CN109562003A - 一种无纺布及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有图案的纺粘无纺布，包含在多个粘合点上相互粘合的多个卷曲的纤维，其中有图案的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲的纤维。本发明还涉及一种由平的纺粘无纺布原材料制造有图案的纺粘无纺布的方法。更进一步，本发明还涉及所述平的纺粘无纺布原材料。

Description

一种无纺布及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过机械活化平的纺粘无纺布获得的有图案的纺粘无纺布，包括多根纺粘的卷曲的纤维。
背景技术
无纺布材料在本领域众所周知，通过多根聚合物纤维随机地铺设在表面上形成平层并且在多个粘合点处粘合在一起形成平的纺织物而制成。获得所述材料的传统工艺包括纺粘，一个连续的过程，在这个过程中，薄的聚合物纤维被纺织，拉制，气流淬灭，随机地分散在移动带上，通过例如砑光机粘合或热气粘合来粘合。纺粘无纺布通常被用在卫生应用领域，例如，尿片的托底片或护围。
传统的无纺布材料是由线性纤维制得，是平的而且压紧的，具有相对较高的密度(以g/㎝3表示无纺布的密度)。
现有技术中也有一些可行的技术用来获得一种密度更低、更柔软的无纺布材料，，即所谓的高蓬松无纺材料。这些技术采用卷曲的纤维来代替直的纤维，从而产生蓬松感。卷曲的纤维可以例如通过拉制包含两个沿着横截面不对称分布的区的双组分纤维来获得。所述的区由不同的聚合物材料构成，所述聚合物材料的至少一个物理性质不同，例如熔体弹性，熔体流动速率或类似的性质。这样的纤维在拉制和淬灭过程中会呈现不对称特性，这会引起卷曲。US 6,454,989 B1中披露一种例示性技术。
关于粘合区，也就是，例如压光的粘合点所占的总表面的部分，紧密无纺布通常比高蓬松无纺布要高，因为高粘合区具有逆高的蓬松特性。而且，压紧的设置，也就是，所述用于压紧分散在带上的铺设的纤维的设置，与传统的标准的高蓬松的产品不同。
由线性纤维压紧的无纺布通常具有相对较高的抗张强度，尤其是在纵向(machinedirection，MD)上，也就是，在传送带的方向上，纤维主要是纵向朝向，这意味着平均的纤维定向是纵向。在高蓬松无纺布中，抗张强度一般较低，尤其是纵向上，但在纵向的垂直方向，横向(cross-machine direction，CD)上也较低。高蓬松无纺布的弹性通常较高。压紧无纺布的透气性通常较低，而高蓬松无纺布通常具有较柔软的触感。高阻隔无纺布的一个缺点自然是装运材料所需的体积增加。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种纺粘的无纺材料，其高度蓬松，但并不呈现从高蓬松无纺布材料通常所观察到的所有机械特性，尤其具有增强的抗张强度。
本发明的另一个目的是提供一种纺粘的无纺材料，其高度蓬松，但可以适用于以较小的体积来装运。
本发明的另一个目的是提供一种纺粘的无纺材料，其具有独特的柔软的触感和外观。
与背景技术不同，本发明提供一种带有图案的纺粘无纺布，包含在多个粘合点处粘合在一起的多根纺粘的卷曲的纤维，其中所有带有图案的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲的纤维。所述纤维的特征在于，无纺布中纤维的结构是不均一而且随优选的规则图案而变化。所述图案在某种意义上说是肉眼可见的，是具有不同纤维结构的不同宏观区域，所述区域范围根据这一结构包含多个纤维。所述区域优选是肉眼可见的而且可能有一个最小的尺寸，例如，大于10㎜2。
