间隙设为约20mm。获得纤维，但观察到在纺丝板下方有大量纤维断裂。在纺丝试验中，注意到具有强烈的木材燃烧气味、醋味和第三种气味的烟。
将得到的纤维切成长度为几厘米的小段。将纤维段混合在一起，然后将其平整成网状物，模拟可由梳理法获得的网状物。将胶粘剂施用于网状物。干燥并固化胶粘剂后，获得无纺布。
聚烯烃薄膜用接触胶粘剂进行处理，然后置于制得的无纺布顶部。用重物滚过胶粘剂处理的薄膜，以促进在薄膜和无纺布之间形成胶粘剂粘合。干燥并固化胶粘剂后，获得含有胶粘附着于无纺布的薄膜的层压织物。
将层压至小号纸尿裤(Pampers Swaddlers New Baby Size 2)背衬膜外侧的无纺布仔细移除。然后将接触胶粘剂施用于Swaddlers纸尿裤背衬膜外侧。将如实施例16所述获得的含有木质醇乙酸酯纤维的无纺布置于施用于Swaddler纸尿裤背衬膜外侧的胶粘剂涂层的顶部。用重物滚过所得结构的顶部，得到纸尿裤。
实施例17(根据本发明)
衍生化木质素通过使用已知于US2008/0317661 A1和US2008/0318043 A1的方法制备。因此，纯化木质素通过以下制备：将得自软木Kraft黑液的木质素进行沉淀和洗涤，在吡啶催化剂存在下将纯化木质素与乙酸酐反应。将得到的木质醇乙酸酯沉淀、洗涤和干燥。所得的经洗涤和干燥的木质醇乙酸酯包含相对于干燥木质醇乙酸酯重量计21重量％的乙酰基。该木质醇乙酸酯与高密度聚乙烯(HDPE)(Dow Aspun 6834)混合，获得含有20重量％乙酰化木质素、0.2重量％抗氧化剂掺混物和79.8重量％HDPE的母炼胶。
重复实施例4，不同之处在于：
-使用由此获得的母炼胶代替来源于ALCELL法(ALCELL为商标)的木质素，和
-使用粘合面积为约25％的轧光机图案代替粘合面积为约18％的轧光机图案，并且调节线速度使获得基本重量为15g/m2的无纺布。
实施例18(根据本发明)
重复实施例17，不同之处在于，调节挤出机1和2的通量，使皮/芯比为50重量％LLDPE/50重量％母炼胶，而不是30重量％LLDPE/70重量％母炼胶。
获得基本重量为15g/m2的无纺布。

Claims (17)

1.一种无纺布，其包括含有木质素化合物的熔纺纤维。
2.权利要求1的无纺布，其中所述木质素化合物包括衍生化木质素。
3.权利要求2的无纺布，其中所述衍生化木质素为乙酰化木质素，其带有键合至其分子结构的酰基。
4.权利要求1-3中任一项的无纺布，其中所述纤维由纤维材料制成，所述纤维材料包括木质素化合物和另一种木质素化合物或一种或多种聚合物(如聚烯烃或聚酯)的掺混物。
5.权利要求1-4中任一项的无纺布，其中所述纤维包括多组分纤维，所述多组分纤维包括木质素化合物和聚合物，或者包括两种或者两种以上木质素化合物。
6.权利要求1-5中任一项的无纺布，其中所述纤维包括添加剂，例如稳定剂、颜料和/或填料。
7.权利要求1-6中任一项的无纺布，其中所述纤维的直径范围为0.001至0.05mm，特别是0.01至0.025mm。
8.权利要求1-7中任一项的无纺布，其中所述纤维为细长的熔纺纤维。
9.一种包括权利要求1-8中任一项的无纺布的层压织物。
10.权利要求9的包括无纺布的层压织物，所述层压织物包括一层权利要求1-8中任一项的无纺布，所述无纺布以熔喷网、纺粘网、短纤维网或者薄膜的形式层压至一层或者多层。
11.一种含有权利要求1-8中任一项的无纺布的无纺布产品。
12.权利要求11的无纺布产品，其中所述无纺布产品选自纸尿裤、训练裤、失禁短裤、妇女卫生用品、医用阻隔性织物、防护衣和干衣布。
13.一种多组分纤维，所述多组分纤维是结构化多组分纤维，该结构化多组分纤维包括木质素化合物和聚合物或者包括两种或者两种以上木质素化合物。
14.权利要求13的多组分纤维，其中所述结构化多组分纤维为一种皮芯型多组分纤维，所述皮芯型多组分纤维的芯包括木质素化合物或者木质素化合物和另一聚合物的掺混物，所述皮芯型多组分纤维的外皮包括一种或者多种聚合物，特别地，其中所述外皮的熔点低于芯的熔点。
15.一种网状物，其包括含有木质素化合物的熔纺纤维。
16.一种制备无纺布的方法，所述方法包括形成含有木质素化合物的熔纺纤维的网状物以及将网状物中至少一部分纤维粘合形成无纺布。
17.权利要求16的制备无纺布的方法，其中所述方法包括纺粘法。
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