CN1079452C - 适于制作非织造布的纤维或长丝及制备非织造布的方法 - Google Patents

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Abstract

适用于制作非织造布的纤维或长丝，该纤维或长丝基本上由聚烯烃或其共聚物，以及0.01-20%(重量)无机颗粒所组威，这些颗粒的莫氏硬度基本上全都小于约5，优选小于约2，至少90%(重量)的无机颗粒的粒度小于10微米，滑石颗粒是特别优选的。按照本发明的含颗粒短纤维可以高速连续成形为纤网并热粘合为非织造布，它们具有宽粘合范围，较少的静电及较小的摩擦系数。

Description

适于制作非织造布的纤维或长丝及制备非织造布的方法
本发明涉及用于制作热粘合非织造布的性能有改善的含颗粒聚烯烃纤维及长丝。本发明还涉及由此种含颗粒聚烯烃纤维或长丝制作的非织造布。
发明背景
非织造布是由纤维或长丝粘合在一起而制成的多孔片材。它们可以是扁平的或蓬松的，依其生产方法之不同，性能也可能千差万别。非织布已应用在各种各样的领域，包括作为服装、建筑、居室装修、保健、工程、工业及消费品等产品的组成部分。一项重要的用途就是用于生产卫生吸收制品，如用即弃尿布、妇女卫生用品以及成人失禁用品的各种零件。
作为非织布的基础，纤维网中的纤维或长丝之间的粘合赋予纤网以强度并影响到其总体性能。一种广泛用于此种纤网的粘合方法是借助加热使热塑性的，如聚烯烃或聚酯，纤维或长丝粘合在一起。非织布的制造方法可见诸于各种出版物，如《非织造手册》(“非织造工业协会”，1988)以及《聚合物科学及工程大全》第10卷，“非织造布”(John Wiley and Sons，1987)。
非织造产品消费量的日益增长迫使人们加快生产速度以增加生产能力。然而，问题就来了，例如当热压粘合速度提高时，为维持粘合质量，温度也必须提高。而这又导致出现非织布粘附到热轧辊上的问题。
一般而言，无机颗粒在塑料工业中用于各种目的，而先有技术的纤维中也不乏用于非织布的含无机颗粒纤维的例子。
比如，JP 4194026及JP 4170463公开一种含0.01～3.0％(重量)作为成核剂的诸如滑石或二氧化硅之类无机惰性颗粒的聚酯纤维。
EP 569 860-A公开一种包含如聚丙烯或聚乙烯之类纺粘热塑性长丝的非织造纤网，此种长丝含有0.1～0.3％(重量)作为成核剂的粒度最大为1微米的煅制二氧化硅。
EP 539 890-A公开一种包含聚硅氧烷及疏水性煅制二氧化硅的可熔融挤出热塑性聚烯烃组合物，用于制备可湿性非织造纤网用纤维。
JP 3069675公开一种如聚丙烯或聚乙烯之类的合成纤维，它包含3～30％(重量)发出远红外射线的氧化物陶瓷颗粒。此种颗粒例如是Al2O3、MgO、SiO2、ZrO2或TiO2，粒度优选为小于1微米。此种纤维的表面是用硅氧烷化合物处理过的。
JP 2169718公开一种以聚酯为芯、以聚烯烃为皮的皮芯复合纤维，皮组分包含0.3～10％(重量)TiO2或滑石之类平均粒度为0.05～5微米的无机颗粒。加入无机颗粒的目的在于改善纤网的柔软性并使之不透明。
JP 1266216公开一种包含如聚丙烯或聚酯之类的高熔点组分以及如聚乙烯之类的低熔点组分的复合纤维，其中高熔点组分包含占高熔点组分重量的0.1～13％的如滑石、云母或铝土之类片状颗粒形式的无机填料，其粒度最大为110微米。
JP 61155437公开用于生产连续长丝非织布的树脂组合物，该树脂包含聚丙烯和0.05～0.5％(重量)晶体成核剂，该成核剂例如是铝土或二氧化硅，粒度小于5微米。
虽然，以上所援引的先有技术文献全都是公开各种用于非织布的含颗粒纤维或长丝的，可是，其中没有一个涉及提供专门适合高速生产非织造布的，比如在卫生材料工业中所使用的非织造布，要能做到以高达例如200～250米/分钟或更高的高速连续成网并热压粘合，制成强度和均匀性等性能俱佳的非织布。
现已出乎意料地发现，在以聚烯烃为主的纤维或长丝中加入相对少量精细的软无机颗粒，如滑石，可带来多种优点，包括在不提高粘合温度、又维持强度不变的同时允许提高纤网成形及粘合速度以生产非织布的能力，和/或不降低诸如输理之类的纤网成形以及粘合速度以取得强度改善的能力。
发明概述
本发明的一个目的是提供含颗粒的聚烯烃纤维或长丝，当它以高速连续成形为纤网并热粘合为非织布时，所获得的非织布强度(粘合指数)要高于用不含所述颗粒的对应纤维或长丝按同样方式制备的非织布强度。
本发明的另一个目的是提供其粘合范围(bonding window)比不含所述颗粒的对应纤维或长丝宽的含颗粒聚烯烃纤维或长丝。
本发明的又一目的是提供所带静电比不含所述颗粒的对应纤维或长丝少的含颗粒聚烯烃纤维或长丝。
本发明的进一步目的是提供摩擦系数比不含所述颗粒的对应纤维或长丝低的含颗粒、含聚烯烃的纤维或长丝。
本发明的上述及其他目的，在研读了下文之后便很清楚了。
因此，就一个方面而言，本发明涉及适合制作非织布的纤维或长丝，该纤维或长丝基本上由聚烯烃或其共聚物以及0.01～10％(重量)无机颗粒所组成，基本上所有这些颗粒的莫氏硬度均小于约5，至少90％(重量)无机颗粒的粒度小于10微米。
发明详述