在一个实施例中，所述纺织物中纤维的纤维密度和/或纤维的平均定向是不均一而且随图案而变化。在一个实施例中，所述纺织物中，纤维的平均卷曲半径也是不均一的而且随图案而变化。这些是纤维的结构在不同的宏观区域中微观层面上如何变化的实例。
上述无纺布，例如，在整个区域内包含根据图案而分布的两类或两类以上不同的区域，一类具有第一纤维浓度(因此材料密度以重量/体积表示)，另一类具有第二纤维浓度(因此材料密度以重量/体积表示)。针对这种纤维，可定义高密度区域和低密度区域。这一定义的起点是纤维的平均浓度。密度高于平均值的区域可以被认为是高密度区域，而密度低于平均的区域可以被认为是低密度区域。在一个实施例中，有一种高密度区域和一种低密度区域带有或多或少相同的纤维密度。在一个实施例中，高密度区域占无纺布总质量的50％至80％。
这原则上同样适用于平均纤维定向和平均纤维卷曲半径。
在一个实施例中，所述图案由在无纺布的纵向上定向的平行条纹组成，其中，所述条纹优选是笔直的、弯曲的或之字形的。所述条纹优选是连续的。
在一个实施例中，所述图案在无纺布的整个区域内是相同的。
在一个实施例中，所述无纺布具有根据图案设置的多个凸起和凹陷交替的三维结构。所述三维图案结构使无纺布具有一个风状(windy)横截面，意味着当无纺布的表面有一个凸起时，会在另一个表面上有一个凹陷。例如，在一个实例中图案是由平行的笔直的条纹组成，在无纺布中可能有朝向一个方向带有凹陷和波峰的波纹的结构，而且当沿着垂直于这个的方向切割时会有一个波状的横截面。
在一个实施例中，所述凸起和凹陷是高密度的区域而且在凸起和凹陷的之间的过渡区域是低密度区域。
在实施例中，由于图案具有三维结构的无纺布，结构化无纺布的垂直距离超过了无纺布的厚度。倍数可能为，例如至少两倍或至少三倍。根据这个定义，所述的垂直距离对应于凸起的最高点和凹陷的最低点的平均值。所述无纺布的厚度对应于无纺布在表面上任何特别的点的上表面和下表面之间的最短距离。
在一个实施例中，所述无纺布的厚度(“卡尺(caliper)”)在整个无纺布表面上基本上保持恒定，不考虑密度差异或者三维结构的形状。
在一个实施例中，纺织物的平均密度是在0.03至0.08g/㎝3。在一个实施例中，所述无纺布(可能结构化的而非笔直的结构)的平均基础重量在10至100g/㎡。当这些是平均值时，无纺布表面某一个点的实际的密度和基础重量可能随图案而变化。
在一个实施例中，当根据WSP 110.4测量时，纵向上的抗张强度(tensilestrength in machine direction，TSMD)与横向上抗张强度(tensile strength incross-machine direction，TSCD)的比值在0.8至1.2之间。这一比值比现有技术产品中通常观察到的值更平衡。
在一个实施例中，无纺布的根据WSP 110.4测量所得的TSCD在由下述公式计算的边界值内：
TSCD[N/50㎜]＝基础重量[g/㎝2]*A
其中，A在0.7至1.3之间，比高蓬松无纺布通常所观察到的值高，而且会比紧密无纺布更典型。
在一个实施例中，卷曲的纤维是卷曲的多组分纤维，其中优选是一个或全部组分都是聚合物组分。例如，一个或全部的组分可能包括或者由聚丙烯组成。例如，所述组分可能由纯聚丙烯，聚丙烯与聚乙烯的共聚物或聚丙烯和聚乙烯均聚物的混合物组成。卷曲的多组分纤维包含至少两个沿着横截面不对称分布的区域。所述区域由不同的聚合物材料构成，所述聚合物材料至少一种物理性质不同，例如熔体弹性，熔体流动速率或类似的性质。所述区域的分布可能是并排式的、偏心皮芯型(eccentric sheath-core)或类似的。这种纤维在拉制和淬灭过程中，呈现出不对称性，包括卷曲。获得卷曲纤维的技术是本领域已知的，例如在US 6,454,989B1中有披露。
