CN1116257A - 连续交联长丝非织造布的生产方法及由此制得的布 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续交联长丝非织造布的生产方法及由此制得的布片。所述的生产方法的特征在于：用卷曲的双组分长丝制得一非织造材料片，然后用高压流体射流处理所述的非织造材料片，所述的高压流体射流的机械作用使得由卷曲的长丝组成的所述的材料片发生有效的缠结和交缠。
Description
本发明属于由熔纺聚合物得到的长丝生产非织造布片或纤维网(WEBS)的领域，特别地说，本发明涉及一种连续交联长丝非织造布的生产方法及由此制得的布。
在已知的长丝的连接技术中，存在一种特别的连接方法，即采用流体喷射的方法，如用空气、蒸气、各种水溶液或甚至是高压水射流。
现有的连接方法是：用流体射流，特别是高压水射流处理非织造的材料，这些材料是用湿法或干法(机械或气流梳理20至80毫米长的纤维)技术得到的。
湿法技术所使用的是长度很少超过20毫米的短扁平纤维。
而干法技术大多是用来生产单匹(single piece)巴里纱，使用通常是卷曲的、长度最高可达80毫米的纤维。
这两种生产非织造布片的方法通常使用合成纤维的混合物，如果需要的话，可以加入人造或天然的纤维。这些人造的或天然的纤维通常是纤维素类的，它们的存在使得能够更好地用高压水射流进行纤维的连接而进行生产，因为它们对高压水射流有很好的敏感性。
此外，在射流作用下的短纤维的高流动性，沿垂直施加到布片平面的力的方向上的全部或部分纤维的滑动，而使得纤维结构发生重排。
但是，用流体射流对非织造材料的这些处理方法，当所述的非织造的材料是合成聚合物的直长丝纱形成的时，操作起来非常困难。因为这些纤维本身的连贯性扼制了其流动性，使得其缠结性很差，而且需要在很高的射流压力下，即大于200×103Pa的压力下，才能产生中等程度的缠结效果，也就是说，得到的非织造布片与传统的长丝非织造布片相比，并不具有改进的特性或更多的优点。
本发明的目的就是为了克服这些不足之处。
为了实现这一目的，本发明提出了一种连续交联长丝(continuous interconnected filaments)非织造布片的生产方法，其特征在于：用卷曲的双组分长丝制得一非织造材料片，然后用高压流体射流处理所述的非织造材料片，所述的高压流体射流的机械作用使得由卷曲的长丝组成的所述的材料片发生有效的缠结和交缠。
从下述对本发明优选的、但并不是限定性的实施例的描述，并结合附图，本发明将会变得更加明了。附图中：
图1以图解的方式说明了扁平纤维按照已知的方法在流体射流作用下的变形情况；和
图2以图解的方式说明了卷曲纤维按照本发明的方法在流体射流作用下的变形情况。
按照本发明，所述的生产方法是：首先用卷曲的双组分长丝制得一非织造材料片，然后用高压流体射流处理所述的非织造材料片，所述的高压流体射流的机械作用使得由卷曲的长丝组成的所述的材料片发生有效的缠结和交缠。
如图1和2所示，由卷曲长丝组成的长丝单元(图2)具有最大的变形，并且远远大于由直长丝、扁平或直长丝组成的、具有相同的端距的长丝单元(图1)的变形。
此外，使此种卷曲的长丝移距或变形所需要的力度比直长丝达到类似的结果所需要的力度要小得多。
更进一步地，流体射流对卷曲单元的效果远远要好于直长丝的效果。
结果是，非织造材料片中，连续双组分卷曲长丝的缠结或交缠强度，以及在所速的卷曲长丝之间的连接质量和结实性，在交联过程中所消耗的能量相同的情况下，要远远优于由直长丝纱或直线长丝纱得到的非织造材料片中，直长丝的缠结或交缠强度，以及在所述的直长丝之间连接的质量和结实性。
按照本发明的第一个特征，所述的由双组分和卷曲长丝组成的非织造材料片具有双层结构，其包括由两种不同的聚合物组成的两个长丝组分单元。
由卷曲长丝组成的、具有双层结构的非织造材料片的生产可特别按法国专利申请N0.8308770所描述的方法来进行，该方法是，由于长丝在空气冷却或是其拉伸过程中因其对称特性，而产生自发的、强烈的并且是稳定的卷曲。