在本说明书及权利要求书中，术语“粘合指数”的定义是，沿机器方向(纵向)(MD)与沿横向(CD)的粘合强度乘积的平方根，以牛/5厘米为单位表示的位。
粘合指数是非织布强度的标示。鉴于沿机器方向(平行于纤网/非织布移动方向)强度通常不同于横向强度，因此粘合指数是这两个变量的函数。在最好的情况下，MD强度与CD强度之间的比值接近为一。
术语“粘合范围”是指一定的温度区间，在此区间内可获得合格的粘合指数。在本说明书上下文中，“粘合范围”是指粘合指数与最大粘合指数(BImax)之差不超过BImax的15％的温度区间(以K为单位)。在用作卫生吸收制品的质量良好的典型非织布情况下，该区间对应于粘合指数与BImax之差为约3N/5厘米。
粘合温度范围越宽，使非织布的生产者获得均匀产品的几率越大，即使当所使用的热压系统在沿热轧辊表面温度有波动时，或者当采用较高粘合速度或降低粘合温度时亦然。
本发明提供用于制作非织布的新型、改良的含聚烯烃纤维或长丝。这是通过在纤维或长丝中加入无机颗粒来达到的，即由于无机颗粒的加入使纤维或长丝的物理性能发生了出乎意料的改变，显示出有利于纤维或长丝结合为非织布的纤网的例如纤维或长丝之间热粘合性能方面的变化。在下文中，尽管常常为简单起见，只提“纤维”，但应当理解，本发明同时适用于纤维，例如切断短纤维，和长丝，例如连续的纺粘长丝。
特别是，当在本发明的纤维及长丝中加入“软”无机颗粒，如滑石、高岭土(水合硅酸铝)、碳酸钙、云母(硅酸铝矿)、硅灰石(硅酸钙)、硫酸钙、硫酸钡等时，它们将获得有利的性能。就颗粒的硬度而言，颗粒的莫氏硬度(根据原来从1～10的范围的莫氏硬度标准)不应超过约6，优选不大于约5，尤其是不大于约4，特别是不大于约3。由于滑石和高岭土特别适合掺入到该纤维或长丝中，因此莫氏硬度常常会比这还要低，例如不大于2，或甚至是1，即对应于滑石的硬度。优选的是，至少一部分无机颗粒是滑石颗粒；在特别令人感兴趣的实施方案中，基本上所有颗粒都是滑石颗粒。虽然含较硬颗粒的纤维，例如含二氧化硅，其莫氏硬度为7，也可能具备某些适合制作非织布的特性，但仍然优选软无机颗粒，原因在于，坚硬、磨蚀性颗粒往往会损坏纤维生产设备。这也是为什么按莫氏硬度标准最软的矿物质滑石乃是用于本发明目的的优选无机颗粒种类。
术语“滑石”按本发明的用法是指一类高硅酸镁含量(如对应于大于约90％MgO＋SiO2)的宽范围的天然矿物。大多数市售滑石等级据信适合本发明的使用，不过，那些粒度小，粒度分布均匀的则为优选的(见下文有关优选粒度的讨论)。
无机颗粒可在制备一般供制备纤维使用的聚合物切片之前引入到聚合物物料中，或者该颗粒也可直接加入到聚合物熔体中。为了能够调节无机颗粒的含量，同时达到颗粒在纤维成品中均匀分布，通常有利的是，制备高颗粒含量，如30％，40％或50％(重量)，的聚合物颗粒母料，然后将部分母料颗粒与不含颗粒的普通聚合物切片相混合，再放在挤出机中制备成熔体以获得要求的颗粒浓度。
关于含聚烯烃纤维中无机颗粒的含量，该含量不应过低，因为在纤维表面的附近应当有足够量的颗粒(考虑到颗粒将基本上均匀地分布在聚合物熔体中，因此也就是均匀分布在整个纤维中)，且该含量又不应过高，因为纤维机械性能不应受到损害(就大多数目的而言，纤维强度下降不足10％，例如小于5％是可接受的)，而且也因为颗粒含量过多可能引起纺丝过程中的问题。对许多与这方面关系最密切的聚合物种类来说，这些聚合物下面还将谈到，据信，无机颗粒的含量占纤维的0.01～20％(重量)，典型情况占0.1～15％(重量)、更为典型的占0.2～10％(重量)，特别是0.5～5％(重量)，如1.0～2.5％(重量)将是合适的。该含量可随着各种因素而改变，包括颗粒粒度及粒度分布(颗粒越细，能够加入的数量越多)，以及纤维或长丝聚集成非织布的速度(因为，又发现，颗粒的效果在非织布生产速度较高时尤为显著，故在生产速度较高的情况下提高颗粒含量是有利的)。
至于无机颗粒的品质，据推想，粒度应与纤维横断面尺寸相适应。然而，即便纤维比较粗，颗粒粒度也不应过大，因为毕竟表面较为光滑的纤维是希望的。因此，就卫生制品工业用非织布生产所使用的典型纤维纤度而论(即纤维直径一般在约0.5～7分特(dtex)，下面还将进一步说明)，颗粒的优选粒度和粒度分布应满足，至少90％(重量)颗粒的尺寸(最大尺寸)小于10微米。颗粒优选地尽可能小，因此优选的是，至少90％(重量)颗粒的粒度小于8微米，更优选小于6微米，最优选小于4微米。
还优选的是，粒度分布比较窄，以便使纤维纺丝过程的稳定性不受干扰，避免因不均匀性过大而造成纤维断头。因此，颗粒粒度分布优选地应满足，使90％百分位(percentile)(重量)处的粒度与10％百分位(重量)处的粒度之比最大为约20∶1，更优选最大为约15∶1，最优选最大为约10∶1，特别是窄到最大约8∶1。