和最初提出的背景技术不同，本发明还涉及一种制造上述带有图案的纺粘无纺布的方法，所述方法包括：提供平的纺粘无纺布原材料，所述原材料包括在多个粘合点处粘合在一起的多根纺粘的卷曲纤维，其中所述带有图案的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲纤维；以及，机械活化所述原材料，根据所述图案通过局部施加拉伸力，从而改变所述纤维的结构。所述机械活化引起变形，使拉伸区域的粘合失去活性而且使纤维结构更开放，即密度更低。所述纤维，在拉伸的方向会使自身重新定向。所述纤维由于具有例如螺旋地卷曲形状而有拉伸的性能。因此，有可能通过所谓的环轧过程在横向(CD)上拉伸而不会撕裂材料。如果原材料的纤维没有卷曲任何，当试图根据本发明活化时，将会撕毁所述材料。为了使纤维具有足够的延展性来抵挡在机械活化中在拉伸区域施加的力，在单根纤维中需要有一定量的卷曲。
在一个实施例中，提供和活化原材料的步骤是在彼此远离的不同地点实施。机械活化的过程可以在形成平的无纺布后直接发生，在一个远离的单独活化过程或者直接在远程线路的最终使用端实施，例如，一次性卫生用品的制造过程。因此，装运相对较低蓬松的原材料，然后在最终使用的地点活化所述材料，来获得更蓬松的材料，从而节省用于运输的空间和成本。
在一个实施例中，机械活化的步骤包括在滚压机中滚压所述平的无纺布，滚压机包含一对互相作用的卷轴，每个卷轴包括一个带凸起和凹陷的结构化的表面，其中两个滚轴的表面的结构和位置是在一个滚轴的表面的凸起撞击另一个滚轴表面对应的凹陷。所述滚轴上的结构是肉眼可见的而且与本发明的带有图案的无纺布纤维结构图案一致。
滚轴的表面结构优选超过平的无纺布的厚度至少2倍，3倍或5倍，以施加显著的机械活化。
在一个实施例中，机械活化的步骤包括在滚压机中滚压所述平的无纺布，滚压机包括一对相互作用的滚轴，所述滚轴的表面包括咬合的环状凹槽和凸起。所述环状的凹槽和凸起形成了凸起和凹陷。这就获得了本发明的活化的无纺布，其中所述的图案是由以纵向平行条纹组成。所述滚轴表面的凸起和凹陷可以是例如沿着滚轴圆周的笔直的通路，或者可以采用弯曲形或之字形的通路，导致在活化的纤维上形成笔直、弯曲的或之字形的形状的平行条纹。
本发明还涉及一种平的纺粘无纺布原材料，包括在多个优选规则分布的粘合点处粘合在一起的多个纺粘的卷曲纤维，粘合点由热压制成，其中平的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲纤维。所述平的无纺布，特征在于纤维表面上每平方厘米的粘合点的数目在10到40之间，优选在20到30之间，粘合点的总面积占无纺布总面积的6％至18％之间，优选10％至15％之间。
在一个实施例中，粘合点的雕刻深度在0.3至2.0㎜之间，优选在0.5至1.0㎜之间。所述雕刻深度，在此处理解为对应于热压结构的渗入深度，对应于例如砑光机滚轴上的钉的高度。
在一个实施例中，通过将以克/平方米(g/m2)表示的无纺布的基础重量除以毫米(㎜)表示的砑光机粘合的雕刻深度所获得的系数在20至150之间，优选在40至90之间。
所述粘合参数/压紧设置通常被认为由于对于高蓬松纤维太紧而没有在现有技术中被应用于有卷曲纤维的无纺布。
所述压痕优选通过应用热砑光机滚轴而获得。
当然，粘合参数在本发明的过程中是保持不变的，因此所述粘合参数也适用于本发明的纺粘无纺布。
本发明的平的无纺布的参数，例如纤维、材料、平均的基础重量和密度，厚度等，可以如以上关于本发明的带有图案的纺粘无纺布那样定义。
本发明的平的纺粘无纺布优选应用于本发明方法中以获得本发明的有图案的纺粘无纺布。
本发明的带有图案的/活化的纺粘无纺布可被用于，例如，制造卫生用品，比如婴儿尿布、成人尿片或卫生巾。本发明的有图案的/活化的纺粘无纺布的其他应用一般包括清洁产品，例如无尘产品和清洁湿巾、工业产品、气体过滤产品或医疗产品。
本发明的更进一步的细节和优势参考附图做进一步的解释以及随后描述实施例。