含有两种长丝组分并且是并列排列的双组分长丝优选是由两种不同的聚合物组成，其是以一种特殊的组合物形式，其一种组分是从由聚酰胺66、聚酰胺6和聚酰胺11组成的一组中所选择的一种聚酰胺，其另一种组分是从由聚乙烯对苯二酸酯、聚丁烯对苯二酸酯及其共聚多酯所组成的一组中所选择的一种聚酯。
但是，聚酯-聚丙烯偶联物，聚酰胺-聚丙烯偶联物，两种不同类型的聚酰胺的偶联物，或两种不同类型的聚酯的偶联物，如乙烯聚对苯二酸酯和聚丁烯对苯二酸酯也非常适合于得到具有双层结构的并能导致自发形成卷曲的产品。
组成双层长丝的两种聚合物的比例可以在95/5至5/95的范围内变化。两种组分之间的比例影响卷曲的质量和强度。调节两种组分之间的这一比例是控制长丝的卷曲度的一种方法之一。
这些长丝可以用各种已知的纺丝/挤压法得到，并且得到的长丝可以具有除圆形截面外，还可以具有各种其他的截面形状，如三叶形、四角形、或甚至是两面凸的或其他的截面形状。
对于不同形状的长丝，最基本的是，每次在对双组分的长丝进行冷却和拉伸的过程中，要同时利用两种单元组分在物理形状上的对称性和变异性(differentiation)，以使得其发生卷曲。
根据可能发生的情况，后一种情况即变异，可以通过辅助的化学处理，如以上所述的专利中所描述的那些，或者是物理处理而得到增加，这些处理可导致每种聚合物发生变异收缩。
按照本发明的一个优选的实施例，在单元长丝组分是互不相容的聚合物时，所述的方法优选是：将非纺织的布片的长丝用流体射流进行处理，该流体射流所施加的机械作用的强度使得所述的长丝离解成其相应的单元长丝组分，而这些单元长丝组分随后在所述的流体射流的作用下发生交缠和缠结。
例如，在由组分聚乙烯对苯二甲酸酯和组分聚六亚甲基己二酰己二胺的双层长丝的情况下，在高压水射流的作用下可以实现所述的长丝的完全分离或解离，并由此可由2分特的双组分长丝得到二根1分特的分开的长丝。
长丝的单位尺寸的这一降低也使得在水射流的机械作用下，纤维网状结构能更好地反应，从而改善了缠结效果。
优选的是，所使用的双组分长丝的单位尺寸要小于4分特，所述的长丝在一厘米的长度范围内具有3至30个卷曲，优选是在一厘米的长度范围内具有8至20个卷曲，并且由于卷曲，其聚束系数为50％至400％。
本说明书中，术语“卷曲(curl)”是指在长丝或线的空间中所形成的波纹，并且可以用卷曲出现的频率来定量地得以定义，即以单位长度的长丝或线中所出现的卷曲的数量来表示，以百分比表示的卷曲度是指长丝或线的不卷曲的长度和卷曲的长度之差与不卷曲的长度的比。
此外，由双组分并且是卷曲的长丝生产的非织造材料片单位面积的重量在10-400g/m2之间，优选是在20-200g/m2之间。
按照本发明的另一个特征，所施加的由水组成的流体射流的压力在50-300×105Pa之间，优选是在100×105Pa至250×105Pa之间，所述的射流优选是施加在非织造材料片的两个表面。
产生流体射流的喷嘴的喷口开口直径优选是在100微米至250微米之间，所述的喷嘴设置在棒上，在所述的棒上设有一排或二排，喷口之间的间距优选是在0.2至1.2毫米之间。
在粘结处理过程中，支撑非织造材料的织网是由金属丝网或合成材料丝网所组成的，并且它们的结构类型和其紧密度(目数)决定了处理后的非织造材料的外观，以及喷嘴的尺寸和间隔度。
由此，或者是得到具有预定的图案和大网眼的透孔织物产品，或者是得到具有网眼化或法兰绒化(flanneled)外观和小网眼的产品。
在后一种情况下，在用流体射流进行处理时支撑非织造材料的表面是由80至100目的紧密的金属丝网组成的。
可能的操作速度取决于长丝的尺寸、它们的扬氏模量、它们对水的敏感性、每平方米非织造材料的重量、每单位表面所能获得的能量以及所希望的接结度。对于非常薄的非织造材料片来说，这一操作速度可以在每分钟10至100米之间，或者是更多。
本发明也涉及由以上所述的方法得到的非织造材料片，所述的非织造材料片或者是由具有卷曲的双组分长丝组成，其具有由所述的长丝的紧密缠结和交缠而形成的连结结构；或者是由卷曲缠结和交缠的长丝组成，其由两种材料组成并且是通过双层结构的双组分长丝的解离而得到的。