本发明纤维及长丝中的聚烯烃可包含聚烯烃均聚物或共聚物。合适的聚烯烃，例如是全同立构聚丙烯均聚物及其与乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烷等的无规共聚物，以及不同密度的线型聚乙烯，如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯以及线型低密度聚乙烯。优选的聚烯烃是丙烯均聚物或最多含10％(重量)其他α烯烃，如乙烯、1-丁烯、4-甲基戊烯或1-己烯的丙烯共聚物。作为纤维生产的原料的此种聚合物，合适的熔体流动速率(MFR)低于500克/10分钟，例如低于25克/10分钟。用于生产基于聚烯烃的纤维的熔体还可含有各种传统的纤维添加剂，如硬脂酸钙、抗氧剂、加工稳定剂以及颜料，包括增白剂及着色剂，如二氧化钛等。
正如以上所指出的，本发明涉及两种纤维，如用于梳理纤网中的切断的短纤维，也涉及连续长丝，如纺粘长丝。就短纤维而言，它们既可以是单组分的，也可以是双组分的，后者例如皮芯型双组分纤维，其中芯组分可以是偏心(偏离中心)的或同心的(基本在中心)。典型的双组分纤维所包含的芯和皮又分别包含聚丙烯/聚乙烯、高密度聚乙烯/线型低密度聚乙烯、聚丙烯无规共聚物/聚乙烯、或聚丙烯/聚丙烯无规共聚物。它们还可以是以聚酯为高熔点组分、以聚丙烯或其共聚物或聚乙烯为低熔点组分的双组分纤维。
在本发明的说明书中，至少该低熔点组分(皮组分)包含无机颗粒。
为了使纤维及长丝适用于卫生吸收制品用非织布的制作，该纤维或长丝应具有的典型纤度在0.5～7分特范围，如1～7分特，更典型地1.5～5分特，如1.7～3.3分特。
按照本发明的纤维的纺丝可采用“短程纺丝”法或采用传统熔融纺丝(亦称之为“长程纺丝”)。这两类纺丝方法在技术上都是熟知的。传统纺丝是两步工艺，第一步是熔体挤出及丝束的实际纺出，这一步以高速进行，而第二步是纺出丝束的牵伸及随后的卷曲、干燥并切断为短纤维。短程纺丝是一步工艺，其中纺丝与牵伸在一步操作中同时完成。这种纺丝工艺可见诸于，例如Ahmed所著《聚丙烯纤维-科学与技术》，1982年出版。用于生产卫生吸收制品用非织布的长程纺丝工艺可见诸于，例如WO89/10989、WO93/01334、WO94/20664、WO95/19465及WO96/33303。纺粘法例如可见诸于《现代纺粘技术2-90年代的潮流》，Miller Freeman著，1992年版。在该纺丝过程中，丝束以适当的表面活性剂、抗静电剂等进行处理。
从以上讨论中可清楚地看出，本发明还涉及包括本文所描述的含无机颗粒的纤维或长丝的非织布。
本发明进一步涉及由短纤维制备非织布的方法，该方法包括以下步骤：(a)成形包含按照本文纤维规格的短纤维的纤维网，以及(b)使该纤维网粘合。特别是，该粘合过程优选在至少150米/分钟，更优选至少200米/分钟，最优选在至少250米/分钟的速度下完成。该粘合优选采用热粘合，如热轧辊粘合或热空气粘合，以及红外粘合或超声粘合来完成。
本发明还涉及由长丝制备非织布的方法，该方法包括以下步骤：(a)成形包含按照由本文纤维规格的长丝构成的纤维网，以及(b)使该纤维网粘合。有关前面一种方法(短纤维)的讨论中的实施方案也适用于采用长丝的方法。
上面曾指出，已发现，本发明的新型含颗粒的纤维或长丝可产生多方面出乎意料的优点，包括该纤维或长丝能以比不含无机颗粒的对应纤维更高的速度成形为纤网和热粘合。虽不拟囿于任何理论，但本发明人相信，这是由于颗粒对纤维或长丝所产生的多种有利效应的综合作用结果。主要优点之一据信是纤维或长丝热力学性质的改善，尤其是导热性的提高，这种提高据信是导致纤维能够用例如热轧辊以较高速度进行粘合的原因，就是说，如果将这种速度用到不含无机颗粒的对应纤维或长丝上，就会造成粘合质量差并从而生产出质量差的非织布来。也就是说，已发现，本发明的纤维能够在一套给定的条件下在更宽的温度范围内实现满意的粘合。尤其要指出的是，这对于要求更小心控制各种条件以便生产出，就强度等指标而言，性能满意的非织布的更高生产速度来说，既是必然又是重要的。
从本发明纤维上观察到的另一个优点是静电的减少，它使纤维得以在较高的速度下进行梳理，因此有利于梳理过程的进行。还进一步发现，至少在含滑石，也就是目前本发明所优选的那种颗粒的纤维上，可达到减少磨擦的效果。这同样可促进梳理过程，从而有助于高速生产的实现而不招致成品非织布质量受损。此外还发现，含滑石的聚烯烃纤维的疏水性有所降低，这对于那些旨在用于打湿的非织布来说可能是宝贵的。
颗粒的作用是双重的：首先，静电和磨擦性能方面的改善使得本发明的短纤维得以在较高速度下梳理而无损于纤网的均匀性，第二，热性质的改善使得例如用热轧辊粘合的热粘合得以在较高的速度下进行而不必求助于粘合温度的提高。由于非织布生产过程既取决于纤网成形速度，例如梳理速度，又取决于粘合速度，二者在连续生产线中必须保持基本一致，因此其效果是大大改善了生产率，即保持生产线的较高速度，而同时质量没有任何显著损失。然而，较高的非织布线速度并非唯一可能的优点，事实上还可借助本发明来获得，例如不是提高速度(或者，很可能二者兼得)，而是取其能生产单位重量较低的非织布而不降低强度的优点。
可见，对非织布的生产者来说，按照本发明纤维的上述各项改良特征，包括粘合范围的拓宽及粘合指数的改善，以及静电和磨擦的降低，将导致由于下述的生产参数的修改而带来生产成本的降低：
●在热粘合温度不变的情况下以更高的生产速度生产出单位重量不变的非织布，同时保持非织布强度不变；