附图说明
图1：为实施本发明方法而配置的滚压机的示意图；
图2：运行中的图1滚压机的示意图；
图3：本发明的活化无纺布的放大俯视图；
图4：图3的无纺布的放大透视图；以及
图5：图3的织物的俯视图以及不同基础重量的其他两种本发明无纺布。
具体实施方式
图1显示一种为实施本发明方法而配置的滚压机1。该滚压机包括一对相对旋转的滚轴2和3。环形的圆盘4被安装在滚轴2和3的表面，得到带有环形凹槽(圆盘之间)和凸起(圆盘)的表面结构。所述圆盘4带有一定偏移地安装在滚轴2和3上，一个卷轴2或3的圆盘4与另一个卷轴3或2的圆盘4互相咬合。在具体实施例中，圆盘4的宽度“a”是0.8㎜，啮合深度“b”(“DOE”)是可变的，圆盘4之间的距离“c”是1.65㎜。
图2显示运行中的图1中的滚压机。平的无纺布5，其在多个粘合点处包含多根粘合在一起的卷曲纤维，以一定的线速度被送至滚压机，通过在压力区6拉伸以及在无压力区7不拉伸，从而将一个带有卷曲的图案处理到无纺布5中。
原材料，也就是，不同实施例中所用的平的无纺布是纺粘的聚丙烯无纺布，所述无纺布由卷曲的纤维制成，通过常规PP均聚物与PP/PE无规共聚物以50/50的分散率相组合并行配置而制成。纤维的纤度是1.8。所有的材料通过砑光机以24dots/㎝2在雕刻深度为0.75㎜处开放点式粘合以获得粘合比率12.1％。所述原材料有如表1所示的特性。
表1
材料编号 基础重量[g/㎡] 卡尺<sup>1</sup>[㎜] 密度[g/㎝<sup>3</sup>] 系数<sup>2</sup>
A 99.9 0.75 0.133 133.2
B 50.5 0.63 0.0802 67.3
C 21.0 0.39 0.0538 28.0
1卡尺：根据WSP 120.1(R4)规定的材料的厚度；
2系数：通过用基础重量(g/m2)除以砑光机的雕刻深度(㎜)获得的系数。
表1(接上表)
3TSMD:根据WSP 110.4规定的纵向(MD)的抗拉强度
4TEMD:根据WSP 110.4规定的纵向(MD)延伸率
5TSCD:根据WSP 110.4规定的横向(CD)的抗拉强度
6TECD:根据WSP 110.4规定的横向(CD)的延伸率
上述原材料在如图1所示的滚压机中根据如图2所示的工艺活化，所述参数如表2所示。
表2
实施例编号 材料编号 DOE(㎜) 线速度(m/min)
1 A 3.0 20
2 B 4.0 10
3 B 4.0 20
4 B 4.0 30
5 B 2.0 20
6 C 5.0 20
所得材料具有表3所列特性。
表3
表3(接上表)
图3a示出根据实施例3的本发明无纺布的俯视图。所述材料具有在纵向(MD)上定向的凹槽和凸起三维结构，而且当沿着垂直纵向的方向切割具有波状的横截面(CD)。可以看出，材料中的纤维结构被重新排列而且是不均一的，其随卷曲的图案而变化。
纵向条纹8纤维密度较高，而且平均的纤维定向都是纵向MD。这些条纹在图片中显示地较亮，而且在凸起的顶部区域和凹陷的底部区域沿纵向(MD)延伸。对应这些条纹8的区域在活化过程中没有或几乎没有被拉伸。这些区域对应图2的无压力区7。
条纹8在纵向(MD)上被低纤维密度和平均纤维定向在横向上的条纹9打断。这些条纹在图片中显示地较暗，而且在凸起与凹陷之间的过渡区内沿纵向(MD)延伸。对应这些条纹9的区域在活化过程中明显拉伸。这些区域对应图2的压力区6。
为确定高浓度区域8和低浓度区域9的纤维浓度，实施例3的无纺布被纵向条纹切割，如图3b所示。切割线标记为元件符号10，并且沿着区域8和9之间的边界纵向(MD)延伸。切割线10经选择使得所有条纹具有相等的宽度，即，对应于区域8的所有条纹的宽度与对应于区域9的所有条纹的宽度相等。这就使得通过简单的称量可得到对比分析。在一个步骤，称量对应于区域8的所有条纹。在另一个步骤，称量对应于区域9的所有条纹。结果就是，高浓度区域8占样品总重量的61.7％，低浓度区域9占样品总重量的38.3％。