经如此处理的布片，一方面，具有从长丝得到的非织造材料的性质，如抗断裂、抗撕裂以及抗刺穿的能力非常高，另一方面，其柔韧性、悬垂性、不透明性以及所谓的“无飞纱性(＂lint-free property＂)”，即没有游离的纤维(这对于用于医疗和外科手术时，例如用于伤口包扎、手术室、医务人员工作服等等是非常有利的)非常好，并切其抗擦痕性和厨房清洁性能非常好。这些性质甚至可以通过纺织工业中常用的整理处理而得到改进。
类似地，如果需要，优选是进行织物的后整理处理，如染色、转移法印花染、涂料或固色印花、起毛或磨光处理等等。
除了如上所述的在医疗方面的应用外，本发明的布片还可以在其他的纺织品领域中应用，如用于装饰(如花毯、墙布、具有常规的法兰绒或毛毡的外观的布料、室内装璜、罩布等)、作为涂料的支撑物(如鞋、人造革、袋、汽车内装修等)，或者是作为合成的仿麂皮织物皮革，或是用作用柔性粘合剂如固化的聚氨基甲酸乙酯浸渍的涂布。
用下述实施例对本发明进行进一步的说明。
按照法国专利FR7420254中所述的设备，用本发明的方法在下述条件下生产出单位面积的重量为110克/米2的非织造的布片：
-挤压得到1.5分特的长丝，每一种长丝由两种长丝组分组成，一种是聚酯(乙二醇聚对苯二甲酸酯)，另一种是聚酰胺(聚六亚甲基己二酰己二胺)，两种长丝并列排列，二者的体积比为50/50；
-在一离喷丝板125厘米远的气动喷嘴中，在空气压力为3.2×105Pa的条件下进行拉伸；
-采用如FRZ420254中所谓的“行进式”方法将长丝下落到一无限长的表面上。由此得到的单位面积的重量为110克/米2、由双组分长丝组成并且在落到接收表面上时显示出自发形成的卷曲的非织造的布片，其卷曲度为16个卷曲/厘米，其随后以每分钟12米的速度被转移到一用水射流进行粘结的装置上，该装置设有目数为100目、25％开口的金属传送丝网布。
该粘结设备使得能够连续地用具有两排间隔为0.6毫米的喷射口的两条生产线装置先对非织造材料的一个表面进行处理，随后处理其另一个表面。喷嘴开口的直径为100微米，并且对于处理第一个表面的第一条生产线中的每一排中的水射流的压力依次为160-220-140-140×105，对于位于非织造材料片的第二条生产线来说，亦同样如此。
排水后的非织造材料布片在一干燥鼓中用160℃的空气进行干燥。
已经注意到，在拉伸操作中，将所述的片放到一热和潮湿的环境中时，通常会使非织造材料在其中部的卷曲加强，特别是当在高压下的水射流的作用下，长丝组分还没有完全分开成单一的组分时更是如此。这使得所述的布片通过强化粘结而具有起皱的倾向，从而使得所述的非织造材料具有改善的“悬垂性”。
所得到的布片具有非常柔软的触感并且柔韧性非常好。
显微检测表明聚酰胺和聚酯的纱是完全分开的，并且纱缠结得非常好。
按照AFNOR GO7001标准测得的所述的布片的破裂载荷和破裂能量、按照AFNOR GO7055标准测得的所述的布片的抗突然撕裂性、按照AFNOR GO7112标准测得的所述的布片的抗顶破性都是非常高的；其抗弯曲性是按照ISO/TC。94/SC 1139F3/70测得的。
在有载荷的情况下的变形非常小，这完全可以表明粘结得非常好。
下面的表示出了不同的非织造的布片的不同特性，其中，非织造的布片(A)由1.5分特的卷曲的双组分长丝(聚酰胺6.6/聚乙烯聚对苯二甲酸酯(50/50))组成，其连结是按照以上所描述的方法用高压水射流来实现的；非织造的布片(B)由1.5分特的非卷曲的单组分长丝纱(聚乙烯聚对苯二甲酸酯聚酯)组成。
通过对表中两栏数目的比较，可以看出本发明的非织造的布片的突出的优点。
| (A) | (B) | |
| 单位面积质量(g/m) | 108.5 | 110 |
| 破裂载荷 SL (daN) | 43.7 | 32.3 |
| 破裂载荷 ST (dAN) | 26.4 | 22.1 |
| 各向同性 | 1.65 | 1.46 |
| 伸长 SL(％) | 84.2 | 72.3 |
| 伸长 ST(％) | 88.5 | 75.6 |
| 伸长/3daN-SL(％) | 4.4 | 8.2 |
| 伸长/5daN-SL(％) | 7.3 | 15.6 |
| 伸长/10daN SL(％) | 15.3 | 26.5 |