●不改变生产速度和热粘合温度，可生产出单位重量较小的非织布，同时保持非织布强度不变；
●在不改变生产速度和热粘合温度的条件下可采用较低的热轧辊压力生产非织布，同时保持非织布强度不变；
●生产速度不变，却可在较低热粘合温度下生产出单位重量相同的非织布，同时保持非织布强度不变。
在上述各种情况下，尽管都采取了降低成本的措施，但由于本发明的采用，使得非织布强度和质量得以维持不变。
因此，在本发明的一个实施方案中，包含聚烯烃并含有0.1～20％(重量)无机颗粒的纤维，其中至少90％(重量)的颗粒的粒度小于10微米，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网，并以100米/分钟的速度在比不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合范围宽出至少10％，优选至少20％，更优选至少30％的粘合范围内用热轧辊连续进行粘合，其中粘合范围的定义是一个温度区间，在此区间粘合指数不超出BImax±15％这一范围。
在本发明的另一个实施方案中，包含聚烯烃并含有0.1～20％(重量)无机颗粒的纤维，其中至少90％(重量)的颗粒的粒度小于10微米，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网，并用热轧辊以100米/分钟的速度，及比不含颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合指数高出至少10％、优选至少20％，更优选至少30％的粘合指数连续粘合为单位重量为20克/平方米的非织布。
在本发明的又一个实施方案中，该纤维包含聚烯烃并含有0.1～20％(重量)无机颗粒，其中至少90％(重量)的颗粒的粒度小于10微米，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网并用热轧辊进行粘合，制造出单位重量为20克/平方米的非织布，其中在该非织布卷上空3厘米处测得的静电数值比从不含颗粒的对应纤维以相同方式生产的非织布上测得的低至少20％，例如低至少30％，优选至少40％，更优选低至少50％，特别是低至少70％。
至于上述(粘合范围、粘合指数及静电值的)实施方案中所选用的聚烯烃，优选采用聚丙烯或其共聚物(如上所描述)。单组分纤维或长丝，由于其生产成本低而为一般所优选，但是，在特殊情况下，双组分纤维或长丝也可使用，或者单独或者与单组分纤维或长丝一起使用均可。
在本发明的更为有趣的实施方案中，上述有关粘合范围、粘合指数及静电等诸特征，即使在采用更高的速度，如175米/分钟或200米/分钟或250米/分钟，或甚至300米/分钟或350米/分钟的情况下，仍可获得。
如上所述，纤维或长丝磨擦的降低可通过加入软无机颗粒来实现。显然，这将降低对纤维或长丝生产设备以及用该纤维或长丝生产非织布的生产设备的磨损，因此，涉及到机器零件的更换及能源的消耗也就相应减少了。为此，在本发明的一个实施方案中，该含颗粒的纤维或长丝的摩擦系数比不含颗粒的对应纤维或长丝降低了至少10％，例如至少20％，优选至少30％，更优选至少40％，尤其是降低50％。
试验方法
粘合指数测定
拉伸强度是按照EDANA 70.2-89沿机器方向(纵向)(MD)及横向(CD)测定的。粘合指数(BI)，以牛/5厘米为单位表示，是在不同的粘合温度下计算的，该粘合指数的定义为纵向与横向强度乘积的平方根。为了推算出标准非织布单位重量20克/平方米下的标准粘合指数(BI20-本文简称BI)，将给定试样的粘合指数计算值乘上20，再用以克/平方米为单位的实际单位重量去除，从而消除非织布强度随单位重量变化的因素。Bimax是指粘合温度范围内的最大粘合指数。
粘合范围测定
在一定温度区间内的数种温度下分别测定粘合指数，该温度区间的温度上限由纤维或长丝开始粘连到热轧辊上的温度来界定，其温度下限则为不再发生粘合的温度。然后，确定最大粘合指数(BImax)。粘合范围(以K为单位)系粘合指数与BImax的偏差小于15％所对应的温度区间。
粒度分布测定
无机颗粒的粒度可采用自动沉淀粒度分析仪测定，例如采用SediGraph 5000粒度分析仪(Micromeritics公司出品，佐治亚，美国)，按照纸及纸板测试委员会(P 115 X第4版建议，1987年)的“斯堪地纳维亚浆粕的推荐方法”进行测定。
静电值测定
非织布上空静电值测定是在非织布收集成卷后，采用Electrostatic Meter Statiron M，型号7204(Haug公司制造，德国)进行测定的。
在下面的实施例中将进一步说明本发明。
实施例
实例1～6
以下实例中使用的所有聚丙烯品级均系由Borealis OY公司(芬兰)生产的。
采用一条干法铺网非织布生产线制备了非织布。用于梳理及热压的最重要设备为：Hergeth Card Akg-1-5-FI-dl-R2(工作幅宽1000毫米)和Kii sters Three-bowl Carl ender 410.30。该热轧机备有2个辊筒，圆柱直径400毫米，圆柱部分幅宽600毫米，最大加工材料幅宽500毫米，粘合面积21.8％。最大速度是350米/分钟。所有非织布的单位重量均为约20克/平方米。