从图4a和4b中可以明显看出，实施例3中活化后的纤维有类似纺织品的外观，为可能是某些应用想要的，例如卫生品应用。
图5a至5c展示了，实施例1(图5a)，实施例3(图5b)和实施例6(图5c)中无纺布的俯视图。由以上说明明显可知，根据本发明的活化可以在所有实施例中观察到。可以观察到不同程度的活化。如果使用如实施例1的稠密的原材料，那么网状物就不会如实施例3使用的更稀疏的织物那样在活化过程中容易地张开。在另一方面，当使用如实施例6中的非常稀疏的织物，那么活化的织物中高密度和低密度区域将不会突出。

Claims (12)

1.一种带有图案的纺粘无纺布，包括在多个粘合点处粘合在一起的多根纺粘的卷曲的纤维，其中所述带有图案的纺粘无纺布的所有纤维都是纺粘的卷曲的纤维，
其特征在于，
所述无纺布中纤维的结构是不均一的而且随优选的规则的图案而变化。
2.根据权利要求1所述的带有图案的纺粘无纺布，其中，所述无纺布的所述纤维的纤维密度和/或纤维的平均方向和/或纤维的平均卷曲半径是不均一的而且根据图案不同。
3.根据权利要求2所述的带有图案的纺粘无纺布，其中，所述无纺布根据图案在整个区域内包括分布两类不同的区，所述类是指具有高于平均纤维浓度的高密度区和具有低于平均纤维浓度的低密度区，其中，高密度区占所述无纺布总重量的50％至80％。
4.根据上述权利要求中任一项所述的带有图案的纺粘无纺布，其中，所述图案由沿着纵向方向的平行的且优选不间断的条纹组成，其中所述条纹优选是直的、弯曲的或之字形的。
5.根据上述权利要求中任一项所述的带有图案的纺粘无纺布，其中，所述无纺布具有三维结构，包括根据图案设置的多个交替的高处和凹陷。
6.根据上述权利要求中任一项所述的带有图案的纺粘无纺布，其中，所述卷曲的纤维是卷曲的多组分纤维，优选一个或所有的组分是聚合物组分，更优选地包含聚丙烯或由聚丙烯组成。
7.一种上述权利要求中任一项所述的带有图案的纺粘无纺布的制备方法，所述方法包括：
提供平的纺粘无纺布原材料，所述原材料包括在多个粘合点处粘合在一起的多根纺粘的卷曲的纤维，其中，所述带有图案的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲纤维；以及
机械活化所述原材料，根据所述图案通过局部施加拉伸力，从而改变所述纤维的结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其中提供和活化所述原材料的步骤是在彼此远离的不同的地点实施。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述机械活化步骤包括在滚压机滚压所述平的无纺布，所述滚压机包括一对互相作用的滚轴，滚轴表面包括相互咬合的环状凹槽和凸起。
10.一种平的纺粘无纺布原材料，包括在多个优选规律地分布的粘合点处粘合在一起的多根纺粘的卷曲纤维，其中平的纺粘无纺布的所有纤维是纺粘的卷曲的纤维，
其特征在于，
无纺布表面上每平方厘米的粘合点的数目在10至40之间，优选在20至30之间，而且粘合点的总面积占无纺布总面积为6％至18％之间，优选在10％至15％之间。
11.根据权利要求11所述的平的纺粘无纺布，其中，粘合点的平均深度在0.3至2.0㎜之间，优选在0.5至1.0之间。
12.根据权利要求10或11所述的平的纺粘无纺布，其中，将以克/平方米(g/m2)表示的无纺布的基础重量除以以毫米(㎜)表示的砑光机的雕刻深度所获得的系数，在20至150之间，优选在40至90之间。
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