| 伸长/3daN ST(％) | 14.2 | 23.6 |
| 伸长/5daN ST(％) | 21.5 | 36.8 |
| 伸长/10daN ST(％) | 36.3 | 51.5 |
| 顶破能量 SL (j) | 42.1 | 21.3 |
| 顶破能量 ST (j) | 22.9 | 13.6 |
| 厚度 (mm) | 0.66 | 1.17 |
| 热收缩 ST (％) | 0.9 | 0.8 |
| 热收缩 ST (％) | 0.8 | 0.7 |
| 挠曲 ST (mg/cm) | 846 | 1025 |
| 挠曲 ST (mg/cm) | 221 | 348 |
当然，本发明并不仅仅限于所速的实施例和附图所示。在不脱离本发明的保护范围的前提下，可以对本发明进行备种各样的变化和修改。
Claims (12)
1、一种连续交联长丝非织造布片的生产方法，其特征在于：用卷曲的双组分长丝制得一非织造材料片，然后用高压流体射流处理所述的非织造材料片，所述的高压流体射流的机械作用使得由卷曲的长丝组成的所述的材料片发生有效的缠结和交缠。
2、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述的组成非织造布片的卷曲的双组分长丝具有双层结构，其含有由两种不同的聚合物组成的两种长丝单元组分。
3、如权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于：所述的合有两种长丝组分并且是并列排列的双组分长丝是由两种不同的聚合物组成，其是以一种特殊的组合形式，其一种组分是从由聚酰胺66、聚酰胺6和聚酰胺11组成的一组中所选择的一种聚酰胺，其另一种组分是从由聚乙烯对苯二酸酯、聚丁烯对苯二酸酯及其共聚多酯所组成的一组中所选择的一种聚酯。
4、如权利要求2或3所述的生产方法，其特征在于：在单元长丝组分是互不相容的聚合物时，该方法是将非纺织的布片的长丝用流体射流进行处理，该流体射流所施加的机械作用的强度使得所述的长丝离解成其相应的单元长丝组分，而这些单元长丝组分随后在所述的流体射流的作用下发生交缠和缠结。
5、如权利要求1-4任意一项所述的生产方法，其特征在于：所述的双组分长丝的标准尺寸小于4分特，所述的长丝在一厘米的长度范围内具有3至30个卷曲，优选是在一厘米的长度范围内具有8至20个卷曲，并且由于卷曲，其聚束系数为50％至400％。
6、如权利要求1-5任意一项所述的生产方法，其特征在于：所述的非织造材料片单位面积的重量在10-400g/m2之间，优选是在20-200g/m2之间。
7、如权利要求1-6任意一项所述的生产方法，其特征在于：所施加的由水组成的流体射流的压力在50-300×105Pa之间，优选是在100×105Pa至250×105Pa之间，所述的射流优选是施加在非织造材料片的两个表面。
8、如权利要求1-7任意一项所述的生产方法，其特征在于：所述的产生流体射流的喷嘴的喷口开口直径优选是在100微米至250微米之间，所述的喷嘴设置在棒上，在所述的棒上设有一排或二排，喷口之间的间距优选是在0.2至1.2毫米之间。
9、如权利要求1-8任意一项所述的生产方法，其特征在于：在用流体射流进行处理时支撑非织造材料的表面是由80至100目的紧密的金属丝网组成的。
10、如权利要求1-9任意一项所述的生产方法，其特征在于：将所述的非织造的布片在其干燥操作中，将其放到一热和潮湿的环境中，使长丝的卷曲加强，使布片收缩和固结，并改善了触感。
11、由权利要求1-3和5-10任一项所述的生产方法得到的非织造的布片，其特征在于：所述的布片是由卷曲的双组分长丝纱组成的，所述的布片因所述的长丝的紧密的缠结和交缠而具有粘结结构。
12、由权利要求4-10任一项所述的生产方法得到的非织造的布片，其特征在于：所述的布片是由缠结和交缠在一起的卷曲的双组分长丝组成的，所述的长丝纱是由两种不同的材料所组成，并且是通过双层结构的双组分长丝的解离而得到的。
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