所提到的材料中的滑石含量为0.5～20％(重量)，参比材料中含量为0％。
实例1
MFR为12的聚丙烯在熔融阶段与0、5、10、15及20％滑石(Finntalc MO3，Finnminerals OY出品，芬兰)一起混炼。该滑石的粒度分布如下(％(重量))：
＜10微米   99％
＜5微米    96％
＜2微米    74％
＜1微米    40％
在传统的实验纺丝生产线上用含填料的聚合物纺出纤度2.5分特的纤维。纤维经假捻变形至约12个卷曲/厘米的水平并切断为40毫米的短纤维，用该短纤维制作非织布，最高含15％滑石颗粒的非织布的强度与不含滑石的对比非织布处于同一水平。但是，对含颗粒的纤维进行粘合可采用更宽的粘合范围，也可以采用更高的粘合温度而不致使非织布粘连到热轧辊上。
在该实例中，由于纺丝组件的堵塞而未能纺制出含20％滑石颗粒的纤维。据信，这是由于所使用的颗粒粒度所致，因而本发明人相信，若采用更细的颗粒，本可以纺出颗粒含量等于或大于20％的纤维来。
实例2
MFR为8的聚丙烯在熔融状态与0、0.5及1.0％滑石(Micro-TalcI.T.Extra，挪威滑石公司，挪威)一起混炼。该滑石的粒度分布如下(％(重量))：
＜20微米   100％
＜10微米   99％
＜5微米    85％
＜3微米    60％
＜2微米    43％
这种稍许白一些的滑石对纤维的颜色没有影响。(纤维纺丝稍困难些，由于颗粒粒度比实例1所使用的滑石稍大的缘故。)
用另一种滑石品级，加入量1％，又做了一次试验，该滑石为Luzenac Prever-M8(Luzenac公司，意大利)，其粒度较小，具体如下：
＜8微米：    97.5％
＜5微米：    85.4％
＜2微米：    34.5％
＜1微米：    12.8％
本实例所获得的结果与采用Finntalc(实例1)大致相同。
实例3
MFR为18的聚丙烯与0、0.5、1.0％滑石(Finntalc MO3，Finnminerals OY，芬兰)一起混炼。发现，含0.5或1％滑石的粘合范围要比不含滑石的对比纤维的宽。
实例4
用MFR为15的聚丙烯与滑石(Finntalc MO3，Finnminerals OY，芬兰)制成母料。该母科颗粒包含40％(重量)滑石。按如上方法纺制成包含0、0.5、1.0及1.5％(重量)滑石的纤维，并用这种纤维以从100～295米/分钟的各种不同梳理速度制成非织布。发现，在低速时，无论在最大粘合指数还是在粘合范围宽度方面，各试样均无显著差别(该范围宽度被定义为允许获得给定粘合指数的温度区间；在下表中，给出了分别对应于粘合指数至少是15和10的范围宽度)。但是在较高的速度下，滑石含量的提高导致最大粘合指数和范围宽度二者的提高。试验结果载于下表。
表1.  实施例4的结果
滑石粉％  BImax  范围      宽度      速度℃，BI    ℃，BI    m/min＞15      ＞10
  0        25       15        15        1000.5      25       15        17        1001.0      24       16        18        1001.5      25       15        17        100
  0        14       0         7         1750.5      17       4         14        1751.0      15       3         13        1751.5      17       5         15        175
  0        12       0         2         2500.5      14       0         3         2501.0      14       0         3         2501.5      15       1         6         250
  0        6        0         0         2950.5      9        0         0         2951.0      10       0         1         2951.5      10       0         2         295
实例5
用MPR等于12的聚丙烯，不含或含1.5％滑石，在270℃条件下纺丝制备了纤维。该纤维随后用于制备非织布，采用线速度为30米/分钟及各种不同热压粘合温度。含滑石的非织布即使当采用高热轧辊粘合温度生产时其感觉也非常柔软。不同粘合温度下的最大粘合指数在下表2中给出，从中可以看出，在不含滑石颗粒的纤维已无法实现热压粘合的高粘合温度下用含颗粒的纤维却可以生产出强度极好的非织布。
表2实例5的结果
    温度℃     ％滑石粉
    0     1.5
    130133136139142145148151154156159     0371618232422*)--     281724232625252423*)
*粘辊筒
实例6
用MFR等于12的聚丙烯在270℃纺制成纤维，然后在线速度100米/分钟、粘合温度149℃条件下制成非织布。
对于用不含无机颗粒的纤维制作的非织布，沿非织布卷上空3厘米处测定的静电值介于-5.0～-8.0kv(波动幅度大)。
对于用含1.0％(重量)Finntalc M03的纤维制作的非织布，静电值为+2.0～+3.0kv(波动幅度小)。
实例7
用Borealis OY生产的不同品级聚丙烯在可购得的纺丝及牵伸试验设备(Fourné，德国)上按传统长程纺丝程序生产出短纤维。该纺丝过程对应于本文所描述的长程纺丝(传统纺丝)。实例7的结果载于表3。
从表3可以看出，与不含颗粒的纤维相比较，含颗粒的纤维基本上保持了纤维强度特征。
从DSC(差试扫描量热)分析可看出，含颗粒纤维与不含颗粒纤维相比较，其ΔT值降低了。虽不拟囿于任何理论，但是，这可能是含颗粒纤维的热力学性能改善的标志。
实例8～9
采用带有2个小滚筒的Spinbau Random Card(梳理机)和Ramisch-Kleinewerfers 2 Bowl Calender(二辊热轧机)，二者幅宽均为700毫米，生产出非织布。该热轧机备有一个光辊(直径：250毫米)和一个轧花辊(直径240毫米)。刻花(NW 99型)是由Casaretto公司完成的，对应于粘合面积21.78％(每平方厘米60，1点)。生产线速度为175米/分钟。用两种不同原料(“HD350J”及“HE350J”  )试验的结果载于表4和5
从各实例的结果可看出，采用含滑石纤维的非织布的粘合指数，与纤维不含滑石的非织布相比，非织布粘合指数提高了。
表3：实例7的结果纤维特征及DSC分析
                              纤维           拉伸
             MFR     滑石粉   MFR    纤度    强度   伸长编号  原料品级  g/10min    ％    g/min   dtex  CN/dtex   ％1     HD350J      8        0.0    38.5    2.3    1.9    315.02     HD350J      8        2.5    46.3    2.4    1.7    362.03     HD350J      8        0.0    27.3    2.2    2.0    405.04     HD350J      8        2.0    26.3    2.3    1.9    387.05     HD350J      8        2.5    31.4    2.1    1.9    370.06     HD950K      8CR      0.0    27.9    2.2    2.5    301.07     HD950K      8CR      1.5    30.3    2.2    2.3    284.08     HD350J      12       0.0    39.3    2.3    1.8    387.09     HD350J      12       0.5    46.2    2.3    1.8    377.010    HD350J      12       1.0    46.1    2.4    1.8    392.011    HD350J      12       1.5    42.8    2.3    1.8    396.012    HD350J      12       0.0    42.3    2.3    1.8    401.013    HD350J      12       1.5    44.0    2.2    1.7    420.014    HD350J      12       2.0    44.0    2.3    1.7    411.015    HD350J      12       2.5    40.7    2.4    1.7    409.0
                      DSC分析
   第一次加热          冷却           第二次加热
                                                      ΔT编号  HJ/g    T峰值℃  HJ/g    T峰值℃  HJ/g     T峰值℃   ℃1     90.5    150.1    79.4    104.0    -        -        56.12     93.2    160.8    64.4    117.0    106.6    161.1    43.83     92.8    161.6    65.5    102.9    115.1    160.7    58.84     94.4    161.9    70.3    115.5    112.2    161.8    46.45     88.7    162.1    66.1    116.1    100.1    161.0    46.06     88.8    159.1    61.6    102.8    113.4    159.9    56.37     91.3    159.6    54.4    115.1    112.0    155.5    44.58     84.3    166.1    83.1    101.4    93.7     161.5    64.79     90.2    161.5    59.2    111.6    115.5    160.7    49.910    95.3    163.1    45.7    112.1    -        -        51.011    89.8    160.8    57.2    112.9    98.2     161.7    47.912    92.6    161.6    77.3    102.5    95.6     160.0    59.113    98.4    161.1    58.1    113.0    112.7    156.6    48.414    90.9    161.0    58.1    116.1    134.5    156.8    44.915    91.1    162.5    63.9    117.3    113.8    158.3    45.2
表4：实例8的结果
     纤维                                     MD        MD     CD      CD滑石粉   MFR     纤度  拉伸强度   伸长  NW重量  拉伸强度   伸长  拉伸强度 伸长  粘合指数  梳理速度％     g/min   dtex  CN/dtex    ％     g/m2   N/5cm      ％    N/5cm    ％    N/5cm     m/min0.0    27.3    2.2     2.0      405    20.0    40.5      40.6    5.4    54.1    14.7      1751.5    30.8    -       -        -      20.0    37.8      46.0    7.9    73.5    16.9      1752.5    31.4    2.1     1.9      370    20.0    37.7      37.0    8.2    77.4    15.5      175
Figure C9719221600201
表5：实例8的结果
      纤维                                   MD       MD     CD       CD滑石粉    MFR    纤度  拉伸强度  伸长  NW重量  拉伸强度  伸长  拉伸强度  伸长   粘合指数 梳理速度％     g/min   dtex  CN/dtex   ％     g/m2   N/5cm     ％    N/5cm     ％     N/5cm    m/min0.0    39.3    2.3    1.8      387    20.0    41.5     43.6    8.4     71.4    17.7      1550.5    46.2    2.3    1.8      377    20.0    41.2     37.8    7.7     72.0    17.8      1751.0    46.1    2.4    1.8      392    20.0    44.8     44.6    8.1     79.3    18.7      1751.5    42.8    2.3    1.8      396    20.0    44.1     49.4    8.8     83.7    19.7      175
Figure C9719221600211

Claims (37)

1.一种适用于制作非织造布的纤维或长丝，该纤维或长丝基本上由聚烯烃或其共聚物，以及0.01～20重量％无机颗粒所组成，这些颗粒的莫氏硬度小于5，至少90重量％的无机颗粒的粒度小于10微米。
2.按照权利要求1的纤维或长丝，其中无机颗粒选自滑石、高岭土、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钙及硫酸钡。
3.按照权利要求1的纤维或长丝，其中无机颗粒的莫氏硬度小于4.0。
4.按照权利要求3的纤维或长丝，其中无机颗粒的莫氏硬度小于3.0。
5.按照权利要求4的纤维或长丝，其中无机颗粒的莫氏硬度小于2.0。
6.按照权利要求1的纤维或长丝，其中无机颗粒包括滑石颗粒。
7.按照权利要求1的纤维或长丝，其中基本上全部颗粒都是滑石颗粒。
8.按照权利要求1的纤维或长丝，它包含0.2～10重量％无机颗粒。
9.按照权利要求8的纤维或长丝，它包含0.5～5重量％无机颗粒。
10.按照权利要求9的纤维或长丝，它包含1.0～2.5重量％无机颗粒。
11.按照权利要求1的纤维或长丝，其中聚烯烃或其共聚物是聚丙烯或聚丙烯共聚物。
12.按照权利要求11的纤维或长丝，其中聚丙烯或其共聚物是丙烯均聚物，或者是最多含10重量％如乙烯、1-丁烯、4-甲基戊烯或1-己烯之类的另一个α烯烃的共聚物。
13.按照权利要求1的纤维或长丝，它选自短纤维或纺粘长丝。
14.按照权利要求1的纤维或长丝，其中至少90重量％无机颗粒的粒度小于8微米。
15.按照权利要求14的纤维或长丝，其中至少90重量％无机颗粒的粒度小于6微米。
16.按照权利要求15的纤维或长丝，其中至少90重量％无机颗粒的粒度小于4微米。
17.按照权利要求1的纤维，它是单组分纤维。
18.按照权利要求1的纤维，它是双组分纤维，其高熔点组分包含聚丙烯或其共聚物，低熔点组分包含聚乙烯或其共聚物，至少低熔点组分包含无机颗粒。
19.按照权利要求1的纤维或长丝，其纤度介于0.5～7分特。
20.按照权利要求19的纤维或长丝，其纤度介于1.5～5分特。
21.按照权利要求1的纤维或长丝，其中纤维或长丝的摩擦系数较不含无机颗粒的对应纤维或长丝降低了至少10％。
22.按照权利要求21的纤维或长丝，其中纤维或长丝的摩擦系数较不含无机颗粒的对应纤维或长丝降低至少20％。
23.按照权利要求1的纤维或长丝，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网，并用热轧辊以100米/分钟的速度在比不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合范围宽出至少10％的粘合范围内进行粘合。
24.按照权利要求1的纤维或长丝，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网，并用热轧辊以100米/分钟的速度，及以比不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合指数高出至少10％的粘合指数连续粘合为单位重量为20克/平方米的非织布。
25.按照权利要求24的纤维或长丝，它能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网并用热轧辊粘合为单位重量为20克/平方米的非织布，其粘合指数比不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合指数高出至少20％。
26.按照权利要求25的纤维，它能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网并用热轧辊粘合为单位重量为20克/平方米的非织布，其粘合指数比不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产非织布的粘合指数高出至少30％。
27.按照权利要求1的纤维或长丝，该纤维能够以100米/分钟的速度连续成形为纤网，并用热轧辊以100米/分钟的速度连续粘合为单位重量为20克/平方米的非织布，其中在该非织布卷上空3厘米处测得的平均静电数值比从不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产的非织布卷上空测得的低至少20％。
28.按照权利要求27的纤维或长丝，其中在非织布卷上空3厘米处测得的平均静电数值比从不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产的非织布卷上空测得的低至少30％。
29.按照权利要求28的纤维，其中在非织布卷上空3厘米测得的平均静电数值比从不含无机颗粒的对应纤维以相同方式生产的非织布卷上空测得的低至少40％。
30.包含按照权利要求1～29中任何一项的含无机颗粒纤维或长丝的非织造布。
31.一种制备非织造布的方法，它包括成形包含按照权利要求1～29任何一项的短纤维的纤网，以及将该纤网粘合。
32.按照权利要求31的方法，其中纤网以至少150米/分钟的速度进行梳理并接着进行粘合。
33.按照权利要求32的方法，其中该速度至少是200米/分钟。
34.按照权利要求33的方法，其中该速度至少是250米/分钟。
35.按照权利要求31的方法，其中纤网是采用热粘合进行粘合的。
36.按照权利要求31的方法，其中纤网是采用热轧辊粘合或热空气粘合、红外线粘合或超声波粘合等方法进行粘合的。
37.一种用于制备非织造布的方法，它包括成形包含按照权利要求1～16和19-29任何一项的长丝的纺粘纤网，以及将该网粘合。
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